Дипломная работа: Схема автоматического регулирования продолжительности выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры

Кинематическая схема механизма щетки для очистки сетчатого пода состоит из электродвигателя 4A100L6 Р=2.2 кВт, n=1000 об/мин (16), клиноременной передачи со шкивами (17, 18), цепной передачи со звездочками z=17 (19) и z=48 (20), вторая звездочка (20) насажена на вал щетки. Кинематическая схема механизмов опрыскивания состоит из мотор-редуктора МЦ2С 63-71-КУЗ (21) и цепной передачи z1=z2=8 (22 и 23). Кинематическая схема механической части электропривода вентилятора состоит из электродвигателя (20) 4A90l4 P=2.2 кВт, n=1500 об/мин, приводного вала (24) и рабочего колеса вентилятора ВЦ4-75 №5 (22).

1.2 Анализ работы оператора

Для обеспечения обслуживания оператором предусматривается: дистанционное управление электродвигателями: конвейера пода печи, вентилятора, механизма очистки сетки, механизма опрыскивания, и сигнализации об их включении; а также автоматическое регулирование и контроль температуры в пекарной камере по зонам печи.

При обслуживании хлебопекарной печи оператор выполняет следующие операции:

1.  Включает вводные и автоматические выключатели в распределительном шкафу, подавая напряжение в щит управления и механизмы печи.

2.  Включает механизмы печи: электронагреватели, электродвигатели механизмов установки.

3.  ТЭНы включаются отдельно в зависимости от вида выпекаемой продукции.

4.  Оператору необходимо с помощью маховика блок-вариатора необходимое время выпечки, заданное по технологической карте на изделия.

5.  Оператору необходимо с помощью ручки регуляторов температуры установить необходимые значения температуры по зонам пекарной камеры.

6.  Оператору необходимо следить за качеством выпекаемой продукции и в случае необходимости корректировать время выпечки.

7.  Оператору необходимо следить за технологическим процессом и в случае аварии необходимо отключить все механизмы печи и электронагреватели.

1.3  Определение передаточного числа редуктора и расчет участков длин ленты конвейера

Кинематическая схема механической части электропривода сетчатого пода представлена на рис. 1.3.

Целью данного дипломного проекта является модернизация привода ленточного конвейера. Продолжительность выпечки необходимо регулировать электрически, т.е. регулировать скорость вращения приводного двигателя. В связи с этим на кинематической схеме (рис. 1.3) блок-вариатор заменен редуктором. По кинематической схеме определим передаточные числа элементов кинематической цепи.

Передаточное число клиноременной передачи:

.

Передаточное число цепной передачи (5), (6):

.

Передаточное число цепной передачи (7), (8):

.

Передаточное число цепной передачи (10), (11):

.

Рассчитаем участки длин ленты конвейера. Имеем исходные данные для расчета (табл. 1.3):

Таблица 1.3

Sp	Рабочая площадь пода, м2	25
bp	Рабочая ширина пода, м	2.1
t	Пределы регулирования времени выпечки, мин	12…72
β	Угол загрузки,°	10
Rб	Радиус приводного барабана, м	0.125
l31	Длина печи, м	15.3

Рабочая длина пода:

.

Длина участка l12:

 м.

Длина участка l23:

 м.

Рассчитаем линейные скорости движения ленты конвейера, исходя из значений пределов регулирования времени выпечки: tmin=12 мин и tmax=72 мин.

Максимальная линейная скорость:

 м/с.

Минимальная линейная скорость:

 м/с.

Определим требуемое передаточное число редуктора. При этом будем

ориентироваться на асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором с pп=2, где: pп – число пар полюсов.

.

Определим требуемое передаточное число редуктора

1.4.  Расчетная схема механической части электропривода

Расчетная схема механической части электропривода приведена на рис.1.4.а. На схеме использованы обозначения:

Jэв – момент инерции приводного двигателя;

Jшк2 – момент инерции ведущего шкива (2);

Jшк3 – момент инерции ведомого шкива (3);

Jбвр – момент инерции быстроходного вала редуктора;

Jтвр – момент инерции тихоходного вала редуктора;

Jz5 – момент инерции звездочки (5);

Jz6 – момент инерции звездочки (6);

Jz7 – момент инерции звездочки (7);

Jz8 – момент инерции звездочки (8);

Jмуф – момент инерции предохранительной муфты (9);

Jz10 – момент инерции звездочки (10);

Jz11 – момент инерции звездочки (11);

Jпб – момент инерции приводного барабана(12);

Jр – момент инерции промежуточного ролика;

Jнб – момент инерции натяжного барабана;

m12 – масса участка ленты 1-2;

m23 – масса участка ленты 2-3;

m31 – масса участка ленты 3-1;

с12 – жесткость клиноременной передачи;

с23 – жесткость зубчатой передачи редуктора;

с34, с45, с56 – жесткость цепных передач;

стэк – эквивалентная жесткость тягового органа;

М – вращающий момент электродвигателя;

ω1…ω6 – угловые скорости вращения элементов кинематической цепи;

υ1…υ3 – линейные скорости движения участков цепи;

Мс1…Мс6 – статические моменты нагрузки;

Fc1…Fc3 –статические силы сопротивления движению.

