МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. И.И.ПОЛЗУНОВА
Кафедра: “Машины и аппараты пищевых производств
”
Курсовой проект защищен с оценкой
___________________________________
Руководитель
проекта ___________профессор В.П.Тарасов__________
подпись, должность, и.о. фамилия
РАЗРАБОТКА (СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ) ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
МАШИНЫ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ
тема проекта
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине” Технологическое оборудование”
КП 260601. 000 ПЗ
обозначение документа
Проект выполнил студент гр. МАПП-62 Бегаев А. С.__
подпись и.о. фамилия
Нормоконтролер профессор В.П. Тарасов__
подпись должность и.о. фамилия
2010
Задание на курсовой проект
Алтайский государственный технический университет
им. И. И. Ползунова
Факультет пищевых и химических производств
Кафедра «Машины и аппараты пищевых производств»
Задание
На курсовой проект по дисциплине «Технологическое оборудование»
студенту Бегаеву А. С. группа МАПП – 62
Тема: «Разработка (совершенствование) технологической машины для выделения минеральных примесей»
Исходные данные:
прототип – камнеотборник Р3-БКТ
производительность – 9 т/ч
перерабатываемый продукт – исходная зерновая смесь
конечный продукт – очищенное зерно
эффективность – 90 %
Содержание проекта
- пояснительная записка 40 листов формата А4, содержащая:
введение;
1 литературный обзор;
2 предложение по совершенствованию машины;
3 расчетно-конструкторская часть;
3.1 гидравлические расчеты;
3.2 энергетические расчеты;
3.3 прочностные расчеты;
4 монтаж и эксплуатация;
заключение;
литература;
приложения;
- графическая часть 3-4 листа формата А1, содержащая
1 схемы: функциональная, структурная, кинематическая (1-2 листа);
2 сборочный чертеж разрабатываемого изделия (не более 1 листа);
3 чертежи основных разрабатываемых узлов машин (1.5-2 листа);
4 чертежи основных разрабатываемых деталей (0.5-1 лист).
Литература:
1. Технологическое оборудование мукомольного производства / Г. Е. Птушкина и др.– М.: ГП «Журнал Хлебопродукты»,- 1999 – 208 с
Дата выдачи задания «01» сентября 2010 г.
Срок сдачи законченной курсовой работы «24» декабря 2010 г.
Руководитель курсового проекта __________ профессор, к.т.н. Тарасов В. П.
Студент ____________ Бегаев А. С.
Содержание
Введение…………………………………………………………………….…….41 Литературный обзор……………………………………………………………6
1.1 Анализ аналогов…………………………………………………………7
1.1.1 Камнеотборник MTSC 65/120EU……………… ....……………7
1.1.2 Камнеотделительная машина типа Р3-БКТ…………………….10
2 Предложение по совершенствованию машины……………………………...14
3 Расчетно – конструкторская часть……………………………………………20
3.1 Гидравлический расчет…………………………..………………………….20
3.2 Энергетический расчет……………………………………………………..25
3.3 Прочностные расчеты элементов камнеотборника Р3-БКТ-Р...............29
4 Монтаж и эксплуатация……………………………………..………………...34
Заключение……………………………………………………………………….37Список литературы………………………………………………………………38
Приложение А Спецификация на сборочный чертеж камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р……………………………………………………………...38
Приложение Б Спецификация на сборочный чертеж сварной рамы………..40
Введение
Развитие современной зерноперерабатывающей промышленности требует от предприятий применения самых современных технологических приемов, совершенного оборудования, высокого уровня автоматизации производства, санитарно - гигиенических условий и высокого уровня промышленной эстетики.
Основное направление развития и совершенствования зерноперерабатывающего производства – это строительство новых, реконструкция и техническое перевооружение действующих предприятий на базе высокопроизводительного оборудования. Внедрение нового оборудования предусматривает совершенствование технологии подготовки зерна на элеваторе и в зерноочистительном отделении мукомольного завода, размола зерна и сортирования промежуточных продуктов. Новые мукомольные заводы обеспечивают возможность выработки до 70-75% муки стабильного качества и повышенных хлебопекарных достоинств. При этом сокращенный технологический процесс и рациональные проектные решения позволяют снизить удельные энергозатраты на выработку продукции.
Технологический процесс состоит из ряда взаимосвязанных операций, каждую из которых выполняет специальное оборудование. Их эффективная эксплуатация требует знания их конструкции, характера влияния на их эффективность различных факторов, способов контроля и регулирования их работы.
Зерновая смесь после очистки в сепараторах, как правило, содержит органические и минеральные примеси, которые могут быть легче или тяжелее зерна, но практически не отличаются по размерам и аэродинамическим свойствам. Поэтому такие примеси не выделяются на ситах и воздушным потоком. Эти примеси в практике очистки зерна считают трудноотделимыми.
В зерне, передаваемом из подготовительного отделения в размольное, митральных примесей не должно быть, поскольку даже их незначительное присутствие в готовой продукции вызывает ощущение хруста при разжевывании и вредно для здоровья.
На мукомольных заводах с комплектным оборудованием не применяют моечные машины, где могут выделяться минеральные примеси, поэтому сухой способ очистки зерна должен обеспечить высокоэффективное выделение минеральных примесей. Эта операция производится в вибропневматических камнеотделительных машинах Р3-БКТ. Их устанавливают после сепараторов.
Один из недостатков машины Р3-БКТ: большой объем воздуха на аспирацию. Воздух после аспирации очищается в энергоёмких фильтрах. Такой же объем воздуха следует подавать на этажи, чтобы избежать пониженного давления.
Целью курсового проекта является создание вибропневматической камнеотделительной машины с рециркуляцией воздуха.
Для достижения поставленной цели предполагается решить следующие задачи:
- выявить наиболее перспективные решения в конструкциях вибропневматических камнеотделительных машин и отдельных ее узлов;
- выполнить анализ вариантов, осуществить схемную проработку машин;
- выбрать и сделать расчеты основных рабочих органов и узлов машины; подобрать покупные и стандартные изделия;
- разработать сборочный чертеж;
Это позволит значительно снизить площадь фильтрующей поверхности, протяженность воздуховодов, и , следовательно, энергозатраты.
1 Литературный обзор
По принципу действия камнеотделительные машины можно разделить на вибрационные, вибропневматические и гидродинамические.
Основой рабочего процесса машин первой группы является использование инерционных сил, возникающих в сыпучей среде при колебаниях сортирующей поверхности. Расслоение и разделение разнородных компонентов смеси производят вследствие их различия по размерам, форме, состоянию поверхности, плотности или совокупности показателей. Это машины с круговым поступательным движением в горизонтальной плоскости.
Во вторую группу входят машины, в которых используют восходящий поток в сочетании с колебаниями сортирующей поверхности. Это машины с возвратно-поступательным движением в горизонтальной плоскости. Вибропневматический способ разделения зерновой смеси использован в малогабаритных камнеотделительных машинах А1-БКВ, А1-БКР, которые применяют для обработки промежуточной фракции, содержащей минеральные примеси, например, после камнеотделительной машины А1-БОК, а также на рисозаводах. В состав комплектного высокопроизводительного оборудования мукомольных заводов входят вибропневматические камнеотделительные машины РЗ-БКТ, РЗ-БКТ-100 и РЗ-БКТ-150.
К третьей группе относят машины, в которых осаждение минеральных примесей происходит в потоке воды. С точки зрения эффективности разделения этот способ дает хорошие результаты. Однако у него есть и недостаток -необходимость последующей сушки зерна и отходов, а также сравнительно большой расход питьевой воды.
В основу процесса очистки зерна от минеральных примесей в машинах с круговым поступательным движением рабочего органа положено различие плотности зерна (1,3-1,4 г/см3) и минеральных примесей (1,9-2,8 г/см3), а также различие коэффициентов трения.
Эффективность работы камнеотделительных машин определяют так же, как и эффективность работы других зерноочистительных машин, т. е. по содержанию минеральных примесей до и после очистки зерна. Работу канеотделительных машин считают эффективной, если обеспечивается выделение 95% минеральных примесей.
Для выбора прототипа, который будет усовершенствоваться необходимо ознакомиться с аналогами данной машины
1.1
Анализ аналогов
1.1.1 Камнеотборник
MTSC
65/120
EU
Камнеотборник MTSC 65/120EU с рециркуляцией основного воздушного потока выпускается фирмой «Бюлер» производительностью 6 т/ч. По конструкции машины этого типа разных зарубежных фирм во многом аналогичны. Устройство камнеотборника представлено на рис. 1. Рабочий корпус 7 цельносварной, установлен на трех виброопорах 11
на станине 9
и приводится в колебательное движение мотор-вибратором 5 (одним или двумя, в зависимости от массы корпуса).
Рис. 1 Камнеотборник МТSC с рециркуляцией воздушного потока:
1 - шлюзовый затвор; 2 -осадочная камера; 3 - вентилятор; 4 - электродвигатель вентилятора; 5 - дроссельная заслонка;6 - нагнетательный коллектор; 7 -корпус камнеотборника; 8 - мотор-вибратор; 9 - станина; 10 - станина вентилятора и осадочной камеры; 11 — виброопоры; 12 - патрубок выпуска камней; 13 —рабочая дека камнеотборника; 14 - прижимной клапан;15 -разгрузочное (сортировочное) сито; 16 - фиксаторы прижима выдвижных рамок; 17 — система скатов и клапанов; 18 -гибкие элементы; 19 - приемно-распределительное устройство; 20 - всасывающий коллектор (зонт); 21 – аспирационный патрубок; 22 -отражатели легких частиц; I - прием зерна; II - выход зерна; III - выход камней; IV- выход легких примесей; V-воздушные потоки
В корпусе установлены две рамы: разгрузочное сито 15
и рабочая проволочная непроходная дека 13,
которые фиксируются зажимами 16.
Приемно-распределительное устройство 19,
осадочная камера 2
и вентилятор 3
с коллектором смонтированы над
корпусом 7 на отдельной станине 10
и соединены с ним гибкими элементами 18.
На всасывающем коллекторе 20
установлен патрубок для аспирации 21.
Осадочная камера центробежного типа смонтирована в блоке с вентилятором 3
и приводным электродвигателем 4.
Во всасывающем отверстии осадочной камеры имеются отражатели 22
для сброса легких примесей. В нагнетательном коллекторе вентилятора установлена дроссельная заслонка 5
для регулирования воздушного режима. Процесс работы камнеотборника начинается с подачи зерна / в приемно-распределительное устройство 19,
где по скатам и клапанам оно направляется на разгрузочное сито. Приемно-распределительное устройство выполняет также функции герметизирующего узла. На разгрузочном сите 15
происходит расслоение зерновой массы: частицы более легкой фракции всплывают и сходом удаляются в патрубок, разгружая рабочую деку, на которой из тяжелой фракции (полученной проходом) удаляются камни, погружаясь на дно деки и перемещаясь вверх к патрубку выпуска 12.
На выходе камней установлен клапан 14,
положение которого регулируется с целью более четкого удаления камней. Очищенное зерно - сход с сита 15
и деки 13 -
объединяется и выводится в общий патрубок 11. Воздушный поток V
через всасывающий коллектор 20,
пронизывая сито и деку и захватывая аэродинамически легкие примеси, направляется в осадочную камеру 2,
где примеси IV
осаждаются и через шлюзовым затвор 1
удаляются из машины. Воздушный режим контролируется по U-образному манометру на всасывающем коллекторе и регулируется заслонкий 5. Воздух из осадочной камеры подается вентилятором по нагнетательному коллектору в полость корпуса камнеотборника под рабочую деку, замыкая цикл. Для предотвращения пыления часть воздуха (не более 10%) отсасывается через аспи-рационный патрубок 21
в централизованную аспирационную сеть. Регулировки камнеотборника включают кинематический и воздушный режимы, а также наклон деки.
1.1.2 Камнеотделительные машины типа РЗ-БКТ
Камнеотделительная машина РЗ-БКТ (рис. 2). Состоит из следующих основных узлов: вибростола, привода, приемных, выпускных и аспирационных устройств и станины.
Вибростол — подвижная часть машины, совершает возвратно-поступательные колебания под углом 30...40° к плоскости деки. Вибростол установлен под углом 5... 10° к горизонтали. Он состоит из несущей сварной рамы 25, в которой смонтирована дека, корпуса 8, крышки 6 из оргстекла для визуального контроля рабочего процесса. В крышке имеются отверстия для присоединения аспирационного рукава 29 приемного устройства.
Дека состоит из трех частей: сортирующей поверхности 15 из металлотканой сетки с отверстиями размером 1,5x1,5 мм, алюминиевой рамы 20 поперечными и продольными планками, образующими квадраты размером 55x55 мм, и воздуховыравиивающего днища 14 с отверстиями 3,2 мм.
Рис. 2. Камнеотделительная машина РЗ-БКТ:
1— патрубок аспирационный; 2 — заслонка дроссельная; 3 - манометр; 4 — питатель; 5 — приемник; 6 — крышка вибростола; 7 —
пружина клапана; 8 —
корпус вибростола; 9 —
патрубок выпускной; 10,24 — рукава резиновые; 11 —
вал виброрегулятора; 12 — вибратор; 13 —
распределитель; 14 —
днище воздуховыравнивающее; 15 — поверхность сортирующая; 16 — диск регулировочный; 17 —
плита опорная; 18 —
пружина-амортизатор; 19 —
окно; 20 —
рама; 21 —
кала; 22 —
стойка вибростола; 23 —
штурвал; 25 —
рама несущая; 26 — пластина; 27 — винт регулировочный; 28 — делитель; 29 —
рукав аспирационный; 30 — стойка станины
На рисунке 3 представлен принцип разделения зерновой смеси, используемый в машине Р3-БКТ.
I- зерно исходное, II- зерно очищенное , III- примеси минеральные, IV- воздух с легкими примесями.
Рис. 3 – Вибропневматический принцип разделения зерновой смеси
Траспортирование вверх создается в результате определенного сочетания: кинематических параметров, угла наклона и коэффициента трения сортирующей поверхности, нагрузки. При отсутствии воздушного потока все компоненты смеси движутся вверх по сортирующей поверхности. При наличии аэрирующего воздействия воздуха псевдоожиженный слой зерна, практически не подверженный транспортирующему воздействию деки, "течет", как жидкость, под уклон и разгружается в нижней широкой части деки. Тяжелые минеральные частицы, находящиеся в нижнем слое и имеющие наибольшее сцепление с шероховатой сортирующей поверхностью, транспортируются вверх против наклона деки и выводятся через верхнюю, суженную ее часть.
На эффективность и производительность камнеотделительных машин вибропневматического принципа действия оказывают существенное влияние следующие факторы: частота, амплитуда и направление колебаний, скорость воздушного потока, угол наклона деки и коэффициент трения ее поверхности, различие в плотности зерна и минеральных примесей, нагрузка и влажность зерна. Эффективность очистки зерна от минеральных примесей должна быть не ниже 95%. Содержание годного зерна в отходах не более 1%.
Сравнение характеристик аналогов приведено в таблице 1.
Таблица 1
| Показатель |
Р3-БКТ |
MTSC 65/120EU |
| Производительность, т/ч |
9 |
6 |
| Угол наклона деки, град |
6..7 |
6..7 |
| Число ситовых ярусов |
1 |
1 |
| Площадь ситовой поверхности, м2
|
1 |
0,78 |
| мощность вентилятора, кВт |
- |
5,5 |
| мощность вибратора, кВт |
0,3 |
0,3 |
| Объем воздуха на аспирацию, м3
|
80 |
8 |
| Рециркуляция |
- |
+ |
| Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота |
1700 1410 1960 |
1700 1366 2785 |
Выводы:
Недостатки Р3-БКТ:
· Большой объём воздуха на аспирацию предполагает протяженные воздуховоды, большую площадь фильтрующих поверхностей и, как следствие, высокие энергозатраты.
При анализе вибропневматических камнеотборников разного производства видно, что основным недостатком отечественного аналога является большой объём воздуха на аспирацию, а это приводит к большим энергозатратам. По остальным характеристикам отечественный камнеотборник не уступает импортному. Следовательно, примем за прототип Р3-БКТ.
2. Предложения по совершенствованию
Предполагается использовать принцип объединения двух машин. Усовершенствованный камнеотборник будет иметь производительность 9 т/ч, иметь основные узлы Р3-БКТ (устройства настройки, регулировки, вибратор, вибростол). Кроме этого камнеотборник будет оснащен системой рециркуляции воздуха, которая включает в себя осадочную камеру, вентилятор, систему воздуховодов, диффузоры. Для контролирования воздушного режима будет предусмотрена дроссельная заслонка и манометр.
2.1 Устройство и принцип действия усовершенствованной машины Р3-БКТ-Р
Камнеотборник Р3-БКТ-Р будет включать в себя следующие основные узлы: корпус, вибростол, привод, приёмные и выпускные устройства, осадную камеру, вентилятор, систему воздуховодов.
Структурная схема камнеотборника Р3-БКТ-Р приведена на рис. 4
Функциональная схема камнеотборника Р3-БКТ-Р представлена на рис. 5
В корпусе сварной конструкции устанавливается основной рабочий орган камнеотборника - вибростол. Он состоит из несущей сварной рамы,
в которой смонтирована дека 10 (рис. 5). Дека прикреплена к несущей подвижной раме со стороны выхода минеральных примесей натяжным винтом,
с противоположной стороны - кронштейнами, а по бокам натяжными уголками и болтами.
Основная часть деки - воздухопроницаемая сортирующая поверхность размером 1х1 м, которая представляет собой металлотканую сетку с отверстиями размером 1,5x1,5 мм. Изготавливают ее из проволоки диаметром 1 мм. С нижней стороны деки установлено воздуховыравнивающее перфорированное днище с отверстиями диаметром 3,2 мм. Днище прикреплено к деке винтами и гайками-барашками. Между сеткой и днищем находится сварная рама (решетка) из алюминиевого сплава с продольными и поперечными перегородками, образующими квадраты размером 55x55 мм. Рама и днище предназначены для распределения воздуха. Корпус машины служит для образования вакуума и размещения вспомогательных узлов машины. Он снабжен вставками из оргстекла для возможности визуально наблюдать процесс сепарирования.
Рисунок 4 – Структурная схема камнеотборника Р3-БКТ-Р
Приёмный патрубок 15 в Р3-БКТ-Р обеспечивает постоянство загрузки и герметичность вакуумной системы в узле поступления зерна.
После приёмного патрубка в камнеотборнике будет установлен распределитель 11, который представляет из себя две боковые стенки между которыми натянута металлотканая сетка. Здесь происходит предварительная аэрация и распределение исходной смеси зерна по сортирующей поверхности.
Для выхода очищенного зерна предусмотрено два патрубка в нижней части вибростола, а для минеральных примесей один с противоположной стороны. Для избежания подсоса воздуха на концах патрубков одеты резиновые рукава.
Привод камнеотборника будет представлять собой инерционный вибратор 16 – электродвигатель мощностью 0,3 кВт, к обоим концам которого прикреплены регулировочные грузы. Регулировать амплитуду колебаний вибростола можно изменяя положение грузов -дебалансов относительно друг –друга.
Кроме этого камнеотборник Р3-БКТ-Р будет оснащен системой рециркуляции, которая включает в себя осадочную камеру 8 с выпускным устройством 13, для выпуска легких относов, вентилятора 9 и системы воздуховодов 2. Воздушный режим можно будет изменять с помощью дроссельной заслонки, установленной в воздуховоде. Показания режима будут видны на U-образном манометре.
Осадочная камера и вентилятор будут закреплены на сварной раме с помощью болтовых соединений. Сама сварная рама будет сварена из стальных уголков посредством тавровых и нахлесточных сварных швов и крепиться на перекрытии с помощью фундаментных болтов.
Во время работы машины можно регулировать следующие параметры: нагрузку, амплитуду и направление колебаний, расход воздуха, угол накл она деки и выходное сечение для выпуска минеральных примесей. Для этого
предусмотрены механизмы регулирования и соответствующие указатели.
Функциональная схема камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р представлена ниже.
Рисунок 5 – Функциональная схема камнеотборника Р3-БКТ-Р
Зерносмесь из приёмного устройства 15 попадает на сетчатую поверхность распределителя 11, продувается воздухом и двумя равными потоками попадает на сортирующую поверхность деки. За счёт колебаний вибратора, вибростол начинает колебаться. Здесь происходит разделение зерна и минеральных примесей. Траспортирование вверх создается в результате определенного сочетания: кинематических параметров, угла наклона и коэффициента трения сортирующей поверхности, нагрузки. При отсутствии воздушного потока все компоненты смеси движутся вверх по сортирующей поверхности. При наличии аэрирующего воздействия воздуха псевдоожиженный слой зерна, практически не подверженный транспортирующему воздействию деки, "течет", как жидкость,
Отсасываемые воздушным потоком легкие частицы через аспирационный патрубок 15 попадают в осадочную камеру 8, где примеси осаждаются и выводятся из машины через шлюзовый затвор 13. Очищенный воздух отсасывается из осадочной камеры вентилятором центробежного типа 6 и через систему воздуховодов 2 и диффузор 4 подается обратно под рабочую деку, замыкая цикл.
Принципиальные отличия Р3-БКТ-Р от MTSC 65/120EU:
· Увеличенная производительность (с 6 до 9 т/ч) позволяет очищать больший объем зерна.
Принципиальные отличия Р3-БКТ-Р от Р3-БКТ:
· Система рециркуляции позволяет уменьшить длину воздуховодов аспирации, уменьшить площадь фильтрующей поверхности, и, следовательно, снизить энергопотребление.
Технические характеристики камнеотборника Р3-БКТ-Р
| Производительность, т/ч |
9 |
| Площадь ситовой поверхности, м2
|
1 |
| Угол наклона деки, град |
6..7 |
| Рециркуляция |
+ |
| Мощность вибратора, кВт |
0,3 |
| Объем воздуха на аспирацию, м3
|
8 |
3. Расчетно – конструкторская часть
3.1 Гидравлический расчет
Гидравлический расчёт сводится к расчету осадочной камеры и подбору вентилятора для системы рециркуляции. Т. е. к нахождению размеров осадочной камеры; расхода воздуха перемещаемого вентилятором в сети Q
в
и давления создаваемое вентилятором H
в
.
3.1.1 Расчет осадочной камеры для системы рециркуляции.
Диаметр внутреннего цилиндра 1 (рис. 6) принимают равным входному диаметру вентилятора. Размер a
, м
входного отверстия осадочной камеры рассчитывают по следующей зависимости:
, где Q
–
расход воздуха в камере, м3
/с, для нашего случая Q
=
5040 м3
/ч = 1,4 м3
/с
Вк –
ширина камеры, м. Принимаем из конструктивных соображений Вк=
0,5 м
υвх –
скорость воздуха на входе в камеру. Принимают υвх=
10..12 м/с
Радиус наружного цилиндра камеры r
н
, м находят по зависимости:
, где - скорость воздуха в камере, принимают =2..3,5 м/с
Площадь трапецеидального отверстия 3 в цилиндре 2 принимают равной площади входного патрубка.
Угол в 70 градусов соответствует углу естественного откоса попадающего в осадочную камеру продукта (примесей).
На рисунке 6 представлена осадочная камера с рассчитанными размерами.
Рисунок 6 – Осадочная камера
Потери давления в осадочной камере рассчитываются по следующей формуле:
Где, - безразмерный коэффициент сопротивления осадочной камеры. Принимается в пределах 10..12.[4]
– плотность воздуха при стандартных условиях (1,2 кг/м3
),
- скорость воздуха на входе в осадочную камеру.
3.1.2
Предварительный подбор вентилятора к системе рециркуляции
3.1.2.1 Определение расхода воздуха
Расход воздуха перемещаемый вентилятором в сети равен:
, м3
/ч
где - полезный объем воздуха, перемещаемого в сети, м3
/ч;
Принимаем его равным = 4800 м3
/ч, т. к. площадь ситовой поверхности осталась неизменной.
- фактический объем воздуха, подсасываемого по длине воздухопроводов, м3
/ч, принимается 5 % от , м3
/ч.
Объем воздуха, подсасываемого при работе осадочной камеры, ΔQо.к.
,м3
/ч, принимается равным 5% от полезного объема воздуха перемещаемого в сети.
Тогда, Q
в
=4800 +240+275 = 5317
, м3
/ч
3.1.2.2
Определение давления создаваемого вентилятором
Полное давление вентилятора Hв
, Па, с учетом коэффициента запаса на неучтенные потери:
, где
- сопротивление сети, Па.
= Нм
+∑(
R
∙
l
+∑
ζ
∙
Hg
)+
H
о.к.
, Па
, где Нм
–
потери давления в машине;
∑(
R
∙
l
+∑
ζ
∙
Hg
) –
потери давления по длине и в местных сопротивлениях, Па
H
о/к
–
потери давления в осадочной камере, Па
Т.к. потери давления по длине и в местных сопротивлениях малы ввиду незначительной длины воздуховодов учитывать их не будем., следовательно:
= Нм
+
H
о.к.
=750+1040 = 1790 Па
Нв
= 1,1Нс
=1970 Па
3.1.2.3 Аэродинамическая характеристика предварительно подобранного вентилятора
Используя универсальные характеристики вентиляторов, определяется положение рабочей точки вентилятора в сети. Рабочая точка находится на пересечении основных параметров работы вентилятора в сети: Qв
и Нв
. Положение рабочей точки дает возможность определить необходимую частоту вращения рабочего колеса nв
и коэффициент полезного действия ηв
Вентилятор будет правильно подобран к сети при выполнении следующих рекомендаций:
1) к сети подобран вентилятор, имеющий более высокий КПД, при этом КПД выбранного вентилятора отвечает условию:
2) рабочая точка на универсальной характеристике располагается правее линии максимального КПД;
3) к сети следует подбирать по возможности вентилятор меньшего номера
Согласно вышеуказанным рекомендациям предварительно подбирается вентилятор марки ВР-86-77-3,15 со следующими параметрами: n=2850 об/мин;
0,758.
Рисунок 7 - Аэродинамическая характеристика вентилятора ВР-86-77-3,15
3.1.3
Проектирование трассы сети рециркуляции
3.1.3.1
Проектирование перехода к осадочной камере
Площадь аспирационного отверстия:
, где Dа.о
- диаметр аспирационного отверстия, м.
В нашем случае Dа.о
=0,315 м, тогда
=3,14∙0,3152
/4 = 0,078 м2
Определяется площадь входного отверстия у осадочной камеры
, м2
:
Fвх
= a∙b
где a
– длина входного патрубка осадочной камеры, м.
b- ширина входного патрубка осадочной камеры, м
Fвх
= 0,4∙0,29 = 0,116 м2
Так как
, то данный переход является диффузором.
Длина конфузора принимается из конструктивных соображений
Определяется угол сужения конфузора αк
:
,
.
3.1.3.2
Проектирование перехода от вентилятора
Определяем диаметр воздухопровода, идущего от вентилятора:
, где V
–
скорость воздуха на участке сети после вентилятора, принимается 10 м/с
, Q – объем воздуха перемещаемого в сети с учетом подсоса воздуха по длине и в осадочной камере
Принимаем наименьший стандартный диаметр
Определяем площадь воздухопровода, идущего от вентилятора, м2
:
, где Dвозд
- диаметр воздухопровода на участке после вентилятора, м.
В нашем случае Dвозд
=0,18 м, тогда
=3,14∙0,182
/4 = 0,0254 м2
Определяется площадь входного отверстия у вентилятора
, м2
:
Fвых
= а∙b , м2
где a,b – стороны выходного отверстия вентилятора, м.
Fвх
= 0,221·0,221 = 0,0488 м2
Так как
, то данный переход является диффузором.
Рисунок 8 – Эскиз перехода от вентилятора
Длина конфузора принимается из конструктивных соображений
Определяется угол сужения конфузора αк
:
,
.
3.2 Энергетический расчет
Энергетический расчет сводится к нахождению мощности на валу вентилятора и подбору электродвигателя.
Определяем мощность на валу вентилятора, N
в
, кВт
Определяем мощность электродвигателя для привода вентилятора, N
э
, кВт
где
- коэффициент запаса мощности,
.
Принимаем электродвигатель АИР 100
L
4/2 с установленной мощностью 4,75 кВт и частотой вращения 2850 об/мин.
3
3.1
3.2
3.3
Прочностные расчеты
элементов камнеотборника Р3-БКТ-Р
3.3.1 Расчет на продольный срез углового сварного шва внахлест
Выберем сварной шов внахлест, соединение стойки вертикальной короткой 2 и стойки горизонтальной короткой 5 (см. сборочный чертеж рамы сварной КП 260601. 03. 300СБ)
Требование расчета имеет вид:
,
560 МПа.[2]
где
наибольшее суммарное касательное напряжение от рабочих нагрузок.
допустимое напряжение шва.
Рассмотрим уголок (стойку горизонтальную короткую 5)приваренный П-образным швом к стойке вертикальной короткой 2. Он будет нагружен силой Р – четверть силы тяжести от действия веса осадочной камеры.Она будет создавать изгибающий момент М = Pl, относительно центра тяжести О периметра швов. Наиболее нагруженными являются точки А и В. В них возникают под действием силы Р и момента М напряжения
и
соответственно:
Рис. 10 Расчетная схема
Площадь среза швов А Определяется как:
где
– минимальный размер в поперечном сечении шва
k
–
катет шва,
– коэффициент глубины проплавления, для ручной дуговой сварки 0,7
l –
длины швов.
Выражение для определения напряжения шва от действия силы имеет вид:
Для определения
необходимо найти силу с которой осадочная камера давит на раму. Для этого найдем её площадь и массу.
, где
F
-
площадь поверхности осадочной камеры (F
= 3,1 м2
)
s
-
толщина листа, из которого изготовлена осадочная камера (s
= 3мм)
ρ
-
плотность материла (для стали ρ
=
7800 кг/м3
)
Т. к. на часть стойки которую мы рассчитываем действует лишь четверть силы, то
P = m∙g /4= 181,35 H
Следовательно:
Для определения
необходимо найти полярный момент инерции швов, равный сумме двух осевых моментов
и
.
где
момент инерции шва
;
площадь сечения шва
;
расстояние от оси Ох до центра тяжести сечения шва
.
где
расстояние от середины шва
до точки О.
Выражения для полярного момента инерции и
имеют вид:
Напряжение от изгибающего момента:
где
расстояние от точки О до точки А.
М – момент, М=Р*l = 181,35*0,58 = 105,2 Н∙м,
Суммарное напряжение
определено как векторная сумма:
где
угол между
, приблизительно 28 град.
Вывод
Рассмотренное сварное соединение надежно. Требования расчета выполнены: суммарное напряжение от действия силы и момента силы меньше допустимого:
.
560 МПа.
3.3.2 Конструирование фланцевого соединения и расчет болтового соединения на растяжение
Выберем соединение вентилятор - осадочная камера (позиции 2 и 4 соответственно на сборочном чертеже КП 260601. 03. 000СБ). Расчет болтового соединения сводится к
Т. к. нагрузка на болты при рабочих условиях мала ввиду невысокого давления в трубопроводах сети рециркуляции учитывать ее не будем.
Следовательно, на болт действует сила Рзат
, создающая напряжение растяжения. Расчетная схема приведена на рисунке :
Рисунок – Расчетная схема фланцевого соединения.
, Н
, где
D
–
расчетный диаметр прокладки,
b
0
–
расчетная ширина прокладки,
–
посадочное напряжение прокладки. Для мягкой резины
• наружный диаметр D
н
= 315мм
• диаметр болтовой окружности D
б
= 345
мм
• наружный диаметр фланца D
фланц
= 3
75
мм
Больший диаметр прокладки определяется из геометрических соображений:
= 345 + 10= 355 мм,
меньший:
= 315 + 10= 325 мм.
Расчетный диаметр прокладки, таким образом, будет равен D
= 340 мм.
Находим геометрическую ширину прокладки
b0
=
= 0,5 ( 355 – 325 ) = 15 мм.
• наружный диаметр фланца D
фланц
= 315мм
Для нахождения диаметра болта воспользуемся упрощенным расчетом на прочность при растяжении. Предполагается, что высота гайки достаточная и разрушения путем среза витков резьбы не происходит:
, где
dp
–
диаметр болта,
– допускаемое напряжение при растяжении, для Ст3
=125 МПа.
Принимаем Болт М14 6g ГОСТ 7796-70
Болты изготовлены из Ст3. Значение предела прочности болтов, [
] = 125 МПа
Допускаемое напряжение будет равно:
=
МПа.
Допускаемая нагрузка на один болт :
= Н
Количество болтов:
Принимаем количество болтов, равное 8 (кратно 4).
Фланцы изготовляем из стали СтЗ, для которой [
] = 125 МПа. Тогда толщина фланца :
Толщину фланца принимаем равной 25мм.
Следовательно, принимаем болт
М14 6gх40 ГОСТ 7796-70
4 Монтаж и эксплуатация камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р
Монтаж оборудования включает в себя подготовку, укрупнительную сборку, установку и закрепление в проектном положении оборудования, технологических металлоконструкций, систем автоматики и коммуникационных линий, доведение смонтированного оборудования до эксплуатационного состояния.
От качества выполнения монтажных работ зависит эксплуатационная безопасность, надёжность машины, также ход рабочего процесса в машине, выполнение требований технологического процесса производства.
Монтаж вентилятора
Сначала размечают основные оси и отверстия оснований вентилятора и электродвигателя, укомплектовывают основание рамы, виброизоляторы и салазки. Затем поднимают и устанавливают вентилятор и электродвигатель, проверяют горизонтальность. То же делают когда устанавливают вентилятор с электродвигателем на сварную раму.
Монтаж воздуховодов
Для прокладок во фланцевых соединениях воздуховодов используют резину (ГОСТ 7339-65) толщиной 2,5 – 5 мм. Воздухопроводы при монтаже сначала временно подвешивают на проволоке, затем после установки нескольких элементов весь участок выверяют шнуром по фланцам. Заземляют воздухопроводы присоединением к контуру защитного заземления.
Монтаж камнеотделительной машины включает доставку машины к месту установки на этаже с последующей разметкой места установки. Разметка включает в себя нанесение осевых линии и центров всех отверстий в полу для крепления подставки. Оборудование в производственных помещениях устанавливают так, чтобы его было удобно и безопасно обслуживать и ремонтировать. Машина должна быть выверена в горизонтальной плоскости. Необходимо подготовить и соединить самотёчные трубы для подачи исходного продукта, его вывода, подключить воздуховоды сети рециркуляции, воздухопроводы и материалопроводы должны размещаются таким образом, чтобы их монтаж, ремонт и обслуживание обеспечивали безопасность и удобство.
Перед тем, как произвести подключение электродвигателей привода, вентилятора к силовой электросети, необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток статора двигателя привода, вентилятора, которая должна быть не меньше 0,5 МОм. Контроль произвести мегаомметром МИ-100/4 ТУ 25-04-2131-72.
Для безопасной эксплуатации оборудования должна быть предусмотрена защита от поражения электрическим током, а также исключена возможность накопления зарядов статического электричества. С этой целью машина, электродвигатель машины, вентилятора, участки самотечных труб и воздуховоды должны быть заземлены.
После выполнения монтажных работ следует произвести обкатку камнеотделительной машины на холостом ходу.
После монтажа оборудование должно работать без несвойственного ему шума, заедания или повышенного трения в частях механизмов.
В рабочем режиме следует производить пуск и остановку машины без нагрузки.
Нельзя допускать перегрузки машины, приводящей к завалам, перегреву и аварии приводных устройств. К обслуживанию оборудования можно допускать лиц, знающих принцип его работы и устройство, правила эксплуатации и обслуживания, прошедших соответствующий инструктаж и медицинское освидетельствование. В машине регулируют следующие параметры:
- нагрузку;
- амплитуду и направление колебаний;
- расход воздуха;
- угол наклона деки;
-выходное отверстие щели для минеральных примесей;
- положение питающего клапана.
После проверки машины на холостом ходу устанавливают деку в рабочее положение под углом 70
к горизонтали. Амплитуду и направление колебаний регулируют с помощью диска. До пуска машины все диски устанавливают так, чтобы вертикальная стрелка на корпусе машины находилась между 30 и 40 нижней шкалы. При работе машины направление пунктирной линии с кружками на диске должно совпадать с направлением колебаний – видна четкая линия. Если видна расплывчатая линия, значит, направления не совпадают. Следует ослабить фиксирующий винт, повернуть диск в нужное положение и снова закрепить. При отклонении от заданного угла больше 50
по шкале дисков, установленных на одной боковой стороне корпуса, необходимо провести коррекцию положения вибратора по вертикали.
Угол направления колебаний корректируют следующим образом: ослабляют скобы вибратора и поворачивают его в вертикальном направлении. Если вибратор перемещают вниз, то угол направления колебаний со стороны выхода очищенного зерна увеличивается, а с противоположной стороны уменьшается. Если вибратор смещают вверх - уменьшается угол со стороны очищенного зерна и увеличивается с противоположной стороны.
Если наблюдается расхождение показаний по шкале дисков, находящихся на разных сторонах корпуса, сдвигают вибратор по оси вала виброрегулятора в сторону меньшего угла направления колебаний.
Регулируют амплитуду колебаний перемещением грузов дисбалансов вокруг вала вибратора. При раздвижении грузов амплитуда уменьшается, а при сближении их увеличивается. Положение грузов, установленных в верхней части вибратора должно точно соответствовать положению нижних грузов.
При работе машины на дисках возникает эффект пересечения линии хода с линией шкалы. Тачка пересечения указывает величину амплитуды колебаний, которая при нормальной работе должна находиться между отметками 4 и 5, что соответствует амплитуде 2,0-2,5 мм.
Заслонку регулятора воздуха устанавливают в положение, при котором давление в манометре будет 750 Па без нагрузки.
Заключение
Целью данного курсового проекта являлась усовершенствование машины для выделения минеральных примесей. В качестве прототипа был выбран камнеотборник Р3-БКТ. Анализ возможных вариантов и определение недостатков камнеотделительной машины позволил определить основные направления в совершенствовании технологической машины. Была разработана камнеотделительная машина с рециркуляцией воздушного потока.
Расчеты (гидравлический, прочностной и энергетический) позволили определить основные технические характеристики для проектируемой камнеотделительной машины Р3-БКТ-Р:
- вентилятор ВР-86-77-3,15 с КПД=0,738
- электродвигатель АИР100 L4/2 мощностью 4,75 кВт и асинхронной частотой 2850 об/мин;
Согласно выполненным расчетам была разработана конструкторская документация, содержащая сборочные чертежи машины и ее узлов.
Разработаны требования к монтажу, эксплуатации машины для выделения минеральных примесей с рециркуляцией Р3-БКТ-Р
Список литературы
1 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т. 2. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 912с.: ил.
2 Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т. 3. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 864с.: ил.
3 Чернилевский Д. В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Машиностроение, 2001. – 560с.
4 Веселов С. А. Проектирование вентиляционных установок предприятий по хранению и переработке зерна, -М.: Колос, 1974.
5 Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн.1: Учеб. для вузов/ С. Т. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703с.: ил.
6 Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. Справочник/А. Б. Демский, М. А. Борискин, Е. В. Тамаров, А. С. Чернолихов. – М.: Колос, 1980. – 384с.: ил.
7 Соколов А. Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. М: Колос, 1984
8 Вальковский Э. Г. Монтаж и наладка оборудования элеваторов, зерноперерабатывающих и комбикормовых предприятий. М: Стройиздат, 1983
9 Тарасов В. П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: Учебное пособие/ Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. – 229с.: ил.
10 Тарасов В.П, Злочевский В.Л. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна: Метод. указания/ Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. – 29с.