Тема 1. Машины для измельчения пищевых продуктов

В.Н. Вельтищев, Ю.А.Калошин

ОСНОВЫ РАСЧЕТА

И КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН

И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Часть 2. «МАШИНЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЦЕССОВ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, ПРЕССОВАНИЯ И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ»

 

Учебно-практическое пособие

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………….……… 5

Тема 1. Машины для измельчения пищевых продуктов …...................... 5                                                 

Валковые мельницы…………………………………………...................... 6

  Условие захвата продукта…………………………………………..... 6

  Определение диаметра валков……………………………………….. 8

  Механизмы для регулирования межвалкового зазора…………….... 9

  Винтовые механизмы………………………………………………... 10

  Расчет винтового механизма……………………………………..…. 10

  Механизмы подвесного валка…………………………………….… 11

  Расчет механизма подвесного валка……………………………..…. 12

  Питающие устройства валковых мельниц……………………….… 14

  Расчет параметров питающего устройства……………………….... 16

  Производительность валковых мельниц………………………….... 19        

Дисковые мельницы…………………………………………………….... 20

  Расчёт диска…………………………………………………….……. 20

  Расчёт бандажа………………………………………………….…… 21

Молотковые мельницы…………………………………………………... 23

  Устройство и работа……………………………………………….... 24

  Определение скорости молотка………………………………….…. 24

Расчёт деталей ротора………………………………………………….… 25

  Расчёт молотка…………………………………………………..…… 25

  Расчёт диска ротора…………………………………………….…… 28

  Расчёт вала ротора. Расчёт критической скорости……………..…. 28

Вопросы для самоконтроля по теме………………………………….…. 31

Тесты по теме…………………………………………………………..…. 31

Тема 2. Машины для прессования пищевых продуктов………….…… 32

Основные типы…………………………………………………………… 32

Гидравлические отжимные прессы…………………………………….... 32

  Расчёт давления рабочей жидкости в гидроцилиндре………….… 34

  Производительность пресса……………………………………….... 37

  Расход рабочей жидкости при прессовании……………………….. 37

  Расчёт диаметра трубопровода……………………………………... 38

  Производительность многоскальчатого насоса………………….... 39

Брикетирующие прессы……………………………………………..…… 40

  Штанговый брикетирующий пресс……………………………….... 40

  Устройство и работа пресса………………………………………… 41

  Определение усилий………………………………………………… 42

  Индикаторная диаграмма…..………………………………………. 43

  Определение необходимого момента инерции маховика……...…. 47

  Определение размеров маховика…………………………………… 49

Вопросы для самоконтроля по теме………………………………..…… 51

Тесты по теме………………………………………………………...…… 51

Тема 3. Машины для перемешивания жидких продуктов………..…… 52

Классификации мешалок……………………………………………….... 52

Определение скорости вращения лопасти…………………………..….. 53

Расчёт мощности привода мешалки………………………………..…… 59

Вопросы для самоконтроля по теме………………………………..…… 63

Тесты по теме………………………………………………………...…… 63

Вопросы к экзамену…………………………………………………...….. 64

Список рекомендуемой литературы……………………………..……… 65

Ответы на тесты……………………………………………………...…… 65

ВВЕДЕНИЕ

Учебная дисциплина «Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств» предназначена выработать у специалистов, оканчивающих факультет «Управления и информатизации» Московского Государственного университета технологий и управления по специальностям 1706 (260601) «Машины и аппараты пищевых производств» и 2713 (260602) «Пищевая инженерия малых предприятий» навыки практического использования знаний, полученных на младших курсах по общетехническим, общеинженерным и специальным дисциплинам.

Настоящее учебное пособие содержит основы расчета основных конструктивных параметров некоторых типов технологических машин, встречающихся в различных отраслях пищевой промышленности.

В него входят:

1. Расчет измельчающих машин: валковых мельниц, дисковых мельниц и молотковых дробилок.

2. Расчет машин для прессования и брикетирования пищевых продуктов.

3. Расчет оборудования для перемешивания невязких и вязких жидкостей.

Методики расчета основных параметров указанных машин носят общий характер, пригодный для применения в случаях, аналогичных изложенным. Это допустимо потому, что проводимые расчеты базируются на основных положениях и фундаментальных законах физики с применением математического аппарата. Изложение материала подчинено основной задаче – приложения теоретических знаний для проведения конкретных технических расчетов.

 

 

Тема 1. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

В различных отраслях пищевой промышленности необходимо обеспечить такой технологический процесс, когда продукт подвергается измельчению. Производство муки, дробление семян, получение сахарной пудры, резание овощей и фруктов, получение стружки и многие другие процессы связаны с измельчением различных по своим физико-механическим свойствам продуктов.

Для этих целей в промышленности применяют машины для измельчения, которые можно по функциональному признаку разделить в основном на две группы:

Измельчающие машины. В них происходит интенсивное измельчение жесткого продукта иногда до высокой степени дисперсности. Это осуществляется либо путем многократного разбивания продукта, либо его истиранием на шероховатых рабочих поверхностях, либо его раздавливанием и т.д.

Эти машины обычно называют мельницами.

Резательные машины. Основным рабочим органом этих машин является режущий инструмент. Его форма, траектория движения, а также способы подачи продукта могут быть самые различные в зависимости от назначения машины. Этот раздел достаточно полно изложен в основном учебнике по курсу [4] и поэтому в данной работе не излагается.

Рассмотрим подробно измельчающие машины, которые в зависимости от принципа работы можно разделить на три основные группы.

1) Валковые мельницы. Принцип действия их основан на измельчении (раздавливании и истирании) продукта в зазоре между двумя параллельными вращающимися валками. В случае, если одного зазора оказывается недостаточным для требуемого измельчения продукта, устанавливается несколько валков (до восьми), таким образом, продукт последовательно пропускают через соответствующие рабочие зазоры, доводя его до нужной дисперсности. Диаметры валков применяются от 200 до 500 мм, длина до одного метра, окружные скорости до 14 м/с.

2) Дисковые мельницы. В них продукт измельчается в зазоре между торцами двух дисков. При этом один диск имеет центральное отверстие, куда подается продукт. Так как обычно вращается один диск, а другой неподвижен (либо оба вращаются, но в противоположные стороны), то продукт, попадая в зазор между этих дисков, движется от центра к периферии, измельчаясь. Диаметры дисков до 1 метра, окружные скорости до 70 м/с.

3) Молотковые дробилки. Имеют в качестве основного рабочего органа ротор с закрепленными на нем в определенном порядке молотками. Ротор вращается в кожухе с большой скоростью. В результате чего, частицы продукта разрушаются вследствие удара о молотки и деку, а также дополнительно истираются о ситовую или колосниковую поверхность. Окружные скорости до 100 м/с.

 

 Валковые мельницы

Во многих отраслях пищевой промышленности применяются разные типы валковых мельниц и устройств. Условно по конструкции они обычно подразделяются на двухвалковые с горизонтальным и диагональным расположением валков и комбинированные.

Основными рабочими органами этих машин являются валки. По конструкции валки бывают монолитные и пустотелые с системой для их охлаждения; с гладкой и рифленой поверхностью.

Для работы валковой машины необходимо обеспечить захват продуктов поверхностями валков.