Проект сепаратора сливкоотделителя.

Обычно сила упругости по сравнению с силой от давления жидкости составляет незначительнуювеличину, поэтому ее можно не учитывать. Осевую силу от давления рабочей жидкости на крышку можно определить по формуле:,кН.Предварительно задавшись шириной борта b=5мм, определяем толщину борта соединительного кольца из условия работы борта на изгиб.,где:Rкр- наружный радиус крышки, м;- допускаемое напряжение при изгибе, Па.м.Принимаю δб=4мм.Допускаемое напряжение при изгибе обычно принимают равным допускаемому напряжению при растяжении, [σи]=[σ].То же сечение борта проверяется на срез по условию:,(43)где: [τср]- допускаемое напряжение при изгибе, Па.Допускаемые напряжения при срезе обычно принимают [τср]=(0.2÷0.3)∙σт.[τср]=(0.2÷0.3)∙245=49÷73.5МПа,МПа.Наружный радиус кольца Rк определяется из условия прочности кольца при его растяжении в опасном сечении:,где: Rр- наружный радиус винтовой нарезки, м.Необходимое число витков винтовой нарезки кольца определяется из условия работы нарезки на изгиб:,где: t- шаг нарезки, м.Полученное число витков округляется до большего целого числа, после чего винтовая нарезка проверяется по напряжениям смятия:Принимаю Z=1.,где: Rв- внутренний радиус винтовой нарезки, м;[σсм]-допускаемое напряжение при смятии, МПа (принимаю [σсм]=59÷88МПа)..Угол подъема винтовой линии взаимосвязи с шагом резьбы:,°.3.2 Расчет вертикального вала (веретена) сепаратораВеретено, являющееся ответственной деталью сепаратора, представляет собой стальной вертикальный вал, вращающийся в подшипниках с частотой 1000 об/мин и более. На верхнюю конусную часть веретена устанавливают барабан, который закрепляют гайкой. Нижняя часть веретена опирается на радиально-упорный или упорный подшипник. В барабане сепаратора, вращающегося с большой скоростью, возникает дисбаланс из-за неравномерности распределения сепарируемого продукта, в результате чего на веретено действуют большие нагрузки. Кроме того, при скорости ротора, равной критической, амплитуда колебаний вала резко увеличивается, что может привести к разрушению вала. Поэтому для изготовления веретена используются материалы с высокой прочностью, износостойкостью и вязкостью ( стали 40Х, 50 и др. ), а горловая опора, как правило, делается упругой.Наиболее распространенной являются конструкции валов сепаратора с горловой опорой, представляющей собой подшипник, заключенный в упругую обойму.Под действием центробежной силы инерции J ротор, деформируя упругую горловую опору, отклоняется от оси вращения. При этом максимальное радиальное смещение (амплитуда) центра инерции ротора (r) наблюдается при критической скорости вращения вала.Критическая угловая скорость вала сепаратора может быть определена по формуле:,где: kоп- жесткость упругой горловой опоры, Н/м;l- расстояние между подпятником и упругой опорой, м;Iy- момент инерции массы ротора относительно оси y, кг×м2;Iz- момент инерции массы ротора относительно оси z, кг×м2.Момент инерции массы ротора относительно оси y определяется по формуле:,где: m- масса ротора, кг;L- расстояние между подпятником и центром масс ротора, м.Масса и момент инерции массы ротора относительно оси z определяется как сумма масс и моментов инерции масс его составных частей. При этом ротор разбивается на простые тела вращения, масса и момент инерции массы которых рассчитываются по формулам:,кг/м2.кг/м2.Среди конструкций упругих горловых опор наибольшее распространение получил случай, когда подшипник заключен в обойму, состоящую из шести пружин. При этом пружины могут быть скреплены с обоймой подшипника или находится в свободном состоянии.Для пружин, находящихся в обойме в свободном состоянии kоп=1.5∙k.где: k- жесткость одной пружины, Н/м.Осевая жесткость осевой пружины может быть определена по формуле:,где: G- модуль упругости материала пружины при сдвиге (G=7,85×1010 Н/м);dн- диаметр витка пружины, м;i- число рабочих витков (i=6÷8);с- отношение среднего диаметра пружины к диаметру прутка (с=3.5×8).рад/с.Амплитуда колебаний центра масс ротора при критической скорости вращения можно определить по формуле:,где: е- эксцентриситет масс ротора, м.Сила инерции, возникающая при критической скорости ротора, определяется по формуле:Н/м.Под действием силы инерции в материале вала в месте установки упругой горловой опоры возникают напряжения изгиба. Диаметр вала под подшипник горловой опоры можно определить из условия прочности вала по изгибающим напряжением: ,где: W- момент сопротивления сечения вала, м3;d- диаметр вала в месте установки опоры, м.Па3.3 Кинематический расчетКинематическая схема привода сепаратора приведена на рисунке 2.Рис. 2 – Кинематическая схема привода сепаратора: 1 – электродвигатель; 2 – фрикционная центробежная муфта; 3 – тормоз; 4 – колесо винтовой передачи; 5 – опора; 6 – барабан; 7 – упругая горловая опора; 8 – винтовая шестерня; 9 – нижняя опора (самоустанавливающаяся).Рассчитываем общее передаточное число винтовой пары:=,==0,233.4Технико-экономический расчетСтоимость электроэнергии определяется по формуле:где =250– количество смен в году; =3 – количество рабочих часов в смену;=3,1руб/кВт ч - стоимость электроэнергии.СN=4,19·250·3·3,1=9741,75руб/год.Монтаж, эксплуатация, ремонтПо своим динамическим свойствам сепаратор является быстроходной машиной, у которой частота вращения веретена достигает 5500-5600 оборотов в минуту со значительной вращающейся массой барабана (до 300 кг и более). Поэтому к его монтажу предъявляют повышенные требования. При неправильно выполненном монтаже пуск и эксплуатация сепаратора становятся опасными как для монтажников, так и для обслуживающего персонала. Монтаж сепараторов должен выполняться с особой тщательностью и с соблюдением всех требований, приведенных в инструкции завода-изготовителя. Сепаратор устанавливают на фундаменте посредством фундаментных блоков, на которые надевают резиновые прокладки поставляемые вместе с сепаратором. Если фундамент под сепаратор выполнен с колодцами для анкерных болтов, то болты устанавливают по шаблону или вместе с сепаратором и заливают колодцы цементным раствором состава 1:3. Монтаж сепаратора продолжают после затвердевания подливки до 60 % проектной прочности. Сепаратор устанавливают на фундамент так, чтобы веретено находилось в строго вертикальном положении, а фундаментные болты не касались стенок отверстий в лапах станины. При установке сепаратора на перекрытии с креплением сквозными анкерными болтами, резиновые прокладки помещают как под лапами станины, так и со стороны головки болтов под перекрытием. Положение сепаратора выверяют по уровню и линейке, укладываемыми на верхнюю обработанную кромку чаши машины в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при снятых крышке и барабане сепаратора. Уровень укладывают в первую очередь по оси сепаратора, совпадающей с осью электродвигателя, а затем уже по второй, перпендикулярной оси. Отклонение от горизонтальности в обоих направлениях должно быть не более 0,02-0,05 мм на 1000 мм диаметра чаши сепаратора. Положение сепаратора регулируют тонкими кольцевыми жестяными прокладками, укладываемыми под лапы станины между фундаментом и амортизатором. После выверки сепаратора по уровню на фундаментные болты поверх лап надевают резиновые прокладки с колпачками и навинчивают гайки, которыми закрепляют сепаратор на фундаменте. Гайки на фундаментных болтах следует затягивать равномерно и плавно. После затяжки гаек и установки колпачковых контргаек сепаратор должен быть плотно, прижат к фундаменту, но стоять на нем 'мягко', чтобы резиновые прокладки не потеряли эластичность.При подготовке сепаратора к пуску следует проверить уровень масла в картере редуктора сепаратора. Освободив барабан сепаратора от тормоза, стопоры барабана отвертывают, а клапаны устанавливают на рециркуляцию топлива. Заполнив напорный бак водой, его разобщают от разгрузочного устройства. Затвор самоочищающегося сепаратора должен быть открыт. Включив электродвигатель, дают возможность барабану достичь полной частоты вращения, после чего в самоочищающемся сепараторе затвор закрывают путем подачи воды из напорного бака.В режиме пурификации в барабан подают горячую воду для образования водяного затвора, о возникновении которого можно сделать вывод, наблюдая выход воды через водоотливный трубопровод. В режиме кларификации водяной затвор не нужен.Установив расходомер на требуемую пропускную способность, открывают кран подачи сепарируемого топлива. Во время работы контролируют нагрузку на электродвигатель, частоту вращения барабана, подачу топлива в сепаратор, температуру топлива при входе в барабан и давление на выходе из него.За работой сепаратора можно наблюдать по контрольным стеклам. Если пурификация протекает нормально, через стекло на водоотливной трубке наблюдается выход воды, если воды нет, то это может служить предупреждением о значительном отложении грязи в барабане. По той же причине может появиться топливо в камере переполнения, где при нормальной работе его быть не должно; поэтому в обоих случаях необходима очистка барабана. Перед остановкой сепаратора прекращают подачу сепарируемого топлива, а после вытекания из сепаратора его остатков разгружают барабан. Электродвигатель отключают в последнюю очередь.