1590

Разработка мешалки для перемешивания жидкости в емкостях типа "еврокуб" и технологической оснастки

ID: 234377
Дата закачки: 25 Марта 2023
Продавец: Shloma (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диссертация и связанное с ней
Форматы файлов: КОМПАС, Microsoft Word

Описание:
Магистерская диссертация


102 с., 64 рис., 6 табл., 39 форм., 52 источ., 11 прил., 15 л.
РЕЗЕРВУАР, ЕМКОСТЬ, МЕШАЛКА, КОНСТРУКЦИЯ, ОБЗОР, ПЕ-РЕМЕШИВАНИЕ, ЖИДКОСТЬ, ЕВРОКУБ, ОБОСНОВАНИЕ, РАСЧЕТ, ПРИВОД, УСТРОЙСТВО, РАБОЧИЙ ОРГАН, ОСНАСТКА, КАНТОВАТЕЛЬ, ПОДСТАВКА, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА, ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Объектом разработки является мешалки для перемешивания жидких про-дуктов в специальных резервуарах технологического назначения в пищевой и перерабатывающей промышленности.
Цель работы – разработка конструкции мешалки для перемешивания жидких продуктов в емкостях и резервуарах типа «еврокуб» (IBC-контейнер).
В процессе работы рассмотрено применение резервуаров и емкостей об-щего и специального назначения, дан обзор существующих конструкций пере-мешивающих устройств и мешалок для перемешивания жидких продуктов, в том числе в емкостях и резервуарах типа «еврокуб» (IBC-контейнер), представ-лена область применения и классификация емкостей и резервуаров типа «евро-куб». Представлена актуальность совершенствования устройств для перемеши-вания жидкостей. Показано, что разработка универсальной конструкции ме-шалки для применения в емкостях типа «еврокуб» с возможностью выбора и замены типа перемешивающего устройства в зависимости от перемешиваемой жидкости является актуальной. Представлено технико-экономическое обосно-вание разработки новой мешалки для перемешивания жидких продуктов, опи-сана ее конструкция и принцип действия. Произведен расчет основных кон-структивных параметров мешалки и разработаны ее 3D-модель, чертеж общего вида, сборочный чертеж, сборочный чертеж перемешивающих устройств, ра-бочие чертежи деталей. Для обеспечения функционирования разрабатываемой мешалки предложена и рассчитана ее технологическая оснастка, а именно, кан-тователь (опрокидыватель) для «еврокубов» и подставка под мешалку. Обосно-ваны конструктивно-геометрические характеристики разрабатываемой мешал-ки и ее технологической оснастки системами инженерного анализа путем моде-лирования условий эксплуатации для линейного статического анализа в про-граммном модуле SolidWorks Simulation. Численное моделирование проводи-лось с использованием современных программных комплексов и вычислитель-ных средств. Рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности при эксплуатации мешалки. Произведена оценка экономической эффективности ее разработки.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики – создана новая универсальная конструкция, которая сможет обеспечить необхо-димые степень и качество смешивания перемешиваемых продуктов с различ-ными значениями их физико-механических и реологических параметров и воз-можностью использования в нескольких технологических процессах, осуществ-ляемых в условиях производства на предприятии по сравнению с аналогами.
Степень внедрения – установка данной мешалки выгодна на предприяти-ях, где используются разные технологические процессы перемешивания в «ев-рокубах», особенно в пищевой (кондитерская, масложировая промышленность, производство ингредиентов и т.д.) и перерабатывающей промышленности.
Эффективность разработанной мешалки определяется универсальностью ее конструкции с возможностью замены и использования 6 видов перемешива-ющих устройств в зависимости от вязкости и плотности перемешиваемого про-дукта и скорости перемешивания.









СОДЕРЖАНИЕ

 
РЕФЕРАТ........... 5
ВВЕДЕНИЕ.................... 10
1 Резервуары и емкости общего и специального назначения в пищевой промышленности и применение мешалок в их конструкциях...
1.1 Применение резервуаров и емкостей общего и специального назначения в пищевой промышленности.....
1.2 Обзор существующих конструкций перемешивающих устройств и мешалок для перемешивания жидких продуктов в резервуарах и емкостях технологического назначения в пищевой промышленности и их классификация........
1.3 Обзор конструкций емкостей и резервуаров типа «еврокуб» (IBC-контейнер), область их применения и классификация....
1.4 Обзор конструкций мешалок для перемешивания жидких продуктов в емкостях и резервуарах типа «еврокуб» (IBC-контейнер)...
2 Конструктивное обоснование и расчет основных узлов и деталей разрабатываемой мешалки и её оснастки для перемешивания жидких продуктов в специальных резервуарах технологического назначения в пищевой промышленности...
2.1 Технико-экономическое обоснование разработки новой конструкции мешалки для перемешивания жидких продуктов........
2.2 Описание конструкции и принципа действия разрабатываемой мешалки для перемешивания жидких продуктов....
2.3 Расчет основных узлов разрабатываемой конструкции мешалки для перемешивания жидких продуктов..
2.3.1 Расчет основных размеров мешалки.....
2.3.2 Расчет потребной мощности, выбор привода мешалки и его элементов...
2.3.3 Проверочный расчет мешалки............................................................. 55
2.3.4 Проектный расчёт и конструирование вала и подшипникового узла..
2.3.5 Расчет шпонок и болтовых соединений на смятие и срез................ 58
2.4 Расчет технологической оснастки для обеспечения функционирования мешалки для перемешивания жидких продуктов..
2.5 Обоснование конструктивно-геометрических характеристик разрабатываемой мешалки и технологической оснастки системами инженерного анализа……
3 Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации разработанной мешалки для перемешивания жидких продуктов в специальных резервуарах технологического назначения..
4 Расчет экономической эффективности разработки мешалки для перемешивания жидких продуктов в специальных резервуарах технологического назначения...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................. 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное). Мешалка 3-х лопастная раскрывающая. ВО. Спецификация... 
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное). Привод мешалки №1. СБ. Спецификация..... 
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное). Привод мешалки №2. СБ. Спецификация. 
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное). Мешалка 2-х лопастная тяговая. СБ. Спецификация.. 
ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное). Мешалка 3-х лопастная одноуровневая. СБ. Спецификация....... 
ПРИЛОЖЕНИЕ Е (обязательное). Мешалка 3-х лопастная. СБ. Спецификация... 
ПРИЛОЖЕНИЕ З (обязательное). Мешалка 4-х лопастная одноуровневая. СБ. Спецификация....... 
ПРИЛОЖЕНИЕ И (обязательное). Мешалка 4-х лопастная. СБ. Спецификация..... 
ПРИЛОЖЕНИЕ К (обязательное). Мешалка конусная. СБ. Спецификация... 
ПРИЛОЖЕНИЕ Л (обязательное). Кантователь. СБ. Спецификация.............. 
ПРИЛОЖЕНИЕ М (обязательное). Подставка технологическая под мешалку. СБ. Спецификация...



2.2 Описание конструкции и принципа действия разрабатываемой
мешалки для перемешивания жидких продуктов

Описание конструкции разрабатываемого разрабатываемой мешалки для перемешивания жидких продуктов. Разрабатываемая мешалка предназначения для перемешивания жидких продуктов в специальных резервуарах и емкостях технологического назначения типа «еврокуб» (IBC-контейнер) в пищевой и пе-рерабатывающей промышленности (рис. 2.1). Кроме того, данная конструкция мешалки может применяться в химической, фармацевтической, лакокрасочной и прочих отраслях промышленности за счет своей универсальности.

Рисунок 2.1 – Общий вид мешалки при ее установке в «еврокуб» (IBC-контейнер)

1 – рама; 2 – мотор-редуктор с элек-тродвигателем; 3 – подшипниковый узел; 4 – перемешивающее устрой-ство
Рисунок 2.2 – Общий вид мешалки
Данная мешалка принадлежит к типу мешалок с фиксированным ритмом работы. Общий вид мешалки показан на рис. 2.2.
Мешалка (рис. 2.2) состоит из приводной части, представляющей собой раму 1, на которой установлен мотор-редуктор с электродвигателем 2. Враща-ющий момент перемешивающему устройству 4 передается через приводной вал, установленный в подшипниковым узле 3, который обеспечивает устойчи-вость импеллера во время работы и снижает радиальную нагрузку. Корпус подшипника узла крепится к раме 1 посредством болтовых соединений. Мотор-редуктор соединяется с рамой мешалки посредством фланца.
Приводная часть мешалки может комплектоваться в двух вариантах (рис. 2.3).
 
а) – вариант №1 б) – вариант №2
1 – рама; 2 – площадка под редуктор;
3 – мотор-редуктор; 4 – подшипнико-вый узел; 5 – площадка под вилы; 6 – планка; 7 – рукоятка; 8 – замок; 9 – эле-менты управления и автоматизации 1 – рама; 2 – площадка под редук-тор;
3 – мотор-редуктор; 4 – подшипни-ковый узел; 5 – рукоятка; 6 – замок;
9 – элементы управления и автома-тизации
Рисунок 2.3 – Привод мешалки

Рисунок 2.4 – Вариант перемещения и установки в «еврокуб» мешалки с помо-щью штабелера
Первый вариант обеспечивает возможность перемещения и установки в «еврокуб» всей конструкции мешалки в ходе производственной деятельности с помощью штабелера или погрузчика, а также предусматривает ручное испол-нение в виде рукояток (рис. 2.4).
Второй вариант обеспечивает возможность только ручного перемещения и установки в «еврокуб».
Отличием первого варианта конструкции приводной части от второй яв-ляется наличие в первой площадки и планки под вилы штабелера или погруз-чика.
Конструкция мешалки обеспечивает возможность замены и использования 6 видов перемешивающих устройств (импеллеров) (рис. 2.5) в зависимости от вязкости и плотности перемешиваемого продукта и скорости перемешивания. Замена данных типов перемешивающих устройств осуществляется с помощью двух болтовых соединений.
Каждый из представленных вариантов перемешивающих устройств (им-пеллеров) позволяет беспрепятственно устанавливать их в узкую горловину «еврокуба» (IBC-контейнер). Данная возможность обеспечивается за счет скла-дывающихся лопастей перемешивающих устройств, которые в процессе пере-мешивания раскрываются принудительно или за счет возникающей при враще-нии центробежной силы. Выбор конструктивных особенностей указанных пе-ремешивающих устройств произведен на основе представленного в разделе 1.4 анализа конструкций мешалок для перемешивания жидких продуктов.
   
мешалка 3-лопастная верхнее перемешивание мешалка 3-лопастная двухъярусная мешалка 4-х лопастная под углом одиночная
   
мешалка 4-х лопастная прямой угол
двухъярусная мешалка двухлопастная мешалка
конусные лопасти
Рисунок 2.5 – Варианты исполнения перемешивающих устройств (импеллеров)







2.4 Расчет технологической оснастки для обеспечения
функционирования мешалки для перемешивания жидких продуктов

Важным условием максимального использования «еврокубов» в техноло-гическом процессе любого производства является его полное опорожнение. Но из-за конструктивных особенностей опустошить «еврокуб» возможно только с помощью его наклона, что требует дополнительных трудовых и временных за-трат. Следовательно, создание устройства позволяющего максимально опусто-шить «еврокуб» от остатков жидкости является важной задачей. Для решения данной задачи сконструирован опрокидыватель (кантователь) «еврокубов» (рис. 2.9).

Рисунок 2.9 – Опрокидыватель (кантователь) «еврокубов»
С помощью опрокидывателя (кантователя) «еврокубов» минимизируются остаки жидкости в емкости, повышается безопасность работы персонала, уменьшается время полного слива жидкости.
Опрокидыватель (кантователь) «еврокубов» (рис. 2.10) представляет со-бой сварную конструкцию 2 из двух ярусов. Каждый ярус представляет собой профильную трубы квадратного сечения 60×60×4 ГОСТ 30245-2003, посере-дине для жесткости конструкции приварена труба квадратного сечения 50×50×4 ГОСТ 30245-2003. Два яруса соединены между собой двумя петлями ПН1 110×65. По периметру верхнего яруса в углах с целью ограничения пере-мещения «еврокубов» установлены ограничители. По другую сторону от пе-тель в двух углах обоих ярусов установлены упоры, между которым зажаты 2 пружины, выполняющие роль силового элемента.

Рисунок 2.10 – Опрокидыватель
(кантователь) «еврокубов»
Принцип работы опрокидывателя (кантователя) заключается в том, что по мере слива жидкости из «еврокуба» его вес снижается от максимального значе-ния. При максимальном значении пружины находятся в сжатом состоянии. По мере слива вес достигает равного силе пружины при максимальной деформации и начинает разжиматься, автоматически наклоняя его, увеличивая давление жидкости и увеличивая скорость опорожнения «еврокуба». Достигнув силы предварительной деформации пружины «еврокуб» практически полностью сливает жидкость. Максимальный угол наклона «еврокуба» составляет 10°.
Основными элементами опрокидывателя (кантователь) «еврокубов» яв-ляются пружины. Произведем расчет пружин с помощью встроенного в про-граммный комплекс Компас-3D модуля «Пружины (система проектирования пружин (пружины сжатия))». Проектный расчет пружины представлен на рис. 2.11.

Рисунок 2.11 – Проектный расчет пружины

Проверочный расчет пружины представлен на рис. 2.12.

Рисунок 2.12 – Проверочный расчет пружины
Результаты расчета скомплектуем в таблицу 2.2
Таблица 2.2 – Результаты расчета цилиндрической пружины сжатия
Наименование параметра Значение (свойство)
Материал Проволока 65С2ВА-Н-2-ХН-8 ГОСТ 14963-78
Класс – 3
Разряд – 2
Относительный инерционный зазор δ 0,15
Наружный диаметр пружины, мм D1 75
Диаметр проволоки, мм d 8
Число рабочих витков n 9,5
Полное число витков n1 10,5
Число поджатых витков с одной стороны n2 0,5
Число зашлифованных витков с одной стороны n3 0,5
Сила пружины при предварительной деформации, Н F1 600
Сила пружины при рабочей деформации, Н F2 2500
Сила пружины при максимальной деформации, Н F3 2941
Окончание таблицы 2.2
Рабочий ход пружины, мм H 135
Длина пружины, мм L0 294
Длина пружины при предварительной деформации, мм L1 251
Длина пружины при рабочей деформации, мм L2 116
Длина пружины при максимальной деформации, мм L3 84
Максимальное касательное напряжение, МПа τmax 1152
Допускаемое касательное напряжение, МПа [τ] 1350
Модуль сдвига материала, МПа G 78500
Плотность материала, кг/м3 ρ 8000
Масса пружины, кг m 0,784
Длина развернутой пружины, мм L 2252
Жесткость пружины, Н/мм c 14,067

Рисунок 2.13 – Подставка
технологическая под мешалку
С целью удобства транспортировки разработанной мешалки, ее хранения, экономии рабочего пространства производственного помещения сконструиро-вана технологическая подставка.
Технологическая подставка (рис. 2.13) представляет собой сварную кон-струкцию из профильных труб квадратного сечения 40×40×3 и 35×35×3 ГОСТ 30245-2003. В нижней части подставки на основании установлена емкость для стекания жидкости с мешалки после выемки ее из «еврокуба». К основанию с помощью болтового соединения установлены 4 колеса Е-J-75 NK с возможно-стью их стопорения.
Таким образом, разработанная технологическая оснастка для мешалки существенно упрощает ее эксплуатации в процессе производственной деятель-ности.

2.4 Обоснование конструктивно-геометрических характеристик
разрабатываемой мешалки и технологической оснастки системами
инженерного анализа

В последнее время широкое распространение получили методы численно-го моделирования, которые позволяют существенно сократить стоимость и сро-ки создания новых конструкций различных машин и аппаратов. Наиболее важ-ным инструментом этих исследований многие инженеры считают методы ко-нечных элементов и объемов.
Методы математического моделирования с использованием методов ко-нечных элементов и объемов находят все большее применение в практике про-ектирования новых узлов, деталей, моделирования течения различных физиче-ских сред под воздействием внешних факторов.
В настоящее время существует ряд специализированных программных продуктов для анализа методом конечных элементов и объемов, так называе-мые CAE – системы или системы компьютерного инженерного анализа. Данные системы, используемые для анализа и оценки функциональных свойств проек-тируемых узлов и деталей, охватывают широкий круг задач моделирования напряженно-деформированного и теплового состояния конструкций, стацио-нарного и нестационарного газодинамического и теплового моделирования с учетом вязкости, турбулентных явлений, пограничного слоя и т.п.
Эти системы в зависимости от функциональных возможностей, набора модулей и структурной организации разделены на три группы: легкие, средние и тяжелые. К легкой категории можно отнести такие системы, как AutoCad, CAD-KEY, Personal Designer, ADEM. Они, как правило, используются на пер-сональных компьютерах отдельными пользователями для выполнения неслож-ных инженерных задач. С системами среднего уровня (AMD, SolidWorks, SolidEdge) можно решать до 80 % инженерных и конструкторских задач, не привлекая мощные и дорогие системы тяжелого класса. В категорию систем тя-желого класса попадают Ansys, LS-Dyna, Nastran, ABAQUS, CATIA. Они ис-пользуют мощные аппаратные средства и позволяют решать широкий спектр конструкторско-технологических задач.
Однако большинство авторов наилучшим вариантом для использования в инженерном анализе считает систему SolidWorks. Так, например, авторы работ указывают, что система SolidWorks Simulation отлично зарекомендовала себя более чем на 40 тысячах промышленных предприятий по всему миру. Этот успех объясняется не только функциональными возможностями 3D моделиро-вания, открытой архитектурой, простотой освоения и использования, но и наличием полного спектра средств инженерного анализа, ориентированных как на рядовых инженеров-проектировщиков, так и на профессиональных расчет-чиков.
Для проверочного расчета на прочность и обоснования основных геомет-рических размеров деталей и узлов разрабатываемой мешалки и ее технологи-ческой оснастки применен вычислительный комплекс SolidWorks Simulation, основанный на методе конечных элементов и имеющий большое количество моделей, описывающих механические свойства материалов нагружаемых дета-лей. Общий вид рабочего интерфейса программного комплекса SolidWorks Simulation представлен на рис. 2.14.

Рисунок 2.14 – Общий вид рабочего интерфейса программного комплекса
SolidWorks Simulation
Узлом мешалки, которой непосредственно рассчитывался на статическую нагрузку, является перемешивающее устройство, так как именно он восприни-мает нагрузку в процессе перемешивания жидкостей. Из 6 представленных в разделе 2.2 перемешивающих устройств выбираем мешалку 4-х лопастную с прямым углом двухярусную. Выбор данного перемешивающего устройства обусловлен максимальными значениями сопротивления крутящему моменту от перемешиваемой жидкости из большей площади контакта и прямого угла лопа-стей.


Размер файла: 58,6 Мбайт
Фаил: (.rar)
-------------------
Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные!
Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку.
Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот.
-------------------

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

    Скачано: 1         Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.