Модернізація тістомісильної машини марки А2-ХТЗ-Б

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

 

з дисципліни: “Конструювання обладнання харчових виробництв”

На тему :  “Модернізація тістомісильної машини марки А2-ХТЗ-Б ”

 

 

 

 

 

Виконав:                                                                       студент групи    

____________                           .    

(підпис)                                                                       (прізвище, ім’я, по-батькові )

 

 

 

Керівник:                                   (підпис)                                                                       (прізвище, ім’я, по-батькові )

 

 

 

 

 

 

 

АНОТАЦІЯ

 

Даний курсовий проект виконано на тему: “ Модернізація тістомісильної машини марки А2-ХТ3-Б

Метою даного проекту  є покращення інтенсифікації замісу дріжджового тіста. Модернізація машини дозволить при невеликих витратах і мінімальному ускладненні конструкції підвищити якість процесу замісу при підвищеній частоті обертання місильного органу, зменшуються витрати енергії та тривалість замісу. За рахунок універсальної форми місильного органу покращується циркуляція тіста в вертикальному напрямку. Досягається універсальність по загрузці діжі.

Курсовий проект складається  з пояснювальної записки, у якій викладено основні питання змісту, та трьох листів графічної частини.             

В даному курсовому проекті  наведено порівняльний аналіз існуючих конструкцій обладнання, подається ряд розрахунків які уточнюють чи спростовують обрані параметри обладнання.

Розглянуто питання правил, діагностики, експлуатації та технічного обслуговування  даного обладнання. Розділи проекту виконані в повному об’ємі згідно методичних вказівок і рекомендацій. Розрахункова частина дозволяє визначити необхідні значення параметрів для проведення заходів по модернізації. Графічна частина розкриває будову машини та модернизуємих деталей та вузлів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Задачею харчової промисловості  являється безперебійне постачання різноманітними товарами населення. Незалежно  від економічного і політичного  стану в країні ця задача являється однією з головних. Без розвитку харчової промисловості вихід з економічної кризи і підйом економіки неможливий.

Розвиток харчової  промисловості в основному повинен  здійснюватися в результаті використання інтенсивних факторів – прискорення науково-технічного прогресу, вдосконалення організації виробництва, праці і управління, підвищення виробничої кваліфікації робітників. Інтенсифікація виробничих процесів передбачає максимальне використання сучасної наукової думки, широке впровадження в практику нових прогресивних технологій.

Важливим напрямком технічного прогресу являється постійне вдосконалення  техніки, заміна застарілого обладнання більш продуктивним і економічним. Вдосконалення техніки йде по лінії збільшення потужності машин, агрегатів і механізмів, переходу від звичайних машин, які потребують при управлінні великих затрат фізичної праці, до напівавтоматичних і автоматичних машин і ліній, комплексно механізованим і автоматизованим цехом і підприємств.

Хліб – основний продукт харчування. Асортимент хлібобулочних виробів в Україні перевищує 300 найменувань, основна частина з них виробляє по класичній технології, яка базується на процесі бродіння: зброджування борошняного субстрату з допомогою дріжджів. Процес тісто приготування досить тривалий (від 2 до 5 год.). Як правило, основні технологічні процеси хлібопекарського виробництва механізовані.

 

 

 На хлібозаводах  широко упроваджуються комплексно-механізовані  поточні лінії по виробництву  хлібобулочних, баран очних, сухарних  і мучних кондитерських виробів. На підприємствах хлібопекарської промисловості проводиться велика робота по упровадженню нових більш сучасних видів технологічного обладнання, що дозволяє механізувати трудомісткі операції і автоматизувати технологічні процеси.

Даний проект передбачає модернізацію тістомісильної машини що призведе до зменшення тривалості замісу  призведе до збільшення продуктивності машини та всієї лінії

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕО: сучасні конструктивні рішення та патентні розробки по данному виду обладнання

Заміс тіста виконується  протягом 1-20хв в робочій камері машини, де відбуваються тонке перемішування  компонентів, їх механічна обробка, що суттєво впливає на структуру  і якість тіста, на інтенсивність  його бродіння і якість кінцевої продукції – готового хліба.

