Влияние температуры выражается в степени набухания коллоидов муки. С изменением температуры возрастает скорость диффузии молекул воды. Изменением температуры регулируют структуру, физические и реологические свойства теста, в частности упруго-пластично-вязкое тесто из которого изготавливается затяжное печенье.

Продолжительность замеса теста влияет, прежде всего, на степень набухания коллоидов муки, а следовательно, на структуру и свойства теста. При получении упруго-пластично-вязкого теста продолжительность замеса увеличивается по сравнению с сахарным тестом.

Интенсивность замеса зависит от частоты вращения лопастей месильной машины. С увеличением частоты вращения сокращается продолжительность замеса. Так, с изменением частоты вращения вала в месильной машине от 18... 25 до 80 об/мин продолжительность замеса затяжного теста сокращается в три и более раз.

2.2 Технологическая схема процесса

Технологический процесс на предприятии осуществляется в соответствии с технологическими инструкциями производства, для каждого вида изделия и с учетом оборудования, включенного в аппаратурно-технологическую схему, по которой осуществляется выработка данного вида изделия. Технологические инструкции ежегодно вырабатываются заведующей производством, на основе "Сборника технологических инструкций для производства кондитерских изделий", в связи с расширением ассортимента.

Основные операции при производстве кондитерского изделия:

1) прием и хранение сырья (1' - ржаная мука, 1 - пшеничная);

2) подготовка сырья (2' - ржаная мука, 2 - пшеничная мука);

3) приготовление теста

4) разделка теста и расстойка теста

5) выпечка;

6) охлаждение;

7) упаковка;

8) транспортировка.

Существует два способа транспортирования и хранения муки на предприятиях: тарный, когда муку перевозят и хранят в мешках, и бестарный, когда муку перевозят в автомуковозах и хранят в бункерах. Бестарный способ перевозки и хранения муки имеет ряд преимуществ перед тарным, т.к. позволяет механизировать и автоматизировать операции по разгрузке муки и управлять ими с пульта.

На предприятии используется тарный способ транспортирования и хранения муки.

Перед подачей муки в производство ее подвергают обработке, которая заключается в подсортировке отдельных партий, их просеивании и магнитной очистке. Отдельные партии муки могут значительно отличаться по своим хлебопекарным качествам, поэтому перед подачей на производство принято составлять смесь различных партий муки в пределах одного сорта. Муку со слабой клейковиной смешивают с сильной; муку, темнеющую в процессе переработки, - с нетемнеющей и т.д. Соотношение компонентов в мучной смеси определяет лаборатория на основании анализа.

Для просеивания муки с целью удаления случайных посторонних примесей применяют просеиватель. Муку просеивают через сито из стальной сетки с ячейками определенного размера.

Для очистки муки от металломагнитных примесей в выходных каналах просеивающих машин устанавливают магнитные уловители, которые очищают каждые 4 часа работы.

Приготовление теста включает в себя следующие технологические операции. Это - дозирование компонентов рецептуры, замес теста, обминка теста, брожение теста. Дозирование сырья осуществляется соответствующими дозирующими устройствами, которые отмеривают и направляют в тестомесильную машину необходимые количества муки, воды, дрожжевой суспензии, растворы соли. Замес теста осуществляется на тестомесильных машинах с целью получения из компонентов рецептуры теста, однородного по всей массе. Продолжительность замеса теста зависит от свойств перерабатываемой муки, применяемой технологии и марки тестомесильной машины. После замеса тесто подвергается брожению, с целью получения теста с оптимальными органолептическими и реологическими свойствами. Контроль за брожением осуществляется по органолептическим показателям (запах, структура, увеличение в объеме, вкус) и кислотности, которая должна быть на 0,5 град выше кислотности мякиша готового изделия с соответствии с ГОСТом.

Разделка теста включает в себя следующие технологические операции: деление теста на куски (осуществляется на тестоделительных машинах с целью получения тестовых заготовок заданной массы), формование тестовых заготовок и окончательную расстойку.

Формование тестовых заготовок включает разнообразные операции в зависимости от вида готовых изделий: округление, предварительную расстойку, укладку в форму, раскатку, закатку, фигурное формование, окончательную расстойку и отделку.

После формования тестовые заготовки поступают на окончательную расстойку. Цель расстойки - восстановить нарушенную при формовании структуру теста и обеспечить разрыхление тестовой заготовки за счет выделения диоксида углерода при брожении. Параметры расстойки (температура, влажность, продолжительность) зависят от массы, влажности, рецептуры, формы и других показателей тестовых заготовок. Наиболее часто используемыми параметрами среды являются температура 35-45° С и относительная влажность - 75-85%.

Выпечка - один из важнейших процессов приготовления печенья. В зависимости от ассортимента изделий, массы заготовки выпечка в пекарной камере производится при определенных параметрах. При этом изделия выпекают в основном при переменном температурном режиме в пекарной камере. Продолжительность выпечки каждого вида изделия устанавливается на предприятии в зависимости от конструкции печей и их технического состояния. Для большинства пшеничных и ржаных изделий, режим выпечки включает три периода.

В первый период выпечка протекает при высокой относительной влажности (до 80%) и сравнительно низкой температуре паровоздушной среды пекарной камеры (110…120°С) и длится 3…5 мин. За это время тестовая заготовка увеличивается в объеме, а пар, конденсируясь, улучшает состояние ее поверхности.

Второй период идет при высокой температуре и несколько пониженной относительной влажности газовой среды.

Третий период - это завершающий этап выпечки. Он характеризуется менее интенсивным подводом теплоты (180° С), что приводит к снижению упека.

Укладка готовой продукции после выхода из печи и хранение изделий до отпуска их в торговую сеть являются одними из последних стадий в процессе производства и осуществляются в отделении хранения готовой продукции.

Печенье после выпечки укладывается для остывания в лотки (ящики) деревянные или из пластмассовых материалов, которые далее помещают в контейнеры различной конструкции. Охлаждение и хранение осуществляют в остывочном отделении, где создаются специальные условия.

