Аналіз існуючих конструкцій та розрахунок барабанних мийних машин

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Сучасне плодоовочеве підприємство неможливо уявити без обладнання для миття овочів та фруктів. Існує велика кількість мийних машин, які відрізняються конструктивним складом та технологією роботи.

В залежності від виду овочів та фруктів машини для мийки бувають для м'якого та жорсткого миття. Перший тип обладнання для миття овочів використовується для обробки сировини з м'якою структурою: томати, ягоди та салати. Такі мийні машини делікатно видаляють поверхневе забруднення та залишки отрутохімікатів з поверхні продукції. Це машини для мийки в водяній ванні та процесу полоскання.

Так як овочі та фрукти мають ніжну структуру, то такий засіб мийки не наносить шкоди поверхні плода. Також можна використовувати машини з дощувальною системою, де вода під тиском омиває та ополіскує овочі та фрукти.

Обладнання для миття овочів з твердою структурою миє продукцію за допомогою допоміжних засобів: щіток, лопотів та інших механізмів. Такі машини виконують глибоке очищення плодів від бруду та піску, а також залишків шкідливих речовин, які залишились під час обробки продукції отрутохімікатами та антисептичними препаратами.

Такі мийки також можуть мати систему полірування та очистки продукції від кожухи. Наприклад, миття моркви з поліруванням підвищує термін зберігання продукції та збільшує кількість продаж.

Машини для мийки овочів та фруктів можуть бути автоматичні та напівавтоматичні. Автоматичні мийні машини виконують всі операції без участі оператора, а напівавтоматичні машини частково потребують допомоги з сторони обслуговуючого персоналу.

Обладнання для миття овочів буває барабанного, бункерного та лінійного типу. Також деякі машини обладнанні системою циркуляції та фільтрації води. Робочі поверхні машин для мийки овочів виконані із нержавіючої сталі, що спрощує обслуговування обладнання та збільшує термін його експлуатації.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Процес миття плодів та ягід на теперішній час є недостатньо досліджений. Тому актуальним є визначення шляхів удосконалення конструкцій машин для забезпечення їх універсальності та покращення якості миття плодів та ягід.

Мета дослідження полягає у проведенні аналізу існуючих конструкцій барабанних мийних машин, визначенні їх переваг та недоліків, виборі та розрахунку однієї з них.

1. Аналіз конструкції обладнання

1.1 Аналіз конструкції існуючого обладнання

Барабанна миюча машина КМ-1

Так, картопля і коренеплоди миють у барабанних мийних машинах, а томати, огірки, кабачки - у спеціальних елеваторних або вентиляторних машинах. Ягоди, щоб уникнути механічних пошкоджень миють під струменями води, в душових установках або занурюючи у ванну з водою (рис. 1).

Рис 1. Барабанна миюча машина КМ-1: 1 - ванна; 2 - каркас; 3 - завантажувальний лоток; 4 і 5 - горизонтальний барабан (2 частини); 6 - ополіскувач; 7 - підведення води; 8 - електродвигун; 9 - привід електродвигуна

Після ретельної мийки плодоовочеву сировину ще раз споліскують під струменями води в душовій мийній установці з розпилювачем, яку нескладно виготовити в господарстві, хоча таке обладнання і випускає промисловість. Для миття сировини використовують чисту питну воду без будь-яких зважених часток, безбарвну і без сторонніх присмаку і запаху; вона повинна відповідати спеціально розробленим для неї вимогам.

При затримці в мийних ваннах вода може значно забруднюватися, залишаючись зовні прозорою і за іншими ознаками задовільною. Але у міру проходження сировини в ній накопичуються небажані домішки, змиваються в неї і велика кількість шкідливих мікробів з овочів та плодів, незначні залишки хімічних препаратів, широко застосовуються у сільському господарстві. Отже, мийну воду не рідше двох разів протягом зміни треба замінювати свіжою і чистою.

Після закінчення робіт мийні машини обов'язково піддають санітарній обробці. Спочатку їх повністю звільняють від залишків овочів, фруктів, ґрунту, піску, а потім промивають сильним струменем холодної та гарячої води, застосовуючи щітки, і знову обполіскують холодною водою.

Машина мийна щіткова барабанна ВК-БЩМ.

Машина мийна щіткова (барабанна, без центрального валу) ВК-БЩМ, варта мийки овочів (зокрема. великогабаритних - гарбуз, кавун) фруктів, і коренеплодів з твердої структурою, продуктивністю 10 т/час. Встановлюється в комплексах устаткування із переробки плодоовочевого сировини. Машина барабанного типу, щіткова.

Рис 2. Барабанна мийна машина ВК-БЩМ

Принцип роботи. Барабан машини спричиняє дію механізму. Приводна шестірня передає обертання від мотор-редуктора на зубчастий вінець барабана. Барабан має металоконструкцію, з закріпленими у ньому дев'ятьма рядами щіток. Машина встановлюється під нахилом 5?, що забезпечує переміщення продукту. Подача продукту здійснюється через завантажувальний лоток. При обертанні барабана відбувається тертя між продуктом і щітками, унаслідок чого відбувається відділення багна й сміття. Ополіскування забезпечує душовий пристрій (колектор), що розташований по всій довжині барабана. Для ретельного ополіскування, і навіть для рівномірного виходу продукту, на внутрішній поверхні барабана перебувають пластини, розташовані на гвинтовій лінії убік вивантажувального лотка. Для обслуговування і проведення санітарної обробки призначені інспекційні люки. Слив відпрацьованою рідини відбувається після зливальні люки.

Технічні характеристики:

Продуктивність: 10 т/год;

Споживання електроенергії: 3 кВт/год;

Частота обертання барабана: 8 об./хв;

Робоча тиск води в колекторі (атм.): 2;

Споживання води: 0,7 м3/ч;

Габарити: 4235х1170х2320 мм;

Маса: 1800 кг.

Барабанна мийна машина А9-КМ-2.

Яблука, груші та інші стійкі до механічних пошкоджень і ударів плоди миють на барабанній мийній машині А9-КМ-2 продуктивністю більше 3000т/год. Довжина частинок сировини, що піддається миттю, має становити 15-200 мм. Змонтована машина (рис. 1) на зварному каркасі 11 з фасонного стального прокату. На каркасі укріплена ванна 12, розділена перегородкою на дві частини, в кожній з яких розміщені барбани 2 і 3 з однаковими довжиною і діаметром. За барабаном 3 розміщений третій барабан 4. Всі три барабани встановлені на загальному валу 7 і здійснюють обертальний рух. Вал 7 змонтований на каркасі в підшипниках коливання.



Рис. 3

Перші два барабани призначені для відмочування і відокремлення бруду. Поверхня їх виконана з фасонних зігнутих стрічок. Між ними є щілини, крізь які бруд потрапляє у ванну і осідає на днищі, в якому є люки 10 для видалення бруду під час санітарної обробки машини. На третьому барабані 4 сировина начисто обполіскується проточною водою, для чого він обладнаний душовим пристроєм, а поверхня його перфорована. Подається сировина приймальним лотком 1, а відмита на наступну операцію - лотком 9. Сировина з лотка 1 потрапляє на барабан 2, потім лопатями перекидається спочатку на барабан 3, а з нього спеціальним ковшем - на барабан 4. Мийна машина проста і зручна в використанні. Недоліком даної машини є травмування сировини.

Барабанна мийна машина ОРМ-1

Найбільш близьким за сукупністю ознак, технічної сутності та досягається результату до заявленого технічного рішення є барабанна мийна машина «ОРМ-1», конструкції КБ Хабаровського ВАТ «Дальреммаш», що містить каркас з елементами огорожі, перфорований барабан з направляючими лопатками на його внутрішній поверхні, приводний пристрій перфорованого барабана, зрошувальний пристрій і технологічні трубопроводи з трубопровідною арматурою.



Рис. 4. Барабанна мийна машина ОРМ-1: 1- каркас; 2- барабан; 3- миючий пристрій; 4- піддон; 5- кришка; 6- огородження; 7- ролик привідний; 8- електропривід

Однак дана барабанна мийна машина має ряд істотних недоліків конструктивного і експлуатаційного характеру. До них відноситься: неможливість забезпечення синхронного обертання провідних роликів і регулювання кількості обертів перфорованого барабана, неможливість розвороту напрямних лопаток барабана щодо його поздовжньої осі і водяного колектора з форсунками щодо його вертикальної осі, відсутність резервного бака для води і насоса для збільшення напору і кільцевої циркуляції води, недоступність до зовнішньої поверхні барабана, низька продуктивність (1600 кг / год), велика питома витрата води (4 м3 / год) і значна частка ручної праці при обслуговуванні.

Привід провідних роликів перфорованого барабана здійснюється за допомогою клинопасової передачі і при попаданні води на елементи цієї передачі відбувається прослизання клинових ременів щодо фрикційних роликів і порушується синхронність роботи ведучого і веденого валів, в результаті чого обертання барабана сповільнюється. Кожен різновид оброблюваної сировини або продукту вимагає певної швидкості обертання барабана і відповідного кута нахилу щодо горизонталі його направляючих лопаток.

Однак така можливість у апарату відсутня, так як у електроприводу немає регулятора частоти обертання приводного вала, а напрямні лопатки жорстко закріплені на внутрішній поверхні барабана під фіксованим кутом. Струменеві форсунки водяного колектора мають також фіксоване розташування, що не дозволяє направити струмені води адресно у випадках зміни режиму обертання барабана.

Процес миття значно подовжується за часом у випадках, коли падає тиск у водопровідній мережі, а відсутність в машині насоса, призначеного для підвищення тиску води на виході з форсунок, негативно позначається на якості мийки, при цьому збільшується і питома витрата води. У кінцевому рахунку все вище перелічене знижує продуктивність машини і ускладнює технологічний процес миття. Крім того, в умовах обмеженої можливості споживання технологічної води, (наприклад при відсутності водопровідної мережі і використанні привізної води) застосування машин типу «ОРМ-1» вкрай обмежено через відсутність у них резервного бака, який дозволив би повторно використовувати відпрацьовану воду (після фільтрації) , направивши рух води по замкнутому циклу. Важко доступність до зовнішньої поверхні перфорованого барабана через те, що його огороджувальні елементи закріплені нерухомо на каркасі машини і не мають люків (вікон) для візуального визначення ступеня засмічення (забивання) отворів барабана, ускладнює його обслуговування і збільшує частку ручної праці.

