Проектирование обжарочного конвейера для линии по производству имитированных крабовых палочек

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО Санкт-Петербургский Государственный Университет

Низкотемпературных и Пищевых Технологий

Кафедра «Техника пищевых производств и торговли»

Курсовой проект по дисциплине

«Специальное технологическое оборудование»

на тему

«Проектирование обжарочного конвейера для

линии по производству имитированных крабовых палочек»

Выполнил

студент 255 группы

Бокань Е.С.

Санкт-Петербург

2011год

Введение

В данном курсовом проекте спроектирован обжарочный конвейер для термической обработки рыбного теста в линии по производству имитированных крабовых палочек.

В процессе проектирования рассматриваются следующие задачи:

v технико-экономическое обоснование проекта

v выбор и проектирование технологической схемы производства имитированных крабовых палочек

v разработка машинно-аппаратурной схемы производства

v выполнение подбора оборудования и расчет его необходимого количества

v проектирование обжарочного конвейера (определение габаритных размеров камеры, определение полезного (рабочего) объема камеры)

v расчет заданных режимов работы конвейера для подтверждения его работоспособности

1. Технико-экономическое обоснование

Имитированные крабовые палочки изготавливают из сурими. Сурими - это фарш из филе белой рыбы тресковых пород, очищенный от кожи и костей. При изготовлении фарша практически полностью удаляют жир и холестерин, сохраняя самое ценное: чистый белок, йод, железо

Импорт имитированных крабовых палочек со стран Юго-Восточной Азии составляет 60%. А главного компонента - сурими 80%.Это очень сильно влияет на себестоимость продукта. Кроме того, Юго-Восточная Азия, по своему географическому расположению, находится на большом расстоянии от Северо-Западной части России. Из-за этого фактора по тем или иным причинам, продукция часто привозится перемороженной, связи с неправильной транспортировкой.



В России очень мало конкурентов в этой сфере бизнеса. А если они и есть, то многие из них сэкономив на сырье, производят некачественную продукцию, добавляя в ее состав как можно меньше рыбного фарша сурими, а больше сои и Е-добавок.

Выгодное положение города Санкт-Петербурга относительно моря, близкое расположение таких стран, как Норвегия и Финляндия делают этот город настоящей находкой для этой промышленности.

Именно из-за этих причин, я считаю, что производство имитированных крабовых палочек в этом регионе выгодно.

2. Технология производства крабовых палочек

2.1 Прием сырья

Приём сырья осуществляется на основании показателей качества фарша, которые должны удовлетворять требованиям ТУ 15-2 470-88 и по показателям безопасности и микробиологическим показателям - СанПиН 2.3.2.560-01

2.2 Хранение

В мороженом фарше при хранении в надлежащих условиях не происходит микробиологическая порча, резко замедляются физические и химические процессы. Физические изменения сводятся к усушке, перекристаллизации льда, изменению гистологической структуры тканей, изменению цвета кожного покрова и мяса рыбы. При хранении в мороженом фарше происходит перекристаллизация льда. Число кристаллов льда сокращается в связи с разрушением мелких кристаллов или превращением их в более крупные. Изменение кристаллической структуры происходит тем быстрее, чем выше температура хранения.

В мороженом фарше при хранении происходят различные химические изменения, в результате чего наблюдается ухудшение его качества, а в ряде случаев он становится непригодным в пищу.

Для предотвращения этих процессов фарш хранят при более низкой температуре - ниже минус 18 ⁰С.

2.3 Размораживание фарша

Размораживание - завершающая стадия холодильной обработки. Наиболее существенные изменения в продукте во время его размораживания связаны главным образом с таянием льда и поглощением воды тканями. Вода, образующаяся от таяния внутритканевых кристаллов, либо вся поглощается тканями, и последние набухают (в том случае размороженный продукт будет по свойствам ближе к свежему), либо значительная часть этой воды выделится из продукта. При больших потерях сока фарш становится сухим и невкусным. Размораживание ускоряется при повышении температуры размораживающей среды. Однако чрезмерное нагревание поверхности продуктов приводит к ускоренному развитию микрофлоры и автолитических процессов.

2.4 Подготовка материалов

Яйца проверяют на овоскопе, доброкачественные промывают в растворе кальцинированной соды, массовая доля которой 0,5 %, с температурой от 20 до 30 °С, дезинфицируют в растворе хлорной извести массовой доли 2,0 % или в растворе хлорамина массовой доли 0,5 % в течение от 5 до 10 минут, затем споласкивают чистой проточной водой и направляют на машину для разбивания яиц, где белок отделяют от желтка.

При производстве крабовых палочек допускается использовать белок с примесью желтка.Белок допускается хранить в закрытой таре не более 12 часов при температуре от 2 до 6 °С.

