МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Федеральне державне освітній заклад
ВПО «Башкирський державний аграрний університет»
Факультет Харчові технології
Кафедра МППЖ
Спеціальність технологія і зберігання зерна
Форма навчання очна Курс, група 4-401
Курсовий проект
Шлюзовий дозатор для борошна
Хуснутдінов Артур Мінісламовіч
Керівник: Нагим А.Х.
УФА 2007
РЕФЕРАТ
Проект 1 рисунок, 1 таблиця, 6 джерел, аркуш формату А1 графічного матеріалу
Дозуючого пристрою, ДОЗАТОР БОРОШНА, ДОЗУВАННЯ, БОРОШНО, НАВЕДЕНІ ВИТРАТИ, ОПТИМІЗАЦІЯ. Об'єктом курсового проекту є дозатор борошна періодичної дії Мета проекту - зниження експлуатаційних витрат у споживача.
Описано пристрій і принцип дії дозатора борошна. Розроблено метод розрахунку дозатора борошна.
ВСТУП
Основне призначення дозуючих пристроїв - забезпечити задану кількість матеріалу за масою (або підтримку заданого витрати компонента) з певною точністю. Дозування компонентів є однією з найважливіших операцій технологічного процесу приготування тіста.
До дозатора пред'являються наступні основні вимоги:
певна точність дозування компонентів;
висока продуктивність;
простота конструкції і висока надійність роботи вузлів дозатора і його системи управління;
можливість створення автоматичних комплексів, які дозволяють здійснювати заміс тестових напівфабрикатів за заданою технологічної програмі.
За структурою робочого циклу дозування буває безперервним або порційних, а за принципом дії - об'ємним або ваговим.
Для порційного дозування характерно періодичне повторення циклів випуску дози (порції) компонента. При порціонному об'ємному способі дозуюче зазвичай відміряє порцію за допомогою мірного камери заданого обсягу. Порційне вагове дозування засноване на вимірюванні дози певної маси. При безперервному об'ємному дозуванні дозатор подає потік матеріалу із заданим об'ємною витратою.
Ваговий спосіб дозування, як правило, забезпечує більшу точність, тому для дозування основного компоненту тесту - борошна, як при безперервному, так і порційно тестоприготовления все у великий мірі використовують вагові дозатори.
Об'ємний спосіб дозування конструктивно більш простий, тому дозатори, засновані на цьому принципі роботи, більш надійні. Застосування об'ємного методу істотно спрощує процес дозування рідких компонентів. Разом з цим, об'ємне дозування нерідко характеризується більш значною похибкою у величині видаються доз, що в окремих випадках може обмежити його застосування.
У хлібопекарській промисловості застосовується систематичне дозування декількох різних видів сировини, тому раціонально застосування багатокомпонентних дозуючих пристроїв.
Такі установки можуть працювати в автоматичному режимі, а функції обслуговуючого персоналу зводяться до спостереження і контролю точності роботи установки. Подібні багатокомпонентні системи застосовуються як для порційного, так і для безперервного дозування об'ємним або ваговим методом.
Багатокомпонентне дозування може здійснюватися за такими схемами.
Послідовне дозування компонентів в одному загальному дозаторі.
Паралельне дозування кожного компонента в окремому
спеціальному дозаторі (так звані, дозувальні станції).
Перша схема використовується, як правило, при порціонному тестоприготовления і є вельми простий і економічною. Вона забезпечує меншу металоємність і компактність установки. Однак тривалість загального циклу дозування через послідовного відмірювання компонентів велика. Це може знижувати продуктивність тістоприготувальне обладнання.
Друга схема застосовується при безперервному і порційно замісі тестових напівфабрикатів. Вона дозволяє найбільш повно пристосувати кожен дозатор до особливостей дозованого компонента і, тим самим, підвищити точність дозування. Разом з цим, потрібно враховувати, що дозувальні станції такого типу більш громіздкі і мають велику вартість.
Спрощена класифікація дозаторів по структурі робочого циклу і конструктивними ознаками виглядає так:
Для приготування повнораціонних кормових сумішей необхідне точне дозування кожного-виду кормів. Дозування кормів визначають за об'ємом або масою. Дозатори можуть бути порційного і безперервної дії. В даний час широкого поширення набули барабанні, об'ємні дозатори. Вони можуть працювати безперервно і порційно
Аналіз конструкції дозатора
Дозатор має воронку 1, ворошітель 2, барабан котушкового типу 3, регулювальний циліндричний кожух 4, маховик регулювального гвинта 5 і контргайку 6. З бункера місткістю 0,09 м 3 концентрати надходять у воронку дозатора. Тут вони перемішуються пальцями ворошітеля і заповнюють робочий об'єм, котушки барабана. Барабан дозатора, обертаючись з частотою п = 25,5 або 46 хв ~ 1, безперервно подає корм в змішувач. Максимальна робоча довжина барабана, коли циліндричний кожух знаходиться в крайньому положенні, L = 220 мм. Змінюючи розташування кожуха, змінюють робочу довжину барабана, 'отже і продуктивність. Теоретичну продуктивність дозатора розраховують за формулою
де Q Т - Теоретична продуктивність дозатора, т / год; А - площа перерізу однієї секції барабана, м 2; L. - робоча довжина барабана, м; p - густина матеріалу, кг / м 3; z-число секцій барабана; п - частота обертання барабана , хв-1. Насправді ж продуктивність буде
де - Коефіцієнт використання продуктивності.
