Расчет производительности тестоделительных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Состояние вопроса

1.1Теоретические основы процесса

1.2 Обзор существующих конструкций машин

2. Описание конструкции и принципа действия машины

3. Расчетная часть

3.1Расчет производительности

3.2Энергетический расчет

Список использованных литературных источников



Введение

Деление готового теста на требуемое количество заготовок одинаковой массы является важной операцией в производстве хлеба. Главный принцип получения заготовки для разных типов теста - принцип объёмного деления. Чтобы механизировать процесс деления, используют тестоделительную машину.

Тестоделительные машины (тестоделители) предназначены для деления теста на тестовые заготовки заданной массы. Основным качественным показателем работы тестоделительных машин является точность массы кусков теста. Определение точности работы тестоделительной машины имеет конечной целью обеспечение выпуска стандартной продукции, сокращение производственных потерь и обнаружение возможных отклонений в технологических параметрах приготовления тестовых полуфабрикатов.

За время рабочего цикла в тестоделителе совершаются следующие операции: заполнение рабочей камеры тестом, сжатие его до рабочего давления, перемещение по рабочей камере, стабилизация давления, выдача отмеренной заготовки, возвращение избытка теста в приемную воронку. Сложность выполнения этих операций заключается в специфичности свойств теста: оно представляет собой продукт с капиллярно-пористой структурой, удерживаемой упругим эластично-пластичным скелетом, поры которого заполнены газом, состоящим из углекислоты, паров воды, спирта и других продуктов брожения. Под действием образующегося в процессе брожения газа увеличивается объем теста, уменьшается плотность и меняются структура и свойства составных частей.

В зависимости от принятой схемы машины указанные операции могут совмещаться, менять последовательность либо совсем исключаться.

Основными элементами тестоделителей являются нагнетатель теста, стабилизатор давления и делительная головка.

1. Состояние вопроса

В понятие «разделка» входят все операции по обработке выброшенного теста перед его выпечкой - деление теста на куски, округление кусков, предварительная расстойка, формование тестовых заготовок и окончательная расстойка. Все эти операции, за исключением формования плетеных и сдобных изделий, в настоящее время механизированы. Оборудование для разделки теста и выпечки хлеба комплектуется в поточно-механизированные и комплексно-механизированные линии.

Выброженное тесто из бродильной емкости попадает в тестоспуск, расположенный над воронкой делительной машины. Тестоспуск - стальной бункер с уклоном стенок 45° - должен вмещать определенный запас теста (1,5 - 3 дежи). Это необходимо для равномерного питания делителя, а иногда и для дображивания теста. В нижнем отверстии тестоспуска имеется шибер, регулирующий подачу теста в воронку делителя, где уровень теста должен быть постоянным.

На многих хлебозаводах постоянный уровень теста в воронке делителя поддерживается автоматически с помощью регуляторов уровня, воздействующих на привод к шиберу тестоспуска. Если уровень теста будет ниже уровня датчика, открывается шибер тестоспуска и тесто начинает поступать в воронку делителя.

Место опрокидывания дежей в воронку тестопуска при подъеме их ограждается металлической решеткой, которая должна быть сблокирована с электродвигателем опрокидывателя. Запрещается находиться внутри ограждения или под поднятой дежой. Перед фронтом деже-опрокидывателей оставляют свободную площадь шириной 3 м. Отверстия тестоспусков без подъема дежи закрывают редкой металлической решеткой. Очищая тестоспуск, пользуются скребком с длинными ручками. Тесто из приемной воронки делителя попадает в его рабочую камеру, откуда оно нагнетается в мерные устройства и затем выталкивается в виде отдельных кусков равного объема.

Для деления теста из ржаной или пшеничной обойной муки применяют тестоделигели со шнековым нагнетанием. Тесто из сортовой и пшеничной муки делят в машинах с валковым или поршневым нагнетанием, так как шнеки могут ухудшить физические свойства клейковины. В производстве хлеба из ржаной муки и муки пшеничной обойной применяют в основном тестоделитель «Кузбасс» и делители ХДН-4, ХДФ-М2. Делитель «Кузбасс» в отличие от других обеспечивает точную укладку кусков теста в формы, помещенные на транспортер, кинематически связанный с делительной головкой машины. Для деления теста из сортовой пшеничной муки используются тестоделители ХТД, РМК, РТ и ХТК.

Все тестоделители работают по объемному типу, то есть делят тесто на куски одинакового объема. Если плотность теста, поступающего в мерные карманы, будет постоянна, то и масса кусков теста будет одинакова. В каждом делителе имеются устройства (шнеки, поршни), уплотняющие тесто перед поступлением в мерники, однако плотность теста все же колеблется вследствие различной влажности его, выброженности.