В данной расчетной схеме не были учтены массы ремней клиноременной передачи, массы цепей цепной передач и жесткость предохранительной муфты.

Очевидно, что в данной расчетной схеме можно пренебречь жесткостью зубчатой передачи (с23) редуктора в связи с ее незначительностью. Так же пренебрежем жесткостью клиноременной передачи (с12) и жесткостями цепных передач (с34, с45, с56) в связи с малыми длинами ремней и цепей передач.

Очевидно, что механическую систему необходимо привести к двухмассовой системе из-за наличия податливости в тяговом органе (стэк). Однако в данном случае эти жесткости можно не учитывать по следующим причинам:

1.  Конвейер имеет малую длину (15 м). Поэтому деформации упругих механических связей тягового органа будут незначительны. Согласно [3, 4] эти деформации проявляются при длине конвейера > 100 м.

2.  Конвейер будет плавно разгоняться с малым ускорением а< 0.4 м/с2. Согласно [3] механические колебания в тяговом органе возникают, если конвейер разгоняется с ускорением а 0.4 м/с2.

3.  Т.к. внутри печи лента скользит по металлическим направляющим, то сила трения, возникающая между лентой и направляющими, будет демпфировать колебания в механической части электропривода.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что данную механическую систему можно привести к одномассовой системе и податливость тягового органа можно не учитывать. Расчетная схема одномассовой системы электропривода приведена на рис.1.4.б. Определим радиус приведения:

 м.

Определим приведенный момент инерции по формуле:

.

Анализируя предыдущую формулу можно сделать вывод, что для определения суммарного момента инерции в первом приближении можно ограничиться первыми двумя слагаемыми, те моменты инерции вращающихся масс после редуктора будут малы из-за большого передаточного числа редуктора. Перепишем формулу (1.1) в виде:

 . (1.2)

Т.к. редуктор и электродвигатель пока не выбраны, то суммарный момент инерции будет определен ниже.

2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Расчет нагрузок механизма установки и построение нагрузочной диаграммы

2.1.1 Расчет нагрузок механизма и предварительный выбор редуктора

Широкая механизация и автоматизация производственных процессов различных отраслей народного хозяйства, как правило, связаны с механизацией и автоматизацией вспомогательных операций транспортировки руды, топлива, сырья, деталей машин, кормов, продуктов и т. д. Все большее применение для указанных целей находят транспортные механизмы непрерывного действия.

Механизмы непрерывного транспорта проще по своему устройству и эксплуатации, чем такие транспортные средства, как краны и подъемники, имеющие циклический характер нагрузки. По количеству перемещаемых грузов и длине трасс механизмы непрерывного транспорта часто могут успешно соревноваться с автомобильным и железнодорожным транспортом. Можно отметить, например, что в некоторых странах развитие конвейеростроения и канатных дорог превосходит по темпам развитие краностроения [4]. Помимо перемещения грузов, указанные механизмы могут быть использованы для перевозки пассажиров.

Наиболее распространенными механизмами непрерывного транспорта являются конвейеры различных типов, конструкция которых определяется главным образом характером перемещаемых грузов, весом и скоростью их движения. Среди конвейеров предприятий пищевой промышленности чаще других можно встретить ленточные конвейеры.

Основной конструктивной частью механизмов непрерывного транспорта и, в частности, любого конвейера является замкнутый, непрерывно движущийся в процессе работы тяговый орган, который выполняется из ленты специального изготовления (текстильной, прорезиненной, стальной и т. п.), цепей или канатов. Применение той или иной конструкции тягового органа обусловливается не только характером перемещаемого груза, но и условиями окружающей среды, в которой работает механизм. Тяговый орган обычно приводится в движение через ведущие барабаны, звездочки, многогранные блоки и подобные им устройства посредством электрических двигателей.

При движении конвейера приводной двигатель должен преодолевать статическую нагрузку, обусловленную силами трения во всех движущихся элементах, а также составляющую силы тяжести транспортируемого груза на наклонных участках конвейера. Силы трения возникают в подшипниках вращающих элементов, в местах контакта роликов и катков с опорой, в тяговом элементе при его изгибах и вследствие значительной протяженности конвейера и большого количества движущихся элементов составляют значительную часть суммарной статической нагрузки, а для горизонтальных конвейеров определяют всю статическую нагрузку привода. Поэтому расчеты сил трения при проектировании электропривода конвейеров следует выполнять весьма тщательно, так как именно эти силы определяют необходимую мощность и количество приводных двигателей.

Силы сопротивления движению конвейера можно разделить на две категории: силы не зависящие от натяжения тягового элемента, и силы зависящие от натяжения. Первые возникают на прямолинейных горизонтальных и наклонных участках и распределены по участку равномерно. Вторые возникают на участках изгиба тягового элемента и сосредоточены в рамках дуги этого участка.

Расчет фрикционного привода основан на решении, полученном еще Эйлером для неупругой гибкой нити. Впоследствии теория передачи силы трения была уточнена Н. П. Поповым и Н. Е. Жуковским [5]. Оба ученых независимо друг от друга и почти одновременно рассмотрели взаимодействие блока с гибкой нитью, обладающей определенной упругостью.

Общая схема конвейерной линии представлена на рис. 2.1

Расчет нагрузок механизма и предварительный выбор мощности электродвигателя будем производить по методике, изложенной в [3]. Исходные данные приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Производительность, П, кг/ч	642
Масса погонного метра ленты, m л, кг	18.2
Угол обхвата приводного барабана, α т, рад	2.967
Угол загрузки, β, рад	0.174
Коэффициент трения, μ	0.35
Коэффициент сопротивления на участках изгиба, си	0,6
Коэффициент сопротивления на прямолинейном участке, сп	0,25
Допустимое ускорение, адоп , м/с2	0,4

Масса 1 кг транспортируемого груза в соответствии с заданной производительностью:

мг===10.89 кг.

Коэффициенты сопротивления движению на всех участках сгиба примем равными:

ки1=ки2=1+си=1+0.6=1.6.

Находим массы участков конвейера:

m12=(mл+mг)*l12=(18.2+10.8)*1.7=48.9 кг,

m23=(mл+mг)*l23=(18.2+10.8)*13.6=393.6 кг,

m31=mл*l31=18.2*15.3=277.7 кг.

Расчетная суммарная масса:

m∑=m12*ки1*ки2+m23*ки2+m31=1.62*48.9+1.6*393.6+277.7=1035.1 кг.

Рассчитаем силы сопротивления движению на прямолинейных участках:

ΔF12=(gл+gг)*l12*(сп*cosβ+sinβ)=(18.2*10.8)*9.81*1,7*(0,25*cos0.174+ sin0.174)=205.4 H,

ΔF23=(gл+gг)*l23*сп=(18,2+10,8)*9,81*13,6*0,25=965,3 H,

ΔF31=gл*l31*сп=18,2*15,3*0,25=681,1 Н.

Расчетное результирующее усилие на прямолинейных участках:

ΔFп=ки1*ки2*ΔF12+ки2*ΔF23+ΔF31=1.62*205,4+1,6*965,3+681,1=2751,4 Н.

Минимальное допустимое натяжение в точке сбегания ленты с приводного барабана из условия Эйлера:

Тсбmin===11952.7 H.

Так как при определении м∑ не учитывались массы барабанов и опорных роликов, то Тсб следует принять с некоторым запасом относительно значения Тсбmin:

Тсб=кзап* Тсбmin=1,4*11952.7=16733.7 Н.

Определим натяжение в точке набегания на приводной барабан:

Тнб=ки1*ки2*Тсб+ΔFп=1.62*16733.7+2751.4=45589.8 Н.

 Для построения диаграммы тяговых усилий вычертим трассу конвейера со всеми подъемами и спусками, приводной и натяжной станциями, направляющим блоком и барабанами. Затем, если следовать от наименее нагруженного участка конвейера, производится учет потерь в каждом элементе и получается натяжение тягового органа по всей длине. На рис. 2.2 приведена диаграммы тяговых усилий ленточного конвейера.

Для расчета мощности приводной станции необходимо знать КПД кинематической цепи. Примем ориентировочные значения КПД элементов кинематической цепи из [6 ] ( табл 2.2).

Таблица 2.2.

КПД ременной передачи, ηрп	0.95
КПД цепных передач, ηцп1=ηцп2=ηцп3	0.9
КПД предохранительной муфты, ηм	0.98
КПД редуктора, ηр	0.96

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14