Краткие теоретические сведения

Кишки поступают на обработку в виде комплектов, состоящих из толстых и тонких кишок, пищевода, мочевого пузыря и у свиных кишок – желудка. Обработка заключается в освобождении их от содержимого, обезжиривания с наружной стороны (пензеловка) и удалении внутренней слизистой оболочки (шлямовка).

Основными процессами механической обработки кишок являются отжим содержимого и шляма и отделение балластных (слизистой и серозной) оболочек. Отжим – принудительное вытеснение массы, находящейся в кишке, путем затягивания в межвальцовое пространство машины, вытесняемая масса перемещается вдоль стенок оболочки. Отделение балластных оболочек связано с предварительным их разрушением, причем силы, действующие на основную оболочку не должны превышать ее прочности.

Осевая сила P, H, необходимая для отжима содержимого кишок и шляма [3],

,

где диаметр кишечной оболочки, м; продольное удельное давление, необходимое для принудительного перемещения массы, Н/м².

Удельное продольное давление зависит от напряжения начального сдвига , Н/м², и других факторов [3]

,

где напряжение начального сдвига, Н/м²; скорость перемещения, м/с; постоянные, зависящие от физико-механических свойств транспортируемой массы, состояния поверхности и пр.

При съемке балластных оболочек общее осевое сопротивление оболочек P₀, Н, [3]

,

где удельное сопротивление, преодолеваемое при съемке балластной оболочки, ньютон на 1 см периметра.

Численное значение удельного сопротивления, преодолеваемое при съемке балластной оболочки p, Н/см, зависит от возраста животного и прочих факторов [3, 5],

,

где скорость отделения балластной оболочки или скорость движения рабочих деталей механизма, м/с; постоянный коэффициент, зависящий от рода балластной оболочки.

Усилия, создаваемые при механической обработке и воспринимаемые стенками кишечной оболочки, должны быть меньше временного сопротивления последней на разрыв, равного 2–3 Н/см. В многооперационных машинах, когда суммарные усилия могут превышать временное сопротивление, необходимо последовательно снимать нагрузки с кишечной оболочки путем введения нескольких тянущих приспособлений, между которыми оболочка должна свободно провисать, а также путем некоторого запаздывания в подаче оболочки в следующую группу рабочих органов или уменьшения скорости на последующих стадиях обработки.

При построении пооперационных машин для обработки кишок предъявляют следующие требования: обработка кишок должна осуществляться без разрывов их и настолько чисто, чтобы не оставалось балластных оболочек; щели в рабочих органах машин, через которые проходят оболочки, должны иметь строго параллельные стенки и ширину, достаточную для пропуска только сплюснутой оболочки; необходимо устройство для регулирования силы прижима и компенсации износа рабочих поверхностей.

По устройству рабочих органов кишечные машины разделяют на вальцовые, пластинчатые и щеточные, а по выполняемым операциям – на пооперационные, комбинированные и универсальные. Пооперационные и универсальные выполняют одну операцию, имеют небольшую производительность и применяются в цехах малой мощности. Комбинированные (многооперационные) машины устанавливаются в поточных линиях и заменяют несколько пооперационных машин [3, 5].

В развитии конструкций кишечных машин существуют два направления – европейское и американское. Первое предусматривает использование валиков – рифленых и гладких, второе – щеточных.

Вальцовые машины имеют гладкие и рифленые валики – обрезиненные или металлические, причем у одного гладкого несущего валика монтируется один, два или три рифленых валика, выполняющих различные функции.

Гладкие валики, предназначенные для отжима содержимого и шляма, за счет трения, возникающего в поверхности контакта, затягивают оболочку в межвальцовое пространство, и вытесняют массу из оболочки. Усилие, необходимое для вытеснения массы, создается за счет распора оболочки между валиками R, H, [3, 5]. Гладкие и рифленые валики с разными окружными скоростями используются для разбивки и отделения балластных оболочек; при равной скорости служат только для подачи или регулирования скорости прохода оболочек через машину.

,

где площадь поверхности контакта валика с кишечной оболочкой, представляющая собой параболический сегмент, см².

Крутящий момент для привода пары валиков М_к, Нм, [3, 5]

,

где число одновременно проходящих через валик оболочек; диаметр валика, м; выталкивающая сила трения; общее усилие прижима валиков, Н; ширина площади контакта, м.

Мощность двигателя к валикам N, кВт, [3]

,

где частота вращения валиков, с^-1; коэффициент запаса мощности; КПД передач от двигателя к валикам; коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на взаимное трение валиков.

Общее тянущее усилие P_об, Н [6], приходящееся на рифленый валик,

P_об .

Мощность N, кВт, необходимая для привода рифленого валика

,

где и окружные скорости рифленого и гладкого валиков при встречном (+) и попутном (^__) движении валиков, м/с.

В процессе работы рифленые валики орошаются теплой водой для отделения от оболочки и уноса прилипших пленок. Последние конструкции в местах возможного зависания пленок имеют дополнительные встречновращающиеся валики для очистки рабочей поверхности и исключения заклинивания и разрыва оболочек.

Пластинчатые машины применяются для съемки балластных оболочек с кишок всех видов скота. Основные рабочие органы – резиновые или металлические пластины.

Резиновые пластины, расположенные радиально, вращаются с частотой 2,5–5 с^-1, что приводит к повышенному расходу энергии на преодоление сопротивления воздуха (до 70–85 % от общего расхода энергии машины).

Металлические пластины, устанавливаемые под некоторым углом к обрабатываемой поверхности, дают косой, более мягкий удар, они вращаются с частотой 0,5–0,6 с^-1, потери энергии незначительны.

Общее тянущее усилие P_об, Н, создаваемое барабанами,

.

Мощность N, кВт, необходимая для работы пластинчатых машин, кВт

,

где мощность, необходимая для преодоления вращающимися лопастями сопротивления воздуха, кВт.

Щеточные машины предназначены для обработки кишок крупного рогатого скота; они могут быть со встречным или попутным движением оболочки и щеток. Щетки для пензеловки изготовляются из рисовой соломки, морской травы, капроновой нити, для шлямовки – из щетины или капроновой нити. Материал щеток должен создавать непрерывное тянущее усилие до 1–2 Н на 1 см периметра. Щеточные машины работают эффективно, если в рабочую зону подается теплая вода и если они касаются оболочки с двух сторон, причем щель между барабанами должна равна 5–6 мм при пензеловки и 1,5–2 мм при шлямовке.

Максимально возможное число одновременно пропускаемых через машину оболочек [1]

,

где длина рабочей части щеточного барабана, см; зазор между оболочками, см.

Удельное сопротивление при нормальных условиях работы щеток равно: при пензеловке 0,9; при шлямовке 0,6 Н/см; в случае подачи воды с температурой более 10 С при пензеловке оно равно 1,3–1,5, при шлямовке 0,8–1,0 Н/см.

Мощность двигателя к щеточной машине N, кВт,

,

где мощность, необходимая на преодоление сопротивления воздуха вращению щеточного барабана (обычно составляет 0,3–0,4 кВт/м), кВт.

Описанные машины для обработки кишок, состоящие из одной или нескольких пар гладких, рифленых и комбинированных валиков, являются машинами непрерывного действия и их производительность А, комплектов/ч,

,

где коэффициент подачи кишок в машину, учитывающий работу транспортных механизмов для подачи и проскальзывания кишок ( 0,4–0,6); частота вращения барабанов, мин ^-1; количество рядов кишок, одновременно обрабатываемых в машине; длина комплектов кишок, м.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

1. Описать назначение, физические основы и зависимости параметров процесса.

2. Перечислить требования, предъявляемые к машине, конструкции узлов и рабочих механизмов. Привести кинематическую схему работы машины.

3. Сделать технологический расчет машины или аппарата с определением габаритных размеров.

4. Описать назначение, принцип действия и устройство, преимущества и недостатки данного способа, согласно варианту.