Овощерезательные машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

Институт биотехнологии, пищевой и химической инженерии.

Кафедра технология продуктов питания

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ Овощерезательной машины

по дисциплине «Процессы и аппараты»

Студент группы ПЖС-51 А.В. Вегнер

Преподаватель О.В. Кольтюгина

Барнаул 2017



Содержание

Введение

1. Способы нарезки продукта

1.1 Технологическое требование к процессу

1.2 Классификация овощерезательной машины

2. Общие сведения

2.1 Описание устройства

3. Овощерезательная машина МРО 350

3.1 Принцип действия и характеристика овощерезательной машины

3.2 Виды нарезки при полном комплекте сменных рабочих органов

3.3 Основные правила эксплуатации машины

4. Расчет овощерезательной машины

4.1 Технологический расчёт

4.2 Расчёт мощности

4.3 Кинематический расчёт

4.4 Силовой расчёт

4.5 Прочностной расчёт

4.5.1 Клиноременная передача

4.5.2 Подшипники качения

4.5.3 Валы

Заключение

Список литературы

Приложение А



Введение

овощерезательный машин нарезка эксплуатация

Не все предприятия могут позволить себе использование готовых очищенных и нарезанных овощей -- сульфитированных, сушеных или замороженных. Большинство закупают свежие овощи и обрабатывают их.

Под обработкой овощей на предприятиях по производству пищевой продукции обычно понимают их сортировку, мытье, очистку, доочистку и измельчение. В овощных заготовочных цехах для перечисленных операций, за исключением доочистки, применяют поточные механизированные линии, укомплектованные высокопроизводительными машинами для калибровки, мытья, очистки и чистки, обрезки концов овощей, резки овощей и фруктов и др. На предприятиях средней мощности для мытья овощей, картофеля, фруктов и зелени применяют отдельные машины малой производительности, а на предприятиях малой мощности -- ванны. Очистительное и, в большей степени, измельчающее оборудование выпускается в таком ассортименте, что может быть подобрано и для малых производств.

Без овощерезательных машин сегодня не обходится практически ни одно предприятие. Продукты, для приготовления которых необходимо применение этих машин, встречаются даже в заведениях высокой кухни, где повара готовят по принципу “из-под ножа”. Ведь для того, чтобы быстро и аккуратно нарезать овощи вручную, придется потратить немало времени и сил, а результат все равно будет далек от идеала.



1. Способы нарезки продукта

1.1 Технологическое требование к процессу

На предприятиях по производству пищевой продукции широко используют овощерезательные машины и механизмы для нарезки плодов и овощей ломтиками, брусочками, соломкой, стружкой, дольками, кубиками.

Ломтики имеют две параллельные поверхности среза, расстояние между которыми равно толщине ломтика; длина и ширина ломтика зависит от размеров разрезаемого плода.

Брусочки и соломка имеют, как правило, два заданных размера, толщину и ширину; длина определяется размером плода. Соломка по сравнению с брусочками имеет меньшее поперечное сечение.

Дольки имеют две плоские поверхности среза, расположенные под определенным углом. Все размеры долек зависят от размеров плода. Иногда дольки имеют еще и фиксированную длину.

При нарезке овощей к конечному продукту предъявляют следующие требования. Частицы продукта должны иметь заданную форму и размеры при минимальном количестве неполноценных частиц; гладкую поверхность среза, без трещин, и неровностей. Отрезанные частицы должны сохранять свою форму, не разрушаться. При нарезке из сочных не должен вытекать сок, а мягкие продукты не должны сильно деформироваться. Качество нарезанного продукта зависит от многих факторов: способа нарезания, формы, остроты и угла заточки ножей, способа удержания продукта в момент резанья.



1.2 Классификация овощерезательной машины

На предприятиях по производству пищевой продукции широко используют овощерезательные машины и механизмы для нарезки плодов и овощей ломтиками брусочками, соломкой, стружкой, дольками, кубиками.

Овощерезки можно классифицировать по следующим основным признакам:

· по назначению: для нарезки сырых и вареных овощей, комбинированные.

· по конструктивному исполнению: дисковые, роторные, пуансонные, дисковые с роторной подачей, комбинированные.

· по расположению рабочих органов: с горизонтальным, наклонным или вертикальным расположением. Наиболее распространены овощерезки с горизонтальным и наклонным расположением рабочих органов.

· по способу удержания продукта в момент резания (клином, толкателем, клином и толкателем, клином и центробежной силой -- в роторных овощерезках).