З цих формул видно, що продуктивність дозатора при інших постійних величинах залежить тільки від робочої довжини барабана. Для швидкого встановлення дозатора на дану продуктивність зручно використовувати графік залежності продуктивності від робочої довжини барабана. Для цього поступають таким чином: знаючи постійні значення F, p, z і п, задаються робочою довжиною барабана (не менше трьох розмірів) і розраховують теоретичну продуктивність дозатора. За отриманими даними будують графік залежності теоретичної продуктивності від робочої довжини барабана. Дійсну продуктивність визначають експериментально. Під час роботи дозатора при різних робочих довжинах барабана (не менше трьох) за певний проміжок часу збирають висів концентрату. Експерименти для кожної робочої дліми барабана повторюють три рази. Отримані результати вносять в таблицю. Дійсну продуктивність дозатора визначають за формулою
де М - маса висіву концентрату під час експерименту,
кг; t - тривалість експерименту, з
За даними таблиці будують графік залежності дійсної продуктивності від величини робочої довжини барабана. Коефіцієнт використання продуктивності розраховують за формулою (48).
Величини Q T беруть з графіка при одній і тій же робочій довжині барабана. За даною методикою можна будувати графіки продуктивності для різних видів кормів.
Потужність в кВт на валу барабана дозатора розраховують за формулою
де К 1 - Коефіцієнт, що враховує опір продукту дробленню. Для порошкоподібних і, дрібнозернистих матеріалів (К 1 = 1,0, для кускових, легко розпадаються матеріалів До 1 = 2,0; v - окружна швидкість барабана, м / с;
де D - діаметр барабана, м; N-частота обертання барабана, хв;
Р - сила тертя, що виникає при ковзанні матеріалу про матеріал, Н.
У свою чергу цю силу розраховують за формулою '
де р 0 - кут природного укосу матеріалу при русі. Для кукурудзи і вівса р про '= 28 °, для жита та пшениці р 0' = 25 а; р-тиск матеріалу на поверхню барабана, Ра.
А 1 - Площа горизонтального перерізу горловини бункера над барабаном, м 2.
Необхідну потужність в кВт електродвигуна для дозатора розраховують за формулою
де K-коефіцієнт, що враховує втрати на тертя робочих органів дозатора, (K = 1,1 - 1,2; η - к. п, д. приводу, η = 0,8.
Дозування компонентів - процес, від якого залежить якість повнораціонних кормосумішей і комбікормів.
Велике поширення на комбікормових заводах отримав живильний дозатор барабанного типу ДП-1, призначений для дозування сипучих продуктів. Він являє собою сталевий корпус, усередині якого на валу укріплений барабан діаметром 0,33 м, що складається з окремих зірочок, між якими встановлені диски, що розділяють його на чотири секції. Секції зміщені відносно один одного на 10 ° по гвинтовій лінії, що дає можливість безперервно і рівномірно подавати компоненти. Дозатор ДП-1 забезпечує масовий витрата до 3,825 кг / с при розмірах приймального отвору 0,74 Х Х0.35 м і частоті обертання валу барабана - 0,517 з ~:. Споживана потужність дозатора 0,25 кВт * Технологічний процес роботи барабанних дозаторів протікає в такий спосіб. Продукт, який надходить в приймальний патрубок, захоплюється обертовим барабаном і при перекиданні ковшів скидається у вихідний отвір.
Приєднувальний барабан отримує обертальний рух від приводного механізму. Продуктивність, дозатора регулюється храповим механізмом і зміною робочої довжини барабана.
У приймальні частини дозатора встановлений розпушувач, що усуває можливість ущільнення і зупинки продукту. У нижній частині корпусу дозатора встановлений перекидний клапан, службовець для направлення продукту на змішувач або ж для відбору проб.
