Производительность машины

Q =  * F / [ F₁*(1+)],

где  - коэффициент использования режущей способности ножа (принимаем 0,5);

F – режущая способность данного типа ножей, м²/с;

F₁ – поверхность раздела, полученная при разрезании единицы массы про­дукта, м²/кг;

 - коэффициент, равный отношению длительности подсобных операций к длительности резания (при непрерывной работе  = 0).

Для основного ножа выбираем серповидную форму как наиболее оптималь­ную с энергетической точки зрения.

Для машин с серповидными ножами

F = S * Z₀ * n / 60,

где S – площадь разреза продукта, м²;

Z₀ – число ножей (принимаем 2);

n – частота вращения ножей

Площадь раздела продуктов

F₁ = (m₁* f₁ - m * f) / 2,

где m и m₁ – число кусков в 1 кг продукта до и после измельчения; f и f₁ – по­верхность одного куска соответственно до и после измельчения, м². При зна­чительном измельчении произведением m*f пренебрегают.

Выполним расчёт для измельчения мяса серповидным ножом, так как мышцы мяса имеют максимальное сопротивление резанию.

Необходимая мощность двигателя для дискового ножа тёрки проек­тируемой машины.

Мощность дискового ножа рассчитывают исходя из того, чтобы энергии ма­шины хватило на разрезание продукта ножами, на огибание ломтиков, на преодоление сил трения продукта о рабочую и опорную поверхность ножа.

Мощность двигателя, Вт

N = M *  = P * r_ср*  * Z_р / ,

где М – момент сопротивления вращению рабочего органа;

 - угловая скорость (рад/с);

Р - проекция результирующего усилия, приложенного к ножу со стороны продукта на плоскость опорного диска;

r_ср – средний радиус окружности расположения ножей (принимаем конструк­тивно 50 мм);

Z_р – количество ножей одновременно участвующих в процессе измельчения

( Z_р =1);

 - кпд передачи.

В случае нарезания продукта на ломтики

P = P₁ + P₂ (sin + f * cos) + P₃ * f,

где Р₁ – усилие резания продукта ножами, расположенными параллельно плоскости опорного диска.

P₁ = q * (r_max – r_min) * _н,

где q – удельное сопротивление продукта резанию, приходящееся на единицу длины лезвия, Н/м;

r_max – r_min – длина лезвия ножа, (конструктивно принимаем 60 мм);

_н – коэффициент использования длины лезвия (_н  1);

Р₂ – усилие на огибание отрезаемого ломтика, Н.

Р₂ = (5/6)*  * G * h * (r_max – r_min) * _н

 - угол заточки ножа, рад;

 = 3,14*град/180 = … рад;

G – модуль сдвига, Па:

для моркови G = (1,6…1,8)*10⁶ Па;

для свеклы G = (1,5…1,65)*10⁶ Па;

h – толщина отрезаемых ломтиков продукта (1…2 мм);

f – динамический коэффициент трения продукта о рабочую и опорную по­верхности дискового ножа (f = 0,15…0,2);

Р₃ – усилие прижатия продуктов к опорной грани ножа, Н.

Для машин, в которых продукт удерживается толкателем и стенками загру­зочного устройства

Р₃ = Р_т + G₁,

где Р_т - усилие проталкивания, Н,

G₁ – вес продукта в камере обработки.

РАСЧЕТ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КУХОННОЙ МА­ШИНЫ.

Кинематическая схема кухонной машины обычно достаточна простая. Враще­ние от электродвигателя на рабочий вал машины передаётся через поликли­новую передачу.

Расчёт поликлиновой передачи.

Передаточное отношение поликлиновой передачи

i = n₁/n₂ = D₂/D₁

где n₁ - частота вращения ведущего шкива, находящегося на вале электродвигателя;

n₂ - частота вращения ведомого шкива, находящегося на рабочем вале процессора;

D₁ – диаметр ведущего шкива, мм;

D₂ – диаметр ведомого шкива, мм.

Расчётный момент на быстроходном валу

Т₁ = 160Р/ n₁,

где Р – мощность двигателя, Вт.

По моменту на быстроходном валу из таблицы ГОСТа выбираем сечение ремня. Обычно сечение ремня К.

Диаметр ведущего шкива

D ₁ = 32*³Т₁

Принимаем стандартное значение диаметра для ремней

D₁ = … мм.

Диаметр ведомого шкива

D₂ = i*D₁

Определяем окружную скорость ремня

V =  D₁ n₁ /(1000*60)

Окружная сила

F_t = 2Т₁/D₁

Межосевое расстояние

а_min = 0,55(D₁+D₂)

а_mах = 2(D₁+D₂)

Задаёмся конструктивно предварительным межосевым расстоянием

а = … мм

Длина ремня

L = 2а + ₁ + ₂/а,

где ₁ = ( D₁+D₂)/2;

₂ = ( D₂ – D₁)²/4

Принимаем стандартное значение длины ремня … мм. Уточнённое межо­севое расстояние

а = 0,25[(L - ₁) + (L - ₁)² – 8*₂]

Угол обхвата на меньшем шкиве

  180 – 60(D₂ – D₁)/195

Допускаемое полезное напряжение для ремня

[K] = (K₀*C_L*C_ + 2000T₁/(D₁*A₁₀))*C_p,

где K₀ – исходное полезное напряжение, для сечения К при скорости ремня V м/с;

C_L – корректирующий коэффициент на длину ремня;

C_ – корректирующий коэффициент на угол обхвата;

C_p – корректирующий коэффициент, учитывающий характер и режим ра­боты передачи;

A₁₀ – площадь сечения ремня с 10 рёбрами (54 мм²).

Число рёбер поликлинового ремня

Z = F_t*10/([K]*A₁₀)

Находим рабочий коэффициент тяги.

 = ₀* C_* C_p

Коэффициент

m = (1 + )/(1  )

Натяжение ремня от центробежной силы

F_ц = 10^-3**А*V²

где  = 1,2…1,25 г/см³

Натяжение ветвей при работе

F₁ = F_t*m/(m – 1) + F_ц

F₂ = F_t /(m – 1) + F_ц

Натяжение ветвей в покое

F₀ = 0,5(F₁ +F₂) – *F_ц

С илы, действующие на вал при работе

F _a = F₁² + F₂² – 2F₁F₂cos  2F_цsin

Ширина шкива

В = t(Z – 1) + 2s

После проведения необходимых расчетов при проектировании кухонного процессора необходимо измерить аналогичные размеры и параметры у реальной машины и заполнить таблицу 2.

Электрические параметры кухонной машины измерить при помощи прибора К505 и мультиметра. Частоту вращения при помощи фототахометра или электронного тахометра.

Таблица 2.

Параметр кухонного процессора	Рассчитанный	Измеренный
Потребляемая мощность ЭД, Вт
Частота вращения вала ЭД, мин^-1
Частота вращения рабочего вала, мин^-1
Число ребер ремня передачи
Диаметры шкивов, D1 и D2, мм
Число ребер у ремня

После заполнения таблицы сделать выводы о возможных причинах расхождений рассчитанных и измеренных параметра СМА.

Указания по оформлению отчета

Отчет должен содержать:

27. Название работы, цель работы, программу работы;

28. ТЗ на проектирование машины;

29. Расчеты основных размеров барабана, привода и подвески;

30. Таблицу сопоставимых параметров и размеров.

31. Выводы по работе

Контрольные вопросы

22. Основные разделы ТЗ на проектирование кухонного процессора?

23. От каких параметров зависит мощность электродвигателя кухонной машины?

24. Как измерить скорость вращения валов кухонной машины?

25. Каков порядок расчета поликлиновых передач?

Лабораторную работу составил доц. В.А. Титов

3