Модернизация куттера

Предложенный фиксатор позволяет  в два раза повысить точность регулировки рабочего зазора между ножами и чашей куттера, что повышает качество измельчения компонентов колбасного фарша.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Описание разработанного  объекта

2.1 Назначение и область  применения

 

Куттер вакуумный периодического действия предназначен для загрузки-выгрузки, перемешивания и измельчения под вакуумом составных компонентов при изготовлении высококачественного фарша всех видов колбас, сосисок и сарделек на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности.

На куттере предусмотрена  возможность измельчения мяса в  кусках не более 0,5 кг.

Куттер должен эксплуатироваться  в помещении с номинальным  значением климатических факторов для вида климатического исполнения УХЛ4.

 

2.2 Описание конструкции  и принципа действия

 

Станина куттера представляет собой сварную конструкцию. Скелет сварен из листовой углеродистой стали, а верхняя опорная плита из нержавеющей стали. Вся наружная поверхность облицована листами  из нержавеющей полированной стали, внутренняя поверхность станины  имеет лакокрасочное покрытие. Станина  служит для размещения в ней и  крепления к ней основных и  вспомогательных механизмов. В коробчатой части станины размещаются привод ножевого вала, привод чаши и гидростанция. Для удобства обслуживания приводов и приборов, находящихся внутри станины, имеются просторные окна, которые  закрываются легкосъемными крышками из нержавеющей стали. В основании  станины предусмотрены четыре резьбовых  отверстия для крепления виброопор.

Вакуумная камера выполнена  полностью из нержавеющей стали  и состоит из нижнего вакуумного корпуса и крышки вакуумной с  разъемом по фланцу, в пазу которого установлено уплотнение. Вакуумная камера предназначена для изоляции зоны резания мяса от внешней среды при создании вакуума. Камера соединена с вакуумным насосом гибким рукавом и с датчиком разряжения.

Ножевая головка является основным технологичным механизмом. Она собирается из ножевых пакетов  на шестигранной консольной части ножевого вала. Число ножевых пакетов в  головке определяется технологом в  зависимости от вида производимой продукции. Ножевой вал выполнен из легированной нержавеющей стали и крепится к станине. Вал вращается на двух опорах с радиальными подшипниками качения. Ножевая головка приводится во вращение электродвигателем через  клиноременную передачу.

Чаша представляет собой  половину тора и устанавливается  на опорный фланец тихоходного вала червячного редуктора. Момент на червячный  вал редуктора передается от двухскоростного  электродвигателя через клиноременную  передачу. На дне чаши имеется сливное  отверстие для удаления воды при  санобработке, закрываемое пластмассовой  пробкой.

Крышка ножевая состоит  из подвижной и неподвижной части. Подвижная крышка центрируется и  вращается вокруг опоры, которая, опираясь на центральную часть чаши, ввинчена в тихоходный вал червячного редуктора. Открывание крышки производится вручную  за ручку, после поворота  рукояток нижнего и верхнего замка. Крышка поворачивается вдоль фланца чаши. Неподвижная крышка крепится к хоботу ножевого вала и центрируется на центральной  опоре.

Ножевая крышка препятствует разбрасыванию фарша ножами во время  рубки мяса, создает подпор для  тонкого измельчения мяса при  куттеровании, а также предохраняет вакуумную крышку от ударов по ней осколками ножей при их случайной поломке.

В подвижной крышке установлен термодатчик для измерения температуры фарша. Блокировочный выключатель, расположенный на крышке, не позволяет включать электродвигатели ножевого вала при открытом нижнем замке ножевой крышки. На боковой стенке неподвижной крышки  присоединен водопровод для подачи дозированной воды в фарш.

Виброопора представляет собой фланец, у которого с одной стороны навулканизирована резиновая подошва, а с другой имеется по центру винт с контргайкой для завинчивания в станину и контровки. Виброопора служит для установки куттера по уровню и для изоляции пола от вибраций машины. Виброопору устанавливают также и в корпус перегружателя.

Редуктор червячный специального исполнения с горизонтально расположенным  червячным колесом и тихоходным вертикальным валом. Тихоходный вал  соединен с червячным колесом  через кулачковую полумуфту, которая  свободно поднимается и опускается вдоль оси тихоходного вала, скользя  по кулачкам червячного колеса при  вращении чаши от руки против часовой  стрелки (при отключенном электродвигателе). Вал червячного колеса вращается  на двух  конических роликовых подшипниках. Червяк опирается на две опоры  конических роликоподшипников.

Червячный редуктор предназначен для передачи крутящего момента  и редуцированной скорости вращения чаши. К верхней части тихоходного  вала крепится опорный фланец, на который  устанавливается чаша.

Мотор-редуктор выгружателя выполнен в литом чугунном корпусе с двумя ступенями передачи и общим передаточным числом 12,5. Он предназначен для передачи вращения от двигателя на диск выгружателя с понижением числа оборотов и, соответственно, с повышением крутящего момента.

Выгружатель предназначен для удаления готового фарша из чаши. Рабочим органом выгружателя является диск, изготовленный из полимерного материала. Подъем и опускание выгружателя производится гидроцилиндром, шток которого через ось соединен с рычагом выгружателя. При опускании выгружателя в зоне возможного касания поверхности фарша диск начинает вращаться, при подъеме выгружателя из чаши и выхода из зоны возможного касания фарша, вращение диска прекращается. С рабочей стороны диска установлен скребок, который с помощью кронштейна соединен неподвижно с мотор-редуктором и служит для удаления с поверхности вращающегося диска фарша и направления его на лоток и подставленную тару (тележку).

На втором выходном конце  вала главного электродвигателя привода  ножевого вала установлен тормозной  диск, который затормаживается тормозными колодками. Тормоз предназначен для  остановки ножевого вала при нажатии  на кнопку “Общий стоп”.

Гидроцилиндры двухстороннего действия с задней и передней крышкой. В каждой крышке встроены дроссели, которые в крайних положениях обеспечивают торможение штока. Гидроцилиндры  предназначены для подъема и  опускания крышки вакуумной и  выгружателя.

Привод ножевого вала состоит  из электродвигателя, установленного на подмоторной плите и имеет натяжное устройство для обеспечения натяжения клиновых ремней.

Привод червячного редуктора  также имеет свой двигатель и  клиноременную передачу на вал червяка. Натяжение ремней осуществляется поворотом  подмоторной плиты вокруг оси стяжными винтами и контргайками.

Ножевая головка состоит  из ножевых пакетов, установленных  на ножевом валу и закрепленных гайкой, имеющей левую резьбу, выполненную  с учетом направления вращения ножевого вала во время работы. Ножи изготовлены  из высоколегированной стали с большой  твердостью.

Перегружатель представляет собой корпус сварной конструкции, в котором находится двухступенчатый  редуктор. Снаружи, с двух сторон на концах вала, опирающегося на корпус через  подшипники скольжения, крепятся опрокидыватели. В эти опрокидыватели как в  замок вкатывается тележка с мясом. При подаче команды с пульта управления перегружатель начинает поднимать или опускать тележку. Ограничение поворота опрокидывателей осуществляется установкой блокирующих конечных выключателей, установленных внутри корпуса перегружателя. Перегружатель крепится к станине болтами и опирается на пол через виброопору.

Дозированное водоснабжение  предназначено для подачи воды в  зону резания при приготовлении  фарша, и состоит из трубопроводов, фильтра, датчика расхода и электромагнитного  клапана. При нажатии определенной клавиши на пульте управления, включиться электромагнитный клапан, который пропускает воду через датчик расхода, при этом расход воды высвечивается на индикаторе пульта управления.

Ввод воды от магистрали осуществляется через резьбовой  штуцер G 3/4-В на задней стенке куттера.

Гидропривод предназначен для  подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры  и состоит из гидростанции, гидропанели с гидрораспределителями и трубопроводов.

Уплотнение представляет собой кольцо, состоящее из трех частей, и предназначено для предотвращения попадания фарша между чашей  и вакуумным корпусом. Для облегчения съема и установки во время  саночистки имеются ручки.

Электрооборудование предназначено  для обеспечения энергией электроприводов и для управления электроприводами. Все элементы управления размещены в электрошкафу и на пульте управления.

 

 

 

 

 

2.2 Техническая  характеристика разработанного  объекта

 

Производительность, кг/ч       1300

Геометрическая  вместимость чаши, m³ , не менее   0,125

Вакуумметрическое давление, МПа     0,02

Время создания вакуумметрического давления, с   50

Число ножей, шт        6

Температура загружаемого сырья, °С     0-4

Установленная мощность, кВт      27

Габаритные  размеры куттера, мм    2850х1680х1600

Напряжение питающей цепи, В     220/380

Давление в гидросистеме, МПа      10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчёты, подтверждающие  работоспособность разработанного  объекта

3.1 Технологический расчёт  куттера

 

Технологический расчёт предназначен для определения материальных затрат на процесс куттерования, выявления потерь и нахождения производительности аппарата.

Производительность куттера Q, кг/ч определяется

 

 

                                   ,                                                 (3.1)

 

где  α – коэффициент загрузки чаши по основному сырью, α=0,4…0,8, условно принимаем α=0,7;

V – ёмкость чаши, м³, V=0,125 м³;

ρ – плотность фарша, кг/м³, ρ=1100 кг/м³;

t – длительность цикла, мин

 

                             ,                                             (3.2)

 

где  t₁ – время загрузки, мин, t₁=1 мин;

t₂ –  время перемешивания, мин, t₂=2 мин;

t₃ – время куттирования, мин, t₃=10 мин, но в связи с применением модернизированной ножевой головки время процесса можно сократить до 8 мин;

t₄ – время выгрузки, мин, t₄=2 мин,

t=1+2+8+2=13 мин;

Q=60∙0,7∙0,125∙1100/13=711 кг/ч.

Производительность без  учёта предложенной модернизации

t`=1+2+10+2=15 мин;

Q`=60∙0,7∙0,125∙1100/15=616 кг/ч.

Таким образом, выигрыш в  выходе продукта ∆Q, кг/ч составит

 

                                  ,                                                    (3.3)

 

∆Q=711-616=95 кг/ч.

За восьмичасовую смену  ∆Q_см, кг

 

                                   ,                                                    (3.4)

 

∆Q_см=95∙8=760 кг.

Для оценки компактности конструкции  машины определим удельную площадь F_уд, м²/(кг/ч) и удельный объем V_уд, м³/(кг/ч), занимаемые аппаратом [15]

 

                                     ,                                                   (3.5)

 

                                      ,                                                     (3.6)

 

где   L – длина машины, м, L=3,8м;

B – ширина, м, B=3,05м;

b – ширина проходов, необходимых для обслуживания машины, м, b=1,2м;

H – высота машины с учётом ремонтных работ, м, H=4м,

 м²/(кг/ч);

 м³/(кг/ч).

Определим значения удельных показателей для первоначальной конструкции куттера

 м²/(кг/ч);

 м³/(кг/ч).

Таким образом, видно, что  при внедрении предложенной модернизации, производительность куттера повышается на 20 %, а удельные показатели площади  и объёма, занимаемые машиной, снижаются  на 8 %.

 

3.2 Кинематический расчёт  куттера

 

3.2.1 Расчёт привода ножевого  вала

Привод ножевого вала состоит  из электродвигателя АИР 225 М4/2 М1002, мощностью N₁=48 кВт и клиноременной передачи включающей в себя восемь ремней и шкивы диаметрами d₁=200 мм и d₂=140 мм.

Диаметр меньшего шкива d₂, мм, примерно должен быть равен

 

                                      ,                                               (3.7)

 

где T – крутящий момент ножевого вала, Н∙мм,

 

,                                                    (3.8)

 

где   P – мощность на ножевом валу, кВт;

ω₂ – угловая частота вращения ножевого вала, рад/с

 

                             ,                                                  (3.9)

где n₂ – его частота вращения, мин^-1, n₂=(113…4553) мин^-1,

 рад/с;

 рад/с.

Мощность определяем по зависимости

 

                                   ,                                       (3.10)

 

где  а – удельная работа на разрезание слоя фарша одним ножом за один оборот, кДж/м², а=1,52 кДж/м²;

z – количество ножей, z=6;

к_м – поправка на увеличение количества режущих поверхностей, к_м=1,3;

S – сечение продукта в чаше, м², S=0,069 м²,

P=1,52∙0,069∙0,7∙6∙75,9∙1,3=45,22 кВт.

Тогда крутящий момент на валу

 Н∙м;

 Н∙м.

Диаметр шкива должен быть примерно равен

 мм;

 мм.