Винтовые, шнековые и лопастные рабочие органы.

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ - 1

ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

ПАВЛОДАР 2012

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ

1. Введение.

1. Структура и классификация основных видов оборудования. Производительность машин.

Технологическим оборудованием называется оборудование, которое предназначено для выполнения технологических операции.

ТО подразделяется, прежде всего: (по принципу сочетания в потоке)

- на машины и аппараты.

Существуют и другие виды ТО. Например:

- приспособления, агрегаты, технологические поточные линии, установки, комплексы, комбинированные машины и т.д.

Отличия между ними заключаются в их структурной форме.

Наиболее простая машина по своей структурной форме состоит как минимум из трех частей:

- исполнительного (или рабочего) механизма;

- передаточного (или приводного) механизма;

- двигательного механизма (электродвигателя, ДВС или теплового).

Аппарат в классическом виде (простой аппарат) состоит из, прежде всего:

- исполнительного (или рабочего) органа либо рабочей камеры.

Классификация машин и аппаратов

По структурной форме машины подразделяются: (степени автоматизации)

А) Простые рабочие машины; Б) Полуавтоматы, В) Автоматы.

Основные параметры ТО

К ним относят:

1. Такт (m) или ритм производства (особенно для конвейеров).

2. Скорость технологического процесса или скорость его кинетики.

3. Скорость продукта при перемещении внутри рабочего органа ТО.

4. Производительность ТО. (M _ист., М_о, М_шт, М_в)

5. Мощность (N) необходимая на процесс или мощность двигателя.

1. Тактом или ритмом производства называется время (с, мин, час) необходимое для выработки одной единицы продукции (штук, тонн, кг, м³).

Определяется по формуле: m = 3600/М_шт., либо m = 60/М_шт.

3600 и 60 – временные коэффициенты.

М_шт.- штучная производительность машины, шт./час

2. Скорость кинетики процесса. Она характеризует интенсивность обработки продукта.

Под интенсивностью понимается:

- малые затраты энергии, материалов и сырья при проведении процесса,

- поточность процесса,

- возможно большая скорость движения продукции внутри рабочего органа во время проведения процесса.

Скорость кинетики определяется по уравнению вида:

u^* = L/R

где L - движущая сила процесса; R – сопротивление процессу.

3. Скорость движения (u) продукта внутри рабочего органа машины.

Она зависит, прежде всего, от характера обрабатываемой продукции.

скорость можно определить из уравнения неразрывности потока, как функцию от производительности.

u = М₀/f = 4M₀/pd² м/с

М₀- объемная производительность ТО, м³/с;

f – площадь поперечного сечения выходного окна, канала, и т.д. ТО, м²;

d – диаметр этого выходного окна, м.

Производительность (М_о) машин НД при обработке продукта в объеме

Пропускная способность (или объемная производительность)

также определяется по уравнению неразрывности.

М₀= f·u м³/с

Однако, здесь:

f – площадь выходного окна или канала для продукта, м²;

u - скорость, причем - это скорость движения продукта в рабочей камере либо скорость создаваемая рабочим органом ТО, м/с.

Пропускная способность – это способность ТО пропустить через себя определенный объем исходного продукта.

Производительность (М_о) машин ПД при обработке продукта в объеме

Объемная производительность машин ПД равна отношению объема рабочей камеры машины ко времени ее работы.

u = Н/t м/с, либо м/мин (I-12), то получим

Мощность (N) потребная для проведения процесса, либо мощность двигателя машины

1. Для всех машин ПД и НД, если ИЗВЕСТНЫ:

1) сопротивления, преодолеваемые рабочим органом (Р, Н);

- либо силы, с которыми обрабатывается продукт (Р, Н);

- либо силы, которые необходимы для транспортировки продукта (Р, Н);

2) и скорости рабочих органов (u, м/с). Тогда:

N = P·u = Н·м/с = Вт;

Однако это зависимость физического вида.

Для перехода к зависимости инженерного вида, необходимо:

- умножить на коэффициент запаса мощности h_а = 1, 2-1, 5;

- и разделить на коэффициенты -

- 1000 – для перевода (Вт) в (кВт);

- и к.п.д. приводного механизма машины h < 1, 0.

N = P·u·h_а/1000·h, кВт

2. Упругие и вальцовые рабочие органы.

Гибкие и вальцовые рабочие органы применяются в машинах для удаления:

- щетины с предварительно ошпаренных свиных туш

· (эти машины называют скребмашинами);

- щетины с предварительно ошпаренных свиных голов

· (эти машины носят название - агрегаты для обработки голов);

- волоса с шерстных (путовый сустав) субпродуктов

· (их называют центрифуги для обработки субпродуктов);

- оперения со всех видов птицы

· (перосъемочные машины).

Кроме того, ГРО в комбинации с ВРО используются также

· в машинах для обработки кишок.

В промышленности используется около 6-8 основных конструктивных форм ГРО и ВРО:

· А) Резиновые эластичные пластины с закрепленными на них

металлическими скребками.

Они используются в машинах для съемки (удаления) щетины со свиных туш и голов.

Горизонтально-поперечные скребмашины работают периодически.

Остальные работают непрерывно.

Горизонтально поперечной скребмашине свойственны следующие конструктивные признаки:

Порядок работы скребмашины:

- Свиная туша загружается в пространство между двумя вращающимися барабанами и также совершает вращающееся движение.

- Чтобы предотвратить возможное остывание туши, сверху на нее подается вода, температура которой на 5-6⁰ ниже температуры шпарки.

- Этой же водой происходит смыв снятой щетины.

· Б) Следующим конструктивным видом гибких и вальцовых рабочих органов являются: о брезиненные (т.е обтянутые) эластичной резиной вальцы.

Они используются

· в машинах для удаления (срыва) маховых и хвостовых, т.е. наиболее крупных перьев водоплавающей птицы.

Для этой машины характерны следующие свойства:

- Машина имеет станину, сваренную из металлопроката (уголков и швеллеров).

- Станина установлена на винтовых ножках изменяющих высоту рабочего органа машины в пределах от 1-1, 8 м.

· В) Следующим конструктивным видом ГРО являются покрытые поперечными рифлями резиновые пальцы:

· Г) Следующим конструктивным видом ГРО являются резиновые билас поперечными рифлями.

- либо круглого;

- либо эллиптического;

- либо призматического сечения.

Они используются:

- в т.н. бильных машинах непрерывного действия для срыва среднего оперения со всех видов птицы.

· Д) Следующим конструктивным видом ГРО являются резиновые гребенки квадратного (20х20 либо 30х30) сечения.

- Верхняя рабочая поверхность гребенки выполнена наклонной (ок.45⁰).

- На ней расположено 5-6 рифлей.

- Длина гребенки составляет 70-80 мм.

Они используются

- для снятия пуха и мелкого оперения,

- а также снятия т.н. воскомассы.

Их устанавливают в машинах подобных пальцевым барабанным машинам.

· Ж) Следующим конструктивным видом ГРО являются резиновые пластины.

Они используются

- в т.н. пластинчатых машинах для съемки оперения с крыла.

Винтовые, шнековые и лопастные рабочие органы.

Ш и В РО – относятся к одним из наиболее распространенных в пищевой промышленности.

В частности, в мясной промышленности они применяются для транспортировки:

- штучных грузов по рельсам конвейеров;

- а также, сыпучих, кусковых, объемных мясо – и других продуктов - по открытым или закрытым желобам и направляющим.

При этом, продукт может:

- либо свободно покидать рельс, желоб или направляющие (это имеет место при обычной транспортировке);

- либо испытывать при выходе сопротивление, обусловленное технологическими условиями (это имеет место при измельчении, перемешивании, прессовании, шприцевании, дозировании, формовании и т.д.)

Как правило, шнеки и винты в ТО выполняют вспомогательную роль.

Например:

- в волчках винты лишь транспортируют мясо к измельчительному механизму в виде набора ножей и решеток,

- в формующих, дозирующих и др. автоматах шнеки и винты транспортируют продукт к различным рабочим органам - дозаторам и т.д.

Технологические расчеты шнеков и винтов.

1. Скорость транспортировки.

На практике имеют место два варианта транспортировки, которые зависят от характера груза.

I. Посредством Ш и В могут транспортироваться.

А) Штучные грузы.

Например, в печах для опалки свиных туш - шнековый конвейер, транспортирует туши по рельсу, внутри печи.

Цепной конвейер здесь не используется ввиду того, что в печи высокая температура. Каждое звено же цепного конвейера нуждается в смазке. При высокой температуре смазка просто выгорает.

Достоинство же шнека – по полой трубе, которая играет роль вала шнека, подается хладагент – вода, а опоры шнекового вала вынесены за габариты печи.

Скорость транспортировки можно определить

u = h·n/60 м/с, или u = h·n м/мин (1)

h – шаг шнека, м; n – число оборотов вала шнека в мин.

Шаг шнека (h) обычно выбирают в зависимости от его диаметра.

Как правило, шаг h = (0, 8 – 1, 2)D.

Лопастные рабочие органы в ТО мясной промышленности

ЛРО также как и шнековые относятся к наиболее распространенным. Они используются:

- для транспортировки пластично-вязких тел (например, мясных фаршей, перетопленных жиров и т.д.);

- для транспортировки и одновременного перемешивания (например, при перетопке жира в вакуум-горизонтальных котлах и выгрузке из них шквары);

- смешивания различных насыпных, сыпучих, пластично-вязких и др. продуктов;

- перемешивания различных компонентов;

- вымески, т.е. придания продукту определенной консистенции и т.д.

В случае использования только для транспортировки – они выполняют, как правило, вспомогательную роль, например,

- транспортировка шквары с помощью вала с наклонными лопастями в жаровнях – питателях шнековых прессов.

В случаях перемешивании, смешивании, вымешивании – они выполняют основную роль, т.е. составляют основу мешалок.

По исполнению ЛРО подразделяются:

а) на валы с наклонно или косо поставленными (под углом к оси вала) лопастями;

б) эксцентриково – лопастные РО;

в) лопасти с перекрывающими стаканами.

Эти механизмы состоят:

- Из цилиндрического или лоткового желоба.

- На одном конце желоба установлен загрузочный бункер, на другом патрубок для выгрузки транспортируемого продукта.

- Внутри желоба установлен вал, на начальном участке которого под бункером установлены два витка шнека, а далее поставленные косо под углом к оси вала лопасти.

Достоинство этих механизмов – несколько меньшая осевая скорость, которую они могут придать продукту по сравнению со шнеками и винтами.

Витки шнека на начальном участке предназначены для ускоренного перемещения продукта из зоны бункера.

Эксцентриково-лопастные рабочие органы используются.

- в вытеснителях шприцов для формования колбасных изделий,

- а также насосах перекачивания вязкопластичных продуктов.

(мясных фаршей, перетопленного жира и т.д.).

Эксцентриково-лопастные вытеснители являются более распространенными, чем лопасти с перекрывающимися стаканами и состоят:

- Из горизонтального цилиндрического корпуса, над которым устанавливается загрузочный патрубок.

- В нижней части корпуса, по касательной располагается нагнетательный патрубок.

- Внутри корпуса несколько в стороне от его центра, т.е. эксцентрично, расположено отверстие для вала, вращающего ротор.

- Ротор имеет как минимум четыре, а в некоторых вариантах и более пазов, в которых установлены прямоугольные пластины.

- При вращении ротора пазы под воздействием центробежной силы выталкиваются из пазов, отсекают некоторый объем продукта, заключенного в пространстве между двумя соседними лопастями и переносят его от места загрузки к нагнетательному патрубку.