/
Автор: Гореньков Э.С. Скрипников Ю.Г.
Теги: агротехника переработка плодов и овощей пищевая промышленность пищевые продукты пищевое производство
ISBN: 5-10-002213-2
Год: 1993
Текст
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
ДЛЯ УЧАЩИХСЯ ТЕХНИКУМОВ
Ю. Г. Скрипников, 3. С. Гореньков
ОБОРУДОВАНИЕ
ПРЕДПРИЯТИЙ
ПО ХРАНЕНИЮ
И ПЕРЕРАБОТКЕ
ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
Допущено Управлением средних специаль-
ных учебных заведений Министерства сель-
ского хозяйства Российской Федерации в ка-
честве учебника для учащихся средних
специальных учебных заведений по спе-
циальности "Хранение и переработка плодов
и овощей"
О
МОСКВА "КОЛОС" 1993
ББК 36.91
С 45
УДК 631.563.002.5(075.3)
Редактор Л. М. Богатая
Рецензенты: Жиличский совхоз-техникум (преподаватель В. М. Сокол), проф.
Е. П. Широков (ТСХА)
Скрипников Ю. Г., Гореньков Э. С.
С 45 Оборудование предприятий по хранению и переработке
плодов и овощей: Учебник для техникумов - М.: Колос,
1993.-336 с. ил. - (Учебники и учеб, пособия для
учащихся техникумов).
ISBN 5-10-002213-2
Рассмотрены основы теории деталей механизмов и машин, описаны
современное механическое оборудование и тепловая аппаратура для пе-
реработки плодов и овощей. Приведены данные по оборудованию храни-
лищ и холодильников для плодов и овощей. Рассмотрены транспортные
средства с холодильными установками для перевозки плодоовощной про-
дукции. Описаны технологические линии, цехи и предприятия хозяйств,
специализирующихся на переработке плодов и овощей. Даны основы ав-
томатизации технологических процессов.
Для учащихся техникумов по специальности «Хранение и перера-
ботка плодов и овощей».
С
4001090000-097
035(01)-93
КБ-48-33-92
ББК 36.91
ISBN 5-10-002213-2
© IO. Г. Скрипников,
Э. С. Гореньков, 1993
ВВЕДЕНИЕ
Улучшение снабжения населения свежими и перера-
ботанными плодами и овощами - первоочередная задача
отрасли. В решении данной задачи огромное значение
имеет создание современной материально-технической
базы для хранения и переработки плодов и овощей.
В ближайшее время в хозяйствах и на плодоовощных
базах необходимо осуществить строительство совре-
менных хранилищ с активной вентиляцией и искусст-
венным охлаждением, холодильников, фруктохранилищ с
регулируемой газовой средой и камерами предвари-
тельного охлаждения, увеличить производство спе-
циальных транспортных и погрузочно-разгрузочных
средств для перевозки плодов и овощей.
Особое внимание должно быть обращено на создание
технической базы для хранения свежей продукции в
сельских хозяйствах. При этом резко сокращаются
потери, которые пока еще составляют более 30%, так
как уменьшается травмирование плодов и овощей при
их доставке и загрузке на хранение, сокращаются
сроки вывоза продукции с полей.
В решении проблемы улучшения продовольственного
снабжения населения важное место занимает холодиль-
ное хозяйство, включающее холодильные установки для
хранилищ и комплексов, холодильное оборудование для
замораживания продуктов и др. Однако при явно не-
достаточном количестве холодильников их использо-
вание составляет около 70%, что обусловлено отсут-
ствием квалифицированных кадров, неправильной
эксплуатацией оборудования.
Устройства для хранения плодов и овощей разде-
ляют на временные (бурты, траншеи) и постоянные
(хранилища, комплексы, холодильники). Хранилища
различают по назначению: картофеле-, капусто-, кор-
не-, плодо-, луко- и фруктохранилища; по системе
вентиляции: с естественной, принудительной, актив-
ной вентиляцией; по способу охлаждения: естествен-
з
ным холодом или с помощью холодильных агрегатов; по
степени механизации погрузочно-разгрузочных работ и
др.
В современных хранилищах имеются помещения для
хранения самой продукции, сооружения и помещения
для обработки продукции перед загрузкой на хранение
и перед реализацией, вспомогательные помещения (ма-
шинные отделения, вентиляционные камеры, электро-
щитовые и др.). Практически хранилище представляет
собой целый комплекс помещений, в которых возможно
проведение всех операций, необходимых для подго-
товки продукции к хранению, сохранению и реализации
с определением качества продукции.
Одним из наиболее перспективных направлений в
консервной промышленности является производство
высококачественных быстрозамороженных продуктов из
плодоовощного сырья. Разработана система оборудо-
вания, включающая комплексы для быстрого замора-
живания, хранения и реализации замороженной про-
дукции. Перспективно внедрение и использование
криогенной (низкотемпературной, ниже —153 °C) тех-
ники в консервировании соков и замораживании свежих
плодов, ягод и овощей.
Особое внимание уделяется асептическому методу
консервирования жидких и пюреобразных продуктов,
позволяющему решить в какой-то мере проблему се-
зонности производства, повысить качество продукции,
сократить потребность в таре и транспорте. Для хра-
нения продукции асептическим методом строят емкости
на 8... 100 м3.
Разрабатывается и внедряется технология комп-
лексной переработки плодов и овощей на основе ме-
ханизированных и автоматизированных линий непре-
рывнодействующих стерилизаторов с системами управ-
ления с применением микропроцессорной техники.
В хозяйствах в большинстве случаев еще исполь-
зуются стерилизаторы периодического действия, по-
этому проводится модернизация этого оборудования,
направленная на сокращение энергопотребления и по-
вышение качества продукции.
В промышленности внедряются линии для производ-
ства сушеных фруктов, фруктозно-глюкозных порошков
из яблочных выжимок и другого сырья. Перспективно
оснащение предприятий линиями А9-КЛШ для выработки
сухого картофельного пюре производительностью
1 т/ч, что значительно сокращает потери картофеля.
4
Для консервной промышленности предусмотрен вы-
пуск новых машин с высокими технико-экономическими
показателями. Например, моечные машины А9-КМБ для
томатов, семечковых и крупных косточковых плодов
имеют более высокую производительность (на 60%) при
снижении удельной металлоемкости (со 131 до 96 кг
на 1 т продукции) по сравнению с ранее выпускаемыми
машинами. Высокие показатели имеют усовершенство-
ванные дробилки Д 1-7,5 для овощей и фруктов, Д2-7,5
и Д2-15 для томатов. В унифицированных овоще-
обжарочных печах А9-КЖД производительностью 1; 2 и
4 т/ч использован новый метод обжаривания, по-
зволяющий получать продукты высокого качества при
экономном расходовании масла. Одновременно с этим
снижена металлоемкость и уменьшены габариты
печей.
Для сокращения затрат ручного труда большое прак-
тическое значение имеет внедрение комплексной меха-
низации погрузочно-разгрузочных работ, в частности
упаковка консервной продукции в термоусадочную плен-
ку.
Расширение ассортимента выпускаемой продукции -
одно из основных направлений развития консервной
промышленности. От него зависят удовлетворение
потребительского спроса и экономическая эффектив-
ность деятельности предприятия. Следует увеличить
выработку продукции, пользующейся повышенным спро-
сом, а для этого необходимо коренное повышение
технического и технологического уровня производ-
ства.
В настоящее время выработка плодоовощной кон-
сервной продукции сконцентрирована на крупных пло-
доперерабатывающих заводах мощностью более 30 муб в
год. Однако необходима значительная реконструкция
перерабатывающей ч промышленности. Основные произ-
водственные фонды малопроизводительны, многие из
них материально и морально устарели. Для их обнов-
ления необходимы время и значительные капитальные
вложения, вследствие чего решение задачи полного
обеспечения населения плодоовощной консервной про-
дукцией в ближайшем будущем весьма затруднительно.
Проблему быстрого насыщения рынка продуктами в
значительной степени можно решить созданием неболь-
ших предприятий, которые целесообразно размещать
непосредственно в местах производства плодов и
овощей. Приемлемы разнообразные организационные
5
формы малых перерабатывающих предприятий: внутри-
хозяйственные подразделения совхозов и колхозов,
малые и совместные предприятия, кооперативы и др.
Объем производства продукции в них обусловлен воз-
можными объемами используемого плодоовощного сырья,
а ассортимент продукции - специализацией хозяйств
или компактных регионов на выращивании тех или иных
видов плодов и овощей.
Учебник написан сотрудником Плодоовощного ин-
ститута им. И. В. Мичурина профессором Ю. Г. Скрип-
никовым (введение, главы 4 и 5) и сотрудником Все-
российского научно-исследовательского института
консервной и овощесушильной промышленности канд.
техн, наук Э. С. Гореньковым (главы 1, 2, 3, 6).
ГЛАВА 1
ДЕТАЛИ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Машины в зависимости от сложности состоят из узлов и де-
талей. При этом узлы могут быть разъемными и неразъемными.
Деталь- элементарная часть машины, изготавливаемая
без процесса сборки, у з е л - сборочная единица, включающая
отдельные детали. Детали машины могут быть общего и спе-
циального назначения.
К деталям общего назначения относятся детали, входящие в
состав машин различных конструкций и выполняющих разные за-
дачи: элементы разъемных и неразъемных соединений (гайки,
болты, винты и т. п.), части механизма преобразования дви-
жения одного направления в другое, валы и оси, муфты, под-
шипники и т. д.
К деталям специального назначения относятся такие детали,
которые выполняют специфические функции в определенных ма-
шинах, например, поршни, специальные валы, копиры, рычаги
и т. п.
Детали первой группы изучают в курсе «Детали машин»; вто-
рой группы - в специальных дисциплинах: «Подъемно-
транспортные механизмы», «Станки и инструмент» и т. д.
1.1. Основные понятия и определения
Детали общего назначения делятся на следующие три основ-
ные группы:
механические передачи (зубчатые, винтовые, ременные и
т. д.);
детали и узлы передач (валы, подшипники, муфты, шестерни
и т. д.);
детали соединений (болты, гайки, шпильки, винты, шплинты,
заклепки и т. д.).
Машина- это механическое устройство, предназначен-
ное для выполнения определенной задачи, связанной с процес-
сом переработки сырья или полуфабрикатов в готовую продук-
цию, преобразованием одного вида энергии в другой.
Из деталей составляются механизмы, представляющие собой
систему подвижно соединенных деталей или тел, обеспечивающих
возможность преобразования движения одного или нескольких
7
тел в другое целесообразное движение одного или нескольких
тел.
Основной особенностью деталей является их работоспособ-
ность, т. е. состояние детали, при котором она способна вы-
полнять заданные функции. Критериями работоспособности де-
талей машин являются прочность, жесткость, износостойкость,
теплостойкость.
Под прочностью понимается свойство материалов
детали в определенных условиях, не разрушаясь, воспринимать
те или иные нагрузки.
Жесткостью называется способность деталей со-
противляться изменению их формы под действием приложенных
нагрузок.
Износостойкость - это сопротивление деталей
машин и других трущихся изделий изнашиванию - процессу раз-
рушения поверхностного слоя детали.
Под теплостойкостью понимают способность
детали осуществлять свое назначение в заданном интервале
температур, определенном технологическим процессом произ-
водства продукции.
1.2. Механизмы, преобразующие вид
передаваемого движения
Для приведения в движение машин-орудий необходима меха-
ническая энергия. Чаще всего механическая энергия, полу-
чаемая в машинах-двигателях, представляет собой энергию вра-
щательного движения.
В современных условиях передача энергии может осущест-
вляться механическими, гидравлическими, пневматическими и
другими устройствами.
Передача- это устройство, предназначенное для
передачи энергии от двигателя к исполнительному механизму.
Механическими передачами, или просто передачами, называются
механизмы для передачи энергии, как правило, с преобразо-
ванием скоростей, моментов, а иногда и видов движения. Для
последних характерными являются механизмы для передачи
возвратно-поступательного движения во вращательное (двига-
тель внутреннего сгорания) или наоборот (привод строгального
станка).
Передачи винт-гайка предназначены для
преобразования вращательного движения в поступательное, в
редких случаях (при несамотормозящей винтовой паре) - по-
ступательного во вращательное. Передачи нашли широкое при-
менение в натяжных, нажимных и грузовых устройствах, в меха-
низмах перемещения, подачи и настройки и т. п.
8
Достоинствами передачи винт-гайка являются простота,
компактность и технологичность конструкции; высокая нагру-
зочная способность и надежность; высокая степень редукции
(изменения передаваемых усилий); возможность обеспечения
точных плавных перемещений; выполнение самоторможения. К
недостаткам передач этого типа следует отнести повышенный
износ резьбы, низкий коэффициент полезного действия (для
несамотормозящих 0,6...0,8, для самотормозящих менее 0,5).
В зависимости от компоновки передача винт - гайка может
быть выполнена по следующим кинематическим схемам:
винт вращается, гайка перемещается поступательно (натяж;-
ное устройство транспортера);
гайка вращается, винт перемещается поступательно (сто-
порное устройство, настроечный механизм);
гайка неподвижна, винт вращается и перемещается поступа-
тельно (винтовой пресс для отжима сока, домкрат);
винт неподвижен, гайка вращается и перемещается поступа-
тельно (стол одношпиндельной закаточной машины).
По числу заходов резьбы различают передачи с одно-, двух-
и многозаходной резьбой. Однозаходные механизмы применяются
в домкратах и точных настроечных механизмах. Многозаходные
механизмы используются в тех случаях, когда необходимо иметь
высокоскоростные перемещения.
Кривошипн о-ш атунные механизмы предназ-
начаются для преобразования вращательного движения в воз-
вратно-поступательное. Эти механизмы получили широкое’ рас-
пространение - от первых паровых двигателей до современных
двигателей внутреннего сгорания.
Механизм копи р-ш ток также довольно часто
используется для преобразования вращательного движения в
поступательное. Достоинством этого механизма является воз-
можность получить от одного вращающегося копира поступа-
тельное движение нескольких штоков. Этот механизм является
основным узлом закаточных и наполнительных машин в консерв-
ной промышленности. В этих же машинах вращательное движение
шнека (винта) преобразуется в поступательное движение банок
с заданным шагом.
Кривошипн о-к улисные механизмы предназ-
начаются для преобразования вращательного движения в коле-
бательное. Частота колебаний и их амплитуда зависят от
частоты вращения кривошипа и его геометрических размеров.
Кулачковые передачи или копиры часто используются в ма-
шинах, в которых возвратно-поступательное движение рабочего
органа должно зависеть от вращения ведущего органа. Закон
движения толкателя, задаваемый передаточной функцией, опре-
деляется профилем кулачка или копира. Наиболее типичным гра-
9
фиком зависимости между перемещением толкателя и углом по-
ворота кулачка является кривая, которую можно разделить на
четыре фазы и соответствующие им фазовые углы поворота ку-
лачка или копира: угол удаления, угол дальнего стояния, угол
сближения и угол ближнего стояния.
При силовом замыкании контакта движение толкателя на фазе
сближения происходит под действием приложенной силы пружины
(или силы тяжести и т. п.), а на фазе удаления - под дейст-
вием профиля кулачка. На фазе удаления в контакте возникает
сила, направленная по нормали к профилю кулачка. Угол между
нормалью и направлением движения толкателя называют углом
давления. Этот угол является переменной величиной, опреде-
ляемой профилем кулачка и имеющей знак «плюс» или «минус» в
зависимости от расположения нормали относительно вектора
скорости толкателя. Его величина определяется размерами
механизма, передаточной функцией, равной отношению линейной
скорости кулачка к скорости перемещения толкателя.
Подробно методы расчета профиля кулачков и копиров рас-
сматриваются в курсе «Теория механизмов и машин».
Проектирование кулачкового механизма разделяется на ряд
этапов: выбор закона движения толкателя, разработка струк-
турной схемы механизма, определение основных габаритных
размеров, расчет координат профиля кулачков, ориентировочный
и уточненный расчет кулачка на контактную прочность, расчет
толкателя на контактную прочность и изгиб.
В пищевом машиностроении используются механизмы, которые
позволяют в пределах рабочего
цикла иметь остановки ведо-
мого звена заданной продол-
жительности при непрерывном
вращении ведущего звена. Та-
кие механизмы называют меха-
низмами с остановками или
механизмами с прерывным дви-
жением ведомого звена.
Рис. 1. Храповой .механизм
10
Для осуществления такого движения применяются разные ме-
ханизмы: храповые, мальтийские и др.
Храповой механизм (рис. 1) состоит из хра-
пового колеса 4, с зубьями, в рабочие поверхности которых
упираются элементы рабочей 5 и стопорной 6 собачек. Рабочая
собачка шарнирно связана с коромыслом 3 четырехзвенного ме-
ханизма, имеющего кривошип 1 и шатун 2. Плавность хода хра-
пового колеса обеспечивается прижимным щитком 7.
При полном обороте кривошипа шатун и коромысло совершают
возвратно-поступательные или качательные движения, вслед-
ствие чего рабочая собачка захватывает один или более зубьев
храпового колеса и поворачивает его на определенный угол.
При возвратном движении рабочей собачки храповое колесо
удерживается в неподвижном положении стопорной собачкой.
Основным размерным параметром храповых колес является
стандартный модуль m по окружности вершин зубьев.
Угол головки рабочей собачки и угол впадины храпового
колеса отличаются один от другого на 5°. Конструктивно меха-
низм выполняется таким образом, чтобы наружная поверхность
головки рабочей собачки совпадала с плоскостью впадины. Это
осуществляется с той целью, чтобы Нагрузка при рабочем Ходе
коромысла равномерно распределялась по площади зуба.
Основным прочностным расчетом храпового механизма яв-
ляется расчет на изгиб зубчатого колеса, осуществляемый по
известным формулам расчета зубьев.
Храповые механизмы редко применяют в быстроходных машинах
из-за большого уровня шума при их работе и необходимости
создания тормозной системы для надежной остановки храпового
колеса.
Мальтийский механизм (рис. 2) получил
широкое распространение благодаря хорошим кинематическим
характеристикам и надежному обеспечению заданного времени
покоя. Ведомое звено 2 этой передачи выполняется в виде
диска или стола, на котором расположено несколько пазов
(наиболее часто четыре или шесть). В паз может входить па-
лец-ролик б, расположенный на ведущем кривошипе /. Палец
входит в паз по касательной к окружности вращения пальца,
совпадающей с осью паза. Это осуществляется с целью исклю-
чения жесткого удара. В момент входа и выхода пальца из паза
положение диска должно фиксироваться. Конструкции фикса-
торов могут быть различными. На приведенном рисунке фиксатор
3 получает движение от копира 5 посредством рычага 4.
Коэффициент времени движения мальтийского механизма
z-2
= ~ ’
где z-число пазов.
И
Коэффициент времени остановки
z+2
Для двухзаходного диска ,(z = 2) Кд = 0 и Ко« 1, т. е.
такой механизм является неработоспособным, поэтому наимень-
шее число пазов должно быть равно трем. При увеличении числа пазов эти коэффициенты имеют следующие значения:
Z 2 3 4 5 6 8 10
0 0,167 0,25 0,3 0,33 0,375 0,4
1 0,833 0,75 0,70 0,67 , 0,625 0,6
Эти данные показывают, что если рабочий процесс в машине
осуществляется в момент остановки диска, то используется
мальтийский механизм с меньшим количеством пазов, что обес-
печивает сокращение времени на холостой ход в момент пово-
рота диска. Однако это не является определяющим для выбора
числа пазов и связано с тем, что поворот диска происходит
неравномерно.
Кинематическим расчетом данного механизма установлено,
что кинематическая передаточная функция е2/а)^, равная отно-
шению углового ускорения ведомого звена (диска) к квадрату
угловой скорости пальца (кривошипа), достигает максимального
значения при наименьшем количестве пазов, где е2 опреде-
ляется из значения угловой скорости ведомого звена w2. Если
имеется 3 паза, значение этой функции равно 31,44, если,
например, 8 пазов, то значение равно 0,7. Это значит, что
при малом числе пазов ведомое звено мальтийского механизма
имеет плохие динамические характеристики.
При трехпазовом диске значение углового ускорения в 45
раз больше, чем у восьмипазового диска при одинаковой
частоте вращения кривошипа. Соответственно возрастают и ди-
намические нагрузки в кинематических пазах.
Оптимальное сочетание требуемого коэффициента времени
остановки, коэффициента времени движения и динамических
нагрузок выбирают на основе анализа конкретных условий ра-
боты передачи. Если нет жестких ограничений коэффициента
времени движения, то можно использовать мальтийский механизм
с внутренним зацеплением, при котором максимальные ускорения
ведомого звена (диска) значительно меньше, чем при наружном,
но при этом продолжительность поворота диска всегда больше
продолжительности остановки, так как Кд > 0,5.
12
1.3. Механизмы передачи вращательного движения
По принципу действия передачи вращательного движения
делятся на передачи трением и передачи зацеплением. К первым
относятся ременные (плоскоременные и клиноременные) и фрик-
ционные передачи, ко вторым - цепные, зубчатые, зубчато-
ременные и червячныё.
Плоскоременные передачи. Ременная передача по сравнению
с другими имеет следующие преимущества:
простота конструкции и меньшая начальная стоимость;
эластичность привода, смягчающая колебания контура;
плавность хода и бесшумность работы;
способность выполнять роль предохранительного звена
вследствие проскальзывания при перегрузках;
несколько пониженная требовательность к точности монтажа
(для тихоходных передач);
простота ухода и обслуживания.
Недостатки ременных передач следующие:
значительные габариты;
непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания
ремня;
необходимость создания больших сил нормального давления
для обеспечения требуемых сил трения между поверхностями
ремня и шкива;
необходимость предупреждения попадания масел на ремни;
неприменимость передач во взрывоопасных помещениях вслед-
ствие электризации ремней.
По форме поперечного сечения ремня различают передачи:
плоскоременные, клиноременные, круглоременные и зубчато-
ременные.
Для обычной открытой ременной пары угол обхвата на малом
шкиве
о- о
а, » 180 - —--,
1 А
где и D2 -диаметры малого и большого шкивов, м; Л - межцентровое
расстояние, м.
Геометрическая длина ремня (без учета натяга, провисания,
соединения концов)
А
L s 2Л + тст + ,
А
где т - — , А - —- .
13
Межцентровое расстояние
л =
4
где Я = Л-Л7П.
В машиностроении Применяются в основном четыре вида
плоских приводных ремней: кожаные, прорезиненные, хлопча-
тобумажные и шерстяные.
Кожаные ремнй изготовляют из кожи животных, они обладают
высокой тяговой способностью, эластичностью и износостой-
костью, но и высокой стоимостью.
Прорезиненные ремни представляют собой прочную кордовую
провулканизированную техническую ткань в несколько слоев.
Резина делает ткань износостойкой. К этому же типу р1емней
относятся синтетические тканевые ремни из капрона или
найлона, пропитанных полиамидными смолами. Эти ремни при-
меняют в быстроходных передачах.
Хлопчатобумажные ремни изготовляют на ткацких станках из
хлопчатобумажной ткани с последующей пропиткой азокеритом
или битумом.
Шерстяные ремни выполняют из шерстяной пряжи, перепле-
тенной и прошитой хлопчатобумажной пряжей, пропитанной со-
ставом из олифы, мела и железного сурика. Нагрузочная спо-
собность этих ремней больше, чем хлопчатобумажных, они более
стойки к влаге, парам кислот и щелочей, вследствие чего их
применяют в химической и пищевой промышленности.
Расчет обыкновенных плоскоременных передач приведен
ниже.
Удельное окружное усилие (кг/см), передаваемое единицей
ширины ремня,
Ро ь
где Ро — передаваемое окружное усилие, кг; Ь — ширина ремня, см.
Удельная мощность (л. с./см или кВт/см), передаваемая
единицей ширины ремня,
Рр° Pov
Wo =----, или No~----у
15 102
где v-линейная скорость ремня, м/с.
Мощность, передаваемая плоскоременной передачей,
лнлу>с,
где 7VO-удельная передаваемая мощность, выбираемая по таблицам в зави-
симости от типа ремня, его конструктивных особенностей, диаметра меньшего
14
шкива, напряжения ремня И линейной скорости ремня; С - поправочный коэф-
фициент, учитывающий влияние условий работы (вида передачи, скорости рем-
ня, угла обхвата малого шкива и т. д.).
Передаточное число определяется с учетом упругого сколь-
жения. Соотношение Между скоростями ремня на ведущем и ве-
домом шкивах зависит от коэффициента скольжения ремня, по-
этому > f2. Отсюда передаточное число
Ct>l Z>2
i-------------,
а>2 ( 1-е)
где угловая скорость ведущего шкива; а>2-угловая скорость ведомого
шкива; и D2~ диаметры ведущего и ведомого шкивов; е - коэффициент
скольжения.
Коэффициент полезного действия (КПД) учитывает неизбежные
потери при работе. В ременной передаче происходят потери КПД
из-за следующих факторов:
скольжения ремня на шкивах;
упругого внутреннего трения между частицами ремня при
переменных изгибе, растяжении, сжатии;
сопротивления воздуха движению ремня, шкивов;
трения в опорах.
Для плоскоременных передач среднее значение коэффициента
полезного действия обычно принимается равным 0,96...0,98.
Клиноременные передачи. В этих передачах ремни трапе-
цеидального типа работают на шкивах с канавками того же про-
филя. Благодаря клиновой форме сила сцепления ремня со шки-
вом при этом же натяжении значительно выше, чем плоского
ремня. Это позволяет в клиноременных передачах снизить на-
тяжение ремня и уменьшить нагрузки на опоры при передаче
одинаковой мощности.
Клиновые ремни изготовляют преимущественно бесконечными.
Для удобства надевания ремней и их смены клиноременные шкивы
следует располагать консольно, на концах валов.
Длина клиновых ремней стандартизирована, вследствие чего
межцентровое расстояние определяют расчетным путем, исходя
из диаметров шкивов и требуемого передаточного отношения.
Обычно конструкция клиноременной передачи обеспечивает воз-
можность регулирования межцентрового расстояния с целью из-
менения натяжения ремней. Шкивы клиноременных передач вы-
полняют из серого чугуна или алюминиевых сплавов.
Геометрические параметры клиноременной передачи опреде-
ляют по тем же формулам, что и плоскоременной.
Расчет тяговой способности клиноременной передачи заклю-
чается в определении числа клиновых ремней z для обеспечения
нормальной работоспособности передачи.
15
S[Z],
л
Л0[А],Лг
где F\ - передаваемая окружная сила, Н; Ло-площадь поперечного сечения
клинового ремня, мм2; [Л]Л -допускаемое напряжение в ремне, Н/мм2;
^-коэффициент числа ремней (для двух-трех ремней £z = 0,95; четырех-
шести ремней £2 = 0,9; для более чем шести ремней Л2 = 0,85); [z]e8-
наибольшее число клиновых ремней, обеспечивающее равномерность их нагру-
жения в передаче.
При получении по расчету z > [z] необходимо увеличить
площадь поперечного сечения ремня, выбрать следующий больший
профиль ремня и таким образом снизить число ремней.
При расчете на долговечность действительное число про-
бегов ремня за 1 с
u = v/L^ [mJ,
где у-скорость ремня, м/с; L-расчетная длина ремня, м; [м]-до-
пускаемое число пробегов ремня, меньше или равное 10.
Мощность, которую может передать клиновой ремень данного
сечения,
где С в СгС2 - поправочный коэффициент, учитывающий коэффициент угла об-
хвата (Cj) и коэффициент режима работы (С2); No - мощность, передаваемая
стандартным ремнем при определенных условиях.
При многоременной клиноременной передаче N = zNv
При выполнении многоручьевых передач необходимо принимать
все меры для обеспечения возможно более равномерного рас-
пределения нагрузки между ремнями. С этой целью, надо при
обработке в шкивах канавок для ремней следить за тем, чтобы
расчетные диаметры всех канавок различались как можно мень-
ше, применяя для этого специальные методы контроля; тщатель-
но подбирать ремни в комплект по длине и по поперечному се-
чению; при одевании ремней обеспечить равномерное их натя-
жение.
Фрикционные передачи. Простейшие передачи этого вида
состоят из двух колес (ведущего и ведомого), которые при-
жимаются своими рабочими поверхностями друг к другу с таким
усилием, чтобы сила трения, развившаяся в результате этого
нажатия, была равна величине передаваемого окружного усилия.
Фрикционные передачи применяются для передачи движения между
валами с параллельными и пересекающимися осями, превращения
вращательного движения в поступательное или наоборот, пре-
образования вращательного движения в винтовое.
Достоинства этих передач заключаются в простоте тел ка-
чения, равномерности передачи движения и бесшумности работы,
16
удобстве регулирования передаточного отношения; недостат-
ки - в больших нагрузках на валы, необходимости прижимных
устройств, опасности повреждений при буксовании и неравно-
мерном износе.
Необходимая сила нажатия может быть по величине постоян-
ной или переменной, изменяющейся автоматически в зависимости
от величины передаваемого момента.
Классификация фрикционных передач показана на рис. 3.
Фрикционные передачи с переменным передаточным числом назы-
ваются вариаторами.
Основными элементами фрикционных передач являются фрик-
ционные колеса, конструкция которых определяется в основном
материалами рабочих поверхностей.
К материалам рабочих органов предъявляются следующие тре-
бования:
высокое значение модуля упругости - для уменьшения упру-
гого скольжения и потерь на перекатывание;
высокое значение коэффициента трения - для уменьшения
требуемой силы нажатия;
высокая контактная прочность и износостойкость - для
обеспечения необходимой долговечности передачи.
Чаще всего в этих передачах используют следующие пары
материалов: закаленная сталь по закаленной стали; чугун по
чугуну; текстолит или фибра по стали; кожа, дерево, резина
по стали или чугуну.
Возникающее во фрикционной передаче скольжение вызывает
потерю скорости ведомого колеса, а также нагрев и изнаши-
вание рабочих поверхностей. Геометрическое скольжение воз-
никает по длине площадки контакта, вдоль образующих колес и
зависит от формы последних. Положение точки, в которой нет
скольжения, изменяется с изменением величины передаваемой
нагрузки. Поэтому в передачах, работающих с геометрическим
скольжением, передаточное число непостоянно. Для того чтобы
не происходило геометрического скольжения, в передачах с
параллельными валами линия контакта должна быть параллельна
валам, а в передачах с пересекающимися валами она должна
быть направлена в точку пересечения осей валов. На рис. 3
все передачи, кроме имеющих гладкий обод, работают с геомет-
рическим скольжением в большей или меньшей мере.
Упругое скольжение сопутствует фрикционным передачам с
любой формой колес. При передаче момента фрикционной парой
элементы поверхности ведущего колеса подходят к начальной
точке контакта сжатыми и уходят от конечной точки контакта
растянутыми, а ведомого колеса - наоборот. Растяжение
элементов поверхности на одном колесе и сжатие их на другом
приводят к упругому скольжению. В результате упругого
2 Зак. 809
17
скольжения происходит отставание ведомого колеса от веду-
щего.
Расчет на прочность колес фрикционных передач сводится к
определению размеров колес при условии ограничения величины
контактных напряжений сжатия.
Контактные напряжения при начальном касании по линии
(тела качения - цилиндры, конусы, тела вращения с обра-
зующими по форме дуг окружностей одного радиуса)
/ Qe'
ст = 0,418 / ” ,
к V Ьр
где Q-сила нажатия тел качения, Н; Е-модуль продольной упругости ма-
териала при изготовлении тел качения из разных материалов, МПа;
Е- 2ЕхЕ2/(Е1+/?2)» длина контакта, мм; 1/р - приведенная кривизна,
1/см.
При касании цилиндра с плоскостью 1/р при внешнем
касании цилиндров 1/р = 1/7?1 + 1/Т?2, при внешнем касании
конусов и торов 1/р == 1/pi + 1/р2, при внутреннем касании
конусов 1/р = 1/р1 = 1/р2, где и Я2-радиус соприка-
саемых цилиндров.
Проверочный расчет цилиндрической фрикционной передачи с
металлическими катками проводится по формуле
0,418 kA\ + i)3'
----- /---------
а V bi f
где а -межосевое расстояние, мм; Е- модуль упругости, МПа; /-коэф-
фициент трения; Л^-момент на ведущем валу, Н *мм; кс - коэффициент за-
паса сцепления, вводится для предупреждения пробуксовки от перегрузок в
период пуска передачи (для силовых передач Ас» 1,25... 1,5, для передач
приборов Лс-3...5); 1 - передаточное число; b-рабочая ширина
обода катка, мм; [а]к-допускаемое контактное напряжение для менее проч-
ного материала, МПа.
Для конической передачи формула имеет вид
0,418 / ЕМхк с(/ 1 + /2)3
----- /------------------------ Ик,
к R V bif
где Л-среднее конусное расстояние, мм.
Расчет фрикционных передач с неметаллическими катками
(текстолит, фибра, резина и т. п.) по критерию работоспо-
собности - износостойкости, определяемой нормальной нагруз-
кой на единицу длины контактных линий: •
для цилиндрических передач
ЛЛА' (1+0
я- —--------*[<?];
bfa
2*
19
для конических передач
2Л/.
Ч-кс-------
b[Dmi
где - средний диаметр
циент длины линии контакта
Л/jV 1 + I2
или q » к ---------;-----[</],
f^2
ведущего катка, мм; - 0,25...0,3 - коэффи-
Значения допускаемой нагрузки (Н/мм) на единицу длины
контактной линии [</] для некоторых материалов контактирующих
пар (один материал - сталь или чугун) следующие: для фибры
34...39, резины 10...30, кожи 14,5...24,5, для дерева
2,4...4,9.
Общие потери передаваемой мощности во фрикционных пере-
дачах складываются из потерь: на трение качения, от про-
скальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих
поверхностях, от скольжения вследствие неодинакового изме-
нения скоростей по линии контакта.
Потери на трение качения при больших модулях упругости
материалов невелики, и в расчетах ими часто пренебрегают.
Потери от проскальзывания составляют долю передаваемой мощ-
ности, не превышающую относительного скольжения, и состав-
ляют 2...3%.
Коэффициент полезного действия передач колеблется в пре-
делах 0,70...0,95.
Цепные передачи. Они состоят из двух колес-звездочек,
соединенных цепью. Вращение ведущей звездочки преобразуется
во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями
звездочек. Достоинствами цепной передачи по сравнению с ре-
менной являются отсутствие проскальзывания, компактность,
меньшие нагрузки на валы и подшипники, постоянство переда-
точного отношения; недостатками -- удлинение цепи вследствие
износа ее шарниров и растяжения пластин, шум при работе из-
за того, что цепь располагается на звездочке не по окруж-
ности, а по многограннику.
Современные цепные передачи могут передавать большие
мощности при сравнительно высоких скоростях (до 25...30
м/с). Этот вид передачи выбирают, если применение зубчатой
или другой передачи нецелесообразно из-за слишком большого
межосевого расстояния. Цепные передачи широко распространены
в транспортирующих устройствах (конвейерах, элеваторах, мо-
тоциклах, велосипедах), в приводах машин для производства
пищевых продуктов и т. д.
По конструкции приводные цепи делятся на роликовые, вту-
лочные и зубчатые и их размеры стандартизированы.
Роликовые цепи с прямыми пластинами (однорядные и мно-
горядные) изготовляют с диапазоном шагов от 12 до 65 мм.
20
Многорядные цепи (до шести рядов) способны передавать на-
грузку, пропорциональную числу рядов.
Втулочные цепи не имеют ролика. В зацепление с зубьями
звездочки входит втулка. Втулочные цепи с шагом 15 мм и
больше рекомендуется применять для легких конвейерных и
транспортирующих устройств в качестве тяговых цепей. Цепи с
шагом менее 10 мм применяют в быстроходных передачах.
Зубчатые (бесшумные) цепи отличаются от приводных цепей
других типов более тихой и плавной работой. Звенья зубчатых
цепей состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно
соединенных валиками, опирающимися на вкладыши.
Цепи изготовляют на специализированных заводах. Проч-
ностной характеристикой цепей является разрушающее усилие Q.
Величина его устанавливается опытным путем на заводе-
изготовителе и регламентируется стандартом.
Основными геометрическими параметрами являются ширина
цепи и ее шаг. Передаточное число определяется отношением
числа зубьев ведущей и ведомой звездочек
' = VZM-
где z6 и zm - число зубьев большой и малой звездочек.
Максимальное рекомендуемое передаточное число равно 7.
Если i>l, но не более 10, цепную передачу можно осущест-
вить при условии малой скорости (v 3 м/с) и постоянства
рабочей нагрузки.
Наименьшее допускаемое межцентровое расстояние /lmin (мм)
определяется в зависимости от передаточного отношения i и
диаметров звездочек.
При i 4
4in=U —--------+ (30...50),
где D6 и £>м - наружные диаметры большой и малой звездочек.
Межцентровое расстояние, обеспечивающее благоприятные
условия работы, принимается равным
Л = (30...50)/
Наибольшее расстояние рекомендуется принимать
^тах “ $0/.
Скорость набегания цепи на звездочку, или средняя окружная
скорость звездочки (м/с),
znt
v =,
60 -1000
где z — число зубьев; п — частота вращения; Z-шаг цепи, мм.
21
Допускаемая частота вращения звездочки в зависимости от
шага установлена экспериментально. Если принять предельное
значение частоты вращения звездочки, то скорость цепи имеет
следующие значения: для роликовых цепей итах^18 м/с, для
зубчатых цепей v ± 22 м/с.
На работоспособность цепи сильно влияет частота ударов ее
звеньев в секунду
4zn
и =----,
60L,
где z — число зубьев звездочки; п- частота вращения; Lt — число звеньев
цепи.
Общепринятым методом расчета цепей является подбор их по
наибольшему натяжению ведущей ветви (с учетом центробежных
сил) с последующей проверкой на износ.
Общее натяжение ведущей ветви цепи (кг)
5г=Р+^Пр+^ц + Рдин>
Ще Р- полезное окружное усилие; 5нр - натяжение от провисания холостой
ветви цепи; 5Ц-натяжение от действия центробежных сил; Рдин-дина-
мическая нагрузка, вызванная неравномерностью хода цепи.
Полезное окружное усилие
w
р =,
V
где JV- мощность; и-скорость движения цепи (окружная скорость ведущей
звездочки).
В отличие от ременной в цепной передаче при холостом ходе
натяжение в ветвях цепи обусловлено лишь ее провисанием под
действием собственной массы.
Величина этого натяжения может быть приближенно опреде-
лена из условия равновесия цепи:
5пр = #Л2/(8/),
где q- масса 1 м цепи, кг; А - межцентровое расстояние, м; /-величина
стрелы провисания, м.
Величина стрелы провисания / при горизонтальном распо-
ложении новой цепи принимается 2...3% от межцентрового рас-
стояния л. Натяжение цепи от действия центробежных сил
S^qv^g,
где g-ускорение свободного падения, м/с2.
Динамическая нагрузка, возникшая вследствие неравномер-
ности движения цепи,
22
где А - коэффициент, учитывающий влияние числа зубьев, передаточного чис-
Z2-! тс
ла и длину ведущей ветви цепи; Z =--------------; z2-число зубьев ведомой
'2 z2
звездочки; z-передаточное число; J-момент инерции массы ведомой звез-
дочки и всех связанных с ней вращающихся масс, кг-м/с2; Л2-радиус ведо-
мой звездочки, м; т -масса ведущей ветви цепи, кг; /-шаг цепи, м;
^-коэффициент, учитывающий влияние упругости и провисания цепи, равный
0,5...0,75. Меньшее значение следует принимать при большем межцентровом
расстоянии.
Динамическую нагрузку следует вводить в общее уравнение
при скоростях движения цепи более 5 м/с.
Нормальная работа цепной передачи возможна лишь только
при наличии смазки в шарнирах цепи и на зубьях звездочек.
Периодическое смазывание цепи допускается при скорости ее
движения до 4 м/с. При скорости 4...6 м/с рекомендуется че-
рез определенные промежутки времени всю цепь погружать в
слегка подогретое масло. При скорости 6...8 м/с передача
должна быть снабжена кожухом, наполненным маслом. Нижняя
ветвь при этом должна быть погружена в масло не более чем на
высоту пластины. При скорости более 8 м/с следует непрерывно
подавать масло насосом или с помощью специальных разбрыз-
гивающих колес и отражательных щитков.
Приближенное значение коэффициента полезного действия
передачи при передаваемой мощности N
где П - потери мощности.
Потери мощности в цепной передаче слагаются из потерь на
преодоление жесткости цепи (трение в шарнирах, между пла-
стинами смежных звеньев), на трение между цепью и зубьями
звездочек, в опорах валков и сопротивления движению цепи в
масле.
Среднее значение коэффициента полезного действия хорошо
выполненных передач колеблется от 0,96 до 0,98.
Зубчатые передачи. Эти передачи представляют собой меха-
низмы, которые посредством зубчатого зацепления преобразуют
или передают движение, связывают вал с валом или вал с рей-
кой.
Широкому распространению зубчатых передач способствуют
высокий коэффициент полезного действия, компактность, на-
дежность в работе, простота эксплуатации, постоянство пере-
даточного числа. К недостаткам зубчатых передач относятся
необходимость специального оборудования для изготовления
23
элементов передачи, шум, возникающий при неточном изготов-
лении передачи, и значительные потери передаваемой мощ-
ности.
По расположению осей зубчатые передачи подразделяются на
передачи с параллельными, с пересекающимися, со скрещи-
вающимися осями.
