Министерство образования и науки Украины
Кафедра ТОЗП
Курсовая работа
на тему:
«Модернизация тестоделительной машины
с лопастным нагнетанием теста А2-ХТН»
Выполнил: Кушнир Н. Ю.
Проверил: Шипко И. М.
Одесса 2010
Содержание
1. Современное состояние и перспективы развития тестоделительных машин.
1.1 Описание технологического процесса и поточной линии
1.2 Технологические требования к сырью, полуфабрикатам и готовой продукции
1.2.1 Мука пшеничная хлебопекарная
1.2.2 Требования к качеству муки
1.2.3 Хлебопекарные свойства муки
1.2.4 Вода
1.2.5 Соль
1.3 Критический обзор конструкций тестоделительных машин
1.3.1Клапсификация тестоделительных машин
1.3.2 Обзор функциональных схем
1.4 обзор патентов.
1.5 Выводы
2. Техническое задание на проектирование
2.1Наимиенование объекта проектирования
2.2 Основание для разработки
2.3 Цель и назначение разработки
2.4 Экономические требования
3. Эскизный проект
3.1 Описание функциональной схемы тестоделителя
3.2 Технологический расчёт
3.3 Исходные данные для кинематического расчёта
3.4 Кинематический расчёт
Введение
Хлебопекарная отрасль пищевой промышленности Украины самой распространённой по территорий Украины. Основные направления дальнейшего развития хлебопекарной отрасли, являются:
· Обновление и модернизация парка оборудования;
· Применение новых и улучшенных технологии производства хлебобулочных изделий;
· Расширение ассортимента и улучшения качества хлебных изделий;
· Комплексная автоматизация и широкое внедрение в производство КиП и автоматики
В условиях рыночной экономики востребованными являются небольшие хлебопекарные предприятия. В связи с этим очень важно повышение экономичности технологического оборудования и уменьшение его энергозатрат, кроме того актуальной проблемой является разработкой малопроизводительного технологического оборудования для предприятий малой мощности. Как следует из анализа существующие конструкции тестоделительных машин, за небольшим исключением, были созданы несколько десятков лет назад и прошли длительную промышленную доводку. Проведённые теоретические исследования позволили выявит у многих из них различные отклонения показателей и недостатки рабочего процесса от требований рационального режима. При совершенствовании тестоделительных машин следует обязательно предусматривать простую и удобную разборку для отчистки от теста, смазка поверхностей деталей делительной головки и рабочей камеры. В деле повышения точности деления и надежности работы важное значение имеет хорошая работа стабилизатора давления в камере сжатия в момент нагнетания теста в мерную камеру и отделения, а также рациональная форма рабочих органов.
1 Современное состояние и перспективы развития тестоделительных машин.
1.1 Описание технологического процесса и технологического процесса
Проектируемая тестоделительная машина с лопастным нагнетанием и делительной головки барабанного типа является универсальной по обрабатываемому сырью, т.е. она может делить на куски заданной массы как пшеничного так и ржаного теста. Однако проектируемый тестоделитель в отличии от своего прототипа – тестоделителя А2-ХТН, предназначен для деление на куски малой массы 0,1 – 0,6 кг поэтому он может быть использован при получении мелкоштучных хлебобулочных изделии, например батонов.
Рассмотрим технологическую линию для производства батонов массой 0,3 – 0,5 кг: мука доставляется на завод автотранспортом, складируется в силосах 1 склада бестарного хранения муки (БХМ). Все операции по перемещению муки в современных складах БХМ производятся аэрозольтранспортом. Для очистки от муки отработанный воздух из силоса выходит через фильтры 2, 11, 13. Из силосов 1 склада БХМ с помощью роторных питателей 3 мука направляется аэрозольтранспортом по трубопроводам сначала в промежуточную ёмкость 4, затем в просеиватель 5 с магнитной очисткой, далее шнековым питателем 6 – в промежуточную ёмкость 7 перед автоматическими весами, и в сами автоматические весы 8, взвешанная мука собирается в бункере 9, откуда поступает в производственный бункер 10. Отсюда мука через питатель 12 подаётся в дозатор 13 и тестомесильную машины непрерывного действия 14, сюда же через дозатор 15 подаётся жидкая опара, и происходит замес теста. Тесто нагнетателем 16 подаётся в корыто брожения ( например ХТР), после самотёком поступает в тестоделитель 18, где оно делится на куски заданной массы. Полученные заготовки заданной массы ленточным транспортёром тестоделителя подаются в тестоокруглиель 19 ,где заготовкам придаётся округлая форма, округлённые заготовки ленточным транспортёром 20 подаются в посадчик заготовок 21, который укладывает заготовки в люльки цепного транспортёра растойного шкафа 22, из растойного шкафа заготовки поступают в пекарную печь тупикового типа 23, где происходит выпечка. Полученная готовая продукция – батоны падают на ленточные транспортёры 24 и25 которые перемещают готовую продукцию на циркуляционный стол 26 с которого в ручную укладываются в контейнера для хлеба 27 и отправляются на склад готовой продукции, откуда автотранспортом попадают в торговую сеть.
1.2 Технологические требования к сырью, полуфабрикатам и готовой продукции.
Основными видами сырья в хлебопекарном производстве – мука, вода, соль и дрожжи, дополнительное сырьё – сахар, крахмал, молочные и яйцепродукты, жир.
1.2.1 Мука пшеничная хлебопекарная.
Пшеничная мука – первообразный продукт из зерна злаковых культур. В хлебопекарном производстве используют в основном пшеничную и ржаную муку. Пищевая ценность и потребительские свойства зависят от хим. состава муки, а он в свою очередь зависит от хим. состава зерна из которого получена мука. Средний хим. состав муки в % на сухой состав муки приведён в табл. 1.1.
Из веществ входящих в состав муки основное значение имеют:
- Углеводы. Главную часть сухих веществ муки составляет крахмал (80%). Имеет свойства набухать, клейстеризироваться.
Таблица 1.1
| Вид и сорт муки |
Белки |
Крахмал |
Пентозаны |
Жир |
Сахар |
Клетчатка |
Зола |
|
| Пшеничная |
Высший сорт |
12,0 |
79,0 |
1,95 |
0,8 |
1,8 |
0,1 |
0,55 |
| 1 сорт |
14,0 |
77,5 |
2,5 |
1,5 |
2,0 |
0,3 |
0,75 |
|
| 2 сорт |
14,5 |
71,0 |
3,5 |
1,9 |
2,8 |
0,8 |
1,25 |
|
| Обойная |
16,0 |
66 |
7,2 |
2,1 |
4 |
2,3 |
1,9 |
|
| Ржаная |
Сееная |
9 |
73,5 |
4,5 |
1,1 |
4,7 |
0,4 |
0,75 |
| Обдерная |
10,5 |
67 |
6 |
1,7 |
5,5 |
1,3 |
1,45 |
|
| Обойная |
13,5 |
62 |
8 |
1,9 |
6,5 |
2,2 |
1,9 |
|
| Пшеничная |
12-16 |
79-66 |
1,95-7,2 |
0,8-2,1 |
7,8-4 |
0,1-2,3 |
0,55-1,9 |
|
| Ржаная |
90-13,5 |
73-62 |
4,5-8 |
1,1-1,9 |
4,7-6,5 |
0,7-2,2 |
0,75-1,9 |
|
- Белковые вещества. Азотистых веществ больше в муке высоких выходов, среди которых в основном белки. При смешивании пшеничной муки с водой они набухают и образуют клейковину.
- Жир – содержится в небольших количествах в муке низких сортов. В основном он состоит из непредельных жирных кислот. Кислотное числа жира пшеницы – 7,16-7,9. Повышение этого числа свидетельствует о длительном и плохом хранении муки.
- Минеральные вещества в основном содержаться в зародыше и оболочках зерна, поэтому повышенная зольность муки свидетельствует о нахождении в муке клетчатки.
- Ферменты. Огромное технологическое значение имеет наличие в муке протеолитических и аминолитических ферментов. В обычной пшеничной муке в активном состоянии находится фермент β-амилоза, α-амилоза находится в муке полученной и проросшего зерна.
- Витамины. В муке находятся след. Водорастворимые витамины: В1, В2, и РР. В очень небольших количествах также содержатся: В6, Е, Н. В муке содержатся такие витамины как: А,С и Д.
Физические свойства муки зависят от сорта муки и её влажности. Удельная теплоёмкость муки при различной температуре определяется по формуле:
, Дж/кг*К
где Т- температура
- влажность муки
Коэффициент теплопроводности муки:
, Вт/К
1.2.2 Требования к качеству муки.
Показателями качества муки – цвет, вкус, запах, содержание металопримесей, влажность, зольность.
Вкус муки должен быть без посторонних привкусов. Запах муки – запах должен быть без каких либо посторонних запахов. Цвет муки должен соответствовать её сорту, однако даже у муки одной партии может быть значительные различия в цвете. Цвет сортовой муки имеет большое значение для качества хлеба.
Содержание металопримесей в муке в результате износа металлических частей оборудования контактирующего с зерном и мукой, по ГОСТу допускается 0,003 на 1 кг муки.
Влажность муки не должна превышать 15 %, иначе в муке появляется свободная влага, создающая условия для активации ферментов и развития микроорганизмов, что может вызвать порчу муки. Базисная влажность составляет 14,5%. Влажность муки влияет на выход хлеба и количества воды для замеса теста. Зольность муки – основной показатель её сорта. Норма зольности муки высшего,1 и 2 сортов составляет 0,55; 0,75 и 1,25 на количество сухого вещества.
