Размещено на http://www.allbest.ru/

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ШНЕК ШПРИЦА
• 2. РАСЧЕТ ШНЕКА ШПРИЦА

2.1 Конструктивный расчет шнека

2.2 Расчет мощности на привод шнека

2.3 Расчет массы машины

2.4 Энергетический расчет

3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1 Расчет себестоимости продукции

3.2 Расчет приведенных затрат

3.3 Расчет балансовой стоимости зданий, сооружений и оборудования

3.4 Исследование целевой функции и выбор оптимального варианта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Мясо является важнейшим продуктом, обеспечивающим человека необходимыми высококачественными, полноценными белками животного происхождения, усвояемость которого достигает 98%.

В процессе жизнедеятельности организма белки мяса расходуются на ростовые, регенеративные и пластические цели, а также на восстановление белковых ресурсов организма.

Белки мышечной ткани мяса содержат все жизненно необходимые аминокислоты, которые благоприятно сбалансированы и обеспечивают в организме наиболее полный синтез тканевого белка.

Мясо является одним из важнейших источников минеральных веществ, количество которых в мышцах достигает 1,5%. Основное значение имеют фосфор и железо.

Мясная промышленность имеет большое значение для народного хозяйства страны. Она снабжает население важнейшими продуктами питания: мясом, колбасными изделиями, копченостями, полуфабрикатами, консервами, готовыми быстрозамороженными блюдами.

Российский рынок колбасных изделий является одним из самых быстро оборачиваемых рынков в российской пищевой промышленности. В связи с этим все больше как российских, так и западных компаний рассматривают его как для развития.

Для увеличения выхода мяса и мясопродуктов постоянно происходит техническое перевооружение и оснащение предприятий мясной отрасли АПК страны современными технологическими оборудованиями, новейшей техникой, комплексно механизируется производство, все более широко используются ЭВМ и техника реконструкции и модернизации технологического оборудования.

Для среднего и мелкого измельчения мяса используют волчки. Основные части волчка - механизмы подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором смонтирован вспомогательный шнек для принудительной подачи сырья.

1. ШНЕК ШПРИЦА

Шнековые вытеснители широко используют в шприцах. Они обеспечивают непрерывность в работе, универсиальность по перерабатываемой продукции, незначительное влияние на исходные свойства фаршей. На практике применяют вытеснители с тремя или четырьмя шнеками, но они не показали преимуществ в производительности и качестве работы, а в устройстве, металлоемкости и обслуживании уступали двухшнековым.

Рисунок 1 Шприц ФШ2-ЛМ со шнековым вытеснителем:

1 - электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 - вакуумпровод; 4 - вакуумная ловушка; 5 - станина; 6 - редуктор; 7 - корпус шнеков; 8 - регулятор давления; 9 - шнек; 10 - переходный конус; 11 - цевка; 12 - бак для масла; 13 - муфта; 14 - вакуумный насос; 15 - магнитный пускатель; 16 - конечный выключатель; 17 - педаль включения; 18 - бункер; 19 - плита; 20 - винтовое натяжное устройство

Шприц ФШ2-ЛМ имееи два вытеснителя со сдвоенными однозаходными шнеками 9 с противоположной навивкой. Обе пары шнеков устанавливают в проточках литого корпуса 7, который закреплен на сварной станине 5.

К заднему торцу корпуса привинчивают редукторы 6 приводов шнеков, а с передней - переходные конусы 10, к которым накладными гайками присоединяют цевки 11. Шнеки приводятся во вращение асинхронными электродвигателями 1, мощностью 3 кВт через клиноременные 2 и зубчатые передачи редукторов. Валы шестерен и зубчатых колес выходят из редукторов, и на них надевают муфты шнеков. Частота вращения шнеков 10 с-1.

Ко вторым выходам валов электродвигателей муфтами 13 присоединяют шестеренные вакуумные насосы 14. Вакуумная система шприца включает вакуумную ловушку 4, вакуумпроводы 3 и регулятор давления 8, установленный с задней стороны расточки корпуса шнека. Для обеспечения работы вакуумных насосов установлены баки 12 для масла. Управляют работой шприца педалями 17, соединенными с конечными выключателями 16.

Шприц ФШ2-ЛМ может работать с одной или двумя цевками одновременно в режиме простого наполнения. Его производительность до 1200 кг/ч. Масса машины 550 кг.

Описание основных сборочных единиц агрегата:

Станина является сборочной единицей сварной конструкции из профильного материала и предназначена для размещения приводов шпица и привода.

Шприц представляет собой сборную конструкцию.

Площадка представляет собой сборную конструкцию, состоящую из рамы сварной конструкции, ограждения. Площадка установлена на регулируемые опоры.

Шнек является основным узлом шпрца.

Электрооборудование состоит из электрошкафа и пульта управления. Электрошкаф - сварная металлоконструкция с герметичными дверями.

2. РАСЧЕТ ШНЕКА ШПРИЦА

2.1 Конструктивный расчет шнека

Задаемся двумя параметрами D и d - внешний и внутренний диаметр шнека.

Исходя, из внешнего и внутреннего диаметров шнека определяем наибольший изгибающий момент в витке шнека, Нм/м.

где РMAX - максимальное давление прессование, МПа. Принимаем РMAX =8 МПа.

а - отношение диаметров D и d

Толщина витка шнека определяется, м.

где - [G] - допускаемое напряжения материала витка шнека при изгибе, Па. Принимаем [G]=145 МПа.

Из условия обеспечения производительности находим частоту вращения шнека, ч-1.



где ц - коэффициент заполнения объема витков шнека продуктом. Принимаем ц=0,6.

Н - шаг шнека, м.

,

к - коэффициент осевой подачи продукта

f - коэффициент трения материала о винтовую поверхность шнека. Принимаем f = 0,4 .

Угол подъема винтовой лопасти по среднему диаметру шнека определяется по формуле.

где Rср- средний диаметр, м .

Длина шнека определяется по формуле, м.

 Число витков шнека.

2.2 Расчет мощности на привод шнека

Сила полного давления распределяется как суммарная нагрузка от давления прессования, приходящая на площадь поперечного сечения нагнетающего шнека, Н.

где РMAX - давление прессования, РMAX= 8 МПа.

Величина действительного перемещения фарша по шнековой камере (за шнеком) за один оборот шнека, м.

где Пм - массовая производительность, кг/ч.

с2 - плотность мяса. Принимаем с2 = 1330 кг/м3.

щ - угловая скорость определяется по формуле, рад/ч .

 n - частота вращения, ч-1.

Fк - площадь поперечного сечения шнековой камеры, м2.

Суммарная нагрузка прессования, Н.

где Q - движущая сила, Н.

б - угол подъема винтовой линии

ц - угол трения между поверхностью лопасти и фарша и угловых градусах. ц = аrctgf

f - коэффициент трения материала о винтовую поверхность. Принимаем f = 0,4 .

ц = аrctg0,4

Р - сила полного давления распределения, Н.

Суммарное давление на внутреннюю поверхность шнековой камеры в, Н.

где й - длина шнека, м.

D - внешний диаметр шнека, м.

Полная работа, Н · м.



где dc - средний диаметр винтовой пары, м.

dc = (D + d)/2,

Потребляемая мощность на валу электродвигателя, кВт.

где з - К.П.Д. передачи от вала электродвигателя к валу привода нагнетающего шнека. Принимаем з = 0,65 .

n - частота вращения, мин-1 .

Мощность потребляемая электродвигателем, кВт.

,

где здв - коэффициент полезного действия электродвигателя, Принимаем здв = 0,65 .

2.3 Расчет массы машины

Размеры заготовки, м.

D0 = d0 + (D-d)

 где D - внешний диаметр витка, м;

d - диаметр вала, м;

H - шаг витка.

Угол выреза определяется.

Масса витка 1 шага, кг.

где д - толщина витка шнека, м.

см - плотность металла. Принимаем см = 7800 кг/м3.

Масса шнековой навивки, кг.

где L - длина шнека, м.

Масса цилиндра, кг.

,

где Rц - радиус цилиндра, м;

дц - толщина стенки цилиндра, м.

Толщина стенки цилиндра определяется по формуле, м.



Масса шнекового вала, кг.

Масса всей машины, кг.

Моб = Мшн + Мц+ Мв

где Мшн - масса шнековой навивки, кг;

Мц - масса цилиндра, кг;

Мв - масса шнекового вала, кг.

2.4 Энергетический расчет

Потребляемая электродвигателем мощность, кВт.

где - мощность, снимаемая с вала электродвигателя;

здв - коэффициент полезного действия электродвигателя;

3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

С точки зрения экономических требований стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации машины должна быть наиболее низкой.

Аппараты, удовлетворяющие эксплуатационным и конструктивным требованиям, неизбежно отвечают также и экономическим требованиям. При внедрении новой техники и более современных аппаратов может случиться, что самый современный аппарат окажется более дорогим. Однако в этом случае, как правило, стоимость эксплуатации аппаратов уменьшается, а качество продукции улучшается, и, таким образом, внедрение нового аппарата становится целесообразным. Более подробно экономические требования рассматриваются в курсах организации производства и экономики промышленности. шнековый вытеснитель агрегат привод

При проектировании аппарата необходимо стремиться к тому, чтобы процесс, протекающий в нем, осуществлялся в оптимальном варианте. Задача оптимизации заключается в том, чтобы выбрать такой вариант, при котором величина, характеризующая работу аппарата и называемая критерием оптимизации, имела оптимальное значение. В качестве критерия оптимизации чаще всего выбирают себестоимость продукции и приведенные затраты. В таком случае перед проектировщиком ставится задача - спроектировать аппарат с такими данными, которые обеспечат минимальные приведенные затраты или минимальную себестоимость продукции.

Главнейшим этапом оптимизации после выбора критерия оптимизации является разработка метода расчета и составление математической модели аппарата. Пользуясь этой моделью, при помощи компьютера находят оптимальный вариант решения.

3.1 Расчет себестоимости продукции

Расчет себестоимости продукции (прямых эксплуатационных затрат) производят по формуле.

,

где - отчисления на амортизацию, техобслуживание и ремонт оборудованния, зданий и сооружений;

- затраты на энергоресурсы (топливо, электроэнергию и др.);

При анализе себестоимости работ или продукции следует иметь в виду, что можно ограничиться учетом лишь тех статей затрат, которые изменяются в сравниваемых вариантах. Поэтому постоянные затраты, независящие от рассматриваемых параметров, не следует включать в себестоимость и критерий оптимизации. Например, в случае проектирования аппарата заданной производительности и при неизменной тарифной ставке заработная плата является величиной постоянной.

Годовые отчисления на амортизацию, техобслуживание и ремонт определяют по формуле

,

где М- балансовая стоимость оборудования, зданий и сооружений;

- нормы отчислений в процентах на амортизацию, техобслуживание и ремонт от балансовой стоимости оборудования и строительной части. Для оборудования пищевой промышленности норма амортизации составляет от 0,066 до 0,167, норма отчислений на техобслуживание и ремонт - от 0,05 до 0,15.

Принимаем норму на амортизацию 14,2 , норма на техобслуживание принимаем 10.



Затраты на энергоресурсы рассчитывают по формуле

,

где - потребление энергоресурсов оборудованием за год в кг, кВт/ч;

- цена энергоресурсов, руб. за кВтМч. Принимаем 2 за кВтМч.

Потребление энергоресурсов оборудованием определяют по формуле

,

где - удельный расход энергоресурсов при эксплуатации оборудования, кВт.

