CC BY
29
РАСЧЕТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ФРИЗЕРА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФМ-1
А.В. Майоров, канд. техн. наук, доцент М.П. Бутин, магистрант Марийский государственный университет (Россия, г. Йошкар-Ола)
DOI: 10.24411/2500-1000-2019-10748
Аннотация. В данной работе предложено описание фризера периодического действия ФМ-1, применяемого для получения «мягкого» мороженого с целью его реализации сразу после приготовления, принцип работы данного фризера и технические характеристики. Также представлены расчёты, подтверждающие работоспособность фризера периодического действия ФМ-1.
Ключевые слова: фризер, мороженое, корпус, бак, привод, рабочий цилиндр, электродвигатель.
Фризер периодического действия ФМ-1 применяют для получения «мягкого» мороженого с целью его реализации сразу после приготовления, фризер ФМ-1 (рисунок 1) состоит из корпуса, бака с дозатором, рабочего цилиндра, мешалки, холодильного агрегата и трубопровода.
Корпус выполнен в виде сварной станины и съемных панелей, сверху имеется крышка. Рабочий цилиндр и бак имеют теплоизоляцию и соединены трубопрово-
дом. Привод мешалки включает в себя электродвигатель и редуктор. Вращение мешалки осуществляется с помощью кли-ноременной передачи. Отборное устройство служит для выгрузки готового продукта. Холодильный агрегат, включающий в себя электродвигатель, компрессор и теплообменник, соединен системой трубопроводов с испарителем, расположенным между стенками рабочего цилиндра.
Рис. 1. Фризер ФМ-1:
1 — корпус; 2—дозатор; 3 — бак; 4— теплоизоляция; 5—отборное устройство; 6 —мешалка; 7— рабочий цилиндр; 8— привод мешалки; 9— трубопровод; 10- холодильный аппарат; 11 — терморегулятор; 12— шкала; 13 — рукоятка
В рабочем режиме фризер работает следующим образом. Предварительно приготовленную и процеженную исходную смесь заливают в бак, откуда через дозатор она перетекает в рабочий цилиндр. С помощью дозатора в цилиндр поступает и воздух. В процессе работы холодильного агрегата охлажденная смесь лопастями мешалки снимается с внутренней стенки рабочего цилиндра, интенсивно перемешивается с воздухом и взбивается. При этом объем смеси увеличивается примерно в 2 раза. При достижении заданной температуры (-5...-0 °С), устанавливаемой тер-
морегулятором, холодильная система и мешалка отключаются. Поршень отборного устройства перемещается рукояткой вверх и открывает выпускное отверстие. Одновременно посредством штанги замыкается микропереключатель, который через реле времени включает двигатель мешалки. В результате вращения последней, порция мороженого подается в стаканчик. По мере отбора готового продукта в рабочий цилиндр поступает новая порция исходной смеси, и цикл повторяется [1].
Технические характеристики фризера ФМ-1 представлены в таблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики фризера ФМ-1
Показатели Единицы измерения Значение
Производительность кг/ч 21
Вместимость рабочего цилиндра л 12
Применяемый хладагент R-12
Мощность электродвигателя кВт 3
Продолжительность взбивания смеси не более мин 10
Кинематический и энергетический расчёт
Рис. 2. Кинематическая схема ремённой передачи
1 — электродвигатель; 2 — клиноремённая передача; 3 — рабочий орган
КПД клиноремённой передачи ^0=0,95, Определяем крутящий момент на валу
частота вращения рабочего органа маши- привода:
ны П п =500 Т п = 9561*—х"Пс> = 9561х-^- X 0,95 = 53 Нм (1)
Т1п 500
Определяем угловую скорость привода по формуле:
-1
®п = —------52,3 с . (2)
V о
Определяем потребную мощность по формуле:
Р' = Тп х = 53х^ « 2,9 кВт. (3)
П 0.95 ' V '
д _ Р Рном
X 100% = 3,3% < [ 5 %] ; пере-
грузка не превышает допустимой, поэтому принимаем электродвигатель по мощности Р=3 кВт.
Общее передаточное число привода:
_ ^ном _ 700 _ 1 .
Ц0 = - = - = 1,4
0
(4)
где пном - номинальная частота вращения вала электродвигателя. [2]
Расчёт клиноремённой передачи
Передаваемая мощность Р = 3 кВт, условия эксплуатации - нормальные, частота вращения ведущего шкива п1 = 700 об/мин,
передаточное отношение 1 = 1,4. Тип ремня - резинотканевый клиновый, сечение ремня -А.
Вращающий момент на ведущем шкиве Тп=53 Нх м
Диаметр меньшего шкива определяем по формуле:
й 1=3 * ^ =3х V 5 3 х 1 03= 112,69 мм. (5)
округляем до ближайшего значения по ГОСТу 17383-73 и окончательно ё1=112 мм [3].
Диаметр шкива привода рабочего органа:
й2 = ^ х I х (1 - 0,01) = 112x1,4x0,99= 155,2 (6)
округляем до ближайшего значения по ГОСТу 17383-73 и окончательно ё2=160 мм [3].
Межосевое расстояние:
^тт = 0,55х( й 1 - й2 )=0,55х(112+160) ~ 150 мм (7)
атах = й 1 + й2 = 272 мм (8)
Предварительно выбираем межосевое расстояние, равное а=250 мм. Тогда длина ремня будет равна:
= 2 х а + 0,5 х п х (¿1+ ¿2 (9)
= 2х250+0,5*пх(112+160)+ (160"112) 2 = 929,3
4X250
мм.
Округляем значение по стандартному ряду, получаем длину ремня L=950 мм. Угол обхвата меньшего шкива:
аг = 180 - 57 х ^LA = 180 - 57 х 160 1 12 = 169,06 "(10)
Определяем число ремней:
РХС„
z = ■
(11)
Р0ХС1ХСа
где:
Р0 - Номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, кВт
Сь - коэффициент учитывающий влияние длины ремня
Ср - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы
С а - коэффициент угла обхвата По ГОСТ 1284.3-96: Р0=0,99 кВт;Сь=0,85;Ср=1,1;Са=0,98; [4]
3X1,1
z =_________= 4 ; принимаем 4 рем-
0,99X0,85X0,98
ня.
Предварительное натяжение ветвей клинового ремня:
= 8 5 0 х р х Ср ХС, + 0,1 XV2 =8 5 0 х 3 х 1 1 х 0, 8 5 = 44, 7 к (12)
0
Т1Хс1гХпг 3,14+112+700 ,,, .
V =-;—1 =-= 13,6 м/с. (13)
Сила, действующая на валы:
_ _ ,-, ■ ссл ~ . . „ . 169,06
= 2хF0хzхs 1Пу = 2*44, 7х4х51П—
= 347, 1 Н. (14)
Данные расчёты подтверждают работоспособность фризера периодического действия ФМ-1 [5].
Библиографический список
1. Курочкин А.А., Ляшенко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. - М.: Колос, 2001.
2. Ерохин, М.Н. Детали машин и основы конструирования / М.Н. Ерохин и др. - М.: Колос, 2011.
3. Панюшкина Г.М. Шкивы для приводных ремней. - М.: «Издательство стандартов», 1974.
4. Акционерное общество «Научно-исследовательский институт резиновой промышленности» (АО «НИИРП») «Ремни приводные клиновые нормальных сечений». - Минск: ИПК «Издательство стандартов», 1997.
5. Попов И.И. Детали машин и основы конструирования / И.И. Попов, Г.С. Юнусов. Учебное пособие / Map. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2004.
CALCULATIONS CONFIRMING THE WORKING CAPACITY OF THE PERIODIC
ACTION FREEZER FM-1
A.V. Mayorov, candidate of technical sciences, associate professor M.P. Butin, graduate student Mari state university (Russia, Yoshkar-Ola)
Abstract. In this paper, a description of the FM-1 batch freezer that is used to obtain "soft" ice cream with the purpose of its implementation immediately after preparation, the principle of operation of this freezer and technical characteristics is proposed. Also presented are calculations confirming the performance of the FM-1 batch freezer.
Keywords: freezer, ice cream, body, tank, drive, slave cylinder, electric motor.
