Вариант № 6 расчет котлетоформовочной машины

Цель контрольной работы. Изучение принципа действия и конструкции котлетоформовочных машин, приобретение практических навыков по выполнению расчетов данных машин.

Общие положения. Котлетоформовочные машины предназначены для дозирования и формирования заготовок котлет из мясного и рыбного фарша. Исключение ручного труда отвечает максимальным гигиеническим требованиям. Желательная толщина может быть легко получена, регулировкой формовочных дисков до максимальной толщины 22 мм. Машины полностью автоматические, достигая максимального выпуска изделий 2200 шт. в час.

Задание. Выполнить расчет котлетоформовочной машины.

Методика расчета. Производительность котлетоформовочной машины может быть найдена по общему уравнению для определения теоретической производительности машин непрерывного действия III класса. После небольшого преобразования уравнение теоретической производительности примет следующий вид:

Q = n · z · 3600, (1)

где n — число оборотов формовочного стола, c ;

z — количе­ство изделий, отформованных за один оборот,

шт.

Потребляемая мощность электродвигателя котлетоформовочной машины зависит от сил трения фарша по поверхностям бункера и шнека-питателя, а также от усилия отрыва формованного изделия от общей массы фарша.

Потребную мощность электродвигателя котлетоформовоч­ной машины можно определить по формуле

, (2)

где N₁ — мощность, необходимая на преодоление силы трения

фарша о стенки бункера, лопасти шнека-питателя и на

на­гнетание фарша в гнезда формующего стола, Вт;

N₂ — мощ­ность, необходимая на приведение в движение

формующего стола и на отрыв отформованной порции от

общей массы фарша, Вт;

η — к. п. д. передаточного механизма машины.

Мощность, необходимая на преодоление силы трения фарша о стенки бункера и шнека, а также на нагнетание фарша в гнезда формовочного стола, может быть определена по фор­муле

N₁=T · l · n, (3)

где l — периметр бункера для фарша, м;

n — частота враще­ния шнека, c ;

Т — сила трения фарша о внутренние по­верхности бункера и

лопасти шнека, Н.

Величина силы трения может быть определена на основа­нии уравнения, предложенного В. В. Дерягиным

T = (P₁ + σ_ф·F_σ ) · f, (4)

где P₁ — сила, нормальная к поверхности сдвига, Н;

f — ко­эффициент трения скольжения фарша о металлические

поверхности (для мясного фарша f = 0,12—0,15);

σ_ф — липкость фарша, Па (для мясного фарша липкость

колеблется в пре­делах (2,5—5,0) • 10³ Па);

F_σ — площадь контакта фарша с поверхностью бункера, м².

В данном случае можно допустить, что сила, нормальная к поверхности сдвига, будет равна центробежной силе. Вели­чина ее определяется из уравнения

P₁ = m₁·ω₁²·r_1, , (5)

где m₁ — масса фарша, находящегося в бункере, Н;

ω₁ — угло­вая скорость вращения шнека, рад/с;

r₁ — расстояние от оси вращения до конца пера шнека, м.

Определим массу фарша, находящегося в бункере по формуле

m₁ = ν · ρ, (6)

где ν – объём бункера, м ;

ρ – плотность фарша, кг/ м .

Поскольку бункер имеет форму цилиндра, то его объём находится по формуле

ν = π · r · h, (7)

где r – радиус бункера, м;

h – высота бункера, м.

Определим угловую скорость вращения шнека по формуле

ω₁ = π · n / 30, (8)

где n – частота вращения шнека, c .

Расстояние от оси вращения до конца пера шнека равно максимальному расстоянию от оси вращения до рабочей точки лопастей r₁ = 0,125.

Мощность, необходимая на приведение в движение фор­мующего стола и отрыв отформованной порции от общей массы фарша, может быть определена по формуле

N₂ = P₂·v₂, (9)

где Р₂ — усилие, которое необходимо приложить для отделения

отформованных порций от основной массы фарша, Н;

v₂ — скорость отделения отформованной порции от основной

массы фарша, м/с.

Усилие отрыва отформованной порции определится из урав­нения

Р₂ = τ F_ф, (10)

где F_ф— площадь формовочной ячейки, м²;

τ — предельное напряжение сдвига для фарша, Па.

Величина предельного напряжения сдвига для мясного фарша может приниматься в пределах: τ =(0,6—2,0) • 10³ Па.

Скорость отделения отформованной порции от основной массы фарша может определяться как окружная скорость движения формовочного стола по формуле

v₂ = 2·π·n₁·R, (11)

где n₁ — частота вращения формовочного стола, c ;

R — расстояние от оси вращения формовочного стола до

центра поршня, м.

Площадь формовочной ячейки определяется по формуле

F_ф = π · r _, (12)

где r – радиус формовочной ячейки, м.

Предельное напряжение сдвига для фарша принимаем τ = 0,6 · 10³ Па.

КПД передаточного механизма машины определяется с учётом затрат мощности в передаточных механизмах и опорах рабочих валов. Передаточный механизм котлетоформовочной машины состоит из червячного редуктора, зубчатой цилиндрической передачи и двух рабочих валов, вращающихся в опорах качения, следовательно

η = η · η · η · η , (13)

где η - к.п.д. червячного редуктора, принимаем равным 0,96;

η - к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи, принимаем

равным 0,97;

η и η - к.п.д. подшипников рабочих валов, принимаем

равным 0,99.

Порядок оформления контрольной работы. При составлении контрольной работы выполняют расчеты по приведенным в работе формулам и заносят полученные результаты в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчетов

Показатель

Условное обозначение

Единица измерения

Расчетные данные

Контрольные вопросы для самоконтроля

1. Что такое дозирование, формование?

2. Какие применяют способы дозирования в машинах, используемых на предприятиях общественного питания?

3. Объясните принципиальное устройство и работу котлетоформовочной машины.

4. Как регулируют массу биточков?

5. Как осуществляют панировку биточков?

6. От каких характеристик зависит теоретическая мощность и как ее определить?