Обґрунтування шляхів зменшення нагріву фаршу при його подрібненні в емульситаторІ

1. Обґрунтування шляхів зменшення нагріву фаршу при його подрібненні в емульситаторІ

Доповідач:
Мирошніченко К.А.
студент ЧДТУ, ФКТМД
Керівник:
к.т.н., доцент
Батраченко О.В.

2.

Емульситатори використовуються для тонкого
подрібнення фаршу після кутера або замість нього
Устрій емульситатора марки Karl Schnell FD 175:
1 - бункер;
2 - електродвигун;
3 – місце розташування різального механізму;
4 – вивантажувальна крильчатка;
5 – вивантажувальний патрубок;

3.

Емульситатори різних виробників
Karl Schnell
Stephan
Laska
Seydelmann

4.

Робочий орган емульситатора типу
«ніж-решітка»
Недолік використання перфорованих решіток з отворами
малого діаметру (1,0÷0,5 мм) та з ребрами жорсткості.

5. Будова перфорованої решітки

1 – периферійне кільце жорсткості;
2 – центральне кільце жорсткості;
3 – ребро жорсткості;
4 – перфорована частина.
Недолік даної решітки наявність ребер жорсткості 3

6.

Мета роботи : розробка шляхів зменшення нагріву
фаршу при його подрібненні в різальному вузлі
емульситатору
та
обґрунтування
основних
конструктивних
параметрів
різального
вузла
вдосконаленої будови та бункеру емульситатору.
Протиріччя
Задачі дослідження :
• Проаналізувати функціональний взаємозв’язок ножа та решітки
емульситатору з метою знаходження шляхів зменшення нагріву
фаршу при подрібненні;
• Розробити технічні рішення, спрямовані на зменшення нагріву
фаршу;
• Шляхом чисельного моделювання обґрунтувати конструктивні
параметри решітки запропонованої будови;
• Дослідити витратні характеристики бункерів, які застосовуються
в емульситаторах провідних світових виробників
• Виробити рекомендації щодо будови бункеру та розташування
різального вузла відносно нього з метою сприяння зменшенню
нагріву фаршу при його подрібненні в емульситаторі.

7.

Технічне протиріччя
Протиріччя
Ребра жорсткості повинні
бути наявні, щоб
забезпечувати високу
міцність та жорсткість
решітки і ребра
жорсткості повинні бути
відсутні, щоб не
збільшувати нагрів фаршу
при подрібненні
Вирішення
Вирішення вказаного
протиріччя базувалось
на двох основних
етапах:
1. проведення
функціонального
аналізу взаємодії
ножа та решітки;
2. пошук
конструктивних
способів
підвищення
міцності решітки.

8.

Взаємодія ножа з решіткою
а – зона обов’язкового контакту леза ножа з решіткою;
b – зона, в якій контакт леза з решіткою не є обов’язковим.

9. Устрій різального механізму запропонованої будови

вид різального механізму збоку;
решітка з кільцем жорсткості;
поперечний перетин решітки;
ніж зміненої будови.

10. Устрій різального механізму запропонованої будови

1 – ріжуча вставка з пазом
2 – решітка
3 – перфорована частина

11.

Аналіз існуючої решітки в системі T-Flex Analisys
значення максимальних напружень
Gmax = 262 МПа
значення коефіцієнту запасу міцності
Кз.м.min = 1.53

12.

225
Напруження σ,
МПа
Напруження σ, МПа
Залежність максимальних еквівалентних напружень
в решітці від її конструктивних параметірв
215
205
195
185
208
203
198
193
188
175
4
5
6
7
8
5
9
Напруження σ,
МПа
Напруження σ,
МПа
300
200
150
195
194
193
192
191
190
189
10
49
59
69
79
Радіус розташування кільця RК , мм.
7
Ширина кільця δК , мм.
Товщина кільця Вк , мм.
250
6
15
20
Кут конусності кільця ak , град.

13.

Рівняння регресії для розглянутих графіків
Залежність максимальних еквівалентних
напружень в решітці від конусності кільця
αк (при Вк = 6 мм; δк = 5мм)
Залежність коефіцієнту запасу по
еквівалентних напруженнях в решітці від
конусності кільця αк (при Вк = 6 мм; δк =
5мм)
Залежність максимальних еквівалентних
напружень в решітці від товщини кільця
Вк (при Rк = 63,25 мм; δк = 5мм)
Залежність коефіцієнту запасу по
еквівалентних напруженнях в решітці від
товщини кільця Вк (при Rк = 63,25 мм; δк =
5мм)

14. Рівняння регресії для розглянутих графіків

Залежність максимальних еквівалентних
напружень в решітці від ширини кільця δк
(при Rк = 63,25 мм; Вк = 6 мм)
Залежність коефіцієнту запасу по
еквівалентних напруженнях в решітці від
ширини кільця δк (при Rк = 63,25 мм; Вк = 6
мм)
Залежність максимальних еквівалентних
напружень в решітці від радіусу
розташування кільця Rк (при δк = 5 мм; Вк = 6
мм)
Залежність коефіцієнту запасу по
еквівалентних напруженнях в решітці від
радіусу розташування кільця Rк (при δк = 5
мм; Вк = 6 мм)

15.

Результати моделювання запропонованої решітки
значення максимальних напружень
Gmax=164.6 МПа
значення коефіцієнту запасу міцності
Кз.м.min = 2.43

16. Різальний комплект запропонованої будови

17. Перевірка результатів на практиці

18. Результати проведених випробувань

19.

Типи конфігурації бункерів та компоновок
машин

20. На нагрів сировини також впливає конструктивне виконання бункерів, а саме швидкість витікання сировини з горловини.

21. Дослідження бункерів на м'ясокомбінаті

Суть
дослідження
витратних
характеристик
бункерів
заключається в тому, щоб взнати чи
впливає конфігурація бункера на
швидкість витікання сировини.
Були виготовленні моделі бункерів,
які
пропонуються
світовими
виробниками
емульситаторів.
Бункера
почергово
встановлювалися на підставку і в
них
завантажувалась
м'ясна
емульсія, яка використовується для
виготовлення варених ковбас, під
дією сили тяжіння вона витікала
через горловину в ємкість яка була
встановлена на електронних вагах.
Під
час
витікання
емульсії
фіксувалися час і вага. По цим
даним
і
оцінювалося
як
конструктивне виконання впливає
на швидкість витікання сировини.

22. Залежність вагової витрати сировини від часу

Kilia
Stephan
4
2,5
Витрата, кг
Витрата, кг
3
2
1,5
1
0,5
0
0
5
10
15
20
25
Час, с
3
2
1
0
30
Karl Schnell (з насадкою)
0
5
10
15
20
25
30
Час, с
Витрата, кг
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
20
40
60
80
Час, с
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Karl Schnell (без насадки)
Витрата, кг
Витрата, кг
Laska
0
5
10
15
Час, с
20
25
30
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
5
10
15
Час, с
20
25
30

23. Рекомендації по будові машини

З точки зору мінімізації нагріву фаршу при подрібненні найбільш
доцільним
є
таке
різального
комплекту
горизонтальний
компонування
розташована
патрубок.
Також
машини,
при
вертикально
бункер
варто
несиметричним з однією вертикальною стінкою.
якому
і
вісь
відсутній
виконувати

24.

Наукова новизна:
Виявлено, що застосування кільця жорсткості в будові решітки емульситатора
призводить до підвищення показників міцності решітки в порівнянні з випадком,
при якому застосовують радіальні ребра жорсткості;
Встановлено залежність максимальних напружень, які виникають в решітці
запропонованої будови при статичному навантаженні, від її основних
конструктивних параметрів;
Обґрунтовано доцільність застосування кільця жорсткості перемінної товщини з
метою підвищення міцності та жорсткості решітки;
Досліджено залежність витратних характеристик бункерів від їх конструктивного
виконання;
Встановлено, що найбільшу швидкість подачі сировини до різального вузла
забезпечує бункер із яскраво вираженою несиметричністю розташування стінок.
Практична цінність:
• Запропоновано нову вдосконалену конструкцію різального вузла емульситатора,
використання якої дозволяє підвищити коефіцієнт запасу міцності решітки на 58%
та зменшити площу тертя ножів об решітку на 25%;
• Отримано рівняння регресії, за якими можна проводити розрахунок решіток
запропонованої будови на міцність;
•Подано заявку на винахід, за якою отримано рішення про можливість видачі
патенту на корисну модель.

25. Попереднє рішення по заявці на винахід