Курсовая работа (т): Проект узла порционирующей машины

Проект узла порционирующей машины

Задание на курсовое проектирование

Спроектировать узел резания для заданного вида рыбы со скоростью подачи 0,3-0,5 м/с.

Вид рыбы - толстолобик.

Технологическая операции - порционирование.

Порядок выполнения курсового проекта:

1.    Кратко изложить цель и значение технологической операции;

2.      Уточнить задание, собрать и систематизировать сведения о свойствах сырья;

.        Изучить существующие способы удаления головы у рыб, выбрать способ и прототип узла для проектирования;

.        Выбрать режущий орган, произвести расчеты его параметров, назначить параметры резания;

.        Определить силы полезных и вредных сопротивлений, определить потребную мощность, выбрать двигатель;

.        Построить диаграмму нагрузок на вал режущего устройства, построить эпюры изгибающих и крутящих моментов;

.        Произвести проверочный расчет ножевого вала на прочность;

.        Выполнить эскиз режущего устройства, выбрать и обосновать параметры шкивов, ремней и подшипников;

.        Разработать и вычертить кинематическую схему, выполнить кинематические расчеты;

.        Разработать общий вид узла, вычертить его и ножевой вал;

.        Оформить пояснительную записку с расчетами и чертежами.

Введение

В составе консервных линий можно выделит следующие участки: подготовительно-разделочный, технологический, соусоприготовительный, стерилизации и оформления.

Машина ПМ-1 транспортерного типа предназначена для порционирования трески, крупного частика и других рыб длиной до 500 мм при производстве консервов.

Машина ПМ-2 также транспортерного типа предназначена для порционирования крупного частика и подобных рыб длиной до 500мм.

Машина Южно-Сахалинского ЭМЗ транспортерного типа предназначена для порционирования сайры.

Машины РФ-1 и ИРБ транспортерного типа предназначены для разрезания филе соленой сельди при производстве пресервов. Филе сельди предварительно укладывают на специальные дощечки и в противни с прорезями для ножей и устанавливают на транспортер, подающий их к дисковым вращающимся ножам.

Порционирующая машина ИРК роторного типа предназначена для порционирования трески, крупного частика и подобных рыб длиной до 500 мм и устанавливается в составе консервных линий (стр.163-165 [1]).

1. Сведения о рыбе

Окраска и другие признаки. Спина у толстолобика синяя или зелено-голубая, со стальным отливом, бока серебристо-медные, брюшко серебристо-белое. На спине и боках сверху есть почти вертикальные ломаные темные полосы. На брюшной стороне пятнистости нет.

Рис. 1.1 Толстолобик общий вид

Размеры. Достигает длины около 100 см и массы от 20 до 40 кг.

Таблица 1.1

Линейные характеристики толстолобика

Таблица 1.2

Прочностные характеристики толстолобика

2. Сведения о таре

Банка №6 имеет следующие размеры (табл. 12 [4]):

Внутренний диаметр - 83,6 мм;

Высота - 49,4 мм;

Объём - 270,2 см3.

3. Определение размеров ножа

Для получения чистого реза без задиров и заусениц в виде рабочего органа (ножа) оптимально применять дисковый нож, так как только этот вид ножа обеспечивает заданные параметры кусков рыбы.

Диаметр ножа определяется по формуле:

D=2(h+r+c),

где h - толщина прорезаемого участка, мм, h=40мм;

r - радиус крепежных деталей, мм, принимаем r=50мм;

c - зазор между крепежными деталями и разрезаемым материалом, мм, принимаем с=30мм.

D=2(h+r+c)=2(40+50+30)=240 мм

Толщину дискового ножа определяется по формуле:

S=0.01∙D,

где D - диаметр ножа, мм, D=240мм

=0.01∙D=0.01∙250=2,5мм.

Угол заточки ножа принимается равным α=15°.

Для ножей применяется материал 95Х18

4. Определение количества ножей

При порционировании тушки толстолобика на банку №6 получается пять кусков, для получения которых необходимо четыре дисковых нож (см. рис. 4.1)

Рис. 4.1. К определению количества ножей

5. Разделение затрат мощности на каждом ноже

В первом приближение можно принять, что затраты мощности на каждом ноже пропорциональны величине сечения рыбы. Так приняв за 100% самое большее сечение (нож №1) можно найти какое количество процентов относительно первого ножа составляет каждый последующий нож.

Таблица 5.1

Сводная таблица величины сечений, прорезаемых ножами

6. Расчет затрачиваемой мощности на резание

Расчет проводим по формуле:

,

где σ - удельное сопротивление на резание отдельных частей тела рыбы, (Н/см);

h - толщина прорезаемых участков тела рыбы в сечении реза (см);

VП - скорость подачи рыбы под нож, (м/с), при ручной подаче VП=0,3…0,5м/с.

