Механизация ручного труда технологического процесса формования заготовок кондитерских изделий

Оригинальность предлагаемой конструкции заключается в следующем: во-первых, отформованный поток не требует дополнительной отработки, кроме поперечной резки; во-вторых, имеется возможность плавной регулировки производительности потока; в третьих, снижается количество используемого оборудования. И все это, в конечном счете влияет на уменьшение трудозатрат, а следовательно, повышает производительность труда.

Кроме выше описанной конструкции предложен впервые электромагнитный нож.

Нож электромагнитный

Электромагнитный нож предназначен для поперечной резки пирожного жгута на заготовки. Само лезвие ножа установлено под лентой транспортера, вертикальное перемещение которого осуществляется в следующей последовательности. В нужный момент срабатывает реле времени и электрический сигнал по проводам подается на обмотки электромагнитов, в результате чего сердечники втягиваются и преодолевают сопротивление пружин. В этот момент планка с закрепленным на ней ножом движется вниз. Нож разделяет направление пирожного жгута и под действием пружин возврата возвращается в исходное положение.

Несущим элементом конструкции является каркас, на который крепятся детали и узлы установки.

Частота срабатывания зависит от скорости ленты и веса заготовки. В конвейере частота срабатывания задается реле времени

Зона резки закрыта предохранительным кожухом.

Основные технологические и другие параметры, разрабатываемого оборудования выполнены в следующей главе пояснительной записки.

3.2 Назначение и устройство формующих установок

Машина формования тестового пласта работает в линии производства кондитерских изделий типа «Коврижка».

Изделия изготавливаются из теста с последующей прокладкой начинки внутри прямоугольных изделий.

Поскольку тесто для этих изделий используется пряничное, оно имеет большую плотность (порядка 1200кг/м3) и вязкость. Оно состоит из муки, сахара, маргарина с добавлением сженки для придания цвета, соды питьевой, аммония и сухих духов.

Замес теста производится в месильной машине периодического действия, куда поступает эмульсия и мука.

После замеса тесто собирается на тележке, где происходит его вы стойка.

С тележки тесто по транспортеру загружается в бункер формовочной машины.

Выходящий пласт теста с начинкой режется резаком на изделия заданных размеров.

Изделия по ленте транспортера поступают в печь, где выпекаются до необходимых параметров.

Проходя через камеру охлаждения горячие изделия остывают и укладываются для развоза и экспедиции к месту реализации.

Установка для получения тестового пласта с начинкой состоит из загрузочного бункера, куда поступает тесто и затем нагнетается в формирователь пласта. Начинка из емкости подается шестеренчатым насосом по рукаву в формирователь пласта, где и происходит начинка изделия. Машина размещается на станине.

Сама установка тестораскаточная представляет собой механизм, состоящий из приводной станции, дающей необходимую мощность и число оборотов на головку тестораскаточную.

Тестораскаточная головка состоит из корпуса, в котором располагаются валки, подающие тесто из бункера в область захвата шестерен шестеренчатого насоса. Шестеренчатый насос выдавливает тесто в формирователь пласта.

Формирователь пласта представляет собой короб с прямоугольным раструбом. Внутри корпуса формирователя проходит трубка, заканчивающаяся прямоугольным раструбом меньше по площади, чем выходной и расположенный равноудалено от его стенок. Раструб подачи начинки заканчивается недалеко от выхода теста из формирователя.

Такой способ обеспечивает полное распределение начинки внутри пласта. Готовый пласт поступает на ленту движущегося транспортера. Привод тестораскаточной установки представляет собой набор механизмов, выполненный в едином блоке на общей раме. Он состоит из двигателя, передающего момент на валы валков и шестерен через понижающие передачи и редуктор. В схеме кинематики предусмотрен вариатор, обеспечивающий регулировку числа оборотов. Это необходимо для регулирования подачи теста в формирователь в зависимости от требований технологического процесса. Механизм защищен муфтой фланцевой со срезающимися штифтами.

Выбор и расчет основных технических параметров машины и рабочих органов приводятся ниже.

3.3 Техническая характеристика

Диаметр вала 300 мм

Длина вала 815 мм

Частота вращения 25 об/мин

Габаритные размеры 3500*1745*1908

4. Расчётная часть

4.1 Технологический расчёт

4.1.1 Расчет расхода рецептурных компонентов

Таблица 4.1 Расход рецептурных компонентов

Наименование сырья и полуфабрикатов	Массовая доля сухих веществ,%	Расход сырья и полуфабри- катов, г	Расход сырья на 10 кг готовой продукции
		Бисквит №5	В натуре	В сухих веществах
Мука пшеничная 1-го сорта	85,50	2557,0	2557,0	2186,2
Сахар-песок	99,85	2557,0	2557,0	2553,2
Меланж	27,00	4262,0	4262,0	1150,7
Эссенция	0,00	14,2	14,2	0,00
Итого сырья на полуфабрикат	-	9390,2	-	-
Начинка фруктовая	74,00	-	2963,00	2192,6
Пудра рафинадная	99,85	-	306,0	305,5
Итого сырья	-	-	12659,2	8388,2
Выход полуфабриката в готовой продукции	-	6790,0	-	-
Выход готовой продукции	78,85	-	10000,0	7885,0
Влажность	20

4.1.2 Расчёт производительности и частоты вращения рабочего органа

Заданная производительность поточной машины производства пирожных изделий типа "Коврижка" - 1 тонна в смену

Определим минутную производительность:

кг/мин

Заданную производительность должен обеспечить шестерёнчатый насос формирующей машины.

