Модернизация тестомесильной машины "Прима 300Р"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовой проект на тему: «Модернизация тестомесильной машины «Прима 300Р».

Ключевые слова: технологический процесс, машинно-аппаратурная схема, месильный орган, подкатная дежа, загрузчик опары, технологические расчеты, кинематическая схема, инженерные расчеты.

Объектом разработки проекта является тестомесильная машина «Прима-300Р».

Цель работы - модернизация тестомесильной машины «Прима-300Р».

В результате выполнения курсового проекта предложена модернизация тестомесильной машины путем доработки конструктивно-технологической схемы загрузчика опары, для чего проведены необходимые инженерные расчеты и разработаны чертежи на нестандартные детали загрузчика.

Содержание

Реферат

Введение

1. Общая классификация оборудования для замешивания теста

1.1 Тестомесильные машины периодического действия

1.2 Краткий патентный анализ тестомесильных машин периодического действия

2. Общая классификация

2.1 Устройство и принцип работы модернизируемой машины

2.2 Устройство и работа загрузчика опары

2.3 Технологический расчет тестомесильной машины

3. Конструктивные расчеты тестомесильной машины

3.1 Расчет зубчатой передачи редуктора

Заключение

Библиографический список

Введение

Российский рынок хлебопродуктов относится к одному из крупнейших секторов продовольственного рынка и сопоставимым с зерновым и молочным.

Его роль определяется не только растущими объемами производства, спроса и потребления разнообразных хлебобулочных изделий, но и их значимостью как одного из основных источников белка растительного происхождения в рационе человека.

Состояние производства и качество хлебобулочных изделий определяется в первую очередь общим технологическим уровнем промышленности в Российской Федерации, а также растущим потребностям населения.

Хлебопекарная промышленность Российской Федерации включает более 6,5 тысяч хлебозаводов и мелких предприятий, производящих ежегодно более 15 млн. тонн хлебобулочных изделий.

По числу предприятий, объемам, социальной значимости производимой продукции, а также фондоемкости, хлебопекарная промышленность является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности России. При этом в настоящее время, по оценкам специалистов, лишь около 1/3 хлебопекарных предприятий соответствуют современному техническому уровню.

Перед хлебобулочной промышленностью поставлены большие задачи. Чтобы их выполнить, нужно постоянно совершенствовать материально-техническую базу, ускорять замену устаревшего оборудования, использовать механизацию и автоматизацию производства.

Это в свою очередь, повлечет внедрение новых технологических процессов, прогрессивных методов, и средств контроля за качеством продукции. Важно отметить, что улучшение санитарно-гигиенических режимов и культуры производства, увеличение выпуска продуктов в расфасованном и упакованном виде связано с изучением и широким использованием опыта передовых предприятий страны.

Промышленность выпускает разнообразное оборудование, машины, аппараты, установки, приборы, предназначенные для производства хлеба и булочных изделий [4, 5].

Использование современного высокопроизводительного оборудования позволяет сохранить природные, полезные свойства зерна и получить высококачественную продукцию.

Основное и вспомогательное оборудование для производства хлебобулочных изделий должно обеспечивать поточность в сочетании с высокой производительностью, не вызывать резких изменений качества готового продукта, обеспечить технологически оптимальное воздействие на обработанный продукт, иметь хорошие технико-экономические показатели, высокую автоматизацию рабочего процесса.

В связи с этим основными направлениями развития технической базы хлебопекарной отрасли могут быть следующими:

- модернизация оборудования для основных технологических, а также вспомогательных и транспортных операций наименее механизированных участков производства;

- повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности оборудования технологических линий;

- создание технологического оборудования для малотоннажных производств;

оснащение линий, отдельных участков и машин компьютерной и микропроцессорной техникой [3].

Основное техническое противоречие, имеющееся в известных конструкциях тестомесильных машин, заключается в том, что удельные затраты электроэнергии, необходимые для обработки сырья, весьма велики. При этом в некоторых машинах загрузка опары включает ряд ручных операций. В конечном итоге это приводит к увеличению затрат на подготовку сырья к основным операциям и в целом ухудшает экономические показатели предприятий по производству хлебобулочных изделий [12].

Предлагаемая в данном курсовом проекте конструктивно-технологическая схема загрузчика опары позволит снизить затраты ручного труда при производстве теста.

Целью данного проекта является модернизация тестомесильной машины для линии по производству хлеба.

Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ существующих технических средств для получения теста.

2. Предложить конструктивно-технологическую схему модернизируемой тестомесильной машины.

3. Провести основные технологические, энергетические и другие расчеты тестомесильной машины.

1. Общая классификация оборудования для замешивания теста

1.1 Тестомесильные машины периодического действия

Одной из основных технологических операций при производстве хлеба, хлебобулочных, макаронных и мучных кондитерских изделий является замешивание теста. Она представляет собой механическое смешивание сырья (муки, воды, дрожжей, соли, сахара и других ингредиентов) с получением однородной массы; придание этой массе необходимых структурно-механических свойств и насыщение ее воздухом и, в конечном итоге - создание необходимых условий для реализации последующих технологических операций производственного процесса выработки готового продукта.

В зависимости от организации рабочего процесса тестомесильные машины могут представлять собой оборудование периодического или непрерывного действия (рис. 1.1) [5, 11].

Рисунок 1.1 - Классификация тестомесильного оборудования

Первые из них оснащаются стационарными месильными емкостями (дежами) или имеют в своем составе сменные (подкатные) дежи. Во время рабочего процесса тестомесильной машины дежа находится в неподвижном состоянии или совершает вращательное движение.

По характеру перемещения исполнительного механизма тестомесильные машины делятся на машины с круговым, вращательным, планетарным, сложным плоским и пространственным движением месильного органа.