Процес змішування пшеничного тіста  суттєво відрізняється від змішування житнього і є більш складним. В пшеничному тісті створюється упругоеластичний клейковинний каркас, який визначає реологічні властивості тіста. Найпомітніше впливає на якість пшеничного тіста характерні високі в’язкість, пластичність, слабкі пружність та розтяжність.

Для полегшення аналізу  закономірностей процесу змішування та виявлення постадійних раціональних параметрів його забезпечення

О.Т. Лісовенко запропонував тристадійну модель замісу тіста.

Перша стадія – механічне змішування та аерація компонентів, внаслідок  чого досягається рівномірний розподіл компонентів суміші. Воно супроводиться  зволоженням сухих компонентів, їх диспергування, агрегацією та сорбцією вологи.

Ця стадія повинна  проводитись якомога в короткий термін з мінімальними затратами  енергії. При збільшені тривалості першої стадії процес ускладнюється  набуханням борошняних частинок і їх когезією , що затруднить подальше перемішування  і рівномірний розподіл компонентів.

Друга стадія – власне заміс – характеризується вирівнюванням  вологи різних компонентів, переходом  в розчин розчинних частин борошна. При цьому підвищується напруження зрушення і як наслідок підвищуються витрати енергії на привід тістомісильної машини.

 

 

 

Друга стадія замісу не потребує енергійної механічної обробки, а коли перша стадія – змішування –  виконана якісно, то друга може проходити  і в стані спокою без перемішування.

Третя стадія – пластикація –  супроводжується структурними змінами крохмальних часток і створення клейковинної решітки, яка охоплює крохмальні зерна. Третя стадія потребує посильного механічного впливу, а не просто перемішування, оскільки створення клейковини плівок (помел) проходить разом з рустуванням молекул клейковини на останнє суттєво впливають активність деяких ферментів, а також вологість і температура тіста. На третій стадії проходить подрібнення пористої структури, що на наступних етапах приводить до створення дрібнопористої рівномірної будови м’якушки.

В залежності від конструкції  машин, інтенсивність дії її робочих  органів та температури тривалість окремих стадій процесу може змінюватись, процеси можуть переміщуватись, а  також збігатись.

Заміс в кінцевій стадії повинен мати рівномірне перемішування всіх компонентів, забезпечити потрібні властивості тіста і оптимальні умови для пропікання на наступних замісом стадіях технологічного процесу: бродіння, розподілу, вистойки та випікання.

Для визначення якості замішеного тіста використовують ряд методів, але найбільш ефективним вважається аналіз за допомогою консистограм та ефективного балансу. Консистограф дозволяє аналізувати динаміку енергоспоживання тістомісильною машиною протягом замісу по показнику навантаження на місильну лопать.  

Тістомісильні машини періодичної дії представлені у промисловості багатьма моделями. Їх використовують в основному на середніх і малих підприємствах, столових, кафе, тощо, де випікають широкий асортимент хлібобулочних виробів.

 

Тістомісильна машина ТМН-2. Належить до високо інтенсивних машин для замісу тіста. Машина забезпечує значне скорочення тривалості бродіння тіста, покращує якість хліба та збільшує його вихід на 1,5-2%. Машина (рис. 1) змонтована на станині 12, на котрій шарнірно закріплена траверса 5. На останній кріпляться кришки 3, вал 4 з місильними лопотями 13, відповідальний диск 9, клинопасова передача 6 та акумулятор 7. Електромотор 11 служить для обертання діжі 2, розміщеної на каретці 1. Двигун 10, редуктор 8 служить для приводу траверси.

Рис. 1.1 Тістомісильна машина КТИХП ТМИ-2

Працює машина так. Спочатку в діжу завантажують рідкі компоненти, потім борошно, накочують діжу до тістомісильної машини та фіксують сполучення приводу місильно валу. Перші 50-60с  в діжі маси почне „кипіти”, потім  з’являються грудки, тістова маса, котра циркулює і пласти кується в діжі. Тривалість замісу близько 18⁰С. По закінчені замісу рем часу відключає привод і піднімає траверсу.

