Підвищення довговічності деталей різального та шнекового механізмів вовчка К6-ФВП-160

Моргун, Сергій Миколайович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9254

Title:	Підвищення довговічності деталей різального та шнекового механізмів вовчка К6-ФВП-160
Authors:	Батраченко, Олександр Вікторович Моргун, Сергій Миколайович
Keywords:	м'ясорізальний вовчок;шнек
Issue Date:	8-Dec-2020
Abstract:	Метою досліджень є підвищення довговічності одного з основних видів обладнання м'ясопереробної промисловості –м'ясорізального вовчка К6-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 мясорізальних 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 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.3 Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованих рекомендацій становить близько 40 тис. грн. В магістерській роботі виконано техніко-економічне обґрунтування роботи, проведено огляд типів конструкцій вовчків, які застосовуються в харчовій промисловості, описано принцип роботи технологічної лінії по виготовленню варених ковбас та конструкцію вдосконаленого вовчка К6-ФВП-160. Було проведено огляд відомих літературних джерел та виконано аналіз конструкцій вузлів вовчків. Визначено задачу, що потребує вирішення – підвищення довговічності вовчка. Виконано технологічний, міцнісний та кінематичний розрахунки. Проведено наукові дослідження з пошуку шляхів підвищення довговічності вовчків. Розроблено заходи з охорони праці
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9254
Appears in Collections:	133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРМ Моргун.pdf Restricted Access	Моргун С. М. Підвищення довговічності деталей різального та шнекового механізмів вовчка К6-ФВП-160. – Кваліфікаційна робота магістра. Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 3 розділів, висновків, списку використаних джерел, Роботу викладено на 105 сторінках, містить 39 рисунків, 6 таблиць.	4.3 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
факультет комп’ютеризованих технологій машинобудування і дизайну
(повна назва факультету)
кафедра Проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)

КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА

магістр
(освітньо-кваліфікаційний рівень)

на тему

ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ДЕТАЛЕЙ РІЗАЛЬНОГО ТА
ШНЕКОВОГО МЕХАНІЗМІВ ВОВЧКА К6-ФВП-160

Виконав: студент 2 курсу, групи мЗПВ-46
спеціальності 133 Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Моргун С. М.
(прізвище та ініціали)

Керівник доц. Батраченко О. В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2020
2

РЕФЕРАТ
Моргун С. М. Підвищення довговічності деталей різального та шнекового
механізмів вовчка К6-ФВП-160. – Кваліфікаційна робота магістра.
Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 3
розділів, висновків, списку використаних джерел, Роботу викладено на 105
сторінках, містить 39 рисунків, 6 таблиць.
Метою досліджень є підвищення довговічності одного з основних видів
обладнання м'ясопереробної промисловості –м'ясорізального вовчка К6-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 мясорізальних 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 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.

3

Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованих
рекомендацій становить близько 40 тис. грн.
В магістерській роботі виконано техніко-економічне обґрунтування
роботи, проведено огляд типів конструкцій вовчків, які застосовуються в харчовій
промисловості, описано принцип роботи технологічної лінії по виготовленню
варених ковбас та конструкцію вдосконаленого вовчка К6-ФВП-160.
Було проведено огляд відомих літературних джерел та виконано аналіз
конструкцій вузлів вовчків. Визначено задачу, що потребує вирішення –
підвищення довговічності вовчка.
Виконано технологічний, міцнісний та кінематичний розрахунки.
Проведено наукові дослідження з пошуку шляхів підвищення довговічності
вовчків. Розроблено заходи з охорони праці.
Ключові слова: м'ясорізальний вовчок, шнек, циліндр, решітки, міцність,
зношування, довговічність, ефективність роботи.

ABSTRACT
Morgun S. M.. Increasing the longevity of the working organs of the meat grinder
K6-ФВП-160. - Master's qualification work.
Scope of work. Master's qualification work consists of an introduction, 3
sections, conclusions, a list of sources used, the work is outlined on 105 pages, contains
39 figures, 6 tables.
The aim of the research is to increase one of the main types of equipment in the
meat processing industry - the durability of the K6-FVP-160 meat-cutting top by
improving the stress-strain state of the grilles and reducing the wear of the working
cylinder and auger by means of structural improvement.
The scientific novelty of the obtained results is the following:
- obtained quantitative indicators of the operation of the ribs of the top of the
cylinder;

4

- indicators of the stress-strain state of the lattice lattices of the prefabricated
structure have been established;
- new directions of improvement of meat-cutting tops have been proposed;
The practical significance of the results obtained:
- the obtained quantitative indicators of stress-deformed condition and wear
resistance can be used to determine the technical level of meat-cutting tops and justify
the terms of repairs and calculation of spare parts;
- the use of the investigated designs of lattice lattices enables to increase their
durability up to 2 times and to reduce the operating costs for the purchase of the cutting
tool;
- the use of the proposed precast grille design improves the productivity of the top
and reduces the loss of meat juice when grinding meat;
- the use of the proposed design of the protective pallet can significantly reduce
the wear of the cylinder and auger screw.
The expected economic impact from the implementation of the proposed
recommendations is about UAH 40 thousand.
In the master's thesis, the feasibility study of the work was performed, the types
of sheep constructions used in the food industry were reviewed, the principle of the
technological line for the production of cooked sausages and the design of the improved
K7-ФВП-160 lupine were described.
An overview of known literary sources was conducted and an analysis of the
structures of the nodes of the lupus was performed. The problem that needs to be solved
is to increase the durability of the lupus.
Performed technological, durable and kinematic calculations. Research has been
conducted to find ways to improve the durability of lupus. Occupational safety
measures have been developed.
Keywords: meat grinder, auger, cylinder, plates, strength, wear, durability,
efficiency.

5

ЗМІСТ
С
Вступ ..................................................................................................................6
1. Проектування модернізованого обладнання
1.1 Техніко-економічне обґрунтування роботи………………………….……9
1.2 Огляд літератури, патентні дослідження………………………………....13
1.3 Опис розроблюванного апарату…………………………………………...22
1.3.1 Опис технологічної лінії……………………………………….…....22
1.3.2 Опис розроблюваної машини ..…………………………..………….27
1.3.3 Опис запропонованих технічних рішень …………………………..33
1.4 Технічні вимоги та умови на сировину, напівфабрикати і готову
продукцію……………………………………………………………….…...39
1.5 Технологічний розрахунок вовчка………………………….........……….42
1.5.1 Оцінювання показників різального інструменту вовчка..................42
1.5.2 Визначення продуктивності вовчка ...................................................48
1.5.3 Розрахунок споживаної потужності приводу вовчка .......................51
1.6 Міцнісний розрахунок деталей вовчка .......................................................54
1.6.1 Розрахунок ножа вовчка на міцність ................................................54
1.6.2 Розрахунок вихідної решітки на міцність та жорсткість ................55
1.6.3 Розрахунок робочого шнеку ..............................................................60
1.7 Кінематичний розрахунок приводу вовчка ...............................................64
1.7.1 Розрахунок клинопасової передачі .....................................................64
1.7.2 Розрахунок зубчастої передачі редуктору .........................................68
2. Наукові дослідження з підвищення довговічності вовчка ……………...72
3. Охорона праці та безпека прийнятих
рішень……………………………………..………………….………...........87
Висновки……………………………………………………………….....…103
Список літератури
Додатки

6

ВСТУП

Харчова промисловість в сучасних умовах потребує висококваліфікованих
фахівців, які здатні успішно експлуатувати технологічне устаткування,
запропоновувати нові технічні та технологічні рішення, створювати новітні зразки
обладнання.
В сучасних умовах розвиток технологічних процесів виробництва м’ясних
продуктів характеризується швидкоплинністю та використанням нових прогресивних
методів обробки і відповідного технологічного обладнання. В той же час на харчових
підприємствах наявний великий парк діючого обладнання усталених зразків. Задля
забезпечення належної експлуатації діючого обладнання, освоєння нових типів
технологічного устаткування, набуття навичок проектування нових, прогресивних
конструкцій необхідно набути вичерпних знань з особливостей конструкцій та
експлуатації існуючих типів машин.
М’ясорізальні вовчки входять до складу усіх технологічних ліній по
виготовленню ковбасних виробів та м’ясних консервів. Незважаючи на відносну
простоту конструкції вовчків, до ефективності їх роботи висуваються суворі вимоги,
оскільки якість обробки м’ясної сировини на вовчку значною мірою визначає якість
готового продукту.
Сучасні моделі вовчків відрізняються як своєю кінематичною схемою та типом
приводів, так і конструктивним виконанням окремих деталей. При цьому лише
раціональне конструктивне виконання кожного з робочих органів вовчка може дати
можливість забезпечити високу питому продуктивність машини, високу якість
отримуваного напівфабрикату, низьку енергоємність і високу надійність роботи
вовчка, підвищену довговічність елементів конструкції.
Доцільним є застосування в конструкціях робочих органів найбільш ефективних
та передових технічних рішень, які представлені в сучасних конструкціях відомих
світових виробників вовчків (марки «GEA Convenience-Food Technologies»,
«Seydelmann», «Laska», «Inotec», «MaDo» тощо).
Вирішення вказаних задач і є метою даної магістерської роботи

7

Метою досліджень є підвищення одного з основних видів обладнання
м'ясопереробної промисловості – довговічності м'ясорізального вовчка К6-ФВП-
160 шляхом покращення напружено-деформованого стану решіток та зменшення
зношування робочого циліндру і шнеку за рахунок конструктивного
вдосконалення.
Об’єкт досліджень – м'ясорізальний вовчок К6-ФВП-160 та його робочі
органи.
Предмет дослідження – напружено-деформований стан та спрацювання
робочих органів вовчка.
Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувались такі задачі:
- проаналізувати стан і дати оцінку довговічності робочих органів
сучасних моделей вовчків;
- здійснити дослідження напружено-деформованого стану решіток
збірної конструкції чисельними методами;
- на підставі результатів аналітичного дослідження запропонувати нове
конструктивне виконання решіток, здатне забезпечити їх підвищену довговічність
та зменшені експлуатаційні витрати на різальний інструмент;
- експериментальним шляхом дослідити спрацювання робочого
циліндру вовчка;
- запропонувати спосіб підвищення довговічності циліндру вовчка.
Для розв’язання визначених задач в роботі були використані теоретичні і
експериментальні методи досліджень. Аналітичне дослідження напружено-
деформованого стану перфорованих решіток виконувалось на основі чисельних
методів.
Експериментальна частина досліджень включала дослідження характеру та
величини спрацювання ребер циліндру вовчка у виробничих умовах.
Обробка експериментальних даних здійснювалась методами математичної
статистики з використанням програмного продукту "CurveExpert".
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
- отримані кількісні показники спрацювання ребер циліндру вовчка;

8

- встановлено показники напружено-деформованого стану решіток
вовчка збірної конструкції;
- запропоновано нові напрямки вдосконалення мясорізальних вовчків;
Практичне значення одержаних результатів:
- одержані кількісні показники напружено-дефоромваного 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 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.
Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованих
рекомендацій становить близько 40 тис.грн.

9

РОЗДІЛ 1.
ПРОЕКТУВАННЯ МОДЕРНІЗОВАНОГО ОБЛАДНАННЯ

1.1 Техніко-економічне обґрунтування роботи

Вовчок – це машина для середнього подрібнення м'ясної сировини. Вовчок
вважається однією з найбільш відповідальних машин у технологічній лінії по
виготовленню ковбасних виробів. Це пояснюється визначальним впливом роботи
вовчка на якість готового продукту; можливістю ефективного вакуумування
сировини; вартістю самої машини, що значно перевищує вартість інших видів
технологічного обладнання лінії [1].
З огляду на це значна увага приділяється забезпеченню ефективної роботи
вовчків, довговічності вузлів та зручності в експлуатації, зменшенню витрат
матеріальних ресурсів.
Основним вузлом, параметри роботи якого здійснюють визначальний
вплив на роботу всієї машини, визнано різальний механізм. Від параметрів
різального механізму залежать: продуктивність машини; вологовміст, нагрів та
ступінь подрібнення готового продукту; величина споживаної енергії.
В процесі експлуатації машини значна частина матеріальних витрат іде на
наступне: оплату праці оператору та обслуговуючому персоналу, оплату праці на
виконання ремонтних операцій, придбання швидкозношувальних деталей
(зокрема, ножів та решіток різального комплекту).
Таким чином при підвищенні економічної ефективності використання
вовчків необхідно вирішувати всі зазначені проблемні задачі. Зважаючи на
результати відомих досліджень вовчків та процесів, що супроводжують їх роботу,
можна зробити висновок, що часто вирішення вказаних різних задач вступає у
суперечність один з одним. Це робить неефективним впровадження розроблених
засобів.
Доцільно проводити пошук ефективних рішень системно, одночасно
узгоджуючи різні аспекти роботи вовчків, починаючи з першого етапу роботи і

10

охоплюючи усі можливі напрямки знаходження джерел підвищення економічної
ефективності їх використання.
Необхідною умовою розвитку харчової промисловості є вдосконалення
технологічного обладнання, що спрямоване як на підвищення ефективності
обробки сировини так і на зменшення експлуатаційних витрат. Особливо
актуальним є виконання даних вимог в м'ясопереробній галузі. Висока
собівартість сировини обумовлює необхідність високоякісної її обробки з метою
зменшення втрат, а широке використання операцій подрібнення та високі
зношувальні властивості м’ясної сировини обумовлюють значні витрати на
різальний інструмент.
При виробництві ковбасних виробів та фаршевих напівфабрикатів операції
різання та подрібнення м’ясної сировини займають одне із основних місць в
технологічному процесі, в значній мірі визначаючи якість та вихід готового
продукту. Основними видами подрібнювального обладнання м'ясопереробних
підприємств були і залишаються вовчки. Ефективність обробки сировини в цих
машинах визначається параметрами роботи їх різальних комплектів, зокрема -
конструктивним виконанням. Конструктивне виконання поряд із раціональним
вибором марок матеріалу, видом та режимами зміцнювальної обробки визначає
зносостійкість та довговічність різальних комплектів.
Дослідженню та вдосконаленню вовчків присвячено значну кількість праць
таких вчених, як Пєлєєв А. І., Горбатов В. М., Прейс Г. О., Кукшин В. К., Некоз О.
І., Клименко М. Н., Лімонов Г. Є., Чіжікова Т. В., Юрков С. Г. та ін. Проте і
надалі залишається актуальним підвищення ефективності їх роботи та
довговічності робочих органів. Така актуальність обумовлена, з одного боку,
підвищенням вимог до якості обробки сировини в сучасних умовах, а з іншого –
відсутністю вичерпних результатів дослідження робочих процесів в даних
машинах та недостатньою ефективністю розроблених технічних рішень.
Доцільною є розробка нових, більш досконалих, конструкцій вовчків та їх
робочих органів, які здатні забезпечити зменшення собівартості обладнання та
витрат на його експлуатацію [2].

11

У сучасних виробництвах проблеми підвищення надійності й довговічності
машин і обладнання є особливо актуальними. Витрати на підтримку
роботоздатності різноманітних технічних об'єктів і систем постійно
збільшуються. Аналіз даних щодо ремонту обладнання у харчовій і переробній
промисловості показує, що на ліквідацію наслідків його корозії потрібно близько
80 % усіх витрат на ремонт, а витрати, пов'язані з корозією, становлять близько 2
% вартості основних виробничих фондів. Наприклад, річні втрати матеріалів від
корозії лише на виноробних підприємствах у світі досягають 15 млн т. Основні
причини відмов технічних об'єктів, серед яких спрацювання, руйнування від
утомленості, корозія, потрібно ретельно вивчити і по можливості усунути.
Втрати роботоздатності виробів унаслідок відмов призводять до простоїв,
значних витрат на ремонт і запасні частини. Трудомісткість ремонтних робіт
значно перевищує трудомісткість виготовлення нових машин, оскільки ремонт
обладнання за рівнем оснащення значно відстає від основного виробництва. До 70
% ремонтних робіт виконується вручну, а деталі, які виготовлені в ремонтних
цехах замість спрацьованих, в 5—10 разів дорожчі за деталі, виготовлені на
заводах, що випускають технологічне обладнання.
Надзвичайно важливим завданням є боротьба з різними видами
спрацювання деталей і підсистем практично всіх технічних засобів. Робочі вузли
машин і апаратів, перероблювані речовини й технологічні рідини утворюють
складні динамічні системи, в яких закономірності тертя, корозії та інтенсивність
спрацювання залежать від багатьох чинників: умов переробки сировини, хімічних
і реологічних характеристик робочих середовищ, застосованих конструкційних
матеріалів і захисних покриттів, геометрії робочих органів тощо. Робочі органи
технологічного обладнання харчової промисловості повинні мати особливо
високу зносостійкість, оскільки продукти спрацювання можуть потрапити у
харчові продукти і зробити їх непридатними для харчових та кормових потреб.
Кожний технічний об'єкт харчових і переробних виробництв як вид
продукції практичного використання має такі періоди існування: проектування,
виробництво і експлуатацію.

12

Проблеми надійності технічних виробів у кожному з названих періодів
мають свої особливості й розв'язуються по-різному. В період проектування рівень
надійності виробів закладається, при виробництві — забезпечується, а при
експлуатації — підтримується. Заходи, що визначають надійність виробів у
кожному з періодів існування, поділяють на загальні (стратегічні) і часткові
(тактичні).
Щоб створити сприятливі умови для роботи машин і обладнання, потрібно
регулярно змащувати рухомі з'єднання, захищати їхні деталі від потрапляння
агресивних речовин і забруднення. Особливо важливо ізолювати поверхні техніч-
них об'єктів, якщо навколишнє середовище насичене абразивними частинками. У
сучасних складних технічних системах передбачені спеціальні давачі й системи
контролю, які дають змогу вимірювати основні параметри (тиск оливи,
температуру, зусилля тощо) і контролювати роботоздатність окремих елементів і
механізмів. Така постійна технічна діагностика необхідна для забезпечення раціо-
нальних умов експлуатації і підвищення надійності виробів.
Заходи підвищення довговічності здорожують конструкцію. Необхідне
застосування якісних матеріалів, введення нових технологічних процесів, інколи
організація нових ділянок цехів, що вимагає додаткових капіталовкладень. Це
дорожчання нерідко відлякує керівників підприємств, що розглядують питання
про вартість машини спрощено. Проте ці витрати цілком виправдані. Вартість
виготовлення деталей, що визначають довговічність машини, незначна в порівнянні
з вартістю виготовлення машини, а остання, як правило, невелика в порівнянні із
загальною сумою експлуатаційних витрат.
Незначні в загальному балансі додаткові витрати на підвищення
довговічності дають кінець кінцем величезний виграш в результаті збільшення
сумарної корисної віддачі машини, зменшення простоїв і вартості ремонтів.
Звідси витікає важливий практичний висновок: прагнучи до здешевлення
машини, не потрібно шкодувати витрат на виготовлення деталей, які визначають
довговічність і надійність машин.

13

Враховуючи, що в нашій країні вовчки випускаються ВАТ „Полтавамаш”,
актуальним є розробка заходів з модернізації саме тих моделей, які користуються
шир коми попитом споживачів продукції ВАТ „Полтавамаш”. Однією з таких
моделей вовчків є вовчок К7-ФВП-160, який є удосконаленою моделлю
широковідомого вовчка МП-160. Нижче в дипломному проекті наведено розробку
та обґрунтування технічних рішень, які дадуть змогу покращити відповідність
даного вовчка вимогам часу.

1.2 Огляд літературних джерел.

У конструкціях сучасних вовчків реалізовано багато технічних рішень, що
дозволяють підвищити надійність та двоговічність.
Вовчок К6-ФВ2П-160-01 виробництва ВАТ «Полтавамаш» показаний на
рис. 1.1. Дана конструкція вовчка має попит у м’ясопереробників впродовж
багатьох років, що пояснюється високою продуктивністю роботи, надійністю і
компактністю машини. Відмітною особливістю її конструкції є розташування
подавального шнеку паралельно до шнеку робочого [3].
Технічні характеристики вовчка наступні: продуктивність – 5000 кг/год;
діаметр ножових решіток – 160 мм; місткість бункера – 250 л; висота
завантаження сировини – 1580 мм; висота вивантаження подрібненого продукту –
880 мм; потужність двигуна приводу робочого шнека – 15 або 23 кВт; частота
обертання робочого шнека – 160 та 320 хв-1; потужність двигуна приводу
подавального шнека - 2,2 або 2,65 кВт; частота обертання подавального шнека –
21 та 42 хв-1.
До недоліків даного вовчка можна віднести надмірну вартість його робочих
органів – робочого шнеку, циліндру, ножів та решіток. Застосування передових
конструкторських рішень в будові цього вовчка надасть можливість підвищити
його технічний рівень та покращити його привабливість для споживача.

14

З цією метою доцільно зменшити собівартість виготовлення робочих
органів вовчка та покращити їх ремонтопридатність. Для кінцевого споживача це
означатиме зменшення експлуатаційних витрат.

Рис. 1.1. Вовчок К6-ФВ2П-160

Шнек та робочий циліндр. У вовчках класичної будови застосовується
суцільний металевий робочий шнек (рис. 1.2) та суцільний металевий робочий
циліндр, причому циліндр має на своїй внутрішній поверхні литі або фрезеровані
пази, які призначені для утримання шматків м’яса від провертання разом зі
шнеком.
Недоліком такої будови шнеку є його надмірна вартість та погана
ремонтопридатність. Такі самі недоліки властиві і робочому циліндру [4, 5].
Зношування ребер циліндра і зовнішньої кромки шнека зменшує
продуктивність вовчка і збільшує витрату енергії, оскільки збільшується зазор,
крізь який під тиском в робочій частині витісняється назад «текуча» фракція
сировини.
Зменшення продуктивності вовчка при цьому прямо пропорційне величині
щілини, піднесеної в куб, і величині тиску, що створюється в робочій частині
вовчка. Для вовчків з діаметром решіток 160 і 200 мм вказаний зазор повинен не
перевищувати 0,9 мм. Збільшення зазору до 6 мм призводить до зменшення

15

продуктивності вовчка з 4,5 до 1,5 т/год, причому одночасно з цим енерговитрати
зростають з 3 до 12 кВт·год/т. Саме тому важливим є забезпечення можливості
ремонту або заміну шнеку та циліндру на протязі експлуатації вовчка.

Рис. 1.2. Конструкція робочого шнека вовчка

Вовчки марки MaDo мають конструктивні відмінності в оформленні
вказаних робочих органів. Фахівці німецької фірми Maschinenfabrik Dornhan
GMBH (торгівельна марка «MaDo») внесли до конструкції вовчка ряд змін.
Оригінальною є конструкція робочого шнека: шнек складається зі сталевого валу і
змонтованого на ньому полімерного шнека (рис. 1.3, а).
Полімерний шнек, контактуючи з сировиною, утворює антифрикційну пару
з низьким коефіцієнтом тертя ковзання, знижуючи таким чином енергетичні
витрати на подачу сировини. Крім того, полімерний гвинтовий корпус шнека
виконує роль термоізолятору, перешкоджаючи нагріванню сировини.
Цікаво вирішена конструкція робочого циліндра вовчка. Гладкий робочий
циліндр містить металеву гільзу, яка має гвинтові пази (рис. 1.3, б). Сітчаста
гільза функціонально замінює робочий циліндр зі спіральними ребрами –
перемички між пазами виконують роль виступаючих ребер циліндра і таким
чином сприяють переміщенню сировини шнеком.

16

а) б)
Рис. 1.3. Вдосконалені робочі органи вовчків MaDo:
а) – робочий шнек збірної конструкції, який складається з металевого валу та полімерного
шнека; б) - гільза робочого циліндру вовчка

Проте сітчаста гільза має істотні переваги – набагато вища технологічність
виготовлення (пази утворюються вирізуванням з трубчастої заготовки на
верстатах плазмового або лазерного різання з ЧПУ) і ремонтопридатність
робочого циліндра при зношуванні внутрішньої поверхні. Гвинтові лінії сітчастої
гільзи і заморожена сировина утворюють антифрикційну пару з низьким
коефіцієнтом тертя ковзання, що істотно знижує зусилля, що витрачається
приводом вовчка на переміщення сировини по робочому каналу.
Доцільно застосувати вказані конструктивні рішення в будові вовчка К7-
ФВП-160.
Різальний комплект. Загальна будова різального комплекту наведена на
рис. 1.4.

Рис. 1.4. Схеми різальних комплектів вовчків:

17

1 – кільце-підпора; 2 – вихідна решітка; 3 – чотиризубий ніж із прямолінійними
кромками; 4 – проміжна решітка; 5 – приймальна решітка.

Решітки. На рис. 1.5 представлені основні види конструкцій решіток, які
застосовуються в сучасних моделях вовчків. Решітки вовчка можуть мати отвори
діаметром 30; 20; 18; 13; 10; 8; 5; 4; 3; 2,5; 2 та 1,5 мм.
Як правило, отвори на перфорованій частині решіток розташовують по
ромбічній сітці з кутами 60 і 120° (для отворів d0=1,6÷5,0 мм). Отвори великих
діаметрів розташовують по концентричних колах. Число і крок отворів
залежать від розмірів решітки і діаметру отворів [6].

а) б) в)
Рис. 1.5. Решітки вовчка звичайні:
а) – приймальна решітка; б) – проміжна решітка із спіральним розташуванням отворів; в)
– вихідна решітка з шаховим розташуванням отворів

Недоліками відомих конструкцій приймальних, проміжних та вихідних
решіток, які застосовуються на практиці є: недостатньо ефективне різання
сировини, що обумовлено кутом ріжучої кромки отворів решітки 900; перевитрата
високоякісної легованої сталі на виготовлення решітки внаслідок того, що при
спрацюванні решітки під час експлуатації до половини її товщини решітка
вважається непридатною до подальшого використання оскільки в такому разі
вона має недостатню жорсткість і міцність, тобто - значна кількість матеріалу

18

решітки не використовується для різання сировини, а використовується лише
задля забезпечення міцності конструкції.
Вирішення цих проблемних задач запропоноване у винаході, розробленому
на кафедрі ОПХВ ЧДТУ. Решітка збірна складається (рис. 1.6) з центральної
частини 1, що виконана у вигляді диску або кільця із торцевими отворами 3, до
якої приєднані з одного або двох торців накладні частини 2. Забезпечення
визначеного положення накладних частин 2 відносно центральної частини 1
забезпечується орієнтуючими елементами (штифтами) 4. Кріплення накладних
частин 2 до центральної частини 1 забезпечується кріпильними елементами (в
даному випадку – болтами) 5.

1
2
3
4
5

Рис. 1.6
1 2 1 2 3

а) б)
Рис. 1.7.
Після певного терміну роботи відбувається затуплення кромок торцевих
отворів, які виконані у накладних частинах та відбувається знос торцевих

19

поверхонь накладних частин. Задля заміни накладних частин 2 розкручуються
кріпильні елементи 4 (болти) та знімаються зношені накладні частини 2, замість
них встановлюють нові накладні частини 2, позиціонуючи їх за допомогою
орієнтуючих елементів 3 (штифтів), після цього проводять закріплення накладних
частин 2 кріпильними елементами 4 (болтами).
Виконання торцевих отворів такими як показано на рис. 1.7, а зумовлює
простоту технологічного процесу виготовлення торцевих отворів у центральній та
накладних частинах.
Виконання торцевих отворів такими як показано на рис. 1.7, б зумовлює
значне збільшення різальної здатності решітки.
Але недоліком даної розробленої конструкції є недостатня площа опорних
поверхонь, призначених для витримування моменту тертя та моменту різання, які
передаються від обертового ножа.
Доцільним є розробка заходів із вдосконалення збірної решітки з метою
кращого її адаптування до умов практичного використання у ввочках.
Ножі. Ножі вовчків відрізняються великою різноманітністю конструкцій.
Ножі мають декілька лез, зазвичай від 4 до 8 (рис. 1.8). Леза можуть
розташовувані радіально або з ексцентриситетом по відношенню до центру
решітки.
Існують моделі ножів зі змінними лезами-вставками (рис. 1.8, б). Такі
конструкції ножів дозволяють заощаджувати на купівлі різального інструменту,
оскільки корпус ножа може виготовлятись із конструкційної сталі, а з легованої
сталі або твердих сплавів – лише різальні вставки, які мають малу металоємність.
Доцільним є застосування ножів збірної конструкції в будові вовчка К7-ФВП-160.
Матеріали решіток та ножів. При експлуатації вовчків спостерігається
підвищене зношування решіток. Середня тривалість роботи решіток зі сталі У8А
до переточування складає 1-2 робочих дня (при двозмінній роботі), зі сталі ХВГ —
не більше 4 робочих днів; граничне зношування решіток настає через 10÷15
робочих днів.

20

Збільшення зносостійкості і довговічності решіток пов'язане перш за все з
правильним вибором матеріалу, раціональним розташуванням отворів по
робочій поверхні решітки і технологією її виготовлення, включаючи режим
термічної обробки.
Для виготовлення решіток застосовують різні матеріали: інструментальні
вуглецеві стали У7, У8А, інструментальні леговані сталі 9ХС, ХВГ, конструкційні
вуглецеві і леговані стали 65Г, 30ХН3А, 40X13, Х12М і ін.

а) б)
Рис. 1.8. Ножі чотирилезові:
а) – ножі з прямими лезами; б) – ніж із прямим лезами, розташованими з
ексцентриситетом, та із змінними різальними вставками
Великий інтерес представляє група зносостійких (шарикопідшипникових)
сталей типу ШХ15 і ШХ15СГ. Вони леговані недефіцитними елементами, легко
піддаються обробці різанням у відпаленому стані. Після термічної обробки
володіють високою ударною в'язкістю і ріжучими властивостями. У гарячому
стані сталь типа ШХ15 легко кується, піддається деформації плющенням і
висадкою. Сталь володіє гарним прогартуванням, після загартування і низького
відпуску має твердість до HRC 65.
Зносостійкість решіток із сталей ШХ15 і ШХ15СГ в 3,5÷4 рази перевищує
зносостійкість решіток із сталей У8 і У8А і в 2÷2,5 рази зносостійкість решіток
з дефіцитної сталі ХВГ.

21

Висновки. Із виконаного огляду літературних джерел можна зробити
наступні висновки:
 доцільно зменшити собівартість виготовлення робочих органів вовчка К7-
ФВП-160 та покращити їх ремонтопридатність;
 доцільно застосувати в будові вовчка шнек та робочий циліндр збірної
конструкції;
 перпективним є застосування ножів зі змінними різальним вставками;
 необхідно удосконалити решітку збірної конструкції з метою кращої її
адаптації до умов практичного використання;
 доцільно розробити конструкцію збірної приймальної решітки, яка
володітиме максимально зменшеної собівартістю виготовлення;
 в якості матеріалу різальних елементів ножів та решіток доцільно
застосовувати сталі і сплави підвищеної твердості та зносостійкості.

1.3 Опис розроблюваного апарату
1.3.1 Опис технологічної лінії

Технологія виробництва сосисок.
Характеристика сировини. Для виробництва вершкових, діабетичних,
молочних, любительських сосисок використовують охолоджене, парне м'ясо
яловичини (переважно молодняка) і охолоджене м'ясо свинини.
При виробленні інших сортів сосисок допускається використання
мороженого яловичого, свинячого і баранячого м'яса.
Для вироблення високоякісних сосисок необхідно: ретельно підбирати
сировину; витримувати жиловане посолене м'ясо у вигляді шроту або фаршу при
температурі 0...4°С протягом 24...48 годинника; добре подрібнювати м'ясо з

22

додаванням льоду і води; обсмажувати у вологому повітрі до ясно-рожевого
кольору.
Сировина повинна задовольняти наступним вимогам:
• яловичина вищого сорту повинна бути чистою м'язовою тканиною без
видимих включень жиру;
• у яловичому жилованому м'ясі першого сорту повинно міститися
м'якій сполучній тканині не більше 6%;
• у свинині жилованій нежирній повинно міститися повинно міститися
міжм'язовій жировій тканині не більше 10%;
• у жилованій свинині напівжирною повинно міститися жировій
тканині від 30 до 50%;
• у свинині жилованій жирною зміст жирової тканини повинен бути не
менше 70%.
У виробництві сосисок використовують м'якого шпика – пашину, шековіну
і обрізання від оброблення шпика і беконної свинини.
Підготовка сировини. Яловиче м'ясо звільняють від сухожиль і жиру
розрізають на шматки вагою біля 400гр. Свинину звільняють від сухожиль і
хрящів і нарізують на шматки такої ж ваги, як і яловичину.
Попереднє подрібнення і посол яловичого м'яса. Жиловане м'ясо
подрібнюють на вовчку з решіткою діаметром отворів 16...25мм, перемішують з
сіллю, селітрою і нітритом (у розчині) і витримують в дрібній тарі шаром не
більш 15см 48...72 години при температурі 2...4°С.
Після дозрівання м'ясо подрібнюють на вовчку з решітками діаметром
отворів 2...3мм і піддають тонкому подрібненню.
Попереднє подрібнення і посол свинячого м'яса. Охолоджене свиняче м'ясо
можна використовувати в несолоному вигляді. В даному випадку сіль, селітру і
нітрит вводять безпосередньо при тонкому подрібненні м'яса.
Морожене свине м'ясо застосовують тільки в солоному вигляді.
Подрібнюють і солять свиняче м'ясо і яловиче. М'якого шпика використовують
тільки в несолоному вигляді.

23

Приготування фаршу. Посолене і витримане м'ясо у вигляді фаршу або
шроту направляють на технологічні машини для вироблення фаршу відповідного
продукту. Якщо м'ясо витримується в розсолі у вигляді фаршу або без розсолу,
воно вже не прямує на подрібнення через вовчок, а безпосередньо кутерується.
Витримане м'ясо у вигляді шроту спочатку подрібнюється на вовчку з решіткою,
діаметр отворів якої коливається от2 до 3мм.
Шприцювання. Приготований фарш шприцують в кишкову оболонку, в
результаті цього фарш набуває форми ковбаси. Довжина нашприцованих сосисок
не повинна перевищувати 12...13см.
Обжарювання. Що навісили на рами сосиски направляють в обжарювальні
камери. Перед обжарюванням рами з сосисками сортують залежно від діаметру
нашприцованих сосисок. Сосиски обсмажують 30...60мин при температурі
80...100°С. для рівномірного обсмажування сосиски підвішуються на тонкі палиці
з інтервалом між батончиками.
Обсмажені сосиски повинні бути ясно-рожевими з абсолютно-сухою
оболонкою; температура в центрі сосисок не повинна перевищувати 38...40°С. На
початку обжарювання в камеру подають трохи пари або зволожують повітря
протягом 5...10 хв, що сприяє рівномірному і яскравому забарвленню фаршу і
оболонки.
Варіння. Обсмажені сосиски варять при температурі 80...85°С протягом
10...15мин залежно від діаметру батона. Вариво припиняють, коли температура
усередині батона досягає 70...72°С.
Охолодження. Після варива сосиски негайно охолоджують холодною
водою під душем протягом 3...5мин, а потім в камері при температурі 10...12°С
протягом 4...6 годин.
Вологість готових сосисок не більше 70%. Контрольний вихід готових
виробів, що остигнули, до ваги несолоної сировини 100%.
Технологія виробництва сардельок.

24

Характеристика сировини. Сардельки виготовляють з парного,
охолодженого, такого, що остигнуло і мороженого яловичого м'яса. Свинину
використовують в охолодженому або мороженому вигляді.
Підготовка сировини. Яловиче і свиняче м'ясо звільняють від грубої
сполучної тканини і хрящів, розрізають на шматки не більш 400гр.
Попереднє подрібнення і посол м'яса. Після жиловки яловиче і свиняче м'ясо
подрібнюють на вовчку з решіткою з отворами з діаметром 2...3мм або 16...25мм і
солять. Для засолу на 100кг м'яса витрачають 2,5кг соли і 50гр. Посолене м'ясо
витримують 48...72 години.
Тонке подрібнення м'яса. Посолене і витримане м'ясо повторно
подрібнюють на дзизі через грати з отворами діаметром 2...3 мм і кутерують
5...6мин. в процесі кутерування додають мілкодроблений харчовий лусковий,
пластинчастий лід або холодну питну воду і 0,005% нітриту. У кутер додають
спеції і жир згідно рецептурі.
Шприцювання. Приготований фарш набивають в кишкову оболонку на
шприцах. Довжина сарделек не повинна перевищувати 8...9см. Що навісили на
рами сардельки після штриковки і осідань направляють на обжарювання.
Обжарювання. Після шприцювання і осідання сардельки обсмажують при
температурі 60...90°С протягом 60...100мин. Колір обсмажених сосисок повинен
бути рожевим, а оболонка суха. По закінченню обжарювання температура в
центрі сардельок не повинна перевищувати 40°С.
Варіння. Перерва між процесами обжарювання і варіння не повинна
перевищувати 30 хв. Обсмажені сардельки варять пором або у воді при
температурі 75...85°С протягом 30...35 хв сардельки вважаються звареними, коли
температура усередині батона досягається 70°С.
Охолодження. Зварені сосиски охолоджують під водяним душем протягом
5 хв. Температура охолоджуючої води не повинні бути вище 8°С.
Технологічна лінія виготовлення ковбас призначена для виробництва
ковбас, сосисок і сардельок. У технологічну лінію включено (рис. 1.9) наступне
технологічне устаткування: дві вертикальні ємкості для яловичини та свинини,

25

два шнекові живильники, ваговий бункер, вовчок, вакуумний кутер, вакуумний
шприц безперервної дії і два конвеєрні столи.
Посолене м'ясо в агрегаті з відділення засолу в ковшах елеватором для їх
підйому і спуску транспортується до завантажувальної воронки ємкостей. Після
завантаження і витримки (дозрівання) м'яса готують фарш. Для цього шнековим
живильником сировина (яловичина, свинина) по черзі транспортується у ваговий
бункер для подачі необхідної дози відповідно до рецептури виробів, що
виготовляються.
Відважування дози відбувається через днище вагового бункера, що
відкривається. М'ясо потрапляє у ввочок та попередньо подрібнюється. Після
цього м'ясо завантажують у кутер, куди додають також шпик, сіль, харчові
добавки, розчин нітриту натрію та інші компоненти згідно рецептури на певний
вид ковбаси.

Рис. 1.9 - Поточно-механізована лінія для виготовлення ковбас
1 — ємкість для свинини; 2 — ємкість для яловичини; 3 — шнековий живильник
свинини; 4 — шнековий живильник яловичини; 5 — ваговий бункер; 6 — вовчок; 7 –

26

вакуумний кутер; 8 — вакуумний шприц; 9 — конвеєрний стіл; 10 – рама; 11, 12-
термокамери.

В кутері фарш змішується та підлягає остаточному подрібненню, ступінь
якого залежить від виду ковбасних виробів, який виготовляється. Вакуумування
дозволяє зменшити кількість повітря у фарші, що збільшує термін придатності
готового продукту та покращує зовнішній вигляд зрізу ковбаси.
Подрібнений фарш завантажується у вакуумні шприци для наповнення
оболонок фаршем. Наповнені оболонки по стрічці конвеєрних столів
транспортуються до місць для перев'язки шпагатом і далі для навішування на
палиці і рами. Рами з ковбасними батонами направляють на теплову обробку.

1.3.2 Опис розроблюваної машини

Вовчок марки К7-ФВП-160-01 призначений для подрібнення
безкісткового м'яса і м'ясопродуктів при виробництві фаршей для ковбасних і
інших м'ясних виробів, охолоджених в природних умовах до температури
навколишнього середовища від плюс 10 до плюс 12°С або спеціальною дією
низьких температур при певних режимах від плюс 2 до плюс 3°С в товщі. Вовчок
виготовляється в кліматичному виконанні УХЛ категорії 4 по ГОСТ 15150-69.
Вовчок складається з наступних чотирьох частин (рис. 1.12). Живлячої
частини, куди входять завантажувальна чаша 1; корпус шнеків 7, приймальний 6 і
робітник 4, горизонтально розташовані в корпусі шнеків. Ріжучої частини, куди
входять ножі і набір решіток 5 циліндр з внутрішнім спіральними ребрами 8 і
гайка 10, що служить для регулювання зазору між ножами і решітками в
ріжучому механізмі. Приводной частини, куди входять електродвигун 3, пост
управління 12, редуктор спеціальний циліндровий 2 і клиноременная передача 11.
Станини 9, на якій вмонтовуються всі складальні одиниці, деталі, електродвигун,
пускова електроапаратура і коробка електроустаткуванні, в якій розташовується
захисно-пускова апаратура. Вовчок відрізняється простотою конструктивного
виконання, зручний в обслуговуванні і при проведенні ремонтів. Механізми

27

вовчка добре доступні для санітарної обробки завдяки простоті розбирання
робочих органів.
Основні технічні дані вовчка
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

28

А Б Б
1
91 6 * 10 4 *
Б
1 2
2
ст о п пу с к се т ь
1 1
3
9
Ви д А ( 1 : 2 ) л и с т 1
7
1 0 8 6
5
1 6 0 *
1 0 0 *
4
65 7 , 4 1
Б- Б М 1 : 1 л и с т 1
А- А ( 1 : 1 )
А
1 4
А

Рис. 1.10. 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
управління

8844 55 8877 55
11 44 00   
11 33 00   
4455
11
33 55
4455 11 00 00 **
33 00
55 88 00
11 22 55 00 11 22 88 00
29

Принцип роботи вовчка. М'ясо в шматках масою до 1,0 кг подається в
завантажувальний бункер 1, звідки самоплив поступає в корпус шнеків, де
захоплюється приймальням 6 і робітником 4 шнеками і транспортується в зону
ріжучого механізму. В ріжучому механізмі сировина подрібнюється до
заданого ступеня подрібнення, який забезпечується шляхом установки
необхідного набору ножів і решіток.
Підготовка вовчка до роботи
Підготовку вовчка до роботи необхідно проводити в наступній
послідовності: відкрити щитки, відвернути зливну пробку редуктора і злити
залишки старого масла. Залити масло в редуктор згідно схеми мастила .
Провести санітарну обробку вовчка в наступній послідовності:
Відключити електроживлення і повісити табличку «Не включати!
Працюють люди». Зняти гайку. Витягнути підпору, ріжучий механізм 5 і робочий
шнек 4 за допомогою спеціального гачка, що поставляється разом з вовчком.
Всі поверхні, що мають контакт з сировиною, що переробляється, помити
(використовуючи миючі засоби), потім обполоснути гарячою водою і протерти
насухо. Ріжучий механізм 5, палець робочого шнека і втулку підпори змазати
несолоним харчовим жиром відповідно до інструкції по санітарній обробці
технологічного устаткування, діючій на підприємстві-споживачі і згідно схеми
мастила.
Пробним пуском перевірити правильність обертання шнеків. Зібрати вовчок
в зворотному порядку. При цьому гайку 10 сильно затягувати не слід.
Перевірити зовнішнім оглядом справність вовчка і переконатися у
відсутності сторонніх предметів в завантажувальній чаші. Перевірити натягнення
приводных ременів. Натягнення кожного ременя клиноременной передачі в
середній між шківами (при визначенні динамометром) повинне відповідати для
ременя типу В (Б) – 3.0 ± 0.2 кГс, при цьому стріла прогинання в точці додатку
сил для ременів В (Б) від 9,5 до 10,0 мм.

30

Встановити на вовчок робочий шнек. Встановити ріжучий механізм на
пальці робочого шнека і циліндрі вовчка. Затягнути притискну гайку 10, а потім
ослабити затягування, повернувши гайку на півоберта у зворотний бік. Остаточне
регулювання ступеня затягування ріжучого механізму провести в первинний
момент роботи вовчка на сировині.
Порядок роботи.
Перед початком робочої зміни необхідно провести зовнішній огляд вовчка і
перевірити візуально наявність заземлення вовчка і ящика електрокерування.
Увімкнути вимикач і повернути ключ в положення „Увімкнено” на посту
управління. Про наявність напруги сигналізує лампа «Мережа».
На початку роботи не рекомендується повністю наповнювати
завантажувальну чашу вовчка м'ясом. Слід завантажити невелику кількість
м'яса (8÷12 кг), увімкнути електродвигун, витримати пусковий момент, поки шнек
набере номінальну швидкість обертання і ріжучий механізм заповниться
продуктом, а потім завантажити бункер повністю.
Після завантаження чаші сировиною слід відрегулювати силу затягування
притискної гайки ріжучого механізму. Значне затягування притискної гайки 10
приводить до збільшення сили тертя між ножами і решітками, що викликає
додаткове навантаження на двигун, перегрів ріжучого механізму і готового
продукту, а також може привести до заклинювання ножів. При надмірно великих
зазорах між ножами і решітками погіршуються умови різання м'яса.
Під час роботи решітками ріжучий механізм змащується сировиною.
Тому треба уникати зайвих холостих обертів, коли в ріжучому механізмі немає
сировини, оскільки робота на «сухих» ножах і решітках приводить їх до
передчасного зносу. В кінці роботи вовчок зупиняють тільки після повного
вироблення сировини з бункера і циліндра.

Таблиця 1.1
Можливі несправності і методи їх усунення
№ Найменування Вірогідна Метод

31

п/п Несправності причина усунення
1 2 3 4
1 Вовчок не Відсутність напруги. Перевірити напругу.
включається, не Перегорілий запобіжник Замінити запобіжник
горить сигнальна ланцюга управління
лампа
2 Сторонній шум в Відсутність масла в Перевірити наявність
редукторі редукторі. масла в редукторі.
Відсутність мастила, Перевірити наявність
малий осьовий зазор в масла, встановити
підшипниках. додаткові прокладки
під кришки
підшипників
3 Гріються Відсутність мастила, Перевірити наявність
підшипники малий осьовий зазор в масла, встановити
редуктора підшипниках додаткові прокладки
під кришки
підшипників
4 Неякісне Затупился ріжучий Заточити ножі і ножові
подрібнення механізм.. решітки.
сировини Великий зазор між Відрегулювати
ножами і решітками. ріжучий механізм за
Ріжучі кромки ножа допомогою гайки.
заточені не в одній Правильно заточити
площині. ножі.
Викришили ріжучі Замінити ніж.
кромки ножа внаслідок Прочистити або
попадання в ріжучий промити отвори
механізм кісточок або ножових решіток.
інших предметів.

32

Забилися отвори решіток
жилами або дрібними
кісточкам.
5 Підвищений нагрів Сильно затягнутий Відрегулювати
фаршу ріжучий механізм. ріжучий механізм.

Заточити ріжучий
інструмент.
6 Зменшилася Прослизання ременів на Відрегулювати
продуктивність шківі електродвигуна. натягнення ременів.
вовчка Затупился ріжучий Заточити ріжучий
механізм. інструмент.
Знизилася напруга в Перевірити напругу
мережі електроживлення. Замінити циліндр і
Ребра циліндра мають шнек
сильний знос, внаслідок
чого збільшився зазор між
ребрами циліндра і
витками робочого шнека.

1.3.3 Опис запропонованих технічних рішень

В сучасних умовах актуальним є зниження усіх матеріальних видатків при
виготовленні продукції. Нами пропонуються заходи із здешевлення конструкції
вовчка та істотного зменшення витрат на його експлуатацію. Частина

33

запропонованих рішень взято за аналогією із провідними світовими виробниками
вовчків, а частина – запропонована нами вперше.
Шнек. Суцільний металевий шнек замінено на збірний – на металевий вал
насаджується полімерний гвинт, а обертовий момент передається штифтами (рис.
1.11).

Рис. 1.11. Шнек збірний

Шнек складається з суцільного металевого валу 3, на якому по посадці із
зазором встановлюється гвинт 2. Гвинт виготовляється фрезеруванням із
поліаміду. Це дозволяє здешевити шнек та покращити його ремонтопридатність, а
також зменшити тертя об сировину. З лівого торцю у вал загвинчено палець 1, на
який встановлюються ножі різального комплекту. З правого торцю на вал
насаджено диск 5 з пальцями 4, а також втулку 6 з підшипником 7. Пальці 4
служать для передачі обертового моменту від валу до гвинта, а втулка 6 служить
для передачі обертового моменту від приводу до валу, а також служить
підшипниковою опорою ковзання для шнеку. задля осьової фіксації втулки
застосовано гвинт 8.

34

Гільза робочого циліндру. Робочий циліндр із литими або фрезерованими
ребрами замінено на гільзу, в якій вирізано спірально-подібні пази (рис. 1.12).
Сторони цих пазів відіграють роль ребер суцільного циліндру, а саме – не
дозволяють м’ясу обертатись разом із шнеком, а спрямовують його вздовж вісі до
різального комплекту. Така будова шнеку і гільзи дозволяє не тільки зменшити їх
собівартість, а й з часом легко їх замінювати. Оскільки при тривалій експлуатації
зазор між ребрами та шнеком збільшується, що погіршує технічні характеристики
вовчка.

Рис. 1.12. Гільза робочого циліндру збірна

Гільза складається зі стакану 1, до якого приварено трубу 2 зі спіральними
отворами. Всередині стакану встановлено шпонку 3, яку зафіксовано гвинтом 4.
Труба 2 виготовляється шляхом точіння та вирізання подовжніх отворів на
верстаті плазмового або лазерного вирізання з програмним керуванням. Труба
вставляється в стакан та прикріплюється до нього внутрішнім суцільним зварним
швом та зовнішніми швами, що розташовані на повздовжніх ребрах гільзи. При
складанні гільзи необхідно витримати співвісність зовнішньої циліндричної
поверхні, якою гільза базується у вовчку.
Ніж. Суцільний ніж замінюється на ніж із змінними різальними вставками
(рис. 1.13). Це дозволяє корпус ножа виготовляти із дешевих конструкційних

35

сталей, а заміні підлягають лише різальні вставки, які виготовляються із
зносостійких матеріалів.

Рис. 1.13. Ніж збірний

Ніж складається з корпусу 2, в пазах якого встановлено різальні вставки 1,
що закріплені гвинтами 3. Для попередження бокового зміщення служать бокові
виступи вставок, а для попередження фронтального зміщення – пази корпусу та
гвинти 3.
Ніж складається з корпусу 2, в пазах якого встановлено різальні вставки 1,
що закріплені гвинтами 3. Для попередження бокового зміщення служать бокові
виступи вставок, а для попередження фронтального зміщення – пази корпусу та
гвинти 3.
Різальні вставки ножа (рис. 1.14) виготовляються з твердого сплаву Т15К6,
що дозволяє значно підвищити їх зносостійкість.

36

Рис. 1.14. Різальна вставка ножа

Проміжна та вихідна решітки. В проміжній (рис. 1.15) і вихідній (рис.
1.16) решітці пропонуємо застосувати змінні пластини з отворами, які
встановлюються на матриці з конструкційної сталі.
Такі рішення дозволяють значно зменшити витрати на заміну решіток,
оскільки при класичному виконанні решітка утилізується при досягненні
половини своєї товщини, що обумовлено вимогою міцності та жорсткості
решітки.
В нашому ж випадку матриця заміні не підлягає, а замінюються лише тонкі
пластини. До того ж, така вихідна решітка може мати меншу товщину, що
призводить до значного зменшення її гідравлічного опору. А значить – до
полегшення подачі сировини шнеком, на роботу якого витрачається до 2/3
потужності приводу.
Решітки мають ідентичну будову, лише у проміжній решітці
використовується дві змінні пластини з обох торців, а у вихідній решітці – одна
пластина.
Кожна решітка складається з матриці 1, на якій встановлено змінну
пластину 2. Пластина встановлюється на штифтах 3 та фіксується гвинтом 4.
Обертовий момент від сил тертя та різання сприймається прямолінійними
сторнами решітки та матриці. Співпадання отворів пластини та матриці

37

забезпечується штифтами 4, які запресовані у матрицю. прилягання пластини до
матриці при складанні різального вузла забезпечується гвинтом 4.

Рис. 1.15. Решітка проміжна збірна

Зовнішній діаметр матриці збільшено до 186 мм на відміну від 160 мм
звичайної решітки. Це дозволило розмістити опорні поверхні та кріпильні
елементи пластини поза межами траєкторії руху лез ножа. врешті стало
можливим проводити пере заточування пластин у знятому стані без порушення
або зміни кріпильних елементів та поверхонь.
Несиметричне розташування двох штифтів з кожного торцю дозволяє
забезпечити правильне встановлення пластини заточеною стороною назовні.

38

Рис. 1.16. Решітка вихідна збірна

Матриця має два прямокутні пази для полегшення знімання пластини.
Матриця вихідної решітки виготовляється зі сталі 45, що дозволяє
зменшити її вартість та забезпечити високу міцність при невеликій товщині.
Пластини вихідної та проміжної решіток (рис. 1.17) виготовляються
товщиною 4 мм зі сталі ШХ 15 або 95Х18. Ці сталі відрізняються високою
зносостійкістю. Пластини перезаточуються до гранично допустимої товщини у 1
мм, після цього замінюються на нові.

39

Рис. 1.17. Пластина решітки проміжної (змінна пластина)

1.4 Технічні вимоги та умові на сировину, напівфабрикати та готову
продукцію.

Ковбасними виробами називають вироби, приготовані на основі м'ясного
фаршу з сіллю, спеціями і добавками, в оболонці або без неї і піддані тепловій
обробці до готовності до вживання. Солоні вироби - це продукти, також готові до
вживання, але виготовлені, як правило, з сировини з нерозрізаною (окости,
корейка, грудинка, шинка у формі) або крупно-подрібненною структурою (шинка
в оболонці, бекон любительський і т. п.).
Широкий асортимент ковбасних і солоних виробів обумовлений високими
харчовими достоїнствами і придатністю в їжу без додаткової підготовки.
Залежно від сировини і способів обробки розрізняють наступні види
ковбасних виробів: варені, напівкопчені, копчені, фаршировані, кров'яні ковбаси,
сосиски і сардельки, сальтисони і холодці, ліверні ковбаси, м'ясні хліба, паштети,
дієтичні і лікувальні ковбаси. М'ясна промисловість виробляє велику кількість

40

ковбасних виробів з яловичини, свинини, баранини, нетрадиційної сировини:
конини, верблюжатини, оленини, м'яса птиці і кроликів.

1.4.1. Вимоги до сировини і допоміжних матеріалів
Для вироблення ковбасних і солоних виробів використовують сировину від
здорових тварин без ознак мікробіального псування і гіркнення жиру.
Забруднення, побитості, синці, клейма повинні бути видалені. Туші без запаху в
глибині, але з тим, що поверхневим ослизнуло, цвіллю і побитостямі зачищають і
промивають гарячіше (50°С) і холодною водою.
Шпик повинен бути білого кольору з нормальним запахом, без забруднень.
Температура шпика, призначеного для подрібнення, не повинна перевищувати –
1°С, інакше він деформуватиметься при подрібненні.
Для виготовлення варених ковбас застосовують яловичину і свинину в
парному, охолодженому і розмороженому стані, для виробництва ковбас інших
видів – в охолодженому і розмороженому стані. Заморожені блоки можна
направляти на приготування фаршу без попереднього розморожування.
При виробництві ковбасних виробі використовують соєві білки, казєїнат
натрію, молочно-білковий копреципітат, плазму крові.
Для виробництва всіх видів продуктів з свиніни застосовують охолоджене
до 4°С сировини, отриманої від свинячих напівтуш беконної, м'ясної і жирної
угодованої (після видалення шкури і надлишків шпика). До використання не
допускається м'ясо кабанів і свинина з наявністю шпика консистенції, що
мажеться.
Вироби з яловичини виготовляють з туш I і II категорії угодованої в
охолодженому або розмороженому стані.
Сировину, направлену на виробництво соленокопчених виробів, піддають
ветеринарно-санітарній експертизі. При необхідності сировину додатково
зачищають. При цьому із зовнішніх і внутрішніх сторін туш і напівтуш видаляють

41

можливі забруднення, крововиливу, залишки волосся, щетини і діафрагми,
бахрому.
Для засолу використовують харчову сіль не нижче за I сорт без механічних
домішок і стороннього запаху, цукор-пісок білого кольору без грудок і домішок,
нітрит натрію із змістом нітриту (у перерахунку на суху речовину) не менше 96%.
Спеції і пряності повинні мати властиві їм специфічний аромат і смак і не містити
сторонніх домішок.
Кишкові оболонки, вживані в ковбасному виробництві, повинні бути добре
очищені від вмісту, без запаху розкладання і патологічних змін.
Штучні оболонки повинні бути стандартних розмірів (діаметр, товщина),
достатньо міцними, щільними, еластичними, волого- і газопроникними (для
копчених ковбас), володіти хорошою адгезією, стійкими до дії мікроорганізмів і
добре зберігатися при кімнатній температурі. Для кожного виду і сорту ковбас
використовують оболонку певного вигляду і калібру.

1.4.2. Вимоги до готової продукції

Відповідно до стандарту до готової продукції пред'являються наступні
вимоги. Поверхня батонів ковбасних виробів повинна бути чистою, сухою, без
пошкоджень, плям, сліпів, стеків жиру або бульйону під оболонкою, напливів
фаршу над оболонкою, цвілі і слизу. На оболонці сирокопчених ковбас
допускається білий сухий наліт цвілі, що не проникла через оболонку в ковбасний
фарш. Оболонка повинна щільно прилягати до фаршу, за винятком целофанової.
Поверхня виробів повинна бути сухою, чистою, у копчених і копчено-варених -
рівномірно прокопченою, без слизу і цвілі.
Варені і напівкопчені ковбаси повинні мати пружну, щільну, некрошливу
консистенцію, копчені ковбаси — щільну. Консистенція м'язів соленокопчених
виробів пружна або щільна (сирокопчені окости).
На розрізі продукту фарш монолітний, шматочки шпика або грудинки
рівномірно розподілені, мають певну форму і розміри (залежно від рецептури).

42

Краї шпика неоплавлені, колір білий з рожевим відтінком без жовтизни,
допускається наявність одиничних шматочків шпика, що пожовтіли, відповідно
до технічних умов на кожен вид ковбаси. Колір продуктів на розрізі рівномірний,
рожевий або червоний, без сірих плям.
Ковбасні вироби повинні мати приємний запах з ароматом прянощів, без
ознак затхлості, кислуватої. Смак в міру солоний у варених ковбас, у
напівкопчених і копчених ковбас — солоноватий, гострий, з вираженим ароматом
копчення. Смак соленокопчених виробів в міру солоний для варених продуктів,
солоноватий — для сирокопчених. Запах варених виробів приємний, копчених —
з вираженим ароматом копчення. Ковбаси і солено-копчені вироби не повинні
мати стороннього присмаку і запаху.
М'ясопродукти повинні містити певні кількості соли, вологи, крохмалю,
нітриту відповідно до стандарту.

1.5 Технологічний розрахунок вовчка
1.5.1 Оцінювання показників різального інструменту вовчка

Як відомо, різне конструктивне виконання деталей різального вузла вовчка
спричинює різні показники питомої продуктивності, ступеня подрібнення
сировини, однорідності подрібнення та ін. Коректно порівняти конструкції ножа
за основними показниками можна використовуючи критерій оцінки.
Критерій оцінки Кр.в. розраховується наступним чином:

Кр.в.=К1:К2:К3,

де К1 – коефіцієнт продуктивності різального вузла;
К2 – коефіцієнт подрібнювальної дії різального вузла;
К3 – коефіцієнт однорідності подрібнення.

43

Значення коефіцієнтів К1, К2, К3 прямують до 1, чим вони більші – тим
кращі показники різального вузла. В свою чергу коефіцієнти К1, К2, К3
визначаються наступним чином.
Визначимо критерій оцінки для ножа звичайної будови, який має чотири
леза.
aл
II
I
О
ел
bл

Рис. 1.18. Лезо чотирилезового ножа


R н н
р. отв. р.
А lmax
r В
р. отв. р.
lmin
С
О

Рис. 1.19. Параметри різального вузла:
Rр.отв.р. – зовнішній радіус границі розташування отворів решітки; rр.отв.р. – внутрішній
радіус границі розташування отворів решітки; hл – висота леза ножа; αн – кут між
різальною та задньою кромками одного леза ножа; βн – кут між задньої та різальною
кромками сусідніх лез ножа

Коефіцієнт продуктивності РВ:

hл
rр. отв. р. hл
44

R2
р.отв. р.   zл Sл  r 2 2
р.отв. р.  3,14 73  4 1339,5 3,14 252 
К1    
R2 2
р.отв. р. 3,14 73
16733,1 53581962,5 16733,17320,5
   0,54
16733,1 16733,1

де σ – відносний „живий” переріз РВ, який дорівнює відношенню площі решітки,
вільної для проходження сировини, до загальної площі решітки;
zл = 4 - кількість лез ножа;
Sл = 1339,5 мм2 - площа одного леза ножа, мм2;
r р.отв. р. =25 мм - внутрішній радіус границі розташування отворів решітки;
Rр.отв. р. = 73 мм - зовнішній радіус границі розташування отворів решітки.

Коефіцієнт подрібнювальної дії РВ:

К2 1К 10,11 0,89

н 40
де К    0,11 - коефіцієнт, що враховує відношення вільної площі
2 360
решітки поміж лезами ножа до усієї площі решітки;
2
тут н ()  1()2() - „вільний” кут поміж двома сусідніми лезами
z
hл
(рахується по середньому значенню довжини леза ножа, тобто   rр.отв. р.  ),
2
тобто це кут <ВОС;
1() та 2() - полярні рівняння ріжучої та задньої кромки леза виражені, як
функції кута  від радіуса  .

2 360
н ()  1()2 ()  10956  40
z 4

Коефіцієнт однорідності подрібнення:

45

lmin   rmin  min 180 rmin  min
K3    
lmax 180   rmax  max rmax  max

де lmax - довжина дуги із радіусом rmax, що обмежена кутом βmax;
lmin - довжина дуги із радіусом rmin, що обмежена кутом βmin;
βл. max– максимальне значення „вільного” кута поміж двома лезами;
βл. min – мінімальне значення „вільного” кута поміж двома лезами;
rmax– максимальне значення радіусу ножа (в даному випадку rmax=r р.отв. р. +hл);
rmax– мінімальне значення радіусу ножа (в даному випадку rmin=r р.отв. р. ).

Для ножів типу, леза яких мають форму трапеції, параметри будуть
наступними. Площа леза (як площа прямокутної трапеції) визначиться за виразом:

aл bл 16 25
Sл  h 2
л  47 1339.5 мм
2 2

Задля визначення коефіцієнту К2 , для ножів такого типу, складемо рівняння
кривих, що утворюють різальну кромку та задній контур леза.
Рівняння кривої І:

 eл   16 
1()    arccos  180 arccos  180 70,7 109 ,
    48,5 
hл 47
де   rр.отв. р.   50 / 2  48.5 мм.
2 2

Рівняння прямої ІІ в полярній системі координат:

46

 
 hл (aл  eл ) r 
 р.отв. р.  hл
b  
л  aл h 
2 ()  arcsin    arctg л
  
2
     b
h л  aл 
 1 л

   

  bл  aл  
 
 47
(1616) 50 47 
   47 
 arcsin 1912
   arctg   
2
 47   2516
 
 48,5 1 
 
2516  .
   
 97 
 arcsin    arctg 5,2  22,379  56
 255,2 

 16 
1max () 180 arccos  180 77,1102.9
 72 
 16 
1min () 180 arccos  18050.2  57.9
 25 

 
 47
(1616)  50 47 

 ()  arcsin 2516   47 
2max    arctg   
2
  47    2516 
 72 1  
  2516 
 
 97 
 arcsin    arctg 5.2 14.7  79  64.3
 382.8 
 
 47
(1616) 50 47 
 2516   47 
2min ()  arcsin  2   arctg   
 47   2516
 
 25 1 
 
  2516 
 
 97 
 arcsin    arctg 5.2  46.979  32.1
132.9 

2 360
нmax  1()2()  102.9 64.3  51.4 ,
z 4

47

2 360
нmin  1()2 ()  57.932.1 64.2 ,
z 4

Тоді значення коефіцієнту однорідності подрібнення буде:

rmin  min 25 51.4 25 35.2
K3     0.29 .
rmax  max 72 62.2 72 22.4

Критерій оцінки конструкції чотирилезового ножа матиме наступний вигляд:

К р.в.  0,54:0,89:0,29 .

Визначимо гідравлічний опір вихідної решітки.
Визначення опору отворів решітки проводиться наступним чином. На рис.
1.20 показано схему дії сил на елементарний шар сировини товщиною dx, що
знаходиться у отворі діаметром dотв. нескінченної довжини. На елементарний шар
сировини діє осьовий тиск P, що призводить до руху елементарного шару. У
протилежному до Р напрямку діють сила опору (P+dP) та сила тертя Fтр.

Fтр
P P+dP
q
x dx

Рис. 1.20. Схема сил, що діють на елементарний шар сировини в каналі

ddооттвв..
48

Дія осьового тиску Р передається від сировини на стінки отвору боковим
тиском qб. Для пластично-пружних матеріалів величина бокового тиску
розраховується за виразом:

qб  б.р. P q0

де Р – осьовий тиск (згідно варіанту завдання); µб.р. - коефіцієнт бокового розпору
(µб.р =0,75÷0,80); q0 – величина залишкового бокового тиску (q0 =0,04÷0,015)Р.

Осьовий тиск визначається наступним чином :

4 f
  тр . б . р. Lотв.
q0 d q
отв . 0
Px   
e 
 
 б. р.  б. р.

де f тр.– коефіцієнт тертя сировини о стінки отвору решітки; Lотв. – довжина
отвору решітки; dотв. – діаметр отвору; q0 – залишковий боковий тиск;
µб.р. - коефіцієнт бокового тиску (µб.р.=0,75÷0,8).

На рис. 1.21 представлено результати розрахунку опору отвору діаметром 3
мм при наступних параметрах: Р=0,3; 0,4; 0,5 МПа; q0 =0,04Р; µб.р.=0,75; f=0,13 –
динамічний коефіцієнт тертя яловичини по сталі при швидкості руху 0,050 м/с.

1.5.2 Визначення продуктивності вовчка

При визначенні продуктивності вовчка будемо вважати, що вона
визначається витратою потоку сировини, що проходить крізь різальний вузол.
Тоді вираз по визначенню продуктивності вовчка буде наступним:
Q  60S   ñ  60 42358.9106 21,7 1020  5624,7 , кг/год,
де S – площа отвору, крізь який протискується сировина, м2;

49

υ – швидкість поступального руху сировини, м/хв;
ρс — густина сировини, кг/м3 (ρс =1020÷1150 кг/м3).
0,4
0,35
0,3
0,25
0,3 МПа
0,2 0,4 МПа
0,5 МПа
0,15
0,1
0,05
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Довжина каналу, мм

Рис. 1.21. Залежність величини тиску опору від довжини отвору

Площа отвору, крізь який протискується сировина, м2:
S  S 2
ж. р.вуз.  4235.9мм ,
де Sж.р.вуз. – загальна площа „живого” перерізу різального вузла.

Загальна площа „живого” перерізу різального вузла дорівнює:
Sж. р.вуз. в. р.  (S р.пл.  Sн )  0,45  (147705358)  4235.9мм2
,
де φв.р. — коефіцієнт використання робочої площі вихідної решітки;
Sр.пл. – робоча площа вихідної решітки, м2;
Sн – площа фронтальної проекції ножа, який контактує із вихідною решіткою, м2;

Коефіцієнт використання робочої площі вихідної решітки дорівнює:

Тиск опору, МПа
50

nотв. d
2 2 6
отв. 944 3 10 944 9 103
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 в решітці;
dотв. = 3 мм — діаметр отворів решітки, м;
Dр.отв. р. — зовнішній діаметр границі розташування отворів решітки, м;
dр.отв.р. – внутрішній діаметр границі розташування отворів решітки, м;

Значення робочої площі вихідної решітки, м2:
 (D2 2
р.отв. р.  d р.отв. р.) 3,14(1462 502 )
S   14770мм2
р.пл. ,
4 4
Значення площі фронтальної проекції ножа, який контактує із вихідною, м2:
S 2
н  Sл  zл 1339,54  5358мм ,
де Sл – площа фронтальної проекції одного леза ножа, м2;
zл =4 — кількість лез ножа.

Швидкість поступального руху сировини визначається так, м/хв:
2
  D  d
2 ш ш  
 в.ш. Lв.ш. nш Кзап.ш. в.ш. tш    nш Кзап.ш. 
 2 
2
 16086 
 0,25 302   5 0,75  363,17мм / с ,
 2 
  363,17мм / с  21,7м / хв ,
де αв.ш. — коефіцієнт подачі або використання шнеку, що залежить від довжини
шнеку, зазорів між шнеком та стінкою циліндра та ін. (αв.ш.=0,25÷0,35); Dш —
зовнішній діаметр шнеку (по вит
кам), м; dш — діаметр валу шнеку, м (можна прийняти dшdр.отв.р.); tш =30 мм —
крок шнеку, м; nш — частота обертання шнеку, хв.-1; Lв.ш. – довжина витка шнеку,
м; Кзап — коефіцієнт заповнення міжвитковго простору шнеку (Кзап=0,75÷0,85).

51

При розрахунку продуктивності слід брати до уваги найменший крок
шнеку tш , тобто – крок між двома останніми витками. Саме це значення буде
визначати транспортуючу здатність шнека, а отже – швидкість руху сировини.

1.5.3 Розрахунок споживаної потужності приводу вовчка

Технологічна потужність, що витрачається в цьому процесі подрібнення,
містить такі складові:
N  N1  N2  N3
де N1 - потужність, що витрачається на розрізання продукту, кВт;
N2 —потужність, необхідна для здолання сил тертя в деталях різального механізму,
кВт;
N3 - потужність, що витрачається на роботу живильника, тобто шнекового механізму,
кВт.

Витрати потужності для розрізання продукту, кВт:

 0,1462 0,0502 
N1  As  zë ní Si  3103 6 8.13,14 0,47 0,0127  2,86 103 Âò
 4 

де АS - питома витрата енергії на різання або утворення одиниці площі перерізу.
Наближено можна прийняти 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 по формулі:

52

 2 2 3,14
S р.пр. р.  Dр.отв. р.  d р.отв. р. m Sпер  0,1462  0,0502 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. b
2
пер.  0,047 0,009  0,00042м

де апер.=9 мм - ширина перемички поміж отворами приймальної решітки, м;
bпер. = 47 мм - довжина перемички поміж отворами приймальної решітки, м.

Витрати потужності на здолання сил тертя між обертовими ножами та
нерухомими решітками, Вт:

N  n  2 2 
2 н P3 b  zл  fтр  zp Rр.отв. р.  rр.отв. р.  
 3.14 5,32,5 106 0,005 6 0,130,0732 0,0252  ,
  5284Вт
де zл =6 — кількість лез на ножі;
zр =3 - кількість решіток;
Р3 = 2.. .3 МПа - необхідний тиск затягування різальних інструментів;
bконт. = 5 мм - ширина "доріжки" контакту ножів з решітками, м;
fтр.- коефіцієнт тертя між ножами та решітками: за умови змащування цих
спряжень соком продукту fтр. =0,1.

За умови, що тиск у витках шнека зростає лінійно, вираз для нормальної до
поверхні шнека сили, яка притискає продукт, набуває вигляду:

 P R2
ш  r2
ш  zв.ш.  0,4 106 0,0802  0,0432 7
Pn    47549,2
2 cosc 1,92
,

53

де Р = 0,3 ... 0,5 МПа – найбільший тиск продукту в робочій камері, необхідний для
ефективного подрібнення, згідно варіанту 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
tgc    0,28
 Rш  rш   80 43

Окружна сила Рокр від радіальної складової сили Рn та сили тертя, викликана
при дії останньої, має такий вигляд:

Pокр  Pn sin c  fтр.ш. cosc   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).

Витрати потужності для роботи шнекового механізму, кВт:

2
N3   2 nш Pокр  R2
ш  r 2
ш   zв.ш.  tgc  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

Отже загальна потужність приводу при роботі вовчка буде:

N  N1  N2  N3  5,3 4,751,9 11,95кВт .

54

Задля забезпечення заданого запасу потужності при переробці більш
„складної” сировини приймемо необхідне значення потужності приводу N=15
кВт.

1.6 Міцнісний розрахунок деталей вовчка
1.6.1 Розрахунок ножа вовчка на міцність

Міцність лез ножа можна визначити наступним чином. З умови міцності
трикутника, до якого прикладене розподілене навантаження, слідує наступне (рис.
1.22). Момент, що прикладений до сторони профілю дорівнює:

q h2
M л
1max 
2

де q – розподілене навантаження, що прикладене до сторони профілю висотою hл.

Максимальне напруження, що може виникнути у фігурі, дорівнює:

M1max
max    доп 
W1
де W1 – міцність перерізу;
σдоп – допустиме напруження (σдоп=380 МПа).
Щоб виразити залежність значення ширини сторони профілю bл від висоти
сторони hл виконаємо наступні математичні перетворення:

cл b
2
л M 2
W   1max q h
1  л
6  доп 
.
2 доп 

55

Рис. 1.22. Розподілення навантаження на лезо ножа

Звідки мінімально допустима ширина основи леза ножа має бути наступною:

3q 3 8 103
bл  hл  47 103  47 103 0.048  2.3мм
c   27 103 ,
л доп 380

де с = 27 мм – ширина леза ножа.

Розподілене навантаження, значення якого знаходиться в межах
q=3,42÷3,85 кН/м, відповідає питомому зусиллю різання парного м’яса;
розподілене навантаження, значення якого знаходиться в межах q=7,2÷9,2 кН/м,
відповідає питомому зусиллю різання замороженого м’яса.
Умова міцності ножа виконується.

1.6.2Розрахунок вихідної решітки на міцність та жорсткість

При виборі значення товщини слід намагатись забезпечити мінімальний
опір отворів решітки руху сировини, максимальну міцність решітки, причому – із
урахуванням зменшення товщини решітки в процесі її експлуатації внаслідок
переточування (рис. 1.23, а).

56

Розрахунок решітки на жорсткість проводиться як кільцевої перфорованої
пластини. На рис. 1.23, б показано схему навантаження кільцевої перфорованої
пластини розподіленим навантаженням Р. (зменшення жорстокості та міцності
решітки внаслідок перфорації враховується через коефіцієнти приведення γ).
Мінімально допустиме значення товщини вихідної решітки Smin вих. р. , яке
повинно являти собою товщину решітки в кінці терміну її експлуатації (внаслідок
зменшення товщини після багаторазового перезаточування), визначається
наступним чином (рис. 1.23).

а)

б)
Рис. 1.23. Схема до визначення товщини вихідної решітки:
а) – утворення загальної товщини решітки шляхом передбачення припуску на
перезагострювання; б) - деформація решітки під дією тиску подачі сировини.
Уточнене значення коефіцієнта приведення жорсткості решітки, м:

 2
 
 3  1 2 2  k 
1 1  2  1  4 
P  r 4 1    
 
  2
  
64D  4 ,
р p.max  k1  ln  8 4  ln  
 1  

57

4
0.30,073
 
64 0,146 0,00002
 2
 
 3 0,31 2 0,342  0.29 10,342  10,344 
1 0,3      

  
 4
 0.29  ln 0,348 0,342  ln 0,34 
 1 0,3 
 2 
 2.83 0,880,987 
6 
 45339 10  1,3 6
  45339 10 5.6  0.254
1,79 0,998 
 

де Р= 0,3 МПа – тиск у різальному вузлі (Па);
ωр.max - максимальний допустимий прогин решітки, м (ωр.max= 0,02 мм);
μ – коефіцієнт Пуасона (μ =0,3);
rр. 25
    0,34 ;
Rр. 73
  2
2  2  0,342 
k1   3   41   ln   0,34 3 0,3 4 1 0,3 ln0,34 
1  2   
   1 0,342

 0,1156 
 0,11563,3 41,3 1,1  0,11563,3 0,75  0,295
 0,8844 
dотв.
Коефіцієнт k, при 0,5   0,9 , складає для розташування отворів по
Sтрик.
вершинам рівнобічних трикутників із стороною Sтрик. (значення Sтрик. визначається
по сітці розбивки отворів в решітці Sтрик=6,3 мм):

4 4 0.254
k  3  3  0.0015
 2
   0,3385
d
1  2  10,785 отв.
  
 S 
  трик.  


Мінімально допустиме значення товщини вихідної решітки Smin вих. р. при
відсутності її підпору притискним кільцем у різальному вузлі вовчка:

58

2
 2
1,41 k Sтрик.  dотв.  1,41 0.00156,33
S min
вих. р.   16,3мм .
k 0.0015

Максимальний радіальний згинальний момент, який приходиться на
одиницю довжини циліндричного перерізу пластини, Н·м/м:

  1  
P R2
3  1  2
р  k1 1 2  
M r       16

41   2  ln  

  1  
300000 0.0732
3 0,310,342  0,2951  2 
   0,34   16

41 0,30,342  ln 0,34 

 99,92,92 2,907 1,32

Максимальний окружний згинальний момент, який приходиться на
одиницю довжини меридіонального перерізу пластини, Н·м/м:
21   1 2 2  1 3 1  2 
P R2
р  
M t    
16  1 
k1 1   41   2  ln 
2 
    
210,3 1 2 0,342  13 0,310,342 
300000 0,0732  
   
16  1  2 .
0,2951   41 0,30,34  ln 0,34
2 
  0,34  
 99,91,083,8 2,850,66  706,3

Приведена товщина решітки Sприв. р. визначається таким чином, м:
1 min 1
S  S  3   16,3 103  3
прив. р. вих. р. 0,254  7,8 103

2 2
Значення напружень, без врахування концентрацій біля отворів,
розраховуються наступним чином, Па:

59

3 M r 3 1,3
 r      5401,7Па
2 2
2 S  2 0,019
прив. р.
3 M t 3 706
 t      2,93МПа
2 2
2 S 2 0,019
прив. р. 

Повинна виконуватись умова відсутності пластичних деформацій:

Т 785
 екв    523,3МПа ,
nзап.м. 1,5
2,93 523,3МПа (умова виконується),

де σекв – еквівалентне напруження (σекв=σr при σr >σt; σекв=σt при σt >σr);
σТ – напруження текучості (σТ =785 МПа);
nзап.м. – коефіцієнт запасу міцності решітки (nзап.м. =1,5 ).

Прийняте значення товщини вихідної решітки Sвих. р. , при умові підпору її
притискним кільцем, визначається так, мм:

S min
вих. р.  Sвих. р.  kц  tм  7,8 20 0,4 15,8мм

де Smin
вих. р. – мінімально допустиме значення вихідної решітки, мм;
kц - коефіцієнт, що враховує кількість циклів перезаточування решітки під час
всього терміну її експлуатації (kц = 20÷30);
tм – глибина шару металу решітки, який знімається при 1 перезаточуванні з
одного торцю решітки (tм=0,2÷0,4 мм), мм.

1.6.3 Розрахунок робочого шнеку

60

Оскільки кути підйому гвинтових ліній правильної гвинтової поверхні
шнека змінюються, збільшуючись від периферії до центру шнека, то осьове
переміщення частинок матеріалу, розташованих в радіальному напрямі, буде
неоднаковим.
Для практичних розрахунків досить приймати середнє арифметичне
значення кутів підйому гвинтових ліній (рис. 1.24) на периферії αD і валу αd
шнека, тобто:

аср = 0,5 (αD + аd)=0,5(9,9+18)=14°.

Кути шнека можна визначити так:
t
  arctg ш 88
 arctg  9,90
D ;
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 і валу шнека, м.

Рис. 1.24 – Схема визначення кутів підйому шнеків

61

Зниження переміщення частинок продукту в осьовому напрямі можна
врахувати коефіцієнтом 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).

Діаметр валу шнека повинен бути більше граничного, визначуваного з
умови:
tш 88
dnp  tgтр  0,25  7мм ,
 3,14
86  7 (умова виконується).

Для отримання максимальної продуктивності шнекового пристрою
необхідно приймати невеликі значення кутів підйому гвинтових лінії шнека
приблизно не менше 10°. Інакше може відбутися відрив матеріалу від внутрішньої
поверхні корпусу пристрою.
Площі внутрішньої циліндрової поверхні корпусу шнекового пристрою і
однієї сторони поверхні шнекового витка на довжині одного кроку шнека можна
визначити по виразах, м2:

Fв.п.к. Dш tш в.ш.   3,14 0,1600,0880,009  0,039 ;
1 
F  D L d  l  t 2 D  2L 
ш гв.л.
в.ш.  ш гв.л. ш гв.л. ш ln  
4  dш  2lгв.л. 
1  0,16 2 0,510 
 3,14 0,160 0,5103,14 0,086 0,284 0,0882 ln 

4 3,14  0,086 2 0,284

 0,080,2560,077  0,004  0,015

62

де δв.ш.=9 мм — товщина витка шнека в осьовому напрямі по зовнішньому
діаметру, м;
lгв.л. і Lгв.л. — розгортки гвинтових ліній, відповідно по діаметру валу та по
діаметру витків шнеку, м.

Найчастіше (при обробці парної або охолодженої кускової м’ясної
сировини) товщина витка δв.ш. приймає такі значення, при яких виконується
Dш
співвідношення 1417 . Але при обробці мороженої сировини може
в.ш.
Dш
використовуватись шнек із потовщеними витками, для якого  9 12 . При
в.ш.
обробці ж сировини глибокого заморожування та для повторного подрібнення
фаршів (для подачі текучої сировини) можуть використовуватись шнеки, для яких
Dш  5,56 .
в.ш.
Крутний момент на валу шнека і осьове зусилля можна визначити по
методиці К. П. Гуськова з виразів:

M  0,131n  p D3 3 3 3
кp t max ш dш tgcp  0,1317 3000000,16 0,086 tg14 
;
 0,1317 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 момент на валу шнека, що крутить, і осьове зусилля, знаходять
відповідні їм нормальне і дотичне напруження:

63

Р
  вісь 4 3549
сж   0,61МПа
S 2 ;
в.ш. 3,14 0,086
M кр 16 239,8
   1,92МПа
3 ,
Wp.ш. 3,14 0,086

де Sв. ш. — площа поперечного перетину валу шнека, м2 ;
Wp.ш. — полярний момент опору поперечного перетину валу шнека, м3.
Еквівалентне напруження по теорії найбільшої дотичного напруження
визначають по формулі:

   2  4 2  0,612 2
3 сж  4 1,92 15,1МПа .

Останній виток шнека, що виходить в пресову камеру, знаходиться під дією
максимального тиску. Цей виток слід розрахувати на міцність. З невеликим
допущенням один виток можна уподібнити кільцевій пластинці, затисненій по
внутрішньому контуру в тілі валу шнека. В цьому випадку найбільший момент,
що вигинає, на внутрішньому контурі такої пластинки, виконаної зі сталі, буде

pmax Dш 1,9 0,7 4 1,2 2 5,2 ln
М з.ш.  
32 1,3 0,7 2
300000 0,160 1,9 0,7 1,864 1,2 1,862 5,2 ln1,86
  
32 1,3 0,7 1,862 ,
1,9 0,7 1,17 1,2 1,36 3,23 1,9 0,82 1,633,23
1500  1500   2520Н м
1,3 0,7 1,862 2,25

а найбільше напруження (воно ж і еквівалентне)

6М з 6 2520
 зг.    186,7МПа
2 ,
ш 0,0092

64

Dø
де α= - відношення діаметрів, величина якого практично лежить в межах від
dø
1,8 до 3 (α=1,86).

1.7 Кінематичний розрахунок приводу вовчка
1.7.1 Розрахунок клинопасової передачі приводу ножового валу
Проведемо розрахунок клинопасової передачі приводу ножового валу
вовчка. При розрахунку будемо виходити з того, що на обертання ножового валу і
робочого шнеку витрачається однакова кількість енергії. З урахуванням цього -
N= 15кВт.
м

Рис. 1.25 - Кінематична схема вовчка

Визначимо крутний момент на ведучому шківі:
30N1 30 15000
T1   191_ Н  м
 n1  750
де Т – крутний момент на валах;
N – потужність на валах, Вт;

65

n – частота обертання валу, об/хв;
D1 – діаметр швидкохідного шківа
D2 – діаметр тихохідного шківа

Діаметр ведучого шківа визначається так:
d  33
1 T1  33 191103 146мм .

Підбираємо стандартне значення діаметру шківа – d1=150 мм.

При даному моменті та діаметрі шківа приймаємо перетин ременя «Б» з
розмірами - bp = 14 мм, Т0 = 10,5 мм, bo = 17 мм, у0 = 4,0 мм, Fх = 1,38 см2.
Визначимо діаметр більшого шківа по формулі:
750
d2  d1 u  1  150   1 0.02  226_ мм .
486

Фактичне передавальне число по формулі:
d 226
u  2
p  1,54
d1  1   150  1 0.02
Міжосьова відстань:
amin  0.55d1  d2  T0

amax  d1  d2 
amin  0.55150  226 10.5

amax 150  226 
amin  217.3

amax  376 

де Т0 – висота перерізу ременя (10,5 мм).
З конструктивних міркувань приймемо а=450 мм.

Розрахункова довжина ременя по формулі:

66

2
 d  d 
L  2 a   d1  d2  
2 1 
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:

amin  a 0.01L  4030,011400 389_ мм

Максимальна міжосьова відстань .зля створення натягнення і підтягання ременя
при витяжці:

amax  a  0.025L  4030,025 1400 438_ мм .

Кут обхвату ременем на меншому шківі по формулі:

d  d 226 150
a1 1800  600  2 1 1800  600  168 a1 110
403 403

Швидкість ременя по формулі:

67

 d1 n 3.14 150 750
v    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  0,00012,9 750  0,21_ кВт

Коефіцієнт режиму роботи при вказаному навантаженні - Ср = 0,73.
Потужність, що допускається , на один ремінь:

N   N0 C CL  Nи  Cp  2.010,89 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:

780 N 2 780 15
S0.1   q v   0,15.92  766.5_ Н
v C Cp  z
' 5.9 0,89 0,73 4
де q = 0,1 кг/м .

68

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   
H  N 1 6 1493  7 
0 oц   Ci CH  4.7 10   1.23 119728.6
60 d1 n1 max  60 150 750  4.3 
Умова Н0>5000 годин виконується.

1.7.2 Розрахунок зубчастої циліндричної передачі редуктору приводу
робочого і подавального шнеків

Визначимо крутний момент на ведучому валі редуктору:
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 першої ступені редуктору дорівнює:
z2 n1 40
u    1.33,
z1 n2 30
де z1 = 30 – кількість зубців на ведучому зубчастому колесі;
z2 = 40 – кількість зубців на веденому зубчастому колесі.
Округлюємо значення передаточного відношення до стандартного – u=1,25.

При розрахунку прямозубої циліндричної передачі визначають міжосьову
відстань, мм:

69

T2 KH 1911,25
aw  K u 1 3  49,51.251 3 14.8
a 2 2 2 2
H  u  733 1.25 0,125
ba

де Ка – коефіцієнт, що враховує тип зубчастої передачі; КНβ – коефіцієнт, що
враховує нерівномірність розподілення навантаження по ширині вінця; Т2 –
величина крутного моменту, Н*м; u=1,25 – передаточне число; σН – допустиме
контактне напруження; ψba – коефіцієнт ширини зубчастого вінця.

Округлюємо між осьову відстань до стандартного значення – aw=40 мм.
Допустиме контактне напруження визначається так:

 H limbKHL 880 1
 H    733
SH  1,2

де σHlimb – границя контактної витривалості при базовому числі циклів;
KHL – коефіцієнт довговічності; [SН] – коефіцієнт безпеки.

N
K  HO
6
HL
NHE
тут NHO – базове число циклів переміни напружень;
NHЕ – еквівалентне число циклів переміни напружень.

Коефіцієнт ширини зубчастого вінця визначається таки чином:
b
 ba   0,125
a
де b=17 мм - ширина зубчастого вінця.

Коефіцієнти ширини вінця ψba рекомендується обирати із ряду по ГОСТ
2185-66, рекомендується обмежувати ψba<0,25.

70

Потім обирається значення модулю і округлюється до значення за ГОСТ
9563-60 - m=3,5
Визначається сумарна кількість зубців 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:
z
u  2 39
 1.258
z1 31

Розходження із раніше прийнятим номінальним значенням не повинно
перевищувати 2,5% при u<4,5. Прийняте значення u=1,25 задовольняє даній
умові.
Після всіх вказаних округлень необхідно перевірити міжосьову відстань:
aw  0,5z  z .
1 2 mt  0,531393.5122.5

Після встановлення кінцевих розмірів шестерні та колеса необхідно
перевірити величину розрахункових контактних напружень, так як після
округлень та уточнень розмірів передачі коефіцієнти можуть бути виражені
точніше, чим це було прийнято в попередньому проектувальному розрахунку.
Величина контактного напруження визначається за формулою:
2T2 KH u 1
H 195 ZM ZH Z  H 
d 2
2 b
E
де ZM  =275 - коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалу
 1 2 
спряжених зубчастих коліс; його розмірність відповідає розмірності E .

71

2cos 2
ZH   1,82 - безрозмірний коефіцієнт, що враховує форму
sin 2w sin 40
спряжених поверхонь зубців в полюсі зачеплення;
4  4 1,79
Z 
   0,86 - безрозмірний коефіцієнт, що враховує сумарну
3 3
  1 1   2 
довжину контактних ліній,   1,88  3,2  cos  1,88  3,2 11,79 – торців
  z1 z2   70
коефіцієнт перекриття.

Тоді вираз по визначенню контактного напруження запишеться:

Z Z T K u 13
H 195 M  2 H   .
a b u2 H
w
3
1,82 0,86 1911,21.251
H 195  38 МПа
420 52 12

Передачі, що працюють із короткочасними перевантаженнями (піковими
навантаженнями), слід перевіряти на відсутність пластичних деформацій або
крихкого руйнування робочих поверхонь зубців; максимальне напруження, що
виникає при піковому навантаженні, визначаються по формулі:

T2max 3*191
max H  38  54.8 ;
T2 191

Воно не повинно перевищувати граничного допускає мого напруження, яке
дорівнює 3,1σТ=340 МПа. Умова виконується.

72

РОЗДІЛ 2. НАУКОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ З ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ
ВОВЧКА

2.1 Методики та обладнання для проведення досліджень

Вовчок К7-ФВП-160 (рис. 2.1) призначений для попереднього подрібнення
кускового жилованого м’яса, діаметр решіток різального комплекту – 160 мм,
паспортна продуктивність – 3000 кг/год. Різальний комплект вовчка складається з
трьох решіток і двох двосторонніх ножів.
Вовчок має подавальний шнек, який розташовано паралельно робочому.
Вимірювання зношування шнеківку та робочого циліндру вовчка
проводилось за допомогою штангенциркуля (дискретність 0,02 мм) та нутроміра
(точність 0,002 мм).
Для моделювання та визначення напружено-деформованого стану відомих і
розроблених конструкцій різального інструменту вовчка використовувався
програмний комплекс SolidWorks, зокрема, його модуль Simulation.
SolidWorks Simulation– це інтегроване з SolidWorks CAD середовище
скінченно-елементних розрахунків. SolidWorks Simulation призначений для
математичного моделювання поширених видів фізичних явищ.
Модуль дає змогу здійснювати розрахунок напружено-деформованого
стану конструкцій під дією прикладених до системи постійних у часі сил, під дією
ударного навантаження, проводити частотний аналіз, аналіз витривалості тощо.
Моделювання напружено-деформованого стану РІ машин для подрібнення
м'ясної сировини здійснювалось за такими етапами:
1) побудова тривимірних моделей досліджуваних об’єктів;
2) визначення марки матеріалу моделі (сталь легована, межа текучості –
620 МПа; значення межі текучості відповідає марці сталі 65Г);

73

а) б)

в)

г)
Рис. 2.1. Вовчок К7-ФВП-160 та його робочі органи: а) - загальний вид
вовчка; б)- вихідна решітка; в) - ніж; г) - шнек.

74

3) генерування розрахункової сітки (як елементи сітки використано
тетраедри; розмір сітки – відносний, 0,05; радіус покращення сітки – 5; рівень
згладжування поверхневої сітки – 3);
4) вказування закріплення моделі;
5) вказування виду навантаження та його значення;
6) виконання розрахунку в автоматичному режимі;
7) збереження результатів розрахунку у вигляді звіту та їх аналіз.

2.2 Підвищення довговічності решіток вовчка

Відомим конструкціям решіток властивий значний гідравлічний опір руху
сировини в отворах, що призводить до зменшення продуктивності вовчка та
підвищеного стискання харчової сировини [7, 8].
З метою усунення даних недоліків розроблено нову конструкцію решітки
вовчка. Вона містить (рис. 2.2) корпус 1, змінну пластину 2, щонайменше один
кріпильний елемент 3 і щонайменше один орієнтувальний елемент 4. Змінна
пластина 2 має наскрізні отвори 5, корпус 1 має наскрізні вікна 6. Сировина під
час подрібнення входить в решітку крізь наскрізні отвори 5 змінної пластини 2, а
виходить крізь наскрізні вікна 6 корпусу 1. Наскрізні вікна 6 корпусу 1 виконані
таким чином, що їх поперечний переріз являє собою фігуру, утворену прямими
відрізками 7, криволінійними відрізками 8 або їх поєднанням.
Сировина подрібнюється різальними кромками наскрізних отворів 5, а
виходить крізь наскрізні вікна 6. Завдяки цьому забезпечується заданий (мілкий)
ступінь подрібнення сировини і в той же час створюються умови для легкого
проходження сировини крізь решітку, оскільки відомо, що гідравлічний опір
отворів решітки залежить від їх довжини, причому ця залежність має
експоненціальний характер .

75

а) б)

в) г) д)
Рис. 2.2. Конструкція решітки вовчка, яка володіє зменшеним гідравлічним
опором: а) – вид решітки спереду; б) – поперечний переріз решітки; в) – вихідна
решітка; г) – проміжна решітка; д) – приймальна решітка.

76

Зважаючи на означене, в розробленій конструкції решітки гідравлічний опір
суттєво мінімізовано, що призводить до зменшення стискання сировини та
покращення соковитості готового продукту.

Поряд із цим розроблена конструкція решіткидозволяє використовувати
один тип корпусу для трьох типів решіток вовчка: вихідної (рис. 2.2, в), проміжної
(рис. 2.2, г), приймальної (рис. 2.2, д), що суттєво зменшує витрати на різальний
інструмент.
З метою визначення допустимої товщини змінних пластин 2 було проведене
чисельне моделювання напружено-деформованого стану решітки розробленої
конструкції. Результати наведено на рис. 2.3, 2.4.
Як слідує з них, виконання пластин 2 товщиною менше 4 мм не доцільно,
оскільки в такому разі максимальний прогин робочої частини пластини є більшим
за рекомендовані 0,02 мм. В той же час при товщині пластини 4 мм
забезпечується і належна міцність пластини та корпусу і достатня жорсткість
змінної пластини.
Відомі конструкції збірних решіток володіють двома основними
недоліками.Перший - це те, що під час роботи в зазор між корпусом і змінною
пластиною буде потрапляти м'ясний сік, що буде призводити до розвитку
бактерій. І на наступній робочій зміні така решітка буде джерелом бактеріального
забруднення фаршу. Необхідно створити можливість легкого очищення решітки.
Другий недолік - це зминання тонкої пластини в місцях її кріплення
гвинтами. Мала опорна поверхні кріпильних отворів призводитиме до руйнування
пластини під дією обертового моменту, який виникатиме внаслідок тертя ножа по
решітці. Необхідно усунути і цей недолік.

77

а)

б)
Рис. 2.3. Візуалізація результатів чисельного моделювання напружено-
деформованого стану решітки розробленої конструкції (напруження, Па): а) - вид
спереду; б) - вид ззаду.

78

а)

б)
Рис. 2.4. Візуалізація результатів чисельного моделювання напружено-
деформованого стану решітки розробленої конструкції (переміщення, м-3): а) - вид
спереду; б) - вид ззаду.

79

а)

б) в)

г)
Рис. 2.5. Решітка вовчка зі змінними пластинами: а) – зовнішній вигляд
решітки спереду; б) – устрій орієнтуючих елементів; в) – устрій кріпильних
елементів; г) – устрій решітки (вид збоку).

80

а) б)

в) г)
Рис. 2.6. Устрій елементів решітки вовчка зі змінними пластинами:
а) – зовнішній вигляд диску; б) – устрій диску; в) – загальний вид змінної
пластини; г) – устрій змінної пластини.

Для вирішення означених задач запропоновано наступну конструкцію
решітки (рис. 2.5, 2.6). Проблему сприйняття обертового моменту в ній вирішено
за методологічною концепцією - використано вже наявні в системі елементи для

81

створення нової функції. Тобто надано змінній пластині не дискову форму, а
багатогранну з прямолінійними ділянками. В той же час в корпусі передбачено
западину з боковими фіксуючими упорами. При обертанні пластина буде сама
фіксуватись в корпусі. Для створення такої можливості корпус виконано дещо
більшого діаметру чим звичайна решітка. Це вимагатиме збільшення діаметра
горловини у вовчках.
Для чіткого положення пластини передбачено штифт. А для її кріплення до
корпусу - гвинт.
При цьому пластину буде тоді легко і швидко знімати і ставити після
кожної зміни, коли кріпильних гвинтів буде мало. Відповідно до концепції, цю
проблему вирішено, використовуючи вже наявні в системі ресурси.
В даному випадку ресурс знайдено на рівні надсистеми - самої машини. Як
відомо, після встановлення різальний комплект стискається гайкою-маховиком з
великим зусиллям. Таким чином, пластина до корпусу під час роботи буде щільно
притискатись гайкою-маховиком. Отже, достатньо лише одного кріпильного
гвинта, для кріплення пластини під час встановлення у вовчок.
В результаті розроблено збірну решітку вовчка зі змінними пластинами, в
якій найкращим чином поєднано кілька суперечливих вимог. Решітка складається
з диску 1, до якого приєднані з одного або двох торців змінні пластини 2. Диск 1
та змінні пластини 2 мають наскрізні робочі отвори 3 і 4.
Забезпечення визначеного положення змінних пластин 2 відносно диску 1
забезпечується орієнтуючими елементами 5. Кріплення змінних пластин 2 до
диску 1 забезпечується кріпильними елементами 6. Диск 1 може бути
виготовлений із виду та марки матеріалу відмінної від виду та марки матеріалу
змінних пластин 2.
Робочі отвори 4 в змінних пластинах можуть бути виконані меншого
діаметру ніж робочі отвори 3 в диску та мати форму конусу. Диск 1 виконаний
намагніченим та має заглиблення 7 на щонайменше одному з торців.
Змінні пластини 2 розташовуються в заглибленнях 7. Зовнішній контур
кожної змінної пластини 2 містить прямолінійні ділянки 8, окремі з яких

82

призначені для контакту змінної пластини 2 з боковими поверхнями 9
заглиблення під час роботи різального вузла (обертовий момент від сил тертя та
різання сприймається прямолінійними сторонами змінних пластин 2 та диску 1).
Ширина заглиблень 7 диску більша за діаметр ножа, який працює в парі з
решіткою збірною вовчка. Орієнтуючі елементи 5 розташовані несиметрично
відносно центру диску 1. Диск 1 має отвори та пази 10, які призначені для
покращення зручності знімання змінних пластин 2 з диску 1.
Означене виконання решітки вовчка дозволяє забезпечити надійне та
довговічне кріплення змінних пластин, а також швидку та зручну їх заміну.
Виконання змінних пластин з прямолінійними ділянками дозволяє підвищити
технологічність їх виготовлення, наприклад, шляхом лазерного або плазмового їх
вирізання з листа металу.

2.3 Визначення величини зношування циліндрів вовчків

Були визначені величини зношування ребер робочого циліндру вовчка К7-
ФВП-160.
Загальний вигляд зношених ребер циліндру вовчка показані на рис. 2.7. На
представлених фото видно ділянки інтенсивного зношування ребер на виході з
робочого циліндру. Ребра мають максимальне зношування в нижній частині
циліндру. Стан поверхні зношених ребер вказує на механічний характер
зношування через контакт із достатньо твердим тілом.
Вочевидь, причиною такого зношування стало тертя шнеку по робочому
циліндру при встановленні та знятті шнеку під час кожної робочої зміни.
Схема вимірювання кута а при визначенні величини зношування ребер
робочого циліндру наведена на рис. 2.8.

83

а) б)
Рис. 2.7. Внутрішня поверхня робочого циліндру вовчка К7-ФВП-160 К7-
ФВП-160: а) – зовнішній вигляд робочого циліндру; б) – зовнішній вигляд
зношених ділянок ребер циліндру.

Рис. 2.8. Схема вимірювання кута α при визначенні величини зношування
ребер робочого циліндру вовчка

Отримані криві були апроксимовані методом найменших квадратів
функцією виду:
(2.1)
де а, b - коефіцієнти; при α=0º a=5,141, b=-0.012; при α=45º a=3,603, b=-0,014 ;

84

при α=90º a=2,592 , b=-0,012; при α=135º a=1,462, b=-0,005; при α=180º a=0,677,
b=-0,006).

Результати визначення зношування ребер циліндру вовчка К7-ФВП-160
наведені на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Величина зношування ребер циліндра вовчка К7-ФВП-160 при
різних значеннях кута α: 1 - α=0º; 2 - α=45º; 3 - α=90º; 4 - α=135º; 5 - α=180º.

Можна зробити такі висновки. Експериментальним шляхом виявлено, що
зношування робочого циліндру вовчка є надто неоднорідним як в коловому
напрямку так і в осьовому.
Встановлено, що однією з причин істотного зношування циліндру та шнеку
є їх систематичне взаємне тертя на початку та в кінці кожної робочої зміни при
встановленні та знятті шнеку.
З метою покращення параметричної надійності вовчків доцільно розробити
технічне рішення, яке б запобігало означеному зношуванню шнеку та циліндру
або, щонайменше, могло б суттєво його мінімізувати.

85

2.4 Технічне рішення з підвищення довговічності циліндру та шнеку вовчка

Недоліками відомих конструкцій вовчків є недостатньо висока
параметрична надійність, а саме знижена продуктивність, завищена енергоємність
роботи, через зношування робочого циліндру та зовнішньої поверхні шнеку. При
цьому зношування є неоднорідним в поперечному перерізі, максимальне
зношування спостерігається в нижній частині циліндру.
З метою усунення означених недоліків було розроблено (рис. 2.10)
конструкцію додаткового пристрою (захисного піддону) для його використання у
вовчках.
Вовчок містить робочий циліндр 1, в якому розташовано шнек 2. Перед
встановленням чи зняттям шнеку поміж ними розташовується захисний піддон 3.
Робоча поверхня 4 захисного піддона 3 має криволінійну форму і призначена для
спрямування по ній шнеку 2.
Наприкінці зміни перед зняттям шнеку для проведення санітарної обробки
вовчка поміж шнеком 2 і циліндром 1 розташовується захисний піддон 3. При
витягуванні шнеку він ковзає по поверхні 4 піддона 3, чим захищається робочий
циліндр 1 від зношування. Знижена твердість захисного піддону 3 по відношенню
до твердості витків шнеку 2 дозволяє зменшити зношування витків шнеку 2.
Використання розробленого пристрою дозволяє підвищити параметричну
надійність та довговічність вовчка.

86

а)

б)
Рис. 2.10. Устрій вовчка, в конструкції якого передбачено захисний піддон:
а) – вовчок; б) – захисний піддон.

87

Розділ 3. Охорона праці
та безпека прийнятих рішень

3.1 Розробка конструкції захисного кожуху горловини вовчка

З точки зору охорони праці функціонування вовчків може нести низку
факторів небезпеки для обсліговуючого персоналу, зокрема - пошкодження
кінцівок оператора різальним інструментом, який встановлений в горловині
вовчка. Також при розбиранні конструкції вовчка слід забезпечити знеструмлення
приводів, необхідно передбачити заземлення або занулення обладнанння.
Зважаючи на сучасні тенденції у конструкціях таких машин, та на те, що
серійна модель вовчка К7-ФВП-160 не була оснащення додатковими захисними
пристроями, пропонується розробка захисного кожуху горловини робочого
циліндру вовчка (рис. 3.1-3.4).
Він призначений для запобігання пошкодженню кінцівок рук оператора при
обслуговуванні горловини робочого циліндру в разі виникнення такої
необхідності.
Слід забезпечити таку роботу захисного пристрою, при якій повністю
виключалась можливість зазнання людиною травм.
Використовуване технологічне обладнання відрізняється тим, що не створює
небезпеки з точки зору вимог по запиленості та загазованості.
Але для забезпечення заданого рівня запиленості передбачаю використання
стандартної витяжної вентиляції та стандартних місцевих витяжних систем.
Гранично допустимі концентрації (ГДК) речовин, які використовуються при
митті та дезинфекції виробничого устаткування, вмісту цих шкідливостей в
повітрі концентрації встановлюються по ГОСТ 12.1.005-88 [15] і наведені в
таблиці 3.2.

88

Рис. 3.1. Захисний пристрій у відкритому положенні:
1 -різальний вузол; 2 - захисний кожух; 3 - поворотний пристрій.

Рис. 3.2. Захисний пристрій у робочому положенні:
1 -різальний вузол; 2 - захисний кожух; 3 - поворотний пристрій.

89

Рис. 3.3. Будова захисного кожуху вовчка.

Захисний кожух закриває доступ до працюючого різального комплекту. При
відкриванні кожуху спрацьовує кінцевий вимикач, який вимикає привод вовчка.
Цим забезпечується підвищення рівня охорони праці при роботі із вовчком.
Схема підключення вимикача
380 В кришки до ланцюгу привода
A1 B1 С1
QF
Загальний вид
A2 B2 С2 220 В кінцевого вимикача
FU
KM1
36 В
HL
SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SB1.2 SB1.1 KM1 KK1
A3 B3 С3 SQ1 KM1.1
М2
Введений кінцевий вимикач
Рис. 3.4. Схема підключення кінцевого вимикача захисного кожуху бункера.

90

3.2 Аналіз запиленості та загазованості

Таблиця 3.2 – Загазованість повітряного середовища
Величина ГДК мг/м3
Назва речевини
ГОСТ 12.1.005-88
Синтетичні миючі засоби 5
Хлор 1
Як видно з таблиці рівень загазованості не перевищує норми.

3.3 Аналіз мікроклімату

Умови мікроклімату визначаються для робочої зони на висоті 2м на рівні
підлоги в відповідності з вимогами ГОСТ 12.1.005–88 „ССТБ. Воздух рабочей
зоны. Общие санитарно–гигиенические требования”. Значення допустимих
значень параметрів мікроклімату відповідають категорії важкості-І .
Мікрокліматичні умови знаходяться в межах норми.
Допускаються нормовані величини:
в холодну пору року:
- температура 16-18С (13-19)˚С
- відносна вологість не більше 75% (40-60) %
- швидкість руху повітря не більше 0,3 м/с.(≤0,5)
в теплу пору року:
- температура не більше 18-20С (15-26) С
- відносна вологість не більше 65% (40-60) ) %
- швидкість руху повітря не більше 0,2÷0,6 м/с. згідно ГОСТ 12.1.005-88.

91

3.4 Аналіз освітлення

Найбільш несприятлива ситуація на дільниці з освітленням. Через те що,
тільки одна сторона дільниці має два вікна площа яких становить 5...15% від
загальної площі ділянки, то його частка в освітленні приміщення не перевищує
20...30% загального світлового потоку. Збільшувати площу вікон не технологічно,
так як це основне джерело пилу і вологи, які потрапляють на дільницю.
В процесі обробки даної деталі використовується природнє освітлення.
Згiдно СНиП II-4-79 роботи, якi виконуються в процесі обробки вiдносяться до
категорії робіт середньої точності (III розряд, об'єкт розпiзнавання 0,3...0,5мм).

3.5 Аналіз шуму та вібрації
Шум видів устаткування, яке використовується, має середньочастотний
характер. Основними джерелами шуму та вiбрацiй є: електродвигуни привоід
мішалко, електродвигуни насосів, електродвигуни приводів, зубчасті передачi
редукторiв приводів, пiдшипниковi вузли, подача тепло- та хладо агентів, подача
мийно-дезинфікуючих засобів, процес миття обладнання та безпосередньо сам
процес обробки. Вiдповiдно до ГОСТ 12.1.003-83 допустимий рiвень шуму
складає 80 дБа. Значення в межах норми.
Рівень вібрації не повинен перевищувати 92 дБ за ГОСТ 12.1.012-90.
Для зниження вiбрацiї все обладнання встановлене на вiброiзолюючi опори.
При роботі обладнання в цеху створюється шум, який є шкідливим фактором
впливу на людей, працюючих на дільниці. Шум нормується згідно ГОСТ 12.1.003
[17].
Нормувальне значення шуму в цеху наведено в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 - Допустимий рівень шуму.

92

Допустимий
Дільниця Джерело шуму
рівень шуму, дБа
Приймання та первинної
Пили, конвейери 80
обробки сировини
Дозатори, мішалки,
Механічної обробки сировини 80
вовчки, емульситатор
Теплової обробки сировини теромкамери 80

Шкідливим фактором також є вібрація, виникаюча при роботі обладнання
внаслідок наявності неврівноважених силових дій. Вібрація нормується по ГОСТ
12.1.02.
Допустима норма вібрації та її значення на робочих місцях в цеху приведено
в таблиці 3.5.
Таблиця 3.5 - Вібрація на робочих місцях
Допустима
норма вібрації
Дільниці Джерело вібрації
на робочому
місці, дБ
Приймання та первинної обробки
Пили, конвейери 92
сировини
Дозатори, мішалки,
Механічної обробки сировини 92
вовчки, емульситатор
Теплової обробки сировини теромкамери 92

3.6 Аналіз пожежної безпеки

Для запобiгання пожежi необхідно передбачити:
-захист електрообладнання вiд струмiв короткого замикання плавкими
запобiжниками;
- захист електроприладiв вiд перенавантаження , тобто , автоматичне

93

вiдключення їх вiд мережi;
- розміщення вогнегасників ОУ-5, ОВП(ОП);
- розміщення пожежних щитів;
- вибирати електрообладнання - закритого типу .
На дiльницях необхідно передбачити спеціалізовані місця, де будуть
розташованi засоби гасiння пожежi. Також необхідно передбачити шляхи для
евакуацiї шириною не менш 3м. Вiдстань вiд робочого мiсця до виходу не
повинна первищувати 35 м.

3.7 Аналіз електробезпеки загальний

Електрозабезпечення машин здійснюється від 3-х фазної 4-х провiдної
мережі напругою 380/220В. Дiльниці, на яких встановлено використане в
техпроцесі обладнання, по небезпецi враження електричним струмом,
вiдносяться до II класу: примiщення з пiдвищеною небезпекою за ПУЕ-86, тому
що підлога їх виконана з залізо-бетону, який проводить струм. Для забезпечення
безпечної експлуатацiї обладнання на дiльницях, необхідно щоб:
- провiдники, кабелi, якi здiйснюють електроживлення були прокладенi в
металевих трубах;
- електричнi провiдники мали вiдповiднi кольори, щодо їх призначення та
були ізольованими ;
- верстати мали заземлення, занулення, захисне відключення, блокування ;
- використовувалася мала напруга (U=24 В) для свiтильникiв мiсцевого
призначення ;

- дверi шаф з електрообладнанням були зблокованi з аварiйним вимикачем
таким чином, щоб усунути можливiсть їх вiдкривання при включеному вхiдному
вимикачi;
- контактнi зажими вхiдних вимикачiв, якi призначенi для приєднання
проводiв, що йдуть вiд джерела струму, були закритi кришками з iзоляцiйного

94

матерiалу;
- верстати мали кнопку аварiйного вiдключення;
-були встановлені відповідні знаки безпеки (на дверях електрошаф) та
попереджувальнi написи;
-використовувались гумові килимки або дерев'янi пiдставки

3.8 Електробезпека

Основними заходами захисту від ураження електричним струмом на
дільниці:
- забезпечення недоступності струмоведучих частин;
- пристрій захисного заземлення та автоматичного відключення;
- використання захисних засобів при обслуговуванні електрообладння;
- гумові покриття;
- дерев'яні решітки.
Місце в яких виникає небезпека ураження електричним струмом на дільниці
позначені попереджувальними знаками і надписами, проводиться інструктаж по
електробезпеці.

3.9 Захист від обертаючих та рухомих частин обладнання

Приміщення для встановлення обладнання повинно задовольняти
наступним вимогам:
а) площа, що необхідна для встановлення та обслуговування машини 16,1 м2
(4,75х3,4);
б) можливість виконання ремонту та огляду машини, для чого між стінкою
та машиною повинен бути прохід шириною не менше 0,8 м;
в) водостійка підлога;
г) наявність силового електричного вводу та контуру заземлення.

95

При розміщенні виробничого устаткування не повинно залишатися місць,
не доступних для миття і санітарної обробки. Виробниче устаткування не
повинно загороджувати віконні отвори і знижувати освітленість робочих місць.
При розміщенні технологічного устаткування повинні додержуватися такі
норми проходів і відстаней:
 відстань між устаткуванням і стіною за наявності робочих місць між ними -
не менше ніж 1,4 м, за відсутності їх - не менше ніж 1,0 м;
 відстань між частинами устаткування, що виступають, з урахуванням
одностороннього проходу - не менше ніж 0,8 м;
 відстань між частинами устаткування, що виступають, де не
потребується їх ремонт і не передбачається рух людей - не менше 0,5 м;
 відстань від верху устаткування до низу балок (при установленні
поміж балками) - не менше ніж 0,2 м;
 відстань між устаткуванням при установленні його фронтами одно до
другого - не менше ніж 1,5 м;
 проходи між устаткуванням для обслуговування і ремонту, а також
проходи між устаткуванням і стінами - шириною не меншою ніж 1,0 м, за
наявності робочих місць між ними - 1,4 м.

Органи керування виробничим устаткуванням повинні розташовуватись у
робочій зоні так, щоб не утрудняти виконання технологічних операцій,
приводитись у дію зусиллями, що не перевищують встановлених відповідними
нормами.
Мінімальна довжина робочого місця повинна бути 0,8 м на одного
працюючого, при використанні допоміжних пристроїв (підносів, ящиків тощо) -
не менша ніж 1,4 м.
Сигнальні лампи на розподільних щитах біля робочих місць повинні мати
написи, що зазначають характер сигналу.
Сигнально-попереджувальне пофарбування небезпечних елементів
технологічного устаткування повинно відповідати вимогам ГОСТ 12.4.026-76*.

96

У процесі роботи устаткування не дозволяється проштовхувати сировину до
робочих органів руками, для цього потрібно використовувати спеціальний
інвентар (дерев`яні проштовхувачі, лопатки тощо).
Обслуговуючий персонал повинен: виконувати інструкції з охорони праці
та пожежної безпеки; не залишати робоче місце при працюючій машині чи
механізмі; курити і вживати їжу тільки в спеціально відведених і обладнаних для
цього місцях; слідкувати за чистотою робочого місця і проходів; у разі нещасного
випадку терміново звертатись у медпункт і повідомляти завідувача дільниці чи
начальника цеху про травму.
Об`єм виробничих приміщень на кожного працюючого повинен бути не
менший ніж 15 м3, а площа не менша ніж 4,5 м2.
У цехах, що виробляють харчові продукти, і приміщеннях санітарного
блоку панелі стін і колони повинні бути облицьовані глазурованою плиткою або
пофарбовані масляною фарбою світлих відтінків на висоту не менше ніж 2,0 м.
Підлога в усіх приміщеннях повинна бути без щілин і вибоїв і покрита
водонепроникними матеріалами з ухилом убік трапів не менше ніж 0,03,
розміщених осторонь від робочих місць і проходів.
Розміщення устаткування повинно виконуватися так, щоб були створені
умови, які забезпечують проведення ветеринарно-санітарного контролю за
виробничими процесами, якістю сировини і готової продукції, а також
можливість миття, прибирання і дезінфекції. Конструктивні особливості
устаткування та приміщень повинні забезпечувати можливість проведення
ефективної санітарної обробки.

3.10 Безпека в надзвичайних ситуаціях
Значні руйнування, пожежі та втрати серед населення, спричинені
наслідками надзвичайних ситуацій, можуть стати причиною різкого скорочення
випуску промислової та сільськогосподарської продукції, а отже і зниження
економічного потенціалу держави. Це диктує необхідність завчасного прийняття в

97

життя заходів щодо забезпечення стійкої роботи промислових об'єктів на випадок
виникнення надзвичайних ситуацій.
Під сталістю об'єкта розуміють здатність його будівель і споруд,
комунально-енергетичних мереж, верстатів та обладнання протистояти впливові
різних несприятливих факторів.
Під сталістю роботи ОГ розуміють його здатність випускати встановлені
види продукції у необхідних обсягах і номенклатурах в умовах надзвичайних
ситуацій і відновлювати своє виробництво в мінімально короткі терміни.
На стійкість роботи промислового об'єкта впливають такі фактори:
 захищеність робітників та службовців від уражаючих факторів
надзвичайних ситуацій;
 здатність будівель, споруд, обладнання та комунально-енергетичних
систем протистояти руйнуючій дії аварій, катастроф, стихійного лиха та сучасної
зброї;
 надійність постачання об'єкта електроенергією, водою, паливом та
сировиною;
 підготовленість до проведення рятівних, аварійних та відбудовних робіт;
 оперативність управління виробництвом та заходами ЦО в надзвичайних
ситуаціях.

Захист робітників і службовців (населення) досягається трьома основними
способами:
 застосуванням засобів індивідуального захисту,
 укриттям людей в захисних спорудах;
 проведенням евакуаційних заходів для робітників та членів їх сімей.
Засоби індивідуального захисту забезпечують захист людей при знаходженні
на виробничих місцях і на місцевості, яка заражена РР, ОР, СДОР і БЗ.
Укриття в захисних спорудах - найбільш ефективний спосіб захисту
виробничого персоналу працюючої зміни. Захисні споруди повинні будуватися на
кожному об'єкті своєчасно і забезпечувати укриття найбільшої працюючої зміни.

98

Евакуаційні заходи забезпечують захист членів сімей робітників, службовців і
виробничого персоналу непрацюючих змін.
Захист засобів виробництва полягає в підвищенні опірності (міцності)
будівель, споруд і конструкцій об'єкта до впливу можливих вражаючих чинників
і захисту виробничого обладнання, засобів зв'язку та інших засобів, які складають
матеріальну основу виробничого процесу.
Забезпечення стійкого постачання досягається проведенням заходів щодо
захисту комунально-енергетичних мереж, транспортних комунікацій і джерел
постачання, а також створенням необхідних запасів палива, сировини,
напівфабрикатів і комплектуючих виробів.
Підготовка до відновлення порушеного виробництва передбачає планування
відновних робіт по різних варіантах, підготовку ремонтних бригад, створення
необхідного запасу матеріалів, обладнання і направлена на поновлення випуску
необхідної продукції в мінімальні терміни.
Для підвищення стійкості роботи об'єкта заздалегідь проводиться комплекс
заходів: інженерно-технічних, технологічних та організаційних.
Інженерно-технічні заходи вміщують роботи, які забезпечують стійкість
виробничих будівель і споруд, обладнання та комунально-енергетичних систем до
дій уражаючих факторів.
Технологічні заходи забезпечують підвищення стійкості об'єкта шляхом
зміни технологічного процесу в бік спрощення виробництва кінцевої продукції та
виключення або обмеження розвитку аварій.
Організаційні заходи передбачають розроблення ефективних дій керуючого,
командно-начальницького складу, штабу, служб та формувань ЦО при захисті
виробничого персоналу, проведення рятувальних та інших невідкладних робіт та
відновленні виробництва.

Вимоги до проектування і будівництва об’єктів:

99

1. Будівлі і споруди на об'єкті необхідно розміщувати розосереджено.
Відстані між будівлями повинні забезпечувати протипожежні розриви з метою
виключення можливості перенесення вогню з однієї будівлі на іншу.
Ширина протипожежного розриву L , м, визначається по формулі:
p
Lp  H1 H2  15....20 ,
де H і H - висоти сусідніх будівель, м.
1 2
2. Найбільш важливі виробничі споруди потрібно будувати заглибленими
або зниженої етажності, прямокутної форми в плані. Це збільшить їх опірність до
впливу ударної хвилі при вибухах. Хорошою стійкістю до впливу ударної хвилі
володіють малоповерхові залізобетонні будівлі з металевими каркасами в
бетонній опалубці. Для підвищення стійкості до світлового випромінювання в
будівлях, що будуються і спорудах повинні застосовуватися вогнестійкі
конструкції, а також вогнезахисна обробка елементів будівель які горять.
При будівництві підприємств харчової промисловості і продовольчих складів
повинна бути передбачена можливість герметизації приміщень від проникнення
радіоактивного пилу.
3. У складських приміщеннях повинна бути мінімальна кількість вікон і
дверей. Складські приміщення для зберігання речовин, яки легко запалюються
(бензин, газ, нафта, мазут) повинні розміщуватися в окремих блоках заглибленого
або напівзаглибленого типу у кордонів території об'єкта або за її межами.
4. Деякі види унікального технологічного обладнання доцільно розміщувати
в найміцніших спорудах (підвальних і підземних цехах) або застосовувати для їх
захисту спеціальні захисні ковпаки.
5. При будівництві і реконструкції підприємств, що має вибухонебезпечні і
сильнодіючі отруйні речовини, необхідно передбачати захист ємкостей і
комунікацій від руйнування ударною хвилею і конструкціями, що обрушуються, а
також заходи, що виключають розлив вибухонебезпечних рідин і СДОР.
6. Душові приміщення і місця для миття машин необхідно проектувати з
урахуванням їх застосування для санітарної обробки людей і обеззараження
техніки і автотранспорту.

100

7. Всі дороги на території об'єкта повинні бути з твердим покриттям і
забезпечувати зручне і найкоротше сполучення між виробничими будівлями,
спорудами і складами. На територію об'єкта повинне бути не менше двох в'їздів з
різних напрямів.
Внутрішньозаводські залізничні шляхи повинні забезпечувати найбільш
просту схему руху, займати мінімальну площу і мати обгінні ділянки.
8. Системи побутової і виробничої каналізації повинні мати не менш двох
випусків в міські каналізаційні мережі і пристрої для аварійних скидів в
спеціально обладнані котловани.

Вимоги до системи електропостачання. Електропостачання є основою
будь-якого виробництва. Порушення нормальної подачі електроенергії на об'єкт
може привести до повного припинення роботи.
Електропостачання повинно здійснюватися від енергосистем, до складу яких
входять електростанції, працюючі на різних видах палива. Постачання об'єктів
промисловості потрібно передбачати від двох незалежних джерел. При
електропостачанні від одного джерела повинне бути не менше двох вводів з
різних напрямків.
Трансформаторні підстанції повинні бути надійно захищені і їх стійкість
повинна бути не нижчим за стійкість самого об'єкта. Електроенергію до дільниць
виробництва потрібно подавати по незалежних електрокабелях, прокладених в
землі. Для стійкого постачання об'єктів енергією необхідно створювати автономні
резервні джерела електропостачання (пересувні ДЕС на залізничних або
автомобільних платформах). Система електропостачання повинна бути надійно
захищена від електромагнітного імпульсу ядерного вибуху та блискавки.
Вимоги до систем водопостачання. Нормальна робота більшості
підприємств залежить від безперебійного постачання технічною і питною водою.
Потреба промислових підприємств у воді досить висока. Так, для отримання 1 т
хімічних волокон потрібно біля 2000м3 води.

101

Порушення постачання промислових об'єктів водою може привести їх до
зупинки і викликати ускладнення в проведенні робіт по ліквідації наслідків
надзвичайних ситуацій. Для підвищення стійкості постачання об'єктів водою
необхідно, щоб система водопостачання базувалася не менш ніж на двох
незалежних джерелах, одне з яких повинно бути підземним.
На об'єкті мережі водопостачання повинні бути закільцьовані. Водопровідне
кільце об'єкта треба підключати до двох різних міських магістралей, а також до
підземних і відкритих джерел. Артезіанські свердловини, резервуари чистої води і
шахтні колодязі повинні бути пристосовані для роздачі води в пересувну тару.
Резервуари для зберігання і роздачі питної води повинні бути обладнані
герметичними люками і системою вентиляції для очищення повітря від пилу.
Стійкість мереж водопостачання підвищується при заглиблені в грунт всіх
ліній водопроводу і розміщенні пожежних гідрантів і вимикаючих пристроїв на
території, яка не може бути завалена при руйнуванні будівель, а також при
облаштуванні перемичок, що дозволяють відключати пошкоджені лінії і споруди.
На підприємствах також потрібно передбачати очищення і оборотне
використання води для технічних цілей, це зменшить потребу у воді і підвищить
стійкість водопостачання.
Вимоги до систем газопостачання. Для надійного постачання газ повинен
подаватися на промислові об'єкти по двох незалежних газопроводах. На газовій
мережі повинні встановлюватися автоматичні вимикаючи пристрої, що
спрацьовують від дії ударної хвилі.
На газопроводах також потрібно встановлювати запірну арматуру і крани, що
автоматично перекривають подачу газу при розриві труб, що дозволяє відключати
аварійні дільниці /об'єкти/ від загальної мережі газопостачання.

Перелік заходів по підвищенню стійкості інженерно-технічного
комплексу підприємства:
1.Заміна звичайного скла армованим або синтетичним.
2.Створення запасу плівки для закриття віконних отворів з вибитим склом.

102

3.Виготовлення захисних пристроїв для верстатного і технологічного обладнання.
4.Створення і розміщення запасів вузлів, деталей обладнання, матеріалів та
інструментів для ремонтних та відновлювальних робіт.
5.Мікрофільмування технічної документації.
6.Розробки і практичне апробування інструкції по негайному безаварійному
відключенню КЕМ при аваріях і сигналу оповіщення про НС.
7.Обклеювання віконного скла вузькими смужками паперу.
8.Відправлення у заміську зону частини запасу вузлів і деталей обладнання,
матеріалів та інструментів для ремонтних і відновлювальних робіт, а також
одного примірника мікрофільмованої технічної документації.
9. Установлення додаткових опор для зменшення прольотів.
10.Закріплення високих споруд відтяжками.
11.Установлення бетонних або металевих поясів жорсткості на конструкції.
12.Закріплення на фундаментах верстатів і технологічного обладнання.
13.Розміщення технологічного обладнання на відкритому майданчику під
навісами.

103

ВИСНОВКИ

В результаті виконання магістерської роботи 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 мясорізальних 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.
Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованих
рекомендацій становить близько 40 тис.грн.

104

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Батраченко О. В. Розрахунок основних технологічних параметрів
м’ясорізальних вовчків // Вісник Черкаського державного технологічного
університету. – 2007. – № 3–4. – С. 134–139.
2. 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.).
3. Некоз О. І. Імпульсно-плазмове зміцнення ножів м'ясорізальних вовчків / О.
І. Некоз, О. В. Колісніченко, Kondrat Z. Zdislav, О. В. Батраченко // Збірник
наукових праць «Тертя та зношування» Національного авіаційного
університету. – Київ. – 2010. - №2. – С. 47-56.
4. Некоз С. О. Підвищення ефективності роботи і довговічності різального
комплекту м’ясорізальних вовчків: дис…. кандидата техн. наук. / С. О.
Некоз – Київ: УДУХТ, 2001. – 165 с.
5. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Seydelmann KG [Електронний
ресурс]. – Німеччина, 2012. – Режим доступу : <www.seydelmann.de>.
6. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Laska GmbH [Електронний
ресурс]. – Австрія, 2012. – Режим доступу : <www.laska.at>.
7. Промисловий каталог фірми Lumbeck & Wolter GmbH & CO. KG
[Електронний ресурс]. – Німеччина, 2012. - Режим доступу: <www.lumbeck-
wolter .de>.
8. Некоз С. О. Підвищення зносостійкості деталей різального комплекту
м’ясорізальних вовчків з використанням ефекту вибіркового переносу /
С. О. Некоз, О. І. Некоз // Проблеми трибології. – Хмельницький, 1998. –
№ 1 (7). – С. 75–76.

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