ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6750| Title: | Покращення експлуатаційних характеристик м’ясорізального вовчка |
| Authors: | Філімонова, Надія Вікторівна Кірілов, Василь Павлович |
| Keywords: | м'ясорізальний вовчок;шнек;міцність;зношування;довговічність;ефективність роботи |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | Покращення експлуатаційних характеристик м'ясорізального вовчка. - Кваліфікаційна робота магістра. Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел, Роботу викладено на 88 сторінках, містить 39 рисунків, 5 таблиць. Метою досліджень є покращення експлуатаційних характеристик одного з основних видів обладнання м'ясопереробної промисловості – м'ясорізального вовчка К7-ФВП-160 шляхом покращення напружено-деформованого стану решіток та зменшення зношування робочого циліндру і шнеку за рахунок конструктивного вдосконалення. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: - отримані кількісні показники спрацювання ребер циліндру вовчка; - встановлено показники напружено-деформованого стану решіток вовчка збірної конструкції; - запропоновано нові напрямки вдосконалення м'ясорізальних вовчків. Практичне значення одержаних результатів: - одержані кількісні показники напружено-деформованого стану і зносостійкості можуть бути використані для визначення технічного рівня м'ясорізальних вовчків і обґрунтування термінів ремонтів та розрахунку запасних частин; - використання досліджених конструкцій решіток вовчка дає можливість до 2 разів підвищити їх довговічність та зменшити експлуатаційні витрати на купівлю різального інструменту; - використання запропонованої конструкції збірної решітки забезпечує підвищення продуктивності вовчка та зменшення втрат м’ясного соку при подрібненні м’ясної сировини; - використання запропонованої конструкції захисного піддону дозволяє суттєво зменшити зношування робочого циліндру та шнеку вовчка. В кваліфікаційній роботі магістра відомих літературних джерел та виконано аналіз конструкцій вузлів вовчків, які застосовуються в харчовій промисловості, описано принцип роботи технологічної лінії по виготовленню варених ковбас та конструкцію вдосконаленого вовчка К7-ФВП-160. Було проведено огляд. Визначено задачу, що потребує вирішення – підвищення довговічності вовчка. Виконано технологічний, міцнісний та кінематичний розрахунки. Проведено наукові дослідження з пошуку шляхів підвищення довговічності вовчків. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6750 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Кірілов.pdf Restricted Access | 5.13 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему:
«Покращення експлуатаційних характеристик
м'ясорізального вовчка»
Другий (магістерський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
мПВ43.133025.000 ПЗ
Виконав: здобувач вищої освіти
2 курсу, групи мПВ-43
спеціальності 133 Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(освітня програма)
Василь КІРІЛОВ
(ім’я та прізвище)
Керівник Надія ФІЛІМОНОВА
(ім’я та прізвище)
Рецензент _Олексій КОЗІЙ_
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2025
2
3
РЕФЕРАТ
Покращення експлуатаційних характеристик м'ясорізального вовчка. -
Кваліфікаційна робота магістра.
Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 5
розділів, висновків, списку використаних джерел, Роботу викладено на 88
сторінках, містить 39 рисунків, 5 таблиць.
Метою досліджень є покращення експлуатаційних характеристик одного
з основних видів обладнання м'ясопереробної промисловості – м'ясорізального
вовчка К7-ФВП-160 шляхом покращення напружено-деформованого стану
решіток та зменшення зношування робочого циліндру і шнеку за рахунок
конструктивного вдосконалення.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
- отримані кількісні показники спрацювання ребер циліндру вовчка;
- встановлено показники напружено-деформованого стану решіток
вовчка збірної конструкції;
- запропоновано нові напрямки вдосконалення м'ясорізальних
вовчків.
Практичне значення одержаних результатів:
- одержані кількісні показники напружено-деформованого стану і
зносостійкості можуть бути використані для визначення технічного рівня
м'ясорізальних вовчків і обґрунтування термінів ремонтів та розрахунку
запасних частин;
- використання досліджених конструкцій решіток вовчка дає
можливість до 2 разів підвищити їх довговічність та зменшити експлуатаційні
витрати на купівлю різального інструменту;
- використання запропонованої конструкції збірної решітки
забезпечує підвищення продуктивності вовчка та зменшення втрат м’ясного
соку при подрібненні м’ясної сировини;
4
- використання запропонованої конструкції захисного піддону
дозволяє суттєво зменшити зношування робочого циліндру та шнеку вовчка.
В кваліфікаційній роботі магістра відомих літературних джерел та
виконано аналіз конструкцій вузлів вовчків, які застосовуються в харчовій
промисловості, описано принцип роботи технологічної лінії по виготовленню
варених ковбас та конструкцію вдосконаленого вовчка К7-ФВП-160.
Було проведено огляд. Визначено задачу, що потребує вирішення –
підвищення довговічності вовчка.
Виконано технологічний, міцнісний та кінематичний розрахунки.
Проведено наукові дослідження з пошуку шляхів підвищення довговічності
вовчків.
Ключові слова: м'ясорізальний вовчок, шнек, циліндр, решітки,
міцність, зношування, довговічність, ефективність роботи.
ABSTRACT
Improving the operational characteristics of a meat grinder. – Master’s
qualification thesis.
Scope of work. The master’s qualification thesis consists of an introduction, 5
chapters, conclusions, and a list of references. The work is presented on 88 pages and
contains 39 figures and 5 tables.
The aim of the research is to improve the operational characteristics of one of
the main types of equipment used in the meat-processing industry — the K7-FVP-
160 meat grinder — by improving the stress–strain state of the grinder plates and
reducing the wear of the working cylinder and the screw (auger) through constructive
enhancement.
Scientific novelty of the obtained results lies in the following:
quantitative indicators of rib wear on the grinder cylinder have been obtained;
stress–strain characteristics of the plates in the modular grinder design have
been established;
5
new directions for improving meat grinders have been proposed.
Practical significance of the obtained results:
the obtained quantitative indicators of stress–strain state and wear resistance
can be used to determine the technical level of meat grinders, justify
maintenance intervals, and calculate spare parts;
the use of the studied plate designs makes it possible to increase their service
life up to 2 times and reduce operating costs for purchasing cutting tools;
the use of the proposed modular plate design ensures higher grinder
productivity and reduces losses of meat juice during comminution;
the use of the proposed protective tray design significantly decreases wear of
the working cylinder and the screw.
The expected economic effect from implementing the proposed
recommendations is approximately 93.92 thousand UAH.
The master's thesis includes a techno-economic justification, a review of types
of grinder designs used in the food industry, a description of the operating principles
of a cooked-sausage production line, and the design of the improved K7-FVP-160
grinder.
A review of the literature was conducted and an analysis of grinder component
designs was performed. The key problem identified for solution was the increase of
grinder service life.
Technological, strength, and kinematic calculations were carried out, and
scientific research was performed to identify ways to increase the durability of meat
grinders.
Keywords: meat grinder, screw (auger), cylinder, grinder plates, strength, wear,
durability, operational efficiency.
6
ЗМІСТ
ВСТУП 8
РОЗДІЛ 1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ 9
І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ ВОВЧКА
РОЗДІЛ 2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП 33
ДІЇ МАШИНИ
РОЗДІЛ 3.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА 41
3.1 Технологічні розрахунки вовчка 41
3.2 Кінематичні розрахунки вовчка 43
3.2.1 Розрахунок клинопасової передачі для приводу ножового 43
валу та шнека
3.2.2 Розрахунок циліндричної зубчастої передачі редуктора 47
для приводу робочого та подавального шнеків
3.3 Розрахунок міцності деталей вовчка 51
3.3.1 Визначення міцності ножа вовчка 51
3.3.2 Розрахунок робочого шнеку 52
3.4 Енергетичні розрахунки вовчка 56
3.5 Технологічні розрахунки виготовлення деталі 59
3.5.1 Розробка методів обробки поверхонь 59
3.5.2 Розробка маршруту оброки деталі 63
РОЗДІЛ 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ 67
4.1 Методики та оснащення для проведення досліджень 67
4.2 Підвищення ефективності напружено-деформованого 69
стану решіток вовчка
4.3 Визначення ступеня зношування циліндрів вовчків 77
РОЗДІЛ 5. МОНТАЖ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА ТЕХНІЧНЕ 82
ОБСЛУГОВУВАННЯ ВОВЧКА
ВИСНОВКИ 86
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ 87
7
ВСТУП
Харчова промисловість у сучасних умовах вимагає висококваліфікованих
фахівців, здатних ефективно працювати з технологічним обладнанням,
пропонувати інноваційні технічні та технологічні рішення, а також розробляти
сучасні зразки устаткування.
Сучасний розвиток технологій виробництва м’ясної продукції
характеризується динамічністю та активним використанням прогресивних
методів обробки й відповідного обладнання. Проте, на багатьох харчових
підприємствах і досі експлуатується значна кількість застарілого технічного
обладнання. Щоб забезпечити ефективну роботу цього обладнання, освоїти
новітні його типи та вдосконалювати навички проектування прогресивних
конструкцій, необхідно глибоко розуміти особливості пристроїв і принципи їх
експлуатації.
М’ясорізальні вовчки є невід’ємною частиною обладнання технологічних
ліній, що використовуються для виготовлення ковбасних виробів і м’ясних
консервів. Хоча їх конструкція досить проста, до їхньої роботи пред'являються
високі вимоги. Якість переробки м'ясної сировини прямо впливає на якість
кінцевої продукції, тому ефективність роботи вовчка має вирішальне значення.
Сучасні моделі вовчків вирізняються як своїми кінематичними схемами
та типами приводів, так і конструктивними особливостями окремих елементів.
Впровадження найбільш передових і ефективних технічних рішень в
конструкції робочих органів є доцільним для підвищення ефективності роботи
вовчків. Зразки сучасних інженерних рішень представлені такими провідними
світовими виробниками як Seydelmann, GEA Convenience-Food Technologies,
Laska, MaDo. Inotec тощо.
Метою кваліфікаційної роботи магістра є вирішення окреслених завдань,
спрямованих на вдосконалення технологій та конструктивних характеристик
м’ясорізальних вовчків.
8
РОЗДІЛ 1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ
ТА ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ ВОВЧКА
Вовчок є машиною для середнього подрібнення м'ясної сировини та
відіграє важливу роль у технологічній лінії виробництва ковбасних виробів.
Його значення зумовлене визначальним впливом на якість готового продукту,
можливістю здійснення ефективного вакуумування сировини, а також високою
вартістю, що перевищує витрати на інше технологічне обладнання лінії.
У цьому контексті особливий акцент робиться на забезпеченні ефективної
роботи вовчків, їхньої надійності, зручності у використанні та економному
витрачанні матеріальних ресурсів. Прикладом є модель К7-ФВП-200-02, яку
випускає ВАТ «Полтавамаш» і яка зображена на рис. 1.1. Цей вовчок
виділяється більш інтенсивним режимом роботи завдяки підвищеній частоті
обертання робочого шнека. Така особливість сприяє збільшенню
продуктивності та забезпеченню вищої потужності приводу.
Основним призначенням вовчка є подрібнення охолодженого жилованого
м’яса до заданого ступеня дисперсності. Цей ступінь визначається розміром
отворів у вихідній ножовій решітці: що менший діаметр отворів (від 3 до 25мм),
то тонше подрібнення отримується на виході. Таким чином, решітка фактично
задає режим роботи обладнання й визначає структуру подрібненої маси.
Корпус машини має безкаркасне виконання та встановлений на чотирьох
віброопорах. Таке рішення забезпечує зниження передачі коливань на
фундамент і підвищує стабільність роботи. У передній частині корпусу
розташована масивна база, призначена для монтажу приводу. Бункер
формується шляхом зварювання декількох панелей, включно з боковими
стінками, що забезпечує його жорсткість. Корпус робочого шнека
закріплюється до фланця бункера за допомогою болтових з’єднань, що
полегшує обслуговування та монтаж.
У конструкції передбачено наявність двох бічних дверцят. На правих
дверцятах змонтована електрична шафа керування — вона захищена та
9
розміщена в межах габариту корпусу. На передній панелі встановлено окремий
пульт, за допомогою якого оператор здійснює керування робочими режимами.
Привод основного шнека обладнаний двошвидкісним електродвигуном
потужністю 22,4 або 33,5кВт. Передавання крутного моменту виконується
клинопасовою передачею, яка містить 12 ременів типорозміру А — це
забезпечує рівномірність навантаження та плавність роботи. Нижче наведено
основні технічні характеристики вовчка:
Продуктивність машини: 6500 кг/год;
Діаметр перфорованих решіток: 200 мм;
Об’єм бункера: не менше 280 л
Електродвигун приводу робочого шнека: 22,4 чи 33,5 кВт
Швидкість обертання шнека: 179, 358 об/хв
Рисунок 1.1 – Вовчок вітчизняного виробництва моделі К7-ФВП-200-02
Вовчок Seydelmann AG 160, який виробляється на машинобудівному
підприємстві Maschinenfabrik Seydelmann KG (Німеччина), зображений на
рисунку 1.2. Конструкція цієї моделі привертає особливу увагу, оскільки у ній
реалізовано низку інженерних рішень, що суттєво відрізняють її від
традиційних машин аналогічного класу.
10
Однією з ключових особливостей є оригінальне компонування подачі
продукту: подавальний шнек встановлено перпендикулярно до основного
робочого шнека. Такий підхід дозволяє одночасно зменшити габарити машини
та забезпечити стабільне, рівномірне надходження м’ясної сировини до робочої
зони. Подавальний шнек виконано у конічній формі, причому діаметр його
витків поступово зменшується уздовж напрямку руху продукту. Завдяки цьому
великі шматки м’яса надійно захоплюються з бункера і плавно переміщуються
у простір між витками робочого шнека, не створюючи різких навантажень.
Більшість елементів машини виготовлено з нержавіючої сталі, що
забезпечує довговічність і відповідність санітарним вимогам. Водночас
подавальний шнек вироблено зі спеціального високоякісного чавуну, що
гарантує його механічну міцність та стійкість до стирання. У цій моделі
використано решітки діаметром 160 мм.
Горловина, де розташований різальний комплект, обладнана захисним
кожухом із електронною системою блокування — це виключає можливість
потрапляння руки оператора до небезпечної зони під час роботи. Бункер
ємністю 400 літрів також має додаткову запобіжну рамку, оснащену
електронним блокуванням, що додатково підвищує рівень безпеки.
а) б)
Рисунок 1.2 - Вовчок німецького виробництва моделі Seydelmann AG 160:
а) – зовнішній вигляд вовчка; б) – конічний подавальний шнек
11
Приводна система вовчка може постачатися у кількох варіантах, залежно
від потреб виробництва та конфігурації робочої лінії. У стандартному
виконанні обертання робочого шнека забезпечує двошвидкісний трифазний
асинхронний електродвигун потужністю 25/37 кВт. Він працює від мережі
змінного струму та дає можливість обирати один із двох режимів швидкості,
що дозволяє оптимізувати процес подрібнення під конкретний тип сировини чи
продуктивність лінії. Для підвищення надійності електродвигун має ступінь
захисту IP55, що гарантує стійкість до дії пилу та вологи, які неминуче
присутні в умовах м’ясопереробного виробництва. Завдяки такому виконанню
забезпечується довша безаварійна робота та мінімізуються експлуатаційні
ризики. Для приводу подавального шнека використовується трьохшвидкісний
електродвигун потужністю 3 кВт.
У якості опціонального рішення для приводу робочого шнека можливо
встановити електродвигун потужністю 60 кВт із частотним перетворювачем,
що дозволяє програмувати до шести різних частот обертання. При цьому для
подавального шнека будуть доступні до п’яти програмованих частот обертання,
що дає змогу оптимізувати роботу вовчка з урахуванням обробки різних типів
та сортів сировини.
Приводна система обладнана двоступеневим контролем температурного
навантаження: перший сигнал вказує на потребу зменшити швидкість
обертання подавального шнека, а другий автоматично відключає двигун
головного приводу. Електрична шафа розміщується окремо від основного
устаткування.
Особливу увагу привертає спеціалізований вузол мілкого різання, який
розташовується безпосередньо на виході з основного різального модуля. Це
додаткове обладнання виконує роль тонкого регулювального елемента: саме
воно формує остаточну структуру подрібненої маси. Основною його функцією
є створення потрібної консистенції та визначеного гранулометричного складу
фаршу, які повинні відповідати технологічним вимогам конкретного виду
ковбасної продукції. На рисунку 1.3 наведено приклад роботи такого
12
пристрою, що дає змогу бачити його призначення та місце у загальній схемі
подрібнення.
а) б)
Рисунок 1.3 - Пристрій мілкого різання вовчків Seydelmann:
а) – ніж; б) – привод пристрою мілкого різання
Ніж кінцевого різання розміщений після вихідної решітки, що дає
можливість додатково подрібнювати м'ясо, яке виходить із решітки у формі
довгих джгутів. Це сприяє досягненню однакової довжини шматочків та
рівномірної зернистості фаршу. Привод кінцевого ножа реалізований у вигляді
навісного механізму, який оснащено електродвигуном постійного струму. Таке
рішення не випадкове: двигуни цього типу дозволяють забезпечити плавне й
високоточне регулювання частоти обертання, що є критично важливим для
тонкого налаштування процесу різання.
Завдяки автономності приводу кінцевого ножа його швидкість можна
варіювати незалежно від частоти обертання робочого шнека або основного
різального комплекту. Це відкриває можливість гнучко змінювати
гранулометричний склад фаршу у широких межах — від більш грубого до
дрібнодисперсного. Така конструктивна особливість робить машину
універсальною для виробництва різних видів ковбасних продуктів, де вимоги
до структури фаршу можуть суттєво відрізнятися.
Таке рішення дозволяє налаштовувати текстуру фаршу відповідно до
вимог, забезпечуючи рівномірність його структури незалежно від особливостей
13
початкової сировини. Пристрій кінцевого різання ефективно інтегрується у
виробничі процеси виготовлення сирокопчених, напівкопчених ковбас та
ковбас для смаження, гарантуючи високу якість продукції та необхідні
характеристики.
Обладнання також оснащене механізмом для завантаження сировини із
гідроприводом (рисунок 1.4). У стандартній комплектації механізм
пристосований для роботи з візками об'ємом 200 літрів типу «BW 200». Проте
за потреби замовника система може бути адаптована для візків на 300 літрів
типу «BW 300». Це конструктивне рішення значно спрощує та прискорює
санітарну обробку обладнання.
Рисунок 1.4 - Гідравлічний завантажувальний пристрій Seydelmann
Конструкція механізму завантаження має низку переваг у порівнянні зі
щогловими підйомниками, які обладнані електромеханічним приводом та
належать до окремого типу допоміжного обладнання. Використання
гідроприводу забезпечує майже повну відсутність потреби в технічному
обслуговуванні, оскільки конструкція виключає наявність таких негігієнічних і
зношуваних елементів, як ланцюгові чи гвинтові передачі, які до того ж часто
виходять із ладу.
Ще однією значною перевагою цієї конструкції є те, що при
непрацюючому вовчку завантажувальний пристрій може перебувати в
14
крайньому верхньому положенні над машиною. Це рішення сприяє економії
виробничої площі, що є важливим для оптимізації роботи цеху.
Вовчки серії Laska WW, які виготовляє австрійська компанія
Maschinenfabrik Laska GmbH, за своїм конструктивним виконанням багато в
чому нагадують машини фірми Seydelmann. Це пояснюється тим, що в обох
випадках застосовано кутове розташування подавального шнека, що забезпечує
компактність компонування та ефективність подачі сировини.
У цій лінійці передбачено використання ножових решіток різного
діаметра — 130, 160, 200 та 280 мм, що дозволяє пристосувати обладнання до
різних виробничих умов і типів подрібнення. Всі елементи корпусу та ключові
вузли виготовляються з нержавіючої сталі, що гарантує високу корозійну
стійкість та відповідність санітарним нормам м’ясопереробної промисловості.
Конструкція машин оснащена повним комплектом захисних та
блокувальних механізмів, які запобігають доступу оператора до небезпечних
зон під час роботи й суттєво підвищують рівень експлуатаційної безпеки. На
рисунку 1.5 наведено загальний вигляд представника цієї серії вовчків.
а) б)
Рисунок 1.5 - Вовчок австрійського виробництва моделі Laska WW 160:
а) – зовнішній вигляд машини; б) – ножі і решітки
15
У конструкції вовчків може застосовуватися спеціальний жилувальний
різальний комплект, який оснащено системою осьового відведення твердих
включень. Такий різальний модуль має низку функціональних переваг. Однією
з ключових є те, що ножі цього комплекту приводяться в дію окремим
приводом, який працює незалежно від робочого шнека. Завдяки роздільному
керуванню приводами вдається забезпечити підвищену частоту обертання
ножів порівняно зі шнеком, що суттєво покращує якість жилування та дозволяє
ефективно відокремлювати тверді частинки без перевантаження шнекового
механізму. Такий підхід також сприяє стабільнішій роботі різального вузла та
підвищує загальну продуктивність обладнання.
Ці пристрої оснащуються гідравлічним виштовхувачем для робочого
шнека та приставним електромеханічним завантажувачем, який спрощує
подачу сировини. Для забезпечення швидкої та ефективної санітарної обробки
передбачений зручний демонтаж циліндричного подавального шнека.
На рисунку 1.6 подано зображення двох промислових моделей вовчків —
MEW 621 та MEW 727. Кожна з них має власні особливості конструкційного
виконання та призначення. Модель MEW 621 оснащена транспортером
безперервної дії, який відводить подрібнену сировину одразу після завершення
процесу різання. Завдяки такій конструкції машина може працювати як частина
безперервної технологічної лінії, не потребуючи зупинок або циклічних
операцій для вивантаження продукту. Це істотно підвищує продуктивність та
полегшує інтеграцію вовчка у складні виробничі системи.
Конструкція подавального вузла вовчка MEW 727 (рис. 1.7) вирізняється
низкою інженерних особливостей, на які варто звернути окрему увагу.
Безпосередньо в бункері змонтовано два подавальні шнеки, які обертаються у
протилежних напрямках. Таке компонування не є випадковим: зустрічне
обертання створює інтенсивний рух сировини у центральну зону приймання,
запобігає її злежуванню та забезпечує стабільне й рівномірне завантаження
робочого шнека.
16
Виготовлення шнеків може бути як із полімерних матеріалів, так і з
металевих, із застосуванням унікальних конструкторських рішень. Основна
мета впровадження нової конструкції подавальних шнеків полягає в
забезпеченні додаткових етапів подрібнення сировини, що сприяє збільшенню
продуктивності машини та зниженню її енергозатратності. Завдяки цій
конструкції стає можливим виконання двох додаткових етапів подрібнення.
а) б)
Рисунок 1.6 – Вовчки німецьких моделей MaDo:
а) –MaDo MEW 621; б) – машина MaDo MEW 727
У зоні захоплення сировини в бункері шнеки обладнані не цільними
витками, а сегментами (рис. 1.7, а), що дозволяє здійснювати попереднє
подрібнення підмороженої м’ясної сировини вже на початковому етапі процесу
всередині бункера. Попереднє дроблення заморожених блоків відбувається на
спеціалізованих установках. Використання циліндричних елементів на кінцях
витків у зоні захоплення, які розташовані концентрично відносно осі шнека,
вирішує два ключові завдання: забезпечення тонкого витка для надійного
захоплення шматків сировини та одночасне збільшення його товщини для
17
ефективного ущільнення зазору між шнеком і стінками робочого циліндра. Це
суттєво зменшує реверсивний потік сировини, що значно впливає на
покращення продуктивності обладнання.
а) б)
Рисунок 1.7 - Конструкція подавальних шнеків вовчків MaDo MEW 727:
а) – два шнеки ; б) – передня опора із радіальними ребрами
Кожен із подавальних шнеків обладнано змінною різальною вставкою,
яка встановлюється на кінці останнього витка та фіксується різьбовим
з’єднанням (рис. 1.7, б). Ці змінні елементи працюють у парі з радіальними
ребрами опорної пластини, розташованими на передньому торці шнеків. Разом
вони утворюють локальні різальні вузли, що функціонують як додаткові
ступені подрібнення.
Під час обертання подавальні шнеки формують різальні пари, які активно
подрібнюють сировину ще до її надходження в зону основного робочого шнека.
Таким чином, у вовчках компанії MaDo продукт проходить два проміжні етапи
подрібнення перед попаданням до головного різального комплекту.
Дослідження показали, що така багатоступенева схема подрібнення дозволяє:
• підвищити питому продуктивність обладнання;
• зменшити енергоємність процесу, оскільки навантаження на основний
шнек і різальний комплект значно знижується.
18
Подальше вдосконалення — оптимізація конструкції робочих та
подавальних шнеків, переробка гільз робочого циліндра, модернізація
ножового вузла та впровадження ефективних режимів перероблення
замороженої сировини — дозволили компанії MaDo досягти помітного
технічного прогресу. У результаті встановлена потужність вовчків цієї марки
зменшена у 1,5–2 рази порівняно з аналогічними машинами інших виробників
без втрати продуктивності.
Основні технічні характеристики моделі MEW 727 такі: діаметр
різального комплекту — 160 мм; можливі конфігурації ножових елементів — 3,
5 або 7 шт.; потужність приводу робочого шнека — 38 або 63 кВт, залежно від
того, застосовано двошвидкісний електродвигун чи систему частотного
керування. Привод подавальних шнеків має потужність 11/19 кВт. Частота
обертання робочого шнека становить 150/300 об/хв із двошвидкісним приводом
або діапазону від 1 до 300 об/хв за умови частотного керування. Подібно,
частота обертання подавальних шнеків дорівнює 12/24 об/хв при використанні
двошвидкісного приводу, а з частотним керуванням – від 1 до 36 об/хв.
Місткість бункера становить 500 літрів, а продуктивність вовчка досягає 4000
кг/год.
Вовчки марки Kolbe (рис. 1.8) вирізняються застосуванням робочого
шнека і робочого циліндра зі спеціальної неіржавіючої сталі, легованої
бронзою. Цей сплав розроблений у такий спосіб, щоб забезпечити максимальну
зносостійкість і мінімізувати тертя між деталями, які працюють під високими
навантаженнями.
На рис. 1.9 представлені конструктивні особливості окремих вузлів
вовчка AWK130. У цьому механізмі використовується різальний комплект
системи Unger, подавальний шнек із збільшеним діаметром, який розташований
під прямим кутом до робочого шнека. Також передбачено зручний пульт
управління для полегшення експлуатації машини.
19
а) б)
Рисунок 1.8 - Вовчки марки Kolbe:
а) – вовчок MWЕ52; б) – вовчок AWK130
а) б) в)
Рисунок 1.9 - Виконання окремих вузлів вовчка Kolbe AWK130: а) різальний
комплект; б) подавальний шнек; в) пульт керування.
Німецька компанія Kolbe GMBH займається розробкою, виробництвом і
модернізацією обладнання для харчової промисловості та є одним із лідерів у
виробництві м’ясорубок для підприємств малої та середньої потужності. У
модельному ряді машин Kolbe GMBH представлені вовчки з різальними
комплектами діаметром 82, 100, 114, 130, 160 та 200 мм, а об'єм бункера
варіюється від 6 до 380 літрів.
20
Споживачеві також пропонується набір обладнання для виробництва
порційного фаршу, до складу якого входять: промисловий порціонер PM 150,
порціонер для супермаркетів PF 110 та конвеєр MO1500 K (рис. 1.10).
а)
б) в)
Рисунок 1.10 - Додаткове обладнання для вовчків Kolbe включає:
а) вовчок MW 114 із порціонером PM 150; б) порціонер PF 110;
в) конвеєр MO1500 K
Вовчок Karl Schnell Winkelwolf 160, вироблений у Німеччині й
зображений на рисунку 1.11, призначений для подрібнення шматкового,
безкісткового та жилованого м'яса при виготовленні фаршу, що
використовується у виробництві ковбас та інших м'ясних виробів. Ця машина
21
належить до категорії кутових вовчків, у яких подавальний шнек встановлено
перпендикулярно до робочого шнека.
а) б)
Рисунок 1.11 - Вовчок Karl Schnell Winkelwolf 160:
а) – зовнішній вигляд вовчка; б) – подавальний шнек вовчка
Вовчок може використовуватись як для заморожених, так і для свіжих
продуктів, таких як м’ясо, овочі або сир. Живильник обладнаний приводом з
регульованою частотою обертання, що в поєднанні з двоступеневим приводом
робочого шнека забезпечує дбайливу обробку продуктів. Серед додаткових
переваг пристрою варто відзначити простоту управління та легкість очищення.
Для вовчків Karl Schnell Winkelwolf пропонуються різні варіанти ріжучих
комплектів, які адаптовані до переробки конкретних продуктів, включаючи як
заморожене, так і свіже м’ясо, сир та інші харчові складові.
Електронний контролер дозволяє плавно змінювати швидкість обертання
шнеків, що сприяє отриманню якісного подрібненого продукту. Наприклад,
вовчок із решітками діаметром 160 мм оснащено робочим шнеком з
потужністю приводу 25/34 кВт, водночас привід подавального шнека складає
2,2/4,4 кВт. При використанні решіток діаметром 200 мм потужність головного
приводу зростає до 34/52 кВт.
22
Модель вовчка К7-ФВ2П-160-01, розроблена ВАТ «Полтавамаш»,
зображена на рис. 1.12. Ця конструкція залишається популярною серед
м’ясопереробних підприємств протягом багатьох років завдяки високій
продуктивності, надійності та компактності. Особливістю даної моделі є
паралельне розташування подавального шнека по відношенню до робочого
шнека.
Рисунок 1.12 - Вовчок К7-ФВ2П-160
Технічні можливості даного вовчка визначаються низкою параметрів, що
характеризують його продуктивність та робочі режими. Машина здатна
переробляти до 5000 кг сировини за годину, що робить її придатною для
використання на середніх та великих м’ясопереробних підприємствах. У
конструкції застосовуються ножові решітки діаметром 160 мм, а місткість
завантажувального бункера становить 250 літрів, що забезпечує безперервність
подачі продукту.
Геометрія робочої зони також оптимізована для зручності експлуатації:
висота, на якій здійснюється завантаження сировини, досягає 1580 мм, тоді як
висота точки вивантаження подрібненого продукту становить 880 мм, що дає
змогу легко інтегрувати машину у різні технологічні схеми.
23
Привод робочого шнека може оснащуватися двигунами потужністю 15
або 23 кВт, що забезпечує два режими обертання — 160 і 320 об/хв.
Аналогічно, для подавального шнека передбачено два варіанти
електродвигунів: 2,2 або 2,65 кВт, з частотами обертання 21 та 42 об/хв
відповідно. Така гнучкість у виборі потужності й швидкості дозволяє
адаптувати роботу вовчка під різні типи сировини та режими подрібнення.
Основним недоліком даної моделі вовчка є висока собівартість його
робочих компонентів — робочого шнека, циліндра, ножів і решіток.
Впровадження сучасних конструктивних змін у будову цього вовчка дозволить
поліпшити його технічний рівень і зробити продукт більш привабливим для
споживачів.
Зокрема, необхідно оптимізувати виробничі витрати на виготовлення
робочих органів вовчка та забезпечити їх легшу ремонтопридатність. Це
сприятиме зниженню експлуатаційних витрат для кінцевих користувачів.
Конструкція робочого шнека та циліндра. У вовчках класичного типу
використовується металевий робочий шнек (рис. 1.13) та металевий робочий
циліндр. Внутрішня поверхня циліндра оснащена литими або фрезерованими
пазами, які запобігають прокрутці шматків м’яса разом зі шнеком і сприяють
ефективній роботі механізму.
Рисунок 1.13 - Конструкція робочого шнека вовчка
24
Недоліками такої конструкції шнека є його висока вартість і низька
ремонтопридатність. Аналогічні проблеми притаманні й робочому циліндру.
Зношування ребер циліндра та зовнішньої кромки шнека негативно
впливає на продуктивність вовчка і водночас збільшує енергоспоживання. Це
відбувається через утворення збільшеного зазору, який спричиняє зворотний
викид "текучої" частини сировини під тиском у робочій зоні.
Продуктивність вовчка знижується пропорційно розміру зазору,
піднесеного до куба, а також рівню тиску в робочій зоні. Для вовчків із
діаметрами решіток 160 і 200 мм оптимальним є підтримання зазору не більше
0,9 мм. Збільшення зазору до 6 мм істотно погіршує показники: продуктивність
зменшується з 4,5 до 1,5 т/год, а енерговитрати зростають із 3 до 12 кВт·год/т.
У зв'язку з цим важливо передбачити можливість оперативного ремонту
або заміни шнека та циліндра, що дозволить підтримувати ефективну
експлуатацію вовчка.
Вовчки марки MaDo мають конструктивні особливості у виконанні
зазначених робочих частин. Інженери німецької компанії Maschinenfabrik
Dornhan GMBH (торгова марка «MaDo») внесли до конструкції вовчків кілька
змін. Зазначимо оригінальну конструкцію робочого шнека: він складається зі
сталевого валу, на якому змонтовано полімерний шнек (рис. 1.14, а).
Полімерний шнек, при взаємодії з сировиною, формує антифрикційну
пару з низьким коефіцієнтом тертя, що дозволяє зменшити енергозатрати на
транспортування матеріалу. Крім того, корпус з полімеру виконує роль
термоізоляції, запобігаючи надмірному нагріванню сировини.
Цікавим інженерним рішенням є конструкція робочого циліндра вовчка.
Гладкий циліндр обладнано металевою гільзою з гвинтовими пазами. Сітчаста
конструкція гільзи служить функціональною альтернативою циліндрам зі
спіральними ребрами. Перемички між пазами виконують роль виступаючих
елементів, сприяючи легшому переміщенню сировини при взаємодії зі шнеком.
25
а) б)
Рисунок 1.14 — Приклади модернізованих робочих елементів вовчків
MaDo: а) збірний робочий шнек, конструкція якого поєднує металевий вал і
полімерну гвинтову частину; б) гільза робочого циліндра, виконана у
вдосконаленому конструктивному варіанті
Сітчаста гільза має суттєві переваги, зокрема високу технологічність
виготовлення, адже пази формуються шляхом вирізання з трубчастої заготовки
на верстатах плазмового або лазерного різання з ЧПК. Окрім цього, вона
забезпечує ремонтопридатність робочого циліндра у разі зношування його
внутрішньої поверхні. Гвинтові лінії сітчастої гільзи разом із замороженою
сировиною створюють антифрикційну пару з низьким коефіцієнтом тертя
ковзання, що значно зменшує зусилля, необхідне для переміщення сировини по
робочому каналу вовчка. Рекомендовано впровадити зазначені конструктивні
рішення у конструкції вовчка К7-ФВП-160.
Ріжучий комплект. Схема та конструкція ріжучого комплекту показані
на рис. 1.15.
26
Рисунок 1.15 - Схеми різальних комплектів вовчків:
1 – кільце-підпора; 2 – вихідна решітка; 3 – чотиризубий ніж із прямолінійними
кромками; 4 – проміжна решітка; 5 – приймальна решітка
Решітки. На рис. 1.16 показано основні типи конструкцій решіток, які
використовуються в сучасних моделях вовчків. Решітки вовчка можуть містити
отвори з діаметром 30, 20, 18, 13, 10, 8, 5, 4, 3, 2,5, 2 та 1,5 мм.
Зазвичай отвори на перфорованій частині решіток розміщують за
ромбічною сіткою з кутами 60° і 120°, для отворів від 1,6 до 5,0 мм. Отвори
більшого діаметра розташовують по концентричних колах. Кількість і інтервал
між отворами визначаються розмірами решітки та діаметром самих отворів.
27
а) б) в)
Рисунок 1.16 - Решітки вовчка зазвичай бувають наступних типів:
а) приймальна решітка; б) проміжна решітка з отворами, розташованими по
спіралі; в) вихідна решітка з отворами, розташованими в шаховому порядку
Недоліками існуючих конструкцій приймальних, проміжних та вихідних
решіток, які використовуються на практиці, є наступне: недостатня
ефективність різання сировини через кут ріжучої кромки отворів решітки 90°;
надмірне споживання високоякісної легованої сталі для їх виготовлення. Це
спричинено тим, що при зношенні решітки до половини її товщини вона
вважається непридатною для подальшого використання, оскільки втрачає
необхідну жорсткість і міцність. У результаті значна частина матеріалу решітки
не задіяна для безпосереднього різання сировини, а слугує виключно для
забезпечення структурної міцності.
Розв’язання зазначених проблем пропонується у винаході, розробленому
кафедрою ПХВВНП ЧДТУ. Конструкція представлена збірною решіткою
(рис.1.17), що включає центральну частину в формі диска або кільця з
торцевими отворами. До цієї центральної частини приєднуються накладні
елементи, які можуть кріпитися з одного або обох торців. Для правильної
орієнтації накладних елементів щодо центральної частини передбачено
спеціальні орієнтуючі штифти. Закріплення елементів реалізується за
допомогою кріпильних деталей, зокрема болтів.
28
1
2
3
4
5
а)
1 2 1 2 3
б) в)
Рисунок 1.17 - Решітка збірної конструкції
Через певний період експлуатації відбувається затуплення країв торцевих
отворів на накладних частинах, а також зношення торцевих поверхонь цих
елементів. Для заміни накладних частин 2 необхідно відкрутити кріпильні
елементи 4 (болти) та зняти зношені деталі. На їхнє місце встановлюють нові
накладні частини 2, ретельно позиціонуючи їх за допомогою орієнтуючих
елементів 3 (штифтів). Після цього нові накладні частини 2 закріплюють
кріпильними елементами 4 (болтами).
Виконання торцевих отворів, як показано на рис. 1.17, б, забезпечує
простоту технологічного процесу виготовлення торцевих отворів у центральній
та накладних частинах. У свою чергу, виконання торцевих отворів за схемою,
представленою на рис. 1.17, в, сприяє значному підвищенню різальної здатності
29
решітки. Однак суттєвим недоліком цієї конструкції є недостатня площа
опорних поверхонь, призначених для витримування моменту тертя та моменту
різання, які передаються обертовим ножем.
Тому доцільно розробити заходи із вдосконалення збірної решітки для її
більш ефективної адаптації до практичного використання у вовчках.
Ножі. Ножі вовчків характеризуються широким розмаїттям конструкцій.
Вони мають кілька лез, зазвичай від 4 до 8 (рис. 1.18). Леза можуть бути
розташовані радіально або з ексцентриситетом відносно центру решітки.
Серед моделей ножів виділяються варіанти зі змінними лезами-вставками
(рис. 1.18, б). Такі конструкції сприяють економії на придбанні ріжучого
інструменту, оскільки корпус ножа виготовляється з конструкційної сталі, а для
ріжучих вставок, які мають низьку металоємність, використовуються леговані
сталі або тверді сплави. Застосування ножів збірної конструкції доцільно,
наприклад, у вовчку моделі К7-ФВП-160.
Матеріали решіток та ножів. У процесі експлуатації вовчків значне
зношування решіток є звичайним явищем. Тривалість використання решіток зі
сталі У8А до першого переточування становить 1-2 робочих дні (при
двозмінній роботі), для сталі ХВГ — не більше 4 робочих днів. Граничне
зношування решіток відбувається через 10-15 робочих днів.
Підвищення зносостійкості і довговічності решіток залежить від
правильного вибору матеріалу, оптимального розташування отворів на робочій
поверхні решітки та технології виготовлення, враховуючи режим термічної
обробки.
Для виробництва решіток застосовують різні матеріали, зокрема:
інструментальні вуглецеві сталі У7, У8А; інструментальні леговані сталі 9ХС,
ХВГ; конструкційні вуглецеві та леговані сталі 65Г, 30ХН3А, 40Х13, Х12М
тощо.
30
а) б)
Рисунок 1.18 - Ножі чотирилезові:
а) – ножі з прямими лезами; б) – ніж із прямим лезами, розташованими з
ексцентриситетом, та із змінними різальними вставками
Привертає увагу група зносостійких сталей шарикопідшипникового типу,
таких як ШХ15 і ШХ15СГ. Ці сталі леговані доступними елементами,
відсутність дефіциту яких робить їх привабливими для використання. У
відпаленому стані вони добре обробляються різанням. Після термічної обробки
матеріал набуває високої ударної в'язкості та чудових ріжучих характеристик.
У гарячому стані сталь типу ШХ15 легко піддається куванню, деформації
шляхом плющення та висадці. Вона демонструє гарну прогартовуваність, а
після загартування та низького відпуску досягає твердості до HRC 65.
Зносостійкість решіток, виготовлених із сталей ШХ15 і ШХ15СГ, в 3,5-4
рази перевищує зносостійкість решіток із сталей У8 і У8А, а також у 2-2,5 рази
перевищує зносостійкість решіток із дефіцитної сталі ХВГ.
На основі проведеного аналізу літературних джерел можна зробити такі
висновки:
● рекомендується знизити собівартість виробництва робочих елементів
вовчка К7-ФВП-160 та покращити їхню ремонтопридатність;
● доцільно використовувати у конструкції вовчка шнек та робочий циліндр
модульного типу;
31
● перспективним рішенням є впровадження ножів зі змінними різальними
вставками;
● потрібно вдосконалити збірну решітку для покращення її адаптації до
умов практичного застосування;
● варто розробити конструкцію приймальної решітки, яка матиме
мінімально можливу собівартість виготовлення;
● для різальних елементів ножів та решіток доцільно застосовувати сталі та
сплави із підвищеними твердими характеристиками та зносостійкістю.
32
РОЗДІЛ 2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ ТА ПРИНЦИП ДІЇ
МАШИНИ
Вовчок моделі К7-ФВП-160-01 призначений для подрібнення
безкісткового м'яса та м'ясопродуктів при виготовленні фаршів для ковбасних і
інших м'ясних виробів. Сировина охолоджується в природних умовах до
температури навколишнього середовища — від +10 до +12°С, або спеціальним
способом із застосуванням низьких температур — від +2 до +3°С у товщі
продукту.
Конструкція вовчка включає чотири основні частини (рис. 2.1). В
живильну частину входить завантажувальна чаша 1, корпус шнеків 7, а також
приймальний шнек 6 і робочий 4, які розташовані горизонтально всередині
корпусу. Ріжуча частина складається з ножів і набору решіток 5, а також
циліндра з внутрішніми спіральними ребрами 8 та гайки 10, що дозволяє
регулювати зазор між ножами і решітками в ріжучому механізмі. У приводній
частині розміщено електродвигун 3, пост управління 12, спеціальний
циліндричний редуктор 2 та клинопасову передачу 11. У станину 9
вбудовуються всі складові: деталі, електродвигун, пускова електроапаратура і
коробка електроустаткування, в якій знаходиться захисно-пускова апаратура.
Особливістю цього вовчка є його проста конструкція, що забезпечує
зручність експлуатації та проведення ремонтних робіт. Завдяки легкому
розбиранню робочих органів механізми вовчка мають гарну доступність для
санітарної обробки.
Продуктивність, кг/год................................................................................3000
Місткість завантажувальної чаші, м3..........................................................0,07
Номінальний діаметр решіток, мм...............................................................160
Тривалість безперервної роботи ріжучого інструменту, годин..................24
Встановлена потужність електродвигуна, кВт.............................................15
Габаритні розміри, мм:..............................................................1380×580×1250
Маса, кг.............................................................................................................600
33
В и д А ( 1 : 2 ) л и с т 1
7
1 0 8 6
5
16 0 *
10 0 *
4
6 5 7 , 4 1
Б - Б М 1 : 1 л и с т 1
А- А ( 1 :1 )
А
14
А
Рисунок 2.1 - Вовчок К7 – ФВП – 1601 – завантажувальний бункер; 2 –
редуктор; 3 – електродвигун; 4 – робочий шнек; 5 – набір решіток і ножів; 6 –
приймальний шнек; 7 – корпус шнеків; 8 – циліндр; 9 – станина; 10 – гайка; 11 –
клинопасова передача; 12 – пульт керування
34
1144 00
1133 00
44 55
11
33 55
44 55 1100 00 **
33 00
55 88 00
Принцип роботи вовчка ґрунтується на поданні шматків м’яса масою до
1 кг у завантажувальний бункер 1, звідки продукт самопливом потрапляє до
корпусу шнеків. Там його захоплюють приймальний 6 і робочий 4 шнеки,
транспортують у ріжучу зону. У ріжучому механізмі сировина подрібнюється
до заданого ступеня, що досягається встановленням відповідного набору ножів
і решіток.
Сьогодні важливим є мінімізація матеріальних витрат під час
виробництва продукції. Нами запропоновано заходи, спрямовані на
здешевлення конструкції вовчка та суттєве зниження витрат на його
експлуатацію. Частина рішень запозичена за аналогією з практиками провідних
світових виробників таких пристроїв, а деякі ідеї розроблені нами вперше.
Шнек. Суцільний металевий шнек замінено на збірний – металевий вал
доповнений полімерним гвинтом, через який обертовий момент передається за
допомогою штифтів (див. рис. 2.2). Конструкція складається із суцільного
металевого валу 3, на якому з монтажним зазором розміщується поліамідний
гвинт 2, виготовлений фрезеруванням. Такий підхід дозволяє знизити вартість
шнека, покращити його ремонтопридатність і зменшити тертя об сировину.
Лівий торець валу оснащений пальцем 1 для встановлення ножів різального
комплекту, а правий – диском 5 із пальцями 4, а також втулкою 6 з
підшипником 7.
Пальці 4 призначені для передачі обертового моменту від валу до гвинта,
а втулка 6 виконує функцію передачі обертового моменту від приводу до валу,
одночасно слугуючи підшипниковою опорою ковзання для шнеку. Для осьової
фіксації втулки використовується гвинт 8.
Гільза робочого циліндру. Основна конструкція робочого циліндра
замінена на гільзу, у якій вирізано спіральні пази (рис. 2.3). Сторони цих пазів
виконують функцію ребер суцільного циліндра, попереджаючи обертання м'яса
разом із шнеком і спрямовуючи його вздовж вісі до різального комплекту. Така
конструкція шнеку та гільзи не лише сприяє зниженню їхньої собівартості, але
й забезпечує легку заміну під час необхідності. У процесі тривалої експлуатації
35
зазор між ребрами та шнеком збільшується, що негативно впливає на технічні
характеристики вовчка.
Рисунок 2.2 - Шнек збірний
Рисунок 2.3 - Гільза робочого циліндру збірна
Гільза складається зі стакана 1, до якого прикріплено трубу 2 зі
спіральними отворами. Усередині стакана розташована шпонка 4, закріплена за
допомогою гвинта 3. Труба 2 виготовляється шляхом точильного оброблення та
вирізання подовжніх отворів, використовуючи обладнання з плазмовим або
36
лазерним різанням із програмним управлінням. Після виготовлення труба
вставляється всередину стакана і закріплюється внутрішнім безперервним
зварним швом, а також зовнішніми швами, що проходять по повздовжніх
ребрах гільзи. Під час складання важливо забезпечити співвісність зовнішньої
циліндричної поверхні, яка виступає базою гільзи у вовчку.
Ніж. Замість традиційного суцільного ножа використовується новий
варіант із змінними різальними вставками (рис. 2.4). Така конструкція дозволяє
виготовляти корпус ножа із доступних конструкційних сталей, при цьому
замінюються лише різальні вставки, виконані зі зносостійких матеріалів.
Ніж включає в себе корпус 2, у пазах якого розміщено різальні вставки 1.
Ці вставки закріплюються за допомогою гвинтів 3. Бокові виступи вставок
запобігають їх зміщенню в боковому напрямку, а пази корпусу разом із
гвинтами забезпечують фіксацію від фронтального переміщення.
Рисунок 2.4 - Ніж збірний
Різальні елементи ножа (рис. 2.5) виконуються із твердого сплаву Т15К6,
що забезпечує помітне підвищення їх зносостійкості.
37
Рисунок 2.5 - Різальна вставка ножа
Проміжна та вихідна решітки. У проміжній (рис. 2.6) та вихідній (рис.
2.7) решітках пропонується використовувати змінні пластини з отворами, які
кріпляться на матриці, виготовленій із конструкційної сталі.
Рисунок 2.6 - Решітка проміжна збірна
38
Такі рішення дозволяють суттєво скоротити витрати на заміну решіток,
адже в традиційних конструкціях решітка утилізується після досягнення
половини своєї товщини через вимоги до її міцності та жорсткості.
У нашому випадку заміна матриці не потрібна, змінюються лише тонкі
пластини. Крім того, решітка в такому виконанні може бути меншою за
товщиною, що істотно знижує її гідравлічний опір. Це, своєю чергою, сприяє
полегшенню подачі сировини шнеком, робота якого споживає до двох третин
потужності приводу.
Рисунок 2.7 - Решітка вихідна збірна
Решітки мають однакову конструкцію, проте в проміжній решітці
використовуються дві змінні пластини з обох торців, тоді як у вихідній – лише
одна пластина. Кожна решітка складається з матриці 1, на якій закріплено
змінну пластину 2. Пластина монтується на штифтах 3 і фіксується гвинтом 4.
Обертовий момент, що виникає від сил тертя та різання, сприймається
39
прямолінійними сторонами решітки та матриці. Вирівнювання отворів
пластини та матриці забезпечується штифтами 3, які запресовані в матрицю.
Щільне прилягання пластини до матриці під час складання ріжучого вузла
досягається завдяки гвинту 4.
Зовнішній діаметр матриці збільшено до 186 мм у порівнянні зі
стандартними 160 мм для звичайної решітки. Це дало змогу розмістити опорні
поверхні та кріпильні елементи пластини за межами траєкторії руху леза ножа.
Розташування двох асиметричних штифтів із кожного торця забезпечує
правильне встановлення пластини із заточеною стороною назовні. Матриця має
два прямокутні пази, які полегшують демонтаж пластини.
Матриця вихідної решітки виготовляється зі Сталі 45, що дає змогу
знизити її собівартість і водночас забезпечити високу міцність при збереженні
невеликої товщини.
Рисунок 2.8 - Пластина решітки проміжної (змінна пластина)
Пластини вихідної та проміжної решіток (рис. 2.8) мають товщину 4 мм і
виготовляються зі сталі ШХ 15 або 95Х18, що характеризуються високою
зносостійкістю. У процесі експлуатації пластини заточуються до гранично
допустимої товщини в 1 мм, після чого замінюються на нові.
40
РОЗДІЛ 3.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
3.1 Технологічні розрахунки вовчка
При оцінці продуктивності вовчка приймається, що вона залежить від
обсягу потоку сировини, який проходить через різальний вузол. Відповідно,
формула для розрахунку продуктивності вовчка матиме такий вигляд:
Q 60S ñ 60 42358.9 106 21,7 1020 5624,7
, кг/год,
де S – площа отвору, через який протискується сировина, м2;
υ – швидкість поступального переміщення сировини, м/хв;
ρс — густина сировини, кг/м3 (ρ 3
с =1020÷1150 кг/м ).
Площа отвору, через який протискується сировина, м2:
S Sж. р.вуз. 4235.9мм2
,
де Sж.р.вуз. – загальна площа "живого" перерізу різального вузла.
Загальна площа "живого" перерізу різального вузла визначається за формулою:
Sж. р.вуз. в. р. (S р.пл. Sн ) 0,45 (147705358) 4235.9мм2
,
де φв.р. — коефіцієнт використання робочої площі вихідної решітки;
Sр.пл. – робоча площа вихідної решітки, м2;
Sн – площа фронтальної проекції ножа, що контактує із вихідною решіткою, м2;
Коефіцієнт використання робочої площі вихідної решітки обчислюється за
формулою:
nотв. d
2
944 32 106
отв. 944 9 103
в. р. 0,45
D2 2 2 2 6 6
р.отв. р. d р.отв. р. 146 50 10 18816 10
,
де nотв. =944 — кількість отворів у решітці;
41
dотв. = 3 мм — діаметр отворів решітки, м;
Dр.отв. р. — зовнішній діаметр зони розташування отворів решітки, м;
dр.отв.р. – внутрішній діаметр зони розташування отворів решітки, м;
Робоча площа вихідної решітки, м², обчислюється за формулою:
(D2 2
р.отв. р. d р.отв. р.) 3,14(1462 502 )
S 2
р.пл. 14770мм
4 4 ,
Площа фронтальної проекції ножа, що контактує з вихідною решіткою, м²:
Sн Sл zл 1339,5 4 5358мм2
,
де Sл – площа фронтальної проекції одного леза ножа, м2;
zл =4 — кількість лез ножа.
Швидкість поступального руху сировини визначається так, м/хв:
2
Dш dш 2
в.ш. Lв.ш. nш К зап.ш. в.ш. tш nш К зап.ш.
2
2
16086
0,25 302 5 0,75 363,17мм / с
2 ,
363,17мм / с 21,7м / хв ,
де αв.ш. — коефіцієнт подачі або використання шнека, який залежить від
довжини шнека, зазорів між шнеком і стінкою циліндра та інших факторів
(αв.ш.=0,25÷0,35);
Dш — зовнішній діаметр шнеку (по витках), м;
dш — діаметр валу шнеку, м (можна прийняти dшdр.отв.р.);
tш =30 мм — крок шнеку, м;
nш — частота обертання шнеку, хв.-1;
Lв.ш. – довжина витка шнеку, м;
Кзап — коефіцієнт заповнення міжвиткового простору шнеку (Кзап=0,75÷0,85).
42
У процесі розрахунку продуктивності необхідно враховувати
мінімальний крок шнека tш, тобто відстань між двома останніми витками. Це
значення є визначальним для транспортуючої здатності шнека, а відтак – для
швидкості руху сировини.
3.2 Кінематичні розрахунки вовчка
3.2.1 Розрахунок клинопасової передачі для приводу ножового валу та
шнека
Виконаємо розрахунок клинопасової передачі приводу ножового валу
вовчка. У процесі розрахунку будемо враховувати, що на обертання ножового
валу і робочого шнека витрачається однакова кількість енергії. Відповідно до
цього розрахунку потужність становить N = 15 кВт.
м
Рисунок 3.1 - Кінематична схема вовчка
Визначимо крутний момент на ведучому шківі:
43
30N 30 15000
T1
1 191_ Н м
n1 750
де Т – крутний момент на валах;
N – потужність на валах, Вт;
n – частота обертання валу, об/хв;
D1 – діаметр швидкохідного шківа;
D2 – діаметр тихохідного шківа.
Діаметр ведучого шківа обчислюємо за формулою:
d1 33 T1 33 191103 146мм
.
Підбираємо стандартне значення діаметру шківа – d1=150 мм.
Для заданого моменту та діаметра шківа вибрано перетин ременя типу «Б» зі
наступними розмірами:
bp = 14 мм, Т0 = 10,5 мм, bo = 17 мм, у0 = 4,0 мм, Fх = 1,38 см2.
Визначаємо діаметр більшого шківа за відповідною формулою:
750
d2 d1 u 1 150 1 0.02 226_ мм
486 .
Фактичне передавальне число визначається так:
d 226
u p
2 1,54
d 1 150 1 0.02
1
Міжосьова відстань:
amin 0.55d1 d2 T0
amax d1 d2
amin 0.55150 226 10.5
amax 150 226
amin 217.3
amax 376
44
де Т0 – висота перерізу ременя (10,5 мм).
З конструктивних міркувань приймемо а=450 мм.
Розрахункова довжина ременя по формулі:
2
d d
L 2 a d1 d 2 1
2
2 4 a
2
3.14 226 150
2 450 150 226 1493_ мм
2 4 450 .
Стандартна довжина ременя L =1400 мм.
По стандартній довжині L уточнюємо дійсну міжосьову відстань по формулі:
2
2
L d2 d1 L d2 d1 2 d2 d1
2 2
a
4
2
2
1400 226 150 1400 226 150 2 226 150
2 2
403_ мм
4
Мінімальна міжосьова відстань для зручності монтажу і зняття ременів:
Максимальна міжосьова відстань забезпечує необхідний натяг та підтягання
ременя при витяжці:
amax a 0.025L 403 0,025 1400 438_ мм .
Кут обхвату ременем меншого шківа визначаємо за формулою:
45
0 0 d2 d1 226 150
a1 180 60 1800 600 168 a1 110
403 403
Швидкість ременя розрахуємо наступним чином:
d n 3.14 150 750
v 1 5.9_ м / с
60 1000 60 1000
Початкова довжина ременя - L0 = 2240 мм.
Відносна довжина: L/Lo=1400/2240=0.625мм
Коефіцієнт довжини - CL = 0,89.
Початкова потужність при d1=150 мм і v=6 м/с - N0=2,01 кВт.
Коефіцієнт кута обхвату - Сa=0.89.
Поправка до моменту, що крутить, на передавальне число - ΔTи = 2.9 Н /м.
Поправка до потужності:
Nи 0.0001 Tи nb 0,00012,9 750 0,21_ кВт
Коефіцієнт режиму роботи при заданому навантаженні - Ср = 0,73.
Потужність, дозволену на один ремінь, обчислюємо за формулою::
N N0 C CL Nи Cp 2.010,89 0,89 0,21 0,73 3.82_ кВт
Розрахункове число ременів по формулі:
N 15
z 3.9
N 3.82
Приймаємо число ременів z’=4.
Сила початкового натягнення одного клинового ременя:
46
780 N 780 15
S0.1 q v2 0,15.92 766.5_ Н
v C Cp z
' 5.9 0,89 0,73 4
де q = 0,1 кг/м .
Зусилля, діюче на вали передачі по формулі:
0 168
Q 2 S0.1 z
' sin 1 2 766.5 4 sin 6098_ H
2 2 .
Робочий ресурс ременя, годин:
8 8
Lp
1 6 1493 7
H0 Noц Ci CH 4.7 10 1.23 119728.6
60 d1 n1 max 60 150 750 4.3
Умова Н0>5000 годин виконується.
3.2.2 Розрахунок циліндричної зубчастої передачі редуктора для приводу
робочого та подавального шнеків
Визначаємо крутний момент на ведучому валі редуктора за формулою:
30N1 30 15000
T1 191_ Н м
n1 750
де Т – крутний момент на валах; N – потужність на валах, Вт; n – частота
обертання валу, об/хв.
Передаточне число першого ступеня редуктора визначається так:
z
u 2 n 40
1 1.33
z1 n2 30 ,
де z1 = 30 – кількість зубців ведучого зубчастого колеса;
z2 = 40 – кількість зубців ведучого зубчастого колеса.
Округлене значення передаточного числа до стандартного – u=1,25.
47
У розрахунку циліндричної прямозубої передачі визначається міжосьова
відстань за формулою, мм:
T2 KH 1911,25
aw Ka u 1 3 49,51.25 1 3 14.8
2 2
u2 733 1.252 0,125
H ba
де Ка – коефіцієнт для врахування типу зубчастої передачі; КНβ – коефіцієнт
нерівномірності навантаження по ширині вінця; Т2 – величина крутного
моменту, Н*м; u=1,25 – передаточне число; σН – допустиме контактне
напруження; ψba – коефіцієнт ширини зубчастого вінця.
Округлене значення міжосьової відстані приймається як стандартне –
aw=40 мм.
Допустиме контактне напруження визначається за формулою:
H limbKHL 880 1
H 733
SH 1,2
де σHlimb – межа контактної витривалості при базовому числі циклів;
KHL – коефіцієнт довговічності; [SН] – коефіцієнт безпеки.
N
K HO
6
HL
NHE
тут NHO – базове число циклів зміни напружень;
NHЕ – еквівалентне число циклів зміни напружень.
Коефіцієнт ширини зубчастого вінця обчислюється таким чином:
b
ba 0,125
a
де b=17 мм - ширина зубчастого вінця.
48
Сумарна кількість зубців у передачі:
z z1 z2 30 40 70 .
Значення чисел зубців шестерні та колеса визначають так:
z 70
z1 31
u 1 1.25 1
z2 z z1 70 31 39
.
По округленим значенням уточнюють передаточне число:
z2 39
u 1.258
z1 31
Допустиме відхилення від номінального значення передаточного числа
становить не більше ніж 2,5% при u<4,5. Прийняте значення u=1,25 відповідає
цій умові.
Після всіх вказаних округлень перевіряють міжосьову відстань:
aw 0,5 z1 z2 mt 0,531 393.5 122.5
.
Далі виносять уточнення у розміри шестерні та зубчастого колеса та
перевіряють розрахункові контактні напруження. В результаті округлення
розмірів остаточні коефіцієнти параметрів передачі можуть змінитися в
порівнянні з попереднім аналізом.
Контактне напруження обчислюється за формулою:
2T K u 1
H 195 ZM Z Z 2 H
H
2 H
d 2 b
49
E
ZM
де 1 2 =275 - коефіцієнт механічних властивостей матеріалу
спряжених зубців коліс; його розмірність відповідає параметру E .
2cos 2
ZH 1,82
sin 2w sin 40
- безрозмірний коефіцієнт форми спряжених
поверхонь зубців у полюсі зачеплення;
4 4 1,79
Z 0,86
3 3 - коефіцієнт для сумарної довжини контактних
1 1 2
1,88 3,2 cos 1,88 3,2 11,79
z z 70
ліній, 1 2 – коефіцієнт торцевого
перекриття.
У результаті вираз для контактного напруження набуває вигляду:
Z Z T K u 13
H 195 M 2 H
2 H
aw b u .
3
1,82 0,86 1911,21.25 1
H 195 38
420 52 12
МПа
Для передач, що працюють з піковими навантаженнями, важливо
перевірити відсутність пластичної деформації або крихкого руйнування зубців.
Максимальне напруження при піковому навантаженні обчислюється за
формулою:
T 3*191
2max
max H 38 54.8
T2 191
;
Це значення не має перевищувати граничне допустиме напруження, яке
становить 3,1σТ=340 МПа. Умова дотримана.
50
3.3 Розрахунок міцності деталей вовчка
3.3.1 Визначення міцності ножа вовчка
Міцність леза ножа можна оцінити наступним чином. Відповідно до
умови міцності трикутника, на який діє розподілене навантаження (рис. 3.2),
момент, що прикладений до сторони профілю, визначається:
q h2
M л
1max
2
де q – розподілене навантаження яке діє на сторону профілю висотою hл.
Максимальне напруження у фігурі становить:
M
1max
max доп
W1
де W1 – міцність перерізу;
σдоп – допустиме напруження (σдоп=380 МПа).
Для встановлення залежності ширини сторони профілю bл від висоти
сторони hл проводимо наступні математичні перетворення:
cл b
2
л M 2
W 1max q h
1 л
6 доп 2 доп .
Звідси мінімально допустима ширина основи леза повинна мати наступне
значення:
3q 3 8 103
bл hл 47 103 47 103 0.048 2.3мм
c 3
л доп 27 10 380
,
51
де с = 27 мм – ширина леза ножа.
Рисунок 3.2 - Розподіл навантаження на лезо ножа
Розподілене навантаження в межах q=3,42-3,85 кН/м, відповідає
питомому зусиллю для різання парного м’яса а значення в межах q=7,2÷9,2
кН/м, відповідає зусиллю для різання замороженого м’яса.
Умова міцності ножа дотримується.
3.3.2 Розрахунок робочого шнеку
Розрахунок робочого шнека ґрунтується на зміні кутів підйому гвинтових
ліній правильної гвинтової поверхні, що зростають від периферії до центру
шнека. Через це осьове переміщення частинок матеріалу в радіальному напрямі
є неоднорідним. Для практичних розрахунків використовують середнє
арифметичне значення кутів підйому гвинтових ліній (рис. 3.3), розраховане
для периферії αD і валу αd шнека:
аср = 0,5 (αD + аd)=0,5(9,9+18)=14°.
Кути для шнека можна визначити за формулами:
52
t 88
D arctg ш arctg 9,90
Dш 3,14 160 ;
tш 88
d arctg arctg 180
dш 3,14 86
,
де tш — середній крок витків шнека, м;
Dш і dш - діаметри шнека та його валу, м.
Для урахування зниження переміщення частинок продукту в осьовому
напрямку застосовується коефіцієнт відставання:
kо = 1— (cos2 αср - 0,5fтр.·sin 2αcp)=1-(0,94-0,059)=0,12,
де fтр.= tgφтр. — коефіцієнт тертя (φтр. — кут тертя), (fтр.=0,15÷0,33; приймемо
fтр.=0,25).
Рисунок 3.3 – Схема визначення кутів підйому шнеків
Діаметр валу шнека має бути більшим за граничний, визначеного з умови:
tш 88
dnp tgтр 0,25 7мм
3,14 ,
86 7 (умова виконується).
53
Для максимальної продуктивності шнекового пристрою рекомендується
приймати невеликі кути підйому гвинтових ліній близько 10°. Зменшення цього
показника може призвести до відриву матеріалу від внутрішньої поверхні
корпусу пристрою.
Площі внутрішньої циліндричної поверхні корпусу пристрою та однієї
сторони поверхні витка на довжину одного кроку шнека визначаються за
наступними виразами, м²:
Fв.п.к. Dш tш в.ш. 3,14 0,1600,088 0,009 0,039
;
1 2 Dш 2L
Fв.ш. Dш Lгв.л. d l t ln гв.л.
ш гв.л. ш
4 dш 2lгв.л.
1 0,16 2 0,510
3,14 0,160 0,5103,14 0,086 0,284 0,0882 ln
4 3,14 0,086 2 0,284
0,080,256 0,077 0,004 0,015
де δв.ш.=9 мм — товщина витка шнека за зовнішнім діаметром в осьовому
напрямку, м;
lгв.л. і Lгв.л. — розгортки гвинтових ліній по діаметру валу та витків шнека, м.
Здебільшого при обробці парної чи охолодженої кускової м’ясної
сировини товщина витка δв.ш. приймає такі значення, що задовольняють умову
Dш 1417
в.ш. . При обробці мороженої сировини застосовуються шнеки з
Dш 912
потовщеними витками для співвідношення в.ш. . Для обробки глибоко
замороженої сировини або повторного подрібнення фаршів (в разі подачі
Dш 5,56
текучої сировини) використовують шнеки із співвідношенням в.ш. .
54
Крутний момент на валу шнека та осьове зусилля обчислюються за
методикою К. П. Гуськова за формулою:
M кp 0,131nt pmax D3 3
ш dш tgcp 0,1317 300000 0,163 0,0863 tg14
0,1317 300000 0,163 0,0863 tg14 239,8
;
Р 0,393n D2 2
вісь t ш dш pmax 0,393 7 0,162 0,0862 300000
195000 0,162 0,0862 3549
,
де nt =7 — кількість робочих кроків шнека.
Знаючи крутний момент на валу та осьове зусилля, визначають нормальне і
дотичне напруження:
Р
вісь 4 3549
сж 0,61МПа
S 3,14 0,0862
в.ш. ;
M кр 16 239,8
1,92МПа
Wp.ш. 3,14 0,0863
,
де Sв. ш. — площа поперечного перетину валу шнека, м2 ;
Wp.ш. — полярний момент опору поперечного перетину валу шнека, м3.
Еквівалентне напруження за теорією найбільших дотичних напружень
розраховують за формулою:
3 2
сж 4 2 0,612 4 1,922 15,1МПа
.
Останній виток шнека, який входить в пресову камеру, працює під дією
максимального тиску та має бути розрахованим на міцність. Один виток можна
55
наближено вважати кільцевою пластинкою, затисненою по внутрішньому
контуру в тілі валу шнека. У цьому випадку найбільший вигинаючий момент на
внутрішньому контурі такої пластинки зі сталі буде: :
p 4 2
М max Dш 1,9 0,7 1,2 5,2 ln
з.ш.
32 1,3 0,7 2
300000 0,160 1,9 0,7 1,864 1,2 1,862 5,2 ln1,86
32 1,3 0,7 1,862
1,9 0,7 1,17 1,2 1,36 3,23 1,9 0,82 1,633,23
1500 1500 2520Н м
1,3 0,7 1,862 2,25 ,
а найбільше напруження (воно ж і еквівалентне)
6М з 6 2520
зг. 186,7МПа
2
ш 0,0092
,
Dø
d
де α= ø - відношення діаметрів, величина якого практично лежить в межах від
1,8 до 3 (α=1,86).
3.4 Енергетичні розрахунки вовчка
Технологічна потужність, що витрачається в процесі подрібнення,
включає наступні складові:
N N N N
1 2 3
де N1 - потужність, що використовується для розрізання продукту, кВт;
N2 —потужність, потрібна для подолання сил тертя у деталях різального
механізму, кВт;
N3 - потужність, що витрачається на роботу живильника, тобто шнекового
механізму, кВт.
56
Розрахунок витрат потужності на розрізання продукту, кВт:
де АS - питома витрата енергії на різання або створення одиниці площі перерізу.
Наближено АS = 2,5 ... 3,5 кДж/м2;
nн =5 - частота обертання ножів, с-1;
ΣSPi =Sвих. р.+Sр.пр.р. - сумарна робоча площа ножових решіток.
Робоча площа приймальної решітки визначається за формулою:
3,14
S 2
р.пр. р. Dр.отв. р. d 2 2 2
р.отв. р. m Sпер 0,146 0,050 5 0,00042
4 4
3,14
0,1462 0,0502 5 0,00042 0,0148 0,0021 0,0127м2
4
де Sр.пр. р.– робоча площа приймальної решітки ;
m=5 – кількість перемичок поміж отворами приймальної решітки;
Sпер – площа перемички ;
Sпер aпер. bпер. 0,047 0,009 0,00042
м2
де апер.=9 мм - ширина перемички між отворами приймальної решітки, м;
bпер. = 47 мм - довжина перемички між отворами приймальної решітки, м.
Витрати потужності для подолання сил тертя між обертовими ножами та
нерухомими решітками, Вт:
N n P b z f z R2 2
2 н 3 л тр p р.отв. р. rр.отв. р.
3.14 5,3 2,5 106 0,005 6 0,13 0,0732 0,0252 5284Вт
,
57
де zл =6 — кількість лез на ножі;
zр =3 - кількість решіток;
Р3 = 2.. .3 МПа - тиск затягування різальних інструментів;
bконт. = 5 мм - ширина зони контакту ножів із решітками, м;
fтр.- коефіцієнт тертя між ножами та решітками: за умови змазування цих соком
продукту fтр. =0,1.
При умові лінійного зростання тиску у витках шнека вираз для
нормальної сили притискання продукту до поверхні шнека виглядає так:
P R2 r 2 6 2 2
ш ш zв.ш. 0,4 10 0,080 0,043 7
Pn 47549,2
2 cosc 1,92 ,
де Р = 0,3 ... 0,5 МПа – максимальний тиск продукту в робочій камері для
ефективного подрібнення, згідно умов завдання;
zв.ш. – кількість витків шнека;
Rш – радіус витків шнека, м;
rш – радіус вала шнека, м;
βс =15,8° – середній кут підйому витків шнека;
tш.сер. 109
tgc 0,28
Rш rш 80 43
Окружна сила Рокр яка виникає під дією радіальної складової сили Рn і
сили тертя, викликана при дії останньої, має такий вигляд:
Pокр Pn sin c fтр.ш. cosc 37549,2 sin15,7 0,3 cos15,7 20974,9
,
де fтр.ш. - коефіцієнт тертя продукту по матеріалу шнека ( fтр.ш. = 0,2...0,4).
58
Витрати потужності для роботи шнекового механізму, кВт:
2
N 2
3 nш Pокр R2
ш r 2
ш zв.ш. tgc fтр.ш.
3
2
2 5,3 20974 0,082 0,0432 7 tg15,7 0,3
3
28917790,8 0,0046 0,58 1949,5Вт .
Таким чином, загальна потужність приводу вовчка під час його роботи
визначається::
N N1 N2 N3 5,3 4,751,9 11,95кВт .
Для забезпечення необхідного запасу потужності при переробці більш складної
сировини приймається значення потужності приводу N=15 кВт.
3.5 Технологічні розрахунки виготовлення деталі
3.5.1 Розробка методів обробки поверхонь
При виборі методів обробки поверхонь необхідно скласти перелік усіх
можливих методів обробки, а також розрахувати кількість ступенів оброки
відповідно допусків на розмір заготовки та готової деталі. З цією метою усі
оброблювані поверхні деталі нумеруються (рис. 3.4).
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
уточнення :
Tз Т з Т1 Т n
... і1 1 2 ... і ... n i
T Т Т Т i1
д 1 2 і
де n – число ступенів обробки;
59
Тз , Тд , Ті – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки , деталі,
і-ого ступеня обробки.
Рисунок 3.4 – Нумерація поверхонь деталі «Зубчасте колесо»
Для першого ступеня чорнової обробки досяжними є величина уточнення
6; для проміжних ступенів напівчистової обробки = 3...4; для ступенів
чистової обробки з допусками точності IT5…IT7 =2.
Поверхня №1, розмір 34Н14, допуск на розмір заготовки Тз=1,3 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,3
р
з 2.1
Тд 0,5
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg2.1
n 1
0,46 0,46
Поверхня 2, розмір 1*45Н14, допуск на розмір заготовки Тз=0,6 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,6
р 2.4
Тд 0,25
60
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg2.4
n 1
0,46 0,46
Поверхня 3, розмір 115h14, допуск на розмір заготовки Тз=1.7 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1,7
р 2.1
Тд 0,8
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg2.1
n 1
0,46 0,46
Поверхня 4; розмір z=31 m=3,5, допуск на розмір заготовки Тз=1,3 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1,3
р 100
Тд 0,013
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg100
n 4
0,46 0,46
Поверхня 5; розмір 17Н14, допуск на розмір заготовки Тз=0,85 мм.
Визначмо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,85
р 2,6
Тд 0.37
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg2,1
n 1
0,46 0,46
Поверхня 6; розмір 34Н14, допуск на розмір заготовки Тз=0,85 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,85
р 2,6
Тд 0.37
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
61
lg p lg2,1
n 1
0,46 0,46
Поверхня 7, розмір 1*45Н14, допуск на розмір заготовки Тз=0,6 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,6
р 2.4
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg2.4
n 1
0,46 0,46
Поверхня 8; розмір 23Н7, допуск заготовки Тз=0,8 мм.
Т з 0.8
р 63
Тд 0,015
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg63
n 3
0,46 0,46
Поверхня 9; розмір 55Н7, допуск на розмір заготовки Тз=1,9мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1.9
р 63
Тд 0.03
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 63
n 8
0,46 0,46
Поверхня 10; розмір 10D10, допуск на розмір заготовки Тз=0,65 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,65
р 6
Тд 0,11
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg6
n 2
0,46 0,46
Всі вище розраховані дані зведено до таблиці.
62
3.5.2 Розробка маршруту оброки деталі
Використовуючи дані п. 3.6.1 проведемо розробку маршруту обробки
деталі «Зубчасте колесо». Складемо два варіанти обробки деталі та оберемо
найбільш раціональний з них.
Деталь «Зубчасте колесо» можна обробити за таким маршрутом.
005 – Заготівельна.
010 - Транспортна
015 – Термообробка.
020 - Транспортна
025 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 115 та 34 начорно;
обточування зовнішнього циліндричного діаметру 115 начорно;
розточування центрального отвору 23Н7 начорно на прохід;
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трикулачковий).
030 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 115 та 34 начорно;
обточування зовнішнього циліндричного діаметру 115 начорно;
розточування центрального отвору 23Н7 начорно на прохід;
розточування та обточування фасок.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трикулачковий).
035 - Транспортна
040 – Термообробка (нормалізація)
045 - Транспортна
050 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 115 та 34 начисто;
обточування зовнішнього циліндричного діаметру 115 начисто;
розточування центрального отвору 23Н7 під протягування;
(Токарно-гвинторізний верстат; Патрон трикулачковий).
63
64
055 – Горизонтально-протяжна:
протягування шпоночного отвору 23Н7/10D10.
(Горизонтально-протяжний 7Б55; Опора жорстка 7620-0119 МН112-63).
060 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 115 та 34 начисто;
обточування зовнішнього циліндричного діаметру 115 начисто;
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Оправка центрова С7112-4016).
065 – Зубофрезерна:
фрезерування 31 зубця m=3,5 під шліфування.
(Зубофрезерний напівавтомат 5306К; Пристрій с77502-4003).
070 - Очисна:
очищення задирок на торцях зубців.
(Напівавтомат для зняття задирок 5525; Оправка при верстаті).
075 – Контрольна
080 - Транспортна
085 – Термообробка (загартування зубців ТВЧ)
090 - Транспортна
095 – Кругло-шліфувальна:
шліфування зовнішнього діаметру 115 начисто.
(Круглошліфувальний верстат 3М167; Оправка розтискна С7160-4002)
100 – Зубошліфувальна:
шліфування 72 зубців начорно і начисто.
(Зубошліфувальний напівавтомат високої точності 5В835; оправка ф55 С7570-
4006).
105 - Транспортна
110 - Мийна
115 - Транспортна
120 – Контрольна
125- Транспортна
130 - Антикорозійна обробка
135 – Транспортна, СГД
66
РОЗДІЛ 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ
4.1 Методики та оснащення для проведення досліджень
Вовчок К7-ФВП-160 (рис. 4.1) використовується для первинного
подрібнення кускового жилованого м’яса. За умови застосування решітки
діаметром 160 мм продуктивність машини може досягати 5000 кг/год, що робить
її придатною для безперервних ліній середньої та високої продуктивності.
Оцінювання ступеня зносу робочого шнека та внутрішньої поверхні
робочого циліндра здійснювали з використанням високоточних вимірювальних
інструментів: штангенциркуля з дискретністю 0,02 мм; нутроміра, що забезпечує
точність вимірювання 0,002 мм.
Для проведення аналізу напружено-деформованого стану різального
інструменту застосовували програмний комплекс SolidWorks, а саме його
розрахунковий модуль Simulation, інтегрований у CAD-середовище. Модуль дає
змогу моделювати широкий спектр фізичних явищ: від статичного навантаження
до ударних впливів, а також виконувати частотний аналіз і прогнозування
довговічності матеріалів на основі методів механіки руйнування.
Процедура моделювання напружено-деформованого стану ножових решіток
включала такі основні кроки:
Побудова тривимірних моделей досліджуваних елементів у SolidWorks.
Призначення матеріалу — легована сталь з межею текучості 620 МПа, що
відповідає властивостям сталі марки 65Г.
Формування розрахункової сітки, де використовувалися тетраедричні
елементи; відносний розмір сітки — 0,05, радіус локального покращення —
5, рівень згладжування поверхонь — 3.
Фіксація опорних зон та точок закріплення моделі.
Задання типу та величини навантажень, що імітують реальні робочі умови.
Виконання автоматизованого розрахунку у середовищі Simulation.
Формування підсумкового звіту та аналіз отриманих результатів.
67
а) б)
в)
г)
Рисунок 4.1 - Вовчок К7-ФВП-160: а) - вовчок; б)- решітка; в) - ніж; г) - шнек.
68
4.2 Підвищення ефективності напружено-деформованого стану решіток
вовчка
У традиційних конструкціях решіток для вовчків одним із ключових
недоліків є високий гідравлічний опір, який виникає під час проходження
сировини через отвори. Через значний опір руху продукту знижується фактична
продуктивність обладнання, а сама сировина піддається надмірному стисканню,
що негативно позначається на структурі й соковитості фаршу.
Щоб усунути ці недоліки, була створена нова вдосконалена конструкція
решітки. Вона включає корпус 1, змінну пластину 2, один або кілька кріпильних
елементів 3 та орієнтувальний елемент 4. У змінній пластині 2 виконано систему
наскрізних отворів 5, тоді як у корпусі 1 розташовані наскрізні вікна 6, через які
продукт виходить після подрібнення.
Під час роботи сировина спочатку потрапляє у зону різання через отвори 5
змінної пластини, де виконується основне подрібнення різальними кромками цих
отворів. Далі подрібнений продукт вільно проходить через вікна 6 корпусу.
Геометрія цих вікон передбачає можливість їх виконання у вигляді фігур зі
прямолінійними 7 або криволінійними 8 контурами, що дає змогу підібрати
оптимальну форму для конкретних режимів подрібнення.
Запропонована конфігурація забезпечує зменшення довжини каналу, яким
рухається сировина, а отже — різке скорочення гідравлічного опору. Варто
підкреслити, що залежність гідравлічного опору від довжини отвору має
експоненційний характер. Тому навіть невелике скорочення довжини призводить
до суттєвого зменшення опору проходженню сировини. У новій конструкції ця
перевага проявляється у відсутності надмірного стискання продукту, поліпшеній
соковитості та стабільнішому проходженні маси через решітку.
Ще однією перевагою є уніфікація корпусу. Один і той самий корпус може
використовуватися з трьома типами решіток:
— вихідною (рис. 4.2, в),
69
— проміжною (рис. 4.2, г),
— приймальною (рис. 4.2, д).
Таке рішення значно скорочує кількість необхідних різальних інструментів,
зменшує експлуатаційні витрати та полегшує технічне обслуговування
обладнання.
Для обґрунтування оптимальної товщини змінних пластин 2 було проведено
чисельний аналіз напружено-деформованого стану решітки нової конструкції.
Візуалізацію та основні результати моделювання подано на рис. 4.3 та 4.4.
Проведений аналіз засвідчив, що застосування змінних пластин товщиною
менше ніж 4 мм є недоцільним. За таких параметрів максимальний прогин
робочої ділянки пластини перевищує допустиме значення 0,02 мм, що може
призвести до порушення якості подрібнення. Натомість пластина товщиною 4 мм
забезпечує одночасно і достатню міцність корпуса та змінного елемента, і
належну жорсткість у зоні різання.
Разом з тим конструкції збірних решіток, що використовуються нині, мають
два суттєвих експлуатаційних недоліки. Перший стосується санітарної безпеки. У
процесі роботи між змінною пластиною та корпусом накопичується м’ясний сік,
який стає поживним середовищем для розвитку мікроорганізмів. Якщо перед
наступною зміною таку решітку не очистити належним чином, вона може стати
джерелом бактеріального забруднення нової партії фаршу. Отже, конструкція
решітки повинна передбачати простий та швидкий доступ для очищення.
Другий недолік виникає через те, що тонкі пластини легко деформуються в
місцях кріплення гвинтами. Оскільки площа опорної поверхні поблизу отворів
невелика, пластина піддається локальному стисканню та зминанню внаслідок
обертових моментів, які виникають через контакт ножа з решіткою. Це знижує
жорсткість елемента і зменшує його ресурс, тому усунення цього недоліку є
критично важливим.
Щоб розв’язати обидві проблеми, була запропонована нова конструкція
решітки (рис. 4.5 і 4.6). Інженерне рішення ґрунтується на підході, коли наявні
70
елементи конструкції отримують додаткову функцію, не ускладнюючи систему.
Змінна пластина замість традиційної округлої форми виконана у вигляді
багатогранника з прямолінійними ребрами, а в корпусі передбачено спеціальну
западину з боковими фіксуючими упорами.
а) б)
в) г) д)
Рисунок 4.2 — Конструкція решітки вовчка з оптимізованим (зниженим)
гідравлічним опором: а) фронтальний вигляд решітки; б) поперечний переріз
конструкції; в) варіант вихідної решітки; г) проміжна модифікація; д) приймальна
решітка, що встановлюється з боку подачі сировини
71
а)
б)
Рисунок 4.3 — Результати чисельного аналізу напружено-деформованого стану
решітки нової конструкції (значення напружень подано в Паскалях):
а) фронтальний вид;
б) вигляд зі зворотного боку
72
а)
б)
Рисунок 4.4 — Графічна інтерпретація результатів чисельного моделювання
переміщень у решітці нової конструкції (значення подані в м·10⁻³):
а) вигляд з лицьового боку; б) візуалізація зі зворотної сторони
73
а)
б) в)
г)
Рисунок 4.5 — Конструкція решітки вовчка зі змінними пластинами:
а) загальний вигляд решітки з фронтального боку; б) схема орієнтувальних
елементів, що забезпечують правильне позиціонування пластини; в) конструкція
та розташування кріпильних вузлів; г) деталізоване зображення решітки у бічній
проєкції
74
а) б)
в) г)
Рисунок 4.6 — Елементи конструкції решітки вовчка зі змінними пластинами:
а) зовнішній огляд диска;
б) конструктивне виконання диска у розрізі;
в) загальний вигляд змінної пластини;
г) детальна схема будови змінної пластини
75
Така геометрія дає змогу пластині самофіксуватися в корпусі під час роботи
під дією обертального моменту, а не лише за рахунок затягування гвинтів. Це
значно зменшує навантаження на вузли кріплення та усуває проблему зминання
тонких елементів.
Для реалізації цього рішення діаметр корпусу довелося виконати дещо
більшим, ніж у стандартних решітках, що потребує збільшення діаметра
горловини вовчка. Проте така зміна дає значну експлуатаційну перевагу: пластину
можна легко та швидко знімати, встановлювати та обробляти після кожної зміни,
навіть за мінімальної кількості гвинтів.
Фактично, проблему вдалося вирішити шляхом раціонального використання
вже існуючих геометричних можливостей конструкції, без її надмірного
ускладнення.
Для забезпечення точного позиціонування змінної пластини в конструкції
передбачено орієнтуючий штифт, а її кріплення до корпусу виконується за
допомогою єдиного гвинта. Такий мінімалізм у кріпильних елементах став
можливим завдяки використанню ресурсу надсистеми, тобто всієї машини в
цілому. У процесі роботи ріжучий комплект фіксується на вовчку гайкою-
маховиком, яка затягується з достатньо великим зусиллям. Це зусилля забезпечує
щільне притискання пластини до корпуса, а отже, додаткове утримання, що
доповнює і підсилює функцію єдиного гвинта. Таким чином, для фіксації
пластини при монтажі достатньо лише одного болтового з'єднання.
У результаті такого інженерного підходу була створена збірна решітка
вовчка зі змінними пластинами, яка ефективно узгоджує декілька суперечливих
вимог — високу міцність, точність позиціонування, простоту очищення та
легкість заміни.
Конструкція решітки містить диск 1, на один або обидва торці якого
встановлюються змінні пластини 2. Обидві частини диск та пластини оснащено
наскрізними робочими отворами 3 та 4. Вони беруть участь у процесі
подрібнення, але можуть мати різну геометрію: отвори в пластинах часто
76
виконують більш дрібними, інколи у формі конуса для покращення проходження
сировини.
Точність взаємного розташування пластин 2 відносно диска 1 гарантується
орієнтуючими елементами 5, які перешкоджають зміщенню та перекосу під час
роботи. Безпосереднє закріплення пластин забезпечується кріпильними
елементами 6. Варто зазначити, що матеріал диска може суттєво відрізнятися від
матеріалу пластин — це дозволяє оптимізувати конструкцію з точки зору
зношуваності, міцності та вартості.
Диск 1 виконується намагніченим, а на його торцях формуються
заглиблення 7, до яких щільно входять змінні пластини 2. Контур пластини має
прямолінійні ділянки 8, які взаємодіють з боковими поверхнями 9 заглиблень.
Саме через ці площини контакту змінна пластина сприймає і передає обертовий
момент, що виникає під дією сил тертя та різання під час роботи ріжучого вузла.
Ширину заглиблень 7 у диску зроблено більшою за діаметр ножа, що
працює разом із решіткою. Це дозволяє ножу вільно входити в робочу зону, не
торкаючись посадочних поверхонь пластини. Орієнтуючі елементи 5 встановлені
асиметрично, що виключає можливість неправильної установки пластини у
корпус. Додаткові отвори й пази 10 полегшують процес демонтажу змінних
пластин, дозволяючи їх зручно підчіплювати або виштовхувати.
Узагалі, запропонована конструкція забезпечує високу надійність та
довговічність з’єднання змінних пластин із диском, а також робить процес їх
заміни максимально швидким і зручним. Крім того, форма пластин з
прямолінійними гранями суттєво підвищує технологічність виготовлення — такі
пластини легко вирізаються лазерним або плазмовим різанням з листової сталі.
4.3 Визначення ступеня зношування циліндрів вовчків
Загальний стан зношених ребер робочого циліндра вовчка наведено на
рисунку 4.7.
77
На представлених зображеннях добре простежуються ділянки, у яких
відбулося найінтенсивніше стирання ребер, зокрема в зоні виходу продукту з
робочого циліндра. Саме в цій частині вузол зазнає найбільших експлуатаційних
навантажень, що й спричинює характерні локальні осередки зношування.
а) б)
Рисунок 4.7 — Стан внутрішньої поверхні робочого циліндра вовчка К7-
ФВП-160: а) загальний вигляд циліндра; б) фрагменти з ділянками найбільш
вираженого зношування
Найсуттєвіше стирання ребер виявлено у нижній частині робочого
циліндра, тобто в зоні, яка зазнає підвищених механічних навантажень. Характер
пошкоджень свідчить про їх механічну природу: на поверхні помітні сліди
інтенсивного тертя, що виникають при контакті ребер із твердими елементами.
Найімовірніше, такі дефекти формуються під час встановлення або знімання
шнека, коли його гвинтова частина мимоволі торкається внутрішньої поверхні
78
циліндра. Якщо ця операція виконується регулярно після кожної робочої зміни,
накопичене стирання стає значним.
Для того щоб оцінити ступінь пошкодження ребер, було застосовано
методику визначення кута а, який характеризує зміну геометрії профілю ребра.
Схематичну послідовність вимірювань показано на рисунку 4.8.
Рисунок 4.8 — Схема вимірювання кута α, що використовується для оцінювання
ступеня зношування ребер робочого циліндра вовчка.
Отримані криві були апроксимовано методом найменших квадратів.
Результати експериментального визначення ступеня зношування ребер
робочого циліндра вовчка К7-ФВП-160 наведено на рисунку 4.9.
Отримані дані дали змогу сформулювати низку важливих висновків. По-
перше, встановлено, що зношування внутрішньої поверхні циліндра має
неоднорідний характер: воно змінюється як у коловому напрямку, так і вздовж
осі. Така нерівномірність свідчить про те, що на окремі ділянки поверхні
припадають значно більші експлуатаційні навантаження.
По-друге, експериментально підтверджено, що однією з ключових причин
значного стирання є контакт шнека з циліндром у моменти його встановлення та
знімання. Оскільки ці операції виконуються на початку й наприкінці кожної
зміни, локальні механічні дії повторюються систематично, що й призводить до
поступового накопичення ушкоджень як на зовнішній поверхні шнека, так і на
ребрах циліндра.
Для підвищення параметричної надійності обладнання необхідно розробити
конструктивне рішення, яке мінімізувало б або зовсім усунуло взаємне тертя між
79
зазначеними деталями під час монтажно-демонтажних операцій. Це дозволить
істотно знизити рівень зношування та продовжити загальний ресурс вузла.
Рисунок 5.9 – Залежність величини зношування ребер робочого циліндра вовчка
К7-ФВП-160 від значення кута α: 1 - α=0º; 2 - α=45º; 3 - α=90º; 4 - α=135º; 5 -
α=180º.
Оцінка наявних конструкцій вовчків показує, що їхнім спільним недоліком
є підвищена чутливість до зношування, що проявляється у зменшенні
продуктивності, збільшенні споживаної енергії та передчасному виході з ладу
робочого циліндра і шнека. Зношування має нерівномірний характер, а його
максимум традиційно припадає на нижню область поперечного перерізу
циліндра, яка отримує найбільше механічне навантаження.
Для усунення встановлених експлуатаційних недоліків була запропонована
модернізована конструкція спеціального додаткового елемента — захисного
піддону, який використовується під час монтажу та демонтажу робочих органів
вовчка (рис. 4.10).
80
а) б)
Рисунок 4.10 - Конструкція вовчка, в конструкції якого передбачено захисний
піддон: а) – вовчок; б) – захисний піддон
Ключовим вузлом вовчка є робочий циліндр 1, всередині якого в процесі
роботи обертається шнек 2. Найбільш інтенсивне зношування поверхонь цих
деталей відбувається саме під час їх установки та зняття, коли шнек некеровано
контактує з ребрами циліндра.
Щоб виключити цей контакт, перед початком монтажно-демонтажних
операцій між шнеком і внутрішньою поверхнею циліндра розміщують захисний
піддон 3. Робоча частина піддону — поверхня 4 — має спеціально сформовану
криволінійну геометрію. Така форма створює напрямну, яка забезпечує плавне
введення шнека в робочий циліндр і його безпечне виведення після закінчення
зміни. У результаті шнек не торкається ребер циліндра, що повністю виключає
механічне пошкодження та значно підвищує ресурс обох елементів.
Впровадження цього пристрою сприяє підвищенню параметричної
надійності та довговічності роботи вовчка.
81
РОЗДІЛ 5. МОНТАЖ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА ТЕХНІЧНЕ
ОБСЛУГОВУВАННЯ ВОВЧКА
Підготовка вовчка до роботи. Підготовка вовчка до роботи здійснюється
у чітко визначеній послідовності, що забезпечує правильну експлуатацію та
тривалий ресурс основних вузлів. На першому етапі відкривають захисні щитки
та відгвинчують зливну пробку редуктора, після чого зливають залишки
відпрацьованого масла. Після повного спорожнення редуктора його заповнюють
свіжим мастильним матеріалом відповідно до карти мащення, затвердженої для
даної моделі обладнання.
Наступний етап — виконання санітарної обробки вовчка. Спочатку агрегат
повністю відключають від електромережі та встановлюють попереджувальну
табличку «Не вмикати! Працюють люди», що запобігає випадковому запуску
машини. Потім відкручують притискну гайку, демонтують підпору, ріжучий
механізм 5 і робочий шнек 4. Для цього використовується спеціальний гачок,
який входить до штатного комплекту поставки вовчка і забезпечує безпечне
виймання важких деталей.
Усі елементи, що під час роботи контактують із сировиною, промивають
мийним розчином, ретельно очищаючи поверхню від залишків м’яса та жиру.
Після цього деталі ополіскують гарячою водою та висушують. Ріжучий механізм
5, палець робочого шнека та втулку підпори додатково змащують несолоним
харчовим жиром відповідно до вимог інструкції з санітарної обробки та до схеми
мастила.
Пробний запуск без навантаження дозволяє перевірити коректність
напрямку обертання шнеків. Після цього ріжучий комплект і робочий шнек
монтують у зворотній послідовності, звертаючи увагу на ступінь затягування
притискної гайки 10. На цьому етапі гайку лише затягують і потім злегка
відпускають — приблизно на півоберта. Остаточне регулювання зусилля
притискання виконується вже в процесі роботи вовчка із сировиною, що дозволяє
правильно встановити контакт між ножами та решітками.
82
Після складання проводять загальну технічну оцінку агрегату.
Переконуються у відсутності сторонніх предметів у завантажувальній чаші, а
також перевіряють натяг приводних ременів. Якщо натяг контролюють
динамометром, його величина повинна складати 3,0 ± 0,2 кГс, а стріла прогину
ременя у точці прикладання сили має становити 9,5–10,0 мм, що відповідає
нормам для клинових ременів типу В (Б).
Порядок роботи. Перед початком кожної зміни обов’язковим є
виконання зовнішнього технічного огляду вовчка. Насамперед перевіряють
справність заземлення — як корпусу обладнання, так і електричної шафи
керування. Після цього на посту управління вмикають головний вимикач і
переводять ключ у положення «Увімкнено». Наявність напруги у мережі
підтверджується загорянням індикаторної лампи «Мережа».
Пуск вовчка не повинен супроводжуватися різким завантаженням великої
кількості сировини. На початковому етапі завантажують лише невеликий об’єм
м’ясної маси (близько 8–12 кг), після чого запускають електродвигун. Шнеку
необхідно дати час для виходу на номінальну частоту обертання, а ріжучому
механізму — для рівномірного заповнення сировиною. Лише після стабілізації
роботи допускається повне заповнення бункера.
Після завантаження чаші проводять регулювання сили затягування
притискної гайки ріжучого механізму. Надмірне зусилля затягування призводить
до підвищення тертя між ножами та решітками, що викликає додаткове механічне
навантаження на привід, перегрів ріжучого вузла, неприйнятне зростання
температури продукту та може спричинити заклинювання ножів. Водночас
занадто великі зазори між різальними елементами погіршують якість подрібнення
й збільшують втрати сировини.
У процесі роботи ріжучий механізм змащується природним способом —
м’ясною сировиною, що надходить у зону різання. Тому небажано тривалий час
працювати в режимі «холостих» обертів, коли продукт у циліндрі відсутній.
83
Робота без належного змащення значно прискорює абразивне та адгезійне
зношування ножів і решіток.
Після завершення подрібнення вовчок вимикають лише тоді, коли вся
сировина повністю вийшла з робочого циліндра та бункера. Завершення роботи
під навантаженням дає змогу уникнути залишкового тертя ножів по решітках та
зменшує ризик механічних пошкоджень ріжучого вузла.
Таблиця 5.1 Можливі несправності і методи їх усунення
№ Найменування Ймовірна Метод
п/п Несправності причина усунення
1 Вовчок не Відсутня напруга. Перевірити наявність
вмикається, Перегорів запобіжник у напруги. Замінити
сигнальна лампа ланцюзі управління запобіжник
не горить
2 Сторонній шум у Відсутнє масло в Перевірити наявність
редукторі редукторі. Нестача масла в редукторі.
мастила або надто малий Заправити масло, за
осьовий зазор у потреби встановити
підшипниках. додаткові прокладки
під кришки
підшипників
3 Нагрівання Відсутність мастила або Перевірити та
підшипників недостатній осьовий зазор заправити мастило.
редуктора у підшипниках Встановити додаткові
прокладки під кришки
підшипників
4 Неякісне Затупився ріжучий Заточити ножі та
подрібнення механізм. Великий зазор ножові решітки.
сировини між ножами і решітками. Відрегулювати роботу
84
Ножі заточені не в одній ріжучого механізму за
площині. Ріжучі кромки допомогою гайок.
пошкоджено через Правильно заточити
потрапляння кісточок чи ножі або замінити їх у
сторонніх предметів. разі значного
Отвори решіток забилися зношення. Прочистити
залишками жили чи та промити отвори
дрібних кісточок. решіток
5 Перегрів фаршу Надто сильно затягнутий Відрегулювати
ріжучий механізм. функціонування
ріжучого механізму.
Заточити ріжучий
інструмент
6 Зменшилася Прослизання ременів на Відрегулювати натяг
продуктивність шківі електродвигуна. ременів. Заточити
вовчка Затупився ріжучий ріжучий інструмент.
механізм. Зниження Перевірити стан
напруги в електромережі. напруги в мережі
Сильний знос ребер електроживлення.
циліндра, що призводить Замінити зношений
до збільшення зазору між циліндр і робочий
ребрами циліндра й шнек
витками робочого шнека.
85
ВИСНОВКИ
В результаті виконання кваліфікаційної роботи магістра виконано наступне:
- проаналізовано стан і довговічності робочих органів сучасних
моделей вовчків, відмічено недостатню ефективність відомих рішень та
актуальність вдосконалення конструкцій робочих органів вовчків;
- отримані кількісні показники спрацювання ребер циліндру вовчка;
- встановлено показники напружено-деформованого стану решіток
вовчка збірної конструкції;
- запропоновано нові напрямки вдосконалення мя’сорізальних вовчків;
- використання досліджених конструкцій решіток вовчка дає
можливість на до 2 разів підвищити їх довговічність та зменшити експлуатаційні
витрати на купівлю різального інструменту;
- використання запропонованої конструкції збірної решітки забезпечує
підвищення продуктивності вовчка та зменшення втрат м’ясного соку при
подрібненні м’ясної сировини;
- використання запропонованої конструкції захисного піддону дозволяє
суттєво зменшити зношування робочого циліндру та шнеку вовчка.
86
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Seydelmann KG [Електронний
ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу : <www.seydelmann.de>.
2. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Laska GmbH [Електронний
ресурс]. – Австрія, 2025. – Режим доступу : <www.laska.at>.
3. Промисловий каталог фірми Karl Schnell GmbH & CO. KG [Електронний
ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу : <www.karlschnell.de>.
4. Промисловий каталог фірми GEA Convenience-Food Technologies
[Електронний ресурс]. – Нідерланди, 2025. – Режим доступу :
<www.cfsrussia.com>.
5. Промисловий каталог фірми KILIA Fleischerei- und Spezial Maschinen Fabrik
GmbH [Електронний ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу :
<www.kilia.com>.
6. Промисловий каталог фірми Inotec GmbH Maschinentwicklung und Vertrieb
[Електронний ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу :
<www.inotecgmbh.de>.
7. Промисловий каталог фірми Lumbeck & Wolter GmbH & CO. KG
[Електронний ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу : <www.lumbeck-
wolter .de>.
8. Батраченко О. В. Розрахунок основних технологічних параметрів
м’ясорізальних вовчків // Вісник Черкаського державного технологічного
університету. – 2007. – № 3–4. – С. 134–139.
9. Пат. 31370 Україна МПК В02С18/26 Різальний механізм вовчка / Некоз О. І.,
Батраченко О.В. Заявл. 16.10.2007; Опубл. 10.04.2008, Бюл. 2008, № 7.
10. Пат. 50116 Україна, МПК В02С18/00. Решітка подрібнювача / Некоз О. І.,
Шевченко В. В., Вербицький С. Б., Батраченко О. В.; заявник та
патентовласник Черкас. держ. технол. ун-т. – № u200912592 ; заявл.
04.12.2009 ; опубл. 25.05.2010 р., Бюл. № 10 (ІІ ч.).
87
11. Зменшення металоємності ножів м'ясорізальних вовчків / О. І. Некоз, Н. В.
Філімонова, С. О. Філімонов та ін. // Вісник Черкаського державного
технологічного університету. – 2013. – № 3. – С. 154–161.
12. Пат. 39792 України, МПК В02С18/00 Ніж складаний до вовчка / Некоз О. І.,
Батраченко О. В. Заявл. 23.10.2008 ; Опубл. 10.03.2009, Бюл. 2008, № 5.
13. Методика розрахунку продуктивності м’ясорізальних вовчків / О. І. Некоз, С.
Б. Вербицький, П. В. Іванов, О. В. Батраченко // Вісник ДонНУЕТ. – Донецьк,
2011. – № 1. – С. 26–32.
14. Берник П. С. Механічні процеси і обладнання переробного та харчового
виробництва : навч. посіб. / П. С. Берник. – Львів : Вид-во Нац. ун-ту
«Львівська політехніка», 2004.
15. Розрахунок величини тиску опору технологічних отворів решіток вовчка /
О. І. Некоз, В. В. Шевченко, С. Б. Вербицький, О. В. Батраченко // Вісник
Черкаського державного технологічного університету. – 2008. – № 3. – С.
156–161.
16. Зменшення гідравлічного опору решіток вовчка / О. І. Некоз, В. В. Шевченко,
С. Б. Вербицький, О. В. Батраченко // Вісник Черкаського державного
технологічного університету. – 2009. – № 3. – С. 59–64.
88