Разновидностью зубчатой передачи является реечная пере-
дача, состоящая из сцепляющихся между собой шестерни и рейки
и служащая для преобразования вращательного движения в воз-
вратно-поступательное или наоборот.
Работу пары цилиндрических зубчатых колес можно предста-
вить как качение без скольжения одного по другому двух
снабженных зубьями цилиндров, имеющих общие с зубчатыми ко-
лесами оси. Такие воображаемые цилиндры называются началь-
ными цилиндрами, а их основания - начальными окружностями.
Расстояние между одноименными профилями смежных зубьев,
измеренное по дуге делительной окружности, называется шагом
зацепления.
Длина делительной окружности зубчатого колеса
7td “ zt,
где z — число зубьев колеса; /-шаг зацепления.
Откуда
d я zt/лzm,
где т - t/л - модуль зацепления.
Модуль зацепления является основным параметром зубчатых
колес. Величина модуля стандартизирована.
Передаточное число зубчатой пары
• _ Zk______________
wk гш
где сош-угловая скорость шестерни; угловая скорость колеса; /?ш и
- частота вращения соответственно шестерни и колеса; диаметр на-
чальной окружности колеса; с/ш- диаметр начальной окружности шестерни.
Для обеспечения нормальной работы пары зубчатых колес с
постоянным передаточным числом профили зубьев должны быть
очерчены по кривым, подчиняющимся определенным законам. Эти,
законы вытекают из основной теоремы зацепления, которую мож-
но сформулировать так: общая нормаль к профилям зубьев в
точке их касания пересекает межосевую линию в точке, назы-
ваемой полюсом зацепления и делящей межосевое расстояние на
отрезки обратно пропорционально угловым скоростям.
24
Рис. 4. Элементы зубчатого эволъвентного
зацепления и силы, действующие в зацепле-
нии
Расчет прямозубых зуб-
чатых цилиндрических пе-
редач. Рассмотрим силы, дейст-
вующие в зацеплении пары прямозубых
зубчатых колес (рис. 4).
Нормальное усилие Fn (Н) разла-
гается на две составляющие силы:
окружную
Fx» 2MjdK
и радиальную
Fr~F№ aW>
где Л/к - передаваемый крутящий момент, II *м;
Нормальное усилие на зубья
2МК
Fn---------•
б/кС О S
aw - угол зацепления.
Известно, что
2А 2/1 /
с/п, “---- и < “--------- (ПРИ i “ ZJz„i - 1 > i
/±1 1±1
следовательно,
мк(/±1)
А . cos aw
где А - межцентровое расстояние, м.
Это усилие используется при расчете зубьев на прочность.
Расчет зуба на прочность проводится при введении некото-
рых упрощений и допущений: зуб рассматривается как консоль-
ная балка прямоугольного сечения, работающая на изгиб и сжа-
тие; вся нагрузка, действующая в зацеплении, передается од-
ной парой зубьев и приложена к их вершинам; нагрузка рас-
пределена равномерно по длине зуба. Расчет проводится по
формулам, которые изучают в курсе «Сопротивление материа-
лов», с определением расчетных напряжений <гг = <гиз - <гсж на
растянутой стороне зуба.
При расчете зубьев на контактную прочность можно приме-
нить результаты исследований на контактную прочность ци-
25
линдрических роликов. Это можно осуществить, сделав сле-
дующие допущения: зубья рассматривают как два находящихся в
контакте цилиндра с параллельными образующими (радиусы этих
цилиндров принимают равными радиусам кривизны профилей
зубьев в полюсе зацепления); нагрузку считают равномерно
распределенной по длине зуба; контактирующие профили пред-
полагают неразделенными масляной пленкой.
Наибольшие нормальные контакты напряжения возникают в
точках, лежащих на очень малой глубине под линией контакта,
V Рпр -2л:(1-/<2)
где «/-расчетная удельная нормальная нагрузка (q^Fjb, где
- 7^/cos «и/, Ь~~ длина линии контакта); 7^-окружная сила; £пр-приве-
денный модуль упругости материала зубьев; рпр - приведенный радиус кри-
визны профилей зубьев шестерни и колеса; /г - коэффициент Пуассона.
Для учета неравномерности распределения нагрузки по длине
контактных линий, а также для учета динамических нагрузок
вследствие погрешности изготовления и деформации деталей
передачи вводят коэффициент нагрузки К, определяемый по спе-
циальным таблицам в зависимости от условий работы, конструк-
ции и точности изготовления передачи:
.
bcos aw
Приведенный модуль упругости £пр = 1ЕХЕ21 (Ех + Е~), где
Е{ и Е2 - модули упругости материалов шестерни и колеса.
Приведенный радиус кривизны зубьев в полюсе
Р1Р2
Рпр = —— >
Р1+Р2
d2
где ------sin aw, ----sin
2 2
dxd2s\\\aw i
. Pnp 2(d1+d2) 2 z±l
Знак «плюс» для внешнего зацепления, знак «минус» для
внутреннего зацепления.
Подставив значения q и рпр и заменив
sin а1г = 0,5 sin 2аи/, получим
/ 2 '
V 2tc(1-/z2)
2F^K{i±\)
26
Расчет косозубых зубчатых пере-
д а ч. Косозубые зубчатые передачи, как и прямозубые, пред-
назначены для передачи момента между параллельными валами. У
косозубых колес оси зубьев располагаются не по образующей
делительного цилиндра, а по винтовой линии, составляющей с
образующей угол /3. Угол наклона зубьев /3 принимают равным
8... 15 , одинаковым для обоих колес, но на одном из сопря-
женных колес зубья наклонены вправо, а на другом - влево.
В прямозубых передачах линии контакта параллельны оси, а в
косозубых расположены по диагонали на поверхности зуба.
Контакт в косозубых передачах осуществляется сначала в точ-
ке, увеличивается до прямой, «диагонально» захватывающей
зуб, и постепенно уменьшается до точки.
Достоинства косозубых передач по сравнению с прямозубыми
следующие: снижение шума при работе; уменьшение габаритных
размеров; высокая плавность зацепления; большая нагрузочная
способность; значительное уменьшение дополнительных дина-
мических нагрузок.
Шевронные зубчатые колеса имеют венец, который по ширине
состоит из участков .с правыми и левыми зубьями. При этом
зацеплении осевые усилия, возникающие на каждой половинке
венца, взаимно уничтожаются и на подшипник не передаются.
Ввиду сложности изготовления шевронные колеса применяют
редко, только в тех случаях, когда требуется передавать
большую мощность и высокую скорость, а осевые нагрузки неже-
лательны.
По аналогии с расчетом прямозубых цилиндрических передач
проводится расчет и косозубых передач, но при этом вводятся
специальные поправочные коэффициенты, учитывающие перекрытие
зубьев, угол наклона зуба, распределение нагрузки между
зубьями. Расчет на контактную прочность косозубых и шеврон-
ных колес проводят аналогично расчету прямозубых колес.
Расположение зубьев в косозубом зацеплении повышает ко-
эффициент перекрытия зубьев, так как в зацеплении находится
одновременно несколько пар зубьев, что уменьшает нагрузку на
один зуб, повышает контактную прочность, увеличивает проч-
ность зуба на изгиб, уменьшает динамические нагрузки. Для
учета повышения контактной прочности косых зубьев по срав-
нению с прямыми в формулу расчета напряжений вводят попра-
вочные коэффициенты, учитывающие распределение нагрузки
между зубьями и зависящие от степени точности передачи и
окружной скорости.
Расчет конических зубчатых пере-
дач. Зубчатую передачу с пересекающимися осями, у которой
начальные и делительные поверхности колес конические, назы-
вают конической. Основные исходные положения, принятые при
27
расчете цилиндрических передач, распространяются на кони-
ческие передачи.
Опытным путем установлено, что нагрузочная способность
конической передачи ниже, чем цилиндрической. В соответствии
с этим в расчетные формулы для зубьев конической передачи
вводят коэффициент, учитывающий снижение их нагрузочной спо-
собности по сравнению с зубьями цилиндрических передач.
Прочность зубьев при изгибе рассчитывают по среднему зна-
чению модуля их. Коэффициент формы зуба выбирают по аналогии
с цилиндрической прямозубой передачей, но в зависимости от
числа зубьев эквивалентных колес zK = z/cos 6, где 6 - угол
делительного конуса.
Расчет конической передачи на контактную прочность
основан на допущении, что нагрузочная способность ее равна
нагрузочной способности эквивалентной цилиндрической пе-
редачи при ширине колес последней, равной ширине конических
колес.
На основании этого используются формулы расчета цилинд-
рических колес при замене Л, i и соответственно на Лэ,
и А/кэ.
Крутящий момент между скрещивающимися валами передается с
помощью винтовых, гипоидных, червячных и глобоидных передач,
являющихся разновидностями зубчатой передачи. Теоретически
угол скрещивания валов может быть любой, но практически чаще
всего он равен 90°.
Винтовые передачи. Простейшей парой такого вида является
винтовая передача. Цилиндрические винтовые колеса по своей
конструкции не отличаются от косозубых цилиндрических колес.
Контакт зубьев в зацеплении винтовых цилиндрических колес
происходит теоретически в одной точке, тогда как у косозубых
колес - по линии. Поэтому винтовые передачи следует приме-
нять при небольших окружных скоростях и малых нагрузках.
Так как винтовые передачи образуются из косозубых колес/
то для нахождения размеров винтовых передач пригодны форму-
лы, определяющие размеры цилиндрических косозубых колес. !
Межосевое расстояние А, определяющее габариты передачи,
приближенно будет
f Хш ZK \
А »--- I ----+----- I ,
2 k cos£m cos/?K 7
где тп - нормальный модуль зацепления, мм;' и /5к-углы наклона винто-
вых линий зубьев шестерни и колеса.
Для определения усилий в винтовой передаче следует поль-
зоваться формулами, аналогичными для косозубых цилиндри-
ческих. При угле скрещивания <5 = 90° радиальное усилие для
28
обоих колес будет одинаковым, осевое усилие на шестерне бу-
дет равно окружному усилию на колесе и наоборот.
Обычно винтовые передачи рассчитывают по эмпирической
формуле, определяющей максимальное усилие в нормальном к
зубьям направлении по условию предупреждения заедания,
PnadiuikbQ^
2i
где ^дш”диаметр делительной окружности шестерни; Qt~-------ко-
l+0,5wCK
эффициент передаточного числа; -------------““-коэффициент скорости;
1+»ск,
уск - окружная скорость вращения шестерни, м/с; кь - условное напряжение,
определяемое по табл. 1.
1. Условное напряжение кь
Материалы колес кг/см2
при непродолжи- тельной притирке в паре при тщательной притирке в паре
Сга ль (Ас £ 50) - бронза 0,35 0,84
Сгаль (Ас £ 50) - сталь (Яс £ 50) 0,40 1,05
Чугун - чугун или бронза 0,55 1,40
Текстолит - чугун или сталь (Яс — 50) 0,70 1,75
Расчет зубьев на изгиб можно проводить по формулам для
косозубых цилиндрических пар.
Гипоидные передачи. Они получили широкое распространение.
Колеса таких передач конические с косыми либо криволинейными
зубьями. Для правильного зацепления нормальный модуль зубьев
на колесе и шестерне должен быть одинаков. Углы наклона
зубьев на шестерне и колесе различны. Из-за разных углов
наклона зубьев на колесе и шестерне при изменении направле-
ния вращения изменяется угол, зацепления.
Размер смещения осей Е с целью предупреждения заедания
обычно регламентируется в следующих пределах: от 0,33 dK
(при i=l) до 0,20 dK (при />2,5).
Силы, действующие в гипоидной передаче, можно определить,
воспользовавшись преобразованными формулами для конических
передач, где вместо угла р ввести для шестерни £ш, для коле-
са вместо окружного усилия Р ввести для колеса РК и для
шестерни Рш, так как последние не равны между собой вслед-
ствие
29
Особенностью гипоидных передач является скольжение в за-
цеплении не только по высоте, но и вдоль зубьев, что спо-
собствует лучшей их приработке и уменьшению шума.
Достоинства гипоидной передачи по сравнению с конической
заключаются в том, что при тех же габаритах шестерне гипоид-
ной передачи может быть выполнена больших размеров. Недо-
статки заключаются в сложности изготовления и возможности
заедания зубьев вследствие продольного скольжения.
Червячные передачи. Эти передачи относятся к категории
зубчато-винтовых. Ведущим элементом этой пары является чер-
вяк.
Червячную передачу, у которой делительные и начальные
поверхности червяка и колеса цилиндрические, называют ци-
линдрической червячной передачей.
В сечении главной плоскостью, проходящей через ось чер-
вяка, перпендикулярно оси колеса, зацепление можно рассмат-
ривать как зацепление эвольвентного червячного колеса с не-
прерывной совокупностью реек, профиль зубьев которых совпа-
дает с профилем витка червяка.
На основании того, что червячную передачу можно предста-
вить как разновидность винтовой зубчатой передачи с углом
скрещивания валов 90°, геометрические размеры червячной пе-
редачи можно найти, воспользовавшись формулами для зубчатых
колес.
Осевой шаг червяка ts равен расстоянию между одноименными
профильными поверхностями смежных витков, измеренному вдоль
оси червяка.
Ход винтовой линии витков червяка
S~Z4fS>
где z4 - число заходов червяка.
Если число заходов червяка z4, то диаметр делительной
окружности его
^д.ч “ nisZ4y
где //^-торцевой модуль червяка.
Известно, что
где /5д-угол подъема винтовой линии червяка по делительному цилиндру;
2 —угол подъема винтовой линии червяка по начальному цилиндру.
Подставим эти значения в предыдущую формулу и получим
</д.ч = Ifiz4/tg 2.
30
Обозначив для удобства z4/tg Л через q, получим
где (/-число модулей в диаметре делительной окружности червяка.
Диаметр начальной окружности червяка
(1Ч = m(q + 2£),
где | - коэффициент коррекции.
При отсутствии коррекции начальный и делительный диамет-
ры совпадают.
Межосевое расстояние А равно сумме радиусов начальных
цилиндров червяка и червячного колеса. Диаметр делительной
(начальной) окружности колеса
(/дк = dK = zKms.
По этим значениям находим формулу для расчета межосевого
расстояния
( Л
A -IIL -----+ | I .
2 7
Значения коэффициента коррекции стандартизированы и могут
иметь значения -1; -0,5; 0; 0,5; 1.
Силы, действующие в передаче, можно определить на осно-
вании тех же зависимостей, которые даны для зубчатых пе-
редач.
Воспользовавшись этими формулами и учитывая, что угол
наклона зубьев на червячном колесе /?к равен углу подъема
витков на червяке А, получим окружное усилие на колесе Рк,
равное осевому усилию на червяке Роч при крутящем моменте
на колесе
' в 2Л/к/(/к в Ро ч.
Осевое усилие на колесе Рок равно окружному усилию на
червяке Рч с учетом того, что скольжение вдоль зубьев вызы-
вает силу трения, и определяется по формуле
2А/Ч
ро.к~+ ’
где p-угол трения.
Нормальное давление при cos ~ cos а и cos(X + p)«
* cos X будет
Л>4
р„ ------------~.
cos (А+р) cosArt cosA с osa dKc о sAcosa
31
Это значение нормального давления используется при рас-
чете передачи на прочность.
Коэффициент полезного действия червячной передачи
П ° *7ДО73’
где ?/2, ^-коэффициенты, учитывающие соответственно потери в за-
цеплении, в подшипниках и на размешивание и разбрызгивание масла.
Потери в зацеплении в основном обусловлены скольжением
витков червяка относительно зубьев. Коэффициент потерь
tg(A+p)
где p-угол трения, зависящий от материалов сопряженной пары, качества
поверхности, смазки и скорости скольжения.
Потери на перемешивание и разбрызгивание масла зависят от
окружной скорости колеса, ширины его и условной вязкости
масла.
Для приближенных расчетов полный коэффициент полезного
действия червячных передач можно принять равным (с учетом
КПД в подшипниках): для однозаходных червяков (?/ =
= 0,7...0,75; для двухзаходных червяков ?/ = 0,75...0,82; для
трех-четырехзаходных червяков ?/ = 0,82...0,92.
Глобоидные передачи. Это такие червячные передачи, на-
чальная поверхность которых представляет собой поверхность
глобоида (тора).
Для геометрического расчета зацепления глобоидной пере-
дачи исходными обычно являются величины i и Л, причем i
должно соответствовать техническому заданию, а Л опреде-
ляется расчетом.
Расчет передачи на износ производится методом последова-
тельного приближения по эмпирической формуле, определяющей
допускаемую мощность на червяке,
N =----------
4 i I
где //-коэффициент мощности, зависящий от межосевого расстояния передачи
А и частоты вращения червяка. Выбирается по специальным номограммам в
технических справочниках; Км - коэффициент материала, зависящий от мате-
риала венца колеса, равен 0,8...1,0; Кг - коэффициент точности изготов-
ления передачи, равен для 7-го класса-1,0, для 8-го класса-0,8;
Кр - коэффициент режима работы, учитывающий характер нагрузки, равен
0,75...1,4; /-коэффициент передаточного числа, принимаемый по номограм-
мам. При i > 25 следует принимать / «= 1.
После расчета и уточнения межосевого расстояния и выбора
коэффициента q4 определяют модуль передачи (мм)
ш = 2Л/ (zK + q4).
32
Модуль глобоидных передач стандартом не установлен и мо-
жет быть дробным.
Коэффициент q4 = dAJm принимают от 8 до 12 для обеспе-
чения достаточной жесткости тела червяка, прогиб червяка под
нагрузкой не должен превышать /=0,2ДЛ (ДЛ - предельное
отклонение межосевого расстояния передачи).
Расчет коэффициента полезного действия глобоидных пере-
дач следует проводить так же, как и для передач с цилинд-
рическим червяком. Коэффициент полезного действия для гло-
боидных передач равен 0,82...0,9.
1.4. Направляющие вращательного движения
Одними из основных деталей передачи являются валы и оси.
Деталь, на которую насажены вращающиеся части машины,
реально осуществляющие геометрическую ось вращения, назы-
вается валом или осью.
Вал - это вращающаяся в опорах деталь, предназначенная
для передачи крутящего момента, ось-деталь, поддерживающая
вращающие части машины. В отличие от валов оси не передают
крутящего момента.
По форме геометрической оси различают прямые и коленчатые
валы. Особую группу составляют валы с криволинейной или из-
меняющейся формой геометрической оси - гибкие проволочные
или тросовые валы. Опорные участки валов и осей называются
цапфами.
Расчет валов и осей на прочность. Для расчета прежде
всего составляют расчетную схему. При этом валы и оси рас-
сматривают как балки на шарнирных опорах. В машинах наиболее
часто вал нагружен одновременно крутящим Мк и изгибающим Л/и
моментами. Иногда валы могут быть нагружены сжимающей или
растягивающей силой.
Расчет валов на кручение. При этом ориентировочном рас-
чете обычно определяют диаметр выходного конца вала или
диаметр вала под опорой, который испытывает только круче-
ние.
Уравнение прочности на кручение вала имеет вид
К“^рМк,
где Л/к - передаваемый валом крутящий момент, II • м; 1Ур - 0,2с/3 * - поляр-
ный момент сопротивления сечения вала, м3; [т]к-допускаемое напряжение
при кручении, для конструкционных сталей [т]к = (10...20) • 108 Н/м2;
3/ М~к
0,2[т]
3 Зак. 809
33
поверочный расчет
где d- расчетный диаметр вала; т-расчетное напряжение на кручение в
опасном сечении вала.
Общий приближенный расчет вала. Если на вал действуют
нагрузки, лежащие в различных плоскостях, их следует разло-
жить на составляющие в двух взаимно перпендикулярных плос-
костях, общих для всех нагрузок, после чего по закономер-
ностям, известным из курса «Сопротивление материалов», опре-
деляют эпюрные реакции.
Имея эпюры изгибающих и крутящих моментов, можно опреде-
лить для составляющих сечений значения эквивалентного, или
приведенного, момента.
Чкв = /а/2.,+Л/2^+0,75 М2 \
где Л/ид. и М* у - изгибающие моменты во взаимноперпендикулярных плоско-
стях.
Определив значение Л/экв, рассчитывают диаметр опасного
сечения вала по следующей формуле:
3 / л/э к в
d~V 0,1 |а_,|и ’
где [o-Jh -допустимое напряжение на изгиб; для конструкционных марок
стали [cJ-Jh = (50...60) • 108 Н/м2.
Приближенный расчет вала отнюдь не обязателен. Если в
качестве завершающего этапа намечено провести уточненный
расчет, то следует ограничиться ориентировочным, а после
конструктивного оформления вала провести уточненный. Послед-
ний проводят как проверочный. Он служит для определения рас-
четного коэффициента запаса прочности для опасного сечения
вала.
Общий коэффициент запаса прочности
1
где па - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям при из-
гибе вала, зависящим от предела выносливости материала вала при симмет-
ричном цикле изгиба а_р эффективного коэффициента концентрации нормаль-
ных напряжений Ка, масштабного фактора для нормальных напряжений, ампли-
туды цикла нормальных напряжений оу, среднего напряжения цикла нормальных
напряжений ат и коэффициента V?o» зависящего от соотношения пределов вы-
носливости при симметричном и нулевом циклах изменения напряжения;
34.
/^-коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, зависящим
от аналогичных коэффициентов при кручении вала.
Допускаемый общий запас прочности в опасных сечениях ва-
ла, вычисленный по вышеприведенному уравнению, обычно нахо-
дится в пределах 1,3...2,5.
Учитывая повышенные требования к жесткости валов, реко-
мендуется иметь значения коэффициента запаса прочности
2,5...3,0. Если по расчету получены такие значения л, то
дополнительного расчета вала на жесткость не требуется.
Во многих случаях при конструировании вала не очевидно,
какое сечение является опасным, поэтому коэффициент запаса
прочности определяют для нескольких сечений. Опасным яв-
ляется то сечение, для которого коэффициент запаса проч-
ности имеет наименьшее значение, при этом оно не может сов-
падать с сечением, где возникают максимальный изгибающий и
крутящий моменты.
Оси (так как они не испытывают кручения) рассчитывают
только на изгиб.
По конструкции проектируемого узла с осью составляют
расчетную схему, определяют силы, действующие на ось, строят
эпюры изгибающих моментов. Диаметр оси
/ 0,1[а]и ’
где Л/и - максимальный изгибающий момент; [а] и-допускаемое напряжение
изгиба.
Одосторонние закрепленные оси рассчитывают как балки,
защемленные одним концом. Короткие оси часто выполняют по-
стоянного сечения по всей длине. Длинным осям стараются при-
дать форму, близкую к форме тела равного сопротивления
изгибу. Вследствие того, что диаметры сечений тела равного
сопротивления изгибу изменяются по параболическому закону, а
тело имеет вид параболоида вращения, то ось конструируют
так, чтобы она вписывалась в это тело, т. е. ось выполняется
конусом с диаметром, уменьшающимся от центра к опорам (в
случае симметричной оси, защемленной в двух опорах).
Расчет цапф (шипов, шеек, пят). Участки вала или оси,
охватываемые опорами, называются цапфами. Концевые цапфы,
передающие радиальные нагрузки, называются шипами, а про-
межуточные - шейками; цапфы, передающие осевые нагрузки, -
пятами.
Шипы и шейки рассчитывают на прочность, на износостой-
кость по величине удельного давления и на нагрев. Для упро-
щения расчетов удельное давление по опорной поверхности шипа
принимают равномерно распределенным.
3* 35
При расчете на прочность шип рассматривают как консольную
балку, закрепленную в теле вала и нагруженную сплошной рав-
номерной нагрузкой, равной реакции опоры на вал.
Уравнение прочности цилиндрического шипа имеет вид
Р1
---“0,1 d3[a] ,
2
где d-диаметр шипа; /-длина шипа; Р-радиальная нагрузка.
Допускаемое напряжение изгиба для шипа выбирают так же,
как и для валов.
Из этого уравнения получим
з / р/ '
d~V 0,2 [<г] и •
Расчет шипов и шеек на удельное давление производят по
уравнению
где [р] - допускаемое удельное давление, Н/м2.
Величину {/?] выбирают в зависимости от условий работы,
материала вкладышей и степени чистоты поверхности трения.
Из расчетных уравнений шипов на изгиб и по удельному
давлению получим
I / 0,2 [а] и 4
d v'“/ [pi
Обычно ф = 0,6...1,5. При значениях 0> 1,5 применяют
самоустанавливающиеся опоры.
Расчет шипов и шеек на нагрев производят при окружной
скорости v > 0,5 м/с по уравнению
8,45/Ру
Д/ ®= —.
kF
где /-коэффициент трения между шипом и вкладышем; v- скорость сколь-
жения, м/с; к - коэффициент теплоотдачи, равный 42...50 кДж/(ч *м2 ,ОС);
Р-площадь внешней поверхности опоры, м2; А/-разность температур внеш-
ней поверхности опоры и окружающей среды, С.
Пяты рассчитывают на прочность, на удельное давление и на
нагрев.
Сплошная плоская пята опирается на подпятник плоской тор-
цевой поверхностью, имеющей форму сплошного круга.
Экспериментальные данные показали, что давление распре-
делено по площади пяты неравномерно, причем в центральной
части оно наибольшее, что приводит к выдавливанию смазки. По
этой причине удаляют центральную зону и получают кольцевую
36
пяту. Она изнашивается более равномерно вследствие меньшей
разности скоростей разноудаленных от оси участков поверх-
ности.
Сплошную плоскую и кольцевую пяты, нагруженные только
осевыми нагрузками, рассчитывать на прочность не следует,
так как допускаемое напряжение на сжатие [<г]сж значительно
больше, чем величина допускаемого удельного давления.
Другим видом кольцевой пяты является гребенчатая, имеющая
ряд кольцевых выступов - гребней, которыми она передает
осевую нагрузку вала на соответствующие поверхности подпят-
ника.
Применение гребней позволяет получать небольшие удельные
давления при значительных осевых нагрузках, однако распре-
деление усилия между гребнями крайне неравномерно, что объ-
ясняется неточностью изготовления, деформацией самих гребней
и участков пяты и подпятника между ними, влиянием темпера-
турных факторов.
У гребенчатой пяты рассчитывают на прочность гребень. Для
расчетов обычно принимают h = b, где h и b соответственно
толщина и высота гребня.
Гребень рассматривают как балку с защемленным концом,
нагруженную равномерно распределенной нагрузкой P/z, где
z - число гребней.
Уравнение прочности гребня будет
р b xdJi2
~ б-,<71и’
где t/j-диаметр вала, м.
Принимая, что А= (0,1+0,3) dv из приведенного урав-
нения можно определить число гребней пяты.
Расстояние между гребнями пяты определяют из аналогичного
расчета на прочность выступов подпятника, входящих во впа-
дины между гребнями пяты.
Расчет пяты по удельному давлению проводят из предполо-
жения равномерного распределения нагрузки на опорной поверх-
ности.
Диаметр сплошной пяты находят из уравнения
nd1
откуда
/ 4Р
d~ /—ГТ ,
7 [ л ] У'
где ^-коэффициент, учитывающий уменьшение рабочей поверхности пяты из-
за смазочных канавок. Обычно он принимается равным 0,9...0,95.
37
Диаметр кольцевой пяты определяется из аналогичного урав-
нения
/ 4Р '
d = /------------ ,
V л (1 -а 2) [ р ]
где а = djd- коэффициент, учитывающий размеры проточки; dx - внутренний
диаметр проточки, м; d~ наружный диаметр пяты, м.
Обычно принимают а = 0,4...0,6.
Число гребней гребенчатой пяты из условия ограничения
удельного давления можно получить
р - z —• (d2 - d2p [р],
4 1
откуда
4Р
tjt(d2-d\) [р]
где d-наружный диаметр гребня, м; ^-диаметр вала пяты, м.
Расчет и выбор опор валов. При проектировании узла вал -
подшипник перед конструктором стоит задача выбора опоры:
скольжения или качения.
Опоры валов или осей, в которых поверхность цапфы сколь-
зит по охватывающей ее поверхности опоры, называются под-
шипниками скольжения.
Подшипники скольжения имеют следующие
достоинства: простота конструкции, возможность применения их
при любой частоте вращения; относительно небольшие радиаль-
ные размеры; возможность разъема, обеспечивающего легкую
сборку и пригонку трущихся поверхностей. Недостатками этих
подшипников являются увеличение сопротивления трения в пе-
риоды пуска и остановки; большой расход смазки; трудность
защиты трущихся поверхностей от загрязнений; сравнительно
большие размеры в осевом направлении.
Основные элементы подшипника скольжения - корпус, вкла-
дыш, крышка, смазочное приспособление.
При недостаточной смазке, малой скорости скольжения и
большой удельной нагрузке подшипники скольжения работают в
области граничного и сухого трения, при этом коэффициент
трения наибольший, величина его постоянная.
Основными критериями работоспособности подшипника сколь-
жения являются:
среднее давление p = P/F, где F- проекция опорной по-
верхности на плоскость, перпендикулярную к вектору нагруз-
ки Р;
произведение pv, где v -окружная скорость шипа.
Таким образом, при элементарном расчете опор скольжения
должны быть удовлетворены два условия:
38
1) ограничение среднего давления во избежание интенсив-
ного износа р = Р/F [/?];
2) ограничение произведения pv во избежание интенсивного
нагрева pv [ри].
Значения допускаемых величин [р] и [ри] приведены в
табл. 2.
2. Значения допускаемых величин [р] и [ро]
Тип машины [р], Н/мм2 [ру], Н ’м/(мм2 *с)
Редукторы общего назначения 2...6 4...8
Редукторы тяжелого типа 6...12 6...20
Трансмиссии 1...4 3...8
Конвейеры ленточные и цепные 2...5 2...8
Обычно при конструировании опор задаются диаметром d и,
принимая ширину вкладыша, равную (0,5...1) d, производят
поверочный расчет с определением значений р и /ж Если в
результате получено р > [р] или pv > [/w], то соответственно
изменяют р и d.
Удлинение срока службы опор скольжения достигается кон-
структивными, технологическими и эксплуатационными меро-
приятиями.
Специальные конструктивные меры изыскиваются в каждом
конкретном случае. Например, необходимо учесть те факторы,
которые не учитываются расчетными формулами, но оказывают
существенное влияние на работу опор при любом виде трения
скольжения. К числу этих факторов относятся: правильное рас-
положение и необходимые размеры смазочных канавок; рацио-
нальный выбор смазочного устройства; хорошие условия тепло-
отвода; высокая жесткость всего опорного узла. Недостаточная
жесткость узла приводит к искажению форм и размеров опоры, а
соответственно к ухудшению условий смазки.
Технологические меры удлинения срока службы опорного узла
сводятся в основном к точному выполнению заданных чертежами
конструктивных форм и размеров деталей, чистоте обработки,
точности сборки.
К эксплуатационным мерам относится строгое соблюдение
условий работы, заданных технологическим регламентом; необ-
ходимо правильно осуществить процесс приработки опоры, а
также следить за надежностью смазки или при жидком масле
контролировать тщательность его фильтрации.
Подшипники качения по сравнению с опорами
скольжения обладают ряда преимуществ, обеспечивающих их ши-
39
рокое применение: незначительные потери от трения, малый
расход смазочных материалов, небольшие габариты по длине.
В связи с тем что у этих подшипников практически отсутствует
зависимость потерь от скорости вращения, коэффициент полез-
ного действия узла на всех режимах практически одинаков, что
обусловливает меньшую затрату мощности двигателя в период
разгона рабочего органа.
К недостаткам подшипников качения относятся сравнительно
большие габариты по диаметру, отсутствие разъема, что ус-
ложняет монтаж подшипникового узла.
В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на
шариковые, роликовые и игольчатые; в зависимости от направ-
ления воспринимаемой нагрузки - на радиальные, упорные и
радиально-упорные.
При проектировании подшипники качения не рассчитывают, а
подбирают по каталогу в зависимости от диаметра цапфы вала,
величины, направления и характера нагрузки, угловой скорости
вращающегося кольца, требуемой долговечности.
В зависимости от частоты вращения колес подшипников их
подбирают либо по статической, либо по динамической грузо-
подъемности. Если подшипник воспринимает нагрузку в не-
подвижном состоянии или его вращающееся кольцо имеет частоту
вращения не более 1 об/мин , то подшипник выбирают по ста-
тической грузоподъемности без проверки его на долговеч-
ность.
Динамической грузоподъемностью называется нагрузка (ра-
диальная для радиальных и радиально-упорных подшипников,
осевая для упорных), которую подшипник может выдержать в
течение миллиона оборотов без усталостного разрушения по-
верхностей тел качения или беговых дорожек колец.
Условие для выбора подшипников качения:
С^[С],
где С-требуемая динамическая грузоподъемность, Н; [С] - табличное зна-
чение динамической грузоподъемности подшипника выбранного типоразмера, Н.
Выбирают подшипники качения по приведенной нагрузке Р и
расчетному ресурсу L (млн об.): ,
с = ру7Г,
где р - коэффициент, зависящий от характера кривой усталости (3-для
шариковых подшипников, 3,33-для роликовых).
Если подшипник принят по конструктивным соображениям, то
расчетом проверяют его ресурс (ч):
40
105 ( C \p
Л,----------J >
6/1 v p } .
где P - приведенная нагрузка при постоянном режиме работы или эквива-
лентная нагрузка при переменном режиме работы; //-частота вращения,
об/мин.
Приведенную нагрузку определяют по следующим формулам:
для радиальных и радиально-упорных подшипников
Р=(ХГРр+УРа)КбКт;
для упорных подшипников
Р-Р3КбКт.
В этих формулах Рр - радиальная нагрузка (суммарная ра-
диальная реакция подшипника):
р - / р2 +р2 ,
- . 'р / . в .г ’
где Рр в - радиальная реакция подшипника в вертикальной плоскости;
Ррг —то же в горизонтальной плоскости; Ра-осевая нагрузка на подшип-
ник; X й У-коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, коэффициент У для
всех типов подшипников зависит от соотношения осевой и радиальной- нагру-
зок> а для шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников с неболь-
шими углами контакта-от соотношения осевой нагрузки подшипника и его
допускаемой статической грузоподъемности [С]о; V-коэффициент вращения
(при вращении внутреннего кольца Fel, наружного Vе 1,2);
Кб - коэффициент безопасности, равный от 1 до 3 в зависимости от характе-
ра нагрузки; Кг - температурный коэффициент (при температуре от 100 до
125 °C V 1,05; до 150 °C /^-1,1; до 200 °C /^=1,25).
Подшипники качения выходят из строя по разным причинам.
Часто в них повреждаются сепараторы, реже - рабочие поверх-
ности колец и тел качения.
При отсутствии смазки и большом давлении тел качения на
сепаратор, а также при неправильной сборке может произойти
заедание тел качения, что приведет -к их поломке. Очень часто
подшипники качения выходят из строя вследствие усталостного
выкрашивания рабочих поверхностей.
С целью увеличения надежности подшипникового узла тела
качения в нем не должны подвергаться защемлению при ра-
диальном нагружении, при этом следует предусматривать до-
статочный тепловой зазор между торцом подшипника и упорной
крышкой.
К числу эксплуатационных мер, способствующих увеличению
срока службы подшипников, относятся обеспечение надежной
защиты от попадания пыли, влаги, кислот, щелочей, своевре-
менное их смазывание; соблюдение скоростного и силового ре-
жимов работы подшипников; обеспечение условий правильной
сборки подшипникового узла.
41
Кольца подшипников должны быть смонтированы на валу и в
корпусе с определенными посадками. Посадочные места на валу
под внутренние кольца обрабатывают. по системе отверстия,
обработку корпуса под наружное кольцо осуществляют по си-
стеме вала.
При выборе посадок необходимо обеспечить неподвижное
соединение того кольца подшипника, которое последовательно
воспринимает нагрузку по всей окружности дорожки качения
(вращающееся); второе же кольцо, подвергающееся местному
нагружению, устанавливают по скользящей посадке.
1.5. Краткие сведения о редукторах
Редуктором называется механизм, обеспечивающий передачу
энергии от двигателя к рабочему или промежуточному органу
машины с понижением угловой скорости (частоты вращения) ва-
лов с повышением крутящего момента. Аналогичные конструкции,'
предназначенные для повышения частоты вращения, называются
мультипликаторами.
Редуктор состоит из литого или сварного корпуса, в кото-
ром размещены элементы передачи - зубчатые колеса^ валы,
подшипники и т. д. Разновидностей редуктора чрезвычайно
много. В основу классификации положены следующие признаки:
тип передачи - зубчатые, червячные, смешанные, планетар-
ные;
число ступеней;
тип зубчатых колес - цилиндрические, конические, смешан-
ные и т. п.;
относительное расположение валов в пространстве - верти-
кальные, горизонтальные;
особенность кинематической схемы - соосное расположение
валов, раздвоенная ступень и т. п.
Одноступенчатые цилиндрические редукторы. Передаточное
число одноступенчатого редуктора обычно меньше или равно 5.
Наиболее простым, редко встречающимся, предназначенным для
изменения только направления вращения валов является редук-
тор с передаточным отношением, равным 1. Он применяется в
тех случаях, когда нельзя использовать открытые передачи.
Вид зубьев цилиндрической передачи может быть любой (пря-
мой, косой, шевронный), выбирают его в зависимости от пере-
даваемых усилий и возможных габаритов редуктора.
Выбор горизонтальной или вертикальной схемы расположения
валов определяется конструктивной компоновкой привода. Валы
могут монтироваться как на подшипниках качения, так и на
подшипниках скольжения. Последние используются в тяжелых
редукторах при малых скоростях вращения валов.
42
Одноступенчатые конические редукторы. Передаточное число
редуктора при использовании прямозубых конических колес
обычно не превышает 3,0, при использовании колес с косыми
или криволинейными зубьями - не более 5,0. Валы в конических
редукторах монтируют на подшипниках качения.
Конические редукторы можно выполнить с различным про-
странственным расположением тихоходного и быстроходного ва-
лов. При вертикальном расположении быстроходного вала привод
должен осуществляться от фланцевого электродвигателя.
Двухступенчатые и трехступенчатые цилиндрические
редукторы. Они являются наиболее распространенными. Приме-
нение соосной схемы быстроходного и тихоходного валов позво-
ляет сократить габариты редуктора. Вид зубьев передачи может
быть разнообразным, при этом с целью снятия осевых усилий
при использовании косозубых колес обычно направления зубьев
на первой и второй ступенях различны.
Соосное расположение вала при указанном выше достоинстве
имеет и недостатки: необходимость одинакового межосевого
расстояния для первой и второй ступени, что приводит к не-
догруженное™ быстроходной ступени; затруднена смазка под-
шипников, находящихся в средней части корпуса; большое рас-
стояние между опорами промежуточного вала, возможность толь-
ко одного входного и выходного концов вала. Последний недо-
статок можно исключить, использовав раздвоенную схему по
быстроходной или тихоходной ступени.
В редукторах с раздвоенной быстроходной или тихоходной
ступенью зубчатые колеса расположены симметрично относи-
тельно опор. Кроме того, следует иметь в виду, что в опасном
сечении промежуточного вала возникает крутящий момент, со-
ответствующий половине передаваемой мощности. Это обстоя-
тельство относится к достоинствам редукторов с раздвоенной
ступенью.
Двухступенчатые редукторы обычно имеют передаточное число
8...30, трехступенчатые - до 400.
Коническо-цилиндрические редукторы. Обычно коническо-
цилиндрические редукторы выпускают с вертикальным располо-
жением ведущего вала первой конической ступени. Такая кон-
струкция удобна для привода от фланцевого электродвигателя,
устанавливаемого непосредственно на корпусе редуктора.
Коническая ступень может иметь прямые, косые или криво-
линейные зубья.
Нормальный диапазон передаточных чисел для этого типа
редукторов 8... 15.
Трехступенчатые редукторы с одной конической и двумя ци-
линдрическими передачами могут иметь / = 25...75, при этом
43
цилиндрические ступени могут быть развернутыми либо соос-
ными.
Червячные редукторы. Они различаются по относительному
расположению червяка: с верхним, нижним и боковым располо-
жением.
В редукторах с нижним расположением червяка улучшаются
условия смазки червячной пары, однако имеется большая ве-
роятность попаданаия в зацепление металлических частиц -
продуктов износа венца колеса и зубьев червяка. При верхнем
расположении червяка этот недостаток может быть исключен.
Передаточное число червячных редукторов 8...80.
Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые
червячные редукторы. Их применяют для получения больших пе-
редаточных чисел (до 150), особенно при конструировании
подъемно-транспортных машин. В отдельных случаях передаточ-
ное число может быть 250.
Передаточное число двухступенчатых червячных редукторов
80...2500, наиболее часто 400.
Мотор-редуктор представляет собой отдельный агрегат,
состоящий из электродвигателя и редуктора того или иного
вида. Встроенные зубчатые передачи могут быть с одной или
двумя ступенями. Обычно применяются передачи в виде цилинд-
рических зубчатых пар, реже используются червячные.
Планетарные редукторы. Они предназначены для получения
больших передаточных чисел при малых габаритах передачи.
В общем виде редуктор имеет:
сателлиты, т. е. колеса, совершающие сложные движения и
имеющие подвижную ось вращения;
водило - подвижное звено, на котором укреплены оси са-
теллитов;
сателлиты находятся обычно в зацеплении с центральными
колесами, вращающимися вокруг оси механизма или закреплен-
ными неподвижно.
Число сателлитов зависит от возможности их размещения в
редукторе, но с целью равномерного распределения нагрузок
предпочтительно иметь три сателлита.
Передаточное отношение планетарной передачи обозначается
буквой I с двумя индексами: внизу двойной индекс, опреде-
ляющий отношение угловых скоростей рассматриваемых звеньев,
вверху индекс, указывающий, какое звено механизма принято
неподвижным.
На рис. 5 показана дифференциальная планетарная пере-
дача.
Угловые скорости зубчатых колес 1 (А), 2, 3 (л) и водила
Н обозначают соответственно w2, сэ3 и wH. Относительное
движение не изменяется, если всей передаче сообщить допол-
44
Рис. 5. Дифференциальная планетарная пере-
дача (планетарный редуктор)
нительное вращение со скоростью
(~он), равной по величине, но про-
тивоположной по направлению враще-
ния водила Н.
Звенья механизма будут иметь
следующие угловые скорости: водило
Н: wH-wH = 0; колесо У:
колесо 2: о>2 - wH; колесо 3:
W3 “ wn-
Таким образом, водило Н будет
неподвижно и дифференциально пре-
вратится в простую зубчатую пере-
дачу с неподвижными осями.
Передаточное отношение
«>(») Ш1-он
Д • пп 11 ‘ пи —————— *
ЧН)
Для общего случая, когда дифференциальная передача имеет
п колес,
О),—СО..
"«-"и
где ~ передаточное отношение между центральными колесами 1 (Л) и 3 (п)
при неподвижном водиле //, т. е. передаточное отношение простой передачи с
ведущим колесом 1(к) и ведомым 3(л); а>к, а)н и Юц-угловые скорости колес
Цк), 3(п) и водила //.
Если в этой же передаче жестко закрепить колесо 5, то
получим простую планетарную передачу, где ь)3 = 0.
Тогда
. М3)
0-W||
* -ОД •
Откуда
При проектировании планетарных редукторов следует соблю-
дать три условия.
1. В передачах, выполненных без смещения исходного кон-
тура, число зубьев сателлита выбирают из условия соосности
валов центральных колес:
Z3~Z1
45
В передачах со смещением исходного контура условие со-
осности проверяют равенством межосевых расстояний колес,
составляющих передачу: Аг_2 = Л2_3, где А2_3 - межосевое
расстояние между сателлитом 2 и корончатым колесом 3;
А^2 - межосевое расстояние между солнечным колесом 1 и са-
теллитом 2.
2. Из условия возможности сборки передачи сумма чисел
зубьев колес 3 (корончатого) и 1 (солнечного) должна быть
кратна числу сателлитов:
z3+zl
—г-?'
где и - число сателлитов; у - целое число.
3. Чтобы соседние сателлиты не задевали зубьями друг дру-
га, должно соблюдаться условие соседства
х л
da-2<2Al-2s'in~’
где da_2-диаметр окружности выступов зубьев сателлитов.
л
Разница между da_2 и 24j_2sin — должна быть не менее
и
0,5 мм.
Неизбежные неточности при изготовлении передач приводят
к неравномерному распределению нагрузки между сателлитами,
что снижает нагрузочную способность редуктора. Для выравни-
вания нагрузки по сателлитам применяют три принципиально
различных способа:
первый - жесткое крепление всех деталей, высокая точность
выполнения всех размеров, очень тщательный монтаж, подбор
сателлитов по зазору в зацеплениях с центральными колесами;
второй - одно из установленных центральных колес или во-
дило плавающее;
третий - установка центральных колес с гибким ободом или
ввод упругой связи между венцами сдвоенных сателлитов.
Наибольшее распространение получили конструкции с пла-
вающими центральными колесами.
1.6. Муфты
Передача вращательного движения и крутящего момента с
одного вала на другой при их соосном положении осущест-
вляется посредством муфт. Кроме того, муфты приводов выпол-
няют и другие важные функции: компенсацию небольших монтаж-
ных отклонений, разъединение валов при перегрузках, авто-
матическое управление, бесступенчатое регулирование пере- 46
46
J
I
Рис. 6. В|улочная муфга
силами трения или магнитного
даточного отношения, пре-
дохранение машин от поло-
мок при аварийном режиме.
Различные способы пере-
дачи вращательного момента,
различные функции, выпол-
няемые муфтами, обусловили
большой типаж конструкций
современных муфт.
Передача момента в муфте
может осуществляться меха-
нической связью между де-
талями, выполненными в виде
неподвижных соединений или
кинематических пар (муфты с
геометрическим замыканием);
притяжения (муфты с силовым замыканием); силами инерции или
индуктивным взаимодействием электромагнитных полей (муфты с
динамическим замыканием).
По характеру работы и основному назначению муфты могут
быть различных типов.
Постоянные соединительные муфты. Они выполняются с гео-
метрическим замыканием. Жесткие некомпенсирующие (или глу-
хие) муфты соединяют валы без возможности относительного их
перемещения.
Однако в реальных условиях не всегда удается обеспечить
соосность: под действием тепловых и силовых факторов возни-
кают определенные деформации, приводящие к смещению валов -
осевому, радиальному и угловому. Для устранения вредных
последствий таких смещений выбирают жесткие компенсирующие
муфты.
Простейшей жесткой муфтой является втулочная муфта (рис.
6). Она представляет собой втулку У, посаженную с помощью
шпонок 2, штифтов 3 или шлицев на выходные концы валов. Дру-
гим видом жестких муфт являются фланцевые, их иногда назы-
вают поперечно-свертными. Фланцевые муфты могут передавать
значительные вращающие моменты.
Продольно-свертная муфта (рис. 7) отличается от фланцевой
тем, что линия разъема полумуфт, выполненных в виде разрез-
ной втулки, располагается вдоль оси валов.
Вращающий момент передается с помощью шпоночных соеди-
нений, а также сил трения, возникающих в результате затяжки
болтов.
Компенсирующие муфты несколько сложнее, но в них допус-
кается некоторое смещение осей валов. Эти муфты бывают двух
типов: жесткие подвижные и упругие.
47
Рис. 7. Продольно-свертная мус|ла
Рис. 8. Упругая втулочно-пальцевая
муфта
К жестким подвижным муфтам относится кулачково-дисковая
муфта, состоящая из двух полумуфт с диаметральными пазами на
торцах и промежуточного плавающего диска с взаимно перпен-
дикулярными выступами. Эта муфта используется для соединения
тихоходных валов с частотой вращения до 250 мин4. Допус-
кается радиальное смещение до 0,04 J, угловое-до 30'. Не-
достаток этих муфт - повышенная чувствительность к перекосам
валов.
К компенсирующим муфтам относится также зубчатая муфта.
Она состоит из четырех деталей - двух полумуфт с наружными
зубьями и дцух обойм с внутренним зубьями. Этими муфтами
компенсируются радиальные, угловые (до 0,5°) и комбиниро-
ванные смещения валов.
Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 8) по конструкции
аналогична фланцевой муфте, однако вместо соединительных
болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 7, на которые
насажены упругие резиновые или кожаные втулки 2. Эти эле-
менты позволяют компенсировать радиальные (0,2...0,6 мм),
осевые (1...5 мм) и угловые (1°) смещения валов.
Муфты с упругой звездочкой допускают большие смещения,
чем втулочно-пальцевые: радиальные - до 0,0Ы, осевые-в
пределах монтажного зазора, угловые - 1°30'.
Упругие муфты с резиновой оболочкой выполняются в раз-
личных модификациях - с оболочками цельными, разрезными или
наборными, со стыкованными из двух симметричных частей.
К упругим муфтам относятся муфты, имеющие рабочий элемент
в виде пружин - винтовых и плоских: первые с постоянной
жесткостью, вторые с постоянной или переменной жесткостью.
Во втором случае при повороте полумуфты пакет плоских пру-
жин, вставленный в паз трапециевидной формы, деформируется
так, что точка приложения окружного усилия перемещается,
изгибающий момент и прогиб пружин изменяются нелинейно;
48
Рис. 9. Фрикционная муфта:
я-дисковая; б-конусная: в-кольцевая; F-нагрузка; РП- рабочая
поверхность
происходящее при этом скольжение пластин с трением способ-
ствует демпфированию колебаний.
Сцепные муфты предназначены для соединения и разъединения
валов. В приводных устройствах, например, закаточных машин и
наполнителей устанавливают управляемые сцепные муфты.
Наиболее простая сцепная муфта - кулачковая. Основным
требованием, предъявляемым к ней, является необходимость
строгого центрирования полу муфт на валах, для чего служит
втулка на одной из полумуфт. Эти муфты применяют для пере-
дачи значительных моментов, однако включение муфты необхо-
димо осуществлять при весьма малой относительной угловой
скорости (около 1 рад/с) или при полной остановке.
* Фрикционные муфты (рис. 9) в отличие от кулачковых до-
пускают включение под нагрузкой F на ходу. Они передают вра-
щающий момент от левой полумуфты 1 к правой 2 за счет сил
трения. В результате проскальзывания достигается плавность
включения.
Фрикционные муфты работают без смазки (сухие) и со смаз-
кой (масляные). Последние применяют в ответственных кон-
струкциях при передаче больших моментов. Фрикционные мате-
риалы, используемые для изготовления муфт, следующие: прес-
сованная асбесто-проволочная ткань - ферродо, фрикционная
пластмасса, порошковые материалы и т. п. Их применяют в виде
накладок.
Самоуправляемые муфты. Эти муфты обеспечивают автомати-
ческое соединение или разъединение валов при изменении за-
данного режима работы.
Муфты свободного хода (рис. 10) предназначены для пере-
дачи вращающего момента только в одном направлении. Эле-
ментом сцепления являются ролики 5, находящиеся в клинооб-
разном пазу, образованном внутренней 1 и наружной 2 полу-
4 Зак. 809
49
•Рис. 10. Муфта свободного хода
муфтами. При уменьшении скорости вра-
щения внутренней полумуфты вследствие
обгона ролики выкатываются в широкие
участки пазов и муфта автоматически
размыкается. Муфты свободного хода
работают бесшумно.
Центробежные самоуправляемые муфты
служат для включения и выключения вра-
щения валов при заданных значениях
угловой скорости. Центробежная муфта состоит из ведущей и
ведомой полумуфт, в пазы которых устанавливаются фрикционные
грузы - колодки. При достижении заданной угловой скорости
ведущей полумуфты прижатие колодок к ведомой полумуфте цент-
робежной силой обеспечивает такую силу трения, которая ув-
лекает за ведущей полумуфтой ведомую, и муфта включается.
При снижении угловой скорости муфта выключается. Этот тип
муфты позволяет осуществить частые и плавные включения.
Предохранительные муфты. Они предназначены для предох-
ранения деталей приводов от перегрузок. Выключение муфты
осуществляется при достижении предельно заданного вращающего
момента.
Наиболее простая муфта - это муфта со срезным штифтом.
При достижении максимального значения момента происходит
срезание штифта и осуществляется размыкание муфты. Муфта со
срезным штифтом неудобна в приводах с резкими колебаниями
нагрузок. Вследствие частого срабатывания приходится часто
заменять штифты, поэтому эти муфты устанавливают в приводах
в качестве аварийного звена.
Кулачковые муфты с трапецеидальным профилем кулачков.
Последние расположены на торцевых поверхностях полумуфт,
прижимаемых друг к другу одной центральной пружиной или не-
сколькими, расположенными по окружности. Предварительное
сжатие пружин обеспечивает передачу заданного вращающего
момента. При достижении усилий, превышающих расчетные, воз-
никающие осевые нагрузки сжимают пружины и кулачки одной
полумуфты выходят из пазов другой. При этом муфта размы-
кается с характерным щелкающим звуком, предохраняя детали
машины от опасных нагрузок. Кулачковые предохранительные
муфты отличаются от сцепных отсутствием механизма включения.
Эти муфты постоянно замкнуты. Аналогично работает шариковая
предохранительная муфта, однако ее редко используют из-за
трудности центровки.
Широко применяют в технике фрикционные предохранительные
муфты. При перегрузке в результате проскальзывания происхо-
50
дит пробуксовывание этой муфты (останавливается ведомый
вал). По форме рабочих поверхностей они носят названия ко-
нусных или дисковых.
Конусные муфты конструктивно несложны. При изготовлении и
эксплуатации таких муфт необходимо обеспечить строгую соос-
ность валов, равномерный контакт трущихся поверхностей, при-
тирку рабочих поверхностей. Каждая, из полумуфт выполнена в
виде конусов: один с наружной рабочей поверхностью, другой с
внутренней. Передача крутящего момента осуществляется за
счет сил трения, возникающих вследствие прижатия конусов
друг к другу, центральной или расположенными по окружности
пружинами.
По четкости срабатывания (чувствительности) и плавности
включения дисковые предохранительные муфты превосходят все
ранее описанные. По конструкции и принципу действия эти
муфты, сходны со сцепными фрикционными дисковыми муфтами,
отличаются от них отсутствием механизма управления. Возмож-
ность изменения размеров дисков и их количества позволяют
применять их в широком диапазоне передаваемых моментов.
Выбор и расчет муфт. Применяемые в пищевом машиностроении
муфты в основном стандартизированы. Выбирают муфты по пере-
даваемому расчетному моменту, при этом вид муфты опреде-
ляется условиями работы и ее назначением.
Расчетный момент
Мр~ЛрМ<[М]р,
где Лр - коэффициент режима работы, равный для транспортеров, конвейеров,
вентиляторов, центробежных насосов 1,25...2,0, для кранов, подъемников,
элеваторов 3,0...4,0; М ~ номинальный вращающий момент при установившемся
режиме работы.
Определив расчетный момент, по таблицам находят требуемую
муфту в соответствии с конструктивными особенностями про-
ектируемого узла.
Расчет на прочность жестких (глухих) муфт проводится по
основному уравнению прочности на кручение
Мп МП
т «—Е-“------|г]к ,
W* 0,2(Р2-</2)
где D и d-наружный и внутренний диаметры втулочной муфты, м; [г]к-до-
пускаемое значение напряжений на кручение, Н/м2; ГГк - момент сопротивле-
ния, м?
Соединительные элементы муфты (болты, шлицы, шпонки) рас-
считывают по формулам, приведенным в параграфе 1.8.
Проверочный расчет на прочность (износостойкость) ку-
лачково-дисковых компенсирующих муфт проводят по формуле
12Мр
(2DW) (D-d)h ~ Ipl '
4*
51
где р ~ максимальное давление, возникающее на рабочей поверхности сопря-
женных деталей муфты; £>, d, Л-размеры элементов муфты; [р] -допус-
каемое давление (для муфт с закаленными поверхностями [р] « 15...30 МПа).
С учетом радиального Дг и осевого 5 смещений проверочная
формула имеет вид
12Мр__________<
pS= (2Z>W-Ar ) (D~d~br) Ui~S) “
Проверочный расчет ^зубчатых компенсирующих муфт не про-
водится. Их подбирают по справочным таблицам по расчетному
моменту и заданным посадочным размерам.
Для упругих втулочно-пальцевых муфт проверочный расчет
для пальцев проводят на изгиб по формуле
для резиновых втулок на смятие
dnlR " d„lBDlZ
где Мр- расчетный момент; Zn, dn, ^-размеры элементов муфгы;
z-число пальцев; [о]ип-допускаемое напряжение изгиба (для пальцев из
стали 45 [а]ип e 80...90 МПа); [ст] смв-допускаемое напряжение смятия
(для втулок из резины [<т]см.вв2 МПа).
Кулачковую сцепную муфту проверяют путем расчета кулачков
на износостойкость по давлению на рабочих поверхностях и на
прочность по напряжению изгиба у основания кулачка.
2Л/р
Р= 0,7 5WiD]Z ~ tP'’
12Л/р
а>.-------* - М и >
0,75a2dDlz
где Мр- расчетный момент; b-толщина кулачка; диаметр окружности,
проходящей через середину кулачка; А-высота кулачка (глубина паза);
с/ —длина дуги средней окружности в пределах кулачка (ширина кулачка);
z-число кулаков; [р]-допускаемое давление для закаленных кулачков,
равное 25...35 МПа; [а]и-допускаемое напряжение изгиба, равное 25...35
МПа.
Наиболее распространенные многодисковые фрикционные муфты
рассчитывают на отсутствие проскальзывания при передаче ра-
бочего момента и на износостойкость рабочих поверхностей
рабочих дисков.
Для передачи рабочего момента без относительного про-
скальзывания необходимо, чтобы момент сил трения был не
меньше рабочего момента, создаваемого на рабочем валу:
52
где Fnp -сила прижатия дисков, H; Dm - (D1 + D2)/2- средний диаметр
прижатия дисков, м; z- число пар трущихся поверхностей; /-коэффициент
трения скольжения на износостойкость муфты (проверяется по удельному
давлению).
Например, для дисковой кольцевой муфты проверочная фор-
мула
где b - - D2) - ширина кольцевой рабочей поверхности.
Значения [р] и / определяют по специальным таблицам.
Проверочный расчет муфт свободного хода проводят по кон-
тактной прочности рабочих органов (шариков или роликов):
d I zDa
где £Пр - приведенный модуль упругости; d и /-размеры ролика; z- число
роликов; D- диаметр рабочей обоймы; а-угол заклинивания роликов (при-
близительно 7°); [а] к-допускаемое контактное напряжение, равное для
легированных сталей 1500 МПа.
Предохранительные муфты с разрушающим элементом прове-
ряются на максимальные нагрузки, выдерживаемые рабочим эле-
ментом (штифтом, болтом, шпилькой и т. п.), рассчитываемые
по соответствующим формулам, приведенным в параграфе 1.8.
1.7. Пружины
В машинах пружины выполняют роль упругих элементов -
амортизаторов, воспринимающих толчки и удары, и аммумулято-
ров энергии для приведения в движение механизмов и деталей
машины. Воспринимая работу внешних сил, они преобразуют ее в
работу упругой деформации материала. При снятии нагрузки по
мере исчезновения деформации ранее затраченная работа почти
полностью возвращается.
В зависимости от напряжений, возникающих в пружинах под
нагрузкой, они делятся на пружины, работающие на скручива-
ние, работающие на изгиб и работающие на растяжение - сжа-
тие.
На рис. И приведена классификация пружин.
К пружинам, материал которых работает на скручивание,
относятся винтовые пружины сжатия и растяжения. Пружины сжа-
тия должны иметь плоское основание, перпендикулярное оси
53
Пружины
_________I
материал, которых
испытывает напряже-
ние скручивания
материал, которых
испытывает напря-
жение изги&а
материал, которых
испытывает напряжения
растяжения-сжатия
I ....
Рис. 11. Классификация пружин
пружины, для обеспечения равномерного распределения осевой
нагрузки по диаметру витка. Навивка пружины производится с
предварительным зазором б между витками. Пружины растяжения
имеют закрытые витки, плотно прилегающие друг к другу. Чтобы
создать плотное прилегание витков, проволоку перед навивкой
подвергают некоторому растяжению. После навивки происходит
упругая отдача материала, пружина раздается в диаметре и
витки плотно прилегают друг к другу с предварительным натя-
жением.
Пружины сжатия и растяжения рассчитывают на прочность по
одним и тем же формулам.
Цилиндрическая винтовая пружина представляет собой винто-
вой стержень. Основными параметрами пружины являются: D-
средний диаметр, п - число рабочих витков, i - шаг витков и
а - угол подъема средней винтовой линии витков. Эти парамет-
ры связаны выражением
t- 7tZ>tg а.
При приложении осевой статистической нагрузки Р в по-
перечных сечениях витков возникают:
крутящий момент (Н • м)
PD
Мк ~----cos а ;
2
изгибающий момент (Н • м)
PD
М в----sin а ;
2
поперечная сила
Q = р cos а;
нормальная сила (растягивающая или сжимающая)
A7 = Psin а.
Наибольшее касательное напряжение в опасных точках на
внутреннем волокне витка круглого сечения
Ттах “
где т0 - 8PD/ (nd3) - касательное напряжение, соответствующее на-
грузке крутящим мометном Л/к, Па; К- коэффициент, зависящий от формы се-
чения, кривизны витка и угла его подъема; полярный момент сопротив-
ления сечения проволоки пружины, м3; d~ диаметр проволоки, м.
Коэффициент
4с—1 0,615
К------------,
4 с-4 с
где с = D/d - индекс пружины.
55
Q учетом коэффициента К получим значение касательного
напряжения
T = SPDK/(jtcP) < [т].
Диаметр проволоки (мм)
/ 8КРс '
/ “Т-7" •
К пружинам, материал которых работает на изгиб, отно-
сятся пружины кручения, спиральные пружины, тарельчатые и
плоские.
