2. Посудомоечные машины

( непрерывные )

2.1 . Производительность машины необходимо выполнить для общедоступной столовой. Требуемую производительность машины можно определить из выражения

где N - количество посадочных мест, шт.;

k-оборачиваемость места, ч^-1;

m - количество тарелок на одного потребителя, шт.; 1,3 -коэффициент, учитывающий мойку приборов; η- коэффициент средней загрузки зала;

η_y- условный коэффициент использования машины (η_y =0,3...0,5).

По полученной производительности выбирается машина с производительностью, близкой к требуемой.

2.2. Требуемое количество машин можно определить из выражения

где О_m - производительность принятой машины, шт./ч. Полученное значение округляют до ближайшего целого числа.

3. Коэффициент фактического использования рассчитывается по формуле

где n_m – принятое количество машин, шт.

2.4 Мощность необходимая для привода насоса, определяется в соответствии с п. 1.4. приложения 1.

2.5 Мощность электродвигателя привода транспортера определяется по формуле

где P_o – общее сопротивление передвижению тягового элемента транспортера, Н;

P_o = (2q_o + q_гр)·Lk_б·f_ск +t_тр·Г_о

где q_o – вес погонного метра транспортера, Н/м (q_o = 100 Н/м);

q_гр – вес груза на данном погонном метре транспортера, Н/м

(q_гр = 150 Н/м);

L – длина транспортера, м, (принять из технической характеристики);

k_б – коэффициент увеличения бокового сопротивления (k_б = 1,5);

f_ск - коэффициент трения скольжения (f_ск = 0,2);

Г_о – натяжение цепи, Н. (Г_о = 1000 – 2000 Н);

t_тр - коэффициент трения в опоре качения (t_тр =0,05);

- скорость движения транспортера, м/с (принять из технической характеристики-

v_T – скорость движения транспортера, м/с (принять из технической характеристики)

η_п- КПД привода (η_п =0,5...0,7).

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6
N, шт.	100	150	200	250	300	350
k, ч'1	3	4	2	4	3	2
m, шт.	4	3	5	3	4	5
η	0.7	0.6	0.5	0.4	0.5	0.6

КАРТОФЕЛЕОЧИСТИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

3.1. Конусный рабочий орган

3.1.1. Требуемую производительность определяем с учетом предлагаемого времени обработки

где Q_mp - количество обрабатываемого продукта, кг;

t_o - предполагаемое время обработки, ч.

3.1.2. Производительность машины, в данном случае, определяется из выражения

кг/ч,

где m - масса одновременно загруженного продукта, кг,

m = V·p·φ,

где V - объем рабочей камеры, м³ ;

V = V_ц + Vч + V_о

где V_ц - объем цилиндрической части камеры;

где Н - высота цилиндрической части, м;

D - внутренний диаметр корпуса, м.

Vч - объем конусной чаши, м³

где h₄ , d₄ – высота и диаметр чаши, м;

V_o – объем обечайки, равный объему усеченного конуса

где h₀, d₀ – высота и объем обечайки конуса, м

ρ – насыпная масса продукции, кг/м³

φ – коэффициент заполнения рабочего пространства камеры

(φ = 0,5…0,7)

Т_р – время рабочего цикла, с.

3.1.3. Необходимое количество картофелеочистительных машин с рассчитанной производительностью О_м определяют по формуле

, кг/ч

Полученное количество машин округляют до ближайшего большего и определяют коэффициент фактического использования машин

где Т - продолжительность работы цеха, участка, смены, ч;

- условный коэффициент использования машин ( = 0,3... 0, 5). По формуле (3.8) и (3.9) выполните расчет для серийно выпускаемой машины.

3.1.4. Требуемая мощность картофелечистки определяется в результате расчета следующих параметров:

1 ) момент силы трения продукта о стенки камеры

где φ_тр - коэффициент, учитывающий, что часть клубней находится во взвешен­ном состоянии, φ_тр =0,5-0,6;

r_тр - радиус приложения суммарной силы трения, (r_тр=(0, 3-0,4)D);

f - коэффициент силы трения;

2) мощность на преодоление сил трения

,Вт

где n - число оборотов рабочего органа мин^-1;

3) мощность на подбрасывание клубней

, Вт (3.12)

где k_n - коэффициент подброса клубней, k_n=0,5-0,7 ;

4) мощность электродвигателя (при КПД механической передачи

η =0,8)

3.2. Дисковый рабочий орган

3.2.1. Производительность машин и масса загружаемого продукта определяется по ранее приведенным формулам (3.1), (3.2), (3.3), (3.5).

Отсутствующие исходные данные для расчета необходимо получить путем осмотра и замера параметров существующей картофелечистки.

3.2.2. Мощность электродвигателя определяется из следующих выражений:

1 ) мощность, необходимая для преодоления сопротивления между клубнями и абразивной поверхностью

, Вт

где φ_м - коэффициент учета количества клубней, находящихся во взвешенном состоянии

2) мощность, затрачиваемая на подъем массы клубней, имеет вид

, Вт

где s - высота волны на терочном диске, м;

z - количество волн на диске, шт;

Кск - коэффициент проскальзывания клубней относительно диска,

Кск = (0,4...0,7) мощность электродвигателя определяется по выражению (3.13).

Таблица 3- Исходные данные к заданию 3

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6
G, кг	200	80	400	150	500	200
t0,ч	1	1	2	-	2,5	2,5
Т, с	160	90	180	-	200	120
D, мм	300	-	400	-	400	-
Н, мм	200	-	300	-	350	-
d4, мм	150	-	200	-	250	-
h4, мм	50	-	60	-	80	-
d0, мм	150	-	200	-	250	-
h0, мм	40	-	50	-	60	-
f	0,8	0,8	1	1	1,2	1.2
n,мин-1	300	500	360	500	400	500
тип рабочего органа	кон.	диско- вый.	кон.	диск.	кон.	диск.
Т, ч	7	8	8	8	9	8

4. ОВОЩЕРЕЗАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

4.1. Дисковая овощерезка

В соответствии с заданием расположения опорного диска может быть горизонтальные либо вертикальное.

4.1.1. Требуема производительность овощерезки определяется по заданному количеству перерабатываемого сырья в смену

, кг/ч

где G - количество овощных продуктов, кг;

Т - продолжительность работы цеха, ч;

η_y- условный коэффициент использования машин

(η_y =0,3. ..0,5);

4.1.2. С учетом заданных параметров овощерезки и параметров продукта определяется производительность механизма

, кг/ч (4.2)

где F₀ - площадь опорного диска, м²;

(для овощерезок с заклинивающим устройством в виде винтовой лопасти)

(4.3)

где r_max, r_min - расстояние от оси вращения до начала и конца лезвия, м, (рис. 4.1); v₀- средняя скорость продвижения продукта, м/с;

где h - толщина отрезаемых ломтиков продукта, м;

n - частота вращения опорного диска, мин^-1;

z_p- количество ножей, расположенных параллельно опорному диску, шт.

(z_p=2);

р_н- насыпная плотность продукта, кг/м³;

φ - коэффициент использования рабочей площади опорного диска;

φ = 0,1...0,2 - при вертикальном расположении диска и

φ = 0,3…0,4 - при горизонтальном.

Если фактический коэффициент использования больше условного, то необходимое количество машин равно

4.1.4 Для определения необходимой мощности рассчитывают полное рабочее усилие на диске по следующим зависимостям:

1) усилие отрезания ломтика продукта в плоскости параллельной диску

, H

где q_B- удельное сопротивление продукта резанию, н/м, (табл. 4.1);

φ_H - коэффициент использования длины лезвия (φ_H =0,5. ..0,7);

2) усилие на разрезание продукта ножами гребенки в плоскости перпендикулярной опорному диску

, Н (4.8)

где z_Н - количество вертикальных ножей в ножевой гребенке, шт.;

(4-9)

где а - шаг зубьев гребенки, м;

3) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки

где δ - толщина ножей гребенки, м;

Е - модуль упругости продуктов, Па, (см. табл. 4.1);

с- длина вертикальных ножей гребенки, м;

f- коэффициент трения продукта о нож, (см. табл. 4.1 );

4) суммарное усилие по п. 1-3 равно

, H (4.11)

5) усилие на отгибание отрезанного ломтика

где α - угол заточки ножей, ° , (см. табл. 4.1 );

G- модуль сдвига, Па, (см. табл.4.1 );

6) усилие прижатия продукта к опорному диску, возникающее от заклинивания в улитке:

- при горизонтальном диске

, H

где G₁ сила тяжести продукта в рабочей камере, Н;

θ - угол заклинивания продукта, °,

где α_ср - условный размер продукта, мм;

ξ - промежуточная величинa,

- при вертикальном диске

7) полное рабочее усилие при горизонтальном диске

при вертикальном диске

8)необходимая мощность электродвигателя

, Вт

где r_ср- радиус приложения силы Р

η - КПД передаточного механизма (η = 0,7-0,9).

Основные параметры продуктов

Продукты	qB, н/м		E*10-6, Па	G*10-6, Па	ρH, кг/м3	f	αcp, мм
	α= 15°	α = 25°
Картофель
вареный	105	125
сырой	840	890	2,1-2,5	0.7-1 ,0	700	0,25	60
Свекла
вареная	260	280
сырая	1400	1750	3,8-4,2	1,5-1,65	550	0,2	100
Морковь
вареная	225	275
сырая	1350	1700	5,4-6,1	1,8-2,1	500	0,2	40
Капуста
сырая	2200	2400			450	0,25

Таблица 4.2

Исходные данные к расчету дисковых овощерезок

	Вариант
	1	2	3	4	5	6
Продукт	к.	с.	м.	к.	с.	м.
G, кг	2500	1500	3500	1700	3000	1400
Т, ч	7	8	9	9	8	7
h, мм	5	6	7	4	3	5
п, мин-1	460	100	480	120	500	150
Расположение диска	Г.	В.	Г.	В.	Г.	В.
rmax, мм	120	100	140	120	130	80
rmin, мм	20	20	25	25	15	15
а, мм	5	6	7	4	3	5
с, мм	6	8	8	в	7	5
α ,°	15	25	15	25	15	25
G, Н	15	25	30	35	25	30
δ, мм	1,0	1,5	1,2	1,0	1,2	1,4

4.2. Роторная овощерезка

1. Требуемую производительность определить по формуле (4.1). Отсутствующую расшифровку обозначений см. в п. 4.1.

2. Производительность рассчитываемой овощерезки определяется из выражения

3. 

где F₀ - площадь щели, через которую выходят ломтики, м ,

F₀ = h*l

где l -длина ножа, м;

h – толщина отрезаемых ломтиков, м;

,м/с

где r - внутренний радиус рабочей камеры, м;

φ_H - коэффициент использования длины лезвия (φ_H = 0,4-0,6);

k - коэффициент использования боковой поверхности камеры, зависящий от количества лопастей z (при z = 2, k = 0,1 - 0,15; при z = 3, k = 0,15 - 0,2);

n - частота вращения ротора, мин^-1.

3. Коэффициент фактического использования и необходимое количество машин определяется по формулам (4.5) и (4.6).

4. Определение мощности роторной овощерезки

1) Усилие на отрезание ломтика продукта

, H (4-22)

2) Усилия на отгибание ломтика

, H (4-23)

3. Усилие прижатия продукта к опорной грани ножа

, H

где θ - угол наклона лопатки, ° (θ = 60-70°);

ξ - промежуточная величина, определяемая по формулам (4.14);

α - угол заточки ножа, ° (см. табл. 4.1);

4) усилие разрезания ножами гребенки

, H

где z_Н - количество ножей гребенки, шт.,

(4-26)

а - шаг зубьев гребенки, м;

5) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки

(4.27)

6) проекция результирующего усилия на направление скорости резания

, H (4.28)

7) мощность, необходимая для нарезания продукта ножами

, Вт (4.29)

где k' - коэффициент перерывов в резании,

, Вт

где α_ср- средний размер плода, м;

8) мощность, необходимая на преодоление сил трения продукта о стенку камеры

где F_ц- центробежная сила, действующая на клубни при их вращении вместе с ротором, Н,

где m -масса продукта, находящегося между лопастью и стенкой камеры, кг;

9) необходимая мощность электродвигателя определяется из выражения

Отсутствующая расшифровка условных обозначений соответствует принятой в п.4.1.4.

Основные параметры продукта принимают из табл.4.1, исходные данные для расчета из табл.4.3.

Таблица 4.3

Исходные данные к расчету роторной овощерезки

	Вариант
	1	2	3	4	5	6
Продукт	к.	с.	м.	к.	с.	м.
G, кг	2500	3000	3500	4000	4500	5000
Т, ч	7	8	9	9	8	7
h, мм	5	6	7	4	3	5
l, мм	80	100	120	120	100	100
n, мин-1	200	220	250	200	220	250
r, мм	120	150	200	150	200	220
а, мм	5	6	7	4	3	5
δ, мм	1,0	1,5	1,2	1,0	1,2	1,4
с, мм	6	8	8	6	7	5
m, кг	10	12	15	20	25	30

Приложение 5

5. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЯСА

5.1. Требуемая производительность мясорубки м.б. определена ч учетом количества потребителей, обслуживаемых за 1 час и дифференцированной нормы расхода сырья на одно посадочное место для определенного типа доготовочного предприятия, кг/ч

где N - количество посадочных мест, шт.;

k - оборачиваемость места, ч^-1;

η - коэффициент средней загрузки зала, η =0,6... 0,8;

р_н - норма расхода мяса для централизованной выработки полуфабрикатов, кг (р_н =0,078 кг);

η _y - условный коэффициент использования оборудования ПОП

(η_y = 0,3...0,5).

5.2. С учетом заданных параметров продукта и механизма определяется производительность мясорубки, кг/ч

(5.2)

где F_0i,- суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке, ближайшей к шнеку, м².

где d_0i, - диаметр одного отверстия, м;

z_0i, - количество отверстий в решетке, шт.;

v₀ - скорость продвижения продукта через отверстие первой ножевой решетки, м/с,

где n - число оборотов шнека, мин-¹;

г_н , г_в - наружный и внутренний радиусы последнего витка шнека, м;

k_в - коэффициент объемной отдачи продукта (k_в = 0,35...0,4); β_п - угол подъема последнего витка шнека (β_п = 7...10°).

р - плотность продукта, кг/м (р = 1000 кг/м );

φ - коэффициент использования площади отверстий первой ножевой решетки (φ = 0,7...0,8).

5.3. Необходимое количество машин и механизмов для разрезания мяса определяется из выражения, шт.

Полученное значение округляют до ближайшего большего целого числа.

5.4. Коэффициент фактического использования машин и механизмов рассчитываем по формуле

где n_м- принятое количество машин, шт.

5.5. Определение мощности

5.5.1 Мощность, необходимая на разрезание продукта в режущем механизме определяется с учетом заданного комплекта рабочих инструментов. Для полного комплекта - подрезная решетка, два двухсторонних вращающихся ножа, две неподвижных решетки выражение имеет вид

где k_пр, k_p1, К_р2 - коэффициенты использования площади подрезной решетки, решеток с крупными и мелкими отверстиями,

k = 0,42;

F_р - площадь ножевой решетки, м²,

d_р - наружный диаметр решетки, м;

а - удельный расход энергии на перерезание продукта, Дж/м²

(a =2,5*10³...3,5*10³Дж/м²);

z - общее количество перьев (режущих кромок) у подвижных ножей, шт.

5.5.2 Мощность, необходимая на преодоление трения в режущем инструменте, Вт

где р - давление рабочих кромок ножей на решетки, Па (р=2*10⁶...3*10⁶ Па);

r_max, r_min| - наружный и внутренний радиусы вращающегося ножа, м;

b - ширина площади контакта лезвия ножа и решетки, м;

f - коэффициент трения скольжения ножа о решетку (f = 0,1);

φ - количество плоскостей резания, шт.

5.5.3. Определение мощности необходимой на преодоление трения диска обпродукт и на продвижение продукта, Вт:

где р_о - давление за последним витком шнека, Па

(р_о = 3,0*10⁵...5,0*10⁵ Па)

m - количество витков шнека, шт;

r_н, r_в - наружный и внутренний радиусы шнека, м;

β_cp - средний угол подъема витка шнека, (β_cp = 12°);

f₁ - коэффициент трения продукта о шнек (f₁ = 0,3. ..0.5).

5.5.4. Мощность электродвигателя с учетом КПД привода

(η |= 0,75...0,85), Вт

Данные для расчета приведены в табл.5.

Таблица 5

Исходные данные к расчету машин и механизмов для измельчения мяса

	Вариант
	1	2	3	4	5	6
N, шт.	250	300	350	200	250	400
k, м-1	3	4	3	4	3	4
n, мин-1	170	240	250	170	240	250
Решетка
dp, мм	105	82	105	105	82	105
d01, мм		9	9	9		5
z01, мм		36	54	54		140
d02, мм	3	5	5	3	3	3
z02, шт.	276	90	140	276	225	276
Шнек
rн, мм	45	35	45	45	35	45
rв, мм	28	17	28	28	17	28
m, шт.	4	3	4	4	3	4
Ножи
rmах, мм	47	37	47	47	37	47
rmin, мм	25	15	25	25	15	25
b, мм	2	1,5	2	2	1,5	1,5
* комплект раб. инстр.	1,2	1,2,3	2,3	2,3	2,4	1,2,3

1 - подрезной нож; 2 - односторонний нож; 3 - двухсторонний нож.