Сохранить аромат свежеиспеченного изделия, его вкус и структуру возможно, только упаковав его. В качестве упаковочного материала можно использовать полипропиленовую пленку с высокой паропроницаемостью и низкой газопроницаемостью. Перфорированные полипропиленовые пленки позволяют регулировать проницаемость упаковки, исключают необходимость охлаждения горячего печенья перед упаковкой. Полипропиленовые пленки обладают достаточно высокой механической прочностью и хорошо приспособлены к использованию в упаковочных машинах.

Транспортирование печенья должно осуществляться в специально оборудованных автомобилях или повозках имеющих кузов, разделенный на секции и оборудованный направляющими угольниками для установки лотков с изделиями или устроенными внутри него полками, а также в автомобилях для перевозки контейнеров и тары-оборудования.

2.3 Материальный баланс

При замешивание теста в тестомесильных машинах, некоторые ингредиенты не совсем доходят до нужного отсека.

Стадия (операция): подача муки

Расход	Приход
Продукция на выходе	кг	%	Потери	кг	%	Продукция на входе	кг	%
Заготовка	150	97,5	потери	3,8	2,5	Заготовка	153,8	100

150 кг - 97,5%

х - 100%

х=153,8

153,8-150 = 3,8

Стадия (операция): подача воды

Расход	Приход
Продукция на выходе	л	%	Потери	л	%	Продукция на входе	л	%
Заготовка	110	98,9	потери	1,2	2,5	Заготовка	111,2	100

110 кг - 98,9%

х - 100%

х=111,2

111,2-110 = 1,2

Стадия (операция): подача ингредиентов

Расход	Приход
Продукция на выходе	кг	%	Потери	кг	%	Продукция на входе	кг	%
Заготовка	50	98,5	потери	0,8	2,5	Заготовка	50,8	100

50 кг - 98,5%

х - 100%

х=50,8

50,8-50 = 0,8

Стадия (операция): замешивание

Расход	Приход
Продукция на выходе	кг	%	Потери	кг	%	Продукция на входе	кг	%
Заготовка	150	99,5	потери	0,7	2,5	Заготовка	150,7	100

150 кг - 99,5%

х - 100%

х=150,7

150,7-150 = 0,7

2.4.1 Расчет тестомесильной машины

Месильная машина (рисунок 2.2) предназначена для интенсивного замеса, который производят в стационарной камере с полуцилиндрическим дном. Рабочий орган машины состоит из двух, имеющих отдельный привод, двуплечих крестовин, одно из плеч которых выполнено в виде цилиндрической горизонтальной лопасти. Свободные плечи крестовин соединены между собой цилиндрической штангой. Соединение произведено через систему шарниров, обеспечивающих движение соединительной штанги при различной угловой скорости крестовин. При таком движении постоянно изменяется конфигурация рабочего органа в целом.

Рисунок 2.2 - Месильная машина с интенсивным замесом.

1 -- месильные органы; 2 -- крышка; 3 -- месильная камера; 4 -- пульты управления; 5 -- электродвигатели привода месильных органов; 6 -- электродвигатели привода поворота камеры.

Совершая сложное движение, соединительная штанга переворачивает и уплотняет тесто и оказывает на него всестороннее деформирующее воздействие.

Каждая из двуплечих крестовин приводится в движение через систему передач от трехскоростного электродвигателя. При эксплуатации машины в автоматическом режиме смена частоты вращения рабочего органа происходит по определенной программе, выбираемой в зависимости от качества сырья для замеса.

Производительность тестомесильной машины периодического действия по формуле:



(1)

где - производительность рабочей камеры, кг/сек;

- емкость дежи, м³;

- плотность теста до брожения, 1100 кг/м³;

^- коэффициент заполнения месильной камеры, 0,3-0,6;

- продолжительность замеса, 600 сек;

- продолжительность вспомогательных работ, 300 сек;

Производительность нам задана, из формулы (1) мы можем найти емкость дежи V:

;

Емкость дежи:

; (2)

Высота тестомеса:

; (3)

Исходя из формул (2) и (3) находим диметр дежи:

;

Диаметр лопасти:

;

Ширина лопасти:

;

Высота мешалки:

;

Высота дежи:

;

2.4.2 Расчёт выхода продукции и сырьевой расчёт

Для проведения расчёта выхода необходимо рассчитать количество муки и другого сырья, идущего на приготовление теста, опары или закваски. Выход рассчитывается по количеству и влажности затраченного сырья, влажности теста, затрат при технологическом процессе. Ориентировочный выход изделий B_х при влажности муки 14, 5 % составляет

, (4)

где - общее количество сырья, кг;

ДG_бр, ДG_уп, ДG_ус - затраты соответственно при брожении, выпечке и на усушку при остывании и хранении, %.Размеры потерь и затрат принимаются на основании опубликованных данных. Затраты при брожении составляют 1,6 %. Упёк при выпечке - 6,5 %. Усушка при хранении в обычных условиях - 3,5 %.

кг

Определим количество муки на приготовление

, (5)

где Р - количество вырабатываемого изделия, кг/сут;

кг

Количество дополнительного сырья, требуемое для замеса

, (6)

где p - расход сырья по рецептуре, кг.

кг



3. ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ПРОРАБОТКА

3.1 Энергетический расчёт

Определим расход энергии на замес теста.

Баланс потребления энергии для тестомесильной машины с вращательным движением месильных лопастей имеет следующий вид:

A=A₁+A₂+A₃+A₄, (1)

где А₁ - работа, расходуемая на перемешивание массы;

А₂ - работа, расходуемая на перемещение месильных лопастей;

А₃ - работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины;

А₄ - работа, расходуемая на изменение структуры теста.

Для расчёта воспользуемся упрощённой схемой тестомесильной машины периодического действия, изображённой на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Расчётная схема тестомесильной машины периодического действия

Работу, расходуемую на перемещение компонентов в месильной емкости, определим по уравнению:

А₁=а·в·р·с·n²·cos(90є-б)·(r₂²-r₁²)·[(1-k)·р²·(r₁²+r₂²)+(k·S²)/2], (2)

где а - количество месильных лопаток, а=2;

в - ширина месильной лопатки, м; в=0,03м;

n - частота вращения, с^-1; n=73 с^-1;

б - угол атаки лопасти; б=45є;

r₁- расстояние от оси вращения месильного органа до внутреннего края лопасти; r₁=0,115 м;

r₂ - расстояние от оси вращения месильного органа до внешнего края лопасти, м; r₂=0,16 м;

k - коэффициент подачи теста, показывающий какая доля массы, захваченная месильной лопаткой, перемещаются в осевом направлении; k=0,3;

S - шаг образующий наклона лопатки, м; S=0,5 м.

