Разработка конструкции тестомесильной машины периодического действия (дипломный проект)

Содержание

Введение
1 Состояние вопроса.
1.1 Описание технологических процессов и применяемого оборудования....
1.1.1 Стадии технологического процесса.
1.1.2 Характеристика комплексов оборудования..
1.1.3 Устройство и принцип действия линии по производству хлебобулочных изделий.
1.2 Анализ конструкций тестомесильных машин....
1.2.1 По классификации.
1.2.2 Функциональные схемы тестомесильных машин периодического
действия..
1.2.2.1 Тестомесильные машины с подкатными дежами.
1.2.2.2 Тестомесильные машины со стационарными дежами.....
1.2.3 Функциональные схемы тестомесильных машин непрерывного действия
1.2.4 Месильные машины для высоковязких пищевых сред..
1.2.5 Патентная проработка..
1.3 Обслуживание тестомесильных машин.........
1.4 Общие выводы.......
1.5 Технико-экономическое обоснование проекта......
2 Расчетная часть..............
2.1 Технологический расчет...................
2.2 Кинематический расчет привода.................
2.3 Выбор материала зубчатой передачи...
2.4 Расчет закрытой зубчатой передачи редуктора..
2.5 Нагрузки валов редуктора...
2.6 Проектный расчет валов........
2.7 Расчетная схема валов редуктора.....
2.8 Проверочный расчет подшипников..
2.9 Проверочный расчет валов......
2.11 Технический уровень редуктора....
2.12 Расчет ременной передачи....
2.13 Расчет открытой зубчатой передачи.....
3 Технологическая часть.........
3.1 Сведения о детали..
3.2 Материал детали....
3.3 Возможные дефекты детали
3.4 Определение предельных и допустимых износов....
3.5 Карта дефектации.....
3.6 Оценка ремонтопригоднодности детали .
3.7 Выбор рациональных способов восстановления детали..
3.8 Расчет режимов обработки...
3.9 Выбор оборудования.
3.10 Выбор режущего инструмента..
3.11 Выбор мерительного инструмента....
4 Безопасность труда..
4.1 Анализ условий и обеспечение безопасности труда на линии....
4.2 Основные опасные и вредные производственные факторы..
4.3Мероприятия по оптимизации опасных и вредных производственных факторов....
4.4 Расчет заземляющего устройства..
4.5Техногенные чрезвычайная ситуация....
4.6 Расчет продолжительности эвакуации людей из производственного помещения
5 Экономическая часть.....
5.1 Расчет себестоимости проектируемой машины.....
5.2 Расчет заработной платы производственных рабочих.....
5.3 Расчет капитальных вложений в оборудование....
5.4 Расчет себестоимости годового выпуска продукции....
5.5 Заработная плата обслуживающего рабочего......
5.6 Планирование прибыли в условиях рыночной экономики......
5.7 Планирование прибыли....
Выводы.....
Список используемых источников..
Приложение. Спецификация.


1.2.5 Патентная проработка
Тестомесильная машина (рисунок 1.16 ).Выполнение месильного механизма в виде двух вертикально расположенных пятиугольных рамок, размещенных под углом одна к другой, позволяет устранить непромесы теста.
Смешение осей вращения рамок относительно оси вращения дежи и размещение одной из сторон каждой рамки параллельно днищу, а прилегающих к ней — параллельно боковой поверхности дежи позво-ляет сократить длительность замеса.

1 — фундаментная плита; 2 — станина; 3 — траверса; 4 — привод поворота траверсы; 5 — электродвигатель; 6 — редуктор; 7 — месильные рамки; 8 —дежа; 9 — тележка; 10 — привод поворота дежи.
Рисунок 1.16 – Тестомесильная машина с двумя рабочими органами смещенными от центра дежи.
Выполнение рамок с размерами 0,65—0,75 величины среднего диаметра дежи обеспечивает самоочищение месильного механизма.
На рисунке 1.16 показана тестомесильная машина, общий вид; на рисунке1.17 — схема работы месильного механизма.
Тестомесильная машина состоит из фундаментной плиты 1, станины 2, на которой закреплена поворотная в вертикальной плоскости траверса 3 с приводом 4. На траверсе расположен месильный механизм, состоящий из привода, включающего электродвигатель 5 и редуктор 6, и двух вертикально расположенных пятиугольных месильных рамок 7. Траверса 3 в рабочем состоянии тестомесильной машины одновременно служит крышкой дежи 8, которая на тележке 9 накатывается на фундаментную плиту 1 и закрепляется на ней. Месильные рамки 7 расположены друг отно-сительно друга под прямым углом. Расстояние между ними равно 0,22—0,25 D, где D— средний диаметр дежи. Ширина каждой рамки (расстояние между двумя верхними противоположными углами пяти-угольника) равна 0,65—0,75 D. Одна из сторон каждой рамки 7 параллельна днищу дежи 8, а прилегающие к ней — боковой поверхности дежи 8.
При повороте вокруг вертикальной оси на каждые 90° элементы поочередно входят и выходят во внутреннюю полость друг друга. Ввод и вывод месильных элементов во внутрь дежи производится при помощи привода траверсы 4. Дежа 8, выполненная в виде усеченного конуса, имеет отдельный привод 10, предназначенный для придания равномерного вращения дежи вокруг ее оси.
Тестомесильная машина работает следующим образом.
На фундаментную плиту 1 накатывается тележка 9 с расположенной на ней дежой 8 и с помощью специальных приспо-соблений закрепляется.
При этом траверса 3 с размещенным на ней месильным механизмом находится в приподнятом положении. После закрепления дежи месильный механизм опускается в дежу и последняя заполняется компонентами для приготовления замеса. Устанавливается время замеса и после этого включаются привод месильного механизма и привод 10. вращения дежи вокруг оси.
По истечению заданного времени месильный механизм отключается и с помощью привода 4 вместе с траверсой 3 выводится из дежи, которая к этому моменту также останавливается. Дежа с готовым замесом вкатывается на тележке 9 с фундаментной плиты 1 и весь цикл приготовления замеса на этом заканчивается.

Рисунок 1.17 - Схема работы месильного механизма.
Существует аналогичная конструкция тестомесильной машины периодического действия (рисунок 1.18), содержащая дежу, имеющую форму тела вращения, и расположенную в ней и закрепленную на валу петлеобразную месильную лопасть включающую два участка, повторяющих внутренний профиль дежи, причем один из участков частично расположен выше середины дежи, отличающаяся тем, что с целью повышения КПД и уменьшения металлоемкости, указанные участки, верхний и нижний, разнесе-ны по разные стороны от оси вращения лопасти таким образом, что проекции их на ось вращения не пересекаются, а нижний участок лопасти соединен с валом звеном, пересекающим ось вращения лопасти ниже се-редины дежи.
Машинаотличающаяся тем, что участок лопасти, размещенный ниже середины дежи, имеет кромку, ориентированную под острым углом, преимущественно 30-45° к направлению перемещения лопасти.

1 — корпус; 2 — привод; 3 — вал; 4 — неподвижная дежа; 5 — месильная лопасть; 6 и 7 — профиль месильной рамки; 10 — месильная камера; 11 — звено месильной лопасти.
Рисунок 1.18— Тестомесильная машина с винтообразным месильным орган.
Изобретение относится к машинам для порционного замеса в подкатных дежах высоковязких масс, преимущественно тестообразных сред хлебопекарного и кондитерского производства.
Известна тестомесильная машина периодического действия, содержащая корпус, привода с вертикальным выходным валом, на котором закреплен месильный орган, выполненный в виде ленточного шнека с переменным шагом. Подкатная дежа машины, с валом привода, неподвижна. Тестомесильная машина имеет второй привод, обеспечивающий вертикальное перемещение месильного органа в сбое и фиксацию её в нижнем (внутри дежи) и верхнем (над дежой) положениях.
Основной недостаток машины – низкая производительность, высокие металлоемкость и энергоемкость. Винтообразный месильный орган после сформирования клейковинной основы у тестообразно основы у тестообразной массы выдавливает её во внутренний объем, ограниченный торцами лопасти. При этом высокая масса перемещается почти синхронно с месильным органом и промесс теста существенно затрудняется. Достаточная жесткость месильного органа достигается при толщине лопасти шнека не менее 16 мм. Обуславливает повышенную металлоемкость месильного органа и его привода. Кроме того, консольная нагрузка от ленточного шнека на вал привода снижает долговечность машины в целом.
Наиболее близкой по технической сущности и достаточному результату к предлагаемой является тестомесильная машина периодического действия, содержащая дежу, имеющую форму тела вращения, и расположенную в ней закрепленную на валу петлеобразную месильную лопасть, включающую два участка, повторяющих внутренний профиль дежи, причем один из участков частично расположен выше середины дежи.
Месильная лопасть машины совершает планетарное движение, при этом привод лопасти сложный, включает большое количество зубчатых колес цилиндрических и конических, что увеличивает металлоемкость машины в целом и уменьшает его КПД.
Цель изобретения – повышение КПД и уменьшение металлоемкости.
Указанная цель достигается тем, что тестомесильная машина периодического действия, содержащая дежу, имеющую форму тела вращения, и расположенную в ней и закрепленную на валу петлеобразную месильную лопать включающую два участка, повторяющих внутренний профиль дежи, причем один из участков частично расположен выше середины дежи, указанные участки, верхний и нижний, разнесены по разные стороны от оси вращения лопасти таким образом, что проекции их на ось вращения не пересекаются, а нижний участок лопасти соединен с валом эвеном, пересекающим ось вращения лопасти ниже середины дежи.
При этом участок лопасти, размещенный ниже середины дежи, имеет кромку, ориентированную под острым углом, преимущественно 30-45°, к направлению перемещения лопасти.
На рисунке 1.18 изображена тестомесильная машина, вертикальный разрез; на рисунок 1.18 - разрез А-А на рисунке1.19.
Тестомесильная машина периодического действия содержит корпус 1, привод 2 с валом 3, неподвижную дежу 4, На валу 3 закреплена петлеобразная месильная лопасть 5, включающая участки 6 и 7 повторяющие внутренний профиль дежи и примыкающие к стенкам дежи с минимальным во всем рабочем объеме зазором. При этом верхний 6 и нижний 7 участки разнесена по разные стороны от. Оси вращения лопасти таким образом, что проекции их на ось вращения не пересекаются.
Передние кромки 8 и 9 участка лопасти, размещенного ниже середины дежи, ориентированы под острым углом к направлению ее перемещения. Передние кромки обращены к торцу вала 3, что обусловливает общий поток обрабатываемой массы вверх вдоль оси и вниз вдоль стенки дежи.
Участок 6 лопасти частично находится выше середины дежи 10 преимущественно на 30-50 мм, что исключает образование на поверхности дежи выше этого уровня кольцевого пояса со следами муки после замеса. Благодаря выполнению участка лопасти, соединяющего участок 6 с ва-лом 3, наклонным исключается наличие следов муки, засыпаемой во время замеса, на верхнем участке лопасти.
Звено 11 лопасти 5, соединяющее нижний участок 7 лопасти, примыкающий к стенке дежи 4, с валом 3, пересекает ось вращения лопасти ниже середины дежи, Такая особенность звена 11 исключает образование застойной зоны с недостаточной интенсивностью проработки теста в месте пересечения участка лопасти с верхней поверхностью теста. Особенности взаимодействия лопасти 5,обрабатываемого теста и стенок дежи 4 обеспечивают интенсивную обработку тестообразных масс, исключая образование застойных зон в рабочем объеме, хотя вал привода совершает только вращательное движение.
Изобретение позволяет осуществлять быстрый и качественный замес теста при существенном: улучшении показателей надежности, а также уменьшить энергоемкость и металлоемкость машины в целом.