При текущем ремонте сепаратора чистят барабан, тарелки, регулируют зазор между тарелками, проверяют набивку сальников, смазочный материал подшипников, заменяют смазку в подшипниках, проверяют зубчатые колеса, их износ, проверяют отклонение валов электродвигателя и редуктора (пары), осматривают муфту и полумуфту, пальцы и их износ, биение. При капитальном ремонте заменяют пальцы муфты, смазки, набивки, манжеты, подшипника барабана, контролируют тормоз барабана сепаратора. Другие работы определяются после деффектации и составления дефектной ведомости.Значительный износ корпуса барабана и других деталей ротора сепаратора, а также наличие трещин на них привод к нарушению балансировки и появлению заметной вибрации. Вибрирующий сепаратор останавливают и не запускают в работу до тех пор, пока не будет обнаружена и установлена причина вибрации.Часто изнашивается тормозной обод на барабане и тормозная лента. Тормозной обод обтачивают на станке, причем после каждого ремонта ротор подвергают статистической и динамической балансировкам. Изношенную тормозную ленту (накладки) заменяют. Надежные крепления тормоза на станине и кожухе, а также тормозных пружин регулярно проверяют; дефекты ликвидируют.Отремонтированный сепаратор сдают в эксплуатацию после пробного пуска, при котором контролируют устойчивость вращения ротора, уровень шума, температуру подшипников, работу системы блокировки электродвигателя, тормоза и механизма запирания крышки.Охрана труда и экологическая безопасностьВ соответствии с «Трудовым кодексом Российской Федерации» (ст. 215) проекты строительства и реконструкции производственных объектов, а также машины, механизмы и другое производственное оборудование, технологические процессы должны соответствовать требованиям охраны труда.Новые или реконструируемые производственные объекты не могут быть приняты в эксплуатацию без заключений соответствующих органов государственного надзора и контроля за соблюдением требований охраны труда.Соблюдение этих требований начинается с выбора необходимой для строительства предприятия территории, размещения на ней зданий и сооружений, определения их габаритов, инженерной организации и благоустройства территории предприятия. Решение перечисленных задач предусматривается при разработке генерального плана предприятия и регламентируется санитарно-эпидемиологическими правилами СП 2.2.1.1312--03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий» и строительными нормами и правилами СНиП II-89--80 «Генеральные планы промышленных предприятий».На предприятиях по переработке молока, полы в производственных помещениях должны иметь покрытие из нескользких, кислото- и щелочеустойчивых, водонепроницаемых материалов (разрешенных к применению органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), ровную поверхность без выбоин с уклоном в сторону крытых лотков и трапов.В производственных помещениях должны быть установлены педальные бачки с крышками для мусора, а также емкости из полимерных материалов для сбора санитарного брака. Бачки и емкости для брака следует ежедневно очищать, промывать моющими средствами и дезинфицировать 0,5%-ным раствором хлорной извести.Хранение в производственных помещениях отходов, а также инвентаря и оборудования, не используемых в технологическом процессе, запрещается.У рабочих мест вблизи технологического оборудования должны быть вывешены памятки по соблюдению санитарно-гигиенического и технологического режимов, плакаты, предупредительные надписи, графики и режимы мойки оборудования, результаты оценки состояния рабочих мест и др. материалы, предназначенные для производственного персонала.В планах работы предприятия следует предусматривать санитарные дни, не реже одного раза в месяц, для проведения генеральной уборки и дезинфекции всех помещений, оборудования, инвентаря, а также текущего ремонта.График проведения санитарных дней на квартал должен согласовываться с органами и учреждениями госсанэпиднадзора. На крупных предприятиях допускается проведение санитарных дней по отдельным цехам.Для организации проведения санитарного дня на каждом предприятии должна быть создана санитарная комиссия под председательством главного инженера, с участием инженерно-технических работников, представителей общественных организаций, рабочих, ОТК и санитарной службы.Технологическое оборудование, аппаратура, посуда, тара, инвентарь, пленка и изделия из полимерных и других синтетических материалов, предназначенные для расфасовки молока и молочных продуктов, должны быть изготовлены из материалов, разрешенных органами госсанэпиднадзора для контакта с пищевыми продуктами.Ванны, металлическая посуда, спуски, лотки, желоба и т.