Устройство гомогенизатора А1-ОГМ-5
Изучение технических характеристик, конструкции и принципа действия аппарата для гомогенизации молока. Расчет основных параметров клиноременной передачи, давления на валы, шпонки. Определение ширины и диаметра шкивов, частоты вращения ведомого вала.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.05.2012 |
| Размер файла | 748,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРЕГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» в городе СМОЛЕНСКЕ
КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Пояснительная записка к курсовому проекту
по теме «Устройство гомогенизатора А1-ОГМ-5»
Студент Китаева Н.А.
Преподаватель Ербахова О.В.
Смоленск - 2010
Реферат
Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающих в целом определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно четко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в молоке матери, тем быстрее растет ее ребенок.
В данной курсовой работе рассмотрим аппарат для гомогенизации молока гомогенизатор А1 - ОГМ - 5. Произведем инженерные расчеты гомогенизатора.
Целью работы является изучение конструкции и принципа действия вышеуказанного аппарата.
Содержание
- ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ существующего оборудования для гомогенизации
1.1 Понятие гомогенизации
1.2 Виды гомогенизаторов
- 1.3 Эффективность гомогенизации
- 2. Гомогенизатор А1-ОГМ-5
- 2.1 Конструкция и технические характеристики гомогенизатора
- 2.2 Принцип работы гомогенизатора
- 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ
- 4. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ
- 4.1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
4.2 Расчет клиноременной передачи
- 4.3 Прочностной расчет вала
- 4.4 Прочностной расчет шпонки
- 5. Монтаж, эксплуатация и ремонт гомогенизатора
- 5.1 Подготовка и производство монтажных работ
- 5.2 Организация ремонтных работ
- 6. Техника безопасности
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Молоко и молочные продукты занимают важное место в питании человека. Они обеспечивают организм сбалансированными и легко усвояемыми белками, жирами, углеводами, минеральными веществами и витаминами [5].
Молоко используют либо как продукт питания в непереработанном виде, либо в переработанном в какой-либо продукт.
На предприятиях по переработке молока в технологические процессы входят традиционные для многих отраслей производства механические и гидромеханические процессы (измельчение, дозирование, смешивание, разделение неоднородных и однородных жидкостей и т.п.), тепловые процессы (охлаждение, пастеризация, стерилизация и т.п.), а также целый ряд специфических операций.
При механической обработке молока, его очищают от загрязнений, разделяют на фракции (сепарирование), диспергируют жировые шарики (гомогенизация), подвергают разделению с помощью мембранных методов.
Механическая обработка молока и молочных продуктов осуществляется с помощью фильтров, центрифуг, сепараторов различной конструкции, гомогенизаторов и мембранных фильтрациоаных аппаратов [2].
В данной курсовой работе будем рассматривать один из таких аппаратов для механической обработки молока - гомогенизатор А1-ОГМ-5.
1. Анализ существующего оборудования для гомогенизации
1.1 Понятие гомогенизации
Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних условий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается [2].
Гомогенизация сырья способствует:
- при производстве пастеризованного молока и сливок - приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);
- стерилизованного молока и сливок - повышению стойкости при хранении;
- кисломолочных продуктов (сметаны, кефира, йогурта и т.п.) -повышению прочности и улучшение консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта;
- сгущенных молочных консервов - предотвращению выделения жировой фазы при длительном хранении;
- сухого цельного молока - снижению количества свободного молочного жира, не защищенного белковыми оболочками, что приводит к быстрому его окислению под действием кислорода атмосферного воздуха;
- восстановленных молока, сливок и кисломолочных продуктов созданию наполненности вкуса продукта и предупреждению появления водянистого привкуса;
- молока с наполнителями (какао и др.) - улучшение вкуса, повышение вязкости и снижению вероятности образования осадка [3].
1.2 Виды гомогенизаторов
Гомогенизаторы подразделяются на клапанные, дисковые или центробежные и ультразвуковые. Основным фактором, определяющим конструкцию гомогенизаторов, является количество плунжеров. По этому признаку выпускаемые гомогенизаторы можно разделить на одно-, трех- и пятиплунжерные.
Схемы конструкций гомогенизирующих головок, используемых в различных типах гомогенизаторов, приведены на рис.1.
Основными рабочими органами гомогенизирующей головки являются седло и клапан, от конструкции которых в известной мере зависит степень дисперсности частиц при гомогенизации. Разнообразие конструкций гомогенизирующих устройств обусловлено стремлением повысить гомогенизирующий эффект за счет повышения турбулентности потока гомогенизируемой жидкости, усиления явлений кавитации, повышения скорости движения жидкости на входе в клапанную щель. Клапанная щель может быть гладкой и волнообразной с постоянным или переменным сечением.
Рис.1. Схемы конструкций гомогенизирующих головок:
а -- с обыкновенным клапаном; б -- с клапаном с отражательными стенками; в -- с клапаном с наклонными и концентричными нарезами в горизонтальной плоскости; г -- с клапаном с наклонными и концентричными нарезами в наклонной плоскости; д -- со сферическим клапаном; е -- с резьбовым клапаном спродольной прорезью.
Для преодоления сопротивления при прохождении через узкую щель продукт подается под высоким давлением (15...30 МПа).
Сила Р, прилагаемая при подаче продукта, поднимает клапан, и между ним и седлом образуется узкий канал высотой А, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии, и вследствие изменения гидродинамических условий (давления, вибрации) высота канала постоянно меняется.
Сила, с которой клапан прижимается к седлу, создается часто пружиной, в некоорых конструкциях - маслом под давлением и может регулироваться. Ее величина определяется давлением, с которым осуществляется подача продукта. Тонкость измельчения (гомогенизация) зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности подачи, состояния и предварительной обработки продукта.
Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы, основными узлами которых являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка.
На рис.2 показана двухступенчатая гомогенизирующая головка, состоящая из корпуса 3 и клапанного устройства, основными частями которого являются седло клапана/и клапан 2. Клапан связан со штоком, на выступ которого давит пружина 6. Сила сжатия пружины регулируется путем перемещения накидной гайки 5 со штурвалом, которая вместе с пружиной, штоком 7 и стаканом 8 образует нажимное устройство 4.
Жидкость, нагнетаемая насосом под тарелку клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление пружины. В образующуюся между клапаном и седлом щель высотой от 0,05 до 2,5 мм проходит с большой скоростью жидкость и при этом гомогенизируется. На следующей ступени процесс повторяется.
По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двухступенчатые, так как многоступенчатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству в эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми.
Основными показателями работы гомогенизаторов являются универсальная рабочая и кавитационная характеристики. Универсальная характеристика гомогенизатора представляет зависимость между его производительностью, затрачиваемой мощностью и КПД. Она дает представление об уровне совершенства конструкции гомогенизатора и его техническом состоянии.
Рис. 2. Двухступенчатая гомогенизирующая головка: / -- первая ступень; // -- вторая ступень
Снятие кавитационной характеристики требует установления мановакуумметра на всасывающей стороне гомогенизатора. Начало кавитации определяют по началу снижения подачи более чем на 2 %.
Кавитационная кривая показывает особенности работы гомогенизатора на его всасывающей стороне и позволяет решить вопрос об улучшении условий работы в конкретном случае.
1. Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока, молочных продуктов, а также мороженого с целью предотвращения их расслаивания и сохранения однородности производимой продукции в течение длительного времени при хранении. Предусматривает равномерную, гомогенную консистенцию готовой продукции.
Применяются на предприятиях молочной промышленности
2. Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов как, плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.
Гомогенизаторы клапанного типа получили большое распространение их принцип действия заключается вследующем [2];
В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узкую щель, молоко выходит их цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. давление в потоке резко падает, и капля жира попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного напряжения дробится на мелкие капельки-частицы.
При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежании этого применяют двухступенчатую гомогенизацию. На первой ступени создается давление, равное 75% рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление.
Для проведения гомогенизации температура рабочего сырья должна быть 6О..65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.
Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 1). [1]
Таблица 1 Технические характеристики гомогенизаторов для молока и жирных молочных продуктов
|
Показатель |
К5-ОГА-1,2 |
А1-ОГМ-2,5 |
А1-ОГМ-5 |
|
|
Производительность, м3/ч |
1,2 |
2,5 |
5 |
|
|
Рабочее давление, МПа |
20 |
20 |
20 |
|
|
Температура обрабатываемого продукта, °С |
45...85 |
45...85 |
45...85 |
|
|
Число плунжеров |
3 |
3 |
3 |
|
|
Ход плунжеров, мм |
40 |
40 |
60 |
|
|
Частота вращения коленчатого вала, с"1 |
5,65 |
4,33 |
5,65 |
|
|
Число ступеней гомогенизатора |
2 |
2 |
2 |
|
|
Мощность электродвигателя, кВт |
16,7 |
18,5 |
37 |
|
|
Габаритные размеры, мм |
965x930x1400 |
1430x1110x1640 |
1480x1110x1640 |
|
|
Масса, кг |
850 |
1610 |
1710 |
В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданием бактерий в цилиндр гомогенизатора. [1]
Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей - 12, 16 или 24 [2]
1.3. Эффективность гомогенизации
Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.
Рабочее давление гомогенизации представляет собой разность давления продукта до и после клапанной щели гомогенизирующей головки. Его величина определяется неразделяемостью молока при данном размере жирового шарика и расходом энергии. Неразделяемость молока зависит от скорости отстоя молочного жира. Если в молоке не будет обнаружено заметного отстоя молочного жира в течении заданного срока хранения, то цель гомогенизации будет достигнута и давление изменять не следует.
Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока.
Температура молока при гомогенизации является важным параметром, влияющим на эффективность процесса. Понижение температуры гомогенизации проводит к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. Отстаивание сливок возрастает при температуре 30-40°С. При высокой температуре в гомогенизирующей головке могут образовываться белковые отложения, что отрицательно сказывается на работе гомогенизатора. В нормативной документации температура гомогенизации при выработке большинства молочных продуктов определена в диапазоне 60...65°С. При гомогенизации допускается увеличение температуры молока на 5...8°С, которое необходимо учитывать при его дальнейшей технологической обработке.
При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации. Эта объясняется тем, что уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.
Состав, свойства и число компонентов оболочки жировых шариков определяют стабильность эмульсии молочного жира. Для формирования прочной оболочки жировых шариков и получения стабильной эмульсии количество компонентов должно быть достаточным. Стабильность эмульсии молочного жира в процессе технологической переработки (до гомогенизации) нарушается при следующих операциях: механической дойке, длительной выдержки молока, перекачивании молока в емкости для хранения или из них, сепарировании, перекачивании молока из промежуточных емкостей в подогреватели, пастеризации, стерилизации и т.д.
При выработке молочных продуктов можно использовать полную или частичную гомогенизацию: при полной - гомогенизируют весь объем перерабатываемого молока; при раздельной - молоко сепарируют, полученные сливки гомогенизируют, смешивают с обезжиренным молоком и направляют на дальнейшую обработку. Раздельную гомогенизацию целесообразно применять при выработке молочных продуктов (питьевого молока, кисломолочных продуктов и т.д.), где требуется составление нормализованной молочной смеси [3].
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ
В данной работе рассматривается машина для гомогенизации молока.
Молоко и молочные продукты занимают важное место в питании человека. При механической обработке молока, его очищают от загрязнений, разделяют на фракции (сепарирование), диспергируют жировые шарики (гомогенизация), подвергают разделению с помощью мембранных методов.
Гомогенизация сырья способствует при производстве пастеризованного молока и сливок - приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности), при производстве стерилизованного молока и сливок - повышению стойкости при хранении и т.д.
Правильность инженерных расчетов и правильность выбора машины с определенными техническими характеристиками определяют качество молочного продукта.
В курсовом проекте рассмотрим гомогенизатор А1-ОГМ-5 с производительностью 5000 л/ч.
Выбор данного вида технологического оборудования обосновывается важностью места, занимаемого в составе технологической линии и влиянием параметров машины на качество готовой продукции.
3. Гомогенизатор А1-ОГМ-5
3.1 Конструкция и технические характеристики гомогенизатора
Рис 1.Гомогенизатор А1-ОГМ-5
Гомогенизатор А1-ОГМ-5 (рис. 1), предназначенный для получения тонкоизмельченного однородного продукта, состоит из электродвигателя 1, станины 2, кривошипно-шатунного механизма 3 с системами смазки 7 и охлаждения, плунжерного блока 4 с гомогенизирующей 6 и манометрической 5 головками и предохранительным клапаном.
