Проектирование конструкции тестомесильной машины непрерывного действия с поворотной дежой производительностью 1 т/час

Состав чертежей

1. Рабочий чертеж детали вал А3
2. Чертеж детали вкладыш А4
3. Деталь крышка 2хА4
4. Чертеж прокладки А4
5. Деталь стакан А3
6. Чертеж сборочный вала приводного, опоры правой А1
7. Механизм поворота месильной емкости в сборе А1
8. Машина тестомесильная периодического действия, Перечень электрических элементов А4
9. Сборочный чертеж привода рабочего органа А1
10. Схема кинематическая принципиальная А1
11. Схема электрическая принципиальная А1
12. 15. 16. Сборочные чертежи тестомесильной машины периодического действия 4хА1

Описание

Разрабатываемая тестомесильная машина непрерывного действия, рассмотренная в данном проекте, может быть использована в безопарном тестоприготовительном (агрегате) процессе без брожения теста перед (брожением) разделкой. Её внедрение позволяет расширить диапазон производительности машины за счет введения в привод вариатора, для плавного изменения скорости вращения месильных органов в пределах от 60 до 120 об/мин. С увеличением длины вала месильной камеры (усиливаются подшипники и устанавливается пластификатор) улучшается качество теста, расширяется ассортимент хлебобулочных изделий и повышается процентный выход хлеба.

Большое значение имеет внедрение более совершенных способов приготовления теста. Особенностью таких способов является уменьшение продолжительности брожения теста, что позволяет снизить затраты сухих веществ муки, сократить потребность  в емкостях для брожения, снизить энергоемкость оборудования. Интенсификация процесса брожения теста достигается за счет повышения интенсивности механической обработки теста при замеси.

Широко используются традиционные способы  приготовления пшеничного и ржаного теста на больших густых опорах и заквасках, на жидких опорах и заквасках. Использование усиленной механической обработки при замеси позволяет сократить продолжительность брожения теста, приготовленного этими способами. Имеется соответствующие аппаратное оформление этих технологий, обеспечивающих комплексную механизацию производства, полную механизацию трудоемкого процесса приготовления теста. В настоящее время в странах СНГ примерно 60% всего хлеба вырабатывается на комплексно-механизированных линиях. Это линии для производства формового хлеба, крупного хлеба, батонов, а также булочных и сдобных изделий. Важную роль в механизации процессов на поточных линиях играют: делительно-посадочных автоматы, ленточные и другие посадочные устройства, а также тесто приготовительные машины. Одну комплексно механизированную линию может обслужить один человек. В основном производстве уровень механизации труда составляет примерно 80 %, производительность труда 65,5 т на человека. Поэтому важной задачей является техническое перевооружение таких предприятий. Переход к прогрессивной технологии, как правило, обеспечивает рост производительности труда и повышает качество продукции в больших размерах, чем совершенствование техники при технологии. Например, замена месильных машин с подкатнымидежами на хлебопекарных предприятиях бункерными агрегатами непрерывного действия позволяет на каждой тонне вырабатываемой продукции 1-2рубля, и повысить производительность труда в тестоприготовительном отделении на 50%. Отсюда следует что модернизация и внедрение нового оборудования, и технологий благотворно влияет на хлебопекарную отрасль.

         В дипломе выполнен анализ технологического процесса производства теста. Описаны свойства муки и теста, проведен обзор машин и аппаратов аналогов тестомесильной машине. Представлена классификация тестомесительных машин. Разработаны принципиальные схемы машин периодического действия с подкатными дежами.

         Дано технико-экономическое обоснование проектируемой машины и выполнено ее общее описание. Рассмотрены основное назначение, устройство и принцип работы. Выполнено описание схемы электрической цепи управления тестомесильной машиной.

         Определены функционально технические параметры проектируемой машины. Выполнены технологический, энергетический и кинематический расчеты. Найдены мощность на привод рабочего органа машины, общее передаточное отношение и частота вращения каждого вала.

         Приведен расчет на прочность в программе APM WinMachine. Рассчитаны цепная и клиноременная передача. Определены шкивы и вал.

         В разделе безопасность и экологичность дипломного проекта были разработаны основные мероприятия по безопасности эксплуатации разрабатываемого оборудования, технике безопасности, а также по гигиене труда и промышленной санитарии.  Описаны механизация и автоматизация трудоемких процессов, электробезопасность, производственное освещение, взрыво- и пожаробезопасность, промышленная экология.

         В разделе технология машиностроения были определены масса детали и величина общих припусков на механическую обработку. Разработан технологический процесс изготовления детали. Рассчитаны режимы резания.

         В экономическом разделе дипломного проекта на основании представленных исходных данных был выполнен расчет дополнительных капитальных затрат и эффективности. Составлена сводная таблица с экономическими показателями от внедрения нового оборудования.

В результате установки тестомесильной машины непрерывного действия, сокращается число рабочих мест на участке на 4 человека, что делает экономию по заработной плате, сокращается применение физического труда и дает годовой экономический эффект в 273 тыс. рублей.

1 Обзор технологического процесса производства теста

 

• Свойства муки и теста

Мука — продукт, получаемый из «живого» сырья — зерна. И оттого, какое зерно использовалось, будут зависеть свойства  продукта. Физические   свойства   муки  зависят от природных  свойств  эндосперма, режимов и степени извлечения, вида применяемого транспорта. Например, мука из стекловидного зерна характеризуется рассыпчатостью, а из мучнистого — меньшей сыпучестью. Муку к дозированию часто доставляют пневмотранспортом, отсюда происходит ее аэрация (насыщение воздухом).

Замес хлебопекарного теста заключается в смешивании сырья (муки, воды, дрожжей, соли, сахара и других компонентов) в однородную массу, придании этой массе необходимых структурно-механических свойств, насыщении ее воздухом и создания, таким образом, благоприятных условий для последующих технологических операций. Замес не простой механический процесс, он сопровождается биохимическими и коллоидными явлениями, повышением температуры замешиваемой массы.

Процесс замеса хлебопекарного теста состоит из трех последовательных стадий: механического смешивания, образования структуры и пластификации. Механическое смешивание завершается образованием трехфазной смеси с высокой равномерностью распределения компонентов, В процессе перемешивания происходит увлажнение сухих компонентов, их диспергирование, агрегация. Эту стадию следует проводить как можно быстрее. В этом случае можно достичь равномерного смешивания компонентов с минимальными затратами энергии.

Вторая стадия - образование структуры - характеризуется выравниванием влагосодержания, диффузией влаги внутрь частиц муки, набуханием белков и переходом в раствор водорастворимых компонентов муки. Здесь заметно возрастает усилие сдвига массы и, следовательно, потребление энергии на привод месильной машины. При набухании большую часть влаги впитывают белковые вещества. Водопоглощение крахмала муки достигает 30%, однако скорость поглощения влаги крахмалом выше, чем белками. Вязкость теста увеличивается.

На скорость течения второй стадии оказывают влияние свойства муки, степень измельчения крахмальных зерен, температура и рецептурные добавки, вносимые в тесто. При поглощении влаги белки сильно увеличиваются в объеме, образуя клейковинный скелет, скрепляющий набухшие крахмальные зерна и нерастворимые частицы муки. Вторая стадия замеса не требует энергичной проработки.

Третья стадия - пластификация - сопровождается структурными изменениями крахмальных зерен и образованием клейковинной решетки, связывающей крахмальные зерна. При этом они частично измельчаются и обволакиваются белковыми пленками, которые также претерпевают структурные изменения. Спиралеобразные молекулы полипептидов раскалываются и разрыхляют структуру белков, образуя клейковинные пленки. Такие структурирование пленки создают хороший газоудерживающий скелет теста. Третья стадия требует усиленного механического воздействия, поскольку с образованием клейковинных пленок одновременно разрушаются молекулы клейковины. На третьей стадии происходят выравнивание структуры теста и ее измельчение, что в дальнейшем при брожении способствует образованию равномерной мелкой пористо. При сравнительной оценке эффективности работы месильных органов необходимо учитывать, что механизм структурообразования при реализации разных видов деформации в процессе замеса существенно различается. При деформации растяжения происходит вытягивание белковых цепей и их ориентация в направлении деформирующих сил. Растяжение обеспечивает получение значительного количества длинных цепей, которые меньше рвутся на отдельные фрагменты, уменьшают количество узлов сетки полимера и вытягиваются на большую длину. Та кой клейковинный каркас обеспечивает большую растяжимость и малую упругость теста. При сдвиговой деформации механическая деструкция полимера протекает более интенсивно, цепи рвутся на относительно короткие фрагменты, которые при взаимодействии образуют достаточно частую сетку, приобретающую большую упругость (прочность) и меньшую растяжимость. Учитывая малые размеры и относительно редкое расположение белковых макромолекул в частицах муки, без приложения деформаций сжатие - сдвиг при замесе макромолекулы развертываются медленно и менее полно, что должно уменьшить долю цепей белка, участвующих в структурообразовании, что особенно наглядно видно при уменьшении количества белка в муке.

Таким образом, деформация сдвига в большей степени повышает вязкоупругие свойства тестовых полуфабрикатов, а растяжения — де формационные. Рациональное сочетание таких воздействий обеспечивает улучшение качества хлеба, в частности, его формоустойчивость, особенно при переработке слабой муки.

Увеличение степени механической обработки ускоряет процесс созревания теста, улучшает его реологические свойства и газоудерживающую способность. Это связано с более быстрым образованием клейковины, накоплением коллоиднорастворимой фазы белков и их водорастворимой фракции. Механическая обработка сказывается также и на свойствах крахмала, связывающего около половины влаги теста. Экспериментально доказано, что механическое воздействие на крахмал, при водящее к повреждению и измельчению крахмальных зерен, значительно усиливает процессы гидролиза крахмала под воздействием кислот и амилолитических ферментов. Интенсивный замес оказывает положительное влияние на водопоглотительную способность муки, обеспечивает возможность выдерживания нормированной влажности теста из муки разного хлебопекарного достоинства и, соответственно, соблюдения установленных норм выхода изделий.

По величине удельной работы все тестомесильные машины можно разделить на следующие группы: для обычного замеса, а = 2...4 Дж/г; для усиленной механической обработки, а = 9...11 Дж/г; для интенсивного замеса   а= 25...40 Дж/г. Установлено, что усиленную механическую обработку целесообразно использовать в сочетании с большими густыми опарами, а интенсивный замес - с жидкими тестовыми полуфабрикатами. Так, для теста муки со слабой клейковиной оптимальный уровень энергозатрат на замес примерно в 3 раза меньше, чем для теста из муки с сильной клейковиной.

1.2 Обзор машин аппаратов аналогов тестомесильной машине

Процесс замеса должен обеспечить не только равномерное смешивание компонентов, но и механическую проработку их  с целью образования специфической структуры теста. Для замеса теста применяют машины различных типов, которые в зависимости от рецептурного состава и особенностей ассортимента оказывают различное воздействие на тесто и последующего его созревания. Качество работы месильных машин обуславливают в конечном итоге качество готовой продукции.

Замес теста осуществляется в рабочей камере тестомесильной машины в течение 1-20 минут в результате тщательного перемешивания компонентов и механической его проработки, существенно влияющего на структуру и свойства теста, интенсивность его созревания и качество готового продукта.

Процесс замеса пшеничного теста существенно отличается от замеса ржаного и является более сложным. В пшеничном тесте образуется губчатый, упругий клей, тесто становится эластичным и упругим. Для ржаного теста характерна  высокая вязкость, пластичность, слабая упругость и растяжимость. Наиболее существенно влияет механическая проработка при замеси на качество пшеничного теста. В пшеничной муке содержится от 7 до 26% белковых веществ, которые в основном определяют физические и хлебопекарные свойства теста, а также качества выпеченного хлеба.

В результате замеса образуется однородная упругопластическая пористая масса, содержащие муку, воду, дрожжи и прочие компоненты, в ней активно протекают физические, коллоидные, микробиологические и ферментативные процессы.

При замесе можно выделить три характерных стадии: механическое смешивание и аэрация в результате достигается равномерное распределение компонентов по всей массе; гидролитическое воздействие влаги на сухие компоненты смеси, сопровождающиеся когезией; структурообразование, заключается в формирование каркаса теста, который в дальнейшем определяет газо и формоудерживающию способность теста. На скорость  и характер течения отдельных стадий процесса существенно влияют свойства муки, рецептурные добавки(жир, сахар, окислители), специфика механического воздействия месильных органов, интенсивность и длительность замеса, обусловленные конструкцией машины. Обычно об интенсивности судят по величине удельной работы в джоулях, затраченной на замес1г теста. На эту величину непосредственно влияет длительность замеса. Известно, что интенсивная обработка теста в процессе  замеса улучшает его физико-механические и технологические параметры. Пористость выпеченного хлеба возрастает на 2-3%, выход хлеба может быть увеличен на 1-2%. Значительно увеличивается время замеса теста, а также его брожения сказанное выше подтверждает необходимость создания тестомесильного оборудования с интенсивной обработкой теста.

В настоящее время насчитывается более ста различных типов тестомесильных машин. Для научного обоснования выбора отдельных элементов и машин в целом, а также указания путей развития этих машин, их необходимо классифицировать.

До настоящего времени научно обоснованной классификации тестомесильных машин не существует, хотя отдельные авторы их классифицируют.  Вся классификация строилась по существу на чисто внешних признаках, не самых существенных признаках.

1.3 Классификация тестомесильных машин

Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности предложил классификацию тестомесильных машин, основанную на анализе рабочего процесса, совершаемого машинами, и отражающую главную сущность тех или иных конструкций. В предлагаемой классификации (см. рис. 1) все тестомесильные машины разделены на два вида: машины периодического действия и машины непрерывного действия.

Машины периодического действия разделены на два класса:1) машины с рабочими органами обрабатывающие всю массу теста за ход (цикл); 2) машины с рабочими органами, обрабатывающими часть массы теста за один ход.

Оба эти класса делятся на две группы: с круговым вращательным движением рабочих органов; со сложным движением рабочих органов.

Каждая группа разделяется на две подгруппы: машины со стационарнымидежами, машины с подкатнымидежами. Машины с подкатнымидежами делятся на части: машины со свободным вращением дежы, машины с принудительным вращением дежы. Машины непрерывного действия делятся на две группы: лопастные и машины с комбинированными рабочими органами.

Каждая машина несет свои конкретные энергетические возможности воздействия на замешиваемое тесто, с этой точки построена еще одна характеристика тестомесильных машин периодического действия, способностью внесения энергии в тесто при замеси, то есть независимо от конструктивных особенностей машины, классифицировать их по степени интенсивности замеса.

со свободным вращением дежи                          с принудительным вращением дежи

Рисунок 1.1 - Классификация тестомесильных машин

Предлагаемое понятие удельной мощности тестомесильных машин позволяет судить об её энергетических возможностях: , где - мощность электродвигателей для привода рабочих органов Вт.

Мт- масса замещаемого теста (кг)

Тестомесильные машины можно классифицировать на три группы:

I – Судельной мощностью до 50

II – С удельной мощностью до 100

III - С удельной мощностьюсвыше 100 

Машины IIиIII группы можно относить с интенсивным замесом.

Более подробно рассмотрим классификации тестомесильных машин периодического действия со стационарными и подкатнымидежами.

Особенностью работы тестомесильных машин периодического действия с подкатнымидежами является то, что перед замесом в дежу загружается определенная порция компонентов, дежу подкатывают и фиксируют на фундаментной площадке тестомесильной машины. После замеса дежу с тестом откатывают в камеру брожения, где происходит его созревание в течении нескольких часов. К месильной машине в это время подкатывается следующая дежа и цикл повторяется. На одну месильную машинуприходится от 5 до 12 дежей в зависимости от производительности линии. Поскольку дежа с тестом весит от 300 до 500 кг, полы тестомесильных отделений выкладывают чугунными плитами, что в значительной мере повышает капитальные затраты. Перемещение дежей требует применения физической силы и труда. Использование различных типов конвейеров для механизации перемещения дежей широко распространения не получило.

Тестомесильные машины с поступательным круговым движением наклонной месильной лопасти (рисунок 1.2 а) могут применяться для замеса ржаного и пшеничного теста. Месильная лопасть выполнена в виде изогнутого рычага, опирающегося на шаровую опору. Приводной конец рычага совершает круговое движение, все точки месильной лопасти при работе описывают окружности. Во время работы машины месильная лопасть в нижнем положении почти касается днища дежы, а в верхнем - выходит за плоскость обреза кромки дежи. При этом в начале замеса происходит интенсивный распыл муки. Перемешивание и замес осуществляется на всей траектории движения месильной лопасти.

Рисунок 1.2 - Принципиальные схемы тестомесильных машин периодического действия с подкатнымидежами

К этой группе относится тихоходные месильные машины «Стандарт» ТММ- 1М, Т1-ХТ2А и др. Частота качения месильного рычага этих машин в минуту не превышает 25 и не может быть увеличена, поскольку месильная лопасть в крайнем верхнем положении выходит за верхнюю кромку дежы и при повышении частоты качания вызывает усиленный распыл муки и разброс теста.

Тестомесильные машины с вращательным движением наклонной месильной лопасти, описывающей поверхность двойного конуса (рисунок 1.2б).

При работе дежы совершает вращательное движение и последовательно подводит под воздействие месильной лопасти всю емкость. Лопасть благодаря спирале образной конфигурации более плавно воздействует на тесто, не вызывая распыла муки при повышении частоты вращения, что позволяет интенсифицировать замес точка. При откатываниидежы месильная лопасть поднимается на угол α.

Принятые конфигурация лопасти позволяет более рационально и с повышением интенсивности проводить замес пшеничного и ржаного теста, обеспечивая . Месильная лопасть плавно, без удара воздействует на тесто, периодически сжимая его, перемешивает и затем растягивает тестовую массу. К этой группе относятся тестомесильные машины типа ДК, получившие применение во многих странах.

Тестомесильные машины со спиралеобразной месильной лопастью, вращающейся вокруг вертикальной оси (рис. 2 в). К ним относится месильные машины фирм «Винклер»(ФРГ); «Гефра» (Голандия) и др. Конструкция лопасти позволяет повысить скорость и интенсивность замеса.

Рассмотрим некоторые виды тестомесильных машин периодического действия со стационарнымидежами. Их отличия в том,что замешанное на них тесто сразу же выгружается в дежи и поступает на брожение в специальную емкость.

Рисунок 1.3 – Схема тестомесильной машины

Рисунок 1.4 - Машины тестомесильная (ТМС-140, Л4-ХТВ)

Технические характеристики.

1.Объем дежи, л–140

2. Пределы влажности теста, % - 33-54

3. Производительность,  - 550

4. Потребляемая мощность, кВт – 1.5+0.37

5. Габаритные размеры, мм – 1245х850х1100

6.Масса,кг-375

Тестомесильные машины с горизонтальными и наклонными цилиндрическими месильными лопастями (рис. 3 а). Лопасти вращаются вокруг горизонтальной оси на разных расстояниях в полуцилиндрической стационарной емкости. Поскольку эти машины при замеси создают высокую нагрузку на тесто в следствии его прокатывания по полуцилиндрической поверхности дежи по всей его ширине, последнюю снабжают водяной рубашкой.

Тестомесильные машины, со стационарными дежами испаренными горизонтальными Z-образными лопастями (рис.3 б), снабжены стационарными поворотными тестовыми емкостями. Эти машины позволяют замешивать тесто при небольшой частоте вращения лопастей, но  с периодическим приложением больших усилий на тестовую массу; применяются при замеси крутого теста для бараночных изделий.

Тестомесильные машины  с шарнирной  Z- образной месильной лопастью, вращающейся вокруг горизонтальной оси (рис.3 в). Допускается вращение концов Z- образной лопасти с различной скоростью. Сюда относятся тестомесильные машины позволяющие вести интенсивный замес при сравнительно невысокой частоте вращения месильной лопасти, достигающей 90 . В них предусмотрена механическая разгрузка дежы путем опрокидывания.

Рисунок 1.5 - Машина тестомесильная Г7-Т3-М-63

Назначение

Предназначен для замеса крутого теста, для бараночных изделий в хлебопекарном производстве.

Технические характеристики.

• Производительность по тесту для сушек, - 950
• Масса одного замеса по тесту сушек, кг – 160
• Суммарная мощность электродвигателей, кВт – 5.2
• Вместимость корыта, – 0.3
• Частота вращения валов, - 38
• Габаритные размеры, мм - не более 1450х850х1550
• Масса, кг – не более 740

• Рабочие органы
• Крышка
• Загрузочная воронка для муки
• Патрубки для жидких ингредиентов
• Опора рабочих органов
• Каркас
• Основание
• Электродвигатель трехскоростной
• Редуктор ЦДН-25, i=8
• Клиноременная передача
• Цепная передача
• Узел натяжки
• Фиксатор
• Привод поворота месильной емкости
• Пульт управления

Рисунок 1.6 - Месильная камера

Работа тестомесильной машины

Мука поступает по верхнему патрубку месильной емкости, после поворота шибер в вертикальное положение. Одновременно начинается подача ингредиентов по боковым патрубкам. После загрузки месильной емкости мукой и ингредиентами закрываются патрубки подачи муки и ингредиентов, и включается привод рабочих органов. После окончания замеса выключается привод рабочих органов и включается привод поворота месильной емкости. Выгрузка теста из машины осуществляется механически, включением рабочих органов на первую скорость.

После выгрузки при помощи привода поворота месильная емкость возвращается в исходное положение.

 

2 Технико-экономическое обоснование

2.1Техническое обоснование проектируемой машины

Развитие промышленности тесно связано с комплексной механизацией и автоматизацией производства. Комплексную механизацию производства на хлебопекарных предприятиях, как и в других отраслях промышленности, следует осуществлять путем внедрения соответствующих машин и агрегатов, обеспечивающих достаточно высокий уровень механизации отдельных процессов и операций, которые являются элементами всей схемы производства. Выполнение этих условий в области тесто приготовления потребует решения в ближайшее время ряда задач, без чего осуществление комплексной механизации хлебопекарного производства встретиться и практически уже встречается с известными трудностями.

За последние годы хлебопекарными предприятиями, научно-исследовательскими и конструкторскими организациями разработаны основы и внедрены новые современные виды технологии приготовления теста, позволяющие значительно повысить качество вырабатываемых изделий. Однако, имеющиеся сейчас на вооружение наших хлебопекарных предприятий тестомесильные машины по своим производственным характеристикам, конструктивным решениям и внешнему оформлению в ряде случаев не отвечают современным требования и не соответствуют достаточной степени условиям работы в составе новых тестоприготовительных агрегатов, основанных на более современных технологиях. В частности за последние годы, был разработан ряд новых технологических схем приготовления теста, которым относятся:

 1) ускоренный способ приготовления теста, с применением органических кислот;

2) ускоренный способ приготовления теста с применением молочной сыворотки;

3) ускоренный способ приготовления теста для мелкоштучных изделий без применения;

4) новая технологическая схема приготовления теста на густой опаре.

Эффективное применение этих схем невозможно без использования тестомесильных машин интенсивного замеса.

Отсутствие скоростных тестомесильных машин периодического действия привело к необходимости создания и внедрения в промышленности такой скоростной тестомесильной машины, которая обеспечивала бы интенсивную обработку тестовой массы, что удовлетворяет требованию новых прогрессивных технологических способов приготовления.

Проектируемая машина предназначена для замены устаревших тестомесильных машин, применяемых на предприятиях малой и средней мощности. В данном проекте за базовый вариант принимаем тестомесильную машину ТПИ. В обычной ТПИ применялись втулочно-роликовая приводная цепь. Месильный орган в полной мере не позволял произвести замес. Угол поворота месильной емкости не позволял полностью автоматизировать выгрузку текста. Система блокировок месильной емкости полностью не отвечает техники безопасности. Все эти  недостатки рассмотрены при модернизации и проектирование тестомесильной машины. Привод машины требует замены некоторых узлов. В проектируемой машине рассматриваются все эти недостатки.

Рабочий орган проектируемой машины выполнен в форме Z- образной лопасти, что позволяет промешивать тесто по всему объему месильной камеры, вследствие этого повышаются и улучшаются хлебопекарные свойства теста.

На механизме поворота  месильной емкости предусмотрены конечные выключатели, которые повышают безопасность работы оператора тестовод.

Привод машины переработан на более оптимальный: вместо втулочно-роликовой цепи, привода рабочих органов, применена зубчатая цепь с повышенным усилением на разрыв. Это мероприятие повышает долговечность работы машины. Приводной вал рабочих органов оснащен игольчатыми подшипниками, и специальной манжетой, которые в свою очередь уменьшают габариты вала, и не допускают контакта смазочных материалов с тестом. В проектируемой машине, по статьям расхода идет проигрыш по электроэнергии, но учитывая все факторы модернизации по другим статьям, модернизируемая машина выигрывает, и приводит к получению годового экономического эффекта.

2.2 Экономическое обоснование

В процессе модернизации машины произошло сокращение обслуживающего персонала. Вместо двух тестоводов, теперь требуется один. Следовательно, произойдет экономия по заработной плате. При 4-х бригадной работе ( в бригаде 9 человек), после модернизации станет восемь.

3 Описание проектируемой тестомесильной машины

3.1 Назначение проектируемой машины

Проектируемая машина периодического действия с интенсивной механической обработкой теста – предназначена для различных сортов ржаного, ржано-пшеничного и пшеничного сортов теста, а также для замеса теста для бараночных изделий, с последующей выгрузкой теста в дежу или на транспортер для дальнейшего выбраживания.

3.2 Устройство тестомесильной машины

Конструкция проектируемой машины позволяет вести замес по заранее заданной программе в зависимости от хлебопекарных свойств муки. Машины оснащена трех скоростным электродвигателем, что позволяет везти замес с разной степенью интенсивности. Время и интенсивность замеса программируется и соответствует 2-3 минутам. Машина имеет оригинальную конструкцию месильных лопастей, которые изменяют геометрию в процессе замеса. Тестомесильная машина может входить в состав тестоприготовительного агрегата непрерывно-порционного действия, а также работать самостоятельно.

Машина устанавливается совместно с дозаторами мук и дозаторами других компонентов.

Машина состоит из следующих основных узлов и механизмов:

1) каркаса

2)держателей

3)месильной емкости

4) рабочих органов

Каркас- изготовлен из швеллеров и состоит из основания, на котором установлены двигатели и редукторы привода рабочих органов и двух боковых стоек на которых установлены: узлы опоры с месильной емкости, привод поворота месильной емкости, узел фиксации месильной емкости, узел поворота шибера, натяжное устройство.

Узлы опоры месильной емкости позволяют при необходимости производить быструю замену рабочих органов.

Привод поворота месильной емкости позволяет производить поворот на угол 150°. Он состоит из электродвигателя АОЛ2-22-6клиноременной передачи, червячного редуктора РЧН-80А и цепной передачи.

Узел фиксации месильной емкости служит для изоляции привода поворота от воздействий на него динамических нагрузок, возникающих в процессе замеса теста.

Узел механизма поворота шибера обеспечивает одновременное открытие патрубков для подачи муки и патрубков для подачи ингредиентов.

Натяжное устройство обеспечивает натяжение зубчатой пластинчатой цепи с внутренними направляющими.

Держатель представляет собой верхнюю часть корпуса тестомесильной машины и служит для крепления следующих узлов машин:

Крышки месильной емкости

Патрубка для подачи муки

Патрубка для подачи ингредиентов

Механизм поворота шибера

Крышка представляет собой сварную рамку, обшитую снаружи листовой сталью, а внутри стенка крышки изготовлена из нержавеющей стали. На крышке имеется загрузочная воронка, два видимых патрубка для ввода компонентов. Патрубки оканчиваются пробковыми крышками.

Месильная емкость представляет собой прямоугольную дежу с полуцилиндрическим дном, выполнена сваркой из нержавеющей стали. Месильная емкость во время замеса фиксируется в строго вертикальном положении при помощи фиксатора.

Рабочие органы, конструкция которых является принципиально новой,  позволяют вести проработку тестовой масса во всем объеме месильной емкости. Они устанавливаются внутри месильной емкости на одной горизонтали и связаны между собой цилиндрической тягой, которая может менять своё положение во время замеса.

Привод рабочих органов состоит из трёх скоростного элетродвигателя АО2-71-81614, клиноременной передачи цилиндрического редуктора (двухступенчатого) ЦДН-25 и цепной передачи. Привод двухсторонний. Рабочие органы вращаются в разные стороны с разными скоростями.

Детали непосредственно соприкасающиеся с продуктами должны быть изготовлены из антикоррозийных материалов или из материалов с антикоррозийным покрытием, разрешенными к применению к пищевой промышленности.

• Месильная камера, 2- Рабочие органы, 3- Крышка, 4- Загрузочная воронка для муки, 5 - Патрубки для жидких ингредиентов, 6 - Опора рабочих органов, 7 - Каркас, 8-Основание, 9 - Электродвигатель трехскоростной, 10 - Редуктор ЦДН-25, i=8, 11 - Клиноременная передача, 12 - Цепная передача, 13 - Узел натяжки, 14 – Фиксатор, 15 - Привод поворота месильной емкости, 16 - Пульт управления.

3.3 Работа тестомесильной машины

Мука поступает по верхнему патрубку месильной емкости, после поворота шибер в вертикальное положение. Одновременно начинается подача ингредиентов по боковым патрубкам. После загрузки месильной емкости мукой и ингредиентами закрываются патрубки подачи муки и ингредиентов, и включается привод рабочих органов. После окончания замеса выключается привод рабочих органов и включается привод поворота месильной емкости. Выгрузка теста из машины осуществляется механически, включением рабочих органов на первую скорость.

После выгрузки при помощи привода поворота месильная емкость возвращается в исходное положение.

3.4 Описание схемы электрической цепи управления тестомесильной машиной

Схемой предусмотрено работа двух трехсторонних электродвигателей АО2-71-81614 привода рабочего органа и электродвигателя АОА2-22-6 привода поворота месильной камеры.

Описываемая схема позволяет включать машину с заданной программой по времени на любой из трех скоростей, или с последовательной отработкой из двух или всех трех скоростей. Приводом машины служит два двигателя М1 и М2. Опрокидывание месильной емкости при выгрузки теста производится двигателем М3.

Управляется двигатель М3 с помощью реверсивного пускателя ПМ7 и двух кнопок управления КнУ3 и КнУ4. Конечные выключатели  и ограничивают поворот месильной емкости в двух крайних положениях: в верхнем и нижнем, а конечные выключатель  служит для взаимоблокировки цепей управления двигателя привода и двигателя управления месильной емкости.

Для управления работы машины на первой включается тумблер Т1. После нажатия кнопки КнП1 напряжение поступает через нормально замкнутые контакты реле Р4 и через нормально замкнутые контакты реле времени РВ1,на обмотке магнитных пускателей ПМ1 и ПМ2, которые включают приводные двигатели М1 и М2 на первой скорости. По истечении времени , установленного на реле РВ1, с помощью его контактов разрывается цепь питания магнитных пускателей ПМ1и ПМ2 и приводные двигатели М1 и М2 выключаются.

Таким же образом обеспечивается включенным тумблером Т2 готовность машины к работе на второй скорости, включением тумблера Т3 готовность машины к работе на третьей скорости.

Если программа включает в себя работу машины на всех трех скоростях или на любых двух, то переключение с одной скорости на другую происходит следующим образом. После отработки заданного времени на первой скорости контакты реле времени РВ1 разрывают цепь питания пускателей ПМ1 и ПМ2 (выключают приводные двигатели на первой скорости) и замыкают цепь питания реле времени РВ2 и магнитные пускатели ПМ3  и ПМ4, включающие приводные двигатели на второй скорости.

После отработки времени установленного на реле РВ3 и после отработки установленного времени на всех трех скоростях, контакты на реле РВ3 размыкают цепь питания пускателей ПМ5 и ПМ6, и замыкают цепь питания реле Р4, нормально замкнуты контакты которого размыкают цепь управления двигателями и машины останавливаются.

В случае необходимости работы только на одной или двух скоростях  (включены тумблеры только тех скоростей на которых нужно работать) реле Р4 включается сразу после отработки последней включенной скорости и останавливает машину.

Горящие лампочки ЛС1,  ЛС2, ЛС3 показывают соответственно на каких скоростях машина готова к работе. Кнопки КнУ5 и КнУ6 служат для ручного включения привода рабочих органов во время выгрузки теста из месильной емкости на первой скорости.

Выключатель ВК1 блокирует кнопки ручного приводана время работы по программе. Он позволяет ручное включение привода только для выгрузки теста в то время, когда месильная емкость опрокинута вниз до своего крайнего положения.

Конечный выключатель ВК4 служит для блокировки цепи управления приводом во время загрузки месильной емкости.

Кнопка пуск КнП1 блокирует контактами любого включенного реле времени.

Защита электродвигателей от перегрузки и коротких замыканий обеспечивается с помощью автоматического выключателя ВК1 и тепловых реле.

4 Определение функционально технических параметров тестомесильной машины

 

4.1 Технологический расчет

Проектируемая машина предназначена для установки в поточную линию по производству хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки. Расчет ведем на примере поточной линии по выработки «киркизовской» булки из пшеничной муки первого сорта развесом 0.4кг.

Производственная мощность данной поточной линии 8.3 тонн/сутки , определяется из производительности печи ФТЛ-2.

Годовая производительность поточной линии

М=335·8.3=2780 тонн/сутки.

Производительность нашей машины позволят работать двум линиям сразу (П=1000 )

Расчет емкости месильной камеры ведется по следующей формуле

где  - количество теста единовременно замешиваемого в машине, =150л;

 – плотность пшеничного теста ,   ;

 - коэффициент использования емкости (месильной), для машин периодического действия,   =0.51.

Учитывая насыпной вес муки, а также ссылаясь на лучшие зарубежные образцы принимаем

Расчет мощности привода машины.

Исходные данные для расчета:

Упек % к горячему – 7;

длительность (с):

замеса – 180с;

вспомогательные операции – 240с;

коэффициент : =1.3,  =0.5;

Частота вращения месильной лопасти  – (24.3)60;

Производительность линии по горячему хлебу – 360 кг/ч;

Параметры месильной лопасти:

=0.14 m ,

= 0.0196,

= 0.0027,

=0.03m ,

= 0.0009,

  = 0.0003.

Число лопастей а=2; cos(90-a)=0.69;

КПД машины 0.85;

Теплоемкость с при 30°С Дж/кг∙к:

Теста – 2500;

Месильной лопасти  - 500;

Плотность p кг/м³:

Теста – 1100;

Месильной лопасти – 7800;

Коэффициент подачи теста k - 0.4;

Температура теста, °С:

 - 35°;

 - 28°;

4.2 Энергетический расчет

4.2.1 Расчет мощности на привод рабочего органа машины

Расчет мощности требуемой для привода тестомесильной машины определяется по формуле:

где A – работа, расходуемая на привод лопастей, на нагрев теста и соприкасающихся с ним металлических частей машины, на перемешивание компонентов.

 – КПД основных механизмов тестомесильных машин, и промежуточных механизмов привода.

Работу расходуемую на перемешивание компонентов определим по уравнению:

  ,(4.3)

Работу, расходуемую на привод месильных лопастей, определим из уравнения:

Работа, расходуемая на нагрев теста и металлоконструкции тестомесильной машины:

- работу, расходуемую на изменение структуры теста, определим из уравнения:

где  - КПД месильной лопасти, учитывающий потери на трение, нагрев;

 - КПД привод машины .

Так как в проектируемой машине предусмотрен двухсторонний привод, то примем номинальную мощность каждого привода рабочих органов: =10кВт. Примем электродвигатель марки 4А132М N=10.5 кВт.

4.3 Кинематический расчет

Описание кинематической схемы (чертеж).

а) привод рабочих органов

Вращательное движение с вала трехскоростного электродвигателя  4А132М через клиноременную передачу (шкивы 2,3) передается на входной вал IIредуктора, движение предается цепной передачей (звездочки) на приводной вал III, на которой насажен месильный орган.

б) привод поворота смесильной камеры.

Вращательное движение с вала электродвигателя 7 АОЛ2-22-6 передается через клиноременную передачу (шкивы 9,10) на входной вал IVчервячного редуктора 8 РЧН-80А-41. С звездочки 11 (Z=20) идущей к выходному валу редуктора 8, движение передается цепной передачей (роликовая цепь, звездочки 11 и 12), на вал VI, который жестко связан с месильной камерой.

4.3.1 Расчет общего передаточного отношения

Расчет привода рабочих органов.

Общее передаточное число:

Расчет привода поворота месильной машины

Общие передаточное число

4.3.2 Расчет передаточного отношения каждой передачи

Примем предварительно передаточное число редуктора  и передаточное число клиноременной передачи . Тогда передаточное число цепной передачи будет равно :

примем передаточное число червячного редуктора

 и , тогда

4.3.3 Расчет частоты вращения каждого вала

Определение частоты вращение валов.

при  и

Частота вращения шестого вала определяется из условия поворота смесильной камеры на угол 150°, за время t=8сек.

где  – угол поворота месильной камеры рад;

t – время поворота месильной камеры в сек;

Примем  , тогда

Частота вращения валов

 5 Расчет на прочность в программе APM WinMachine

5.1 Расчет цепной передачи

Рассматриваемая цепная передача от выходного вала IIIредуктора ЦДН25-80Н к приводному валу (III)

а) Выбор типа цепи. Выбираем цепь зубчатую, работа цепи- трехсменная; смазка капельная.

б) Мощность, передаваемая ведущей звездочкой

где  - КПД клиноременной передачи, = 0.93;

 - КПД редуктора ЦДН-25.

в) Число зубьев звездочки

Принимаем число зубьев первой звездочки Z=21, тогда число  его зубьев второй звездочки ,

принимаем  и принимаем передаточное число

г) Расчетный коэффициент разгрузки

где  – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки;

 – коэффициент,учитывающий наклонное положение передачи;

 – коэффициент, зависящий от отношения числа зубьев в цепи к сумме зубьев звездочек;

 – коэффициент, учитывающий способ смазки передачи;

 – коэффициент, учитывающий продолжительность работы.

Величину коэффициентов определим из [11] стр 142

=1.0; = 1.25; = 0.85; = 1.0; = 1.0; =1.45

k=1.0·1.25·0.85·10·10·1.45=1.55.

д) Шаг цепи

Предварительно шаг цепи определим по формуле:

t=1.8·10

где  - передаваемая мощность в кВт;

[P] – допустимое среднее давление в шарнирах цепи в (по таблице 7.5 принемаем и<200 , [P]ср=16.8);

В – ширина цепи 6мм (принимаем В=150мм табл 7.3 №11)

= 18·10=24.8 мм;

= 18·10=26.2 мм;

= 18·10=28 мм.

Ближайшее стандартное значение шага цепи по табл. 7.3 t=25.4мм

Для окончательного выбора цепи проверяем ее на прочность и износоустойчивость. Расчет производительности для цепи приводной зубчатой типа В 1х1 с шагом t=25.4мм

Предварительно примем А=34·t [mm]

Таблица 5.1 - Исходные данные

	№		Наименование		обозначение		размер		Числовые значения или характеристики
	1		2		3		4		5
	1		Обозначение цепи		-		-		Цепь приводная 325.4-21.6
	2		Расчет мощности				кВт		8.3 6.5 5.6
	3		Число зубьев меньшей звездочки				-		21
	4		Число зубьев большей звездочки				-		32
	5		Шаги цепи		t		мм		25.4
	6		Частота вращения меньшей звездочки						180 120 90
	7		Межцентровое расстояние		А		мм		34·t=863
8		Ширинацепи		B		мм		105
9		Толщина направляющей пластинки		S		мм		3.0
10		Диаметр валенка		d		мм		6.0
11		Угол наклона линии центров к горизонту		?		град		>60
12		Вес 1-го погонного метра цепи		g				12.0
Продолжение таблицы 5.1
1		2		3		4		5
13		Разрушающая нагрузка		QB		кг		21600
14		Характер передаваемой нагрузки		-		-		постоянная
15		Продолжительность работ		-		-		трехсменная
16		Расчетный коэффициент нагрузки		k		-		1.55

Проверка числа зубьев меньшой звездочки:

проверим величины шага цепи

t≤,

25.4≤ мм.

Проверим частоты вращения меньшей звездочки по максимально допустимой частоте вращения

 ; табл. 7.6[11]

180<1650,

частоты удовлетворяют условию

Диаметры окружностей выступов звездочек:

Минимальное межцентровое расстояние (при i<3)

Максимальное межцентровое расстояние:

=2030 мм.

Проверим межцентровое расстояние:

263≤863≤2030 мм;

Величина  «b»:

Число звеньев цепи:

Общая длина цепи:

L=m·t,

L=94·26.4=23900 мм.

Величина «а» ;

Уточним межцентровое расстояние:

Наибольшее  допустимое число ударов звена всех

[U]max=30

Число ударов звена цепи о зубья звездочки в сек:

Проверим условие обеспечивающие условие обеспечения долговечности U≤[Umax]= 2.7<30.

Скорость цепи:

Окружная сила передаваемая цепью (без учета потерь в передаче): P=

Площадь опорной поверхности шарнира в , приходится на 1 мм ширины цепи: см [11] стр142пункт б.

Проекция опорной поверхности шарнира F=; F=4.48·105=472

Допустимое удельное давление в шарнире см[11] табл.7.5

[P]=1,8Мпа Среднее давление в шарнире:

Условия обеспечения нормальной работы передачи

Усилия от центробежных сил

Коэффициент, учитывающий влияние расположения передачей (см. [11] стр. 142) =1.0

Усилия от провисания цепи

Коэффициент учитывающий динамичность загрузки ( см[11]стр142  )

Допускаемый коэффициент запаса прочности: [n]=23

Расчетный  коэффициент запаса прочности:

Условия обеспечения нормальной работы цепи

n≥[n]   29.8>23.

условия действующие на вал

R=P+2Pf,

R=713+2·10.3=733.6≈734 кг.

В результате расчета выбираем цепь зубчатую типа В 1х1, с шагом t=25.4 мм и с разрушаемой нагрузкой Кн

е)  Основные размеры ведущей звездочки

Диаметр делительной окружности

Диаметр окружности выступов (см. вычисления)

Высота зуба

где  – половинка высота зуба цепи ([11] стр208),мм;

 e –радикальный зазор, e=0.08t.

Диаметр окружности впадин

где ? - упал соответствующий шагу звездочки (угол поворота звена

)Глубина направляющей канавки

=19.11 мм.

Таблица 5.2 - Исходные данные

№	Наименование	Обозначения	Размерность	Числовые значения или характеристика
1	2	3	4	5
1	Обозначение цепи по ГОСТу	-	-	Цепь ПР-19.05-2500
2	Расчетная мощность	№	кВт	0.56
3	Число звеньев меньшей звездочки		-	20
4	Число зубьев большей звездочки		-	50
5	Шаг цепи	t	мм	25.4
6	Частота вращения меньшей звездочки			7.5
7	Межцентровое расстояние	А	мм	425
8	Диаметр ролика	D	мм	11.91
9	Диаметр валика	d	мм	5.96
10	Ширина внутренней полости	b	Мм	18.08
11	Расстояние между внутренними пластинами		мм	12.70
12	Разрушающая нагрузка		кг	2500
13	Масса 1 метра цепи	g		1.52
14	Угол наклона линии центров к горизонту	α	градусы	74
Продолжение таблицы 5.5
1	2	3	4	5
15	Характер передаваемой нагрузки	-	-	постоянная
16	Продолжительность работ	-	-	трехсменная
17	Характер смазки цепи	-	-	периодическая
18	Регулировка натяжения цепи	-	-	Натяжная звездочка

Ширина зуба у основания

Bo=B+0.16t=109.07 мм.

ж) Основные размеры ведомой звездочки

Диаметр делительной окружности:

Диаметр  окружности выступов (см. вычисления):

Диаметр окружности впадин:

5.2 Расчет цепной передачи от выходного вала

№	Наименование	Обозначения	размерность	Числовые значения или характеристика
1	2	3	4	5
1	Обозначение цепи по ГОСТу	-	-	Цепь ПР-19.05-2500
2	Расчетная мощность	№	кВт	0.56
3	Число звеньев меньшей звездочки		-	20
4	Число зубьев большей звездочки		-	50
5	Шаг цепи	t	мм	25.4
6	Частота вращения меньшей звездочки			7.5
7	Межцентровое расстояние	А	мм	425
8	Диаметр ролика	D	мм	11.91
9	Диаметр валика	d	мм	5.96
10 11	Ширина внутренней полости Расстояние между внутренними пластинами	b	Мм мм	18.08 12.70
12	Разрушающая нагрузка		кг	2500
13	Масса 1 метра цепи	g		1.52
14	Угол наклона линии центров к горизонту	α	градусы	74
15	Характер передаваемой нагрузки	-	-	постоянная
16	Продолжительность работ	-	-	трехсменная
17	Характер смазки цепи	-	-	периодическая
18	Регулировка натяжения цепи	-	-	Натяжная звездочка

№	Определяемая величина	Формулы или указания	Вычисления	Размерность
1	2	3	4	5
19	Проверим число зубьев меньшей звездочки	(пункт 3)		-
20	Проверим число зубьев большей звездочки	(пункт 4)		-
21	Передаточноечисло	U= (пункт 3,4)	U=	-
22	Проверка величины шага	t≤ (пункт 3,5,6)	t=19.5 19.05<457	мм
23	Проверка частоты вращения меньшей звездочки по максимально допустимой частоте вращения	(пункт b)	7.5<1450
24	Диаметр окружностей выступов звездочки	(пункт 3,4)		мм
25	Минимальное центровое расстояние	При i<3 (пункт 21, 24)		мм
26	Максимальное межцентровое расстояние	( пункт 5)		мм
27	Предварительная проверка межцентрового расстояния	(пункт 7, 25, 26)	273<425<1525	мм
28	Величина «b»	b=	b=	-
29	Число зубьев цепи	m= (пункт 3,4,5,7,28)	m=	-
30	Общая длина цепи	L=m·t (пункт 5,29)	L=80·19.05 =1525	мм
31	Величина «a»	a=m-	a=80-	-
32	Уточненное межцентровое расстояние	(пункт 5,28,31)		мм
33	Наибольшее допустимое число ударов звена в секунду	См. табл. 7.7
34	Число ударов звена о зубья звездочки в секунду	U=	U= =0.125
35	Проверим условия долговечности цепи	U≤ (пункт 33,34))	0.125<35
36 37	Скорость цепи Окружная сила, передаваемая цепью (без учёта потерь передачи)	V= (пункт 3,5,6) P= (пункт 2,3,6)	V= P= =1215	кг
38	Допускаемое удельное давление в шарнирах	Пункт 5,6	P=3.43
39	Проекция опорной поверхности шарнира	F=B·d (пункт 9, 11)	F=17.75·5.96=106	мм
40	Коэффициент, учитывающий характер нагрузки	Пункт 15 [11]		-
41	Коэффициент, учитывающий межосевое расстояние	Пункт 5,7 [11]	=1.0	-
42	Коэффициент, учитывающий наклонное расположение передачи	Пункт 14		-
43	Коэффициент, учитывающий способ регулирования цепи	Пункт 18 [11]		-
44	Коэффициент,учитывающийспособ смазки передачи	См. стр. 142 [11]		-
45	Коэффициент, учитывающий продолжительность работ	Стр. 142 [11]		-
46	Коэффициент, учитывающий продолжительность работы, условия работы передачи и ее конструкцию (коэф. эксплуатации)	(пункт 43,40,41,42,44,45)		-
47	Средне удельное давление в шарнире цепи	P= (пункт 37,39, 46)	P=
48	Условия обеспечение нормальной работы цепи	P<[P] (пункт 38,47)	31<34.3 выполнено
49	Усилия  от центробежной силы	Пункт 13,36		H
50	Усилия от провисания цепи	Пункт 13,32		H
51	Расчет коэффициента запаса прочности	n= пункт 12,37,49,50	n=
52	Допускаемый коэффициент запаса прочности	Табл. 7, 8 [11]	[n]=7
53	Условие обеспечивающие непрерывность цепи	[n]<n	7<20.5 выполнено
54	Усилие действующие на вал	R=P+2 Пункт 37,50	R=121.5+ 2·0.943=1226.89	H

Расчет цепи производили по удельному давлению в шарнирах цепи согласно расчету изложенному в [11]. Рассматривается цепная передача от выходного вала (V) редуктор РЧН-80А-41 к приводному валу VI.

 

5.3 Расчет клиноременной передачи

Рассматривается клиноременная передача от вала электродвигателя к быстроходному валу редуктора

ЦДН-25·804

Исходные данные:

а) Передаваемая  мощность:

б) угловая скорость ведущего шкива:

в) Передаточное число клиноременной передачи:

Расчет ведем согласно методике, изложенной в [11], результаты расчета сводим в таблицу.

Таблица 5.3 – расчет клиноременной передачи

№	Определяемая величина	Формула или указания	вычисления	размерность
1	2	3	4	5
1	Тип ремня	См. табл. 6.11 [11]	«B»	-
2	Диаметр ведущего шкива	-//-//-//-//-		мм
3 4	Относительное скольжение Диаметр ведомого шкива	См. стр. 119 [11]	E=0.01	мм
5	Ближайший стандартный диаметр ведомого шкива	ГОСТ 1284-74		мм
6	Уточненное значение передаточного числа		=1,01
7	Предварительное межосевое расстояние	A=()()	A=()(180+180)=460	мм
8	Длина ремня	L=2A+	A=2·460+	мм
9	Ближайшая стандартная расчетная длина ремня	ГОСТ 1284-74	L’=1500	мм
10	Уточненное межосевое расстояние	A’= Пункт 2,5,9	A’=	мм
11	Максимальное межцентровое расстояние	Пункт 2,5	2·360=720	мм
12	Минимальное межосевое расстояние	+h		мм
13	Проверка межосевого расстояния		208.5<468<720	мм
14	Скорость ремня	V=	=9.1  =6.8
15	Скоростной коэффициент
16	Уголобхвата			Град.
17	Коэффициент угла обхвата		-	-
18	Коэффициент режима работы	См. табл. 6.6	Ср.=0.8	-
19	Число пробегов ремня	U= Пункт 9, 14
20	Напряжение предварительного протяжения ремня	См. табл. 6,13	I=1.2	МПа
21	Оптимальное значение удельного окружного усилия	См. табл. 6,13 Пункт 1,2,20
22	Условное обеспечение долговечности ремня	U<10	9.1<10; 6.0<10; 4.5<10;
23	Допускаемое удельное окружное усилие	[k]=
24	Окружное усилие	P= Пункт 14		кг
25	Площадь сечения ремня	См. табл. 6.10 Пункт (1)	F=1.38
26	Требуемое число ремней	Z= Пункт 23,24,25
27	Усилие действующие на вал	Q=2· Пункт 20,25,26	=2·12.3·1.38·5=170

Расчет механических передач привода поворота месильной емкости.

Расчет клиноременной передачи.

Таблица 5.4 - Исходные данные

№	Наименование	обозначения	размерность	Числовые значения и или характеристика
1	2	3	4	5
1	Вид ремня	-	-	прорезиненный
2	Тип ремня по ГОСТу 101-74	-	-	«А»
3	Расчетная мощность		кВт	0.8
4	Частота вращения ведущего вала			930
5	Характер передаваемой нагрузки	-	-	постоянная
6	Продолжительность работы	-	-	трехсменная
7	Передаточное число	U	-	3
8	Диаметр ведущего шкива		мм	71
9	Угол наклона передачи к горизнту	Q	Град.	90

№	Определяемая величина	Формула или указания	вычисления	размерность
1	2	3	4	5
10	Относительное скольжение	См. стр. 113 [11]	E=0.01	-
11	Диаметр ведомого шкива			мм
12	Межосевое расстояние	A=()·() Пункт 8,7,10	A=	мм
13	Величина «a»	a=	a==440	мм
14	Величина «b»	b=	B==12	мм
15	Длина ремня	L=2A+a+b	L=2·400+440+12=1252	мм
16	Угол обхвата ведомого шкива ремнем			мм
17	Проверим величины угла обхвата		159>150	град
18	Коэффициент, учитывающий влияние на работоспособность передачи угла обхвата малого шкива
19	Скорость ремня	V=	V=
20	Коэффициент, учитывающий влияние скорости ремня на работоспособность передачи
21 22	Коэффициент режима работы Коэффициент, зависящий от угла наклона передачи к горизонту	См. табл. 6.6 [11] См. табл. 6,7 [11]	Ср=0.8
23	Величина «»	См. табл. 6,5 [11]
24	Оптимальное  значение удельное окружного усилия	k=2.5-10	k=2.25
25	Допустимое удельное окружное	[k]=	[k]=1.4
26	Окружное усилие	p	P=	м
27	Требуемая площадь сечения ремня	F=	F=
28	Число прокладок ремня	См. табл. 6,2	Z=3	-
29	Толщина ремня	б=1.5·Z	б=4,5
30	Расчетная ширина ремня	b=	b=36.5	мм
31	Стандартная ширина ремня	См. табл. 6,2 [11]	b=40	мм
32	Уточняем площадь сечения ремня	F’=б·b	F’=4.5·40=180
33	Число пробелов	U=	U=2.76
34	Проверка условия долговечности ремня	U<5	2.76<5
35	Напряжение от предварительного напряжения	См. стр. 113 [11]
36	Предварительное напряжение каждой ветви ремня			кг
37 38	Рабочие напряжение ветвей ремня Усиление действующие на вал	Q=2	Q=65	кг кг

 

5.4 Расчет шкивов

Основные размеры шкивов.

Диаметры три шкивы:

мм,

210мм,

Ширина обода: мм

Проверку соотношение между диаметром большого шкива и его шириной:

Толщина обода:

S=0.0005·D+(),

 0.0005·71+()=5мм,

0.0005·210+()=6мм.

Наружный диаметр ступицы:

()·22=40 мм.

Выбор червячного редуктора.

Исходные данные:

1)Передаваемая мощность:

2)Частота вращения червячного вала:

Передаточное число – i=41

По нормам на редукторы применять червячный редуктор типа РЧН-80А, с передаточным числом i=41 и расчетной мощностью при 12 часовой работе кВт

3) Вычисление опорных реакций ( см. эскиз)

Силы действующие в горизонтальных плоскости. При угле наклона линии центров цепной передачи к горизонту α=88°, принимали S’=0, силы действующие в вертикальные плоскости

Уравнения моментов в вертикальной плоскости относительно то А имеет вид: ?

Следовательно:

Далее составим уравнение проекций сил на ось Z

?Z=-S+

Следовательно:

4) Вычисления изгибающих моментов

Изгибающих момент в сеченииI-I

см=-367Hм

Изгибающий момент в сечении II-II

=-750Нм

Изгибающий момент в сечении III-III

-63800Нсм=683Нм

    Опорные реакции и изгибающие моменты от пиковых нагрузок отдельно не вычисляются, так как по условию заданно, что они в 1.5 раза больше ,чем опорные реакции и изгибающие моменты от длительного действующих нагрузок.

5)  Из эскиза вала и эпюр моментов видно, что опасным могут быть сечения вала I-I, II-II, III-III;

6) Определения запасов прочности для каждого из опасных сечений производится по расчетному напряжению длительно действующими постоянным крутящим и изгибающими моментами.

    Расчет сечения I-I

№	наименование	обозначение	размер	Числовое значение или характеристика
1	2	3	4	5
1	Обозначения эскиза по рисунку	-	-	Сечения I-I
2	Материал	-	-	Сталь 40Х
3	термообработка	-	-	Закалка при 820-840° в масле, отпуск при 560-600°
4	Чистота обработки	-	-	D6
5	Предел прочности		мПа	850
6	Предел текучести		мПа	600
7	Предел выносливости на изгибе		мПа	360
8	Предел прочность при кручении		мПа	510
9	Участок вала	-	-	шлицевой
10	Внутренний диаметр шлицевого соединения	d	мм	4.6
11	Изгибающий момент от сил, не вращающих в пространстве (длительная нагрузка)		Нсм	36700
12	Изгибающий момент от пиковой нагрузки (кратковременной)		Нсм	5500
13	Крутящий момент от длительной нагрузки		Нсм	86500
14	Крутящий момент от нагрузки (кратковременной)		Нсм	130000

Вычесления

№	Определяемая величина	Формула или указания	вычисление	размерность
1	2	3	4	5
15	Осевой момент сопротивления		=12.1
16	Момент сопротивления при кручении
17	Напряжение от пиковой нагрузки		=4540
18	Напряжения кручения от пиковой нагрузки
19	Пиковое нормальное напряжение	=
20	Приведенное пиковое напряжение
21	Масштабный фактор	Табл. 20		-
22	Запас прочности по текучести
23	Допускаемаяпрочность по текучести	См. табл. 21	[m]=21
24	Условия прочности		4.15>2.1
25 26	Нормальноенаправление изгиба от сил, не вращающих его в пространстве Максимальное  норм. Напряжение от длит.нагрузки
27	Касательное напряжение		=
28	Приведенное напряжение от длительных нагрузок
29	Эффективный коэффициент концентраций напряжения при изгибе	См. табл. 9-17	=1.755	-
30	Коэффициент состояния  поверхности	См. табл. 19	B=0.9	-
31	Масштабный фактор	См. табл. 18		-
32	Величина	Пункт 29,30,31		-
33	Минимальное нормальное напряжение		3040
34	Запас прочности по выносливости от нормальных напряжений			-
35	Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении	См. табл. 9-17		-
36	Запас прочности по выносливости от касательных напряжений			-
37	Общий запас прочности по выносливости	n=	N=	-
38	Допустимый запас прочности по выносливости	См. табл. 22	[n]=2.0
39	Условия прочности	n>[n]	4.3>2.0

5.2 Расчет вала

    Выбор цилиндрического редуктора

Исходные данные:

• Передаточное число u=8.04
• Частота вращения быстроходного вала –

• Передаваемая мощность:

По нормам на редукторе [11]типа ЦДН выбираем  редуктор ЦДН-25-804, имеющий следующий данные: передаточное число

    Наибольшая допускаемая мощность и наибольший крутящий момент на тихоходном валу при частоте вращений быстроходного вала, и среднем режиме работы:

=8.1 кВткг·м =898H≈=м

10.5 кВт=820H·м         

=14.5 кВт= 752 H·м   

    Проверочный расчет

а) по максимально допустимой мощности крутящему моменту на тихоходном валу:

б) по максимально допустимому крутящему моменту на тихоходном валу:

[H·м], где

м–коэффициент пускового момента

Сравнивая полученные значение с допустимыми, видим что

7 Безопасность  и экологичность тестомесильной машины

7.1 Мероприятия по безопасности эксплуатации разрабатываемого оборудования

1.  Программа социальных мероприятий должна быть направлена, на рост безопасного протекания трудового процесса. Создание более благоприятных условий труда механизацию и автоматизацию производства современных средств техники безопасности и создания санитарно-гигиенических условий, устраняющих производственный травматизм и профессиональных заболеваний.

Планировка и устройство территорий, расположение зданий и сооружений на них, осуществляется в соответствие со СНиП, а также санитарными нормами для промышленных предприятий. В СНиП 11-89-80 дано определение 5 санитарных  классов предприятий: хлебозаводы относятся к V классу,  санитарная зона для Vкласса равна 50метров, отделяющая хлебозавод от соседних жилых домов. Для удобства доставки сырья на хлебозавод существует круговой объезд вокруг здания с шириной проезда 6 метров. На территории предприятия расположен кольцевой водопровод с пожарными гидрантами, имеющие ответвления и вводы в здания и сооружения.

2. Размещения технологического оборудования

Разрабатываемая в проекте тестомесильная машина, установлена в тестоприготовительном цехе, она устанавливается у кольцевого конвейера на фундаменте высотой 0.7м на уровне пола. От  стены тестомесильные машины устанавливаются на расстояние не менее 0,8м-1,2м, расстояние между осями месильных машин не менее 2,3м.

Для удобства и безопасности, а также нормального обслуживания и ремонта, предусматриваются проходы шириной не менее 1,5м, между оборудованием и стенами проход должен быть не менее 1м. Ширина дверей в тестоприготовительном цехе должна быть 1,8м, такая ширина необходима для проезда тележек, и других средств перевозки технологического сырья, а в случае пожара для эвакуации людей.

Для предотвращения попадания людей в движущиеся механизмы машины и для избегания травм и аварий, предусмотрены ограждения, изготовленные из листовой стали. Открытые и вращающиеся механизмы, закрываются кожухами из листа.

3.   Анализ опасных и вредных производственных факторов

В производственных помещениях хлебопекарных предприятий на работоспособность и здоровье работающих оказывают влияние различные производственные факторы.

Таблица 7.1 - Производственные факторы

Факторы	Помещения	Оборудование
Физические	Тестомесильное отделение	Тестомесильные машины А2-ХТГ, Ш2-ХТГ2И Двигатели тестомесильных машин
Движущиеся машины и механизмы, движущиеся механизмы в оборудование,
Опасность поражения электрическим током	Тестоприготовительное отделение	Все электрооборудование
Повышенный шум, вибрация	Тестомесильное отделение	Тестомесильные машины, вентиляторы
Недостаток производственной освещенности	Тестомесильное отделение	Пульт управления тестомесильной машиной
запыленность	Тестомесильное отделение	Тестомесильные машины
Химические факторы	Тестомесильное отделение	Дежевой конвейер
Диоксид углерода
Кальценированная сода	Тестомесильное отделение	Мойка деж
Биологические факторы	Тестомесильное отделение	Оборудование для выбраживания теста
Грибы, бактерии, дрожжи, споры

7.1  Мероприятия по технике безопасности

Безопасность эксплуатации технологического и электрического оборудования во много зависит от соблюдения требований, предъявляемых как к самому оборудованию, так и к его размещению в производственных помещениях. Немаловажное значение имеет организация обслуживания оборудования с установленными правилами техники и производственной санитарии предприятий хлебопекарной и макаронной промышленности (ГОСТ 12.2.003-88).

При любом способе управления на каждом рабочем месте у машин, линий и комплексов предусмотрена аварийная кнопка «стоп», с выпуклой поверхностью для немедленной остановки всех движущихся частей оборудования. В проектируемой мною машине, предусмотрена несколько конечных выключателей: машина заработает  в том случае, когда все они будут в нажатом состояние. Кнопки магнитного пускателя сделаны в утопленным виде, что исключает произвольный  пуск машины.

В зависимости от функционального назначения для кнопок управления применяем следующие цвета:

 красный - для аварийного отключения;

зеленый – для пуска и включения, связанных с подготовительными операциями;

черный – для пуска и включения при оперативном управлении.

Нерабочие поверхности движущихся частей окрашены в красный или оранжевый цвета.

Все тепловыделяющие поверхности оборудования и ограждений, теплоизолированы, температура наружных поверхностей не превышает 45°С.

Во взрывоопасных помещениях температура наружной поверхности оборудования или ограждения не превышает 35°С. Поверхность изоляции предусмотрена гладкой, прочной, не загрязняющей одежду. Материал изоляции устойчив к воздействию влаги и огнестойкий.

Запорная арматура (вентили, задвижки, краны, клапаны), фланцевые соединения, сальники имеют уплотнения, не пропускающие жидкость, пар, газ.

 

7.1.2 Механизация  и автоматизация трудоемких процессов

Транспортировка муки в тестоприготовительное отделение осуществляется аэрозольтранспортом. Это позволяет снизить трудоемкость погрузочно-разгрузочных работ и снизить уровень травматизма на производстве.

В проектируемой тестомесильной машине, автоматизирован процесс выгрузки теста из месильной емкости. Емкость опрокидывается на 120°, что позволяет произвести основательную выгрузку и не задействовать ручной труд. Эта модернизация позволяет избежать травм, и устранить тяжелый физический труд.

7.1.3  Электробезопасность

Непрерывно повышающийся уровень электромеханизации производственных процессов на пищевых и зерно обрабатывающих предприятиях, поточность производства предъявляют высокие требования к работе электроустановок с точки зрения их надежности.

Надежная работа электрооборудования на предприятиях обеспечивается комплексом организационных, технических и инженер мероприятий.

Важнейшими мероприятиями, обеспечивающими надежную работу электроустановок являются: правильный выбор электрооборудования и его приспособленность к  условиям окружающей среды; соблюдение требований «правил устройства электроустановок (ПУЭ)» к средствам защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме работы электроустановок; правильный выбор защиты электрооборудования от аварийных режимов и др.

Окружающая среда и окружающая обстановка усиливают или ослабляют опасность поражения током. С учетом этого все производственные помещения по степени опасности поражения электрическим током делят на три класса: I– без повышенной опасности; II–с повышенной опасностью, III-особо опасные.

Помещения тестоприготовительного отделения относятся к помещения особой опасностью.

Таблица 7.2 – Классы степени опасности поражения электрическим током

Класс опасности	Производственное помещение (участок производства)
IIкл. Относительная влажность длительно превышает y>75°. Температура  t>30°C. Технологическая пыль. Токопроводящие полы.	Тестомесильное отделение. Мойка деж. Воронки для приема муки, мучная пыль. Полы в тестоприготовительном отделение железобетонные.

Разрабатываемая в проекте машина, установлена на железобетонном полу, что является токопроводящим. Для привода машины используется закрытые обдуваемые электродвигатели типа АО переменного тока. Электродвигатели защищены от попадания посторонних предметов на вращающаяся и токоведущие части, тем что закрыты металлическими кожухами, и находятся внутри оборудования. Для избегания поражения током обслуживающего персонала  при пробое изоляции, предусмотрено защитное заземление электрооборудования и металлических корпусов машины.

Корпус тестомесильной машины присоединен к общему заземляющему контуру. Электропроводку, в тестоприготовительном отделение,  выполняют в изолированном виде и проводят в трубах, которые тоже заземляют.

Для защиты от поражения электрическим током при переходе на токоведущие части используется замкнутое заземление. Конструктивно заземляющие устройства состоят из заземлителей, замыкающей магистрали и замыкающих проводов. В качестве искусственных заземлителей применены стальные трубы:

d=25мм=0,025м;

a=3000мм=3м;

l=3000мм=3м.

h= + =1000+1500=2500мм=2,5м,

где h – расстояние от середины заземления до поверхности заземления.

Сопротивление заземлителей:

где p – удельное сопротивление смешанного грунта, характерного для города, в черте которого расположено предприятие.

Сопротивление с учетом сезонности:

Необходимое число труб:

где  коэффициент, учитывающий взаимоэкранирование труб; коэффициент учитывающий взаимоэкранирование труб и полосы;

 допустимое сопротивление системы заземлителей.

Принимаем n=12

Для применяемого напряжения равного 380В допускаемое сопротивление заземлителей недолжно превышать 4 Ом. Длина соединительной полосы

L=1,05·n·a=1,05·12·3=38м

Сопротивление соединительной полосы

Общее сопротивление защитного заземлителя:

Условия  приведенного расчета т.е. 3,8<4 Ом.

Следовательно, рассчитанное заземление будет удовлетворять требованиям электробезопасности. Проверка заземления проводится 1 раз  в 3 года, а изоляцию проводов 1 раз в год.

Для ремонта электрооборудования предусмотрены индивидуальные средства защиты: основные (изолирующие клещи, индикатор напряжения, диэлектрические перчатки, переносное временное заземление и дополнительные диэлектрические коврики, изолирующие подставки).

В целях уменьшения опасности поражения электрическим током при ремонтных работах используют малые напряжения. К группе малых напряжений относят напряжения 12В, 24В, 42В.

К замкнутым мерам от поражения электрическим током также относят защитное отключение.

Неотъемлемой частью предприятий хлебопекарной промышленности является молниезащита. Защита от молний выполняется с соответствием с устройством молниезащиты зданий и сооружений (СН305-77). Хлебозавод относится к IIIкатегории и подлежит защите от прямых ударов молнии.

Молниеприемники выполнены в виде стальных сеток, уложенных в верхнем перекрытие (крыше) здания. Молние приемник соединен сваркой с заземляющим токоотводом с контуром заземления, проложенным в земле.

7.2 Мероприятия по гигиене труда и промышленной санитарии

         7.2.1 Воздушная среда рабочей зоны и производственный микроклимат

Для создания здоровой производственной обстановки в рабочих помещениях должен быть чистый воздух, а его температура, относительная влажность, и скорость перемещения воздуха должна соответствовать гигиеническим требованиям, предусмотренным ГОСТ 12.11.005-88ССБТ

«Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.»

В производственную санитарию входят практические мероприятия по санитарному благоустройству хлебозавода, производственных зданий и помещений, установке вентиляции, аспирации и отоплению, оборудованию санитарно-бытовых помещений.

Трудовая деятельность человека происходит преимущественно в производственных помещениях, рабочие зоны которых  характеризуются определенными метеорологическими условиями и воздушной средой

Таблица 7.3 - Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе

Вещество	ПДК ,
Мука пшеничная	6,0
Диоксид углерода	0,1% обьема

Технологический процесс в тестомесильном отделении характеризуется выделением в среде двуокиси углерода при брожении теста. ПДК двуокиси углерода составляет 0,1% к объему помещения.

Необходимость кратности обмена воздуха в производственном помещении с умеренным выделением двуокиси углерода равна b.

В процессе дозирования муки в воздух выделяется мучная пыль. Ее ПДК  из таблицы 3 составляет 6  . Для предотвращения распыла муки в конструкции проектируемой машины предусмотрено уплотнение крышки месильной емкости.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в рабочей зоне производственных помещений (ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ): таблица 4. Тесто приготовительное отделение относится ко IIкатегории, и степень тяжести работ средняя, помещение с незначительными избытками тепла.

Таблица 7.4 - Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в рабочей зоне

Производственное помещение	Категория Работ	оптимальные				допустимые
		Темпе- ратура °С		Влаж- ность %	Скорость движения воздуха	-//- °С	-//- %		-//-
Холодный и переходный период года
Тестоприготовительное отделение	Средней тяжести 2Б	17-19	40-60		0.2	15-21		>75		>0.4
Теплый период
Тестоприготовительное отделение	Средней тяжести 2Б	20-22	40-60		0.3	16-27		>70		0.2-0.5

Для обеспечения условий микроклимата в тестоприготовительном отделение предусмотрены:

1) В холодный период года обогрев с помощью центрального отопления;

2) Вентиляция (естественная и приточно-вытяжная)

Системы вентиляции  помещениях хлебозавода в соответствие с нормами технологического проектирования ОНТП-86

Таблица 7.5 - Системы вентиляции  помещениях хлебозавода

Помещения	Основные вредные выделения в помещениях	Системы вентиляции
		вытяжная	приточная
Тестоприготовительное отделение	Тепло, влага, двуокись углерода, мучная пыль	Механическая –обще обменная в верхней зоне	Механическая рассредоточенная, с подачей в верхнюю зону, С малыми скоростями

7.2.2 Производственное освещение

Рациональное освещение рабочих мест, зон  обслуживания производственного оборудования имеет большое значении для обеспечения безопасной и высокопроизводительной работы.

В основных  цехах хлебопекарных предприятий применяют  преимущественно систему общего освещения с равномерным и локализованным размещением светильников относительно оборудования. На ряде предприятий пищевой промышленности наряду с общим освящением используют систему комбинированного освящения. Применение одного местного освящения не допускается. Местное освящение  не должно превышать 10% от общего производственного освящения.

Естественно освящение помещения осуществляется через оконные проемы. Размер зрительных работ в тестомесильном отделение (общие наблюдение за ходом производственного процесса) относится к VIII«а» разряду:

Коэффициент естественного освящения согласно СНиП 23-05-95 «Нормы проектирования. Естественное и искусственное освящение» равен 0,35%.

Расчет естественного освящения.

Длины тестоприготовительного отделения – 18м. ширина – 10м;

Площадь имеющихся оконных проемов четыре окна размером 2х1.5м

Коэффициент запаса

Коэффициент затемнения здания

Световая характеристика окон ?=10;

Коэффициент светопропускания ;

Коэффициент, учитывающий отраженный свет 1,2

Площадь боковых проемов

,

Таким образом, имеющеюся боковые проемы обеспечивают необходимую освещенность в тестомесильном отделении.

Искусственное освящение выполнено по системе общего равномерного освещения рабочих мест лампами дневного света. Норма освещенности на рабочих местах согласно СНиП 23-05-95 по VIII«а» разряду 75 Люкс для работ связанных с общим наблюдением за ходом производственного процесса зависимо от характеристики фона.

Расчет искусственного освещения.

Применяем в тестоприготовительном отделение светильники ПВЛ с двумя лампами ЛБ-80 со световым потоком F=2500Лм каждая. Нормируемая (минимальная) освещенность E=75Лк

Площадь помещения S=180

Коэффициент использования светового потока ?=0,5;

Коэффициент запаса ;

Коэффициент неравномерности освещения Z=1,2;

Число светильников

Для обеспечения нормируемой освещенности  необходимо 9 светильников.

У пульта управления машиной на участке предусмотрено дежурное и аварийное освещение. Аварийное освещение предусмотрено для продолжения работ во время внезапного отключения рабочего освещения, освещенность – не менее 5% от рабочего. Дежурное освещение составляет 0,5 Лк.

7.2.3 Мероприятия по снижению производимого шума и вибрации

На предприятия пищевой и зерноперерабатывающей промышленности источником интенсивного шума (механического и аэродинамического) являются отдельные виды технологического и вентиляционного оборудования.

Шум и вибрация вредно воздействую на нервную систему человека, а так же снижают производительность труда, оказывая утомляющие действие. Затормаживают реакцию организма на внешние раздражители, притупляют внимание, чем способствуют травматизму. Допустимые уровни звукового давления в производственных помещения (ПС75)

«Шумным» технологическим оборудованием считается оборудование, на рабочих местах которого уровни шума превышают допустимые по действующим нормам, уменьшенные на 10 ДБ.

Таблица 7.6 - Допустимые уровни звукового давления в производственных помещения (ПС75)

Допустимые уровни шума(ДБ) при среднеметрических частотах активных полос								Эквивалентные уровни громкости ДБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	75
94	87	80	78	75	73	71	69

Источником шума в проектируемой  тестомесильной машине являются вращающие роторы электродвигателей, зубчатые передачи редукторов. Кожух машины.

Таблица 7.7 - Методы и средства с производственными шумами

Методы
Устранение причины возникновения шума в источнике	звукоизоляция	Звукопоглощение	Организационно-технические мероприятия
Средства
Изменение конструкции машины и оборудования	Звукоизолирующий кожух или кабины	Резонансные поглотители	Правильная планировка цехов на территории
-Замена материалов -Качественный монтаж -Правильная эксплуатация -Улучшение технологии	-увеличение массы -преграды -разобщение конструкции сплошным воздушным промежутком	-штучные поглотители -звукопоглощающие экраны -глушители активного и реактивного типов	-рациональное размещение оборудования по степени шума -озеленение цехо

Существует понятие – аэродинамического шума. Аэродинамический шум – создается вентиляционными, пневмотранспортными, компрессорными и другими установками. Аэродинамический шум можно уменьшить путем применения глушителей различных типов.

Активные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию. Наиболее простым глушителем активного типа является облицовка канала звукопоглощающим материалом, так называемый трубчатый глушитель.

Реактивные глушители – отражают звуковую энергию обратно к источнику. Эти глушители используют в виде расширенных камер или узких отростков, длина которых ровняется  длины волны заглушаемого звука. Глушители реактивного типа работают по принципу фильтров, их широко используют для снижения шума в узких полосах.

В тестоприготовительном отделении хлебозавода, создается вибрация от технического оборудования точки равновесия. По  способу передачи на человека,  вибрацию подразделяют на: локальную, передающуюся через руку человека; общую, передаваемую через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека.

В тестомесильной машине основными источниками вибрации являются вращающиеся или возвратно-поступательные части. Нормальные  параметры общей вибрации на предприятия хлебопекарной промышленности выбирают в соответствие с ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ

Виброзащита рабочих мест на хлебопекарных предприятиях обеспечивается следующим образом и методами:

1. виброизоляция

2. виброгашение

3. виброполгощение

Виброизоляция – это способ вибрационной защиты, который заключается в уменьшении передачи вибрации от источника возмущений вибрации на фундамент и перекрытии. При этом методе уменьшении вибрации, передающиеся от оборудования на опорные конструкции, достигается установкой между оборудованием и конструкцией амортизаторов.

Допустимые параметры шума и вибрации нормируются санитарными нормами СН3223-85. Для производственных помещений согласно СН3223-85 уровень шума не должен превышать 80дБа.

Уровень шума при работе тестомесильной машины не превышаетя40 дБ, что соответствует ССН3223-85.

Для снижения производимого шума при разработке машины было сделано следующие:

Применена бесшумная зубчатая передача;

Класс точности  зубчатых колес принимаем 9 по ГОСТ 7832-72

С целью уменьшения шума вследствие интенсивности вибрации кожуха машины, конструкцией предусмотрена установка кожуха на упругие прокладки.

7.2.4 Взрывобезопасность

Важным техническим мероприятием, обеспечивающим взрыво и пожаробезопасность, является выбор электрооборудования в зависимости от окружающей среды.

Все помещения, в которых эксплуатируется электрооборудование, делятся на взрывоопасные и пожароопасные.

Для осуществления правильного выбора конструкцией электрооборудования в ПЭУ установлена для него следующая классификация:

1. открытое

2. защищенное

3. каплезащищенное

4. брызгозащищенное

5. закрытое

6. обдуваемое

7. продуваемое

8. пыленепроницаемое

9. маслонаполненное

Для обеспечения взрывобезопасности предприятия,  необходимо  классифицировать производственные помещения по взрывоопасности в соответствии  с ПУЭ.

Весь комплекс технического оборудования по степени влияния  на возможность возникновения и развития газо - пылевого взрыва делят на 5 групп:

Тестомесильные машины относятся ко второй группе: характеризуется наличием пылевоздушной смеси, но с малой вероятностью возникновения источника взрыва.

Таблица 7.7 - Исполнения электрооборудования для взрывоопасных помещений

Класс взрывоопасности помещений по ПУЭ	Исполнение электрооборудования
Тестоприготовительное отделение B-IIa (взрывоопасные пылевоздушные смеси образуются в случае аварий или производственных неисправностей)	Закрытое обдуваемое или продуваемое исполнение

7.2.5 Пожаробезопасность

При проектировании и строительстве промышленных зданий и сооружений необходимо учитывать характер производства в отношении пожарной опасности и принимать строительные материалы, отвечающие требованиям возгораемости и огнеустойчивости в соответствие с «Противопожарными требованиями, нормами строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест».

Строительные материалы и конструкции по степени возгораемости подразделяют на три группы: несгораемые, трудно сгораемые, сгораемые. По степени пожарной опасности производства делят на следующие категории: категория А, категория Б, категория В, категория Г, категория Д.

Таблица 7.8 - Категории и классы производств по пожароопасности (СНиП 2.09.02-85)

Категория производства	Промышленное помещение	Класс пожароопасности
D(производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состояние)	Тестоприготовительное отделение	II-IIa(относится производственные и скаладские помещения содержанные и волк.  Горючие веществ.)

В тестоприготовительном отделение оборудование размещается с учетом необходимых пожарных проходов. Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода согласно СНиП2.01.02-85 не превышает 50 метров.  Наименьшая ширина пожарного прохода составляет 1м. Тестоприготовительное отделение оборудуется средствами внутреннего пожаротушения из расчета расхода воды 5 и двумя огнетушителями типа ОП-I, ОП-3, ОП-5; углекислотные огнетушители и тетрахлорные огнетушители для тушения пожаров электрооборудования.

На предприятие  имеется план эвакуации людей и материальных ценностей при пожаре. Для оповещения о пожаре имеется сигнализация (система извещающая органы пожарной охраны), и работающие на повышение температуры.

 

7.3 Промышленная экология

В комплекс значимых мер по предотвращению загрязнения атмосферы выбросами предприятий входят: архитектурно-планировочные, конструктивно- технологические мероприятия, рассеивания выбросов через  высокие дымоходы, очистка вентиляционного (аспирационного) воздуха, дымовых газов перед выбросом в атмосферу, контроль загрязнения атмосферы.

К мерам планировочного характера относят: правильное взаиморасположение источников выбросов и жилых зон с учетом направления господствующих ветров и их повторяемости; рациональное расположение производственных цехов и зданий, создание санитарно-защитных зон между источниками выбросов и жилой застройки. Санитарно защитные зоны предприятий благоустроены и озеленены.

 Для уменьшения выбросов мучной пыли в атмосферу на предприятие в плановом порядке необходимо проводить мероприятия по охране атмосферного воздуха. Для  этого предусмотрены следующие меры по совершенствованию технологических процессов: герметичность оборудования, перемещение сыпучих продуктов, аэрозольтранспортером.

Источник загрязнения атмосферы на заводе - котельная. Основные мероприятия по защите воздушного бассейна от выбросов коптильной: очистка дымовых газов котельной перед выбросом в атмосферу; организация полного сгорания топлива в результате улучшения процесса горения и автоматизации контроля над процессом;  перевод предприятий на централизованное теплоснабжение.

Очистка и обезвреживание сточных вод на предприятиях является одним из показателей культуры производства. Большинство предприятий пищевой и хлебопекарной промышленности сбрасывает сточные воды на собственные очистные сооружения или в системы коммунальной канализации с последующей очисткой.

По характеру загрязняющего вещества сточные воды делятся на категории: производственные и бытовые. Сточные воды от опарных бункеров, сахарожирорастворитель используют в оборотных системах водоснабжения. Предусмотрен сброс сточных вод от производственного оборудования, санитарных приборов и отвод их, во внутриплощадочную сеть хлебозавода, и далее – в городской канализационный коллектор. Сточные от санитарных приборов и технологического оборудованияпо раздельной системе хозяйственно- фекальной и производственной  канализации отводятся в единую хозяйственно-производственную внутриплощадочную канализационную сеть.

Сточные воды подвергаются механической очистки. Для механической очистки применяют решетки, сетки.

Вывод

Проектирование тестомесильной машины периодического действия с интенсивным замесом теста проводилось с учетом требований санитарных норм, техники безопасности, и мер по снижению производственного шума. При разработке машины были выбраны меры безопасности при работе на тестомесильной машине.

В свою очередь выработанные меры, направленные на сокращение несчастных случаев, и понижения уровня травматизма на производстве.

6. Технология машиностроения

Исходные данные

Разработать технологию изготовления детали –Вал

Материал- Сталь 45 ГОСТ 1050-88 с пределом выносливости       σ = 610 МПа и отпуском.

Термообработка - Т.О. 40Х - У.

Улучшение - после черновой обработки (токарной).

Производство среднесерийное. Годовая программа выпуска деталей  задана преподавателем -  5000  шт.

Заготовка - штампованная, ковка класса точности Т2 по ГОСТ  7505-89, изготовленная в открытом штампе на молоте или прессе.

6. 1 Определение массы детали и величины общих припусков на механическую обработку

Расчет массы детали М_дет, сводится к разбиванию на несколько цилиндрических участков длиной L и диаметром D, за вычетом массы отверстий, пазов и проточек который определяется по формуле:

М_дет=Σ  (L_i * π * D_i ²  / 4)  * ρ = π * ρ / 4 Σ  L_i * D_i ²  , кг

М_дет = ( 0,065 0,03+0,07 0,02+0,065 0,17+ 0,055 0,03+0,055 0,1) 3,14•7,85•10³ /4

М_дет = 5,41 кг

где  ρ - плотность прокатной стали,ρ = 7.85 • 10³ кг/м³ [1],

D_i – диаметры частей  вала в  м,

L_i – длина каждой части вала в м.

Припуски на механическую обработку стальных отливок II класса точности (выборка из ГОСТ26645-85) определяем припуски на диаметры и длинны ступеней участков с учетом допусков и припусков.  Принимаем допуск на изготовление заготовки δ=2мм. Это связано с угаром и обугливанием поверхности слоя металла, припуски увеличиваем на 1мм в сторону. Общий допуск – 3 мм. Исходя из принятого допуска чертится чертеж заготовки.

6.2  Разработка технологического процесса изготовления детали

005.^* Фрезерно-центровочная операция,

Производится на фрезерно-центровочном полуавтомате МР-71 имеет                2 перехода.

1  Фрезеровать торцы  d  60 и d  60  мм в размер 360 мм.

2  Центровать центровочными сверлами типа II d=5мм на глубину 12мм.

010. Токарная многорезцовая черновая операция

Производится токарным одношпиндеольным многорезцовым

полуавтоматом 1А713.

1а черновое обтачивание d  65   до  d   60,5   мм   на  170 мм

1б черновое обтачивание d  60   до   d   55,5  мм   на  140 мм

1в обточить фаску 2,5х45°

2а Проточить канавку Змм с d  60,5  до d  59,5   мм

26 Проточить канавку Змм с d   55.5  до d  54,5   мм

2в Проточить канавку Змм с d   55,5  до d  54,5   мм

015. Токарная черновая операция

Производится на токарно-винторезном станке 1К62

1 черновое обтачивание d  76   до  d   70   мм   на  30 мм

2 Черновое обтачивание d  60  до d  55,5  мм

3 Проточить канавку Змм с d   55,5  до d   52   мм

4 Обточить фаску 2,5х45 °.

020 Термическая (улучшение-закалка и высокий отпуск) операция.

025 Токарно-многорезцовая чистовая операция.

Производится на токарном одношпиндельном многорезцовом

полуавтомате    1Н713.

1а Чистовое обтачивание  d   60,5    до  d      60,2     мм       

16 Чистовое обтачивание d   55,5    до   d      55,2      мм

030 Токарная чистовая операция

Производится на токарно-винторезном станке 1К62.

1 Чистовое обтачивание с припуском на шлифование концевой шейки

до d  55 К6.

035 Шпоночно-фрезерная операция

Производится на шпоночно-фрезерном станке 692М.

1 Фрезеровать шпоночный паз 16х90 в размер 50 мм

2 Фрезеровать шпоночный паз 18х160 в размер 74,5 мм

040 Шлифовальная операция

Производится на круглошлифовальном станке ЗБ1539.

1 Шлифовать d  55,2   мм до d  55 к6 продольной подачей

2 Шлифовать d  60,2  мм до d   60 m6 врезанием в среднюю шейку

045 Слесарная операция

1 Запилить острые углы

2 Удалить заусенцы

первая технологическая операция имеет №005 остальные обозначаются номерами с шагом 5.

 

6.3  Расчет режимов резания (токарная черновая операция)

Глубину резания при точение принимаем Т_черн= 2 мм

Подачу принимаем S=20мм (по справочнику).

 

6.3.1. Расчет скорости резания при токарной обработке

Коэффициенты для расчета берем из справочника технолога-машиностроителя [1, с 261-281]

Т^m — период стойкости; Т^m=180^0,2;

Вⁿ - ширина фрезерования; Вⁿ =0,04^0,15;

K_v- коэффициент скорости резания; K_v =1,2;

Z_p - количество зубьев; Z_p =14;

C_v – коэффициент; C_v= 0,125^0,25;

D – Наибольший диаметр обрабатываемой поверхности; D =41;

K_v =K_mv   K_nv   K_uv,

K_mv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

K_nv - коэффициент, учитывающий состав поверхности заготовки;

K_uv - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

K_v = 1.2*1*0.9 = 1.08

K_vv = K_r • (750/σ)^nv = 1 • (750/660)^0.9 = 1.2

 м/мин

что соответствует рекомендованной скорости резания 15  -  160 м/мин

6.3.2  Расчет частоты вращения шпинделя

     , мин ^-1

D - наибольший диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

  ,мин ^-1

n_ф = 2500 мин ^-1

Определение фактической скорости резания.

   , м/мин

Определяем силу резания.

Определяем крутящий момент.

М_кр = 10 • 0,0345 • 4² • 0,088^0,8 • 0,91 = 0,5 Нм

Расчет мощности резания.

 кВт

Определяем фактическую мощность резания.

  кВт

Т.к.   0,53 < 2,38 кВт - обработка возможна. [1] Справочник технолога-машиностроителя Том 2–М.: «Машиностроение, 1985,  с 495

8 Экономический расчет

8.1 Исходные данные для расчета

Производительность внедряемой двухвальной тестомесильной машины непрерывного действия- 14т/сут. Количество рабочих занятых обслуживанием машины-4 человека в сутки.

Стоимость реконструированных узлов машины

 привода- 80т. Руб.

рабочего органа- 35т. Руб.

Стоимость 1 квт электроэнергии- 2,6 руб

Стоимость санитарной одежды- 1,6т. Руб.

Среднемесячная заработная плата- 5,5 т. Руб.

Складывающаяся рыночная система хозяйствования обуславливает переосмысливание форм и методов ведения экономики предприятия, нового подхода к месту и роли последнего в развитии общественного производства. Известно, что перехода к рынку возникают и развиваются принципиально новые экономические отношения с государством, новые хозяйственные отношения с поставщиком сырья и оборудования, с торговлей и т.п. Опыт работы компаний и фирм в условиях рыночной экономики имеющихся в зарубежных странах, и особенно в промышленно развитых, нельзя просто калькировать на Российскую почву. Необходима эта адаптация с учётом традиций и менталитета российских хозяйственников. Вместе с тем идет и поиск новых, рыночных форм и методов ведения экономики предприятия. Причём можно выделить два взаимосвязанных направления этого поиска:

1 Практическая апробация новых форм ведения экономики предприятия, т.е. руководители предприятий, изучая и формируя то, что называется цивилизованными формами рыночных отношений, становится своеобразными «архитекторами»развития новых форм хозяйствования.

2 Основывается на выработке рыночного экономического мышления путем обучения кадров как с помощью системы профессионального оборудования, так и изданием учебников, учебных пособий и другой патриотической литературы.

Практика развития отечественных предприятий пошла главным образом по пути создания акционерных обществ, холдингов и финансово-промышленных групп. В условиях жесткой конкуренции, присущей рыночным отношениям, чрезвычайно важным требованиям является поставка ресурсов по ценам и в том количестве, которое бы не вело к увеличению издержек производства. В условиях рынка успешность работы предприятия оценивается  не в количестве производственной продукции, а в величине прибыли, полеченной при реализации товаров, пользующихся платежеспособным спросом. Величина прибыли зависит от объема, ассортимента реализуемой продукции, уровня издержек производства и уровня цен, по которым она продаётся. Следовательно, прибыль в условиях рынка является результатом не только успешного использования факторов производства, но и синтетическим показателем всех видов хозяйственно-производственной деятельности. Именно поэтому прибыль, по всему прочему, рассматривается с позиции использования факторов, влияющих на формирование её уровня и характер использования. Большую роль в ведении экономики предприятия играет управление: его уровень и возможности интегрировать различные виды деятельности предприятия  на выполнения цепей и задач в соответствии с принятой стратегией развития.

Организация рабочего места.

При эксплуатации тестомесильной машины «Стандарт» наблюдаются неблагоприятные условия труда. За смену тестовод тридцать два раза передвигает дежу от тестомесильной машины к дежеопрокидывателю, что является недостаточной степенью механизации труда.

При внедрении тестомесильной машины непрерывного действия применение ручного труда исключается. Находясь на рабочем месте, тестовод является оператором тестомесильной машины, который наблюдает за кодом технологического процесса и одновременно следит за работой тестомесильной машины. В результате реконструкции тестомесильной машины периодического действия марки «Стандарт» подлежит демонтажу и дальнейшей перепродажи или

8.2 Расчет дополнительных капитальных затрат

Производительность: 0,3 *24= 7,2 т/сутки.

Суточная производительность тестомесильной машины непрерывного действия равна: 

2,6∙24= 14 т/сутки .

Годовая производительность из расчета 335 дней в году равна

7,2∙335=2412 т/год ,

14∙335=4690 т/год.

Экономия от теста ведения при интенсивном замесе за счет уменьшения потерь сухих веществ 12,5 рублей на тонну муки. В пересчёте на готовое изделие  составит:

1,8∙12,5=22,5 руб.

 Годовая экономика составит

2412∙22,5=54270 т. Руб.

1 Расчет стоимости электроэнергии из расчета за 1 квт. Ч. 0,6 рублей за год составит: для тестомесильной машины марки «Стандарт» мощность составит 2,4 кВт, потребная мощность 2,4/0,77=3,1 кВт в году и круглосуточной работы составит:

(24∙3,1)∙335=24924 квт. Ч.,

24924∙2,6=14,995 тыс.руб.

Для тестомесильной машины непрерывного действия мощность электродвигателя, которой 3 кВт, потребная мощность составит 3/0,77=4 кВт.

Годовая потребность в электроэнергии при тех же условиях работы составит

4∙335∙24=32160 кВт./ч.

Стоимость электроэнергии за год из расчета за 1квт./ч 0,6 руб составит: 32160∙2,6=19,296 тыс. руб.

Расчет затрат по текущему ремонту и содержанию оборудования.

Затраты за текущий ремонт и содержанию оборудования до и после внедрения определяется по формуле: То=3*Мо/100, где 3-стоимость заменяемого или внедряемого оборудования.

3,-стоимость текстильной машины марки «Стандарт» 3,=250 т. Руб.

Мо - затраты на текущий ремонт и содержания оборудования  Мо=10%

То1= 250∙10/100=25тыс. руб.

Стоимость смесителя тестомесильной машины непрерывного действия составит 80 тыс. руб.

То2=80∙10/100=8 тыс. руб.

В результате внедрения тестомесильной машины затраты на содержание и текущий ремонт уменьшается на:

З₁ – З₂=25-8=17 тыс. руб,

Общие затраты уменьшаются:

З₁ - (З₂  + З₃) = 25-(8+3,5)=13,5 тыс. руб.

Расчет стоимости производственной площади для тестомесильной машины марки «Стандарт» вместе с дежами потребная мощность с учётом зоны обслуживания 40 м^2. . Стоимость 1м² равна 2тыс. руб. для пола выложенного чугунной плиткой

2∙40=80 тыс. руб.

Для тестомесильной машины непрерывного действия площадь с учётом зоны обслуживания составит

24 м²: 2∙24=48 тыс. руб.

Таким образом, экономия по площади производственного помещения составит:

80-48=32 тыс. руб.

Расчет затрат на амортизационные отчисления уменьшаются:

А₀=(З₁-З2)∙а/100,

где  а-норма отчисления, принимаем по справочным данным, а=18,2%;

З₁- стоимость текстильной машины марки «Стандарт»;

З₂- стоимость тестомесильной машины непрерывного действия.

а) до внедрения:

А₀₁=250∙18,2/100=45,5 тыс. руб.

б) после внедрения:

А₀₂=80∙18,2/100=14,56 тыс. руб.

Разница в отчислениях на амортизацию составит:

А₀=(250-80)∙18,2/100=30,94 тыс. руб.

Таблица 8.1 Разница в отчислениях на амортизацию составит

Статьи затрат	До внедрения	После внедрения
1 Стоимость электроэнергии, тыс. руб.	14,955	19,296
2 Амортизационные отчисления на оборудовании, тыс. руб.	45,5	14,56
3 Текущий ремонт и содержание оборудования, тыс. руб.	25	8
4 Стоимость производственной площади, тыс. руб.	80	48
Итого:	165,5	89,9

8.3 Расчет эффективности

Условно- годовая  экономия составит:

Э .у.г = С₁-С₂,

где С₁ и С₂- себестоимость затрат до и после внедрения.

Э. у.г.=165,5-89,9=75,6 тыс. руб.

Срок окупаемости капитальных вложений определяется по формуле:

Ток = К/С₁∙С₂;

где К-капитальные вложения на приобретении и монтаж оборудования, К=70 тыс. руб. ( по справочным таблицам)

Ток=70/75,6=0,93 года=11 месяцев

Экономическую эффективность капиталовложений определяем по формуле:

Э. к. в.= С₁-С₂/К,

Э. к. в.= = 75,6/70=1,08.

Затраты на тонну продукции по изменяющимся статьям затрат определяется по формуле: З= С/П, где П- годовая производственная программа в тоннах: П₁= 2412т\год, П₂=4690т\год

Затраты до внедрения:

З₁=С₁/П_1,

З₁= 165,5/2412=0,07 тыс. Руб.\т.

Затраты после внедрения:

З₂ = 89,9/4690=0,019 тыс. руб.\т.

Себестоимость одной тонны продукции снизилось на:

С₁= Э. у.г./П_1,

С₁= = 75,6/2412=0,03 тыс. руб.\т.,

С₂= 75,6/4690=0,016 тыс. руб.\т.

Годовой экономический эффект определяем по формуле:

Эг= ((С₁+Е_н∙З₁)-(С₂+Е_н∙З₂))∙П,

гдеС₂-себестоимость продукции до и после внедрения: П-годовая производительность.

Рентабельность продукции определяется по формуле: Р_н=Ц_п-С_п/С_п*100%, где Ц-оптовая цена продукции, тыс. руб. Ц= 6тыс. руб.

С_п- полная себестоимость продукции, тыс. руб.

С_п1=165,5-0,03=165,47 тыс. руб.,

С_п2= 80-0,016=79,984 тыс. руб.,

Р_н1= 6000-165,47/165,47∙100%= 35,2%,

Р_н2=  6000-79,984/79,984∙100%= 74%,

З₁=45500/2412=18,8 З₂=14560/4690=3,1.

З₁- удельные затраты до внедрения

З₂- удельные затраты после внедрения

Е_н-нормативный коэффициент окупаемости, Е_н=0,2 ( по справочным данным)

Эг= (( 165,5 +0,250)-(89,9+0,2∙80))∙4690=(215,5-105,9)∙4690=514024,0 тыс. руб.

Таблица 8.2 – Экономические показатели от внедрения нового оборудование

Показатели	Базовый вариант	Проектируемый вариант	Изменение показателей
1 Годовой выпуск продукции, т.	2412	4690	2278
2 Капитальные затраты	45,5	14,56	30,94
3 Годовой экономический эффект, тыс. руб.		514024	514024
4 Срок окупаемости дополнительных затрат, год		0,93
5 Абсолютная экономическая эффективность		1,08	1,08
6 Условно-годовая экономия, тыс. руб.		75,6	75,6