ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИКЛОГРАММИРОВАНИЯ И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНЫХ КОТЛЕТОФОРМОВОЧНЫХ МАШИН Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНЫ, АГРЕГАТЫ И ПРОЦЕССЫ

УДК 621.979; 621.9

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИКЛОГРАММИРОВАНИЯ И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНЫХ КОТЛЕТОФОРМОВОЧНЫХ МАШИН

К.С. Осипова, Е.В. Пантюхина

Рассматриваются вопросы анализа рабочего цикла роторной котлетоформо-вочной машины, при котором возможно повышение цикловой производительности при формовке котлет круглой формы.

Ключевые слова: котлетоформовочная машина, формование, дозирование, производительность.

Одним из важных сегментов рынка мясной промышленности считаются котлеты, они представляют собой полупродукты, приготовленные из различного мясного фарша с солью, специями и подвергнутые замораживанию. Особой популярностью среди продуктов данного типа пользуются котлеты из говядины, курицы и свинины [1-3]. Ключевыми стадиями приготовления котлет являются процессы дозирования и формования [4]. Наиболее современными и удобными в эксплуатации машинами, которые используются для дозирования и формования котлет в настоящее время, являются роторные котлетоформовочные машины. В статье [5] рассматривался вопрос нерационального размещения ячеек в формовочном столе; с целью определения оптимального количества ячеек был проведен анализ взаимосвязанного влияния основных параметров формовочного стола и размеров котлет цилиндрической формы.

В предыдущей статье [6] были рассмотрены вопросы процесса дозирования фарша в ячейки формовочного стола роторных котлетоформо-вочных машин и выполнение условия, при котором время движения формовочного стола над окном выдачи порции фарша будет меньше времени его дозирования в ячейку. Для обеспечения процесса дозирования были подобраны частоты формовочного стола и предельно допустимое время при различных радиусах его ячеек.

Цикловая производительность роторной котлетоформовочной машины (шт./ч) определяется по формуле

Пц =

_6+2_, (1)

^дв + ^выт + ^сбр + ^хх

где tдв - время движения формовочного стола; ¿вьгг - время выталкивания

котлеты; ^бр - время сбрасывания котлеты; - время холостых ходов;

2 - количество ячеек, которое определяется по полученной авторами формуле

г =

_ 2я(^фс -А1 - гк)

2гк + А2

(2)

в которой Яфс - радиус формовочного стола; А1 - зазор между ячейкой и

краем стола; гк - радиус котлеты; А2 - зазор между ячейками.

Для упрощения дальнейших расчетов предлагаются графики для определения количества ячеек г в зависимости от радиуса котлеты в диапазоне от 0,03 до 0,06 м, диаметра формовочного стола от 0,4 до 0,7 м (рис. 1, а) и зазорах между ячейками от 0,01 до 0,05 м (рис. 1, б). Например, при й фс = 0,6 м и гк = 0,04 м, по графикам определяем, что 2 = 15 (рис. 1, а), а

при А 2 = 0,04 м и гк = 0,05 получаем 2 = 10 (рис. 1, б).

а б

Рис. 1. Графики для определения количества ячеек от радиуса котлет при диаметрах формовочного стола (а): 1 -йфс = 0,4 м; 2 - йфс = 0,5 м;

3 - й фс = 0,6 м; 4 - й фс = 0,7 м; зазорах между ячейками (б):

1 -Л2 = 0,05 м; 2 - Л2 = 0,04м; 3 - Л2 = 0,03м; 4 - Л2 = 0,02 м

Время движения формовочного стола

60ф

дв

рп

(3)

где п - частота вращения формовочного стола, ф - угол, характеризуемый размерами ячейки формовочного стола [6].

Время ^ыт выталкивания котлеты находится по формуле

t

Я + Я р + А з

выт

и

выт

И

пхп

Я + Я р + А з

2 У

2 бш — + вес у 2

(4)

где у - максимальный угол давления, ивыт определяемая по формуле

скорость выталкивания,

ивыт = ® • Яфс • |*ап У| • (5)

Максимальный угол давления у рассчитаем по формуле [7]

g= arcsm

hn (6)

2 Я

где Ип - ход поршней, определяемый по выражению

Ип = , (7)

2п • Яфс

в котором Уя - объем ячейки для котлеты

Уя = И •*• Гк2, (8)

где И - толщина котлеты.

Радиус дуги окружности Я, которой очерчен теоретический профиль копира на участке сопряжения, определяется

Я = Я - Яр, (9)

где Я\ - радиус сопряжения практического профиля (= Ипхп); Ипхп -полный ход поршня (Ипхп = Ип + А 3); А 3 - зазор опускания; Яр - радиус

ролика (Яр = 0,3 • Я}).

Время tсQр сбрасывания котлеты находим по формуле

С я, ^

■sin Pq

• 30

'сбп=-^-. (10)

п • n

в 0 - агеэт

tсбр

где Ьо - угол наклона сбрасывателя (принимаем Ьо = 60°); Янар - радиус ротора по периферии, принимаем Я нар = Яфс + А}). Время t хх холостых ходов определяется

t = ах р хх 180 ю'

где ахх - угол холостых ходов, определяемый по выражению

а хх = 360 - (адоз + авыт + асбр), (12)

в котором угол дозирования, выталкивания и сбрасывания соответственно определяются по формулам

= П • П = П • П = П • П (13)

адоЗ = tдв • , авыт = tвыт • , асбр = tсбр • - „ • ( )

3Q DD±± оси 30 vwp 3 0

Подставив выражения (13) в формулу (12) получим

п • n

'дв 1 'выт

ах = 360 - (Гдв + tвыт + tсбр )—. (14)

В среде mathcad 15 были построены пространственные графики зависимости цикловой производительности роторной котлетоформовочной машины от радиуса котлеты в диапазоне от 0,03 до 0,06 м, частоты вращения формовочного стола от 1 до 13 об./мин и различных диаметров формовочного стола (рис. 2).

в г

Рис. 2. Графики зависимости цикловой производительности роторной котлетоформовочной машины от радиуса котлет, частоты вращения формовочного стола и различных диаметров формовочного стола: 0,4м (а); 0,5м (б); 0,6м (в) и 0,7м (г)

При радиусе котлет от гк = 0,03 м до гк = 0,06 м и диаметре формовочного стола йфс = 0,4 м цикловая производительность котлетоформовочной машины роторного типа при частоте вращения формовочного стола п = 6 об./мин изменяется от 71 до 42 шт./час и от 335 шт./час до 307 шт./час при п = 13 об./мин (см. рис. 2, а), при й фс = 0,5 м производительность составит от 92 до 56 шт./час при п = 6 об./мин и от 386 шт./час до 311 шт./час при п = 13 об./мин (см. рис. 2, б); при йфс = 0,6 м цикловая

производительность составит от 113 до 70 шт./час при п = 6 об./мин и от 439 шт./час до 332 шт./час при п = 13 об./мин (см. рис. 2, в), при й фс = 0,7 м

производительность составит от 134 до 83 шт./час при п = 6 об./мин и от 493 шт./час до 357 шт./час при п = 13 об./мин (см. рис. 2, г).

Таким образом, с целью повышения цикловой производительности был произведен анализ рабочего цикла роторной котлетоформовочной машины, при котором было выявлено, что производительность машины в среднем увеличилась в 1,6 раза при диаметрах формовочного стола от 0,4 до 0,7 м. Для этой цели рекомендуется выбирать частоту вращения формовочного стола в зависимости от радиуса котлет из указанного выше диапазона.

Список литературы

1. Осипова К.С., Давыдов И.Б., Пантюхина Е.В. Особенности и основные виды упаковки различных видов замороженных полуфабрикатов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 617-623.

2. Артёмова Е.И., Пантюхина Е.В., Осипова К.С. Вопросы повышения мощности привода волчков для среднего измельчения мясного сырья // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.

2018. Вып. 12. С. 465-468.

3. Артёмова Е.И., Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Анализ производительности и мощности куттера для тонкого измельчения мясного сырья // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.

2019. Вып. 3. С. 472-475.

4. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Оценка мощности привода роторных котлетоформовочных машин с оптимизированными параметрами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 222-225.

5. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Оптимизация основных параметров роторных котлетоформовочных машин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 508-512.

6. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Анализ процесса дозирования фарша в роторных котлетоформовочных машинах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 4. С. 365369.

7. Кольман-Иванов Э.Э., Салазкин К.А. Таблеточные машины. М.: Машиностроение, 1966. 224 с.

Осипова Ксения Сергеевна, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,

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

THE ORETICAL FOUNDATIONS OF CYCLOPROPENONE AND PERFORMANCE ANALYSIS ROTARY CUTLET FORMING MACHINES

K.S. Osipova, E.V. Pantyukhina

The article deals with the analysis of the working cycle of a rotary cutlet forming machine, in which it is possible to increase the cyclic productivity when forming round cutlets.

Key words: cutlet forming machine, forming, dosing, productivity.

Osipova Ksenia Sergeevna, masters, ksjunja-pershina@,rambler.ru, Russia, Tula, Tula state university,

Pantyukhina Elena Viktorovnа, candidate of technical science, docent, elen-davidovaa mail.ru, Russia, Tula, Tula state university