Визначення потужності приводу барабанного дозатора
Потужність приводу дозуючого барабана, кВт, дорівнює
де k 1 - Коефіцієнт, що враховує витрати енергії на можливе подрібнення корму при захопленні його жолобком (для порошкоподібних кормів k 1, = 1 для кускових k 1 = 2); k 2 -Коефіцієнт, що враховує втрати потужності на тертя робочих органів (k 2 = 1,1-1,2); - ККД приводу дозатора;
- Окружна швидкість барабана, м / с; Р тр - сила тертя корму, захоплюваного барабаном, про вищерозміщені шари кормової маси, Н, рівна
Тут f в - Коефіцієнт внутрішнього тертя корми (за даними Г. М. Кукти, для комбікорму вологістю 9,3% f в = 0,72-0,84); F б, - площа горизонтального перерізу приймальні, горловини бункера, м 2 (заміряється на установці); Р-тиск корму на поверхню барабана, Н / м 2, визначається за формулою
де h - висота горловини дозатора, м (заміряється на лабораторній установці).
Підставивши значення у формулу (4), обчислюють потужність N A, кВт, необхідну для приводу дозатора,
Економічні вимоги
З точки зору економічних вимог вартість проектування, виготовлення і експлуатації машини повинна бути найнижчою.
Апарати, що задовольняють експлуатаційним і конструктивним вимогам, неминуче відповідають також і економічним вимогам. При впровадженні нової техніки і більш сучасних апаратів може трапитися, що найсучасніший апарат виявиться дорожчим. Однак у цьому випадку, як правило, вартість експлуатації апаратів зменшується, а якість продукції поліпшується, і, таким чином, впровадження нового апарата стає доцільним. Більш докладно економічні вимоги розглядаються в курсах організації виробництва та економіки промисловості.
При проектуванні апарату необхідно прагнути до того, щоб процес, що протікає в ньому, здійснювався в оптимальному варіанті. Завдання оптимізації полягає в тому, щоб вибрати такий варіант, при якому величина, що характеризує роботу апарату і звана критерієм оптимізації, мала оптимальне значення. В якості критерію оптимізації найчастіше вибирають собівартість продукції і приведені витрати. У такому випадку перед проектувальником ставиться завдання - спроектувати апарат з такими даними, які забезпечать мінімальні приведені витрати або мінімальну собівартість продукції.
Найголовнішим етапом оптимізації після вибору критерію оптимізації є розробка методу розрахунку і складання математичної моделі апарата. Користуючись цією моделлю, за допомогою комп'ютера знаходять оптимальний варіант рішення.
Розрахунок собівартості продукції
Розрахунок собівартості продукції (прямих експлуатаційних витрат) проводять за формулою.
, (3.1)
де - Відрахування на амортизацію, техобслуговування і ремонт обладнання, будівель і споруд;
- Витрати на енергоресурси (паливо, електроенергію тощо);
При аналізі собівартості робіт чи продукції слід мати на увазі, що можна обмежитися урахуванням лише тих статей витрат, які змінюються в порівнюваних варіантах. Тому постійні витрати, що не залежать від розглянутих параметрів, не слід включати у собівартість і критерій оптимізації. Наприклад, у разі проектування апарату заданої продуктивності і при незмінній тарифній ставці заробітна плата є величиною постійною.
Річні відрахування на амортизацію, техобслуговування і ремонт визначають за формулою
, (3.2)
де М - балансова вартість обладнання, будівель і споруд;
- Норми відрахувань у відсотках на амортизацію, техобслуговування і ремонт від балансової вартості обладнання та будівельної частини. Для обладнання харчової промисловості норма амортизації становить від 0,066 до 0,167, норма відрахувань на техобслуговування і ремонт - від 0,05 до 0,15. Приймаються норму на амортизацію 14,2, норма на техобслуговування приймаємо 10.
Витрати на енергоресурси розраховують за формулою
, (3.3)
де - Споживання енергоресурсів обладнанням за рік в кг, кВт / год;
- Ціна енергоресурсів, руб. за кВт ּ год Приймаються 2 за кВт ּ год
Споживання енергоресурсів обладнанням визначають за формулою
, (3.4)
де - Питома витрата енергоресурсів при експлуатації обладнання, кВт.
- Обсяг роботи (сировини або готової продукції), що виконується обладнанням за рік, кг.
, (3.5)
П М - масова продуктивність, кг.
- Продуктивність устаткування, кг / ч.
(3.6)
Розрахунок приведених витрат
Наведені витрати являють собою
, (3.7)
де - Коефіцієнт нормативної ефективності капітальних вкладень, що дорівнює 0,15;
- Капітальні вкладення, зумовлені шляхом підсумовування балансових вартостей машин (устаткування), будівель та споруд. Приймаємо рівної Б М
Розрахунок балансової вартості будівель, споруд та обладнання
Балансову вартість апарату визначають за формулою
, (3.8)
де - Ціна апарату, машини, обладнання.
(3.9)
- Коефіцієнт, що враховує витрати на доставку і монтаж (приймається 1,1 - 1,2). Приймаються рівною 1,15.
- Питома ціна 1 кг машини аналогічного призначення та конструктивної складності. Приймаються вартість 400 руб. / кг.
Наведені питомі витрати, грн. / кг.
, (3.10)
де V-Обсяг продукції, що випускається за рік, кг.
ВИСНОВОК
У ході виконання курсового проекту були побудовані графіки залежності приведених витрат для дозатора борошна від наведених витрат довжини секції дозатора і діаметра. Обчислення наведені у вигляді таблиць. За побудованим графікам були знайдені оптимальні значення параметрів для побудови загального вигляду апарату.
Аналізуючи отримані графіки, можна зробити висновки. При збільшенні значення діаметра дозатора при постійних значеннях довжини секції шлюзового дозатор, а значення наведених витрат з початок зменшуються до значення діаметра 0,166 м, а потім підвищуються. З графіка залежності приведених витрат від діаметру при постійних значеннях довжини секції L = 0.14 м, оптимальним значенням діаметра є = 0,166 м За отриманими даними креслимо загальний вигляд апарата.
Також на другому графіку наведена залежність діаметра дозатора від наведених витрат при різних цінах за 1 кВтг електроенергії. Застосування цього графіка доцільно тому що в сучасних умовах необхідно знати яка ефективність використання апарату при можливих змінах цін
СПИСОК
1. Хромеенков В.М. Технологічне обладнання хлібозаводів і макаронних фабрик. - СПб.: ГІОРД, 2004. - 496 с.: Іл.
2. Антипов С.Т., Кретов І.Т. та ін Машини та апарати харчових виробництв [Текст]. У 2 кн. Кн. 1: Підручник для вузів / С.Т. Антипов, І.Т. Кретов та ін Під. ред. Акад. РАСГН В.А. Панфілова. - М.: Вищ. шк., 2001. - 703 с.
3. Процеси харчових і кормових виробництв. Під. редакцією засл. Діяча науки і техніки РРФСР, д-р техн. наук проф. А.Я. Соколова. М.: «Машинобудування» 1973, 288 с.
4.Механізація тваринницьких ферм: Методичні вказівки і завдання для лабораторних завдань М.І. Іскандарян 22 лютого 1978р
5.Вагін Б.І. Побединський В.М. Практикум з механізації тваринницьких ферм-М; Колос Ленінградське відділення 1983 р 239с іл-підручник і навчальні посібники для вищих навчальних закладів
6. Сухарєв А. Г., Тимохов А. В., Федоров В. В. Курс методів оптимізації .- М.: Наука, Гл. ред. фіз.-мат. лит., 1986 .- 328 с.
Додаток
Формули для розрахунку дозатора для борошна
1) Довжина крила ротора дозатора м = (Діаметр крильчатки ротора м-Діаметр валу дозатора м) / 2
2) Площі бічних поверхонь крильчаток дозатора м 2 = толшиной стінок осі дозатора м * Довжина крила ротора дозатора м * Кількість осередків
3) Площа кола валу підстави м = ((Діаметр валу дозатора м) 2 * 3,14) / 4
4) Площа кола утвореного ротором м 2 = ((Діаметр крильчатки ротора м) 2 * 3,14) / 4
5) Площа сектора без вирахування площі крильчаток S, м 2 = Плоша кола утвореного ротором м 2 * Площа кола валу підстави м
6) Площа осередків з вирахуванням площі крильчаток м 2 = Площа сектора без вирахування площі крильчаток S, м 2 * Площі бічних поверхонь крильчаток дозатора м 2
7) обсяг дозатора М 3 = Плоша осередків з вирахуванням площі крильчаток м 2 * Довжина секції I м
8) Обсяг одного осередку дозатора М 3 = Обсяг дозатора М 3 / Кількість осередків
9) частота обертання ротора шлюзового затвора n, с -1 = Продуктивність дозатора Q, кг / с / (Обсяг одного осередку дозатора М 3 * Кількість осередків Об'ємна маса продукту p борошно кг / м * Коефіцієнт заповнення барабана шлюзового затвора з живильною воронкою)
10) Окружна швидкість ν, м / с = Діаметр крильчатки ротора м * частота обертання ротора шлюзового затвора n, с -1 * 3,14
11) Площа метало конструкції розріз перетину барабана м 2 = Площі бічних поверхонь крильчаток дозатора м 2 + Площа кола валу підстави м
12) обсяг метало конструкції дозатора (осі і крил) м = Площа метало конструкції розріз перетину барабана м 2 * Довжина секції I м
13) довжина ділянки зіткнення осі ротора з крилами дозатора м = Товщина стінок осі дозатора м * Кількість осередків
14) Маса метало конструкції осі і крил кг = обсяг метало конструкції дозатора (осі і крил) м * Щільність металу ρ м, кг / м 3
15) Довжина кола осі ротора м = 2 * Діаметр валу дозатора м * 3,14