Лекция 1. Вводная классификация торгово-технологического оборудования.

1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА И ЕЕ УСТРОЙСТВО.

Механическое оборудование, применяемое в предприятиях общественного питания и пищевой промышленности, относится к технологическим машинам, под которыми понимаются технические устройства, предназначенные для осуществления определенного технологического процесса при заданной для нее технологии.

Современная технологическая машина состоит из: привода-источника движения, включающего электродвигатель и передаточный механизм, и исполнительного механизма, объединенных в одно целое корпусом. Вспомогательными элементами машины являются узлы и механизмы для управления, регулирования и защиты при безопасной эксплуатации оборудования.

Чаще всего используются электродвигатели асинхронные, однофазного или трехфазного переменного тока, реже электродвигатели постоянного тока. Иногда используется энергия сжатого воздуха или жидкости, двигатели внутреннего сгорания и др.

Передаточные механизмы необходимы для передачи движения к рабочим органам исполнительных механизмов. Чаще всего применяются механизмы вращательного движения, последнее звено которых, в случае необходимости, преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное. Передаточные механизмы могут иметь отдельные станины или корпус, оформляются в виде редуктора, мультипликатора, коробки скоростей и др. Если редуктор объединен с источником движения общей станиной, то это устройство называется приводом. А если сюда добавляется и исполнительный механизм, составляющий одно конструктивное целое с приводом, то получается технологическая машина.

Исполнительный механизм технологической машины выполняет потребный процесс обработки продукта.

Он состоит из рабочей камеры, рабочих органов, загрузочного и разгрузочного устройств. Рабочая камера предназначена для размещения и удержания продукта в удобном положении для воздействия на него рабочими органами, подразделяемыми на основные (ножи, лопасти, решетки, взбиватели и др.) и вспомогательные (зажимы, захваты, направляющие и др.)

1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРГОВО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Все машины, применяемые на предприятиях торговли и общественного питания, можно классифицировать по структуре рабочего цикла, степени механизации и автоматизации процесса и по функциональному признаку.

По структуре рабочего цикла машины бывают непрерывного и периодического действия. В машинах непрерывного действия процессы загрузки, обработки и выгрузки продукта происходят одновременно и непрерывно. В машинах периодического действия порция продукта загружается в рабочую камеру, обрабатывается, затем удаляется, загружается новая порция и процесс повторяется.

По степени механизации и автоматизации различают машины неавтоматические, полуавтоматические и автоматические. В машинах неавтоматического типа загрузка, выгрузка, контроль и вспомогательные технологические операции выполняются оператором. В машинах полуавтоматического действия оператором выполняются только транспортные, контрольные и некоторые вспомогательные операции. В автоматах все процессы выполняются машиной.

По функциональному признаку, роду механизируемого процесса, оборудование подразделяется на:

· Моечное (овощемоечное, посудомоечное);

· Сортировочно- калибровочное (по качеству, размерам, удалению примесей);

· Очистительное (овощи, рыба, приборы);

· Измельчительное (овощи, мясо, замороженные мясопродукты, хлеб, гастрономия, кофе, сухари и т.д.);

· Месильно-перемешивающее (тесто, коктейли, крем, фарш, салаты, мороженое);

· Формовочное (котлеты, вареники, пельмени, масло, крем, тесто.)

· Фасовочно-упаковочное (сыпучих и жидких продуктов, упаковка в сетки, пленки, пакеты);

· Поточные линии (производства полуфабрикатов, товарной обработки, комплектации и раздачи обедов).

1.3 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ МАШИНЫ

Любая технологическая машина должна соответствовать требованиям технологическим, техники безопасности и санитарии, эргономики и эстетики. При соответствии технологическим требованиям необходимо соблюдение оптимальных режимов обработки, способствующих выработке продукции высокого качества с минимальным количеством отходов и наименьшим потреблением энергии.

При создании машин следует учитывать требования техники безопасности и производственной санитарии. В соответствии с этими требованиями все вращающиеся части машин должны быть надежно закрыты кожухами, щитками. Загрузочные и разгрузочные элементы - предохранительные устройства, препятствующие попаданию рук обслуживающего персонала в опасную зону. При снятом защитном устройстве должны срабатывать блокировочные концевые выключатели. Машина должна иметь устройства, предотвращающие попадание смазки в рабочую камеру.

В соответствии с требованиями эргономики управление машинами должно осуществляться органами, располагаемыми в удобном и доступном для оператора месте. Усилия, прилагаемые к рукояткам, не должны превышать 0, 2 Н.

Требования технической эстетики – форма машины должна быть обтекаемой, без выступов, впадин, различных углублений; окраска должна соответствовать требованиям технической эстетики. Правильные пропорции машин, простота их формы, удобное расположение элементов управления, загрузочных и разгрузочных узлов, приятная окраска делают работу на этой машине высокопроизводительной и способствуют созданию безопасных условий труда.

При создании современных машин и механизмов стремятся к стандартизации и унификации узлов, деталей и комплектующих изделий, что позволяет сократить номенклатуру запасных частей и облегчить выполнение ремонтных работ.

1.4. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ОБОРУДОВАНИЯ

При изготовлении деталей оборудования отливкой применяется по возможности чугунное литье из серого чугуна как самое дешевое, особенно для неподвижных тяжелых деталей, таких как станины, корпуса. Не рекомендуется применять серый чугун при действии на детали больших крутящих моментов.

В случае ударов, больших усилий, необходимости экономии массы и т.п. при изготовлении деталей оборудования отливкой переходят от серого чугуна к высокопрочному модифицированному чугуну или к стальному литью.

Для деталей оборудования простой формы применяют сталь самых различных сортов: углеродистой обыкновенного качества, углеродистой качественной, легированной и специального назначения.

Для второстепенных и малоответственных деталей назначается низкоуглеродистая сталь. Для ответственных деталей, где требуются повышенная твердость и прочность, применяется среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь с соответствующей термообработкой. Для особо ответственных деталей оборудования, где наряду с высокой прочностью, требуется компактность или малые габариты, применяют легированные стали.

В трущихся деталях оборудования для уменьшения сил трения и износа их поверхностей, применяют бронзу и латунь (для гаек винтов, вкладышей подшипников, зубчатых венцов червячных колес и т.п.), антифрикционный серый чугун, баббит и другие антифрикционные сплавы. Для трущихся деталей оборудования считается хорошей комбинация твердой стали по чугуну и мягкой стали по баббиту. В отличие от других материалов закаленная сталь по закаленной стали и серый чугун по серому чугуну работают хорошо.

Кроме указанных материалов для изготовления некоторых деталей оборудования применяют сплавы алюминия, ковкий чугун, пластмассы, дерево, резину, картон и др.

Валы, шестерни, тяги, оси, пальцы испытывают наибольшие нагрузки. Материалами для их изготовления служат углеродистые и нержавеющие стали.

Прочность инструментов, изготовленных из инструментальной стали, снижается на 30-50%.

В настоящее время для изготовления различного рода режущих инструментов для измельчения мяса и мясопродуктов применяют в основном углеродистую сталь. Применять углеродистую сталь для инструментов диаметром более 30 мм не рекомендуется из-за очень тонкого слоя закалки на поверхности, достигающего величины 1.0-1.5 мм и возможности его скалывания или продавливания.

1.5. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И МОЩНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Под производительностью технологической машины понимают способность ее перерабатывать в единицу времени то или иное количество продукции.

Теоретическая производительность (П) технологической машины - это ее потенциальная выпускная способность, измеряемая количеством продукции, которое машина данной конструкции может переработать в единицу времени при бесперебойной и непрерывной работе в установившемся режиме.

Теоретическую производительность машин всех классов можно выразить через рабочую вместимость (емкость) машины, выраженную количеством единовременно обрабатываемой продукции и поделенную на продолжительность технологического цикла машины Тт:

П = /Тт = /Тт,

где - общая вместимость рабочего пространства машины; - коэффициент загрузки.

Введено понятие «идеальной» производительности П_ид, под этим понимается такое мыслимо возможное при данной технологии обработки количество продукции, которое могло бы быть выпущено в единицу времени, если бы продукция подвергалась обработке в машине непрерывно, если бы не было потерь времени внутри циклов на холостые ходы и остановки РО. Нам представляется целесообразным заменить термин «идеальная производительность» термином «технологическая производительность».

Коэффициент использования технологической производительности или, лучше сказать, коэффициент непрерывности обработки k_нп, определяемый отношением /Т_т = П/П_ид, где - время непосредственной обработки, характеризует степень использования технологического цикла машины Т_т и имеет значение при квалиметрической оценке разных конструкций одного и того же назначения.

Торгово-технологическое оборудование практически используется не в течение 365 сут в году, не по 24 часа в сутки да и в течении смены работает с перерывами. Это объясняется характером отрасли (сезонностью, сменностью, необходимостью иметь резервное оборудование) и неизбежными внутрисменными потерями машинного времени из-за простоев машин по различным причинам организационного и технического порядка. Чтобы представить баланс машинного времени, введем обозначения: Т_о – общая продолжительность наблюдения за машиной за достаточно большой промежуток времени, определяемый целью и программой наблюдения; - потери (простои) по организационным причинам, планируемые, предусматриваемые (нерабочие дни и смены, обеденные перерывы и т.п.); - то же, но непланируемые, случайные (из-за отсутствия сырья, энергии, из-за отлучек обслуживающего оператора и т.п.); Т_орг - общие потери по организационным причинам.

Тогда продолжительность собственно эксплуатации машины

Т_экс = Т_о-Т_орг = ( + ),

а коэффициент использования общего календарного бюджета времени

k_к.и = Т_экс/ .

Техническая производительность Q_тех (называемая иногда действительной, фактической, экспериментальной и т.д.) – это производительность, исчисляемая по выпуску продукции за некоторый, достаточно длительный промежуток времени (несколько смен), включающий время эффективной машинной работы (наработки) и простои по техническим причинам. Она может быть установлена опытным путем по формуле

Q_тех =Z/Т_экс = Z/(Т_маш + Т_п.т.о. + Т_рем),

где Z –выпуск продукции за время Т_экс. Если выпуск определен за одну смену, то Т_экс = Т_см - Т_орг.см, где Т_см- установленная продолжительность смены, например 8ч; Т_орг.см- время организационных простоев за смену при полной работоспособности машины.

Техническая производительность Q_тех связана с теоретической Q формулой

Q_тех=k_т.и Q.

В конструкторской документации на машину указываются либо техническая производительность, либо теоретическая производительность Q и коэффициент технического использования k_т.и, который является комплексным показателем надежности.

В ряде случаев вводят понятие эксплуатационной производительности Q_экс, исчисляемой за длительный период, включающий все потери машинного времени, а также организационные. Она определяется формулой

Q_{экс=kоиQ}=k_ки k_ти Q,

где k_ои – коэффициент общего использования машины.

Повысить техническую производительность новой или модернизируемой машины конструктор может следующим образом:

1) путем интенсификации осуществляемого машиной процесса, что скажется на увеличении Q_ид;

2) повышения степени непрерывности обработки, совмещения операций, ликвидации холостых ходов, что повысит k_нп;

3) повышения надежности машины, что повысит k_ти.

Наиболее реальный путь повышения технической производительности машин, без коренного изменения их конструкции – это увеличение их надежности.

Чтобы рабочий орган исполнительного механизма мог выполнить заданную работу, к нему надо подвести через передаточный механизм некоторое количество механической энергии, получаемой от источника движения. Мощность двигателя, т.е. энергия, подводимая к нему от электрической сети, должна быть достаточной для выполнения рабочих операций и восполнить потери в самом двигателе, в передаточном механизме, на рабочем валу, передающим движение рабочим органам.

Определение мощности, потребной для осуществления технологического процесса, состоит из определения силы воздействия рабочих инструментов на обрабатываемый продукт и скорости воздействия рабочих органов на продукт.

Потребная мощность двигателя зависит от линейных усилий Р_ри или крутящего момента M_kp, возникающих при обработке продукта, потерь на валах передаточного механизма, зависящих от коэффициента полезного действия линейной скорости рабочего инструмента при обработке продукта V_ри или угловой и определяется в зависимости от характера движения рабочего органа по формулам:

при поступательном движении N_д =P_puV_ри/

при вращательном движении N = M_kp /

В общем случае коэффициент полезного действия определяется как произведение отдельных коэффициентов, учитывающих потери на различных участках машины, например потери в передаче, подшипниках и т.п.

1.6. МАРКИРОВКА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В настоящее время маркировка оборудования осуществляется по смешанной буквенно-цифровой системе.

Левая часть обозначения – буквенная, состоит из трех-четырех букв. Первая буква соответствует наименованию изделия (П - привод, М - машина и др.), вторая – назначению изделия (У - универсальный, О - очистительный, К - комбинированный, В - взбивальный, Т - тестомесильный, М - моечный, И - измельчительный), третья буква соответствует наименованию вида энергии или основному технологическому процессу (Э - электрический, О - овощной, М - мясной, В - вибрационный).

Правая часть обозначения - цифровая, является показателем основного параметра изделия (мощность, производительность, емкость рабочей камеры). Если машина модернизирована, после основного обозначения указывается номер модернизации (М1, М2 и т.д.).

Примеры маркировки машин:

МОК-250- машина очистки картофеля и корнеклубнеплодов производительностью 250 кг/час;

ММУ-1000- машина моечная универсальная производительностью 1000 тарелок/час;

МИМ-500- машина измельчения мяса производительностью 500 кг/час.