Сравнительный анализ технологий приготовления сырокопченых колбас (стр. 11 из 12)

Рис. 11 Фаршемешалка Л5 - ФМУ – 335

1 - тележка; 2 - устройство загрузки; 3 - корыто; 4 - решетка; 5 - привод; 6 - станина; 7 - лопасти месильные

Она состоит из станины, месильного корыта, привода шнеков, механизма загрузки, правой и левой крышек, шиберного устройства и электрооборудования.

Станина представляет собой сварную металлическую конструкцию из уголка размером 63-63 мм. Крышка сварная, решетчатого типа, из нержавеющей стали. Месильное корыто состоит из картера, корыта из нержавеющей стали, внутри которого расположено два месильных шнека, приводимые в движение валом. Они вращаются от электродвигателя через клиноременную и червячную передачи, расположенные внутри чугунной тумбы. Фарш перемешивается месильными шнеками в корыте, закрытом двумя решетчатыми крышками. Шнеки подобраны так, чтобы при их вращении фарш подавался от края в центр, а внизу поток был обратным, (имитируется ручная вымеска). Частота вращения лопасти со стороны обслуживания меньше (в 1.3 - 2.0 раза) частоты вращения лопасти. Приводной механизм фаршемешалки электрический, с реверсом, обеспечивающим вращение перемешивающих лопастей, как в одну, так и в другую сторону, и без реверса, т.е. лопасти вращаются только в одну сторону.

Загружается фарш в корыто загрузочным устройством, выгружается месильными шнеками через люки, которые открывают вручную, вращая маховик по ходу часовой стрелки. Пульт управления представляет собой кнопочный пост и расположен на тумбе. Шкаф электрооборудования прямоугольной формы, закреплен на стене отдельно от машины в удобном для эксплуатации месте. Станина и тумба фаршемешалки закрыты металлическими облицовочными листами.

При выгрузке в передвижные тележки или бункер корыто опрокидывают, причем уровень разгрузки должен быть расположен на высоте 0.8-0.9 м. Конструкция опрокидывающего механизма выбрана таким образом, чтобы при повороте корыта не нарушалось сцепление в передачах. Наиболее рационально для механизированной выгрузки опрокидывание вокруг оси, когда условие загрузки и выгрузки одинаковы.

Технические характеристики

Производительность, кг/час 2500-3200

Геометрическая вместимость корыта, м³ 0.335

Коэффициент загрузки 0.6-0.8

Длительность цикла, мин 3.5-8

Частота вращения месильных шнеков:

- левого, с

0.76

- правого, с

0.76

Установленная мощность, кВт 7.0

Габаритные размеры, мм 2900-965-1385

(с механизмом загрузки)

Масса, кг 1035

(с механизмом загрузки)

2.5.1 Расчет шнека фаршемешалки Л5-ФМУ-335

Исходные данные:

- производительность шнекового устройства П=0,861 кг/сек;

- максимальное давление р_max=0,15 Мн/м²;

- коэффициент внутреннего трения продукта f=0,3;

- плотность продукта r=900 кг/м³.

Наружный диаметр шнека D принимаем равным 0,34 м, шаг Н=0,8 D=0,8×0,34=0,27 м.

Диаметр d вала шнека должен быть больше предельно допускаемого диаметра dпр определяемого из условия (рис. 12):

Рис. 12. К выбору диаметра вала шнека

dпр = H/ptgj (1)

Примем диаметр вала шнека равным 0,16 м (а=2,12).

Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимости (2):

Углы подъема винтовых линий равны:

a_D = arctgH/pD; a_d = arctgH/pd

Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека по равенству:

a_ср = 0,5 (a_D + а_d ).

a_ср=0,5(14°19’+28°25’)=42°44’×0,5=21°22’

Вспомогательные величины:

cos²21°22’=0,9321²=0,8689; tg 21°22’=0,3882; sin2×21°22’=0.6748.

Коэффициент отставания частиц материала в осевом направлении по уравнению без учета сил трения:

k₀ = (H-h1)/H = sin²a = (pD-s1)/pD = k_в

c учетом сил трения:

k_0.T = (H-h)/H = sin²a +0.5fsin2a= (pD-s)/pD = k_в.T

Если формуемый или прессуемый материал является пластично-вязким и обладает адгезией, то в качестве коэффициента трения берется коэффициент внутреннего трения, определяемым из условия связи частиц между собой при сдвиге слоев материал.

Таким образом, движение частиц продукта в шнековомустройстве можно учитывать коэффициентом перемещения.

k = 1 – k_0.T = cos²a - 0,5f sin 2a.

k₀=1-(0,8689-0,5×0,3×0,6748)=0,2332

Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала по выражению (6):

Mи=PmaxD²/32·(1.9-0.7a^-4-1.2a^-2-5.2lna)/(1.3+0.7a^-2);

где а == D/d — отношение диаметров, которое практически лежит в пределах от 1,8 до 3. Наибольшее напряжение (оно же и эквивалентно):

s= ±6Mн/тб²;

Витки шнека будут изготовляться из стали 10, для которой допустимое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении, т.е. 1300×10⁵ Н/м².

Тогда толщина витка шнека из формулы :

s=±6Mн/тб²;

.

Принимаем

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага по выражению (8):

Fв = pD(H-d);

F_B=3,14×0,34(0,27-0,006)=0,2818 м.²

Развертки винтовых линий по зависимостям (9):

l =

;

L =

;

Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага по условию:

Fш = 1/4p(pDL-pdl+H²ln(D+2L)/(d+2l));

где L и l - развертки винтовых линий, соответствующие диаметрам шнека и вала.

что удовлетворяет условиям работы шнека.

Крутящий момент при трех рабочих витках шнека по выражению: Mкр =

0,131n p_max(D³-d³)tgaср;

осевое усилие

S = 0/392n(D²-d²) p_max

где n - число рабочих шагов шнека.

М_кр=0,131×3,15×10⁶(0,34³-0,16³)×0,3882=806 Н×м,

S=0,392×3×(0,34²-0,16²)×0,15×10⁶=6210 Н.

Зная крутящий момент на валу шнека и осевое усилие, находим соответствующие им нормальное и касательное напряжения:

где F- площадь поперечного сечения вала шнека в м²; W_p – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека в м³.

Эквивалентное напряжение по теории наибольших касательных напряжений определяют по формуле:

и находится в пределах допускаемого напряжения для материала вала шнека (сталь Ст5).

Принимая коэффициент заполнения равным единице, получим:

Теперь определяем размеры заготовки витков и их число.

Пусть длина шнека равна 3×0,27=0,81 м.

Ширина витков по зависимости

b=0,5(D-d)

b=0,5(0,34—0,16)=0,09 м.

Угол выреза в кольце-заготовке по выражению:

a₀ = 2p - (L - l)/b;

(16)

Длину шнека определим по формуле:

L' = H'/sinaD; l' = H′ sinad ;(17)

Из формулы (18) определим другие параметры: D₀= L' /p; d₀=l'/p;

В технологические расчеты мешалок входит определение емкости дежи и резервуара, а также мощности двигателя к мешалкам.

Емкость дежи или резервуара мешалки, если она и используется как резервная или аккумулирующая емкость, определяется по формуле

V=Mta^-1(19),

где М - производительность смесителя или мешалки, м³/сек; t - длительность цикла вымески или смешивания, с; a - коэффициент заполнения объема дежи продукцией.

V=0,00096×210×0,6^-1=0,335 [м³].

Мощность двигателя к мешалки для перемешивания тестообразных и сыпучих тел (в частности фаршей)

;(20)

где z - количество лопастей данного типа; Р – сопротивление, испытываемое одной лопастью, Н; J - скорость движения соответствующей лопасти, м/с.

Для перемешивания тестообразных и сыпучих тел сопротивление одной лопасти

P=Q×F, [H](21),

где Q – соответствующее удельное сопротивление, Н/м²; F- лобовая поверхность лопасти.

По данным Лапшина (для фарша):

Q=Q₀+aJ Н/м² (22),

где Q₀ – условное начальное сопротивление, Н/м²; а – постоянный параметр, зависящий от вида фарша.

Для фарша вареных колбас а=4000¸5000, Q₀=4000¸8000 H/м²

J=R×w=0,171×24=4,1 м/с

F=

Q=15000+10000×4,1=56000 H/м²

Р=56000×0,09=5040 Н

N=

Расчёт рабочих параметров шнека фаршемешалки. Известны производительность шнекового устройства П = 0,85 кг/с, коэффициент внутреннего трения продукта f = 0,3, плотность продукта r = 1041 кг/м³.

Наружный диаметр шнека D принимаем равным 140 мм, а шаг

Н = 0,8×140 = 112 мм.

Предельный диаметр вала шнека

d_пр = ( Н/p) tgj = ( 0,112/3,14)×0,3 = 0,0107 м = 10,7 мм.

Примем диаметр вала шнека равным 60 мм (а = 2,3).