Поваренную соль, картофельный крахмал, глатаминат натрия и краситель для подкрашивания крабовых палочек предварительно взвешивают в массовых долях, необходимых для одного замеса и хранят в отдельных полиэтиленовых контейнерах или пленочных пакетах.

Экстракт натурального крабового мяса и синтетический ароматизатор с запахом крабового мяса перед дозированием тщательно взбалтывают в их транспортной упаковке.

2.5 Приготовление рыбного теста

Рыбное тесто готовят партиями (замесами), смешивая в бесшумном куттере рыбный фарш с пищевыми добавками в соответствии с рецептурой рыбного теста, приведенной в таблице 1.5

В случае использования размороженного фарша следят, при его подаче в бесшумный куттер, чтобы на поверхности блоков не оставались куски от полимерных упаковочных материалов.

Картофельный крахмал перед подачей в бесшумный куттер разводят в воде до состояния текучести.

Таблица 1.5 - Рецептура приготовления рыбного теста

Наименование компонентов	Масса, кг
Фарш рыбный Соль поваренная Крахмал картофельный Яичный белок Экстракт крабового мяса натурального Ароматизатор синтетический с запахом крабового мяса Сахар Глютаминат натрия Вода	96,6 2,3 7,7 15,2 4,8 1,5 1,0 2,3 58,6

Таблица 1.6 - Рецептура рыбного теста окрашенного

Наименование компонентов	Масса, кг
Рыбное тесто краситель “Red M” Вода	12,6 0,7 6,7

Смешивают компоненты в последовательности, приведенной в таблице 1.7, массу каждого компонента подавая в чашу бесшумного куттера.

Температура рыбного теста в конца куттерования должна быть не более 12 °С (оптимальная 8 °С).

Часть теста направляют на приготовление окрашенного теста, в соответствии с рецептурой, приведенной в таблице 1.6. остальное - на формирование из него ленты.

Таблица 1.7 - Режим приготовления рыбного теста в бесшумном куттере.

Этапы процесса	Время обработки при использовании размороженного фарша, мин
а) запустить куттер Скорость минимальная Подача фарша б) Увеличить скорость работы куттера Подавать воду (третья часть от общей массовой доли) Подать соль в) Включить растирающее устройство Подать яичный белок Подать картофельный крахмал, разведенный водой воду (оставшуюся) Подать экстракт крабового мяса натурального Подать ароматизатор синтетический с запахом крабового мяса Подать глатаминат натрия г) Окончательное перемешивание д) включение и подъем растирающего устройства е) Выгрузка рыбного теста из куттера при помощи разгрузочного устройства в контейнеры	2 8 2 1 2 1 1 1 5 1 1

2.6 Приготовление окрашенного теста

Окрашенное тесто готовят в бесшумном куттере, после приготовления основного теста, смешивая неокрашенное тесто с красителем и водой.

Все тщательно перемешивают до получения однородной, равномерно окрашенной массы, без наличия комков. Приготовленное окрашенное тесто подают в приемный бункер насоса машины для нанесения его на внутреннюю сторону пленки-оболочки.

2.7 Формование ленты из теста

Приготовленное тесто подают в приемный бункер шприц-насоса обжарочной машины, который через выходную насадку выдавливает тесто в виде ленты толщиной не более 2 мм, шириной не более 200 мм.

В охлаждающую рубашку шприц-насоса следует загружать лед для исключения возможного повышения температуры теста не более 15 °С.. Лед добавляют по мере таяния.

Сформованную ленту при движении ее по транспортерам обжарочной машины вначале пропаривают для затвердения при температуре от 45 до 55°С, затем подсушивают электронагревательными элементами, в течение 95 секунд и охлаждают естественным способом при нормальных параметрах окружающего воздуха.

Во избежание прилипания ленты допускается смазывать полотно транспортера оливковым ила дезодорированным подсолнечным маслом.

2.8 Формование пучка

Охлажденную ленту теста подают на продольно-резательную машину, надрезаем вдоль на глубину 2/3 толщины ленты на полоски шириной от 1 до 2 мм, сохраняя целостность ленты, а затем на брикетирующем роликовом устройстве формируют из надрезанной ленты непрерывный пучок.

Для исключения прилипания ленты к продольно-резательным ножам допускается смачивание ленты водой.

2.9 Заворачивание пучка в пленку-оболочку и нарезание на палочки

Непрерывный пучок подают в машину на непрерывную полоску окрашенного теста, нанесенного тонким слоем по осевой линии на внутреннюю сторону полимерной пленки-оболочки, затем заворачиваем в пленку-оболочку, которую непрерывно термосвариваем.

Для предупреждения повышения температуры окрашенного теста в охлаждающую рубашку бункера насоса загружают лед и добавляют его по мере таяния.

Завернутый в термосваренную пленку-оболочку непрерывный пучок разрезают на палочки длиной, обеспечивающей массу

2.10 Варка и охлаждение палочек

Нарезанные палочки подают в варильник непрерывного действия, проваривают от 15 до 20 минут паром при температуре от 89 до 95 °С, а затем в охладителей непрерывного действия охлаждают в потоке при нормальных параметрах окружающего воздуха от 10 до 12 минут.

2.11 Фасование крабовых палочек

Крабовые палочки с отклонением по длине не более 0,5 см, ориентируя по цвету, вручную укладывают по 4 штуки в гнезда цепного конвейера, подающего палочки в упаковочный автомат, где заворачивают их в пленку с нанесенной печатью, термосваривают её в пакет с образованием продольно - центрального и нижнеторцевого швов и наносят на край пакета с крабовыми палочками, предназначенного для реализации в замороженном виде - число, месяц, год. Верхний торец пакета частично оставляют незаверенным. Пакеты с крабовыми палочками подают к вакуум-упаковочной машине, вручную загружают в машину и при вакуумметрическом давлении от 90 до 100 кПа заваривают у них верхний торец. При выгрузке пакетов с крабовыми палочками из вакуум-упаковочной машины контролируют состояние термосваренных швов. При производстве замороженной продукции пакеты с крабовыми палочками направляют на замораживание.

Крабовые палочки, не соответствующие установленной массе направляют на упаковывание в полимерные ящики массой продукта 6 кг или пленочные пакеты по ОСТ 15-160-77 предельной массой продукта 1 кг для использования на предприятиях общественного питания.

2.12 Замораживание крабовых палочек

Замораживают крабовые палочки в потребительской упаковке в скороморозильных аппаратах до температуры не выше минус 18 °С время замораживания не должно превышать 4 часов, во избежание образования крупных кристаллов льда, ухудшающих структуру продукта после разморозки.

2.13 Упаковка и маркирование

Текст на пакетах, используемых для фасования крабовых палочек, должен соответствовать требованиям ТУ 15-687-85.

Пакеты с крабовыми палочками упаковывают в ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13516-72, ТУ 13-7310005-87 или другой действующей нормативно-технической документации, массой продукта 20 кг.

Тара должна быть прочной, чистой, сухой, без посторонних запахов

В один ящик упаковывают крабовые палочки одной даты выработки.

Ящики из гофрированного картона склеивают клеевой лентой на бумажной основе по ГОСТ 18251-72 или полиэтиленовой лентой с липким слоем по ГОСТ 20477-86.

Крабовые палочки для предприятий общественного питания, в том числе предварительно фасованные в пленочные пакеты, упаковывают в полимерные ящики многооборотные no ГOCT I5-IS5-78, массой продукта не более 6 кг. Ящики выстилают внутри и под крышку пергаментом по ГОСТ 1341-84, под пергаментом по ГОСТ Г760-81 или целлюлозной пленкой по ГОСТ 7730-74. Палочки укладывают в ящики ровными плотными рядами с прокладкой по рядам пергаментом, под пергаментом или целлюлозной пленкой. Ящики закрывают крышками маркируют по ГОСТ 7630-87, с замороженными крабовыми палочками дополнительно наносят крупным шрифтом надпись "ЗАМОРОЖЕННЫЕ".

2.14 Хранение и реализация

Хранят и реализуют охлажденные крабовые палочки при температуре от 5 до минус 1 °С в течение 72 ч с момента окончания технологического процесса, в том числе не более 24 ч у изготовителя (поставщика).

Замороженные крабовые палочки хранят при температуре не более минус 18 °С и относительной влажности от 85 до 90 %. Срок хранения замороженных крабовых палочек не должен превышать 30 суток со дня их изготовления.

3. Выбор и расчет основного технологического оборудования и транспортных средств

Серийное технологическое оборудование

3.1 Холодильная камера

Для хранения мороженого сырья и выпущенной продукции используют камеры холодильные КИ-23PRS.

Техническая характеристика

Охлаждаемый объем, м³ 23

Температура внутри камеры, °С от₊ 5 до - 18

Установленная мощность, кВт 1,8

Хладагент R22

Габаритные размеры, мм

-длина 6000

-ширина 2450

-высота 2550

Масса, т 3,4

Численность обслуживающего персонала, чел 1

В сутки перерабатывается 1546 кг сырья. Принимая десятидневный запас сырья: 154610=15460 кг. Определим объем V, м³, занимаемый сырьем по формуле

V=m/с (7.1)

где m - масса сырья, кг;

с - плотность сырья, кг/м³.

V=15460/1050 = 14.7 м³

Определим полезный объем камеры, V_полез, м³, по формуле

V_полез =V 1,4, (7.2)

где 1,4 - коэффициент, учитывающий запас объема камеры на гофротару, необходимые расстояния между штабелями ящиков и т.д.

V_полез=14.7 1,4 = 20.58 м³

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле

n=A_х /M, (7.3)

где А_х - количество сырья, подлежащего хранению;

М - производительность машины.

n=20.58/23 = 0.89

Принимают одну камеру для хранения сырья и одну для хранения готовой продукции.

3.2 Подбор бесшумного куттера

Бесшумный куттер предназначен для приготовления партий рыбного теста путем измельчения рыбного фарша и смешивания его с другими ингредиентами согласно рецептуре. Выбираем машину фирмы Ниппон Суисан Лтд

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 500

Установленная мощность, кВт 42,05

Габаритные размеры, мм

-длина 2865

-ширина 2230

-высота 1450

Масса, кг 3700

Емкость 300

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=190/500 = 0.4

принимаем один куттер.

3.3 Подбор обжарочного конвейера

Обжарочный конвейер пропаривает для затвердевания и подсушивает с помощью электронагревателей ленту тестового полотна. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 350

Установленная мощность, кВт 112,47

Габаритные размеры, мм

-длина 11570

-ширина 1425

-высота 2300

Масса, кг 3500

Потребление пара, кг/ч 100

Потребление воды, кг/ч 1500

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=190/350 = 0.54

принимают один обжарочный конвейер.

3.4 Подбор машины для шинкования полотна теста на нитки

Машина для шинкования полотна теста на нитки подрезает вдоль ленту полотна на 2/3 глубины на полоски шириной от 1 до 2 мм. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 180

Установленная мощность, кВт 0,75

Габаритные размеры, мм

-длина 1076

-ширина 721

-высота 1773

Масса, кг 280

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=170/180 = 0.94

принимают одну машину.

3.5 Подбор машины для брикетирования ниток

Сворачивает надрезанное полотно в жгут. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 380

Установленная мощность, кВт 0,75

Габаритные размеры, мм

-длина 2656

-ширина 1080

-высота 1535

Масса, кг 900

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=170/380 = 0.45

принимают одну машину.

3.6 Подбор машины для первичного упаковывания

Машина укладывает непрерывный жгут теста на полимерную пленку с окрашенной полоской, заворачивает жгут в пленку и непрерывно теромосваривает ее. Выбираем машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 180

Установленная мощность, кВт 0,36

Габаритные размеры, мм

-длина 960

-ширина 510

-высота 1150

Масса, кг 135

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=165/180 = 0.92

принимают одну машину.

3.7 Подбор машины для разрезки жгута на мерные отрезки

Машина разрезает жгут, завернутый в пленку на палочки длинной, обеспечивающей массу. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 200

Установленная мощность, кВт 0, 5

Габаритные размеры, мм

-длина 880

-ширина 770

-высота 1615

Масса, кг 220

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=165/200 = 0.825

принимают одну машину.

3.8 Подбор пароварочного аппарата

Аппарат для варки упакованных в первичную упаковку и нарезанных палочек. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 200

Установленная мощность, кВт 60

Габаритные размеры, мм

-длина 6900

-ширина 2100

-высота 2150

Масса, кг 2300

Потребление пара, кг/ч 300

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=170/200 = 0.85

принимают один аппарат.

3.9 Подбор охладителя непрерывного действия

Охлаждает сваренные палочки в потоке воздуха при нормальных условиях. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 300

Установленная мощность, кВт 2,8

Габаритные размеры, мм

-длина 4300

-ширина 2100

-высота 1825

Масса, кг 1500

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=165/300 = 0.55

принимают один аппарат.

3.10 Подбор вакуум-упаковочной машины

При вакуумметрическом давлении от 90 до 100 кПа заваривает у пачек с палочками верхний торцевой шов. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, цикла/мин 4-5

Установленная мощность, кВт 5,3

Габаритные размеры машины, мм

-длина 1730

-ширина 1435

-высота 1510

Габаритные размеры компрессора, мм

-длина 695

-ширина 600

-высота 1010

Масса машины, кг 460

Масса насоса, кг 310

Численность обслуживающего персонала, чел 1

3.11 Подбор морозильного аппарата непрерывного действия.

Аппарат предназначен для быстрой заморозки крабовых палочек поступающих в упакованном виде и россыпью. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 200

Суммарная мощность всех агрегатов , кВт 96,45

Габаритные размеры, мм

-длина 13500

-ширина 3600

-высота 2900

Масса, кг 25200

Численность обслуживающего персонала, чел 1

Расчет количества оборудования, n, шт., производится по формуле (7.3)

n=165/200 = 0.825

принимают один аппарат.

3.12 Подбор яйцеразбивальной машины

Машина предназначена для разбивания яиц и отделения белка от желтка. Выбирают машину фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика

Производительность, шт/мин 100

Установленная мощность, кВт 1

Габаритные размеры, мм

-длина 4265

-ширина 785

-высота 1055

Масса, кг 350

Численность обслуживающего персонала, чел 1

3.13 Подбор весов для взвешивания сыпучих компонентов

Для взвешивания соли применяют весы напольные фирмы CAS, типа DB-60.

Техническая характеристика:

Наибольший предел взвешивания, кг 60

Цена поверочного деления, г 20

Число знаков индикатора 5

Тип индикатора флуоресцентный

Напряжение питания, В от 110 до 240

Потребляемая мощность, Вт 10

Диапазон рабочих температур, ⁰С от - 10 до +40

Размеры платформы, мм:

-длина 420

-ширина 510

Габариты, мм:

-длина 420

-ширина 635

-высота 765

Масса, кг 19

3.14 Подбор весов для приемки сырья

Для взвешивания сырья на приемке используют весы напольные фирмы CAS, типа ND-500.

Техническая характеристика:

Наибольший предел взвешивания, кг 500

Цена поверочного деления, г 200

Число знаков индикатора 500

Тип индикатора флуоресцентный

Напряжение питания, В от 110 до 240

Потребляемая мощность, Вт 10

Диапазон рабочих температур, ⁰С от - 10 до +40

Размеры платформы, мм:

-длина 456

-ширина 645

Габариты, мм:

-длина 716

-ширина 456

-высота 840

Масса, кг 30

3.15 Подбор стола технологического

Выбирают стол технологический с полкой-решеткой.

Техническая характеристика

Габаритные размеры, мм

-длина 1500

-ширина 600

-высота 900

Материал нержавеющая сталь

Принимают 15 штук.

Расчет несерийного оборудования

3.16 Расчет ящиков для межоперационных транспортировок полуфабриката

Используют ящики с откидной перфорированной крышкой, массой загрузки 10 кг.

Техническая характеристика ящиков следующая:

Габаритные размеры, мм:

-длина 600

-ширина 500

-высота 100

Масса, кг 1,5

3.17 Шприц - насос

Шприц - насос предназначен для подачи теста по гибкому трубопроводу к щелевому дозатору обжарочной машины. Выбирают насос фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика насоса следующая:

Габаритные размеры, мм:

-длина 1050

-ширина 680

-высота 1660

Мощность, кВт 1,5

Масса, кг 265

3.18 Шприц - насос для подачи окрашенного теста

Шприц - насос предназначен для подачи окрашенного теста по гибкому шлангу для нанесения его на внутреннюю сторону пленки - оболочки. Выбирают насос фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика насоса следующая:

Габаритные размеры, мм:

-длина 960

-ширина 510

-высота 1150

Мощность, кВт 0.36

Масса, кг 135

3.19 Насос

Насос предназначен для подачи теста по стальным трубам к шприц-насосам. Выбирают насос фирмы Ниппон Суисан Лтд.

Техническая характеристика насоса следующая:

Производительность, кг/ч 700

Габаритные размеры, мм:

-длина 1545

-ширина 1110

-высота 900

Мощность, кВт 3,7

Масса, кг 400

Транспортные средства

3.20 Ленточный конвейер

Предназначен для транспортировки пакетов от оберточного автомата к месту их закладки в вакуум- упаковочную машину.

Техническая характеристика конвейера следующая:

Производительность, кг/ч 300

Габаритные размеры, мм:

-длина 7350

-ширина 700

-высота 880

Мощность, кВт 0,2

Масса, кг 140

4. Техническая характеристика обжарочного конвейера

Проектируемый обжарочный конвейер должен отвечать следующим техническим характеристикам и разрабатываться на основании следующих требований:

- Должна обеспечиваться заданная производительность по готовому продукту и высокий коэффициент загрузки конвейера

- Компактность (конструкция обжарочного конвейера должна позволять минимизировать занимаемые площади, что позволит до минимума снизить стоимость строительных работ);

- Гигиеничность (все рабочие поверхности и комплектующие обжарочного конвейера должны изготавливаться из материалов в соответствии с СаНПином.).

- Равномерность (расход тепла должен обеспечивать равномерные, непрерывно воспроизводимые производственные результаты);

- Энергоэкономичность (устройство системы энергоснабжения обжарочного конвейера должно обеспечивать быстрое достижение заданных рабочих параметров, что в свою очередь сокращает время прогрева продукта и исключает излишний подогрев воздуха);

- Экологичность (с помощью специальных вытяжных систем должна решаться проблема паровых выбросов. В качестве такой вытяжной системы можно использовать вытяжной навес, обеспечивающий полное удаление паров);

- Надежность (ввод данных должен производиться открытым (незашифрованным) текстом с помощью простых и понятных пользователю команд поддержки. Тем самым, должна обеспечивается максимальная надежность обслуживания);

- Удобство и простота управляющих функций (максимально удобными и простыми должны быть процессы редактирования и профилактики программ обработки, то есть составление, внесение изменений или копирование программ.);

- Малые энергозатраты (обжарочный конвейер должен работать в высшей степени экономично за счет тонкой настройки работы регуляторов и точного соблюдения установленных параметров).

- Высокая степень автоматизации и механизации.

Обжарочный конвейер предназначен для обжарки рыбного теста в потоке горячего воздуха. Технические характеристики аппарата приведены ниже:

Техническая характеристика

Производительность, кг/ч 350

Установленная мощность, кВт 112,47

Габаритные размеры, мм

-длина 11570

-ширина 1425

-высота 2300

Масса, кг 3500

Потребление пара, кг/ч 100

Потребление воды, кг/ч 1500

Численность обслуживающего персонала, чел 1.

5. Описание конструкции и принципа действия

Аппарат представляет собой печь туннельного типа и состоит из конвейерной ленты, транспортера и тепло-, электронагревателей, воздухонагревателей.

Конвейерная лента выполнена из стали покрытой пищевой эмалью. Транспортер представляет собой цепной конвейер с вмонтированными в него металлическими прутьями покрытых эмалью. Воздухонагреватели применяются электрического типа. Нагреватели имеют оребрение. Щит управления состоит из панелей регулирования скорости движения и температуры

Обжарочный конвейер предназначен для равномерной тепловой обработки рыбного теста приготовленного в виде ленты толщиной не более 5 мм.

Приготовленное тесто подают в приемный бункер шприц-насоса обжарочного конвейера.

Методом коэкструзии основное и окрашенное тесто формуются в непрерывный лист, который подается на нагретую стальную ленту конвейера Сформованную ленту при движении ее по транспортерам обжарочной машины вначале пропаривают для затвердения при температуре от 45 до 55°С, затем подсушивают электронагревательными элементами, в течение 95 секунд пока лист не дойдет до конца тоннеля. После этого непрерывная рыбная лента подаётся на цепной конвейер. На нем она движется в обратную сторону при этом происходит процесс охлаждения естественным способом при нормальных параметрах окружающего воздуха.

6. Расчеты, подтверждающие работоспособность объекта

6.1 Кинематический расчет

Кинематическая схема проектируемого объекта представлена на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 - Кинематическая схема

6.1.1 Выбор электродвигателя

Примем предварительно КПД пары цилиндрических зубчатых колес . КПД открытой цепной передачи. Коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения,. КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана,

Определим общий КПД привода по формуле

, (10.1)

Определим мощность на валу барабана по формуле

, (10.2)



Определим требуемую мощность электродвигателя по формуле

, (10.3)

кВт

Исходя из этого, по приложению 1 [5] выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 750 об/мин 100L, с параметрами P_дв = 1,5 кВт и скольжением 7%.

Номинальная частота вращения двигателя , об/мин, определяется по формуле об/мин.

Найдем угловую скорость двигателя , рад/с по формуле

; (10.4)

рад/с

Угловую скорость лопастей щ_л, рад/с, определим по формуле

(10.5)

щ_б рад/с

Частоту вращения барабана найдем по формуле

(10.6)

 об/мин.

Передаточное число u (равное передаточному отношению) определяется по формуле

; (10.7)

.

Диаметр выходного конца вала двигателя = 22 мм.

6.1.2 Расчет редуктора

Число витков червяка Z₁ принимаем в зависимости от передаточного числа: при u = 17,1 принимаем Z₁ = 4 (см. с 55 [5] )

Число зубьев червячного колеса Z₂ находим по формуле

; (10.8)

.

Принимаю стандартное значение Z₂=71.

При этом передаточное число u будет равно

Отличие от заданного %.

По ГОСТ 2144-76 допустимо отклонение 4%.

Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием. Принимаем для венца червячного венца бронзу БрО5Ц5С5 (отливка в песчаную форму).

По таблице 4.8 [5] основное допускаемое контактное напряжение []=159 МПа.

Расчетное допускаемое напряжение определим по формуле

, (10.9)

где - коэффициент долговечности.

Принимаем = 0,81, тогда по формуле (10.9)

МПа.

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки K = 1,2 и коэффициент диаметра червяка q = 8.

Вращающий момент на валу червячного колеса T₂, H*мм определим по формуле

; (10.10)

H*мм.

Определим межосевое расстояние , мм из условия контактной выносливости по формуле:

; (10.11)

мм.

Модуль m определим по формуле:

; (10.12)

Принимаю по ГОСТ 2144-76 стандартное значение m = 10 и q = 8.

Пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям m, q и Z₂ по формуле

; (10.13)

.

Основные размеры червяка:

- делительный диаметр червяка:

мм;

- диаметр вершин витков червяка:

мм;

- диаметр впадин витков червяка:

мм;

- длина нарезанной части шлифованного червяка:

мм;

- делительный угол подъема витка по таблице 4.3 [5]:

при Z₁ = 4 и q = 10 г = 26°34'(21,48)

Основные размеры венца червячного колеса:

- делительный диаметр червячного колеса:

мм;

- диаметр вершин зубьев червячного колеса:

мм;

- диаметр впадин зубьев червячного колеса:

мм;

- наибольший диаметр червячного колеса:

;

;

мм;

- ширина венца червячного колеса:

;

;

мм.

Окружная скорость червяка , м/с находится по формуле

; (10.14)

м/с.

Скорость скольжения червяка , м/с определяется по формуле

; (10.15)

м/с.

Уточним КПД редуктора по формуле

, (10.16)

где - приведенный угол трения, (=2°30').

По таблице 4.7 [5] выбираем 7-ю степень точности. В этом случае коэффициент динамичности = 1,0.

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки найдем по формуле

, (10.17)

обжарочный конвейер крабовый палочка

где - коэффициент деформации червяка, (при q = 10 и Z₁ = 4 по таблице 4.6 [5] принимаем 47);

- вспомогательный коэффициент, (0,6).

Коэффициент нагрузки определим по формуле

; (10.18)

Проверяем контактное напряжение , МПа, по формуле

; (10.19)

МПа

МПа

Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.

Определяем эквивалентное число зубьев по формуле

; (10.20)

Коэффициент формы зуба по таблице 4.5 [5] 2,27.

Напряжение изгиба , МПа определим по формуле

; (10.21)

МПа

Допускаемое напряжение изгиба найдем по формуле

, (10.22)

где 0,543 - коэффициент долговечности.

По таблице 4.8 [5] 53 МПа

Тогда допускаемое напряжение изгиба по выражению (10.22)

Прочность обеспечена, так как .

6.1.3 Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

- ведомого (вал червячного колеса):

H*мм;

- ведущего (червяк):

H*мм.



Витки червяка выполнены за одно целое с валом. Червяк представлен на рисунке 10.2.

Рисунок 10.2 - Червяк

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [ф_к] = 25 МПа определим по формуле

; (10.23)

мм.

Но для соединения его с валом электродвигателя принимаем 22 мм.

Диаметры подшипниковых шеек = 25 мм.

Параметры нарезанной части:

- 28 мм;

- 40 мм;

- 50 мм.

Длина нарезанной части 180 мм.

Расстояние между опорами червяка принимаем 350 мм.

Расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры 90 мм.

Ведомый вал представлен на рисунке 10.4.

Диаметр выходного конца ведомого вала найдем по формуле (10.23)

мм.

Принимаем 25 мм.

Диаметры подшипниковых шеек 30 мм.

Диаметр вала в месте посадки червячного колеса 35 мм.

Диаметр ступицы червячного колеса , мм определим по формуле

; (10.24)

мм.

Принимаем = 60 мм.

Длина ступицы червячного колеса , мм определяется по формуле

; (10.25)

мм.

Принимаем 50 мм.

6.1.4 Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщин стенок корпуса и крышки:

мм.

мм.

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки:

мм.

Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек:

мм.

мм.

Принимаем 20 мм.

Принимаем зазор между стенкой и червячным колесом и между стенкой и ступицей червячного колеса ~ 15 мм.

Подшипники червяка располагаем симметрично относительно среднего сечения червяка на расстоянии мм один от другого.

Так же симметрично располагаем подшипники вала червячного колеса. Расстояние между ними замеряем по чертежу мм.

В связи с тем, что в червячном зацеплении возникают значительные осевые усилия, примем радиально-упорные подшипники: шариковые легкой серии для червяка и роликовые конические легкой серии для вала червячного колеса.

Параметры подшипников представлены в таблице10.1.

Таблица 10.1 - Параметры подшипников

Условное обозначение подшипника	d	D	B	T	C	C0	e
	мм	кН
36205	25	52	20	15	16,7	9,10
7206	30	62	16	17,25	31,5	22,0	0,36

6.1.5 Расчет цепной передачи

Передаточное отношение цепной передачи определим по формуле (10.7)

;

Число зубьев ведущей звездочки, , найдем по выражению

(10.26)

Принимаем

Число зубьев ведомой звездочки, , найдем по выражению

(10.27)

Расчетный коэффициент нагрузки , определим по формуле

(10.28)

где - динамический коэффициент ударной нагрузки, =1;

- коэффициент, учитывающий межосевое расстояние, =1;

- коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи до 60^о, = 1;

- коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, принимаем = 1,25;

- коэффициент, учитывающий способ смазки, = 1,3

- коэффициент, учитывающий периодичность работы, = 1

Шаг однорядной цепи определим по формуле

, (10.29)

где - среднее значение допускаемого давления, =36 МПа.

Подбираем по таблице 7.15 [5] цепь ПР-25,4-60 по ГОСТ 13568-75, имеющую мм; разрушающую нагрузку кН; массу кг/м; мм².

Скорость цепи определим по формуле

, (10.30)

м/с

Окружную силу определим по формуле

, (10.31)

Н

Давление в шарнирах проверяем по формуле

, (10.32)

Уточняем допускаемое давление по формуле

, (10.33)

Условие выполнено.

Определим число звеньев цепи по формуле

, (10.34)

где ;

;

;

Тогда по формуле (10.34)

Округляем до четного числа

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи по формуле

, (10.35)

 мм.

Определим делительный диаметр звездочек по формуле

, (10.36)

мм.

Определим диаметр наружных окружностей звездочек по формуле

, (10.37)

где мм - диаметр ролика цепи.

Тогда по формуле (10.37)

мм.

Силы, действующие на цепь:

- окружная сила Н;

- центробежная сила Н;

- сила от провисания Н,

где при горизонтальном расположении цепи (стр. 151 [5]).

Расчетная нагрузка на валы определяется по формуле

, (10.38)

Н

Проверяем коэффициент запаса прочности по формуле

, (10.39)

Это больше, чем нормативный коэффициент запаса (см. табл. 7.19 [5]); следовательно, условие выполнено.

Размеры ведущей звездочки:

- диаметр ступицы мм

- длина ступицы мм, принимаем мм.

- толщина диска звездочки мм.

6.2 Прочностные расчеты

6.2.1 Проверка долговечности подшипников

Силы в червячном зацеплении и опорные реакции представлены на рисунке 10.3.

Рисунок 10.3 - Силы в червячном зацеплении и опорные реакции

Определим силы в зацеплении:

- окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке, определяется по формуле

; (10.40)

H

- окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе определяется по формуле

, (10.41)

H.

- радиальные силы на колесе и червяке определяются по формуле

; (10.42)

H.

Вал червяка.

Расстояние между опорами 350 мм.

Диаметр 80 мм.

Определим реакции опор по формулам

- в плоскости x - z

, (10.43)

Н.

- в плоскости y - z

, (10.44)

,

H,

, (10.45)

,

H

Проведем проверку по формуле

; (10.46)

130 + 560 - 690 = 0

Определим суммарные реакции по формулам

, (10.47)

, (10.48)

Н.

Н.

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников найдем по формулам

, (10.49)

, (10.50)

где - коэффициент осевого нагружения, (для подшипников шариковых радиально-упорных с углом б = 12° 0,45).

H.

H.

Определим осевые нагрузки подшипников.

В нашем случае , тогда

, H.

Н.

Рассмотрим «первый» подшипник.

Отношение осевую нагрузку не учитываем.

Эквивалентную нагрузку определим по формуле

, (10.51)

где - коэффициенты.

При вращении внутреннего кольца 1; т.к. нагрузка на подшипник спокойная, без толчков - , .

По выражению (10.51) эквивалентная нагрузка будет равна

Н.

Рассмотрим «второй» подшипник.

Отношение эквивалентную нагрузку определим с учетом осевой силы по формуле

, (10.52)

где , .

Н.

Расчетная долговечность L, млн.об. рассчитывается по формуле

, (10.53)

млн.об.

Расчетная долговечность , ч определяется по формуле

, (10.54)

ч.

Ведомый вал.

Расстояние между опорами мм.

Диаметр мм.

Определим реакции опор по формулам

- в плоскости x - z

, (10.55)

Н.

- плоскости y - z

, (10.56)

,

Н.

, (10.57)

;

Н.

Проверку проведем по формуле

, (10.58)

Определим суммарные реакции по формулам

, (10.59)

, (10.60)

Н

Н

Осевые составляющие радиальных реакции конических подшипников определим по формулам

, (10.61)

, (10.62)

где для подшипников 7206 серии = 0,36.

Тогда по формулам (10.61) и (10.62) получим

Н.

Н.

В нашем случае ; , тогда

Н

Н.

Рассмотрим «третий» подшипник.

Отношение при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.

Эквивалентную нагрузку рассчитаем по формуле

, (10.63)

Н.

Рассмотрим «четвертый» подшипник.

Отношение эквивалентную нагрузку определим с учетом осевых сил по формуле

, (10.64)

Н.

Расчетная долговечность , млн.об. определяется по формуле

, (10.65)

млн.об.

Расчетная долговечность , ч определяется по формуле (10.54)

ч.

6.2.2 Проверка прочности шпоночных соединений

Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок - по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности определяется по выражению

, (10.66)

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице МПа.

Ведущий вал.

Диаметр вала в месте посадки шпонки 22 мм.

Размеры шпонки:

мм;

мм;

мм.

Момент на ведущем валу Н*мм.

Определим напряжение смятия по формуле (10.66)

МПа.

МПа МПа.

На ведомом валу проверим шпонку под червячным колесом и под муфтой. Диаметр вала под червячным колесом в месте посадке шпонки мм.

Размеры шпонки:

мм;

мм.

мм.

Определим напряжение смятия по формуле (10.66)

МПа.

МПа МПа.

Диаметр выходного конца вала =25 мм.

Размеры шпонки:

мм;

мм;

мм.

Определим напряжение смятия по формуле (10.66)

МПа.

МПа МПа.

Размещено на Allbest.ru