Крупность муки характеризуется размерами её частиц. Чем выше сорт муки тем мельче её частицы. Крупные частицы медленнее набухают и сложнее поддаются действию ферментов и микроорганизмов. Зольность и крупность муки достаточно точно обеспечиваются при помоле муки и находятся, как правило, в пределах нормы.
Кислотность муки влияет на кислотность готовой продукции и характеризуется свежестью муки. Она обусловлена присутствием в муке свободных жирных кислот, кислых солей фосфорной кислоты. В муке высших сортов кислотность меньше чем в низших сортах. При хранении муки кислотность увеличивается.
1.2.3 Хлебопекарные свойства муки.
Под хлебопекарными свойствами муки понимают способность муки давать хлеб того или иного качества. Хорошая мука даёт хлеб с гладкой блестящей корочкой и большого объёма.
Мука состоит из белков и крахмала, поэтому хлебопекарные свойства муки зависят от первоначального состояния этих веществ и от активности ферментов, влияющих на белки и углеводы в процессе выпечки хлеба.
Хлебопекарные свойства муки хар-ся:
1. цветом и способностью её к потемнению в процессе изготовления хлеба. Цвет муки зависит от содержания в ней частиц эндосперма и оболочек, а также цветности самого эндосперма.
2. Сила муки которая хар-ся структурно-механическими свойствами теста или клейковины, водопоглотительной способностью, количеством воды которое необходимо для замеса теста с оптимальными структурно-механическими свойствами. Сила муки основной фактор, определяющий хлебопекарные свойства пшеничной муки по силе различают сильную, слабую и среднюю пшеничную муку. Тесто из сильной муки хорошо замешивается и разделывается. Клейковина слабой муки легко растягивается, слабо набухает в воде. Слабая мука при замесе слабо впитывает воду и в процессе брожения разжижается.
3. Газообразующая способность муки зависит от активности β- амелазы, состояния крахмала в муке и и содержания в ней собственных сахаров.
4. Автоматическая активность – это способность сложных веществ муки разлагаться на более простые, водорастворимые вещества под действием ферментов
Перед использованием муки в производстве необходимо знать её хлебопекарные свойства. В производстве для этого применяется пробная выпечка хлебцов.
1.2.4 Вода.
Вода применяемая в хлебопекарном производстве для технологических целей должна отвечать требованиям, к питьевой воде: в ней не должно содержаться вредных примесей и болезнетворных микроорганизмов, вода должна быть бесцветной, прозрачной без запаха и привкуса. В воде не должны содержаться взвешенные вещества , видимые невооружённым глазом. Окисляемость воды даёт представление о том что вода содержит органический вещества. У нормальной воды должна быть окисляемость не больше 2-3 миллиграмм кислорода.
Так как в хлебопекарном производстве большую роль играют процессы брожения, кипячёную воду применять нельзя, потому что в ней нет почти растворимого воздуха необходимого дрожжам. Санитарная пригодность воды устанавливается по наличию в ней большого количества микроорганизмов и отдельно бактерий типа кишечной палочки, большое содержание которой указывает на загрязнение её фекальными веществами.
Согласно ГОСТ 2874-82 питьевая вода должна соответствовать следующим нормам:
Запах и вкус при 20 и 60°С, баллов … 2
Цветность по шкале, град, не более 20
Мутность по шкале, мг/литр, не более 1,5
Общая жесткость, м2
экв/литр, не более 7
Содержание, м2
/литр, не более:
· Сухого остатка 1000
· Хлоридов 360
· Цинка 5
· Сульфатов 500
· Меди 1
· Железа 0,3
· РН 6,5-9,0
1.2.5 Соль.
В пищевых производствах поваренная соль применяется как вкусовое вещество, а в хлебопекарном производстве ещё и как улучшитель физических свойств теста. Поваренная соль – это хлористый натрий с незначительной примесью других солей. Очень хорошо растворяется в воде.
Поваренная соль из-за содержания примесей (CaCl2
) гигроскапична. Порогом гигроскапичности соли является отметка – 75%. Порог восприятия соленого вкуса соли находится при концентрации раствора 0,05%. В зависимости от способа добычи различают: каменную, самосадочную и басейную соль. По способу обработки соль подразделяют на мелкокристаллическую, молотую и немолотую.
В хлебопекарном производстве обычно применяют молотую соль 1 или 2 сорта. Соль 1 сорта содержит не более 0,45, а второго не более 0,25% нерастворимых веществ, насыщенный раствор соли содержит её 26-28% нерастворимых веществ. Насыщенный раствор соли входит в рецептуру любых хлебобулочных изделий в количестве 1-25% от массы муки. Соль улучшает структурно-механические свойства теста и вкус изделий. Клейковина теста под действием соли становится боле плотной, активность протеолитических ферментов снижается.
Отсыревание соли способствует её слеживанию, поэтому в настоящие время применяют способ хранения соли под слоем воды.
1.2.6 Дрожжи.
