ПОДБОР И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Для технологической схемы принимаем тестомесильную машину марки И8-ХТА12/1.


Рисунок 4.1 Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1: 1 - патрубок подачи муки; 2 - дозатор муки; 3 - месильные валы; 4 - крышка; 5 - месильная лопасть; 6 - месильное корыто; 7 - станина; 8 - подшипник; 9 - выпускной патрубок
Таблица 4.1 Технические характеристики тестомесильной машины И8-ХТА-12/1
Производительность, кг/ч |
1300 |
Вместимость месильной камеры, дм3 |
240 |
Масса замешиваемого теста, кг |
100 |
Частота вращения месильного вала, с-1 |
1-1,3 |
Мощность электродвигателя, кВт |
4 |
Длительность замеса, мин |
12-15 |
Масса машины, кг |
800 |
Для расчета и анализа рабочего процесса тестомесильной машины составим баланс энергозатрат и оценим долю каждой из статей затрат в общем расходе энергии
где А1 - работа, расходуемая на перемешивание массы;
А2 - работа, расходуемая на перемещение лопастей;
А3 - работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины;
- работа, расходуемая на изменение структуры теста.
А1 =

где k - коэффициент подачи теста, показывающий, какая доля массы, захваченной месильной лопаткой, перемещается в осевом направлении; для такого типа машин Ј = 0,1ч0,5;
- высота лопатки;
- угол атаки лопатки;
S - шаг образующей наклона лопатки.

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим по уравнению


Работу, расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины за один оборот месильной лопатки,

где mТ - масса теста, находящегося в месильной емкости;
mж - масса металлоконструкции машины, прогревающаяся при замесе; ст,
сж - средняя теплоемкость теста и металла;
- температура массы в начале смешивания и конце замеса;
- длительность замеса, с
А3 =

Работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат

Выразим составляющие баланса в процентах
=8,73%; А2 = 3,3 %; А3 = 87,4 %; А4=0,44 %
Производительность тестомесильной машины непрерывного действия оценивают по формуле
ПН = z · (р ·D2 / 240) ·s · с · n ·K2·K3
где z - число валов месильных органов, z = 2;
D - диаметр окружности, описываемой крайними точками лопатки, D= 0,38 м;
n - частота вращения вала с лопатками, n=60 об/мин;
s - площадь лопатки, S=0,0035 м2;
с - плотность теста, , с =1100 кг/м3;
K2 - коэффициент заполнения месильной камеры (K2 = 0,3…0,7 )
K3 - коэффициент подачи, K3 = 0,3 … 0,5

Величину удельной работы при непрерывном замесе определяют по формуле
А = Рдв / ( з Пн )
где А - удельная работа замеса, Дж/г; для обычного замеса ;
Рдв - мощность двигателя тестомесильной машины , кВт;
з - кпд привода, з =0,8.
Из этого выражения при известной производительности машины найдём мощность двигателя [4]
Рдв = А · Пн · з
Рдв = 4·0,8·21,6·1000/60 =3,264 кВт

Рисунок 4.2 Тестоделительная шнековая машина: 1 - станина с приводом, 2 - делительная головка; 3 - переходной патрубок; 4 - бункер, 5 - приемная воронка
Предельный диаметр вала шнека

где tg = f - коэффициент трения ( - угол трения)

м
Принимаем диаметр вала шнека 0,045 м.
Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала




Здесь d - принятый диаметр вала шнека.
Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека
Коэффициент отставания частиц теста в осевом направлении

Изгибающий момент в витке стального шнека по внутреннему контуру

где а = D/d = 5,889

Н•м/м
Толщина шнека

где [уи] = 150•106 Па - допускаемое напряжение на изгиб

м
Крутящий момент на валу шнека и осевое усилие определяются из выражений

где n = 2 - число рабочих витков шнека.
Н•м
Н
Нормальное и касательное напряжения вала



где - площадь поперечного сечения вала шнека,

- момент сопротивления кручению поперечного сечения вала.
Вал шнека полый, d0 = 0,03 м - внутренний диаметр.

м2
м3
Па



Па.
Эквивалентное напряжение по теории наибольших напряжений:

Па
Так как уэ < [у] = 15•107 Па - вал выдержит любое число нагружений.
Частота вращения шнека щ определяется по заданной производительности
кг/с
с-1





об/мин
Наиболее близкая табличная частота вращения мотор-редукторов равна 28 об/мин. С учетом этого необходимо произвести пересчет производительности.

где с-1
кг/с
Потребная мощность определяется по зависимости

где зпс = 0,94 - к.п.д. подшипников скольжения,
зпк = 0,99 - к.п.д. подшипников качения

кВт
Сводная таблица технологического оборудования приведена в Приложении А.