Masini si Utilaje

Tema

Sa se stabileasca principalii parametri functionali si constructivi ai unei masini de tocat carne de tip industrial.

Se va lua ca model de referinta "Masina de tocat carne tip MATOCA-160".

Din seria masinilor de maruntit carne tip Matoca, in figura 1 este prezentat tipul MATOCA - 160. Aceasta masina este destinata maruntirii grosiere a carnii sau a organelor proaspete, refrigerate sau blansate sau slanina, destinate fabricarii preparatelor de carne sau pentru topire. Masina este dotata cu un sistem de taiere cu cutite si site. Sitele au diametre cuprinse intre 100 si 285 mm, iar orificiile sitelor au diametre de 2, 3, 4, 6, 8, 10, 13, 18, 20 mm.

Pentru maruntirea carnii se folosesc cutite in forma de cruce, cu tais pe o parte sau pe ambele parti, sau cu cutit dublu lamelar pentru maruntirea oaselor.

Fig. 1. Schema constructiva a masinii de tocat carne MATOCA-160:

1. motor electric; 2. reductor;

3. mecanism de alimentare si taiere;
4. palnie de alimentare;
5. picioare de sprijin.

Elemente initiale pentru proiect:

● Productivitate maxima:

Q₁ = 3000 kg/h (carne cruda);

Q₂ = 4000 kg/h (carne fiarta).

● Diametrul sitei: 160 mm;

● Putere instalata: [kw],

unde reprezinta numarul de litere al numelui; ; P

● Turatia electromotorului de actionare: n = 3000 rot/min;

● Turatia snecului de alimentare:    [rot/min],

unde reprezinta numarul de litere al prenumelui/primului prenume; N₂ =

● Turatia snecului de presare: [rot/min];

n₂

● Dimensiuni de gabarit (L x l x h): 1250 x 640 x 1210   [mm];

● Masa neta: m = 750 kg.

Schema cinematica a masinii   

z₁, z₂, z₃, z₄ - roti dintate; z₅, z₆, z₇, z₈ - roti de lant;

S₁ - snec de alimentare; S₂ - snec de presare;

I, II, III, IV - arbori plini; V - arbore tubular.

Functionare

Motorul electric de actionare se cupleaza direct cu reductorul.

Pe arborele principal I se afla roata dintata z₁, care angreneaza cu z₂ de pe arborele intermediar II. Pe acelasi arbore se afla z₃, care antreneaza cu z₄ - solidara cu arborele III si cu snecul de presare S₂. Miscarea la snecul de alimentare S₁ se face prin intermediul rotilor de lant z₅-z₆-z₇-z₈.

Memoriul de calcul va cuprinde:

I. Prezentarea succinta a minimum trei utilaje folosite la prelucrarea carnii.

II. Determinarea rapoartelor de transmitere provizorii:

a) Determinarea raportului de transmitere total intre motorul electric de actionare si snecul de presare.

● Prin definitie, raportul de transmitere este raportul dintre turatia arborelui conducator (in cazul de fata, arborele I al motorului electric de actionare) si turatia arborelui condus (in cazul de fata arborele III al snecului de presare).

b) Determinarea rapoartelor de transmitere intermediare si .

● Din considerente de gabarit minim, se adopta .

● Pe de alta parte, raportul de transmitere total este produsul dintre rapoartele de transmitere intermediare.

III. Stabilirea numarului de dinti pentru rotile dintate z₁, z₂, z₃ si z₄:

● Rotile dintate au numar intreg de dinti.

● Pentru pinioane (rotile dintate mici) se adopta numar minim de dinti.

In consecinta z₁ = z₃ = z_min = 14 dinti.

● In functie de numarul de dinti, raportul de transmitere este raportul dintre numarul de dinti al rotii conduse (care primeste miscarea) si al rotii conducatoare (care transmite miscarea).

● Pentru uniformizarea uzurii rotilor dintate, rotile pereche (z₂, respectiv z₄) vor avea numar de dinti impar, de preferinta numere prime.

