2.3. Конструкционное обеспечение технологичности механической обработки отливок

Механическая обработка принадлежит к числу наиболее трудоемких и дорогих способов изготовления деталей и составляет до 70% стоимости изделия. Нужно помнить, что механическая обработка даже простейшего элемента детали неизбежно связана с затратами времени и средств. Так, например, в условиях крупносерийного или массового производств корпусных деталей машин простое сверление какого-либо отверстия приводит к необходимости установки в производственной поточной линии по их обработке дополнительного станка, специально предназначенного для выполнения только одной этой операции. В связи с этим механической обработке у литых деталей машин подвергают только их посадочные, привалочные и опорные поверхности, а также те поверхности, выполнение которых литьем неосуществимо или нерационально – узкие углубления, малые отверстия и т. п.

Для снижения затрат на механическую обработку при конструировании литых деталей машин необходимо соблюдать следующие основные правила, направленные на максимальное сокращение трудоемкости обработки при одновременном обеспечении надлежащего качества изделия.

- Деталь должна быть достаточно жесткой и удобной для ее закрепления и обработки на металлорежущих станках, так как в противном случае потребуется применение сложных и дорогостоящих станочных приспособлений.

- Обрабатываемые поверхности необходимо четко отделять от черных (необрабатываемых). Рекомендации по разработке сопряжений обрабатываемых поверхностей отливок с их черными поверхностями рассмотрены в подразд. 1.5 данной работы.

- Конфигурация детали должна обеспечивать удобный (рис. 2.22, а) подход режущего инструмента к ее обрабатываемым поверхностям. В связи с этим крайне нежелательно наличие обрабатываемых поверхностей во внутренней полости корпусной детали (рис. 2.22, б).

 

            

Рис. 2.22. Примеры обеспечения удобства подхода режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям детали

 

На рис. 2.22, в показано, как с помощью изменения конструкции закрепления смазочной шестерни исключена обработка в труднодоступном месте картера редуктора.

- Конфигурация детали (помимо удобства подхода) должна также обеспечивать удобное врезание и выход режущего инструмента. Так, например, во избежание увода и поломки сверл поверхность детали, с которой соприкасается сверло в начале сверления, и поверхность детали, имеющаяся на выходе сверла, должны быть перпендикулярны к его оси (рис. 2.23, а). В свою очередь оси отверстий рекомендуется располагать перпендикулярно базовой плоскости детали (рис. 2.23, б), поскольку угловое расположение отверстий (рис. 2.22, а; 2.23, в) потребует предварительной подфрезеровки его входного участка и установки изделия на станке с поворотным столом или в поворотном станочном приспособлении, что усложняет обработку и повышает ее стоимость.

 

                   

Рис. 2.23. Примеры обеспечения удобства врезания и выхода сверла

 

- Площадь обрабатываемых поверхностей детали необходимо всемерно сокращать до конструктивно необходимого минимума (рис. 2.24). В особенности это относится к посадочным отверстиям корпусных деталей (рис. 2.24, г), для которых требуется высокая точность исполнения их формы и размеров.

 

Рис. 2.24. Примеры конфигураций основных элементов литых корпусных деталей, позволяющих сократить площади их обрабатываемых поверхностей:

 а – опорных фланцев; б – платиков; в – опорных лап; г – посадочных отверстий подшипниковых гнезд

 

- Плоские обрабатываемые поверхности нужно располагать так, чтобы эти поверхности можно было обрабатывать «напроход» (сквозным способом) со свободным входом и выходом режущего инструмента за пределы этих поверхностей.

На рис. 2.25, а показана нетехнологичная конструкция корпусной детали, так как ход режущего инструмента (торцовой фрезы) вдоль ее обрабатываемой поверхности ограничен стенками детали. Поэтому каждую деталь приходится обрабатывать индивидуально, затрачивая много времени на подвод, вывод фрезы и настройку инструмента «в размер».

 

Рис. 2.25. Пример возможного перевода детали на сквозную обработку ее плоской поверхности

 

В конструкции с выступающей обрабатываемой поверхностью (рис. 2.25,б) фреза, которую предварительно устанавливают на необходимую высоту (одинаковую для всей партии этих деталей, поступившей на обработку), работает напроход, обрабатывая плоскость с одинаковой шероховатостью по всей ее поверхности при высокой производительности.