1.2 Опис конструкції і принцип дії

Корисна модель відноситься до мийних технологічних агрегатів безперервної дії і призначена для миття цибулі. Агрегат належить до типу барабанних мийних машин і може бути інтегрований в конвеєрну лінію або бути самостійною одиницею.

Конструктивно машина складається зі зварювального каркаса з елементами огорожі та піддоном, перфорованого барабана з направляючими лопатками всередині барабана, приводного пристрою барабана, зрошувального пристрою і технологічних трубопроводів з арматурою. Однак у порівнянні з аналогічними прототипами заявлена машина має електропривод барабана з регульованою частотою обертання, що дозволяє найбільш оптимально підібрати режим роботи агрегату в залежності від виду оброблюваного сировини або продукту, підвищивши тим самим продуктивність. Наявність зубчатопасової передачі в приводі барабана запобігає прослизання ременя, забезпечуючи синхронність обертання ведучого вала і веденого обода барабана. Можливість регулювання кута нахилу напрямних лопаток перфорованого барабана дає можливість найбільш оптимально встановити час знаходження оброблюваного продукту в барабані в процесі миття, поліпшити якість миття. Конструкція зрошувального пристрою у вигляді колектора з форсунками дає можливість за рахунок розвороту колектора на певний кут направити струмені води, що виходять з форсунок, адресно, тобто в місця найбільшого скупчення продукту, покращуючи тим самим якість миття і скорочуючи час технологічного процесу.

Крім цього, наявність у машини резервного бака для технологічної води з фільтруючим пристроєм і відцентрового насоса, дозволяє використовувати мийну машину в автономному режимі в умовах дефіциту води. Відпрацьована після змиву продукту вода, проходячи через фільтруючу сітку, знову надходить до резервного бак і відцентровим насосом багаторазово прокачується по замкнутому циклу: бак - водяний колектор - бак. А наявність відкидної кришки каркаса, виконаної з прозорого полімерного матеріалу, дозволяє візуально спостерігати за ступенем засмічення барабана і своєчасно провести його очистку.

Використання подібного типу барабанної мийної машини дозволяє підтримувати продуктивність технологічних ліній з переробки овочів, а саме цибулі, на належному рівні, знизити собівартість продукції, поліпшити її якість, спростити обслуговування.

Машина може бути використана в інших областях харчової промисловості, зокрема для мийки насіння, горіхів, овочів, фруктів і інших продуктів та сировини.

Технологічний процес мийки цибулі відрізняється від мийки інших видів сировини та продуктів і має свої характерні особливості. Вони полягають в тому, що для якісної обробки обмиваємої цибулі вона повинна протягом всього технологічного процесу багаторазово кантуватися (ворушитися). Крім того, в процесі миття з цибулі разом з брудом змиваються інші зважені частинки, а саме верхній шар цибулі (луска) , яка не повинна в значній мірі забивати отвори перфорованого барабана і технологічні патрубки відведення відпрацьованої води, а відводитися разом з цією водою в зливний пристрій або у відстійник.

З урахуванням вищевикладених обставин і знадобилася розробка спеціальної барабанної мийної машини, що і було реалізовано в заявленій корисній моделі.

Існуючі конструкції барабанних мийних машин мають різні варіанти технічної реалізації, однак основними їх елементами є: каркас з елементами огорожі та піддоном. Перфорований барабан з направляючими лопатками на його внутрішній поверхні, приводний пристрій перфорованого барабана, зрошувальний пристрій і технологічні трубопроводи з трубопровідною арматурою.

Відома барабанна мийна машина марки «В5-ІРМ ПС», що містить каркас з елементами огорожі і піддон, перфорований барабан з направляючими лопатками на його внутрішній поверхні, приводний пристрій перфорованого барабана , зрошувальне пристрій і технологічні трубопроводи з трубопровідною арматурою.

Характеризуючи зазначену марку барабанної мийної машини, слід зазначити недосконалість її конструкції, велику металоємність (450 кг), низьку продуктивність (1500 кг / год), недостатня якість миття сировини і продуктів, значну частку ручної праці при обслуговуванні.

Конструктивно машина складається зі зварної підставки, поверх якої на роликах змонтований перфорований барабан, що приводиться в обертання від електроприводу за допомогою ланцюгової кінематичної передачі. Електропривод барабана встановлений на нижній рамі підставки в зоні розвантаження барабана і постійно заливається водою, що призводить до частого виходу електроприводу з ладу. Кут нахилу барабана не регулюється і дорівнює куту нахилу (б = 8 °) верхньої рами підставки. Обмивання продукту водою здійснюється з отворів водяного колектора (встановленого всередині барабана), виходячи з якого струмені води не мають спрямованої дії на оброблюваний продукт, що значно знижує якість миття. Отвори перфорованого барабана часто забиваються зваженими частинками. І так як огорожа каркаса машини не дозволяє проводити очищення із зовнішнього боку, доводиться зупиняти привід барабана і чистити його вручну зсередини спеціальними щітками, закріпленими на жердинах.

Найбільш близьким за сукупністю ознак, технічною сутністю та досягненим результатом до заявленого технічного рішення є барабанна мийна машина «ОРМ-1», конструкції КБ Хабаровського ВАТ «Дальреммаш», що містить каркас з елементами огорожі, перфорований барабан з направляючими лопатками на його внутрішній поверхні, приводний пристрій перфорованого барабана, зрошувальний пристрій і технологічні трубопроводи з трубопровідною арматурою.



Рис. 5. Барабанна мийна машина ОРМ-1

Однак дана барабанна мийна машина має ряд істотних недоліків конструктивного і експлуатаційного характеру. До них відноситься: неможливість забезпечення синхронного обертання провідних роликів і регулювання кількості обертів перфорованого барабана, неможливість розвороту напрямних лопаток барабана щодо його поздовжньої осі і водяного колектора з форсунками щодо його вертикальної осі, відсутність резервного бака для води і насоса для збільшення напору і кільцевої циркуляції води , важко доступність до зовнішньої поверхні барабана, низька продуктивність (1600 кг / год), велику питому витрату води (4 м3 / год) і значну частка ручної праці при обслуговуванні.

Привід ведучих роликів перфорованого барабана здійснюється за допомогою клинопасової передачі і при попаданні води на елементи цієї передачі відбувається прослизання клинових ременів щодо фрикційних роликів і порушується синхронність роботи ведучого і веденого валів, в результаті чого обертання барабана сповільнюється. Кожен різновид оброблюваного сировини або продукту вимагає певної швидкості обертання барабана і відповідного кута нахилу щодо горизонталі його направляючих лопаток. Однак така можливість у апарату відсутня, так як у електроприводу немає регулятора частоти обертання приводного вала, а напрямні лопатки жорстко закріплені на внутрішній поверхні барабана під фіксованим кутом. Струменеві форсунки водяного колектора мають також фіксоване розташування, що не дозволяє направити струмені води адресно у випадках зміни режиму обертання барабана або виду обмиваємої сировини або продукту. Процес миття значно подовжується за часом у випадках, коли падає тиск у водопровідній мережі, а відсутність в машині насоса, призначеного для підвищення тиску води на виході з форсунок негативно позначається на якості мийки, при цьому збільшується і питома витрата води. У кінцевому рахунку все вище перелічене знижує продуктивність машини і ускладнює технологічний процес миття. Крім того, в умовах обмеженої можливості споживання технологічної води, (наприклад при відсутності водопровідної мережі і використанні привізної води) застосування машин типу «ОРМ-1» вкрай обмежено через відсутність у них резервного бака, який дозволив би повторно використовувати відпрацьовану воду (після фільтрації) , направивши рух води по замкнутому циклу. Важко доступність до зовнішньої поверхні перфорованого барабана через те, що його огороджувальні елементи закріплені нерухомо на каркасі машини і не мають люків (вікон) для візуального визначення ступеня засмічення (забивання) отворів барабана, ускладнює його обслуговування і збільшує частку ручної праці.

У кінцевому рахунку перераховані вище недоліки прототипу негативно позначаються на продуктивності технологічної лінії з переробки сировини, збільшують собівартість продукції, підвищують частку ручної праці при обслуговуванні, значно скорочують коефіцієнт використання обладнання.

Завдання корисної моделі - поліпшення конструкції машини, підвищення продуктивності та якісних характеристик продукції, зниження питомої витрати технологічної води, розширення діапазону використання машини, забезпечення оптимального режиму процесу мийки, скорочення частки ручної праці.

Поставлена ??задача реалізується тим, що заданій барабанній мийній машині, що містить каркас з елементами огорожі і піддон, перфорований барабан з направляючими лопатками на його внутрішній поверхні, приводний пристрій перфорованого барабана, зрошувальний пристрій і технологічні трубопроводи з трубопровідною арматурою, згідно заявленого технічного рішення приводний пристрій перфорованого барабана забезпечено електроприводом з регульованою частотою обертання приводного валу і зубчатопасовою кінематичною передачею. Направляючі лопатки перфорованого барабана закріплені на його внутрішній поверхні шарнірно з можливістю розвороту щодо поздовжньої осі барабана з подальшою фіксацією кута розвороту. При цьому зрошувальний пристрій конструктивно виконано у вигляді водяного колектора зі струминними форсунками, змонтованими уздовж колектора з можливістю адресної подачі води на оброблювану сировину або продукт шляхом розвороту колектора на певний кут щодо вертикальної осі перфорованого барабана. У нижній частині рами змонтований резервний бак для води, з'єднаний із зливним патрубком піддону за допомогою сітчастого фільтру і з відцентровим насосом, сполученим з резервним баком і водяним колектором за допомогою технологічного трубопроводу. Кришка каркаса виконана з прозорого ударостійкого полімерного матеріалу і закріплена на каркасі шарнірно з можливістю розвороту щодо осей кріплення.

Відмінна ознака - наявність електроприводу перфорованого барабана з регульованою частотою обертання розширює діапазон використання мийної машини, тому що дозволяє забезпечити оптимальний технологічний режим миття залежно від виду оброблюваного сировини. Цьому сприяє і та обставина, що напрямні лопаті перфорованого барабана закріплені на його внутрішній поверхні шарнірно з можливістю розвороту щодо поздовжньої осі барабана, що крім усього інтенсифікує процес ворошіння оброблюваної сировини і продукту, покращуючи тим самим якість миття. Наявність зубчатопасової кінетичної передачі в системі приводу забезпечує роботу цієї передачі без прослизання і синхронне обертання веденого і ведучого валів. У порівнянні з ремінною передачею вона компактніша, а в порівнянні з ланцюговою працює плавно, з меншим шумом, не вимагає догляду і мастила.

Конструкція зрошувального пристрою, виконаного у вигляді водяного колектора зі струминними форсунками, дозволяє залежно від режиму роботи перфорованого барабана і зони максимального скупчення в ньому оброблюваної сировини, адресно спрямувати струменя води на об'єкт мийки, розгорнувши для цього колектор на необхідний кут. Крім того, при необхідності можна збільшити тиск водяних струменів, що виходять з сопел форсунок, включивши для цього відцентровий насос. Все вище перелічене підвищує якість миття, знижує час технологічного процесу, економить питому витрату технологічної води, підвищує продуктивність машини.

Наявність резервного бака для води, з'єднаного із зливним піддоном за допомогою сітчастого фільтру і відцентрового насоса, дозволяє повторно застосовувати відпрацьовану воду, а також використовувати мийну машину в умовах дефіциту води, наприклад, коли вода привізна і мийна машина використовується як самостійна одиниця.

Прозора відкидна кришка каркаса значно спрощує обслуговування машини, тому що дозволяє візуально спостерігати процес миття і своєчасно реагувати на ступінь засмічення отворів перфорованого барабана. Крім цього, при відкинутій кришці каркаса утворюється вільний доступ до зовнішньої поверхні барабана для проведення чистки засмічених отворів, а також для профілактичного огляду частин машини.

Заявлена барабанна мийна машина реалізована в конкретному варіанті, зображеному на кресленні.



Рис. 6. Креслення барабанної мийної машини з патента

Барабанна мийна машина (далі - машина) містить каркас 1, виготовлений з металопрокату, з боків якого на гвинтах закріплені бічні щити 2, а зверху на шарнірах 3 встановлена відкидна кришка 4, виготовлена ?з прозорого ударостійкого полімерного матеріалу (плекстіглаза, товщиною 4 мм). Усередині каркаса 1 змонтований перфорований барабан 5, на якому рівномірно розташовані отвори 6 (перфорація) діаметром від 3-х до 15-ти мм, в залежності від того, для якого виду сировини або продукту призначена машина. Спереду барабан 5 утримується в горизонтальному положенні за допомогою приводного зубчастого ременя 7 (тягновий шар ременя - металлотрос в гумовій стрічці), покладеного знизу в кільцевий зубчастий жолоб 8 барабана 5, а зверху за допомогою охоплюючого ременем 7 зубчастого шківа 9 електроприводу. Ззаду барабан 5 спирається на ролики 10, які одночасно є центруючими і запобігають барабан від поздовжнього зсуву. Привід барабана встановлений на кожусі 11 і складається з електродвигуна 12, варіатора 13 з маховиком 14 (за допомогою якого регулюється частота обертання приводу валу) і редуктора 15, на приводному валу якого закріплений шків 9. Весь електропривод барабана закритий захисним кожухом 16. На внутрішній циліндричній поверхні барабана 5 на шарнірах 17 закріплені з можливістю розвороту напрямні лопатки 18, на кінці яких розташовані гвинтові стопори 19, що фіксують кут нахилу лопаток щодо поздовжньої осі барабана 5, причому одна ланка лопаток 18 розташовується дзеркально іншого, утворюючи два гвинтових жолоби уздовж барабана. Спереду барабана 5 на каркасі 1 розташований завантажувальний лоток 20, закріплений під деяким кутом щодо осі барабана, а з протилежного боку - розвантажувальний жолоб 21, закріплений аналогічним чином. Каркас 1 забезпечений чотирма гвинтовими опорами 22, призначеними для зміни кута нахилу барабана 5 до горизонталі з метою регулювання тривалості перебування обмиваємого продукту в барабані. Усередині барабана 5 розташоване зрошувальний пристрій, виконаний у вигляді водного колектора 22 з форсунками 23, закріпленого до каркаса 1 за допомогою підвісок 24 з можливістю розвороту на певний кут щодо вертикальної осі барабана. До колектора 22 за допомогою вентиля 25 приєднаний технологічний трубопровід 26 для подачі в колектор води, величина тиску якої визначається манометром 27, а підвіски 24 забезпечені фіксаторними гайками 28. Під перфорованим барабаном 5 розміщений похилий піддон 29, з'єднаний з допомогою горловини 30 і сітчастого фільтра-шибера 31 з резервним баком 32 для води. До бака 32 за допомогою всмоктувального патрубка 33 приєднаний відцентровий насос 34, нагнітальний патрубок якого з'єднаний з колектором 22 за допомогою трубопроводу 26.

Барабанна мийна машина працює таким чином.

Продукт, призначений для мийки, за допомогою завантажувального лотка 20 безперервно подається в обертовий перфорований барабан 5, де він багаторазово перевертаючись, просувається до виходу за допомогою напрямних лопаток 18, а також за рахунок нахилу поздовжньої осі барабана до горизонталі.

Вода з водопровідної мережі через гнучкий шланг за допомогою трубопроводу 26 і вентиля 25 подається в водяний колектор 22, а з нього за допомогою струменів, що виходять з форсунок 23, надходить на продукт, обмиваючи його з усіх боків, після чого він виходить з порожнини барабана 5 за допомогою розвантажувального жолоба 21. Забруднена вода відводиться через отвори 6 барабана 5 в піддон 29, а з нього за допомогою горловини 30 через сітчастий фільтр-шибер 31 надходить до резервного бака 32. З резервного бака вода, очищена від великих зважених часток за допомогою фільтр-шибера 31, відцентровим насосом 34 під тиском 4-5 атм подається у колектор 22 і далі на форсунки 23, виходячи струменями з яких під досить великим напором вона добре змиває бруд з продуктів.