5 — месильная лопасть; 8 и 9 —кромки участка лопасти.
Рисунок 1.19 – Разрез А-А винтообразной лопасти месильного органа.
Существует аналогичная конструкция тестомесильной машины с подкатными дежами и с вертикальным спирально-конусообразным месильным органом (рисунок 1.20), монтированным на шарнирно закрепленной к основанию машины крышке для деж, имеющей запор с откидной рукояткой.
В описываемой машине устранена возможность травматизма при работе с открытой крышкой дежи, применением электроблокировки за-пора крышки с электродвигателем машины при помощи установленно-го на крышке дежи под рукояткой запора блока-контакта, включенного в электрическую цепь питания электродвигателя машины.
На рисунке1.20 изображена схема машины.
Привод машины монтирован в крышке 1, закрывающей подкатную дежу 2 и поворотной на оси 3.
В задней части крышки 1 расположен электродвигатель 4 машины, являющийся одновременно противовесом при повороте крышки 1. Электродвигатель 4 через клиновидные ремни сообщает вращение вертикальному валу 5, на нижнем конце которого укреплен месильный орган, выполненный в виде спирально-конусообразной лопасти 6.
Нижняя часть крышки имеет кольцевой выступ по диаметру де-жи, снабженный резиновой прокладкой, обеспечивающей герметизацию дежи. На период замеса крышка 1 закрепляется на деже запором 7, имеющим откидную рукоятку (на чертеже не показана). При подъеме крышки 1 электродвигатель 4 опускается и частично входит в отверстие 8 станины машины.
Предотвращение травматизма при работе машины с открытой крышкой осуществлено электроблокировкой, выполненной по следую-щей схеме.

1 — крышка дежи; 2 — подкатная дежа; 3 — поворотная ось; 4 — электродвигатель; 5 — приводной вал; 6 —спирально-конусообразная лопасть; 7 — запор; 8 — отверстие в станине.
Рисунок 1.20 — Тестомесильная машина с вертикальным спирально-конусообразным месильным органом.
Существует аналогичная конструкция тестомесильной машины, содержащая дежу (рисунок 1.21), установленную на валу тележки, и смонтированный в деже месильный орган с приводом, включающим установленный на станине электродвигатель. Месильный орган насажен шарнирно на пальце, жестко закрепленном на цилиндрическом зубчатом колесе и на кулисе, камень которого закреплен на другом зубчатом колесе. Дежа приводится во вращение от отдельного привода через червячную передачу.
Недостаток этой машины заключается в сложности конструкции, в частности в наличии двух отдельных приводов дежи и месильного органа.
Цель изобретения — упрощение конструкции тестомесильной машины.
Указанная цель достигается тем, что в тестомесильной машине, содержащей дежу, установленный в ней месильный орган, привод месильного органа, включающий установленный на станине электродвигатель, привод месильного органа выполнен в виде шарнирного параллелограмма, одна из сторон которого жестко закреплена на станине, месильный орган смонтирован на противо-положной стороне, а одна из свободных сторон параллелограмма соединена посредством конической зубчатой пары с электро-двигателем.
При таком конструктивном исполнении тестомесильной машины месильный орган получает сложное пространственное движение: вращение относительно своей оси, вращение относительно оси шарнира неподвижного звена и качание с некоторым углом от-носительно этого же неподвижного звена.
На чертеже изображена кинематическая схема тестомесильной машины.
Тестомесильная машина состоит из дежи 1, установленной на тележке. В деже 1размещен месильный орган 2 с приводом, выполненным в виде шарнирного параллелограмма со сторонами 3—б, соединенными посредством шарниров 7—10. Сторона 6 параллелограмма жестко установлена на станине 11, а на противоположной стороне параллелограмма в месте шарнира 8 смонтирован месильный орган 2. Сторона 3 шарнирно связана с двумя равными сторонами 4 и 5, которые шарнирно связаны с неподвижной стороной 6. На станине 11 установлен электродвигатель 12, который через коническую зубчатую пару 13 связан со стороной 4 параллелограмма.
Геометрические оси шарниров сторон 3 и 6 параллелограмма скрещиваются под углом α, а геометрические оси шарниров сторон 4 и 5 параллелограмма имеют угол β и отстоят эти оси на длине l.
Угол α выбирается в пределах 5—30°, а угол β - в пределах 25—170°, причем значения углов выбираются из условий sin β >sinα,а отношение длин пар сторон
должно быть равно отношению синусов углов скрещивания геометрических осей их шарниров.
Длины сторон параллелограмма выбираются в соответствии с размерами дежи.
Тестомесильная машина работает следующим образом.
От электродвигателя 12 через коническую зубчатую пару 13 вращение передается стороне 4 параллелограмма, которая вращается относительно оси шарнира неподвижной стороны 6. Сторона 4 через сторону 3 передает вращение стороне 5, которая вращается относительно оси другого шарнира стороны 6. При этом сторона 5 вращается в плоскости, наклонной к плоскости вращения стороны 4 под углом α а месильный орган 2 получает сложное пространственное движение: вращение относительно своей оси, вращение относительно оси шарнира неподвижной стороны 6 и покачивание с углом α относительно этого же шарнира стороны 6. Сложное движение месильного органа 2 способствует хорошему перемешиванию теста и обеспечивает высокое качество его замеса.
Технико-экономическая, эффективность изобретения выражается в упрощении конструкции тестомесильной машины, в увеличении КПД, надежности и долговечности устройства и в улучшении замеса теста.

1 — дежа; 2 — месильный орган; 3,4,5 и 6 — стороны параллелограмма; 7,8,9 и 10 — шарниры параллелограмма; 11 — станина; 12 — электродвигатель; 13 — коническая зубчатая передача.
Рисунок 1.21— Тестомесильная машина с пространственным вращением рабочего органа.
Существует аналогичная конструкция тестомесильной машины периодического действия, содержащая дежу (рисунок 1.22), выполнен-ную в виде тела вращения, расположенную в деже и закрепленную на валу привода петлеобразную лопасть, включающую два участка, каждый из которых повторяет внутренний профиль дежи, причем один из участков лопасти частично расположен выше середины дежи. Указанные участки, верхний и нижний, разнесены в разные стороны от оси вращения лопасти таким образом, что проекции их на ось вращения не пересекаются, а нижний участок лопасти соединен с валом звеном, пересекающим ось вращения лопасти ниже середины высоты дежи, при этом участок лопасти, размещенный ниже середины дежи, имеет кромку, ориентированную под острым углом к направлению перемещения лопасти, а дежа закрывается в рабочем положении крышкой, закрепленной совместно с приводом месильной лопасти на траверсе, шарнирно соединенной с корпусом машины 1.

1 — корпус; 2 — привод; 3 — вал; 4 — дежа; 5 и 6 — профиль месильной лопасти; 7 — контрлопасть; 8 — крышка дежи; 9 и 10 — профиль контрлопасти; 11 — отсекатель.
Рисунок 1.22 – Тестомесильная машина с петлеобразной лопастью и неподвижно закрепленной к крышке дежи - контрлопасть.
Недостатки данной машины — снижение эффективности смешивания исходных компонентов и увеличение времени замеса при заполнении дежи исходными компонентами до 90-95%.
Цель изобретения — повышение производительности машины.
Поставленная цель достигается тем, что в тестомесильной машине периодического действия, в верхней части дежи над месильной лопастью в вертикальной плоскости, не совпадающей с осевой плоскостью дежи, неподвижно закреплена контрлопасть, выполненная в виде скобы, профиль которой соответствует в плане профилю со-пряженных с ней поверхностей верхнего участка месильной лопасти и дежи, при этом на верхнем участке месильной лопасти в зазоре между корпусом дежи и контрлопастью жестко закреплен отсекатель.
На рисунке 1.22 изображена тестомесильная машина, вертикальный разрез; на рисунке1.22 — разрез А-А на рисунке1.23.
Тестомесильная машина периодического действия содержит корпус 1, привод 2 с валом 3, неподвижную подкатную дежу 4, име-ющую форму тела вращения. На валу 3 закреплена петлеобразная месильная лопасть 5. Верхняя часть более отдаленного от оси вращения участка 6 лопасти 5 образует с поверхностью дежи зазор, в который заведена контрлопасть 7, неподвижно закрепленная на крышке 8. Форма участка 9 контрлопасти 7 повторяет сопряженный внутренний профиль дежи 4, а участок 10 — профиль участка 6 лопасти. Контрлопасть расположена в вертикальной плоскости, составляющей угол dс плоскостью месильной лопасти в момент их взаимодействия. Такое сопряжение лопасти и контрлопасти позволяет смещать обрабатываемую массу с поверхности месильной лопасти к стенке дежи, что повышает качество замеса и сокращает его длительность.
На месильной лопасти 5 в зазоре между корпусом дежи 4 и участком 9 контрлопасти 7 закреплен отсекатель 11, выполненный в виде штока произвольного сечения.
Изобретение позволяет повысить производительность машины за счет сокращения времени замеса при более интенсивном смешивании компонентов и последующей дополнительной пластификации тестообразной массы между месильной лопастью и контрлопастью.

3 — вал выходной; 4 — стенка дежи; 6 — участок месильной лопасти; 10 — участок контрлопасти; 11 — отсекатель.
Рисунок 1.23— Разрез А-А.
1.3Обслуживание тестомесильных машин
При общем наблюдении машинами необходимо периодически контролировать режим работы, проверять и подтягивать все сальниковые уплотнения. Технический осмотр следует проводить не реже одного раза в два месяца.
Перед началом замеса теста следует убедиться в отсутствии в машине посторонних предметов, в наличии на местах всех ограждений.
Перед сдачей смены необходимо тщательно очистить месильное корыто и лопасти от теста.
Смазывать машину следует в соответствии с картой смазки и таблицей смазки. Смазка точек осуществляется шприцем через маслоналивные отверстия и пресс-масленки, за исключением червячной передачи приводной головки, в масляную ванну которой наливается машинное масло.
Необходимо периодически проверять затяжку крепежных деталей и подтягивать болты и гайки.
В процессе работы тестомесильных машин регулярно проверяют уплотнение подшипников месильного вала и следят, чтобы тесто не попадало в них, так как это вызывает быстрый износ подшипников.
Тщательно проверяют крепление лопаток на валу и их положение по отношению к оси вала.
При появлении шума, удара, стука машину сразу отключают, выясняют причины этих явлений и устраняют их.
При переходе с одного сорта теста на другой или после остановки машины все рабочие части, соприкасающиеся с тестом, очищают от остатков теста, промывают водой и смазывают растительным маслом.
1.4 Общие выводы
В приведенном литературном и патентном обзоре, были сделаны выводы:
- из технических и экономических соображений, не целесообразно использовать тестомесильное оборудование со стационарной дежой и оборудование непрерывного действия в малых предприятиях из – за высокой производительности, огромных затрат на электроэнергию и больших сроков окупаемости оборудования.
- повышенная конструктивная сложность машин периодического действия со стационарными дежами и машин непрерывного действия, приводит к частому останову на техническое обслуживание и плановый предупредительный ремонт, что приводит к простою линии в целом и убытку в производстве.
- тестомесильные машины периодического действия с подкатными дежами, более просты, в плане, конструктивном, легки в техническом обслуживании, менее производительны, что в свою очередь делает их пригодными для небольших предприятий по объему выходного продукта.