Механизация ручного труда технологического процесса формования заготовок кондитерских изделий

Механизация ручного труда технологического процесса формования заготовок кондитерских изделий

Содержание

Введение

1. Обзор технологического процесса формования мучных кондитерских изделий

1.1 Свойства теста сахарного печенья

1.2 Обзор формующих машин аналогов

2. Технико-экономическое обоснование

3. Описание проектируемого участка линии разделки теста при производстве изделий типа «коврижка»

3.1 Описание участка линии производства

3.2 Назначение и устройство формующих установок

3.3 Техническая характеристика

4.1.1 Расчет расхода рецептурных компонентов

4.2.2 Расчет передаточных отношений каждой передачи

4.2.3 Расчёт кинематических элементов ремённой передачи

4.3.1 Расчет мощности на валах

4.3.2 Выбор электродвигателя для машины. Требуемая мощность электродвигателя

4.3.3 Расчет мощности на привод и привод двигателя

5. Расчёт на прочность с применением ЭВМ

5.1 Расчёт цепной передачи на прочность

5.2 Расчёт вала

5.3 Расчёт клиноременной передачи

5.4 Расчёт шпоночного соединения

6.1 Вредные факторы при работе на линии

6.2 Инженерно технические мероприятия по технике безопасности

6.3 Расчет заземления

6.4 Производственная санитария

6.5 Производственное освещение

6.6 Производственный шум и вибрация

6.7 Меры по пожарной безопасности

6.8 Пожарные мероприятия

6.9 Промышленная экология

7. Экономический расчёт

7.1 Расчет затрат

7.2 Расчет экономических показателей

Заключение

Список информационных источников

Введение

Сокращен выпуск нерентабельной продукции, увеличено производство хлебобулочных изделий.

Улучшилось и качество продукции. Снизился процент забраковки продукции. Если в 1986г., по данным Госстандарта, они составляли по кондитерским изделиям 20,1%, то в 1991г. - 1,3%.

При этом на качество продукции положительно сказалось и то, что мукомольные и хлебопекарные предприятия оборудованы одной системой.

Повысилась взаимная требовательность и ответственность коллективов за конечный результат работы, а также оперативность производственных связей.

Все эти меры направлены на дальнейшее улучшение качества продукции, как важнейшего этапа к дальнейшему удовлетворению спроса населения, что является основной задачей любого производства в сфере выпуска товаров народного потребления.

Обновился и постоянно расширяется ассортимент продукции. С 1985 по 1980гг. освоено свыше 28 видов кондитерских изделий и 32 вида хлебобулочных. При переходе к рыночным отношениям в народном хозяйстве, наряду с государственными предприятиями, будут функционировать кооперативные, акционерные, арендные и частные предприятия на хозрасчетной, а в последствии и коммерческой основе. Все это будет вести к обязательной конкуренции различных производителей. Несомненно, вопросы качества продуктов будут выдвигаться на первое место. Поэтому техническая оснащенность предприятий будет играть ключевую роль при обеспечении качества продукции.

Увеличение ассортимента, естественно, требует переналадки и установки новых машин по производству других видов изделий.

При рыночных отношениях и конкуренции внешнему виду продукции будут уделять повышенное внимание. Поэтому возникает необходимость в применении нового оборудования, а при возможности, модернизация уже имеющегося.

Центральное место в создании безопасных и благоприятных условий труда в хлебопекарной промышленности принадлежит техническому перевооружению предприятий, внедрению автоматизированных и комплексно - механизированных линий, машин и оборудования, отвечающих современным требованиям безопасности, гигиены и физиологии.

Хлебопекарная промышленность в целом характеризуется весьма невысокой степенью механизации (порядка 30%), при этом во вспомогательном производстве она вообще в 2 раза ниже, чем в основном. Поэтому в этой отрасли промышленности открываются широкие возможности для механизации ручного труда, что позволит поднять производительность труда почти в 2 раза. Следовательно, поднимется технологичность производства и увеличится экономический эффект.

Из всего выпускаемого парка оборудования лишь около 30% соответствует современным требованиям.

Высока степень изношенности, доля длительно эксплуатируемого оборудования, к тому же морально устаревшего. К таким его видам относятся: просеиватели «Буран» и «Пионер», автомукомеры МD-100 и другие виды оборудования. В условиях рынка эта проблема будет стоять перед производством с особой остротой.

Значителен процент травмоопасного оборудования, среди которого, прежде всего, следует назвать тестоделительные машины А2-ХТН, «Кузбасс», Б-4-58, тестомесильные машины И-8, ХТА-12, «Стандарт», тестоформующие машины для изготовления рогаликов. Высокий травматизм на производстве является большим сдерживающим фактором в повышении производительности труда.

Значительно отстает механизация ручного тяжелого труда во вспомогательном производстве, хлебохранилищах и в экспедициях. Неудовлетворительные санитарно - гигиенические условия (повышенная температура, запыленность помещения хлебопекарных предприятий), оздоровлению которых должно способствовать внедрение новых линий оборудования, более совершенных технологических процессов, эффективных систем вентиляции и аспирации.

К тому же из общего числа печей основная часть падает на тупиковые (около 80%), 2/3 из которых марки ФТЛ-2. Этот факт указывает на крайнюю неэффективность производства.

Основными направлениями научно-технического процесса в хлебопекарной промышленности являются:

прогрессивные технологии (использование окислителей для умеренного созревания жидких полуфабрикатов, интенсивная механическая обработка при замесе, строго нормируемая технология выпечки и др.) с единым машинно-аппаратурным оформлением процесса при наличии автоматизированных систем контроля в потоке;

механизация и автоматизация производственных процессов, включая механизацию склада муки и вспомогательного сырья; создание тестоприготовительных агрегатов периодического и непрерывного действия с контролированием и регулированием основных параметров процесса: разработка отдельных видов и комплексов оборудования для разделки и формирования теста, механизированных конвейерных агрегатов для раскатки пластовых заготовок с автоматическим поддержанием необходимых технологических условий; механизация погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских операций.

Для достижения этих целей и механизации ручного труда технологического процесса формования заготовок кондитерских изделий типа "Коврижка" разработана формующая машина, отвечающая всем требованиям технологического процесса и удовлетворяющая условиям повышения эффективности всей линии в целом.

1. Обзор технологического процесса формования мучных кондитерских изделий

1.1 Свойства теста сахарного печенья

пряники заварные и сырцовые; пряничное тесто имеет низкую влажность и повышенную вязкость. Пряники, торты и пирожные вырабатывает в основном хлебопекарная промышленность.

Физико-механические свойства кондитерского теста зависят от его влажности, содержания в нем сахара, жира, яйцепродуктов и т.д. Значительное различие в физико-химических свойствах разных видов тесто требует разных технологических режимов для его приготовления и разных методов механической обработки и формования. Потому каждая линия производства отдельных видов мучных кондитерских изделий имеет свои особенности.

В зависимости от ассортимента мучных изделий на кондитерских фабриках получают на следующих механизированных линиях:

сахарное, затяжное и сдобное печенье на линии с ротационными формующими машинами;

затяжное печенье, галеты и крекеры на линии со штампующими машинами ударного действия;

пирожные типа «Эклер», «Картошка» и другие на специальной линии для производства этих видов пирожных;

различные виды тортов, вафель и пряников также на специализированных линиях.

1.2 Обзор формующих машин аналогов

Экструдер в линии ШПЛ, разработанный УкрНИИ Продмаш, отличается от описанного центральным расположением загрузочной воронки и распределительным шнеком, имеющим правую и левую навивку. Это обеспечивает более равномерную подачу массы к шестеренчатым роторам. Длина шестеренчатых роторов дает возможность устанавливать на выходе несколько съемных матриц, обеспечивая более высокую производительность. Но для этого необходимо увеличивать мощность привода и усиливать детали приводного механизма. В отличие от экструдера ВНИИКП линии ШПФ, расположение валов и шнеков горизонтальное.

Экструдер ШВФ-22, разработанный на фабрике «Красный Октябрь», совместно с МТИПП, имеет в предматричной камере перегородки, образующие секции у каждого выходного отверстия. Это выравнивает скорости у выдавливаемых жгутов. Машина работает следующим образом: масса из бункера, укрепленного на корпусе питателя, с расположенными в нем рифлеными валками, поступает в камеру нагнетания валков. В корпусе нагнетателя вращаются нагнетающие шестеренчатые роторы, выполнение из набора шестерен. Предматричная камера имеет вертикальные формующие каналы. В нижней части корпуса нагнетателя и предматричной камеры имеются вертикальные перегородки, которые делят корпус и камеру на отдельные секции. Бункер, корпус нагнетателя и нагнетатель, а также предматричная камера имеют рубашки для обогрева.

