Расчёт машин для механической обработки кишок

При расчете машин для механической обработки кишок необходимо знать физическую сущность процесса и характеристики кишок.

Отжим содержимого и шляма из внутренней полости кишок — принудительное вытеснение этих масс под действием давления, создаваемого при прохождении кишок со скоростью v через зазор, равный двум толщинам стенки в неподвижной перегородке (рис.6.1, а) или между двумя вращающимися валиками (рис. 6.1, б). Представим кишку в виде трубы конечной длины l с эластичными стенками.

Сила (Н), необходимая для выдавливания массы из внутренней полости,

,

где d — внутренний диаметр, м; р - массы, Па.

Из гидравлики давление (Па) определяется как сумма потерь:

,

где — давление начального сдвига; р_вых — давление на выходе из кишки; р_тр — потери давления на трение; р_ск — потери на скоростной напор.

Расчет вальцовых машин. Расчетная схема вальцовой машины для отжима содержимого и шляма показана на рис. 6.1, б. Принимаем, что D₁ = D₂ = D; . Если материалы покрытия валиков и вид их поверхности одинаковы, то одинаковы и коэффициенты трения, т. е. . В этом случае на кишку со стороны каждого валика действует сила:

R = pf,

где f — площадь контакта поверхности деформированной кишки и валика, образованная с боков двумя параболами, и с шириной основания, равной половине периметра кишки.

Сила (Н):

,

где р — давление в вытесняемой массе, Па.

Сила R приложена в центре тяжести площади контакта, положение которого определяется центральным углом .

Рис. 6.1. Схемы процесса отжима содержимого и шляма: а – с неподвижной перегородкой; б – с вращающимися валиками;d, l,δ— соответственно диаметр, длина, толщина стенки кишки; v — скорость движения; — угловая скорость вращения; Р — выдавливающая сила.

В зоне контакта возникает сила трения (Н) кишки о валик . Валик II установлен в неподвижной опоре, а I — в подвижной, через которую с помощью пружин или винтового механизма создается дополнительная сила прижатия R'. Рассмотрим вариант, при котором R' = 0.

Наименьший диаметр валика, при котором будет происходить захват кишок

Отсюда

Если валики из условий проведения процесса (рис. 2) имеют различные диаметры D_l и D₂ и различные виды поверхностей с коэффициентами трения , то определяющее условие расчета — это равенство тянущих сил:

или

В этом случае должно соблюдаться условие

и

где и — соответствующие углы трения.

Это позволяет определить диаметры валиков D₁ и D₂.

Крутящие моменты, прикладываемые к валикам одинакового диаметра и конструкции (см. рис. 6.1, б), преодолевают моменты сопротивления от сил трения и деформации валиков:

,

где z — число одновременно обрабатываемых кишок; b — ширина площадки контакта вали­ков, м.

Мощность электродвигателя привода (кВт) машины с двумя валиками для отжима содержимого и шляма

,

где = 1,2...1,3 — коэффициент запаса мощности; — КПД передачи; — коэффициент, учитывающий потери мощности в транспортирующей системе.

Рис. 6.2. Схема работы отжимающих валиков различного диаметра

При равенстве диаметров валиков мощность (кВт)

Силы сжатия (H) валиков, которые обеспечивают условие удаления оболочек,

,

где р₀ — удельное сопротивление удаляемой оболочки, Н/м; — половина периметракишки, м; z — число одновременно обрабатываемых кишок; — коэффициент трения.

Расчет пластинчатых машин. Расчетная схема пластинчатой машины, применяемой для удаления серозной и слизистой оболочек, показана на рис. 3. Рабочим органом этих машин служит стальной вал, на котором продольно закрепляют сталь­ные или резиновые пластины. Устанавливают один пластинчатый валик (рис. 6.3, а) или два (рис. 6.3, б). В первом случае пластинчатый валик III работает в паре с гладким поддерживающим валиком II. Валики устанавливают с фиксированным расстоянием А, обеспечивающим между поверхностью поддерживающего валика и торцом пластины зазор, который меньше толщины кишки на толщину оболочки. Окружная скорость поддерживающего барабана равна скорости движения кишок , а на поверхности лопастей в несколько раз больше . При этом возникают силы Р от деформации лопасти и Р_и от ударов ее по поверхности. Так как масса лопасти мала и мал радиус, проходящий через центр ее тяжести, можно пренебречь инерционными силами. Сила, удаляющая балластные оболочки , обеспечивается за счет жесткости пластины при минимальном ее изгибе.

Рис. 6.3. Схема работы пластинчатой машины с валиками:а — одним; б — двумя

Подающие валики I создают равномерное движение кишок через зону обработки со скоростью v_K.

Мощность (Вт), необходимая для работы одного пластинчатого вала,

.

где Р — суммарная сила сопротивления удаляемых оболочек, Н; v_0K — окружная скорость на поверхности пластин, м/с; N_B — мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха, Вт:

,

где С — коэффициент сопротивления; — плотность воздуха, кг/м³; f — лобовая площадь пластины, м²; z — число пластин в валике.

При определении мощности электродвигателя привода пластинчатой машины учитывают мощность, необходимую для работы подающих и поддерживающих валиков, а также теряемую в приводных механизмах.

Практическая работа № 7.