Тістомісильна машина ДК. Знайшли  широке розповсюдження; виготовляються фірмою „Вернер унд Порлайдер” в Німеччині та за її ліцензіями в деяких європейських державах.

Машина використовується для замісу пшеничних і житніх тіст. Підкат- на діжа має шини 3 (рис.1.2.) має привод, розміщений в тумбі станини 1, сполучений гвинтовою передачею з місильним валом з діжі.

Рис.1.2 Тістомісильна  машина ДК

У робочому етапі вісь місильної лопоті опущена під  кутом 45⁰. При обертанні місильна лопать описує поверхню подвійного конусу і переміщує і пластикує тісто, при цьому стінки лопаті послідовно проходять по похилій у продовж бокової і донної поверхні діжі. Питома робота замісу досягає 30-35Дж/г. Тривалість його до 10хв.

Тістомісильні машини зі спіральними місильними лопатями.

 Такі машини виготовляються багатьма закордонними фірмами і здобули дуже широке розповсюдження. Характерним для них є циліндричні діжі. Порівняно з конусними діжами вони є більш компактні.

При цьому в них  забезпечується краща циркуляція тіста  і само зачистка поверхні діжі.

Тістомісильна машини „Гефа” (рис.1.3) має низьку діжу, а кришка не цілком перекриває її. При замісі не має розпилу борошно.

Тістомісильна машина „Таглавіні” (рис.1.4.) має діжу хромовану як в середині так і зовні, що значно полегшує її санітарну обробку.

У тістомісильної машини „Глімен” хромована місильна спіраль. Привод діжі виконаний за допомогою конічною фрикційної передачі.

Спіральна лопать має  ті переваги, що при замісі переміщення  маси одночасно проходить в горизонтальному  і вертикальному напрямках.

     

   Рис.1.3 Тістомісильна                                  Рис.1.4. Тістомісильна

        машина „Гефа”                                               машина „Таглавіні”

Тісто машини ИС-80, ИС-120 (рис.1.5.) базуються на нових конструктивних рішеннях, але сам механізм дії місильної лопаті не новий. Машина випускається фірмою „Вернер унд Порлайдер”.

Рис.1.5. Тістомісильна  машина ИС-120

1 – діжа; 2 – місильна лопать; 3 – траверса з кришкою; 4 – панель управління; 5 – станина; 6 – каретка діжі.

Діжа виконана із нержавіючої  сталі, має посилену відбуртовану та легку огранку бокової конічної поверхні, що дозволяє придати значну жорсткість та зменшити товщину металу. Крім того, бокова огранка діжі дозволяє збільшити зусилля при замісі за рахунок підвищення опору поверхні діжі при переміщенні тіста. Діжа має окремий привод, який забезпечує в залежності від потреби праве або ліве обертання за допомогою зубчатої передачі.

Привод місильної лопаті двошвидкісний, що дозволяє вести тристадійний режим замісу. Машина має чорне захисне покриття і привабливий зовнішній вид, малу масу. Але дещо високу потужність приводу місильного валу, що свідчить про далеко не раціональний механізм замісу.

Високо інтенсивна тістомісильна машина EST-140І80 (рис.1.6.). Створена в Угорщині. Має зацентрований з діжею вертикальний місильний вал, на якому в два ряди розміщенні місильні лопаті. Вал закріплений на поворотній траверсі на протилежній стороні розташований приводний електромотор з’єднаний клинопасовою передачею з місильним валом. Діжи на 170 дм³ викочується на станину при піднятій траверсі і фіксується. Потім траверса опускається і кришка герметично закриває діжу, після чого включається привод місильного валу на термін здатний за допомогою реле часу. Тривалість високо інтенсивного замісу не перевищує 3 хв. бродіння тіста, приготовленого зі спеціальними домішками, до розподілу – 30 хв.

 

Рис.1.6. Тістомісильна  машина ЕШІ – 125

1.3 – упори; 2 – крюк; 4 – кришка; 5 – ручка; 6 – шпиндель; 7 – діжа; 8 – місильні лопаті; 9 – станина;  10 – тяги; 11 – електродвигун; 12 – шарнір.

Машина високоефективні, але має нераціональні витрати енергії. Заміс супроводиться нагрівом на 10-12⁰С, питома робота замісу досягає 36 Дж/г.

Суперінтенсивна тістомісильна ІМК – 150 (рис.1.7).

Рис.1.7. Тістомісильна  машина ІМК – 150

1 – станина 2 – діжа 3 – місильна лопать 4 – шпиндель 5 – приводна станція 6 – корпус гідравлічного підйомника та пульта управління

Призначена для замісу пшеничного і житнього тіста. В залежності від його виду підбирають зміну місильну лопать, котра забезпечує суперінтенсивний заміс за 2-3 хв. Машина комплектується 3-5 підкатними діжами, розрахованими на значне скорочення тривалості бродіння тіста після високо інтенсивного замісу.

Корпус машини П-образний. Поміж колон 5 на перемичці змонтований  шпіндель 4 з місильною лопатю 3. Діжа 2 з компонентами тіста накочується під шпіндель, затискується лапами гідравлічного підйомника 1 і піднімається вверх, при цьому шпіндель з місильною лапотю виконують заміс.       

 

 

 

 

 

 

 

2. Сутність  модернізації. Побудова і принцип  роботи обладнання.

Тістомісильна машина марки А2-ХТБ призначена для порційного змішування напівфабрикатів і тіста в нерухомих діжах місткістю 330л.

Застосовується на підприємствах хлібопекарної промисловості.

Рис. 2.1 Тістомісильна машина марки А2-ХТБ

1 – фундаментна плита  2 – станина 3 – електродвигун 4 – поворотна траверса 5 – шпиндель 6 – місильна лопать 7 – діжа 8 – фіксатор діжі

Машина встановлена  на фундаментній плиті. На станині розміщено  привідний електродвигун та поворотна  траверса, на якій закріплено черв’ячний та планетарний редуктори що забезпечують рух місильної лопаті яка закріплена на шпинделі. Підкатну діжу накочують на плиту та закріплюють за допомогою фіксатора. Перед встановленням діжі траверса повертається на кут 40 за допомогою гвинтового приводу та двох повідків. Після встановлення діжі траверса опускається в горизонтальне положення, а місильна лопать в діжу.

 

 

 

Місильна лопать має  конічний хвостовик котрий встановлюється в гніздо вала планетарного редуктора  та зафіксовується гвинтом. Планетарний  рух лопаті досягається в результаті обкочування рухомої шестерні навколо центральної нерухомої. В кришці діжі є отвори для подачі борошна та рідких компонентів. На панелі управління знаходяться кнопки підйому та опускання траверси, пуску та зупинки приводу лопаті, а також автоматичне реле часу що з’єднане з привідним двигуном.

Рис. 2.2 Кінематична схема  тістомісильної машини А2-ХТБ.

1 – привідний електродвигун  2 – клинопасова передача  3 –  механізм підйому траверси 4 –  черв’ячний редуктор 5 – планетарний редуктор 6 – траверса 7 – місильна лопать 8 – привідний електродвигун механізму підйому траверси 9 – клинопасова передача.

Принцип дії полягає  в наступному діжа поміщається на фундаментну плиту та закріплюється  на ній. Потім натисканням кнопки “Вниз” опускається поворотна траверса. За допомогою автоматичного реле часу встановлюється тривалість замішування, завантажують в діжу борошно та інші компоненти і вмикають привід машини. По закінченні встановленої тривалості замісу реле часу автоматично вимикає привід і траверса піднімається в гору. Діжу з тістом відкочують і встановлюють наступну порожню.

Перевагами машини вважають відсутність  приводу діжі і герметичну кришку, що застерігає від розсипу борошна при замішуванні тіста.

Недоліком слід вважати  слабку інтенсивність перемішування  і порівняно велику тривалість замісу, громіздкість і застарілу конфігурацію діжі.

Виходячи з вище вказаних недоліків  доцільно буде змінити місильний орган на більш універсальний. При заміні місильного органу зменшується тривалість процесу замісу при підвищеній частоті обертання місильного органу, зменшуються витрати енергії. За рахунок універсальної форми місильного органу покращується циркуляція тіста в вертикальному напрямку. Досягається універсальність по загрузці діжі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Підбір конструкційних  матеріалів

 

Харчова промисловість в силу своєї специфіки ставить додаткові вимоги при виборі матеріалів. Основною вимогою до них є допуск матеріалу до контакту з харчовими продуктами. У випадку коли не відбувається прямого контакту вузлів об’єкту з харчовими продуктами,користуються загальними машинобудівними критеріями вибору матеріалу.

Всі деталі, з якими контактує тісто (місильна лопать, кришка), виготовляємо з інструментальної сталі Х12М, яка має велику твердість та

корозійну стійкість. Лопать повинна мати підвищені механічні властивості, тому вона підлягає зміцнювальній термічній обробці.

Деталі, що не контактують  з тістом, виготовляють з дешевої, вуглецевої, конструкційної сталі звичайної  якості Ст5.

Матеріал з якого виготовляють зубчасті колеса сталь 45 і піддати гартуванню з високим відпуском.

Використані матеріали, їхні ГОСТи наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Перелік матеріалів використаних в обладнанні

Найменування матеріалу, марка	Найменування деталі	ГОСТ
12Х18Н10Т	Діжа	ГОСТ 5582-75
Х12М	Місильна лопать	ГОСТ 1435-74
Ст.45	Зубчасті колеса, зубчасті рейки.	ГОСТ 1050-88
Ст.5	Опори, рама.	ГОСТ 380-94

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Вимоги по ергономіці  і технічному дизайну

 

Головний привод зі всіма  редукторами, точками з’єднання з живлячими джерелами надійно заховані під захисними кожухами, виступи на машині заокруглені що забезпечує безпеку роботи персоналу.

Пульт управління спроектований  так що всі кнопки знаходяться  на одній панелі та розташовані в  такому порядку щоб можливо було швидко знайти необхідну. Висота встановлення пульта 850мм що є оптимальною при праці стоячи.

Для викачування діжі необхідно натиснути ногою на педаль фіксатора і потім викотити діжу. Вона встановлена так щоб це було зручно виконувати

працівникові.

Машина оформлена в  монохромній гамі а особливо важливі  кнопки (пуск, аварійна зупинка) мають  яскравий  колір для швидкого реагування на них.

Завдяки цьому створюється  сприятлива обстановка, що знижує стомленість  працівника і приносить йому моральне задоволення. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Розрахункова  частина

5.1 Розрахунок тістомісильної машини  “А2-ХTБ”

Продуктивність повинна забезпечити роботу печі “ППП-62”

Вихідні дані для розрахунку:

продуктивність печі по гарячому хлібу П_п , кг/год  1131,5

упікання y, %        7

тривалість замісу τ_з ,с       150

тривалість допоміжних робіт τ_в , с     250

коефіцієнт який враховує вірогідні зупинки машин

на зачистку та регулювання  k₀     1,3

коефіцієнт заповнення робочої камери  k₂   0,5

частота обертання місильної  лопаті n ,с^-1    1

Параметри місильних  лопатей:

r₁=0,025м; r₁²=0,000625;;

r₂=0,2м; r₂²=0,04;;

а=3; b=0,03; S=0,2;δ=0,01; α=45^о;

ККД машини η=0,8

 Визначимо продуктивність тістомісильної  машини за рівнянням:

       (1)

П_м=1131,5∙1,3∙(100+7)/100=1573,9 кг/год.

 

. Місткість діжі розрахункова :

        (2)

 

 

 

   

Приймаємо V_п=200 дм³.

 

 

Для розрахунку і аналізу робочого процесу складемо баланс енергозатрат і оцінимо долю кожної із статей затрат в загальній витраті енергії.

A=А_л+А_ш

де, А_л- енергозатрати лопастей, А_Ш-енергозатрати шнека.

 Розрахунок енергозатрат лопатевої  частини місильного органа:

А_л=А₁+А₃

 Роботу, витрачену на перемішування компонентів, знайдемо з рівняння:

   (3)

Роботу, витрачену на нагрів тіста і металевих частин машини, що з ним контактують, знаходимо за формулою:

    (4)

А_л=34,2+565,4=599,6 Дж/об.

 

 Розрахунок енергозатрат шнекової частини місильного органа:

На основі отриманих даних складемо баланс енергозатрат:

А_ш=А₁+А₃

Роботу, витрачену на перемішування компонентів, знайдемо з рівняння:

A₁=1∙0,025∙3,14∙1050∙4² sin90∙(0,0156-0,01)×

×[(1-0,4)∙3,14²∙(0,01+0,0156)+0,4∙0,137²/2 =0,287Дж/об

Роботу, витрачену на нагрів тіста і металевих частин машини, що з ним контактують, знаходимо за формулою:

А₃=124∙1∙10∙4∙(2,44∙10^-4-1∙10^-4/0,05+2/0,05∙1,9∙10^-3∙0,025∙sin90)=118,5 Дж/об.

А_ш=0,287+118,7=118,78 Дж/об.

Загальний баланс енергозатрат:

А=599,6+118,78=718,3 Дж/об.

Потужність приводного двигуна:

N=718,3 4/0,8=3591 Вт.

Приймаємо стандартний  двигун потужністю 4 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Розрахунок клинопасової передачі.

Вихідні дані

N₁=4 кВт; n₁=1500 хв^-1;u=1,8.

1. Крутний момент:

       H м

2. При даному моменті  за табл. [5]: приймаємо січення ременя «А» з розмірами: b_p=11mm ,h=8mm, b_o=13mm, y_o=2,8mm, F₁=0,81см² .

3. Діаметр меншого  шківа відповідно з рекомендаціями  табл. [5]:

d_pmin =90mm, але так як в даному випадку не має обмежень до габаритів передачі, то для підвищення довговічності ременя приймаємо . d_p1 =120 мм.

4. Діаметр великого  шківа:

приймаємо d_p2 =210мм.

5. Фактичне передаточне  число:

U_p= d_p2  / d_p (1-ε)=210/120 (1-0,02)=1,7

6. Швидкість ременя:

7. Частота обертання  ведучого вала:

 

8. Міжосьова відстань  відповідно рекомендаціям:

α=900мм.

9. Розрахункова довжина  ременя:

Приймаємо α=3000мм.

10. Мінімальна міжосьова відстань  для удобства монтажу і зняття  ременів:

Максимальна міжосьова  відстань для створення натягування і підтягування:

Α_max=α+0.025 α=922мм

11. Кут обхвату на  меншому шківі:

α^о₁=180°-60° d_p2-d_p1 /α=180-60  210-120/900=174°

12. Вихідна довжина  ременя з табл. [5]:

α_о=1700мм.

Відносна довжина:

α/ α_о=3000/1700=1,76

13. Коефіцієнт довжини:

С_h=1.12

14. Вихідна потужність  при d_p1=120 і v=9.42 (з табл.) N_о=0,98кВт.

15.Коефіцієнт кута обхвату (табл.) [5]:

С_α=0,97.

16. Поправка до крутного  моменту на передаточне число  (табл.) [5]:

ΔТu Нм.

17. Поправка до потужності :

18. Коефіцієнт режиму  роботи при вказаному навантаженню (табл.) [5]:

С_р=0,73.

19. Допустима потужність  на один ремінь :

20. Розрахункове число  ременів :

Z=N/[N]=4/1.56=2.44.

21. Коєфіціент, що враховує  нерівномірність навантаження: