Проект машины для среднего и мелкого измельчения мягкого мясного сырья (Волчок)

0

Аннотация

Пояснительная записка содержит страниц, в том числе рисунков, источник, приложения.

В данном проекте приведен анализ существующих современных конструкций волчка, а также технологическая схема производства вареной колбасы. Выявлены достоинства и недостатки существующих конструкций, на основе которых и был принят базовый вариант волчка.

Выполнены основные расчеты конструкции волчка. Рассмотрены вопросы безопасности проекта, а также произведен технологический процесс восстановления вала волчка и расчет ожидаемого экономического эффекта.

Содержание

Введение

1 Состояние вопроса

1.1Краткое описание технологического процесса производства вареных колбас

1.2Линии по производству колбас

1.3Машины для мелкого измельчения мяса (волчки).

1.4Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки

машины для мелкого измельчения мяса (волчок)

2 Расчетная часть

2.1 Технологический расчет

2.2 Кинематический расчет привода

2.3 Расчет открытой цилиндрической зубчатой передачи

2.4 Расчет подшипников скольжения

2.5 Проверка шпоночных соединений

2.6 Проверка шлицевого соединения

2.7 Проверочный расчет валов

3 Безопасность труда

3.1 Анализ условий труда в колбасном цехе

3.2 Мероприятия по обеспечению безопасности труда

3.3 Чрезвычайная ситуация

3.4 Расчет освещения в цехе

4 Экономическая часть

4.1 Расчет себестоимости проектируемой машины

4.2 Расчет капитальных вложений

4.3 Расчет себестоимости годового выпуска продукции

4.4 Расчет показателей эффективности

Выводы

Список используемых источников

Введение

Мясные продукты занимают значительную долю в рационе питания человека. Степень использования (глубина переработки) мясного сырья у нас в стране недостаточно высока. Велики потери мясного сырья в процессе его доставки, переработки и хранения. При этом большое влияние на качество продукта оказывает длительность нахождения сырья в переработке.

Сложившаяся экономическая обстановка в стране говорит о необходимости создания перерабатывающего оборудования небольшой производительности для предприятий малой мощности.

Целью проекта является сбор и систематизация материалов о имеющихся в настоящее время технологических линиях и оборудовании по переработке мяса и производству колбас, оценка их состояния и разработка нового оборудования, вырабатывающего высококачественную продукцию в соответствии с действующей технологией и удовлетворяющего современным требованиям.

Переработкой сельскохозяйственной продукции и выпуском продуктов питания в России занято в настоящее время около 55 тысяч производственных предприятий, включая предприятия всех форм собственности, в том числе и малые. Из всего оборудования, только 19 % соответствует мировому уровню, свыше 63 % оборудования требует немедленной модернизации или замены. В составе действующего оборудования всего лишь 8 % действующих автоматических линий (за рубежом - 30-50 %). В настоящее время удается производить замену технологического, энергетического, холодильного оборудования лишь на 30 % /1/.

На конец 1996 года известно, что ни одно строящееся предприятие по производству перерабатывающего оборудования за последние пять лет не было введено в действие. Всего для пищевой промышленности в бывшем СССР имелось порядка 3,5 тысяч наименований оборудования. После распада СССР Россия может производить только 60 % всей этой номенклатуры. Из-за слабой материально-технической базы и несовершенства технологии переработки, а также из-за несовершенства технологического оборудования в России теряется до 30 % сельскохозяйственной продукции, а в развитых странах этот показатель достигает 90 %. Практически при равных объемах производства сельскохозяйственной продукции в России и в США. В России продуктов питания выпускается в три раза меньше (в сопоставимом денежном выражении) /1/.

Все выше изложенное говорит о необходимости разработки специального оборудования, аппаратов, модернизации действующего оборудования и требует высокой культуры производства.

1 Анализ современных технологий и техники производства вареных колбас

1.1 Краткое описание технологического процесса производства вареных колбас

Колбасными изделиями называют изделия, приготовленные на основе мясного фарша с солью, специями и добавками, в оболочке или без нее и подвергнутые тепловой обработке до готовности к употреблению.

Для изготовления вареных колбас применяют говядину и свинину в парном, охлажденном и размороженном состоянии. При производстве колбас большое значение имеет выработка качественно однородного продукта. Это достигается использованием стандартных линий, состоящих из отдельных машин (волчок, мешалка, куттер или вакуумный куттер) и устанавливающихся в соответствии с потоком сырья.

Процесс изготовления вареных колбас, в соответствии с рисунком 1 разделяется на следующие стадии /2/.

- измельчение сырья. На этом этапе процесса производства происходит предварительное измельчение мясного сырья: разделка полутуш, обвалка, жиловка.

Распиловка полутуш на струбы производится дисковыми или ленточными пилами. Обвалка мяса в основном производится дифференцированным способом. На малых предприятиях применяют и потушную обвалку, т.е. один рабочий обрабатывает всю тушу. Обвалку производят на стационарных столах. Чтобы устранить излишнее транспортирование мяса, практикуют спаренную обвалку и жиловку: обвальщик работает за одним столом с одним или двумя жиловщиками. В соответствии с рисунком 2 и 3 представлены способы описания части технологического процесса производства вареных колбас;

- посол мяса. Для достижения необходимых технологических свойств готового продукта (вкуса, аромата, цвета, консистенции) и предохранения их от микробиологической порчи осуществляют посол мяса. Для этого в мясо вводят посолочные вещества. Обязательной и доминирующей посолочных составов является поваренная соль. Для вареных колбас вводят 2,5 % соли к массе мяса, а также 0,005 % нитрата натрия в виде раствора, приготавливаемого в лаборатории;

- созревание. Сроки выдержки мяса в посолочном составе (при 2 - 4 °С) при посоле в кусках составляют 24 часа для вареных колбас. В процессе созревания происходит равномерное распределение по объему продуктов посолочных веществ, изменение микроструктуры продукта, вкуса ароматообразования, стабилизация окраски.

Рисунок 1 - Технологическая схема изготовления вареных колбас

Оборудование (операции): 1 - стол (разделка полутуш); 2 - стол (обвалка, жиловка); 3 - ванна (посол и созревание мяса); 4 - волчок (предварительное измельчение мяса); 5 - куттер (куттерование с пряностями); 6 - фаршемешалка (перемешивание фарша); 7 - вакуумный шприц (шприцевание); 8 - стол (вязка батонов); 1а - стол (очистка шпика от соли и съемка шкурки со шпика); 16 - стол (нарезание шпика на кусочки).

Рисунок 2 - Машинно-аппаратурная схема части технологического процесса производства вареных колбас.

Мясо в посоле выдерживают в различного вида емкостях. Применение напольных емкостей наиболее перспективно для предприятий малой и средней мощности:

- тонкое измельчение и приготовление фарша, Мясное сырье предварительно измельчают на, волчке, в котором мясо подвергается резанию смятию и разрыву, причем, чем меньше диаметр отверстия решетки волчка, тем сильнее разрушается и перетирается ткань, тем больше нагревается мясо в результате трения (на 8-9°С). На степень нагрева влияет также правильность сборки режущего механизма. Наиболее распространены волчки с решеткой 220 мм и одношнековой подачей сырья. В настоящее время имеются волчки с двумя подающими шнеками, причем размер горловины волчка увеличен, что дает возможность измельчать на нем мороженое мясо в блоках. От качества измельчения зависит качество готового продукта.

Технологические участки: I - подготовка мясного сырья; II - приготовление фарша; III - формирование батонов колбасы; IV - приготовление шпика,

Технологические операции: 1 - разделка; 2 - обвалка; 3 - жиловка; 4 - посол мяса; 5 - созревание мяса; 6 -предварительное измельчение; 7 - введение пряностей, воды, чешуйчатого льда; 8 - куттерование; 9 - введение шпика и перемешивание; 10 - шприцевание; 11 - вязка батонов; 1а - очистка шпика от соли; 16 - съемка шкурки со шпика; 1в - нарезание шпика на кусочки,

Рисунок 3 - Операторная модель части технологического процесса производства вареных колбас.

Поэтому к волчкам предъявляются некоторые технологические требования: они должны обеспечивать различную степень измельчения, равномерную подачу сырья к измельчающему механизму (при этом измельчение не должно сопровождаться сильным сжатием, если этого не требуют условия производства); сырье не должно нагреваться выше температуры, предусмотренной действующей технологией; детали измельчающего механизма должны набираться таким образом., чтобы измельчение происходило без излишних затрат энергии и без снижения производительности.

При изготовлении вареных колбас мясо измельчают на куттере, где достигается более полное разрушение структуры тканей чем на волчке.

Принцип резания-рассекания тканей. Частота вращения ножей 1400 - 5500 мин^-1. При обработке на куттере мясо нагревается, поэтому во время куттерования к нему, кроме холодной воды, добавляют около 10 % пластинчатого льда. Температура мяса во время и после куттерования не должна быть выше 8 - 10 °С.

Если на куттере обрабатывают совместно мясо различной жирности, вначале загружают и измельчают или говядину, или не жирную свинину, а затем полужирную свинину. Лед добавляют во время обработки не жирного мяса. Мясо загружают постепенно.

Фарш для каждого вида и сорта колбас составляют по рецептуре. Чтобы фарш был равномерным, необходимо его тщательное перемешивание.

Структурно-однородный фарш (без шпика) смешивают в куттере при измельчении сырья, куда после тщательного измельчения сырья загружают специи, муку или крахмал. Структурно-неоднородный фарш (со шпиком) смешивают в мешалках. Готовность фарша определяют по времени, необходимому для равномерного распределения составных частей фарша. Фарш должен быть однородным и достаточно клейким;

- шприцевание. Готовый фарш направляют для изготовления батонов.
Цель процесса - придания формы и предохранение фарша от внешних влияний.

Фарш набивают в оболочку с помощью шприцев. Вареные колбасы шприцуют с наименьшей плотностью. Излишняя плотность набивки фарша вареных колбас в оболочку приводит к ее разрыву во время варки батонов вследствие расширения содержимого;

- вязка батонов. Для увеличения плотности батоны вяжут шпагатом.
Вяжут колбасы вручную. Столы для вязки колбас (стационарные и конвейерные) устанавливают вплотную к шприцам.

После вязки батоны навешивают на палки и размещают на рамах;

- осадка. Осадка, происходит в специальных камерах, где поддерживается определенный температурно-влажностный режим. Вареные колбасы
подвергают кратковременной осадке (24 часа). Колбасы, прошедшие осадку,
значительно лучше обжариваются, так как при этом меньше выделяется влаги,
которая замедляет процесс обжарки и зачастую приводит к
осаждению смолы и сажи;

- обжарка. После осадки колбасы направляют в обжарочные камеры для обжарки. Обжарка - это кратковременная обработка поверхности колбасных изделий коптильным дымом при высоких температурах перед их варкой.

Цель обжарки - повышение механической прочности оболочки и поверхностного слоя продукта, уменьшение гигроскопичности, Продукт становится более устойчивым к микроорганизмам, поверхность его окрашивается в буровато-красный цвет с золотистым оттенком и появляется приятный специфический запах и привкус коптильных веществ:

- варка. Под варкой колбасных изделий подразумевается тепловая
обработка при температуре до 68-70 °С в центральной части продукта. Такой
нагрев обеспечивает денатурацию белков, гидротермический распад большей
части коллагена, изменение жиров и экстративных веществ в желаемую
сторону и почти полное уничтожение вегетативной микрофлоры.

Для варки колбасных изделий греющей средой служит горячая вода, острый пар и паровоздушная среда. Варка в горячей воде имеет ряд преимуществ перед другими способами, но ее целесообразно проводить на предприятиях малой мощности.

Температура греющей среды перед загрузкой в камеры для варки должна быть около 100 °С, во время варки ее поддерживают на уровне 75 °С и к концу варки повышают до 85 °С. При не соблюдении температурного режима могут возникнуть дефекты.

Важным условием для получения качественных колбасных изделий при варке является соблюдение длительности нагрева, что зависит от диаметра батона, теплопроводности фарша, температуры греющей среды и батонов перед загрузкой.

Необходимо также следить за тем, чтобы батоны при варке не касались друг друга, так как соприкосновения медленнее прогреваются и образуется дефект на поверхности в виде "слипов";

- охлаждение. Для снижения потерь массы, предотвращения порчи и
сохранения надлежащего товарного вида после тепловой обработки колбасные
изделия охлаждают на воздухе или холодной водой. Применяют
двухстадийную холодную обработку: вначале холодной водой, а затем в
камерах воздушного охлаждения. При охлаждении водой сокращается продолжительность процесса в результате повышения коэффициента теплоотдачи.
Потери массы вследствие испарения уменьшаются примерно в 8 раз.

На первой стадии изделия охлаждают под душем водопроводной водой температурой 10 - 15 °С в течение 10-30 минут или путем интенсивного орошения из форсунок в течении 5-15 минут (в зависимости от диаметра батона). Охлаждение проводят до температуры в центре батона 27-30 °С.

После охлаждения водой колбасные изделия на этих же рамах направляют в камеры охлаждения, где поддерживают температуру воздуха 4 °С и относительную влажность около 95 %. Продолжительность этой стадии охлаждения от 4 до 8 часов. К концу охлаждения температура изделий должна

достигать 8-15 °С. Охлаждать до более низкой температуры колбасы не рекомендуется, так как при последующем транспортировании и реализации они могут увлажняться в результате конденсации влаги на их поверхности.

Колбасы в целлофановой оболочке под душем не охлаждают.

Процессы обжарки, варки и охлаждения могут осуществляться в раздельных камерах или агрегатах. Предпочтительнее использовать либо универсальные камеры периодического действия, в которых последовательно проводят процессы обжарки, варки и охлаждения, либо термоагрегаты непрерывного действия;

- хранение. Для сохранения товарного вида и качества во время транспортирования колбасные изделия упаковывают для местной реализации в металлические или деревянные ящики. Колбасные изделия хранят в камерах, оборудованных подвесными путями или стеллажами, в которых поддерживается определенная температура и относительная влажность воздуха. Вареные колбасы хранят в охлажденном состоянии до 48 часов.

1.2 Линии по производству колбас

В настоящее время существует тенденция комплектной и модульной поставки малогабаритной техники малым предприятиям, а также коллективным и фермерским хозяйствам для организации непосредственно у мест производства пищевого сельскохозяйственного сырья цехов, участков и предприятии малой мощности,

Российские производители изготавливают различные мини-заводы, цеха и линии по производству колбасных изделий.

Пермский завод торгового машиностроения предлагает комплект оборудования для колбасного цеха ОКЦ-350 /3/, предназначенный для выработки колбас и свинокопченостей,

В составе основного технологического оборудования стол для разделки туш (габаритные размеры 1550x950x900 мм), стол для разборки субпродуктов (1600x880x1050 мм), стол для вязки колбас (2650x950x929 мм), тележка (145x650x750 мм), волчок для измельчения мяса ПММ-К (производительность 180 кг/ч, габаритные размеры 910x600x1050 мм), фаршемешалка ПМФ-К (производительность 150 кг/ч, габаритные размеры 850x600x870 мм), шприц-машина ПМШ-К (производительность 100 кг/ч, габаритные размеры 1200x600x1430 мм), куттер К-200 (производительность 60 кг/ч, габаритные размеры 900x800x1150 мм), механизм для измельчения специй МИ (производительность 10 кг/ч, габаритные размеры 305x220x350 мм), шкаф холодильный ШХ-1, 12Ю (3 шт., вместимость камеры 1,2 м³, габаритные размеры 1570x785x2055 мм), шкаф коптильный ШК-1 (2 шт., вместимость 28 м³, габаритные размеры 2400x1250x2400 мм), котел пищеварочный электрический КЭ-160 (вместимость 160 л, габаритные размеры

1200x920x1170 мм).

Может комплектоваться шкафом коптильным ШК-2 с парогенератором вместо ШК-1 и котла, КЭ-160. Обслуживают три-пять человек.

Техническая характеристика комплекта оборудования приведена в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика ОКЦ-350

Показатель	Величина
Производительность в смену, кг	300…350
Вместимость камер, м³ холодильных коптильных	3,6 5,6
Установленная мощность, кВт	58
Расход воды в смену, м³	3
Занимаемая площадь, м²	100…150

Комплекс основного оборудования состоит из пяти агрегатов: волчка ЛПК 1000 В для предварительного измельчения мяса, куттера ППК 1000 К для приготовления фарша. Фаршемешалки ЛПК 1000 Ф. шприца ЛПК 1000 Ш для набивки колбасных оболочек фаршем и подъемника ЛПК 1000П, облегчающего загрузку и выгрузку сырья и изделий.

Производительность 500...1000 кг колбасных изделий в смену, установленная мощность 30 кВт. Подключается к сети трехфазного тока. Вся линия может разместиться на 80...100 м.

Технические характеристики оборудования приведены в таблице 2.

Оборудование поставляется в комплекте со вспомогательным оборудованием (14 наименований): столы для разделки мяса, ванны для фарша, стеллажи для полуфабрикатов, мойка со стерилизатором, обвалочные ножи. Обслуживают два-три человека.

НПО "Волгомясомолмаш" (г. Волгоград) предлагает комплект основного технологического оборудования колбасного цеха мощностью 500 кг в смену /3/, который предназначен для выработки колбасных изделий широкого ассортимента.

В составе оборудования волчок Я4-ФВМ, фаршемешалка Я4-ФВЮ, шприц вакуумный Я4-ФВЩ, перцемялка Я4-ФБЦ, установка коптильная Я4-ФВП, тележка Я4-ФВА.

Техническая характеристика оборудования приведена в таблице 3.

ПО «Стрела» (г. Оренбург) изготавливает универсальный мясоперерабатывающий агрегат УМПА, в соответствии с рисунком 4, который предназначен для механической переработки мяса: измельчения, куттерования, перемешивания мясного фарша и наполнения оболочек колбасной массой.

УМПА состоит из волчка, куттера, мешалки, колбасного шприца, которые могут работать самостоятельно.

Техническая характеристика агрегата и составляющих его машин приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики оборудования Воронежского механического завода

Название оборудования	Основной параметр	Произво-дитель-ность (кг/час)	Установ-ленная энергети-ческая мощность (кВт)	Габаритные размеры (мм)	Масса (кг)
Волчок ЛПК 1000В	Диаметр выходной решетки, мм - 114	1100	9	1000х715 х1200	443
Куттер ЛПК 1000К	Вместимость чаши, л - 4	300	16	1300х1200 х1200	1500
Фаршеме-шалка ЛПК 1000 Ф	Емкость дежи, л - 150	420	4	1300х800 х1450	500
Шприц ЛПК 1000Ш ваку-умный	Двухскоростной об/мин - 1100	200	3,5	1000х800 х1500	300
Подъемник ЛПК 1000П	Грузоподъем-ность, кг - 150	-	-	1275х2100 1310	120

Линию по производству колбасных изделий можно скомплектовать также из отдельных машин и аппаратов, произведя предварительно материальный расчет производства, выбор технологической схемы производства, и на основании полученного материала осуществляется выбор, расчет и расстановка оборудования.

Проектируемая линия предназначена для производства нескольких сортов вареных, ветчинных и полукопченых колбас, колбасных изделий типа сарделек и сосисок.

1 - волчок; 2 - куттер; 3 - мешалка; 4 - шприц; 5 - педаль; 6 - станина; 7- винт.

Рисунок 4 - Универсальный мясоперерабатывающий агрегат (ПО «Стрела»)

Таблица 3 – Техническая характеристика оборудования НПО «Волгомясомолмаш»

Название оборудования	Основной параметр	Произво-дитель-ность (кг/час)	Установ-ленная энергети-ческая мощность (кВт)	Габаритные размеры (мм)	Масса (кг)
Волчок-жиловщик Я4-ФВН	-	1200	5,5	1265х1010 х1505	440
Фаршеме-шалка Я4-ФВЮ	-	500	3	2280х850 х2045	350
Шприц Я4-ФВЩ вакуумный	-	1300	4,5	1100х736 х1500	145
Тележка Я4-ФНА	Вместимость (геометрическая) Л-100	-	-	140х586 х145	28
Перцемолка Я4-ФБЦ	-	60…70	1,5	565х340 х965	132
Установка коптильная Я4-ФВП	Единовременная загрузка камеры колбасой, кг: вареной 150 полукопченой 100	-	42,7	Занимаемая площадь м²– 3,3	1550

1.3 Машины для мелкого измельчения мяса (волчки). Назначение и их классификация

Волчки предназначены для измельчения как замороженного, так и не замороженного мяса, эндокринно-ферментного, желатинового и жиросодержащего сырья, хлеба, картофеля и прочего. Волчки характеризуются высокой производительностью, простотой исполнения, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения их в поточно-механизированные линии.

На сегодняшний день в отечественной и зарубежной практике используется множество волчков с некоторыми конструктивными особенностями, но все они устроены на одном принципе.

Волчок содержит механизмы подачи, резания и привода. Режущий механизм представляет собой чередование решеток и вращающихся ножей. Подающий механизм снабжен загрузочным бункером, в котором в случае принудительной подачи сырья на рабочий шнек смонтированы различные питатели. Привод вращающихся частей волчка - электромеханический. Классификация волчков, в соответствии с рисунком 5 /4/, определяется особенностями конструктивного исполнения этих трех механизмов, в соответствии с рисунком 6. Приведенная классификация отражает основные отличительные черты, хотя существуют волчки, имеющие другие особенности или совмещающие в себе совокупность классификационных признаков. Волчки с принудительной подачей сырья, в соответствии с рисунком 7, обеспечивают непрерывность загрузки рабочей части машины, что уменьшает удельные расходы энергии и повышает производительность.

В последние годы получили распространение волчки, позволяющие выполнять смежные технологические операции колбасного производства, как, например, смешивание, жиловка, посол. Для этой цели в приемном бункере монтируются органы, которые в процессе работы перемешивают исходное сырье и одновременно нагнетают его на рабочий шнек.

Рисунок 5 - Классификация волчков

Рисунок 6 - Схема промышленных волчков без устройств принудительной подачи сырья

Рисунок 7 - Схемы волчков с устройствами принудительной подачи сырья.

Влияние конструктивных, режимных и других параметров на энергетические и эксплуатационные показатели процесса измельчения /5/ и факторов, определяющих работу волчка, можно представить в виде схемы в соответствии с рисунком 8 /6/.

Рисунок 8 - Факторы, влияющие на работу волчка.

Для качественного улучшения конструкции волчка необходимо установить характер взаимосвязей между отдельными факторами и вести расчеты с учетом этих взаимосвязей.

Физико-химические свойства обрабатываемого сырья являются определяющими, так как именно характеристики сырья определяют энергозатраты, необходимые для измельчения. Однако опытным путем установлено, что при одинаковой степени измельчения аналогичных материалов, но при различной компоновке режущего механизма, волчка, способах резания, подачи продукции энергозатраты колеблются от 2,5 до 12 кВт/т, что доказывает необходимость поиска, оптимального соотношения факторов, влияющих на качество измельчения.

Применяемые в промышленности волчки снабжены рабочим цилиндром, внутренняя поверхность которого имеет прямые или спиральные ребра или канавки, обеспечивающие поступательное движение сырья к режущим органам. Однако при неправильном выполнении может возникнуть обратный поток массы, уменьшающий давление у режущего механизма, что снижает производительность устройства. Существуют различные способы уменьшить или предотвратить обратный поток. Так, в устройстве для измельчения мяса /7/, включающем в себя корпус с бункером, шнек с переменным шагом витков, многозубые ножи и чередующиеся с ними решетки, рабочий цилиндр с винтообразными заостренными ребрами и конусной частью, примыкающей к корпусу, предусмотрен подпорный элемент, выполненный в виде свободно размещенной вокруг хвостовика спирали, имеющей привод для вращения в направлении, противоположном вращению шнека. Противоположное вращение спирали способствует перемещению продукта из корпуса к рабочему цилиндру без закручивания по спирали и под высоким давлением.

Другое решение предложено в устройстве /8/, в котором на входе в рабочий цилиндр установлен кольцевой нож с возможностью регулирования зазора между режущей кромкой кольцевого ножа и шнеком. При транспортировке кусков мяса в рабочий цилиндр выступающие части сырья попадают в этот зазор и срезаются.

Заметно влияет на производительность волчка длина рабочего шнека. При его малой длине и небольшом количестве витков возрастает обратный поток: сырья, если шнек имеет 5-6 рабочих витков, обратный поток уменьшается, производительность повышается. При дальнейшем увеличении длины шнека и количества витков производительность стабилизируется, но возрастает удельный расход энергии.

Шнеки могут иметь цилиндрическую и коническую форму, переменный или постоянный шаг навивки, зависящий от измельчаемого сырья. Практика показывает, что для измельчения мягкого сырья предпочтителен шнек с резко уменьшающимся шагом в начале и плавно - в конце. Совершенствование конструкций рабочего шнека направлено на обеспечение надежной равномерной подачи сырья к режущему механизму. Для этой цели, в частности, выполняют последний виток шнека с выступом, являющимся продолжением витка и примыкающим к одной из лопастей ножа. Наличие выступа способствует более интенсивной подаче продукта к решетке и препятствует прокручиванию его вокруг вала шнека /9/.

Для увеличения равномерности подачи сырья к рабочим органам предложено устройство /10/, в корпусе которого установлен шнек с переменным шагом витков. В последнем витке выполнены отверстия. Каждое отверстие со стороны измельчающего органа имеет режущую кромку с острым углом заточки, направленную в сторону вращения шнека, в соответствии с рисунком 9.

При подаче сырья к режущему механизму куски сырья, находящиеся между витками шнека, частично измельчаются плоскими ножами. Предварительно, измельченное сырье захватывается витками шнека и направляется к режущему механизму.

1 - корпус; 2 - шнек; 3 - режущий комплект; 4 -отверстия; 5 -плоские ножи.

Рисунок 9 - Режущий механизм измельчителя.

С целью повышения надежности работы предложено устройство /11/, состоящее из спирали, навитой вокруг неподвижного серебреного стержня. Благодаря наличию продольных ребер в цилиндре и на неподвижном стержне продукт перемещается к решеткам без вращения.

Интересным способом подачи обрабатываемого сырья к режущему механизму отличается устройство для измельчения материалов /12/ включающее в себя корпус с загрузочным бункером, подающий шнек и привод. Подающий шнек выполнен в виде ленточной спирали с уменьшающимся шагом и закреплен на внутренней навивке, имеющей увеличивающийся шаг в направлении подачи материала. А зоне загрузки подающий шнек и ленточная спираль образуют, по крайней мере, один сплошной виток. При работе устройства в межвитковом пространстве подающего шнека на крупные куски мяса действуют изгибающие и перерезывающие силы. По мере уменьшения шага ленточной спирали наиболее крупные частицы материла, вытесняются в увеличивающийся межвитковый объем внутренней навивки. Таким образом, процесс предварительного измельчения материала осуществляется по всей длине подающего шнека. Сплошной виток, образованный на входе в нагнетательную часть корпуса, предотвращает обратный поток материала.

В комплект режущего инструмента машин для измельчения мягкого и смешанного мясокостного сырья (волчков) входят ножи и решетки.

Ножи можно классифицировать по количеству режущих зубьев, их форме (прямолинейные и криволинейные), со сплошными, не сплошными (жиловочные ножи), смещенными лезвиями, сменными лезвиями (составные ножи). Наиболее распространены четырехзубые ножи (крестовидные). Применение многозубых ножей с большим числом зубьев лимитировано уменьшением свободного пространства между зубьями, что отрицательно влияет на производительность машины /5/.

Изменяя положение режущей кромки зуба таким образом, чтобы она располагалась по касательной к окружности и была смещена параллельно радиусу ножа в направлении его вращения, можно повысить износостойкость ножей в 1,5 раза по сравнению с ножами обычной конструкции. Суммарная величина выкрашивания у таких ножей значительно меньше /13/. Известны также ножи с прямолинейной режущей кромкой, смещенной относительно оси вращения. Криволинейная форма зубьев ножа обеспечивает резание продукта со скольжением в отличие от рубящего резания традиционными крестовыми ножами с прямолинейными режущими кромками. Применение таких ножей дает возможность повысить надежность их работы и длительность эксплуатации в 4-5 раз и соответственно сократить потребность в ножах к волчкам, значительно снизить затраты на заточку инструмента. В МТИММПе разработан многозубый нож к измельчителю с криволинейными зубьями сложного профиля, в соответствии с рисунком 10 /14/, определяемого по уравнению

, (1.1)

где r, - текущие полярные координаты точки режущей кромки;

a - начальный радиус криволинейной режущей кромки;

- угол между радиус-вектором в начальной точке режущей кромки и касательной в начальной точке.

Нож с криволинейными зубьями обеспечивает равномерную нагрузку во всей длине зуба и равномерный износ его при работе. С целью повышения качества измельчаемого продукта в составе режущего комплекта применяют жиловочные ножи, Ножи, установленные перед выходной решеткой волчка, снабжают разнесенными по зубьям специальными каналами, по которым в процессе измельчения удаляются из зоны резания пленки и сухожилия.

Другой вариант жиловочного ножа, предусматривает наличие группы канавок на боковой поверхности каждого лезвия. Канавка имеет входной конец вблизи режущей кромки лезвия и проходит по дуге окружности, соосной с решеткой и ножом. Продолжения канавок отклоняются от "круговой" траектории /15/.

В целях экономии твердосплавного металла в ГДР предложена конструкция составного ножа со сменными режущими пластинами. Существуют 4 варианта установки этих пластин /16,17/. Они закрепляются винтами и имеют каждая 4 работоспособных лезвия, что способствует увеличению срока службы и повышению качества измельчения.

Известна конструкция ножа, обеспечивающая повышение срока службы инструмента в 2,5-3 раза. Это достигается тем, что плоскость заточки лезвия имеет клиновидную форму, при этом угол при вершине клина составляет 6-16° /18/. В соответствии с рисунком 11 приведен общий вид данного ножа с частичным разрезом.

а - общи вид ножа; б - профиль лезвия ножа в полярных координатах; 1 -центральное отверстие; 2 - режущие перья; 3 - лезвия; 4 - режущая кромка.

Рисунок 10 - Многоперьевой нож к измельчителю продуктов.

Многоперьевой нож к измельчителю пищевых продуктов /19/ отличается тем, что, с целью уменьшения усилий при измельчении, режущие кромки лезвий образованы отрезками дут окружности, центры которых лежат на рядом расположенном пере на расстоянии от центральной оси симметрии ножа, равном половине радиуса окружности торцовых граней, при этом угол резания каждого лезвия составляет 35-50°, а образующая переднюю поверхность лезвия, в соответствии с рисунком 12 - прямая. Использование предлагаемого ножа в устройствах для измельчения мяса позволит повысить качество получаемого фарша.

1 - лопастной держатель; 2 - лопасть; 3 - режущее лезвие; 4 плоскость заточки; 5 - вершина клина.

Рисунок 11 - Нож к устройствам для измельчения мяса и мясопродуктов.

1 - корпус ножа; 2 - центральное отверстие; 3 - лезвие криволинейной формы; 4 - режущие кромки.

Рисунок 12 - Многоперьевой нож.

Известна конструкция ножа для волчка, который отличается от других возможностью изменения угла, наклона лезвий по отношению к верхней точке последнего витка шнека /20/. Для этого лопасти ножа развертываются симметрично по отношению к фиксирующему элементу. В лопастях ножа выполняются крепления типа ласточкиного хвоста для режущих органов ножа, которые могут взаимозаменяться и выполняться с различными углами.

Решетки к волчкам делят на приемные, промежуточные, выходные.

Приемная решетка, в соответствии с рисунком 13, может иметь форму диска с равномерно расположенными отверстиями, образованными дугообразными участками с "живым сечением", увеличивающимся по ходу вращения ножа /21/. Задняя кромка отверстия с наибольшим сечением выполнена прямолинейной, а отверстие с наименьшим сечением обращено к прямолинейному участку. Использование указанной решетки повышает надежность и долговечность работы режущего комплекта.

Отверстия в диске могут иметь форму кривой, описываемой уравнением /22/.

, (1.2)

где а - начальный радиус в точке отсчета;

r - текущий радиус;

а - угол наклона касательной в данной точке кривой относительно начала координат.

Внутренняя поверхность отверстий, ближняя к периферии решетки, под углом 70-80° наклонена в сторону, противоположную направлению вращения ножа. Использование такой конструкции улучшает подачу сырья на нож и, следовательно, условия резания.

Для повышения однородности состава измельченного мяса в промежуточной или выходной решетке, выполненной в виде диска постоянной толщины, сквозные отверстия имеют разные диаметры /23/. Отверстия расположены концентричными рядами. Диаметры отверстий в каждом последующем ряду, в соответствии с рисунком 14, уменьшаются в направлении от центра к периферии и составляют 0,90-0,93 диаметра отверстий предыдущего ряда.

1 - диск; 2 - отверстия; 3 - дугообразный участок; 4 - прямолинейная грань.

Рисунок 13 - Приемная решетка для измельчающего волчка.

1 - диск; 2 - сквозные отверстия.

Рисунок 14 - Решетка к устройству для измельчения.

Отверстия в торце решетки могут быть коническими, расширяющимися от поверхности решетки, взаимодействующей с ножом /24/. Это способствует повышению степени измельчения при прочих равных условиях.

С целью повышения производительности процесса измельчения решетку можно изготовлять из трубчатых элементов /25/. Диск решетки при этом состоит из опорного кольца и хомута, стягивающего трубчатые элементы. Решетка такой конструкции проста в изготовлении.

Для повышения жесткости решетку снабжают радиальными ребрами /26/, установленными в выемке и разделяющими ее на равные секторообразные участки, в соответствии с рисунком 15.

С целью снижения затрат на изготовление решеток на 30-40 %, предлагается дисковая решетка из серого чугуна, твердость которой по Роквелу от 25 до 28 /27/. Работающий в паре с решеткой нож изготовляется из стали. Решетка, выдерживается в горячем говяжьем жире, благодаря чему улучшается качество измельченного продукта. Внутренняя поверхность отверстий решетки сглаживается проходящим через отверстия продуктом, чем обеспечивается самозатачивание режущих кромок отверстий решетки.

1 - перфорированный диск; 2 – отверстие; 3 - ступица; 4 - выемка; 5 -ребра; 6 - отверстия для прохода продукта.

Рисунок 15 - Решетка к измельчителю.

В соответствии с рисунком 16 предлагается решетка к устройству для измельчения мяса, выполненная в виде диска 1, имеющего центральное отверстие 2 для его крепления на валу и отверстия для измельчения и прохода мяса 3 с увеличенным диаметром отверстий для измельчения и прохода мяса с одной стороны решетки /28/. На основании экспериментальных данных применение предлагаемой конструкции решетки уменьшает мощность привода устройства (волчка) на 28 %, снижает затраты на трение в 1,5 раза, в связи с чем продолжительность работы решетки до переточки составляет 38 часов.

1 - диск; 2 - центральное отверстие; 3 - отверстие для измельчения.

Рисунок 16 - Решетка к устройству для измельчения мяса.

С целью упрощения конструкции и улучшения измельчения сырья, устройство., в соответствии с рисунком 17, снабжено дополнительной решеткой с радиальными лезвиями, которая выполнена подвижной и установлена между наружной и внутренней решетками, а лезвия внутренней и подвижной решеток выполнены с двусторонней прямоугольной заточкой с замкнутыми режущими кромками в окнах. Эффект от использования устройства заключается в упрощении конструкции, снижении трудоемкости изготовления и получении более измельченной продукции.

В некоторых случаях перфорированную решетку изготавливают из двух слоев: первый слой, соприкасающийся и взаимодействующий с ножом, изготавливается из стали, а второй - из полимерного материала /17,29,30/. В этом случае экономится не только металл, но упрощается изготовление, так как вместо вытачивания, сверления и фрезерования первый тонкий слой решетки изготавливается штамповкой. Обработка второго слоя из полимерного материала является не существенной частью. Соединение двух слоев решетки производится посредством выступов и углублений.

Эффективная работа волчков во многом зависит от степени затяжки режущего механизма, т.е. от усилия прижатия ножа к решетки. Недостаточная затяжка ухудшает условия измельчения: соединительная ткань не измельчается, а наволакивается на ножи; сырье не имеет подпора; наблюдается значительное смятие продукта и т.п. При чрезмерной затяжке увеличивается сила трения ножа о решетки и, следовательно, износ режущего инструмента, нагреваются детали волчка и продукт.

По мере износа режущих частей зазор между ножом и решеткой увеличивается, что указывает на необходимость применения специальных регулировочных механизмов. У большинства конструкций волчков степень затяжки регулируется вручную, проворачиванием зажимной гайки, но существуют устройства, в которых эта операция производится автоматически. Применение таких устройств обеспечивает повышение качества измельчения сырья, снижает износ режущего механизма и привода и улучшает условия труда обслуживающего персонала.

а - общий вид устройства; б - первая неподвижно устанавливаемая решетка; в - подвижно устанавливаемая решетка; г - выходная решетка; 1 -корпус; 2 - накидная гайка; 3 - шнек; 4,5,6 - решетки; 7,8 - цилиндрические секторные просечки; 9,10,11,12 - двухсторонние острые кромки; 13,14 - ребра жесткости; 15 - отверстия.

Рисунок 17 - Устройство для измельчения пищевых продуктов.

Устройство для регулирования усилия прижима режущего механизма /31/ показано в соответствии с рисунком 18. Поворотом гайки, расположенной на корпусе волчка, создается крутящий момент, который передается через боковую стенку кольца на подпружиненные рабочие элементы. При возрастании крутящего момента до требуемой величины подпружиненные рабочие элементы выходят из своих выемок, сменное кольцо и штурвал проскальзывают относительно корпуса гайки до следующей выемки, о чем сигнализирует щелчок. При вращении гайки в обратном направлении сменное кольцо воздействует противоположной стороной выемки через промежуточные рабочие элементы на корпус гайки, и она отвинчивается. Угол наклона боковых граней выемок различен (). Уменьшение угла наклона боковых граней выемок (oC2>oti) позволяет увеличивать усилие отвинчивания при заклинивании гайки во время работы механизма вследствие воздействия вибрации, повышенной температуры и влажности.

Для создания постоянного давления в режущей паре волчка разработано устройство /32/, эффективная работа которого достигается тем, что пружина постоянно прижимает нож к решетке. Такая конструкция исключает защемление и скопление продуктов между ножом и шнеком, обеспечивая беспрепятственное перемещение продукта в зону резания.

Для сокращения времени обслуживания волчков в СССР и за рубежом предположен ряд решений, позволяющих ускорить процесс сборки и разборки режущего механизма. В применяемых на практике волчках затяжка режущего механизма в большинстве случаев производится гайкой-маховиком. Как правило, резьба затяжной гайки имеет мелкий шаг для обеспечения плавной и надежной затяжки режущего механизма. Вследствие этого навинчивание гайки на горловину волчка и ее свинчивание занимает значительное время. Поскольку разборка режущего механизма производится до 4-5 раз в смену, возможности ускорения этого процесса представляют значительный интерес.

Так, фирмой Kramer+Grebe (ФРГ) /33/ предложена составная затяжная гайка, использование которой сокращает время замены режущего комплекта. Гайка состоит из двух частей: опорного фланца и разборной части, соединяющихся между собой при помощи внутреннего быстроразъемного замкового соединения. Для высвобождения режущего механизма достаточно незначительно ослабить усилие прижима и, совместив выступы резьбовой части с пазами фланца, удалить последний. Таким образом, нет необходимости проводить полное свинчивание затяжной гайки, чем достигается поставленная цель.

Перепады давления сырья на режущий комплект могут быть скомпенсированы жесткой фиксацией приемной решетки. При этом создаваемое шнеком давление мяса не передается на элементы режущих инструментов, что способствует снижению их износа; снижается нагрузка на двигатель и привод; устраняется неравномерность истирания ножей и решеток; возрастает общая производительность волчка; значительно уменьшается нагрев перерабатываемого сырья.

1 - штурвал; 2 - кольца; 3 - винты; 4 - стопорное кольцо; 5 решетки; 6 -вал; 7 - шнек; 8 - нож; 9 - корпус; 10 - гайка; 11 пружина; 12 - рабочие элементы.

Рисунок 18 - Устройство прижатия ножей к решеткам.

Наибольшей простотой выполнения опорного устройства отличается конструкция /22/, в которой основную нагрузку поступающего сырья воспринимает приемная решетка, а так как прижатие ее производится отдельными гильзой и гайкой, то сырье измельчается при постоянных зазорах между режущими кромками ножей и решеток. Такое решение улучшает качество измельчения, примерно на 20 % повышает производительность устройства по сравнению с устройством без опорного приспособления и, кроме того, на 25-30 % увеличивает срок службы ножей и решеток. Данное устройство применяется в последних моделях волчков Полтавского завода "Продмаш".

Фиксация приемной решетки в волчках фирмы Kramer+Grebe /33/ осуществляется посредством трех стержней с упорами, вдвигаемых в пазы решетки поворотом кулачка с внутренней эксцентриковой поверхностью в соответствии с рисунком 19. При этом обеспечивается центральный сдвиг болтов. Первоначальное усилие стягивания поддерживается пружинным зажимом. Подобная конструкция опорного устройства используется в промышленных волчках фирмы Laska /34/.

В последние годы получают распространение специальные сортировочные устройства, с помощью которых из сырья выводятся различные твердые включения: хрящ, мелкие косточки и т.д. Это повышает сортность готового продукта и снижает затраты ручного труда. Жиловка, а также очистка мяса производится с помощью специальных жиловочных ножей. Конструкции таких ножей различны, но общим является то, что посредством наклона лезвия или выполнения канавок на нем соединительная ткань и другие не перерезаемые твердые частицы нагнетаются либо к центру, либо к периферии ножа. Применение жиловочных ножей предусматривает наличие отводных приспособлений в совокупности, с которыми образуются сортировочные устройства, для вывода твердых включении из зоны резания через центральное отверстие решетки устанавливают отводной патрубок, а при нагнетании твердых включений к периферии ножа их выводят через боковое отверстие рабочего цилиндра.

1 - рычаг; 2 - натяжная деталь; 3 - болты; 4 - корпус; 5 - эксцентриковое кольцо; 6 - приемная решетка; 7 - шпонка.

Рисунок 19 - Опорное устройство.

Так, например, в устройстве для измельчения продуктов между решетками смонтирован отводной патрубок, в котором посредством втулки и накидной гайки укреплен дополнительный ножевой механизм; состоящий из поворотной пластины с рукояткой и неподвижной пластины с выводной трубкой. Пластины имеют отверстия с режущей кромкой и установлены так, что в момент вывода кусочков хрящей и жилок отверстия пластин совпадают с отводной трубкой /34/.

Сортировочное устройство фирмы Kramer+Grebe производит отвод твердых включений через боковое отверстие рабочего цилиндра. Отверстие, снабженное шибером, открывают вручную. Масса твердых частиц выводится в лоток /34/.

Совершенствование конструкций волчков связано не только с расширением их возможности, но и автоматизацией их работы. За рубежом используются волчки, в которых режим измельчения устанавливается автоматически в зависимости от свойств перерабатываемого сырья. Для этого привод подающих и рабочих шнеков, а также месильных органов (в волчках-мешалках) осуществляется от многоскоростного электродвигателя. В зависимости от давления в зоне резания включается соответствующая скорость. Общий недостаток такого рода устройства - отсутствие контроля температуры измельчаемого сырья, влияющей на его качество.

В МТИМШе разработан измельчитель /34/, снабженный датчиком температуры исходного сырья и прибором, регистрирующим разность температур исходного и измельченного сырья. В процессе работы измельчителя сигнал рассогласования электрического моста блокирует электродвигатель в том случае, когда разность температур исходного и измельченного сырья превышает допустимый предел.

Регулирование степени измельчения в волчках осуществляется, как правило, путем изменения диаметра отверстий в решетках, что усложняет обслуживание. Частицы измельченного продукта имеют вид цилиндров, диаметр которых зависит от диаметра отверстий решетки, а длина - от осевой скорости движения продукта и направлении, перпендикулярном плоскости решетки, и от скорости вращения ножа и шнекового питателя. Для уменьшения длины необходимо увеличить скорость вращения ножа и уменьшить скорость вращения шнекового питателя.

В измельчителе, предложенном в МТИММПе /34/, можно регулировать степень измельчения при постоянном диаметре отверстий решетки. Степень измельчения сырья регулируют, изменяя разность скоростей питателя и режущего механизма по обратно пропорциональной зависимости, при этом частоту вращения питателя варьируют от 100 до 300 мин^-1, а режущего механизма - от 200 до 500 мин^-1.

Для непрерывного измельчения бескостного мяса и мясных продуктов наибольшее распространение нашли волчки марок МП-160, К6-ФВЗП-200, К6-ФВП-160-2 /5/ (в соответствии с рисунками 20, 21, 22).

1- загрузочная горловина; 2 - станина; 3 - приемный цилиндр; 4 - подающая спираль; 5 - червяк; 6 - откидной цилиндр; 7 - режущий механизм.

Рисунок 20 - Волчок МП-160.

1 - приемный бункер; 2 - приемный цилиндр; 3 - рабочий цилиндр; 4 -съемная вставка; 5- откидной рукав; 6 - режущи механизм; 7 -затяжная гайка; 8 - основной электродвигатель; 9 - клиноременная передача; 10 - редуктор; 11 -электродвигатель; 12 - червячный редуктор; 13 - пара шестерен; 14 - питающие спирали.

Рисунок 21 - Волчок К6-ФВЗП-200.

Полтавский завод "Продмаш" серийно выпускает высокопроизводительный волчок К6-ФВП-160-2 /34/ с загрузочным устройством К6-ФПЗ. Рабочий шнек заполняется продуктом одновитковой лопасти, диаметр витка которой превышает диаметр витков шнека в 1,5 раза. В месте загрузки продукта шнек имеет впадины для заполнения продуктом, а загрузочный бункер под шнеком - отсекающие ребра, что способствует равномерной непрерывной подачи сырья в зону резания. Особенность волчка К6-ФВП-160-2 является то, что частота вращения ножевого вала (500 мин^-1) значительно выше частоты вращения рабочего шнека (200 мин^-1), так как ножи и рабочий шнек приводятся во вращение от одного электродвигателя, но через раздельные клиноременные передачи. Диаметр шкива, передающего движение рабочему шнеку, больше диаметра шкива, насаженного на ножевой вал, что обеспечивает рациональное соотношение между подающей способностью рабочего шнека и режущей способностью измельчающих органов, достаточную производительность волчка и высокое качество измельчения продуктов. Режущий механизм волчка установлен в съемной гильзе и помещен в корпусе рабочего цилиндра. Часть корпуса, расположенная у загрузочного бункера, имеет на внутренней поверхности ребра, число которых в два раза меньше числа ребер, расположенных на стороне режущего механизма, в результате чего исключается возврат мяса из зоны измельчения в бункер. Закрепление режущего механизма в рабочем цилиндре, а также регулирование степени прижима решеток и ножа производится трубчатой насадкой, которая одновременно служит для отвода измельченного продукта.

Применение в волчке подпорной решетки с радиально заостренными ребрами в замен прижимной втулки обеспечивает достаточную жесткость и позволяет устанавливать выходную решетку толщиной до 3 мм (в прежних конструкциях волчка решетки отбраковывали и заменяли новыми при износе до толщены 8 мм).

Установка решетки меньшей толщины улучшает условия измельчения сырья вследствие снижения давления, необходимого для продавливания продукта через отверстия решетки, и снижает энергозатраты. Комплект режущего механизма включает приемную решетку, четыре попарно установленных четырехзубых ножа с криволинейной режущей кромкой, промежуточную и выходную решетки. Наличие разъема между зубьями смежных ножей снижает затраты, связанные с проворачиванием сырья ножами, находящимися между решетками. Бесперебойная работа волчка обеспечивается загрузкой сырья с помощью подъемника. Технические характеристики волчков марок МП-160, К6-ФВЗП-200 и К5-ФВП-160-2 приведены в таблице 4.

Рисунок 22 - Волчок К6-ФВП-160-2.

Технические характеристики волчков приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики волчков

Модель волчка	Производительность, (т/час)	Установленная мощность, (кВт)	Производственная площадь, (м²)	Масса без упаковки, (кг)
МП-160	3	13	0,83	800
К6-ФВП-160/2	5	32,2	1,17	1000
К6-ФВЗП-200	4,5	18,5	1,56	1200

Волчок К6-ФШ-120 предназначен для непрерывного измельчения бескостного жилованного мяса и мясопродуктов при производстве фарша для колбасных и других мясных изделий /34/. В соответствии с рисунком 23 волчок состоит из станины сварной конструкции, на которой размещены все механизмы и привод, загрузочной чаши сварной конструкции для приема, измельчаемого сырья.

Рисунок 23 - Схема волчка К6-ФВП-120.

В механизм подачи сырья к режущему механизму входят рабочий шнек, вспомогательный шнек подачи сырья к рабочему шнеку и рабочий цилиндр с внутренними ребрами. Режущи механизм - ножи, установленные на хвостовике рабочего шнека, ножевые решетки и прижимное устройство. Откидной стол служит для санитарной обработки режущего механизма, откидная площадка обеспечивает удобство обслуживания.

Производительность - 2,5 т/ч; вместимость загрузочной чаши - 250 л; масса - 800 кг.

Волчок МП-82 Полтавского завода "Продмаш", в соответствии с рисунком 24, состоит из станины, загрузочной чаши 2, присоединенной к корпусу цилиндра 3, питающего шнека 4, и из откидного цилиндра 5 с червяком 6 и режущим механизмом 7. В полом валу питающего шнека 13 вмонтированы втулки 14, служащие опорами вала 7. Редуктор дает две выходные скорости: 69 мин^-1 - для шнека 13 и 173 мин^-1 - для рабочего червяка 8.

Производительность волчка при полном наборе ножей и решеток и диаметре отверстий выходной решетки 3 мм составляет 600-700 кг/ч, диаметр решетки 82 мм, мощность электродвигателя 2,8 кВт, габаритные размеры 0,71x0,4x0,66 м /34/.

а - общий вид волчка. 1 - станина; 2 - загрузочная чаша; 3 - корпус цилиндра; 4 - питающий шнек; 5 - откидной цилиндр; 6 - червяк; 7 - режущий механизм, б - кинематическая схема волчка. 1 - двигатель; 2 - ременная передача; 3 - входной вал; 4 - корпус редуктора; 5,6,9,10,11,12 - зубчатые колеса; 7 - выходной вал; 8 - червяк; 13 - питающий шнек; 14 - втулка.

Рисунок 24 - Волчок МП-82.

Волчок МП-120 сходен по конструкции с волчком МП-160 /34/. В соответствии с рисунком 25 приведена кинематическая схема волчка МП-120. Машина приводится в действие от электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 и редуктор 3 с двумя выходными валами: вал 4 ведет червяк 7, а вал 5 - спираль 6.

Недостатки этих волчков заключаются в следующем: сырье загружают вручную; конструкция шнека не обеспечивает равномерной подачи сырья в рабочую зону; расположенная сбоку от червяка спираль приводит к удлинению червяка и цилиндра машины, это повышает вес машины и удельный расход энергии; в случае неправильной фразировки двигателя палец шнека, посредством которого приводятся во вращение ножи, вывинчивается и разрывает ножевые решетки или корпус волчка.

1 - электродвигатель; 2 - ременная передача; 3 - редуктор; 4 - вал привода червяка; 5 - вал привода спирали; 6 - спираль; 7 - червяк.

Рисунок 25 - Кинематическая схема волчка МП-120.

Волчок ФМП-2-120, в соответствии с рисунком 26 имеет загрузочную спираль 1, расположенную параллельно и над червяком 2. Цилиндр машины составной, включает вставную гильзу 3 и откидную муфту 4, несущую режущий механизм 5 и зажимную гайку 6. Машина приводится в действие от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8 и редуктор 9 /34/.

1 - спираль; 2 - червяк; 3 - гильза; 4 - муфта; 5 - режущий механизм; 6 - зажимная гайка; 7 - электродвигатель; 8 - клиноременная передача; 9 - редуктор.

Рисунок 26 - Волчок ФМП-2-120.

Волчок - жиловщик ВЖ-20, в соответствии с рисунком 27 и волчок фаршевый ВФ-160 в соответствии с рисунком 28 предназначены для эффективного измельчения парного, охлажденного и мороженого мяса и отделения соединительной ткани, жил и кусочков костей при выработке высококачественного фарша для всех видов колбас, сосисок, сарделек /3/.

Благодаря наличию жилеточного устройства отпадает необходимость предварительного тщательного удаления из сырья мелких кусочков костей; хрящей и сухожилий.

Волчки ВЖ-20 и ВФ-160 изготавливаются в двух исполнениях:

а) с электроприводом постоянного тока;

б) с электродвигателем переменного тока.

Использование электродвигателя постоянного тока снижает электропотребление на переходных режимах и обеспечивает в широком диапазоне бесступенчатое регулирование производительности установки в зависимости от технологических особенностей изготовления фарша, а также качества, и состояния измельчаемого сырья.

Различные взаимосвязанные скорости вращения шнека и ножей обеспечивают идеальные условия резания мяса и значительно повышают качество приготовляемого фарша.

Производительность волчка ВЖ-20 составляет 8000 кг/ч, волчка ВФ-160 - 5000 кг/ч.

В соответствии с рисунком приведена кинематическая схема волчков.

1 - цепь; 2,3 - предохранительные муфты; 4 - подшипниковые узлы; 5 - опора; 6 - станина; 7 - двигатель; 8 - натягиватель; 9 - бункер; 10 - подающий шнек; 11 - спиральные ребра; 12 - рабочий шнек; 13 - внутренняя гайка; 14 -наружная гайка; 15,19 - комплект ножей; 16,20 - сетки; 17 - ножевой вал; 18 - рассекатель; 21 - приемная решетка.

Рисунок 27 – Волчок – жиловщик ВЖ-20.

ПО «Стрела» (г. Оренбург) разработан Универсальный мясоперерабатывающий агрегат /34/ в состав которого входит волчок, представленный в соответствии с рисунком 30.

В горловине 1, изготовленной из нержавеющей листовой стали, установлены два питательных шнека 2, вращающихся противоположно. Сверху питательной горловины расположена открывающаяся защитная решетка 6 с электроблокировкой.

Установленная мощность волчка 2,2 кВт, производительность 250-450 кг/ч.

1 - цепь; 2 - предохранительная муфта: 3 - подшипниковый узел; 4 -натягиватель; 5 - опора; 6 - станина; 7 - двигатель; 8 - редуктор; 9 - бункер; 10 -подающий шнек; 11 - спиральные ребра; 12 - рабочий шнек; 13 - внутренняя гайка; 14 - наружная гайка; 15,19 - комплект ножей; 16,20 - сетки; 17 - ножевой вал; 18 - рассекатель; 21 - приемная решетка.

Рисунок 28 - Фаршевый волчок ВФ-160.

Рисунок 29 - Кинематическая схема волчков ВЖ-20 и ВФ-160.

Волчки, выпускаемые зарубежными фирмами, по технологическому назначению и конструктивному исполнению делятся на основные группы: волчки для измельчения мяса и мясопродуктов без устройств принудительной подачи сырья на рабочий шнек; волчки для измельчения мяса и мясопродуктов с принудительной подачей сырья в рабочую зону (со шнековыми нагнетателями); волчки-мешалки; волчки для измельчения мяса, замороженного в блоках.

Волчки без устройств принудительной подачи сырья на рабочий шнек наиболее просты по конструкции. Принцип их работы состоит в следующем. Перерабатываемое сырье, загружаемое в большинстве случаев вручную, попадает в приемный бункер, в нижней части которого расположен рабочий шнек. При его вращении сырье витками транспортируется к режущему механизму и измельчается. Режущий механизм представляет собой набор неподвижных решеток и вращающихся ножей. В большинстве волчков ножи вращаются совместно с шнеком, на конце которого они закреплены, т.е. скорость их вращения одинакова.

1 - горловина; 2 - питательный шнек; 3 - рабочий шнек; 4 - электродвигатель; 5 - головка волчка; 6 - предохранительная решетка; 7 - затяжной болт; 8 - переводной рычаг; 9 - кнопка; 10 - крышка; 11 - гайка маховик.

Рисунок 30 - Волчок ПО "Стрела".

Основанные на общем принципе работы волчки имеют конструктивные особенности, влияющие на эффективность их работы в определенных производственных условиях.

Характерная особенность таких волчков - малая производительность - обусловливает их использование в основном на предприятиях общественного питания и производственных предприятиях средней мощности. Некоторые фирмы выпускают основанные на том же принципе высокопроизводительные машины.

Фирма Laska (Австрия) производит современные высококачественные волчки, предназначенные для обработки свежего или подмороженного (до минус 5 °С) мяса. Существуют различные их модификации, например, LW82, LW98, D114, Е130 (цифры указывают на диаметр решетки) /34/.

Все детали волчка изготовлены из нержавеющей стали и полностью отвечают санитарно-гигиеническим требованиям. Несущей конструкцией волчка является станина с облицовочными защитными кожухами, на которой монтируются узлы конструкции. Плоскости прямоугольного приемного бункера сужаются в направлении воронки, связывающей зону загрузки с корпусом шнека. При этом стык плоскостей с воронкой - овальный, что уменьшает задержку сырья при его "стекании" в воронку. В верхней части приемного бункера над воронкой для прохода сырья в рабочую зону установлен диск с встроенным ворошителем, с помощью которого вручную производится дополнительное проталкивание сырья на винтовой захват рабочего шнека. Применение встроенного ручного ворошителя повышает безопасность работы и создает удобства в обслуживании. В состав режущего механизма входит комплект решеток с диаметром отверстий 3,5,8 или 13 мм и ножи со сменными лезвиями. Усилие прижима ножей к решеткам регулируется вручную гайкой-маховиком. Привод от трехфазного электродвигателя, схемой которого предусмотрено включение его обратного хода.

Волчки серии D114, Е130 могут иметь одну или две скорости вращения, выбираемые в зависимости от свойств перерабатываемого сырья. Для обслуживания привода волчок снабжен съемной боковой крышкой. При измельчении сырья с высоким содержанием соединительной ткани и других твердых включений возможна установка разделительного устройства, в состав которого входит жиловочный нож.

Среди волчков, выпускаемых фирмой Polimex, к первой группе относится модель RWM-82, предназначенная для предприятий общественного питания. Конструкция волчка обеспечивает удобную разборку рабочих механизмов и состоит из червячной передачи с электродвигателем, режущего механизма с нагнетающим шнеком, корпуса и чаши.

На литой корпус обтекаемой формы устанавливается съемная загрузочная чаша, которая крепится подпорным винтом. Таким же винтом фиксируется съемный рабочий цилиндр. Режущий механизм состоит из решеток и крестовидных ножей, насажанных на коней рабочего шнека. В комплект входят решетки с диаметром отверстий 2, 3, 8, 18 мм. Вращение от электродвигателя на червячную передачу передается через электрическую муфту. Все вращающиеся детали установлены в подшипниках качения. Элементы привода, а также пусковой механизм, встроенный в корпус машины. Затяжка ножей и решеток осуществляется прижимной гайкой, а для быстрого съема режущего механизма и рабочего шнека смонтирован маховичок.

Волчок фирмы Kramer+Grebe /33,34/ D114 имеет высокую производительность. Узлы машины смонтированы внутри прямоугольного корпуса, состоящего из рамы и облицовочного кожуха. Вместимость приемного бункера составляет 50 кг. Внутри бункера укреплен ворошитель, с помощью которого загружаемый продукт вручную проталкивается на рабочий шнек, чем ускоряется разгрузка приемного бункера. В состав режущего механизма входят два ножа с двусторонней заточкой и решетки с диаметром отверстий 2, 3, 5, 8, 13 мм. При необходимости в специальный рабочий цилиндр волчка устанавливается жиловочный нож.

В рабочем цилиндре имеется отводное отверстие, шибер и направляющий желоб для отвода сухожилий, осколков кости и др. Шибер открывается вручную при помощи рукоятки. Затяжка режущего инструмента осуществляется массивной гайкой. В волчке установлен двухскоростной электродвигатель. Переключение скоростей производится вручную рукояткой. Волчок D114 устанавливается на виброизолирующих опорах.

Волчок подобной конструкции WD 114 выпускает фирма Seydelmann. Этот волчок снабжен режущим механизмом с жиловочным ножом, нагнетающим включения к оси вращения. Если в волчках фирмы Kramer+Grebe отвод сухожилий, твердых частиц и т.д. осуществляется через боковое отверстие рабочего цилиндра, то в волчке WD 114 включения отводятся в патрубок, проходящий через центральное отверстие решетки, В отводной патрубок встроен вентиль, с помощью которого регулируется отвод твердых частиц, а при необходимости приостанавливается жиловка.

Волчки фирмы SIA (Испания) /34/ при небольших размерах обладают сравнительно высокой производительностью и предназначены для предприятий малой мощности. Различие модификаций волчков фирмы SIA обусловлено их исполнением - напольным или настольным, а также диаметром решеток. Волчки PIS-106 и PIS-130 (напольного исполнения) по сравнению с волчками PIS - 106/SM (настольными) имеют в 2,5 раза большую высоту. Все детали и узлы волчков изготавливаются из коррозионностойких материалов.

Режущий механизм может содержать одну, две или четыре режущие плоскости. При использовании одной режущей плоскости применяют нож специальной конфигурации, повышающий скорость прохода сырья сквозь отверстия решетки. Прижим ножей к решеткам производится гайкой. Особенность волчков фирмы SIA - узкая горловина, связывающая загрузочный бункер с камерой рабочего шнека, наличие которой способствует уменьшению обратного потока, сырья, но ограничивает размеры кусков мяса и усложняет их загрузку.

Для измельчения свежего и подмороженного мяса и мясопродуктов Biro (США) выпускает серию малогабаритных волчков, предназначенных для небольших мясоперерабатывающих предприятий и предприятий общественного питания. В зависимости от производительности волчки снабжаются различными приводами и механизмами управления. Усовершенствованные модели волчков с корпусом из нержавеющей стали имеют съемный поддон для удобства очистки. Луженый цилиндр, в котором устанавливается режущий комплект, тлеет спиральные рифления. Волчки устанавливаются на неподвижных или выдвижных ножках (для поддержания требуемого уровня загрузки), Крепление съемного рабочего цилиндра волчков малой производительности (BIS, B22, 6642, 348) производится стопорным винтом, в волчках других моделей (342, 348, 552, 7548, 7552, 1056, 1556) - болтовыми соединениями.

Загрузка сырья производится через горловину рабочего цилиндра, состыкованную с поддоном. Для проталкивания сырья над горловиной укреплен диск с отверстиями и ручным толкателем.

Привод большинства волчков состоит из электродвигателя и цепной или ременной передачи, а для модели 6642 - из электродвигателя с двухступенчатым стальным редуктором. Включение волчков малой производительности производят магнитным устройством с предохранителем от перегрузки, а остальных волчков - рычажковым выключателем, защищенным от случайного включения проволочным ограждением. Для приема потока готовой продукции на выходе из режущего механизма закреплен лоток. Затяжка режущего механизма производится гайкой-маховиком или гайкой при помощи ключа.

Фирма Koneteollisuus (Финляндия) /34/ выпускает волчки, полностью изготовленные из коррозионностойких материалов, с диаметром решеток 98, 100 и 300 мм. Различие волчков с одинаковым диаметром применяемых решеток обусловлено комплектностью режущего механизма, гнезда, для установки которого могут быть короткими (LM-32, LM-300) или продолговатыми (LM - 98, LM - 300/1).

Волчки с диаметром ножевых решеток 98 или 100 мм состоят из затяжная гайка, и режущий шнек выполнены из нержавеющей стали.

Волчок типа 112 (Чехия), в соответствии с рисунком 32 включает в себя приемный бункер 1, в котором смонтированы две спирали 2 лежащие в плоскости, наклоненной к горизонту под углом 45°.

1 - стойка; 2 - загрузочный бункер; 3 - подающий шнек; 4 - корпус волчка; 5 - рабочий шнек; 6 - откидной цилиндр; 7 - режущий механизм; 8 -затяжная гайка; 9, 11- электродвигатели; 10 - цепная передача; 12 - ременная передача: 13 - щит управления; 14 - рукоятка переключения скоростей; 15 -зеркало; 16 - защитный щиток; 17 - рукоятка выталкивателя.

Рисунок 31 - Волчок РМ-3000-1 (Чехия).

Спирали предназначены для непрерывной принудительной подачи мяса в рабочую часть волчка, состоящую из наклонного цилиндра 3, червяка 4, режущего механизма 5, насадки 6 и спирали 7, продвигающей фарш вдоль насадки.

1 - бункер: 2 - спираль; 3 - цилиндр; 4 - червяк; 5 - режущи механизм; 6 -насадка; 7 - спираль; 8 - станина; 9 - электродвигатель; 10 - коническое колесо; 11 - выходной вал; 12 - хвостовик; 13 - палец; 14 - вариатор; 15- цепь; 16 -разгрузитель.

Рисунок 32 - Волчок типа 112 (Чехия).

Бункер 1 и цилиндр 3 смонтированы на станине 8, внутри которой установлены электродвигатель для привода червяка, и отдельный для вращения спиралей 2. Электродвигатель 9 через клиноременную передачу и конический редуктор приводит в действие червяк 4, на выходной стороне которого предусмотрен палец 13, ведущий нож режущего механизма 5 и спираль 7 насадки 6. Второй электродвигатель через клиноременную передачу приводит в действие вариатор скорости 14 и через цепь 15 цапфы спиралей 2. Вариатор предназначен для изменения скорости вращения спиралей в зависимости от условий работы.

Волчки такой конструкции имеют следующие преимущества: незначительная и удобная высота загрузки сырья в приемный бункер (900 мм); довольно большой объем приемного бункера; выдача измельченного мяса на уровне, равном или несколько превышающем уровень верхнего среза загрузочного бункера последующей машины, Это все дает возможность включить машину в непрерывный поток.

Недостатки: отсутствие приспособлений для механизированной выемки червяка и режущего механизма; несколько больший удельный расход энергии при измельчении, приводящий соответственно к большему нагреву сырья.

Производительность волчка - 1,5-2т/ч; диаметр решетки 160 мм; емкость бункера 200 л; габаритные размеры 1,5x1,16x1,12 м.

Принципиальная схема волчка КМ-160 фирмы Koneteollisuus (Финляндия) та же, что и волчка LM-1000-1, конструктивно отличается привод. Нагнетающему и рабочему шнекам вращение передается от общего электродвигателя. Через клиноременную передачу приводится во вращение рабочий вал с насаженным на него зубчатым колесом, вступающим в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на валах подающих шнеков. Режущий механизм волчка набрал из решеток диаметром 160 мм и крестовидных ножей. Диаметр отверстий решеток составляет 1,5; 2; 3; 5; 6; 10 или 13 мм.

Из волчков со шнековой подачей сырья получили наибольшее распространение угловые волчки, выпускаемые рядом зарубежных фирм: SW-130, SR-160, SR-200-Meissner, WW-130, WW-160, WW-200-Laska (Австрия) 130, 160, 200 - Kramer+Grebe. Эти волчки оснащены подающим и рабочим шнеками, которые расположены под прямым углом друг к другу, скорость вращения выбрана таким образом, что загружаемые крупные и мелкие куски мяса при захвате их витками шнека не сминаются и равномерно подаются к комплекту режущих инструментов.

Автоматические волчки фирмы Meissner отличаются от традиционных рационально выполненным переходом от транспортирующего шнека к рабочему. Шнеки располагаются в одной плоскости, а участок, связывающий приемный бункер с рабочим цилиндром, составляет половину витка подающего шнека, что уменьшает нагрев сырья при транспортировке. В волчках производительностью 12 или 8 т/ч при диаметре ножевой решетки 200 мм измельчают как свежее, так и мороженое мясо.

