Методика развития гибкости у детей старшего дошкольного возраста

Цель работы: изучение конструктивных особенностей машин для перемешивания фарша; знакомство с классификацией фаршемешалок, устройством и принципом действия фаршемешалки; выполнение расчета фаршемешалки 

Теоретическая часть

    Фаршемешалки  предназначены для перемешивания  составных компонентов мясного, овощного или рыбного фарша.

    Особенности применяемых фаршемешалок связаны  с конструкцией и расположением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Они бывают горизонтального (корытные) и вертикального (чашечные) типов. В горизонтальных фаршемешалках исполнительный (перемешивающий) орган закреплен на горизонтальном валу, а в вертикальных - на вертикальном. В последних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизонтальных фаршемешалках имеется один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы.

    По  конструкции месильных лопастей (рабочих органов) мешалки делят на механические с лопастями шнекового типа, со спиралеобразными шнеками, с лопастями Z - образной формы, лопаточными шнеками и с комбинированными рабочими органами; по способу выгрузки готового продукта - с опрокидыванием и без опрокидывания месильного корыта; в зависимости от условий - открытые (атмосферные) и закрытые (вакуумные).

    Фаршемешалки  могут быть со стационарными и  отъемными корытами (чашами). Из фаршемешалок со стационарными корытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части корыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чашей - только ее опрокидыванием.

    Основными частями фаршемешалки (рис. 8.5) являются станина 1, корыто 3 с крышкой 5, месильные винты 4, реверсивный электродвигатель 11 привода 2 месильных винтов, реверсивный электродвигатель 9 привода 6 опрокидывания корыта, электрооборудование 10, ограничитель опрокидывания 7, редуктор 8.

Станина сварена  из профильной стали и закрыта  снаружи быстросъемными стальными листами. Над левым и правым краями станины расположены полые литые чугунные коробки, в которых размещены приводы месильных винтов и опрокидывания корыта. 
 

    Коэффициент неоднородности смеси к_с, % представляет собой отношение содержания основного компонента к его средней массовой доли в смеси и определяется по уравнению

    Чем меньше значение коэффициента неоднородности смеси, тем равномернее смесь, что характеризует эффективность работы смесителей, при к_с < 10% эффективность смеси считается хорошей.

    При большой разнице в плотности и гранулометрическом составе смешиваемых компонентов достижение необходимой степени смешивания затруднено и требует значительного времени.

    Установлено, что смешивание условно состоит из трех элементарных процессов:

• конвективное смешивание - это перемещение групп частиц из одного объема смеси в другой внедрением и скольжением слоев;
• диффузионное смешивание - это постепенное перемещение частиц различных компонентов через вновь образованные границы их раздела;
• сегрегация - это сосредоточение близких по форме, массе и размерам частиц в разных местах смесителя.

    Если разделить по времени смешивание на три интервала, то в первом преобладает конвективное смешивание, во втором - диффузионное, в третьем - сегрегация. Первые два процесса способствуют равномерному распределению частиц в смеси, последний препятствует этому. Поэтому целесообразно заканчивать процесс в конце второго интервала смешивания.

    Перемешивание - процесс приведения в тесное соприкосновение сыпучих, жидких или газообразных тел.

Перемешивание применяется для образования эмульсий и суспензий и является средством для создания контакта между

реагирующими  массами жидкости и твердыми телами.

    В зависимости от вида перемешиваемых сред перемешивание подразделяется на:

• перемешивание в жидкой среде;
• перемешивание сыпучих масс;
• перемешивание пластических масс.

    Перемешивание в жидкой среде осуществляется одним  из трех способов: механическим, поточным, пневматическим.

    Механическое  перемешивание производится при  помощи мешалок. Используют мешалки лопастные, пропеллерные и турбинные.

    При поточном перемешивании две или  более сред перемешиваются в специальных смесителях.

    Пневматическое  перемешивание осуществляется за счет энергии газовых или паровых  струй, поступающих в жидкую среду.

    Оборудование  для перемешивания подразделяется следующим образом:

• по назначению: для смешивания, растворения, темперирования и т.д.;
• по расположению аппарата: вертикальные, горизонтальные, наклонные, специальные;
• по характеру обработки рабочей среды: смешивание одновременно во всем объеме, в части объема и пленочное смешивание;
• по характеру движения жидкости в аппарате: радиальное, осевое, тангенциальное и смешанное;
• по принципу действия: механические, пневматические, эжекторные, циркуляционные и специальные;

по отношению к тепловым процессам: со стеночной поверхностью теплообмена, с погружной поверхностью теплообмена и без использования тепловых процессов

Фаршемешалки  предназначены для перемешивания  составных компонентов мясного, овощного или рыбного фарша.

    Особенности применяемых фаршемешалок связаны  с конструкцией и расположением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Они бывают горизонтального (корытные) и вертикального (чашечные) типов. В горизонтальных фаршемешалках исполнительный (перемешивающий) орган закреплен на горизонтальном валу, а в вертикальных - на вертикальном. В последних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизонтальных фаршемешалках имеется один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы.

    По  конструкции месильных лопастей (рабочих органов) мешалки делят на механические с лопастями шнекового типа, со спиралеобразными шнеками, с лопастями Z - образной формы, лопаточными шнеками и с комбинированными рабочими органами; по способу выгрузки готового продукта - с опрокидыванием и без опрокидывания месильного корыта; в зависимости от условий - открытые (атмосферные) и закрытые (вакуумные).

    Фаршемешалки  могут быть со стационарными и  отъемными корытами (чашами). Из фаршемешалок со стационарными корытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части корыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чашей - только ее опрокидыванием.

    Основными частями фаршемешалки (рис. 8.5) являются станина 1, корыто 3 с крышкой 5, месильные винты 4, реверсивный электродвигатель 11 привода 2 месильных винтов, реверсивный электродвигатель 9 привода 6 опрокидывания корыта, электрооборудование 10, ограничитель опрокидывания 7, редуктор 8.

Станина сварена  из профильной стали и закрыта  снаружи быстросъемными стальными листами. Над левым и правым краями станины расположены полые литые чугунные коробки, в которых размещены приводы месильных винтов и опрокидывания корыта.

    

    Между чугунными опорами находится  дежа из нержавеющей стали. Внутри дежи вращаются месильные винты, приводимые в движение от электродвигателя через клиноременную и зубчатую передачи. Частота вращения ведущего месильного винта превышает частоту вращения ведомого винта на 10... 13 мин'¹, что улучшает перемешивание продукта.

    Дежа сверху закрывается решетчатой крышкой из нержавеющей стали. При подъеме крышки на высоту более 0,25 м автоматически отключается привод месильных винтов.

    Привод  механизма опрокидывания дежи осуществляется от электродвигателя через двухступенчатую червячную передачу.

    Заполнение  дежи продуктом осуществляется вручную или с помощью загрузочных устройств и механизмов (с учетом коэффициента загрузки). По окончании загрузки на дежу опускают решетчатую крышку и включают привод месильных винтов. Полученная смесь выгружается при опрокидывании дежи, после чего дежа возвращается в исходное положение, и цикл повторяется.

    Задание: выполнить расчет фаршемешалки, если заданы: V=0.20 - геометрическая емкость резервуара (дежи) мешалки, м³; р=1040, кг/м³ - плотность перемешиваемого продукта; t=12, мин - общее время перемешивания смеси; С=1, шт. - число парных лопастей на валу; п=70, мин^-1- число оборотов лопастного вала; z=2, шт - число лопастей на ведущем и ведомом валах; n₁=0.4, мин^-1— число оборотов выходного вала привода поворота дежи.

Методика расчета

     Производительность фаршемешалки П, кг/с,:

             

где а - коэффициент заполнения или использования полезной емкости (а = 0.5...0,7); V - геометрическая емкость резервуара (дежи) мешалки, м³; р - плотность перемешиваемого продукта, кг/м³; t - полная продолжительность перемешивания, включая загрузку и выгрузку, мин.

    Радиус  половины цилиндрического корпуса  R, м фаршемешалки или размаха лопастей определяется из формулы:

               
 

где V - геометрический объем резервуара (дежи) мешалки; K₁ К₂, К₃ - коэффициенты, определяющие геометрические размеры резервуара (ширину, длину и высоту) в зависимости от радиуса размаха лопастей К₁ = 3,72...3,47 ; К₂ = (0,45...0,48); К₃ = 3,76...3,8.

В зависимости  от радиуса размаха лопастей определяются габаритные размеры резервуара: ширина В, м, высота Д ми длина L, м.

                   В = 3,72 R=3.72 0.32=1.2 м,

                  L = 3,15 R =3.15 0.32=1 м,

                Н = 3,7 R=3,7 0,32=1,2 м.                                                    (4.4) 

Шаг между лопастями  S, м определяется по формуле

 

где L — длина резервуара; С - число парных лопастей на валу.

    Межцентровое  расстояние между валами определяется в зависимости от радиуса размаха лопастей по формуле

      
 

Исходя из определенных ранее габаритных размеров резервуара корректируется межцентровое расстояние.

    Габаритные  размеры лопасти: ширина В₁, м и длина L₁ м определяется в зависимости от радиуса размаха лопастей по формулам:

 (4.8)

      

    Определение сопротивления среды испытываемое вращающимися лопастями ведущего и ведомого валов.

    Сопротивление, испытываемое одной лопастью, определяется по формуле:

, (4.2) 

- удельное сопротивление, Н/м²; F - лобовая поверхность лопасти, м².

    Удельное сопротивление лопасти G, Н/м² равно 

      (4.3)

где оь - условное начальное сопротивление, Н/м², (σ=4000...8000 Н/м²); a - постоянный параметр, зависящий от вида фарша, (а = 4000...5000); v - скорость вращения лопастей, м/с, определяемая по формуле

  
 

где п - число оборотов лопастного вала, мин'¹.

     Лобовая площадь F, м поверхности лопасти:

      (4.4) 
 
 

    где r- радиус лопастного вала, м (r =0,04 м)

    Мощность  двигателя N, кВт привода двухвальной фаршемешалки определяется по формуле

 
 

где z - число лопастей на ведущем и ведомом валах.

     Мощность, потребляемая на привод поворота резервуара (дежи) фаршемешалки определяется по формуле

              
 

где М- момент сопротивления повороту дежи, Нм; ω- угловая скорость вращения дежи, с^-1; - коэффициент запаса мощности в момент пуска (η_а =1,3...1,5);η - КПД привода поворота дежи ( η= 0,8); η₁- КПД редукторной части мотор-редуктора (η₁=0,87). Момент сопротивления повороту дежи М, Н-м равен