Проект отделения производства шоколадных масс с разработкой смесителя и мельницы

 

F=780 ·15/(8 ·5.5 ·1 ·1.2)+0.3 ·5.5 ·5.5=189 Н

 

 

2.2.3.Прочностной расчет мельницы

 

Валок мельницы- полый. Принимаем толщину стенки s=40 мм.

Материал валка сталь  12Х18Н10Т.

Масса валка:

 

, где (2.69)

 

=7900 кг/м3-плотность стали;

0,2-радиус валка, м;

0,16-радиус полой части валка,  м;

 

 

 

 

 

 

 

Линейная нагрузка:

 Н/м (2.70)

 

Также на вал действует нагрузка от усилия дробления:

 Н (2.71)

 

Реакция опор от действия q и P:

 Н (2.72)

 

Максимальный изгибающий момент действующий  на вал:

 

 Н (2.73)

 

Момент сопротивления сечения  корпуса валка:

 

, где (2.74)

 

-средний диаметр барабана:

 м (2.75)

 

Условие прочности валка:

         

                                                                                 (2.76)

 

 МПа<157 МПа-условие прочности выполняется.

 

 

2.2.3.1.Расчет вала на жесткость

 

Суммарный максимальный прогиб от действующих нагрузок:

, где (2.77)

 

- момент инерции единичного  кольцевого участка вала, ;

                                  

                                    (2.78)

E= МПа- модуль упругости материала корпуса.

 

 м

 

Условие жесткости:

, где (2.79)

[E]=1/200-допускаемый относительный прогиб;

 

E=

- условие выполняется.

 

2.2.4.Расчет и подбор пружин

 

Исходные данные:

Принимаем две пружины  тогда,

- Сила пружины при  рабочей деформации F₂ = 1075 H;

- Наибольшая скорость  передвижения подвижного конца  пружины v_max = 7 м/с;

 

- Выносливость N_F = 100000 циклов;

 

Характеристики стали:

 

- Модуль упругости  E = 210000 МПа;

- Модуль сдвига G  = 78500 МПа;

- Динамическая плотность  материала r = 8000 Н с²/м⁴;

 

Расчет пружин растяжения или сжатия

 

Вид пружин - сжатия.

Материал - проволока  класса 3 по ГОСТ 14959 - 79 (F₃ = 140 – 6000 H).

Класс пружины - 3

Вид пружин - трехжильная.

 

Т.к. k = 3 :

 

Относительный инерционный  зазор:

d_min=0,05.

 

Относительный инерционный  зазор:

d_max=0,25.

 

F₃ = F₂/(1-d_min)=250/(1-0,05) = 1131 Н (2.80)

             F₃ = F₂/(1-dmax)=250/(1-0,25) =1433Н (2.81)

 

Выбираем по ГОСТ 13766-86 пружину 81, у которой

 

 

Наружный диаметр пружин принимается  по табл. ГОСТ 137701 D₁ = 70 мм .

Диаметр проволоки принимается  по табл. ГОСТ 137701 d = 6 мм .

Жесткость одного витка  принимается по табл. ГОСТ 137701 c₁ = 242.2.

Наибольший прогиб одного витка принимается по табл. ГОСТ 137701 s'₃ = 28,920 мм .

 

Т.к. k = 3 :

 

Максимальное касательное  напряжение пружины принимается  по  ГОСТ 9389-75 в зависимости от d и k

 

t₃ = 560 МПа .

 

Средний диаметр пружины:

D  = D₁-d=70-6 = 64 мм  (2.82)

 

Внутренний диаметр  пружины:

D₂ = D₁+2 d=70+2 · 6 = 82 мм  (2.83)

 

Индекс пружины:

i = D /d=64/6 = 10,7

 

Коэффициент, учитывающий  кривизну витка пружины:

K  = (4 i+2)/(4 i-3)=(4 · 10,7+2)/(4 · 10,7-3) = 1,1 (2.84)

 

Критическая скорость пружины  сжатия:

   (2.85)

 

v_max/v_k=5/6,5=0,8< 1 м/с - условие выполнено .

 

Жесткость пружины:

c = F_3/S3=1400/28.920 = 48.4 Н/мм  (2.86)

Число рабочих витков пружины:

n  = c₁/c=242.2/48.4 = 5  (2.87)

 

Полное число витков пружины:

n₁ = n +n₂=5+4 = 9 (2.88)

 

Рабочая деформация пружины:

s₂ = F₂/c=1075/48.4 = 22.2 мм

 

Длина пружины при  максимальной деформации:

l₃ = (n₁+1) d=(9+1) · 6 = 60 мм  (2.89)

 

Длина пружины в свободном  состоянии:

l₀ = l₃+s₃=60+28.92 = 88.92 мм  (2.90)

 

Длина пружины при  рабочей деформации:

l₂ = l₀-s₂=88.92-22.2 = 66.7 мм  (2.91)

 

Шаг пружины в свободном  состоянии:

t = s'₃+d=28.92+6 = 24.92 мм  (2.92)

 

Напряжение в пружине  при рабочей деформации:

t₂ = (F₂/F₃) t₃=(1075/1400) · 560= 430МПа  (2.93)

 

Максимальная энергия  накапливаемая пружиной:

U = F₃ s₃/2=1400 · 28.92/2 = 20244 мДж  (2.94)

 

Длина развернутой пружины  без зацепов:

l = 3,2 D  n₁=3,2 · 70 · 9 = 2016 мм  (2.95)

 

Масса пружины:

m = 19,25 0,000001 D  d² n₁ = 19,25 · 0,000001 · 70 · 6² · 9 = 0.43 кг

 

Объем, занимаемый пружиной:

V = 0,785 D₁² l₀=0,785 · 70² · 88.92 = 342030.78 мм³  (2.96)

 

 

2.2.5.Определение размеров и потребляемой мощности шнекового питателя

 

Исходные данные:

Н=160 мм- шаг винта;

n=70 об/мин- скорость движения шнека;

- коэффициент заполнения шнековой  камеры материалом;

Q=3000 кг/час-производительность шнека;

Наружный диаметр шнека:

 

, где (2.97)

 

Принимаем Dш=0,3 м

 

Для корпуса шнека выбираем отрезок стальной горячедеформированной трубы по ГОСТ 8732-78, Dн=324 мм, S=6 мм

 

Длина шнека из конструктивных соображений  Lш=1300 мм.

Мощность потребляемая шнеком:

(2.98)

, где

=1,3- коэффициент трения материала о детали шнека;

=17,5 кВт

Выбираем мотор-редуктор МЦ2С-63 со следующими характеристиками:

nвх=71 об/мин

nвых=1370 об/мин

Nдв=15 кВт

Тип двигателя: 4A71В4Р3

 

Диаметр вала шнека:

 

, где (2.99)

=30 МПа- 

 

 

Принимаем d в=45 мм.

 

2.2.6.Расчёт заготовок витков

 

Винтовые поверхности спиралей шнеков относятся к числу неразвертывающихся поверхностей, поэтому точной заготовки  витка из плоского листа получить невозможно. Ниже приводится расчет для приближенного определения размеров заготовки витка в пределах одного шага.

 

Схема для приближенного расчета  развертки витка.

Рис.2.3.

Ширина витка или ширина спирали:

 

(2.100) 

Длина винтовой линии по наружному  диаметру винта в пределах шага Н:

 

       (2.101)

 

Длина винтовой линии по диаметру вала винта в пределах шага Н:

 

   (2.102)

Угол вырезки излишков заготовки  для одного витка:

 

, где (2.103)

 

 (2.104) 

     

        (2.105)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Техническое обслуживание и ремонт

3.1.Ремонт оборудования

Ремонт машин (аппаратов) - производственный процесс, состоящий из комплекса организационно-технических мероприятий и непосредственного технологического процесса ремонта машин.

Производственный процесс —  совокупность мероприятий, в результате которых восстанавливается годность отдельных деталей, узлов, агрегатов и машины в целом.

Организационные мероприятия —  доставка оборудования к месту ремонта, подготовка технической документации, связанной с ремонтом, снабжение материалом, запасными деталями и узлами, обеспечение грузоподъемным и транспортным оборудованием, приспособлениями и инструментами, комплектование производственного персонала и др.

Технологический процесс — совокупность технологических операций, в результате которых происходит последовательная замена отдельных узлов и деталей новыми или отремонтированными узлами или деталями ремонтируемого объекта.

Для обеспечения качественного  ремонта и проведения его в короткие сроки осуществляется конструкторская и технологическая подготовка к ремонту.

Конструкторская подготовка - обеспечение  технической документацией — рабочими чертежами "машины, техническими условиями на ремонт машины и др.

Технологическая подготовка - разработка технологических карт (схем) разборки, сборки узлов и машины в целом; технологических карт восстановления старых и изготовления новых деталей, чертежей на приспособления и стенды для ремонта и др.

Ввиду громоздкости технологического оборудования, как правило, ремонт его производят на месте силами местного ремонтно-механического цеха или специализированными ремонтными предприятиями. В зависимости от имеющегося оборудования, номенклатуры и конструктивных особенностей машин, организации ремонтного производства, условий и возможности ремонтных предприятий, а также снабжения запасными деталями и узлами применяют различные методы ремонта оборудования: индивидуальный, обезличенный, смешанный.

Индивидуальный метод ремонта  — все узлы и детали машины после ремонта устанавливают на те же машины (аппараты), с которых они были сняты. Этот метод ремонта может осуществляться как универсальными, так и специализированными бригадами. В первом случае ремонтная бригада разбирает машину на узлы, а затем на детали, которые направляются для ремонта в соответствующие цеха. Универсальную ремонтную бригаду комплектуют из высококвалифицированных рабочих, так как каждый член бригады должен уметь отремонтировать любой узел.

Специализированные бригады осуществляют индивидуальные ремонтные работы: разборочно-сборочные, ремонт узлов или др. Они специализируются на ремонте определенных узлов или группы узлов» близких по технологическим признакам. В этом случае ремонт осуществляется на определенных рабочих местах, обеспеченных необходимыми приспособлениями и инструментом.

Организация ремонта специализированными  бригадами более прогрессивна, чем универсальными, и имеет следующие преимущества:

1) повышенную производительность  труда и лучшее качество ремонта;

2) меньшее время простоя машины  в ремонте и стоимость ремонта.

Ремонт оборудования специализированными  бригадами рекомендуется проводить в ремонтно-механических цехах крупных заводов, имеющих большое количество однотипного оборудования. Универсальные бригады проводят ремонт в центральных ремонтных мастерских, а также в небольших неспециализированных ремонтно-механических заводах.

Индивидуальный метод ремонта  осуществляют для ремонта уникальных машин, а также многомарочного парка  оборудования завода.

Основным недостатком этого  метода является длительный простой  машины (аппарата) в ремонте и  трудность планирования загрузки ремонтного предприятия.

Обезличенный метод ремонта  предусматривает ремонт узлов и  машины в основном за счет сборки их из ранее отремонтированных деталей и узлов, поступающих из сборочного фонда и частично из новых деталей и узлов. При этом допускается взаимозаменяемость узлов и деталей, а снятые с ремонтируемой машины (аппарата) узлы и детали поступают в ремонт обезличено. В результате пребывание машины (аппарата) в ремонте сокращается время, затрачиваемое на ремонт и восстановление деталей и узлов. Кроме того, механизация трудоемких процессов ремонта и применение необходимой технологической оснастки позволяют значительно снизить трудоемкость и стоимость ремонта, повысить его качество и увеличить производительность труда. Этот метод ремонта является более прогрессивным, но требует создания необходимого фонда оборотных узлов и деталей.

Обезличенный метод ремонта  позволяет организовать ремонт машины и узлов на потоке. Этот метод имеет несколько разновидностей: агрегатно-узловой (узловой), периодической замены ремонтных комплектов (ПЗРК).

При агрегатно-узловом методе ремонта  узлы обезличивают, демонтируемые узлы ремонтируют и затем хранят как запасные; при этом снятые узлы, агрегаты и детали можно ремонтировать любым методом. Базовую деталь (раму, станину и др.) ремонтируют параллельно с ремонтом остальных узлов и агрегатов. Но ремонт последних не задерживает сборку машины, так как узлы и детали поступают на линию сборки со склада или после ремонта непосредственно с участков и из отделений.