Расчеты, подтверждающие работоспособность фризера периодического действия ФМ-1

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 клиноременной 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

1 – электродвигатель; 2 – клиноремённая передача; 3 – рабочий орган

КПД клиноремённой передачи η0=0,95,      Определяем крутящий момент на валу частота вращения рабочего органа маши-    привода:

ны n п =500                                       т _п = 9561×- ^н ×η 0 = 9561×- ^, - × 0,95 = 53 Н·м (1)

^п _п

Кинематический и энергетический расчёт

Рис. 2. Кинематическая схема ремённой передачи

Определяем угловую скорость привода

по формуле:

п ^× п п

ωп =

3, 14 ×500

= 52,3 с-1.

Определяем потребную мощность по формуле:

Р᾽ = Т п × ^п = 53×- ^, - ≈ 2,9 кВт. (3) О,              ^{,             .}

᾽

∆ = Р Рном × 100% = 3,3%≤ [5%]; пере-Рном грузка не превышает допустимой, поэтому

принимаем электродвигатель по мощности Р=3 кВт.

O-min =  0,55×( d^ - d₂ )=0,55×(112+160)

≈ 150 мм               (7)

О-max =   + d₂ = 272 мм      (8)

Предварительно выбираем межосевое расстояние, равное a=250 мм. Тогда длина ремня будет равна:

Lp = 2 × a + 0,5 × π × ( d₁ + <^2)+ ⁽ -₄ J ⁾ (9)

Lp = 2×250+0,5×π×(112+160)+ ⁽ 160-112 ⁾ = 929,3

мм.

Округляем значение по стандартному ряду, получаем длину ремня L=950 мм.

Угол обхвата меньшего шкива:

Общее передаточное число привода: _    Пном u0   =          ==

0              п

1,4

aͦt = 180 – 57 ×      = 180 – 57 × 160—112 = 169,06 ͦ (10)

Определяем число ремней:

где n ном – номинальная частота вращения вала электродвигателя. [2]

Расчёт клиноремённой передачи

Передаваемая мощность P = 3 кВт, условия эксплуатации – нормальные, частота вращения ведущего шкива n 1 =

700 об/мин, передаточное отношение i = 1,4.

Тип ремня – резинотканевый клиновый, сечение ремня –А.

Вращающий момент на ведущем шкиве

Тn=53 Н× м

Диаметр меньшего шкива определяем по формуле:

p× Cp z =

Po × Cl × Ga

где:

P 0 – Номинальная мощность, передаваемая одним ремнем, кВт

C L – коэффициент учитывающий влия-

ние длины ремня

C p – коэффициент динамичности нагрузки и режима работы

C α – коэффициент угла обхвата

По ГОСТ 1284.3–96:    P 0 =0,99

кВт;C L =0,85;C p =1,1;C α =0,98; [4]

z =

3×1,1

0,99×0,85×0,98

= 4 ; принимаем 4 рем-

ня.

d^ =3× T =3×√53×10⁵ = 112,69 мм. (5)

округляем до ближайшего значения по ГОСТу 17383–73 и окончательно d 1 =112 мм [3].

Диаметр шкива привода рабочего органа:

d₂ =    ^× I ×(1-0,01)= 112×1,4×0,99= 155,2 (6)

округляем до ближайшего значения по ГОСТу 17383–73 и окончательно d 2 =160 мм [3].

Межосевое расстояние:

Предварительное натяжение ветвей клинового ремня:

850 ^{× P}- ^× =P ^× El + 0,1×ν²₌    ^× 5 ^× i ^, i ^× "  ^, 85

× × C_a        , ν       ×13,6×0,98

= 44, 7 Н. (12)

× d_x × ⁿi ν

3 , 14+112 + 700

= 13,6 м/с.

Сила, действующая на валы:

F в = 2×^0 ×z×sin s = 2×44, 7×4×sin 162 ^, 06

= 347, 1 Н.                (14)

Данные расчёты подтверждают работоспособность фризера периодического действия ФМ-1 [5].