Принцип работы гомогенизатора заключается в нагнетании продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Давление продукта перед клапаном 20.. .25 МПа, после клапана -- близко к атмосферному. При таком резком перепаде давления наряду со значительным увеличением скорости продукт измельчается.
Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из приемного канала, закрытого всасывающим клапаном, и нагнетает ее через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 20...25 МПа.
Гомогенизирующая головка является наиболее важной и специфической частью гомогенизатора. Она представляет собой стальной корпус, в котором находится цилиндрический центрируемый клапан. Под давлением жидкости клапан поднимается, образуя кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью и затем выводится через штуцер из гомогенизатора.
Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов.
Внутри станины шарнирно закреплена плита, положение которой регулируется винтами. На плите установлен электродвигатель 1, приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм 3 через клиноременную передачу. В корпусе 2, представляющем собой резервуар с наклонным дном, размещены кривошипно-шатунный механизм 3, система охлаждения и масляный сетчатый фильтр. Система охлаждения предназначена для подвода холодной воды к плунжерам. Она включает в себя змеевик, уложенный на дне корпуса 2, перфорированную трубку над плунжерами и патрубки для подвода и отвода воды. Система смазки служит для подачи масла к шейкам коленчатого вала для уменьшения трения.
Гомогенизатор марки А1-ОГМ-5 представляет собой многоплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи.
Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из корпуса; коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно-соединенных с шатунами при помощи пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы маслоуказатель и сливная пробка.
Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе. В состав принудительной системы смазки входят сетчатый, фильтр, маслонасос с индивидуальным приводом.
Распределительная коробка предохранительный клапан и манометр для контроля давления в масляной системе.
К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя: блок, плунжеры, манжетные уплотнения, нижние, верхние и передние крышки, гайки, всасывающие и нагнетательные клапаны, седла клапанов, прокладки, втулки, пружины, фланец, штуцер и фильтр, который устанавливается во всасывающем канале блока. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой. Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой. Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего. К торцовой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной креплению гомогенизирующей головки, крепится предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации выше номинального.
Предохранительный клапан состоит из винта, контргайки, пяты, пружины, клапана и седла клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивается вращением нажимного винта, который передает усилие нажатия на клапан посредством пружины.
Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней. Станина устанавливается на четырех, регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками. Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы [6]. Технические характеристики гомогенизатора А1-ОГМ-5 представлены в таблице 2.
Таблица 2 Техническая характеристика гомогенизатора марки А1-ОГМ-5
|
Производительность, л/ч |
5000 |
|
|
Рабочее давление гомогенизации, МПа(кгс/см2) |
не более 20(200) |
|
|
Температура продукта, поступающего на гомогенизацию, К(°С) |
318-358(45-85) |
|
|
Электродвигатель: Тип мощность, кВт частота вращения, (об/мин) |
4A225M6Y3 37 16,7 |
|
|
Частота вращения коленчатого вала, с (об/мин) |
5,85 |
|
|
Количество плунжеров, шт |
3 |
|
|
Ход плунжеров, мм |
40 |
|
|
Число ступеней гомогенизации |
2 |
|
|
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота |
1480 1110 1640 |
|
|
Масса, кг |
1710 |
3.2 Принцип работы гомогенизатора
Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.
В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение [6].
4. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ.
4.1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Определение мощности на валу барабана:
Ртр = Рб/з (1)
Следовательно, из формулы (1) можно вычислить мощность барабана:
Рб = Ртрз (2)
Рб = 37- 0,9 = 33,3 кВт
Определение угловой скорости барабана
Т.к. нам известна частота вращения, то можно найти угловую скорость барабана:
щб = nбр/30 (3)
щб = 350-3,14/30 = 36,6 рад/с
По мощности электродвигателя выбираем марку двигателя - 4A250S8 с частотой вращения 750 об/мин и скольжением 2,5%.
Определение угловой скорости двигателя:
щдв = р nдв/30 (4)
щдв = 3,14-750/30 = 78,5 рад/с
Определение передаточного отношения:
i = щдв/щб (5)
тогда для клиноременной передачи:
ip = 78.5/36.6 = 2,1
Угловая скорость двигателя 78.5 рад/с. Далее будем использовать полученный результат в расчете клино - ременной передачи и в расчете вала на прочность.