● Numerele de dinti rezultate din calcul (de regula, numere zecimale) se vor rotunji, prin majorare sau lipsa, pentru a raspunde cerintelor precedente.

IV. Determinarea rapoartelor de transmitere reale la snecul de presare

a) Determinarea raportului de transmitere total intre motorul electric de actionare si snecul de presare:

b) Determinarea rapoartelor de transmitere intermediare si :

;  

V. Calculul turatiei reale a snecului de presare

n_{2 real} =

VI. Stabilirea raportului de transmitere provizoriu la snecul de alimentare

VII. Stabilirea numarului de dinti pentru rotile de lant

Pentru determinarea numarului de dinti al rotilor de lant z₅, z₆, z₇, z₈ se procedeaza la fel ca in cazul rotilor dintate, cu deosebirea ca rotile de lant z₅, z₇ vor avea z₅ = z₇ = z_min = 10 dinti.

VIII. Calculul turatiei reale a snecului de alimentare

n_{1 real} = ,

unde

IX. Calculul modulului si al elementelor geometrice ale rotilor dintate

X. Calculul la torsiune (rasucire) al arborilor rotilor dintate.

XI. Calculul productivitatii melcului de presare

Elemente initiale pentru proiect (model de calcul):

● Numele si prenumele: XXXXXX xxxxxx N₁ = 6; N₂ = 6.

Rezulta:

● Puterea instalata: = 11200 w;

● Turatia electromotorului de actionare: n = 3000 rot/min;

● Turatia snecului de alimentare:

=    [rot/min];

● Turatia snecului de presare:

[rot/min];

Etapele de realizare a proiectului:

I. Prezentarea succinta a minimum trei utilaje folosite la prelucrarea carnii (se vor prezenta utilaje din cele ce urmeaza sau de la finele lucrarii de fata).

In categoria masinilor de maruntit specifice industriei carnii sunt cuprinse:

1. fierastraul mobil lamelar (figura 3.2);
2. fierastraul electric mobil circular de despicat carne;
3. fierastraul electric mobil lamelar pentru taiat costita;
4. fierastraul electric circular pentru taiat oase (figura 3.3);
5. masina de scos sorici;
6. masina masina de decalotat capatani.

In tabelul 3.1 sunt prezentate cateva caracteristici privind productivitatea muncii si consumurile energetice pentru cateva masini de taiat in bucati mari:

Tabelul 3.1. Caracteristici ale unor masini de taiat in bucati mari

Pentru taiat in bucati mici se folosesc masin specifice ca:

volful pentru maruntirea taierea grosiera a carnii sau slaninei;

masina de tocat carne;

concasorul de oase;

masina de taiat felii.

Caracteristicile tehnice ale masinilor de maruntit grosier (volfuri) sunt prezentate in tabelul 3.2:

Tabelul 3.2. Caracteristicile volfurilor

In unitatile de alimentatie publica de capacitate mica si medie (in care pot intra si societatile agroturistice) pentru felierea painii, mezelurilor si a altor preparate din carne se utilizeaza masina de taiat in felii (figura 3.4) ale carei caracteristici sunt prezentate in tabelul 3.3.

	Figura 3.4 Masina de taiat felii 1. stativ; 2. electromotor si transmisie; 3. disc de taiere; 4. aparatoare de protectie.

	Figura 3.5 Masina de marutit grosier carne MATOCA - 160 1. Batiu; 2. Motor electric; 3. Reductor; 4. Mecanism de alimentare; 5. Palnie de alimentare

Tabelul 3.3. Caracteristicile masinilor de taiat in felii

Pentru maruntirea fina, in industria carnii se folosesc cuterele necesare in obtinerea bradtului si compozitiei de prospaturi, dar si masinile de maruntit cu cutite si site si morile coloidale, utilizate in acelasi scop, dar si pentru pateuri si haseuri.

In figura 3.6 se prezinta cuterul MATOCUT - 100, iar in tabelul 3.4, caracteristicile tehnice ale cuterelor fabricate in Romania.