· по структуре рабочего цикла: непрерывного и периодического действия. Чаще всего овощерезки бывают непрерывного действия.

· по виду привода: с индивидуальным приводом или без такового.



2. Общие сведения

2.1 Описание устройства

Овощерезательная машина МРО-350 (приложение А) состоит из корпуса, внутри которого находятся электродвигатель и клиноременная передача. Приводной механизм передает движение вертикальному валу, на верхнем конце которого установлен стакан, предназначенный для передачи движения рабочим органам. Стакан фиксируется винтом, положение которого регулируется гайкой.

Рабочая камера представляет собой неподвижный пустотелый цилиндр, над которым установлено загрузочное устройство, имеющее три окна для загрузки продуктов (два круглых и одно серповидное) и соответствующей формы толкатели (два цилиндрических и один плоский качающийся серповидный, шарнирно закрепленный на кронштейне).

Загрузочное устройство закрепляется зацепом и фиксатором. Сбоку рабочая камера имеет разгрузочный лоток, через который происходит выгрузка нарезанных продуктов. Для более эффективной выгрузки на вертикальном валу укреплен сбрасыватель с тремя лопастями.

Рабочими органами машины служат: два терочных диска -- для нарезки овощей соломкой с поперечным сечением 0,8х1,2 и 3х3 мм; диск с серповидными ножами для нарезки овощей ломтиками толщиной 2 мм и шинкования капусты; диск с плоскими ножами и гребенками для нарезки овощей брусочками с поперечным сечением 3х3 мм.

В терочном диске режущим инструментом является терка, имеющая отверстия, кромки которых приподняты с одной стороны относительно плоскости терки и заточены.

На диске серповидного ножа установлены два плоских ножа с криволинейными режущими кромками.

На диске комбинированного ножа укреплены два отрезных ножа и две ножевые гребенки с прорезными ножами, так что концы прорезных ножей входят в пазы отрезных.

Ножи закреплены на диске неподвижно, поэтому толщина среза не регулируется. Диски с ножами крепятся на валу с помощью винта. На передней стенке корпуса установлены кнопки «Пуск» и «Стоп», а также блокировочный выключатель (если загрузочный бункер не закреплен, электродвигатель не включается). На задней стенке корпуса укреплена жалюзийная решетка, обеспечивающая приток воздуха к электродвигателю.

Внутри корпуса машины находятся болт заземления и табличка с надписью «Земля». Основание корпуса имеет амортизаторы и резьбовые отверстия для крепления машины. Нижняя часть корпуса закрывается съемным щитком.

Принцип действия. Включив машину, закладывают овощи вручную в отверстие загрузочного устройства и прижимают толкателем к вращающемуся опорному диску. Ножи, вращающиеся вместе с опорным диском, отрезают от овощей последовательно слой за слоем в виде ломтиков, брусочков, соломки. Отрезанные частицы продукта проходят в отверстия опорного диска, расположенные под ножами, захватываются вращающимся сбрасывателем и подаются в разгрузочный лоток.



3. Овощерезательная машина МРО 350

3.1 Принцип действия и характеристика овощерезательной машины

Овощерезательная машина МРО 350 (структура и схема овощерезательной машины приведена в приложении А) предназначена для нарезки сырых овощей ломтиками, кубиками, квадратными пластинками и стружкой, а также для шинкования капусты. Устанавливают машину на амортизаторах на низком рабочем столе и крепят к нему четырьмя шпильками.

Они состоят из приводной части и двух смежных загрузочных емкостей - барабана и ручного приспособления. Емкости в сочетании с соответствующими рабочими органами образуют две отличающиеся по принципу работы овощерезки -- роторную и дисковую.
Приводная часть представляет собой корпус с вмонтированными в него электродвигателем (позиция 12) и вертикальным приводным валом (позиция 1). Вращение валу передают шкив и клиновой ремень. В корпусе имеются рабочая камера в виде цилиндрической посадочной части для рабочих органов и сообщающиеся наклонный и вертикальный каналы для отвода переработанных продуктов.

При резке кружочками и шинковке капусты центробежная сила отбрасывает продукт к стенкам барабана, а ротор своими лопатками подает его к отрезному ножу, который отрезает от клубня кружочки или слой капусты. Отрезанные частицы поступают в разгрузочный канал барабана (позиция 2), а оттуда по вертикальному каналу рабочей камеры корпуса выходят из машины. При размере соломкой и брусочками ротор подает продукт к ножам. Прорезные ножи гребенки установлены так, что концы их лезвий выступают относительно отрезного ножа на глубину 0,1-0,2 мм. Клубни сначала прорезают ножи гребенки, а затем плоский обрезной нож. Полученные брусочки под давлением последующих частиц поступают в разгрузочный канал и выходят из машины.

Дисковая овощерезка состоит из загрузочной емкости (ручного приспособления), сменных загрузочных емкостей и принадлежностей.

Ручное приспособление служит для загрузки продукта и подачи его при помощи толкателей к рабочим органам.

При резке кружочками, кольцами и полукольцами, а также шинковке капусты продукт загружают через одно из загрузочных отверстий ручного приспособления.

Толкатель прижимает его к вращающемуся дисковому ножу, который отрезает последовательно слои в виде кружочков, колец или полуколец.

При резке кубиками или пластинками продукт загружают через серповидное отверстие. Качающиеся толкатели прижимают его к вращающемуся дисковому ножу, который отрезает последовательно слои в виде кружочков. Последние попадают на ножевую решетку, где скосы дискового ножа продавливают их через решетку.

Для резки соломкой продукт загружают в одно из загрузочных отверстий приспособления. Вращающийся терочный диск врезается в прижатый к нему продукт заостренными выступающими кромками отверстий и отделяет от него узкие и тонкие полости.

При нарезке всех видов переработанный продукт поступает из рабочих органов в наклонный разгрузочный канал корпуса и при помощи вращающегося сбрасывателя выходит из машины.

ращения опорного диска

Техническая характеристика овощерезательной машины МРО 350 приведена в таблице 1.



Таблица 1

Технические характеристики машины

Параметры и размерность	Машина МРО 350
Производительность, кг./ч	100-350
Вместимость бункера для овощей, кг	210
Частота вращения режущего элемента, мин	8,0
Электродвигатель:
мощность, кВт	1,2
частота вращения, Мин-1	1400
Габариты, мм:
длина	640
ширина	533
высота	605
Масса, кг (не более)	50

3.2 Виды нарезки при полном комплекте сменных рабочих органов

Овощерезательная машина МРО 350, применяемая на предприятиях по производству пищевой продукции, способна производить нарезку овощей брусочками, ломтиками, соломкой, тонкое измельчение, шинкование. Производительность каждого способа нарезки овощей приведена в таблице 2.

Таблица 2

Виды нарезки и достигаемая при этом производительность

Виды переработки, виды и размеры нарезки	Производительность, кг/ч, не менее
Нарезка:
брусочками 10х10мм сырых продуктов (нож комбинированный 10х10мм МИМиО-80.10.04.00)	350
брусочками 5х10мм сырых продуктов (нож комбинированный 5х10мм МИМиО-80.10.03.00)	180
ломтиками толщиной 2мм сырых и вареных продуктов, лука сырого полукольцами(кольцами) нож дисковый 5х10мм МИМиО-80.10.01.00)	120
соломкой 4х3мм сырых и вареных продуктов (диск шинковочный 4х3мм МИМиО-80.10.07.00)	80
соломкой 1,5х3,5мм сырых и вареных продуктов (диск терочный МИМиО-80.10.05.00)	65
Тонкое измельчение:
тонкое измельчение (диск тонкого измельчения МИМиО-80.10.06.00)	30
Шинковка:
шинковка капусты (для квашения) (нож дисковый МИМиО-80.10.01.00)	100

3.3 Основные правила эксплуатации машины

Техника безопасности и эксплуатации машины заключается в следующем.

Включают электродвигатель и через загрузочный бункер засыпают промытые сырые овощи. Овощи должны поступать равномерно и в достаточном количестве, в противном случае качество нарезки ухудшается. Запрещается проталкивать измельченные овощи к вращающемуся ножевому диску руками, для этой цели следует пользоваться деревянным толкачом.

При работе на машине работники должны иметь сухую и специальную форму одежды, категорически запрещается во время работы отвлекаться и покидать рабочее место до окончания работы с машиной. После работы машину разбирают, промывают и просушивают. Затем во избежание появления ржавчины рабочий вал и ножи смазывают пищевым несоленым жиром.

При снятии диска с ножами с горизонтального вала обязательно нужно использовать специальный крючок. На техническое обслуживание овощерезательных машин составляется график обслуживания из расчета не реже одного раза в 10 дней. В этот день квалифицированный механик, который закреплен за данным предприятием, проводит обслуживание -- смазывание, крепление, заточку или замену ножей и т.д.



4. Расчёт овощерезательной машины

4.1Технологический расчет

Дана универсальная овощерезательная машина МРО - 350 со средней производительностью 120 кг/ч и диаметром диска 0,15 м., нарезаемый продукт - сырая морковь.

Исходя из диаметра барабана, находим диаметр диска

D=Dб-0,005=0,6-0,005=0,595 м, (1)

С учетом заданных параметров производительности овощерезки и параметров продукта определяется частота вращения опорного диска

n=; (2)

где v - средняя скорость продвижения продукта, м/с,

h - толщина отрезаемых ломтиков продукта, м,

zp- количество ножей, расположенных параллельно опорному диску, шт (zp=2);

v=(3)

где П - производительность машины, кг/ч,

F0 - площадь опорного диска, м2,

сн - насыпная плотность продукта, кг/м3,

ц - коэффициент использования рабочей площади опорного диска;

ц=0,3..0,4 при горизонтальном расположении диска

F0=; (4)

где rmax, rmin - расстояние от оси вращения до начала и конца лезвия,

F0==0.04392 м2,

v=м/с,

n=об/мин,

4.2 Расчет мощности

Для определения необходимой мощности рассчитывают полное рабочее усилие на диске

1) усилие отрезания, ломтика продукта в плоскости, параллельной диску

Р1=,Н, (5)

где qв-удельное сопротивление продукта резанию, н/м,

цн - коэффициент использования длины лезвия (цн=0,5…0,7);

Р1=Н,

2) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки

Ртр=; (6)

где Е - модуль упругости продуктов, Па,

д - толщина ножей гребенки,м,

f - коэффициент трения продукта о нож

Ртр=Н,

3) суммарное усилие

Р?= Р1+ Ртр,, Н, (7)

Р?=Н,

4) усилие на отгибание отрезанного ломтика, Н,

Р2=, Н (8)

где б-угол заточки ножей, 0,

G-модуль сдвига, Па,

Р2=Н,

5) усилие прижатия продукта к опорному диску, возникающее от заклинивания в улитке

Рзг=, Н, (9)

где G1- сила тяжести продукта в рабочей камере, Н,

И- угол заклинивания продукта, 0,



И; (10)

где бср- условный размер продукта, мм,

о - промежуточная величина,

о=о1+о2?tgИ; (11)

о1=sinб+f?cosб; (12)

о2= cosб-f? sinб; (13)

°

Рзг Н,

6) полное рабочее усилие при горизонтальном диске

Р= РЕ +Р2•о1+Рзг; (14)

Р=Н,

7) необходимая мощность электродвигателя, Вт

N=; (15)

где rср - радиус приложения силы Р

з - КПД передаточного механизма (з=0,7-0,9)

; (16)

N=Вт=1.65кВт,

Nдв=2.2 кВт>ГОСТ

По ГОСТу выбираем двигатель АИР112МА8 с мощностью 2.2 кВт и частотой вращения 240 мин-

4.3 Кинематический расчет

В данной овощерезательной машине используется клиноременная передача.

Находим передаточное отношение привода по формуле

, (17)

где n1 - частота вращения ведущего вала, мин -1,

n2 - частота вращения ведомого вала, мин -1,

4.4 Силовой расчет

Крутящий момент на ведущем валу

Н•м, (18)

овощерезательный машина эксплуатация неисправность

Крутящий момент на ведомом валу

Н•м, (19)

где зклин- КПД клиноременной передачи

зпп- КПД пары подшипников

4.5 Прочностной расчет

4.5.1 Клиноременная передача

Т.к. Nдв=2.2 кВт, то выбираем сечения А,Б

Первоначально выбираем сечение А и в соответствии с этим принимаем данные

d1=100мм,

d2==316мм - из стандартного ряда выбираем d2=315мм,

где d1, d2 - диаметры шкивов, мм,

Межосевое расстояние принимают в диапазоне:

мм, (20)

где Т0 - высота сечения ремня, мм,

мм, (21)

Примем среднее межосевое расстояние

aср=326мм,

Длину ремня определяем по формуле

мм,(22)

Из стандартного ряда выбираем Lp=2800мм,

Уточняем межосевое расстояние по формуле

; (23)

где мм,

мм, (24)

мм, (25)

Угол обхвата ремнем малого шкива

, (26)

Для установки и замены ремней должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 2% при длине ремней до 2м и на 1% при длине ремней свыше 2м. Для компенсации отклонений от номинала по длине ремня и его удлинения во время эксплуатации должна быть предусмотрена возможность увеличения а на 5,5% от длины ремня.

Число клиновых ремней для передачи заданной номинальной мощности N, кВт, определяют по формуле

; (27)

где Np - расчетная мощность, кВт,

Сz- коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте



; (28)

где N0 - номинальная мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, кВт,

Сб - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата б1,

СL - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня

Ср - коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы

; (29)

кВт,

шт,

Определяем натяжение каждой ветви одного ремня S0, Н, по формуле

; (30)

где v - скорость ремня, м/с,

и - коэффициент, усиливающий влияние центробежных сил,

; (31)

принимаем в зависимости от сечения ремня

и=0,18; (32)

м/с, (33)

Ср принимаем равным 1.1 при среднем режиме работы, с числом смен=1

Н,

Сила, действующая на валы

Н, (34)

Определяем рабочий ресурс, ч, рассчитанной клиноременной передачи

По ГОСТ 1284.2-80

ч,

Nоц=4.6•106 - число циклов, выдерживаемых ремнем

Так как установленный стандартом средний ресурс ремней должен быть при среднем режиме не менее 2000ч, то заключаем, что вычисленный выше ресурс недостаточен. Чтобы увеличить его до требуемого срока, следует взять шкивы большего диаметра. Ориентировочно можно считать, что при переходе к диаметру d1=250 мм ресурс возрастает пропорционально отношению диаметров в шестой степени:

=3,815, т.е. ч,

4.5.2 Подшипники качения

Выбираем шарикоподшипники радиальные однорядные, т.к. они могут воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, имеют минимальные потери на трения, допускают наибольшие частоты вращения.

Подшипник выбираем по динамической грузоподъемности

; (35)

Из стандартного ряда выбираем подшипник тяжелой серии с d=30 мм и динамической грузоподъемностью C=47 кН,

Условное обозначение подшипника 406

Находим осевую нагрузку по формуле

Н, (36)

Номинальная долговечность (ресурс) в миллионах оборотов

, (37)

где С - динамическая грузоподъемность по каталогу;

Ft - осевая нагрузка, Н;

р - показатель степени ( для шарикоподшипников р=3);

млн.об.,

Номинальная долговечность, ч,

ч, (38)

Для смазывания подшипников используют Литол 24

4.5.3 Валы

Сила натяжения ведущей ветви, Н,

; (39)

где F0 - сила предварительного натяжения ремня,

Ft - окружная сила, Н

; (40)

где у0 - напряжение от предварительного натяжения ремня, МПа,

(для клиновых ремней у0=1,2-1,5 МПа);

А - площадь поперечного сечения ремня, мм2,

Н,

Н,

Сила натяжения ведомой ветви, Н;

Н, (41)

Общий коэффициент запаса прочности находят по формуле

; (42)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

; (43)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

; (44)

где у-1,ф-1 - пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения (для легированной стали у-1=0,35 ув+(70-120)МПа); предел выносливости на кручение ф-1?0,58 у-1;

kу, kф - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

еу, еф - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;

в - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности (в=0,9-1,0);

уа,фа - амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений;

ум,фм - средние напряжения нормальных и касательных напряжений.



; (45)

; (46)

где Fa - осевая сила, действующая на вал, Н,

W и Wк - момент сопротивления изгибу и кручению

, (47)

, (48)

, (49)

, (50)

Примем ув=800 МПа, тогда

МПа, (51)

МПа, (52)

МПа, (53)

Для валов с галтелями выбираем

kу=1,61МПа, kф=1,28МПа;

,

,

;



Заключение

При оформлении расчетной работы было изучено:

- принцип работы овощерезательной машины МРО 350

- схема овощерезательной машины МРО 350

- способы нарезки овощей

- классификацию машины МРО 350

Были произведены расчеты:

-Технологический расчет

-Расчёт мощности

-Кинематический расчёт

-Силовой расчёт

-Прочностной расчёт

-Клиноременная передача

-Подшипники качения

-Валы



Список литературы

1. Ботов М.И. Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания: учебник для нач. проф. образования/ М.И.Болтов, В.Д.Елхина, О.М.Голованов. 5-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2012. 496 с.

2. Никуленкова Т.Т., Ястина Г.М. Проектирование предприятий общественного питания: учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. Заведений. М.: КолосС, 2007. 247с.

3. С.А. Чернавский Проектирование механических передач: Учебное пособие / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С.Козинцов и др. 7-е изд., перераб. и доп. М: Инфра М, 2013. 536 с.

4. Машины и механизмы для нарезки плодов и овощей[Электронный ресурс.-Лекциопедия.- Режим доступа: http://lektsiopedia.org/lek-711.html. дата обращения: 03.05.16.].

Размещено на Allbest.ru

...