А₁=2·0,03·3,14·1100·1,21²·cos(90є-45є)·(0,16²-0,115²)·[(1-0,3)·3,14²·(0,16²+0,115²)²+(0,3·0,5²)/2]= 295,2 Дж/об

Определим работу, которая затрачивается на привод месильных лопастей, по выражению:

А₂=(2/3)·а·в·д·с_л·р²·n²·(r₂³-r₁³), (3)

где д - толщина месильной лопасти, м; д=0,01 м;

с - плотность материала месильной лопасти, кг/м³; с_л=7800 кг/м³.

А₂=(2/3)·2·0,03·0,01·7800·3,14²·1,21²·(0,16³-0,115³)= 42,2 Дж/об

Рассчитаем работу, расходуемую на нагрев теста соприкасающихся с ним металлических частей машины, по уравнению:



А₃=(m_т·c_т?(t₂-t₁)/(n·ф+ m_м·c_м?(ф- ф_в ))/n?ф , (4)

где t₁, t₂ - температура массы в начале и в конце смешивания,єC; t₁=28єC; t₂=30єC;

m_т - масса теста, находящегося в месильном барабане, кг;

m_т=V·с·k=0,16·1100·0,5=180 кг; (5)

m_м- масса металлоконструкций машины, прогревающаяся при замесе, кг; m_м=16 кг;

c_т - средняя теплоёмкость теста, c_т=2500 Дж/(кг·К);

c_м - средняя теплоёмкость металла, c_м=500 Дж/(кг·К).

А₃=(30-28)/(73·360)·(88·2500+16·500)=255 Дж/об

Работу, затрачиваемую на изменение структуры теста, определим из зависимости:

А₄=0,07·А₁, (6)

А₄=0,07·201=14 Дж/об

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат:

А=201+42,2+255+14=512,2 Дж/об

Рассчитаем мощность, требуемую для привода тестомесильной машины:

; (7)

где G - масса теста в тестомесильном барабане, G=180 кг;

R - максимальный радиус вращения месильного органа, R=0,32 м;

- угловая скорость вращения месильного органа, 1,7 рад/с;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

z - число валов рабочих органов, z=2;

- КПД приводного механизма машины, 0,85;

;

Средняя мощность, потребляемая электродвигателем:

, (8)

где A - удельная работа замеса теста, А=8500 Дж/кг;

- КПД электродвигателя, 0,9;

- продолжительность замеса, 180 с.

;

Удельную работу замеса определим по уравнению:

А_уд=(А·n·ф)/m, (9)

А_уд=(512,2 ·1,21·180)/(1,8·10³)=61,9 Дж/г

Рассчитаем интенсивность замеса:

U=(N_э·з)/m, (10)

U=(1530·0,85)/(1,8·10³)= 0,72 Вт/г

3.2 Выбор электродвигателя

3.2.1 Выбор электродвигателя привода вращения лопастей

Для выбора электродвигателя требуется его мощность и частота вращения.

По предварительным данным имеем:

, ,

Выбираем электродвигатель 4А 180М-6/4:

; .

Расчет передаточного отношения привода:

,

,

,

.

3.2.2 Выбор электродвигателя для привода вращения барабана

Определим передаточное отношение привода

i=i_р1·i_р, (11)

где i_р1 - передаточное отношение ременной передачи; i_р1 = 3,84;

i_р - передаточное отношение редуктора; i_р = 40.

i=3,84·40=153,6

Вычислим ориентировочное значение частоты вращения вала электродвигателя :

т_эл =n·i, (12)

где n=5 - частота вращения барабана, об/мин.

т_эл =5·153,6=768 об/мин

Рассчитаем требуемую мощность электродвигателя

P_ор.эл=P/з=0,6/0,85= 0,71 кВт (13)

По полученным данным выбираем электродвигатель 4А80А6 со следующими характеристиками:

- частота вращения выходного вала n_эл=975 об/мин;

- номинальная мощность P_эл= 0,75 кВт.

3.3 Выбор редуктора

3.3.1 Выбор редуктора для привода вращения лопастей

По передаточному числу подбираем редуктор типа Ц2У-200-10-12.

Передаточное число u=10, допускаемый вращающий момент Т_вых =2500 Н·м, КПД=0,97

Определим частоту вращения и угловую скорость каждого вала в приводе:

n₁=1470 об/мин;

n₂= n₁/i_з=1470/5=294 об/мин; (14)

щ₁=(р·n₁)/30=(3,14·1470)/30=153,9 с^-1; (15)

щ₂=(р·n₂)/30=(3,14·294)/30=30,8 с^-1;

Рассчитаем мощность на каждом валу привода:

Р₁=17 кВт;

Р₂=Р₁·з₁=17·0,97=16,49 кВт, (16)

где з₁ - КПД зубчатого зацепления.

Определим крутящие моменты на каждом валу привода:

Т_i=Р_i/щ_i, (17)

Т₁=17000/153,9=110,4 Н·м;

Т₂=16490/30,8=535,4 Н·м;

3.3.2 Выбор редуктора для привода вращения барабана

По передаточному числу подбираем редуктор типа 1Ч-63-40.

Передаточное число u=40, допускаемый вращающий момент Т_вых =145 Н·м, КПД=0,69

Определим частоту вращения вала в приводе:

n₁=975 об/мин;

n₂= n₁/u=975/5=24,3 об/мин;

Рассчитаем мощность привода:

Р₁=0,75 кВт;

Р₂=Р₁·з₁=0,75·0,69=0,52 кВт, (16)

где з₁ - КПД червячного зацепления.

3.4 Расчет валов

3.4.1 Расчет валов привода вращения

Для вала выбрали материал сталь 45, твердость не менее 235НВ; _В = 540 МПа и _{_1} = 216МПа, _-1 = 108МПа - предел выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения.