Figura 3.6 Cuterul MATOCUT - 100

a - schema cinematica: 1 - batiu; 2 - ax cu cutite; 3 - electromotor; 4 - curele trapezoidale; 5 - cutite; 6 - taler; 7 - variator de turatie; 8 - angrenaj melcat; 9 - electromotor; 10 - capac; 11 - disc de evacuare; 12 - motoreductor; b - vedere generala

Tabelul 3.4 . Caracteristicile tehnice al unor cutere fabricate in Romania

Pentru maruntirea foarte fina sau emulsionare se foloseste masina de maruntit universala, prevazuta cu doua mecanisme interschimbabile (cutit - sita sau rotor stator). In figura 3.7 se prezinta masina universala de maruntit fin MICROFIN-R-200, ale carei caracteristici tehnice sunt redate in tabelul 3.5, impreuna cu ale morii coloidale MOLACOL - 1 prezentata in figura 3.8.

Morile coloidale se folosesc pentru maruntirea foarte fina, utilizand sistemul de maruntire rotor - stator, fiind prevazute cu dinti ce executa taiere, frecare, omogenizare.

Maruntirea foarte fina se bazeaza pe generarea de oscilatii de inalta frecventa (frecventa de lucru - 15kHz), dependente atat de dantura capuluide maruntit, cat si de turatia rotorului, atat la moara de maruntire foarte fina echipata cu stator - rotor, cat si la moara coloidala.

	Figura 3.8 Capul de maruntire al morii Molacol - 1 1. Palnie de alimentare; 2. Stator; 3. Rotor; 4. Manerul piulitei de reglare; 5. Palnie de evacuare.

Figura 3.7 Masina universala Microfin -R-200 1. Carcasa electromotorului; 2. Placa de bronz; 3. Maneta de blocare; 4. Carcasa mecanismului de taiere; 5. Sita; 6. Cilindru de alimentare; 7. Palnie de alimentare; 8. Piulita de strangere; 9. Cutit rotativ cu trei aripi; 10.  Inel de ghidare; 11.  Aruncator de pasta; 12.  Racord de evacuare; 13.  Piulita de strangere; 14.  . Roata de reglare; 15.  . Picioare reglabile.

Dispozitivele rotor-stator ale acestor mori sunt dotate cu rotor danturat de forma tronconica si stator, de asemenea, danturat; numarul dintilor creste spre baza statorului si rotorului, astfel incat spatiul dintre ele scade progresiv si poate fi reglat prin ridicarea sau coborarea statorului cu o piulita de reglare.

II. Determinarea rapoartelor de transmitere provizorii:

a) Determinarea raportului de transmitere total intre motorul electric de actionare si snecul de presare:

b) Determinarea rapoartelor de transmitere intermediare si :

III. Stabilirea numarului de dinti pentru rotile dintate z₁, z₂, z₃ si z₄:

z₁ = z₃ = z_min = 14 dinti

Adopt: 25 dinti (numar impar, apropiat de 25,984).

(Se alege numar prim sau impar).

IV. Determinarea rapoartelor de transmitere reale

a) Determinarea raportului de transmitere total intre motorul electric de actionare si snecul de presare:

b) Determinarea rapoartelor de transmitere intermediare si :

;

V. Calculul turatiei reale a snecului de presare

n_{2 real} = rot/min

VI. Stabilirea raportului de transmitere provizoriu la snecul de alimentare

VII. Stabilirea numarului de dinti pentru rotile de lant

z₅ = z₇ = z_min = 10 dinti.

Pentru calculul rapoartelor de transmitere intermediare i_III-IV si i_IV-V, cu ajutorul carora se calculeaza numarul de dinti al rotilor de lant z₆ si z₈, se tine seama de relatia:

Din aceleasi considerente avem , si atunci:

  

Adopt: 17 dinti (numar prim, apropiat de 16,16).

(Se alege numar prim sau impar).

VIII. Calculul turatiei reale a snecului de alimentare

n_{1 real} = ,

unde

rot/min

Rezulta:    n_{1 real} = rot/min.