Дрожжи – одноклеточные организмы относящиеся к классу грибов сахараписцетов, размножающиеся в среде содержащей сахар. Дрожжевые клетки имеют таровидную форму, содержат 75% влаги. Важное значение имеют ферменты, катализирующие процесс разложения сахара. При отсутсвие кислорода ферменты дрожжей вызывают спиртовое брожение сахара, в следствии которого образуется углекислый газ и этиловый спирт. При разложении сахара дрожжевые клетки получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности.
В тесте и других полуфабрикатах кислорода очень мало, поэтому дрожжи вызывают процесс спиртового брожения. Образовавшийся углекислый газ разрыхляет тесто и обеспечивает необходимую пористость мякиша. Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходима жидкая среда содержащая питательные вещества, соответствующая реакция среды и температурные условия. Жидкая среда для развития дрожжей должна содержать определённое количество питательных водорастворимых веществ. Дрожжи непосредственно усваивают только простые сахара. При температуре 45-50 °С дрожжевые клетки погибают. Низкая температура также тормозит жизнедеятельность дрожжей, они впадают в состояние анабиоза, в котором могут сохранятся долго без порчи. Прессованные дрожжи представляют собой скопление дрожжевых клеток, выделенных из культурной среды и спрессованных.
Прессованные дрожжи стандартного качества имеют однородный светлый цвет, нормальный вкус и запах. Прессованные дрожжи хранят на хлебозаводах при температуре 4°С. Гарантированный срок хранения дрожжей при таких условиях составляет 12 суток.
Дрожжевое молоко на хлебозаводы доставляют в автоцистернах. Дрожжевое молоко хранят при температуре от 2 до 15°С в специальных сборниках. Перед пуском в производство дрожжевое молоко разводят водой до определённой концентрации.
1.3 Критический обзор конструкций тестоделительных машин.
К тестоделительным относят машины, выполняющие операции по разделению теста на куски одинаковой массы и формы. Сложность выполнения этих операций заключается в специфичности свойств теста. Тесто представляет собой продукт, который в соответствии с требованием технологии предварительно был подвергнут предварительному брожению с помощью дрожжей. В результате образовалась капилярнопористая структура, удерживаемая эластично-пластичным скелетом, поры которого заполнены газом, состоящим из диоксида углерода, паров воды, спирта и других продуктов брожения. Под воздействием образующегося в процессе брожения газа тесто увеличивается в объёме, уменьшается его плотность, меняются структура и свойства.
Тестоделительные машины должны обеспечивать деление теста на заготовки с точностью 1-2% и с учётом специфики его свойств.
1.3.1 Классификация тестоделительных машин.
Тестоделительные машины можно классифицировать:
а) в зависимости от способа отмеривания объёма теста
1) Делящие тесто на куски мерными корманами
2) Отсекающие от выпресовываемого жгута куски теста
3) Штампующие или делящие кусок теста на определённое число заготовок
б) по способу нагнетания теста
1) С поршневым нагнетанием
2) С лопастным нагнетанием
3) С валковым нагнетанием
4) Со шнековым нагнетанием
Все тестоделительные машины делятся на два типа: с фиксированным и не-фиксированным ритмом работы. В первых кинематические звенья различных рабочих органов жестко связаны между собой, поэтому все операции процесса деления теста совершаются в строгом порядке и с определённой периодичностью. У других механизм, отделяющий отмеренный кусок теста от общей массы не связан кинематически с общим механизмом машины и включается от импульса, получаемого при заполнении всего мерного объёма.
1.3.2 Обзор функциональных схем и конструкций тестоделительных машин.
Рассмотрим функциональные схемы и конструкции тестоделительных машин, которые получили распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Эта тестоделительная машина относится к машинам с поршневым нагнетанием теста и делительной головкой, мерными карманами. Эта машина предназначена для деления пшеничного теста из сортовой муки при выработке мелких изделий массой от 0,05 до 0,275 кг. Машина снабжена двумя сенными делительными головками: двухкарманной для заготовок массой 0,05 -0,11 кг. Работает следующим образом: тесто поступает самотёком в приёмную воронку, из неё попадает в рабочую камеру, в это время поршень и заслонка находятся в крайнем положении. Затем заслонка и поршень начинают движение, причём заслонка опережает поршень – отсекает определённый объём теста в рабочей зоне. Под действием нагнетающего поршня тесто сжимается до рабочего давления. В это время рабочая головка занимает такое положение, при котором мерительный карман соединяется с рабочей камерой и тесто из неё перемещается в мерный карман и отодвигает в нем поршень в крайнее положение. Затем делительная головка поворачивается, и мерный карман освобождается путём выталкивания из него поршнем теста. Заготовки из делительной головки падают на ленточный транспортёр. При реконструкции машины удачно изменены главный привод и привод ленточного транспортёра, а также привод заслонки с помощью двух симметричных рычагов, что значительно повысило долговечность всех элементов механизма привода заслонки. Однако эта машина всё ещё нуждается в дальнейшей реконструкции.
| Показатель |
РМК-60 |
Кооператор |
Порта-5 |
| Производительность |
32-64 |
8-75 |
17-51 |
| Масса заготовки |
0,05-0,28 |
0,05-2,8 |
0,2-1,3 |
| Мощность |
1,7 |
1,1 |
1,5 |
| Габариты |
|||
| Длинна |
1282 |
1650 |
xt-align:center;">1350 |
| Ширина |
1020 |
650 |
1330 |
| Высота |
1500 |
1750 |
1630 |
Тестоделительные машины РТ-2 и ХДВ
Эти машины относятся к машинам с валковым нагнетанием теста т делительной головкой. Они предназначены для деления пшеничного теста на заготовки массой от 0,1 до 1,1 кг.
Тесто из приёмной воронки непрерывно захватывается валками и подаётся в рабочую камеру перемещая мерный поршень в крайнее положение. Под давление тесто поступает в мерную камеру и перемещает мерный поршень к центру барабана, до тех пор пока опорный ролик не коснётся кулака. В процессе заполнения мерного кармана тестом происходит его перемещение по окружности и отклонение от рабачей камеры, после чего ролик перемещаясь по кулаку будет перемещать поршень в крайнее положение, выталкивая при этом готовую заготовку.
Аналогично устроен тестоделитель ХДВ. Отличие заключается в том, что делительный барабан имеет не 4 , а 6 мерных карманов. Недостатком этих машин явл. недостаточная точность деления, а также отсутствие регулирования валкового нагнетателя. Достоинство это простота конструкции, надёжность и простота регулирования массы тестовых заготовок на ходу.
| Показатель |
РТ-2 |
А2-ХЛ1-С9 |
ФАТВ |
| Производительность |
48-56 |
40-100 |
117-300 |
| Масса заготовки |
0,4-1,0 |
0,05-0,2 |
0,03-0,12 |
| Мощность |
1,5 |
3+0,6 |
1,5+0,8 |
| Габариты |
|||
| Длинна |
1600 |
1530 |
1270 |
| Ширина |
690 |
870 |
790 |
| Высота |
1306 |
1540 |
1790 |
Тестоделительная машина ХДФ-2М и Кузбас.
Эти машины имеют шнековое нагнетание теста и делительную головку. Тестоделительная машина ХДФ-2М и машина «Кузбас» предназначены для деления теста из пшеничного и ржано-пшеничного теста на заготовки массой 0,5-1,5 и 0,8-1,5 кг соответственно. Нагнетание теста в мерную камеру осуществляется с помощью одного или двух шнеков, стабилизаторы давления отсутствуют, делительные головки-поворотные, барабанного типа со спаренными плавающими поршнями перемещение которых происходит под давлением теста. Значительным недостатком этих машин явл. то что шнековое нагнетание отрицательно сказывается на клейковинной структуре пшеничного теста, поэтому данные машины применяются только для деления ржаного теста. У большинства машин после очистки в рабочей камере остаётся много теста, которое перекисает, портится и мгновенно вступает в реакцию с материалом рабочей камеры.
| Показатель |
УТД-2М |
Кузбас |
ДПА |
| Производительность |
16,32,48 |
30-60 |
20-75 |
| Масса заготовки |
0,5-1,5 |
0,8-1,5 |
0,2-1,2 |
| Точность заготовки |
±2 |
±2,5 |
±2 |
| Мощность |
2,8 |
2,8 |
4 |
| Длинна |
1335 |
1620 |
4200,3100 |
| Ширина |
850 |
760 |
2100 |
| Высота |
1160 |
1405 |
2100 |
Наиболее современной конструкцией тестоделитеных машин явл. тестоделительная машина А2-ХТН с лопастным нагнетанием теста и делительной головкой. Важным преймуществом лопастного нагнетанием теста явл. его универсальность, эти машины могут перерабатывать как пшеничное так и ржаное тесто. Преимущество в том что можно регулировать давление в рабочей камере приводом заслонки.
1.4 Обзор патентов и изобретений в области разработки.
Авторское свидетельство №2180810 А2
Тестоделительная машина
Известны тестоделительные машины, содержащую камеру с расположенным в ней устройством для нагнетания теста и отсекательным клапаном, получающим качательное движение от кулачкового механизма, делительную головку для дозирования теста по обьёму, стабилизатор давления и привод. Предлагаемая машина имеет по сравнению с известными более простую конструкцию, позволяющую при этом повысить точность деления теста. Это достигается тем, что стабилизатор давления кинематически связан с выходным концом вала отсекателя и его приводом. На рис. 1.5 показана предлагаемая машина, на рис. 1.6 – аксонометрическое изображение рабочих органов машины и их привода, на рис. 1.7 – пружинный стабилизатор давления.
На станине 1 тестоделительной машины установлена тестовая камера 2 с приёмным устьем 3,котором смонтирована приёмная воронка 4.
