Развитие молочной промышленности на современном этапе

δв – отношение массы перекачиваемой жидкости к массе воды.

Высокое давление гомогенизации является причиной того, что клапанные гомогенизаторы поглощают много электроэнергии и отличаются большой металлоемкостью. Чтобы уменьшить расход энергии и облегчить конструкцию, за рубежом созданы гомогенизаторы «низкого давления». Режим их работы позволяет получить эффект гомогенизации, достаточный при выработке цельного гомогенизированного молока. Пружина гомогенизирующей головки должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить необходимое давление гомогенизации, зависящее от усилия Р, с которым пружина действует на клапан. Связь между этим усилием, параметрами пружины и возникающим в пружине наибольшим касательным напряжением τмак выражается формулой:

 

 

 

где Р- усилие, действующее на пружину,Н

D-средний диаметр витков пружины, м

d-диаметр проволоки, м;

К- поправочный коэффицент.

Поправочный коэффициент зависит от индекса пружины:

 

Приближенно:

                 К =

 

Пружина должна удовлетворять условию τмак <[τ]. Допускаемые напряжения на кручение [τ] , которые зависят от механических свойств материала, колеблется в широких приделах (300-600Н/м2).

При расчете задаемся индексом пружины Сп =4..5. Это дает возможность на основании формулы (9) определить диаметр проволоки, м:

 

По формуле (10) рассчитывают средний диаметр витков пружины.

n – количество витков пружины гомогенизатора n=4..6

Р – усилие затяжки, Н:

Р=f·ΔP, где f –площадь сечения канала перед клапаном,м2;

ΔP- рабочее давление гомогенизатора, Н/м2.

 

2). Расчёт фундамента под гомогенизатор ОГБ-5

Р ≤ G/F ≤ Rн = 250 кПа

Масса гомогенизатора – (М), кг.

М = G = 1300 кг = 13 кН

Площадь одной опоры – (f), м2.

,

где D = 0,15 м.

м2

Площадь четырёх опор – (F), м2.

м2

Удельная нагрузка на основание – (Р), кПа.

кПа

В связи с тем, что допустимая нагрузка меньше номинальной, дополнительного фундамента не требуется.   Гомогенизатор устанавливается на своихопорах.

3). Расчёт и подбор электрокабеля

Мощность электродвигателя гомогенизатора равна 90 кВт и питающее напряжение – 380 В. Отсюда можно произвести расчёт на нахождение допустимой силы тока.

Сила тока – (Ip), А.

где Pn – мощность электродвигателя, кВт;

      Un – рабочее напряжение электродвигателя;

     cos – 0,85÷0,9.

А

На основании расчета допустимого тока подбираем один трехжильный кабель (т.к. для питания электродвигателя необходим трехфазный ток, можно взять либо трехжильный провод (для соединения звездой), либо четырехжильный кабель, но второй способ нам не подходит, т.к. не рационально использовать такой кабель в силу его большей стоимости) с поливинилхлоридной изоляцией с сечением токопроводящей жилы.

Потери напряжения подобранного кабеля – (U), В.

где N – коэффициент для токопроводящей жилы (медь = 0,012, алюминий = 0,022);

      Р – мощность электродвигателя;

      l – длина кабеля;

      q – толщина токопроводящей жилы.

На основании расчета на потерю напряжения делаем вывод: кабель подобран правильно, т.к. потеря напряжения менее 1%, а это несущественная величина, которая не будет заметно ухудшать параметры гомогенизатора.

 
4). Кинематический расчёт гомогенизатора

КПД пары подшипников качения n1 = 0,99; КПД открытой клиновой ременной передачи n2 = 0,97; КПД, учитывающий потери в опорах приводного вала n3 = 0,99.

Общий КПД привода – (n).

Мощность на приводном валу – (Рпв), кВт.

кВт

Требуемая мощность электродвигателя – (Ртр), кВт.

кВт

Для того, чтобы электродвигатель не работал под нагрузкой возьмем двигатель марки АО2-82-6, частотой вращения 740 об/мин и мощностью 90 кВт.

Угловая скорость вращения электродвигателя – (Wдв), рад/с.

рад/с

Угловая скорость приводного вала (коленчатого) – (Wпв), рад/с.

рад/с

Частота вращения приводного вала (коленчатого) – (nдв), об/мин.

об/мин

Проверка общего передаточного отношения – (i).

Общее передаточное отношение примерно 3, что приемлемо для ременных передач, значения для которых стоят в пределе 2-4.

Частные передаточные отношения:

где е – коэффициент упругого скольжения, 0,01.

Так как у нас шкив D1 ступенчатый, то определяем передаточное отношение для каждой ступени.

Первая ступень – (i12,1).

Вторая ступень - (i12,2).

Вращающие моменты на валу №1 – (Т1), Н м.

Н м

Вращающий момент на валу №2 имеет два значения из-за ступенчатого шкива D1.

Вращающие моменты на валу №2 – (Т2,1; Т2,2), Н м.

Н м

Н м

Таблица 2 – Частоты вращения и угловые скорости валов

Вал 1	n1 = nдв = 740 об/мин	W1 = Wдв = 77,5 рад/с
Вал 2	об/мин об/мин	W2 = Wпв = 36,6 рад/с

 

Таблица 3 – Вращающие моменты валов

Вал 1	Т1 = 361 Н м
Вал 2	Т2,1 = 1018,02·103 Н м Т2,2 = 1198,52·103 Н м

 

5). Расчёт и подбор молочного трубопровода

Прочность труб – (Р), Н/м3.

где Rz – допускаемое напряжение на растяжение (для нержавеющей стали

             Rz = 1000 кг/см2) молочного трубопровода;

             δ- толщина стенки, см;

            с – толщина стенки на механический износ и коррозию, см;

           d – внутренний диаметр трубы, см.

Пропускная способность труб – (V), м3/ч.

,

где d – внутренний диаметр трубы, м;

     v – скорость движения жидкости, м/сек.

Из полученного нами диаметра трубопровода подбираем стандартизированный ближний большой диаметр трубопровода, т.е. 25 мм и пропускной способностью 3,5 м/час (для молока, пахты, сыворотки). Толщину стенки возьмем 1 мм, а запас на механический износ и коррозию возьмем равной  0,01 мм. Так как все требующиеся значения мы уже знаем можно производить расчет прочности труб.

Вывод: Трубопровод выбран из нержавеющей стали диаметром 25 мм и толщиной стенки 1,1 мм, а прочность трубопровода равна 7,061·105 Н/м3 [16,19].

 

6).  Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заземляющего устройства сводится к определению вертикальных заземлителей и длины соединительной полосы, с таким расчетом, чтобы общее сопротивление заземляющих устройств не превышало требований правил устройства электроустановок [6].

Для устройства защитного заземления используют стальные трубы, диаметром 40-80 мм и длиной 2,5-3 м, соединенные между собой полосовой сталью сечением не менее 4×12 м.

Сопротивление от одиночного вертикального заземлителя, погруженного на глубину – (Rэ), Ом:

где Р – расчётное удельное сопротивление грунта;

      Lэ – длина заземлителя, м;

      d – наружный диаметр заземлителя, м;

      Н – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м:

где Н0 – расстояние поверхности грунта до середины полосы, м.

Ом

Приближенное число заземлителей – (n).

Число вертикальных заземлителей с учётом коэффициента использования вертикальных заземлителей – (n).

,

где [R] – допустимое сопротивление заземляющего устройства при напряжении до

               1000 В = 4 Ом;

       hэ – коэффициент использования вертикальных заземлителей.

L//1 = 1; L//1 = 2; L//1 = 3

Сопротивление соединительной полосы – (Rn), Ом:

где ln – длина общая, м;

      b – ширина соединительной полосы, м.

Ом

По графику определяем коэффициент использования соединительной полосы hn.

Таблица 4

№ п/п	Вид грунта	Расчётное удельное сопротивление при влажности 10-20%, Ом/м
1.	Песок	700
2.	Чернозем	200
3.	Суглинок	100
4.	Глина	40
5.	Торф	20
6.	Гравий, щебень	2000

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

№ п/п	Вид грунта	Длина вертикаль-ного заземлителя, м	Наружный диаметр, м	Расстояние заложения поверхности Н0, м	Ширина соедини-тельной полосы, м	Отношение расстояния между заземлителями к их длине, м
1.	Песок	2,5	0,04	0,7	0,02	1
2.	Чернозем	2,6	0,05	0,8	0,03	2
3.	Суглинок	2,7	0,07	0,6	0,04	3
4.	Глина	2,8	0,08	0,5	0,05	1
5.	Торф	2,9	0,07	0,6	0,02	2
6.	Гравий	3,0	0,06	0,7	0,03	3
7.	Каменистые почвы	3,1	0,05	0,5	0,04	1

 

 

2. Охрана труда и противопожарная  защита

 

2.1. Обеспечение безопасности и экологичности технологических процессов и оборудования

На основе анализа проектируемых технологических процессов и оборудования установлены травмоопасные зоны (вращающиеся или двигающиеся элементы, высоко расположенные рабочие площадки, перемещаемые на высоте грузы, находящиеся под повышенным напряжением электрические цепи, элементы или поверхности с повышенными или пониженными температурами, места возможного выделения пара и воды с высокой температурой и т.п.), а так же потенциально опасные рабочие параметры (повышенное давление, температура).

В соответствии с ГОСТ 12.3.002-75 «ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности», СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту», ГОСТ 12.2.003-91 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования», ГОСТ 12.4.125-83 «ССБТ. Средства коллективной защиты работающих от механических факторов» и других разработаны мероприятия предупреждающие возможность травм (оградительные, предохранительные и тормозные устройства, дистанционное управление, цвета и знаки безопасности, разрывы между оборудованием, строительными элементами зданий и оборудованием, опознавательная окраска коммуникаций, меры безопасности при выпуске сыпучих материалов, пусковая предупредительная и аварийная сигнализация, аварийное отключение оборудования и т.п.), а так же возникновения аварийных ситуаций (программированное управление оборудованием с помощью ЭВМ, автоматический контроль и сигнализация, автоматизация производственных процессов, средств контроля рабочих параметров, опасных и вредных производственных факторов , блокировки и ограничители, контрольно-измерительная аппаратура, осмотры, испытания). Эти данные сведены в Таблицу П1.1.

Исходя из требований экологичности к производственному оборудованию и процессам, установленных в СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту», а так же стандартами системы стандартов «Охрана природы» предусмотрены мероприятия по уменьшению выбросов в окружающую среду. Эти данные сведены в Таблицу П1.2. [9,10].

 

 

 

2.2. Обеспечение электробезопасности

 

В зависимости от условий окружающей среды на основании «Правил устройства электроустановок (ПУЭ)», изд.7. утвержденными Приказом Минэнерго РФ №224 от 08.07.2002 г, установлен класс помещений в которых протекает процесс производства кормов для домашних животных, по степени опасности поражения электрическим током, указаны признаки на основании которых установлен этот класс выявлены источники возможного поражения током обслуживающего персонала.

В соответствии с главой 1.7. ПУЭ, ГОСТ 12.2.007-0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.», ГОСТ 12.1.030-81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление» выбраны основные меры защиты от поражения электрическим током, инициирования взрывов и пожаров от перегрузок и коротких замыканий в электрических цепях. Эти данные занесены в Таблицу П1.3.

Предусмотрена изоляция токоведущих частей, осветительной и силовой сети, использование предупреждающей сигнализации, использование блокировки, защитного заземления, недоступность для прикосновения токоведущих частей [6,8].

 

2.3. Обеспечение взрыво- и пожаробезопасности

 

Исходя из норм пожарной безопасности НПБ 105-03 «Определение категорий и зданий по взырывопожароопасности и пожарной опасности» установлены к какой категории взрывопожарной опасности относятся отдельные помещения производства кормов для домашних животных и здания в целом, в зависимости от категории здания в целом  и в соответствии со СНиП 21-09-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» определены требуемая степень огнестойкости здания, наибольшая допустимая площадь помещений и наибольшее допустимое количество этажей. По ПУЭ определен класс помещений по взрывопожароопасности и по пожароопасности. Эти данные занесены в Таблицу П1.4.

На основании этих данных и в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования», ГОСТ 12.1.010-76 «ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования», ГОСТ 12.1.041-83, ППБ-01-03 «Правила пожарной безопасности РФ», СНиП 2.01.02-85 разработаны меры по предупреждению взрывов, предупреждению возникновения и распространения пожаров, средства их тушения, сигнализации и связи, пути эвакуации людей, вопросы пожарного водоснабжения, специальные средства тушения электрооборудования, масел и горючих материалов. Эти сведения сведены в Таблицу П1.5. [3,7,11].