Винтовые пружины кручения воспринимают нагрузки в виде
крутящего момента М-Ра,
Для получения расчетных зависимостей, так же, как и для
пружин растяжения-сжатия, влияния дополнительных факторов,
связанных с углом подъёма и кривизной витков, учитываются с
помощью коэффициента К, который для пружины с витками круг-
лого сечения равен (4с-1)/(4с-Л)? . „
Нагружающий момент вызывает в сечении витка напряжение
изгиба
где W-момент сопротивления сечения проволоки пружины, м3.
На основании этого уравнения диаметр проволоки
/ мк'
</»2,15 / —— .
V 1<Ии
t Ленточная спиральная пружина также нагружается крутящим
моментом. При жестком креплении концов пружины приложенный
момент М будет вызывать чистый изгиб ее. Ширина
6М
Ь--------,
Л2 I а]и
где Л-толщина пружины (ленты), обычно равная (0,03...0,04) b (ширины).
Тарельчатые пружины имеют форму усеченного конуса с углом
2...6°, изготовлены из специальной пружинной стали.
Диаметр основания D тарельчатой пружины колеблется в до-
вольно широких пределах (28...300 мм), а высота конуса
h = 0,6...9 мм.
Уменьшение высоты конуса под воздействием рабочей на-
грузки не должно превышать 0,8 h.
Расчет тарельчатых пружин довольно сложен, поэтому пру-
жины подбирают по специальным таблицам.
Плоские пружины предназначены обычно для усилий, дейст-
вующих в пределах небольшого хода. Плоская пружина может
56
быть защемлена обоими концами, при этом сила приложена в
середине пружины, либо один конец защемлен, а сила приложена
к другому.
Напряжение в консольно закрепленной пружине
л/
-1а]’
где Л/«’Р/-изгибающий момент.
Прогиб пружины
Pl3 2М12
А 3EI 3EWh ’
где /-осевой момент инерции сечения витка, м4; Е -модуль упругости
первого ряда, Н/м2.
Зная значение еу находим толщину стальной пружины.
Ширина пружины
6Л/
Ь-------.
А 2 [а]
Кольцевая, или клинчатая, пружина, работающая на растя-
жение-сжатие, состоит из набора колец специального профиля.
При нагружении крайних колец по периметру наружные кольца
надвигаются на внутренние, в результате чего первые растя-
гиваются, а вторые сжимаются. Преодолевая силы трения, коль-
ца частично входят одно в другое, давая пружине осадку,
(п-1)Р г /)н Рв ч
” KtEitf lg (^) I Fn Fa J ’
где /-осевой момент инерции сечения витка, м4; Е~ модуль упругости
первого ряда, Н/м2.
Напряжение растяжения в наружном кольце
р
max_____
°*
Напряжение сжатия во внутреннем кольце
р '
max
t g
При конструировании пружин необходимо иметь в виду, что
угол р всегда должен быть больше угла трения
57
1.8. Соединения деталей
Машина состоит из большого числа деталей. Для того чтобы
она выполняла свои функции, эти детали должны быть соединены
между собой.
Соединения деталей могут быть подвижными и неподвижными.
В подвижных соединениях детали в процессе работы могут из-
менять положение относительно друг друга по заданному за-
кону. Введение неподвижных соединений предусматривает рас-
членение машины на отдельные узлы и агрегаты, а узлы - на
детали и элементы, чтобы сделать возможной сборку машины.
Неподвижные соединения бывают разъемными и неразъ-
емными.
Разъемные соединения (резьбовые, клиновые, штифтовые,
шпоночные, шлицевые) характеризуются тем, что их разборка
возможна без разрушения деталей.
Неразъемные соединения можно осуществить склепыванием,
вальцеванием, сваркой, пайкой, склеиванием.
Условно разъемными являются соединения, при которых в
результате разборки нарушаются геометрические размеры одной
из деталей, например посадка ступицы на вал посредством по-
садок с натягом, соединения гайка - болт с фиксирующей де-
талью и т. п.
Наряду с общими требованиями экономичности к соединениям
предъявляются в зависимости от их назначения требования
прочности, плотности (герметичности) и жесткости.
Прочность соединений оценивается величиной допускаемых
предельных напряжений, при которых соединение может выпол-
нить свои функции.
Плотность (герметичность) соединений является обязатель-
ным показателем соединений частей трубопроводов, сосудов,
содержащих жидкости и газы. Герметичными неразъемными
соединениями являются сварные и склеенные. Их качество за-
висит от квалификации рабочего. Герметичность разъемных
соединений достигается сильным сжатием сопряженных поверх-
ностей, достаточно хорошо обработанных, и применением уп-
лотнительных прокладок.
Жесткость соединенней характеризуется предельными нагруз-
ками, при которых соединение существует. Жесткостью с
системы называют отношение деформирующей силы Р к величине
деформации Л [с = Р/Л для случаев линейной зависимости и
с = &Р/&Х в случае нелинейной зависимости Л = /(Р)].
Резьбовые соединения. Наиболее широко распространенными
разъемными соединениями являются резьбовые. Они осущест-
вляются при помощи болтов, гаек, шпилек, винтов, шурупов.
Этому способствуют высокая . надежность соединений, удобство
58
сборки и разборки, наличие большой номенклатуры элементов
соединения, обеспечивающей использование данного вида соеди-
нения в любых условиях, относительно малая стоимость эле-
ментов соединений.
К главным недостаткам резьбовых соединений следует от-
нести:
наличие значительного количества концентраторов напря-
жения;
нетехнологичность некоторых специальных конструкций при,
однако, их большой прочности.
Болт представляет собой стержень с головкой на одном
конце и резьбой на другом. При соединении на резьбовой
конец навинчивается гайка.
Шпилька снабжена резьбой на обоих концах. Одним
концом она ввинчивается в тело одной из скрепляемых деталей,
на другой конец навинчивают гайку.
Винт подобно болту имеет резьбу на одном конце и го-
ловку на другом. Своей нарезной частью он ввинчивается в
подготовленное отверстие в одной из скрепляемых деталей и
стягивает детали между собой. Применение гаек при этом ис-
ключается. Для соединения деталей из мягких материалов (дре-
весина, пластмасса) используют шурупы, которые при
завинчивании сами нарезают посадочное отверстие.
Резьбу на элементах резьбового соединения выполняют на
токарно-винторезном станке накатыванием или фрезерованием.
Резьбу, образованную на цилиндре, называют цилиндрической,
на конусе - конической. В зависимости от направления вра-
щения при заворачивании различают правую или левую резьбу.
Резьба, образованная одной винтовой ниткой, называется
однозаходной, двумя, тремя и т. д. нитками - двухзаходной,
трехзаходной, многозаходной резьбой.
Основными элементами резьбы являются: наружный диаметр
с/0, внутренний диаметр dv средний диаметр резьбы <7ср, шаг
резьбы s, высота профиля /2, рабочая высота профиля /2, угол
профиля а и угол подъема резьбы
Практика применения резьбовых соединений весьма разно-
образна, поэтому подход к расчету различен.
Теоретически и практически показано, что распределение
осевой нагрузки по виткам резьбовой пары неравномерно, что
неблагоприятно сказывается на несущей способности резьбовой
пары. При расчете витков резьбы на прочность исходят тем не
менее из допущения равномерного распределения нагрузки как
по виткам гайки, так и по опорной поверхности каждого из
витков. Основным является расчет резьбовой пары (болт - гай-
ка), скрепляющей две детали.
Диаметр болта (шпильки) по заданному внешнему осевому
59
усилию выбирают по формуле
/ 4Р
dy = / ~~ ,
1 /
где Р- растягивающее усилие от внешних нагрузок; [а] р-допускаемое на^-
пряжение при растяжении.
Растягивающее напряжение в стержне болта по внутреннему
диаметру резьбы
4Р 1,27Р
р Ttd2 d2
При нагрузке Р и числе витков гайки z наибольшее напря-
жение изгиба в опасном сечении у основания профиля
м Pt2 -6 0,82Р
в=,
W z 'Ind^h2 zdxs
где Л/- (P/z) (f2/2) - момент силы Р\ IV Ttd-Ji2/6-момент сопротивления
сечения витка при изгибе; h - ширина основания витка по диаметру t/P
Для стандартной метрической резьбы высота профиля
/2 ~ 0,65 s и h «0,87 5.
Напряжение среза в том же сечении
P/z 0,36Р
Г<т Jtdyh zdYs
Приведенное напряжение по энергетической теории прочности
/-------------------- р /------------------. 1,03Р
У'1'’2’*3 о-s»2 -777
Исходя из условий равнопрочности резьбы и стержня болта и
полагая, что [<г]и=1а']р,
1,ОЗР 1,27Р
zdjS d\
откуда
zs = // = 0,81 dp
где //-высота гайки.
Для метрической резьбы dx«0,83 J, где d - наружный
диаметр резьбы, при этом Н = 0,67 d.
Условие равнопрочности стержня болта на растяжение и ра-
бочих витков резьбы на смятие
Ttd2 d+d\
Wp-zjt——t2 [о] ,
где d] - внутренний диаметр резьбы, d\ “0,84tZ; t2~ рабочая высота про-
филя, Z2«0,6s.
60
Рис. 12. Болтовое соединение деталей:
а-отверстие с зазором; б и в-отверстия с втулкой; г-с выступом на
детали; О-с закладной деталью; с-без зазора с натягом
Если принять [<р]см = 0,4 [сг]р, то
zs -II- 0,73 d.
Стандартом принята нормальная длина гайки Н = 0,8 d.
Расчет соединений при нагрузке резьбовых деталей попе-
речными силами осуществляется следующим образом. При поста-
новке болта в отверстие с зазором (рис. 12, а) необходимо,
чтобы затягивание резьбой пары обеспечивало такую предельную
силу трения на стыке деталей, которая была бы равна или
больше приложенной поперечной нагрузки Р. Болты при этом
работают на растяжение от усилия затяжки Ро и на кручение от
момента на резьбе.
Величина усилия затяжки Ро определяется требуемым усилием
трения Р, действующим в плоскостях стыка соединяемых дета-
лей, по условию
где /- коэффициент трения; / - число стыков; z - число болтов.
Отсюда
61
Болты рассчитывают только на растяжение по условной
(расчетной) нагрузке
рр-рр<>>
где ^-коэффициент, учитывающий влияние на прочность болта напряжений
кручения.
Величина коэффициента /3 может быть определена путем срав-
нения приведенного напряжения и напряжения растяжения в се-
чении по внутреннему диаметру резьбы болта.
Осевое напряжение в стержне болта, как было показано
выше,
ар-1,27 Ро/4
Наибольшее касательное напряжение кручения
/ <р
мк P°,g(a+p > 2
Тк= WP ~
16
где Л/к - крутящий момент; РИр-момент сопротивления сечения болта;
p-угол трения в резьбовом соединении.
Если принять а^2о30', е/ «1,1 dx и /=0,13, которому
соответствует р' = arctg(//cos 30 )=8°32', то тогда
0,54 Ро
т --------
к rf?
Приведенное напряжение по энергетической теории прочности
--------------- 1,27 Ро ,-.-------,
аппвл/+ в-------------------------V 1+3*0,432 -= 1,25(7 .
пр у р к ^2 V Р
Таким образом, касательное напряжение при определении
расчетной нагрузки можно учесть с помощью коэффициента
/3=1,25 при осевой силе.
В конструкциях, изображенных на рис. 12, поперечную
нагрузку воспринимают втулки (рис. 12, б, в), специальные
закладные детали (рис. 12, д) или выступы на соединяемых
деталях (рис. 12, г). В этих случаях расчет на прочность
проводится для деталей, воспринимающих поперечную на-
грузку.
В случае постановки болта без зазора с натягом (рис.
12, е) поперечную нагрузку воспринимает стержень болта.
Такое соединение может быть собрано без предварительной
62
Затяжки. Эти болты рассчитывают на деформацию среза по урав-
нению
nd2
Р~ 4
где Р-поперечная сила на один болт; (/-диаметр стержня болта в опасном
сечении; [г]ер-допускаемое касательное напряжение среза.
В некоторых конструкциях резьбовых соединений болты на-
гружены также изгибающими силами. Такое нагружение возникает
при несимметричной головке болта либо в том случае, когда
опорная поверхность соединяемой детали расположена под углом
к опорной поверхнсти гайки или головки болта.
В резьбовой части шпильки напряжения изгиба составят
М 1 f d \з d
а«=~»\=~аЕ
где М -момент изгиба; И^-момент сопротивления сечения шпильки;
Е- модуль упругости; /у-длина винтовой линии резьбы на один шаг S,
определяемая по формуле /у e s/sin
Для предупреждения возникновения этих напряжений при
проектировании узла важно предусмотреть должную обработку
опорных поверхностей или применять косые шайбы под головку
болта или гайку, способные устранить влияние перекосов.
В затянутых резьбовых соединениях гайки удерживаются от
отвинчивания силами трения в резьбе и на опорной поверхности
гайки.
Крутящий момент, который следует приложить к гайке в на-
чале отвинчивания,
Г . f/cp 1
Могв-Л/р + Л/т = Р |jg(a-p +-----—/J,
где Л/р-момент на резьбе; Л/т-момент трения на опорном торце гайки;
Р-полная осевая нагрузка на болт; а-угол подъема резьбы; р' - при-
веденный угол трения в резьбе; </ср-средний диаметр резьбы; D- диаметр
опорного торца гайки; dc-диаметр отверстия под болт.
Переменные нагрузки и вибрация вызывают поперечные де-
формации болта и гайки. Эти поперечные деформации изменяются
как по величине, так и по направлению. Вследствие наклона
винтовой линии резьбы радиальное скольжение на сопряженных
поверхностях ее способствует самоотвинчиванию гайки. Пре-
дупредить самоотвинчивание гайки можно применением контр-
гайки. Ее навинчивают поверх основной гайки и затягивают
так, чтобы участок болта между гайкой и контргайкой растя-
гивался дополнительной нагрузкой, при этом верхние поверх-
ности витков болта прижимаются к нижним поверхностям витков
гайки; в контргайке - наоборот, поэтому даже при полном от-
сутствии нагрузки на болт или шпильку в сопряженных витках
63
резьбы будут существовать силы трения, препятствующие само-
отвинчиванию.
Широкое применение получили разрезные пружинные шайбы.
В свободном состоянии концы шайбы разведены. Сжатая в сое-
динении шайба создает одностороннюю нагрузку на гайку, тем
самым предупреждая самоотвинчивание.
В качестве фиксаторов, обеспечивающих жесткую связь между
деталями резьбовой пары, применяют шплинты, шайбы с усиками.
Стопорные шайбы загибаются прилеганием к поверхности граней
гайки и скрепляемой детали. При стопорении большой группы
болтов или винтов используют проволоку, пропущенную через
отверстия в головках, после чего концы ее скручивают вместе.
Шпоночные соединения. Для соединения валов с насаженны-
ми на них деталями используют шпонки. По конструкции они
делятся на клиновые, призматические, сегментные и специаль-
ные.
Клиновые шпонки создают напряженное соединение, призма-
тические и сегментные - ненапряженное.
Двумя разновидностями специальных шпонок являются круглые
цилиндрические или конические шпонки. Их применяют при сто-
порении деталей, посаженных на конце вала. Цилиндрические
шпонки создают ненапряженное соединение, конические - напря-
женное.
Расчет ненапряженных соединений
приведен ниже. И'з рассмотрения условий нагружения призма-
тической шпонки (рис. 13) следует, что возможными поврежде-
ниями ее являются смятие боковых граней и срез.
Для того чтобы не могло быть смятия, должно выполняться
условие
где А-высота шпонки; /-расчетная длина шпонки; [ст] ем - допускаемое
напряжение при смятии.
Если принять, что условный ра-
диус приложения усилия y = t//2, то
величина крутящего момента, пере-
даваемого соединением,
d
М=Р--------0,25 М/Щ]см,
к 2 см
где d~ диаметр вала.
Рис. 13. Соединение призматической шпонкой
64
Условие прочности шпонки на срез
Р = />/[т]ср
приводится к соотношению
d
MK-P — ~Q,5 dbllr]ер,
где b - ширина шпонки.
При заданном значении М определяют расчетную длину
шпонки и из двух значений выбирают большее.
Расчет напряженных соединений
следующий. Как указывалось ранее, такое соединение обеспе-
чивается клиновой врезной шпонкой.
Величина нормального давления N, развиваемого на рабочих
поверхностях шпонки, обусловлена величиной силы 5, прила-
гаемой к головке шпонки при запрессовке ее.
5 =* N[tg р + tg (а + р)],
где p-угол трения; а-угол скоса шпонки.
Крутящий момент, передаваемый таким соединением,
Мк“0,55 Ш [а]см,
где Ь- ширина шпонки; //-высота шпонки; (/-диаметр вала.
Шлицевые соединения. Эти соединения служат для подвижного
и неподвижного соединения с валом деталей, вращающихся
вместе с ним. Для осуществления этого соединения на валу
выполнены продольные выступы (зубья) прямоугольного, эволь-
вентного или треугольного сечения, а на ступице насаженной
детали - соответствующие пазы.
По сравнению со шпоночным соединением шлицевые соединения
обладают следующими преимуществами:
обеспечивают лучшее центрирование насаженных деталей;
значительно меньше ослабляют вал;
позволяют уменьшить напряжения сжатия на рабочих по-
верхностях благодаря большой площади контакта;
допускают более точную обработку посадочных поверх-
ностей.
Зубья деталей шлицевых соединений работают на срез, изгиб
и смятие. Решающее значение имеет прочность на смятие.
Расчетная формула при деформации смятия имеет вид
Л/к « ^zFrc<Jct. ,
где Л/к - крутящий момент; гср - средний радиус сопряжения поверхностей
зубьев. Для зубьев прямоугольного профиля гср = (£># + (/А)/2; для эволь-
вентного и треугольного профиля гср = (/д/2; D# и (/д —наружный и внутрен-
ний диаметры зубьев; е/д-диаметр делительной окружности; - коэффи-
5 Зак. 809
65
циент, учитывающий неравномерность распределения усилия по рабочим по-
верхностям зубьев; 0,7...0,8; z-число зубьев; F-проекция рабочей
поверхности зуба на диаметральную плоскость, проходящую через ось симмет-
( А
рии зуба. Для прямоугольного профиля Fa -------- -/BJ /, где Рв, с/Л,
/в - геометрические размеры пазов и выступов: /-рабочая длина зуба. Для
Яв-(/Л
эвольвентного и треугольного профиля F в I.
При б/Л = £>в-2ли, F = тЦ ,
где t/A-диаметр впадин; Z?B- диаметр выступов; F-зазор между впадинами
и выступами; /и-модуль эвольвентного соединения.
Из приведенной формулы для крутящего момента получим:
асм“ 4>zFrep ~
Для подвижных соединений, в которых осевое перемещение
происходит без нагрузки, [<г]см = (1,5...2,0) НВ, в напряжен-
ных неподвижных соединениях [сг]см = (3...4) НВ, где НВ -
твердость материала детали.
Соединения штифтами. Штифты применяются в качестве
установочных, а также крепежных элементов.
Штифты бывают цилиндрическими и коническими.
Диаметр штифта d рассчитывают из условия прочности на
срез. В случае нагружения соединения поперечной силой Р
условие прочности
nd2
где z-число штифтов; [т]ср ~ допускаемое касательное напряжение среза.
Отсюда
/~4 Р '
(/” /-------------- .
V * zlTlcp
Заклепочные соединения. По назначению заклепочные со-
единения разделяют на прочные, плотно-прочные и плотные.
Прочные соединения - это швы, назначение которых - обес-
печить прочность соединения элементов; плотно-прочные - это
соединения, удовлетворяющие требованиям прочности и плот-
ности; плотные - обеспечивают плотность.
По количеству рядов заклепок швы делятся на однорядные и
многорядные. Расположение рядов может быть шахматным или
параллельным.
В процессе нагружения заклепочного соединения можно на-
блюдать три стадии в работе соединения.
66
1. Нагрузку передают только силы трения, действующие в
плоскости стыка деталей.
2. После того как нагрузка превысит максимальные значения
сил трения, произойдет скольжение. Сдвиги элементов соеди-
нения компенсируют радиальный зазор между заклепкой и от-
верстием, и затем на второй стадии происходят упругие де-
формации заклепок и смятие стенок отверстий.
3. Стадия упруго-пластической деформации. Начинается она
с появления текучести в заклепке. В этой стадии заклепка
работает на срез, смятие, изгиб и растяжение.
Расчет заклепочных соединений
приведен ниже. Разрушение заклепочного шва (рис. 14) при
нагружении его осевой силой Р может произойти в результате
среза заклепок, разрыва детали по линии между заклепками,
разрыва детали по линиям тп и mxnv смятия заклепками стенок
отверстий.
Усилие Р при количестве заклепок п в ряду равномерно
распределяется:
Рш = Р/п,
где Рш-расчетная нагрузка на одну заклепку.
Условие сопротивления листа разрыву
Рш» (/-^Мр;
условие сопротивления заклепок срезу
nd2
Pm = z~------------------------ Мср,
где z-число заклепок по длине одного шага шва; d-диаметр заклепки;
[т]ср-допускаемые напряжения материала заклепки срезу; 3-толщина
соединяемых листов; [ст] р-допускаемое напряжение материала листа раз-
рыву; ^-шаг заклепки.
Условие сопротивления смятию стенок отверстий под за-
клепки:
/’m“z<W[a]CM •
Уравнение прочности листа по линиям тп - т/ц:
Рш = 2(С"Ч’)<51г1'с»’
где е - расстояние от оси заклепок до края листа,
В расчетах принимаются соотношения между предельными
значениями напряжений
[т]ер-(0,8...1,0) [а]р; [<т]см = (1,5...2,0) [а]р .
67
Рис. 14. Заклепочное соединение
Приняв [<г]см = 1,6[т]ср, из сов-
местного решения уравнений прочности
на срез и на смятие в отверстиях под
заклепки получим t/ = 28, а совмест-
ное решение уравнений прочности на
срез и на разрыв листа между за-
клепками при [<г]р= [т]ср и d = 28
даст следующее соотношение для од-
норядного шва:
Л Iг 1 ср 1
-------+ 1 Р 2,6 </.
2 Мр }
Для возможности размещения клепального инструмента при-
нимают 1 = 3 d, для двухрядного шва t = 4 d.
Таким же образом, решая совместно уравнения прочности на
срез заклепок и уравнения прочности листа по линиям тп -
- и полагая, что [т] 'р = O,8fT] и t/ = 2 8, найдем
е»0,5(/--------L+1 “ 1,47 1,5d.
1 2 [т]'ср >
Степень использования материала деталей заклепочного
соединения выражают через коэффициент прочности шва <р,
представляющий собой соотношение прочности заклепочного шва
к прочности неослабленного отверстиями листа.
Простыми расчетами можно определить, что для однорядного
шва с двумя накладками ^ = 0,71; для двухрядного шва вна-
хлестку <р = 0,75; для двухрядного шва с двумя накладками
^ = 0,83.
Решив уравнения прочности, принимая равномерное распре-
деление приложенной нагрузки Р на каждую заклепку, получаем
п заклепок в ряду. Большее значение берут в основу проекти-
рования шва из условий его прочности.
При проектировании прочно-плотных сварных швов кроме
прочности необходимо знать плотность, которая может быть
обеспечена при условии отсутствия взаимного смещения
листов.
Величину, характеризующую плотность, определяют экспе-
риментально в виде так называемого коэффициента скольжения
?. Этот коэффициент следует понимать как силу сопротивления
проскальзывания листов, условно отнесенную к единице площади
поперечного сечения заклепок,
68
где Pq-усилие, приложенное к листу на участке шага t. Для корпусов ре-
зервуаров, работающих под избыточным давлением, P'^Dpt/'l для продольно-
го шва и P!Q*=Dpt/4 для поперечного шва; р- избыточное давление;
D- внутренний диаметр; к- число заклепок, приходящееся на полоску шири-
ной, равной шагу /; [£] - допускаемая величина коэффициента скольжения,
зависящая от типа шва, выбирается по таблицам; nd2/4 ~ F-площадь сече-
ния одной заклепки.
Число заклепок на один шаг / продольного шва из условий
плотности
Dpt
k" 2Л£1
и поперечного шва
Dpt
Сварные соединения. Такими соединениями называются не-
разъемные соединения металлических частей при помощи мест-
ного нагрева. В зависимости от источника нагрева различают
следующие виды сварки: химическую (газовая, кислородная),
химико-механическую (горновая и термитная), электрохими-
ческую (атомно-водородная), электромеханическую (контактная
или методом сопротивления) и электрическую (дуговая).
При сварке давлением металл свариваемых частей нагревают
в местах, подлежащих соединению, до пластического состояния,
после чего части сжимают и производят соединение.
При сварке плавлением металл в местах сварки нагревают до
перехода его в жидкое состояние так, что расплавленный ме-
талл обеих частей образует общую ванну и при остывании дает
шов.
Расчет сварных соединений производят следующим образом.
Стыковой шов может быть расположен нормально к действующему
усилию или под углом к внешнему усилию.
Условие прочности прямого шва при растяжении
Р’/зм;,
где /-длина шва; <5-толщина стыкуемых элементов; [ст]'-допускаемое
напряжение при растяжении для наплавленного металла.
Так, если допускаемое напряжение для наплавленного ме-
талла меньше допускаемого напряжения основного металла, пря-
мой стыковочный шов не обеспечивает одинаковой прочности по
шву и по целому сечению. Вводится коэффициент прочности шва
у>=
69
Рис. 15. Сварные швы:
а - лобовой; б - фланговый; в - комбинированный
Угловые швы рассчитываются на срез. Критическое сечение
совпадает с биссектрисой прямого угла. В зависимости от то-
го, какая сторона свариваемых деталей внахлестку подвер-
гается сварке, различают лобовой шов (сварной шов соединений
расположен перпендикулярно к действующей нагрузке), фланго-
вый (параллельно) и комбинированный (сочетает оба перечис-
ленные).
Уравнение прочности лобового шва (рис. 15, а)
Р~2 • 0,7 ка[т]' р ,
где а-ширина свариваемой детали, равная длине шва; к -калибр шва, рав-
ный его катету; [т]'р-допускаемое напряжение на срез сварного шва.
Для флангового шва (рис. 15, б)
А/ф М'р,
где /ф-длина шва.
Уравнение прочности комбинированного шва (рис. 15, в)
Р“0,7 к(а + 21ф)[т]'ср.
Механические свойства наплавленного металла при примене-
нии соответствующего электрода и надлежащем режиме сварки
могут быть не ниже механических свойств основного металла,
однако в целом прочность сварного шва ниже прочности целой
детали. Это связано с особенностями строения шва и около-
шовной зоны.
Выбор допускаемых напряжений в сварных швах при стати-
ческих нагрузках проводится в соответствии с видом сварки и
применяемых электродов. Отношение допускаемого напряжения
для сварных швов к допускаемому напряжению при растяжении
[сг]р для основного металла будет:
при ручной сварке при сжатии [сг] = 0,75...0,9, при
растяжении =0,6...0,9, при срезе [т]' /[(г]о==
= 0,5...0,7;
70
для автоматической сварки под слоем флюса [<г]'/[(г] =0,9
и [т]'ср/[<г]р = 0,7;
для полуавтоматической сварки [<г ] ' ж/ [сг ] = 0,9;
[<г]'/Ир = 0,8 и [т]'р/[сг]р = 0,6.
Ввиду отсутствия достаточного количества опытных данных
рекомендуют исходить из допускаемых напряжений для стати-
ческих нагрузок с учетом коэффициента у. При расчете сты-
ковых швов, работающих при асимметричных циклах, при которых
напряжения не меняют знака г=1, при знакопеременном цикле
у =1/(1 -0,3 г), где г - коэффициент асимметрии цикла. При
1
расчете угловых швов у = 7м~"
Ч/ О \JyOf
Плотность сварных швов значительно выше плотности швов
заклепочных. Специальных расчетов, связанных с обеспечением
плотности сварных швов, не производят.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие существуют механизмы для преобразования вращательного движения
в поступательное?
2. Какие механизмы используются для передачи вращательного движения?
3. Каков основной порядок расчета зубчатой передачи?
4. В чем заключается приближенный расчет вала?
5. Чго является основными критериями работоспособности подшипника сколь-
жения?
6. Как производится выбор подшипников качения?
7. Какие существуют типы редукторов?
8. Каким способом передается крутящий момент в муфтах?
9. Каков основной порядок выбора и расчета муфт?
10. Какие виды пружин вы знаете, каковы основные требования к расчету
пружин растяжения-сжатия?
11. Какие разъемные соединения используются в машиностроении?
12. Какие неразъемные соединения используются в машиностроении?
13. Как рассчитывают болтовые соединения?
14. Как рассчитывают заклепочные соединения?
ГЛАВА 2
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
В плодоовощной консервной промышленности применяется
различное оборудование, предназначенное для механической
обработки плодов и овощей. К нему относятся машины, выпол-
няющие процессы транспортирования, мойки и измельчения
сырья, очистки и осветления жидких полуфабрикатов, а также
наполнительные, дозировочные и укупорочные машины.
2.1. Оборудование для доставки и транспортировки сырья
Плоды, ягоды, овощи, корнеплоды, виноград и другое свежее
растительное сырье перевозят на заводы в ящиках или на спе-
циально оборудованных машинах и тележках без тары - навалом.
Автомобиль-овощевоз Д4-КТО-53-12. Он предназначен для
бестарной транспортировки плодово-ягодного сырья в шести-
ящичных поддонах. По требованию заказчика предусматривается
выпуск овощевоза со сменным оборудованием: цистерной для
перевозки овощей в воде Д4-КТЦ и емкостью для перевозки
винограда Д4-КТЛ (кузов типа «лодочка»).
Техническая характеристика автомобиля-овощевоза Д4-КТО-53-12
Грузоподъемность, кг 3000
В том числе:
полезная 2500
установочного крана 500
Габариты, мм 6575x2380x3050
Масса, кг 4630
Полная масса (автомобиля с нагрузкой, водителя и 7300
пассажира), кг
Параметры и размеры сменного оборудования
Ящичный поддон Цистерна Д4-КТЦ Емкость Д4-КТЛ
ИП № 1
Объем, м3 0,87 3,6 2,5
Масса, кг 80 600 600
Габариты, мм 12x835x110 3440x2315x1155 4295x2320x965
Автомобиль-овощевоз представляет собой базу - грузовой
автомобиль ГАЗ-53-12 с укороченной платформой, гидрокраном
4030Ц и установленными шестью ящичными поддонами (рис. 16).
72
Поворотный консольного типа гидравлический подъемный кран
расположен за кабиной 1 автомобиля. Привод крана осущест-
вляется от двигателя автомобиля через коробку отбора мощ-
ности и гидронасос.
Поддон изготовлен из листового проката и уголков.
Цистерна выполнена из нержавеющей стали, установлена на
лонжероны автомобиля и прикреплена к опорам, приваренным в
нижней части цистерны. Кузов также установлен на лонжероны,
при этом передняя часть его опирается на опору, а задняя
имеет шарнирный узел 5. При поставке овощевоза с цистерной
или кузовом гидравлический подъемный кран с поддоном сни-
мают.
Овощевоз обслуживают два человека. Все погрузочно-
разгрузочные работы с поддоном производят гидравлическим
краном. Загрузка машины начинается от кабины.
После работы стрела крана складывается в транспортное
положение и помещается в пространство между контейнерами 3
вдоль платформы, захватывается крюком за скобу 2 на плат-
форме и натягивается с помощью гидросистемы.
Загружают цистерны через верхние люки, разгружают на
пункте или заводе путем слива воды через малый люк и удале-
ния овощей - через большой.
Кузов типа «лодочка» опорожняют с помощью стационарного
подъемного устройства. Кузов захватывается краном и подни-
мается до полного опорожнения, после чего кузов устанавли-
73
вается на опору, закрепляется и фиксируется. Таким образом
перевозят яблоки, виноград. Разгружают их в приемный бункер
4 технологической линии. При приемке яблок в бункер наливают
воду.
Для разгрузки ящиков и поддонов применяют различные
устройства.
Опрокидыватель ящичных поддонов А9-КРЖ. Он предназначен
для опорожнения ящичных инвентарных поддонов и равномерной
подачи сырья с твердой структурой на дальнейшую обработку.
Техническая характеристика опрокидывателя ящичных
поддонов А9-КРЖ
Производительность, поддонов в час 18
Скорость конвейера выгрузки, м/с 0,17
Время поворота рамы на полный угол 150° 20±1
при непрерывном вращении, с
Установленная мощность, кВт 1,3
Высота, мм
установки поддона 1800±10 *
выгрузки продукта 1075
Габариты, мм 2230x1950x3250
Масса, кг 1338
Опрокидыватель А9-КРЖ состоит из станины, поворотной
рамы, привода поворота, бункера выгрузки и электрооборудо-
вания, в состав которого входят выключатель ПКВ-25-20-12,
двигатель 4А71В6УЗ (0,55 кВт, 1000 об/мин) и двигатель
4А80А643 (0,75 Вт, 1000 об/мин).
После установки поддона на поворотную раму оператор
включает привод поворота и рама вместе с поддоном повора-
чивается до тех пор, пока кнопка остается нажатой. До по-
ворота на угол 90* сырье из поддона практически не разгру-
жается - этому препятствует защитный лист, а затем сырье
поступает в бункер загрузки. По окончании поворота (наиболь-
ший угол 150°) оператор, нажав кнопку, возвращает поворотную
раму в исходное положение.
В начале поворота стопорные планки на поворотной раме
освобождаются от контакта с упорами, расположенными на ста-
нине, и под действием собственного веса поворачиваются,
предупреждая выпадение поддона из рамы. При возвращении
порожней рамы в исходное положение стопорные планки своими
рычагами вновь касаются упоров и поворачиваются до гори-
зонтального положения, не препятствуя удалению разгруженного
и установке очередного поддона.
Выгруженное сырье размещается в бункере выгрузки на по-
лотне конвейера, который имеет два режима работы: непрерыв-
ный и с остановками.
Гидравлический транспортер. В консервном производстве
74
широко применяют гидравлическое транспортирование. Оно ис-
пользуется для подачи томатов и яблок с сырьевых площадок.
Одновременно осуществляется первичная мойка плодов. Гид-
равлический транспортер представляет собой желоб, имеющий в
поперечном сечении форму полукруга с вертикальными стен-
ками. Уклон транспортера должен составлять 8... 12 мм на
1 пог. м его длины. Для нормальной работы гидравлических
транспортеров радиусы закруглений в плане должны быть не
менее 2,5...3,0 м.
Гидравлический транспортер рассчитывают на основании из-
вестных законов движения жидкости:
Q = Sv, v = C J Ri ,
где Q -расход смеси (вода + продукт), м3/с; 5-площадь поперечного
сечения потока, м2; v-скорость движения потока, м/с; С - коэффициент
шероховатости; Л - гидравлический радиус, равный отношению площади
залитого сечения желоба к длине смоченного периметра Р; /-уклон желоба,
м/пог. м.
Для скорости движения смеси 0,7...0,8 м/с при кратности
расхода воды по отношению к транспортируемому продукту рав-
ной 3...5 кг/кг производительность гидравлического транспор-
тера (т/ч)
п
<2-3600 v -0,5 5—
in
где v- скорость движения смеси, м/с; 5-площадь поперечного сечения
желоба, м2; //-коэффициент неравномерности подачи продукта в транспор-
тер; п — 0,75... 1,5; т- кратность расхода воды.
Элеватор «гусиная шея». Он предназначен для транспор-
тирования насыпью на определенную высоту и длину овощей,
фруктов и других продуктов (рис. 17).
Техническая характеристика элеватора
«гусиная шея»
Производительность техническая, т/ч
по гороху 13,5
по овощам 9,0
по фруктам 5,85
Установленная мощность, кВт 0,8
Элеватор «гусиная шея» выпускают в четырех модификациях:
Р9-КТ2-Э, Р9-КТ2-Э-01, Р9-КТ2-Э-02, Р9-КТ2-Э-03.
Различаются они количеством встроенных прямых коротких
секций, определяющих высоту подъема продукта.
Приводная 8 и натяжная 1 станции соединены между собой с
помощью прямых 7 и дугообразных 3 секций. Ковшовый транспор-
тер состоит из двух втулочно-роликовых тяговых цепей с полы-
ми валиками (осями) и ковшей 4. Ковши сварные из нержавеюще-
75
в
Вид А
Рис. 17. Элеватор «гусиная шея»
го листового проката, корпус выполнен перфорированным или по
желанию заказчика - без перфорации.
Стойка 9 сварена из труб с перемычками. Душевое устрой-
ство 6 состоит из двух труб с соплами, поперечной трубы и
штуцера с резьбой для подсоединения к водопроводной сети.
Набор поддонов образует желоб J0 коробчатого сечения.
Транспортируемое сырье подается в бункер 2. Для предупреж-
дения рассыпания его элеватор имеет боковые ограждения 5.
Производительность элеватора (кг/ч)
Q - 3600 vzG,
где у-скорость движения рабочего желоба, м/с; z- число ковшей на 1
пог. м длины элеватора; G -средняя масса продукта в одном ковше, кг.
Ленточный конвейер. Он предназначен для транспортиро-
вания плодоовощного сырья под углом к горизонтальной плос-
кости и горизонтально.
Техническая характеристика конвейера А9-КТБ
Производительность, т/ч 2,0
Установленная мощность, кВт 0,5
Ширина ленты, мм 400
Скорость движения ленты, м/с 0,4
Высота загрузки, мм От 1500 до 2650
Габариты, мм 3530x900x2800
Масса, кг 370
76
Конвейер А9-КТБ состоит из корпуса, приводной и натяжной
станций, механизма подъема, ленты и электрооборудования.
Производительность ленточного конвейера при перемещении
сыпучих грузов на плоской ленте (кг/ч)
Q в 3600bhvp<f> ,
где Ь- ширина слоя продукта на ленте, м; Л-высота слоя продукта на
ленте, м; у-скорость движения ленты, м/с; р-насыпная масса продукта,
кг/м3; ^-коэффициент заполнения ленты (уо = 0,8...0,9).
Ленточные конвейеры используются в качестве укладочных, в
этом случае продукт, подлежащий укладке, подается в против-
нях или тазиках.
Производительность такого конвейера (кг/ч)
V
е-збоо—g,
а
где «-расстояние между противнями, м; g- масса продукта в противне,
кг.
Длина (м) укладочного конвейера может быть определена по
заданной норме выработки одного рабочего и общей производи-
тельности транспортера:
Q
L- — 1+ (0,5...0,75),
2*7
где q- норма выработки одного рабочего, кг/ч; /-длина одного рабочего
места (при одностороннем расположении рабочих мест), м; величина (0,5...
0,75) - неиспользуемая часть транспортера в начале и в конце ленты.
При двустороннем расположении рабочих мест требуемая
длина транспортера сокращается вдвое.
Шнековый транспортер. Он предназначен для перемещения
сыпучих грузов, удаления производственных отходов. Шнековый
транспортер (рис. 18) состоит из желоба 4 с крышкой 2,
транспортирующего шнека 5, опорных и торцевых подшипников 5,
подвесных промежуточных подшипников 6, привода 1 (показан
условно). Шаг шнека принимается равным 0,8...1,0 D (диаметра
шнека).
Рис. 18. Шнековой ipaHcnopiep
77
Производительность шнековых транспортеров
<2 “47,1 D^Snptf),
где D-диаметр шнека, м; 5-шаг шнека, м; //-частота вращения шнека,
об/мин; т-насыпная масса продукта, кг/м3; ^-коэффициент заполнения
(0,2...0,65).
2.2. Насосы
В консервной промышленности используются различные типы
насосов для внутрицехового транспортирования мезги, соков,
готовых жидких продуктов (сироп, повидло и т. п.). Эти про-
дукты содержат органические кислоты, поэтому все детали,
соприкасающиеся с продуктом, должны изготовляться из кис-
лотостойких сталей или иметь защитные покрытия. Насосы
должны быть герметичными и предотвращать аэрацию перека-
чиваемой жидкости. Основными параметрами, характеризующими
работу насоса, являются производительность, напор и затра-
чиваемая мощность.
Производительность Q определяется объе-
мом жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, и рас-
считывается по различным формулам, зависящим от типа насоса
Напор (м)
л»//г+ (Pj-p2) +2Л,
где //г - геометрическая высота подъема жидкости, равная сумме высот вса-
сывания и нагнетания, м; (р} - р2) - разность давлений на концах трубо-
провода, м; ЕЛ - гидравлическое сопротивление трубопровода, м.
При установлении насоса ниже уровня жидкости в резер-
вуаре, т. е. подпором на стороне всасывания, высота всасы-
вания отрицательная.
Мощность, потребляемая насосом (кВт),
QpgH
N “ '
1000?/ ’
где Q - производительность насоса, м3/с; р-плотность перекачиваемой
жидкости, кг/м3; g-ускорение свободного падения, м/с2; //-коэффициент
полезного действия насоса.
Тип насоса определяется видом рабочего органа.
Поршневой насос. Он состоит (рис. 19) из привода (элект-
родвигатель 1 с муфтой 2 и редуктором), блока цилиндров 9 с
клапанами /5, воздушного колпака 11 для компенсации пульси-
рующего давления. Редуктор включает в себя приводной вал 5,
шевронную пару шестерен 4, промежуточный вал 5 и прямозубую
пару шестерен 6. Движение поршням 10 и 13 передается от ко-
ленчатого вала 7 через шток 8.
