Проект отжимного гидравлического пресса

Задание Введение

1. Описание конструкции

2. Расчетная часть

2.1 Расчет производительности аппарата

2.2 Определение количества и размеров камеры прессования

2.3 Определение хода плунжера

2.4 Определение давления рабочей жидкости в гидроцилиндре

2.5 Определение рабочего давления

2.6 Выбор насоса

2.7 Выбор двигателя

2.8 Расчет на прочность колонны гидропресса Заключение Список литературы

Задание

Спроектировать отжимной гидравлический пресс Исходные данные:

Продукт — виноград;

Производительность — 150 кг/ч;

Скорость холостого хода плунжера, 5 мм/с;

Количество жидкости в исходном продукте, 80%;

Удельное давление прессования продукта, 1МПа Определить параметры:

Количество и размеры камеры прессования;

Ход плунжера;

Давление рабочей жидкости в гидроцилиндре;

Производительность, мощность и кинематику привода насоса Рассчитать на прочность:

Колонну пресса Графическая часть:

Сборочный чертеж пресса А1−1л Технологическая и расчетная схема пресса А2−1л Деталировка камеры прессования А2−1л

Отжимной гидравлический пресс предназначен для отжима виноградного сока из винограда. Конструкция пресса предусматривает его крепление к полу производственного помещения через фундаментные болты М20*200, сам пресс выполнен П-образным с гидроцилиндром посередине.

1. Описание конструкции

Гидравлический пресс для отжима винограда корзиночного типа, П-образный, с гидроцилиндром посередине верхней балки, корзина для прессования располагается посередине. Схема пресса показана на рис. 1. ЩУ-щиток управления прессом, с кнопками управления гидроцилиндром, и измерительным манометром. Гидросистема состоит из приводного двигателя, насоса, гидрораспределителителя, расширительного бачка и трубопроводов Рис. 1. Схема пресса На схеме передача вращающего момента от электродвигателя к насосу показана через клиноременную передачу для упрощения восприятия схемы, на самом деле передачу вращения от вала двигателя к валу насоса осуществляется через муфту «звездочка» из стандартного ряда по ГОСТ 15 150.

Рис. 2. Схема гидросистемы пресса

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет производительности аппарата

Производительность гидропресса задана в исходных даных и равняется 150 кг/ч виноградного сока.

Принимаем плотность сока ;и зная что найдем объем занимаемый 150 кг сока переведем объем из кубических метров в литры:, тогда, т. е. 1литр сока весит 1 кг Зная количество сока в исходном продукте 80% мы путем простых арифметических подсчетов определяем количество сырья для получения 150л виноградного сока:

отсюда

винограда необходимо для получения 150литров виноградного сока. Округлим до 190 кг

2.2 Определение количества и размеров камеры прессования

Так как проектируемый гидропресс не исключает ручную работу: погрузку, разгрузку, установку камеры прессования (корзины) в рабочую часть пресса и т. д., то корзина весом 190 кг не возможна к подъёму без каких либо подъёмных средств (кран-балка). Мы разделим цикл производства 150-ти литров сока на три части. Тогда нам понадобятся три корзины, в которых будет находиться 190кг/3=63,3 кг винограда.

Принимаем насыпную плотность винограда, определяем объем занимаемый 63,3 кг винограда. Исходя из вышеприведенных расчетов, нам понадобится корзина объемом 0,16 м³ или более. Форма корзины представляет собой рис. 3

Рис. 3

где, зададимся величиной диаметра корзины и примем его равным 0,6 м., тогда радиус равен 0,3 м получаем,

;

Принимаем корзину с диаметром=0,6 м и высотой =0,6 м.

гидропресс отжим плунжер колонна

2.3 Определение хода плунжера

В предыдущем пункте мы рассчитали конструктивные параметры корзины высота ее 0,6 м, но продукт занимает 0, 56 м по высоте. Нажимная тарелка будет располагаться на 0,05 м выше верхнего края корзины, т. е. на расстоянии 0,09 м от слоя продукта. Тогда ход плунжера будет равен: 0,05м+0,04м+ 0,56м*0,8= 0,538 м. Коэффициент 0,8 показывает то, что сока в исходном продукте 80% в процессе прессования остается жмых от винограда 20%, который и будет занимать 20% от высоты корзины в конце цикла.

2.4 Определение давления рабочей жидкости в гидроцилиндре

Их исходных данных удельное давление прессования равно Р = 1Мпа.

Принимаем диаметр тарелки нажимной равный 0,6 м. Зная давление на поверхности тарелки мы можем определить силу, которая будет действовать на шток гидроцилиндра, а затем зададимся диаметром поршня гидроцилиндра и определим давление жидкости в гидроцилиндре.

Определение силы на штоке гидроцилиндра. Давление это сила, деленная на площадь, следовательно, зная площадь можно найти силу.

Па

;

S_{тарелки}==3,14*0.3м²=0,3 м² тогда, На данном этапе возможно два пути нахождения давления рабочей жидкости в гидроцилиндре Во-первых: задаться диаметром поршня и найти давление, а далее подобрать необходимый насос.

Во-вторых: определиться с насосом, мы будем знать его давление и потом вычислить диаметр поршня.

2.5 Определение рабочего давления

Принимаем диаметр поршня гидроцилиндра равный 160 мм согласно ГОСТ-6540−68., тогда

S_поршня ==3,14*0,08²м = 0,02 м²,

Следовательно, давление равно. Полученная величина давления вполне нам приемлема, так как для создания давления рабочей жидкости мы выберем насос шестеренчатый, который может создавать давления подобных величин и более. Для учета веса поднимаемых тел и трения в уплотнительных соединениях гидроцилиндра введем поправочный коэффициент К = 1,3, тогда давление в гидроцилиндре будет равно Р = 15Мпа*1,3 = 19,5 Мпа. Для того чтобы определиться с маркой насоса нам нужно знать величину его объемной подачи чтобы выдержать заданную скорость холостого хода плунжера. Нам известен ход плунжера, его диаметр, следовательно, мы можем определить изменение объема от его первоначального положения, до конечного.

Ход плунжера равен 0,538 м;

Скорость хода равна 5мм/с=0,005м/с;

Изменение объема в гидроцилиндре равно V₀-V₁, V₀=0,

V₁ = S_поршня*Н = 3,14*0,08²м*0,538м=0,10 811 648 м³ = 10,8 л.,

Для прохождения расстояния в 0,538 м с заданной скорость понадобиться 0,538/0,005=107,6с=1,8мин, тогда необходимая производительность насоса равна: .

2.6 Выбираем насос

Выбираем насос фирмы «Гидросила»: GP2,5K

Насосы шестеренные серии «К» изготавливаются со сквозным равнопрочным корпусом из алюминиевого проката. Цельнолитые втулки из высокопрочного алюминиевого сплава, которые изготавливаются методом литья под давлением, придают им высокие антифрикционные и прочностные характеристики Предназначены для гидросистем с давлением до 25 МПа.

Рис. 4

На рис. 4 изображены характеристики насосов данной серии. Насос имеет производительность 6л/мин на оборотах 2850, потребляемая мощность на данном режиме составляет 3,2кВт.

2.7 Выбор двигателя

Исходя из характеристик насоса подбираем двигатель:

АИР100S2; N = 2850об/мин, P = 4кВт. Исходя из того, что рабочая частота вращения насоса совпадает с частотой вращения двигателя, следовательно, передаточное отношение для привода насоса будет равняться U=1. Передачу вращения от вала двигателя к валу насоса осуществим через муфту «звездочка» из стандартного ряда по ГОСТ 15 150.

2.8 Расчет на прочность колонны гидропресса

Мы знаем силу, действующую на шток гидроцилиндра, то есть эта сила будет изгибать балку, схема показана на рис. 5

Рис. 5

Для определения максимального изгибающего момента составим уравнения равновесия для балки:

Хв = 0;

— Ra+F-Yб = 0;

?Ма = -F*0,4м+Yб*0,8 м = 0, получим

Yб = F*0,4/0,8=F/2;

Ra = F-Yб = F-F/2 = F/2,

Как видно из эпюры момента изгибающего, он максимален в точке приложения силы F, и равен Мmax = 0,3*10 ⁶Н*0,4 м = 120 000Н*м Запишем условие прочности:, где — предел текучести стали, он равен 220Мпа.(табличная величина)

=Мmax/Wx,

где Wx — момент сопротивления балки, для прямоугольной трубы 200мм*100мм и толщиной стенки 6 мм Wх=164см³ (табличное значение), тогда

=120 000Н*м/0,164 м³=73 Мпа

условие прочности соблюдено.

Заключение

Разработанная конструкция очень проста, в ней используется большое количество стандартных изделий. Запас прочности = 3. Гидропресс легок в обслуживании и работе.

Список литературы

Проектирование, конструирование и расчет техники пищевых технологий под редакцией В. А. Панфилова. — Спб.: «Лань», 2013 910с Остриков А. Н., Абрамов О. В. Расчет и конструирования машин и аппаратов пищевых производств.

Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. — 3-е изд., перераб. и доп. / Под ред. к.т.н. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещеренова — М.: Машиностроение, 1972. — Т. 2.