Масса вытягивается из бункера рифлеными волнами и равномерно подается по всей длине шестеренных потоков. Они нагнетают массу в предматричную камеру и из нее через формующие каналы выдавливаются жгуты массы.

В экструдере ШГФ-22 масса через бункер поступает в камеру, где ее нагнетание в предматричную камеру осуществляется двумя зацепляющимися червяками. Конструкция других основных узлов аналогична вышеописанным.

И хотя валково-шестеренные экструдеры отличаются простотой эксплуатации, малыми габаритными размерами, хорошим качеством выпускаемой продукции, они мало используются в производстве. Это связано со сложным расчетом и изготовлением нестандартных рабочих органов. К тому же экструдеры этих типов применяются, в основном, для формования плотных пищевых масс, что можно сделать на другом оборудовании. Но широкий диапазон возможностей изменения формы выходящего жгута или пласт, путем замены матриц, позволяет говорить о перспективности таких машин.

В результате применения механизированной формовки пласта изделия «коврижка» происходит замена ручного труда, что приводит к повышению производительности и уменьшению себестоимости изделия за счёт сокращения численности рабочих на участке.

3. Описание проектируемого участка линии разделки теста при производстве изделий типа «коврижка»

3.1 Описание участка линии производства

Разрабатываемой агрегат предназначен для выработки высококачественных песочных пирожных с начинкой массой 80 ч100 г.

Агрегат включает в себя следующие основные узлы и механизмы:

формующая машина и предназначена для формования жгута с начинкой;

электромагнитный нож и предназначен для разделения тестового жгута на пирожные заготовки;

устройство для нанесения на поверхность отделочной массы;

транспортер для перемещения готовых пирожных в лотки;

транспортер для перемещения заготовок на лотки;

машинка глазировочная.

На разрабатываемый агрегат заложены усовершенствования и ряд инженерных решений, использование которых улучшает работу агрегата в целом.

Объектом разработки является рассмотрение принципиального нового способа формования заготовок и на этой основе проектирование конструкции формующей машины. Устройство и принцип действия новой формующей машины рассмотрим более подробно.

Формующая машина для формования пирожных заготовок с начинкой.

Формующее устройство предназначено для формования тестовых заготовок с начинкой в виде жгута и состоит из следующих узлов и механизмов:

каркаса, являющегося сварной конструкцией и выполняющегося несущую функцию;

установки для выпрессовки жгута предназначенной для нагнетания теста, его сжатия и выпрессовки с получением определенной формы;

установки для нагнетания начинки, необходимой для нагнетания начинки в зону прессования жгута из песочного теста, таким образом, чтобы начинка получалась в середине выпрессовываемого жгута;

привода установки для выпрессовки жгута, в который входят: электродвигатель, ременная передача червячного редуктора, жесткая муфта, цепная передача к ведущему валу установки для отделки массы;

привода установки для нагнетания начинки, в который входят: электродвигатель, ременная передача червячного редуктора, жесткая муфта, цепная передача к ведущему валу начинконагнетателя.

Принцип действия формующей машины заключается в следующем: порция теста подается в приемный бункер машины, откуда поступает на нагнетательные валки установки для выпрессовки жгута, которые в свою очередь нагнетают песочное тесто на зубья шестеренчатого насоса. Шестеренчатый насос подает под необходимым давлением тесто в формующую направляющую, в которую также под давлением подается начинка из начинконагнетателя.

Рассмотрим более подробно работу и конструкцию установок для нагнетания теста и начинки.

Установка для выпрессовки жгута.

Работа установки заключается в следующем: кусок теста, попадая на нагнетательные валки, подается на шестеренки насоса, которые нагнетают песочный полуфабрикат в насадку, где постепенно уплотняясь песочное тесто приобретает необходимую форму проходя через звенья и окончательно отформованный жгут выпрессовывается через формователь.

Осмотр, очистку и промывку нагнетательных валков, шестерен и корпуса осуществляется за счет снятия крышки

Установка для нагнетания начинки

Начинка закладывается в приемный бачок, который оснащен с закрепленными на валу лапастями. Вращаясь, вал лопастями уплотняет и подает начинку через соединительный переходник в нижней отсек, который представляет собой шестеренчатый насос. Вращаясь шестерни нагнетают начинку по трубопроводу в питатель-насадку в установке для формования жгута.

Для облегчения осмотра, очистки, а также ремонта шестеренчатого насоса предусмотрена съемная крышка, закрепленная винтами.

Обе нагнетательные установки имеют независимый привод, а также вариаторы, что позволяет производить плавную регулировку и настройку: скорость выхода жгута (х=1,0 м/мин).

Оригинальность предлагаемой конструкции заключается в следующем: во-первых, отформованный поток не требует дополнительной отработки, кроме поперечной резки; во-вторых, имеется возможность плавной регулировки производительности потока; в третьих, снижается количество используемого оборудования. И все это, в конечном счете влияет на уменьшение трудозатрат, а следовательно, повышает производительность труда.

Кроме выше описанной конструкции предложен впервые электромагнитный нож.

Нож электромагнитный

Электромагнитный нож предназначен для поперечной резки пирожного жгута на заготовки. Само лезвие ножа установлено под лентой транспортера, вертикальное перемещение которого осуществляется в следующей последовательности. В нужный момент срабатывает реле времени и электрический сигнал по проводам подается на обмотки электромагнитов, в результате чего сердечники втягиваются и преодолевают сопротивление пружин. В этот момент планка с закрепленным на ней ножом движется вниз. Нож разделяет направление пирожного жгута и под действием пружин возврата возвращается в исходное положение.

Несущим элементом конструкции является каркас, на который крепятся детали и узлы установки.

Частота срабатывания зависит от скорости ленты и веса заготовки. В конвейере частота срабатывания задается реле времени

Зона резки закрыта предохранительным кожухом.

Основные технологические и другие параметры, разрабатываемого оборудования выполнены в следующей главе пояснительной записки.

3.2 Назначение и устройство формующих установок

Замес теста производится в месильной машине периодического действия, куда поступает эмульсия и мука.

После замеса тесто собирается на тележке, где происходит его вы стойка.

С тележки тесто по транспортеру загружается в бункер формовочной машины.

Выходящий пласт теста с начинкой режется резаком на изделия заданных размеров.

Изделия по ленте транспортера поступают в печь, где выпекаются до необходимых параметров.

Проходя через камеру охлаждения горячие изделия остывают и укладываются для развоза и экспедиции к месту реализации.

3.3 Техническая характеристика

Диаметр вала 300 мм

Длина вала 815 мм

Частота вращения 25 об/мин

Габаритные размеры 3500*1745*1908

4. Расчётная часть

4.1 Технологический расчёт

4.1.1 Расчет расхода рецептурных компонентов

Таблица 4.1 Расход рецептурных компонентов

Заданная производительность поточной машины производства пирожных изделий типа "Коврижка" - 1 тонна в смену

кг/мин

Из формулы производительности шестерёнчатого насоса:

Q' = 2•р•с•L•n•m•d, кг/мин

Q = k'•Q'

где: k' = 0,92 - коэффициент использования машины.

Q = 0,92•Q'

Q' =

Q' = кг/мин

Из формулы производительности найдём частоту вращения рабочего органа - шестерни

, об/мин

где: m = 10 - модуль шестерни

L = 0,24 м - ширина шестерни

d = 0,12 - диаметр делительной шестерни

с = 1,2•106 кг/м3 - плотность теста

об/мин добавить аппликацию

Расчет частоты вращения шкивов клиноременной передачи

Определим число оборотов входного n2 и выходного n3 валов вариатора.

Выбираем вариатор цепной пластинчатый ВЦ 1Б,1,101-08 ТУ 22-5785-84, Мощностью Nmin=1,4 кВт, Nmax=2,2 кВт

Максимальное передаточное отношение вариатора U2вар=3

Диапазон регулирования Д = 1,5.

Определим число оборотов входного и выходного n5 валов редуктора. Выбираем червячный редуктор РЧУ-100-80-3-2-2, ГОСТ 13-563-68, передаточное отношение U4 = 1,8.

Передаточное отношение второй ремонтной передачи U3 = 1,8

Диаметры ведущего шкива 108, ведомого-196 мм

4.2 Кинематический расчёт

Uоб =

Uоб =

где: nдв- частота вращения электродвигателя;

nн- частота вращения валов

4.2.2 Расчет передаточных отношений каждой передачи

Проведём разбивку передаточного числа привода Uобщ на передаточные числа отдельных передач

Uобщ = U1•U2•U3•U4

Принимаем :

U1 = 1,2 - передаточное число первой ременной передачи

U2 = 3 - передаточное число вариатора

U3 = 1,8 - передаточное число 2 ременной передачи

U4 = 80 - передаточное число червячного редуктора

U5 = 1,86 - передаточное число цепной передачи

Тогда U6- передаточное отношение зубчатой передачи

U6 = 1,16 - передаточное число зубчатой передачи

4.2.3 Расчёт кинематических элементов ремённой передачи

Принимаем ведущий шкив диаметром 90, ведомый шкив диаметром

d2 = d1•Uрп

d2 = 90•1.2 = 108 мм

Определим число оборотов входного n2 и выходного n3 валов вариатора. Выбираем вариатор цепной пластинчатый ВЦ 1Б,1,101-08 ТУ 22-5785-84, мощностью Nmin = 1,4 кВт, Nmax = 2,2 кВт.

об/мин

об/мин

4.2.4 Расчет кинематических элементов червячной передачи

Определяем передаточное отношение червячной передачи Uцр

Принимаем Z1-число заходов червяка =1;

Тогда Z2-число зубьев червячного колеса

Z2=Z1*Uчр

Z2=1*80=80 зубьев

Определяем диаметр делительной окружности

d1=q*m

где m-модуль зацепления принимается по стандартному ряду m=4;

q-коэффициент диаметра червяка принимается по ГОСТ 2144-93=10;

d1=10*4=40мм

d2=Z2*m

d2=80*4=320мм

число зубьев z1 и z2 звёздочек цепной передачи

ведущая звёздочка - z1 = 14

ведомая звёздочка - z2 = 26 при t = 19,05

М = МР + УМв.тр.

где: Мр - теоретический момент, затрачиваемый на создание давления в нагнетательной камере, Н•м

где: с = 10•105 Па - среднее давление

L = 0,101 м - длина шестерён

Rе = 0,06 м - радиус окружности головок

R = 0,05 м - радиус начальной окружности

K = 4 - 6е + 3е2 м - коэффициент, зависящий от степени перекрытия, е = 0,8

Tо = 10 - основной шаг

= 1379 Н•м

где: фо = 1520 Па - предельное напряжение сдвига

спл = 67,1 Па•с - пластическая вязкость

Rц = 0,045 м - радиус цапфы

щ = 0,16 рад/с - угловая скорость шестерни

дm = 0,0003 м - торцевой зазор

Н•м

где: Аz = 0,987 - функция, зависящая от z = 10

Rk = 0,06 + 0,0012 = 0,0612 м - внутренний радиус окружности корпуса насоса

дR = 0,0006 м - радиальный зазор

Н•м

Подставляя найденные моменты в формулу суммарного момента, найдём его числовое значение:

4.3.2 Выбор электродвигателя для машины. Требуемая мощность электродвигателя

где: NР - требуемая номинальная мощность на приводном валу, кВт

где: Мвр = 5,4•103 Н•м - вращающий момент на валу шестерёнчатого насоса

n = 1,5 об/мин - число оборотов вала

кВт

4.3.3 Расчёт мощности на привод и подбор двигателя

зобщ - коэффициент полезного действия привода

зобщ = з12•з2•з3•з4•з53

где: з1 = 0,95 - кпд ременной передачи

з3 = 0,7 - кпд редуктора червячного

з4 = 0,97 - кпд цепной передачи

з5 = 0,96 - кпд зубчатой передачи

зобщ = 0,952•0,9•0,7•0,97•0,963 = 0,485

Требуемая мощность электродвигателя

где: К1- коэффициент запаса мощности 1,1-2,0

К2 - коэффициент учитывающий повторяемость механимов 1.

кВт

Принимаем электродвигатель 4А90LА8УЗ.

N = 2,2 кВт

Страницы: 1, 2