4.2 Расчет клиноременной передачи
По номограмме на рис. 7.3. [5] в зависимости от частоты вращения меньшего шкива и передаваемой мощности Р = 37 кВт принимаем сечение клинового ремня - Г. Определение вращательного момента:
Т = Р/щдв (8)
Т1 = 37-103/78,5 = 471,3 Н.м = 471,3.103 Н.мм
Т2 = 37-103•0.98/36,6 = 990,7 Н.м = 990,7.103 Н.мм
Определение диаметра меньшего шкива:
d1 = (3 - 4)Т? (9)
d1 = 386 - 442 мм
По табл. 7.8. [5], с учетом того, что диаметр шкива с ремнем сечения Г не должен быть менее 370 мм, принимаем d1 = 400 мм.
Определение диаметра большого шкива:
d2 = iPd1(1 -е) (10)
где е - скольжение ремня (принимаем е = 0,45)
d2 = 2,1-400(1 - 0,015) = 550 мм
По табл. 7.8. [5], принимаем d2 = 560 мм. Уточнение передаточного отношения:
ip = d2/d1(l - е) (11)
ip = 560/400-(1 - 0,45) = 2,55
При этом угловая скорость вала будет равна:
щв = щдв/Iр (12)
щв = 78,5/2,1 = 37,4 рад/с
Определение межосевого расстояния
Межосевое расстояние следует принять в интервале:
amm = 0.55(d1 + d2)+T0 (13)
где То - высота сечения ремня
Определяем по табл. 7.7 [5], То = 19,0
Аmin = 0,55(400 +560) + 19 =547 мм
amax = d1 + d2 (14)
amax = 400 + 560 = 960 мм
Предварительно примем ар = 1000мм.
Определим расчетную длину ремня:
L = 2ар + 0,5р(d1 + d2) + (d2 - d1)2/4ap (15)
L = 2.1000 +0,5.3,14(400 + 560) + (560 - 400)2/4.1000 = 3532,8 мм
Ближайшее значение по стандарту (см. табл. 7.7 [5]) L = 3550 мм.
Уточнение значения межосевого расстояния:
aP = 0,25[(L-щ) + ((L-щ)2-2y)?] (16)
где щ = 0.5р(d1 + d2) = 0,5.3,14(400 + 560) = 1507,2 мм;
у = (d2 - d1)2 = (560 + 400)2 = 25600 мм2.
аР = 0,25[(3550 - 1507,2) + ((3550 - 1507,2)2 - 2.25600)?] = 2540,9 мм
Определение угла обхвата меньшего шкива
б1 = 180o-57(d2-d1)/aP (17)
б1 = 180° - 57(560 - 400)/2540,9 = 176°
Определение коэффициента режима работы, учитывающего условие эксплуатации передачи
По табл. 7.10. [5] определили Ср = 1,2.
Определение коэффициента, учитывающего влияние длины ремня
По табл. 7.9. [5], для ремня сечения Б и длине L = 3550 мм, СL = 0,88.
Определение коэффициента, учитывающего влияние угла обхвата
Угол обхвата б1 -- 176°, следовательно бc = 0,99 (см. пояснение к формуле (7.29) [5]).
Определение коэффициента, учитывающего число ремней в передаче
Предполагаем, что число ремней от 4 до 6, следовательно Cz -- 0,90 (см. пояснение к формуле (7.29) [Черн]).
Определение числа ремней:
z = РСр/РоСLСбСz (18)
где Ро - мощность, подаваемая одним клиновым ремнем (определяем по габл. 7.8.) - Ро = 21,04 кВт
z = 37.l,2/2l,04.0,88.0,99.0,90 = 2,7
Принимаем z = 3.
Определение натяжения ветвей клинового ремня
Fo = 850PCpCl/zClv + иv2 (19)
где v = 0,5щдв d1 = 0,5.78,5.40010-3 = 15,3 м/с;
и - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил, и = 0,6 Н.с2 /м2 (см. пояснение к формуле (7.30) [5]).
Fo = 850.37.1,2.0,88/3.15,3.0,9 + 0,6.15,32 = 944 Н
Определение давления на валы:
FB = 2Fozsina1/2 (20)
FB = 2.944.3.sin176/2 = 5660 H
Определение ширины шкивов
Вш = (z - 1)е + 2f (21)
где е и f определяем по табл. 7.12. [5]
Вш = (3 - 1)37 + 2.24 = 122 мм.
Рассчитали основные параметры клиноременной передачи, определили диаметры шкивов, сечение ремня и число ремней. Произвели расчет давления на валы и определили ширину шкивов. Расчет необходим для подбора клиноременной передачи с необходимыми конструктивными особенностями аппарата.
4.3 Прочностной расчет вала
гомогенизация клиноременный шпонка вал
Определение диаметра входного участка вала :
Для вала сплошного поперечного сечения:
, (22)
-допускаемые натяжения при кручении;
Для стали 45 = 15?25 МПа. Для вала принимаем , тогда
(23)
Округляем диаметр вала по ГОСТ 6636-69 до ближайшего значения. Таким образом,
Определяем нагрузки на вал:.
(24)
а=150мм;d=82.9мм - из черчежа.
(25)
Нахождение опасного сечения.
Из эпюр по максимальным моментам находим опасное сечение. Технологически целесообразно принять этот участок с максимальным сечением вала.
Усталостный расчёт вала.
При диаметре до 60 мм среднее значение ув = 780 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
У-1 = 0.43·ув = 0.43·780 = 335 Мпа. (26)
(27)
где - запас по нормальным напряжениям,
- масштабный фактор для нормальных напряжений,
- коэффициент концентрации.
Принимаем (шлифованные валы).
= 2.2.
(28)
где - суммарный момент в опасном сечении.
Запас по нормальным напряжениям:
(29)
где d - диаметр вала.
Запас по касательным напряжениям:
, (31)
Результирующий коэффициент запаса прочности:
(32)
Рассчитали результирующий коэффициент запаса прочности s = 1,32, что попадает в промежуток значений, значит, вал удовлетворяет условиям прочности.
4.4 Прочностной расчет шпонки
Для соединения вала с деталями, передающими вращение, часто применяют призматические шпонки. Призматическую шпонку можно использовать для соединения муфты и вала.
При выборе шпонки, ее необходимо рассчитать на смятие и на срез.
Напряжение смятия узких граней шпонки не должно превышать допускаемого, т. е. Должно удовлетворяться условие:
,
где [у]см 100 МПа [2] - допускаемое напряжение смятия для шпонки из стали 45;
F - сила, Н;
,
где Т = 990 Н·мм- передаваемый вращающий номер; d = 60 мм - диаметр вала в месте установки шпонки;
Н
Асм - площадь смятия, мм;
По формуле (6.5.1) необходимо определить площадь смятия, при условии сохранения неравенства.
мм2
Площадь смятия определяется по формуле:
где l = 110 [2] - длина шпонки выбранная из стандартного ряда;
В таблице 3 указаны характеристики выбранной шпонки.
Таблица 3 Размеры шпонки
|
Диаметр вала d, мм |
Сечение шпонки bxh, мм |
Глубина паза |
||
|
Вала t1, мм |
Втулки t2, мм |
|||
|
60 |
18 х 11 |
7,0 |
4,4 |
Рис.3 Призматическая шпонка.
Рассчитали на смятие и на срез шпоночное соединение. В результате проведенного расчета выбрали подходящую нам шпонку исходя из конструктивных особенностей вала и прочностных характеристик.
5. Монтаж, эксплуатация и ремонт гомогенизатора
5.1 Подготовка и производство монтажных работ
Подготовка монтажных работ - это комплекс подготовительных, организационных и технических мероприятий, направленных на повышение индустриализации, повышение качества и снижение стоимости монтажных работ, а также сокращение их сроков выполнения.
В целях обеспечения выполнения в срок всего комплекса работ составляют сетевой график, согласованный со смежными монтажными организациями.
Сетевой график производства монтажных работ, представляет собой схему, на которой наглядно, в определенной технологической последовательности и взаимосвязи показаны все события работы и зависимости.
Собственно монтажные работы включают прокладку трубных и электрических проводок по установленным несущим конструкциям, установку щитов и пультов, приборов и средств автоматизации, подключение трубных и электрических проводок к приборам.
Эти работы выполняют в производственных помещениях по окончанию строительных и основных отделочных работ одновременно с работами других специализированных монтажных организаций по совмещенному графику. При этом они проводятся в таком порядке:
- монтаж соединительных поводок;
- монтаж щитов и пультов в диспетчерских;
- монтаж местных щитов и приборов.
К монтажу соединительных линий (проводок) приступают после монтажа технологического оборудования. Монтаж щитов и пультов в щитовых помещениях начинают после всех строительных и отделочных работ, выполнения проемов, каналов и установки всех закладочных частей.
Местные приборы монтируют после установки всех отборных устройств, регулирующих и запорных органов.
5.2 Организация ремонтных работ
Своевременный и качественный ремонт приборов и средств позволяет увеличить срок службы приборов и обеспечить их соответствие техническим требованиям. Необходимость ремонта приборов вызывается постеленным изменением их характеристик в процессе эксплуатации. На изменение характеристик приборов влияет износ и изменение формы трущихся поверхностей, постепенное загрязнение узлов кинематики в местах сочленения, а также процесс естественного старения.
Процесс износа и старение элементов во многом зависит от условий и характера эксплуатации. Повышенная влажность и запыленность, наличие вибраций и ударов, резкие колебания температуры окружающей среды и другие внешние воздействия в местах установки приборов значительно ускоряют этот процесс. К выходу прибора из строя и преждевременному ремонту приводит также небрежное обращение с прибором, вызванное нарушением эксплуатационной инструкции, его перегрузка и неправильное включение.
В зависимости от объема повреждений и причин, вызвавших их, различают следующие основные виды ремонта:
1 - технический надзор - это работы, связанные с устранением недостатков и повреждений приборов, возникающих в процессе текущей эксплуатации: покраска, замена защитных стекол и др.
2 - текущий (малый) ремонт - ремонт незначительных узлов прибора с исправлением поврежденных деталей, заменой их запасными деталями и изготовлением простых механических деталей, не требующих регулировки других узлов прибора. При текущем ремонте как правило оборудование не демонтируют.
3 - средний ремонт включает демонтаж, поузловую разборку прибора, чистку деталей и узлов, замену изношенных деталей. Заканчивается ремонт полной регулировкой.
4 - капитальный ремонт - это полная поузловая и подетальная разборка прибора с последующей его переборкой, чисткой, подгонкой деталей и узлов, поузловой и поной регулировкой.
6. Техника безопасности
Требования безопасности труда предусматривают такое техническое состояние оборудования, при котором исключено воздействие на обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов, приводящих к травме или снижению работоспособности.
Пред включением оборудования необходимо убедится в работоспособности блокировок, обеспечивающего прекращение рабочего процесса при съеме или открывании ограждений, устройств, исключающих случайное снятие или открывание съемных, откидных и раздвижных ограждений рабочих органов, а также открывающихся крышек и щитков.
Следует проверить элементы защиты от поражения электрическим током, исключив случаи ошибочных действий обслуживающего персонала. Токоведущие части оборудования, являющиеся источниками опасности, должны быть надежно изолированы или ограждены. Металлические части оборудования, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под электрическим напряжением, должны быть заземлены.
Обслуживающий персонал должен хорошо изучить конструкцию данной машины, ее принцип работы, правила пуска и остановки привода перед началом работы на данном оборудовании.
Обслуживающему персоналу запрещено:
1) работать на неисправном оборудовании и при снятых ограждениях;
2) оставлять рабочее место без присмотра;
3) загромождать проходы и пол на рабочем месте;
4) работать без санодежды или в непригодной санодежде;
5) чистить и смазывать оборудование на ходу [7].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассмотрели гомогенизатор А1-ОГМ-5, его принцип действия и технические характеристики.
Начертили общий вид данного гомогенизатора его узлы и детали.
Подобрали двигатель марки 4A250S8 с частотой вращения 750 об/мин и скольжением 2,5%.Определили частоту вращения ведомого вала n1 = 990 об/мин.
Рассчитали основные параметры клиноременной передачи, определили диаметры шкивов d1 = 400 мм и d2 = 550 мм , сечение ремня - принимаем сечение клинового ремня - Г, и число ремней получили 3. Произвели расчет давления на валы FB = 5660 H и определили ширину шкивов Вш = 122 мм.