Внутри тестовой камеры находится лопастной ротор 5 и отсекательный клапан 6, приводимый в качательное движение. К тестовой камере примыкает ринка 7 и вращающаяся делительная головка 8 со сквозным каналом 9, в котором размещён плавающий поршень 10. От привода машины, находящегося внутри станины 1, вращение передаётся валу 11, на котором жёстко закреплён лопастной ротор 5. На этом же валу 11 жёстко закреплено зубчатое колесо 12, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом 13, жёстко сидящем на валу 14, на котором расположен делительный барабан 8.
С зубчатым колесом 12, также находится в зацеплении зубчатое колесо 15, жёстко сидящее на валу 16. На последнем смонтирован пазовый кулак 17, от которого при помощи ролика 18 и поводка 19 получает качательное движение вал 20 с жёстко закреплённым на ним коромыслом 21. Отсекательный клапан 6 жёстко закреплён на валу 22, на выходном конце которого вне камеры жёстко сидит коромысло 23.
Между коромыслами 21 и 23 в качестве шатуна шарнирно установлен пружинный стабилизатор давления 24.
Пружинный стабилизатор давления состоит из стержня 25 с винтовой нарезкой и цилиндрическим хвостовиком 26, свободно входящим в отверстие звена 27, на котором закреплён конец пружины 28, второй конец пружины закреплён на пробке 29, свободно сидящей на резьбовой втулке 30, которая помещена на винтовой нарезке стержня 25.
Машина работает следующим образом: лопастной ротор 5 и делительный барабан 8 вращаются непрерывно. Отсекательный клапан 6 совершает качательное движение по циклограмме, в соответствии с которой спрофилирован кулак 17. Подлежащее разделке тесто поступает через приемное устье 3. В тестовую камеру 2, где захватывается лопастным ротором 5. В первый период отсекательный клапан 6 и содержащиеся в тесте газы выталкиваются обратно в приёмную воронку 4, далее клапан 6 закрывается и происходит заполнение тестом канала 9 делительной головки 8, сообщающиеся в этот момент с тестовой камерой 2. При достижении в тестовой камере определённого давления в зоне дозирования отсекательный клапан 6 под давлением теста приоткрывается, преодолевая сопротивление пружины 28, которая соответственно растягивается и излишки теста выбрасываются обратно в приёмную воронку 4. В этот момент давление в зоне дозирования поддерживается стабильным и происходит
отсечка отмеренной дозы теста вращающейся делительной головки 8. Регулировка давления в тестовой камере производится натяжения или ослаблением пружины 28 путём вращения резьбовой втулки 30.
Таким образом тестоделительная машина отличается тем, что с целью упрощения конструкции и повышения точности дозирования, стабилизатор давления связан с выходным концом вала отсекательного клапана и его приводом.
1.5 выводы на основании проведенного анализа в области разработки.
Анализируя существующие конструкции тестоделительных машин и их функциональные схемы приходим к выводу что наиболее перспективной и рациональной схемой явл. схема тестоделительной машины с лопастным нагнетанием теста и с делительной головкой с мерными карманами деления теста объёмны принципом. Эта машина универсальна, она может обрабатывать как пшеничное так и ржаное тесто, кроме того она простая в конструкции. В ней можно регулировать давление в рабочей камере и рабочие органы осуществляют более мягкие воздействия на клейковинный каркас теста, что позволяет получить продукцию более высокого качества.
2 Техническое задание на проектирование
2.1 Наименование объекта проектирования и область его применения.
Проектируемая машина – тестоделитель с лопастным нагнетанием теста и делительной головкой барабанного типа с мерными карманами для деления теста по объёмному принципу. Данная машина предназначена для деления теста на куски массой от 0,1 до 0,6 кг. Машина может быть использована как составляющие звено технологической линии для производства как пшеничного так и ржаного хлеба и хлебобулочных изделии на предприятиях малой и средней мощности.
2.2 Цель и назначение разработки.
На базе тестоделительной машины А2-ХТН разработать тестоделительную машину с лопастным нагнетанием теста и делительной головкой барабанного типа производительностью 2000-2500 кг/ч при массе заготовок от 0,1 до 0,6 из пшеничного и ржаного теста.
2.3 Источники разработки.
Техническая документация согласно ЕСКД на тестоделительную машину с лопастным нагнетанием и делительной головкой барабанного типа А2-ХТН. Результаты исследования изобретений и патентов в области разработки.
2.4 Технические требования к объекту проектирования.
а) состав продукции и требования к конструкции устройства
Тестоделительная машина должна содержать устройство для лопастного нагнетания теста, делительную головку барабанного типа с мерными карманами, мерную камеру, отсекающую демпферную заслонку с пружинным регулятором давления в рабочей камере
б) показатели назначения
- Установленная мощность – не более 2,2 кВт
- Производительность штучная не меньше 8-60 шт/мин
в) требования к надёжности
- Коэффициент готовности – 0,99
- Коэффициент технического использования – 0,9
- Коэффициент стабилизации – 0,3
- Средний срок службы до капитального ремонта – 5 мес.