При використанні резервного бака 32 не в якості проміжної ємності, а в якості основної ємності, акумулюючої воду (при використанні привізної води або її дефіциті), система подачі води на форсунки працює по замкнутому циклу. Періодично сітчастий фільтр-шибер 31 (виготовлений у вигляді рамки) витягується з горловини 30 і очищається, а відпрацьована брудна вода зливається з бака 32 в каналізаційну систему або в спеціальний бак-відстійник.

Якість мийки в значній мірі залежить від швидкості просування продукту через барабан 5, від напрямку і геометрії струменів води, що омивають продукт. Оптимальна швидкість просування продукту через барабан (що прямо пов'язане з продуктивністю машини) регулюється в залежності від виду продукту, зміною числа обертів барабана 5, кута його нахилу і кута розвороту лопаток 18 щодо горизонталі. Частота обертання барабана регулюється маховиком 14 варіатора 15, а кут нахилу барабана - гвинтовими опорами 22. Кут розвороту лопаток 18 встановлюється поворотом їх відносно осей 17 з подальшою фіксацією кута розвороту гвинтовими стопорами 19. Адресна подача водяних струменів безпосередньо на продукт залежить від кута розвороту форсунок 23 , який здійснюється поворотом на підвісках 24 колектора 22 з подальшою фіксацією кута розвороту 28, а геометрія струменів води по відношенню до барабана 5 регулюється розворотом форсунки 23 на різьбі приєднувальних патрубків колектора 22.

Через прозору кришку 4 оператор, який обслуговує мийну машину, може візуально спостерігати процес миття і ступінь засмічення отворів 6 барабана 5 і, коли виникає необхідність чистки барабана, кришка 4 відкидається на шарнірах 3 і при повільному обертанні барабана (4-5 об / хв) проводиться його очищення спеціальною щіткою і струменем води з гнучкого шланга.

Привід барабана 5 здійснюється електродвигуном 12 і редуктором 15 (за допомогою варіатора 13) за допомогою зубчастого шківа 9 і зубчастого ременя 7.

Після закінчення робочої зміни виробляють санітарну обробку вузлів і деталей машини, які мають контакт з сировиною або продуктом що переробляється, миючими засобами, потім обполіскуються гарячою водою.

2. Вибір конструкції обладнання

2.1 Технологічний розрахунок

Найменше число обертів, при якому сировина, що знаходиться в барабані, починає обертатись разом з барабаном не відриваючись від його стінок, називається критичним числом обертів барабана мийної машини пкр, об/хв. Для гладенького барабана:

(1)

де Dб - діаметр барабана, м.

Робоче число обертів барабана мийної машини повинно бути меншим критичного і визначається за формулою:

(2)

де цб- експериментальний коефіцієнт (цб =0,20...0,26).

Продуктивність Q, кг/с, барабанної мийної машини можна визначити за формулою:

(3)

де f - площа поверхні барабана, м2.

(4)

де vп - швидкість руху сировини вздовж барабана, м/с.

 (5)

де в- кут нахилу барабана (в =2...3°);

kм-коефіцієнт, що враховує переміщення сировини вздовж і підйом її на висоту (kм = 1,5.. .2,0);

цммґ -коефіцієнт наповнення барабана або використання його перерізу (цммґ =0,02... 0,07);

рс - насипна маса сировини, кг/м3;

Потужність двигуна барабанних мийних машин безперервної дії визначається за формулою:

(6)

де Q- продуктивність барабан кг/с; Lб - довжина барабана, м;

g - прискорення вільного падіння (g = 9,81 м/с2).

Розрахунок

Дано: висота шару сировини , Насипна густина, діаметр барабана =0,88 м; довжина барабана Lб=2,2 м; вид сировини - цибуля. Розв'язання: Визначаємо критичне число обертів барабана.

Робоче число обертів барабана:

Приймаємо 12 об/хв.

Продуктивність барабанної мийної машини визначається за формулою:

Площа поверхні барабана:

Швидкість руху сировини вздовж барабана:

Потужність двигуна барабанної машини визначається за формулою:

2.2 Кінематичний розрахунок

У харчовій промисловості для проведення процесів мийки цибулі застосовуються машини, робочим органом яких є повільно обертаюча оболонка барабана, що розташовується горизонтально, або злегка похило. Цибуля засипається в барабан і при обертанні останнього переміщається в осьовому напрямку, одночасно зазнаючи обробку водою.

Розміри барабана визначаються необхідним обсягом робочого простору. Внутрішня поверхня барабана буває або гладкою, або з насадками, лопатями, гвинтовими вставками. Барабан спирається на два ролики або дві пари роликів, що забезпечують його вільне обертання. Навантаження від барабана з заповненим матеріалом передається на ролики (опори) і далі на підставку машини. По обох кінцях барабана встановлюються камери для завантаження і вивантаження матеріалу, а також для відводу вторинної сировини. Час перебування матеріалу в порожньому барабані залежить від довжини барабана L, його діаметра D, кута нахилу до горизонту в, кутової швидкості обертання щ, параметрів і розташування вставок, кута природного укосу матеріалу.

Окружна швидкість барабана , м / с

(7)

де щ - кутова швидкість обертання барабана:

- діаметр барабана, 2,2 м.

Швидкість переміщення продуктів в барабані в осьовому напрямку , м / c

(8)

де в - кут нахилу барабана, .

Час перебування продукту в барабані Т, c

(9)

де - довжина мийного барабана, 2,2м.

Коефіцієнт заповнення (відношення площі перерізу барабана, заповненій матеріалом, до всього поперечному перерізу барабана)

де F - площа перерізу барабана, заповнена продуктом:

- площа перерізу барабана.

Приймемо = 0,1.

Продуктивність машини Q, т / год

(10)

де с - щільність продукту, 500 кг/.

Відповідно до рекомендації товщина стінки барабана д, мм

(11)

Ширину ролика відповідно до низки нормальних лінійних розмірів Ra5 приймаємо (Додаток «Нормальні лінійні розміри по ГОСТ 6638-69, мм»,) = 6,3 мм

Діаметр ролика можна приймати рівним двом діаметрам цапфи, а діаметр цапфи - дещо менше ширини ролика. Поєднання всіх розмірів ролика має бути конструктивно виправдано. Приймемо діаметр ролика = 22 мм.

Рис. 7. Кінематична схема мийної машини

Визначаємо частоту обертання веденого вала привода:

(12)

Вибираємо двигун 4А112МВ6У3. , Визначаємо передаточне число приводу і його ступенів

Загальне передаточне число привода:

(13)

Для одноступінчастого співвісного редуктора:

(14)

Звідки: =5, =6,4.

Визначення силових та кінематичних параметрів привода

Визначаємо потужність на валах:

Визначаємо частоту обертання валів:

Визначаємо обертовий момент на валах:

2.3 Розрахунок міцності

Перевірка міцності передачі на контактну втому

Величина контактних напружень на робочих поверхнях зубців визначається за формулою:

барабанний мийний осьовий зубець

(15)

де - коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалів ( - для стальних зубчастих коліс, - для чавунних);

- коефіцієнт форми спряжених поверхонь зубців, визначається за формулою:

(16)

(17)

- коефіцієнт сумарної довжини контактних ліній:

(18)

? для косозубих, якщо :

(19)

Коефіцієнт :

Коефіцієнт :

Тоді :

Перевантаження зубців передачі становить:

(20)

Отже, , що допускається.

Перевірочний розрахунок на втому при згині

Питома колова сила:

(21)

де - коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження між зубцями;

- коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження по довжині лінії контакту зубців;

- коефіцієнт, що враховує внутрішні динамічні навантаження в передачі;

- робоча ширина зубчастого вінця.

Для косозубих та шевронних передач визначають за формулою:

 (22)

де - ступінь точності за нормою контакту зубців ().

При симетричному розташуванні коліс між опорами вала .

Для косозубої передачі з твердістю зубців і і .

Тоді

Напруження згину знаходимо за формулою:

(23)

де - коефіцієнт форми зубців;

- коефіцієнт нахилу зубців;

- коефіцієнт перекриття зубців.

Для косозубих передач коефіцієнт вибирається за еквівалентним числом зубців:

(24)

для шестерні

для колеса

Коефіцієнт визначається за формулою:

(25)

Коефіцієнт для косозубих передач

Тоді :

для шестерні

для колеса

Отже, міцність зубців на втому при згині забезпечена.

Перевірка міцності при короткочасних перенавантаженнях

Перевірку міцності при короткочасних перенавантаженнях виконуємо за формулами:

(26)

; (27)

де - коефіцієнт перевантаження, який береться із таблиці електродвигунів ().

Граничне контактне напруження :

Граничні напруження на згин :

для шестерні

для колеса

Отже, міцність при перенавантаженнях забезпечена.

Перевірочний розрахунок валів

Редукторні вали сприймають два види деформації: згин і кручення. Деформація кручення на валах виникає під дією обертальних моментів, що прикладені з боку двигуна та робочої машини.

Деформація згину виникає під дією сил в зубчастому зачепленні закритої передачі і консольних сил з боку відкритих передач і муфт.

Розрахунок швидкохідного вала

Лінійні розміри беремо з креслення редуктора: , ,

Сили в зачеплені: ,, , Н.

Вертикальна площина.



Рис. 8. Епюра вертикальної площини швидкохідного вала

Перевірка:



Згинаючі моменти:

При

При

При

При

При

При

=

Горизонтальна площина.



Рис. 9. Епюра горизонтальної площини швидкохідного вала

Перевірка:

Згинаючі моменти:

При

При

При

При

Згинаючий сумарний момент у небезпечному перерізі

(28)

Визначимо приведений момент

(29)

Матеріал: Сталь 40Х

(30)

Враховуючи конструктивні потреби, приймаємо діаметр вала рівним Тому, вал витримає дані навантаження.

Розрахунок тихохідного вала

Лінійні розміри беремо з креслення редуктора: , ,

Сили в зачеплені: , ,

Вертикальна площина.



Рис. 10. Епюра вертикальної площини тихохідного вала

Перевірка:

Згинаючі моменти:

При

При

При =0

При

При

При

Горизонтальна площина.