Произвели прочностной расчет вала. Рассчитали результирующий коэффициент запаса прочности n = 1,32, что попадает в промежуток значений , значит, вал удовлетворяет условиям прочности.
Рассчитали на смятие и на срез шпоночное соединение. В результате проведенного расчета выбрали подходящую нам шпонку сечением 18 х 11 мм исходя из конструктивных особенностей вала и прочностных характеристик.
Исходя из проведенных расчетов можно сделать вывод, что гомогенизатор А1-ОГМ-5 удовлетворяет техническим характеристикам и отвечает требованиям безопасности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипов СТ. Машины и аппараты пищевых производств, Т. 1. - М: "В.Ш.",2001.-709с.
2. Куницын М.С. Справочник технолога. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 352 с.
3. Соколов А.Я. Технология молочного производства. - М.: «Колос», 1969. -431с.
4. Хромеенков В.М. Оборудование хлебопекарного производства. - М.; ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. - 320 с.
5. Чернавский С.А., Боков К.Н. и др. Курсовое проектирование деталей машин. -М.: Машиностроение, 1988. - 406 с.
6. Горбатюк Н.П. Процессы и аппараты пищевых производств. - М. «Колос», 1993.-256 с.
7. www.neomoloko.ru
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Принцип работы и назначение гомогенизатора клапанного типа, эффективность его действия. Давление гомогенизации как характерный показатель ее режима. Порядок расчета гидродинамических параметров потока жидкости и технических характеристик гомогенизатора.
курсовая работа [997,5 K], добавлен 24.07.2009Выбор сечения и длины ремня. Расчет диаметров шкивов и действительного передаточного числа. Определение частоты вращения ведомого шкива, расчетного и фактического межосевого расстояния. Вычисление силы давления на вал. Разработка конструкции шкива.
контрольная работа [606,8 K], добавлен 05.10.2012Анализ и сравнение аппаратов для реализации процесса гомогенизации пищевых сред. Изучение особенностей клапанной, ультразвуковой и центробежной гомогенизации. Виды и устройство гомогенизаторов. Описание конструкции и принципа работы гомогенизатора А1-ОГМ.
курсовая работа [753,7 K], добавлен 25.11.2014Cведения о процессе гомогенизации и способах осуществления. Конструкция и работа гомогенизатора, расчет основных параметров. Определения конструктивных параметров насосного блока и расчет мощности на привод. Выбор и расчеты вспомогательного оборудования.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 07.01.2010Плоскоременная передача: понятие, структура и элементы, назначение, выбор плоского ремня, определение параметров шкивов. Расчет клиноременной передачи и ее шкивов. Поликлиновые ремни и передача, методика и направления вычисления их характеристик.
методичка [710,5 K], добавлен 07.02.2012Расчет кинематических и энергетических параметров привода: выбор электродвигателя, частота вращения вала, передаточное число, мощность валов. Расчет зубчатой и клиноременной передачи. Определение параметров подшипников и шпонок. Смазка редуктора.
курсовая работа [186,6 K], добавлен 19.11.2014Рассмотрение принципа действия вентилятора. Определение частоты вращения рабочего колеса и его диаметра, мощности электродвигателя. Характеристика сети трубопроводов; вычисление частоты вращения рабочих колес насосов, отклонения фактического напора.
курсовая работа [451,7 K], добавлен 09.10.2014Определение конструктивных размеров шкивов и основных параметров передачи. Выбор механических характеристик материалов передачи и определение допускаемых напряжений. Расчет быстроходного вала редуктора. Подбор подшипников качения, компоновка редуктора.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 28.03.2011Выбор электродвигателя и его обоснование. Определение частоты вращения приводного вала, общего передаточного числа и разбивка его по ступеням, мощности, частоты вращения и крутящего момента для каждого вала. Расчет червячных передач, подбор смазки.
курсовая работа [286,5 K], добавлен 22.09.2013Кинематический расчет и подбор двигателя привода: определение требуемой мощности, выбор варианта. Расчет клиноременной передачи по номограмме в зависимости от частоты вращения меньшего шкива. Расчет червячного редуктора, значения допускаемых напряжений.
практическая работа [799,3 K], добавлен 26.11.2010