Диаметр d вала:

d = 7•³Т = 7•³858 = 66,5 мм.

Принимаем d = 67 мм.

Диаметр вала под подшипник d_п = d + 2t 72,4 мм,

где высота буртика t = 2,7 мм;

координата фаски подшипника r = 3,5 мм;

размер фаски f = 2,5мм.

Принимаем d_п = 75 мм.

Диаметр d_бп вала:

d_бп = d_п + 3r = 75+3·3,5=85,5 мм,

Принимаем d_бп =85 мм

Принимая во внимание вышеперечисленные размеры конструктивно принимаю длину вала 450 мм.

3.5 Расчет зубчатой передачи

Примем материалы: для шестерни сталь 40Х, термообработка улучшение, твёрдость НВ 270; для колеса сталь 40Х, термообработка - улучшение, твёрдость НВ 200. Допускаемое контактное напряжение [у_H]=550 МПа.

Рисунок 3.2 - Кинематическая схема зубчатой передачи

Р₂=16,49 кВт

n₂=294 об/мин

щ₂=30,8 с^-1

Т₂=535,4 Н·м

Определим межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев по формуле:

а_w =K_a·(u+1)·³v((T₂·K_Hв)/([у_H]²·u·ш_ba)), (17)

где K_a - коэффициент; K_a=49,5;

u - передаточное отношение; u=5;

T₂=T₁/u -вращающий момент на колесе, Н·мм;

K_Hв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца,=1,1;

ш_ba - коэффициент ширины венца; ш_ba=0,2.

а_w=49,5·(5+1)·³v(((535,4)·1,1)/(550?10⁶)²·5·0,2))= 0,199 м = 199 мм

Округляем межосевое расстояние а_w до ближайшего значения по ГОСТ 2185 - 66:

а_w=200 мм

Модуль зацепления определим из соотношения

m=0,02·а_w=0,02·200=4 мм (18)

Выравниваем модуль по ГОСТ 9563-60 до значения m = 4.

Рассчитаем суммарное число зубьев:

z_?=(2·а_w)/m, (19)

z_?=(2·200)/4= 100

Число зубьев шестерни:

z₁=z_?/(u+1) (20)

z₁=100/(5+1) = 16,6, принимаем 17

Тогда число зубьев колеса соответственно равно:

z₂=z_?+z₁=100-17= 83 (21)

По округленным значениям z₂ и z₁ уточняем передаточное число:

u = z₂/ z₁=83/17 = 4,8 (22)

Расхождение с принятым ранее номинальным передаточным отношением не превышает 2,5 %.

Определим основные размеры шестерни и колеса.

Делительные диаметры:

d₁=z₁·m=17·4= 68 мм (23)

d₂= z₂·m=83?4 = 332 мм (24)

Диаметры вершин зубьев:

d_а1=d₁+2·m=68+2·4 = 76 мм (25)

d_а2=d₂+2·m= 332+2·4= 340 мм (26)

Диаметры впадин зубьев:

d_f1=d₁-2,5·m=68-2,5·4 = 58 мм (27)

d_f2=d₂-2,4·m=332-2,5·4 = 322мм (28)

Уточним межосевое расстояние:

a_w=(d₁+d₂)/2=(68+332)/2 = 200 мм (29)

Ширина колеса:

b₂=ш_ba·a_w=0,5·200 = 100 мм (30)

Ширина шестерни:

b₁=b₂+5 =100+5 = 105 мм (31)

Коэффициент нагрузки:

K_H=K_Hв·K_Hб·K_Hх, (32)

где K_Hб - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки, между зубьями; K_Hб=1,0 для прямозубых колёс; K_Hв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; K_Hв=1,03; K_Hх - динамический коэффициент, зависящий от окружной скорости колёс; K_Hх=1,05.

K_H=1,03·1,1·1,05=1,19

Проверим контактное напряжение по формуле:

у_H=(270/a_w)·v((T₂·K_H·(u+1)³)/(b₂·u²)), (33)

у_H=(270/200)·v(((535,4·10³)·1,19·(5+1)³)/(100·5²))=

=523,14 МПа<550 МПа

Условие прочности выполнено.

Определим силы, действующие в зацеплении.

Окружная сила

F_t=2·T₂/d₂=(2·535,4·10³)/332= 3421 H (34)

Радиальная сила

F_r=F_t·tg20°=3421·tg20°=1245,14 H (35)

Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле

у_F=(F_t·K_F·Y_F·Y_в·K_Fб)(b·m) ? [у_F], (36)

где K_F - коэффициент нагрузки; K_F=K_Fв·K_Fх,

здесь K_Fв - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; K_Fв=1,05; K_Fх - коэффициент, учитывающий динамическое действие нагрузки; K_Fх=1,15.

Тогда K_F=1,05·1,15=1,2.

Y_F - коэффициент, учитывающий форму зуба; Y_F= 3,8;

Y_в - коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев; для прямозубых колёс Y_в=1,0;

K_Fб - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; K_Fб=1,0.

у_F=(1245,14·1,2·3,8·1,0)/(100·4)= 25 МПа < 267 МПа,

где 267 МПа допускаемое напряжение на изгиб. Следовательно, условие прочности выполнено.

3.6 Расчет ременной передачи

1) Выбираем сечение ремня. По номограмме по мощности двигателя Р=17 кВт и частоты вращения n=1470 мин^-1 выбираем клиновый ремень узкого сечения УА по ТУ 38-40534-75.

2) Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкива в зависимости от вращающего момента на валу двигателя и выбранного сечения ремня .

3) Задаем расчетный диаметр ведущего шкива .

4) Определяем диаметр ведомого шкива , мм:

Где u - передаточное число открытой передачи, u=4,8;

- коэффициент скольжения, 0,01.

.

5) Определяем фактическое передаточное число :

,

.

6) Определяем ориентировочное межосевое расстояние , мм:

.

7) Определяем расчетную длину ремня , мм:

мм

Принимаем .

8) Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине:

,

.

9) Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива , град:

.

10) Определяем скорость ремня , м/с:

м/с.

11) Определяем частоту пробегов ремня , с^-1 :

.

12) Определяем допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем , кВт:

.

13) Определяем количество клиновых ремней :

.

14) Определяем силу предварительного натяжения , Н:

.

15) Определяем окружную силу :

.

16) Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей, Н:

Н;

Н.

17) Определяем силу давления на вал , Н:

3.7 Расчет перемешивающего устройства

Рисунок 3.2. - Перемешивающее устройство

В качестве материала для мешалки выбираем коррозионностойкую сталь 12X18H9, твердость не менее 545-600НВ; _В = 490 МПа и _Т = 196МПа.

3.7.1 Определение основных размеров мешалки

Диаметр мешалки:

;

Ширина мешалки:

;

Высота мешалки:

.

3.7.2 Мощность, необходимая для перемешивания

Находим значение центробежного критерия Рейнольдса:

,

где n - частота вращения мешалки,

- кинематическая вязкость перемешиваемой среды;

.

Определяем критерий мощности:

,

где - чилсо перемешивающих устройств,

- коэффициент сопротивления, 0,63,

К₁ - коэффициент мощности, K₁=1,1,

.

Мощность, необходимая на перемешивание:

,

Номинальная мощность двигателя привода:

Вт.

Рассчитываем диаметр вала перемешивающего устройства:

,

где - расчетный крутящий момент, Н·м,

- допустимое напряжение на кручение для выбранного материала вала, Па.

.

.

3.8 Подбор дополнительных элементов

3.8.1 Подбор подшипников

Выбираем подшипники шариковые радиально-упорные однорядные 215 (ГОСТ 8338-75) со следующими параметрами:

d = 75 мм (внутренний диаметр)

D = 130 мм (наружный диаметр)

B = 25 мм (ширина)

C_r = 66,3 кН, C_or = 41 кН (Динамическая грузоподъемность).

Проверяю подшипники по долговечности, которую определяю по формуле:

ч,

где: n = 960 об/мин - частота вращения вала;

P_э - эквивалентная нагрузка на подшипник, при условии отсутствия осевых нагрузок определяется по формуле:

Н,

где: V = 1 - коэффициент, учитывающий вращение колец;

K_T = 1 - температурный коэффициент;

K = 2.0 - коэффициент нагрузки.

Н

ч

Долговечность достаточная

3.8.2 Подбор шпонок

Шпонки призматические, со скругленными торцами. Материал - сталь 45, термообработка - нормализация. Напряжения смятия и условия прочности:

Допускаемые напряжения смятия:

при стальной ступице: [_см] = 100 120 МПа.

при чугунной ступице: [_см] = 60 80 МПа.

Диаметр вала 67 мм.

Сечение шпонки bh =2012мм.

Глубина паза t₁ = 7,5 мм.

Длина шпонки l = 72 мм.

, т.к. материал полумуфты -сталь.

Условие прочности выполняется.



3.9 Расчет муфт

3.9.1 Расчет муфты для привода вращения лопастей

Рисунок 3.3. - Муфта МУВП-18

Для данного привода используем муфту МУВП-18. ГОСТ 21424-93

Проверка на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.

у_см = 2·10³Т_к/z_сD₀d_пl_вт) [у]_см,

где: Т_к - вращающий момент, Н·м;

d_п - диаметр пальца, мм; d_п = 10 мм

l_вт - длина упругого элемента, мм; l_вт = 15 мм

z_с - число пальцев, z_с = 4;

D₀ - диаметр окружности расположения пальцев, мм, D₀ =63 мм.

у_см = 2·10³ ·29,63/(4·63·10·15) = 1,57 Н/мм²

Расчет по напряжениям смятия условный, поэтому допускаемые напряжения принимают заниженными: [у]_см = 4 Н/мм².

Пальцы муфты изготавливают из стали 45 (ГОСТ 1050-88) и рассчитывают на изгиб:

у_и = 2·10³Т_к(0,5 l_вт + С)/( z_сD₀ 0,1d) [у]_и.

Допускаемые напряжения изгиба [у]_и = (0,4 …0,5) у_т,

где у_т - предел текучести материала пальцев, у_т =540 Н/мм²;

С - зазор между полумуфтами, С = 3…5 мм.

у_и = 2·10³·29,63·(0,5·15+5)/(4·63·0,1·10³) = 29,4 Н/мм² [у]_и.

3.9.2 Расчет муфты для привода вращения барабана

Рисунок 3.4. - Муфта компенсирующая упругая втулочно-пальцевая типа МУВП

На выходном валу устанавливаем муфту компенсирующую упругую втулочно-пальцевую типа МУВП.

Определяем величину расчётного момента Тр.

Тр=kp·Твх [Т],

где Тр - величина расчётного момента передаваемого муфтой, Нм

kp - коэффициент режима работы, учитывающий характер нагрузки и режим работы, kp =1,3 ;

[Т] - допускаемый крутящий момент, на передачу которого рассчитана муфта, Нм. табл. 11.5. ;

Тр=1,3·255=331 Нм.

Тр = 331 [Т] = 500 - условие выполняется

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП - 500-25-1.1-У3 ГОСТ 21424-74 табл. 11.5

Коэффициент применяемости

Kпр=[(zст+zун+zн)/( zст+zун+zн+zор)]100

zст - сумма стандартных деталей; zун - сумма унифицированных деталей; zн - сумма нормализованных деталей.

Kпр=172/201·100%=85,5 %

Коэффициент повторяемости

Kп=(zст+zун+zн)/Pст

Кп=172/120=1,43



4. ремонт и Монтаж оборудования

4.1 Приемка помещений в монтаж

Помещение, в котором устанавливается тестомесительная машина, должно быть реконструировано в соответствии с нормами технологического проектирования пекарен малой мощности ВНТП 02-92, часть II, Пекарни.

Пол помещения под установку тестомесильной машины должен быть ровным, покрыт негорючим материалом, выдерживать нагрузку, создаваемую весом машины и соответствовать СНиП 2.03.13-88 «Полы».

Пол должен быть горизонтальным и ровным. Допустимые отклонения в пределах основания печи: уклон не более 30°, допуск плоскостности не более 3 мм. Если пол не отвечает данным требованиям, его необходимо выровнять цементным раствором для обеспечения плотного прилегания тестомесильной машины к полу по всей поверхности. Выравнивание тестомесильной машины при помощи прокладок категорически запрещено.

Высота помещения должна быть не менее 3,4 м.

При выборе места под установку машины следует руководствоваться следующими требованиями:

- расстояние от стенок печи до стены или другого крупногабаритного оборудования должно быть не менее 1,0 м;

- расстояние от задней стенки печи до стены должно быть не менее 0,8 м.

Помещение должно быть оборудовано:

- системой приточно-вытяжной вентиляции соответствующей ГОСТ 12.4.021-75 и СНиП 2.04.05-91 для обеспечения температурного режима от +10 до +35 єС;

- системой водоснабжения, давлением в системе не менее 0,3 МПа, качество подводимой воды по ГОСТ Р 51232-98;

- иметь подвод электропитания напряжением 380 В и частотой 50 Гц, рассчитанного на нагрузку, создаваемую установленным оборудованием, качество электроэнергии по ГОСТ 13109-97.

4.2 Технология ремонтных работ

Предусматривает:

1. Индивидуальный метод ремонта (откуда сняли, туда, и поставили) Недостаток - большой простой оборудования.

2. Узловой метод ремонта (детали и узлы заменяют запасными) Недостаток - надо иметь запас запасных деталей.

3. Последовательно-поузловой метод (ремонтируют узлы по мере их износа в нерабочее время)

4. Агрегатный метод - предусматривает наличие центральных РММ.

Недостаток - потеря времени на демонтаж и монтаж оборудования.

4.3 Система ППР

Это нормативный документ ремонта, который юридически защищает главного механика. Предназначен он для удлинения срока межремонтной службы.

Системой ППР на предприятии решаются следующие задачи:

- поддержание оборудования в рабочем состоянии;

- предотвращение случаев аварийного выхода оборудования из строя;

- увеличение производительности оборудования модернизацией, которая может быть проведена в период ремонта;

- снижение расходов на ремонт оборудования в результате повышения производительности труда, экономии материалов, применения передовых методов ремонтных работ.

Система ППР должна содержать сведения по:

1. Межремонтному обслуживанию, правила технической эксплуатации;

2. Сведения по профилактическому осмотру (журнал профилактического осмотра) соответствии с индивидуальным для каждой машины, записанными в журнале сдачи-приёма смены;

3. Сведения по текущему (малому) ремонту. Проводят для подержания оборудования в рабочем состоянии до очередного капитального ремонта. При проведении текущего ремонта ремонтируют и заменяют мелкие детали и узлы, регулируют несложные механизмы, проводят статическую балансировку вращающихся деталей, очищают и ремонтируют коммуникации, ремонтируют и заправляют смазочные системы. Текущий ремонт выполняют ремонтные бригады, дежурные слесари и обслуживающий персонал под руководством главного инженера. Все работы по текущему ремонту оборудования заносят в карточку или журнал текущего ремонта;

4. Средний ремонт - на месте установки оборудования, без демонтажа, частичная разборка, замена невосстанавливаемых деталей, замена подшипников, устранение заусенцев;

5. Капитальный ремонт - восстановление первоначальных характеристик оборудования. Проводят с полной разборкой машины. Предусматривается замена или ремонт всех изношенных деталей, полное регулирование машины. Капитальный ремонт проводят бригада слесарей совместно с обслуживающим персоналом. Отремонтированную машину сдают по акту, который утверждает главный инженер предприятия;

6. Система ППР предусматривает сведения по технической эксплуатации, малому, среднему и капитальному ремонту.

Все указанные виды ремонта, предусмотренные системой ППР, выполняют с учётом их периодичности, показателей сложности, нормативов трудоёмкости и нормативов простоя оборудования в ремонте.



4.4 Планирование ремонта

При планировании используют:

- межремонтный цикл;

- межосмотровый период (смена).

Если срок службы деталей в том или ином виде ремонта разделить на действительный фонд рабочего времени, то получим время между двумя очередными плановыми мероприятиями.

При односменной работе этот срок: месячный - 175 часов, квартальный - 350, полугодовой - 1050, годовой-2100.

Срок службы детали обусловлен нормативами, а при их отсутствии - накоплением статистики о фактическом износе.

4.5 Методы выполнения монтажных работ

1. Комплектно-блочный. Максимальное время выполнения на заводах работ, связанных с монтажом. На стройку поступает комплект блочных устройств в пределах машины.

2. Крупноблочный. Сроки монтажных работ снижаются, т.к. заводы-изготовители поставляют оборудование в виде крупных блоков; либо снижаются за счёт укрупнённой сборки на предварительных монтажных площадках. Ограничиваются возможностями транспортировки и грузоподъёмности.

3. Поточно-узловой. Собирают оборудование, поступающее россыпью. Требуется равномерное по времени выполнение всех работ.

4. Поточно-узловой бесподкладочный. Используются специальные отжимные устройства.



4.6 Технологические операции монтажа

При проведении монтажных работ необходимо руководствоваться техническими описаниями, а также проектом строительно-монтажных работ выполняемых специализированной организацией.

Монтажные работы подразделяются на следующие этапы:

- подготовка тестомесильной машины к монтажу;

- монтаж;

- наладка и монтажные испытания;

- пуск (оборудования) тестомесильной машины.

При подготовке тестомесильной машины к монтажу доставляются все её узлы в зону монтажа и размещают их в порядке последовательности производства работ, которая указывается разработчиком в специальной таблице. Узлы должны быть размещены на горизонтальных площадках, на деревянных брусьях-лесах. Запрещается укладка узлов один на другой.

Особое внимание при проведении монтажных работ уделяется плотности и герметичности соединений узлов машины (герметичности сварных и болтовых соединений).

Монтаж ведут сборочным методом в соответствии с монтажным чертежом. По размеченным осям устанавливают на фундамент основание и укрепляют на фундаментных болтах, затем устанавливают швеллерные стойки, снимают дежу, и закрепляют их к швеллерам и между собой при помощи крепёжных шпилек и болтов, после чего устанавливают привод машины. Устанавливают валы, звездочки и ремни. Далее ведут монтаж креплений машины.

Тестомесильную машину поставляют в разобранном виде - с полным комплектом элементов машины. При монтаже собираются валы, устанавливается привод, сборка ведется на специальном оборудовании. Так же устанавливаются новые подшипники и уже в сборе везут машину на рабочее место, где крепят ее к раме.

По окончании монтажных работ проводят наладочные работы и проверяют:

- правильность подключения электродвигателей и направления их вращения;

- правильность подключения датчиков и приборов;

- цепи управления и сигнализации, наличие и исправность сигнальных ламп и звукового сигнала;

- герметичность всех соединений. Обнаруженные неплотности устраняют.

Производят обкатку тестомесильной машины, смазывают все трущиеся части, не контактирующие с продуктом; все редукторы приводов заливают свежим маслом в соответствии с паспортами.

Устанавливают защитные ограждения.

После всего этого запускают установку, при этом производят окончательную отладку автоматики в ручном и автоматическом режимах и проверяют действие пожаротушения. Установку обкатывают в течение нескольких часов.



5. Безопасность и экологичность

5.1 Состояние и анализ безопасности и жизнедеятельности на проектируемом объекте

Размещение оборудования согласно санитарным нормам обеспечивает безопасность, удобство обслуживания и ремонта, безопасность работающих при аварийных ситуациях. Это обеспечиваем следующим образом:

- в местах с постоянным присутствием работающих ширина проходов не менее 1,5 м;

- проходы между отдельными видами оборудования для обслуживания и ремонта, а также оборудованием и стенками шириной не менее 0,8 м;

Ширина проходов при этом определяется как расстояние от выступающих строительных конструкций или коммуникационных систем до наиболее выступающих частей оборудования.

Ширина проходов для обслуживания конвейеров - не менее 0,75 м (при производстве водочных изделий используются ленточные конвейеры).

Рабочие места находятся вне зоны перемещения механизмов.

Ниже приведены основные источники опасности при работе на данном предприятии.

Вредное влияние на человека оказывает шум, который возникает при работе вентиляторов, насосов, электродвигателей, тестомесильных и укупорочных машин и других механизмов в течение всего рабочего дня. Шумом является совокупность различных звуков, мешающих нормальной деятельности человека и вызывающие неприятные ощущения.

Объективно действие шума проявляется в виде повышенного кровяного давления, учащенного пульса и дыхания, снижения остроты слуха, ослабление внимания, некоторого нарушения координации движения и снижения работоспособности. Субъективно действие шума может выражаться в виде головной боли, головокружения, бессонницы, общей слабости. Комплекс изменений, возникающих в организме под влиянием шума, в последнее время медиками рассматривается как «шумовая болезнь».

Разработку мероприятий по борьбе с производственным шумом начинаем на стадии проектирования технологических процессов и машин, разработки плана производственного помещения и генерального плана предприятия, а также технологической последовательности операций. Эти мероприятия: уменьшение шума в источнике возникновения; снижение шума на путях его распространения; архитектурно-планировочные мероприятия; совершенствование технологических процессов и машин; акустическая обработка помещений.

Уменьшение шума в источнике возникновения является наиболее эффективным и экономичным. В каждой машине (электродвигатель, вентилятор, моноблок розлива) в результате колебаний (соударений) как всей машины, так и составляющих ее деталей (зубчатых передач, подшипников, валов, шестерен) возникают шумы механического, аэродинамического и электромагнитного происхождения. Поэтому по возможности используются ремённые передачи (менее шумные, чем зубчатые). Также постоянно контролируются подшипники, валы, муфты и т.п. (при осмотре и профилактическом обслуживании). При увеличении зазоров происходит их замена или ремонт.

Рациональной планировкой производственного помещения можно добиться ограничения распространения шума, уменьшения числа рабочих, подверженных действию шума. К технологическим мероприятиям по борьбе с шумом относится выбор таких технологических процессов, в которых используются механизмы и машины, возбуждающие минимальные динамические нагрузки.

Важную роль играет правильно организованное освещение. При правильно организованном освещении повышается производительность труда, понижается утомляемость. При недостаточном освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и большого зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к созданию опасных ситуаций. Наилучшие условия для полного зрительного восприятия создает солнечный свет. Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ.

Для избежания слепящего действия света лампы подвешены на определенной высоте (её выбирают в зависимости от мощности лампы и защитного угла (угла падения света на рабочее место) с учетом отражающих поверхностей). Для повышения видимости имеется контраст различаемых объектов (например, вентиляторы окрашены в желтый свет, стены - в синий, а сушилка и циклоны не покрашены), что более эффективно и экономично в сравнении с увеличением освещенности рабочей поверхности.

Для повышения равномерности распределения яркостей в поле зрения стены окрашены в светло-синий тон.

Для освещения производственных, служебных, бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

Источник естественного (дневного) освещения - солнечная радиация. Естественное освещение является наиболее гигиеничным и предусматривается, как правило, для помещений, в которых постоянно пребывают люди.

Естественное освещение помещения на предприятии - боковое (через световые проемы в наружных стенах).

Так как оно оказывается недостаточным (из-за больших габаритов помещения и размеров оборудования), то используют совмещенное освещение. Искусственное освещение в цехе осуществляется светильниками ДРЛ и лампами дневного света. Потребляемая мощность на освещение - 5 кВт/час (на базовом предприятии).

Немаловажно также обеспечение электробезопасности. Вся установка собрана из стальных элементов, на которой присутствуют электродвигатели и контрольно-регулирующая аппаратура. Поэтому для предотвращения поражения персонала электрическим током все токоведущие части проводов надёжно заизолированы, а сам моноблок розлива заземлен. Надёжность изоляции необходима также и из соображений пожаробезопасности.

В табл. 5.1. приводятся данные по санитарно-гигиеническим факторам производственной среды, в табл. 5.2. представлена характеристика помещения по электроопасности, в табл. 5.3. представлена характеристика помещения по взрывопожароопасности и молниезащите .

Таблица 5.1.Характеристика факторов производственной среды в цехе.

Наименование помещений и санитарно гигиенических факторов условий труда	Ед. изм.	Значение фактора	Источник или причина, вызывающая превышение норм	Применяемые мероприятия и технические средства
		Фактическое	Нормативное
Температура воздуха (летом/зимой)	C	18-20 20-22	24-26 21-23
Относительная влажность (летом/зимой)		40-60 50-60	50-60 70-80
Скорость движения воздуха (летом/зимой)	м/с	0,1	0,1
Уровень шума	дБА	45	50
Запыленность воздуха	мг/м3	0,75	0,75		Влажная уборка
Освещенность	лк	416	400		10ламп типа ДРЛ



Таблица 5.2. Характеристика цеха по электроопасности

Наименование помещений	Категория по опасности поражения электротоком (с указанием условия повышенной или особой опасности)	Рабочее напряжение, В, и режим нейтрали системы электропитания	Принятая электрозащита
Помещение с аппаратами типа IBM PC	Повышенной электроопасности (отопительные батареи закрыты деревянными решетками)	380/220, глухозаземленная нейтраль трансформатора	Система зануления, изоляция токопроводящих кабелей, глухое заземление нейтрали источника тока

Таблица 5.3. Характеристика цеха по взрывопожароопасности и молниезащите

Наимено- вание помеще ния	Наименование применяемых сгораемых веществ	Категория помещения по СНиП 21-01-97	Класс помещения (зоны) по ПУЭ	Степень огнестойкости здания по СНиП 21-01-97	Категория и тип молниезащиты здания по РД 34.21.122-87
Помещение типа IBM PC	Твердые вещества (бумага, дерево, пластмасса)	В	П-IIa	II	II, сетчатый молниеотвод 6х6 м

5.2 Мероприятия и технические средства по созданию здоровых и безопасных условий труда

Для нормального протекания технологического процесса производства кондитерских изделий соблюдаются следующие условия: технологическое оборудование должно быть изготовлено из коррозионно-стойких материалов, правильная эксплуатация ведущего технологического оборудования, соблюдение техники безопасности, санитарных требований, противопожарных норм.

Санитарные требования к технологическому оборудованию, аппаратуре, инвентарю, посуде и таре:

1. Технологическое оборудование, аппаратура, прокладки и уплотнения, инвентарь, посуда и тара изготавливаются из материалов, разрешённым Минздравом РФ для контакта с пищевым продуктом.

2. Применение оборудования из оцинкованной стали, нелужёной меди, а также эмалированной посуды и инвентаря не допускается (за исключением кипятильников и бачков для кипячения воды).

3. Ванны, баки, металлическая посуда, спуски, лотки, желоба и т.д. гладкие, легко очищаемые внутренние поверхности без щелей и зазоров, изготавливаются из нержавеющего материала или полимерных материалов, разрешённых Минздравом РФ.

4. Технологическое оборудование и аппаратура снаружи окрашены краской светлых тонов (кроме оборудования, изготовляемого или облицованного нержавеющим материалом), не содержащей вредных примесей. Окраска посуды и инвентаря, применяемых в пищевом производстве, свинцовыми белилами, суриком и т.п. не допускается.

5. Расстановка технологического оборудования производится в соответствии с технологической схемой, обеспечивающей поточность технологического процесса, а также кратчайшие пути прохождения технологической смеси.

6. При расстановке оборудования соблюдаются условия, обеспечивающие проведение санитарного контроля над производственными процессами, а также возможности мойки, уборки и дезинфекции помещений и оборудования.

7. Внутризаводской транспорт и внутризаводская тара закреплена за отдельными видами сырья и готовой продукции и, соответственно, промаркирована.

Все работники допускаются к работе только после предварительного медицинского освидетельствования: в дальнейшем медицинский осмотр проводится один раз в квартал.

Работники предприятия приходят на работу в чистой, опрятной одежде и обуви, а на рабочее место в санитарной одежде и спецобуви. Мыть и дезинфицировать руки следует перед началом работы и после каждого перерыва в работе, при переходе от одного оборудования к другому, после соприкосновения с загрязненными предметами. Моют руки с мылом и щёткой для локтей, затем дезинфицируют их осветлённым раствором хлорной извести, ополаскивают маховичок крана раствором хлорной извести, а затем только закрывают его. После посещения туалета мыть и дезинфицировать руки нужно дважды: в шлюзе после посещения туалета и на рабочем месте, непосредственно, перед тем как приступить к работе. Выйдя из туалета, продезинфицировать ноги на дезинфицировочном коврике. Запрещается закалывать булавками спецодежду, хранить в карманах предметы личного туалета, носить бусы, серьги, кольца, часы и т.д., заносить в цех ароматические вещества. Категорически запрещается принимать пищу и курить в производственных цехах.

Обслуживание электрических сетей, привода машин и механизмов, освещения, сетей вторичной коммуникации, диспетчеризации и контроль осуществляется электриком не ниже IV разряда. Освещённость помещения общая, должна быть не менее 15 - 20 Лк; местная: пульты КИП, лабораторные и письменные столы не менее 50 Лк.

Средства пожаротушения: пеногенераторы, огнетушители (пенные и углекислотные), песок, ведро, лопата, багор.

5.3 Мероприятия и средства по охране окружающей среды

Основные положения ГОСТа сводятся к следующему. При проектировании и реконструкции производств, технологический процесс которых связан с вредными веществами, надо стремиться к замене вредных веществ на менее вредные и безвредные, сухих способов переработки пылящих материалов - мокрыми, и к выпуску конечных продуктов в не пылящих формах. Технология производств базируется на замкнутых циклах, автоматизации, комплексной механизации, дистанционном управлении, исключающем контакт человека с вредными веществами. Производственное оборудование и коммуникации не допускают накапливания вредных веществ в воздух рабочей зоны. Это достигается путем работы приточной и вытяжной вентиляции. На производствах, где работают с вредными веществами 1-го класса опасности, осуществляется непрерывный контроль их содержания в воздухе рабочей зоны. Содержание веществ 2,3 и 4-го классов контролируется периодически. Непрерывный контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны предусматривает контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и предусматривает применение самопишущих автоматических приборов, выдающих сигнал о превышении уровня ПДК. Чувствительность методов контроля не должна быть ниже 0,5 уровня ПДК, а их погрешность не должна превышать ±25% от определяемой величины. Более подробно требования изложены в ГОСТ 12.1.016-79 «Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ».