ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

⇐ Назад

Технологические расчёты оборудования сводятся к определению его производительности, мощности двигателей, к расходам пара, сырья, продукта и т.д. Это предопределяет зачастую рассчитывать геометрические размеры различных ёмкостей и камер, выявлять необходимые параметры работы рабочих органов, например, частоту вращения сита-барабана просеивателя. Часто необходимо определять единовременную массу загрузки сырья в различную технику, время обработки сырья или продукта, диаметры и количество отверстий в рабочих органах машин и др. При расчётах предварительно задаются исходными данными, которые удовлетворяют проектировщика определённой функциональной техники.

Данный раздел включает методику и технологические расчёты наиболее часто встречающегося оборудования предприятий общественного питания. Набор оборудования характеризует различные разделы изучаемой студентами дисциплины.

С целью более качественного усвоения предполагаемого материала перед расчётной частью рассматриваемой техники делается описание технологической машины, заостряется внимание на основных её элементах и работе. Предварительно кратко рассматривается технологический процесс, осуществляющийся в производственных машинах подобного типа.

Методики расчётов машин могут значительно отличаться от предлагаемых в данном разделе и, если студент при выполнении курсового проекта сможет предложить иные варианты обоснования технологических параметров оборудования, то это только приветствуется. В качестве основного литературного источника для технологических расчётов механического оборудования для предприятий общественного питания использовалась книга [2], при выполнении индивидуальных курсовых проектов с организацией и проектированием предприятий и другого оборудования рекомендуется литература [4,6-9].

5.1 Просеиватель муки типа МПМ – 800

Для просеивания муки всех сортов, сахарного песка, соли, различных круп на предприятиях общественного питания применяются просеиватели различных конструкций. Общим для всех просеивателей является наличие в конструкциях плоского, цилиндрического или другого сита, рабочая поверхность которых и продукт перемещаются относительно друг друга [1,2].

Наибольшее распространение для просеивания муки получил просеиватель типа МПМ-800, который устанавливается в мучных и кондитерских цехах предприятий общественного питания. Одновременно с просеиванием муки производится её аэрация (насыщение воздухом), что способствует лучшему поглощению влаги при замесе, улучшает условия брожения теста, а готовые изделия получаются более пышными.

5.1.1 Описание конструкции

На рис. 5.1 дана принципиальная схема просеивателя МПМ-800М, который является машиной с вертикальным вращающимся цилиндрическим ситом. На пустотелой платформе 21 расположены загрузочный бункер 15, электродвигатель 1, вертикальная полая стойка 3 со шнеком-питателем 4 и ручной подъёмник 17. Внутри бункера находится предохранительная решётка 16, в нижней его части, на валу укреплена крыльчатка 18 для подачи муки в полую стойку. В верхней части стойки расположена просеивающая головка 8, включающая рабочую камеру 14 с лёгкосъёмным ситом 12, насаженным на вал шнека, крестовину 10 с прикреплёнными ножами-разрыхлителями 11 и закрывающейся крышкой 9, фиксируемой откидным болтом. Головка также снабжена течкой (разгрузочным лотком) 7 с магнитным сепаратором 6 для улавливания ферромагнитных примесей. На лоток надевается съёмный полотняный рукав для направления просеянной муки в тару.

Рис. 5.1. Принципиальная кинематическая схема просеивателя МПМ-800М:

1-электродвигатель; 2-окно; 3-стойка; 4-шнек - питатель; 5-отверстие; 6-магнитный сепаратор; 7-течка; 8-головка просеивающая; 9-крышка; 10-крестовина; 11-ножи-разрыхлители; 12-сито; 13-скребки; 14-рабочая камера; 15-бункер загрузочный; 16-решётка предохранительная; 17-подъёмник; 18-крыльчатка; 19,20-передачи клиноременные; 21-платформа

При включении машины вращение с вала электродвигателя посредством клиноременных передач 19 и 20 передаётся на вертикальный вал со шнеком и цилиндрическим ситом и на вал с крыльчаткой. Мешок с мукой с помощью подъёмника подаётся к загрузочному бункеру, в который постепенно высыпают его содержимое. Мука через окно 2 в полой стойке направляется крыльчаткой на вращающийся шнек, подхватывается им и, перемещаясь вертикально, поступает в просеивающую головку через отверстие 5. Под действием центробежной силы мука проходит через ячейки сита и скребками 13, закреплёнными на сите, направляется в разгрузочный лоток. При продвижении по лотку мука очищается магнитным сепаратором от случайно попавших металлических примесей и через рукав ссыпается в подставленную тару. Отходы и посторонние примеси, не прошедшие ячейки сита, остаются на внутренней его поверхности и через определённые промежутки времени удаляются (во время установки машины). Машина имеет сменные барабаны с различными отверстиями (ячейками) в ситах.

5.1.2 Расчёт просеивателя

Исходные данные:

Производительность, кг/ч_____________________________________Q=750

Продукт_________________________________ мука ржаная высших сортов

Определить: геометрические размеры сита-барабана (диаметр D_би высота Н), частоту вращения сита-барабана n_c, мощность электродвигателя; уточнить производительность Q.

Методика расчёта:

1. Определяем общую площадь ситовой поверхности:

F = м²,

где q=2,36 кг/м²·с – удельная нагрузка для ржаной муки.

2. Задаваясь Н=1,25D_б, определяем габаритные размеры сита-барабана.

Исходная формула:

F=π·D_б·Н, где

D_б- диаметр сита-барабана;

Н – высота сита-барабана.

Из исходной формулы:

D_б= = = 0,15 м

По конструктивным сооружениям принимаем

D_б= 0,2 м, Н = 1,25·D_б= 0,25 м

3. Определяем “площадь живого” сечения плетёного сита:

F_o= k_c·F = 0,8·0,0883 = 0,071 м², где

k_c – коэффициент “живого сечения” сита, для плетёных сеток k_c =0,6÷0,9.

4. Определяем минимальную частоту вращения сита и выбираем частоту вращения:

n_c > > = 1,8 об/с, где

ƒ_{м –}коэффициент трения продукта о поверхность сита, ƒ_м = 1,1÷1,4;

r_c – радиус сита, м;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с^2.

С учётом технических характеристик просеивателей подобного типа выбираем n_c = 12,1 об/с.

5. Определяем скорость прохождения муки сквозь отверстия сита.

Исходная формула:

Q = F_o·V_o·φ·ρ_н, кг/с, где

φ – коэффициент использования поверхности сита, φ = 0,4÷0,5;

ρ_н – насыпная масса ржаной муки, ρ_н= 500 кг/м³.

Скорость прохождения продукта сквозь отверстия сита:

V_o = = = 0,0118 м/с ≈ 0,012 м/с

6. Уточняем теоретическую производительность просеивателя:

Q = F_o·V_o·φ·ρ_н = 3600·0,071·0,012·0,5·500=763 кг/ч

7. Рассчитываем мощность двигателя машины:

N_эл. = , кВт, где

N₁ – мощность затрачиваемая на преодоление сил трения продукта о сито;

N₂ – мощность затрачиваемая на перемещение продукта ситом;

N₃ – мощность необходимая для подачи продукта крыльчаткой к шнеку;

N₄ – мощность необходимая для подачи муки шнеком к ситу-барабану;

η – коэффициент полезного действия, η = 0,7÷0,9.

N₁ = (m_пр+m_с)·g·r_c·ƒ_м·ω_с = (0,22+0,68)·9,81·0,1·1,3·2·3,14·12,1 = 87,22 Вт, где

m_пр– масса продукта в сите-барабане, ориентировочно m_пр = 0,22 кг;

m_с– масса сита-барабана, у подобных конструкций m_с = 0,68 кг;

ω_с– угловая скорость сита, 1/сек, ω_с= 2·π·n_c.

N₂ = m_пр· ω_с·g· r_c = 0,22·2·3,14·12,1·9,81·0,1=16,4 Вт

N₃ = (m_к+m_пр.к)·g·r_k·ω_k = (3+0,36)·9,81·0,093·2·3,14·8 = 153,2 Вт, где

m_к – масса крыльчатки, у подобных конструкций m_к = 3,0 кг;

r_k – средний радиус крыльчатки, выбирается конструктивно r_k = 0,093 м;

ω_k – угловая скорость крыльчатки, частота вращения ω_k = 8 об/c;

N₄ = (m_ш+m_пр.ш)·g·r_шн·ω_шн = (8+1,28)·9,81·0,04·2·3,14·12,1 = 276,7 Вт, где

m_ш – масса шнека, m_ш = 8 кг;

m_пр.ш – масса продукта, перемещаемая шнеком, m_пр.ш = 1,28 кг;

r_шн – наружный радиус шнека, м;

ω_шн – угловая скорость шнека, 1/с, частота вращения шнека равна

12,1 об/c;

Мощность электродвигателя:

N_эл. = = = 0,67 кВт

5.2 Машина для очистки корнеплодов типа МОК

Наиболее распространенными на предприятиях общественного питания являются конусные машины для очистки корнеплодов типа МОК, имеющие принципиально одинаковое устройство и различающиеся производительностью, габаритами, мощностью и конструктивными особенностями [1,5].

Очистка наружного покрова клубней (свеклы, картофеля и др.) происходит при их движении по нижней части абразивной чаши под действием центробежных сил, величина которых определяется угловой скоростью вращения чаши.

5.2.1 Описание конструкции

На рис. 5.2 показана принципиальная схема машины типа МОК, которая в качестве основных элементов имеет станину 1, абразивную чашу 4 и камеру 7. Электродвигатель 2 с клиноременной передачей 3, расположенные внутри нижней части станины, позволяют передать вращение на вертикальный вал 12 жёстко соединённый с абразивной чашей. Вертикальный вал 12 устанавливается в подшипниках качения, расположенных в корпусе (станине) машины.

Рабочая камера 7 образуется конусом чаши 4, корпусом машины с расположенными на нём абразивными сегментами 9, заслонкой 5 и крышкой 8.

Перед чашей 4 на её нижней стороне крепятся рёбра-лопасти 10, которые вращаются вместе с валом относительно его оси. Между корпусом машины и периферией чаши имеется небольшой зазор достаточный для прохода через него воды и отходов. Подача воды в камеру 7 необходима для более качественной очистки корнеплодов. Лотки 6 и 11 имеют функциональные назначения для отвода очищенного продукта, воды и отходов.

Рис.5.2.Принципиальная схема машины типа МОК:

1-станина машины; 2-электродвигатель; 3-клиноременная передача; 4-абразивная чаша; 5-заслонка; 6-лоток для продукта; 7-камера; 8-крышка; 9-абразивные сегменты; 10-рёбра-лопасти;11-лоток для воды и отходов; 12-вертикальный вал

Машина работает следующим образом. Пред загрузкой порции корнеплодов производится пуск машины. Затем открывается водопроводный вентиль для подачи воды в рабочую камеру машины. Предварительно откалиброванный и вымытый картофель порцией определённой массы загружают через крышку 8 в рабочую камеру. Продолжительность очистки продукта определяют визуально, открыв на некоторое время крышку загрузочного отверстия. Выгрузку продукта производят не выключая машины. Для этого приставляют тару к лотку 6, закрывают водопроводный вентиль и открывают заслонку 5. Корнеплоды под действием центробежной силы выбрасываются из загрузочного окна на лоток и попадают в тару. Затем процесс повторяют или выключают машину. Вода и отходы выдаются из работающей машины непрерывно посредством рёбер-лопастей 10 и лотка 11.

5.2.2 Расчёт машины

Исходные данные:

Производительность, кг/ч____________________________________Q = 250

Средний диаметр свеклы, м___________________________________d = 0,07

Угол при вершине конуса чаши, град___________________________α = 30^о

Рабочий цикл процесса очистки, с_____________________________ Т_р = 180

Определить:

геометрические размеры камеры (диаметр D и другие, частоту вращения чаши n, массу загрузки корнеплодов m, мощность двигателя N.

Методика расчёта

1. Объём камеры

Исходная формула:

Q = = , кг/с, где

V – объём камеры, м³;

ρ – насыпная масса продукта, для свеклы ρ = 650 кг/м³;

φ – коэффициент заполнения рабочей камеры, φ = 0,6÷0,7;

t_з – продолжительность загрузки камеры, t_з = 5÷10 с;

t_o – продолжительность обработки, с;

t_в – продолжительность выгрузки порции, t_в = 5÷6 с;

m – масса загружаемых корнеплодов, кг.

Объём камеры:

V = = = 0,03 м³

2. Диаметр рабочей камеры:

D = = = 0,36 м

3. Масса загруженных корнеплодов:

m = V·ρ·φ = 0,03·650·0,65 = 12,8 кг

4. Диаметр дна конусной абразивной чаши:

d_к.ч. = D-2a-2δ = 0,36-0,06·2-2·0,005 = 0,23 м, где

a – катет прямоугольного треугольника образованного вертикально и наклонной поверхностью чаши (см. рис. 5.2), м;

δ – зазор между наибольшим диаметром чаши и диаметром камеры, м;

5. Наибольший диаметр чаши:

D_к.ч.= D-2δ = 0,36-2·0,005 = 0,35 м

6. Высота конусной чаши:

h = = = 0,104 м

7. Высота цилиндрической части рабочей камеры

Исходная формула:

V = π·R²·H + π·R²_к.ч·h , м³, где

R – радиус цилиндрической части камеры, м;

Н – высота цилиндрической части камеры, м;

R_к.ч. – радиус конусной чаши, м

Высота цилиндрической части:

H = = = 0,292 м

8. Условие обеспечения циркуляции клубней корнеплодов:

D_min>4d =4·0,07 = 0,28 м

Н 4d = 4·0,07 = 0,28 м

Поскольку диаметр рабочей камеры и её высота значительно больше 4d, то условие циркуляции выполняется.

9. Минимальная частота вращения рабочего органа исходя из условия отбрасывания клубня от центра вращения к периферии чаши.

n_min > = · = 199,0 об/мин, где

k_min – коэффициент проскальзывания клубня, k_min = 0,2÷0,9;

ƒ – коэффициент трения между продуктом и абразивной поверхностью,

ƒ = 0,9÷1,3;

r_min – минимальный радиус от центра вращения рабочего органа до центра тяжести клубня, r_min = 0,5·d = 0,5·0,07 = 0,035 м

10. Частота вращения чаши:

n = 1,6·n_min = 1,6·199,9 = 319,8 об/мин

Принимаем n = 320 об/мин

11. Мощность двигателя вычисляется по формуле:

N = , кВт, где

N₁ – мощность необходимая для преодоления сил трения;

N₂ – мощность затрачиваемая на подбрасывание клубней;

η – коэффициент полезного действия, η = 0,7÷0,9

N₁ = m·g·ƒ·φ₁·r_тр_.· = 12,8·9,81·1,0·0,144·0,5 · = 312 Вт,

где φ₁ – коэффициент, учитывающий, что не все подброшенные клубни создают силы трения, φ_{1 =}0,5÷0,7;

r_тр– радиус приложения суммарной силы трения,

r_тр= 0,4D = 0,4·0,36 = 0,144 м

N₂ = (0,3÷0,4)·N₁ = 90 Вт

Мощность электродвигателя:

N = = = 0,45 кВт

5.3 Хлеборезательная машина по типу МРХ – 200

Качество нарезанного хлеба определяется внешним вилом ломтиков, которые должны иметь одинаковую толщину, гладкую поверхность среза и минимальное количество отходов(крошки). Хорошее качество нарезки осуществляется с помощью быстровращающихся дисковых ножей с круговым лезвием реза [1,3] .Процесс резания хлеба с использованием для этой цели вращающихся дисковых ножей осуществляется в машинах типа МРХ – 200, которые получили наибольшее распространение на предприятиях общественного питания.

5.3.1 Описание конструкции

Хлеборезательная машина МРХ – 200 (рис. 5.3) состоит из следующих частей: рамы с электродвигателем, корпуса, передаточного механизма, дискового ножа, двух горизонтальных лотков с ограждениями, а также механизмов регулировки толщины отрезаемых ломтиков, подачи хлеба к ножу и заточки ножа.

Движение от электродвигателя 1 через клиноременную 2 и цепной контур 13-18 передаётся главному производному валу 3, на котором жёстко закреплён противовес 11. К противовесу присоединён кронштейн – водило 6. В отверстие кронштейна на двух шарико – подшипниках устанавливается вал 12 с жёстко закреплёнными на нём звёздочкой 5 и дисковым ножом 4.

Звёздочка 5 цепью соединена со звёздочкой 9, закреплённой на оси 8, которая расположена соосно с приводным валом 3 и соединена с рукояткой 7, которая в рабочем положении зафиксирована на корпусе, обеспечивая неподвижность оси 8 со звёздочкой 9. При вращении приводного вала дисковый нож совершает планетарное движение, вращаясь вокруг своей оси 12 и вокруг оси приводного вала 3. На корпусе машины закреплены два лотка – неподвижный загрузочный 27 и разгрузочный 28.

Подача продукта в зону резания происходит, когда приводной вал с помощью эксцентрика 14 и шатуна 19 приводит в движение обгонную муфту свободного хода 20.

За один оборот приводного вала ведущая часть обгонной муфты совершает маятниковое движение, поворачиваясь на определённый угол. При этом ведомая часть обгонной муфты поворачивается только в одном направлении, так как при повороте ведущей части обгонной муфты в обратном направлении движение ведомой части муфты не передаётся. Ведомая часть муфты жёстко закреплена на оси ходового винта 21, который совершает прерывисто – вращательное движение в одном направлении. Ходовой винт передвигает ролик 22 и связанную с ним каретку, перемещающуюся по направляющим 23. Для расцепления каретки и винта при установке продукта ролик 22 может отводиться от винта при помощи подпружиненного рычага с рукояткой 24. Разрезаемый хлеб закрепляется на каретке посредством шарнирно соединённой с ней вилкой 26, управляемой рукояткой 25.

Движение дискового ножа и каретки синхронизировано таким образом, что в момент резания каретка с продуктом неподвижна, а перемещение каретки, т. е. подача продукта, происходит в момент, когда нож выходит из зоны резания. Эта синхронизация достигается за счёт соответствующего положения эксцентрика относительно ножа. Толщина отрезаемых ломтиков хлеба равна величине перемещения каретки за один переход качения обгонной муфты и пропорциональна углу её поворота. Угол поворота обгонной муфты регулируется с помощью механизма регулировки толщины нарезки, состоящего из диска 15 со спиральной прорезью, в которую входит палец эксцентрика 14. Диск соединён с лимбом 16, свободно сидящим на валу и фиксируемым гайкой 17. Цифры лимба соответствуют толщине ломтей хлеба в миллиметрах.

При ослаблении гайки 17 и повороте регулировочного диска 15 палец эксцентрика 14 перемещается в прорези диска, благодаря чему изменяется величина эксцентриситета эксцентрика относительно приводного вала. От величины эксцентриситета зависит угол поворота обгонной муфты и величина перемещения каретки с хлебом.

При окончании нарезания порции хлеба машина автоматически отключается нажатием каретки на концевой выключатель. Машина снабжена приспособлением для заточки ножа 29, которое состоит из двух абразивных дисков, вращающихся на осях. При заточке ножа стопорным винтом 10 противовес 11 фиксируется неподвижно относительно корпуса. Рукоятка 7 переводится в горизонтальное положение. При вращении рукоятки вращательное движение через цепной контур 5-9 передаётся дисковому ножу, чем и обеспечивается его заточка.

5.3.2 Расчёт хлеборезки

Исходные данные:

Масса нарезаемого хлеба, кг_____________________________m = 0,5

Длина хлеба, м________________________________________ l = 0,27

Ширина хлеба, м______________________________________ b = 0,09

Толщина ломтика, мм__________________________________h = 15

Частота (число) резов, об/мин___________________________ n_b = 180

Радиус ножа, м________________________________________r_н= 0,155

Частота вращения ножа, об/мин_________________________ n_н = 400

Радиус водила, м______________________________________r_b = 0,09

Хлеб пшеничный, время хранения, ч_____________________8

Определить: время нарезания хлеба t_o, производительность машины Q и мощность электродвигателя N.

Методика расчёта

1. Время нарезания хлеба:

t_o = = = 6 c

2. Производительность машины:

Q = = = 112,5 кг/ч, где

t_з – продолжительность (время) загрузки хлеборезки, t_з= 8÷12 с

3. Мощность электродвигателя:

N = N₁ + N₂, кВт, где

N₁– мощность затрачиваемая на резание хлеба дисковым ножом, кВт;

N₂- мощность затрачиваемая на поперечное перемещение продукта, кВт

Учитывая, что N₂на порядок меньше мощности N₁, то обычно расчёт мощности производится по формуле:

N₁≈ N = , кВт, где

Р₁ – усилие на разрезание хлеба, Н;

V_p – скорость резания продукта, м/c;

η₁ – коэффициент полезного действия (несколько уменьшен с целью учёта мощности N₂, например η = 0,75)

Усилие на резание хлеба:

Р₁ = q_в · b = 930·0,09 = 93,7 Н, где

q_b – удельное сопротивление пшеничного хлеба до 8 часов хранения,

q_b = 930 Н/м

Скорость резания продукта:

V_p = = = = 6,71 м/с,

где ω_Н – угловая скорость ножа, рад/с;

ω_b – угловая скорость водила, рад/с

Мощность двигателя:

N = = = 0,84 кВт

5.4. Пуансонный овощерезательный механизм

Нарезку овощей с помощью механизма осуществляют путем продавливания продукта пуансоном через неподвижную ножевую решетку. Форма нарезки определяется конструкцией ножевой решетки: ножевая решетка с квадратными ячейками нарезает продукт брусочками, а с ячейками, имеющими форму кругового сектора – дольками.

Процесс нарезки можно сравнить с процессом штамповки, когда при силовом вертикальном движении многопуансонного механизма происходит вырубка, калибрование и выталкивание из матрицы (отверстий решетки) продукта заданной формы.

Пуансонный механизм входит в комплект сменных механизмов универсальных кухонных машин[1,2].

5.4.1. Описание конструкции

Рабочей камерой механизма (рис. 5.4) служит пустотельный цилиндр 3, отлитый заодно с загрузочным окном 19. Нижним торцом рабочая камера устанавливается на ножевую решетку 2, которая крепится к корпусу редуктора 7 с помощью стоек 4.

Внутри рабочей камеры перемещается ползун 12. К нижнему торцу ползуна крепится пластина с пуансонами 13, благодаря которым продукт проталкивается в ножевую решетку.

Достигнув крайнего нижнего положения, ползун своей заслонкой 18 перекрывает загрузочный канал, предотвращая попадание продукта в пространство рабочей камеры над ползуном. Ползун совершает возвратно-поступательное движение, которое передается ему от вращения приводного вала 6 через червяк 10, червячное колесо14 и коленчатый вал 16. Шейка коленчатого вала установлена в пазу рамки-кулисы 8, которая имеет две пары роликов, перемещающихся по направляющим корпуса, и шток 5, который жестко соединен с ползуном.

Рис.5.4. Пуасонный овощерезательный механизм:

1-гайка; 2-ножевая решётка; 3-рабочая камера; 4-стойки; 5-шток; 6-приводной вал; 7-корпус редуктора; 8-рамка-кулиса; 9-ролики; 10-червяк; 11-штифты; 12-ползун; 13-пуасоны; 14-червячное колесо; 15-крышка; 16-коленчатый вал; 17-пробка; 18-заслонка; 19-загрузочное окно

При вращении коленчатого вала его шейка совершает движение по окружности, а связанная с ней рамка-кулиса совершает возвратно-поступательное движение, при этом за один оборот коленчатого вала ползун совершает один двойной ход.

Пуансонный овощерезательный механизм работает следующим образом. В загрузочное окно подают по одному клубню или корнеплоду.

Когда ползун находится в верхнем положении, клубень скатывается на ножевую решетку, и при движении ползуна вниз пуансонами он продавливается через ячейки ножевой решетки, при этом пуансоны входят в ножевую решетку на полную ее глубину и полностью удаляют нарезанный продукт в приемную емкость.

5.4.2. Расчет механизма

Исходные данные:

Производительность, кг/ч_____________________________Q=120

Диаметр ножевой рамки, м____________________________D=0,08

Высота хода пуансона, м______________________________h=0,08

Размеры поперечного сечения брусочков, мм_____________а×в=10×15

Средний диаметр корнеплодов, м_______________________d=0,06

Продукт____________________________________________Свекла

Определить: число двойных ходов пуансона n, мощность электродвигателя N, уточнить производительность Q.

Методика расчета

1. Число двойных ходов:

n = , мин^-1,

где V₀ – средняя скорость продвижения продукта через рамку, м/с.

Средняя скорость равна:

V₀= , м/с, где

F₀ – площадь ножевой рамки, м;

- плотность свеклы ( );

Площадь ножевой рамки соответственно равна:

F₀= .

Следовательно, средняя скорость продвижения продукта через рамку

V₀= м/с.

В итоге число двойных ходов пуансона:

n = мин^-1.

Принимаем n=20 мин^-1.

2. Уточнение производительности, которая равна:

Q= , кг/ч,

где - средняя скорость продвижения продукта через рамку при принятом числе двойных ходов, м/с.

V′₀ = = 0,027 м/с.

Производительность:

Q= =0,005 0,027 1040 0,28 3600=141,5 кг/ч.

3. Мощность электродвигателя:

N = , кВт, где

- усилие резания свеклы, Н;

- сила трения продукта о ножи, Н;

η- коэффициент полезного действия (η=0,8).

Усилие резания определяется из формулы:

, Н,

- удельное усилие ( =750 Н/м);

- коэффициент использования лезвий ( =0,7);

- общая длина лезвий ножевой решетки, которая равна:

Тогда усилие резания:

=750 0,712 0,7=373,8 Н.

Сила трения продукта о ножи равна:

, Н, где

- толщина ножей ( =0,001 м);

E – модуль упругости продукта ( Е=4 10⁶ Па);

– коэффициент трения продукта о ножи ( =0,25);

- площадь соприкосновения продукта с боковыми гранями ножей, которая равна:

м², где

– высота ножей ( =0,17 м).

В итоге сила трения:

Мощность электродвигателя пуансонного резательного механизма:

5.5. Овощерезательная машина типа МРО

Дисковые овощерезки предназначены для нарезки овощей и фруктов ломтиками, брусочками, соломкой и стружкой. Рабочим органом овощерезок является опорный диск с комплектом ножей на нем, под которыми имеется окно для прохода отрезаемых частиц продукта.

Резание выполняется за счет прижатия продуктов к вращающемуся опорному диску настолько, чтобы обеспечивалась неподвижность клубней при осуществлении процесса. К опорному диску овощи прижимаются за счет их заклинивания наклонными поверхностями загрузочных устройств или с помощью толкателей.

Принцип работы машин типа МРО одинаков для различных их конструкций. Наиболее известной является универсальная овощерезательная машина МРО50-200 [1,3] .

5.5.1. Описание конструкции

Машина МРО50-200 (рис.5.5) предназначена для нарезки сырых овощей ломтиками, брусочками, соломкой, а также для шинкования капусты.

Машина состоит из привода, сменных рабочих органов и съемного загрузочного устройства.Привод включает в себя электродвигатель 12, смонтированный на плите, имеющий устройство для натяжения ремней клиноременной передачи 13, и вертикальный приводной вал 1, установленный в подшипниковом узле 3. На верхней части вала 1 закреплена втулка 9 с двумя торцевыми шипами, передающими крутящий момент рабочим органам. На втулке 9 закреплен трехлопастной сбрасыватель 11, предназначенный для удаления из машины нарезанного продукта через разгрузочное окно 2. На верхний торец приводного вала монтируются сменные опорные диски 5 с ножами, которые крепятся на валу специальным винтом 8. Опорный диск с ножами размещен в цилиндрической рабочей камере, расположенной в верхней части литого корпуса машины. Сверху в расточку рабочей камеры устанавливается съемное загрузочное устройство 7, в литом корпусе которого имеется два цилиндрических 17 и одно серповидное 16 отверстия, в которые вставляются соответствующей формы толкатели. В серповидном отверстии продукт прижимается к опорному диску с помощью кронштейна 15. Серповидное отверстие в загрузочном устройстве предназначено для подачи к ножам предварительно разрезанных на части кочанов капусты.

Машина работает следующим образом. После включения машины закладывают вручную овощи в одно из отверстий загрузочного устройства и прижимают толкателем к вращающемуся опорному диску.

Рис.5.5. Универсальная овощерезательная машина МРО50-200:

1-приводной вал; 2-разгрузочное устройство; 3-подшипник; 4-крышка подшипника; 5-корпус; 6-опорный диск; 7-загрузочное устройство; 8-винт; 9-втулка; 10-гайка; 11-сбрасыватель; 12-электродвигатель; 13-клиноременная передача; 14-фланец; 15-кронштейн; 16-серповидное отверстие; 17-круглое отверстие

Ножи, закрепленные на опорном диске, отрезают от продукта слой за слоем в виде ломтиков, колец, брусочков, соломки (в зависимости от сменного рабочего органа). Отрезанные частицы продукта проходят в отверстия опорного диска, расположенные под ножами, захватываются вращающимся сбрасывателем и подаются в разгрузочное окно.

5.5.2. Расчет овощерезки

Исходные данные:

Производительность, кг/ч___________________________________Q=200

Расстояние от оси вращения до начала и конца лезвий ножей, м___r_min=0,014

r_max=0,094

Толщина нарезаемых ломтиков, м____________________________h=0,002

Продукт__________________________________________________морковь.

Определить: частоту вращения ножевого диска n и мощность электродвигателя N.

Методика расчета.

1. Частота вращения ножевого диска:

n = , об/мин, где

- средняя скорость продвижения продукта, м/с;

- число ножей ( =2).

Средняя скорость продвижения продукта:

V₀= , м/с, где

- насыпная масса моркови ( =780 кг/м³).

- коэффициент использования площади опорного диска ( =0,2);

- рабочая площадь опорного диска (для машин с заклинивающим устройством), равная:

= ².

Следовательно, средняя скорость равна:

V₀= = м/с,

а частота вращения ножевого диска:

n = = об/мин.

Окончательно выбираем частоту вращения ножевого диска с учетом зависимости:

n = 371,4 об/мин, где

g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с²).

С обеспечением запаса производительности частота вращения опорного диска выбрана:

n=260 об/мин.

2. Мощность электродвигателя овощерезки рассчитывается по формуле:

N = , кВт, где

- угловая скорость опорного диска, равная:

рад/с;

- коэффициент полезного действия ( =0,85);

- момент сопротивления вращению рабочего органа, равный:

, Н , где

- результатирующее усилие противостоящее вращению опорного

диска, Н;

- средний радиус, к которому прикладывается усилие,

, м.

Результирующее усилие выражается в виде:

, H, где

- усилие на разрезание продукта, Н;

- усилие на отгибание ломтика от ножа, Н;

- усилие прижатия продукта, Н;

- коэффициент трения продукта о рабочие органы (

Поочередно рассчитываем все усилия

=800(0,094-0,014) 0,7=44,8 H, где

- удельное усилие резания моркови ( =800 Н/м);

- коэффициент использования лезвия ножа ( =0,7).

=48,8 Н;

= H.

где - угол заклинивания продукта ( = );

- коэффициент (

- вес продукта в камере машины ( =12 Н).

Результирующее усилие равно:

Момент сопротивления вращению рабочего органа:

В итоге мощность электродвигателя:

N = =

5.6. Протирочная машина типа МП

Лопастные протирочные машины применяются для получения пюреобразных продуктов из вареных овощей, крупяных, мясных, рыбных изделий и творога. Суть принципа протирания заключается в том, что загружаемый в машину продукт раздавливается на плоском сите вращающейся лопастью и одновременно продавливается через отверстия сита, кромки которого дополнительно разрезают протираемый продукт.

Принципиально рабочие органы протирочных машин типа МП устроены одинаково, и их комплект состоит из вращающейся лопасти (лопастного ротора) и неподвижного сита (решетки). Широкое применение на предприятиях общественного питания получила протирочная машина МП-800 [1,3].

5.6.1. Описание конструкции

Протирочная машина МП-800 (рис.5.6) способна дополнительно протирать косточковые плоды и имеет приспособление для очистки сита от отходов.

Машина состоит из литого алюминиевого корпуса 1, в котором смонтированы роликоподшипники 2 вертикального вала 3, получающего вращение от электродвигателя 4 через клиноременную передачу и шкив 22. Затяжка подшипников 2 регулируется разрезным резьбовым кольцом 5, которое стопорится винтом 6. Подшипники уплотнены резиновыми манжетами 7. На валу 3 могут устанавливаться сменные роторы 8 или 9, предназначенные для протирания различных продуктов. Сменные сита (или терочный диск) 10 неподвижно установлены в корпусе 1.

Для регулирования зазора между неподвижным ситом и вращающимся ротором, последний опирается на промежуточный стакан 11, который выставляется по высоте с помощью гайки 12 и фиксируется винтом 13. На этом же стакане (ниже сита) на двух шипах расположен сбрасыватель 14, служащий для выбрасывания протертого продукта из корпуса в выходной лоток 15, выполненный в виде крышки, шарнирно соединенной с корпусом. Загрузочный бункер 16 устанавливается на корпусе и крепится к нему откидным винтом.

Рис.5.6. Протирочная машина МП-800:

1-корпус; 2-роликоподшипник; 3-рабочий вал; 4-электродвигатель; 5-регулировочное кольцо; 6-винт; 7,20-манжеты; 8,9-сменные роторы; 10-сменное сито; 11-промежуточный стакан; 12-гайка; 13-винт; 14-сбрасыватель; 15-разгрузочный лоток; 16-загрузочный бункер; 17-крышка; 18-ось; 19-рукоятка; 21-пластинка; 22-шкив; 23-жалюзи; 24-разгрузочный лоток; 25-подставка; 26-крючок; 27-опора подставки; 28-основание станины; 29-плита двигателя; 30-натяжной винт

Верхняя коническая часть бункера служит приемной воронкой для загрузки сырья, нижняя цилиндрическая – рабочей камерой, в которой помещается вращающийся ротор. На цилиндрической стенке бункера имеется люк для выброса отходов, в случае, когда лопасти вращаются в противоположном направлении, выталкивая из камеры косточки и другое в разгрузочный лоток 24. Во время протирки продукта люк закрыт крышкой 17, подвешенной на оси 18 и зажат эксцентриковым зажимом с рукояткой 19.

Подставка 25 под емкость для протертого продукта может устанавливаться в двух положениях в зависимости от высоты емкости. В нижнем положении подставка укладывается на основание станины 28, при этом опору 27 укладывают под подставку 25. Электродвигатель 4 укреплен на плите 29, передвигаемой в пазах для натяжения ремней, которое осуществляется винтом 30. Шарнирно подвешенная крышка 21 закрывает головку натяжного винта.

5.6.2. Расчет протирочной машины

Исходные данные:

Производительность, кг/ч___________________________Q=800

Диаметр отверстий сита, м__________________________d₀=0,003

Частота вращения лопастей, об/мин__________________n=450

Наружный диаметр сита, м__________________________D_H=0,212

Внутренний диаметр сита, м_________________________D_в=0,1

Продукт__________________________________________вареный картофель

Определить: суммарную площадь одновременно работающих отверстий F₀, общее количество отверстий сита z_с, мощность электродвигателя машины N.

Методика расчета

1. Суммарная площадь отверстий определяется по формуле:

F₀= , м², где

- плотность вареного картофеля ( =1040 кг/м³);

– коэффициент использования площади, =0,7;

- средняя скорость продвижения продукта через сито, которая равна:

, м/с, где

- угловая скорость вращения лопасти, рад/с;

- средний радиус лопасти равный:

, м;

- угол наклона лопасти, град. ( = ).

Следовательно, суммарная площадь отверстий:

F₀= = м²

2. Общее количество отверстий сита

z_c = , шт., где

– площадь сита, м²;

- площадь на сите, перекрываемая лопастью, м²;

- число отверстий под лопастями, которое равно:

шт.

Площадь на сите, перекрываемая лопастью:

м²,

где - ширина лопасти ( 0,05 м);

- понижающий коэффициент.

Площадь сита равна:

F_c = м².

Следовательно, общее число отверстий на сите:

z_c = = шт.

Принимаем z_c=200 шт.

3. Мощность электродвигателя машины:

N = , кВт, где - коэффициент полезного действия ( =0,85);

N₁ – мощность, затрачиваемая на измельчение продукта;

– мощность, затрачиваемая на продавливание продукта через сито

Вт.

Здесь - удельное сопротивление картофеля при продавливании

( ;

z – число лопастей (z=2);

– коэффициент использования площади отверстий ( =0,6).

Мощность, затрачиваемая на измельчение продукта кромками отверстий сита:

, Вт, где

- удельное сопротивление картофеля при измельчении (резании), Н/м;

- коэффициент использования общей длины кромок отверстий

(

- коэффициент проскальзывания продукта (

- окружная скорость по среднему радиусу лопасти, равная:

м/с;

- общая длина кромок всех отверстий, равная

м.

Следовательно, мощность, затрачиваемая на измельчение:

В итоге мощность электродвигателя:

N = = кВт.

5.7. Мясорубка типа МИМ.

Для мелкого измельчения сырья (мясо, рыба и др.) на предприятиях общественного питания широко используются мясорубки, принцип работы которых одинаков. Все конструкции мясорубок имеют режущие механизмы, включающие набор ножей (обычно крестообразных), подрезных и измельчительных решеток.

Процесс измельчения осуществляется путем подачи сырья шнеком к решеткам и ножам с одновременным его уплотнением (сжатием) с последующим продавливанием и резанием продукта с помощью рабочих органов.

Наиболее распространены на предприятии общественного питания мясорубки типа МИМ, которые отличаются друг от друга техническими характеристиками и некоторыми конструктивными особенностями [5,3].

5.7.1. Описание конструкции.

На рис. 5.7а показан продольный разрез мясорубки МИМ-300, которая состоит из камеры обработки продукта и размещающихся в ней рабочих инструментов – шнека, ножей, решеток, а также станины и привода. Камера обработки 15 выполнена в виде горизонтальной цилиндрической полости, внутри которой имеются винтовые бороздки, направляющие продукт к решеткам и ножам и исключающие прокручивание сырья.

В камере обработки вращается шнек 8, выполненный в виде однозаходного винта с уменьшающимся шагом. С одной стороны в шнек ввинчен хвостовик 11, заканчивающийся шипом, посредством которого он получает вращательное движение от привода, с другой стороны палец 1 с двумя параллельными лысками. На палец шнека насаживаются ножи и решетки, которые в результате правильной сборки образуют режущие пары. Решетки 2, 6, 7 свободно надеваются на палец шнека и удерживаются неподвижно закрепленной внутри корпуса камеры шпонкой, входящей в специальные пазы на периферийной поверхности решеток. Ножи 5 центральной частью плотно насаживаются на палец и вращаются вместе со шнеком.

Рис. 5.7. Мясорубка МИМ-300:а – продольный разрез; б – общий вид: 1-палец; 2-выходная ножевая решётка; 3-упорные кольца; 4-нажимная гайка; 5- двусторонние ножи; 6,7-проходная и подрезная ножевые решётки; 8-шнек; 9-предохранитель; 10-толкатель; 11,12-хвостовики; 13-загрузочная чаша; 14-двигатель-редуктор; 15-камера обработки

Плотность прилегания режущих пар обеспечивается упорными кольцами 3 и нажимной гайкой 4, навинчиваемой на переднюю часть корпуса мясорубки. Задняя часть корпуса имеет цилиндрический хвостовик 12, который соединяется с верхней частью двигателя-редуктора 14. На горловину корпуса мясорубки устанавливается загрузочная чаша 13 с предохранителем 9, выполняющим роль ограждения и служащим одновременно для поддержания толкателя 10, с помощью которого осуществляется проталкивание сырья.

Общий вид мясорубки показан на рис. 5.7б.

5.7.2. Расчет мясорубки

Исходные данные:

Диаметр решетки, мм_______________________________________D=105

Диаметры отверстий решеток, мм

Первая ножевая____________________________________________d₁=9

Вторая ножевая____________________________________________d₂=5

Число отверстий решеток, шт

Первая ножевая____________________________________________z₁=54

Вторая ножевая____________________________________________z₂=140

Число перьев у ножей, шт___________________________________z=4

Частота вращения ножей и шнека, об/мин______________________n=200