Вопросы повышения мощности привода волчков для среднего измельчения мясного сырья Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Key words: cartridge-sleeve production, automation of production processes, mechanical hopper feeding device.

Pantiuhina Elena Viktorov^, candidate of technical science, docent, elen-davidova@,mail. ru, Russia, Tula, Tula state university,

Preis Vladimir Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, manager of chair, rabota-preys@yandex. ru, Russia, Tula, Tula state university

Usenko Nikolai Antonovich, doctor of technical sciences, professor, rabota-preys@yandex. ru, Russia, Tula, Tula state university

УДК 621.979, 621.9

ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ПРИВОДА ВОЛЧКОВ ДЛЯ СРЕДНЕГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЯСНОГО СЫРЬЯ

Е.И. Артёмова, Е.В. Пантюхина

Рассматриваются вопросы повышения мощности привода волчков для среднего измельчения мясного сырья в производстве колбасных изделий.

Ключевые слова: волчок, измельчение мясного сырья, среднее измельчение, мощность.

Все виды колбасных изделий подвергаются среднему измельчению. Для среднего измельчения мясного сырья используют волчки, которые работают по одному принципу и состоят из питающего (бункер, шнек) и режущего (приемная, промежуточная и выходная решетки, ножи) механизмов, привода, станины, электродвигателя, редуктора, площадки для санитарной обработки. Мясное сырье загружается в бункер и шнеком направляется в зону режущего механизма, где сырье измельчается до заданной степени [1].

В предыдущей статье был проведен анализ производительности волчка для измельчения различных видов мясного сырья от его основных параметров с учетом допускаемого напряжения шнека при изгибе. Графики показали, что для мясного сырья из говядины предельным допускаемым значением диаметра является [£>1] = 0,185 м, тогда

рекомендуемые значения диаметра шнека и решетки £1рек = 0,160...0,167 м; при измельчении мясного сырья из свинины получаем предельно допускаемое значение диаметра шнека и решеток £2 ] = 0,188 м, тогда рекомендуемое значение принимаем в интервале ^2рек = 0,160...0,169 м; если измельчать куриное сырье, то £3] = 0,192 м, тогда £>3рек = 0,160...0,173 м. Конструкция волчка с указанными значениями диаметров шнека

и решеток производительнее ранее известной конструкции на 11% при измельчении говядины, на 15% при измельчении свинины, на 19% при измельчении курицы [2].

Следующим основным показателем волчка для измельчения мясного сырья является мощность, определяемая по выражению

ы = N + N 2 + Щ + N 4 , (1)

Л '

465

где N2 - мощности, необходимые для разрезания сырья и преодоление трения в режущем механизме соответственно; N3 - мощность, необходимая на преодоление трения шнека о сырье и на продвижение сырья от загрузочного устройства до режущего инструмента (N3 = 0,3...0,5 N2); N4 - мощность, необходимая для продвижения

сырья через режущий механизм (N4 = 0,07...0,1 N1); "Л - коэффициент полезного действия привода волчка ( " = 0,9) [3].

Мощность, необходимая для разрезания продукта,

( \( п j

N = Fp \КЩ + 2 • Kpi + Кр2)• [-J • а • z, (2)

p • D2

где Fp =- - площадь ножевой решетки с диаметром D; К™ - коэффициент ис-

Р 4 пр

пользования площади приемной решетки ( Кпр = 0,43); Kpi - коэффициент использования площади промежуточной решетки; Кр2 - коэффициент использования площади выходной решетки; п - частота вращения шнека; а - удельный расход энергии на пе-

3

ререзание сырья ( а = 3 • 10 Дж/м2); z - количество перьев у ножа.

Коэффициенты использования площади решеток соответственно промежуточной и выходной

к р1=Fo1, к р2=f2-, (3)

Fp гр

где Fo 1, Fo2 - суммарные площади отверстий в промежуточной и выходной решетке,

соответственно определяемые по выражениям

Foi = Fi • mb F02 = F2 • m2, (4)

d 2 d 2

в которых Fi =-1отв , Fn =-2отв - площади отверстий промежуточной и вы-

1 4 2 4 ходной решетки; т1отв, т2отв - количество отверстий в промежуточной и выходной

решетке, определяемые по выражениям,

D 2 D 2

т1отв = 0,43--2, т2отв = 0,244--2, (5)

22

1отв 2отв

учитывающим увеличение диаметров шнека и промежуточной ^1отв и выходной

d 2отв решеток.

Мощность на преодоление трения в режущем механизме

N2 =рП • Рз Г + Гв ), (6)

60

где Рз - усиления затяжки режущего механизма; гн - наружный радиус ножа; гв -внутренний радиус ножа.

Усилие затяжки режущего механизма

Рз = Р • b • z •(rH + Гв ), (7)

где Р - усредненной давление в поверхности стыка ножей и решеток; b - ширина площадки контакта лезвия ножа и решетки (b = 0,002 м).

Подставив зависимости (2) - (7) в выражение (1), получим выражение для определения мощности привода волчка.

С использованием среды Mathcad 15 проанализируем, как влияет диаметр шнека и решеток на мощность электродвигателя при измельчения мясного сырья.

Исходными данными для расчета являются рекомендуемые значения диаметра шнека и решеток Б = 0,160...0,173 м, частота вращения шнека п = 285 об./мин, диаметр отверстий промежуточной решетки ^¡отв = 0,01 м; диаметр отверстий выходной решетки d 2отв = 0,005 м.

На рисунке представлены графики зависимости мощность электродвигателя волчка от рекомендуемого диаметра шнека и решеток при трех значения количества перьев у ножа 2 = 3, 4, 5 .

Рабочая зона 3 3

Рабочая зона 2

Рабочая зона 1

2

----- 1

0,160 0,165 ¿V Арек 0,170 £>3рек Д»

График зависимости мощности электродвигателя волчка от диаметра шнека и решеток при количестве перьев у ножа: 1 — г = 3 (-----);

2 — г = 4 (— * — * —); 3 - г = 5 (-); рабочие зоны 1 — для сырья из говядины;

2 — для сырья из свинины; 3 — для куриного сырья

Графики показывают, что в рабочей зоне 1 при измельчении говядины мощность привода волчка при г = 3 варьируется в диапазоне N1 = 2,7...2,95 кВт, при г = 4 - в диапазоне N2 = 3,6...3,9 кВт, при г = 5 - N3 = 4,5...4,9 кВт; при измельчении свинины (рабочая зона 2) мощность приняла N1 = 2,7...3,01 кВт, N2 = 3,6...4,02 кВт, N3 = 4,5...5,0 кВт; при измельчении куриного сырья N2 = 2,7...3,15 кВт, N2 = 3,6...4,2 кВт, N3 = 4,5...5,25 кВт (рабочая зона 3). При этом, чем меньше количество перьев у

ножа, тем мощность привода волчка ниже.

Проанализировав производительность и мощность привода модернизированной путем увеличения диаметров шнека и решеток конструкции волчка и учитывая их рекомендуемые значения, делаем вывод о том, что при измельчении говядины произошло увеличение производительности на 11%, мощности на 8%, при измельчении свинины - на 15% и 10%, при измельчении курицы - на 19% и 13%. Это свидетельствует об обеспечении энергоэффективности модернизированной конструкции волчка при рекомендуемых и обоснованных из условия прочности вала шнека в предыдущей работе значений диаметров шнека и решеток.

Список литературы

1. Артёмова Е.И. Вопросы измельчения мясного сырья в волчках непрерывного действия // Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции/ под общ. ред. А.И. Вострецова. Кишенев: Бёкига «Ыееи1», Нефтекамск: РИО НИЦ «Мир науки», 2018. С 12-15.

2. Артёмова Е.И., Пантюхина Е.В., Осипова К.С. Вопросы повышения производительности волчков для среднего измельчения мясного сырья // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 11. С. 612-617.

467

3. Клинков А.С., Соколов М.В., Кочетов В.И., Однолько В.Г. Инженерная оптимизация экструзионного оборудования: учебное пособие. Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГПУ», 2012. С. 80

Артёмова Екатерина Игоревна, магистрант, kat. art1 @mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доцент, elen-davidova@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

QUESTIONS OF INCREASE OF DRIVE PO WER WHEELS FOR SECONDARY CRUSHING OFMEA TRA WMA TERIALS

E.I. Artemova, E.V. Pantyukhina

The issues of increasing the drive power of the tops for medium grinding of meat raw materials in the production of sausages are considered.

Key words: top, grinding of meat raw materials, average grinding, power.

Artyomova Ekaterina Igorevna, masters, kat. art1 @mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Pantyukhina Elena Viktorovш, candidate of technical sciences, docent, elen-davidova@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University