Тестомесильные машины

8

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

2

Содержание

Введение

1. Обзор и классификация тестомесильных машин

1.1 Тестомесильная машина периодического действия ТММ-1М

1.2 Тестомесильная машина Т2-М-63

1.3 Тестомесильная машина ХПО-З со стационарнойдежой.

1.4 Машина Ш2-ХТ2-И для интенсивного замеса теста

2. Технологическая линия производства хлеба и функциональные схемы тестомесильных машин

3. Тестомесильные машины непрерывного действия

3.1 Функциональные схемы тестомесильных машин непрерывного действия

3.2 Описание тестомесильной машины И8-ХТА-12/1

4. Расчет тестомесильные машины непрерывного действия

4.1 Инженерный расчет тестомесильной машины

4.2 Расход энергии на замес теста

4.3 Производительность тестомесильной машины

4.4 Величину удельной работы

4.5 Выбор моторредуктора

4.6 Кинематический расчет привода

4.7 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

4.8 Проектирование приводного вала

4.9 Расчетная схема приводного вала

4.10 Проверка приводного вала на усталостную прочность

4.11 Расчет подшипников на срок службы по динамической грузоподъемности

5. Охрана труда и техника безопасности

5.1 Охрана окружающей среды и экология

Заключение

Список литературы

Введение

В хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности на различных этапах технологического процесса широко применяются смесительные машины. Процесс перемешивания может осуществляться с различной интенсивностью, частотой воздействия рабочего органа и длительностью в зависимости от конструкции смесителя и свойств обрабатываемых компонентов. Интенсификация рабочих процессов в смесительных камерах способствует значительному сокращению процесса брожения и повышению качества готовых изделий.

Замес хлебопекарного теста заключается в смешивании сырья (муки, воды, дрожжей, соли, сахара и других компонентов) в однородную массу, придании этой массе необходимых структурно-механических свойств, насыщении ее воздухом и создания благоприятных условий для последующих технологических операций.

Тестомесильные машины в зависимости от рецептурного состава и особенностей ассортимента должны оказывать различное воздействие на тесто и последующее его созревание. От работы тестомесильных машин зависит в итоге качество готовой продукции. Конструкция тестомесильной машины во многом определяется свойствами замешиваемого сырья, например эластично-упругое тесто требует более интенсивного проминания, чем пластичное. хлеб тестомесильный машина труд

Специфика процессов перемешивания рецептурных смесей и полуфабрикатов в хлебопекарном производстве обусловлена как свойствами сыпучего компонента -- муки, так и жидкими компонентами, содержащими микроорганизмы (дрожжи, молочнокислые бактерии и др.) и активные ферменты. В работе представлены отечественные и зарубежные тестомесильные машины. Изложены сведения о принципах действия и конструктивных особенностях. Приведены классификационные матрицы функциональных схем тестомесильных машин.

В производственных линиях хлебозаводов все большее распространение получают машины и аппараты периодического действия, позволяющие четко реагировать на колебания спроса и оперативно изменять ассортимент вырабатываемой продукции. Оборудование производственных линий должно обеспечивать возможность регулирования технологических параметров полуфабрикатов в широких пре делах, так как значительное количество поступающего на предприятия основного сырья характеризуется пониженными хлебопекарными качествами.



1. Обзор и классификация тестомесильных машин

Для замеса теста применяются различные типы машин, которые в зависимости от вида муки, рецептурного состава и особенностей ассортимента оказывают различное механическое воздействие на тесто. Качество работы тестомесильных машин определяют качеством готовой продукции.

Замес густой опары и теста обычно осуществляется однотипными месильными машинами; замес жидких опар, питательных смесей для жидких дрожжей -- специальными смесителями. Для получения высококачественного теста замес необходимо осуществлять при оптимальных интенсивности, длительности, температуре и частоте воздействия месильной лопасти.

По роду работы тестомесильные машины делятся на машины периодического и непрерывного действия. Первые имеют стационарные месильные емкости (дежи) и сменные (подкатныедежи). Дежи бывают неподвижными, со свободным и принудительным вращением. Все машины непрерывного действия имеют стационарные рабочие камеры[2]

По интенсивности воздействия рабочего органа на обрабатываемую массу тестомесильные машины делятся па три группы:

- обычные тихоходные -- рабочий процесс не сопровождается заметным нагревом теста, удельный расход энергии 5--12Дж/г;

- быстроходные (машины для интенсивного замеса теста) - рабочий процесс не сопровождается заметным нагревом теста на 5--7°С, на замес расходуется 20-- 40 Дж/г;

- супербыстроходные (суперинтенсивные) машины, замес сопровождается нагревом теста на 10--20 °Си требует устройства водяного охлаждения корпуса месильной камеры либо предварительного охлаждения воды, испольуемой для теста, на замес расходуется 30--45 Дж/г[3].

Величина удельной работы здесь не имеет строго разделенного ряда, поскольку она на одной и той же машине может меняться в зависимости от длительности замеса, определяемой качеством муки.

В зависимости от расположения оси месильного органа различают машины с горизонтальной, наклонной и вертикальной осями.

По характеру движения месильного органа есть машины с круговым, вращательным, планетарным, сложным плоским и пространственным движением месильного органа.

В зависимости от механизма воздействия на процесс перемешивания различают машины с обычным механическим воздействием, вибрационным, ультразвуковым, электровихревым и др.

По виду приготавливаемых смесей разделяют машины для замеса густых опар и теста при влажности 30--52% и для приготовления жидких опар и питательных смесей при влажности 60--70 %.

По количеству конструктивно выделенных месильных камер, обеспечивающих необходимые параметры па разных стадиях замеса, различают одно-, двух- и трехкамерные тестомесильные машины.

В зависимости от системы управления тестомесильные машины бывают с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. Для повышения эффективности и прежде всего роста производительности труда играет снижение технологических потерь сырья и нормирование потребление электроэнергии, т.к интенсивные методы хозяйствования неразрывно связаны с эффективным использованием производственных ресурсов, внедрением ресурсосберегающих технологий.

Одним из эффективных путей повышения качества хлебобулочных изделий является управление при их производстве биохимическими, микробиологическими, коллоидными и другими процессами

Хлебопекарная промышленность является одной из наиболее материалоемких отраслей. Так удельный вес сырья в структуре себестоимости товарной продукции составляет около 85%. На снижении материалоёмкости изделий сказывается сокращение потерь сырья. Поэтому большое внимание должно уделяться совершенствованию технологического процесса, созданию и внедрению прогрессивных технологических схем, основанных на широком применении уличителей, обогатителей и др.

На величину электропотребления влияет ряд противоположных факторов. С одной стороны в результате совершенствования технологических процессов и оборудования, снижения потерь, использование вторичных энергоресурсов и других мероприятий нормы расхода электроэнергии должны неуклонно снижаться. С другой стороны, рост электровооруженности труда, механизация и автоматизация производства, вытеснение ручного труда и улучшение его условий неизбежно ведут к росту энергопотребления. Таким образом, рациональное использование энергоресурсов необязательно выражается в снижении расхода энергопотребления, хотя сейчас ещё имеется возможность сохранения тенденции к его снижению в целом по промышленности. Важно, чтобы фактические статьи расходов энергоресурсов были действительно оправданными.

Иначе говоря, нормы расхода электроэнергии должны быть научно и технически обоснованными. Реологические свойства теста для массовых сортов хлеба изучены достаточно подробно[4].Было исследовано изменение вязкости теста, его кислотности и органолептических показателей в процессе брожения. Использовали пшеничную муку 1-го сорта, тесто готовили безопарным способом с применением различных добавок. Измерения производили непосредственно после замеса, а также через 60, 120, 150 мин брожения. Было установлено, что по мере увеличения продолжительности брожения вязкость уменьшается. При длительности брожения 120 и 150 мин вязкость почти не различается

Современный хлебзавод является высокомеханизированным предприятием. В настоящее время практически решены проблемы механизации производственных процессов, начиная от приемки сырья и кончая погрузкой хлеба в автомашины.

На многих хлебзаводах смонтированы установки для бестарного приема и хранения муки, жира, дрожжевого молока, соли, сахарного сиропа, молочной сыворотки. Дальнейшее внедрение прогрессивных способов транспортирования и хранения основного и дополнительного сырья на хлебзаводах является актуальной задачей.

Большое значение имеет внедрение более совершенных способов приготовления теста. Особенностью таких способов является уменьшение продолжительности брожения теста, что позволяет снизить затраты сухих веществ муки, сократить потребность в емкостях для брожения теста, снизить энергоемкость оборудования. Интенсификация процесса брожения теста достигается за счет увеличения дозировки прессованных дрожжей, применения инстантных дрожжей, повышения интенсивности механической обработки теста при замесе, применение различных улучшителей, форсирующих созревание хлеба.

1.1 Тестомесильная машина периодического действия ТММ-1М

Особенностью работы тестомесильных машин периодического действия с подкатнымидежами является то, что перед замесом в дежу загружают определенную порцию компонентов, дежу подкатывают и фиксируют на фундаментной площадке тестомесильной машины.

После замеса дежу с тестом помещают в камеру брожения, где происходит его созревание в течение нескольких часов. К месильной машине в это время подкатывается следующаядежа, и цикл повторяется. На одну месильную машину приходится от 5 до 12 дежей в зависимости от производительности линии.

Поскольку масса дежи с тестом достигает 300-500 кг полы тестомесильных отделений выкладывают плитками.

Перемещение дежей требует применения физического труда, поэтому в отдельных конструкциях тестоприготовительных агрегатов используются специальные конвейеры (кольцевые, цепные) для механизации перемещения дежей.

В тестомесильных машинах со стационарнымидежами замешенное тесто сразу же поступает в специальные емкости для брожения.

Влажностью не менее 39% при выработке различных сортов сдобных булочных изделий на хлебопекарных предприятиях малой мощности и в кондитерских цехах.

Машина состоит из станины 7, рычага 2 с месильным органом 13 и направляющей лопаткой 17, ограждения 1 месильного органа и при вода. Месильный рычаг опирается на шарнирную вилку 3. Хвостовик рычага вставлен в подшипник, укрепленный в кривошипе 4, который смонтирован на ступице звездочки 5.

Замес теста производится в подкатнойдеже емкостью 140 л. дежа (рисунок 1) состоит из трехколесной каретке 18, на которой установлена сварная емкость 19. К днищу емкости приварен фланец 21 со шлицевой втулкой 20, укрепленной в ступице 23 каретки. В этой ступице расположен шлицевой валик с квадратным хвостовиком 22. дежа накатывается на площадку 14 при этом квадратный хвостовик шлицевого валика дежи входит в квадратное гнездо диска 16. После автоматического фиксирования в лежу поступают мука и жидкие компоненты[5]

Машина приводится в движение от электродвигателя 8 через главный редуктор 11. Вал червячного колеса имеет два выходных конца. На одном конце укреплена звездочка 10 цепной передачи 9, вращающая звездочку 5, которая приводит в движение месильный рычаг. Другой конец вала через муфту и соединительный валик 12 передает движение червячному редуктору 15. На валу червячного редуктора 15 расположен диск 16, на котором вращается дежа. Для проворачивания месильного рычага вручную на противоположном конце вала электродвигателя за креплен маховик 6. Освобождение дежи после замеса производится при помощи специальной педали.

Рис.1. Тестомесильная машина ТММ-1М с подкатнойдежой

а)-общий вид ; б)-дежа

1-ограждения; 2-рычаг; 3-шарнирной вилка; 4-кривошип; 5-ступица;7-станина; 8-электродвигатель; 9-цепной передачи; 10-звездочка; 11-редуктор; 12-соединитильный валик; 13-месильной орган; 14-площадка; 15-червячной редуктор; 16-диск; 17-направляющей лопаткой; 18-каретка; 19-емкость; 20-шлицевой втулка; 21-фланец; 22-хвостовик; 23-ступица;

1.2 Тестомесильная машина Т2-М-63

Тестомесильная машинаТ2-М-6З со стационарнойдежой применяется для замеса высоковязких полуфабрикатов (бараночного и сухарного теста)

Машина (рисунок 2) состоит из металлической корытообразной емкости 18 объемом 0,38 м которая закрыта стационарной крышкой 10.

Внутри емкости расположены два месильных лопастных органа 11, укрепленных на двух параллельных валах -- переднем 17и заднем 12, установленных в горизонтальной плоскости.

Месильные органы вращаются навстречу друг другу с частотой 38 мин- от электродвигателя 7 через клиноременную передачу и две пары косозубых зубчатых передач. Подача муки и жидких компонентов для замеса теста производится через горловину 4 и патрубок 3 при вращении месильных органов.

Рис.2. Тестомесильная машина Т2-М-63

1-ограждения; 2 -шкаф; 3-патрубок; 4-горловину; 5,6-ограждения; 7-электродвигатель; 8-электродвигатель; 9-откидная крышка; 10-стационарная крышка; 11-месильной орган; 12-вал; 13-винт; 14-выключатель; 15-станина; 16-рычаг; 17-вал;

Замес теста производится путем обработки компонентов между вращающимися лопастями и стенками емкости. По окончании замеса емкость поворачивается на угол 800 вокруг оси переднего вала и выходит из-под стационарной крышки 10. Одновременно открывается откидная крышка 9, и тесто выгружается через люк. Поворот емкости для выгрузки теста осуществляется от реверсивного электродвигателя 8, который через клиноременную передачу вращает винт 13. Этот винт перемещает гайку которая входит двумя штифтами в продольные пазы рычага 16, укрепленного на днище емкости. В результате рычаг поворачивает емкость для выгрузки теста. Выключение электродвигателя в крайних положениях емкости осуществляется автоматически с помощью конечных выключателей 14.Месильная емкость и все элементы машины смонтированы на станине 15. Электрооборудование смонтировано в шкафу 2 Элементы привода машины, представляющие опасность для обслуживающего персонала, за крыты ограждениями 1, 5 и 6[10].

1.3 Тестомесильная машина ХПО-З со стационарнойдежой.

Тестомесильная машина ХПО/З со стационарной дежой скомпонована в единый агрегат с подъемоопрокидывателем.

Машина (рисунок 3) состоит из следующих основных узлов: колонны 1, тестомесильного устройства 4, каретки 2, электрооборудования 3, стационарной дежи 5.

Колонна 1 служит в качестве направляющей для каретки 2 при подъеме дежи 5. Внутри колонны смонтирован ходовой винт. Колонна монтируется на основании сварной конструкции, на верхнюю поверхность которой устанавливают электродвигатель привода вращения ходового винта[10].

Тестомесильное устройство 4 предназначено для двухскоростного замеса теста и представляет собой сварную станину, на которой расположены траверса, приводы вращения рабочего органа и дежи, дежа и ограждения.

Траверса представляет собой сварную коробку, в которой смонтированы подшипниковые опоры вертикального вала, рабочего органа и дежа. На траверсе находится ограничительная поворотная рамка, обеспечивающая остановку приводов вращения рабочего органа и дежи в случае ее подъема, дежа емкостью 360 л выполнена из нержавеющей стали с полированной внутренней поверхностью. Монтируется на вращающемся столе. Каретка 2 представляет собой коробку, которая крепится болтами к сварному корпусу.

На двух боковых щеках корпуса расположены ролики, необходимые для перемещения каретки по направляющим колонны. Внутри корпуса установлена гайка, обеспечивающая вертикальное перемещение тесто месильного устройства по ходовому винту

Процесс двухскоростного замеса теста осуществляется в ручном и автоматическом режимах работы. Установка времени замеса теста на первую и вторую скорости, пуск машины, выбор высоты подъема и опускания осуществляются вручную, включение второй скорости замеса те ста -- автоматически.

Пределы влажности замешиваемого теста -- 30...45%. В процессе замеса дежа вращается с частотой 11,5 мин а рабочий орган -- на первой стадии замеса с частотой 81,5 мин. на второй -- с частотой 163 мин[7].

Выгрузка теста осуществляется с пульта управления и заключается в подъеме и опрокидывании тестомесильного устройства, которое поворачивается в одно из четырех положений -- на двух уровнях влево и вправо. Угол поворота дежи при выгрузке теста составляет 90°. Скорость подъема и опускания дежи равна 0,2 м/с.



Рис.3. Тестомесильная машина ХПО-3

1-колонны; 2-каретки; 3-электрооборудования; 4-тестомесильного устройства; 5-стационарнойдежи;

1.4 Машина Ш2-ХТ2-И для интенсивного замеса теста

Тестомесильная машина Ш2-ХТ2-И для интенсивного замеса пшеничного и ржано-пшеничного теста (рисунок 4) может использоваться в агрегатах для приготовления теста ускоренным способом, а также работать автономно. Машина состоит из стационарной месильной емкости 5 с полуцилиндрическим днищем, изготовленной из нержавеющей стали.

Внутри емкости расположен месильный орган из двух крестовин 6, соединенных между собой штангой 7. Каждая из крестовин укреплена на отдельном шлицевом валу 2, который расположен в опорах 3 и поворотных цапфах 4.

Каждая крестовина месильного органа имеет самостоятельный при вод и вращается от трехскоростного электродвигателя 9 через клиноременную передачу, цилиндрический редуктор 10 и зубчатую цепную передачу. Натяжение цепи осуществляется с помощью натяжного устройства. Благодаря принятой конфигурации месильного органа, тесто в процессе замеса перемещается по сложной траектории, в результате чего обеспечивается его интенсивная механическая обработка. Над месильной емкостью 5 на кронштейне закреплена неподвижная крышка. Для обеспечения герметизации крышка и месильная емкость имеют совместное лабиринтное уплотнение. В крышке расположены патрубок 8с шибером для загрузки муки и два штуцера с кранами для подачи в емкость жидких компонентов[8].

Рис.4. Тестомесильная машина Ш2-ХТА-И

1-станина; 2-шлицовый вал; 3-опора; 4-поворотная цапфа; 5-емкость; 6-крестовин; 7-штанга; 8-патрубок; 9-электродвигатель; 10-редуктор;



Подача муки и жидких компонентов в емкость прекращается поворотом шибера и кранов через систему рычагов. Выгрузка теста по окончании замеса осуществляется путем поворота месильной емкости вокруг горизонтальной оси на угол 120°.

В процессе замеса теста емкость закрепляется в горизонтальном положении фиксатором при помощи рукоятки. Все элементы машины смонтированы на станине 1, состоящей из двух стоек и основания. Управление работой машины осуществляется от отдельно стоящего блока управления, смонтированного в правой стойке станины. Замес теста в машине осуществляется в трех режимах движения месильного органа по заранее заданной программе в зависимости от хлебопекарных свойств муки. Частота вращения месильного органа соответственно равна 60, 90, 120 мин Продолжительность работы на каждой скорости обусловливается свойствами сырья. Суммарное время замеса на трех скоростях варьирует от 2,5 до З мин. При необходимости замес может осуществляться в автоматическом режиме на двух скоростях. Необходимое время обработки на соответствующей скорости устанавливается при помощи реле, расположенного на панели пульта управления. Тестомесильные машины непрерывного действия. Тестомесильные машины непрерывного действия входят в состав тестоприготовительных агрегатов и имеют стационарную емкость в виде одной или двух рабочих камер с месильными органами разнообразной формы, вращающимися на горизонтальном валу.



2. Технологическая линия производства хлеба и функциональные схемы тестомесильных машин

Производство хлеба и хлебобулочных изделий на современном хлебопекарном предприятии осуществляется в основном на поточно- механизированных линиях, состоящих из комплекса машин и аппаратов, измерительной техники, органически связанных между собой, в которых протекают технологические процессы.

Технологический процесс хлебопекарного производства является взаимодействующей совокупностью операций и преобразований, предназначенных для переработки сырья и готовых изделий. Он характеризуется большим количеством разветвляющихся и соединяющихся потоков продуктов, сложен по структуре, обладает многомерностью, которая взаимосвязана и взаимозависима. Технологический процесс стремятся осуществить по наилучшему варианту из множеств возможных. При этом рассматривается количество и качество, оценивается большое множество вариантов, имеющихся при проведении технологического процесса.

Общая аппаратно - технологическая схема поточного производства хлеба на современном комплексно - механизированном хлебозаводе дает общее представление о последовательности отдельных стадий и рабочих операций процесса производства хлеба и о видах оборудования, необходимого для этого. Она охватывает весь цикл этапов и операций - от приема сырья на хлебозаводах до отправки готовой продукции в торговую сеть.

В процессе хранения, учета сырья и подготовки его к производству используются емкости (силосы, бункеры, цистерны); контрольно - измерительные приборы и оборудование для учета, поступающего в склады и отпускаемого на производство сырья; смесители для составления смесей муки из различных партий или сортов; просеиватели и аппараты для удаления ферропримесей; водоприготовительные аппараты, жшзораствовители и растворители соли, сахара, прессованных дрожжей дополнительного сырья.

В процессе приготовления сырья используются дозаторы пе-риодического и непрерывного действия, дозировочные станции периодического и непрерывного действия; смесители и дозаторы воды, дозаторы дрожжевого, солевого и сахарного растворов, дозаторы заквасок и опары.

К оборудованию для приготовления теста относятся все машины и аппараты для периодического и непрерывного замеса опары и теста, емкости для выбраживания опары и теста, машины и механизмы для перегрузки опары в тестомесильные машины и теста в тесторазделочное оборудование. Так же должно иметься оборудование для деления, формования и расстойки теста, хлебопекарные печи со стационарными, конвейерными люлечно-подиковыми и ленточными подами, применяемые для выпечки хлеба механизмы для регулирования продолжительности выпечки, механизмы для выгрузки готовых изделий, контрольно-измерительные приборы для определения температуры и влажности среды и регулирования теплого и влажностного режима пекарной камеры.

К оборудованию хлебохранилищ и экспедиций относятся механизмы и установки для перемещения и остывания готовой продукции, сортировки и укладки ее в тару и контроля отпуска в торговую сеть.

В настоящее время на хлебозаводах выделены три основных участка производств: 1)мучной склад и отделение для хранения и подготовки дополнительного сырья , 2) основное производство и 3) хлебохранилище. Схема производства хлеба приведена на рисунке 1.1



Рис.6. Схема производства хлеба на хлебозаводе.

Мука доставляется на хлебозавод в автомуковозах 1, а дополнительное сырье - в автомашинах 2. По трубопроводам 3 мука попадает в силосы для хранения 4. Для очистки транспортирующего воздуха от мучной пыли установлены фильтры 5, 10, 14. Роторными питателями 6 из силосов мука направляется в промежуточную емкость 7 перед просеивателем 8 , далее синековым питателем 9 в промежуточную емкость 11, затем через автовесы 12 с бункером 13 в производственные бункеры 15. Вода подготавливается

в водомерных бачках 16, а дополнительное сырье в виде растворов в сборниках 17, 18, 19, 20. В тестомесильную машину 27 бункерного тестоприготовительного агрегата 29 мука, растворы дополнительного сырья из бачков постоянного уровня 21, 22, 23, 24 отмериваются дозаторами 25, 26. Выброженное тесто питателем 28 направляется в тестоделитель З0, откуда в виде отдельных кусков определенной массы транспортерами 31, 33 в округлитель 32, а затем - в закаточную машину 34. Укладчиком-манипулятором 35 тестовые заготовки перекладываются в формы на люльки расстойного шкафа 36. Расстоявшиеся заготовки транспортером 37 подаются на под туннельной 38. Выпеченный хлеб сборным транспортером 39 направляется на распределительный транспортер 40 или тележку 48. С помощью устройств 41 для ориентирования хлеб поступает в хлебоукладочный агрегат 42, откуда на полки контейнеров 43. Для подсортировки заказов торговой сети имеется комплектующая тележка 45. Загруженные контейнеры собираются на накопителях 44, откуда они перемещайся загрузочным конвейером 46 к автохлебовозам, которые с помощью стыковочного механизма 47 крепятся к местам погрузки на рампе экспедиции.



3. Тестомесильный машина непрерывного действия

3.1 Функциональные схемы тестомесильных машин непрерывного действия

Тестомесильные машины непрерывного действия сравнительно новые. Первые их образцы были внедрены в промышленность 40 лет назад. Из-за многостадийности процесса замеса хлебного теста большинство тестомесильных машин имеют несколько камер с применением различных типов месильных органов. В одной тестомесильной машине применяются рабочие органы, относящиеся к различным типам смесителей. Все машины имеют месильные камеры цилиндрической формы или ее элементы.

Рис.9. Функциональные схемы тестомесильных машин непрерывного действия (ряды 8--11)

В 8-м ряду показаны схемы одновальных горизонтальных машин, расположенных в порядке возрастания интенсивности замеса.

8-а) -- одновальная однокамерная тестомесильная машина простейшей конструкции, частота вращения 0,8 с^-1 не обеспечивают качественного замеса. По такой схеме создавали первые тестомесильные машины Х-12.

8-b)-- двухкамерная тестомесильная машина с горизонтальным валом, на котором в первой камере размещены по винтовой направляющей трапецеидальные плоские лопасти, установленные с наклоном, во второй -- винтовой шнек, заключенный в цилиндрический корпус. К этой группе относятся тестомесильные машины системы А. М. Хренова и другие.

8-с) -- двухкамерная тестомесильная машина с горизонтальным валом и цилиндрической рабочей камерой. На консольном месильном валу вначале размещен смесительный шнек с лопастью, затем месильная камера с радиальними цилиндрическими лопастями (ФТК-1000 (Венгрия))

8-d) -- двухкамерная тестомесильная машина с цилиндрической рабочей камерой, оснащенная тормозными ребрами и горизонтальным валом. В камере смешении машины расположен шнек, а камера пластикации отделена дисковой диафрагмой и оборудована четырехлопастнымпластикатором. За рубежом по такой схеме выпускает тестомесильные машины фирма «Бред Мейкер»

В 9-м ряду матрицы представлены схемы двухвальных тестомесильных машин с более интенсивным замесом: 9-е и 9-с -- однокамерные, 9-а и 9-d -- двухкамерные.

9-а) -- двухкамерная тестомесильная машина с горизонтальной осью вращении, на которой в цилиндрической камере смешивания размещен шнек с независимым приводом. Машина обеспечивает высокоинтенсивный замес и независимое его регулирование; тестомесильная машина «Контипуа» (ФРГ).

9-b)-- однокамерная тестомесильная машина с двумя горизонтальными валами, на которых закреплены Т-образные лопасти. Машина имеет многоскоростной привод, ее конструкция позволяет повысить интенсивность замеса; тестомесильные машины Х-26 и И8-ХТА-12/1.

9-с)-- однокамерная тестомесильная машина с двумя горизонтальными валами, вращающимися в разные стороны с закрепленными на них ленточными спиральными лопастями. Выходное отверстие снабжено регулируемой заслонкой, позволяющей изменять степень заполнения месильной камеры тестом и длительность замеса; тестомесильные машины «Топос» (ЧССР) и др.

9-d) -- двухкамерная двухвальная тестомесильная машина, на валах которой закреплены спиральные лопасти, обслуживающие зоны смешивания и замеса. Тестомесильные машины типа РЗ-ХТО разработаны ВНИИХПом. Обеспечивают высокоинтенсивную обработку теста на конечной стадии.

В 10-м ряду изображены схемы сравнительно новых высокоинтенсивных тестомесильных машин с различными механизмами воздействия на обрабатываемую массу.

10-а) -- двухкамерная двухвальная тестомесильная машина с отдельной смесительной камерой с индивидуальным приводом. Месильная камера с независимым регулируемым приводом имеет две зоны замеса: месильную, снабженную шнеками, и зону пластикации, рабочими органами которой являются кулаки, интенсивно проминающие тесто. Тестомесильные машины такого типа выпускает фирма «Вернер ундПфляйдерер» (ФРГ).

10-b) -- тестомесильная машина с трехлопастным ротором и цилиндрической рабочей камерой. Такую конструкцию имеет тестомесильная машина системы Н. Ф. Прокопенко.

10-с)-- двухкамерная одновальная дисковая тестомесильная машина. В смесительной камере имеется горизонтальный вал, на котором закреплены диски с вырезами и отогнутыми краями для создания осевого перемещения теста. В камере замеса расположены вращающиеся гладкие диски, между ними прикреплены к корпусу тормозные вставки

10-d) -- двухкамерная одновальная смесительная машина с цилиндрической рабочей камерой. В первой смесительной камере на валу закреплен шнек, а в камере интенсивного замеса на валу с помощью эластичных втулок закреплен с возможностью осевого колебания барабан с лопастями. На внутренней поверхности рабочей камеры установлены наклонные лопасти, при работе внутренний барабан колеблется на эластичных втулках, вибрация интенсифицирует замес и способствует улучшению качества готовых изделий.

В 11-м ряду показаны схемы высокоинтенсивных смесителей, предназначенных для замеса жидких опар, заквасок и прочих смесей влажностью свыше 60 %. Эти смесители применяются для приготовления смесей в жидкой среде.

11-а)--смеситель с вертикальным цилиндрическим ротором, вращающимся в цилиндрической камере. Замес осуществляется в тонком слое между двумя цилиндрическими стенками. К этому типу относится тестосмеситель ВНИИХП РЗ-ХТН/1.

11-b) -- смеситель с дисковым ротором, на котором размещены кольцевые выступы. В щели между ними входят с небольшим зазором кольцевые выступы корпуса машины, образуя своеобразное лабиринтное уплотнение, в котором и происходит смесеобразование при высоких скоростях и интенсивном механическом воздействии на тесто, возникающем за счет трения смеси о развитую поверхность ротора [4].

11-с) -- тарельчатый двухкамерный смеситель представляет собой две цилиндрические камеры с консольным валом, на котором в первой камере закреплены топкие штифты, по второй -- тарелки.

11-d) -- смеситель представляет собой цилиндрическую емкость, заканчивающуюся коническим патрубком, внутри которой расположен вал с набором фигурных дисков и штифтов, закрепленных под углом 120°. Через патрубок выгружается смесь. На внутренней поверхности емкости располагаются три ряда тормозных штифтов. Такие смесители (гомогенизаторы) установлены на агрегатах ФТК-10ОО.



3.2 Описание тестомесильной машины И8-ХТА-12/1

Однокамерная тестомесильная машина с двумя параллельными валами и Т-образными месильными лопастями, размещенными в смежных полуцилиндрических камерах так, что лопасти одного вала заходят в пространство между лопастями другого. Выпускается серийно, ею комплектуют бункерные тестоприготовительные агрегаты И8-ХТА-12/1. В этих машинах оказывается более интенсивное воздействие на тесто при замесе по сравнению с одновальными. Применяется в основном для замеса пшеничного и ржаного теста.

На станине расположено месильное корыто, состоящее из двух полуцилиндрических желобов. В нем установлены два месильных вала в подшипниках. На концах валов закреплены две прямозубые шестерни, обеспечивающие вращение валов в разные стороны. К ним подсоединена приводная шестерня. Внутри корыта имеются перегородки, сзади -- патрубок для подачи опары и жидких компонентов, сверху -- патрубок для подключения дозатора муки и две крышки с электроблокирующим устройством. Выпуск теста осуществляется через патрубок. На каждом валу закреплено по одиннадцать месильных лопастей, которые устанавливают под разными углами.



Рис.10. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1:

1 -- патрубок подачи муки; 2 -- дозатор муки; 3 -- месильные валы; 4 -- крышка; 5 -- месильная лопасть; 6 -- месильное корыто; 7 -- станина; 8 -- подшипник; 9 -- выпускной патрубок

Рис. 11. Тестомесильная машина И8-ХТА-12/1

1-корыто; 2-раструб; 3-дозатор; 4-вал; 5-лопатки; 6-станина; 7-подшипник; 8,9,10-зубчатые колеса; 11-редуктор; 12-муфта; 13-электродвигатель; 14-труба; 15-питатель; 16,17-датчик; 18-храповой механизм; 19-турникет; 20-корпус; 21-втулка;

В питателе(15) (рис. 5) датчиками(16) и (17) поддерживается необходимый уровень муки. За один оборот вала (4) штанга проворачивает с помощью храпового механизма (18) турникет (19) с карманами для муки. При этом в корыто (1) подается доза муки на замес. Через трубу (14) в корыто подаются жидкие компоненты. Тесто, замешиваясь месильным валом, передвигается вдоль корыта лопатками, установленными под углом к оси вала. Через раструб (2) замешанное тесто подается в следующую машину по технологическому циклу. Для установки и фиксации лопатки (5) в требуемом положении в зависимости от интенсивности замеса вращением контргайки (24) и гайки (23) освобождают стержень лопатки. Провернув и установив необходимый угол между осью месильного вала и касательной к поверхности лопатки, втулку(21) устанавливают торцовой криволинейной поверхностью на вал (4), а стержень лопатки (5) коническим поясом садят в коническое отверстие втулки, при этом затягивают гайку(23) и контргайку (24).

Машина имеет двухскоростной привод или вариатор скорости, с помощью которого можно изменять частоту вращения месильных валов. Однако в машине не соблюдается основной принцип замеса -- необходимость поддержания различной частоты, интенсивности и длительности воздействия рабочих органов па разных стадиях замеса. Машина неудобна в обслуживании, не приспособлена к автоматическому управлению[7].

Таблица 1.

Технические характеристики тестомесильной машины И8-ХТА-12/1

Производительность, кг/ч	1300
7Вместимость месильной камеры, дм3	240
Масса замешиваемого теста, кг	100
Частота вращения месильного вала, с-1	1-1,3
Мощность электродвигателя, кВт	4
Длительность замеса, мин	12-15
Масса машины, кг	800



Рис.12. Кинематическая схема тестомесильной машины И8-ХТА-12/1:

1 -- электродвигатель; 2 -- редуктор; 3, 4, 5, 6 -- цилиндрические зубчатые колеса; 7-- храповой механизм; 8 -- ворошитель; 9 -- дозировочный турникет; 10 -- месильная емкость; 11 --месильные валы



4. Расчет тестомесильные машины непрерывного действия

4.1 Инженерный расчет тестомесильной машины

Расчет тестомесильных машин выполняется при создании новой конструкции либо при уточнении технических данных существующей машины, подвергшейся реконструкции с целью совершенствования ее рабочего процесса. Расчет начинают с обоснования выбора единичной мощности (производительности). Затем определяют вместимость месильной камеры и производят расчет баланса энергозатрат, расчет мощности, потребной для привода тестомесильной машины, подбор электродвигателя и редуктора. После этого выполняют прочностные расчеты. Порядок их выполнения является общим для всех машин. На основании расчета энергозатрат дается оценка мероприятий по совершенствованию рабочего процесса тестомесильной машины.

Производительность тестомесильной машины выбирают из расчета обеспечения тестом разделочных линий и печей в соответствии с параметрическими рядами технологического оборудования хлебозаводов.

При расчете тестомесильных машин необходимо учитывать основные требования, предъявляемые к расчету технологического оборудования: обеспечение рациональных параметров рабочего процесса; качество работы машины; рациональное конструктивное решение и эксплуатационную надежность[7].

4.2 Расход энергии на замес теста

Для расчета и анализа рабочего процесса составим баланс энергозатрат и оценим долю каждой из статей затрат в общем расходе энергии.



, (1.1)

где А₁ -- работа, расходуемая на перемешивание массы; А₂-- работа, расходуемая на перемещение лопастей; А₃-- работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины; -- работа, расходуемая на изменение структуры теста.

А₁ =. (1.2)

где k-- коэффициент подачи теста, показывающий, какая доля массы, захваченной месильной лопаткой, перемещается в осевом направлении; для такого типа машин Ј = 0,1-0,5; -- высота лопатки; -- угол атаки лопатки; S -- шаг образующей наклона лопатки.

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим по уравнению

, (1.3)

Работу, расходуемую на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины за один оборот месильной лопатки,

(1.4)

где m_Т-- масса теста, находящегося в месильной емкости; m_ж -- масса металлоконструкции машины, прогревающаяся при замесе; с_т, с_ж -- средняя теплоемкость теста и металла; -- температура массы в начале смешивания и конце замеса; -- длительность замеса, с.

А₃=

Работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения

На основании полученных данных составим баланс энергозатрат

Выразим составляющие баланса в процентах: =8,73%; А₂ = 3,3 %;А₃ = 87,4 %; А₄=0,44 %. [5]

4.3 Производительность тестомесильной машины

Производительность тестомесильной машины непрерывного действия оценивают по формуле

П_Н = z Ч (р ЧD² / 240) Чs Ч с Ч n ЧK₂ЧK₃, (2.1)

гдеz - число валов месильных органов, z = 2;

D - диаметр окружности, описываемой крайними точками

лопатки, D= 0,38 м;

n- частота вращения вала с лопатками, n=60об/мин;

s - площадь лопатки, S=0,0035м²;

с - плотность теста, , с =1100 кг/м³;

K₂ - коэффициент заполнения месильной камеры (K₂ = 0,3…0,7 )

K₃- коэффициент подачи, K₃ = 0,3 … 0,5



4.4 Величину удельной работы

Величину удельной работы при непрерывном замесе определяют по формуле

А = Р_дв / ( з П_н ), (3.1)

где А - удельная работа замеса, Дж/г; для обычного замеса ;

а = (2 … 4 )Дж/г;

Р_дв - мощность двигателя тестомесильной машины , кВт;

з - кпд привода, 0,8.

Из этого выражения при известной производительности машины найдём мощность двигателя [4]

Р_дв = А Ч П_н Ч з

Р_дв = 4Ч0,8Ч21,6Ч1000/60 =3,264 кВт

4.5 Выбор моторредуктора

Выбираем моторредуктор большей ближайшей мощности для исключения перегрева при непрерывной работе со следующими характеристиками:

- мощность Р_дв = 4.0 кВт

- частота вращения выходного вала n_мр = 150об/мин

- кратность пускового момента равна 1,4.

Выбор производится по таблице мощности с учётом режима работы

Р_р = Р_двК_р,



где К_р - коэффициент режима работы. При спокойной нагрузке с продолжительностью работы 20ч в сутки К_р = 1

Р_р = 4.0 Ч1 = 4.0 кВт

- Ю_р = 0,95;

- передаточное число u_р = 5

4.6 Кинематический расчет привода

Передаточное число привода

u_о = n_мр / n_пр

u_о = 120 / 60 = 2

U_о = u_1-2*u_2-3=d₂/d_1*d₂/d₃

U_о =1,4*1,43 =2,01

где d₁, d₂, d₃ - делительные диаметры шестерен (на валу моторредуктора,на промежуточном валу, на приводном валу)

Определим крутящие моменты на валах привода:

а) на валу двигателя (моторредуктора)

Т_дв= 9550 Р_дв/ n_дв

Т_дв = 9550Ч4 / 150 =255 Н м

б) на промежуточном валу

Т_1-2 = Т_двu_1-2 з = 255 Ч 1,4 Ч 0,95 =338,5 Н м

в) на приводном валу тестомесильной машины



Т_2-3 = Т_двu_1-2 u_2-3 з з³_пп / 2 = 255 Ч2Ч0,96Ч 0,99³ / 2 =489,6 Н м

Определим частоты вращения валов привода:

Вал моторредуктора

N_вх =n_дв = 150 об/ мин

Вал промежуточный

N_пром = n_вх/ u_1-2 = 150 /1,4 = 107 об/ мин

Вал приводной тестомесильной машины

N_пр = n / u_о = 150 / 2 = 60 об/ мин

4.7 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

Исходные данные для расчёта зубчатой цилиндрической прямозубой передачи

Крутящий момент на валу шестерни

Т₁ = 489,6 Н м

Передаточное число

u = 1,4

Частота вращения вала шестерни

n₁ = n_вх = 60 об/ мин

Для шестерни выбираем сталь 40Х, термообработка - улучшение, назначаем твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни. [4]

так как передача работает продолжительное время, то коэффициент долговечности для шестерни

K_HL1 = K_HL2 = 1

Определим допускаемые контактные напряжения для шестерни

где базовый предел выносливости рабочих поверхностей зубьев;

коэффициент безопасности;

Допускаемые контактные напряжения для расчета прямозубой ступени

Расчет допускаемых контактных напряжений для проверки передачи при перегрузках

где

Расчет допускаемых напряжений изгиба для прямозубой передачи



где коэффициент безопасности ;

коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (-односторонняя нагрузка),

- коэффициент долговечности, =1

предел выносливости зубьев при изгибе

табл. 8.9 Иванов М.Н. - Детали машин [4]

Допускаемые напряжения при перегрузке

Определим допускаемые напряжения изгиба для прямозубой выходной ступени

Межосевое расстояниеa=180 мм

Модуль зацепления m=(0.01…0.02)·a

M=0.015·180=2.7

Принимаем равнойm=3

Число зубьев шестерни



приводной вал

промежуточный вал

Делительные диаметры шестерни

Диаметр вершины зубьев

d_a1=d₁+2m=150+2*3=156мм

d_a2=d₂+2m=210+2*3=216мм

Диаметр впадин

d_f1=d₁ -2.5m=150-2.5*3=142.5мм

d_f2=d₂ -2.5m=210-2.5*3=202.5мм

4.8 Проектирование приводного вала

а) Диаметр вала под подшипником

[ф_кр] = 25МПа

d_п = (7.1)

d_п = 46мм

Принимаем диаметр вала под подшипник равнымd_п = 45мм

б) Определяем диаметр вала под зубчатое колесо из уравнения

d_п = d_к + 2h,



где h - высота буртика.

Принимаем по рекомендациям h = 2 мм, тогда:

45 = d_к + 2·2

Откудаd_к= 42 мм.

в) Диаметр вала под уплотнение:

d_у1 = d_п = 45мм.

d_у2 = d_п =45+2h=45+2·3=50мм

Принимаем по рекомендациям h = 4 мм

г) Диаметр вала под крепление лопатки

d_вл = d_п +2Чh= 45+2Ч3=50 мм.

Вал устанавливаем на радиальных сферических двухрядных шарикоподшипниках средней серии№1309 (С = 58,6 кН; С₀ = 35,9 кН).

4.9 Расчетная схема приводного вала

Нагрузки на вал: а) радиальная F_R и окружная F_t силы от цилиндрического прямозубого колеса; б) окружная сила от лопатки тестомесильной машины F_tl(их 11)

;

F_л = 315 Н,F_t = 6480 Н,F_tl = 2105 Н;

T= F_t·d₁/2 - крутящий момент с шестерни.

а) Построим расчетную схему приводного вала

Определим реакции в опорах вала в вертикальной плоскости:

;

R_BB= 113 H;

R_AB=1943Н;

Т_л=F_л*140=315*0,140=44 Нм.

Проверка:

.

б) Построим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости.

Изгибающий момент на опоре А:

М_AB =- F_R 0,11 = -2105·0,11=231 Н мм.

Определим реакции в опорах вала в горизонтальной плоскости:

;

R_ВГ = 792Н;

R_AГ= 6960Н.

Проверка:

.

в) Построим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

Изгибающий момент на опоре А

M_AГ = -F_t 0,11-Т= -6480 ·0,11-486=1198 Н мм.

Определим суммарный изгибающий момент в опасном сечениина опоре А



Суммарные радиальные реакции в опорах А и В вала

4.10 Проверка приводного вала на усталостную прочность

Исходные данные:М = 1220 Нм, Т = 489,6 Нм, d =45 мм

Коэффициент запаса усталостной прочности:

где и - коэффициенты запаса усталостной прочностипо нормальным и касательным напряжениям

;,

где и - амплитуды переменных составляющих циклов напряжений

;

;

и - постоянные составляющие циклов напряжений;

, .

и - коэффициенты, корректирующие влияние постоянных составляющих циклов напряжений на сопротивление усталости

, .

и - пределы выносливости.

Для стали 45 при _в = 600 МПапределы выносливости по нормальным и касательным напряжениям соответственно равны:

, ;

где и - масштабный фактор, и фактор шероховатости, для приводного вала ;

и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении ;

и .

Тогда

;;

;

.

Фактический запас вала сопротивлению усталости

4.11 Расчет подшипников на срок службы по динамической грузоподъемности

В опорах вала установлены подшипники качения № 1309 шариковые радиальные двухрядные сферические самоустанавливающиеся с целью устранения влияния несоосности опор вала, разнесённых на значительное расстояние друг от друга, и при изготовлении обрабатываемых раздельно.

Исходные данные для расчёта

а) внутренний диаметрd = 45 мм

б) наружный диаметрD = 100 мм

в) ширинаB = 25 мм

г) динамическая грузоподъёмность C = 38 кН

д) статическая грузоподъёмностьC_о = 17 кН

Радиальная нагрузка в наиболее нагруженной опоре:

F_r = 7,2 кН

Срок службы подшипника (ресурс) в млн. оборотов определяют по формуле

где L - ресурс, млн. оборотов;

P - эквивалентная динамическая нагрузка, кН.

Эквивалентная динамическая нагрузка рассчитывается по формуле:

P = (X ·V· F_r + Y· F_a) K_б•K_т,

гдеX,Y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

F_r, F_a - радиальная и осевая нагрузки;

V - коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца

V = 1;

K_б - коэффициент безопасности;

K_Т - температурный коэффициент.

Так как осевая нагрузка на подшипник отсутствует, то X = 1, Y = 0.