Приложение 6

6. ВЗБИВАЛЬНЫЕ МАШИНЫ

6.1. Определение геометрических размеров взбивальной машины (рис. 2).

Основным исходным параметром является вместимость бачка. Бачки изготавливают в виде цилиндрических сосудов с плоским днищем и торообразным переходом. Основные размеры бачков взаимосвязаны с наибольшим диаметром взбивателя, который определяется из выражения, м

где V - объем бачка, м³.

Остальные размеры связаны с диаметром взбивателя следующими соотношениями:

H = 0,8*d; H' = 0,535*d; h = 1,3*d;

D = 1,75*d; D' = 0,68*d; e = 0,34*d.

6.2. Величину средней скорости взбивателя можно рассчитать по формуле, м/с

где С_v - постоянная скорости для конкретного продукта (табл. 6.1).

Для серийно выпускаемых машин скорость движения взбивателя изменяется в пределах от 0,23 до 2 м/с.

Рациональное число оборотов взбивателя определяется по формуле, мин^-1

где r_к, r_ш - радиусы колеса и шестерни планетарной передачи воспользуемся ранее положенными соотношениями (6.2), между диаметром взбивателя и эксцентриситетом передачи (е = 0,34*d). Кроме того, практика конструирования сбивальных устройств показывает, что передаточное число планетарно эпициклической передачи изменяется от 3,3 до 3,6 т.е. l = 3,3... 3,6.

Тогда радиус шестерни может быть определен из выражения

а радиус солнечного колеса планетарной передачи

r_к = r_ш •/ или r_к = г_ш + е.

При определении частоты вращения взбивателя целесообразно провести вычисления для смесей с различными физико-механическими свойствами. Это позволит определить диапазон регулирования вариатора скоростей.

6.4. Средняя продолжительность взбивания (20-30 мин) определяется из критериального уравнения. Для данного случая можно использовать следующую зависимость, с

где С_т - постоянная времени (см. табл. 6.1 ).

6.5. Производительность взбивальной машины определяют по формуле, кг/ч

где ρ - плотность массы, кг/м (табл.6.2);

φ - коэффициент заполнения бачка.

6.6. Необходимая мощность определяется из критериального уравнения, полученного в результате экспериментальных исследований М. М. Гольденберга, кВт

где С_N - постоянная мощности (см. табл. 6.1);

η_эф- эффективная вязкость взбитой массы, Па/с, (табл.6.2).

Мощность двигателя с учетом КПД (η_M = 0,7...0,8), кВт

6.7. По заданной (требуемой) производительности определим коэффициент фактического использования машины

где η_у - условный коэффициент использования машин на ПОП

(η_у = 0,3...0,5).

Необходимое количество машин равно, шт.

или

Полученное значение округляют до ближайшего большего числа.

Таблица 6.1

Значения постоянных

Вид смеси	СУ	СN	Ст
Яично- сахарная	5,41	25*10-3	19000
Белково - сахарная	1,36	25*10-3	19700
Крем сливочный	4,8	65*10-3	8000

Таблица 6.2

Свойства смеси

	Вид смеси
	яично-сахарная				белково-сахарная			крем сливочный
	емкость бачка
	40	60	80	100	40	60	80	100	40	60	80	100
р, кг/м3	340	360	390	410	375	390	405	415	820	830	840	855
ηэф, Па*с	13	12,5	12,2	12	1500	1350	1220	1150	1425	1410	1390	1380

Таблица 6.3.

Исходные данные для расчета

	Вариант
	1	2	3	4	5	6
V, л	20	60	80	100	40	80
φ	0,4	0,5	0,6	0,3	0,45	0,6
t3,с	5	8	10	10	8	5
tB, с	10	15	20	15	20	25
Qтр, кг/ч1	100	150	200	300	150	250
вид смеси2	1,2	2,3	3,1	1,3	2,1	3,2

1. Требуемая производительность задана для одного вида смеси.

2. 1 яично - сахарная; 2 - белково - сахарная; 3 -крем сливочный.

3. Наличие двух видов смесей в задании говорит о необходимости выполнения параллельных расчетов.

28