Расчет основных параметров шнековой мясорубки

- плотность продукта, кг/м3 (с = 1070 кг/м3 [13]);
- коэффициент использования площади отверстий первой ножевой решетки, ц = 0,7- 0,8.
Так как производительность мясорубки известна, можно найти скорость выхода фарша из мясорубки.
Принимаем do = 9 мм, zо = 50.
Тогда0,0127 м2 0,0061 м/с.
Производительность мясорубки (волчка) (кг/с) определяется режущей способностью механизма F (м2/с) и заданной степени измельчения, которую определяют как поверхность раздела при измельчении единицы массы продукции F1, (м2/кг) [2]:
- коэффициент использования режущей способности;
Поверхность раздела зависит от степени измельчения. Для волчков установлена зависимость ее величины от диаметра отверстий в выходной решетке, определяющего степень измельчения. При диаметре отверстия d = 3 мм поверхность раздела (м2/кг) равна F1=0,6 ... 0,7.
Режущая способность F (м2/с) это способность механизма к образованию новых поверхностей раздела. Она определяют по формуле [2]:
частота вращения ножей, с-1;
диаметр решетки, м;
число перьев крестовидного ножа ();
коэффициент использования поверхности решетки ();
число режущих плоскостей в механизме ( =3).
Следовательно, для проектируемой машины, принимая внешний диаметр шнека 0,08 м, получим:
Откуда частота вращения шнека будет: 55 об/мин.
Таким образом, основные технологические параметры проектируемого механизма определены.

3.1 Расчет размеров рабочих инструментов

В ходе расчета технологических параметров машины было принято:
Параметры шнека:
наружный диаметр dH=0,9D=0,9105=94,5 мм;
внутренний диаметр dв=0,45dH=0,4594,5=42,5 мм;
диаметр хвостовика d=0,3dH=0,394,5=28,35 мм;
длина шнека L=3dH=394,5=283,5 мм;
минимальный шаг витков tmin=0,7dH=0,794,5=66,15 мм;
Угол подъема винтовой линии витков:
Угол подъема последнего витка шнека принимаем =8.
Шаг последнего витка: мм.
Усредненное количество витков шнека: шт.
Число витков шнека принимаем шт.
Производительность мясорубки рассчитывается по формуле, кг/ч,
- суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке, м2;
- скорость продвижения продукта через первую ножевую решетку, м/с;
- плотность продукта (=1000 кг/м3);
- коэффициент использования площади отверстий первой ножевой.
Суммарная площадь отверстий в первой решетке: м2.
Скорость продвижения продукта: м/с,
наружный радиус последнего витка шнека, м;
внутренний радиус последнего витка шнека, м;
коэффициент объемной подачи продукта,.
Следовательно, производительность мясорубки равна: кг/ч.
Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:, кВт,
мощность, затрачиваемая на разрезание продукта в трех решетках, Вт;
мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в режущем механизме,
мощность, расходуемая на преодоление сил трения о шнек, Вт;
мощность, необходимая для продвижения продукта через режущий механизм,
η- коэффициент полезного действия .
Мощность, необходимая для разрезания продукта:, Вт,
площадь ножевой решетки равная: м2;
- коэффициент использования площади первой ножевой решетки равный:
- коэффициент использования площади подрезной решетки=;
–коэффициент использования площади второй ножевой решетки= ;
- удельный расход энергии на резание (=3103 Дж/м2).
Следовательно, мощность для разрезания продукта:
Мощность на преодоление сил трения:, Вт,
наружный радиус ножа (принимаем=0,0485 м);
–внутренний радиус ножа (принимаем =0,01975 м);
–коэффициент трения
- усилие затяжки режущего механизма, равное:
- удельное давление на поверхности контакта ножей и решеток
- ширина площадки контакта ножей с решетками,
Мощность на преодоление сил трения в режущем механизме:
Мощность, затрачиваемая на преодоление трения продукта о шнек
Мощность, необходимая для продвижения продукта через режущий механизм:
В итоге мощность электродвигателя:
диаметр решеток 0,08 м; диаметр отверстий в первой решетке d01 = 9 мм; количество отверстий в первой решетке z01 = 50; диаметр отверстий во второй решетке d02= 3 мм; количество отверстий в первой решетке z02= 125
Коэффициент использования первой режущей решетки 0,63
Коэффициент использования последней режущей решетки 0,18
Внешний диаметр крестообразных четырехперых ножей должен быть равен внешнему, а внутренний (посадочный) – внутреннему диаметру шнека.
Решетку заготавливают из инструментальных углеродистых сталей У8А, У10А или инструментальных легированных сталей 9ХС, 9ХВТ. Твердость на поверхности решетки составляет 56...62 HRc. Ножи изготавливают из стали У7А, 48А с твердостью режущей части 46...52 HRс.
Внешний диаметр шнека следует принять равным 80 … 90% от внешнего диаметра шнека (припуск на резьбу накидной гайки), т. е. 0,85∙0,08 ≈ 0,07м.
Внутренний диаметр шнека рекомендуется [2,3,9,14] выбирать равным т. е. 0,018 м, а длину винтовой части шнека равной 0,27 м.
Минимальный шаг винта Hmin = (0,8…0,9)∙. Угол подъема последнего витка шнека бп = 7…10°. Принимаем шаг Hmin =0,8∙0,07≈0,056 м, угол подъема бп=7°
Цилиндрические корпуса предлагается изготавливать литым из чугуна с внутренними ребрами, расположенными по образующей. Ребра будут препятствовать проворачиванию сырья и образованию его обратного хода. Зазор между шнеками и ребрами должен быть не более 2 мм.
Количество витков шнека при принятых величинах шага, диаметра и длины шнека будет примерно равно 3, тогда как оптимально должно быть [2]
При меньшем числе возрастает обратный поток продукции, при большем — растет удельный расход энергии. Поэтому удлиним шнек до 300 мм. При этом число витков будет примерно равно 5.Основные конструктивные параметры машины определены.

3.2 Кинематический расчет и расчет привода

Общий КПД привода рассчитывается по формуле:
з = з1*з22*з3*з4 где з1 - коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес;
з2 - коэффициент полезного действия, учитывающий потери пары подшипников качния;
з3 - коэффициент полезного действия клиноременной передачи;
з4 - коэффициент полезного действия, учитывающий потери в опорах приводного барабана. з = 0,98*0,992*0,95*0,99 = 0,90.
Угловая скорость шнека щшн (рад/с) рассчитывается по формуле:
щшн = 2*vл/Dшн (4.1.2)
где vл - скорость ленты;
Dшн - диаметр шнека.
щшн = 2*1,3/0,4 = 6,5 рад/с.
По Ртр (мощность электродвигателя) = 1,1 кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серия 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А160М6УЗ с параметрами Рдв - 1,5 кВт и скольжением 2,6 %.
Номинальная частота вращения nдв - 974 об/мин.
Общее передаточное отношение рассчитывается по формуле:
iпр = nдв/ nшн (4.1.3)
где nдв - частота вращения двигателя;
nшн - частота вращения шнека. iпр = 974/250=3,9.
Расчет мясорубки производится для каждой из ее двух передач. Передаточные отношения каждой передачи определяются по формуле
iпр = i1 + i2 (4.1.4),
где i1 - передаточное отношение первой передачи, а i2 - передаточное отношение второй передачи.
Для данной мясорубки получено значение iпр = 3,9, которое было получено путем умножения значения i1 на i2 (2*1,95). Таким образом, были вычислены все необходимые параметры для выбора подходящих электродвигателя и редуктора для данной машины, а также были определены характеристики элементов кинематической схемы мясорубки.










Правила эксплуатации мясорубок

Перед использованием мясорубки необходимо проверить, что корпус надежно закреплен и нажимная гайка не затянута. Для обработки продуктов в мясорубке следует нарезать мясо или рыбу на кусочки весом от 50 до 200 грамм, освободив их от костей, сухожилий и пленок. При подаче продукта необходимо обеспечить равномерность без больших усилий. В процессе работы мясорубку следует периодически останавливать для очистки ножей и решеток от сухожилий. Нельзя работать с мясорубкой в холостую, так как это приведет к быстрому износу ножей и решеток. Не следует измельчать в мясорубке сахар, соль или сухари, так как это может привести к затуплению рабочих органов.
Работа с мясорубкой должна производиться только при наличии предохранительного кольца и под присмотром. После окончания работы необходимо выключить машину и разобрать ее для очистки деталей. Шнек, ножи и решетки следует очистить от остатков фарша горячей водой и просушить. После этого детали нужно смазать несоленым пищевым жиром. При сборке мясорубки необходимо правильно установить рабочие органы, ножи и решетки, чтобы избежать выхода машины из строя. Важно помнить, что затяжка нажимной гайки должна быть умеренной, чтобы ножи не прижимались слишком сильно к решетке и не выходили из строя в процессе работы.Слабо завинчивать нажимную гайку нежелательно, так как в этом случае между ножом и решеткой образуется зазор, и рубка мяса происходит некачественно. Резко понижается качество и производительность мясорубки. Одно из основных условий хорошей работы мясорубки — правильно заточенные и установленные ножи и решетки в рабочей камере машины. Поэтому ножи и решетки по мере необходимости должны затягиваться или заменяться на новые.
После сборки механизма его закрывают защитным кожухом и проверяют работу на холостом ходу. Порционное мясо, готовое для обработки, опускают в приемное окно рыхлителя, где оно захватывается вращающимися фрезами и надрезателями, а затем попадает в подготовительную тару.
Для лучшей обработки мяса можно повторно пропустить его через рыхлитель, повернув на 90°. Проталкивание мяса руками запрещено, чтобы избежать травмирования рук.
После окончания работы сменный механизм снимают с привода, разбирают и прочищают от остатков мяса, а затем промывают в горячей воде и просушивают. Гребенки, валы и фрезы после просушивания смазывают несоленым пищевым жиром. Текущий ремонт и техническое обслуживание проводит мастер по договоренности, периодически контролируя исправность гребенок, заточку фрез и смазку редуктора.
В таблице 2 приведены неисправности мясорубки, их причины и способы устранения
Таблица 2 – Неисправности мясорубки, их причины и способы устранения
Неисправность Причина Способ устранения Мясорубка не режет, а мнет мясо Неправильная регулировка нажима гайки После этого установить и закрепить все элементы на месте, затянуть зажимную гайку до необходимой степени нажима и проверить работу электродвигателя Повышенный шум в редукторе или остановка двигателя Нож и решетка чрезмерно зажаты гайкой Если все работает корректно, то можно продолжать использование оборудования. При переработке продукт нагревается, а пленки и жилы могут наматываться на ножи. Затупились ножи и решетки. Неплотное прилегание ножей и решеток Если же возникают какие-либо проблемы, необходимо провести дополнительную диагностику и ремонт


Рис. 14 Сборочный чертеж мясорубки в двух проекциях (с разрезами).







Заключение

Для эффективной работы предприятий общественного питания необходимо оборудование. Правильный выбор технологического оборудования позволяет уменьшить расход электроэнергии, оптимизировать использование персонала, производить качественную продукцию и снизить себестоимость блюд или полуфабрикатов. Эти факторы влияют на поток посетителей.
На рынке представлено широкое разнообразие технологического оборудования отечественного и зарубежного производства. На всех предприятиях общественного питания, где осуществляется обработка мяса и рыбы, необходимы профессиональные мясорубки, которые выдерживают большие нагрузки.
При выборе мясорубки важным фактором является ее производительность и мощность двигателя - чем выше мощность, тем выше производительность.
В процессе написания курсового проекта были решены следующие задачи:
проведен обзор литературы по теме курсовой работы; изучены технологические вопросы работы мясорубок; изучены правила эксплуатации машин для измельчения мяса и рыбы; проведен технологический расчет (расчет скорости выхода фарша из решетки мясорубки) и определены кинематические величины; проведен конструктивный расчет (расчет размеров рабочих инструментов); проведен кинематический и энергетический расчет привода мясорубки; построены сборочный чертеж мясорубки в двух проекциях (с разрезами) и схема кинематическая принципиальная, а так же сборочный чертеж узла резания мясорубки.



Список используемой литературы

ГОСТ 20469 – 95 Электромясорубки бытовые. Технические условия. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск. Изд-во стандартов. 1998. – 17 с.
ГОСТ 28532 – 90 Волчки. Общетехнические требования. М. Госкомитет СССР по управлению качеством продукции и стандартизации. 1990. – С. 5.
ГОСТ 28533 – 90 Режущий инструмент волчка. Типы, основные размеры и технические требования. М. Изд-во стандартов. 1990. –5 с.
ГОСТ 30146 – 95 Машины и оборудование для производств колбасных изделий и мясных полуфабрикатов. Общие технические условия. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск. Изд-во стандартов. 1995. – 9 с.
Зуев, Н. А. Технологическое оборудование мясной промышленности. Мясорубки: учебное пособие / Н. А. Зуев, В. В. Пеленко. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 80 с.
Руднев, С. Д. Введение в направление «Технологические машины и оборудование» : учебное пособие / С. Д. Руднев, О. П. Рензяев, П. П. Иванов. — Кемерово : КемГУ, 2016.
Тахо-Годи А. З. Роботы в производстве мясной, молочной, и рыбной продукции / А. З. Тахо-Годи, Г. А. Тахо-Годи, Т. А. Подойницына // Проблемы в животноводстве: матер. междунар. науч.-практ. конф. (Краснодар, 09 апреля 2018г.). [Электронный ресурс]. – Краснодар : Краснодарский ЦНТИ, 2018. – С. 81-89.
Нестеренко, А. А. Оборудование для переработки животноводческого сырья : учебное пособие / А. А. Нестеренко. , Н. Ю. Сарбатова. — Краснодар : КубГАУ, 2018. — 180 с.
Оборудование для переработки мяса / В.И. Ивашов. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 464 с.: ил. - (Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности: Учеб. пособие: в 2х ч. / В.И.Ивашов; ч. II).
Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Мясорубки: учебное пособие / В. В. Пеленко, В. А. Демченко, С. В. Бобров, И. И. Усманов. — Санкт-Петербург : НИУ ИТМО, 2018. — 138 с.
Механика и механическое оборудование предприятий общественного питания. Очистительное и измельчительно- режущее оборудование : учебное пособие / Ю. И. Подгорный, А. В. Кириллов, Т. Г. Мартынова, К. А. Титова. — Новосибирск : НГТУ, 2021. — 88 с.
Исследование процесса измельчения мясного сырья в волчках и разработка ножевых головок [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tekhnosfera.com/issledovanie-protsessa-izmelcheniya-myasnogo-syrya-v-volchkah-i-razrabotka-nozhevyh-golovok (дата обращения: 19.04.2023).