Конфигурация бобышек, которая показана на рис. 2.26,а, не позволяет применить сквозную обработку их поверхностей, предназначенных под крепежные гайки. Эти поверхности в рассматриваемом случае приходится обрабатывать каждую отдельно.

Рис. 2.26. Пример целесообразной конфигурации обрабатываемых поверхностей бобышек

 

Изменив соответствующим образом форму бобышек (рис. 2.26, б), их поверхности можно обрабатывать напроход.

В конструкции корпуса редуктора, показанной на рис. 2.27, а, торцы подшипниковых гнезд расположены в одной плоскости. В связи с этим их можно фрезеровать напроход торцовыми фрезами, предварительно установленными на необходимый размер, чего не позволяет сделать конструкция корпуса, которая изображена на рис. 2.27, б.

 

Рис. 2.27. Пример целесообразного расположения торцов подшипниковых гнезд корпусной детали

 

Сквозная обработка резко повышает производительность. Она устраняет переналадку станка при обработке торцов других подшипниковых гнезд корпуса редуктора, а также необходимость выдерживать размер К (рис. 2.27, б).

Обработка сквозным способом позволяет организовать поточную обработку партии корпусов, установленных в ряд, что особенно важно в условиях крупносерийного и массового производств редукторов. Кроме того, при сквозной обработке легче всего обеспечивается точность формы и взаимного расположения поверхностей (плоскостность, параллельность и перпендикулярность плоских поверхностей детали;цилиндричность, соосность и параллельность отверстий и пр.).

- Все плоские обрабатываемые поверхности желательно (для удобства базирования и обработки) располагать параллельно или перпендикулярно базовой поверхности корпусной детали (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Пример технологичного расположения торцовых поверхностей приливов корпусной детали редуктора

 

- Все отверстия (гладкие и резьбовые) желательно выполнять сквозными, так как «глухие» отверстия требуют точного останова инструмента, а при нарезании резьбы – еще и применения нескольких метчиков. Затруднен и контроль качества изготовления глухих отверстий.

- Крайне нежелательно применение в корпусных деталях резьбовых отверстий с наружним диаметром резьбы менее 6 мм, так как такие резьбы нельзя нарезать на станках, а нарезание резьб вручную весьма непроизводительно.

- Следует избегать глубоких отверстий, обработка которых, помимо увеличения времени на их сверление, требует применения специальных (более дорогих) сверл и повторных выводов инструмента, необходимых для удаления стружки. Рекомендуемая длина гладкого отверстия – не более трех его диаметров, а резьбовой части отверстия – не более двух диаметров.

- Конфигурация корпусных деталей должна допускать возможность обработки их точных соосных и параллельных отверстий в одной операции на одном станке, с одного установа детали, что облегчает получение требуемой соосности и точности межосевых расстояний. В связи с этим в корпусных деталях редукторов отверстия под подшипники целесообразно делать с одинаковыми (рис. 2 29, а) или соступенчатоубывающими (по ходу режущего инструмента) диаметрами (рис. 2.29, б).

Рис. 2.29. Пример конфигураций отверстий, позволяющих вести их сквозную обработку с одного установа детали

 

Систему отверстий, показанную на рис. 2.29, б, обрабатывать проще и производительнее. Если разность S радиусов смежных отверстий больше величины припуска на их механическую обработку, то ход режущего инструмента (борштанги) относительно изделия при растачивании отверстий сокращается до величины несколько большей максимальной из длин «m» обрабатываемых отверстий; все отверстия обрабатывают одновременно. В конструкции с отверстиями одинакового диаметра ход борштанги будет во много раз больше, так как в этом случае он должен превышать расстояние l между крайними точками обрабатываемых поверхностей (рис. 2.29, а).

- Следует всемерно избегать посадочных отверстий с уступами (рис. 2.30, а) или канавками (рис. 2.30, б), так как обработка и контроль таких отверстий значительно труднее, чем гладких отверстий.

 

Рис. 2.30. Примеры нетехнологичных конфигураций посадочных отверстий корпусных деталей

 

- Необходимо избегать излишне точной механической обработки, что обусловлено гиперболической зависимостью стоимости детали от точности ее изготовления. Поэтому в каждом конкретном случае следует назначать самую низкую точность изготовления, при которой еще обеспечиваются правильная работа узла и условие взаимозаменяемости. Так, например, для нормальной работы подшипников диаметры посадочных отверстий подшипниковых гнезд корпусов редукторов вполне достаточно выполнять по 7 квалитету точности (с отклонениями по H7), а отверстия под крепежные детали (болты, шпильки и др.) – по 14 квалитету точности и только сверлением (рассверливанием), без дополнительных видов обработки (зенкерования, развертывания), оставляя коническим (по форме конуса режущей части сверла) днище глухих отверстий.

- Целесообразно всемерно сокращать номенклатуру обрабатывающего инструмента, предусматривая возможность обработки максимального числа поверхностей детали при одной операции на одном станке, с одного ее установа, одним и тем же инструментом, а также путем унификации размеров и формы обрабатываемых элементов детали.

2.1 Оборудование для очистки и разделения пищевых материалов. Разновидности. Основные параметры и факторы, влияющие на их величину, пример конструкции.

Сепараторы могут быть классифицированы по следующим признакам (рис.):

Рис. Классификация сепараторов

По технологическому назначению сепараторы делятся на три основных класса:

1) сепараторы-разделители, применяемые для разделения смеси жидкостей, не растворимых одна в другой, и для концентрирования суспензий и эмульсий;

2) сепараторы-осветлители, предназначенные для выделения твердых частиц из жидкости;

3) комбинированные сепараторы, служащие для выполнения двух или более операций переработки жидкой смеси.

Комбинированные сепараторы называют универсальными, что подчеркивает их многостороннее назначение. К классу комбинированных относят сепараторы, в которых процесс разделения совмещается с каким-либо другим процессом. Так, известны сепараторы-экстракторы, сепараторы-реакторы.

К классу сепараторов-осветлителей можно отнести еще две группы: сепараторы, предназначенные для дальнейшего диспергирования (гомогенизации) дисперсной фазы эмульсий и их очистки от примесей (эти сепараторы получили название тарификаторы, иногда их относят к комбинированным), и сепараторы для удаления из жидкостной системы микроорганизмов, скапливаемых в шламовом пространстве вместе с другими механическими примесями.

Типы сепараторов по конструкции барабана разделяют на две группы: тарельчатые и камерные. Ротор тарельчатых сепараторов укомплектован пакетом конических вставок (тарелок), которые делят поток обрабатываемой жидкости на параллельные тонкие слои; ротор камерных сепараторов имеет реберную вставку (при одной камере) или комплект концентричных цилиндрических вставок, разделяющих его объем на кольцевые камеры, по которым обрабатываемая жидкость протекает последовательно.

Тарельчатые сепараторы независимо от отрасли их применения и назначения можно подразделить на два основных типа. Первый тип сепараторов имеет тарелки, обеспечивающие подачу жидкости в межтарелочные пространства через отверстия, имеющиеся в самих тарелках. Такие сепараторы очень часто называют сепараторами с центральной подачей жидкости на тарелки. К этому типу относятся и сепараторы, в которых жидкость на вершину тарелок поступает из прорезей в тарелкодержателях. Второй тип сепараторов характеризуется тем, что жидкость в межтарелочные пространства поступает с периферии и движется к центру барабана. Тарелки в этих сепараторах в большинстве своем отверстий не имеют.

По способу подвода исходной гетерогенной системы и отвода продуктов сепарирования различают сепараторы трех типов: открытые, полузакрытые и герметические.

В открытых сепараторах подача в ротор жидкой смеси и отвод полученных жидких фракций осуществляются открытым потоком. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

В полузакрытых сепараторах жидкость подается в ротор открытым или закрытым потоком, а отвод одной или обеих жидких фракций происходит под давлением по закрытым трубопроводам. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

Роторы полузакрытого типа отличаются от роторов открытого типа наличием устройства для вывода продуктов сепарирования под давлением.

В герметических сепараторах подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по закрытым трубопроводам, герметически соединенным с выпускными патрубками, процесс сепарирования в них изолирован от доступа воздуха. Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов открытых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отводящих устройств.

По виду привода сепараторы подразделяют на три группы: с ручным, комбинированным и электромеханическим приводом.

В зпп тех оборудование для переработки зерна подразделяются:

1 Машины для выделения примесей по размерам ( ширине и толщине – ситовые сепараторы, длине – триеры)

2 Машины для выделения примесей по аэродинамическим свойствам (воздушные сепараторы, аспирационные колонки)

3 Машины для выделения примесей по размерам и аэродинамическим свойствам ( ситовоздушные сепараторы)

4 Машины для выделения примесей по совокупности физико-механических свойств ( камнеотделительные машины, комбинаторы, конценраторы, пневмосортировочные столы, комбинированные зерноочистительные машины)

5. Машины и аппараты для выделения металломагнитных примесей ( магнитные сепараторы )

6. Машины для сухой обработки поверхности зерна ( обоечные машины, щеточные машины, энтолейторы)

7. Машины для обработки зерна водой ( моечные машины, машины для мойки и мокрого шелушения зерна, увлажнительные машины )

8. Машины для сепарирования продуктов измельчения зерна ( рассевы , ситовеечные машины)

Основные параметры это по моему производительность эффективность очистки ( в процентах )

Факторы которые влияют не знаю

2.2 Оборудование для измельчения пищевых материалов. Разновидности. Основные параметры и факторы, влияющие на их величину, пример конструкции.

Классификация измельчающих машин приведена на рис.

2.3 Оборудование для формования пищевых материалов. Разновидности. Основные параметры и факторы, влияющие на их величину, пример конструкции.

Классификация оборудования для формования пищевых продуктов представлена на рис.

Рис. Классификация формовочного оборудования Штамповка (прессование)полуфабрикатов из пшеничного теста

Штамповка (прессование) полуфабрикатов используется в кондитерской, хлебопекарной промышленности для формирования изделий из теста. Различные виды теста имеют различные физико-химические характеристики. Пшеничное тесто представляет собой коллоидную систему, состоящую из губчатого клейковидного скелета, заполненного набухшими зернами крахмала, обладающее большой вязкостью, малой способностью к прилипанию и большой упругостью. Эти свойства делают пшеничное тесто пригодным для штамповки и придания ему определенной формы. Ржаное тесто не имеет таких свойств, поэтому при его формовании ограничиваются его окружением.

Изучая физико-механические свойства теста, определяем усилия, которые необходимо приложить штампующим механизмам. Так Луник О.Г. нашел, что напряжение σ (в Па), которое необходимо создать в материале при штамповании, может быть найдено из уравнения

где τ- время штампования, е_ост=8/Н - остаточная деформация,

η - постоянная для данного материала, имеющая размерность вязкости;

δ - глубина штампуемого рисунка; Н -толщина штампуемого изделия.

Значение η определяют из опытных данных.

Для различного вида пшеничного кондитерского теста величина η колеблется от 1,26 до 9,9.

Ротационная формующая машина показана на рис. 50. Это оборудование для пищевой промышленности применяется в сахарорафинадном производстве. Прессуется внешняя рафинадная кашка, состоящая из отдельных кристаллов и их сростков. Штамповка полуфабрикатов на пищевых производствах проходит с помощью карусельного пресса, схема которого представлена на рисунке. Прессование происходит в специальных формах матрицах на вращающемся круге. Четыре матрицы двумя продольными перегородками разделены так, чтобы получающийся прессований рафинад имел форму брусков. Каждая матрица имеет свой пуансон, служащий в ней дном и движется, совершая возвратно - поступательное движение. В течение полного оборота круг с матрицами делает четыре кратковременных остановки. Поэтому каждая матрица и ее пуансон на один - полтора с поочередно задерживаются в положениях А, Б, В, Г. В положении А пуансон опускается на глубину h1. В положении Б матрица заполняется кашкой образуя слой с глубиной h1. В положении В пуансон снимает кашку. В этом положении над матрицей устанавливается плита. Высота слоя кашки уменьшается до h2. В положении Г пуансон выталкивает спрессованные бруски рафинада из матрицы. Так проходит штамповка рафинада.

Уплотнение массы характеризуется коэффициентом прессования p = [V ₁ -V₂)/V ₁100 , где

V1- объем массы до прессования;

V₂ -объем массы после прессования.

Рис. 50 Оборудование для пищевой промышленности: ротационная формующая машина:

1-бункер; 2-защитная крыльчатка; 3-питающий барабан; 4-нож; 5-формующий барабан; 6-натяжной ролик; 7-движущий тканевой транспортер; 8-ножевая планка; 9-цепной транспортер; 10-металлический трафарет.

Экспериментально установлено, что наибольшая величина β может быть получена при выдержке брикета под давлением и при повторных нагрузках. Степень уплотнения массы зависит от прилагаемого давления, свойств массы, подвергаемой прессованию, некоторых особенностей пресса и режима прессования. При двустороннем сжатии требуемое давление может быть уменьшено, а брикет получается более равномерной плотности и большей прочности.

Экструдеры для формования путем выдавливания (экструзии)

Выдавливающие машины представляют собой достаточно большую группу перерабатывающих машин пищевой промышленности, в которых осуществляется процесс выдавливания жгутов перерабатываемой массы через формующие отверстия матрицы. Формование экструзией имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами: возможность осуществлять процесс непрерывно и с высокой скоростью, что упрощает задачу по созданию поточно-механизированного производства и автоматизации процесса и др.

Экструдеры используют:

• в макаронном производстве на них формуют практически все изделия (трубчатые, сплошные, фигурные и другие),

• в кондитерской промышленности, например, для формирования корпусов конфет из пралиновых масс,

• используются при производстве колбас,

• при дозировании и формировании сливочного масла, мыла, творога,

• в хлебопекарной промышленности экструдеры- часть тестоделителей,

• используют при производстве пирожков, пончиков, кукурузных палочек, соломки и хрустящих хлебцев.

Используемые в пищевой промышленности экструдеры довольно разнообразны по конструктивному оформлению. Но все они имеют формующий элемент - матрицу, которая формой и размерами отверстий определяет поперечное сечение экструдируемого жгута, и нагнетатель, который должен создать в экстругируемой массе необходимое давление для того, чтобы вызвать ее течение через отверстие матрицы с желаемой скоростью. Матрица (рис. 51) - плоский металлический диск с отверстиями, через которые продавливается формируемая масса.

Экструдеры бывают с разными формами отверстий:

• круглыми,

• прямоугольными,

• квадратными,

• сложные для формировании полых изделий.

Материал для матицы должен быть коррозионно-стойким, обладать антиадгезионными свойствами и высокой прочностью ( латунь, бронза и нержавеющая сталь). Чтобы снизить прилипаемость формуемого продукта, отверстия полируют и хромируют. Применяют матрицы, состоящие из металлической обоймы и смежных вставок, изготавливаемые из пластмасс (тефлон, альгофон, и др.). Преимуществом таких матриц является возможность при одной и той же обойме сменой вставных гильз получать изделия различного сечения.

Рис. 51 Экструдеры: общий вид матрицы

Нагнетатель экструдера может быть (рис. 52 ):

• периодического действия ( отсадочные машины с периодическим движением нагнетателя),

• непрерывного действия ( машины, выдавливающие бесконечные жгуты или пласты формуемой массы, разрубаемые на заготовки)

Рис. 52 Экструдеры: схемы винтового и гидравлического поршневых нагнетательных устройств периодического действия

Подобное устройство представляет собой цилиндр 1, одним из торцов которого является матрица 2 с отверстиями определенной формы. Пуансон 3, приводимый в движение гидравлическим или винтовым устройством, входит в этот цилиндр и вытесняет предварительно заложенное в него тесто. Среди нагнетателей непрерывного действия распространены шнековый, валковый и шестеренный. (рис. 53).

Рис. 53 Экструдеры: шнековый и валковый нагнетатели (схема)

Нагнетатель выбирают взависимости от свойств перерабатываемой массы и от технологических требований к ее обработке. Приведем общие рекомендации по выбору типа нагнетателя.

Нагнетатель поршневой или валковый оказывают целесообразно использовать для формования масс нежной консистенции. Использование поршневого нагнетателя нецелесообразно при включении экструдера в поточную линию, так как этот нагнетатель периодического действия. 

Нагнетатель валковый применяют когда необходимо получить полуфабрикат в виде ленты, например для формования сухарных плит, тонких листов теста. Толщина слоя ленты при безматричном формовании определяется расстоянием между формующими волками.

Нагнетатель шестеренный целесообразно применять для формования однородных и гомогенных материалов. Их недостатком является пульсация создаваемого давления. Их нельзя использовать для формования масс с твердыми включениями, которые могут разрушаться и измельчаться.

Нагнетатель одношкнековый хорошо работает в сочетании с круглой матрицей и являются перспективными для формующих машин в пищевых производствах. Нельзя считать удачным использование Шнековый нагнетатель с прямоугольной матрицей нельзя применять, если невозможно обеспечить равномерность скорости выпрессовывания по ее длине.

Экструдеры шнековые

Нагнетатель шнекового типа наиболее характерен для экструзионной техники. Они получили широкое распространение в пищевых производствах. Эти экструдеры используют в различных областях техники, где внедрены непрерывные методы производства.

Рассмотрим схему работы одношнекового экструдера. Материал подается в загрузочную воронку и при вращении шнека внутри цилиндрического корпуса захватывается им, проталкивается по шнековому каналу вперед и нагнетается в предматричную камеру. Она заканчивается матрицей, через отверстия которой выдавливается продукт. Загрузочная воронка должна обеспечить запас материала и гарантировать непрерывную его подачу в шнек в необходимом количестве. Даже кратковременное прекращение подачи приводит к падению давления в предматричной камере и колебанию сечения выпресованного жгута.

Экструдеры в связи с этим дополняют питающим устройством (конический шнек, вал с лопатками), который создает подпор и проталкивает материал к шнеку для лучшего заполнения винтового канала. Шнек является важным рабочим органом экструдера, производительность и устойчивость работы зависят от конструкции и размеров. Основной определяющей характеристикой шнека является его диаметр D. Диаметр выбирается в зависимости от вида и свойств перерабатываемого продукта, типа получаемого жгута (изделия) и от требуемой производительности экструдера. Другой важной характеристикой шпека является отношение его длины L к диаметру D.

Экструдеры используемые в пищевых производствах имеют отношение в пределах 6… 13. Остальные размеры шпека выбираются по следующим рекомендациям: шаг винтовой нарезки, =(0,7… 1,2)/); диаметр вала шнека d=(0,44… 0,57)Д при этом должно быть выполнено условие d >ψ, где ψ - угол трения продукта по шнеку.

Угол наклона винтовой линии φ определяется из соотношения:

Значение угла φ зависит от коэффициента трения продукта по шнеку и рекомендуется принять величину угла 17…22°. Если угол φ выходит за рекомендуемые границы, то требуется коррекция t.

Для перемещения материала вдоль корпуса необходимо, чтобы трение материала по внутренней поверхности корпуса было больше трения его по шнеку. Иначе материал будет вращаться вместе со шнеком, не продвигаясь в осевом направлении. Для создания различных коэффициентов трения материала о шнек и о внутреннюю поверхность корпуса применяют разную чистоту обработки поверхности и во многих случаях поддерживают различными температурами корпуса и шнека. Для обеспечения возможности регулирования температуры или поддерживания ее постоянной во время процесса корпус делают с электрическим обогревом или с рубашкой, в которую пропускается жидкость - теплоноситель.

Экструдеры с подобной конструкцией корпуса с рубашкой позволяет осуществлять не только нагревание, но при необходимости охлаждение готового продукта. При вращении шнек захватывает поступающий из загрузочной воронки продукт и проталкивает его вперед, увеличивая при этом гидростатическое давление в материале от загрузочной зоны к переднему краю шнековой камеры. Нагнетательный материал оказывается заключенным между движущимися поверхностями (основание и боковые стенки шнекового канала) и неподвижной внутренней поверхности корпуса.

Таким образом, вследствие относительного движения корпуса и шнека возникает вынужденный (прямой) ток, который определяет нагнетание материала к формующей головке. С другой стороны, экструдеры, где вследствие повышенного давления в формующей головке возникает и противоток, можно рассматривать как оборудование, где течение материала идет в обратном направлении – от прессующий головки к зоне загрузки. На практике в канале шнека никогда не возникает противоток, а давление в головке оказывает своеобразное ограничение прямому потоку. СТАТЬЯ:Технологическое оборудование для механической переработки сырья и полуфабрикатов формованием http://ros-horeca.ru/articles/articles_1090.html?page=3 КЛЮЧЕВИКИ:оборудование для пищевой промышленности-146, штамповка-117, экструдеры-78, нагнетатель-53,42 макаронное оборудование-96,96,33 тестоокруглитель-69, тестозакаточная машина-52

Экструдеры имеют определенной производительностью, которую можно определить графически, анализируя расходно–напорную характеристику (РНХ) нагнетателя и формующей головки. РНХ нагнетателя – это зависимость создаваемого им расхода материала Q от противодавления ∆p на выходе, отражающее сопротивление матрицы перемещению перерабатываемой массы. РНХ формующего органа (матрицы) является зависимость расхода Q через отверстия матрицы от давления в предматричной камере.

Нагнетатель шнековый, его РНХ и производительность в координатах – давление представляет собой прямую отрицательного наклона, при отсутствии противодавления в канале имеется только вынужденный поток и производительность нагнетателя максимальна (точка пересечения прямой с ординатой). С увеличением противодавления появляется и постепенно возрастает противоток, следовательно, производительность должна уменьшаться (до 0 при закрытом выходе). Кривая РНХ формующей головки проходят через начало координат, ибо при нулевом давлении в головке течение через матрицу отсутствует. С ростом давления производительность увеличивается.

Анализ РНХ шнекового нагнетателя и формующей головки позволяет определить производительность экструдера и развиваемого при этом давления на входе в матрицу для конкретного сочетания шнек-матрица.

Рис. 55 Экструдеры, расходно–напорные характеристики:

1- РНХ нагнетателя, 2 – РНХ формующей головки

Графически это решение представляется точкой пересечения графиков рабочих характеристик шнекового нагнетателя и формующей головки. Точка пересечения А является рабочей точкой экструдера. Её координаты определяют производительность экструдера и создание им давления. Экструдеры и его работу можно описать математически решением системы уравнений, состоящей из уравнений неразрывности, движения, энергии и уравнений реологического состояния экструдируемого материала. Графический метод совмещенных кривых (рис. 56) очень удобен для анализа работы экструдера, так как из многообразия возможных режимов выпрессовывания можно выбрать наилучшие характеристики и режим работы экструдера.

Рис. 56 Экструдеры и их работа, графический метод совмещенных кривых

Прямые 1 и 2 (рис. 56) представляют собой РНХ шнековых нагнетателей, различающихся только глубиной шнекового канала (1- глубокий канал, 2 – неглубокий канал). Головки представлены прямыми 3 (головка меньшего сопротивления) и 4 (головка большего сопротивления). При установке в экструдер головки меньшего сопротивления нагнетатель с глубоким каналом обеспечит более высокую производительность, чем нагнетатель с меньшим каналом (его рабочая точка выше рабочей точки А мелкого шнека). Если установлена головка большего сопротивления, то лучшие результаты даст нагнетатель с мелким каналом шнека (рабочая точка С), так как одновременно обеспечит большую производительность и создаст более высокое давление, чем нагнетатель с глубоким каналом шнека (с рабочей точкой D).

Таким же образом можно рассмотреть влияние изменения длины шнека и частоты вращения, температуры материала в головке и в нагнетателе и других параметров на производительность экструдера и создаваемое им давление.

Экструдеры могут работать как самостоятельные машины, а также входят в состав комплексных машин, включающих целый ряд операций. 

Макаронное оборудование ЛПЛ –2М(шнековый пресс)

Макаронное оборудование ЛПЛ –2М (шнековый пресс)(рис. 57) осуществляет непрерывное дозирование основных компонентов - воды и муки. Из этих компонентов на нем замешивается тесто, которое затем подпрессовывается. Вышедшие из формующих отверстий влажные жгуты обдуваются горячим воздухом для подсушки. Далее все на той же машине осуществляется резка

жгутов. Мука дозируется шнековым устройством, совершающим прерывистое вращение, частота которого вместе с геометрией шпека определяет расход муки. Вода дозируется путем поддерживания определенного уровня воды в емкости, из которой она забирается вращающимся барабанным устройством.

В корытообразной емкости помещен вал с лопатками, плоскости которых развернуты таким образом, что составляют как бы отдельные участки шпека на валу. Это макаронное оборудование обеспечивает не только перемешивание, но транспортирование полуфабриката от того места месильного корыта, где установлены дозаторы муки и воды к противоположному краю, где в дне имеется выпускное отверстие. Тесто из месильного устройства поступает в шнековый канал, по которому перемещается к прессующей головке. По мере движения в прессующем корпусе тесто проходит вакуумирующие устройство.

Прессующая головка представляет собой куполообразную емкость, в нижней части которой расположена матрица. Сырые жгуты отформованного полуфабриката обдуваются теплым воздухом, что способствует образованию на поверхности полуфабриката корочки, предохраняющей изделия от склеивания при дальнейшей их обработки. Отрезное устройство отделяет от непрерывно выпрессовываемых жгутов изделия определенной длины, которые для окончательной обработки направляются в сушильные камеры.

Рис. 57 Макаронное оборудование ЛПЛ –2М (шнековый пресс): схема:

1–привод; 2– два прессующих корпуса; 3– вакуумный тестомеситель; 5–дозирующее устройство; 6–тестомесители; 7–тубус; 8–прямоугольные матрицы

Экструдеры валковые: расчет

Экструдеры валковые работают благодаря вращающимся навстречу один другому валкам, после чего извлекают массу через зазор между ними в предматричную зону.

Рис. 58 Экструдеры валковые: расчетная схема

Выделим на расстоянии z (рис. 58) от плоскости осей волков x - y двумя параллельными плоскостями элемент межвалкового объема длиной dz , высотой H и шириной W . Выделенный объем можно рассматривать как прямоугольный канал с двумя подвижными и двумя неподвижными станками, которыми соответственно являются поверхности волков и торцовые плоскости ограничивающие межвалковый объем. Рассмотрим изотермическое ламинарное и стационарное течение неснижаемой ньютоновской жидкости в этом канале

где µ - вязкость; V - скорость частиц жидкости. Граничные условия: V_z(x,0)=V_z; V_z(x, Н)= V_z, где V_z -проекция скорости точек поверхности валка на ось z.

Решение этой задачи относительно V_z можно получить обычным методом разделения переменных. Объемную производительность определяют при вычислении двойного интеграла.

где,р1≈1-0,5г²/ЖК, F₂≈1-0,578.

Полученное выражение используют для построения РНХ нагнетателя

2.4 Оборудование для дозирования и взвешивания пищевых материалов. Разновидности. Основные параметры и факторы, влияющие на их величину, пример конструкции.

Назначение

Дозатор предназначен для дозирования жидких и вязких компонентов (сиропы, жировые эмульсии, растворы и т.п.). Применение дозатора жидких компонентов исключает ошибки дозирования, связанные с человеческим фактором, а также позволяет автоматизировать учет расхода сырья.

Устройство и работа

Дозатор жидких компонентов состоит из грузоприемного устройства и щита управления. В зависимости от требования технологического процесса и условий производства подбирается необходимая конфигурация дозатора.

Грузоприемное устройство дозатора крепится на трех тензодатчиках к раме. Рама дозатора может крепиться к потолку, на стену или иметь напольное исполнение.

Грузоприемное устройство дозатора представляет собой бак с рубашкой обогрева (теплоноситель рубашки - вода). Для поддержания заданной температуры продукта в рубашку обогрева встроены два ТЭН; требуемая температура продукта задается оператором на щите управления дозатором.

Продукт подается в грузоприемное устройство дозатора по продуктопроводу посредством перекачивающего насоса, управление которым осуществляется со щита управления дозатором. При необходимости, а так же для повышения точности дозирования, на входе дозатора может быть установлен автоматический клапан, представляющий из себя дисковую заслонку с поворотным пневмоприводом. При необходимости одновременного дозирования двух и более жидких компонентов (многокомпонентное дозирование) автоматика обеспечивает управление несколькими перекачивающими насосами. Разгрузка продукта осуществляется самотеком через сливной клапан.

Для дозирования жидких компонентов оператор на щите управления в уставках дозатора вводит требуемое значение дозы (при многокомпонентном дозировании значение дозы определяется для каждого компонента). После команды оператора открывается заливной клапан, дозатор набирает заданную массу жидкости путем управления перекачивающим насосом. На щите управления индицируются заданная и текущая доза жидкого компонента. Разгрузка дозатора осуществляется по команде оператора.

Щит управления дозатором жидких компонентов позволяет вести архив отвешенных доз, интегрироваться с АСУ ТП предприятия.