Проектирование малого предприятия по изготовлению мясных полуфабрикатов

7 Расчет проектируемой  машины

7.1 Описание и принцип  работы машины

 

Механизм МБ (рисунок 7.1) для нарезания мяса на бефстроганов  состоит из корпуса, ножевого вала, упоров, заслонки и деревянного толкателя. На ножевом валу 2 установлены дисковые ножи 10, шаг между которыми (обычно 5 мм) устанавливается дистанционными шайбами 3. Ножевой блок закрыт с двух сторон дисками 9 и 12. Упоры 11 представляют собой пластины, насаженные на дистанционные шайбы и предотвращающие наматывание мяса на вал. При резании упоры отклоняются от вертикального положения и упираются в корпус 1 механизма. В направляющих пазах корпуса посредством рукоятки 7 перемещается заслонка 4, фиксируемая в рабочем положении винтом 6. Снятие ножевого вала производится рукояткой 8. Сверху в корпусе имеется окно продолговатой формы для загрузки продукта, снизу - окно для выгрузки нарезанного продукта.

Предварительно  нарезанные куски мяса размером не более 20*110 мм опускают в загрузочное окно, из которого под действием силы тяжести и толкателя 5 они поступают к ножевому валу. Дисковые ножи захватывают продукт, разрезают его на дольки и проталкивают к разгрузочному окну. Полученные дольки можно нарезать на кубики, повернув на 90° перед повторной загрузкой в механизм.

Рисунок 7.1 –  Механизм для нарезания мяса на бефстроганов МБ

 

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч	100
Частота вращения, мин-1	170
Номинальная мощность, кВт	0,29
Напряжение, Вт	220/380
Габаритные  размеры, мм: - длина - ширина - высота	290 180 405
Масса, кг	6,5
Исполнение	К приводу УКМ

 

7.2 Расчет механизма для нарезания мяса на бефстроганов

 

Исходные данные:

D – диаметр дискового ножа, 0,1 м;

t - шаг между ножами, 0,005 м;

n – частота вращения дисковых ножей, 170 об/мин;

l – длина загрузочного устройства, 0,11 м;

b – ширина загрузочного устройства, 0,02 м;

h – высота загрузочного устройства, 0,2 м.

Требуется определить количество дисковых ножей, производительность механизма и технологическую мощность.

Количество  дисковых ножей рассчитываем по формуле

z_n = l/t – 1,                                               (7.1)

z_n = 0,11/0,005 – 1 = 21 штука.

Объем загрузочного устройства определим по формуле

V₀ = l*b*h,                                               (7.2)

V₀ = 0,11*0,02*0,2 = 0,00044 м³.

Производительность механизма для нарезки мяса на бефстроганов определяется по формуле

Q = m/T_ц = V₀*ρ*φ/(t₃ + t₀),                                  (7.3)

где m – масса порции мяса, единовременно закладываемого в загрузочное устройство, кг;

T_ц – продолжительность цикла обработки порции продукта, с;

ρ – плотность мяса, кг/м³;

φ – коэффициент заполнения загрузочного устройства продуктом;

t₃ и t₀ – соответственно время загрузки и обработки продукта, с, t₃ принима ем равным 5 с.

Приняв плотность  продукта ρ = 1130 кг/м³ и коэффициент заполнения загрузочного устройства φ = 0,6 и исходя из формулы (7.3), находим массу порции мяса

m = 0,00044*1130*0,6 = 0,29 кг.

 

 

Время обработки порции продукта определяем по формуле

t₀ = h/υ_пр,                                                 (7.4)

где  υ_пр – скорость продвижение продукта в загрузочном устройстве, м/с, принимаем 0,03 м/с.

t₀ = 0,2/0,03 = 6,6 с.

Производительность  механизма находим по формуле (7.3)

Q = 3600*[0,28/(5+6,6)] = 87 кг/ч.

Мощность, необходимую  для разрезания продукта дисковыми  ножами, рассчитаем по формуле

N₁ = q_p*b* z_n* υ_пр,                                        (7.5)

где q_p- удельное усилие резания продукта, Н/м, принимаем равным         8000 Н/м.

N₁ = 8000*0,02*21*0,03 = 101 Вт.

При соотношении b/D ≈ 0,2 площадь контакта продукта с дисковым ножом можно рассчитать по упрощенной формуле

F ≈ 0,1* D²                                                  (7.6)

Проверяем соотношение b/D = 0,02/0,1 = 0,2, тогда площадь контакта рассчитываем по упрощенной формуле (7.6)

F = 0,1*0,1² = 0,001 м².

Определим среднее  расстояние от площади контакта продукта с дисковыми ножами до оси их вращения по формуле

r_ср = 0,5*(D - b),                                         (7.7)

r_ср = 0,5*(0,1 – 0,02) = 0,04 м.

Мощность, необходимая  для преодоления трения продукта о боковые грани дисковых ножей, рассчитываем по формуле

N₂ = M_c*ω = 2*δ/t*E*F*f*( z_n – 1)* r_ср*ω,                  (7.8)

где  M_c – момент сопротивлению вращению дисковых ножей, возникающих при трении о продукт, Н*м;

ω – угловая  скорость дисковых ножей, рад/с;

     

 δ – толщина дискового ножа, м²;

           t – шаг между ножами, м;

           Е – модуль упругости продукта, Па;

  f – коэффициент трения продукта о дисковые ножи.

N₂ = 2*(0,001/0,005)*2,6*10⁴*0,001*0,5(21 – 1)*0,04*(3,14*170/30) = 74 кВт.

Технологическая мощность механизма определяется по формуле

N = N₁ + N₂,                                            (7.9)

N = 101 + 74 = 175 кВт.

 

7.3 Расчет машины  для порционной нарезки мяса

 

Исходные данные:

Q – производительность, равная 40 резов/мин.;

h – ход ползуна, равная 0,2 м;

b – ширина куска мяса, 0,3 м;

с – толщина  куска мяса, 0,17 м.

Определим скорость движения ползуна и мощность электродвигателя.

Принимая коэффициент  перерывов в движении ползуна φ = 0,65, находим скорость движения ползуна по формуле

υ_п = Q*2*h/3600*φ,                                      (7.10)

υ_п = 40*60*2*0,2/3600*0,65 = 0,4 м/с.

Усилие на разрезания продукта режущей кромки при удельном усилии резания мяса q_л = 1,2 Н/м определим по формуле

Р₁ = q_л* b,                                                (7.11)

Р₁ = 1,2*10⁴*0,3 = 3600 Н.

Поскольку Р_р ≈ Р₁, то приняв КПД механического привода η = 0,8, определим мощность электродвигателя по формуле

N = Р₁* υ_п/1000*η,                                          (7.12)

N = 3600*0,4/1000*0,8 = 1,2 кВт.

7.4 Расчет зубчатой передачи

 

Зубчатая передача рассчитана с помощью программы T-Flex Cad. Результаты расчета представлены в приложении А.