Лінійні розміри: ,



Рис. 11. Епюра горизонтальної площини тихохідного вала

Перевірка:

Згинаючі моменти:

При

При

При

При

Згинаючий сумарний момент у небезпечному перерізі

Визначимо приведений момент

Матеріал: Сталь 40Х



Враховуючи конструктивні потреби, приймаємо діаметр вала рівним

Тому, вал витримає дані навантаження.

Вибір підшипників

Швидкохідний вал

Вихідні дані підшипника - 7308:

Частота обертання вала

Рис. 12. Схема навантаження підшипників на швидкохідному валу

Визначаємо реакції в опорах:

(31)

 - мінімально допустима сила для основних радіально-упорних підшипників, що регулюється при збиранні.

(32)

де - межове значення відношення .

Визначаємо осьові складові :

При визначенні осьових реакцій необхідно враховувати:

· умову рівноваги:

(33)

· умову правильного регулювання підшипників:

Якщо прийняти , то , що відповідає випадку .

Якщо прийняти , то , що відповідає випадку .

Оскільки приймаємо і , при цьому обидві умови виконуються.

Отже:

Розраховуємо еквівалентне динамічне навантаження в опорах

· ліва (B) опора:

оскільки

(34)

де - коефіцієнт безпеки;

- температурний коефіцієнт.

· права (A) опора:

(35)

де - коефіцієнт динамічного радіального навантаження;

- коефіцієнт осьового радіального навантаження.

Визначаємо заданий базовий ресурс підшипників:

(36)

де - базовий заданий ресурс підшипника;

- частота обертання вала.

Базовий розрахунковий ресурс підшипників:

(37)

Оскільки , то вибрані підшипники підходять. Імовірність їх безвідказної роботи буде значно вищою 90%.

Тихохідний вал

Вихідні дані підшипника - 7315:

Частота обертання вала

Рис 13. Схема навантаження підшипників на тихохідному валу

Визначаємо реакції в опорах:

- мінімально допустима сила для основних радіально-упорних підшипників, що регулюється при збиранні.

де - межове значення відношення .

Визначаємо осьові складові :

При визначенні осьових реакцій необхідно враховувати:

· умову рівноваги:

· умову правильного регулювання підшипників:

Якщо прийняти , то , що відповідає випадку .

Якщо прийняти , то , що відповідає випадку .

Оскільки приймаємо і , при цьому обидві умови виконуються.

Отже:

Розраховуємо еквівалентне динамічне навантаження в опорах

· ліва (M) опора:

оскільки

де - коефіцієнт безпеки;

- температурний коефіцієнт.

· права (N) опора:

де - коефіцієнт динамічного радіального навантаження;

- коефіцієнт осьового радіального навантаження.

Визначаємо заданий базовий ресурс підшипників:



де - базовий заданий ресурс підшипника;

- частота обертання вала.

Базовий розрахунковий ресурс підшипників:

Оскільки , то вибрані підшипники підходять. Імовірність їх безвідказної роботи буде значно вищою 90%.

Висновки

Дана курсова робота проводиться на завершальному етапі вивчення предмету "Машини та обладнання для переробки сільськогосподарської продукції " і виконуються для закріплення знань з цього предмету.

Миття сировини - є однією з важливих робіт по переробці сільськогосподарської продукції, а барабанні мийні машини в наш час є досить перспективною машиною при цьому. Тому досконале вивчення цих машин, вміння на них працювати і обслуговувати їх має велике значення для спеціалістів сільського господарства.

В даній роботі було розглянуто конструкції існуючого обладнання, їхні плюси та мінуси, було вибрано прототип машини, проведено технологічний та кінематичний розрахунок і розрахунок на міцність.

Дану роботу можна використовувати при розгляді і вивчені окремих тем з розділу " Барабанні мийні машини."

Література

1. Гончаренко, Г.М. Технологічне обладнання консервних та овочепереробних виробництв: довідник / Г.М. Гончаренко, В.В. Дуб, В.В. Гончаренко. - Київ: Центр учбової літератури, 2007. - 304 с.

2. Обладнання підприємств переробної та харчової промисловості : підручник / Мирончук В. Г., Гулий І. С., Пушанко М. М. [та ін.] ; за ред. В. Г. Мирончука. - Вінниця: Нова книга, 2007. - 648 с.

3. Ситников Е.Д., Качанов В.А. Оборудование консервных заводов. - М.: Легкая и пищевая про- мышленность, 1984. - 248 с.

4. Френкель Н.З. Гидравлика, Госэнергиздат, М.- Л.: 1956. - 456 с.

5. Машины и аппараты пищевых производств : учебник для вузов : в 3 кн.: Кн. 2. Т. 1/ С.Т. Антипов [и др.]; под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова, проф. В.Я. Груданова. - Минск: БГАТУ, 2008. - 580 с.

6. Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Пищевая промышленность, 1976.

7. Азаров Б.М., Аурих Х «Технологическое оборудование пищевых производств». - М.: Агропромиздат, 1988. - 463с.

8. Островский Э.В., Эйдельман Е.В. «Краткий справочник конструктора продовольственных машин». - М.: Агропромиздат, 1986. - 621с.

9. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. «Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие». - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 416с.

10. Харламов С.В «Практикум по расчету иконструированию машин и аппарат пищевых производств». - Л.: Агропромиздат, 1991. - 256с.

Размещено на Allbest.ru