Технологическое оборудование мясной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологическое оборудование мясной промышленности

1. Назначение и общие сведения

В настоящее время мясная промышленность Беларуси является одним из слабых звеньев агропромышленного комплекса республики. Хотя именно уровень ее развития определяет конкурентоспособность мясных продуктов, обеспеченность ими населения и является важной частью продовольственной безопасности республики.

Несмотря на дефицит сырьевых ресурсов, число мясоперерабатывающих предприятий, начиная с 1990 г., постоянно росло, достигнув к 2002 г. удвоения, хотя производство мяса составляло всего 42 % от объемов 1990 г. Из общего числа предприятий следует выделить 26 крупных технически оснащенных мясокомбинатов, на долю которых приходится около 63% перерабатываемого скота. Ассортимент продукции, выпускаемой мясной отраслью, составляет на данный момент более 1600 наименований.

Актуальной и пока нерешенной проблемой на многих мясоперерабатывающих предприятиях является высокая энергоемкость и материалоемкость производства. Для перехода на энерго- и ресурсосберегающие технологии необходима коренная реконструкция этих предприятий. Для этого требуются крупные инвестиции, привлечение которых должно стимулировать государство. Эти инвестиции должны поддерживаться налоговыми и иными льготами, причем таким образом, чтобы ориентировать инвестиционный спрос в первую очередь на отечественных производителей оборудования. До 2005 г. основным источником инвестиций являлись собственные средства самих предприятий, составляя около 70% общей суммы капиталовложений. Износ оборудования на предприятиях мясной отрасли к тому времени составил 76 % при ежегодном обновлении основных фондов не более 3%, что, как минимум в 3 раза было ниже требуемого. В результате этого продукция этих предприятий по качественным показателям уступает аналогичной продукции, вырабатываемой за рубежом.

Действующее технологическое оборудование характеризуется невысокой производительностью, и высокой энергоемкостью и материалоемкостью. Около 30% оборудования отработало более двух амортизационных сроков. Предприятиям не под силу самостоятельно переоснастить производство и внедрить ресурсосберегающие технологии. А это наряду с дефицитом сырья и высокой его стоимостью привело к низкой конкурентоспособности выпускаемой продукции даже на внутреннем рынке. Около 30% мясокомбинатов работают с убытками. По этим причинам были утеряны рынки сбыта в других странах.

Сложившееся размещение предприятий мясной промышленности не отвечает современным требованиям экономики. Изменение структуры потребления мясной продукции, появление принципиально новых продуктов и технологий их производства, значительное расширение ассортимента выпускаемой продукции, как в Беларуси, так и в соседних странах обуславливают необходимость перепрофилирования предприятий, специализации и концентрации производства. Это позволит максимально эффективно использовать сырье в зависимости от конъюнктуры рынка на основе поэтапной модернизации перспективных предприятий.

Производство мяса и мясопродуктов, тыс. т	1990 год	2001 год	2004 год	2005 год
Мясо (включая субпродукты 1 кат.)	889,1	372,3	406,7	468,2
говядина и телятина	449,1	157,5	163,8	171,2
баранина	3,3	0,01	0,01	0,01
свинина	260,8	121,9	130,8	160,3
мясо птицы	121,6	68,1	87,4	110,3
прочие виды мяса и субпр. 1 кат.	54,3	24,8	24,7	26,4
Колбасные изделия	216,6	156,3	219,7	255,1
Мясные полуфабрикаты	109,7	46,7	63,2	70,2
Консервы мясные и мясо-растительные, млн. усл. банок	97,0	32,5	30,4	36,8

Для решения перечисленных проблем постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 15 июля 2005 г. была принята Программа развития мясной и молочной промышленности на 2005-2010 г.г., разработанная в продолжение Программы развития перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса на 2003-2004 г.г.

Введение в эксплуатацию нового оборудования позволило освоить производство новых видов продукции, не вырабатываемых ранее в республике, увеличить сроки годности, повысить конкурентоспособность, снизить затраты энергоресурсов, сократить объем импорта, улучшить потребительские свойства продукции и дизайн упаковки.

В течение последних лет в республике наметились тенденции наращивания производства животноводческой продукции. Существующая производственно-экономическая база перерабатывающих организаций мясной промышленности способна полностью обеспечить население республики качественными мясными продуктами. Кроме того, более 15% мясной продукции экспортируется.

Для того чтобы обеспечить конкурентоспособность продукции на внутреннем и внешнем рынках, необходимо провести:

· техническое перевооружение мясоперерабатывающих предприятий; усовершенствование структуры производства;

· углубление специализации и повышение концентрации мощностей по переработке мясного сырья;

· повышение качества сырья и готовой продукции.

Это в совокупности позволит мясной промышленности обеспечить рентабельное производство и устойчивое его развитие.