- объем работы (сырья или готовой продукции), выполняемый оборудованием за год, кг.

,

ПМ - массовая производительность, кг.

- производительность оборудования, кг/ч.

3.2 Расчет приведенных затрат

Приведенные затраты представляют собой

,

где - коэффициент нормативной эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,15;

- капитальные вложения, определяемые путем суммирования балансовых стоимостей машин (оборудования), зданий и сооружений. Принимаем равной БМ

3.3 Расчет балансовой стоимости зданий, сооружений и оборудования

Балансовую стоимость аппарата определяют по формуле

,

где - цена аппарата, машины, оборудования.

- коэффициент, учитывающий затраты на доставку и монтаж (принимается 1,1 - 1,2). Принимаем равной 1,15.

- удельная цена 1 кг машины аналогичного назначения и конструк-

тивной сложности. Принимаем стоимость 400 руб/кг .

Приведенные удельные затраты, руб/кг.

,

где V- Объем выпускаемой продукции за год, кг.

По данной методике расчета была составлена программа в MS Excel для расчета оптимальных параметров шнека шприца. По данной программе были построены графики зависимости приведенных затрат от значений внешнего и внутреннего диаметров шнека. Исходя из полученных графиков были найдены оптимальные значения для этих переменных величин, которые равны: внутренний диаметр d= 0,032 м , внешнему диаметру D = 0,069 м. При полученных значениях строим графики зависимости внутреннего и внешнего диаметров от удельных приведенных затрат.

3.4 Исследование целевой функции и выбор оптимального варианта

Так как необходимо рассчитать шприц таким образом, чтобы при необходимой производительности приведенные затраты были минимальны, необходимо произвести расчет при различных значениях основных конструктивных параметров шнека, т.е. диаметре внешнем D и вала d. Значениями этих параметров поочередно варьируем с постоянным и малым шагом, а затем выбираем оптимальный вариант по определяемому критерию Кр. Так реализуется метод многомерной оптимизации циклического покоординатного спуска. Для такого многократного расчета используем программу Microsoft Excel. Для расчета задаемся производительностью шприца W=1500 кг/ч. На первом этапе при постоянном значении внешнего диаметра D изменяем значение диаметра вала d. Затем при постоянном значении d, соответствующем минимальным приведенным затратам, варьируем значением D. В результате расчетов определяются конструктивные параметры, соответствующие минимальным приведенным затратам. Результаты расчетов приведены в таблицах приложения А. Согласно данным этих таблиц строим графики зависимости приведенных затрат от варьируемых параметров D и d на формате А1 графического материала.

По рассчитанным конструктивным параметрам выполняем рабочий чертеж шприца непрерывного действия на формате А1 графического материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были построены графики зависимости приведенных затрат для шнека шприца от внешнего диаметров шнека при различных значениях внутреннего диаметра шнека. Вычисления приведены в виде таблиц в (Приложении А). По построенным графикам были найдены оптимальные значения параметров шнека для построения общего вида аппарата.

Анализируя полученные графики, можно сделать выводы. При увеличении значения внутреннего диаметра шнека при постоянных значениях внешнего диаметра D = 0,069 м, а значение приведенных затрат сначала уменьшаются до значения внутреннего диаметра 0,032 м , а затем повышаются. Из графика зависимости приведенных удельных затрат от внутреннего диаметра при постоянных значениях внешнего диаметра D = 0,069, оптимальным значением внутреннего диаметра является d = 0,032. По полученным данным чертим общий вид аппарата.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Антипов С.Т., Кретов И.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств [Текст]. В 2 кн. Кн. 1:Учебник для вузов / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов и др. Под . ред. Акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001. - 703 с.

2. Остриков А.Н.,Абрамов О.В. Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств- Санкт-Петербург:ГИОРД, 2004.- 349с.

3. Хромеенков В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru