Расчет дисковой овощеочистительной машины

Июль 30, 2022

Главная
Физика
Расчет дисковой овощеочистительной машины

Содержание

2. Схема сил, действующих на клубень G - сила тяжести; Nn – нормальная составляющая реакции; Fц -
3. Схема расположения продукта при работе дисковой картофелечистки и определение основных размеров рабочей камеры H – полезная
4. Схема движения клубня в дисковой картофелечистке
5. Основные характеристики движения ω – угловая скорость вращения диска; ωпр - угловая скорость клубня (продукта); ωcк
6. Рекомендуемые значения базовых конструктивных параметров Условие циркуляции клубней : 1. на терочном диске «На радиусе одновременно
7. Схема к расчету числа оборотов диска
8. Определение угла подъема волны диска Центробежная сила, действующая на клубень у стенки рабочей камеры где: m
9. Высота подброса клубня на высоту h определяется исходя из равенства кинетической энергии клубня подброса клубня (Ав)
10. Кинетическая(«ударная») энергия клубня в момент удара о стенку рабочей камеры составит: Этой энергии должно быть достаточно
11. Зависимость энергии удара клубня от угла подъема волны диска Ав - вертикальная составляющая энергии удара клубня;
12. Определение скорости вращения диска Определяющее условие: Для перемещения клубня минимальная центробежная сила должна быть не менее
13. Если принять: kск min= 0,2; f= 0,8; rmin = rK = δ/2=0,03, получим:
14. Потребная мощность дисковой картофелечистки N=N1+N2, Где: N1- мощность, передаваемая продукту за счет касательных сил трения от
15. Схема к расчету мощности дисковой овощеочистительной машины Выделим элементарный объем продукта в виде концентрической трубки с
16. Подставляя, последовательно приведенные выражения одно в другое, получим элементарный момент трения: Интегрируя dM по г в
17. Вторая слагаемая передаваемой мощности N2 может быть приблизительно рассчитана исходя из следующих допущений: в результате набегания
18. В результате получаем: где: — вес продукта, Н; n — число оборотов диска, мин; hmax —
19. Расчет конусной овощеочистительной машины Определение размеров рабочей камеры и терочного диска; Расчет угла наклона конусной поверхности
20. Определение размеров рабочей камеры и терочного диска Схема движения клубня в конусной картофелечистке Разрез чашечного рабочего
21. Картофелеочистительная машина МОК-16 (разрез) 1 — сливное отверстие; 2 — основная плита; 3 — камера отходов;
22. Схема к расчету конусной картофелечистки
23. Выбор величины D и Н' Величины D и Н' подбирают исходя из условий: на радиусе горизонтального
24. Определение угла θ при вершине конуса Угол θ (град) взаимосвязан с кинематическим параметром картофелечистки — угловой
25. СN= C.cos θ - нормальная составляющая центробежной силы, С0= C.sin θ – тангенциальная составляющая данной силы,
26. Если не учитывать массу клубня, то условием его равновесия является равенство составляющей силы инерции С0, направленной
27. Выбор скорости вращения конического терочного диска Условие перемещения клубня: С учетом массы клубня условием передвижения клубня
28. Таким образом, вся сила нормального давления клубня на стенку составит: Полная сила сопротивления F' с учетом
29. В соответствии с условием движения клубня вверх по образующей : Подставив вместо С и G их
30. Из этого основного условия следует: 1) при заданном значении скорости вращения конуса ω = ωпр +
31. при заданном же значении θ нужно, чтобы или Подставляя вместо со величину π.n/30, где n —
32. Приведенная расчетная схема является весьма приближенной, так как исходит из модели движения одного клубня, представленного в
33. Определение мощности электродвигателя конусной картофелеочистительной машины
34. Мощность, необходимая для работы картофелечистки в стационарном режиме Мощность электродвигателя картофелеочистительной машины периодического действия определяется по
35. Движущий момент М трения, передаваемый рабочим органом (конусной чашей) продукту, состоит из двух частей: - момента
36. где: Мтр - момент трения загруженных клубней об абразивную поверхность, Н. м ; ω – угловая
37. Второй слагаемой мощности N2, которая учитывалась при расчете дисковых картофелечисток, является мощность, затрачиваемая на подбрасывание клубней
38. МОЩНОСТЬ N2 на подбрасывание клубней N2 определяют как работу, затрачиваемую в единицу времени, Вт, т.е. где:
39. Количество подъемов массы клубней, единовременно загруженных в рабочую камеру, в 1 с составит где: z —
40. Окончательная формула для расчета мощности N2, затрачиваемой на подъем массы клубней в дисковой картофелеочистительной машине
41. Особенности работы конусной картофелеочистительной машины В конусных картофелеочистительных машинах: одни клубни поднимаются на всю высоту рабочей
42. Поэтому, в конусных за среднюю расчетную высоту подъема клубней можно принять общую высоту Нк стенки рабочей
44. Скачать презентацию

