Шнековый пресс ВПО 20А

Фильера представляет собой  плоский металлический диск с

отверстиями, через которые  продавливается прессуемая масса. Форма  отверстия фильеры определяет вид  изделия. При продавливании через отверстия фильеры масса принимает определенную форму. Течение массы в отверстиях фильеры подобно течению очень вязкой жидкости.

Давление, создаваемое  шнеком, зависит от гидравлического  сопротивления в отверстиях фильеры. Сопротивление определяется консистенцией теста, формой и размером отверстий.

Рубящие ножи закреплены на вращающемся валу, имеющем собственный привод. Эксцентричное расположение ножевого крыла позволяет заполнить материалом все сечение фильеры. Для регулировки зазора между фильерой и рубящими ножами ножевой вал может перемещаться в осевом направлении. Для этого кожух гранулятора может быть отведен в сторону вместе с приводом. При демонтаже шнека грануляционная головка может быть отведена от нагнетающего шнека.[1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.  ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРЕССА ШНЕКОВОГО ВПО - 20А

 

Пресс шнековый ВПО-20А  относится к прессам средней  мощности и

предназначен для отжима сока из ягод винограда.

Применение данного пресса обусловлено региональными особенностями в связи с затруднением поиска сырьевой базы.

Наряду с такими критериями оценки достоинств пресса, как качество вырабатываемой на нём продукции, простота обслуживания, важную роль играют и  технико-экономические показатели его работы: удельные энергозатраты  на отжимку, стоимость пресса, металлоемкость и т. п.

Несмотря на то, что  в настоящее время потребности  промышленности в прессах в основном удовлетворяются за счет выпуска  новых (современных), все же на предприятиях еще имеется некоторое количество ранее спроектированных прессов. Эти пресса, хотя и уступают по некоторым показателям современным образцам, часто имеют ряд преимуществ, которые делают вполне обоснованным и даже необходимым изучение прессов данного типа, ибо при этом появляется возможность использовать при проектировании тот или иной удачный узел, заимствованный из старого пресса.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

 

Целью данной курсовой работы является анализ конструкции шнекового  пресса ВПО-20А используемого для  отжима сока из ягод винограда и  принципа его действия, а также проведение инженерных расчетов: кинематического расчета привода, технологического и прочностного расчета пресса, а также  монтаж и эксплуатация пресса.

Задачей курсовой работы является как можно более полное изучение шнекового пресса. Для чего должны быть проведены инженерные расчеты, а также разработана графическая часть проекта, включающая в себя: общий вид шнека, 2 узла и деталировку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА И УСТРОЙСТВО ПРЕССА  ШНЕКОВОГО ВПО- 20А

 

2.1. ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

Технологический процесс происходит следующим образом. Отделённые от гребней виноградные ягоды, частично разрушенные в дробилках-гребнеотделителях, поступают в бункер пресса. Здесь масса (мезга) захватывается транспортирующим шнеком и подаётся к прессующему шнеку. На участке транспортирующего шнека сок (сусло)

Частично отделяется от мезги и собирается. Этот сок  наиболее качественный, так как содержит минимальное количество взвешенных частиц.

На стыке шнеков масса  перемешивается, т. е. подвергается сдвиговым деформациям, чем обеспечивается образование хорошей дренажной системы каналов в мезге для отвода сусла.[1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. УСТРОЙСТВО  ПРЕССА

Шнековый  пресс ВПО– 20А предназначен для отжима сока из ягод винограда. Основа пресса - сварная из фасонного проката рама 1, на которой смонтирована основная корпусная деталь 13. Сверху к ней крепится бункер 14 для приема массы, а снизу - сборник 2 для сока (сусла) первой фракции. К фланцу основной корпусной детали крепится основной перфорированный барабан 19 с бандажными кольцами жесткости 18. Внутри барабана по его оси расположены два шнека: транспортирующий 3 и прессующий 16. Шнеки посажены на валу 26, причем прессующий шнек соединен с валом жестко и крутящий шнек посажен на валу свободно. Вал получает вращение от электродвигателя 8 через клиноременную передачу 10, стандартный зубчатый редуктор 7 и зубчатую пару 5. Транспортирующему шнеку вращение передается от того же привода через цепную передачу 12 с натяжной звездочкой 4. Основной вал установлен в подшипниках 6 и 11, корпуса которых прикреплены к раме. В конце основного перфорированного барабана расположен запорный конус 20, которым регулируют площадь кольцевого отверстия для выхода отпрессованной массы и, следовательно, влажность выжимок. Передвижение конуса вдоль оси обеспечивается гидроприводом, который состоит из насоса 23 и двух цилиндров 22. Масляный насос смонтирован на кронштейне 24, прикрепленном к раме. Между последним витком прессующего шнека и запорным конусом образуется камера максимального давления, внутри которой размещен малый перфорированный барабан 27 с крышкой 21 для санитарной обработки и штуцером 25 для отвода сусла.

Под основным перфорированным  барабаном расположен сборник 28 для  сусла второй и третьей фракции.Привод пресса закрыт кожухом 9, а основной перфорированный барабан - двухстворчатым кожухом 15. Частота вращения основного вала с прессующим шнеком 20,5 об/мин, транспортирующего шнека 40,5 об/мин в противоположную сторону, чем обеспечиваются перемещение прессуемой массы и высокий выход сока. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

 

3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ ПРЕССА

 

1. Производительность прессов П (т/ч) :

,где

F—площадь кольцевого выходного отверстия или сумма площадей отдельных отверстий диска;

F=3,26 м²;

t — шаг наклонного витка, расположенного в выходной щели;

t=0,32 м;

n—частота вращения вала шнека, мин ;

n=40,6 об/мин;

ρ— плотность отжатого жома;

ρ=16 кг/м _;

φ—отношение площади, занятой прерывистыми витками шнека, к площади винтовой поверхности, на которой расположены прерывистые витки (расчет производится для одного витки у выходной щели);

φ=0,5.

Подставив данные в формулу найдем производительность шекового пресса: П=20 (т/ч).

 

1.1. Производительность шнека в 1-м сечении П_i (м³/с) определяется по уравнению:

,где

 

D — наружный диаметр шнека;

D=0,50 м;

d — средний диаметр корпуса шнека на данном участке;

d=0,2 м;

S — шаг витка на данном участке;

S =0,32 м;

n — частота вращения шнека;

n=7,5об/мин ;

— объем, занимаемый витками шнека на длине одного шага;

=0,25 м³;

-коэффициент перемещения, учитывающий проворачивание жома; =0,85.

Подставив данные в формулу найдем производительность шнека в 1-м сечении: П_i=0.31 (м³/с).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

 

1. Выбор электродвигателя.

2. Определяем к.п.д. передачи:

η_общ.=η_р..п.· η_ред.·η_ц.п. ,

где   η_р..п – к.п.д. ременной передачи,

η_р..п = 0,96;

η_ред - к.п.д. редуктора,

η_ред.=0,95;

η_ц.п – к.п.д. цепной передачи,

η_ц.п =0,95;

η _общ = 0,96·0,95·0,75=0,87.

3. Определяем необходимую мощность двигателя:

Р_вх.= ;

Р_вых=2,5;

η_бщ=0,87;

Р_вх= кВт.

4. По требуемой мощности подбираем двигатель: трехфазный, асинхронный серии 4А (по ГОСТ 19523 – 81).

Р_дв=13 кВт – мощность двигателя.

5. Подбираем частоту вращения двигателя.

Определяем общее передаточное число:

U_общ =U_р.п.· U_ред · U_ц.п.;

где  U_р.п. – передаточное число ременной передачи,

U_р.п ≤ 4;

U_ред- передаточное число редуктора,

U_ред ≤ 3,55;

U_ц.п – передаточное число цепной передачи,

U_ц.п. ≤ 4;

U_{общ max} = 4· 3,55· 4 = 56,8;

n_вых = 40 об/мин.

Вариант 1: n_дв1=3000 об/мин.

U₁= .

Вариант2 : n_дв2=1500 об/мин.

U₂= .

Вариант3 : n_дв3=1000 об/мин.

U₃= .

Вариант4 : n_дв4=750об/мин.

U₃= .

Анализируя передаточное отношение, приходим к выводу, что  оптимальный вариант будет в  том случае, когда n_дв=1500 об/мин и передаточное число 37,5.

Предпочтение отдаем двигателям с большей скоростью, поэтому, двигатель 1000 об/мин и 750 об/мин  не принимаем.

Определяем  номинальную частоту  вращения и запишем марку двигателя:       4А100S4УЗ.

Скольжение S=4,4%.

Мощность двигателя Р_дв=3 кВт.

Частота вращения n_дв=1500 об/мин.

Номинальная частота вращения:

n_ном=1500 – 4,4 · 10=1434 об/мин.

 

 

6. Определяем передаточное отношение передач:

U_общ= ;

U_р.п. = 2,8;

U_ред=3,15;

U_ц.п= .

Принимаем стандартное  передаточное число 4 и проверяем  отклонение от нужного передаточного  числа:

U_{общ.станд} = 2,8 · 3,15· 4 = 35,28 ;

Δ U= ;

Δ U<4%, т.к. отношение меньше 4% принимаем стандартные числа.

7. Определяем частоту вращения и угловую скорость валов передачи.

I вал;     n_I = n_ном = 1434 об/мин;

ω_I= с^-1;

II вал;    n_II= об/мин ;

ω_II= с^-1;

III вал:  n_III= об/мин;

ω_III= с^-1;

IV вал:  n_IV= об/мин;

ω_IV= с^-1;

8. Определяем мощность на валах:Р_вх.= Р_I = 2,5 кВт;

Р_II = Р_I · η_р.п..=2,5 · 0,96 = 2,4 кВт;

Р_III = Р_II · η_ред =2,4 · 0,95 = 2,28 кВт;

Р_IV = Р_III · η_ц.п. =2,28 · 0,95 = 2,166 кВт;

9.Определяем вращающий момент на валах:

Т_I= кН · м;

Т_II= кН · м;

Т_III= кН · м;

Т_IV= кН · м;

10. Результаты расчета сводим в табл. параметров передачи:

№ вала	Частота вращения n об/мин,	Угловая скорость ω, с-1	Мощность Р, кВт	Вращающий момент Т, кН×м
I	1434	150,1	2,5	0,017
II	512,1	53,6	2,4	0,045
III	162,6	17,0	2,28	0,134
IV	40,6	4,2	2,166	0,516

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

Исходные данные:    P = 2,5 кВт, n₁ = 1434 об/мин, U = 2, 8

1. Выбор сечения ремня по номограмме |4,с.134|. В зависимости от частоты вращения и мощности выбираем тип ремня (О, А, Б, В, Г, Д).

При  P = 2,5 кВт и n₁ = 1434 об/мин принимаем тип ремня А.

2. Определяем вращающий момент на ведущем шкиве.

Т₁ = = = 0,017 кН · м

3. Диаметр меньшего шкива.

D₁ = (3÷4) = 4× = 103 мм

Округляем до стандартного |4, табл.7.8,с.132| : d₁ = 100 мм

4. Диаметр большего шкива.

D₂ = d₁ ×U× (1- ε)

ε = 0, 01 ÷ 0, 03

Принимаем  ε = 0,02

d₂ = 100× 2, 8 × (1 – 0, 02) = 274,4 мм