Розробка проекту привода тістомесильной машини

 

Рис. 4. 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

Однокамерная тестомесильная машина с двумя параллельными валами и Т-образными месильными лопастями, размещенными в смежных полуцилиндрических камерах так, что лопасти одного вала заходят в пространство между лопастями другого. Выпускается серийно, ею комплектуют бункерные тестоприготовительные агрегаты И8-ХТА-12. В этих машинах оказывается более интенсивное воздействие на тесто при замесе по сравнению с одновальными. Применяется в основном для замеса пшеничного и ржаного теста.

На станине расположено месильное корыто, состоящее из двух полуцилиндрических желобов. В нем установлены два месильных вала в подшипниках. На концах валов закреплены две прямозубые шестерни, обеспечивающие вращение валов в разные стороны. К ним подсоединена приводная шестерня. Внутри корыта имеются перегородки, сзади — патрубок для подачи опары и жидких компонентов, сверху — патрубок для подключения дозатора муки и две крышки с электроблокирующим устройством. Выпуск теста осуществляется через патрубок. На каждом валу закреплено по одиннадцать месильных лопастей, которые устанавливают под разными углами.

Принцип работы

Рис. 5. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1

В питателе (15) (рис. 5) датчиками (16) и (17) поддерживается необходимый уровень муки. За один оборот вала (4) штанга проворачивает с помощью храпового механизма (18) турникет (19) с карманами для муки. При этом в корыто (1) подается доза муки на замес. Через трубу (14) в корыто подаются жидкие компоненты. Тесто, замешиваясь месильным валом, передвигается вдоль корыта лопатками, установленными под углом к оси вала. Через раструб (2) замешанное тесто подается в следующую машину по технологическому циклу. Для установки и фиксации лопатки (5) в требуемом положении в зависимости от интенсивности замеса вращением контргайки (24) и гайки (23) освобождают стержень лопатки. Провернув и установив необходимый угол между осью месильного вала и касательной к поверхности лопатки, втулку (21) устанавливают торцовой криволинейной поверхностью на вал (4), а стержень лопатки (5) коническим поясом садят в коническое отверстие втулки, при этом затягивают гайку (23) и контргайку (24).

Машина имеет двухскоростной привод или вариатор скорости, с помощью которого можно изменять частоту вращения месильных валов. Однако в машине не соблюдается основной принцип замеса — необходимость поддержания различной частоты, интенсивности и длительности воздействия рабочих органов па разных стадиях замеса. Машина неудобна в обслуживании, не приспособлена к автоматическому управлению.

 
 Рис. 6. Кинематическая схема тестомесильной машины И8-ХТА-12/1:

 

1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3, 4, 5, 6 — цилиндрические зубчатые колеса; 7— храповой механизм; 8 — ворошитель; 9 — дозировочный турникет; 10 — месильная емкость; 11 —месильные валы

С целью регулирования интенсивности замеса, а также производительности машины угол между осью месильного вала и касательной к поверхности лопасти можно изменять при помощи гаек (6) (рис. 7). После установки вручную необходимого угла лопасть фиксируют с помощью втулки (7). Втулка имеет коническое отверстие с одной стороны, совпадающее с криволинейной поверхностью вала. После установки лопасти

 

гайки затягивают.

В торцевых стенках емкости имеются уплотнения. Уплотняющими элементами являются торцевые поверхности скребка (5) и кольца (4), которое поджимается к поверхности скребка прижимной гайкой (2) через резиновое демпфирующее кольцо (12). Прижимная гайка фиксируется винтом (3).

Регулирование количества подаваемой муки осуществляется изменением угла поворота дозировочного барабана. Для контрольного отбора муки в боковой части корпуса машины имеется окно, которое закрывается откидной крышкой.

