Проектирование тестомесильной машины
Введение.
- Обзор аналогичных устройств.
- Описание разрабатываемой машины
- Расчетная часть.
- Технологический расчет.
- Кинематический расчет привода тестомесильной машины.
- Технико-экономическое обоснование.
- Охрана труда и техника безопасности
Литература
Приложения-спецификации
Введение
В данном курсовом проекте
описана методика технологических
расчетов тестомесильной машины, которые
включают в себя расчеты подтверждающие
работоспособность
- Обзор аналогичных устройств.
Тестомесильная машина Т2-М-63
Рисунок 2 - Тестомесильная машина Т2-М-6З со стационарной дежой
Тестомесильная машина Т2-М-6З со стационарной дежой применяется для замеса высоковязких полуфабрикатов (бараночного и сухарного теста)
Машина (рисунок 2) состоит из металлической корытообразной емкости 18 объемом 0,38 м которая закрыта стационарной крышкой 10.
Внутри емкости расположены два месильных лопастных органа 11, укрепленных на двух параллельных валах — переднем 1 7и заднем 12, установленных в горизонтальной плоскости.
Месильные органы вращаются навстречу друг другу с частотой 38 мин- от электродвигателя 7 через клиноременную передачу и две пары косозубых зубчатых передач. Подача муки и жидких компонентов для замеса теста производится через горловину 4 и патрубок З при вращении месильных органов.
Замес теста производится путем обработки компонентов между вращающимися лопастями и стенками емкости. По окончании замеса емкость поворачивается на угол 800 вокруг оси переднего вала и выходит из-под стационарной крышки 10. Одновременно открывается откидная крышка 9, и тесто выгружается через люк. Поворот емкости для выгрузки теста осуществляется от реверсивного электродвигателя 8, который через клиноременную передачу вращает винт 13. Этот винт перемещает гайку которая входит двумя штифтами в продольные пазы рычага 16, укрепленного на днище емкости. В результате рычаг поворачивает емкость для выгрузки теста. Выключение электродвигателя в крайних положениях емкости осуществляется автоматически с помощью конечных выключателей 14.
Месильная емкость и
все элементы машины смонтированы на
станине 15. Электрооборудование
2.3 Тестомесильные машины с откатной дежой серии АЕ
Рисунок 3- Тестомесильные машины с откатной дежой серии АЕ
Технические характеристики:
Модель |
Мука, кг |
Тесто, кг |
Рабочий обьем дежи, л |
Мощность, кВт |
Габариты, мм |
Вес, кг |
AE 160 |
160 |
120 |
150 |
1,8/3,1 |
1070 х 780 х 1200 |
760 |
AE 200 |
200 |
160 |
200 |
3,0/4,5 |
1300 х 960 х 1355 |
1080 |
AE 250 |
250 |
200 |
250 |
3,0/4,5 |
1330 х 1020 х 1355 |
1100 |
AE 300 |
300 |
220 |
275 |
4,0/7,5 |
1390 х 1079 х 1355 |
1280 |
Промышленные тестомесильные машины с откатной дежой серии АЕ делают процесс приготовления теста более производительным и гибким, т.к. позволяют использовать две и более дежи в работе с одной машиной. Данная линия тестомесов представлена машинами с объемом дежи на 160 кг и 240 кг теста. Промышленная серия АЕ была сконструирована для обслуживания крупных хлебопекарных комбинатов, и поэтому данные тестомесы предназначены для ежедневной работы с соответствующими объемами теста. Тестомесы сконструированы таким образом, чтобы обеспечить максимальную прочность корпуса машины и ее надежность в работе. Масляно-гидравлическая система подъема-опускания месильной головки и фиксация тележки являются полностью автоматическими. Операция перемещения дежи предельно проста - когда процесс замеса завершен, месильная головка автоматически поднимается и освобождает дежу, а благодаря компактному размеру тележки, дежа легко передвигается, даже будучи заполненной тестом. Для повторения рабочего цикла следующего замеса теста придвиньте дежу с ингредиентами к машине; специальный электромагнитный прибор определит наличие дежи и зафиксирует ее на месте. Панель управления проста в применении и обеспечивает выполнение всех функций тестомесильной машины:
- С помощью селектора выбирается направление вращения дежи на первой скорости цикла, что ускоряет весь процесс замеса.
- Машина может функционировать в трех различных режимах - автоматическом, полуавтоматическом или ручном, режим выбирается поворотом ручки в соответствующее положение.
- Автоматический режим замеса: машина автоматически переключается с 1-й на 2-ю скорость.
- Полуавтоматический режим замеса: машина работает на 1-й или на 2-й скорости.
- Ручной режим замеса: таймеры отключены, и машина работает на выбранной оператором скорости.
Когда тележка с дежой вставлена в машину и приводы состыкованы должным образом, на панели управления загорается зеленая лампочка. Затем нажатием на кнопку запускается автоматический режим замеса: гидравлические зажимы закрываются, опускается месильная головка и начинается непосредственно цикл замеса теста. В конце цикла замеса месильная головка поднимается, открываются зажимы и освобождается тележка с дежой.
2. Описание разрабатываемой машины
Бункерный агрегат И8-ХТА-12, (рис. 2.1). Предназначен для приготовления пшеничного теста двухфазным способом на большой густой опаре. Оборудован стационарным шестисекционным бункером для опары вместимостью 12 м3 и наклонным корытом для брожения теста вместимостью 2,8 м3, которое установлено так, чтобы тесто из него поступало самотеком в тестоделительную машину. Тесто замешивается в машинах И8-ХТА, а транспортируется по трубам с помощью лопастного насоса-дозатора. Бункер 3 агрегата установлен на опорах 2.
Тестомесильные машины 10 для замеса опары и теста расположены так, что под ними размешаются лопастный дозатор опары 9 и аналогичный по конструкции нагнетатель теста. Замешенная опара поступает в бункер по транспортной трубе 8 и с помощью распределительного поворотного лотка 14 направляется в определенную секцию бункера. Лоток закреплен на общем валу с поворотным днищем, размешенным в конусе 4. В поворотном днище имеется вырез для выгрузки опары из одной секции бункера. Приводное устройство 15 периодически по мере загрузки секции опарой поворачивает лоток н поворотное днище на один шаг И переводит загрузку на следующую секцию. Выброженная опара С помощью насоса дозатора 5 транспортируется по трубе 6 к тестомесильной машине. Замешенное тесто подается лопастным насосом по трубе 7 в наклонное корыто 18, установленное на четырех опорах 1.
Рисунок 2.1 Бункерный агрегат И8-ХТА-12.
1, 2 – опоры корита и бункера, 3- шестисекционный бункер, 4 – приемный конус с подвижным днищем, закрепленным на валу совместно с распределяющим лотком 14,
5 и 9 - лопастные насосы, 6, 7, 8 – транспортне трубы, 10 – тестомесильная машина, 11 – дозировочная станция, 12 – лестница, 13 – пульт управления, 15 – привод распределительного лотка, 16 – ограждение площадки, 17 – площадка для обслуживания, 18 – корито для брожения теста, 19 – тестоспуск.
Для кинематического расчета не обходимо ознакомится с устройством и принципом действия тестомесильной машины.
Тестомесильная машина И8-ХТА-12
Однокамерная тестомесильная машина с двумя параллельными валами и Т-образными месильными лопастями, размещенными в смежных полуцилиндрических камерах так, что лопасти одного вала заходят в пространство между лопастями другого. Выпускается серийно, ею комплектуют бункерные тестоприготовительные агрегаты И8-ХТА-12. В этих машинах оказывается более интенсивное воздействие на тесто при замесе по сравнению с одновальными. Применяется в основном для замеса пшеничного и ржаного теста.
Рис. 2.1. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1:
1 — патрубок подачи муки; 2 — дозатор муки; 3 — месильные валы; 4 — крышка; 5 — месильная лопасть; 6 — месильное корыто; 7 — станина; 8 — подшипник; 9 — выпускной патрубок
На станине расположено месильное корыто, состоящее из двух полуцилиндрических желобов. В нем установлены два месильных вала в подшипниках. На концах валов закреплены две прямозубые шестерни, обеспечивающие вращение валов в разные стороны. К ним подсоединена приводная шестерня. Внутри корыта имеются перегородки, сзади — патрубок для подачи опары и жидких компонентов, сверху — патрубок для подключения дозатора муки и две крышки с электроблокирующим устройством. Выпуск теста осуществляется через патрубок. На каждом валу закреплено по одиннадцать месильных лопастей, которые устанавливают под разными углами.
Принцип работы машины
Рис. 2.2. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1
В питателе (15) (рис. 2.2) датчиками (16) и (17) поддерживается необходимый уровень муки. За один оборот вала (4) штанга проворачивает с помощью храпового механизма (18) турникет (19) с карманами для муки. При этом в корыто (1) подается доза муки на замес. Через трубу (14) в корыто подаются жидкие компоненты. Тесто, замешиваясь месильным валом, передвигается вдоль корыта лопатками, установленными под углом к оси вала. Через раструб (2) замешанное тесто подается в следующую машину по технологическому циклу. Для установки и фиксации лопатки (5) в требуемом положении в зависимости от интенсивности замеса вращением контргайки (24) и гайки (23) освобождают стержень лопатки. Провернув и установив необходимый угол между осью месильного вала и касательной к поверхности лопатки, втулку (21) устанавливают торцовой криволинейной поверхностью на вал (4), а стержень лопатки (5) коническим поясом садят в коническое отверстие втулки, при этом затягивают гайку (23) и контргайку (24).
Таблица 1.
Технические характеристики тестомесильной машины И8-ХТА-12
Производительность, кг/ч |
1300 |
Вместимость месильной камеры, дм3 |
240 |
Масса замешиваемого теста, кг |
100 |
Частота вращения месильного вала, с-1 |
1-1,3 |
Мощность электродвигателя, кВт |
4 |
Длительность замеса, мин |
12-15 |
Масса машины, кг |
800 |
Для модернизации и болем эффективной работы агрегата заменим шнекове насосы роторними.
Рассмотрим строение ипринцим действия пластинчатого роторного насоса. Пластинчатый насос — это роторно-поступательный насос с рабочими органами (вытеснителями) в виде плоских пластин. Пластинчатые насосы могут быть однократного, двукратного или многократного действия.
На рис. 2.3, а приведена конструктивная схема пластинчатого насоса однократного действия.
В пазах вращающегося ротора 4, ось которого смещена относительно оси неподвижного статора 6 на величину эксцентриситета ( е ), установлены несколько пластин 5 с пружинами 8. Вращаясь вместе с ротором, эти пластины одновременно совершают возвратно-поступательное движение в пазах 7 ротора. Рабочими камерами являются объемы 1 и 3, ограниченные соседними пластинами, а также поверхностями ротора 4 и статора 6. При вращении ротора рабочая камера 1, соединенная с полостью всасывания, увеличивается в объеме и происходит ее заполнение. Затем она переносится в зону нагнетания. При дальнейшем перемещении ее объем уменьшается и происходит вытеснение жидкости (из рабочей камеры 3).
Кроме того, рабочий объем пластинчатого насоса может быть увеличен за счет кратности его работы ( k ), что достаточно широко применяется на практике. На рис. 2.3, б приведена конструктивная схема пластинчатого насоса двукратного действия. Внутренняя поверхность такого насоса имеет специальный профиль, что позволяет каждой пластине за один оборот вала дважды производить подачу жидкости. У пластинчатого насоса двукратного действия имеются две области всасывания 9, которые объединены одним трубопроводом, и две области нагнетания 10, также объединенные общим трубопроводом. На практике применяются насосы и с большей кратностью, но их конструкции сложнее, поэтому использование таких насосов ограничено.
Для пластинчатых насосов важным является обеспечение герметичности в месте контакта пластины и корпуса (точка 2 на подач пластинчатого насоса рис. 1, а). В насосах с высокими скоростями это может быть получено за счет центробежных сил. В конструкции, показанной на рис. 1, а, герметичность обеспечивают пружины 8. В некоторых насосах это достигается за счет давления, создаваемого в пазах 7.
Насосы могут быть регулируемыми,
т.е. иметь переменный рабочий объем.
Конструкция пластинчатого
Следует отметить, что пластинчатые насосы двукратного и многократного действия не могут быть регулируемыми.
Пластинчатые насосы компактны, просты в производстве и надежны в эксплуатации. Поэтому они нашли применение в технике, в первую очередь в станкостроении. Максимальные давления, создаваемые ими, составляют 7... 14 МПа. Частоты вращения пластинчатых насосов обычно находятся в диапазоне 1000... 1500 об/мин. Полные КПД для большинства составляют 0,60...0,85, а объемные КПД — 0,70...0,92.
- Технологический расчет.
Произведем расчет насоса.
Примем исходные данные для расчета привода насоса-дозатора: мощность, необходимая для работы Nв=0,75 кВт; частота вращения ротора (выходная) nв = 4,33 об/с.
Выбор электродвигателя.
Общее КПД привода определим по формуле:
η = η1
ּ η2
2,
где η1 – КПД цилиндрической передачи;
η2
– коэффициент, учитывающий потери пары
подшипников качения.
Η = 0,96ּ0,992 =0,94
Требуемая мощность электродвигателя:
Pтр= Nв /η = 0,75/0,94 = 0,8 кВт
Подбираем по требуемой мощности по ГОСТ 19532-74 трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель 4А80А6УЗ с параметрами: диаметр выходного конца вала d = 22 мм, габаритная высота двигателя h = 218 мм, габаритная ширина двигателя b= 186 мм, габаритная длина двигателя (с валом) l1 = 300 мм, высота расположения вала от сборных лап h1 = 80 мм, масса m = 17,4 кг, частота вращения n дв = 980 об/мин.
Для расчета рабочего объема насоса ( Wo ) может быть использована формула
Wo = кּ zּWּK
при этом объем рабочей камеры ( Wk ) следует определять в ее крайнем левом положении, т. е. когда она изолирована от полостей всасывания и нагнетания. В этом случае
Wk = Lּhּb = 450ּ5,4ּ20= 48600 мм3
где h — высота рабочей камеры (h = 2e = 2ּ2,7=5,4 мм); L — средняя длина части окружности, ограниченной двумя пластинами; b = 20 мм— ширина пластины.
Длина ( L ) может быть приближенно определена по диаметру ротора D = 170 мм с учетом толщины пластины ( δ = 5 мм ) и числа пластин ( z = 5 ) т. е.
L = πּD – δּz = 3,14ּ150 -5ּ5= 450 мм
Тогда с учетом вышеописанных формул получим приближенную зависимость для вычисления рабочего объема насоса:
Wo = 2e ּ(πּD - δּz)ּbּk = 2ּ2,7(3,14ּ150-5ּ5)ּ20ּ5=2,408
4.2 Кинематический расчет привода тестомесильной машины
Передаточное число привода
uо = nмр / nпр
uо = 120 / 60 = 2
Uо = u1-2 ∙ u2-3=d2/d1*d2/d3
Uо =1,4 ∙ 1,43 =2,01
где d1, d2, d3 – делительные диаметры шестерен (на валу моторредуктора, на промежуточном валу, на приводном валу)
Определим крутящие моменты на валах привода:
а) на валу двигателя (моторредуктора)
Тдв = 9550 Рдв / nдв
Тдв = 9550∙4 / 150 =255 Н м
б) на промежуточном валу
Т1-2 = Тдв u1-2 з = 255 ∙ 1,4 ∙ 0,95 =338,5 Н м
в) на приводном валу тестомесильной машины
Т2-3 = Тдв u1-2 u2-3 з з3пп / 2 = 255 ∙2∙0,96∙ 0,993 / 2 =489,6 Н м
Определим частоты вращения валов привода:
Вал моторредуктора
Nвх =nдв = 150 об/ мин
Вал промежуточный
Nпром = nвх / u1-2 = 150 /1,4 = 107 об/ мин
Вал приводной тестомесильной машины
Nпр = n / uо = 150 / 2 = 60 об/ мин
5. Технико-экономическое обоснование.
Таблица 5.1 - Исходные данные для технико-экономических расчетов
Показатель |
Обозна-чение |
Ед. изм. |
Значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
1. Объем производства 2. Цена единицы продукции 4. Себестоимость единицы 5. Норматив амортизационных отчислений 6. Норматив затрат на ремонт 7. Стоимость технических средств для реализации проекта 8. Действующие на предприятии тарифные ставки рабочих и ИТР 9. Средний заработок по работники основного производства вспомогательные работники 10. Минимальная заработная плата 11. Режим работы предприятия 12. Действующие цены приобретения используемых ресурсов: электроэнергия природный газ 13. Стоимость 1 кв. м производственной площади 14. Стоимость 1 чел. - часа проектных работ 15. Норматив удельных |
Впр Ц1 Спод На Нр Кб+Кв Зср Зосн Зв Зmin Тн Цэ Цпг Цн Цчч Ку |
т/год р. р. % % тыс. р. тыс. р. тыс. р. тыс. р. тыс. р. ч/год р. р. /м3 р. р. % |
9352 7,7 6,7 15 8 501 4,5 6 3 1,5 5200 0,97 1,5 525 45 16 |
16. Норматив расхода на текущий ремонт, содержание и амортизацию 17. Среднеотраслевая 18. Учетная ставка Центрального банка России 19. Нормативная ставка налога
для предприятий пищевой и
перерабатывающей 20. Инфляция |
Нар Ен Бс Нсн I |
% % % % % |
6 25 13 48 11,5 |
5.1 Расчет капиталовложений в проект
Капитальные (единовременные) затраты на создание и внедрение проекта определяются по формуле:
где Кб - балансовая стоимость основного оборудования, дополнительно устанавливаемого по проекту, тыс. р.;
Кв - стоимость вспомогательного и резервного оборудования, тыс. р.;
Ки - затраты на создание дополнительной инфраструктуры, тыс. р.;
Кс - стоимость зданий и помещений, дополнительно необходимых для реализации проекта, тыс. р.;
Кп - производственные затраты, включающие расходы на проектирование и разработку проектной документации, тыс. р.;
Кд - стоимость демонтируемых основных производственных фондов, препятствующих внедрению проекта или подлежащих замене, тыс. р.;
Ко - экономия капиталовложений (инвестиций) за счет реализации оборудования, технических средств демонтируемых при реализации проекта, тыс. р.
5.1.1 Расчет условно-постоянных затрат
Таблица 5.2 - Расчет материальных расходов
Наименование материальных ресурсов |
Ед. изм. |
Цена единицы, р. |
Расход на единицу |
Стоимость потребленных ресурсов, р. |
Сырье и материалы | ||||
Сталь 45 ГОСТ 1050-88: круг Æ 125 мм круг Æ 95 мм |
кг кг |
18 16 |
34 20 |
612 320 |
Бронза БрКмц3-1 ГОСТ 18175-78: круг Æ 80 мм |
кг |
140 |
23 |
3220 |
Рулон 5´550´750 мм сталь 20Х |
кг |
19,22 |
16 |
310 |
Сталь 20Л |
кг |
20 |
2 |
40 |
Труба 30´2,5´700 мм 12Х18Н10Т |
кг |
234 |
1,5 |
351 |
Электроды Анод-21-3 |
пачка |
150 |
1 |
150 |
Комплектующие | ||||
Э/двигатель 2ПБ90М |
шт |
5500 |
1 |
5500 |
Патрубок алюминиевый для делителя-укладчика Ш32-ХДУ |
1 |
8500 |
1 |
8500 |
Топливо, энергия | ||||
Электроэнергия: на модернизацию, монтаж и наладку машины И8-ХТА-12 на модернизацию, монтаж и наладку делителя-укладчика Ш32-ХДУ |
кВт×ч |
0,97 |
80 54 |
77,6 52,4 |
Всего: (Зм) |
19133 | |||
Таблица 5.3 - Номенклатура дополнительно приобретаемого оборудования
|
Наименование, марка |
Цена, тыс. р. |
Кол., шт. |
Стоимость приобретаемого оборудования, тыс. р. |
Тестомесильная машина И8-ХТА-12 |
210 |
1 |
210 |
Дозировочная станция СДМ-4Х |
145 |
1 |
145 |
Питатель теста шнековый |
26 |
1 |
26 |
Итого, Коб, тыс. р. |
381 |
Данным проектом предусматривается
установка в линию производства
хлеба дополнительного
Полную себестоимость изготовления оборудования Спол, тыс. р., определим по формуле:
где Кн - коэффициент, учитывающий накладные расходы; Кн= 3,0;
Зо - основная и дополнительная зарплата с начислениями, тыс. р.
здесь Кз - коэффициент, учитывающий дополнительные начисления и зарплату; Кз= 2,0.
10,86 тыс. р.;
120 тыс. р.
Таблица 5.3 - Расчет трудозатрат на оплату труда
Виды работ |
Трудоемкость, чел. ×ч |
Часовая тарифная ставка, р. |
Тарифный фонд оплаты труда, р. |
1. Станочные: токарные фрезерные сверлильные шлифовальные 2. Литейные 3. Сварочные 4. Слесарные 5. Сборочные 6. Монтажные |
96 13 11 14 16 16 10 24 24 |
25 24 20 30 23 25 23 25 20 |
2400 312 220 420 368 400 230 600 480 |
Итого (Зтр) |
5430 |
Тогда по формуле получим:
501 тыс. р.
5.1.2 Расчет стоимости зданий и служебных помещений, дополнительно необходимых при реализации проекта
Затраты на дополнительную производственную площадь Цн, тыс. р., определяются по формуле:
где Цп - стоимость одного квадратного метра производственной площади, тыс. р.; Цп= 0,525 тыс. р.;
Г - дополнительная производственная площадь, необходимая для реализации проекта, м2; Г= 15 м2.
Тогда
5.1.3 Расчет производственных затрат
Затраты на проектирование Кп, тыс. р., определяются исходя из трудоемкости проектных работ и средней стоимости одного человека-часа проектных работ. Их можно найти по формуле:
где Тп - трудоемкость проектных работ, чел. - час;
Цчч - средняя стоимость одного ч. - ч. проектных работ, р.; Цчч= 45р.
где Ч - количество проектировщиков, чел.; Ч= 1 чел.;
Вп - длительность проектирования, раб. дней; Вп= 30 раб. дней;
Тд - длительность рабочего дня проектировщика, ч; Тд= 8 ч.
240 чел. - час.
Тогда по формуле (8.9) имеем
10800 р. =10,8 тыс. р.
5.1.4 Расчет капиталовложений в проект
Так как доход от реализации демонтируемого оборудования составляет Ко= 0, то с учетом всех затрат определим единовременные капитальные затраты К, тыс. р., на создание и внедрение проекта реконструкции и модернизации по формуле:
520 тыс. р.
5.2 Расчет дополнительных текущих расходов при реализации проекта.
Дополнительные текущие расходы определяются за год, и рассчитываются по формуле:
где Из - затраты на содержание персонала, дополнительно необходимого для обслуживания оборудования и технических средств после реализации проекта, тыс. р. /год;
Иэ - стоимость дополнительно потребляемых энергоресурсов, тыс. р. /год;
Иат - дополнительные расходы на содержание, текущий ремонт и амортизацию оборудования и технических средств, тыс. р. /год;
Иас - дополнительные расходы на содержание, текущий ремонт и амортизацию зданий и помещений, занимаемых оборудованием и персоналом, тыс. р. /год;
Им - дополнительные расходы основных, вспомогательных материалов и приборов, тыс. р. /год;
Ип - прочие дополнительные расходы, тыс. р. /год.
Согласно предлагаемому проекту модернизации Из= Иэ= Иас= Им= Ип= 0.
Тогда
Дополнительное потребление электроэнергии связано с установкой в технологическую линию второй тестомесильной машины И8-ХТА-12, питателя теста, а также применением для регулирования массы тестовой заготовки на делителе-укладчике Ш32-ХДУ электродвигателя постоянного тока. Стоимость дополнительно потребляемой электроэнергии Иэ, тыс. р. /год, определим по формуле:
где М - установленная мощность энергопотребляющих устройств инновационного проекта, кВт; М= 5,63 кВт;
Ки - коэффициент интенсивного использования установленной мощности энергопотребляющих устройств, предусмотренных проектом; Ки= 0,95;