г) требования к технологичности
- Коэффициент сборности – 0,8
- Удельная материалоёмкость - 2,5
- Обобщенный коэффициент унификации – 70 %
д) требования к безопасности:
- Предусмотреть легкосъёмные ограждения на механизмах машины
- Надёжное присоединение заземления
- Наличие заграждений на делительной головке и рабочей камере
- Заграждения под приёмной воронкой
е) требования к конструкционным материалам
- Детали соприкасающиеся с тестом должны иметь разрешение Минздрава Украины
ё) условия эксплуатации машины
- Машина предназначена для эксплуатации в закрытых помещениях.
2.5 Экономические требования.
Ожидается улучшение технико-экономических показателей машины. Это обусловлено тем, что машина предназначена для получения заготовок небольшой массы, это приводит к уменьшению размеров рабочих органов и делительной головки, а также к снижению мощности привода.
3 Техническое предложение.
3.1 Описание возможных вариантов и конструктивно-функциональных разработок.
Существуют конструкции тестоделительных машин в которых кривошипно-ползунный механизм привода отсекающей заслонки непосредственно соединён с ней, а также конструкции в которых кривошипно-ползунный механизм привода заслонки соединяется с ней через демпферный стабилизатор давления, например стабилизатор давления пружинного типа.
Схема тестоделителя с механизмом привода отсекающей заслонки с пружинным стабилизатором давления явл. более совершенной так как позволяет регулировать давление в рабочей камере, поэтому эта схема явл. более приемлемой.
Очень важным узлом тестоделительной машины явл. делительная головка. В проектируемой машины применим делительную головку барабанного типа с мерными карманами, предназначенную для деления теста объёмным принципом. Конструкция тестоделительной головки описанном в авторском свидетельстве SV №1722354 А1 имеет следующее преимущество, она позволяет уменьшить габариты тестоделительной головки за счёт повышения доли мерного объёма в цилиндре. Однако данное преимущество не явл. основным в нашем случае, так как проектируемая машина предназначена для получения заготовок малой массы, её тестоделительная машина и так имеет небольшие размеры, дальнейшая минимизация деталей приведёт к усложнению изготовления деталей машины и её повышения в цене. При длительных остановках машины, тесто попавшее между мерными цилиндрами и кольцами, будет засыхать. При пуске машины будет возникать дополнительные нагрузки на электродвигатель, что приведёт к повышению мощности привода. Проанализировав конструкции тестоделительных головок приходим к выводу, что приемлемой явл. тестоделительная головка машины прототипа А2-ХТН, однако масса головки будет меньше.
3.2 Описание компоновки тестоделительной машины.
Внешний вид тестоделительной машины приведён на листе 1 графической части проекта. Машина состоит из основания 1, на котором закреплены ленточный транспортёр 2 для отвода отмеренных заготовок, станина 3 служащая основанием для механизмов тестоделителя, тестоделительная головка 4, приёмная воронка для теста 5, рабочая камера 6 и панель управления машины (7).
4 Технологический расчёт.
Задача расчёта – определить технологические параметры тестоделителя
Исходные данные:
Масса заготовки m8
=0,1-0,6 кг
Производительность массовая 2100 кг/час
Условия расчёта:
Плотность пшеничного теста из обойной муки ρт
=1100 кг/м3
Производительность тестоделительных машин определяется производительность делительных органов машины:
(4.1)
Где, П= 2100 – производительность машины
Wn
=1 – число одновременно получаемых заготовок
q3
=0,6 – максимальная масса заготовки
Тр
– период рабочего цикла
(4.2)
Где, zk
=2 – число мерных карманов делительного механизма
n – частота вращения делительной головки
(4.3)
Тогда: об/мин
Принимаем n= 30 об/мин
Подставим значение частоты вращения делительной головки в формуле 4.2 и определим период рабочего цикла:
c
Угловая скорость делительной головки:
(4.4)
рад/с
Штучная производительность машины:
(4.5)
Тогда, шт/мин
Найдём требуемую ширину лопасти из выражения производительности:
(4.6)
Где, В- ширина нагнетающей лопасти
Rn
=0,175 – радиус нагнетающей лопасти
Zn
= 0,1M – радиус лопастного барабана
α= 25°= 1,48 рад – угол нагнетания
ρ = 1100 кг/м3
– плотность пшеничного теста
(4.7)
Тогда,
Рассчитываем размеры делительной головки
Объём заготовки
(4.8)
м3
Заготовка будет иметь форму цилиндра, высоту которого для заготовки оптимальной массы принимаем равной диаметру заготовки:
(4.9)
м
Принимаем диаметр мерных карманов 0,1 м.
Тогда максимальная длинна заготовки:
(4.10)
м
Изменение длинны поршня при переналадке с выпуска крупных заготовок на мелкие:
(4.11)
м
Так кА раздвижение поршня будет производится телескопическим винтовым механизмом, то принимаем миним. длину поршня:
м (4.12)
Тогда диаметр делительной головки:
(4.13)
м
Принимаем м
Ширина делительной головки:
(4.14)
м
м
м (4.15)
За прототип проэктируемого тестоделителя принят тестоделитель А2-ХТН. Данный тестоделитель предназначен для получения заготовок большой массы, поэтому размеры его делительной головки и рабочей камеры больше. Для расчёта принимаем макс. объём заготовки.
Для нормальной работы тестоделителя объём теста в рабочей камере должен быть несколько чем объём заготовки:
(4.16)
(4.17)
(4.18)
м2
(4.19)
м
Заключения по расчёту
Массовая производительность тестоделителя 2100 кг/ч
Производительность суточная 60 шт/мин
Период рабочего цикла 1с
Угловая скорость делительной головки 3,05 год/с
Частота вращения делительной головки 30 об/мин
Радиус лопасти 0,175 м
Диаметр мерных карманов 0,1 м
Длинна карманов 0,07 – 0,13 м
Диаметр делительной головки 0,2 м
Ширина делительной головки 0,19 м
Ширина рабочей камеры 0,14 м
Радиус нагнетающего барабана 0,1 м
4.1 Исходные данные для кинематического расчёта
Максимальная частота вращения делительной головки 30 об/мин
Минимальная частота вращения делительной головки 4 об/мин
Передаточное вращение вариатора 1,86
Передаточное отношение редуктора 25
Передаточное отношение 1 ступени клиноременной передачи 1,43
Передаточное отношение 2 ступени клиноременной передачи 3,67
Числа зубьев и модули колёс:
Z3
=50, z5
=54, z6
=18, z7
=54, m=5
Z7
=40, z8
=80, z10
=80, m=5
Z10
=112, z10
=40, z9
=16, z9
=31, z12
=60, m=2
4.2 Кинематический расчёт.
Определим кинематические параметры тестоделителя исходя из заданных значений частот вращения делительной головки.
Передаточное отношение цилиндрической передачи привода сбрасывателя:
(4.20)
Частота вращения сбрасывателя:
(4.21)
об/мин
об/мин
Передаточное отношение цилиндрической зубчатой передачи плунжерного насоса:
(4.22)
Частота вращения вала привода плунжерного насоса:
(4.23)
(4.24)
Передаточное отношение ступени цилиндрической зубчатой передачи привода делительной головки:
Угловая скорость вала привода кулака демпферной заслонки:
рад/с
рад/с
Частота вращения приводного вала привода демпферной заслонки равна частоте вращения промежуточного вала.
Требуемую частоту вращения двигателя определим принимая во внимание то, что для 1 ступени клиноременной передачи с передаточным числом 1,43 соответствует максимальная частота вращения делительной головки 30 об/мин, а 2 ступени с передаточным числом 3,67 соответствует максимальной частоте вращения делительной головки 4 об/мин
5 Технический проект
5.1 Силовой расчёт тестоделителя
Задача расчёта
– подбор электродвигателя для привода тестоделителя
Условия расчёта
– частота вращения электродвигателя = 1430-1443,6 об/мин
Исходные данные
· Рабочее давление в камере ρ=1,8*105
Па;
· Начальное давление в камере ρ0
=1,5*105
Па;
· Размеры рабочей камеры R=0,175; rл
=0,1 м, b=0,14 м;
· Объём рабочей камеры Vo
=2,615*10-3
м3
;
· Напряжение сдвига теста σ=3000 Па;
· Угол поворота заслонки φз
=45°=0,785 рад;
· Радиус заслонки rз
=0,11 м
Мощность электродвигателя необходимая для привода тестоделителя:
(5.1)
где (5.2)
ηпр
– КПД привода
(5.3)
где = 0,97 – КПД клиноременной передачи
= 0,97 – КПД вариатора
= 0,94 – КПД цилиндрического 2-х ступенчатого редуктора
= 0,98 – КПД цилиндрической зубчатой передачи
= 0,9 – КПД кулака привода демпферной заслонки
Все значения КПД взяты из [3], стр 6.
Тогда
- мощность необходимая для лопастного нагнетателя:
(5.4)
где (5.5)
- момент на валу нагнетательных лопастей
– угловая скорость вала нагнетательной лопасти
тогда N1
= 259,9 * 3,05= 792,6 Вт
Список литературы
1. Техническая документация на тестоделительную машину А2-ХТН
2. Мачихин С.А. «Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий»
3. Методические указания к выполнению курсового проекта по теме «выбор электродвигателя, кинематическиё и силовой расчёты привода технологических машин»
4. Зайцев Н.В. «Технологическое оборудование хлебозаводов»:- Пищевая промыщленность
5. Прейс Г.А. «Технология пищевого машиностроения»