Слайд 2

Схема сил, действующих на клубень
G - сила тяжести;
Nn – нормальная составляющая
реакции;
Fц

- сила инерции (центробежная сила);
Т – сила трения;
М закр– момент закрутки клубня
Мзакр = Т · δ/2

Слайд 3

Схема расположения продукта при работе дисковой картофелечистки и определение основных

размеров рабочей камеры

H – полезная высота рабочей камеры, м;
D – диаметр цилиндрической рабочей камеры, м;
α - угол свободного скатывания клубня (угол откоса), град.

Слайд 4

Схема движения клубня в дисковой картофелечистке

Слайд 5

Основные характеристики движения
ω – угловая скорость вращения диска;
ωпр - угловая скорость

клубня (продукта);
ωcк = ω - ωпр - относительная угловая скорость (скорость обратного проскальзывания);
kск - коэффициент скольжения;

В центре диска kск = kск min = 0,2; у стенки камеры kск = kск max = 0,4

Слайд 6

Рекомендуемые значения базовых конструктивных параметров
Условие циркуляции клубней :
1. на терочном

диске «На радиусе одновременно должно размещаться не менее двух клубней».
Откуда следует, что диаметр рабочей камеры должен быть не менее D ≥ 4·δ
где: δ размер среднего клубня (от 50 до 70 мм; следует принимать ≈ 60мм).
Зазор между диском и стенкой рабочей камеры не должен превышать 5 мм. (рекомендуемые значения 3…5 мм).
2. на боковой стенке: «На терочной поверхности рабочей камеры должно размещаться не менее двух клубней».
Откуда следует, что высота активной части рабочей камеры должна быть не менее ее радиуса H = R или H = 0,5 D

Слайд 7

Схема к расчету числа оборотов диска

Слайд 8

Определение угла подъема волны диска
Центробежная сила, действующая на клубень у стенки

рабочей камеры

где: m – масса клубня; rmax – радиус диска у стенки рабочей камеры.

Нормальная составляющая линейной скорости клубня у стенки рабочей камеры:

Скорость клубня, приобретаемая за счет ударной нагрузки, направленная
по нормали к поверхности волны:

Вертикальная составляющие этой скорости:

и горизонтальная:

Слайд 9

Высота подброса клубня на высоту h определяется исходя из равенства кинетической

энергии клубня подброса клубня (Ав) и его потенциальной энергии
Подставив в соотношение, получим:
Тогда высота волны h

Слайд 10

Кинетическая(«ударная») энергия клубня в момент удара о стенку рабочей камеры составит:
Этой

энергии должно быть достаточно для подброса на максимальную высоту при минимальном ударе о стенку камеры
Расчетные значения энергий подброса и удара о стенку приведены на нижеследующем графике

Слайд 11

Зависимость энергии удара клубня от угла подъема волны диска
Ав -

вертикальная составляющая энергии удара клубня;
Аг –горизонтальная составляющая энергии удара клубня

Слайд 12

Определение скорости вращения диска
Определяющее условие:
Для перемещения клубня минимальная центробежная