Ускоренное обновление основных производственных фондов на новой технической основе является одним из главных направлений интенсификации производства в мясоперерабатывающей промышленности. Без такого обновления невозможен качественный переход производства на выработку продукции повышенной биологической ценности и широкого ассортимента в объемах, полностью удовлетворяющих спрос населения с учетом возраста, состояния здоровья, размеров дохода и других факторов.

В связи с этим для расширения ассортимента, улучшения качества продукции и ее упаковки, снижения энергозатрат, себестоимости выпускаемой продукции, повышения ее конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках предусматривается техническое перевооружение предприятий, преимущественно для наращивания объемов производства продукции на экспорт.

В течение 2007-2010 г.г. на 20 мясокомбинатах республики планируется провести следующие мероприятия: замена линий переработки свиней и крупного рогатого скота, реконструкция кулинарных цехов, котельных и холодильников, техническое перевооружение жирового и кишечного участков, замена отдельного оборудования колбасного и консервного производств, установка линий по производству полуфабрикатов, реконструкция водо- и теплосетей, локальных очистных сооружений, реконструкция участка сухих животных кормов и т.д.

Для повышения эффективности сбыта предусматривается активизировать работу действующих и со здание на кооперативной основе на уровне областей либо республики новых организационных структур, целенаправленно занимающихся поиском рынков сбыта, мониторингом внутреннего и мирового рынков, формированием спроса на продукцию посредством рекламы и другими направлениями, способствующими сбыту продукции отечественных товаропроизводителей.

Особое внимание будет уделяться дальнейшему совершенствованию маркетинговой деятельности предприятий мясной и молочной промышленности при содействии соответствующих министерств и учреждений. Планируется создание системы информационного обслуживания сельскохозяйственных и перерабатывающих объектов по ситуации на внутреннем и внешнем рынках сырья, продовольствия и ресурсов для АПК.

Научно-техническое обеспечение мясной промышленности предусматривает комплексное решение научно-исследовательских, технологических и опытно-конструкторских задач по следующим основным направлениям:

разработка новых технологических процессов и освоение оборудования для комплексной переработки животноводческого сырья и получения продуктов пищевого и кормового назначения;

создание новых и совершенствование действующих процессов обработки мяса и мясных продуктов;

разработка и использование новых видов упаковки, обеспечивающей повышение сроков годности и сохранение качества продукта при транспортировке;

развитие системы сертификации мясной продукции, технологических процессов и оборудования;

разработка новой и пересмотр действующей НТД;

разработка норм потребления ресурсов при переработке животноводческого сырья;

развитие технологии производства бакпрепаратов прямого внесения для выпуска широкого ассортимента продуктов из мяса;

научное обоснование рецептур мясных продуктов при оптимальных соотношениях белка, жира, влаги и других веществ, отвечающих требованиям рационального питания;

разработка комбинированных мясных продуктов функционального назначения с использованием современных пищевых добавок, микронутриентов.

Приоритетными направлениями в развитии технологий и создании новых продуктов на 2005-2010 гг. являются:

– создание системы повышения качества мясного сырья, включающей санитарно-гигиенические условия транспортирования; предубойную подготовку и убой скота;

– разработка технологий, освоение производства и использование полифункциональных мясных ингредиентов, обеспечивающих формирование цветовых, вкусовых, ароматических характеристик и структурообразование мясных продуктов;

– внедрение упаковок с заданными защитными и технологическими свойствами с целью устранения потерь в процессе производства, транспортировки, хранения сырья и готовой продукции, а также увеличения сроков реализации мясных продуктов с сохранением их пищевой ценности;

– создание новых видов мясных продуктов специального назначения и технологий их производства с целью устранения дефицита животного белка и растительных жиров, микронутриентов (витаминов, минеральных веществ, полиненасыщенных жирных кислот и др.), а также обеспечения сбалансированности рациона по основным пищевым веществам и энергии;

– разработка технологий производства продуктов детского питания, мясорастительныех продуктов для диетического и лечебно-профилактического питания детей с разными заболеваниями; мясные продукты сбалансированного состава для детей школьного и дошкольного возраста, в том числе обогащенные незаменимыми микронутриентами.

Реализация Программы позволит оптимизировать производственные мощности и число предприятий мясной и молочной промышленности, осуществить их переоснащение.

При этом будет обеспечена эффективная переработка возрастающих объемов сельскохозяйственного сырья, конкурентоспособность мясной продукции на внутреннем и внешнем рынках.

Техническое переоснащение мясоперерабатывающих предприятий создает основу для повышения качества и безопасности продукции, получения сертификатов соответствия системы менеджмента качества требованиям СТБ ИСО 9000-2001 и внедрения международной системы анализа рисков и критических контрольных точек (НАССР).

технологический мясоперерабатывающий производительность

Для обеспечения потребностей в техническом перевооружении предприятий мясной промышленности Советом Министров Республики Беларусь 11 января 2006 года утверждена новая Программа разработки и производства оборудования для перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса, предусматривающая мероприятия по созданию условий, способствующих развитию отечественного машиностроения.

Реализация Программы позволит снизить зависимость республики от импорта оборудования, стимулировать отечественных производителей.

Машиностроение для пищевой промышленности в мировой экономике достигло высокого уровня развития. В Германии только по профилю оборудования для переработки мяса специализируется около 600 компаний. Вместе с тем по профилю сложного оборудования происходит монополизация рынка. Такие компании, как Ласка, Зейдельман, Хэндтман, Нагема, Фрэй, Франк-а-Матик, Поли-Клип, Кремер-Гребе, и другие, обеспечивают значительный сектор мирового рынка по поставкам сложного дорогостоящего оборудования (сепараторы, куттеры), а также специализированные компании поставляющие компрессора, холодильное оборудование, термокамеры (Боге-Компрессор, Грасса и др.).

Значительную потребность рынка государств - участников СНГ обеспечивают специализированные организации России и Украины, представители которых предлагают полную номенклатуру оборудования, необходимого для технического переоснащения организаций перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса. На предприятиях республики эксплуатируется широкий спектр технологического оборудования государств - участников СНГ, стран, входивших в состав СЭВ, компаний Италии, Германии.

Основными производителями технологического оборудования для переработки мяса в республике являются ОАО «Брестмаш», частное унитарное машиностроительное предприятие «Компо» (г. Брест) (далее - УМП «Компо»), ОАО «Завод «Продмаш» (Минск). Они производят комплекс оборудования для первичной переработки свиней, крупного рогатого скота, производства продуктов быстрого приготовления (котлет, пельменей, сосисок) и др.

Отечественные производители обеспечивают около 20% необходимого оборудования для переработки мяса. По своим эксплуатационным характеристикам эти предприятия не в полной мере отвечает задачам технического перевооружения отрасли. Из этого вытекает необходимость проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию нового поколения технологического оборудования для мясной промышленности.

Имеющийся в республике потенциал позволяет обеспечить производство оборудования согласно планам технического перевооружения по ряду позиций. Сюда относятся установки для транспортировки фарша, вакуумные шприцы, массажеры, инъекторы, клипсаторы, автоматы пельменные, котлетные, порционирующие устройства, подъемники для загрузки сырья и др.

Одновременно в Программу включен перечень мероприятий по оказанию услуг в части создания локальных автоматизированных систем управления технологическими процессами на базе программируемых логических контроллеров, систем энергообеспечения с использованием энергосберегающего оборудования, а также ремонта технологического оборудования. По переработке мясного сырья предполагается освоение линий вертикальной переработки свиней, стоимость аналогов которой составляет более 1,2 млн. евро, линий переработки крупного рогатого скота, обработки кишечного сырья и др.

Планируется разработка и освоение линий для производства колбас и сосисок, вакуумных шприцев, варочно-коптильных камер. УМП «Компо» планирует создание вакуумных куттеров - основного и технически сложного оборудования для производства колбас с 90 режимами работы (программами), а также эмульгаторами. Стоимость аналогов такого куттера составляет 250-350тыс. долларов США.

Таким образом, основной целью Программы является:

– снижение зависимости от импорта технологического оборудования для перерабатывающей промышленности;

– сформирование отечественного сектора машиностроения, а также инфраструктуры по техническому обеспечению перевооружения мясоперерабатывающих предприятий;

– обеспечение потребности в оборудовании для формирования основных технологических потоков переработки и технического перевооружения предприятий;

– снижение стоимости оборудования;

– развитие экспорта продукции машиностроения для переработки мяса.

На предприятиях мясной промышленности осуществляют убой сельскохозяйственных животных и птицы и производят из продуктов убоя пищевую, кормовую, медицинскую и техническую продукцию. Сырье, используемое в промышленности, сложно по строению и составу, значительно различается по массе, размерам и свойствам (химическим и физическим) как отдельных отрубов, так и различных тканей. Это сырье биологического происхождения, и оно лабильно ко многим внешним факторам: температуре среды, воздействию кислорода воздуха, микробиальному загрязнению и др. Кроме того, следует учитывать, что после убоя - перевода материи из живой формы в неживую - в ней происходят сложные биохимические превращения (автолиз), которые протекают в период первичной обработки.

С учетом высокой стоимости убойных животных основными требованиями, предъявляемыми к технологиям и техническому оснащению предприятий мясной промышленности, являются комплексность и безотходность. Кроме того, как и на всех предприятиях пищевой промышленности, обязательно выполнение санитарно-ветеринарных предписаний и норм.

Современные предприятия мясной промышленности высокомеханизированные и автоматизированные. Однако сложность строения и неоднородность размеров животных (и туш) вынуждают на многих операциях сохранять ручной труд с использованием простого или механизированного инструмента.

Производственное оборудование, предназначенное для выполнения технологических операций по переработке животного сырья в пищевые, кормовые и технические продукты, называют технологическим оборудованием.

Технологическое оборудование, в котором обрабатываемый продукт, не изменяя своих физико-химических и других свойств, изменяет только форму, размеры и т. п., называют машиной. Конструктивная особенность машин - наличие движущихся исполнительных органов, которые механически воздействуют на обрабатываемый продукт.

Технологическое оборудование, в котором обрабатываемый продукт изменяет свои физико-химические свойства или агрегатное состояние, называют аппаратом. Конструктивная особенность аппарата - наличие определенного пространства (объема) - рабочей камеры (резервуара), в которой происходит воздействие на продукт с целью изменения его свойств.

2. Общие принципы устройства технологических машин

Всякая технологическая машина состоит из источника движения, передаточного, исполнительного и др. механизмов.

Механизм представляет собой совокупность подвижно соединенных материальных тел или звеньев, совершающих определенные целесообразные движения под действием приложенных сил.

При механическом воздействии рабочих органов технологической машины на пищевые продукты могут изменяться следующие характеристики:

- внешний вид продуктов, т.е. геометрическая форма и размеры (при реализации процессов нарезания, формования, дробления и т.п.);

- физические свойства продуктов - плотность, масса, объем, влажность (при реализации процессов перемешивания, взбивания и т.п.);

- технологические и потребительские показатели качества - удаляются загрязнения, отделяются посторонние примеси, неоднородные продукты разделяются на фракции и т.п.

Понятие о конструктивных особенностях устройства любого вида оборудования дает принципиально-конструктивная схема - графическое изображение машины, аппарата или механизма с использованием условных обозначений, отражающее основные конструктивные элементы и связи между ними.

Рис. 1.1 Принципиально-конструктивная схема технологической машины: 1 - рабочие органы исполнительного механизма; 2 - рабочая камера; 3 - загрузочное устройство; 4 - бункер для сырья; 5 - передаточный механизм; 6 - корпус; 7 - электродвигатель



К основным комплектующим элементам технологической машины относятся корпус, станина, источник движения (двигатель), передаточный и исполнительный механизмы

Корпус машины предназначен для размещения и объединения в единое целое конструктивных элементов, узлов и деталей машины: передаточного и исполнительного механизмов, рабочего органа и пр.

Станина используется для установки, монтажа и закрепления машины на рабочем месте; может изготавливаться литой или сварной. Корпус и станина могут выполняться как отдельные части или как единое целое.

Двигатель представляет собой механизм, осуществляющие преобразование различных видов энергии в механическую работу и предназначенный для приведения в действие рабочих органов машины. Наиболее часто применяются электродвигатели однофазного или трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором (асинхронные). Электродвигатели постоянного тока применяются значительно реже.

Передаточный механизм - устройство, которое служит для передачи движения от источника движения (двигателя) к рабочим органам исполнительного механизма, обеспечивая требуемую скорость и направление движения.

В механических передачах различают ведущий вал (с закрепленными на нем необходимыми деталями), передающий движение от двигателя, и ведомый вал (с деталями вращения), передающий движение к исполнительному механизму. Отношение угловой скорости вращения ведущего вала к скорости вращения ведомого вала называется передаточным числом и является основной характеристикой передачи вращательного движения. Чаще всего передачи обеспечивают постоянное заданное значение передаточного числа и не допускают его изменения. Эффективность передачи определяется механическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.), которое представляет собой отношение отдаваемой передачей мощности к получаемой.

Передачи, в процессе работы которых передаточное число можно плавно изменять и регулировать в заданных пределах, называются вариаторами.

Рис. 1.2 Кинематические схемы вариаторов: а - конусный вариатор без промежуточного звена; б - фрикционный лобовой вариатор; в, г - конусный вариатор с параллельными валами и промежуточным звеном

Передаточное число в вариаторах может изменяться за счет:

- соответствующего перемещения ведущего ролика (рис. 1.2 а, 1.2 б). При движении ведущего ролика относительно ведомого диска, частота вращения последнего изменяется;

- смещения промежуточного звена вдоль образующей конуса (рис. 1.2 в, 1.2 г). Промежуточное звено может быть выполнено упругим (ремень) или жестким (ролик).