д. должны иметь гладкие, легко очищаемые внутренние поверхности, без щелей, зазоров, выступающих болтов или заклепок, затрудняющих очистку. Следует избегать использования дерева и других материалов, которые плохо моются и дезинфицируются.Рабочие поверхности (покрытия) столов для обработки пищевых продуктов должны быть гладкими, без щелей и зазоров, изготовлены из нержавеющего металла или полимерных материалов, разрешенных органами госсанэпиднадзора для контакта с пищевыми продуктами.Технологическое оборудование и аппаратура окрашены краской светлых тонов (кроме оборудования, изготовленного или облицованного нержавеющим материалом), не содержащей вредных примесей. Окраска посуды и инвентаря красками, содержащими свинец, кадмий, хром не допускается.Расстановка технологического оборудования должна производиться в соответствии с технологической схемой, обеспечения, поточность технологического процесса, краткие и прямые коммуникации молокопроводов, исключать встречные потоки сырья и готовой продукции.При расстановке оборудования должны быть соблюдены условия, обеспечивающие свободный доступ работающих к нему, проведение санитарного контроля за производственными процессами, качеством сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также возможности мойки, уборки и дезинфекции помещений и оборудования.Оборудование, аппаратура и молокопроводы должны быть смонтированы таким образом, чтобы обеспечивался полный слив молока, моющих и дезинфицирующих растворов. Все части, соприкасающиеся с молоком и молочными продуктами, должны быть доступны для чистки, мытья и дезинфекции. Металлические молокопроводы должны быть разъемными.Стеклянные термометры без защитной оправы к использованию не допускаются.Резервуары для изготовления и хранения молока, сливок, сметаны и др. молочных продуктов (кроме используемых для выработки творога и сыра) должны быть снабжены плотно закрывающимися крышками.Внутризаводской транспорт и внутрицеховая тара должны быть закреплены за отдельными видами сырья и готовой продукции и соответственно промаркированы.ЗаключениеПодводя итог обзору процессов сепарирования в молочной промышленности можно заключить следующее. Рассмотренные процессы не только могут, но и должны использоваться при производстве молочных продуктов, а их эффективность может быть обеспечена, в первую очередь, на основании правильного выбора параметров работы сепараторов.Сепараторы - сливкоотделители помогают людям быстро получить сливки и обрат и сохранить скоропортящиеся молочные продукты, особенно в жаркое время года. Сливки малой жирности сразу используют в пищу, а из сливок, жирность которых составляет 30-40%, путем сбивания получают сливочное масло, доводя концентрацию жира до 83%. Однако жир содержится в молоке в сравнительно небольших количествах, в виде мельчайших шариков, имеющих размеры в несколько микрон, и отделить их от общей массы непросто. Если из одного литра молока выделить все жировые шарики, то мы получим всего около 30-50 г, что будет соответствовать 100% жирности. Расчет рассмотренного в данной работе сепаратора-сливкоотделителя позволяет сделать вывод о целесообразности его использования в молочной промышленности.Список используемой литературыВедишев С.М. Технологии и механизация первичной обработки и переработки молока: Учеб.пособие / С.М. Ведищев, А.В. Милованов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005 – 152 с.Волчков И.И. Сепараторы для молока и молочных продуктов, 1975 – 234 с.Диланян З.Х. Молочное дело. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Колос, 1979. – 368 с.Дьяченко П.Ф., Коваленко М.С, Чеботарев А.И.Технология молока и молочных продуктов.— М.: Пищевая промышленность, 1974.— 447 с.Житенко П.В. Переработка и хранение продуктов животноводства. – 2-е изд., перераб. и доп., М.: Россельхозиздат, 1985. – 71 с.Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности / Золотин Ю. П., Френклах М. Б., Лашутина Н. Г. – М.: Агропромиздат, 1985 – 270 с.Крусь Г.Н., Тиняков В.Г., Феофанов Ю.Ф. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Агропромиздат, 1986 – 280 с.Притыко В.П., Лунгрен В.Г.Машины и аппараты молочной промышленности.— М.: Пищевая промышленность, 1979.— 319 с.Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности / Сурков В. Д., Липатов Н. Н., Золотин Ю. П. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 – 432 с.Твердохлеб Г.В., Сажинов Г.Ю., Раманаускас Р.И. Технология молока и молочных продуктов – М.: ДеЛипринт, 2006 – 616 с. Шалыгина А.М., Калинина Л.В. Общая технология молока и молочных продуктов – М.: КолосС, 2004 – 200 с.Handbook of Food Science, Technology, and Engineering - 4 Volume Set./ Y. H. Hui; Frank Sherkat. – 2005