Описание разрабатываемой машины

 

В технологическом процессе производства формового хлеба одной из важнейших операций является деление теста на куски, точно заданной массы и укладки его в подготовленные хлебные формы, в которых происходят все дальнейшие стадии технологического процесса (окончательная расстойка, выпечка). Уровень подготовки хлебных форм, к укладке в них тестовых заготовок, в значительной мере влияет на качество готовой продукции, её внешний вид и количество брака, что отражается на общем выходе готовой продукции.

Подготовка хлебных форм производится в данной последовательности:

· чистка хлебных форм от нагара

· мойка в щелочном растворе

· промывка горячей водой

· промывка холодной питьевой водой

· сушка

· смазка растительным, подсолнечным маслом или водо-масленой эмульсией

От качества смазки хлебных форм маслом или водо-масленой эмульсией зависит процесс выемки готового хлеба из формы. При недостаточной или не качественной обработки хлебных форм маслом , готовый хлеб прилипает к стенкам формы, что затрудняет его выемку и приводит к появлению брака внешнего вида хлеба, недопустимого для его потребительских качеств.

На предприятии процесс смазки хлебных форм производится вручную при помощи метёлки или ветоши. Поскольку данная работа, довольно утомительная и монотонная, то в ней наблюдаются отклонения от норм (обрабатывается не вся внутренняя поверхность, обрабатывается не каждая форма и т.д.). Также наблюдается неравномерность смазки форм, что приводит к перерасходу смазочного сырья или отклонению от нормы рецептуры в меньшую сторону. Еще одним из недостатков такой обработки хлебных форм является отделение кусочков ткани ниток или волосков от материала которым наносится смазка, что также отражается на качестве продукции и приводит к появлению брака.

Для устранения выше указанных недостатков и освобождению рабочих от однообразной физической работы по смазке, предлагается усовершенствовать конструкцию тестоделительной машины при помощи установки на неё автосмазчика хлебных форм.

Автосмазчик имеет привод от вала делительной головки машины, что обеспечивает его синхронную работу со всей машиной и автоматическое отключение при прекращении подачи теста.

Общий вид автосмазчика хлебных форм приведён на рисунке 1. Автосмазчик состоит из насосного агрегата, форсунок с узлом их крепления, бака с фильтром и запорным вентилем, установленного на отдельной раме и трубопроводов. Крепежная рама монтируется на корпусе тестоделительного механизма в соответствии с установочным чертежом. Насосный агрегат представляет собой плунжерный насос, привод которого осуществляется от рычага, входящего в зацепление с кулачками. Кулачки с полумуфтами вращаются вместе с валом тестоделительного механизма, на котором они смонтированы, что позволяет синхронизировать ход тестоделительного механизма с импульсным распылением масла в хлебные формы. Масло (эмульсия) из бака, проходят через фильтр, поступает в насосный агрегат и подаётся через трубопровод на распылительные форсунки малого давления.

Форсунки крепятся на корпусе тестоделительного механизма с возможностью регулировки в трёх плоскостях.

Сборку автосмазчика можно выполнять в двух исполнениях, в зависимости от направления вращения вала тестоделительного механизма, (по часовой или против часовой стрелки).

Насосный агрегат показан на рисунке 2. Насосный агрегат включает в себя плунжерный насос и привод, смонтированные на основании 1. На основании 1 установлен корпус 2 с впускным клапаном 3(внизу), впускным клапаном 4 (вверху) и цилиндром 5, а также ось 7 с вращающимся на ней рычагом 6. Принцип действия основан на том, что имеющийся на конце рычага ролик 8 обкатывается по кулачкам, вращающимся вместе с валом тестоделительного механизма.

Рычаг 6 при этом поворачивается вниз и через тягу 9 отводит влево поршень 10, что приводит к всасыванию масла (эмульсии) в цилиндр 5 и взведению пружины. После достижения роликом 8 вершины кулачка, рычаг освобождается и происходит рабочий ход поршня 10, при котором масло под давлением проходит через форсунки.

Пружины 11, 12 зажаты между кронштейном 13, установленным на основании 1, и втулками 14, 15, соединёнными между собой на резьбе и стопорными винтами 16. Во втулке 15, закреплённой на поршне 10, имеется упорное кольцо 17.

Тяга 9, с одной стороны, через регулировочную муфту 18, вилку 19 и оси 20, 21, соединена с рычагом 6, а с другой - при помощи сферы 22 и гайки 23 - с поршнем 10. Поршень 10 оснащен 2 -3 уплотнительными кольцами 24.

Клапан, используемый как впускной, и как выпускной, показан на рисунке 3. Масло поступает через входное отверстие в корпусе 1 и выходит через выпускное отверстие в корпусе 2. Движение масла в обратном направлении препятствует сфера 3, являющаяся запорным элементом

. Сфера 3 поджимается к коническому седлу в корпусе 1 пружиной 5, усилие которой регулируется вращением гайки 4. Для впускного клапана рекомендуется гайку 4 завинчивать в корпус заподлицо с его торцем, а выпускного - заглублять в корпус 1 на 2 -3 витка резьбы. Клапан уплотняется с помощью прокладки 6, зажатой между корпусами 1 и 2.

Для расчёта трубопровода определяют, давление используемое для работы насоса. Давление необходимое для работы насоса складывается из давления на выходе форсунок и давления потерь в трубопроводе.

 

Р = Рф + Рпот ;                                             (4.1)

 

где Р ф -давление необходимое для равномерного распыления масла, Па;

 Рпот - давление потерь в трубопроводе.

Для расчета давления потерь, необходимо найти потри напора в трубопроводе по формуле:

 

                       hпот = Рпот/g_м                                           (4.2)

где g_м- удельный вес масла, Н/м³;

Потери напора состоят из потерь по длине и местных потерь, находят их по формуле:

 

                       H_пот = h_м +h_l,                                                 (4.3)

 

где h_м - местные потери,

 h_l - потери по длине.

Потери по длине зависят от диаметра, длины, сопротивления трубопровода, и скорости движения жидкости       

 

                       h_l = l*(l/d)*(V²/2g),                                       (4.4) 

 

где l - коэффициент удельного сопротивления трубопровода;

 d -диаметр трубопровода;

 l - длина трубопровода;

 V - скорость движения жидкости (масла, эмульсии);

 g - ускорение свободного падения.

Задаваясь расходом масла Q необходимым и достаточным на одну форму, Q=3*10^-6м³/с, вычислим скорость движения жидкости по трубопроводу, по формуле:

 

                       V = Q / W,                                                     (4.5)

 

где, W - поперечное сечение трубопровода.

Поперечное сечение трубопровода вычисляют по формуле:

 

W = П d² /4,                                                  (4.6)

 

                       W =3,14*0,005² /4 = 2*10^-5 м²;

 

                       V = 3*10^-6 / 2*10^-5 = 0,15м/с.

 

Чтобы найти удельное сопротивление трубопровода, вычислим число Рейнольдса и определим режим движения жидкости.

 

                       Rе = V*(d/n),                                       (4.7)

 

                                          Rе = 0,15*(0,005/2*10^-5) = 375

 

Так как число Rе меньше критического значения 2320, то режим движения жидкости ламинарный.                          

При ламинарном движении жидкости в трубопроводе, его удельное сопротивление находим по формуле:

 

                       l = 64 / Rе,                                          (4.8)

 

                           l = 64 / 375 = 0,17.

 

Отсюда потери по длине:

 

              h_l = 0,17*(0,75 /0,005)*(0,15² / 2*9,8) = 0,029 м.

 

Местное сопротивление вычисляется по формуле:

 

              h_м = åx*(V² /2*g)    ,                                         (4.9)

 

где x - коэффициент местных гидравлических сопротивлений, равный 0,33 при угле в 120 ⁰ ,(трубопровод имеет три поворота по 120 ⁰)

        

h_м = 3*0,33*(0,15²/2*9,81) = 0,001м

 

h_пот = 0,001+ 0,029 = 0,030 м        

 

    Вычислим удельный вес масла, зная его плотность r = 920 кг/м³;

 

                       g_м = r*g,                                                   (4.10)

 

                           g_м = 920 * 9,81 = 9025 Н/м³.

 

Зная потери напора в трубопроводе и удельный вес масла, выразим из формулы (3.2) потери давления по длине трубопровода:

 

Рпот = h_пот * g_м ,                                  (4.11)     

Рпот = 0,03 * 9025 = 270 Па.        

 

Давление на выходе из форсунки среднего давления равняется 25 атм., или 19620Па. Исходя из выше перечисленных данных, можно вычислить рабочее давление насоса по формуле (3.1):

 

              Рн = 19620 + 270 = 19890 Па.

 

4.3 Расчет хода поршня плунжерного насоса

 

Расчитать ход поршня можно по формуле:

 

                       l = 4 / ПD²,                                           (4.12)

 

                  l = (4 * 3 * 10^-6) / (3,14 * 0,01² ) = 0,038 м.

 

Принимаем l = 0,04 м

 

     Усилие необходимое плунжеру для вытеснения масла из рабочей камеры рассчитывается по формуле:

 

F = Рн * S,                                           (4.13)

     

где S - рабочая площадь плунжера:

 

S = П D²/ 4,                                                    (4.14)

     

S = 3,14 * 0,01²/4 = 7,9 * 10^-5;

 

F = 19890 *( 7,9 * 10^-5) = 3,2 Н.

Расчет пружин

 

Материал пружин выбираем    Сталь 65Г ГОСТ 2052 - 53

 s_вр = 980 мПа;

 s_тек = 780 мПа;

 Предельно допустимое сжатие: [t_к] =390МПа;

 Рабочее напряжение сжатия: [t_к]= [t_к]_раб = 310мПа;

 Начальное усилие сжатия: F_нач = F = 3,2 Н.

Задаваясь индексами пружины С =10, можно определить диаметр проволовки пружины.

 

                       С = D/d,                                                         (4.15)

 

где d - диаметр проволоки;

 D - межосевой диаметр пружины.

Диаметр проволоки пружины можно произвести по формуле, [ ]:

 

                       d_пр = 1,6 * Ö (К * Р_кон * С) / [t_к],                   (4.16)

 

где Р_кон - конечная нагрузка ( Р_нам @10 );

К - коэффициент зависящий от индекса пружины (для С = 10, К = 6.);

 

                                 D = Ö(6 * 3 * 10) / 310 * 10⁶ = 0,0039 м.

 

Из формулы (3.15) вычислим межосевой диаметр пружины:

 

                       D = d * С,                                                      (4.17)

 

                                 D = 0,0039 * 10 = 0,039м

По полученным данным выбирают по справочнику [ ] стандартную пружину, при d = 0,0039@0,004 м., и D = 0,039 м., принимаем D = 0,046 м.

Внутренний диаметр будет равен Di = 0,036 м.;

Наружный диаметр равен Dа = 0,044 м.;       

 

Р₁₀ = 2,5.

 

Проверочный расчет на наибольшее напряжение в сечении витков пружмны при Р_кон определяют по формуле:

 

              t_кон = (8 * К * Р_кон * D)/ П *d³,                                        (4.18)

 

t_кон = (8 * 6 * 32 * 0,04) / 3,14 * 0,004 = 3,06 * 10⁸Па.

 

[t_нач]>[t_кон], условие выполнено 310 * 10⁸ Па > 306 * 10⁸ Па.