Одноступенчатая или многоступенчатая передача, заключенная в общий закрытый корпус с масляной ванной, называется редуктором. Ведущий вал редуктора называется входным, ведомый - выходным. Валы, передающие вращение от одной ступени редуктора к другой, называются промежуточными.

а	б
в	г

Рис. 1.3 Схемы редукторов: а - одноступенчатый цилиндрический редуктор; б - одноступенчатый червячный редуктор; в - двухступенчатый цилиндрический редуктор; г - двухступенчатый конически-цилиндрический редуктор

Пыленепроницаемость корпуса и непрерывная смазка подшипников и зубьев передачи обеспечивают в процессе работы редуктора сохранение высокого качества обработки трущихся поверхностей, что способствует увеличению надежности и срока службы редукторов по сравнению с открытыми передачами, способствует получению высокого к.п.д., обеспечивает безопасность работы. Смазка конструктивных элементов редуктора осуществляется разбрызгивания залитого в корпус масла; иногда масло подается к трущимся поверхностям масляным насосом.

В зависимости от количества передач различают одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и т.д. редукторы. В зависимости от типа ступеней различают цилиндрические, конические, червячные и другие редукторы. Редукторы, имеющие два и более выходных валов, вращающихся с разными скоростями, называют двухскоростными, трехскоростными и т.д. (по числу выходных валов). На рис. 1.3 приведены схемы наиболее широко распространенных редукторов. Одноступенчатый цилиндрический редуктор способен обеспечить передаточное число до 10; одноступенчатый червячный - от 10 до 100; двухступенчатый цилиндрический - от 8 до 63; двухступенчатый конически-цилиндрический - до 25.

Редуктор (или часть редуктора) с механизмом, позволяющим набирать различные комбинации соединенных между собой ступеней передач, отличающиеся величиной общего передаточного числа, называются коробкой передач. Изменение общего передаточного числа в ней производится, как правило, соединением ведомого вала коробки скоростей с одним из зубчатых колес, вращающихся на нем с различной скоростью. В отличие от вариаторов коробки передач не позволяют плавно изменять передаточное число, но позволяют достичь большего их диапазона.

Передаточные механизмы выполняются в следующих конструктивных исполнениях:

- передаточный механизм имеет отдельную станину или корпус, что позволяет его подключать к различным двигателям и исполнительным механизмам;

- передаточный механизм объединен общей станиной с источником движения, что позволяет его подключать к различным исполнительным механизмам. Подобное устройство называется приводом;

- передаточное устройство объединено в единое целое с источником движения и исполнительным механизмом общей станиной и является полноценной технологической машиной.

Основными видами передач являются зубчатая, ременная, цепная, червячная, фрикционная, а также планетарный, кривошипно-шатунный и кривошипно-шатунный механизмы.

Рис. 1.4 Зубчатая передача: а - простая зубчатая передача; б - эпициклическая (планетарная) зубчатая передача: 1 - ведущее колесо; 2 - ведомое колесо; 3 - водило

Зубчатые передачи (рис. 1.4) выполняются в виде входящих в зацепление зубчатых колес. Зубья могут выполняться прямыми, косыми и шевронными; с внешним и внутренним зацеплением между параллельными валами. Для валов с перекрещивающимися осями применяются конические зубчатые колеса (рельеф зуба представляет собой конус). По структуре зубчатые передачи делятся на простые, в которых оси колес неподвижны (рис. 1.4 а) и планетарные, в которых некоторые колеса вращаются вокруг собственной оси и вокруг центральной оси передачи (рис. 1.4 б), и комбинированные. Достоинствами зубчатой передачи являются компактность, постоянство передаточного числа, возможность применения в широком диапазоне скоростей и нагрузок, надежность, долговечность, высокий к.п.д. (не менее 99%). К недостаткам зубчатых передач относятся шум в процессе работы, невозможность плавного изменения передаточного числа, сложность изготовления.

Рис. 1.5 Зубчато-винтовая передача 1 - гайка; 2 - винт

В механическом и подъемно-транспортном оборудовании широко применяются зубчато-винтовые передачи (рис. 1.5). Они позволяют преобразовывать вращательное движение в поступательное и состоят из двух подвижных звеньев - винта и гайки. Достоинствами данной передачи являются простота производства и эксплуатации, плавность и бесшумность работы, возможность осуществления больших передаточных чисел, наличие самоторможения. Недостатками являются значительное трение и очень низкий к.п.д. (менее 50 %).

Рис. 1.6 Червячная передача 1 - червячное колесо; 2 - червяк



Червячные передачи (рис. 1.6) применяются для передачи вращательного движения между скрещивающимися под углом валами; состоит из червяка (винта с тщательно вырезанными зубьями) и червячного колеса с зубьями, расположенными в впадинах резьбы червяка. Достоинствами данной передачи являются компактность, бесшумность, плавность, легкость торможения, наличие высокого передаточного числа. К недостаткам относятся низкий к.п.д. (до 70 %), высокий нагрев, сложность изготовления.

Рис. 1.7 Ременная передача а - внешний вид ременной передачи; б, в - разновидности ременной передачи - для передачи движения между валами с противоположным направлением их вращения и скрещивающимися валами; г - способ регулировки натяжения ремня при помощи натяжного ролика (самонатяжные ременные передачи)

Ременные передачи (рис. 1.7) состоят из двух шкивов, закрепленных на ведущем и ведомом валах, и ремня, надетого на эти шкивы. Натяжение ремня регулируется изменением расстояния между шкивами (натяжные ременные передачи) или натяжным роликом (самонатяжные ременные передачи). В зависимости от формы ремней различают три основные группы передач: плоскоременные, клиноременные и круглоременные. К преимуществам относится возможность передачи вращательного движения между удаленными валами, простота изготовления, бесшумность в работе, плавность хода, снижение опасности перегрузки двигателя (за счет пробуксовки ремня). К недостаткам относится значительные габаритные размеры, большие нагрузки на валы и оси (вследствие натяжения ремня), непостоянство передаточного числа (вследствие скольжения ремня), сравнительно невысокий к.п.д. (92…95%).

Цепные передачи (рис. 1.8) выполняются в виде двух звездочек, закрепленных на ведущем и ведомом валах, и гибкой цепи, входящей в зацепление с зубьями звездочки. При этом цепи бывают втулочные, втулочно-роликовые, зубчатые и пластинчатые. Наиболее распространены втулочно-роликовые цепи. К преимуществам цепной передачи относится возможность передачи вращательного движения между удаленными валами, надежная передача большой нагрузки, малые габариты и вес, возможность передачи движения от одного ведущего вала к нескольким ведомым, сравнительно высокий к.п.д. (до 98 %). К недостаткам относится сложность и высокая стоимость изготовления и технического обслуживания, шум в процессе работы, невозможность быстрого реверса (обратного движения).

Рис. 1.8 Цепная передача а - схема цепной передачи: 1 - ведущий вал; 2 - гибкая цепь; 3 - ведомый вал; б - устройство втулочно-роликовой цепи: 1 - наружная пластинка; 2 - боковая пластинка; 3 - ось; 4 - ролик; 5 - втулка

а	б	в

Рис. 1.9 Фрикционные передачи с параллельными валами а, б - с цилиндрическими катками, взаимодействующими друг с другом; в - с цилиндрическими катками, преобразующая вращательное движение в поступательное

а	б

Рис. 1.10 Схемы фрикционных передач с пересекающимися валами а - с коническими катками; б - с гиперболоидными катками, преобразующая вращательное движение в винтовое

Фрикционные передачи (рис. 1.9, 1.10) предназначены для передачи движения между параллельными и пересекающимися валами и состоят из прижатых один к другому катков (роликов). Движение от ведущего к ведомому катку передается под действием силы трения, возникающей в результате прижатия одного катка к другому или прижатия катков к промежуточному звену. По форме катков различают фрикционные передачи цилиндрические, конические, сферические, тороидальные, гиперболоидные и с клиновыми канавками. Наиболее распространены цилиндрические фрикционные пары, предназначенные для передачи движения между параллельно расположенными валами, и конические фрикционные пары - для передачи движения между пресекающимися валами. К преимуществам фрикционной передачи относятся простота конструкции, бесшумность, устойчивость к перегрузкам (при перегрузке происходит проскальзывание катков). К недостаткам относится повышенный износ, непостоянство передаточного числа (из-за проскальзывания катков), большое давление на опоры, необходимость наличия специальных подпружинивающих устройств, низкий к.п.д. (80…90 %).

а

Рис. 1.11 Простейшие планетарные передачи а - с неподвижным малым колесом; б - с неподвижным большим колесом 1 - подвижное колесо; 2 - сателлит; 3 - неподвижное колесо; 4 - водило

а	б

Рис. 1.12 Планетарные передачи без ведущего колеса 1 - подвижное колесо; 2 - неподвижное колесо; 3 - водило

В планетарных механизмах (рис. 1.11, 1.12) оси одного или нескольких колес совершают вращательное движение. Эти колеса называются сателлитами, а рычаг, на котором укреплены их оси, - водилом. При работе механизма сателлиты вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг оси водила. Различают простейшие планетарные механизмы и планетарные механизмы без ведущего колеса. В простейших планетраных механизмах (рис. 1.11) ведущие валы совершают одно вращательное движение, а ведомые - два. Планетарный механизм без ведущего колеса (рис. 1.12) применяют для приведения в сложное вращательное движение рабочих органов ряда машин (мешалок, взбивателей и т.п.), которые крепятся непосредственно к сателлиту.



Рис. 1.13 Кривошипно-шатунный механизм а - схема- ползун; б - положения механизма в определенные моменты времени: 1 - кривошип (коленчатый вал); 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - поршневой палец

Рис. 1.14 Кривошипно-ползунный механизмы 1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - ползун

Механизмы возвратно-поступательного движения (рис. 1.13, 1.14) предназначены для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Среди них различают кривошипно-шатунные и кривошипно-ползунные механизмы.

Кривошипно-шатунный механизм (рис. 1.13) включает кривошип (коленчатый вал) и шатун - узел соединяющий шатунную шейку вала с поршнем или ползуном, совершающим возвратно-поступательное движение. Поскольку расстояние между осями шатунной шейки и поршневого пальца постоянно, то при вращении вала поршень перемещается, совершая полный цикл возвратно-поступательного движения за время, в течение которого вал кривошипа поворачивается на один оборот (рис. 1.13 б).

В кривошипно-ползунном механизме (рис. 1.14) вращательное движение кривошипа преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна посредством шатуна.

Исполнительный механизм непосредственно выполняет технологический процесс или операцию воздействия на обрабатываемую среду (материал) и служит для преобразования движения передаточного механизма и передачи его рабочему органу. Конструкция исполнительного механизма определяется видом и свойствами обрабатываемых продуктов. Исполнительный механизм включает рабочую камеру, рабочий орган, загрузочное и разгрузочное устройства.

Рабочие органы - это часть исполнительного механизма, непосредственно взаимодействующая с обрабатываемым продуктом. Различают основные рабочие органы - ножи, шнеки, абразивные поверхности и др. и вспомогательные - зажимы, захваты, направляющие и пр.

Рабочая камера - это часть исполнительного механизма, предназначенная для удержания продукта в положении, удобном для воздействия рабочих органов.

Вспомогательными элементами технологической машины являются механизмы включения, контроля, управления, защиты и блокировки, с помощью которых производится пуск и остановка двигателя, осуществляется настройка машин на заданный режим работы, обеспечивается безопасность обслуживающего персонала и контроль за работой электрооборудования.

К механизмам включения относятся рубильники, кнопочные пускатели, пакетные переключатели, штепсельные разъемы, микропереключатели, кулачковые переключатели. При помощи аппаратов включения производится пуск и остановка работы оборудования.

К механизмам контроля и управления относятся программные устройства, манометры, терморегуляторы, реле времени. При помощи аппаратов контроля и управления осуществляется оперативный контроль за работой оборудования.

К механизмам защиты относятся тепловые реле, плавкие и автоматические выключатели. Аппараты включения применяются для защиты электрооборудования от перегрузок, возникновения короткого замыкания, предупреждения производственного травматизма.

3. Характеристика материалов, используемых для изготовления деталей и узлов машин

Эффективность выполнения эксплуатационных, конструктивных, технологических, экономических, энергетических, санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к механическому оборудованию, во многом определяется материалом, используемом при изготовлении деталей.

Качество деталей технологических машин характеризуется прочностью, жесткостью, а также технологичностью изготовления.

Прочность детали - это способность детали под воздействием внешних приложенных сил не допускать поломки и остаточных деформаций.

Жесткость детали - это способность детали под действием внешних приложенных сил допускать упругие деформации строго в установленных пределах.

Технологичность изготовления детали определяется трудоемкостью производственного процесса.

Степень прочности, жесткости и технологичность изготовления деталей, зависят от материала, используемого при их производстве. Выбор материала определяется назначением машин и способом их изготовления. Качество материала, применяемого при изготовлении узлов и деталей, определяется его механическими характеристиками, к которым относятся пластичность, упругость, хрупкость, твердость.

Упругость материала - это свойство материалов восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия внешних сил.

Хрупкость материала - свойство материала разрушаться под влиянием быстродействующих нагрузок.

Твердость материала - способность материала противостоять проникновению в него другого тела.

В машиностроении в качестве материалов наиболее широко распространены металлы и их сплавы. В меньшей степени находят применение неметаллические материалы - пластмасса, резина, стекло, кожа и т.п.

Чистые металлы крайне ограниченно используются при изготовлении деталей в связи с отсутствием у них необходимого комплекса свойств. В пищевом машиностроении из чистых металлов используется пищевой алюминий (для изготовления деталей исполнительных механизмов), олово (при проведении пайки емкостей), а также хром и никель (для декоративных и антикоррозионных покрытий). Следует отметить, что рабочие органы машин хромировать не рекомендуется, так как хромоникелевые покрытия в процессе работы могут отслаиваться и попадать в обрабатываемые продукты. Крайне редко применяются медь и бронза из-за высокой стоимости и недостаточной твердости.

Наибольшее распространение в пищевом машиностроении получили сплавы металлов и сплавы металлов с неметаллами. Специальные технологии и рецептуры изготовления сплавов позволяют получать материалы с характеристиками значительно превосходящие характеристики чистых металлов. Основным сплавом, используемым при изготовлении деталей, является сталь (сплав железа с углеродом при содержании последнего в количестве менее 2 %) и чугун (сплав железа с углеродом при содержании последнего в количестве более 2 %). На свойство стали большое влияние оказывает добавление различных элементов (легирование). Так, хром увеличивает прочность стали, твердость и сопротивляемость износу; никель увеличивает прочность, твердость, уменьшает хрупкость; кремний повышает прочность и упругость, но увеличивает хрупкость; марганец повышает прочность, твердость и износоустойчивость. Среди сталей с особыми свойствами следует выделить нержавеющие стали, применяемые при изготовлении почти всех деталей исполнительного механизма, контактирующих с пищевыми продуктами.

Неметаллические материалы в последние годы получили широкое распространение при производстве отдельных конструктивных элементов технологических машин. По сравнению с металлическими материалами они характеризуются антикоррозийностью, доступностью, высокой технологичностью изготовления и дешевизной. С другой стороны их применение снижает жесткость и прочность деталей, а также негативно сказывается на долговечности и надежности машин.

При выборе механического оборудования следует уделять внимание не только изучению материалов, из которых изготовлены исполнительные механизмы, но и материалам, применяемых при изготовлении передаточного механизма, двигателя, корпуса, станины. например, многие виды механического оборудования характеризуются высокой степенью вибрации при осуществлении производственного процесса, что требует наличия прочной, тяжелой и массивной станины.

4. Определение производительности и мощности технологических машин

Производительность технологической машины - это ее способность вырабатывать определенное количество продукции в единицу времени. В ряде случаев производительность определяется по исходному сырью, или по выпущенной продукции. Производительность бывает массовая (кг/с, кг/ч, т/ч и т.п.), объемная (м³/с, м³/ч и т.п.) и штучная (шт/с, шт/ч и т.п.).

Теоретическая производительность машины - это количество продукции, которое машины может выпускать в единицу времени при непрерывной работе в стационарном режиме при условии соответствии качества получаемой продукции технологическим требованиям.

, (1.1)

где m - количество продукции, выпускаемой машиной за 1 рабочий цикл, кг;

Е_р - рабочая вместимость рабочей камеры машины, кг;

Т_р - время рабочего цикла машины, с;

, (1.2)

где t_з и t_в - время загрузки и выгрузки машины, с;

t_т.о. - время выполнения технологической операции, с;

, (1.3)

где V_o - геометрический объем рабочей камеры, м³;

- коэффициент заполнения рабочей камеры;

- насыпная плотность продукта, кг/м³.

Следовательно, теоретическая производительность машин периодического действия определяется по формуле

. (1.4)

Геометрический объем рабочей камеры машины определяется по формуле

, (1.5)

где F - площадь поперечного сечения рабочей камеры рабочей камеры, м²;

l - длина рабочей камеры, м.

В машинах непрерывного действия время пребывания продукта в рабочей камере (время рабочего цикла) определяется как

, (1.6)

где v_o - средняя скорость движения продукта в рабочей камере, м/с.

Подставив (1.5) и (1.6) в формулу (1.4), получим формулу для определения теоретической производительности машин непрерывного действия

. (1.7)

Эксплуатационная производительность машины - это производительность машины в условиях ее работы на конкретном предприятии с учетом всех потерь рабочего времени



, (1.8)

где - коэффициент использования машины во времени.

Мощность технологической машины (количество подводимой энергии в единицу времени) в зависимости от характера движения рабочего органа машины определяется следующим образом:

- при поступательном движении рабочих органов

, (1.9)

- при вращательном движении рабочих органов

, (1.10)

где N₁ - мощность, необходимая для перемещения рабочего органа машины, Вт;

N₂ - мощность, необходимая для перемещения и переработку продукта рабочими органами машины, Вт;

Р_ро и Р_п - усилие, приложенное к рабочему органу и продукту, Н;

v и - соответственно линейная и угловая скорость движения рабочего органа или продукта, м/с или рад/с.

Общая мощность, подводимая к входному валу исполнительного механизма, определяется по формуле



, (1.11)

где _о - общий коэффициент полезного действия машины.

Удельная мощность - это расход энергии на единицу выпускаемой продукции (Дж/кг)

. (1.12)

Данный показатель используется для сравнения эффективности работы машин одного и того же класса, но имеющих различную производительность. Наилучшей (менее энергоемкой) считается машина с наименьшим показателем удельной мощности.

Размещено на Allbest.ru