Корпус и приемный бункер изготовлены из нержавеющей стали. Размещение внутри корпуса с крышкой узлы волчка легко доступны. Приводы подающего и рабочего механизмов включаются раздельно кнопочными выключателями. Для подающего шнека предусмотрены две скорости вращения, переключение которых в зависимости от вида обрабатываемого сырья осуществляется автоматически или вручную рукояткой,

В комплект режущего механизма входит жилеточный нож, позволяющий в процессе работы извлекать из мяса трудно перерезаемые включения, которые отводятся через патрубок, расположенный в центральном отверстии решетки. Затяжку режущего комплекта осуществляют гайкой-маховиком. При диаметре ножевых решеток 200 им центровка рабочего шнека производится по центральному отверстию выходной решетки, что редко применяется в волчках такого типоразмера.

Волчки-мешалки - пример совмещения в одной машине нескольких технологических операций. Конструктивное отличие волчков-мешалок - наличие в приемном бункере перемешивающих органов, в соответствии с рисунком 33, имеющих в большинстве случаев автономный привод.

Фирма Seydelmann выпускает волчки-мешалки моделей МЕ130, МЕ130В, MG160, MG160B, MU200; MU200B, предназначенные для измельчения парного, охлажденного, замороженного (до минус 5°С) мяса /34/. Все детали волчков, включая подающий шнек, корпус и перемешивающие органы, изготовлены из нержавеющей стали.

В загрузочном бункере вместимостью 200, 250 или 300 л установлен перемешивающий орган, представляющий собой якорную мешалку с горизонтальной осью. Приемный бункер выполнен в виде полуцилиндра с прямыми боковыми поверхностями. В процессе работы перемешивающий орган одновременно нагнетает сырье на рабочий шнек, открытый по всей длине загрузочного бункера. Режущий механизм набран из ножей и решеток, выпускаемых ширмой для всех видов волчков. Он снабжен разделительным устройством, отбирающим 65-95 % находящихся в мясе твердых включений, и перемалывает их. Перемешивающий орган работает от автономного привода.

Таблица 5 - Технико-экономические показатели волчков

Фирма	Модель волчка	Произво- дитель- ность, (т/ч)	Установ- ленная мощно- сть, (кВт)	Производ- ственная площадь, (м²)	Масса без упаковки, (кг)
1	2	3	4	5	6
Seydeimann	AG160 AG160B AU200 AU200B AW130	4,5 4,5 6 6 20	37 37 48 48 150	1,7 1,7 1,7 1,7 По заказу	1600 1800 1600 1800
Nagema	FW16/1	5	13,5/20	1,1	1170
Братислава	РМ-3000-1	3	24,4	1,2	1630
Koneteollisu	М-160	4,5	30	0,9	1000
Meissner	SR-160 SR-200	8 12	21/27,35 32/39,35	1,6 1,6	1200 1400
Krsrner+Grebe	130/1 130/2 160/1	3 3 6	11 125/14 30	1,2 1,2 2	640 640 640

Продолжение таблицы 5

1

2

3

4

5

6

160/2

200/1

200/2

6

12

25/32

45

37/40

2

-

Laska

WW130-S

WW130-2

WW160-S

WW160-2

WW200-S

WW200-2

ZW160-S

ZW160-2

ZW200-S

ZW200-2

11

10

22

22/30

30

30/38

4

5

6,5

8

1,2

2,3

30

22/30

37

30/38

780

800

1400

1500

1510

1408

1452

-

100

1050

1150

1200

Волчки-мешалки фирмы Laska (Австрия) /34/ серии MW 130, MW160 предназначены для использования при производстве фаршевых мясных продуктов. Они обеспечивают такую же однородность продукта, как и мешалки промышленного типа в сочетании с волчком.

В приемную воронку одновременно загружают до 450 кг мяса, В ней имеются два перемешивающих органа Z-образной формы. Особенность конструкций этих волчков - наличие параллельно установленных рабочего и подающих шнеков. Уровень установки рабочих органов варьируется. Волчки-мешалки работают в трех режимах - смешивание, смешивание плюс измельчение, измельчение. Привод месильных органов и шнеков раздельный, режим задается переключателем. Корпус волчков и все соприкасающиеся с обрабатываемым материалом детали изготавливаются из нержавеющей стали.

Фирмой Koneteollisuus (Финляндия) разработаны волчки серии LM в комплекте со смесителями и устройствами автоматической подачи сырья следующих моделей: LM-82/A (диаметр решетки 82 мм); LM-22-A (83 мм); LM-98/А (98 мм); LM-32/A (100 мм); LM-130/A (130 мм); LM-42/A (130 мм) /34/.

Перемешивающими органами служат две боковые лопасти и радиально расположенные лопатки. В процессе работы боковые лопасти направляют сырье к центру приемного бункера, а лопатки - на рабочий шнек.

Новые агрегаты "Walient" фирмы Wolfking (Дания) моделей 600/200 и 400/140 выполнены на высоком техническом уровне и отвечают самым современным требованиям эргономики и санитарии /34/ агрегат включает в себя мини-подъемник, разделительную систему BES-200 для отделения костных частей и хрящей, перемешивающие устройства с программным управлением и измельчитель, которые могут быть соединены в одной машине или функционировать автономно,

Волчек модели TCS-150 фирмы Omet (Италия) производительностью до 4 т/ч с диаметром решетки 150 мм предназначен для измельчения свежего и мороженного мяса и по своей конструкции отвечает требованиям современного производства /4/. Сырье загружается встроенным механизмом грузоподъемностью 200 кг, работающим от автономного привода, и наклонными плоскостями приемного бункера направляется на винтовой захват рабочего шнека.

а - фирмы Seydelmann; б - фирмы Koneteollisuus (Финляндия); в - фирмы Laske (Австрия); г - фирмы Wolfkingl (Дания).

Рисунок 33 - Перемешивающие органы волчков-мешалок.

В горловине, соединяющей приемный бункер с рабочим цилиндром, смонтирован вал с двумя пальцами-лопатками, выполняющий роль толкателя и отчасти перемешивающего органа.

Техническая характеристика волчков-мешалок приведена в таблице 6.

Таблица 6 - Технические характеристики волчков мешалок

Фирма

Модель

Произво- дитель- ность,

(т/ч)

Установле- нная мощность,

(кВт)

Производ- ственная площадь,

(м²)

Маса без упаковки,

(кг)

Seydeimann

МЕ130Т

ME130L

МЕ130/3-Т

ME180/3-L

MG160/2-T

MG160/2-L

MG160-T

MG160-L

MG160B-T

MG160B-L

MU200-T

MU200-L

MU200B-T

MU200B-L

3

5

6

11

12

11

12

32

27

32

27

45

37

45

37

45

37

0,6

1,2

0,8

1,2

0,8

1,2

400

1200

1000

1200

1000

1200

Laska

MW/130

MW160

AU200

AU200-L

АW1300

6

20

11,5

19

48

150

0,8

1,7

По заказу

700

750

1600

1800

-

Koneteollisuus

LM82/A

LM22/A

LM98/A

LM32/A

LM30/A

LM42/A

0,6

0,9

1,6

3

4,1

4,2

8,6

0,5

0,7

190

250

390

Wolfking

MG-140

MG-400/140

MG-600/200

0,7/2

3/6

9

10

33/40

1

1,4

2,9

415

750

1400

Оpmet

TCS150

4

16/24

2,7

1520

1.4 Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки машины для мелкого измельчения мяса (волчок).

На сегодняшний день в отечественной и зарубежной практике используется множество волчков с некоторыми конструктивными особенностями. Все они обладают какими-то преимуществами и недостатками.

На основе анализа приведенных в обзоре описаний многообразных конструкции волчков можно выделить основные тенденции их конструирования: повышение единичной мощности оборудования; совмещение нескольких технологических операций в одной машине; снижение энергозатрат на измельчение 1 т сырья; создание универсальных машин по виду измельчаемого сырья - мороженного и мягкого, снабженных перемешивающими органами и разделительными устройствами.

При конструировании новых машин необходимо предусматривать механизацию загрузки и выгрузки сырья, автоматизацию контроля за ходом процесса, использование в измельчающем механизме стабилизирующих устройств, специальных механизмов, самоналаживающий процесс измельчения. Они должны быть удобны в эксплуатации, снабжены разборными узлами крепления, не требующими дополнительного инструмента, разделительным устройством, а также соответствовать современным требованиям эргономики.

Новейшая измельчающая техника для мясного сырья основывается на создании рабочих органов с принципиально новыми элементами, обеспечивающими совмещение операций измельчения и жиловки, использование рациональных систем регулирования зажимного усилия при их сборке, а также совершенствовании компоновки рабочих органов.

Перечисленным требованиям в наибольшей степени соответствуют универсальные волчки, изготовленные из коррозионностойких материалов - нержавеющей стали, высокопрочных пластмасс. Их конструкция позволяет оперативно варьировать режим работы в зависимости от вида измельчаемого сырья, предусматривает установку дополнительных узлов, например, разделительной приставки, с минимальными трудозатратами. Автоматическая работа волчков контролируется электронными приборами, что в совокупности с названными конструктивными особенностями обусловливает высокое качество измельчения мясного сырья.

Экономическая целесообразность обосновывается необходимостью создания перерабатывающего оборудования небольшой производительности для предприятий малой мощности, которое содержала бы в себе все современные способы снижения удельных энергозатрат на производство продукции.

Базовыми вариантами для разработки волчка принимаем волчок входящий в состав Универсального мясоперерабатывающего агрегата (ПО "Стрела" г. Оренбург), волчок фаршевый ВФ-160 и волчок-жиловщик ВЖ-200 (КБ Химавтоматики, г.Воронеж), которые обладают достаточно хорошими технико-экономическими показателями.

2 Расчетная часть

2.1 Технологический расчет

Согласно технологическому расчету линии по производству колбас, требуемая производительность волчка находится в пределах 500...700 кг/ч. Данная производительность может быть обеспечена при диаметре решетки волчка 80 мм и частоте вращения ножевого вала в диапазоне 200...250 об/мин.

Все вычисления в данном подразделе ведутся согласно методике изложенной в курсе "Детали машин".

При технологическом расчете производительность ножей определяется по формуле:

, (2.1)

где - коэффициент использования площади решетки-то есть отношение площади отверстий ко всей площади решетки, = 0,6 - 0,7;

F - режущая способность измельчающего механизма, м² /кг;

F_p - удельная поверхность продукта после измельчения, мг/ч; для случая измельчения не замороженного мяса в волчках с диаметром отверстий выходной решетки равном 8 мм, F_p = 0,6 - 0,7 м² /кг, при измельчении замороженного мяса F_p увеличивается на 15-20 %.

Режущую способность рабочего механизма волчка определяют по формуле

, м²/ч (2.2)

где п - число оборотов ножей в минуту, мин^-1;

D - диаметр решетки, м;

k_i - число лезвии на ножах и число режущих плоскостей в механизме;

- коэффициент использования площади решетки под отверстия для прохода мяса.

Мощность привода режущего механизма рассчитывают по выражению

, (2.3)

где q - удельный расход энергии на измельчение, Дж/кг, для решетки с диаметром 6 мм q = (0,9 - 1,2)х10⁴ Дж/кг,

Q - производительность режущего механизма, кг/ч.

Производительность режущего механизма является лимитирующей. Исходя из этого находят частоты вращения рабочего шнека и питающих шнеков.

, об/мин (2.4)

, об/мин (2.5)

где D_рш, D_пш - наружные диаметры соответственно рабочего и питающего шнеков, м;

d_рш, d_пш - диаметры валов соответственно рабочего и питающего шнеков, м;

S_рш, S_пш - шаг винта соответственно рабочего и питающего шнеков, м;

- плотность мяса, кг/м, = 1100 кг/м ;

- коэффициенты заполнения соответственно рабочего и питающего шнеков.

Мощность необходимую для питающих шнеков определяют по выражению

, кВт (2.6)

где К₀ - коэффициент сопротивления при перемещении продукции шнеками; Ко = 4-8;

L_пш - длина питающих шнеков, м.

Мощность необходимую для рабочего шнека определяем по выражению

, кВт (2.7)

где - коэффициент учитывающий потери энергии на трение продукта о стенки при движении его в цилиндре волчка, =0,72 - 2;

Р₀ - давление необходимое для преодоления сопротивлений, Н/см².

, (2.8)

где Z₀ - количество решеток;

- напряжение сдвига продукта, =3 - 50 н/см;

d₁, d₂ - диаметры отверстий в решетках, см.

Рассчитаем производительности, мощности и частоты вращения рабочих органов волчка для двух вариантов его работы:

а) для случая измельчения не замороженного свежего мяса;

б) для случая измельчения размороженного мяса.

Исходные данные для расчета производительности и мощности режущего механизма волчка при измельчении свежего мяса: n₁= 250 об/мин; =0,6;

F_p₁ = 0,6 м² /кг; D = 0,08 м; ₁=0,6; ₂ = 0,6; ₃ = 0,6;

₄ = 0,6; К₁ = К₂ = К₃ = К₄ = 4; q = 1x10⁴ Дж/кг

По формуле (2.2)

F₁ = 15 • 250 • 3,14 • 0,08² • (0,6 • 4 + 0,6 • 4 + 0,6 • 4 + 0,6 • 4) = 723м/ч²

по формуле (2.1)

кг/ч

Для измельчения размороженного мяса: F_P₂ = 0,7 мг/кг; п₂ = 200 об/мин.

По формуле (2.2)

F₂=152003,140,08².(0,6.4+0,64+0,64+0,64) = 579 м/ч²

по формуле (2.1)

кг/ч

Мощности рассчитаем по формуле (2.3):

кВт

кВт.

Исходные данные для расчета питающих шнеков:

D_пш= 0,075 м; d_пш = 0,03 м; р = 1100 кг/м³; К₀ = 6;L_пш = 0,25 м; S_пш = 0,058 м. 1) при измельчении свежего мяса: Q_пш=0,723 т/ч; _пш1 = 0,3;

2) при измельчении размороженного мяса: Q_пш2=0,496 т/ч; _пш2 = 0,255.

По формуле (2.5):

об/мин

по формуле (2.6):

кВт

Исходные данные для расчета рабочего шнека:

D_пш⁼0,07 м; d_пш⁼0,03 м; =1100 кг/м³; =0,95; d₁= 0,6 см; d₂ = 1 см; Z₀ = 3; =10 н/см; S_рш=0,05.

при измельчении свежего мяса: Q_рш1=0,7 т/ч; _рш1=0,4;
при измельчении размороженного мяса: Q_рш2=0,5 т/ч; _рш2⁼ 0,34.

По формуле (2.4):

об/мин

по формуле (2.7):

кВт

Требуемая мощность волчка, находится суммированием мощностей необходимых для его рабочих органов.

Р_волчка=Р_нв+Р_пш+Р_рш, кВт

По выражению (2.9) получим:

Р_{волчка1}=2+0,01+0,06+2 кВт;

Р_{волчка2}=1,4+0,01+0,04=1,441 кВт.

Полученные результаты сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Результаты технологического расчета волчка

Рабочий орган	Состояние сырья
	Свежее			Размороженное
	Частота вращения, (об/мин)	Производительность, (т/ч)	Затрачиваемая мощность, (кВт)	Частота вращения, (об/мин)	Производительность, (т/ч)	Затрачиваемая мощность, (кВт)
Питающие шнеки	85	0,73	0,01	68,6	0,5	0,01
Рабочий шнек	167	0,73	0,05	134	0,5	0,02
Режущий механизм	250	0,73	2	200	0,5	1,4
Итого:	-	0,73	2,06	402,6	0,5	1,43

2.2 Кинематический расчет привода

Определение мощности и частоты вращения двигателя.

Расчет волчка, проведем по максимальной мощности, которая будет при измельчении свежего мяса.

Так как привод рабочих органов волчка осуществляется от одного двигателя, в соответствии с рисунком 34, то требуемую мощность двигателя определяем расчленяя машину на отдельные механизмы, а затем суммируем полученные мощности.

Определяем мощность необходимую для привода ножевого вала, Вт:

, Вт (2.10)

где Р_нв - мощность затрачиваемая режущим механизмом, Р_нв=2000 Вт;

_м - коэффициент полезного действия муфты (КПД), _м=1;

_р- КПД редуктора, _р=0,96;

_цп - КПД цепной передачи, _цп=0,93;

_пс - КПД пары подшипников скольжения, _пс = 0,99;

_пк - КПД пары подшипников качения; _пк=0,99

Определяем мощность необходимую для привода питающих шнеков, Вт:

, Вт (2.11)

где Р_пш - мощность необходимая для питающих шнеков, Р_пш = 3 Вт;

_оп - КПД открытой передачи; _оп=0,96.

Определяем мощность требуемую для привода рабочего шнека, Вт

, Вт (2.12)

где Р_рш - мощность необходимая для работы шнека, Р_рш= 7 Вт.

Требуемая мощность двигателя определяется по выражению

, Вт (2.13)

По полученной требуемой мощности определяем номинальную мощность двигателя по каталогу. Выбираем тип двигателя.