В зависимости от расположения оси месильного органа различают машины с горизонтальной, наклонной и вертикальной осями.

Тестомесильные машины периодического действия с подкатными дежами могут иметь следующие варианты исполнения:

- с наклонной осью вращения и поступательным круговым движением месильной лопасти;

- с наклонной осью вращения месильной лопасти, выполненной в виде трубы с пространственной конфигурацией;

- с месильной лопастью, рабочий конец которой совершает криволинейное плоское движения по замкнутой кривой;

- с месильной лопастью, совершающей криволинейное пространственное движение по замкнутой кривой в виде эллипса;

- со спиралеобразной месильной лопастью, вращающейся вокруг вертикальной оси;

- с наклонной осью дежи и горизонтальной лопастью, вращающейся вокруг вертикальной оси;

- с горизонтальной цилиндрической или плоской лопастью, вращающейся вокруг вертикальной оси.

Тестомесильные машины периодического действия, оснащенные стационарными дежами, могут иметь следующие варианты конструктивного исполнения [3, 5]:

- с горизонтальными или наклонными цилиндрическими месильными валами;

- со спаренными Z - образными лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси в разные стороны;

- с шарнирной Z - образной месильной лопастью;

- с многоугольным ротором и винтом шнека, расположенным в днище дежи.

По количеству месильных камер, обеспечивающих необходимые параметры технологического процесса на разных стадиях замеса теста, различают однокамерные, двухкамерные и трехкамерные тестомесильные агрегаты.

В зависимости от интенсивности воздействия исполнительного механизма тестомесильных машин и тестоприготовительных агрегатов на тесто, они делятся на следующие группы:

- обычные тихоходные. Рабочий процесс этого оборудования не сопровождается заметным нагревом теста; удельный расход энергии на его реализацию составляет примерно 5-12 Дж/г;

- быстроходные (машины для интенсивного замеса теста). Рабочий процесс этой группы машин сопровождается нагревом теста на 5-7 0С, а на замес последнего расходуется примерно 15-30 Дж/г;

- супербыстроходные (суперинтенсивные). Во время рабочего процесса этого оборудования температура теста повышается на 10-20 0С при удельном расходе энергии 30-45 Дж/г. При этом конструкция суперинтенсивных тестоприготовительных агрегатов (тестомесильных машин), как правило, предусматривает водяное охлаждение корпуса месильной камеры, либо для замешивания теста применяется предварительно охлажденная воды.

Удельный расход энергии, потребной для замеса теста определяется зависимостью

, (1)

где - затраты энергии на замес теста, кДж;

- масса теста в деже тестомесильной машины, кг;

- мощность электродвигателя машины, кВт;

- продолжительность замеса, с.

- КПД привода тестомесильной машины.

Для машин с непрерывным принципом работы этот показатель равен

, (2)

где - производительность тестомесильной машины, кг/с.

1.2 Тестомесильные машины периодического действия

К таким машинам относятся тестомесильная машина «Стандарт», Т1-ХТ2А, А2-ХТМ, семейство тестомесильных машин с зарегистрированным торговым знаком «Прима» и целый ряд других.

Тестомесильные машины периодического действия «Стандарт» и Т1-ХТ2А ранее применялись на хлебозаводах малой и средней мощности и предназначены для замеса опары и теста из пшеничной и ржаной муки в подкатных дежах вместимостью до 330 л.

Тестомесильная машина «Стандарт» состоит из станины 1 (рис. 1.2), закрепленной на фундаментной плите 2. Внутри станины расположен приводной электродвигатель 3, а снаружи - червячный вал 5, служащий для вращения подкатной дежи 10.

Сверху на станине расположен червячный редуктор 13, приводимый в движение от электродвигателя 3 через клиноременную передачу 11 и фрикционную муфту 12. Месильный рычаг 4 на нижнем конце имеет лопасть, которая и осуществляет замес теста в деже.

Верхний конец месильного рычага с помощью подшипника шарнирно соединен с колесом червячного редуктора и благодаря промежуточной шаровой опоре совершает поступательное круговое движение. Аналогичное движение совершает и месильная лопасть.

Дежа смонтирована на трехколесной каретке 7, которая накатывается на фундаментную плиту и закрепляется на ней с помощью упора и специального фиксатора 8. При этом имеющийся на деже зубчатый венец 9 входит в зацепление с червячным валом 5. Дежа закрывается крышкой 6, оборудованной конечным выключателем, служащим для отключения электродвигателя при поднятой крышке.

Рисунок 1.2 - Тестомесильная машина «Стандарт»: 1 - станина; 2 - плита; 3 - электродвигатель; 4 - месильный рычаг; 5 - червячный вал; 6 - крышка; 7 - каретка; 8 - фиксатор; 9 - зубчатый венец; 10 - дежа; 11 - клиноременная передача; 12 - фрикционная муфта; 13 - червячный редуктор

Во время работы машины месильная лопасть в нижнем положении проходит плотно возле днища дежи, а в верхнем выходит за плоскость обреза нижней кромки дежи. При этом начало замеса при работе этой тестомесильной машины, как правило, сопровождается интенсивным распылением муки. Перемешивание и замес происходят не на всей траектории движения месильной лопасти, а лишь на 20 %, что существенно снижает КПД машины. Замес осуществляется при постоянной частоте вращения месильного рычага (23,5 мин^-1), поэтому обеспечить различную интенсивность замеса на отдельных стадиях процесса невозможно. Эти и ряд других недостатков тестомесильной машины «Стандарт» привели к снятию ее с производства и замене на более современное оборудование [9].

Тестомесильная машина Т1-ХТ2А (рис. 1.3) отличается от описанной выше тем, что вместо червячного привода дежи с помощью червячного венца осуществляется привод плиты, на которой закрепляется дежа. При разработке конструкции достигнуто улучшение санитарных условий работы, некоторое уменьшение массы дежи и удешевление ее изготовления, а также повышена надежность машины.

Рисунок 1.3 - Тестомесильная машина Т1-ХТ2А: 1 - плита; 2 - станина; 3 - приводное устройство; 4 - месильная лопата; 5 - маховик; 6 - откидная крышка; 7 - кронштейн; 8 - редуктор; 9 - поворотный стол; 10 - педаль; 11 - направляющие

Станина 2 тестомесильной машины с приводным устройством 3, месильной лопастью 4, маховиком 5 смонтирована на фундаментной плите 1. Дежа имеет откидную крышку 6. В фундаментной плите смонтированы два червячных редуктора. На выходном валу редуктора 8 насажен поворотный стол 9, на котором имеются направляющие 11 для дежи, стойка и фиксатор с педалью 10, а также упорный кронштейн 7.

При работе дежу накатывают на поворотный стол, центрируют и фиксируют с помощью защелки. Затем закрывают крышку, загружают дежу и включают привод. По окончании замеса крышку поднимают. При этом выключается фрикционная муфта на валу привода месильного органа и затормаживается ее привод, а стол с дежой продолжает вращаться до тех пор, пока специальный упор на плите не коснется конечного выключателя, который отключает электродвигатель. При этом дежа останавливается в положении, удобном для откатывания. С помощью ножной педали освобождают фиксатор и откатывают дежу. Основные технические данные тестомесильных машин приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Основные технические данные тестомесильных машин

Показатель	«Стандарт»	Т1-ХТ2А
Вместимость дежи, м3	0,33	0,33
Длительность замеса, мин	10	6-10
Число качаний месильного рычага, мин-1	23,5	24,2
Мощность электродвигателя, кВт	4,5	3
Частота вращения дежи, мин-1	5,9	6,46
Масса машины без дежи, кг	553	662

Тестомесильная машина А2-ХТМ с планетарным движением рабочего органа обеспечивает усиленную механическую обработку теста. При этом подкатная дежа машины вместимостью 140 л в процессе замеса теста остается неподвижной.

Машина включает в себя фундаментную плиту 9 (рис. 1.4), станину 7, траверсу 8 с установленными на ней механизмом поворота 7 и приводом 9 месильного органа, а также крышку 1, месильный орган 2, ограждение 3, поддон 4 и электрооборудование, встроенное в станину.

На фундаментной плите закреплена станина с направляющими, на которые установлен выдвижной блок с электрооборудованием. На плите также расположены направляющие пальцы, отверстия для фиксации подкатной дежи в рабочем положении и электроблокировка дежи.

Траверса 8 шарнирно соединена с неподвижной осью станины 7, что обеспечивает ее поворот на угол 60° относительно этой оси.

Рисунок 1.4 - Тестомесильная машина А2-ХТМ: 1 - крышка; 2 - месильный орган; 3 - ограждение; 4 - поддон; 5 - механизм поворота; 6 - привод; 7 - станина; 8 - траверса; 9 - плита

Механизм поворота траверсы состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и винтовой пары. Корпус гайки имеет две оси с сухарями, соприкасающимися с рабочей поверхностью упора стойки.

Вращение от электродвигателя посредством клиноременной передачи передается на винт, и преобразуется в линейное перемещение траверсы, так как корпус гайки винтовой пары находится в неподвижном состоянии.

Привод 6 месильного органа состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и планетарного редуктора. Месильный орган совершает вращательное движение вокруг собственной оси и планетарное - вокруг оси дежи.

Рабочий процесс тестомесильной машины А2-ХТМ осуществляется следующим образом. Подкатная дежа накатывается на фундаментную плиту машины до упора и при этом контакты конечного выключателя блокировки фиксаций дежи замыкаются [16].

Нажатием кнопки «Вниз» на панели управления машины включается привод поворота траверсы, которая опускается в рабочее положение.

При этом дежа закрывается крышкой, фиксируемой на плите, и рабочий (месильный) орган машины вводится в дежу. Через отверстие в крышке, снабженной штуцером, в дежу по гибкому шлангу от дозировочной станции подаются необходимые жидкие компоненты.

Загрузка дежи мукой или другими сыпучими продуктами осуществляется посредством овальной горловины в крышке, соединенной тканевым рукавом с дозировочной станцией сыпучих продуктов.

Нажатием кнопки «Пуск» включается привод месильного органа, совершающего планетарное движение внутри дежи. По истечении заданного времени, устанавливаемого при помощи соответствующего реле, привод месильного органа автоматически выключается, механизм останавливается и включается привод поворота траверсы. Траверса перемещается в крайнее верхнее положение, месильный орган выводится из дежи, которая затем расфиксируется с помощью ножной педали и откатывается вручную с фундаментной плиты машины.

Аналогичную конструкцию имеет машина А2-ХТ2-Б, комплектуемая дежой емкостью 330 л. По сравнению с машиной А2-ХТМ у нее вместо Ф-образного месильного органа установлен спиралевидный месильный механизм, который лучше подходит для получения маловязких полуфабрикатов, поскольку в этом случае весь объем обрабатываемого материала находится в движении. Основные технические характеристики машин с планетарным месильным органом приведены в табл. 1.2.

Планетарное вращение месильного органа имеет и машина ТМД-330. Она предназначена для порционного замеса теста из пшеничной и ржаной муки в неподвижной подкатной деже.

В тестомесильной машине ТМД-330 применяются подкатные дежи типа Т1-ХТ-2Д из нержавеющей или черной стали объемом 330 литров. Скорость вращения месильного органа вокруг центра составляет - 10,5/21 мин^-1, а хвостовика месильного органа вокруг себя - 40/80 мин^-1.

Таблица 1.2 - Основные технические данные тестомесильных машин

Показатель	А2-ХТМ	А2-ХТ2-Б
Вместимость дежи, м3	0,14	0,33
Частота вращения месильного органа, мин-1:
вокруг своей оси	60	60
вокруг оси дежи	15,6	15,6
Мощность привода, кВт	1,87	6,25
Масса машины (дежи), кг	342 (65)	810 (116)
Габаритные размеры машины, м	1,2х0,85х1,1	1,8х1,1х1,25
Диаметр и высота дежи, м	0,795х0,722	1,062х0,888

Режим работы тестомесильной машины ТМД-330 - автоматический или полуавтоматический. Машина оснащена пультом управления, позволяющим программировать и запоминать режимы работы для замеса различных рецептур теста, переключать режимы скоростей в любой последовательности.

Тестомесильная машина ТМД-330 выпускается в двух исполнениях: односкоростная и двухскоростная. Двухскоростная машина используется для интенсивного замеса теста.

Достоинством этой машины является система автоматического управления, что значительно упрощает эксплуатацию тестомесильной машины, обеспечивает двухскоростной режим замеса, повышает эффективность технологических операций.

К недостаткам машины относятся ручной труд по перекатыванию деж и относительная сложность планетарного редуктора для привода месильного органа.

Двухскоростные полуавтоматические тестомесильные машины со спиральными месильными органами, центральными отсекателями, стационарными вращающимися цилиндрическими дежами из нержавеющей стали емкостью 300 и 160 литров соответственно, предназначены для замешивания теста при производстве хлеба, хлебобулочных, мучных кондитерских изделий на предприятиях хлебопекарной и кондитерской промышленности.

Выгрузка замешанного теста в таких машинах производится опрокидыванием их тестомесильной части с последующим вращением месильного органа и дежи. Данные машины входят в достаточно широкое семейство тестомесильных машин с зарегистрированным торговым знаком «Прима» (ЗАО НПП фирма «Восход»).

Тестомесильные машины «Прима-300Р» и «Прима-160Р» сочетают широкие технологические возможности интенсивного замеса и механизированной выгрузки готового теста, что позволяет использовать в процессе тестоприготовления подкатные дежи емкостью 330 литров (140 литров - для «Примы-160Р»).

При этом возможно применение машины «Прима-300Р» с загрузчиком опары, входящим в состав автоматизированного тестоприготовительного комплекса «Прима-300АР». В составе этого комплекса загрузчик агрегатирован с тестомесильной машиной «Прима-300Р», работая от ее гидростанции, и позволяет ускорить процесс загрузки опары по сравнению с традиционным оборудованием для подъема и опрокидывания деж.

Тестомесильные машины «Прима-160Р» и «Прима-300Р», с загрузчиком опары и без него, с минимальными затратами встраиваются в существующие на предприятиях схемы тестоприготовления, экономя площади.

Благодаря современной конструкции, оптимальным скоростям вращения месильного органа и дежи, обеспечивающими интенсивный замес, тесто, приготовленное на машинах с торговым знаком «Прима», обладают хорошими реологическими свойствами и органолептическими показателями, что позволяет существенно улучшить качество выпекаемой продукции. Машины этого типа нашли широкое применение в процессах приготовления теста по опарной, безопарной и ускоренным технологиям.

Следует отметить, что сложное пространственное перемещение месильного органа, основанное на применении планетарного редуктора - далеко не единственный вариант решения проблемы повышения эффективности рабочего процесса тестомесильных машин. Ряд производителей оборудования данной группы предлагают альтернативные предложения, основанные на применении комбинированных или сменных месильных органов, многоскоростных приводов к ним и др.

Например, АО «Шебекинский машиностроительный завод» выпускает тестомесильную машину Г4-МТМ-330, у которой месильный орган выполнен в виде двух спиралей. В машине Г4-МТВ-160 кроме двух скоростей месильного органа предусмотрено две скорости вращения дежи с изменением его направления. Спиральные тестомесители семейства IBIS, выпускаемые данным предприятием, в своей линейке содержат ряд машин, которые снабжены сменными месильными органами и частотными преобразователями, обеспечивающими реализацию 3 режимов работы на 6 скоростях.

В табл. 1.3 приведены основные технические характеристики тестомесильных машин с дежами вместимостью 330 литров.

Таблица 1.3 - Основные технические данные тестомесильных машин

Показатель	ТМД-330	Г4-МТМ-330	«Прима-300Р»
Производительность, кг/ч	1350	1400	1500
Длительность замеса, мин	програм.	3-5	програм.
Частота вращения месильного органа (дежи), мин-1	10,5/21	47/62	107/214 (13)
Мощность привода, кВт
месильного органа	5,0/7,5	10/11	17,6
поворота траверсы	0,75	2,2
Габаритные размеры, м	1,8х1,1х1,25	2,1х1,1х1,8	2,34x1,6x1,3
Масса машины без дежи, кг	780	1484	1550

Тестомесильная машина Ш2-ХТ2-И для интенсивного замеса пшеничного и ржано-пшеничного теста (рис. 1.5) может применяться в агрегатах для приготовления теста ускоренным способом, а также работать автономно.

Рисунок 1.5 - Тестомесильная машина Ш2-ХТ2-И: 1 - патрубок с шибером; 2 - месильная емкость; 3 - электродвигатель; 4 - редуктор; 5 - станина

Машина состоит из стационарной месильной емкости 2 с полуцилиндрическим днищем, изготовленной из нержавеющей стали. Внутри емкости расположен месильный орган, состоящий из двух крестовин, соединенных между собой штангой. Каждая из крестовин укреплена на отдельном шлицевом валу, и имеет самостоятельный привод.

Привод включает трехскоростной электродвигатель 3, клиноременную передачу, цилиндрический редуктор и зубчатую цепную передачу, натяжение которой регулируется с помощью специального механизма.

Благодаря конструктивной особенности (конфигурации) месильного органа, тесто в процессе замеса перемещается по сложной траектории, в результате чего обеспечивается его интенсивная механическая обработка.

Над месильной емкостью 2 на кронштейне закреплена неподвижная крышка, имеющая совместное лабиринтное уплотнение с месильной емкостью для ее герметизации. В крышке расположены патрубок с шибером 1 для загрузки муки и два штуцера с кранами для подачи в емкость жидких компонентов.

Подача муки и жидких компонентов в емкость регулируется поворотом шибера и кранов через систему рычагов.

Выгрузка теста по окончании замеса осуществляется путем поворота месильной емкости вокруг горизонтальной оси на угол 120°.

В процессе замеса теста емкость закрепляется в горизонтальном положении фиксатором при помощи рукоятки. Все элементы машины сгруппированы на станине 5, состоящей из двух стоек и основания. Управление работой машины осуществляется с помощью блока управления, смонтированного в правой стойке станины.

В зависимости от хлебопекарных свойств муки, тесто в машине может быть получено по заранее заданной программе при любом из трех режимов работы месильного органа. Частота вращения месильного органа соответственно равна 60, 90, 120 мин^-1. Продолжительность работы на каждой скорости обусловливается свойствами сырья.

Суммарное время замеса на трех скоростях варьирует от 2,5 до 3 минут. При необходимости замес может осуществляться в автоматическом режиме на двух скоростях. Требуемое по технологии время обработки на соответствующей скорости устанавливается при помощи реле, расположенного на панели пульта управления.

2. Общая классификация

2.1 Устройство и принцип работы модернизируемой машины

Модернизируемая машина «Прима-300Р» включает станину 17 (рис. 2.1), привод вращения дежи, привод вращения месильного органа, самой дежи 3, отсекателя 4, спиралеобразного месильного органа 7 и скребка 8.

Рисунок 2.1 - Тестомесильная машина «Прима-300Р»: 1 - опрокидыватель; 2 - тестомесильная часть; 3 - дежа; 4 - отсекатель; 5 - крышка; 6 - пульт управления; 7 - месильный орган; 8 - скребок; 9 - фиксатор; 10 - выключатель; 11 - клиноременная передача; 12 - электродвигатель; 13 - выключатель; 14 - электрический шкаф; 15 - редуктор; 16 - клиноременная передача; 17 - станина

Круговое перемещение месильного органа осуществляется с помощью 2-х скоростного электродвигателя 12 посредством двухступенчатой клиноремённой передачи 11 и редуктора с двумя зубчатыми передачами.

Часть зубчатой пары в лице колеса находится в зацеплении с шестерней, расположенной на оси шкива ременной передачи и тем самым обеспечивает вращение вокруг своей оси месильного органа 7, закрепленного на выходном валу редуктора.

Шестерня второй пары, закреплена на выходном валу и в процессе работы тестомесильной машины обкатывается вокруг неподвижного зубчатого колеса. Такое ее передвижение заставляет выходной вал перемещаться вокруг оси дежи по круговой траектории.

Вращение самой дежи обеспечиватся с помощью мотор-редуктора 15 посредством клиноременной передачи 16. Для обеспечения плавного пуска привода дежи он снабжен соответствующим устройством.

При замесе теста дежа накрывается откидной крышкой 5, которая Для предотвращения доступа в зону замеса и снижения пылевыделения в процессе работы тестомесильной машины дежа снабжена откидной крышкой 5.

Конструкция этой крышки выполнена таким образом, чтобы обеспечить централизованную загрузку дежи исходными ингредиентами. Машина снабжена блокировочным устройством 10, которое срабатывает при поднятии крышки. При этом оба привода (вращения дежи и месильного органа) отключаются.

В тестомесильной машине предусмотрено наличие специального устройства 1, служащего для подъема и опрокидывания тестомесильной части машины. Опрокидыватель снабжен гидравлической системой в составе насосной станции с пускорегулирующей и запорной аппаратурой, рукава высокого давления, а также гидрораспределителя, дросселя и гидроцилиндра.

Управление машиной предусмотрено посредством пульта управления. Замешивание теста выполняется с помощью программа, задаваемой оператором. Каждый технологический цикл замеса включает два режима работы машины. Первый из них предусматривает малую частоту вращения рабочих органов; второй - повышенную. Переключение с меньшей на повышенную скорость осуществляется автоматически по сигналу таймера. После выполнения запрограммированной части работы тестомесильной машины ее приводы автоматически отключаются и подается звуковой сигнал. Отключается сигнал путем кратковременного нажатия кнопки «Стоп» или при срабатывании блокирующего устройства на крышке дежи при ее поднятии.

2.2 Устройство и работа загрузчика опары

Загрузчик опары выполнен в виде специальной приставки (механизма) которая может работать только совместно с тестомесильной машиной «Прима-300Р». Он служит для перегрузки опары из подкатных деж типа Т1-ХТ2Д в емкость (дежу) тестомесильной машины и позволяет механизировать эту довольно трудоемкую технологическую операцию.

Управление загрузчиком максимально упрощено и выполняется с пульта управления тестомесильной машины «Прима-300Р». При этом система управления тестомесильной машиной позволяет поднимать и опускать платформу загрузчика опары, а также регулировать режимы замеса теста и его механизированной выгрузкой.

Основным силовым рабочим элементом загрузчика является гидроцилиндр, который приводится в действие с помощью насосной станции.

К основным параметрам загрузчика относятся следующие показатели: грузоподъёмность (не более 240 кг), допустимый угол поворота при выгрузке дежи (90±2 град.), время рабочего цикла (20-25 с) и высота от пола до нижней части дежи (не менее 915 мм). Его габаритные размеры равны 1436 х 1739 х 1030 мм; масса - 280 кг.

Загрузчик состоит из платформы 1 (рис. 2.2), фиксирующего механизма 2, гидроцилиндра 3, кожуха 4, стойка 5 и электрооборудования.

Платформа служит для фиксации подкатной дежи Т1-ХТ2Д в процессе ее подъема и опрокидывания.

Платформа оснащена специальными направляющими, которые ориентируют в правильном положении колеса дежи в процессе ее закатывания.

Крепление дежи на платформе осуществляется с помощью двух вертикальных ловителей дежи, оснащенных механизмом фиксации, представляющим собой подпружиненный рычажный механизм, включающий педаль, пружину и защелку, запирающую ось дежи в ловителе.

Рисунок 2.2 - Загрузчик опары: 1 - платформа; 2 - фиксирующий механизм; 3 - гидроцилиндр; 4 - кожух; 5 - стойка

В процессе выгрузки дежи от ее опрокидывания защищает пластина с отверстием, в которое вводится направляющий штырь каретки дежи. При этом нахождение дежи в ловителях фиксируется бесконтактным выключателем, срабатывающим от оси дежи.

Стойка 5 загрузчика является опорой для оси двуплечного рычага который с помощью которого гидроцилиндра 3 поднимает платформу с дежой. Кроме этого стойка обеспечивает опору шарнирного крепления корпуса гидроцилиндра. Для этого первое плечо двуплечного рычага соединено с платформой, а второе необходимо для шарнирного крепления штока гидроцилиндра.

Загрузчик защищен от аварийной ситуации при повреждении рукавов высокого давления (РВД), для чего на штуцере бесштоковой полости гидроцилиндра установлен тормозной золотник, предотвращающий самопроизвольное перемещение штока гидроцилиндра вниз в случае разрыва рукавов. К насосной станции машины гидроцилиндр подключается с помощью рукавов высокого давления так, как показано на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема гидравлическая соединений загрузчика с насосной станцией

В машине предусмотрено регулирование скорости перемещения штока гидроцилиндра при движении вниз. Для этого служат регулирующий дроссель, а также и реле давления. Последнее необходимо для отключения насосной станции при нахождении штока гидроцилиндра в крайнем верхнем положение. В качестве электрооборудования в загрузчике применены два бесконтактных выключателя, подключаемых к электрошкафу.

Загрузчик приводится в действие посредством гидроцилиндра и осуществляет подъем и переворот подкатной дежи Т1-ХТ2Д с опарой. Опара под собственным весом перегружается из подкатной дежи в дежу для выполнения замеса теста.

Работает загрузчик следующим образом. В исходном положении платформа загрузчика опущена и на ней размещена подкатная дежа Т1-ХТ2Д. Тестомесильная часть машины тестомесильной находится в нижнем положении, крышка дежи машины - в верхнем (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 - Исходное состояние загрузчика опары тестомесильной машины

Загрузка теста с помощью загрузчика опары иллюстрируется рисунком 2.5; разгрузка - рисунком 2.6.

Рисунок 2.5 - Загрузка опары

Рисунок 2.6 - Выгрузка опары

2.3 Технологический расчет тестомесильной машины

Расчет тестомесильных машин выполняют в процессе разработки новых конструкций либо при проверке технических данных существующих машин после их модернизации с целью совершенствования рабочего процесса данного вида технологического оборудования.

При создании новой машины расчет начинают с обоснования выбора ее единичной мощности (производительности), после чего определяют вместимость месильной камеры и производят расчет баланса энергозатрат машины на выполнение ею заданного технологического процесса. На основании данных по расчету энергозатрат производится оценка мероприятий по совершенствованию рабочего процесса тестомесильной машины.

Затем на основе полученных результатов определяется мощность привода тестомесильной машины и при необходимости осуществляется предварительный подбор электродвигателя. Окончательный выбор электродвигателя целесообразно сделать после кинематического расчета, в том случае, если он предусмотрен заданием.

Следует особо подчеркнуть, что при необходимости проведения прочностного расчета тестомесильной машины его, как правило, выполняют по методике, общей для всех существующих машин.

Выбор производительности тестомесильной машины осуществляют из расчета обеспечения тестом разделочных линий и печей в соответствии с параметрическими рядами технологического оборудования хлебозаводов.

Для хлебопекарных печей параметрическим рядом установлена следующая рабочая площадь пода: 10, 16, 25, 50, 75, 100 и 125 м².

С целью обеспечения производительности указанного ряда необходимо иметь два-три типоразмера тестомесильных машин.

Производительность тестомесильной машины определяется по уравнению [4, 5].

, (2.1)

где - производительность печи по горячим изделиям, кг/ч (принимается на основании варианта задания);

У - упек, % массы горячей продукции (можно принять равным 7 %);

- коэффициент, учитывающий остановки машины на регулировки, очистку и т.д. (для машин периодического действия этот его можно принять равным 1,2) [7, 8].

Производительность тестомесильной машины периодического действия также можно рассчитать по формуле

; (2.2)

где - вместимость дежи или месильного корыта, м³;

- плотность теста (до брожения) или полуфабриката, кг/м³; ( = 1080-1100 кг/м³);

- коэффициент использования объема дежи или корыта; (л = 0,45-0,85). В работе следует принять = 0,6;

- время, затрачиваемое на замес теста, ч. (следует учесть, что в табл. 1 задано в секундах).

- время, расходуемое на выгрузку продукта, дозирование и загрузку муки и других рецептурных компонентов, а также подкатку и откатку дежи и т.д., ч. В расчетах это время следует принять равным 0,1 ч.

Исходя из зависимостей (1) и (2) вместимость дежи тестомесильной машины периодического действия будет равна

. (2.3)

Тогда массу теста, находящегося в деже, можно определить из выражения

. (2.4)

Известно, что мощность привода тестомесильных машин (кВт) прямо пропорциональна балансу энергозатрат А_У и частоте вращения вала месильной лопасти п. В аналитическом виде эта зависимость представлена формулой

. (2.5)

В связи с этим для расчета мощности привода анализируемой тестомесильной машины необходимо предварительно составить баланс ее энергозатрат и определить его числовое значение.

Для упрощения расчетов определим баланс энергозатрат (Дж) на один цикл месильной лопасти, который состоит из работы А₁, расходуемой на перемешивание массы получаемого теста; работы А₂ , потребной для перемещения месильных лопастей; работы А₃, расходуемой на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины; работы А₄, расходуемой на изменение структуры теста

. (2.6)

Работа А₁, расходуемая на перемешивание тестовой массы рассчитывается по выражению

 (2.7)

где z - количество месильных лопастей на валу, шт.;

b - ширина месильной лопасти, м;

- частота вращения месильных лопастей, с^-1;

б - угол наклона лопасти к оси вала, град;

r₁ - наибольший радиус окружности, описываемой лопастью, м;

r₂ - наименьший радиус окружности, описываемой лопастью, м;

k - коэффициент подачи теста, показывающий, какая доля массы теста, захваченная лопастью, перемещается в осевом направлении (k = 0,1…0,5). - шаг установки лопастей, м.

Работа А₂, потребная для перемещения месильных лопастей, определяется выражением

, (2.8)

где - толщина лопасти, м;

- плотность материала, из которого изготовлена лопасть, кг/м³.

Работа А₃, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины

, (2.9)

где - масса теста, находящегося в месильной емкости, кг;

- масса металлоконструкции машины, находящейся в контакте с тестом, кг;

, - средние теплоемкости соответственно теста и металла, Дж/(кг•град);

, - температуры теста соответственно в начале и конце процесса замеса, °С;

, - температуры металлоконструкции машины, находящейся в контакте с тестом, соответственно в начале и конце процесса замеса, °С;

Если температуру теста и металлических частей машины с некоторым допущением считать одинаковыми, то тогда можно записать

. (2.10)

Работа А₄, расходуемая на изменение структуры теста равна

. (2.11)

Произведем расчет тестомесильной машины периодического действия, производительность которой должна обеспечить тестовыми заготовками печи площадью пода 16 м², т. е. П_п = 1000 кг/ч.

Исходные данные для расчета:

Упек по горячему хлебу У, 7,0 проц.

Длительность замеса ₃, 150с

Длительность вспомогательных операций _в, 250 с

Коэффициенты

k₀= 1,3

k₂ =0,5

Частота вращения вала месильной лопасти n, 16,2 с^-1

Параметры месильной лопасти:

= 0,14 м, = 0,0196, = 0,0027,

= 0,03 м, = 0,0009, = 0,00003,

а = 2, b = 0,015 м, S = 0,2 м, = 0,01 м,

= 45°, cos (90 - ) = 0,69.

КПД машины = 0,85.

Теплоемкости при 30°С:

с_т = 2500 Дж/(кг К), при _т = 1100 кг/м³ [2];

с_ж = 500 Дж/(кгК), при _ж = 7800 кг/м³.

Коэффициент подачи теста k = 0,3.

Температура теста: t₁ = 35 °С, t₂ = 28 °С.

Определим производительность тестомесильной машины по уравнению (2.1)

кг/ч.

Вместимость дежи тестомесильной машины определим по уравнению (2.3)

V_п = 1320 (150+250)/360010500,5 = 0,312 м³.

Принимаем вместимость дежи тестомесильной машины V_п = 330 дм³.

Для расчета и анализа рабочего процесса составим баланс энергозатрат и оценим долю каждой из статей затрат в общем расходе энергии. Работу, расходуемую на перемешивание компонентов, определим по уравнению (2.7):

А₁ = 2 0,015 3,14 1100 16,22 0,69 (0,0169 - 0,0009) ·[(1 - 0,2) 3,142 (0,0196 + 0,0009) + 0,4 0,22/2] = 90 Дж/об.

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим по уравнению (2.8):

А₂ = 2/3 2 0,15 0,01 7800 3,142 16,22 0,0027 = 10,8 Дж/об.

Работу, расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины, определим по уравнению (2.9):

А₃= (35 - 28)/16,2 150 (50 2300 + 16 500) = 354 Дж/об.

Работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения (2.10):

A₄ = 9 Дж/об.

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат

А = 90 + 10,8 + 354 + 9 = 463 Дж/об.

Выразим составляющие баланса в процентах: A₁ = 19,4 %; A₂ = 2,3 %; A₃ = 76,4 %; A₄ = 1,9 %. Анализ затрат энергии по отдельным статьям позволяет судить о степени совершенства конструкции машины. В рассматриваемом случае 76,4 % всего энергопотребления составляют потери энергии на нагрев теста.

Таким образом в модернизируемой тестомесильной машине «Прима-300Р» работа А₁, расходуемая на перемешивание массы, и вычисленная по уравнению (2.7) равна 90 Дж/об. Следовательно, для того, чтобы оставить неизменной эту величину, повышение ширины месильного органа должно компенсироваться адекватным снижением числа оборотов вала мешалки.

тестомесильный машина опара редуктор

3. Конструктивные расчеты тестомесильной машины

3.1 Расчет зубчатой передачи редуктора

Редуктор привода тестомесильной машины имеет две зубчатые пары. Проведем расчет зубчатой передачи, обеспечивающей вращение вокруг своей оси месильного органа, закрепленного на выходном валу редуктора [2, 6, 14].

Конструктивно принимаем тип зубьев - прямозубые, для исключения действия осевых нагрузок на подшипники качения.

Материал зубчатых колес - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Термообработка:

колеса - улучшение (закалка ТВЧ + высокий отпуск);

шестерни - улучшение (закалка ТВЧ + высокий отпуск).

Допустимые контактные напряжения:

базовое число циклов нагружения для шестерни

; ( 3.1)

.

действительное число циклов перемены напряжений

, (3.2)

где ,

расчетное время работы, (ч);

(мин^-1);

.

При коэффициент долговечности равен 1,1.

Тогда допустимые контактные напряжения для шестерни и колеса

(МПа).

Аналогично для напряжений изгиба

(МПа).

Находим межосевое расстояние

, (3.3)

где крутящий момента колесе тихоходной ступени

.

момент на валу электродвигателя.

, (3.4)

КПД ременной передачи, .

КПД зубчатой передачи, .

.

коэффициент межосевого расстояния, ;

коэффициент ширины, ;

коэффициент концентрации нагрузки,

(3.5)

коэффициент ширины,

;

индекс схемы, .

.

.

Принимаем (мм).

Делительный диаметр колеса

.

Ширина колеса

(мм).

Модуль передачи

,

где коэффициент модуля, (для прямозубых колес).

Принимаем по ряду стандартных чисел .

Определяем число зубьев шестерни и колеса

.

Число зубьев шестерни

.

Число зубьев колеса

. (3.6)

Фактически передаточное отношение

Отклонение от заданного должна удовлетворять условию:

Делительные диаметры колеса и шестерни.

Диаметры окружностей вершин

Диаметры впадин

Проверка зубьев по контактным напряжениям

, (3.7)

где коэффициент распределения нагрузки между зубьями, ;

коэффициент концентрации напряжений, ;

коэффициент динамической нагрузки, ;

окружная сила,

.

.

Так как , следовательно, выбранные параметры зубчатого колеса удовлетворяют условиям работы.

Проверка по напряжениям изгиба

, (3.8)

где коэффициент распределения нагрузки, ;

коэффициент нагрузки по неравномерности длины зуба,

;

коэффициент формы зуба, ;

коэффициент динамичности, ;

коэффициент учитывающий наклон зубьев, .

.

.

Следовательно, по напряжениям изгиба передача удовлетворяет условиям работы.

Заключение

1. На основании проведенного анализа технических средств для получения теста было предложено модернизировать загрузчик опары тестомесильной машины.

2. Выполнены основные технологические, энергетические и другие расчеты тестомесильной машины, позволяющие повысить ее производительность за счет сокращения времени на загрузку и выгрузку опары.

Библиографический список

1. Авроров В.А., Терентьев А.Б. Диагностика, ремонт, монтаж и сервисное обслуживание оборудования. Пенза: ПГТА, 2009. - 527 с.

2. Авроров В.А., Грачев А.С. Расчеты деталей и механизмов технологического оборудования машиностроения пищевых производств и приводов металлорежущих станков. Пенза: ПГТА, 2004. - 195 с.

3. Антипов С.Т. Техника пищевых производств малых предприятий. Производство пищевых продуктов растительного происхождения: учеб. / С.Т. Антипов, А.И. Ключников, И.С. Моисеева, В.А. Панфилов; под ред. Панфилова В.А.. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург : Лань, 2017. - 812 с.

4. Антипов С.Т. Инновационное развитие техники пищевых технологий: учеб. пособие / С.Т. Антипов, А.В. Журавлев, Д.А. Казарцев, А.Г. Мордасов; под ред. Панфилова В.А. -- Электрон. дан. -- Санкт-Петербург: Лань, 2016. -- 660 с.

5. Драгилев А.И. Технологическое оборудование: хлебопекарное, макаронное и кондитерское: учеб. пособие / А.И. Драгилев, В.М. Хромеенков, М.Е. Чернов. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2016. - 432 с.

6. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: «Академия», 2008. - 496 с.

7. Зайчик Ц.Р., Драгилев А.И., Федоренко Б.Н. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 152 с.

8. Ковалевский В.И. Проектирование технологического оборудования и линий: учеб. пособие: учеб. пособие - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: ГИОРД, 2016. - 344 с.

9. Кошевой Е.П. Практикум по расчетам технологического оборудования пищевых производств. - СПб: ГИОРД, 2005. 232 с.

10. Курочкин А.А., Шабурова Г.В., Гордеев А.С, Завражнов А.И. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств. - М.: КолосС, 2007. - 591 с.

11. Машины и аппараты пищевых производств. Под ред. Панфилова В.А. Т.1. М.: Высшая школа, 2001. - 703 с.

12. Проектирование, конструирование и расчет техники пищевых технологий: учеб. пособие / под ред. Панфилова В.А.. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2013. - 912 с.

13. Процессы и аппараты пищевой технологии: учеб. пособие / С.А. Бредихин [и др.]. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2014. - 544 с.

14. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Машиностроение, 1983.

15. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х томах. Под ред. А.М. Дальского. - М: Машиностроение, 2001.

16. Хромеенков В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. СПб.: ГИОРД, 2003. - 496 с.

17. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования. - М.: Машиностроение, 2002. - 560 с.

18. Курочкин, А.А. Оборудование перерабатывающих производств /А.А. Курочкин, П.К. Воронина, Г.В. Шабурова, В.М. Зимняков. М.: ИНФРА-М, 2015. - 363 с.

Размещено на Allbest.ru

...