4 Подбор и расчет технологического оборудования

Для технологической схемы принимаем тестомесильную машину марки И8-ХТА12/1.

Рисунок 4.1. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1: 1 – патрубок подачи муки; 2 – дозатор муки; 3 – месильные валы; 4 – крышка; 5 – месильная лопасть; 6 – месильное корыто; 7 – станина; 8 – подшипник; 9 – выпускной патрубок

Таблица 4.1 Технические характеристики тестомесильной машины И8-ХТА-12/1

Производительность, кг/ч	1300
Вместимость месильной камеры, дм^3	240
Масса замешиваемого теста, кг	100
Частота вращения месильного вала, с^-1	1-1,3
Мощность электродвигателя, кВт	4
Длительность замеса, мин	12-15
Масса машины, кг	800

Для расчета и анализа рабочего процесса тестомесильной машины составим баланс энергозатрат и оценим долю каждой из статей затрат в общем расходе энергии

где А₁ – работа, расходуемая на перемешивание массы;

А₂ – работа, расходуемая на перемещение лопастей;

А₃ – работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины;

– работа, расходуемая на изменение структуры теста.

А₁ =

где k – коэффициент подачи теста, показывающий, какая доля массы, захваченной месильной лопаткой, перемещается в осевом направлении; для такого типа машин £ = 0,1÷0,5;

– высота лопатки;

– угол атаки лопатки;

S – шаг образующей наклона лопатки.

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим по уравнению

Работу, расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины за один оборот месильной лопатки,

где m_Т – масса теста, находящегося в месильной емкости;

m_ж – масса металлоконструкции машины, прогревающаяся при замесе; с_т,

с_ж – средняя теплоемкость теста и металла;

– температура массы в начале смешивания и конце замеса;

– длительность замеса, с

А₃ =

Работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат

Выразим составляющие баланса в процентах

=8,73%; А₂ = 3,3 %; А₃ = 87,4 %; А₄=0,44 %

Производительность тестомесильной машины непрерывного действия оценивают по формуле

П_Н = z · (π ·D² / 240) ·s · ρ · n ·K₂·K₃

где z – число валов месильных органов, z = 2;

D – диаметр окружности, описываемой крайними точками лопатки, D= 0,38 м;

n – частота вращения вала с лопатками, n=60 об/мин;

s – площадь лопатки, S=0,0035 м²;

ρ – плотность теста, , ρ =1100 кг/м³;

K₂ – коэффициент заполнения месильной камеры (K₂ = 0,3…0,7 )

K₃ – коэффициент подачи, K₃ = 0,3 … 0,5

Величину удельной работы при непрерывном замесе определяют по формуле

А = Р_дв / ( η П_н)

где А – удельная работа замеса, Дж/г; для обычного замеса ;

Р_дв – мощность двигателя тестомесильной машины , кВт;

η – кпд привода, η =0,8.

Из этого выражения при известной производительности машины найдём мощность двигателя [4]

Р_дв = А · П_н · η

Р_дв = 4·0,8·21,6·1000/60 =3,264 кВт

Рисунок 4.2. Тестоделительная шнековая машина: 1 – станина с приводом, 2 – делительная головка; 3 – переходной патрубок; 4 – бункер, 5 – приемная воронка

Предельный диаметр вала шнека

где tg = f – коэффициент трения ( – угол трения)

м

Принимаем диаметр вала шнека 0,045 м.

Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала

Здесь d – принятый диаметр вала шнека.

Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека

Коэффициент отставания частиц теста в осевом направлении

Изгибающий момент в витке стального шнека по внутреннему контуру

где а = D/d = 5,889

Н∙м/м

Толщина шнека

где [σ_и] = 150∙10⁶ Па – допускаемое напряжение на изгиб

м

Крутящий момент на валу шнека и осевое усилие определяются из выражений

где n = 2 – число рабочих витков шнека.

Н∙м

Н

Нормальное и касательное напряжения вала

где – площадь поперечного сечения вала шнека,

– момент сопротивления кручению поперечного сечения вала.

Вал шнека полый, d₀ = 0,03 м – внутренний диаметр.

м²

м³

Па

Па.

Эквивалентное напряжение по теории наибольших напряжений:

Па

Так как σ_э < [σ] = 15∙10⁷ Па – вал выдержит любое число нагружений.

Частота вращения шнека ω определяется по заданной производительности

кг/с

с^-1

об/мин

Наиболее близкая табличная частота вращения мотор-редукторов равна 28 об/мин. С учетом этого необходимо произвести пересчет производительности.

где с^-1

кг/с

Потребная мощность определяется по зависимости

где η_пс = 0,94 – к.п.д. подшипников скольжения,

η_пк = 0,99 – к.п.д. подшипников качения

кВт

Сводная таблица технологического оборудования приведена в Приложе-

нии А.