РЕФЕРАТ
Проект 1 с., 1 таблицы, 2 источника, 2 листа формата А1 графического материала
ПИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ШНЕКОВЫЙ ДОЗАТОР,ДОЗИРОВАНИЕ, ЗЕРНО, ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ, ОПТИМИЗАЦИЯ.
Объектом курсового проекта является шнековый дозатор периодического действия.
Цель проекта – снижение эксплуатационных затрат у потребителя.
Описано устройство и принцип действия шнекового дозатора. Разработанметод расчета шнека дозатора зерна, оптимизированы его конструктивные итехнологические параметры.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Смеситель периодического действия
2 Расчет смесителя периодического действия
2.1 Конструктивный расчетвалка
2.2 Расчет валка оптимизаций длясмесителя
2.3 Расчет массы шнекамашины
2.4 Энергетическийрасчет
3 ЭКОНОМИЧЕСКИЕТРЕБОВАНИЯ
3.1Расчет себестоимостипродукции
3.2 Расчет приведенныхзатрат
3.3 Расчет балансовойстоимости зданий, сооружений и оборудования
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Основное назначение дозирующего устройства —обеспечить заданное количество материала по массе (или поддержание заданногорасхода компонента) с определенной точностью. Питание компонентов являетсяодной из важнейших операций технологического процесса приготовления теста.
К питателям предъявляются следующие основныетребования:
определенная точность питания компонентов;
высокая производительность;
простота конструкции и высокая надежностьработы узлов питателя и его системы управления;
По структуре рабочего цикла дозирование бываетнепрерывным или порционным, а по принципу действия — объемным или весовым.
Для порционного дозирования характернопериодическое повторение циклов выпуска дозы (порции) компонента. Припорционном объемном способе дозирующее оборудование обычно отмеривает порциюпри помощи мерной камеры заданного объема. Порционное весовое дозировани основанона отмеривании дозы определенной массы. При непрерывном объемном дозировании дозаторподает поток материала с заданным объемным расходом. Объемный способ дозированияконструктивно более прост, поэтому дозаторы, основанные на этом принципеработы, более надежны. Применение объемного метода существенно упрощает процессдозирования жидких компонентов. Вместе с этим, объемное дозирование нередкохарактеризуется более значительной погрешностью в величине выдаваемых доз, чтов отдельных случаях может ограничить его применение.
Многокомпонентное дозирование можетосуществляться по следующим схемам.
1.Последовательноедозирование компонентов в одном общем дозаторе.
2.Параллельноедозирование каждого компонента в отдельном специальном дозаторе (такназываемые, дозировочные станции).
Первая схема используется, как правило, припорционном тестоприготовлении и является весьма простой и экономичной. Онаобеспечивает меньшую металлоемкость и компактность установки. Однако длительностьобщего цикла дозирования из-за последовательного отмеривания компонентоввелика. Это может снижать производительность тестоприготовительного оборудования.
Вторая схема применяется при непрерывном ипорционном замесе тестовых полуфабрикатов. Она позволяет наиболее полноприспособить каждый дозатор к особенностям дозируемого компонента и, тем самым,повысить точность дозирования. Вместе с этим, нужно учитывать, что дозировочныестанции такого типа более громоздки и имеют большую стоимость.
Упрощенная классификация дозаторов по структурерабочего цикла и конструктивным признакам выглядит так:
/>
/>1ШНЕКОВЫЙ ДОЗАТОР
/>
Рис.1. Шнековый дозатор
1 — приемное устройство;
2 — корпус шнека;
З — винт;
4 — вал.
Шнековые дозирующие машины (рис.1) применяют для подачи зернистых, мелкокусковыхи порошкообразных продуктов в тех случаях, когда дополнительное измельчение шнекомотдельных частиц подаваемого продукта не имеет значения. Производительность регулируют,изменяя скорость вращения винта шнека для этого в приводном устройстве предусмотренвариатор. Шнековые дозирующие машины можно устанавливать горизонтально и наклонно.
2. РАСЧЕТ ШНЕКА ДОЗАТОРА2.1 Конструктивный расчетвалка
Общая производительность: 5,0 кг/с = 5000кг/ч = 5000/800*=0,00625 м3/с
Задаемся двумя параметрами D и d– внешний и внутренний диаметр валка.
Толщина валка, м.
/>
Из условия обеспечения производительности находим частоту вращения валка,с-1.
/>
где φ – коэффициент заполнения валка продуктом. Принимаем φ=0,8.
Н — шаг валка, м.
Н = 1.5·d=1,5*0,08=0,12 м
Коэффициент осевой подачи продукта к,
к=1,001446
Угол подъема винтовой лопасти по среднему диаметру валка определяется поформуле.
/>
где Rос — осевой радиус, м .
/> м
Длина валка определяется по формуле, м.
L = 10 ·d =10*0,08=1,32, Число витков валка.
/> 2.2 Расчет валка оптимизаций для смесителя
Величина действительного перемещения комбикормов по мешалке за одиноборот мешалки.
/>м
где V – массовая производительность, кг/c.
Пм = V · ρ2 =0,00625*800=5кг/с
ρ2 — плотность комбикормов. Принимаем ρ2= 800 кг/м3.
ω – угловая скорость определяется по формуле, рад/с ,
ω = 2 · π · n=2*3,14*1,850464=11,62681 рад/с
n – частота вращения, с-1.
Fк – площадь поперечного сечения камеры, м2.
Fк = π · D2 –π · d2 =0,056549м2
Полная производительность, кг/сек.
/>
S- величина шага, м
S=0,12м
P2-насыпная масса, кг/м3
P2=800 кг/м3
Потребляемая мощность, Вт.
/> Вт.
где ηпер – К.П.Д. нагнетающего шнека. Принимаем η =0.65
Мощность потребляемая электродвигателем, кВт.
/> кВт.
где ηдв — коэффициент полезного действияэлектродвигателя, Принимаем ηдв = 0.752.3 Расчет массы шнека машины
Размеры заготовки, м.
D0= d0+ (D-d) =0,09 +(0,24-0,08)=0,295м,
/>м
где D – внешний диаметр витка, м.
d – диаметр вала, м.
H – шаг витка
Угол выреза определяется.
/>град
Масса витка 1 шага, кг.
/> кг
где δ – толщина витка шнека, м.
ρм – плотность металла. Принимаем ρм =7800 кг/м3.
Масса шнековой навивки, кг.
/> кг
где L – длина шнека, м.
Масса шнекового вала, кг.
/>кг
Масса шнека машины, кг.
Моб = Мшн + + Мв = =267,33995+20,84742=167,0933кг
где Мшн – масса шнековой навивки, кг.
Мв — масса шнекового вала, кг. 2.4 Энергетический расчет
Потребляемая электродвигателем мощность, кВт.
/>
где />– мощность, снимаемая свала электродвигателя;
ηдв — коэффициент полезного действия электродвигателя;
3.ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
С точки зрения экономических требованийстоимость проектирования, изготовления и эксплуатации машины должна бытьнаиболее низкой.
Аппараты, удовлетворяющие эксплуатационным иконструктивным требованиям, неизбежно отвечают также и экономическимтребованиям. При внедрении новой техники и более современных аппаратов можетслучиться, что самый современный аппарат окажется более дорогим. Однако в этомслучае, как правило, стоимость эксплуатации аппаратов уменьшается, а качествопродукции улучшается, и, таким образом, внедрение нового аппарата становитсяцелесообразным. Более подробно экономические требования рассматриваются вкурсах организации производства и экономики промышленности. При проектированииаппарата необходимо стремиться к тому, чтобы процесс, протекающий в нем,осуществлялся в оптимальном варианте. Задача оптимизации заключается в том,чтобы выбрать такой вариант, при котором величина, характеризующая работуаппарата и называемая критерием оптимизации, имела оптимальное значение. Вкачестве критерия оптимизации чаще всего выбирают себестоимость продукции иприведенные затраты. В таком случае перед проектировщиком ставится задача –спроектировать аппарат с такими данными, которые обеспечат минимальныеприведенные затраты или минимальную себестоимость продукции. Главнейшим этапомоптимизации после выбора критерия оптимизации является разработка методарасчета и составление математической модели аппарата. Пользуясь этой моделью,при помощи компьютера находят оптимальный вариант решения.3.1 Расчет себестоимостипродукции
Расчет себестоимости продукции (прямыхэксплуатационных затрат) производят по формуле:
/>,
где />– отчисления наамортизацию, техобслуживание и ремонт оборудования, зданий и сооружений;
/>– затраты на энергоресурсы(топливо, электроэнергию и др.);
При анализе себестоимости работ или продукции следует иметь в виду, чтоможно ограничиться учетом лишь тех статей затрат, которые изменяются всравниваемых вариантах. Поэтому постоянные затраты, независящие отрассматриваемых параметров, не следует включать в себестоимость и критерийоптимизации. Например, в случае проектирования аппарата заданной производительностии при неизменной тарифной ставке заработная плата является величиной постоянной.
Годовые отчисления наамортизацию, техобслуживание и ремонт определяют по формуле
/>руб.
где />М– балансоваястоимость оборудования, зданий и сооружений;
/>– нормы отчислений впроцентах на амортизацию, техобслуживание и ремонт от балансовой стоимостиоборудования и строительной части.
Для оборудования пищевой промышленности норма амортизации составляет от0,066 до 0,167, норма отчислений на техобслуживание и ремонт – от 0,05 до 0,15.Принимаем норму на амортизацию 14,2, норма на техобслуживание принимаем 10.
/>
Затраты на энергоресурсы рассчитывают по формуле
/>руб
где />– потреблениеэнергоресурсов оборудованием за год в кг, кВт/ч;
/>– цена энергоресурсов, руб.за кВтּч. Принимаем 2,5 за кВтּч.
Потреблениеэнергоресурсов оборудованием определяют по формуле
/> кВтּч.
где />– удельный расходэнергоресурсов при эксплуатации оборудования, кВт.
/>– объем работы (сырья илиготовой продукции), выполняемый оборудованием за год, кг.
/>, кг
ПМ – массовая производительность, кг.
/>– производительностьоборудования, кг/ч.
/>кг/ч. 3.2 Расчет приведенныхзатратПриведенные затраты представляют собой
/> руб
где />–коэффициент нормативной эффективности капитальных вложений, принимаемый равным0,15;
/>– капитальные вложения, определяемые путем суммированиябалансовых стоимостей машин (оборудования), зданий и сооружений. Принимаем равнойБМ3.3 Расчет балансовойстоимости зданий, сооружений и оборудования
Балансовую стоимость аппарата определяют по формуле
/> руб
где />– цена аппарата, машины, оборудования.
/>руб
/> – коэффициент, учитывающийзатраты на доставку и монтаж (принимается 1,1 – 1,2). Принимаем равной 1,15.
/>– удельная цена 1 кг машины аналогичного назначения и конструктивной сложности. Принимаем стоимость 40 руб/кг
Приведенные удельные затраты, руб/кг.
/> руб/кг.
где V- Объем выпускаемой продукции за год, кг.
ВЫВОД
В ходе выполнения курсового проекта был построен график зависимостиприведенных затрат для шнекового дозатора от внешнего диаметров шнека.Вычисления приведены в виде таблиц в (Приложении). По построенному графику былонайдено оптимальное значение параметров шнека дозатора зерна для построенияобщего вида аппарата.
Анализируя полученный график, можно сделать выводы. При увеличениизначения внешнего диаметра шнека при постоянных значениях внутреннего диаметра d = 0.08 м, а значение приведенных затрат с начало уменьшаютсядо значения внешнего диаметра D = 0,28м, а затемповышаются. Из графика зависимости приведенных затрат от внешнего диаметра припостоянных значениях внутреннего диаметра, оптимальным значением внутреннегодиаметра является d = 0.08 м.По полученным данным чертим общий вид аппарата.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антипов С.Т.,Кретов И.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств [Текст]. В 2 кн. Кн.1: Учебник для вузов / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов и др. Под. ред. Акад. РАСХНВ.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.
2. Прессыпищевых и кормовых производств. Под. редакцией засл. Деятеля науки и техникиРСФСР, д-р техн. наук проф. А.Я. Соколова. М.: « Машиностроение» 1973, 288 с.