В настоящее время почти весь ассортимент изделий вырабатывают штучными, поэтому точность деления теста приобретает огромное значение. Допустимое отклонение (установленное по взвешиванию 10 шт.) от стандартной массы для остывших штучных изделий ±2,5%. При больших отклонениях изделия бракуются. Кроме того, выпуск штучных изделий с массой, превышающей стандартную, вызовет снижение выхода, так как выход подсчитывается по стандартной массе хлеба. Куски теста различной массы, попадая в печь, пропекаются неодинаково, что отрицательно влияет на качество хлеба. Поэтому желательно, чтобы при выработке штучных изделий тестоделитель работал с точностью ±1,5 - 2,0, а при выработке весовых изделий отклонения от установленной массы не превышали ±5 - 6%.

На каждом предприятии стремятся точно определить развес куска теста, обеспечивающий стандартную массу изделия и систематически контролируют фактическую массу кусков на выходе из делителя. Масса тестовой за готовки должна быть на 10 - 15% больше массы остывшего изделия, так как во время выпечки и остывания масса хлеба уменьшается. Уменьшение массы хлеба при выпечке называется упеком, а при хранении - усушкой.

Развес тестовой заготовки на выходе из тестоделители на производстве систематически уточняется и контролируется. С изменением упека или усушки должен измениться и развес куска теста.

Точность работы тестоделителя во многом зависит от того, насколько правильно он эксплуатируется. Машинист, обслуживающий тестоделитель, следит за тем, чтобы уровень теста в его воронке был постоянным, так как это обеспечивает постоянную плотность теста и большую точность деления. Масса тестовых заготовок, выходящих из тестоделителя, систематически проверяется на циферблатных весах 6 - 8 раз в смену. При значительных отклонениях от установленной массы регулируется объем мерников. Винты, регулирующие развес кусков теста, должны быть закрыты сетчатыми ограждениями, сблокированными с электродвигателем машины.

Во время работы тестоделителя нельзя пытаться регулировать массу кусков теста и чистить рабочие детали машины. Перед началом работу машины в течение 2 - 3 мин проверяют на холостом ходу. Первые 10 - 12 кусков теста после начала работы имеют неточную массу вследствие подсоса воздуха - внутрь тестоделителя. Эти куски возвращают в воронку делительной машины, массу последующих кусков проверяют. Производительность делительной машины должна соответствовать производительности печи (с превышением на 5 - 4%, так как часть кусков теста, выходящих из делителя, отбраковывается из-за неточности массы).

1.1 Теоретические основы процесса

Процессы, происходящие в рабочих камерах тестоделительных машин, имеют свою специфику. Они совершаются циклически в течение сравнительно короткого времени, исчисляемого секундами или их долями. За это время протекает целый комплекс процессов. Однако принимать во внимание следует лишь только те из них, которые за короткое время движения делителя оказывают существенное влияние на тесто или на сам процесс деления.

Брожение в тестоделительной машине протекает очень медленно и поэтому здесь не учитывается. Кратковременное давление и механическое перемешивание, которые имеют место в рабочей камере тестоделительной машины, влияют существенно на структуру, физико-механические свойства теста и характер последующего его брожения. Они являются определяющими факторами при выборе рабочих параметров тестоделительной машины.

До последнего времени при рассмотрении рабочего процесса тестоделительной машины обращали внимание на одну сторону процесса: влияние давления в рабочей камере на точность деления тестовых заготовок.

При воздействии давления на сброженное тесто в нем уменьшается объем газовых пузырьков и происходит поглощение части газа тестом, а при одновременном ведении и интенсивном механическом перемешивании происходит деление газовых пузырьков на более мелкие, что способствует созданию равномерной мелкопористой структуры. Последняя способна лучше удерживать газовую среду на последующих этапах технологического процесса.

Весьма важным при указанных операциях является изменение свойств клейковинного скелета с образованием поперечных связей между смежными белковыми молекулами, что на определенной стадии способствует упрочению структуры, повышению газоудерживающей способности и снижению липкости теста. Совместное воздействие на тесто давления и механического перемешивания имеет строго определенный оптимум, после которого наступает ухудшение свойств теста. Поэтому параметры рабочей камеры тестоделительной машины должны лимитироваться показателями качества теста.

Проведенные исследования теста, созревшего до стадии разделки, показали, что после обжатия под определенным давлением тесто в расстойке достигает большего объема, чем тесто, не подвергшееся воздействию давления. При этом повышение давления способствует укреплению клейковины и снижению расплываемости теста вплоть до давлений, равных 5·105 Па. Однако при давлении выше 2•105 Па упрочение структуры теста происходит параллельно со снижением бродильной активности дрожжей, поэтому увеличение объема заготовок в расстойке было меньше, хотя они и имеют большую высоту.

Таким образом, различные конструкции тестоделителей в значительной степени влияют на качество тестовых заготовок. Соответственно, для каждого вида теста целесообразно выбирать строго определенное тестоделительное оборудование.

1.2 Обзор существующих конструкций машин

Существует несколько классификаций тестоделительных машин. Первые классификации были предложены М. С. Лившицем, С. И. Артоболевским и Н. В. Зайцевым.

М. С. Лившиц предлагал за основу классификации принять элементы, наиболее предопределяющие качественные и количественные показатели работы. В качестве таких элементов он указывал нагнетательные устройства и мерники.

В зависимости от способа нагнетания теста в делительную головку

существующие тестоделительные машины делят на тестоделители:

· со шнековым;

· с поршневым;

· с лопастным;

· с валковым (ротационным);

· с вакуммным нагнетанием теста.

В основу классификации С. И. Артоболевского положены способ нагнетания теста в мерники и наличие делительной головки. По способу нагнетания теста выделяют тестоделители:

· c поршневым нагнетанием;

· c лопастным нагнетанием;

· c валковым нагнетанием;

· cо шнековым нагнетанием.

В зависимости от наличия делительной головки выделяют тестоделители:

? с делительными головками;

? без делительных головок.

По количеству карманов различают делительные головки: однокарманные и многокарманные.

Н. В. Зайцев классифицирует тестоделительные машины: по способу отмеривания и в зависимости от ритма работы. По способу отмеривания выделяют три группы: делящие тесто на куски мерными карманами, отсекающие от выпрессовываемого жгута теста и штампующие или делящие кусок известной массы на определенное число частей. В зависимости от ритма работы - на машины с фиксированным и нефиксированным ритмом.

А. Г. Рахимштейн и Б. А. Золотов подчеркнули необходимость отражения в системе классификации степени согласованности нагнетающей и дозирующей систем и характера их работы (периодического или непрерывного). При этом разделение производится на две группы: в зависимости от того, равное или большее количество теста подается нагнетателем в камеру сжатия по отношению к тесту, воспринимаемому за рабочий цикл дозирующим устройством.

А. Я. Соколов утверждал, что сложные схемы классификации не только не могут охватить процесс, но и подтверждают их громоздкость, поскольку многообразие признаков при многоступенчатой классификации затрудняет составление и анализ обобщающей системы.

Такому же направлению в классификации придерживается и П. Т. Трубенков, дополняя его соображения построением классификации, основанной на технологическом ряде, то есть разделении машин на группы, обеспечивающие определенные технологические схемы.

За время рабочего цикла в тестоделительной машине совершаются следующие операции: заполнение рабочей камеры тестом, сжатие теста до рабочего давления, перемещение теста по рабочей камере, наполнение мерной камеры, стабилизация давления, выдача отмеренной заготовки, возвращение избытка теста в приемную воронку.

Указанные операции могут совмещаться, менять свою последовательность либо совсем исключаться. Совокупность указанных операций и составляет рабочий процесс тестоделительной машины.

В наименованиях классификационных схем указываются лишь основные характеристики: вид нагнетателя теста, способ стабилизации давления и отмеривания дозы.

Стабилизатор давления - устройство, обеспечивающее постоянство давления в рабочей камере тестоделителя в момент отмеривания дозы. Стабилизация обычно осуществляется с точностью ±0,3•105 Па.

Нагнетатель обеспечивает подачу и сжатие теста в рабочей камере. Под действием определенного давления тесто заполняет мерные емкости делительной головки либо просто покидает рабочую камеру. Нагнетатели бывают шнековые, поршневые, вальцовые, лопастные, роторные, пневматические и другие.

Делительная головка - это устройство, содержащее мерные емкости, которые при заполнении их тестом соединяются с рабочей камерой, а при разгрузке отсоединяются от нее.

Если деление теста на куски осуществляется путем отсекания ножом выдавливаемой массы через мундштук, то в данном случае делитель не имеет делительной головки.

Стабилизирующее влияние на процессы, происходящие в рабочей камере, оказывает величина буферной емкости. Она представляет собой часть рабочей камеры, которая остается заполненной тестом по окончании рабочего цикла.

В принципиальной схеме должны найти отражение только те элементы, которые оказывают влияние на характер процесса. Однотипные схемы объединяют группы делителей. На характер процесса не влияют конфигурация нагнетательного поршня и мерной камеры (прямоугольная, круглая, овальная и другая), способ выдавливания теста из мерного кармана делительной головки (противодавление, механический привод и другое).

К конструкциям тестоделительных машин предъявляются следующие требования[1, с. 203]:

? возможность регулирования массы отмериваемого куска теста в заданных пределах в зависимости от сорта, состава и консистенции теста;

? полное заполнение тестом заданного объема мерного кармана или постоянная скорость выпрессовывания жгута;

Постоянная плотность теста отмериваемых кусков для обеспечения точности массы кусков.

Конструкции тестоделительных машин можно классифицировать на следующие девять групп:

1. Тестоделительная машина с лопастным нагнетателем, выполненным в виде поворотной лопасти, жестко закрепленной на валу, и поворотной деятельной головкой изображена на рисунке 1.1. Стабилизация давления в рабочей камере осуществляется с помощью пружинного демпфера, установленного на рычаге отсекающей заслонки. Делительная головка двухкарманная со спаренными плавающими поршнями, перемещающимися за счет давления теста.

1 - нагнетающая лопасть; 2 - делительная головка; 3 - мерная камера;

4 - отсекающая демпфирующая заслонка; 5 - приемная воронка; 6 - стабилизатор давления.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема тестоделительной машины с лопастным нагнетателем (жестко закрепленная лопасть) и делительной головкой

В лопатных делителях деление осуществляется непрерывно вращающейся делительной головкой.

Производительность тестоделительной машины изменяется перестановкой ремня на двухступенчатых шкивах или установленным в приводе вариатором скорости.

Тестоделительные машины с лопастным нагнетанием - сравнительно новые машины, отличающиеся универсальностью: они могут перерабатывать пшеничное и ржаное тесто любых сортов.

Использование трехлопастного нагнетания в сочетании с многокарманной делительной головкой снижает энергоемкость машины и увеличивает точность её работы.

2. Тестоделительная машина с поршневым нагнетателем и делительной головкой изображена на рисунке 1.2. К данной группе машин относятся следующие марки: СД, ХТД, РМК, «Кооператор» (СССР); «Мультимат», «Парта», «Универса» (ФРГ); «Дей», «Идеал» (США) и другие. Нагнетание теста в таких машинах осуществляется с помощью прямоугольного поршня. Стабилизация давления достигается применением пружинного или гидравлического демпфера. Делительные головки обычно многокарманные с плавающими поршнями и механическим выталкивателем. Буферные емкости имеют значительные размеры.

1 - мерная камера; 2 - делительная головка; 3 - заслонка; 4 - нагнетающий поршень; 5 - приемная воронка; 6 - стабилизатор давления.

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема тестоделительной машины с поршневым нагнетателем и делительной головкой

Деление теста в машинах с поршневым нагнетанием состоит из следующих этапов: приема теста и передачи его в камеру нагнетания, уплотнения теста в камере нагнетания, передачи теста в карман делительной головки (в мерный карман) с обеспечением постоянной и равномерно распределенной плотности теста. Затем возвращения избытка теста в приемную воронку, отделения отмеренного объема теста, находящегося в камере нагнетания, выталкивания куска теста из кармана делительной головки, отсекания этого куска от делительной головки; удаления куска из машины.

Для обеспечения деления с погрешностью не более ±2% объем камеры нагнетания должен быть таким, чтобы после окончания рабочего хода нагнетательного поршня от торца поршня до делительной головки оставался так называемый буферный объем, в несколько раз превосходящий объем одновременно заполняемых мерных карманов делительной головки. Ход поршня должен быть таким, чтобы вытесняемый им объем был несколько больше объема мерных карманов, при этом нагнетательный поршень часть своей траектории во время рабочего хода должен совершать при открытой заслонке, чтобы избыток теста выталкивался из камеры нагнетания обратно в приемную воронку.

Тестоделители с поршневым нагнетанием являются наиболее распространенными и старыми. Они обеспечивают большую точность деления, так как в этих машинах, возможно, достичь значительного давления на тесто в конце нагнетательного процесса (при большем давлении имеет место меньший разброс плотности теста). Однако чрезмерно высокое давление приводит к таким нагрузкам, при которых ускоряется изнашивание деталей тестоделителя, увеличиваются вероятность поломки и энергетические затраты. Для обеспечения постоянного давления и для защиты машины от перегрузок в механизме нагнетания устанавливают стабилизаторы давления, а в камере нагнетания предусматривают возможность возврата избытка теста в приемную воронку.

Недостатком делителей с поршневым нагнетателем является неудобство очистки рабочей камеры и делительной головки при остановках машины на время более 2 часов.

3. Тестоделительные машины с валковым нагнетателем и делительной головкой: ХДВ, РТ-2, РМК, системы Целика, ХЛС-9 и другие. Принципиальная схема тестоделительной машины с валковым нагнетателем и делительной головкой изображена на рисунке 1.3. Валковые нагнетатели обычно используют для пшеничного теста, так как они отличаются сравнительно мягким воздействием на тесто. Давление, создаваемое нагнетателем в рабочей камере, зависит от диаметра валков и зазора между ними. Машины обычно работают без стабилизаторов давления. Делительные головки многокарманные, но под заполнением в большинстве случаев находится один карман.

1 - приемная воронка; 2 - нагнетающий валик; 3 - мерная камера;

4 - механизм регулирования хода поршня; 5 - делительная головка.

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема тестоделительной машины с валковым нагнетателем и делительной головкой

Нагнетание теста производится одной или двумя парами валков, вращающихся навстречу друг другу с постоянной скоростью. В этих машинах стабилизаторы давления, как правило, не используются. Мерные карманы могут быть расположены по окружности делительного барабана или по его образующей.

Тестоделительные машины с валковым нагнетанием предназначены для деления пшеничного теста при выработке массовых сортов хлеба и мелкоштучных изделий.

Основными недостатками валковых нагнетателей является неудобство регулирование изменения подачи теста, а также отсутствие стабилизатора давления в рабочей камере делителя. Однако делители с валковым нагнетанием имеют и существенные достоинства: сравнительная простота конструкции, надежность в работе и щадящее воздействие на структуру теста.

4. Тестоделительная машина с лопастным нагнетателем в виде качающейся лопасти и дополнительного валкового питателя без делительной головки. Принципиальная схема изображена на рисунке 1.4.

Отделение заготовок осуществляется путем отсекания ножом тестовой массы, выпрессовываемой через мундштук. К этим машинам относятся новейшие тестоделительные машины, которые выпускаются во многих зарубежных странах: «Дива», «Ультима» (ФРГ), «Соча» (Югославия), S-70 (Венгрия) и другие. Для машин этой группы характерны сравнительно мягкое воздействие на тесто, низкое давление в рабочей камере, высокая точность деления и малое потребление энергии. Однако их конструкция сложная, имеет большое количество передач и рычажных быстроизнашивающихся механизмов.

1 - приемная воронка; 2 - нагнетающий валик; 3 - убирающая лопасть; 4 - поворотный барабан; 5 - мундштук; 6 - отсекающий нож.

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема тестоделительной машины с лопастным нагнетателем без делительной головки

5. Тестоделительная машина с лопастным нагнетателем, выполненным в, виде вращающегося барабана с убираемой лопастью и делительной головкой с механическим приводом мерных поршней. Эти машины еще не работают в промышленности. Принципиальная схема изображена на рисунке 1.5.

1 - стабилизатор давления; 2 - мерный поршень; 3 - делительная головка; 4 - приемная воронка; 5 - вращающийся барабан; 6 - убираемая лопасть.

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема тестоделительной машины с лопастным нагнетателем (убираемая поворотная лопасть) и делительной головкой

6. Тестоделительная машина с роторным нагнетателем и дополнительным валковым питанием без делительной головки. Принципиальная схема изображена на рисунке 1.6.

Эти машины отличаются тем, что нагнетатель выполнен в виде ротора с вырезом определенной конфигурации, которая используется для подачи и нагнетания теста. Эта группа машин также относится к новым разработкам, но еще не внедренным в промышленность. В них сочетаются простота конструкции и управления, рациональное построение рабочего процесса, более высокая производительность.

1 - приемная воронка; 2 - ограничитель хода заслонки; 3 - под-пружиненная отсекающая заслонка; 4 - роторный нагнетатель; 5 - бу-ферная камера; 6 - питательный валик; 7 - отсекающий нож.

Рисунок 1.6 - Принципиальная схема тестоделительной машины с роторным нагнетателем без делительной головки

7. Тестоделительная машина с валковым нагнетателем и прокатывающим валковым устройством без делительной головки. Принципиальная схема тестоделительной машины с валковым нагнетателем и прокатывающим устройством без делительной головки изображена на рисунке 1.7. К ним относятся многоручьевые тестоделительные машины ФАТВ (ГДР), «Гефра» (Голландия) и другие.

Они предназначены для выработки мелкоштучных изделий из пшеничной сортовой муки. В этих машинах тесто формуется методом прокатки, которая по интенсивности проработки аналогична обжатию теста под давлением в закрытой камере. Отделение кусков от прокатанной ленты производится вращающимися ножами. Тестоделительная машина компонуется с оригинальным многоручьевым округлителем, после которого тестовые заготовки выходят рядами по 4--6 шт.

1 - приемная воронка; 2 - нагнетающие валки; 3 - формующий барабан; 4 - реборда барабана; 5 - отсекающий нож.

Рисунок 1.7 - Принципиальная схема тестоделительной машины с валковым нагнетателем и прокатывающим устройством без делительной головки

8. Тестоделительные машины со шнековым нагнетателем без делительной головки: ХДР, «Роботер» и другие. Принципиальная схема тестоделительной машины со шнековым нагнетателем без делительной головки изображена на рисунке 1.8.

Они отличаются от предыдущих тем, что разделение теста на куски осуществляется с помощью ножа, который периодически отсекает непрерывно выдавливаемую через мундштук тестовую массу в виде цилиндра. Точность деления теста у этой группы машин значительно ниже, чем у предыдущей, но они оказывают на тесто более слабое воздействие и требуют значительно меньшего расхода энергии на привод машины.

1 - приемная воронка; 2 - нагнетающие шнеки (2 штуки); 3 - отсекающий нож; 4 - мундштук; 5 - ролик, включающий привод.

Рисунок 1.8 - Принципиальная схема тестоделительной машины со шнековым нагнетателем без делительной головки

Тестоделительные машины из-за шнекового нагнетателя обеспечивают наиболее точную и стабильную работу и отличаются сравнительно простой конструкцией.

Тестоделительные машины со шнековым нагнетателем предназначены в основном для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки большой массы. Эти машины наиболее распространены в современном производстве и предназначены в основном для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки большой массы. Они отличаются сравнительной простотой устройства и интенсивным механическим воздействием, которое для ржаного теста оказывает положительное влияние на процесс расстойки. Для теста из пшеничной сортовой муки такое воздействие нежелательно.

Недостатком этих машин является значительное колебание давления в мерных карманах ввиду непрерывного вращения шнека и периодического отбора отмеренных кусков.

Еще одним недостатком тестоделителей является весьма неудобная очистка шнеков от теста при длительных остановках. У большинства машин после очистки в рабочей камере остается много теста, которое перекисает, портится и очень интенсивно реагирует с чугунным корпусом рабочей камеры. При этом не исключена возможность попадания в изделия продуктов окисления металла. В настоящее время следует ставить вопрос о выполнении рабочих камер тестоделительных машин из кислотостойких нержавеющих материалов.

9.Тестоделительные машины со шнековым нагнетателем и поворотной делительной головкой: ХДФ-2М, «Кузбасс» и другие, предназначенные для деления ржаного, ржано-пшеничного и пшеничного теста из муки II сорта. Принципиальная схема тестоделительной машины со шнековым нагнетателем и делительной головкой изображена на рисунке 1.9.

Нагнетание теста осуществляется с помощью одного или двух шнеков, стабилизаторы давления отсутствуют, делительные головки - поворотные барабанного типа со спаренными плавающими поршнями, перемещение которых осуществляется под давлением теста.

1 - мерный поршень; 2 - делительная головка; 3 - нагнетающий шнек;

4 - приемная воронка.

Рисунок 1.9 - Принципиальная схема тестоделительной машины со шнековым нагнетателем и делительной головкой

2. Описание конструкции и принципа действия машины

Тестоделительная машина ХДФ-М2. Тестоделительная машина ХДФ-М2 изображена на рисунке 2.1. Технические характеристики ее представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики тестоделителя ХДФ - 2М

Производительность техническая, кусков/мин.	16 - 48
Точность деления теста в %	1,6
Количество шнеков	2
Электродвигатель	3 кВт, 960 об/мин.
Передача от электродвигателя	клиноременная
Количество ремней	2
Габаритный размеры машины, мм (ДхШхВ)	1335х830х1160
Масса машины, кг	610

Она предназначена для деления ржаного и ржано-пшеничного теста на заготовки массой 0,7--1,25 кг и состоит из приемной воронки 3, примыкающей к рабочей камере 2, в которой размещено два нагнетающих шнека 1. Рабочая камера соединена с горловиной 4, к цилиндрической проточке которой примыкает барабанная делительная головка 5. В диаметральной цилиндрической проточке 15 головки размещено два плавающих поршня 6. Сверху головка закреплена откидным ограждающим щитком 7. Приводной электродвигатель 14 расположен на шарнирно закреплённой площадке 13, находящейся в нижней части станины 17. С помощью клиноременной передачи 16 электродвигатель соединен с промежуточным валом 18. С него движение с помощью шестерен 19 и 20 сообщается шнекам 1, а клиновым ремнем 12 - валу червячного редуктора 9. Последний через мальтийский крест сообщает периодическое движение делительному барабану. Натяжение ремня 12 осуществляется роликом 10 с винтовым фиксатором 11.

Машина ХДФ-М2 выпускается киевским заводом «Хлебмаш». По специальному заказу делитель может быть доукомплектован транспортером, привод которого осуществляется от звездочки 8.

Рисунок 2.1 - Тестоделительная машина ХДФ-2М

Устройство делительной головки показано на рисунке 11. В чугунный барабан 13 головки запрессовано две цапфы 12, которые входят в подвижные подшипники 3, установленные с помощью болтов 4 в кронштейнах 2, крепящихся в горловине 1 болтами 5 . В диаметральной проточке барабана размещены спаренные алюминиевые поршни 10, соединенные винтом, имеющим правую и левую резьбу на концах. На болте 8 закреплено фиксирующее пружинное устройство 7, предохраняющее винт от произвольного проворачивания во время работы. Чтобы поршни не проворачивались, в цилиндрической проточке барабана закреплена лыска 6. Конечные положения поршней фиксируются с помощью винтов 11.

Рисунок 2.2 - Делительная головка тестоделительной машины ХДФ-М2

Принцип действия тестоделительной машины ХДФ-М2. Тесто выгружается в приемную воронку 3 установленную над загрузочным отверстием машины и попадает на два шнека 1, вращающихся навстречу друг другу. Шнеки увлекают тесто в камеру сжатия 2. Затем тесто под действием созданного шнеками давления перемещает поршень барабана 13 в крайнее положение и занимает свободный объем в поршневом пространстве барабана.

После этого барабан поворачивается на 180 градусов и останавливается, а противоположный поршень 10 оказывается под давлением теста нагнетаемого шнеками. Поршни снова перемещаются в крайнее положение, происходит выталкивание отмеренного куска теста на ленту транспортера, а освободившийся объем заполняется новой порцией теста.

Такое периодическое вращение осуществляется при помощи четырехпазового мальтийского креста и поводковой шайбы. Чем больше столб теста, давящего на эти шнеки, тем лучше заполняется барабан и тем точнее развес кусков теста.



3. Расчетная часть

Расчёт включает следующие разделы:

- расчет производительности,

- энергетический расчет.

При расчёте следует учитывать ряд особенностей шнекового нагнетателя, который обычно работает непрерывно, а отбор отмеренных тестовых масс осуществляется периодически. В таком случае в рабочей и мерной камерах делителя давление изменяется по синусоиде от максимума в момент отсутствия отбора до минимума в момент наполнения мерной камеры.

Рисунок 3.1 - Схема шнекового нагнетателя и эпюра давления

D и d - диаметры шнека и его вала;

L - длина рабочей части нагнетателя;

p0 и pр - начальное и конечное давление;

t - шаг шнека;

д- толщина шнека.

Давление на винтовую лопасть шнека перед каждой лопастью меньше, а за ней больше среднего значения, которое в камере прессования изменяется по закону, близкому к линейному (рисунок 3.1).

В тестоделительных машинах со шнековым нагнетателем теста одним из основных рабочих органов является шнек, размеры которого, исходя из опытных данных, следует принимать в таких пределах: диаметр 150…250 мм, шаг 120…200 мм, частота вращения 0,5…1,34 с-1 (в зависимости от вида перерабатываемого теста). Cредняя плотность теста кг/м3, коэффициент подачи теста ш=0,3, угол трения ржаного теста ц=25є;f=0,463.

При расчете шнекового нагнетателя для ржаного теста примем следующие данные:

диаметр шнека D =0,2 м;

диаметры вала шнека d =0,05 м;

шаг шнека t =0,19 м;

по паспорту частота вращения n =960 об/мин; мощность N=3кВт;

число рабочих шагов m =2,5;

толщина лопасти шнека д=0,005 м;

давление в рабочей камере p=0,8·105 Па.

Для упрощения расчётов предположим, что нагнетающий шнек имеет плоскую винтовую поверхность со средним углом подъёма винтовой линии . Поскольку осевое перемещение частиц материала по высоте перашнека будет неодинаковым, то это следует учесть коэффициентом отставания .

Определим средний угол подъёма винта шнека:

,

.

машина тестоделительный нагнетатель лопастной

3.1 Расчет производительности

Задача расчёта - определить производительность тестоделителя.

Исходные данные:

Масса заготовки m=0,4 кг

Производительность штучная 80 шт/мин

Массовая производительность тестоделительных машин определяется производительностью делительных органов машины:

, (3.1)

где Wn=1 - число одновременно получаемых заготовок, шт;

q3=0,4 - максимальная масса заготовки;

Тр - период рабочего цикла;

, (3.2)

где zk =2 - число мерных карманов делительного механизма;

n - частота вращения делительной головки, принимаем n= 25 об/мин.

Подставим значение частоты вращения делительной головки в формулу (3.2) и определим период рабочего цикла:

Из формулы (3.1) определим производительность тестоделителя:

.

Штучная производительность находится по формуле (3.3):

Пшт=П/q3 (3.3)

Пшт=1728/0,4=4320 (шт/час).

Пшт=72 (шт/мин).

3.2 Энергетический расчет

Для проведения энергетического расчета тестоделительной машины необходимо определить приводную мощность и выбрать электродвигатель.

Расчет приводной мощности.

Приводная мощность с учетом КПД подшипников и привода рассчитывается по формуле:

, (3.4)

где Nдг -мощность на валу делительной головки, кВт;

Nш - мощность на валу шнека, кВт;

зобщ - коэффициент полезного действия привода.

, (3.5)

где w - угловая скорость шнека, рад/сек;

Мкр - крутящий момент на валу шнека, Н·м;

x - количество шнеков, шт(х=2);

з1 и з2 - кпд подшипников и привода.

Крутящий момент на валу шнека:

Мкр=0,131·m·(1-k0)·pmax·(D3-d3)tgбср, (3.6)

где m - число рабочих шагов, шт;

k0 - коэффициент отстаивания;

pmax - максимальное давление, Па;

D и d - диаметры шнека и его вала, м;

бср - средний угол подъема винтовой линии нагнетающего шнека,є.

Мкр= 0,131·2,5·0,437·0,8·105·(0,23-0,053) tg35є=63,12Н·м,

Угловая скорость шнека, рад/сек:

w=р·nш/30. (3.7)

Частота оборотов шнека, об/мин:

nш=nдв/up.п.1·up.п.2·uз.п.1·uз, (3.8)

где nдв - частота оборотов электродвигателя, об/мин, по паспорту 960 об/мин;

up.п.1 - передаточное отношение нижней ременной передачи;

up.п.2 - передаточное отношение верхней ременной передачи;

uз.п.1 - передаточное отношение нижней зубчатой передачи;

uз.п.2 - передаточное отношение верхней зубчатой передачи.

Передаточное отношение нижней ременной передачи рассчитываем по формуле:

up.п.1=d2 р.п./d1 р.п., (3.9)

где d1р.п. - диаметр ведущего шкива нижней клиноременной передачи;

d2 р.п. - диаметр ведомого шкива нижней клиноременной передачи.

Из формулы (3.9) получим:

up.п.1=330/130=2,54.

Передаточное отношение верхней ременной передачи рассчитываем по формуле:

up.п.2= d3 р.п./d 2 р.п., (3.10)

где d3 р.п. - диаметр ведущего вала нижней клиноременной передачи;

d 2 р.п. - диаметр ведомого шкива нижней клиноременной передачи.

Из формулы (3.10) получим:

up.п.1=130/330=0,39.

Передаточное отношение нижней зубчатой передачи рассчитаем по формуле (3.11):

uз.п. 1= d2 з.п./d 1 з.п., (3.11)

где d2 з.п. - диаметр колеса нижней зубчатой передачи, м;

d 1 з.п. - диаметр нижней шестерни зубчатой передачи, м.

Из формулы (3.11) получим:

uз.п.1=170/55,7=3,05.

Передаточное отношение верхней зубчатой передачи найдем из формулы (3.12):

uз.п.2=d3 з.п./d2 з.п., (3.12)

где d3 з.п. - диаметр ведущего вала верхней зубчатой передачи, м;

d2 з.п. - диаметр ведомого вала верхней зубчатой передачи, м.

Из формулы (3.12) имеем:

u2=155/170=0,9.

Тогда подставив в формулу (3.8) получим:

nш =960/(2,54·0,39·3,05·0,9)=353 об/мин.

Найдем угловую скорость шнека из формулы (3.7):

w=3,14·353/30=36,94 рад/с.

Мощность на валу шнека получим из формулы (3.5):

Nш=(36,94·63,12·2)/(0,94·0,96)=2,92 кВт.

Мощность на валу делительной головки рассчитывается по формуле (3.13):

(3.13)

где М кр дг - крутящий момент на валу делительной головки, Н·м;

wдг - угловая скорость вала делительной головки, рад/сек.

По формуле (3.14) рассчитаем угловую скорость вала делительной головки:

(3.14)

где пдг - частота оборотов делительной головки, об/мин (пдг=80 об/мин).

.

Крутящий момент на валу делительной головки находится по формуле (3.15):

Mкр дг=2·р·R·дТ(L+2/3·р·R2), (3.15)

где R - радиус цилиндра головки, м;

L - ширина головки, м;

дТ - напряжение сдвига теста, Н/м2(дТ =3000Н/м2).

Коэффициент полезного действия привода рассчитывается по формуле (3.16):

зобщ =зр.п.·з з.п.1·зз.п.2·зч.р, (3.16)

где зр.п. - кпд ременной передачи;

з з.п.1 - кпд первой зубчатой передачи;

зз.п.2 - кпд второй зубчатой передачи;

зч.р - кпд червячного редуктора.

зобщ= 0,95·0,992·0,8=0,75

Мкр дг=2·3,14·0,14·3000(0,29+2/3·3,14·0,142)=108,22 Н·м.

N дг=8,37·108,22=0,81 кВт.

Nдв =2,92+0,81/0,75=4 кВт.

По полученной мощности подбираем двигатель: переменного тока трехфазный асинхронный электродвигатель АМУ132S6, промышленного назначения, закрытый, с асинхронной частотой вращения 980 об/мин, с параметрами Nдв=3кВТ.

Список используемой литературы:

1. Хромеенков В. М. Оборудование хлебопекарного производства \ Хромеенков В. М.- М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000.- 320 с.

2. Лисовенко А. Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования \ Лисовенко А. Т.. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 208 с.

Размещено на Allbest.ru

...