После установки машины необходимо смазать все трущиеся поверхности и залить в редуктор масло до контрольной риски. При подключении электродвигателя необходимо проверить направление вращения месильных органов. Затем машину кратковременно прокручивают и в случае ее нормальной работы ставят на обкатку без нагрузки в течение 2—3 ч. Перед пуском необходимо проверить работу автоблокировки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчетная часть

3.1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА ТЕСТОМЕСИЛЬНОЙ

                                      МАШИНЫ

  Определяем - коэффициент полезного действия (КПД) привода, который равный произведению частных КПД элементов привода, ориентировочные значения, которых приведены в таблице 1 :

1 = 0.97 – КПД зубчатой закрытой передачи с цилиндрическими колёсами;

2 = 0.95 – КПД цепной закрытой передачи;

3 = 0.99 – КПД подшипников (одна пара);

м = 0,98 – КПД муфты;

= η1*η2*(η3)2* ηм

= 0,97*0,95*0,992*0,98 = 0,88

Указана мощность N3 ( ) на ведомом валу привода, следовательно расчётная мощность на валу двигателя привода определяется по формуле:

Nдв = N3 / ηn

Nдв = 3000/ 0,88 = 3409 Вт = 3,4 кВт

Используя таблицу 24.9 (уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Лепиков) выбран тип электродвигателя:                                                                                       

                 АИР 112МА6/950

nдв = 1000 об/мин -1

 Определяем  мощность  на валу электродвигателя:

Nдв = N1 = 3,4 кВт

- на ведущем валу:

N2 = N1*η1* η3 = 3,4*0,97*0,99 = 3,26 кВт

- на ведомом валу:

N3 = 3 кВт

Назначаем передаточное отношение для зубчатой и цепной передач по таблице 2:

 

uзуб = 5

uцеп = 5

Определяем частоту вращений редуктора:

- на валу редуктора:

n1 = nдв = 1000 об/мин -1

- на ведущем валу:

n2 = n1/ uзуб = 1000/5 = 200 об/мин -1

- на ведомом валу:

n3 = n2 /uцеп = 200/5 = 40 об/мин -1

Общее передаточное число:

uобщ = nдв/n3

uобщ = 1000/40 = 25

Проверяем передаточное число для цепной передачи:

uцеп = uобщ/uзуб

uцеп = 25/5 = 5

Угловые скорости и крутящие моменты на валах привода:

– вал двигателя:

ω1 = 104,66 рад/с

M1 = 32,57 Нм

- ведущий вал редуктора:

ω2 = ω1/u1 =104,66/5 = 20,93 рад/с

M2 =155,75 Нм

- ведомый вал редуктора:

ω3 = 11,0 рад/с

севой нагрузки Y=1,92.

Принимаем коэффициенты:

V = 1 – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;

К δ = 1,2 – коэффициент безопасности;

К τ = 1 – коэффициент температурный t <100ºC.

Определяем эквивалентные нагрузки:

Re2 = (Rr2ּ ·Vּ ·Х + Fаּ Y)ּ· К δ · К τ = (1332·1·0,56 + 348·1,92)1,2· 1= 1697 H

Re1= Rr1·Vּ· К δ ·К τ =1759∙1∙1,2 ·1= 2111 H.

Определяем расчётную долговечность наиболее нагруженного подшипника 1:

L10h=106/ 60·n1·(Cr/ Re1)3 ≥ Lh = 20·103 ч.

L10h1 = 295·103 ч.

Долговечность подшипников соблюдается.

 

ДЛЯ ВЕДОМОГО ВАЛА

 

По каталогу выбираем радиальный шарикоподшипник лёгкой серии №209 по ГОСТ 8338-87 (d = 45мм; D = 85мм; b = 19мм; Cтабл = 39000).

Для принятого подшипника 209:

Сr= 33,2 кН

С0= 18,6 кН

Определяем отношение:

Fа/Со = 348/18600=0,019(коэффициент осевого нагружения е = 0,22.

Так как отношение:

Fа/Rr4 = 348/1425= 0,24 > е = 0,22, то принимаем коэффициент радиальной нагрузки Х = 0,56 и коэффициент осевой нагрузки Y = 2,02.

Принимаем коэффициенты:

V=1; К δ =1,2; К τ =1.

Re3 = Rr3ּ ·V ·ּХּ К δ ·К τ = 1517·1·0,56·1,2·1= 1019 H,

Re4 = (Rr4· Vּ Х + Y ∙ Fа)·К δ ·К τ =(1425·1∙0,56 + 2,02·348)∙1,2 ·1= 1801 H

Определяем расчётную долговечность наиболее нагруженного подшипника 3:

L10h=106/ 60·n1·(Cr/ Re3)3 ≥ Lh = 30·103 ч.

L10h1 = 576·103 ч.

 

Долговечность подшипников соблюдается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Таблица 1

Средние значения коэффициентов полезного действия элементов привода

 

Элемент привода
Закрытая зубчатая:
с цилиндрическими колёсами	0,97…0,98
с коническими колёсами	0,96…0,97
Открытая зубчатая:
с цилиндрическими колёсами	0,92…0,94
с коническими колёсами	0,91…0,93
Закрытая червячная при числе заходов червяка:
	0,70…0,75
	0,80…0,85
	0,90…0,95
Цепная:
закрытая	0,95…0,97
открытая	0,90…0,95
Ременная передача:
с плоским ремнём	0,96…0,98
с клиновым и зубчатым	0,95…0,97
Подшипники:
качения (одна пара)	0,99…0,995
скольжения (одна пара)	0,99…0,995
Муфта компенсирующая	0,985…0,995

 

 

Таблица 2

Средние значения передаточных отношений механических передач

 

Передача	Передаточное отношение
Зубчатая:
с цилиндрическими колёсами	3…6
с коническими колёсами	2…5
Червячная:
с однозаходным червяком	28…80
с двухзаходным червяком	14…40
с четырехзаходным червяком	7…20
Цепная	3…6
Ременная	2…4

 

 

Таблица 3

 

Значения коэффициентов ширины венца зубчатых колёс по межосевому расстоянию выбираются из стандартного ряда:

0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,250; 0,315; 0,400; 0,500; 0,630; 0,800; 1,000; 1,25 и т. д.

 

Таблица 4

Предел контактной выносливости при базовом числе циклов

 

Термическая обработка	Твёрдость поверхностей зубьев	, МПа
Нормализация или улучшение
Объемная закалка
Поверхностная закалка
Цементация или нитроцементация
Азотирование

 

Таблица 5

 

Стандартизированы номинальные значения межосевых расстояний aw, мм:

1-й ряд  40; 50; 63; 80100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800

2-й ряд     -    -   71; 98; 112; 140; 180; 225; 280; 355; 450; 560; 710; 900.

Таблица 6

Пределы выносливости материалов зубчатых колёс на изгиб

 

Вид термообработки и марка стали	Твёрдость зубьев		σF lim b, МПа
	на поверхности	в сердцевине
Цементация легированных сталей:
содержание Ni более 1% Cr 1% и менее (например, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А)	57-63	32-45	950
стали марок 18ХГТ, 30ХГТ, 12Х2Н4А и др.	57-63	32-45	800
Нитроцементация легированных сталей:
25ХГМ	57-63	32-45	1000
25ХГТ, 30ХГТ и др.	57-63	32-45	750
Заделка при нагреве ТВЧ по всему контуру:
стали пониженной прокаливаемости (например, 55ПП)	58-62	28-35	900
стали марок 60ХВ, 60ХН и др.	54-60	25-35	700
стали марок 35ХМА, 40ХН и др.	48-60	25-35	600
Нормализация или улучшение	НВ	180-350	1,35НВ+100
Азотирование легированных сталей	-	24-40	18HRCсерд+50

 

Таблица 7

Степени точности зубчатых передач

 

Степень точности	Окружная скорость колес, м/с, не более		Область применения
	прямозубых	косозубых
6 - я	15	30	Скоростные передачи, делительные механизмы
7 - я	10	15	Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках или наоборот
8 - я	6	10	Передачи общего машиностроения, не требующие особой точности
9 - я	2	4	Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности

 

Таблица 8

Значения коэффициента динамических нагрузок

 

Степень точности	Твердость поверхностей зубьев	υ, м/с
		1	2	4	6	8	10
6-я	а
	б
7-я	а
	б
8-я	а
	б
9-я	а
	б