Совершенствование оборудования в линии производства копченых колбас на ОАО «Комбинат мясной «Воронежский» (модернизация волчка ВФ-160, куттера Л5-ФКМ, шпигорезки ФШМ-2)

Тема дипломного проекта – «Совершенствование оборудование в линии производства копченых колбас в условиях ОАО «Комбинат мясной Воронежский».
Дипломный проект посвящен важной и актуальной задаче по созданию и совершенствованию оборудования в линии производства варено-копченых колбас. Предложено:
– модернизация волчка, в частности измельчающего механизма, содержащий несколько предварительных стадий разрезания на части кусков исходного сырья, улавливающий кусочки включений, выпускающий их через разгрузочный патрубок и массирующий мясо кусочками включений;
– модернизация куттера, т.е. использовать в куттере рассекатель для подавления турбулентности потока фарша, его потерь и более эффективного смешивания фарша с компонентами;
– модернизация шпигорезки, путем использования серповидного ножа с заточкой двух кромок, что даёт возможность продлить время эксплуатации лезвия.
Дипломный проект состоит из графической части (11 листов формата А1) и расчетно-пояснительной записки.
Пояснительная записка дипломного проекта содержит следующие разделы: введение, описание модернизируемых машин и аппаратов; расчетную часть, в которой приведены расчеты, подтверждающие целесообразность предлагаемых модернизаций; перечень мероприятий по ремонту и монтажу оборудования; описание схемы автоматизации; технико-экономическая экономическая часть дипломного проекта, где приводятся расчеты, подтверждающие целесообразность его реализации, а также раздел, посвященный безопасности и экологичности проекта.




Содержание
Введение 9
1 Анализ современных объектов аналогичного назначения 10
1.1 Описание линии производства варено-копченых колбас на ОАО «Комбинат мясной Воронежский» 10
1.2 Характеристика комплексов оборудования 15
1.3 Современные конструкции оборудования, входящего в линию производства варёно-копчёных колбас 18
1.3.1 Волчки 18
1.3.2 Куттеры 28
1.3.3 Шпигорезки 41
1.4 Патентная проработка проекта 50
2 Описание модернизируемых машин и аппаратов 63
2.1 Техническая характеристика и описание конструкции волчка ВФ–160 63
2.2 Техническая характеристика и описание конструкции куттера Л5–ФКМ 66
2.3 Техническая характеристика и описание конструкции горизонтальной шпигорезки ФШМ-2 70
3. Инженерные расчеты 72
3.1 Технологический расчёт волчка 72
3.1.1 Расчет производительности волчка 72
3.1.2 Расчет шнекового питателя 72
3.1.3 Кинематический расчет привода рабочего шнека. 77
3.1.4 Расчет зубчатых колес редуктора 79
3.1.5 Расчет цепной передачи 85

3.2 Технологический расчёт куттера 89
3.2.1 Расчет производительности куттера 89
3.2.2 Расчет привода чаши куттера 90
3.2.3 Расчет клиноременной передачи 92
3.2.4 Расчёт привода перегружателя 96
3.2.5 Расчет ножевого вала 99
3.2.6 Подбор подшипника 105
3.2.7 Проверка прочности шпоночных соединений 106
3.3 Технологический расчёт шпигорезки 107
3.3.1 Расчёт производительности шпигорезки 107
3.3.2 Энергетический расчёт 108
3.3.3 Конструктивный расчёт лезвия 111
4 Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте оборудования 114
4.1 Монтаж, ремонт и эксплуатация волчка 115
4.2 Монтаж, ремонт и эксплуатация куттера Л5-ФКМ 117
4.3 Монтаж, ремонт и эксплуатация шпигорезки 119
5 Схема автоматизации линии производства варёно-копчёных колбас 122
5.1 Технологический процесс производства варёно-копчёных колбас 123
5.2 Выбор параметров контроля и управления процессом 124
5.3 Выбор приборов контроля, регулирования и средств автоматизации 127
5.4 Описание схем контроля, регулирования, сигнализации и блокировки 130
6 Безопасность и экологичность проекта 133
6.1 Производственная безопасность и охрана труда на предприятии 133
6.1.1 Физические опасные и вредные производственные факторы 133
6.1.2 Оценка химических ОВПФ 137
6.1.3 Психофизиологические факторы 138
6.2 Экологическая безопасность проекта 139
6.2.1 Расчёт предельно допустимого выброса (ПДВ) дымогенератора 140
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 142
7 Бизнес-планирование и технико-экономические расчеты 144
7.1 Бизнес-план реализации проекта 144
7.1.1 Резюме 144
7.1.2 Цели и задачи проекта 144
7.1.3 Характеристика продукции 145
7.1.4 Характеристика рынков сбыта 146
7.1.5 Производственный план 146
7.1.6 Финансовый план 147
7.2 Технико-экономические расчеты 148
7.2.1 Расчет капиталовложений в проект 149
7.2.2 Расчет дополнительных текущих расходов при реализации проекта 152
7.2.3 Расчет экономии текущих затрат при реализации проекта 153
7.2.4 Расчет годового экономического эффекта и показателя рентабельности капиталовложений 155
Список использованных источников 158
Заключение 159
Приложения 160
Приложение А......161
Приложение Б.........167









1.3 Современные конструкции оборудования, входящего в линию производства варёно-копчёных колбас

1.3.1 Волчки
Волчки относятся к группе машин для среднего, мелкого и тонкого из-мельчения. Конструкцию промышленных волчков копировали с мясорубок, получивших широкое распространение в быту и в системе общественного питания. Для повышения их производительности увеличивают геометрические размеры рабочих органов. Такое копирование с соответствующим увеличе-нием числа оборотов рабочих органов приводит к значительному повышению удельного расхода энергии и температуры продукции при ее измельчении на волчках; к необходимости значительно повышать уровень загрузки и объем загрузочного бункера, чтобы создать безопасные условия работы при подаче продукции вручную и возможность многостаночного обслуживания. Все это сдерживает дальнейшее повышение производительности труда; исключает возможность перевода машин на автоматическую работу [13].
Волчки, используемые в мясной промышленности, применительно к технологическим требованиям характеризуются следующими особенностями: они пригодны для резания с разной степенью измельчения любой продукции с любым содержанием соединительной ткани; резание, если этого не требуют особые условия процесса, как, например, при измельчении клеежелатинового сырья, не сопровождается большими усилиями сжатия, которые могут отпрессовывать жидкую фракцию; режущий механизм набирается так, что измельчение проходит последовательно, без излишних затрат энергии и без уменьшения производительности машины; рабочую часть машин можно легко разбирать для санитарной обработки и легко собирать для подготовки машины к последующей работе; передаточные механизмы волчков снабжены предохранительными устройствами на случай перегрузки; на цилиндр волчка наносят стрелку, показывающую направление вращения рабочих деталей.
По конструкции питатели бывают одно- и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их расположение относительно механизма подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (рисунок 1.2 а,б).

a)

б)
Рисунок 1.2 – Конструкции волчков

Волчки используют для среднего и мелкого измельчения сырья. Широкое распространение волчков в мясной промышленности связано с их достоинствами: высокой производительностью, простотой конструкции основных механизмов, легкостью сборки и разборки для санитарной обработки и последующей работы, снабжением передаточных механизмов предохранительными устройствами на случай перегрузки, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения в поточно-механизированные линии. Основные части волчка – механизмы подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком).
Механизм измельчения волчка бывает коническим, цилиндрическим и плоским [1]. Последний получил наибольшее распространение. Это вызвано не только удобством и быстротой обслуживания, но и возможностью выполнения на нем ступенчатого измельчения, а также простотой изготовления и надежностью работы. Он представляет собой последовательное чередование неподвижных решеток и вращающихся ножей (рисунок 1.3, а-е).
Наиболее распространенным является механизм измельчения, состоящий из приемной, промежуточной и выходной решеток, двусторонних и односторонних многозубых ножей (рисунок 1.3, г). Особенность конструкции инструмента типа решеток – это форма и размеры отверстий, представляющих собой кольцевые режущие кромки. Диаметр отверстий определяет скорость истечения сырья и степень его измельчения. Форма отверстий бывает круглой, квадратной, овальной, фасолевидной, со скосами и без них и т. д. Ножи для волчков применяют в основном трех- и четырехзубые, сплошные и составные, с односторонней и двусторонней заточкой, с прямолинейными и криволинейными режущими кромками. Для жиловки мяса при измельчении используют жиловочные ножи перед выходной решеткой волчка. Они имеют разнесенные по зубьям специальные канавки, по которым при измельчении удаляются из зоны резания пленки и сухожилия. Известны также и другие конструкции жиловочных ножей.

Рисунок 1.3 – Режущие механизмы волчков
а – К6-ФВЗП-200; б – К6-ФВП-160-2; в, г – фирмы «Seydelmann» (Германия); д – фирмы «Laska» (Австрия); е – фирмы «Kramer + Grebe» (Германия);
1 – кольцо-подпора; 2 – выходная решетка; 3 – четырехзубый нож с прямолинейными режу-щими кромками; 4 – промежуточная решетка; 5 – приемная решетка; 6 – четырехзубый нож с криволинейными режущими кромками; 7 – трубчатая насадка; 8, 10, 12 – жиловочные четырехзубые ножи; 9 – двузубый нож; 11 – многозубый нож с ограничительным кольцом.


Привод волчка электромеханический. По конструкции он может быть общим и раздельным для подающего и режущего механизмов, одно- и много-скоростным. Применение раздельного привода связано с заданием различных режимов работы подающего и режущего механизмов в зависимости от свойств измельчаемого сырья.
За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. Наибольшее применение для измельчения мягкого мясного сырья нашли волчки с диаметрами решетки 82, 114, 120, 160 и 200 мм.
Существенное влияние на производительность волчка оказывает ком-плектовка режущего механизма. Он может быть набран из одной, двух, трех, четырех, пяти и шести режущих плоскостей. При мелком и среднем измель-чении механизм набирают из максимального количества режущих плоскостей. Так, если при измельчении мяса на выходную решетку с отверстиями 3 мм принять производительность при четырех режущих плоскостях за 1, то при трех плоскостях она составит 0,65, при двух – 0,45 и при одной – 0,3, причем удельный расход энергии повышается с уменьшением числа режущих плоскостей. Сырье к волчкам подается по спуску, вручную или при помощи механических погрузчиков. В первом случае объем приемного бункера не имеет значения, при остальных способах подачи сырья объем бункера должен быть рассчитан на возможность обслуживания одним рабочим нескольких машин. Степень использования площади решетки под отверстия зависит от расположения отверстий, причем шахматное расположение дает более полное использование площади, чем разбивка по квадрату. Применяют ножи в основ-ном крестовой формы. У многоперьевых ножей из-за большого числа перьев уменьшается свободная площадь между ними, через которую проходит мясо, что лимитирует производительность машины. Исключить это можно, снизив толщину корпуса пера, что приводит к уменьшению его прочности. Для уве-личения прочности многоперые ножи снабжаются кольцом жесткости, рас-положенным по свободным концам перьев. Удельный расход энергии на ре-зание зависит от угла заточки лезвий. В последнее время выпускают ножи к волчкам со вставные лезвиями, заточенными под углом 20-30o.
Волчок марки МП-82 полтавского завода «Продмаш» состоит из станины 1 (рисунок 1.4, а), загрузочной чаши 2, присоединенной к корпусу цилиндра 3, питающего шнека 4, и из откидного цилиндра 5 с червяком 6 и режущим механизмом 7. В корпусе станины смонтирован электродвигатель 1 (рисунок 1.4, б), который через клиновые ремни 2 передает движение вход-ному валу 3 редуктора 4.


Рисунок 1.4 – Волчки «Продмаш»

На шпонке вала 3 закреплена шестерня 5, передающая вращение шестерне 6, наглухо закрепленной на валу 7, ведущем рабочий червяк 8. На втулке шестерни 6 надета шестерня 9, находящаяся 1 в зацеплении с шестерней 10, свободно сидящей на валу 3. Шестерня 11, закрепленная на втулке шестерни 10, сцеплена с шестерней 12, приводящей в движение полый вал питающего шнека 13, в котором вмонтированы втулки 14, служащие опорами вала 7. Рассмотренный редуктор дает две выходные скорости: 69 рад/с – для шнека 13 и 273 рад/с – для рабочего червяка 8.Диаметр шнека подачи значительно больше диаметра рабочего червяка, что улучшает захват сырья и подачу его на рабочий червяк и далее к режущему механизму.
Пусковая электроаппаратура смонтирована в станине и защищена от по-падания в нее воды при мойке машины.
Наличие питающего шнека освобождает рабочего от постоянного присутствия около нее, что обеспечивает возможность обслуживания одновременно нескольких машин. Кроме того, за счет равномерной механизированной подачи сырья повышается коэффициент использования максимальной производительности машины.
Высота расположения верхнего среза загрузочного бункера при монтаже волчка на фундаменте (около 800 мм) удобна для обслуживания машины; так же удобен отвод и прием готовой продукции.
Форма машины (куб), ровные наружные ограждения, отсутствие высту-пающих частей (кроме цилиндра) облегчает содержание машины в требуемом санитарном состоянии.
Производительность волчка при полном наборе ножей и решеток и диа-метре отверстий выходной решетки 3 мм составляет 600–700 кг/ч; диаметр ре-шетки 82 мм; мощность электродвигателя 2,8 кВт; габаритные размеры 0,71×0,4×0,66 м.
Волчки МП-1-120 и МП-1-160 сходны по конструкции. Загрузочная горловина 1 (рисунок 1.4, в) смонтирована на чугунной станине 2 и опирается на приемный цилиндр 3, в днище которого параллельно и в одной горизонтальной плоскости расположены подающая спираль 4 и червяк 5, свободный конец которого уложен в откидном цилиндре 6 и через палец ведет ножи режущего механизма 7. Наличие расположенной параллельно червяку и сбоку от него спирали 4 заметно снижает способность к шлюзованию, удлиняет червяк и цилиндр машины, повышает вес машины и удельный расход энергии.
На рисунке 4, г приведена кинематическая схема волчка МП-1-120. Машина приводится в действие от электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 и редуктор 3 с двумя выходными валами: вал 4 ведет червяк 7, а вал 5 – спираль 6.

Рисунок 1.5 – Волчок типа 112

Волчок марки ФМП-2-120 (рисунок 1.4, д) имеет загрузочную спираль 1, расположенную параллельно и над червяком 2. Цилиндр машины составной, включает вставную гильзу 3 и откидную муфту 4, несущую режущий механизм 5 и зажимную гайку 6. Машина приводится в действие от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8 и редуктор 9.
В приемном бункере 1 волчка типа 112 (рисунок 1.5) смонтированы две спирали 2, лежащие в плоскости, наклоненной к горизонту под углом 45°. Спирали предназначены для непрерывной принудительной подачи мяса в рабочую часть волчка, состоящую из наклонного цилиндра 3, червяка 4, режущего механизма 5, насадки 6 и спирали 7, продвигающей фарш вдоль насадки; рабочая часть волчка и спирали 2 лежит в одной плоскости.
Бункер 1 и цилиндр 3 смонтированы на станине 8, внутри которой ycтановлены электродвигатель 9 для привода червяка и отдельный для вращения спиралей 6. Электродвигатель 9 через клиноременную передачу вращает горизонтальный вал, на свободном конце которого закреплена коническая шестерня, находящаяся в сцеплении с шестерней 10, установленной на хвостовом валу 11. Последний через шип 12 приводит в действие червяк 4, на выходной стороне которого предусмотрен палец 13, ведущий нож режущего механизма 5, и спираль 7 насадки 6. Второй электродвигатель через клиноременную передачу приводит в действие вариатор скорости 14 и через цепь 15 цапфы спиралей 2. Вариатор предназначен для изменения скорости вращения спиралей в зависимости от условий работы.
Для увеличения высоты выдачи фарша из волчка пользуются насадкой 6; при этом высота нижнего среза течки 16 изменяется в пределах 200...300 мм.
По сравнению с волчками марки МП волчки такой конструкции имеют следующие преимущества: незначительная и удобная высота загрузки сырья в приемный бункер (900 мм); довольно большой объем приемного бункера; выдача измельченного мяса на уровне, равном или несколько превышающем уровень верхнего среза загрузочного бункера последующей машины и, следовательно, возможность передачи его в другую машину без применения дополнительных механизмов или использования ручного труда; принудительная регулируемая подача мяса в рабочую часть машины и значительная емкость бункера делают необязательным постоянное присутствие рабочего, обслуживающего машину, что приводит к резкому повышению производительности труда и дает возможность включать машину в непрерывный поток.
Недостатки: отсутствие приспособлений для механизированной выемки червяка и режущего механизма, причем здесь детали следует поднимать, а не сдвигать, как в машинах марки МП; несколько больший удельный расход энергии при измельчении, приводящий соответственно к большему нагреву сырья, особенно при мелком измельчении; отсутствует шкала для точного определения положения рукоятки, регулирующей скорость вращения спиралей.
Производительность волчка 1,5-2 т/ч; диаметр решетки 160 мм; емкость бункера 200 л.
Волчок марки ШХ-1 фирмы «Комплекс» (Венгрия) такой же конструкции, но его производительность – 2-6 т/ч; диаметр решетки 200 мм; емкость загрузочного бункера 350 л; мощность электродвигателя 20 кВт; ма-шина снабжена специальным гидроподъемным приспособлением для выемки червяка и режущего механизма.
Все три последовательно работающих механизма волчка должны быть рассчитаны на максимальную производительность и работать синхронно при принятых способах измельчения, причем лимитирующим в общей компоновке будет режущий механизм.
В настоящее время широко распространено оборудование, предлагаемое фирмой «Агропроминжиниринг», характеристики которых приведены в таблице 1.2.

ы, расположенной последней