Из формулы производительности шестерёнчатого насоса:

Q' = 2•р•с•L•n•m•d, кг/мин

Практическая производительность

Q = k'•Q'

где: k' = 0,92 - коэффициент использования машины.

Q = 0,92•Q'

Q' =

Q' = кг/мин

Из формулы производительности найдём частоту вращения рабочего органа - шестерни

, об/мин

где: m = 10 - модуль шестерни

L = 0,24 м - ширина шестерни

d = 0,12 - диаметр делительной шестерни

с = 1,2•106 кг/м3 - плотность теста

об/мин добавить аппликацию

Расчет частоты вращения шкивов клиноременной передачи

Определим число оборотов входного n2 и выходного n3 валов вариатора.

Выбираем вариатор цепной пластинчатый ВЦ 1Б,1,101-08 ТУ 22-5785-84, Мощностью Nmin=1,4 кВт, Nmax=2,2 кВт

Максимальное передаточное отношение вариатора U2вар=3

Диапазон регулирования Д = 1,5.

Определим число оборотов входного и выходного n5 валов редуктора. Выбираем червячный редуктор РЧУ-100-80-3-2-2, ГОСТ 13-563-68, передаточное отношение U4 = 1,8.

Передаточное отношение второй ремонтной передачи U3 = 1,8

Диаметры ведущего шкива 108, ведомого-196 мм

4.2 Кинематический расчёт

4.2.1 Общее передаточное отношение

Определяем общее передаточное отношение Uоб привода

Uоб =

Uоб =

где: nдв- частота вращения электродвигателя;

nн- частота вращения валов

4.2.2 Расчет передаточных отношений каждой передачи

Проведём разбивку передаточного числа привода Uобщ на передаточные числа отдельных передач

Uобщ = U1•U2•U3•U4

Принимаем :

U1 = 1,2 - передаточное число первой ременной передачи

U2 = 3 - передаточное число вариатора

U3 = 1,8 - передаточное число 2 ременной передачи

U4 = 80 - передаточное число червячного редуктора

U5 = 1,86 - передаточное число цепной передачи

Тогда U6- передаточное отношение зубчатой передачи

U6 = 1,16 - передаточное число зубчатой передачи

4.2.3 Расчёт кинематических элементов ремённой передачи

Принимаем ведущий шкив диаметром 90, ведомый шкив диаметром

d2 = d1•Uрп

d2 = 90•1.2 = 108 мм

Определим число оборотов входного n2 и выходного n3 валов вариатора. Выбираем вариатор цепной пластинчатый ВЦ 1Б,1,101-08 ТУ 22-5785-84, мощностью Nmin = 1,4 кВт, Nmax = 2,2 кВт.

Максимальное передаточное отношение вариатора U2вар = 3.

Диапазон регулирования Д = 1,5.

об/мин

об/мин

4.2.4 Расчет кинематических элементов червячной передачи

Определяем передаточное отношение червячной передачи Uцр

Принимаем Z1-число заходов червяка =1;

Тогда Z2-число зубьев червячного колеса

Z2=Z1*Uчр

Z2=1*80=80 зубьев

Определяем диаметр делительной окружности

d1=q*m

где m-модуль зацепления принимается по стандартному ряду m=4;

q-коэффициент диаметра червяка принимается по ГОСТ 2144-93=10;

d1=10*4=40мм

d2=Z2*m

d2=80*4=320мм

число зубьев z1 и z2 звёздочек цепной передачи

Принимаем:

ведущая звёздочка - z1 = 14

ведомая звёздочка - z2 = 26 при t = 19,05

4.3 Энергетический расчёт

4.3.1 Расчет мощность на валах

Для определения потребной мощности двигателя определим момент на валу шестерёнчатого насоса

М = МР + УМв.тр.

где: Мр - теоретический момент, затрачиваемый на создание давления в нагнетательной камере, Н•м

где: с = 10•105 Па - среднее давление

L = 0,101 м - длина шестерён

Rе = 0,06 м - радиус окружности головок

R = 0,05 м - радиус начальной окружности

K = 4 - 6е + 3е2 м - коэффициент, зависящий от степени перекрытия, е = 0,8

Tо = 10 - основной шаг

= 1379 Н•м

где: фо = 1520 Па - предельное напряжение сдвига

спл = 67,1 Па•с - пластическая вязкость

Rц = 0,045 м - радиус цапфы

щ = 0,16 рад/с - угловая скорость шестерни

дm = 0,0003 м - торцевой зазор

Н•м

М''в тр - момент вязкого трения в радиальном зазоре, Н•м

где: Аz = 0,987 - функция, зависящая от z = 10

Rk = 0,06 + 0,0012 = 0,0612 м - внутренний радиус окружности корпуса насоса

дR = 0,0006 м - радиальный зазор

Н•м

Подставляя найденные моменты в формулу суммарного момента, найдём его числовое значение:

М = Мр + М'в тр + М''в тр

М = 1379 + 2453 + 1568 = 5,4•103 Н•м

4.3.2 Выбор электродвигателя для машины. Требуемая мощность электродвигателя

где: NР - требуемая номинальная мощность на приводном валу, кВт

где: Мвр = 5,4•103 Н•м - вращающий момент на валу шестерёнчатого насоса

n = 1,5 об/мин - число оборотов вала

кВт

4.3.3 Расчёт мощности на привод и подбор двигателя

зобщ - коэффициент полезного действия привода

зобщ = з12•з2•з3•з4•з53

где: з1 = 0,95 - кпд ременной передачи

з3 = 0,7 - кпд редуктора червячного

з4 = 0,97 - кпд цепной передачи

з5 = 0,96 - кпд зубчатой передачи

зобщ = 0,952•0,9•0,7•0,97•0,963 = 0,485

Требуемая мощность электродвигателя



где: К1- коэффициент запаса мощности 1,1-2,0

К2 - коэффициент учитывающий повторяемость механимов 1.

кВт

Принимаем электродвигатель 4А90LА8УЗ.

N = 2,2 кВт

n = 960 об/мин

5. Расчёт на прочность с применением ЭВМ

5.1 Расчёт цепной передачи на прочность и подбор цепи

Из кинематического расчёта определяем нагрузку на вал рабочего органа, на котором закреплена ведомая звёздочка цепной передачи:

Т2 = М = 5,4•103 Н•мм

Частота вращения вала:

N2 = 1,5 об/мин

Определяем коэффициент эксплуатации

КЭ = К1•К2•К3•К4•К5•К6

где: К1 - коэффициент, учитывающий характер изменения нагрузки. К1 = 1 - нагрузка без резких колебаний;

К2 - коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния. Принимаем at = 40 при К2 = 1;

К3 - коэффициент, зависящий от угла наклона цепи. По конструктивным соображениям принимаем вертикальное расположение, тогда К3 = 1,3; К4 - коэффициент, учитывающий способ регулировки натяжения цепи. По конструктивным соображениям регулирование осуществляется периодически, поэтому К4 = 1,25;

К5 - коэффициент, учитывающий влияние способа смазывания цепной передачи. Смазывание осуществляется периодически, поэтому К5 = 1,5;

К6 - коэффициент, учитывающий количество рабочих смен оборудования. При односменной работе К6 = 1.

При подстановке числовых данных получаем:

Кэ = 1•1•1,3•1,25•1,5•1 = 1,88

Вращающий момент на валу ведущей звёздочки



где: U - передаточное число цепной передачи

U = 1,86

з - КПД цепной передачи

з = 0,94

При подстановке имеем:

Н•мм

Предварительно определяем шаг цепи, приняв ориентировочно допускаемое среднее давление [p] по нормам DIN 8195. Для цепей типа ПР нормальной точности при расчётной долговечности 10.00 ч. Допускаемое значение [p] в зависимости от скорости:

[p] = 32 МПа

Находим шаг цепи

где:

z1 = 14 - число зубьев ведущей шестерни

мм

Принимаем ближайшее стандартное значение t = 19,05 мм

Уточняем среднее допустимое давление [p], интерполируя, находим:

[p]y = [pT] •k

k = 1 + 0,01•(z1 - 17)

k = 1 + 0,01•(14 - 17)

[p]y = 32•0,97 = 31 МПа

Делаем проверочный расчёт по допускаемому давлению [p]y ? p

Расчётное давление:

МПа

условие р = 1,32 < [p]y = 31 МПа выполнено.

По ГОСТ 13568-75 выбираем цепь однорядную, нормальной серии марки ПР-19,05-31,8, с шагом t = 19,08, разрушающей нагрузкой FВ = 31,8 кН, массой одного метра цепи m = 1,9 кг.

Определяем геометрические параметры передачи.

Межосевое расстояние

at = 40•t

at = 40•19,05 = 762 мм

Число звеньев цепи:

где:

zc = z1 + z2

zc = 14 + 26 = 40



Расчётная длина цепи:

L = Lt•t

L = 100•40 = 4000 мм = 4 м

Проверяем цепь по числу ударов, сравнивая расчётное с допустимым

щ ? [щ]

Страницы: 1, 2, 3, 4