Получим: по выражению (2.10)

, Вт

1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - редуктор; 4 - цепная передача; 5 -подшипник качения радиальный; 6 - зубчатая передача; 7- подшипник скольжения упорный; 8 - питающий шнек; 9 - режущий механизм; 10 -подшипник скольжения радиальный; 11 - рабочий шнек; 12 - соединение хвостовиком; 13 - шлицевое соединение; I, И, III, IV, V, VI, VII, IV’ , V’ - валы.

Рисунок 34 - Кинематическая схема волчка

по выражению (2.12)

Вт

по выражению (2.13)

Вт.

По каталогу номинальная мощность двигателя Р_ном=3000 Вт.

Выбираем двигатель 4A100S4P3 с номинальной частотой вращения _ном=1420 об/мин.

Определение передаточного числа привода и его ступеней.

Передаточное число привода U определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя п_ном к частоте вращения приводного вала рабочей машины п_в при номинальной нагрузке:

, (2.14)

Частота вращения ножевого вала волчка п_нв=250 об/мин.

Частота вращения рабочего шнека волчка п_рш=167 об/мин.

Частота вращения питающих шнеков п_пш=85 об/мин.

Определяем передаточное число привода ножевого вала по выражению (2.14).

Определяем передаточное число привода рабочего шнека по формуле:

Определяем передаточное число привода питающих шнеков по формуле:

Определяем передаточные числа ступеней привода по формулам:

, (2.15)

, (2.16)

, (2.17)

где U_р - передаточное число редуктора;

U_цп1 - передаточное число цепной передачи от редуктора к ножевому валу;

U _цп2 - передаточное число цепной передачи от редуктора к рабочему шнеку;

U_on₁ - передаточное число открытой передачи от рабочего шнека к питающим;

U_o_п2 - передаточное число открытой передачи между питающими шнеками.

Выбираем мотор-редуктор МЦ-63. U_p =З, 16; Т=62,5 Нм (допустимые момент на тихоходном валу редуктора)

По выражению (2.15)

по выражению (2.16)

принимаем U_o_п2 =1;

по выражению (2.17)

U_n_ш =16,7/(3,16 • 2,69 • 1) = 1,9

Определение силовых и кинематических параметров привода.

Угловые скорости определяют по зависимости

, (2.18)

где - угловая скорость 1-го вала, с^-1;

п\ - частота вращения i-гo вала, об/мин.

Вращающий момент на i-ом валу определяем по зависимости:

, (2.19)

По выражению (2.14) определяем частоты вращения валов волчка:

n₁=n_ном=1420 об/мин;

n_II=n_I=1420 об/мин;

n_III =n_I/U_p = 1420/3,16=450 об/мин;

n_V=n_III/U_цп2=450/2,69=167 об/мин:

n_VI=n_V /U_оп1=167/1,965=85 об/мин;

n_VII=n_VI/U_o_п2=85/1=85 об/мин.

По зависимости (2.18) определяем угловые скорости на валах:

с^-1;

с^-1.

По зависимости (2.19) получим:

Нм;

Нм.

Для упрощения расчета не будем учитывать влияние открытой передачи и примем завышенные значения T_VI=Т_VII= 0,2 Нм.

Крутящий момент на ведущей звездочке привода ножевого вала находится по формуле

Нм

Крутящий момент на ведущей звездочке привода рабочего шнека рассчитывается по формуле

Нм

2.3 Расчет открытой цилиндрической зубчатой передачи

Выбор материала колес.

Выбираем для колес передачи материал: сталь 35, твердость 163...192 НВ, термообработка - нормализация.

Определяем среднюю твердость колес:

Производим определение допускаемых контактных напряжений.

Определяем коэффициент долговечности по формуле

, (2.20)

где N_ho - число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости.

При НВср=177,5 - N_H₀=10х10⁶;

N - число циклов перемены напряжений весь срок службы:

, (2.21)

где Lh - срок службы передачи, ч; Lh=10000 ч.

Если N получается больше N_НО то следует принимать K_Н_L=1.

Определяем допускаемое контактное напряжение для зубьев колеса [] _н, Н/мм² по формуле

, (2.22)

где [] _но - допускаемое контактное напряжение, соответствующее пределу контактной выносливости при числе циклов перемены напряжений N_H_о, Н/мм². При N_H₀=10х10⁶- []_но=386,5 Н/мм².

Производим определение допускаемых напряжений изгиба []_F.

Рассчитываем коэффициент долговечности по формуле

, (2.23)

где N_F_о=4x10⁶ - число циклов перемены напряжений для всех сталей, соответствующее пределу выносливости.

При N > N_F_о принимают K_Fl=1

Определяем допускаемое напряжение изгиба для зубьев колеса []_F, Н/мм² по формуле

, (2.24)

где []_F_о- допускаемое напряжение изгиба соответствующее пределу изгибаемой выносливости при числе циклов перемены напряжений N_F₀=4x10⁶ - []_F₀ =183 Н/мм².

По выражению (2.21)

Следовательно, принимаем К_нс=1; N > N_F₀=> K_FL=1;

по выражению (2.22)

Н/мм²

по выражению (2.24)

Полученные результаты сводим в таблицу

Таблица 8 - Механические характеристики материала зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термообработка	НВср	[]_н	[]_F
				Н/мм²
Колесо	Сталь 35	нормалиция	177,5	386,5	183

Расчет зубчатой передачи между питающими шнеками.

Определяем межосевое расстояние a_w, мм по формуле

, (2.25)

где К_а - вспомогательный коэффициент.

Для прямозубых передач К_а=49,5;

_а - коэффициент ширины венца колеса; _а=0,22:

Кн- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба; Кн=1.

Определяем модуль зацепления m, мм по формуле

, (2.26)

где Km - вспомогательный коэффициент. Km=6,8;

d - делительный диаметр колеса, мм:

d = 2a_w.U_on/(U_on+1), (2.27)

b - ширина венца колеса, мм:

, (2.28)

Определяем суммарное число зубьев колес по формуле:

Z=Z₁+Z₂ = 2a_w/m, (2.29)

где Z₁,Z₂ - число зубьев каждого из колес.

Определяем основные геометрические параметры передачи, мм: диаметр вершин зубьев по формуле:

d_a=d+2m; (2.30)

диаметр впадин зубьев определяют по формуле:

d_f=d-2,4m, (2.31)

По условию (2.25)

мм

конструктивно принимаем a_w=80 мм; по выражению (2.28):

b=ахa_w=0,22x80=17,6 мм. Принимаем b=17 мм;

по выражению (2.27)

мм

по условию (2.26):

Принимаем стандартное значение модуля m = 1 мм. Суммарное число зубьев колес по выражению (2.29):

Z=Z₁+Z₂=2a_w/m=2-80/1=160.

Число зубьев колес одинаково Z₁+Z₂=Z/2=160/2=80, так как передаточное число Uon=1.

Основные геометрические параметры передачи; по выражению (2.30)

d_a=d+2m=80+2x1=82 мм

по выражению (2.31)

d_f =d-2,4m=80-2,4x1=77,6 мм.

Проверка контактных напряжений _н, Н/мм² производится по формуле:

, (2.32)

где К - вспомогательный коэффициент, К = 436;

Ft - окружная сила в зацеплении Н:

F_t=2T_VI10³/d, (2.33)

К_на- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, К_Hа=1;

К_н - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи, К_н=1,04.

Проверка напряжений изгиба зубьев колес _F, Н/мм производится по формуле:

, (2.34)

где Y_F - коэффициент формы зуба колеса, Y_F = 3,61;

K_F - коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями, K_F=1;

K_F - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба, K_F=1;

K_F - коэффициент динамичности нагрузки, K_F=1,1.

по выражению (2.33)

F_t=2•0,2•10³/80=5 Н;

по условию (2.32)

Передача получается недогруженной на 90%, но изменить ее параметры невозможно.

Получим по условию (2.34)

Получили _F значительно меньше []_F, что допустимо.

Расчет зубчатой передачи привода питающих шнеков.

По условию (2.25)

мм

конструктивно принимаем a_w = 90 мм;

по выражению (2.28)

b₁=b₂=0,2290=19,8 мм

Принимаем b=20 мм;

по выражению (2.27)

d=2901,965/(1,965 +1)=119 мм

по условию (2.26)

мм

Принимаем стандартное значение модуля m=1 мм. Суммарное число зубьев колес по выражению (2.29) равно;

Z=Z₁+Z₂=2a_w/m=2x90/1=180

Число зубьев шестерни находим по формуле:

, (2.35)

По формуле (2.35)

по формуле (2.29)

Z₂=180-61=119

Определим фактическое передаточное число U_ф и проверим его отклонение U от заданного значения по формулам:

. (2.36)

, (2.37)

По формуле (2.36)

по условию (2.37)

Определим основные геометрические параметры передачи.

Делительный диаметр звездочки рассчитываем по формуле:

d_l=mZ_l , (2.38)

Получим:

d₁=161=61 мм

Диаметры вершин зубьев по Формуле (2.30):

d_a₁=61+2•1=63 мм;

d_a₂=119+2l=121 мм.

Диаметры впадин зубьев по формуле (2.31)

d_f1=61-2,4•1=58,6 мм;

d_f₂=119-2,41=116,6 мм.

Проверка напряжений.

По формуле (2.33)

F_t=2-0,2.10³/119=3,4 Н

по условию (2.32)

по условию (2.34)

Определяем радиальную силу в зацеплении по выражению

F₀=Fttga, (2.39)

где - угол зацепления, =20°.

Получим:

F₀=3,14 • fg20°=1,24 H

2.4 Расчет подшипников скольжения

Расчет радиальных подшипников скольжения производят по удельному; давлению Р в подшипнике и величине PV, в некоторой степей] характеризующей износ последнего.

Окружная скорость на шейке вала, м/с рассчитывается по формуле

, (2.40)

где d - диаметр подшипника, мм;

п - частота вращения вала, об/мин.

Удельное давление в подшипнике Р, Н/мм определим по формуле

, (2.41)

где l - длина подшипника, мм;

R - радиальная нагрузка на подшипник, Н;

[Р] - допускаемое давление Н/мм.

Проверка условия:

PV<[PV], (2.42)

где [PV] - допускаемое значение, [PV]=4 Нм/(мм₂с).

Расчет упорных подшипников производят по условиям:

, (2.43)

, (2.44)

где D и d_o - диаметры кольца, соответственно наружный и внутренний,мм;

Проверка:

R₁-R²-F_on+R₃=0

242,57-836,38-52,4+646,21=0

Относительная частота вращения на плоскости подшипников равна разности частот вращения внутреннего и полого валов:

п=п_нв-п_рш=250-167=83 об/мин

Окружная скорость на шейке 2 вала по выражению (2.40) равна:

м/с

Принимаем длину подшипника с индексом 2 1₂=19 мм.

Проверяем условия (2.41) и (2.42):

P₂V₂=1,690,1=0,19 Н/(мм²С)=4 Н/(мм²С)

Подшипник 2 пригоден.

Окружная скорость на шейке 1 вала по выражению (2.40) равна:

м/с

Принимаем длину подшипника с индексом 1 l₁=10 мм.

Проверяем условия (2.41) и (2.42):

Подшипник 1 пригоден.

Исходные данные d=18 мм; п_н_в=250 об/мин; п_рш=167 об/мин.

Рисунок 35 - Расчетная схема ножевого вала

В данном случае радиальной нагрузки на подшипники нет, поэтому их длину принимаем без расчета l₁=1₂=8 мм.

Исходные данные D_рш=70 мм; d_o_рш=35 мм; S_p_ш=336,5 Н; п_рш=167 об/мин; D_n_ш=30 мм; d_n_ш=20 мм; S_n_ш=18,53 Н; п_пш=85 об/мин.

Рисунок 36 - Упорный подшипник скольжения

Проверка подшипника рабочего шнека: по условию (2.43)

по условию (2.44)

Подшипник пригоден.

Проверка подшипника питающего шнека: по условию (2.43)

по условию (2.44)

Подшипник пригоден.

2.5 Проверка шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов, длины шпонок по ГОСТ 23360-78. Материал шпонок - сталь 45 нормализованная. Напряжение смятия и условия прочности определяем по формуле

, (2.45)

где Т - вращающий момент на валу, Нм;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки, мм;

t₁- глубина паза вала, мм;

l - длина шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм;

_см - допускаемое напряжение смятия, МПа; при стальной ступице _см=110 МПа, при чугунной - _см=60 МПа.

Шпонка под зубчатым колесом: d= 20 мм; bxh = 6x6; t₁ = 3,5 мм; l = 14 мм; Т = 0,2 Нм.

Получим по условию (2.45)

Берем шпонку как для вала предыдущего диапазона диаметров: bxh = 5x5; t₁ = 3 мм; 1 = 10 мм.

Проверяем по условию (2.45)

Принимаем последний вариант, так как ГОСТ 23360-78 не предусматривает шпонок с меньшими размерами.

Шпонка под сдвоенной звездочкой на полом валу d=38 mm; bxh=6x6; t₁=3,5 мм; 1=10 мм; Т=3,53 Нм.

Проверяем по условию (3.45)

Шпонка под сдвоенной звездочкой на тихоходном валу редуктора: d=22 мм; bxh=8x7; t₁=4 мм; 1=30 мм; Т=78,09 Нм.

Проверяем по условию (2.45)

2.6 Проверка шлицевого соединения

Шлицевое соединение 6x26x30 ГОСТ 1139-58.

Расчет на смятие по условию:

(2.46)

где Т - момент передаваемый соединением, Нм;

ψ = 0,75 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий по рабочим поверхностям зубьев;

F - площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1 мм длины, мм.

(2.47)

где Z - число зубьев;

D_в - наружный диаметр зубьев вала, мм;

d_a - диаметр отверстия шлицевой втулки, мм;

f- радиус фаски, мм;

r - радиус закругления, мм;

r_ср - средний радиус соединения, мм.

(2.48)

_см - допускаемое напряжение на смятие боковой поверхности зубьев шлицевых соединений, МПа.

Исходные данные: Z=6; d_a=0,2 мм; D_в=30 мм; f=0,3 мм; r=0,2 мм; l=14 мм; Т=3,53 Нм; =60 МПа.

Получим по выражению (2.48)

мм

по выражению (2.47)

по условию (2.46)

Мпа<

2.7 Проверочный расчет валов

Цель расчета - определить коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемыми.

,

где [S]=l,6…2.

Определяем напряжения в опасных сечениях вала. Н/мм²:

- нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений _а равна расчетным напряжениям изгиба _u :

, (2.49)

где М - суммарный момент (изгибающий) в рассматриваемом сечении, Нм;

W - осевой момент сопротивления сечения вала: для сплошного вала:

W_o=0,1D³, (2.50)

для полого вала:

, (2.51)

где D - диаметр вала, мм;

d - диаметр отверстия, мм;

- касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при ко тором амплитуда цикла _а равна половине расчетных напряжений кручения _к

, (2.52)

где Т - крутящий момент, Нм;

W_p - полярный момент инерции сопротивления сечения вала: для сплошного вала:

W_po=0,2D³, (2.53)

для полого вала:

, (2.54)

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала по формуле

, (2.55)

, (2.56)

где К и К - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

Kd - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

KF - коэффициент влияния шероховатости

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм² по формулам

, (2.57)

, (2.58)

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения. Н/мм² , =0,58 .

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам

, (2.59)

, (2.60)

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении по формуле

, (2.61)

Особенность конструкции валов рассчитываемой машины является то, что один из них находится внутри другого. Для облегчения расчета примем два вала за единое целое и увеличим допускаемый коэффициент запаса прочности в опасном сечении [S] = 4.

Расчет проводим для наиболее опасного сучения, которое находится над звездочкой на полом валу в месте установки подшипника скольжения на внутреннем валу.

Исходные данные; М 81,4 Нм; Т=78,09 Нм; =330 Н/мм²; =190 Н/мм²; D₀=38 мм; D₀=26 мм; d₀=30 мм.

По выражению (2.50)

W₀=0,126³=1757,6 мм³

по выражению (2.51)

мм³

W_общ=1757,6+3115,7=4873,3 мм³

по выражению (2.49)

Н/мм²

по зависимости (2.53)

W_po=0,226³=3515,2 мм³;

по зависимости (2.54)

мм³

W_общ=3515,2+6231,4=9746,6 мм³

по выражению (2.52)

Н/мм²

Определяем коэффициент концентрации напряжений для расчетного сечения по выражениям (2.55) и (2.56):

По зависимости (2.57) и (2.58) определяем пределы выносливости в расчетном сечении:

Н/мм²

По выражениям (2.59) и (2.60) определяем коэффициенты запаса прочности:

Определяем общий коэффициент запаса прочности по выражению (2.61)

По результату проведенного расчета делаем вывод, что валы пригодны.

4 Безопасность труда

4.1 Анализ условий труда в колбасном цехе

В процессе труда человек взаимодействует со средствами производства, с производственной средой и с предметами труда. При этом он подвергается воздействию большого числа факторов, влияющих на здоровье и работоспособность человека.

Эти факторы определяются внешней производственной средой, физической и нервно-психической нагрузкой, монотонностью, ритмом труда, а также оформлением интерьеров, оборудованием рабочих мест и др.

Для эффективной работы, для повышения работоспособности и укрепления здоровья рабочих, необходимо приведение перечисленных факторов в оптимальное состояние.

Проанализируем условия труда в колбасном цехе.

По санитарно-гигиеническим показателям:

Одним из факторов является неблагоприятный микроклимат, составляющими которого являются температура воздуха, относительная влажность и скорость движения воздуха. В силу того, что в качестве сырья используется замороженное или размороженное мясо, возможно повышение влажности воздуха, что может усугубить действие температуры на человека. Контакт с охлажденным продуктом может привести к переохлаждению кистей рук и как следствие к заболеванию суставов. Кроме того, влажная среда способствует заболеваниям кожи рук.

На изменение температуры в помещении (ее повышение) может влиять использование в технологическом процессе обжарочных камер. При непосредственном контакте они могут стать причиной ожогов.

Использование топлива в термокамерах колбасного цеха обуславливает возможность загрязнения им воздуха цеха. В воздухе могут присутствовать газообразные вещества продуктов горения. По опасности воздействия на человека их можно отнести к малоопасным (4 класс опасности) с ПДК до 20 мг/м³. При больших концентрациях возможно отравление. К отравлению может также привести утечка аммиака из холодильной установки.

При работе динамически неуравновешенных агрегатов появляются шум и вибрация. Шум в цехе возникает при работе редукторов, передач, электродвигателей. Источником шума также является вентиляционная система в цехе. Под воздействием шума у человека снижается внимание, замедляются психические реакции, снижается работоспособность.

Одни из важных элементов, который характеризует условия и характер труда, являются освещение. Недостаточное освещение колбасного цеха приводит к психологическому дискомфорту, развивает зрительное и общее утомление, снижает производительность.

Биологической опасностью, которая может стать причиной инфекционного заболевания работающих в цехе, считается контакт с сырым мясом.

По тяжести работы, выполняемые в цехе можно отнести к разным категориям, исходя из общих энергозатрат организма. Работа оператора волчка относится к категории работ средней тяжести, энергозатраты составляют 150-200 ккал/ч. Работа обвальщика мяса относится к тяжелой, так как разделывание тушь связано с систематическими физическими напряжениями, энергозатраты при этом составляют свыше 250 ккал/ч.

Существует вероятность получения травмы (жиловщики), так как его орудиями труда являются ножи с острыми режущими кромками различной конфигурации.

Использование электрической энергии в помещении 220/380 В для питания электродвигателей, осветительных установок в случае несоблюдения требований безопасности может привести к поражению человека электрическим током. По опасности поражения помещение цеха относится к особо опасным, согласно ПУЭ. По пожарной опасности помещение цеха относится к категории Д, согласно НПБ-105-95. Источниками возгорания являются технологическое оборудование, возникновение пожара возможно при авариях и неисправностях электрооборудования.

4.2 Нормирование опасных и вредных производственных факторов и мероприятия по их нормализации

4.2.1 Метеорологические условия

Одним из значительных факторов производственной среды является микроклимат. Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма. Отклонение от нормируемых параметров микроклимата может привести к снижению производительности труда, повышению утомляемости рабочих.

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

температура воздуха;
относительная влажность воздуха;
скорость движения воздуха;

Метеорологические условия определяются следующими факторами: временем года и тяжестью выполняемых работ.

Помещения линии производства вареных колбас можно охарактеризовать как помещения с незначительными избытками явной теплоты. Согласно с СанПиН 2.2.4.548-96, основную массу работ можно отнести к категориям IIа, IIб (прием сырья, жиловка, обвалка, измельчение и посол мяса, приготовление фарша,) – это работы с интенсивностью энергозатрат 201-250 ккал/ч (233-290 Вт), связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением.

Несоответствие санитарным нормам метеорологических условий также можно отметить в цехе жиловки и в цехе измельчения и особенно в цехе куттерования, так как это связано с технологическими требованиями (температура не должна превышать +5°С).

Различают оптимальные и допустимые величины показателей микроклимата.

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в таблице 2, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

Таблица 2 – Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Для поддержания микроклимата на предприятии имеются вентиляционные установки, использующие вентиляторы типа ВР 290-46 №2п в холодное время помещение отапливаются с помощью системы водяных калориферов типа КСК3-12-02.

Тип вентиляторов и калориферов подобраны согласно СНиП 41-01-2003. Допустимые параметры микроклимата приведены в таблице 3

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Таблица 3 – Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Мерой по уменьшению перепадов температур в цехе является теплоизоляция горячих поверхностей обжарочных камер.

Учитывая характер технологического процесса производства колбас, воздухообмен в помещении осуществляется за счет механической вентиляции, с кратностью обмена не менее единицы в час, по требованиям СНиП 2.04.05-91. Система отопления централизованная с гладкими трубами и температурой теплоносителя (вода) 150 °С.

Фактические значения показателей микроклимата, которые устанавливаются при аттестации рабочих мест, как показывает практика, не превышают нормативных, что обеспечивает допустимые условия работы.

Основной мерой локализации газообразных выделений в термокамерах колбасного цеха является уплотнение и герметизация оборудования. Герметизация неразъемных соединений осуществляется сваркой или пайкой, с использованием прокладочных уплотнений. Анализом установлено, что значительное загрязнение воздуха отсутствует и применяемая в цехе приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает допустимые условия труда.

Для защиты работающих от вредного воздействия шума, допустимые уровни которого приведены в таблице 16 согласно ГОСТа 12.1.003-85 в цехе рекомендуется провести акустическую обработку потолка, с использованием звукопоглощающих плит, типа ПС.

Таблица 16 - Допустимые уровни шума на рабочих местах

Помещение	Уровень звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц								Уровень звука ДБА
Помещение	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	Уровень звука ДБА
Производственное	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Такое мероприятие позволит снизить шум в помещении, на 5-7 дБ. На применяемом оборудовании (волчок, фаршемешалка, куттер) необходимо использовать кожухи на передачах, которые обеспечат звукоизоляцию и кроме того уменьшат опасность механического травмирования. Перечисленные мероприятия обеспечивают в цехе на различных рабочих местах от 64 до 88 ДБА.

Для обеспечения зрительного комфорта, в цехе применяется естественное, искусственное и совмещенное освещение, при котором недостаточному по нормам естественному освещению добавляется искусственное.

Естественное освещение осуществляется через боковые световые проемы в ограждающих конструкциях, площадь которых обеспечивает нормированное значение коэффициента естественной освещенности (е_н = 1 %), согласно СниП 23-05-95, с учетом характеристики зрительных работ, которые по точности можно отнести к 4-5 разряду (работы средней, малой точности).

Общее искусственное освещение помещения по нормам составляет Е_н = 150 лк. Достигается использованием газоразрядных ламп типа ЛД, ЛБ в светильниках ПВЛМ, ЛП009.

Расчет площади световых проемов, количества и мощности приведен ниже.

На рабочих местах необходимо учитывать факторы, снижающие и предупреждающие травматизм. Для этих целей предусматривается использование на рабочих местах жиловщика, обвальщика мяса кольчужных перчаток с металлической нитью, предотвращающих порезы рук (ГОСТ 12.4.164-85).

Конструкции оборудования (волчка, куттера) обеспечивают недоступность режущего механизма. Для предотвращения от случайного попадания в опасную рабочую зоны оборудования предусматриваются блокировки рабочих органов с приводом машины (ГОСТ 12.4.125-83 ССБТ). Такое мероприятие реализуется в проектируемой конструкции куттера.

Для снижения вибрации от отдельного оборудования (с большими скоростями вращения рабочих органов), кроме того, она создает дополнительный шум в цехе, необходимо обеспечить установку оборудования на фундаменты, которые уменьшают амплитуду колебаний, использовать амортизаторы. Тщательная балансировка вращающихся масс, соблюдение режимов ремонта оборудования, применение принудительной смазки также позволит обеспечить допустимый уровень вибрации по ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Для общей технологической вибрации он составляет 92 дБ на частоте 8; 16 Гц.

Правильная расстановка оборудования в производстве цеха обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем машинам и рабочим органам, при этом работающий должен по возможности не совершать лишних движений. Организация рабочих мест ведется с учетом антрополитических характеристик человека и расположением оборудования с учетом зоны наблюдения и досягаемости по требованиям ГОСТа 12.2.033-85.

Для исключения травм от воздействия электрического тока необходимо обеспечивать тщательную изоляцию электрических проводов с сопротивлением не менее 0,5 Мом, исключать их оголение. Уменьшает опасность поражения использование малого напряжения, не выше 42 В. В цехе оборудование, использующее электрическую энергию, снабжено аппаратами защиты от токов короткого замыкания и других аварийных режимов, которые могут привести к пожарам. Меры защиты выполняются согласно требованиям ПУЭ, ПТЭ, ПТБ, ГОСТа 12.4.011-85. Помещения аммиачных холодильных установок относятся к взрывопожароопасным, и в этом случае устанавливают сигнализаторы утечки и аварийной концентрации паров аммиака. Для ликвидации возгораний в цехе необходимо использовать огнетушители, которые в обязательном порядке располагаются на доступной высоте, в доступных местах в помещении, согласно ППБ-90. их количество определяется исходя из площади помещения, но не менее двух на 100 м².

4.3 Чрезвычайная ситуация

Одной из возможных чрезвычайных ситуаций на предприятии может быть утечка аммиака из холодильной установки.

Аммиак относится к активным химическим отравляющим веществам. Его характеристики приведены в таблице 17.

В зависимости от концентрации аммиака в воздухе и времени пребывания в зараженной атмосфере без средств защиты человек может быть временно выведен из строя или получить смертельную дозу. К ликвидации аварии в первую очередь привлекают личный состав штатной газоспасательной службы, если она имеется. Если этих сил на предприятии нет, то к ликвидации аварии подключаются специальные городские подразделения, с участием медицинских формирований. Работников обеспечивают противогазами.

Таблица 17 - Химические свойства аммиака

Ядовитое вещество	Температура кипения, С^о	Поражающая концентрация, мг/л	Экспозиция, мин	Смертельная концентрация, мг/л	Дегазирующие вещества
Аммиак	-33,4	0,2	360	7	Вода

В летнее время аммиак испаряется быстрее, что повышает его концентрацию в месте аварии, и заражаются смежные территории. Для защиты территории при растекании аммиака на пути движения облака являются эффективными водяные завесы. При аварии важно защитить помещения, где работают люди, от проникновения в них опасной газовоздушной смеси. С этой целью в помещениях отключают вентиляцию, закрывают окна, двери.

Глубину распространения облака (Г, км) вычисляют по формуле

, (4.1)

где К₁- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности. Для открытой местности K₁=1;

Q - количество АХОВ в тоннах;

а,b- доля АХОВ в первичном и вторичном облаке (для аммиака а = 0,2; 6-0,15);

К₂ - коэффициент степени вертикальной устойчивости атмосферы.

Наиболее часто встречающееся в реальных условиях, безразличное состояние атмосферы - изотермия К₂ = 1,5;

Uв - скорость ветра;

D - токсодоза АХОВ, мг-мин/л (для аммиака D = 0,2 мг-мин/л).

Предположим, при выбросе 2 т аммиака и скорости ветра 3 м/с, глубина распространения составит:

4.4 Расчет освещения в цехе

Для естественного освещения задачей расчета является определение необходимой площади световых проемов.

Рекомендуемые отношения общей площади световых проемов к площади производственного помещения для 4-5 разряда зрительных работ составляет :.

В помещении с размерами 12x6 м требуемая площадь окон составит:

м (4.2)

Расчет искусственного освещения сводится к определению количества ламп, при их заданной мощности.

Предположим, что для освещения цеха используются люминесцентные лампы типа ЛД мощностью 65 Вт со светильниками ПВЛМ (пылевлагозащит-ные, потолочные, двухламповые).

Требуемое количество светильников рассчитаем по формуле:

, (4.3)

где Е - нормируемая освещенность на рабочем месте. Согласно СНиП 23-05-95 для 4-5 разряда зрительных работ Е_н =150 лк;

Кз - коэффициент запаса. Для незначительного загрязнения воздушной среды принимаем Кз= 1,3;

Z - коэффициент неравномерности освещения. Для люминесцентных ламп принимаем Z = 1,1;

S - площадь пола помещения; S=AB=126=72m²

Ф - световой поток лампы. Для лампы ЛД-65 по светотехническим характеристикам Ф = 4550 лм;

- коэффициент использования светового потока, выбирается по справочным данным в зависимости от индекса помещения, используемых светильников и окраски помещения (т.е. коэффициентов отражения потолка, стен).

Принимаем потолок белый - р_п=70 %, стены средней светлости - р_с=50%.

Индекс помещения:

(4.4)

где Н_Р - рабочая высота подвеса светильника:

H_p=H-h_p=3,6-0,6=3 (4.5)

где Н - высота помещения. Принимаем Н=3,6 м;

h_p - высота условной рабочей поверхности. Принимаем h_p=0,6 м.

Тогда по справочным данным =56 %=0,56

Требуемое количество светильников в помещении будет равно

шт

Количество используемых ламп составит

n=N2=62=12 шт, (4.6)

где 2 - количество ламп в одном светильнике.

Итак, для обеспечения освещенности на рабочем месте 150 лк, необходимо использовать 12 шт. ламп типа ЛД (лампа дневного света) мощностью 65 Вт каждая.

5 Экономическая часть

Одной из главных задач, стоящих перед предприятиями по производству оборудования для пищевой промышленности, является создание машин и аппаратов, отвечающих мировым требованиям. Эта задача решается путем разработки специального оборудования, путем конструирования принципиально новых типов машин или модернизации существующих моделей оборудования.

Выбор оптимального варианта конструкции производится на базе показателей экономической эффективности. Приведенный экономический расчет показывает эффективность внедрения разрабатываемой машины для мелкого измельчения мяса (волчок). Техническая характеристика волчка:

Производительность, кг/ч 600

Установленная мощность, кВт 3

Занимаемая площадь, м 0,6

Масса, кг 190

Количество рабочих, обслуживающих машину, чел. 1

5.1 Расчет себестоимости проектируемой машины

Таблица 18 - Стоимость сырья и материалов

Материал	Масса, т	Цена за т, р	Сумма, р
Сталь 35	0,017	15450	262,6
Сталь 3 листовая	0,015	19050	285,75
Сталь 12Х18Н9ТЛ	0,026	45000	1170
Нержавеющий лист	0,005	46500	232,5
Швеллер	0,018	18000	324
Уголок	0,01	19060	190,6
Труба (прокат)	0,05	20250	1012,5
Итого			3478

Транспортные расходы составляют 5% от стоимости материалов. Затраты на транспортировку материалов составляют 173,9р.

Итого затраты на материалы учитывая транспортные расходы -3651,9р.

Таблица 19 - Стоимость покупных изделии

Изделия	Количество, ед	Стоимость за ед.	Сумма, р
1	2	3	4
Мотор-редуктор	1	2850	2850
Редуктор	1	2250	2250
Эл. двигатель	1	3300	3300
Шкив	2	187,5	3755

Продолжение таблицы 19

1	2	3	4
Ремень	4	75	300
Электроды	5	300	1500
Подшипник	2	120	240
Крепеж	3	150	450
Итого			11265

Транспортные расходы составляют 5% от стоимости покупных изделий. Затраты на транспортировку покупных изделий составляют 563,25 р.

Итого затраты на покупные изделия, учитывая транспортные расходы - 11828,25 р.

Таблица 20 - Энергозатраты на изготовление машины

Вид обработки	Стоимость 1 кВт/ч (руб.)	Количество раб. часов	Мощность (кВт)	Сумма (руб.)
Токарная	1,43	29	12	497,64
Фрезерная	1,43	24	12	411,84
Шлифовальная	1,43	21	13	390,39
Сверлильная	1,43	22	4	125,84
Сварочная	1,43	9	5	64,35
Итого				1490,06

Итого энергозатраты на изготовление машины составят 1490,06 р.

Таблица 21 - Основная заработная плата производственных рабочих

Профессия	Разряд	Количество раб. часов	Часовая тарифная ставка	Прямой фонд оплаты (руб.)
Токарь	IV	31	24,5	759,5
Фрезеровщик	IV	26	24,5	637
Шлифовальщик	III	23	24,5	517,5
Сверлильщик	III	11	24,5	247,5
Сварщик	IV	24	24,5	588
Электрик	III	2	24,5	45
Слесарь-сборщик	IV	19	24,5	465,5
Итого				3260

Итого прямой фонд заработной платы составит 3260 р

Премии составляют 15% от прямого фонда заработной платы:

32600,15 =489 р.

Дополнительный фонд заработной платы составляет 10% от прямой заработной платы и премии:

(3260+ 489)0,1 =374,9 р.

Уральский коэффициент составляет 15% от прямой, дополнительной платы и премии:

(3260+ 489+ 374,9)0,15=618,59 р.

Определяем полный фонд заработной платы (ПФЗП). Он равен общей сумме прямого фонда заработной платы, дополнительной заработной платы, премии и уральского коэффициента:

3260+489+374,9+618,59= 4742,49 р.

Отчисления на социальные нужды составляют 26% от ПФЗП:

4742,49-0,26 = 1233,05р.

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования составляют 80% от ПФЗП

4742,490,8 = 3793,99 р.

Цеховые расходы составляют 90% от полного фонда заработной платы (ПФЗП):

4742,490,9 = 4268,24 р.

Общезаводские расходы составляют 180% от ПФЗП:

4742,491,8 =8536,48 р.

Прочие расходы составляют 10% от ПФЗП:

4742,490,1 =474,25 р. Производственную себестоимость находим по выражению:

С_пр=С_м+С_п+С_э+ПФЗП+С_соц+Р_сэо+ЦР+ПР+ОР, (5.1)

где С_м - затраты на материалы, С_м = 3651,9 р.;

С_п - затраты на покупные изделия, С_п = 11828,25 р.;

С_э - энергозатраты на изготовление машины, С_э =1490,06 р.;

ПФЗП - полный фонд заработной платы, ПФЗП = 4742,49 р.;

С_СОц - отчисления на социальные нужды, С_соц = 1233,05 р.;

Рсэо - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, Р_сэо= 3793,99 р.:

ЦР - цеховые расходы, ЦР= 4268,24 р.;

ПР - прочие расходы, ПР= 474,25 р.;

ОР - общезаводские расходы, ОР=8536,48 р.

С_пр = 3651,9 + 11828,25 + 1490,06 + 4742,49 + 1233,05 + 3793,99 + 4268,24 + 474,25 + 8536,48 = 40018,71

Внепроизводственные расходы составляют 2% от производственной себестоимости: ВР=40018,71 • 0,02 = 800,37 р.

Полная себестоимость определяется по выражению:

С_пол= С_Пр + ВР, (5.2)

С=40018,71 + 800,37 = 40819,08 р.

Нормативная прибыль составляет 15% от полной себестоимости П=40819,08- 0,15 = 6122,86.

Оптовую цену определяем по выражению:

Ц_пол=П+С_пол

Ц_о= 6122,86 + 40018,71=46941,94 р.

Налог на добавленную стоимость (НДС) составляет 18% от оптовой цены за вычетом расходов на материалы, покупные изделия и электричество

НДС = (Ц₀-С_м-С_п-С_э)0,18, (5.3)

НДС = (46941,94 -3651,9 -11828,25 -1490,06)0,18= 2997,17р.

Договорная цена определяется по формуле:

Ц_д = Ц_о + НДС, (5.4)

Ц_д =46941,94 + 2997,17 = 49939,11 р.

5.2 Расчет капитальных вложений

Капитальные вложения определяются по формуле

К_общ=К_об + К_з+К_инв, (5.5)

где К_0б- капитальные вложения в оборудование, р.;

К₃ - капитальные вложения в здание, р.;

К_инв - капитальные вложения в инвентарь.;

Коб = Ц_д(1+++), (5.6)

-коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, = 0,1 ,

-коэффициент, учитывающий затраты на устройство фундамента, =0,02;

-коэффициент, учитывающий затраты на монтаж оборудования, =0,01;

К_об = 49939,11(1+0,1 + 0,02 + 0,01) = 56431,19 р.

К₃ = S_o_бщ • К_д.п • Ц, (5.7)

где S_o_бщ - площадь занимаемая машиной, S_o_бщ=0,6 м²;

К_д.п. - коэффициент, учитывающий проходы, К_дп.=1,7;

Ц - рыночная стоимость 1 м , Ц =5000 руб.

К₃ = 0,61,75000 = 5100 р.

Капитальные вложения в инвентарь К_инв составляют 5% от капитальных вложений в машину:

К_инв = 56431,19 • 0,05 = 2821,55 р.

К_общ = 56431,19 +5100 +2821,55 = 64352,74 р.

5.3 Расчет себестоимости годового выпуска продукции

Себестоимость годового выпуска продукции определяем по выражению:

С_пр = С_с + С_от + С_э + С_в + С₃ + С_соц + ЦР + HP + Р_сэо, (5.8)

где С_пр - себестоимость годового выпуска продукции, р.;

С_с - затраты на сырье, р.;

С_0т - затраты на отходы, р.;

С_э - затраты на электроэнергию, р.;

С_в - затраты на воду, р. С₃ - затраты на оплату труда, р.;

С_соц - отчисления на социальные нужды, р.;

ЦР - цеховые расходы, р.; HP - накладные расходы, р.;

Р_сэо - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, р.;

Затраты на сырье определяем по формуле:

С_с = (Ц_М+Ц_С+Ц_П)П (5.9)

где Ц_м - стоимость одной тонны мяса, Ц_м = 90000 р.;

Ц_с - стоимость соли;Цс =100р.;

Ц_п - стоимость приправ Ц_п =300р.

Р_год = П_кФ_об = 2351,2 • 0,6 = 1410,72

Ргод - годовая производительность волчка, Р_год = 1410,72 т./год;

С_с = (90000 + 100 + 300) • 1410,72 = 127529088 р./год

Затраты на отходы , при жилковании в процессе измельчения на волчке, составляют 8% от стоимости сырья :

С_от =1410,72-0,08 =112,86 р.

Затраты на электроэнергию определяем по формуле :

С_э = Ф_об • Ц_эл(N_Д+N_л) (5.10)

где N_Д - мощность электродвигателя, N_Д = 1,190 кВт.;

N л - мощность электролампы , N_л = 0,1 кВт;

Фоб - действительный фонд рабочего времени, час;

Цэл - стоимость электроэнергии, Цэл = 1.43 р./ кВт.

Действительный фонд рабочего времени определяем по формуле:

Ф_об = (365 - В - П )0,97 • m • I (5.11)

где В - выходные дни, В = 52;

П - праздничные дни, П= 10 ;

m -количество рабочих смен, m = 1;

i -продолжительность рабочего дня, i = 8 ч.;

Фоб=(365 -52 -10) 0,97 -8 • 1 = 2351,2 час

Определяем затраты на электроэнергию по формуле:

Сэ = 2351,2-1.43(1,19+ 0,1) = 4337,26 р

Затраты на воду определяют по формуле:

Св =VвЦв, (5.12)

где Vb - расход воды, Vb = 150 м³;

Цв - цена 1м , Ц, = 16 р

Св= 15014,32 = 2148 р.

Затраты на оплату труда:

C₃=PФ (ЧTC) mi, (5.13)

где Сз - прямой фонд заработной платы, р.;

Р. -число рабочих, Р. = 1;

Ф. - действительный фонд времени рабочих, дней.

Действительный фонд времени рабочих определяем по формуле:

Ф. = 365 - в - п - б – отп, (5.14)

где б - больничные дни, 6=10 дней;

отп. - отпуск, отп.= 24 дня;

Ф. = 365 - 52 - 10 - 10 - 24 = 269 дней.

Сз= 1 • 269• 20,5 -1-8 =64560р.

Премии составляют 40% от прямого фонда заработной платы:

С₃^пр= 64560-0,4 = 25824 р.

Дополнительный фонд заработной платы составляет 10% от затрат на плату и премии:

С₃^Д0П = (64560 + 25824)0,1 = 9038,4 р.

Уральский коэффициент составляет 15% от затрат на оплату труда, премии и дополнительного, фонда заработной платы:

(64560 + 25824 + 9038,4)0.15 = 14913,36 р.

Определяем затраты на оплату труда. Они равны общей сумме прямого и дополнительного фондов заработной платы, премии и уральского коэффициента:

СЗ = 64560 + 25824 + 9038,4 + 14913,36 = 114335,76 р.

Отчисления на социальные нужды составляют 26 % от затрат на оплату труда:

Ссоц = 114335,76 • 0,26 = 29727,30 р.

Цеховые расходы составляют 50% от Сз:

ЦР = 114335,76 • 0,5 = 57167,88 р.

Накладные расходы составляют 80 % от Сз:

HP = 114335,76 • 0,8 = 91468,61 р.

Производственная себестоимость годового выпуска продукции равна

С_пг = 127529088 + 112,86 + 4334,26 + 2400 + 64560 + 29727,30 + 57167,88 + 91468,61 = 127778858,91 р.

Внепроизводственные расходы составляют 3% от производственной себестоимости:

С_в = 127778858,91 • 0,03 = 3833365,8 р.

Полную себестоимость определяют по формуле:

С = С_ПГ + С_В, (5.15)

С = 127778858,91 + 3833365,8 = 131612224,71 р.

5.4 Расчет показателей эффективности

Себестоимость 1т. продукции определяем по формуле

С_1т = С/Р_год, (5.16)

где С - полная себестоимость годового выпуска продукции, р.;

Р_год - годовая программа выпуска продукции, Р_год=1410,72 т./год;

С_1т=131612224,71/1410,72 = 93294,36 р./т.

Планирование цен в условиях рыночной экономики.

Прибыль на 1 т. продукции составляет 15% от технологической себестоимости продукции:

П_1т = 127778858,91 • 0,15/1410,72 = 13586,56 р./т

Оптовую цену 1 т. продукции определяют по формуле:

ОЦ_1т=С_1т + П_1т, (5.17)

ОЦ,_т = 93294,36 + 13586,56 = 106880,92 р./т.

Оптовая - отпускная цена определяется по формуле:

ООЦ_1т = ОЦ_1т + НДС, (5.18)

где НДС - налог на добавленную стоимость составляет 10%.

НДС=(ОЦ_1т-ПЗ)10%, (5.19)

ПЗ - прямые затраты, П3=9000 р.

НДС - 9788,3 р.;

ООЦ_1т= 106880,92 + 9788,3 = 116669,22 р./т.

Планируемая прибыль от реализации 1т. продукции определяется по
формуле:

П_р1т = ОЦ_1т - Ci_T, (5.20)

П_р]т = 106880,92 – 93294,36 = 13586,56 р./т

Прибыль от реализации годовой программы выпуска продукции определяется по формуле:

П_р = П_р1тР_Г0Д, (5.21)

П_р = 13586,56 • 1410,72= 19166831,92 р./год

Налог на прибыль составляет 24 % от прибыли на реализацию:

Н_п = 19166831,92 • 0,24 = 4600039,66 р.

Чистая прибыль определяется по формуле:

П_Ч = Ц-Н_П, (5.22)

П_ч = 19166831,92 -4600039,66= 14566792,26 р.

Таблица 22 - Технико-экономические показатели проекта

№	Показатели	Единицы измерения	Значения
1	Годовая программа выпуска	т/год	1410,72
2	Количество оборудования	ед.	1
3	Количество рабочих	чел.	1
4	Капитальные вложения	руб.	64352,74
5	Полная себестоимость готовой продукции	руб.	131612224,71
6	Прибыль от реализации годовой программы выпуска	руб.	19166831,92
7	Чистая прибыль	руб.	14566792,26

Выводы

В процессе работы над проектом был дан полный анализ существующих машин для среднего мелкого измельчения мягкого мясного сырья (волчок). Выбрана базовая конструкция волчка, определены все ее достоинства и недостатки, которые в процессе проектирования волчка будут доработаны.

Дана полная классификация машин для мелкого и среднего измельчения.

Выполнены кинематический и прочностной расчеты.

Проведена технологическая дефектация детали - рабочий шнек, разработан технологический процесс, а также разработаны способы устранения дефектов. Выполнен ремонтный чертеж детали. Определен тип производства, рассчитаны режимы обработки и нормы времени. Выбраны технологическое оборудование, режущие и мерительные инструменты.

Определены нормативный срок окупаемости и коэффициент экономической эффективности капитальных вложений. В целом машина является экономически выгодной. Проведен анализ безопасности труда и окружающей среды при эксплуатации цеха.

Список использованных источников

1 Бредихин С.А. и др. «Технологическое оборудование мясокомбинатов» - М. Колос, 1997.- 392 с: ил;

2 Пелеев А.И. «Технологическое оборудование на предприятиях мясной промышленности» - М, пищевая промышленнсть, 1977. - 58 с;

3 Корнюшко Л.М. «Оборудование для производства колбасных изделий» - М, пищевая промышленнсть, 1985. - 108 с;

4 П. 862887. Временная технологическая инструкция производства вареных колбас из мороженных блоков без их дефростации. Минмясо - пром СССР ВНИИМП, 1978.-97 с;

5 А. с. №480446, А 22С17/00, 1971;

6 П. 480446. Устройство для измельчения мясных мороженных блоков.Россия, МКИ⁶В02 с 18/08/Устоян 3. С; Заявл. 26.01.73; Опубл. 15.08.75 Бюл. - №30;

7 П. 338270. Измельчительная машина для мяса. В02 с 18/30; Заявл. 12.01.73; №273-73; Опубл. 15.08.76;

8 П. 78085. Устройство для резки пищевых мороженных блоков. Россия, МКИ⁶А 22 с 17/00 Юрков С.Г., Кулишев Б.Г., Ярмаков А.Н.; Заявл. 21.03.79; Опубл. 23.12.80-Бюл. -№47;

9 П. 15 990 92, МКИ⁶В 02 с 18/18 Заявл. 07.12.87; Опубл. 15.10.90 Бюл. -№38;

10 А. с. №2550 477, В 26 Д 4/06; Заявл. 11.11.79; Опубл. 18.05.74;

11 П. 919735, МКИ⁶В 02 с 18/06;Заявл. 11.11.79; Опубл. 15.04.82-Бюл. №14;

12 П. 862886, А 22 с 17/00; Заявл. 14.01.80; Опубл. 15.09.81 -Бюл. №34

13 П. 335087, В 26 Д 3/22; Заявл. 24.08.70; Опубл. 11.04.72 - Бюл. №7

14 П. 1074472, А 22 с 17/00; Заявл. 25.06.82; Опубл. 23.02.84 - Бюл. №7

15 П. 140 700, В 26 Д 4/42/Стрельновский Ю.В./; Заявл. 31.03.61; Опубл. 1961 -Бюл. №16;

16 П. 17 85 899, В 26 Д 1/23; Заявл. 29.12.90; Опубл. 17.01.93 - Бюл. №1

17 П. 6323 92, В 02 с 18/30; Заявл. 30.08.78; Опубл. 2.04.85 - Бюл. №2

18 П. 1694215, В 02 с 18/30; Заявл. 2.0.83; Опубл. 5.07.90 - Бюл. №9;

19 Чижикова Т.Г. «Машины для измельчения мяса и мясных продуктов» -М.; Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 302 с;

20 Шейблинт А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин» - М.; Высшая школа, 1991,432 с;

21 Соколов В.И. «Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств» - М, пищевая промышленнсть, 1990. - 110 с;

22 Горбатов А.В. «Структурно - механические характеристики пищевых производств» - М, пищевая промышленнсть, 1979. - 88 с;

23 Митин В.В. «Курсовое и дипломное проектирование оборудования предприятий мясной и молочной промышленности» - М, пищевая
промышленнсть, 1989. - 101 с;

24 Рогов И.А. и др. «Технология мяса и мясных продуктов» - М.; Легкая и пищевая промышленность, 1990. - 262 с;

25 Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. Атлас «Детали машин» - М.; Машинростроение. 1982 - 156 с;

26 Ефанов A.M. и др. «Методические указания по кинематическому расчету -Оренбург, 1981 г.;

27 Ковалевский В.П. «Методические указания по проектировочному расчету закрытых передач», 1986 .

28Молодых Н.В., Зенкин А.С. «Восстановление деталей машин» СТМ Т.1, Т3.4,стр. 8-9;

29 Абрамов И.Д., Белонская И.П., Глинская Е.А. «Методические указания по технологии машиностроения», 1999г.

30 Панков И.Д. «Обработка металлов резанием» - М.; Высшая школа, 1989, 205 с;

31 Суханов Б.Н. и др «техническое обслуживание и ремонт автомобилей» -М.; Высшая школа, 1985, 245 с;

32 Василенко В.А. и др. «Методические указания для раздела: Безопасность и экологичность проекта», 1993 г.

33 Сегеда Д.Г., Дашевский В.И. «Охрана труда и пищевой промышленности» - М.; Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 344;

34 Охрана труда в машиностроении: Учебник для вузов/под редакцией
Юдина Е.Я. - М.: Машиностроение, 1983 - 432 с.

Формат	Зона	Позиция	Обозначение	Наименование	Кол.	Примеча- ние

				Документация

			ОГУ260601.14.07.00СБ	Сборочный чертеж

				Сборочные единицы

		1		Воронка	1
		2		Корпус подшипника	1
		3		Крышка	1
		4		Натяжитель	1
		5		Опора	4
		6		Подшипник	1
		7		Рама	1
		8		Стол	1
		9		Цепь	2
		10		Шнек	1
		11		Шнек	1
		12		Штурвал	1
		13		Эксцентрик	1
		14		Эксцентрик	1
		15		Эксцентрик	1
		16		Окно смотровое	2

				Детали

		17		Вал	1
		18		Вал	1
		19		Вал	1
		20		Вал	2
		21		Винт	1
		22		Винт	3
		23		Винт	2
		24		Винт	2
		25		Винт	1

Чертежи:

Скачать: diplom-volchok.rar

Категория: Дипломные работы / Дипломные работы по пищевому производству

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

Наверх

Привет студент

Проект машины для среднего и мелкого измельчения мягкого мясного сырья (Волчок)

Обозначение

Наименование

Детали

Вал

Привет студент