Расчет центробежной корнерезки

Основными параметрами, определяющими технологический процесс центробежной корнерезки, являются производительность, диаметр и высота цилиндра камеры резания, частота вращения крылача и число ножей.

Производительность центробежной корнерезки определяется по формуле:

где Q - производительность корнерезки, кг/ч; V - объем продукта, срезанного ножами за один оборот крылача, м³; п - частота вращения крылача, об/мин; - плотность корнеклубнеплодов, кг/м³.

Объем V находится из уравнения

где - диаметр камеры резания, м; h - толщина срезаемой стружки, м; L - длина ножа, м; z - число ножей; - конструктивный коэффициент использования ножей, равный 0,7 0,8; - коэффициент, учитывающий заполнение межлопастного пространства крылача, равный 0,35 0,45.

Так как центробежные корнерезки применяются в универсальных машинах типа моек-корнерезок, диаметр камеры резания принимается равным (0,7-0,75) D, где D - диаметр моечного цилиндра. Предусматривается это с таким расчетом, чтобы обеспечить возможность отвода и выбрасывания измельченных корнеклубнеплодов.

Длина ножа, а следовательно, и высота камеры резания выбирается из условия возможности резания корнеклубнеплодов по их наибольшему размеру (длине) в пределах 180 - 200 мм. Число ножей принимается равным 2 - 3.

Подставив в формулу производительности значение V, получим

Моечный диск универсальной машины крепится на одном валу с крылачом, поэтому их частоты вращения должны быть согласованы.

Минимально допустимую частоту вращения крылача режущего аппарата определяют из условия скорости подхода продукта к ножам. При движении корнеклубнеплодов вдоль лопасти на них будут действовать следующие силы (рис13.): сила тяжести mg сила трения fmg, возникающая от действия силы тяжести при перемещении продукта по диску крылача; сила трения корнеклубнеплодов по лопасти 2fm , возникающая от силы Кориолиса 2m и центробежная сила .

Очевидно, что перемещение продукта в направлении ножей возможно в том случае, если центробежная сила будет больше сил трения, т. е. при условии:

Рис. 13. Схема сил, действующих на корнеклубнеплоды, находящиеся на крылаче

(13)

где f ₁ - коэффициент трения корнеклубнеплодов по диску; f₂ - коэффициент трения корнеклубнеплодов по лопасти; т - масса материала, находящаяся в камере резания, кг; v₀ - скорость перемещения продукта к ножам, м/с; - радиус камеры резания, м.

При изготовлении дисков и лопастей из одного материала будет f₁=f₂=f.

Скорость перемещения продукта к ножам зависит от толщины стружки h, числа ножей z, частоты вращения крылача n и определяется по формуле

Подставив значение скорости в уравнение и обозначив в нем угловую скорость через n, будем иметь

Решая выражение относительно п, получим формулу для определения минимально допустимой частоты вращения диска, об/мин

(14)

Необходимая или действительная частота вращения крылача должна быть больше минимально найденной по формуле. Определяется она из уравнения производительности следующим образом:

(15)

Мощность, потребная на привод центробежной корнерезки, расходуется на преодоление сопротивления резанию N ₁, на подачу корнеклубнеплодов к ножам N₂ и на преодоление трения, возникающих от давления материала на стенки камеры резания N₃.

Таким образом, общая мощность, потребная для привода центробежной корнерезки, Вт, будет

(16)

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивления резанию корнеклубнеплодов, может быть определена по формуле:

(17)

где - удельное сопротивление резанию, равное 1500-2000 Н/м.

Мощность, расходуемая на подвод кормоклубнеплодов к ножам, будет

(18)

где Т - сила сопротивления перемещению кормоклубнеплодов, Н; - скорость перемещения или подачи кормоклубнеплодов, м/с.

Скорость перемещения продукта зависит от толщины срезаемой стружки h, числа ножей z, угловой скорости крылача и определяется по формуле

В формулу для определения мощности N₂ следует подставлять значение наибольшей скорости перемещения V ₀, которое, очевидно, будет получено при максимальной толщине стружки. Силу сопротивления перемещению корнеклубнеплодов, как видно из схемы рис. 43, можно выразить как

Подставляя в это выражение значение V₀ и преобразуя его, получим

Количество корнеклубнеплодов, находящихся в процессе переработки, составляет загрузку т корнерезки, определяемую по формуле:

где т - масса материала, находящаяся в камере резания, кг; Q - производительность корнерезки, кг/с; t_p - время пребывания материала в камере, с.

Зная о том, что материал движется по крылачу радиально, а его путь в направлении ножей равен радиусу резания R_р, время t_p можно определить по формуле:

Следовательно, масса корнеклубнеплодов, кг, находящаяся в камере резания, будет

Подставляя значение т в уравнение силы Т сопротивления перемещению корнеклубнеплодов, найдем, что

Затем, подставив полученные значения Т и v₀ в формулу мощности N ₂, получим развернутое выражение для определения мощности, затрачиваемой на подвод корнеклубнеплодов к ножам, т. е. на преодоление сил трения, возникающих при соприкосновении перемещаемого материала с поверхностями диска и крылача

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих при соприкосновении корнеклубнеплодов со стенкой камеры резания.

(18)

где М – момент сопротивления,

Момент силы трения определяется из соотношения:

где - центробежная сила, Н; - коэффициент, учитывающий уменьшение силы трения за счёт срезания корнеплодов, равный для корнерезок производительностью до 5 т/ч 0,35 0,40, более 5 т/ч – 0,3 0,4.

Центробежная сила , но с учётом значения массы корнеклубнеплодов, находящейся в камере резания, определённой выше, она будет равна

Следовательно,

Тогда мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих при соприкосновении корнеклубнеплодов со стенками камеры резания, примет вид

(19)

Энергоемкость процесса мойки и измельчения современных корнеклубнемоечных машин составляет 1,5-2 кВт ч/т.

Поиск по сайту: