Проект волчка производительностью 3000 кг\ч

ФГБОУ ВПО

Тюменская государственная  сельскохозяйственная академия

Механико-технологический  институт

Кафедра: «Механизации переработки и хранения с/х продукции»

Специальность: «Механизация переработки с/х продукции»

Дисциплина: «Технологическое оборудование по переработке продукции  животноводства»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Тема: «Проект  волчка производительностью 3000 кг\ч»

                Студент                                                                         Альберт Р.Ю.

                Группа                                                                                    041

       Руководитель:

             доцент кафедры МПХСХП                                               Волкова О.В.                                   

Тюмень,2012 

Оглавление

Ведение 3

1 Конструкторская часть волчка 4

1.1 Анализ существующих конструкций 4

1.2 Технологические требования на конструкцию 6

1.3 Инструкция по эксплуатации выбранной конструкции 8

1.3.1 Назначение 8

1.3.2 Область применения 8

1.3.3 Техническая характеристика 8

1.3.4 Устройство и принцип работы 9

1.3.5 Техническое обслуживание 12

1.3.6 Неисправности и способы их устранения 14

2 Расчет 15

3 Требование безопасности по эксплуатации оборудования 24

Заключение 25

Список использованной литературы 26

Приложения……………………………………………………………………………27

Ведение

Измельчение как технологический  процесс широко используются на предприятиях мясной промышленности в качестве основного и вспомогательного. Как основной процесс измельчения применяется для получения полуфабрикатов и готовой продукции и готовой продукции требуемых размеров, а иногда и формы. Как вспомогательный процесс измельчение применяется для ускорения тепловых и массообменных процессов.

Измельчение является механическим процессом, при котором исходный материал разделяют на части. При  этом определяющий размер вновь получаемых кусков становится меньше исходных размеров, а их суммарная боковая поверхность  увеличивается. Результат измельчения характеризуют степенью измельчения

Процессы измельчения  по способу создания разрушающего воздействия  на материал подразделяют на дробление  и резание. Под процессом дробления  будем понимать измельчение хрупких, твердых материалов за счет создания в них объемных деформаций. При  этом в результате получают куски  заданного размера, но неопределенной формы.

Целью  данного курсового  проекта является расчет и подбор приводного механизма к волчку производительностью 3000 кг\ч

Задачи: сделать технический паспорт волчка, произвести энергетические (определение мощности, потребной для привода, определение мощности э/двигателя и его подбор); кинематический ( разработка  кинематической  схемы ) расчеты.

1. Конструкторская часть волчка

1. Анализ существующих конструкций

Основные части волчка — механизмы  подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком). По конструкции питатели бывают одно- и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их расположение относительно механизму подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (Рис 1).

а)

б)

Рис. 1 - Схема волчка с принудительной (б) и без принудительной подачи (а) сырья.

Механизм измельчения  волчка бывает коническим, цилиндрическим и плоским. Последний получил наибольшее распространение. Это вызвано не только удобством и быстротой обслуживания, но и возможностью выполнения на нем ступенчатого измельчения, а также простотой изготовления и надежностью

работы. Он представляет собой  последовательное чередование неподвижных  решеток и вращающихся ножей

Наиболее распространенным является механизм измельчения, состоящий  из приемной, промежуточной и выходной решеток, двусторонних и односторонних  многозубых ножей . Особенность конструкции инструмента типа решеток — это форма и размеры отверстий, представляющих собой кольцевые режущие кромки. Диаметр отверстий определяет скорость истечения сырья и степень его измельчения. Форма отверстий бывает круглой, квадратной, овальной, фасолевидной, со скосами и без них и т. Д. Ножи для волчков применяют в основном трех- и четырехзубые, сплошные и составные, с односторонней и двусторонней заточкой, с прямолинейными и криволинейными режущими кромками. Для жиловки мяса при измельчении используют жиловочные ножи перед выходной решеткой волчка. Они имеют разнесенные по зубьям специальные канавки, по которым при измельчении удаляются из зоны резания пленки и сухожилия. Известны также и другие конструкции жиловочных ножей.

Привод волчка электромеханический. По конструкции он может быть общим  и раздельным для подающего и  режущего механизмов, одно- и многоскоростным. Применение раздельного привода связано с заданием различных режимов работы подающего и режущего механизмов в зависимости от свойств измельчаемого сырья.

За основную техническую  характеристику волчка принимают диаметр  решетки. Наибольшее применение для  измельчения мягкого мясного  сырья нашли волчки с диаметрами решетки 82, 114, 120, 160 и 200 мм.

В настоящее время получили распространение волчки, которые  наряду с измельчением выполняют  и другие технологические операции — смешивание, жиловку, посол, наполнение фаршем оболочек при производстве колбасных изделий. Для их выполнения в приемном бункере волчка монтируют детали, которые одновременно перемешивают и нагнетают сырье в механизм измельчения; на горловине волчка устанавливают дополнительные насадки для наполнения колбасных оболочек.

2. Технологические требования на конструкцию

Общие требования. К общим  требованиям, предъявляемым к технологическому оборудованию молочной промышленности, относятся необходимая производительность, минимальные материалов и энергоемкость, трудоемкость и максимальная безопасность в обслуживании, качество вырабатываемой продукции, ремонтопригодность, надежность, долговечность, экологическая безопасность.

Санитарные требования. Особенность  технологического оборудования, перерабатывающего  животное сырье, — это высокие  санитарные требования к его конструкции.

Конструкционные материалы  технологического оборудования при  контактировании с пищевыми продуктами не должны образовывать примесей, загрязняющих пищевую продукцию и снижающих ее качество.

Применяемые материалы должны быть стойкими к химическим, тепловым и механическим воздействиям при  систематической мойке, чистке и  дезинфекции оборудования. Цвет конструкционных  материалов в рабочей зоне не должен влиять на оценку качества пищевой  продукции и затруднять выявление  загрязнений.

Для изготовления металлоконструкций (рам, станин, связей и т. д.) следует  применять профили замкнутого сечения.

Конструкция оборудования должна обеспечивать защиту продукта от внешних  загрязнений, исключать выбросы  продукта или вспомогательных материалов в окружающую среду, обеспечивать полное опорожнение и хорошую очищаемость оборудования, предотвращать застой остатков продукта и образование очагов гниения. Все поверхности должны быть доступны для санитарной обработки и контроля ее качества.

В конструкции рабочей  зоны оборудования не должно быть непромываемых мест, глухих карманов, щелей, а также перегородок, ступенек, кромок, резких сужений поперечного сечения, необходимость в которых не частности, чаны, ванны, желоба металлические, технологические емкости и детали, соприкасающиеся с продуктами, должны иметь легко очищаемую гладкую поверхность, без щелей, зазоров, выступающих частей и других элементов, затрудняющих их чистку.

Конструкция рабочей зоны оборудования, предусматривающего замкнутую  систему санитарной обработки (безразборную мойку), должна обеспечивать возможность периодической разборки для ручной чистки и контроля. Съемные и разборные детали и узлы должны быть снабжены легкоразъемными соединениями.

В рабочей зоне оборудования не допускается применять заклепки, болты, точечную сварку, соединения внахлест. Стыки поверхностей и вершины  углов должны быть скруглены радиусом не менее 6 мм, а при применении механизированной мойки оборудования — радиусом не менее 50 мм. Сливные и переливные трубы оборудования должны соединяться  с канализацией закрытым способом с  устройством сифонов или через  воронки с разрывом струи. Чистота  обработки поверхности деталей  и узлов оборудования определяется шероховатостью, которая устанавливается  по ГОСТ 2789. Уплотнительные устройства валов должны исключать попадание  мясного сока (фарша, моющих средств  и т, д.) в механизм привода, а смазочных  материалов — в продуктовую зону.

Оборудование должно быть безопасным при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении, не должно загрязнять выбросами вредных  веществ окружающую среду (воздух, почву, водоемы) выше установленных норм. Безопасность оборудования обеспечивается выбором принципа действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкции и т. п., применением средств механизации, автоматизации, дистанционного управления и защиты; выполнением эргономических требований; включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, ремонту, транспортированию и хранению.

3. Инструкция  по эксплуатации выбранной конструкции

1. Назначение

Волчки предназначены  для производства фарша, путём продавливания  шнеком, измельчённого ножами мяса через матрицу. Благодаря возможности  перерабатывать замороженную продукцию, мясо после измельчения на волчке сохраняет свою первозданную свежесть, не деформируется структура белковых соединений и мясных волокон.

Промышленные волчки широко используются пищевыми предприятиями, кафе, ресторанами и другими организациями  для производства фарша котлет, зраз, колбасных изделий, тефтелей, пельменей, мясных шариков, фрикаделек и другой схожей продукции. 

2. Область применения

Волчки используют для  среднего и мелкого измельчения  сырья. Широкое распространение  волчков в мясной промышленности связано с их достоинствами: высокой производительностью, простотой конструкции основных механизмов, легкостью сборки и разборки для санитарной обработки и последующей работы, снабжением передаточных механизмов предохранительными устройствами на случай перегрузки, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения в поточно-механизированные линии.

3. Техническая характеристика

В данной таблице предоставленные паспортные данные волчка

Таблица 1 - Техническая характеристика волчка

4. Устройство  и принцип работы

Волчок установлен на станине  сварной конструкции и включает в себя механизм подачи сырья, режущий  механизм, привод  и загрузочную  чашу (рис. 2).

1 — станина; 2— привод; 3— подающий шнек; 4 —рабочий шнек; 5— режущий механизм; 6—прижимное  устройство; 7—цилиндр; 8— бункер; 9—  кнопки управления; 10— откидная площадка

Рис. 2 - Волчок

верхней части машины имеется  загрузочный бункер сварной конструкции  для приема измельчаемого сырья.

В механизм подачи сырья  входят рабочий шнек и рабочий  цилиндр . Рабочий цилиндр имеет ребра. Их расположение продольное, что предотвращает проворачивание мяса вместе со шнеком и возврат его в зону загрузки.

Рабочий шнек имеет витки, уменьшающиеся в сторону выгрузки продукта. Чем длиннее рабочий  шнек, тем меньше мяса вытесняется  обратно в загрузочную часть  и выше производительность волчка. Чем больше витков, тем образуется как бы лабиринт, что снижает возможность  передавливания фарша из зоны давления в зону загрузки.

1 - кольцо-подпора; 2 - выходная  решетка; 3 - четырехзубый нож; 4 - промежуточная решетка; 5 - приемная решетка

Рис. 3- Режущий механизм волчка

Важнейшая часть волчка - режущий механизм (рис.3). Имеет плоскую форму. Он представляет собой последовательное чередование неподвижных решеток и вращающихся ножей. Механизм измельчения состоит из приемной, выходной и промежуточной решеток, двусторонних и односторонних многозубых ножей.

Особенности конструкции  решеток - это форма и размеры  отверстий, представляющие собой кольцевые  режущие кромки. Диаметр отверстий  определяет скорость истечения сырья  и степень его измельчения. Форма  отверстий - круглая без скосов, диаметр  отверстий 2,5,12,16.

За основную техническую  характеристику волчка принимают диаметр решетки. Толщина решетки 10 мм

В режущий механизм входят крестовидные двусторонние ножи. Ножи имеют криволинейные зубья, между  которыми расположены проходные  каналы для продукта. Режущая кромка ножа должна быть не менее 0,5 мм, иначе  образуется стружка. Приемный нож выполняется  толщиной 18-20 мм, толщина кромки 0,5-2 мм (очень быстро вырабатывается).

Режущий механизм необходимо собирать гак, чтобы измельчение  было вначале более грубым, затем  мелким. Это обеспечивает меньшие  затраты энергии и соответственно продукт меньше нагревается. В ножевом  механизме с 4 режущими плоскостями  на палец шнека надевают приемную решетку, двусторонний нож, промежуточную  решетку с диаметром отверстия 16 мм, второй двусторонний нож, выходную решетку с диаметром 5 мм и прижимное кольцо. Ножи и решетки умеренно затягивают зажимной гайкой. Одним из основных факторов, влияющих на качество работы волчка, является усилие, с которым режущие кромки ножей прижимаются к плоскостям решеток. Чрезмерное усилие ведет к увеличению силы трения в паре и как следствие к нагреву, износу, увеличению энергозатрат, перегреву продукта. Недостаточное усилие способствует появлению зазора в паре, что приводит к нарушению процесса резания и выделения влаги. Для регулирования прижатия ножей к решетке применяют прижимные устройства, выполненные в виде гайка- маховик.

Привод волчка выполнен в  виде электродвигателя с клиноременной  передачей, одноступенчатого горизонтального цилиндрического редуктора и упругой втулочно-пальцевой муфты.

Защитно-пусковая аппаратура расположена в электрошкафу.

Принцип работы: Мясо весом 0,3 кг и температурой 0...+2°С подается в загрузочный бункер и шнекам к режущему механизму.

5. Техническое обслуживание

Техническое обслуживание мясорубки  разделяется: но следующие виды:

- техническое обслуживание - ТО;

- текущий ремонт - ТР;

- капитальный ремонт - К.

Для мясорубки установлена  следующая структура ремонтного цикла: 
5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-ТР-5ТО-К. 
Отметки о проведенных работах заносятся в учетные документы после сдачи отремонтированного оборудования в эксплуатацию.

Техническое обслуживание включает обслуживание изделия при подготовке к использованию по назначению, а  также непосредственно после  окончания работы, санитарную обработку  мясорубки. Техническое обслуживание, включая устранение неисправностей, является основным видом профилактических работ, обеспечивающих поддержание  мясорубки в постоянном рабочем  состоянии.

Техническое обслуживание производится строго по графику  во время плановой остановки мясорубки. Оно планируется  в промежутках между всем текущими ремонтами и проводится независимо от состояния мясорубки.

Таблице 2 - Перечень основных работ и проверок, выполняемых при техническом обслуживании

Текший ремонт- это ремонт, для обеспечения или восстановления отдельных частей.

Капитальный ремонт- это ремонт, выполняемый для восстановления полного ресурса волчка с заменой его частей включая базовые. При капитальном ремонте производится разборка волчка, проверка технического состояния составных частей, восстановление или замена поврежденных, сборка волчка, регулирование, испытание и сдача техническому контролю.

Таблица 3- Перечень основных работ при текущем ремонте

6. Неисправности и способы их устранения

Таблица 4 - Характерные неисправности волчка

2. Расчет

Исходные данные:

Производительность 3000 кг\ч

Диаметр решетке 130 мм

Габаритные размеры 1175х1220х1596 мм

Масса 800 кг

Технологический расчет [4]

Производительность кг\с

                                                                            (1)

где, K _ш .-коэффициент использования шнека 0,25-0.35;

D-диаметр шнека мм;

d- диаметр вала шнека мм;

ρ-плотность продукта 920 кг\м³;

n- частота вращения шнека с^-1;

  c^-1=96 мин^-1      (2)

Энергетический  расчет[4]

      Определяем требуемую мощность двигателя

                  P=Qα/1000η =3000× 0,4 /1000×0,9 =1,3 кВт;                                          (3) где, Q- производительность ,кг/ч;

       α- удельный расход энергии при измельчении (0,35-0,45 кВт ч/кг);

        η-КПД  привода волчка.    

     Определяем  КПД привода

                  η_пр=η_р.пη²_пη_рη_м=0,95×0,99²×0,96×0,98=0,86                                               (4)

      где,  - КПД ременной передачи;   - КПД зубчатой косозубой передачи с цилиндрическими колесами;   - КПД подшипников качения.

     Определим требуемую мощность двигателя

                  Pдв = P/η = 1,5/0,86=1,5 кВт                                                                       (5)

     1-электродвигатель;2- клиноременная передача;3- цилиндрический  редуктор; 4- муфта; 5- подшипники.

Рис.4 - Кинематическая схема волчка

     Определяем  мощность на валах привода

-на валу двигателя

                    Р_дв=Р₁=1,5 кВт;                                                                                          (6)

-на быстроходном валу

                    Р₂= Р_двη₁η₄=1,5×0,96×0,995=1,43 кВт;                                                     (7)

-на тихоходном валу

                   Р₃= Р₂η₂η₄=1,43×0,98×0,0995=1,38 кВт;                                                   (8)

- на приводном валу  рабочей машины

                   Р₃¹= Р₃η₃η₅=1,38×0,98×0,995=1,34 кВт.                                                    (9)

      Таким образом  из таблице К9 [11] выбираем электродвигатель марки (4АМ100L8У3,n_ном=700 об/мин, Р_ном=1,5кВт, d_в=28 мм., )

Кинематический  расчет [11]

     Определение  передаточного числа и его  ступеней

                   u=                                                                                       (10)

     Во избежание  больших размеров для всех  вариантов предварительно назначаем  u_р.п=2

                   u_ред=                                                                               (11)

     Выбираем по  таблице 4.7 [2] стандартное передаточное  число редуктора

u_ред=3,15

     Определяем  передаточное число клиноременной  передачи

                  U_р.п=                                                                                          (12)

     Передаточное число привода: u_ред=3,15; u_рем=2,28

     Определение  частоты вращения и угловых  скоростей [11]

- на валу двигателя

                    n_ном=n₁=700 мин^-1;                                                                                  (13)

                    ω₁=^-1                                                                                                         (14)

-на быстроходном валу

                    n₂=n₁ / u_о.п =73,2/2,28=307 мин^-1;                                                          (15)

                    ω₂=^-1;                                                                         (16)

-на тихоходном валу  и приводном валу рабочей машины

                    n₃=n₂ / u_з.п = 307/3,15=97 мин^-1;                                                             (17)

                    ω₃= с^-1.                                                                       (18)

     Определяем  вращающие моменты на валах  привода [11]

- на валу двигателя

                Т₁=                                                           (19)

на быстроходном валу

                Т₂=

                                                                                                                 (20)

-на тихоходном валу

                Т₃=

127,5 Н×м;                                                                                                                   (21)

- на валу рабочей машины

                       Т¹₃= Н×м.                                       (22)

     Все полученные  результаты расчетов сводим в  таблицу 5

Таблица 5 - Определение силовых и кинематических параметров