IX. Calculul modulului si al elementelor geometrice ale rotilor dintate

Pentru calculul modulului rotilor dintate se foloseste relatia^x):

  [mm]

in care:

- coeficient de sarcina (tine seama de dinamicitatea si concentrarea sarcinii; in mod curent variaza intre 1 1,6);

P= 11,2 kw - puterea motorului electric de actionare;

- coeficient de forma a dintelui (pentru 14 dinti si coeficientul de deplasare a sculei );

- coeficient de lungime a dintelui (pentru dantura din clasa de precizie 8, folosita uzual la angrenaje in constructia de masini);

z = z₃ = 14 - numarul de dinti al rotii dintate conducatoare cea mai solicitata;

- rezistenta admisibila la incovoiere a dintelui;

rot/min - turatia rotii dintate conducatoare cea mai solicitata (in cazul de fata - turatia arborelui II).

Rezulta:

mm

Modulul standardizat in STAS 821-61 cu marimea imediat superioara este m = 3 mm (in cadrul proiectului, marimile posibile pot fi: m = 2; 2,5; 3; 3,5; 4 mm).

Elementele geometrice ale rotilor dintate sunt:

- diametrele de divizare:

D_d1 = D_d3 = mm

D_d2 = D_d4 = mm

- diametrele exterioare:

D_e1 = D_e3 = D_d1+2m = D_d3+2m = 42 + = 48 mm

D_e2 = D_e4 = D_d2+2m = D_d4+2m = 75 + = 81 mm

- inaltimea dintilor:

h = mm

- diametrele interioare:

D_i1 = D_i3 = D_d1 - = D_d3 - = 42 - = 36 mm

D_i2 = D_i4 = D_d2 - = D_d4 - = 75 - = 69 mm

^x) Dupa I. Bucsa, N. Cristofor, Indrumatorul tehnicianului proiectant de masini si utilaje,

Editura Tehnica, Bucuresti, 1971.

- lungimea dintelui mm

- distanta dintre axe:

A_I-II = A_II-III = mm

X. Calculul la torsiune (rasucire) al arborilor rotilor dintate

Arborii rotilor dintate sunt arborii I, II si III. In cazul de fata, pentru simplificarea calculelor, pentru diametrele acestor arbori se adopta constructiv valorile: d₁ = 25 mm; d₂ = 30 mm; d₃ = 35 mm si se verifica tensiunea efectiva cu relatia:

   []

unde   [Nm] este momentul de torsiune la care este supus arborele;

[mm³] - modulul de rezistenta polar;

- tensiunea admisibila la torsiune (se admite ).

Rezulta:

si respectiv:

,

deci arborele I este bine dimensionat;

,

deci arborele II este bine dimensionat;

deci arborele III este bine dimensionat.

XI. Calculul productivitatii melcului de presare

Debitul de material transportat de melcul de presare se determina cu relatia:

    [kg/h]

unde:

D, d sunt diametrele exterior, respectiv interior, ale spirei [m];

p - pasul spirei [m];

n_s - turatia reala a melcului de presare [rot/min];

k_u - coeficient de umplere;

- masa volumica a materialului [kg/m³].

Adoptand:

D = 140 mm = 0,14 m (inferior diametrului sitei);

d = d₃ = 35 mm = 0,035 m (egal cu diametrul arborelui III, care antreneaza melcul de presare);

p = 40 mm = 0,04 m. Se considera o valoare medie a pasului spirei (in realitate, pentru a asigura o buna presare a materialului in vederea trecerii acestuia prin orificiile sitei, pasul spirei melcului este variabil: descreste cu apropierea de sita);

n_s = n_V = n_{2 real} = 941 rot/min;

k_u = 0,9;

kg/m³,

productivitatea melcului de alimentare va fi:

Rezulta

(carne fiarta)

si, in consecinta, melcul de presare este bine dimensionat. Valoarea net superioara a debitului fata de asigura, dupa maruntire, pe langa transport, si trecerea usoara prin sita a materialului tocat.

Anexe

Afumarea produselor din carne

Linie de transport produse ambulate

Masini de umplere a compozitiei in membrane