Курсовая работа: Проектирование овощерезательной машины

Реферат

В процессе выполнения курсового проекта рассматривается овощерезательная машина. Проведены расчеты производительности, определение мощности электродвигателя, расчет валов, подбор подшипников качения. Приведены требования безопасности к проведению процесса резки овощей.

Введение

Общественное питание играет все возрастающую роль в жизни современного общества. Это обеспечивается, прежде всего, изменением технологий переработки продуктов питания, развитием коммуникаций, средств доставки продукции и сырья, интенсификацией многих производственных процессов.

Ввиду быстрого развития в последние годы сети общественного питания некоторые информационные области в данном секторе услуг не получили должного внимания и данные о состоянии этой группы объектов достаточно разнородны, иногда- противоречивы. Вместе с тем, общественное питание является одним из важнейших факторов, дающих интегральную оценку социально- экономического уровня общества и понемание его состояния необходимо для формирования перспективных планов как для представителей отрасли, так и для организаций, осуществляющих надзор за объектами этой отрасли.

Многие предприятия общественного питания являются чисто коммерческими, но наряду с этим развивается и социальное питание: столовые при производственных предприятиях, студенческие, школьные столовые. Появляются комбинаты питания, фирмы, которые берут на себя задачи социального питания.

Необходимость соблюдения соответствующих санитарных норм в системе общественного питания является в настоящее время общепризнанной.

В целом общественное питание в начале двадцатого века продолжает оставаться социально-значимой услугой со значительной эпидемиологической составляющей.

Нормативные ссылки

В настоящем учебно-методическом пособии использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.004–88 ЕСКД Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ

ГОСТ 2.102-68 ЕСКД Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 2.104-68 ЕСКД Основные надписи

ГОСТ 2.105–95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.106–96 ЕСКД Текстовые документы

ГОСТ 2.201–80 ЕСКД Обозначение изделий и конструкторских документов

ГОСТ 2.304–81 ЕСКД Шрифты чертежные

ГОСТ 2.305–68 ЕСКД Изображения-виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2.321–84 ЕСКД Обозначения буквенные

ГОСТ 2.701–84 ЕСКД Схемы, виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 2.782-68 ЕСКД Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические

ГОСТ 2.793-79 ЕСКД Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств

ГОСТ 2.794-79 ЕСКД Обозначения условные графические. Устройства питающие и дозирующие

ГОСТ 7.1-84 СИБИД Библиографическое описание документа. Общие правила и требования составления

ГОСТ 7.12-93 СИБИД Сокращения русских слов и словосочетаний в библиографическом описании произведений печати

ГОСТ 7.32-2001 СИБИД Отчет о научной исследовательской работе. Структура и правила оформления

ГОСТ 7.80-2000 СИБИД Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ Единицы величин

ГОСТ 8.000-2000 ГСИ Государственная система обеспечения единства измерений

ОК 015-94 Общероссийский классификатор единиц измерения

СТП КубГТУ 4.2.8–2002 СМК Учебно-организационная деятельность. Дипломное проектирование

СТП КубГТУ 4.4.3–2003СМК Выпускные квалификационные работы. Общие требования и правила оформления

1. Обзор аналогов

Овощерезательная машина МРО 400-1000

Предназначена для нарезки сырых овощей ломтиками, кубиками, квадратными пластинками и стружкой, а также для шинкования капусты. Устанавливают машину на амортизаторах на низком рабочем столе и крепят к нему четырьмя шпильками. Она состоиз из приводного устройства, корпуса и двух сменных исполнительных механизмов: дисковой и роторной овощерезок. Приводное устройство и дисковая овощерезка имеют такую же конструкцию, как у овощерезки МРО 50-200, и различаются только габаритными размерами и мощностью электродвигателя.

В отличие от машины МРО 50-200 корпус машины МРО 400-1000 имеет конструкцию позволяющую устанавливать как дисковую, так и роторную овощерезку. В частности в корпусе предусмотрены два разгрузочных канала, один из которых используется при работе в комплекте с дисковой овощерезок, другой- с роторной.

Овощерезательный механизм МОПI-1

Предназначен для нарезания сырых и вареных овощей, а также для протирания вареного картофеля. Присоединяют механизм к универсальной кухонном машине с приводом П-II.

Механизм имеет загрузочное устройство, камеру для обработки и рабочие органы, аналогичные по конструкции рабочим органам овощерезательной машины МРО 50-200. Для нарезания вареных овощей дополнительно к горизонтальным ножам устанавливают ножевые решетки. Загрузочное устройство крепится к корпусу с помощью двух поворотных кронштейнов и двух фиксирующих винтов. Движение от привода кухонной машины к выходному валу овощерезки, на котором крепятся рабочие органы, передается через повышающую коническую передачу. Входной и выходной валы овощерезки опираются на конические роликоподшипники. Для загрузки продуктов используют три отверстия: два- круглой формы и одно – серповидной формы. Для протирания вареных продуктов механизм снабжен протирочным приспособлением, которое по принципу действия и конструкции аналогично исполнительному механизму протирочной машины МП- 800, но имеет меньшие габаритные размеры.

Машины протирочно- резательные МПР- 350 и МПР- 350-02

Машина МПР- 350 предназначена для нарезки сырых и протирки вареных продуктов, МПР- 350- 02 – для нарезки сырых продуктов. Обе машины имеют одинаковый приводной механизм. По принципиальному устройству они аналогичны машине МРО 50-200.

При нарезке сырых овощей ручные приспособления служат для загрузки продуктов и подачи их при помощи толкателей к рабочим органам.

В комплект машины входят следующие рабочие органы: опорный диск с серповидными ножами для нарезки продукта ломтиками, кружочками, кольцами, полукольцами, а также для шинковки капусты; два опорных диска с комбинированными ножами для нарезки овощей брусочками; терочный диск для тонкого измельчения продуктов.

Овощерезательно- протирочный механизм МО

Предназначен для нарезки сырых и вареных овощей, а также для протирания вареных продуктов. Присоединяют механизм МО к приводному механизму (приводу) ПМ.

По форме рабочей камеры и разгрузочного лотка, конструкции конической передачи и хвостовика овощерезательно- протирочный механизм МО аналогичен овощерезательному механизму МОПI-1. Отличие состоит в том ,что в передаточном механизме установлены шарикоподшипники вместо конических роликовых, как в МОПI-1. По форме и конструкции загрузочного овощерезательного приспособления механизм МО аналогичен машине МПР- 350.

2. Технологические требования к процессу

На предприятиях общественного питания широко используют овощерезательные машины и механизмы для нарезки плодов и овощей ломтиками, брусочками, соломкой, стружкой, дольками, кубиками.

Ломтики имеют две параллельные поверхности среза, расстояние между которыми равно толщине ломтика; длина и ширина ломтика зависит от размеров разрезаемого плода.

Брусочки и соломка имеют, как правило, два заданных размера- толщин и ширину; длина определяется размером плода. Соломка по сравнению с брусочками имеет меньшее поперечное сечение.

Дольки имеют две плоские поверхности среза, расположенные под определенным углом. Все размеры долек зависят от размеров плода. Иногда дольки имеют еще и фиксированную длину.

При нарезке овощей к конечному продукту предъявляют следующие требования. Частицы продукта должны иметь заданную форму и размеры при минимальном количестве неполноценных частиц; гладкую поверхность среза, без трещин, и неровностей. Отрезанные частицы должны сохранять свою форму, не разрушаться. При нарезке из сочных не должен вытекать сок, а мягкие прдуктыне должны сильно деформироваться. Качество нарезанного продукта зависит от многих факторов: способа нарезания, формы, остроты и угла заточки ножей, способа удержания продукта в момент резанья.

3. Описание устройства, принципа действия и правил эксплуатации проектируемого аппарата (ТРД.00.00.00.000ВО)

На предприятиях общественного питания широко используют овощерезательные машины и механизмы для нарезки плодов и овощей ломтиками брусочками, соломкой, стружкой, дольками, кубиками.

Овощерезки можно классифицировать по следующим основным признакам:

· по назначению: для нарезки сырых и вареных овощей, комбинированные.

· по конструктивному исполнению: дисковые, роторные, пуансонные, дисковые с роторной подачей, комбинированные.

· по расположению рабочих органов: с горизонтальным, наклонным или вертикальным расположением. Наиболее распространены овощерезки с горизонтальным и наклонным расположением рабочих органов.

· по способу удержания продукта в момент резания (клином, толкателем, клином и толкателем, клином и центробежной силой — в роторных овощерезках).

· по структуре рабочего цикла: непрерывного и периодического действия. Чаще всего овощерезки бывают непрерывного действия.

· по виду привода: с индивидуальным приводом или без такового.

При нарезке овощей к конечному продукту предъявляют следующие требования. Частицы продукта должны иметь заданную форму и размеры при минимальном количестве неполноценных частиц; гладкую поверхность среза, без трещин и неровностей. Отрезанные частицы должны сохранять свою форму, не разрушаясь. При резке из сочных продуктов не должен вытекать сок, а мягкие продукты не должны сильно деформироваться. Качество нарезанного продукта зависит от многих факторов: способа нарезания (рубящее или скользящее резание), формы, остроты и угла заточки ножей, способа удержания продукта в момент резания.

3.1 Техническая характеристика

Таблица 1-Технические характеристики машины

Универсальная овощерезательная машина МРО - 50-200

Машина состоит из корпуса (12), внутри которого установлены электродвигатель (17), клиноременная передача(19) и вертикальный приводной вал (3). Машина выпучкается в двух исполнениях- с однофазным и трехфазным электродвигателем. Электродвигатель (17) установлен на плите, в которой имеются пазы для натяжения ремня. Приводной вал (3) смонтирован на роликоподшипниках (4), закрытых крышками, и уплотнен резиновыми сальниками. На верхнем конце вала имеется стакан (7) с двумя шипами, для передачи вращения дисковым ножам (13). Положение стакана регулируется гайкой (15) и фиксируется винтом (11).Рабочая камера выполнена в виде цилиндра с наклонным лотком для выгрузки продукта. К кормусу машины с помощью петли и запорной планки крепится съемная загрузочная емкость, имеющая три отверстия (24) с толкателями (10):и одно серповидное (23) и два целиндрических (24). На лицевой стенке корпуса установлены кнопки управления.

Рабочие органы машины состоит из дискового ножа, двух комбинированных ножей и двух терочных дисков. Комбинированный нож служит для нарезки продуктов соломкой сечением 3:3мм и брусочками сечением 10:10мм. Состоит из из литой колодки, двух отрезных ножей и двух гребенки позволяет производить ее разборку для замены или заточки ножей.

В терочных дисках укреплены терки с отверстиями различных диаметров. В одном из терочных дисков отверстия имеют размеры 0,8:1,2мм и расположены двойными радиальными рядами, в дугом отверстия терки имеют размеры 3:3мм и расположены одинарным одинарным рядом.

При нарезке кубиками или квадратными пластинками, так же как и при нарезке ломтиками, продукт загружается в одно из загрузочных отверстий дисковой овощерезки и прижимается толкателем к вращающемуся опорному диску. Затем серповидным ножом от него отрезается ломтик, который продавливается наклонной рабочей гранью ножа и наклонной поверхностью опорного диска в ножевую решетку. Вертикальные ножи ножевой решетки разрезают отрезанный ломтик на квадратные пластики или кубики, которые выталкиваются из ножевой решетки следующим отрезанным ломтиком.

Нарезанный продукт захватывается вращающимся сбрасывателем и направляется в разгрузочное устройство.

3.2 Устройство и принцип действия

Вращение от электродвигателя через клиноременную передачу передается приводному валу с рабочим органом. Продукт загружается в одно из загрузочных отверстий и толкателем прижимается к вращающемуся рабочему органу.

Нож врезается в продукт и в зависимости от установленного рабочего инструмента нарезает его ломтиками, соломкой или брусочками.

Нарезанный продукт вращающимся сбрасывателем удаляетя из рабочей камеры и через разгрузочный канал попадает в подставленную тару.

Рисунок 1. Принципиальная схема универсальной овощерезательной машины МРО 50-200:

I - выходной нал; 2 — разгрузочный канал; 3— ножевой блок; 4— ось;

5 -загрузочная воронка; 6 — фиксатор; 7 — лопасти; 8— рабочая камера; 9 — диск;

10 - защелка; 11— корпус; 12 — электродвигатель; 13 — клиноременная передача.

3.3 Основные правила эксплуатации проектируемого аппарата

Техника безопасности и эксплуатации машины заключается в следующем.

Включают электродвигатель и через загрузочный бункер засыпают промытые сырые овощи. Овощи должны поступать равномерно и в достаточном количестве, в противном случае качество нарезки ухудшается. Запрещается проталкивать измельченные овощи к вращающемуся ножевому диску руками, для этой цели следует пользоваться деревянным толкачом.При работе на машине работники должны иметь сухую и специальную форму одежды, категорически запрещается во время работы отвлекаться и покидать рабочее место до окончания работы с машиной. После работы машину разбирают, промывают и просушивают. Затем во избежание появления ржавчины рабочий вал и ножи смазывают пищевым несоленым жиром. При снятии диска с ножами с горизонтального вала обязательно нужно использовать специальный крючок. На техническое обслуживание овощерезательных машин составляется график обслуживания из расчета не реже одного раза' в 10 дней. В этот день квалифицированный механик, который закреплен за данным предприятием, проводит обслуживание — смазывание, крепление, заточку или замену ножей и т.д.

3.4 Характерные неисправности и методы их устранения

Таблица 2- Возможные неисправности овощерезки МРО-50-200.

4. Расчетная часть

4.1 Технологический расчет

Дана универсальная овощерезательная машина МРО – 50-200 с производительностью 120 кг/ч и диаметром диска 0,15 м., нарезаемый продукт – сырая морковь.

Исходя из диаметра барабана, находим диаметр диска

D=Dб-0,005=0,6-0,005=0,595 м, (1)

С учетом заданных параметров производительности овощерезки и параметров продукта определяется частота вращения опорного диска

n=; (2)

где v - средняя скорость продвижения продукта, м/с,

h - толщина отрезаемых ломтиков продукта, м,

zp- количество ножей, расположенных параллельно опорному диску, шт (zp=2);

v=(3)

где П – производительность машины, кг/ч,

F0 - площадь опорного диска, м2,

ρн - насыпная плотность продукта, кг/м3,

φ – коэффициент использования рабочей площади опорного диска;

φ=0,3..0,4 при горизонтальном расположении диска

F0=; (4)

где rmax, rmin – расстояние от оси вращения до начала и конца лезвия,

F0==0.04392 м2 ,

v=м/с,

n=об/мин,

4.2 Расчет мощности

Для определения необходимой мощности рассчитывают полное рабочее усилие на диске

1) усилие отрезания, ломтика продукта в плоскости, параллельной диску

Р1=,Н, (5)

где qв-удельное сопротивление продукта резанию, н/м,

φн - коэффициент использования длины лезвия (φн=0,5…0,7);

Р1=Н,

2) усилие на преодоление трения продукта о ножи гребенки

Ртр=; (6)

где Е - модуль упругости продуктов, Па,

δ - толщина ножей гребенки,м,

f – коэффициент трения продукта о нож

Ртр=Н,

3) суммарное усилие

Р∑= Р1+ Ртр,, Н, (7)

Р∑=Н,

4) усилие на отгибание отрезанного ломтика, Н,

Р2=, Н (8)

где α-угол заточки ножей, 0,

G-модуль сдвига, Па,

Р2=Н,

5) усилие прижатия продукта к опорному диску, возникающее от заклинивания в улитке

Рзг=, Н, (9)

где G1- сила тяжести продукта в рабочей камере, Н,

Θ- угол заклинивания продукта, 0,

Θ; (10)

где αср- условный размер продукта, мм,

ξ – промежуточная величина,

ξ=ξ1+ξ2∙tgΘ; (11)

ξ1=sinα+f∙cosα; (12)

ξ2= cosα-f∙ sinα; (13)

°

Рзг Н,

6) полное рабочее усилие при горизонтальном диске

Р= РЕ +Р2∙ξ1+Рзг; (14)

Р=Н,

7) необходимая мощность электродвигателя, Вт

N=; (15)

где rср – радиус приложения силы Р

η – КПД передаточного механизма (η=0,7-0,9)

; (16)

N=Вт=1.65кВт,

Nдв=2.2 кВт→ГОСТ

По ГОСТу выбираем двигатель АИР112МА8 с мощностью 2.2 кВт и частотой вращения 240 мин-

4.3 Кинематический расчет

В данной овощерезательной машине используется клиноременная передача.

Находим передаточное отношение привода по формуле

, (17)

где n1 – частота вращения ведущего вала, мин -1 ,

n2 - частота вращения ведомого вала, мин -1,

4.4 Силовой расчет

Крутящий момент на ведущем валу

Н∙м, (18)

овощерезательный машина эксплуатация неисправность

Крутящий момент на ведомом валу

Н∙м, (19)

где ηклин- КПД клиноременной передачи

ηпп- КПД пары подшипников

4.5 Прочностной расчет

4.5.1 Клиноременная передача

Т.к. Nдв=2.2 кВт, то выбираем сечения А,Б

Первоначально выбираем сечение А и в соответствии с этим принимаем данные

d1=100мм,

d2==316мм – из стандартного ряда выбираем d2=315мм,

где d1, d2 – диаметры шкивов, мм,

Межосевое расстояние принимают в диапазоне:

мм, (20)

где Т0 – высота сечения ремня, мм,

мм, (21)

Примем среднее межосевое расстояние

aср=326мм,

Длину ремня определяем по формуле

мм,(22)

Из стандартного ряда выбираем Lp=2800мм,

Уточняем межосевое расстояние по формуле

; (23)

где мм,

мм, (24)

мм, (25)

Угол обхвата ремнем малого шкива

, (26)

Для установки и замены ремней должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 2% при длине ремней до 2м и на 1% при длине ремней свыше 2м. Для компенсации отклонений от номинала по длине ремня и его удлинения во время эксплуатации должна быть предусмотрена возможность увеличения а на 5,5% от длины ремня.

Число клиновых ремней для передачи заданной номинальной мощности N, кВт, определяют по формуле

; (27)

где Np – расчетная мощность, кВт,

Сz- коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте

; (28)

где N0 - номинальная мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, кВт,

Сα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата α1,

СL - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня

Ср - коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы

; (29)

кВт,

шт,

Определяем натяжение каждой ветви одного ремня S0, Н, по формуле

; (30)

где v – скорость ремня, м/с,

θ – коэффициент, усиливающий влияние центробежных сил,

; (31)

принимаем в зависимости от сечения ремня

θ=0,18; (32)

м/с, (33)

Ср принимаем равным 1.1 при среднем режиме работы, с числом смен=1

Н,

Сила, действующая на валы

Н, (34)

Определяем рабочий ресурс, ч, рассчитанной клиноременной передачи

По ГОСТ 1284.2-80

ч,

Nоц=4.6∙106 – число циклов, выдерживаемых ремнем

Так как установленный стандартом средний ресурс ремней должен быть при среднем режиме не менее 2000ч, то заключаем, что вычисленный выше ресурс недостаточен. Чтобы увеличить его до требуемого срока, следует взять шкивы большего диаметра. Ориентировочно можно считать, что при переходе к диаметру d1=250 мм ресурс возрастает пропорционально отношению диаметров в шестой степени:

=3,815, т.е. ч,

4.5.2 Подшипники качения

Выбираем шарикоподшипники радиальные однорядные, т.к. они могут воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, имеют минимальные потери на трения, допускают наибольшие частоты вращения.

Подшипник выбираем по динамической грузоподъемности

; (35)

Из стандартного ряда выбираем подшипник тяжелой серии с d=30 мм и динамической грузоподъемностью C=47 кН,

Условное обозначение подшипника 406

Находим осевую нагрузку по формуле

Н, (36)

Номинальная долговечность (ресурс) в миллионах оборотов

, (37)

где С – динамическая грузоподъемность по каталогу;

Ft – осевая нагрузка, Н;

р – показатель степени ( для шарикоподшипников р=3);

млн.об.,

Номинальная долговечность, ч,

ч, (38)

Для смазывания подшипников используют Литол 24

4.5.3 Валы

Сила натяжения ведущей ветви, Н,

; (39)

где F0 – сила предварительного натяжения ремня,

Ft – окружная сила, Н

; (40)

где σ0 – напряжение от предварительного натяжения ремня, МПа,

(для клиновых ремней σ0=1,2-1,5 МПа);

А – площадь поперечного сечения ремня, мм2,

Н,

Н,

Сила натяжения ведомой ветви, Н;

Н, (41)

Общий коэффициент запаса прочности находят по формуле

; (42)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

; (43)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

; (44)

где σ-1,τ-1 – пределы выносливости материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения (для легированной стали σ-1=0,35 σв+(70-120)МПа); предел выносливости на кручение τ-1≈0,58 σ-1;

kσ, kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

εσ, ετ – масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;

β – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности (β=0,9-1,0);

σа,τа – амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений;

σм,τм – средние напряжения нормальных и касательных напряжений.

; (45)

; (46)

где Fa – осевая сила, действующая на вал, Н,

W и Wк – момент сопротивления изгибу и кручению

, (47)

, (48)

, (49)

, (50)

Примем σв=800 МПа, тогда

МПа, (51)

МПа, (52)

МПа, (53)

Для валов с галтелями выбираем

kσ=1,61МПа, kτ=1,28МПа;

,

,

;

5. Техническая безопасность и охрана труда

Техника безопасности и эксплуатации машины заключается в следующем.

Перед началом работы на дисковых овощерезках проверяют исправность заземления, исправность электропроводки, надежность крепления машины (механизма) к производственному столу, надежность крепления ножа, крышки и ножевой рамки, а также правильность сборки.

При эксплуатации дисковых овощерезок нельзя устанавливать или снимать рабочие органы при включенной машине или механизме, направлять и проталкивать застрявший продукт руками, опускать руки в рабочую камеру.

Включают электродвигатель и через загрузочный бункер засыпают овощи. Овощи должны поступать равномерно и в достаточном количестве, в противном случае качество нарезки ухудшается. Запрещается проталкивать измельченные овощи к вращающемуся ножевому диску руками, для этой цели следует пользоваться толкачом. При работе на машине работники должны иметь сухую и специальную форму одежды, категорически запрещается во время работы отвлекаться и покидать рабочее место до окончания работы с машиной. После работы машину разбирают, промывают и просушивают. Санитарную обработку проводят после отключения и останова машины.

Заключение

Овощерезательная машина, электродвигатель, расчет клиноременной передачи, валы, подшипники качения.

В процессе выполнения курсового проекта рассматривается овощерезательная машина. Проведены расчеты производительности, определение мощности электродвигателя, расчет валов, подбор подшипников качения. Приведены требования безопасности к проведению процесса резки овощей. Выполнена графическая часть на двух форматах А1.

Список использованных источников

1. М.И. Ботов, В.Д. Елхина «Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания», Москва, Академия, 2006г

2. Т.Т. Никуленкова, Г.М. Ястина «Проектирование предприятий общественного питания», М.изд. Колосс, 2007г

3. С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, К.Н. Боков «Проектирование

механических передач», М. Альянс,2008г

4. С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, К.Н. Боков «Проектирование механических передач»,М. Машиностроение 1984г.

5. «Курсовое проектирование деталей машин» учебное пособие, издание 3,М. Альянс 2005