сила должна быть не менее силы трения клубня об абразивную поверхность
Где: m – масса клубня, кг; rmin – минимальное расстояние ценра тяжести клубня от оси вращения (rmin = 0,5 .δ); g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2; kск min- коэффициент обратного проскальзывания в центральной части диска (kск min= 0,2).
Т.к.
Получаем:

Слайд 13

Если принять:
kск min= 0,2; f= 0,8; rmin = rK =

δ/2=0,03,
получим:

Слайд 14

Потребная мощность дисковой картофелечистки
N=N1+N2,
Где: N1- мощность, передаваемая продукту за счет касательных

сил трения от вращающегося диска к продукту;
N2 – мощность передаваемая продукту под нормальным воздействием волнообразных выступов.
N1 = Мдв. ω,
Здесь : Мдв – движущий момент, Н.м; ω - угловая скорость диска, с-1.
Мдв = F . r,
Где: F – сила трения, Н; F= m.g.f (m – масса продукта, f – коэффициент трения)

Слайд 15

Схема к расчету мощности дисковой овощеочистительной машины
Выделим элементарный объем продукта в

виде концентрической трубки с радиусом r, толщиной стенки dr и высотой h = r .tgα. Элементарный объем трубки dV=2.π.r2.dr.tgα, вес продукта, заполняющего этот объем, dG=ρ.g.dV, элементарная сила трения продукта о диск dF = f .dG.

Слайд 16

Подставляя, последовательно приведенные выражения одно в другое, получим элементарный момент трения:
Интегрируя

dM по г в пределах от 0 до 0,5 D, получим полный момент трения:
Умножив М на угловую скорость диска, выраженную через число оборотов в мин, получим мощность, затрачиваемую на трение продукта о диск:

Слайд 17

Вторая слагаемая передаваемой мощности N2 может быть приблизительно рассчитана исходя из

следующих допущений:
в результате набегания радиальных волнообразных выступов на отставший от диска продукт вся масса последнего подбрасывается каждой волной за каждый оборот диска один раз.
Высоту подъема всей массы клубней приравняем к высоте волны. Эта высота к центру диска уменьшается, к ободу — увеличивается. С некоторым запасом, который оправдывается хотя бы тем, что подъем сопровождается трением продукта о профильную поверхность волнообразного выступа и о стенки камеры, за высоту подъема всей массы продукта принимаем максимальную высоту волны у обода
hmax.

Слайд 18

В результате получаем:
где: — вес продукта, Н;
n — число оборотов диска,

мин; hmax — максимальная высота волны;
z — число волн на диске; Vo — объем камеры, м3;
φ — коэффициент заполнения, обычно φ = 2/3;
р — объемная (насыпная) масса картофеля, равная примерно 700 кг/м3;
g —ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2;
γ = р . g — объемный (насыпной) вес картофеля, γ = 700 .9,81, Н/м3= 6,87 Н/дм3
где ηмех— механический к. п. д. передачи от двигателя на диск.
Потребная мощность электродвигателя картофелечистки
Где: ηмех— механический к. п. д. передачи от двигателя на диск (≈0,75)

Слайд 19

Расчет конусной овощеочистительной машины
Определение размеров рабочей камеры и терочного диска;
Расчет угла

наклона конусной поверхности диска;
Определение скорости вращения диска;
Определение теоретической производительности.

Слайд 20

Определение размеров рабочей камеры и терочного диска

Схема движения клубня

в конусной картофелечистке

Разрез чашечного рабочего органа
конусной картофелечистки

Слайд 21

Картофелеочистительная машина МОК-16 (разрез)
1 — сливное отверстие; 2 — основная плита; 3

— камера отходов; 4— резиновый патрубок; 5, 10 — абразивные вставки; 6 — разгрузочный лоток; 7 — панель управления; 8—откидная крышка; 9 — рабочая камера; 11 — рабочий конус; 12 — дно камеры; 13 — зубчатый редуктор; 14 — электродвигатель; 15 — сборник мезги.

Слайд 22

Схема к расчету конусной картофелечистки

Слайд 23

Выбор величины D и Н'
Величины D и Н' подбирают исходя из

условий:
на радиусе горизонтального днища чаши должно одновременно поместиться не менее двух клубней размером δ;
на образующей усеченного конуса можно было разместить не менее одного клубня, имеющего поперечник δ;
то есть d>4δ; Н' ≥ δ .cosθ.

Слайд 24

Определение угла θ при вершине конуса
Угол θ (град) взаимосвязан с кинематическим

параметром картофелечистки — угловой скоростью вращения конуса ωкон (с -1) .

Клубень прижимается к образующей под действием центробежной силы инерции
где: m – масса клубня, кг; r – радиус вращения, м, ω – угловая скорость продукта
Здесь: kск – коэффициент проскальзывания клубня

N‘ – нормальная к конусу реакция силы;
G – сила тяжести клубня;

Слайд 25

СN= C.cos θ - нормальная составляющая центробежной силы,
С0= C.sin θ

– тангенциальная составляющая данной силы, Н.
Сила трения F определяется как произведение нормальной силы давления клубня CN на коэффициент трения f
F =CN .f

Слайд 26

Если не учитывать массу клубня, то условием его равновесия является равенство

составляющей силы инерции С0, направленной вверх, и силы трения F:

C.sin θ = C . cos θ . f , т.е. f = tg θ,
tg θ= tg ρ

где: ρ – угол трения

Условием движения клубня вдоль направляющей под действием центробежной силы будет неравенство:
θ> ρ

ВЫБОР УГЛА КОНУСА θ

Слайд 27

Выбор скорости вращения конического терочного диска
Условие перемещения клубня:
С учетом массы клубня

условием передвижения клубня по поверхности конуса вверх является следующее соотношение сил:

Слайд 28

Таким образом, вся сила нормального давления клубня на стенку составит:
Полная сила

сопротивления F' с учетом составляющей веса Go, параллельной образующей конуса, будет равна:

Слайд 29

В соответствии с условием движения клубня вверх по образующей :
Подставив вместо

С и G их значения и сократив все члены неравенства на т. получим:

Слайд 30

Из этого основного условия следует:
1) при заданном значении скорости вращения конуса

ω = ωпр + ωск нужно, чтобы (разделим все составляющие на cos θ и преобразуем предыдущее соотношение)
или же
из чего следует

Слайд 31

при заданном же значении θ нужно, чтобы
или
Подставляя вместо со величину π.n/30,

где n — число оборотов диска в мин, и вместо f величину tgρ, где р —угол трения, получаем

Слайд 32

Приведенная расчетная схема является весьма приближенной, так как исходит из модели

движения одного клубня, представленного в виде материальной точки, и притом только по прямой образующей конуса, т. е. не учитывает движения клубня по спирали. С учетом реальных условий полученное значение nmin следует увеличить на 15—40%.

Слайд 33

Определение мощности электродвигателя конусной картофелеочистительной машины

Слайд 34

Мощность, необходимая для работы картофелечистки в стационарном режиме
Мощность электродвигателя картофелеочистительной машины

периодического действия определяется по формуле
где: N₁ - мощность на преодоление сил трения между клубнями и абразивной поверхностью, Вт;
N₂ - мощность на подъем («подброс») клубней, Вт;
η – к.п.д. передаточного механизма

Слайд 35

Движущий момент М трения, передаваемый рабочим органом (конусной чашей) продукту, состоит

из двух частей: - момента M1 трения продукта о плоско-волнистое днище - момента М2 трения продукта о конические борта чаши.

Слайд 36

где: Мтр - момент трения загруженных клубней об абразивную поверхность, Н.

м ; ω – угловая скорость рабочего органа, с-1
здесь:
n – частота вращения рабочего органа, мин-1 ; m – масса единовременно загруженных клубней, кг; g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2); f – условный коэффициент трения клубней об абразивную поверхность (f=0,8…1,3); rтр- радиус приложения суммарной силы трения (rтр =0,33…0,4 D; D –диаметр рабочей камеры), м; fтр – доля клубней находящихся в прямом контакте с терочным диском по отношению к общей массе (fтр =0,8…0,9 для дисковых и fтр =0,5…0,6 для конусных машин ).

Слайд 37

Второй слагаемой мощности N2, которая учитывалась при расчете дисковых картофелечисток, является

мощность, затрачиваемая на подбрасывание клубней на высоту волнообразных радиальных выступов.
МОЩНОСТЬ N2 на подбрасывание клубней определяют как работу, затрачиваемую в единицу времени, Вт, т.е.
где: А — работа, затрачиваемая на подъем клубней, Н ∙м; К— количество подъемов массы клубней в секунду, 1/с.

Слайд 38

МОЩНОСТЬ N2 на подбрасывание клубней
N2 определяют как работу, затрачиваемую в единицу

времени, Вт, т.е.
где: А — работа, затрачиваемая на подъем клубней, Н • м; К— количество подъемов массы клубней в секунду, 1/с.
где: Нд— высота подъема клубней, м (принимается равной полезной высоте рабочей камеры Нд = Н).

Слайд 39

Количество подъемов массы клубней, единовременно загруженных в рабочую камеру, в 1

с составит
где: z — количество волн на диске, шт.; при расчетах коэффициент проскальзывания клубня относительно диска Кск можно принять равным 0,4...0,7.

Слайд 40

Окончательная формула для расчета мощности N2, затрачиваемой на подъем массы клубней

в дисковой картофелеочистительной машине

Слайд 41

Особенности работы конусной картофелеочистительной машины
В конусных картофелеочистительных машинах:
одни клубни поднимаются

на всю высоту рабочей камеры и, располагая неизрасходованным запасом энергии, ударяются об отбойник.
Другие клубни поднимаются только на некоторую часть рабочей высоты рабочей камеры.

Слайд 42

Поэтому, в конусных за среднюю расчетную высоту подъема клубней можно принять

общую высоту Нк стенки рабочей камеры, покрытой абразивным материалом, и высоту h конусной чаши рабочего органа, то есть Нк = Н+ h, тогда мощность N2к составит:
где: Нк — высота подъема клубней, м; Kпд — коэффициент подъема клубней, учитывающий, что за каждый оборот рабочего диска не все клубни, находящиеся в рабочей камере, будут подброшены. В основном подбрасываются только те клубни, которые находятся на конической поверхности рабочего органа. Кпд можно принять равным 0,5...0,7.

Расчет дисковой овощеочистительной машины

Содержание

Схема сил, действующих на клубеньG - сила тяжести;Nn – нормальная составляющаяреакции;Fц

Схема расположения продукта при работе дисковой картофелечистки и определение основных

Схема движения клубня в дисковой картофелечистке

Основные характеристики движенияω – угловая скорость вращения диска;ωпр - угловая скорость

Рекомендуемые значения базовых конструктивных параметров Условие циркуляции клубней :1. на терочном

Схема к расчету числа оборотов диска

Определение угла подъема волны дискаЦентробежная сила, действующая на клубень у стенки

Высота подброса клубня на высоту h определяется исходя из равенства кинетической

Кинетическая(«ударная») энергия клубня в момент удара о стенку рабочей камеры составит:Этой

Зависимость энергии удара клубня от угла подъема волны диска Ав -

Определение скорости вращения диска Определяющее условие: Для перемещения клубня минимальная центробежная

Если принять: kск min= 0,2; f= 0,8; rmin = rK =

Потребная мощность дисковой картофелечисткиN=N1+N2,Где: N1- мощность, передаваемая продукту за счет касательных

Схема к расчету мощности дисковой овощеочистительной машиныВыделим элементарный объем продукта в

Подставляя, последовательно приведенные выражения одно в другое, получим элементарный момент трения:Интегрируя

Вторая слагаемая передаваемой мощности N2 может быть приблизительно рассчитана исходя из

В результате получаем:где: — вес продукта, Н;n — число оборотов диска,

Расчет конусной овощеочистительной машиныОпределение размеров рабочей камеры и терочного диска;Расчет угла

Определение размеров рабочей камеры и терочного диска Схема движения клубня

Картофелеочистительная машина МОК-16 (разрез)1 — сливное отверстие; 2 — основная плита; 3