Расчет затрачиваемой мощности на первом ноже проводим по формуле:

,

где σК, σМ, σП - удельное сопротивление на резание кожи, мяса и позвоночной кости соответственно, σК=9∙9,81=88,3Н/см, σМ=2,5∙9,81=24,52Н/см, σП=12∙9,81=117,72Н/см;

hК, hМ, hП - толщина кожи, мяса и позвоночной кости, hК=0,01см, hМ=5см, hП=0,5см.

Таким образом, учитывая процентное уменьшение сечений, получим:

Затрачиваемая мощность на резание на втором ноже:

Вт;

Затрачиваемая мощность на резание на третьем ноже:

Вт;

Затрачиваемая мощность на резание на четвертом ноже:

Вт

Общие затраты мощности на резание:

Вт.

Таблица 6.1.

7. Расчет затрачиваемой мощности на трение

Для определения потери мощности на трение следует воспользоваться следующей формулой:

,

где σСМ - удельное давление на смятие тела рыбы при его деформации на 1 мм, Н/см2мм, σСМ=0,054∙9,81=0,53 Н/см2мм;- коэффициент трения ножа о тело рыбы в сечении реза, f=0,2;

VР - скорость резания (окружная скорость режущей кромки ножа), м/с, VР=15 м/с;

λ - деформация тела рыбы при резании, мм, λ=S/2=1мм;

F - площадь трения, см2.

8. Определение площади трения

Площадь трения определяется графическим построением касания ножа с телом рыбы (см. рис. 8.1.), и вычисляется по формуле кругового сегмента:

,

где R - радиус ножа, см, R=12,5см;

α - угол сегмента;

,

где h - величина прорезаемого участка, мм, h=25мм

см2.

Таким образом величина затраты мощности на трение для первого ножа равна:

Вт

Зная процентное отношение сечений прорезаемых участков (см.табл.5.1), а также тот факт, что для второго и третьего ножа λ=S=2мм, определим величины затрат мощности на трение для каждого ножа и общие затраты мощности на трение:

Затраты мощности на трение на втором ноже:

Вт;

Затраты мощности на трение на третьем ноже:

Вт;

Затраты мощности на трение на четвертом ноже:

Вт;

Общие затраты мощности на трение:

Вт.

Таблица 8.1

Сводная таблица затрат мощности на трение

9. Расчет затрачиваемой мощности

Общие затраты мощности на порционирование определяется по следующей формуле:

,

где NР - затраты мощности на резание, Вт;

NТР - затраты мощности на трение, Вт;

Общие затраты мощности на первом ноже:

Вт;

Общие затраты мощности на втором ноже:

Вт;

Общие затраты мощности на третьем ноже:

Вт;

Общие затраты мощности на четвертом ноже:

Вт;

Общие суммарные затраты мощности:

Вт.

Таблица 9.1

Сводная таблица общих затрат мощности на порционирование

10. Определение оборотов ножевого вала

Зная скорость резания и радиус ножа, следует определить его обороты, для этого используем формулу:

, об/мин,

где VР - окружная скорость на режущей кромке ножа, м/с; VР=15м/с

RH - радиус ножа, м, RH=0,12м.

 об/мин

11. Предварительный расчет диаметра вала

Расчёт ведем из условия постоянной нагрузки при небольших изгибающих моментах для стали Ст-5, Ст-6 и 45 при σв=36 кг/мм2 по формуле:

 (см),

где N - мощность на валу, кВт, N=0,4918кВт;

n - обороты вала, об/мин, n=1194,2 об/мин;

…15 - коэффициент нагрузки, учитывающий сумму крутящих и изгибающих моментов (т.е. условия работы).

см = 12,5мм

12. Определение усилий на вал в районе крепления ножа

Окружное усилие резания на режущей кромке ножа определяется из условия известной мощности NОБ и окружной скорости VР для вращающегося диска и определяется по формуле:

,

где Pτ - окружное усилие, Н;

VP - окружная скорость, м/с.

Окружное усилие на первом ноже:

Окружное усилие на втором ноже:

Окружное усилие на третьем ноже:

Окружное усилие на четвертом ноже:

Таблица 12.1

Сводная таблица окружных усилий, Н

Зная угол α0 (см. рис.12.1) между вертикалью и направлением ножа к средней линии толщины прорезаемого материала в точке касания материала с режущей кромкой ножа можно определить силу нормального давления на вал в районе крепления ножа по формуле:

где РН - нормальная сила давления на вал, Н

Рτ - окружная сила давления на вал, Н

α0 - угол между вертикалью и направлением ножа к средней линии толщины прорезаемого материала

рыба порционирование нож дисковый

,

где h - величина прорезаемого участка, мм, h=25мм.

Нормальная сила на первом ноже: Н

Нормальная сила на втором ноже: Н

Нормальная сила на третьем ноже:Н

Нормальная сила на четвертом ноже:Н