78
Рис. 19. Кинематическая схема поршневого насоса
При движении поршней 10 и 13 вправо клапан 15 верхнего
поршня закрывается, а нижнего открывается, жидкость вытал-
кивается из верхнего цилиндра в нагнетательную сеть через
патрубок 12 и одновременно поступает через нижний цилиндр в
верхний. При обратном ходе клапан нижнего поршня закроется,
и жидкость, открыв клапан верхнего поршня, будет выходить
через патрубок 12 в нагнетательный трубопровод и заполнять
нижний цилиндр через патрубок 14.
Принцип действия всех поршневых насосов аналогичен опи-
санному, но при этом конструктивное выполнение клапанной
коробки может быть различным. В качестве клапанов могут быть
использованы обрезиненные шары.
Производительность поршневого насоса (м3/ч) - величина
постоянная и практичеси не зависящая от напора, опреде-
ляется по формуле
где /-кратность действия; К- коэффициент, ‘ учитывающий влияние штока и
кратность действия насоса (для насосов одинарного действия К-1; для
насосов двойного действия К-1 + (1/2) х (е/ш/(/п)2, где б/ш-диаметр што-
ка, м; dn~ диаметр поршня, м); т;о-объемный коэффициент полезного
действия, равный 0,5 для густых продуктов, 0,8...0,9-для жидких;
F- площадь сечения поршня, м2; 5-ход поршня, м; п- число двойных хо-
дов поршня в минуту.
Основным требованием при работе поршневого насоса яв-
ляется необходимость свободного выхода нагнетаемой жидкости
через патрубок 12.
Винтовой насос. Этот насос применяется для перекачивания
сусла, сокоматериалов, пюре, сиропов.
С увеличением напора производительность их уменьшается
незначительно, а коэффициент полезного действия остается
сравнительно высоким и изменяется мало.
79
Ф100
Рис. 20. Витовой насос
Рабочая часть насоса (рис. 20) состоит из камеры всасы-
вания 1 с патрубком 2, однозаходного винта 5, вращающегося в
неподвижной резиновой обойме 4 со стальным кожухом, и камеры
нагнетания 6 с патрубком 5. Внутренняя полость обоймы пред-
ставляет собой двухзаходную винтовую поверхность, шаг кото-
рой в два раза больше шага винта. Обойма установлена между
камерами 1 и 6, прикреплена стяжными шпильками. Вращение от
электродвигателя 8 передается рабочему винту 3 через кар-
данный вал 9 в корпусе 7. При вращении винта между его по-
верхностью и обоймой образуются свободные полости, куда за-
сасывается перекачиваемая жидкость и перемещается вдоль оси
винта в камеру нагнетания.
Камеры всасывания и нагнетатия соединены между собой
двумя трубками с проходным краном. Производительность насоса
зависит от величины открытия крана.
Производительность винтовых насосов
Q - 240t]oeDtn
где объемный КПД, равный 0,7; е - эксцентриситет рабочего винта, м;
D-диаметр сечения рабочего винта, м; «-частота вращения рабочего вин-
та, об/мин; /-шаг обоймы, м.
Центробежный насос. Такой насос используется для пере-
качивания пульпы, соков и невязких сиропов. На рис. 21 по-
казан насос для перекачивания дробленой или протертой то-
матной массы или томатного сока при температуре не более
80 °C и кинематической вязкости продукта до 20 • 10’6 м2/с,
а также сходных с ними по вязкости и химической активности
других пищевых продуктов.
80
Техническая характеристика центробежного насоса
Производительность (техническая), м3/ч 20±10%
Напор, Па 9,8 ЧО4
Установленная мощность, кВт 4,0
Габариты, мм 590x350x400
Масса, кг, не более 80
Насос имеет литое лопастное колесо 3, которое получает
вращение через наконечник 13, насаженный на вал электро-
двигателя 6, установленного на чугунной опоре 9. Сверху ло-
пастное колесо закрыто крышкой 4, штампованный корпус кото-
рой снабжен входным 7 и выходным 5 патрубками. К патрубкам
накидными гайками 2 крепятся ниппели 10 для присоединения
насоса, крышка которого крепится при помощи зажимного коль-
ца 8. Поворотом ручки 7 осуществляется зажим, а резиновое
кольцо 12 обеспечивает герметичность соединения. Для пре-
дохранения подшипника электродвигателя от возможного по-
падания продукта на наконечнике установлен ограничитель 11.
Продукт подается по входному патрубку в полость насоса.
При вращении рабочего колеса продукт центробежной силой от-
брасывается к выходному патрубку, откуда по трубопроводам
поступает на дальнейшую обработку.
Производительность центробежного насоса (м3/с) зависит от
относительной скорости протекания жидкости по каналам рабо-
чего колеса, а также от ширины и диаметра рабочего колеса:
b2(jiD2~ &z)u2 ,
где и D2 - внутренний и наружный диаметры рабочего колеса, м; Ь{ и
Ь2- ширина колеса по внутренней и внешней окружности, м; <5-толщина
лопатки колеса,, м; z- число лопаток в рабочем колесе; их и м2“от~
носительные скорости движения жидкости при входе в канал и выходе из не-
го, м/с.
Рис. 21. Центробежный насос
6 Зак. 809
81
Напор центробежного насоса (м)
D\n2
II = п,ф „ ,
,lY 3600
где >/г - гидравлический КПД (для насосов с радиальными лопатками
- 0,7...0,8; с лопатками, загнутыми назад, ?/г - 0,5...0,6); ^-коэф-
фициент напора центробежного насоса (у> “ 0,6...0,8); п- частота вращения
рабочего колеса, об/мин.
Производительность центробежного насоса при постоянной
условной скорости рабочего колеса регулируется изменением
степени открытия напорной задвижки. При этом допускается
полное закрытие ее при работающем насосе.
Другим способом регулирования производительности является
изменение частоты вращения центробежного колеса посредством
электромагнитной муфты или использования тиристорного
электродвигателя.
Шестеренчатый насос. Для перекачивания вязких продуктов
(масел в горячем и холодном состоянии, сиропов, концент-
рированных соков и т. п.) применяются шестеренчатые на-
сосы.
Конструктивная схема такого насоса представлена на рис.
22. Сцепляющиеся зубчатые колеса 1 и 2 помещены с малым за-
зором в корпусе 3. Одно из колес (ведущее) снабжено валиком,
выходящим из корпуса через уплотняющий сальник и соединенным
с приводом; другое колесо (ведомое) является холостым.
При вращении колес в направлении, указанном стрелками,
жидкость поступает из полости всасывания 4 во впадины между
зубьями и перемещается в напорную полость 5, здесь при
сцеплении происходит выдавливание жидкости из впадин. Зуб-
чатые колеса таких насосов обычно выполняют одинаковых раз-
меров.
Производительность (м/ч) зубчатого насоса, состоящего из
двух колес разного размера,
2“60(//z1n1+//z2n2)7o ,
где /- площадь поперечного сечения
впадины между зубьями, м2; /-дли-
на зуба колеса, м; zY и z2-ко-
личество зубьев; и /:2-частота
вращения колес, об/мин; ?/о-объем-
ный коэффициент насоса.
Если колеса одинаковы, то
Q = •
Рис. 22. Схема шестеренчатого на-
соса
82
Объемный коэффициент ?/о насоса учитывает перенос жидкости
в пространствах а впадин (см. рис. 22) обратно в полость
всасывания и принимается равным 0,7...0,9.
Зубчатые колеса обладают реверсивностью, т. е. при изме-
нении направления вращения шестерен они изменяют направление
потока в трубопроводах, присоединенных к насосу.
Производительность насоса можно регулировать изменением
частоты вращения зубчатых колес или созданием специального
перепускного трубопровода с регулирующим краном для возврата
части нагнетаемого продукта во всасывающую полость.
Сравнительная оценка насосов. Центробежные насосы по
сравнению с другими насосами имеют следующие преимущест-
ва:
простота и компактность конструкции, небольшие линейные
размеры и масса при большой производительности;
непосредственный привод от электродвигателя, что повышает
КПД;
небольшая стоимость изготовления, монтажа, ремонта и
эксплуатации;
простота регулирования производительности и напора,
позволяющая выгодно применять их при работе с фильтрами;
непрерывная и плавная подача жидкости;
широта применения, так как этими насосами можно перека-
чивать жидкости со взвесями.
Недостатками центробежных насосов являются: залив перед
пуском их жидкостью; низкий КПД при небольшой производи-
тельности; резкое понижение КПД при перекачивании вязких
жидкостей.
Поршневые насосы имеют высокий КПД и обладают способ-
ностью самовсасывания. Эти насосы имеют ряд недостатков:
громоздкие размеры, наличие лекоизнашивающихся деталей
(клапанов), неравномерность подачи продукта и возможность
нарушения трубопроводов или самого насоса при перекрытии
свободного выхода продукта.
Винтовые насосы имеют преимущества поршневых и цетробеж-
ных насосов, однако сравнительно быстрый износ резины обойм
является их недостатком.
23. Машины для мойки сырья
Поступающие на переработку плоды и овощи подвергаются
мойке для удаления остатков земли, ядохимикатов. Для пере-
работки различных видов растительного сырья необходимо
использовать в консервных цехах различные типы моечных ма-
шин.
83
закусочных консервов, где
корнеплодов.
Рис. 23. Лопастная моечная машина
Лопастные моечные машины.
Эти машины применяют для мойки
сильно загрязненных корнепло-
дов (свеклы, картофеля, морко-
ви и т. п.).
Лопастная моечная машина
Х9-КЛА/1 (рис. 23) исполь-
зуется в поточно-механизи-
рованных технологических ли-
ниях по производству овощных
необходима предварительная мойка
Техническая характеристика моечной машины А9-КЛА/1
Производительность, кг/ч, не менее 3000
Установленная мощность, кВт, не более 3,0
Расход воды, м/ч 3,0
Частота вращения лопастного вала, с-1 0,41
Габариты, мм 4635x1060x1915
Масса, кг, не более 1100
Машина А9-КЛА/1 (см. рис. 23) состоит из станины /, ло-
пастного вала 2, барабана 3, привода 4, поддона 5. В опоре
станины со стороны загрузки находится люк для слива воды и
грязи при мойке машины.
Продукт загружается в бункер б и из него лопастью вала 2
перегружается в отсек 7 предварительной мойки, где он пере-
мешивается лопастями и посредством взаимного трения очи-
щается от грязи. Частицы грязи оседают на дно' и периоди-
чески выводятся из машины через сливной люк. Конструкция
машины предусматривает возможность сухой очистки корнеплодов
от грязи, для чего необходимо открыть полностью сливной
люк, а подачу воды в отсек первичной мойки ограничить до
0,2 м3/ч.
Лопастной вал проходит через все три отсека станины /,
осуществляет перемешивание и перемещение продукта, а также
выгрузку его через разгрузочное окно.
Барабан 5, представляющий собой перфорированную в нижней
части обечайку, расположен в отсеке 8 основной мойки. Через
отверстия в нижней части барабана частицы песка и грязи
оседают на дно ванны. Барабан закреплен двумя фиксаторами,
которые необходимо отпускать при санитарной обработке для
возможности его поворота.
84
В отсеке ополаскивания 9 осуществляется окончательная
мойка продукта.
Вода в машину подается через коллектор с запорным вен-
тилем. Уровень воды в ванне поддерживается переливным
патрубком.
Производительность лопастных моечных машин (кг/ч) рас-
считывается по формуле, которая применима Для шнековых
транспортеров,
Q == 3600яЯ25нр<р^,
где Л-радиус транспортирующих лопастей, м; 5 -шаг винтовой линии ло-
пастей, м; р-насыпная масса продукта, кг/м3; (р - коэффициент заполнения
поперечного сечения лопастного вала (0,15...0,3); ^-коэффициент, учи-
тывающий снижение производительности в результате некоторого обратного
движения продукта под действием встречного ему движения воды (0,8...0,9).
Барабанные моечные машины. Принцип вращающегося сетча-
того барабана с транспортирующим шнеком, помещенного в ван-
ну с водой, применяется для мойки твердых растительных про-
дуктов (корнеплодов, яблок, груш и т. п.).
Барабанная моечная машина (рис. 24) состоит из станины 3
с ваннами, барабана 2, привода J, лотка 4, душевого уст-
ройства 5, электрооборудования, включающего магнитный пус-
катель, пульт управления, предохранитель с плавкой вставкой,
выключатель и трансформатор.
Овощи непрерывно загружаются в машину через загрузочный
лоток, из которого они попадают в ванну предварительной
мойки, затем перебрасываются во вторую ванну, где подвер-
гаются вторичной мойке, затем ковшом перемещаются в третью
ванну, в которой ополаскиваются под душем. Промытые овощи
выгружаются в лоток и подаются на следующую технологическую
операцию.
Рис. 24. Барабанная моечная машина
85
Техническая характеристика барабанной моечной
машины А9-КМ-2
Производительность техническая, кг,
не менее
по яблокам
» моркови
Установленная мощность, кВт
Частота вращения барабана, с-1, не более
при мойке яблок
» » моркови
Расход воды, м3/ч
Давление воды в магистрали, МПа
Снижение бактериальной обсемененности про-
дукта после мойки (при исходной 3 *106 и бо-
лее), число раз, не менее
Габариты, мм
Масса, кг, не более
4000
3000
1,1
1,9
1,2
2±0,1
0,2...0,3
10
3390x1270x1600
810
Вентиляторные моечные машины. Они широко распространены
на консервных заводах. Вентиляторными эти машины называются
потому, что вода в отмоечной части подвергается турбулизации
воздухом от вентилятора.
Моечная машина Т1-КУМ-5 (рис. 25) предназначена для мойки
овощей и фруктов (кроме корнеплодов, листовых и бахчевых
культур).
Техническая характеристика моечной машины
Т1-КУМ-5
Производительность техническая (по 5,0
помидорам), т/ч
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч 4,1
Расход воды, м3/ч 5,0
Снижение бактериальной загрязненности 10
после мойки (при исходной 3 *106), число раз,
не менее
Габариты, мм 3805x1285x1790
Масса, кг 910
Рис. 25. Вентиляторная моечная машина Т1-КУМ-5
86
Продукт, предназначенный для мойки, загружается в моечное
пространство ванны, заполненной водой, где интенсивно моется
в результате барботажа посредством сжатого воздуха.
Из моечного пространства ванны 1 вымытый продукт выно-
сится наклонным транспортером 2, на верхней части которого
(перед выгрузкой) ополаскивается водой из душевого уст-
ройства 4. Выгружается продукт через лоток 3.
Первоначально ванна заполняется через душевое устройство
и патрубок, установленный на боковой стенке ее. В процессе
работы пополнение водой осуществляется через душевое уст-
ройство. Грязная вода сливается через боковые прорези в
стенке ванны.
Производительность вентиляторной моечной машины (кг/ч)
можно определить по общей формуле для производительности
ленточных транспортеров:
Q = 3600Bh(pvp,
где В -ширина ленты, м; Л - высота слоя сырья, м; ^-коэффициент за-
полнения ленты (0,6...0,7); v-скорость движения ленты, м/с
(v«• 0,12...0,16 м/с); р-насыпная масса сырья, кг/м3.
Достоинство вентиляторной моечной машины заключается в
том, что интенсивное движение потоков воды в ванне приводит
к удалению грязи с плодов в результате их трения между со-
бой. Недостатком является необходимость интенсивного опо-
ласкивания вымытого в ванне сырья вследствие того, что из-за
пузырьков воздуха на поверхности воды образуется слой гряз-
ной пены и при выходе из воды чистые плоды загрязняются.
Давление чистой воды в душевом устройстве должно быть не
менее 0,3...0,4 МПа.
Щеточные моечные машины. Эти машины используют для мойки
огурцов, баклажанов, кабачков и других овощей с твердой ко-
журой.
Машина Т1-КУМ-3 (рис. 26) состоит из ванны J, щеточных
барабанов 4, регулируемого поддона 3, элеватора 6, транс-
портера 8 с роликами 9, душевых коллекторов 5 и 10, привода
7 и электрооборудования.
Щеточные барабаны смонтированы в верхней части ванны.
Каждый барабан состоит из двух блоков, которые соединены
стяжками и собраны из щеток с капроновым волокном и щеток с
резиновыми пальцами.
Регулируемый поддон расположен под щеточными барабанами
и представляет собой раму 2 на эксцентрика^. В передней
части ванны на поддоне имеется металлическая решетка-
камнесборник.
Элеватор, установленный в конце ванны, представляет собой
вертикальный цепной транспортер с закрепленными на цепях
87
Вода
Рис. 26. Щеточная моечная машина Т1 -КУМ-3
лотками. Роликовый транспортер, расположенный за элеватором,
состоит из двух параллельных ветвей с пальцами, на которых
вращаются ролики 9.
Техническая характеристика щеточной моечной
машины Т1-КУМ-3
Производительность, кг/ч
по огурцам 4000
» баклажанам 3000
» кабачкам 3000
Расход воды, м3/ч 3
Скорость движения транспортного полотна, 0,19
м/с
Число щеток
вращающихся 5
невращающихся 5
Габариты, мм 4850x1300x1950
Масса, кг 1725
Душевые коллекторы установлены под элеватором и над ро-
ликовым транспортером.
Загруженный в переднюю часть ванны продукт попадает на
наклонный камнесборник, откуда подается под вращающиеся
щеточные барабаны. Зона загрузки служит также для предва-
рительного замачивания продукта и отделения от него всплыв-
ших органических примесей.
Поступающие под вращающиеся барабаны плоды перемещаются
вдоль поддона к элеватору, одновременно очищаясь от грязи. В
зависимости от размеров плодов расстояние между щеточными
барабанами можно изменять в пределах 50 мм. Попадая на эле-
ватор, плоды омываются струями воды из коллектора.
88
С элеватора плоды подаются на роликовый транспортер, на
котором вследствие вращения роликов они поворачиваются и
вторично смываются струями воды.
Вымытый продукт выгружается через разгрузочный лоток.
Производительность (кг/ч) щеточно-моечных машин
2у
Q = 36ООМ — <рр,
где Л-ширина ванны (длина щеток), м; d- диаметр плодов, например ка-
бачков, м; v -окружная скорость щеток на максимальном диаметре, м/с;
^-коэффициент заполнения щеток плодами по ширине ванны; /-расстояние
между соседними щетками; р- насыпная масса плодов, кг/м3.
Вибрационные моечные машины. В некоторых моечных машинах
для транспортирования сырья используется колебательное дви-
жение решетчатого полотна, на котором оно находится. Такие
машины называются вибрационными моечными.
Машина А9-КМ2-Ц предназначена для мойки и ополаскивания
мелкоплодных фруктов и овощей, ягод и бобовых культур.
Машина может применяться для охлаждения этих продуктов
после их тепловой обработки.
Техническая характеристика машины А9-КМ2-Ц
Производительность техническая, кг/ч 4000
Потребляемая электроэнергия, кВт 0,75
Расход воды, м3/ч 3,0
Снижение бактериальной обсемененности после 10
мойки при исходной 3 ЧО6, число раз, не менее
Габариты, мм 2000x682x1700
Масса, кг 320
Основным рабочим органом машины является вибрационная
рама, которая может осуществлять возвратно-поступательное
движение. Вибрационная рама имеет решетчатое полотно, изго-
товленное из прутков, расположенных перпендикулярно направ-
лению движения продукта.
Решетчатое полотно (сито| состоит из участков, имеющих
угол наклона 3° в сторону движения продукта и чередующихся с
участками, имеющими подъем от 6 до 15° к горизонту. Такое
чередование участков на пути прохождения продукта способ-
ствует полному отделению отработавшей воды на каждом участ-
ке. Конструкция позволяет менять углы наклона участков по-
лотна и фиксировать их в заданном положении.
Вибратор представляет собой инерционный колебатель, со-
стоящий из двух маховиков, расположенных на двух параллель-
ных валах, соединенных между собой зубчатой передачей. Ду-
шевое устройство - это коллектор, снабженный специальными
насадками, обеспечивающими создание конического водяного
душа.
89
Через разгрузочный лоток вымытое сырье передается на сле-
дующую технологическую операцию.
Производительность вибрационных моечных машин рассчи-
тывается по формулам, применяемым для вибрационных транспор-
теров. Из описания конструкции моечной машины видно, что
плоды во время мойки передвигаются по склону вниз (3°) и по
склону вверх (6... 15°), поэтому этот механизм следует рас-
считывать на условия движения плодов вверх под действием
инерционных сил.
Ориентировочная производительность моечной машины
(кг/ч)
Q = 3600BAvnp^p,
где В - ширина сита, м; А-толщина слоя
/gtg(<p + а)
-г / --------------- -средняя скорость продукта,
V 27-
продукта, м; ипр
м/с; г-радиус криво-
шипа, м; у?-угол трения плодов о поверхность сита; «-угол наклона си-
та; - коэффициент проскальзывания продукта (0,5...0,7); коэф-
фициент заполнения полотна сита; р-насыпная масса продукта, кг/м3.
2.4. Оборудование для мойки стеклянной тары
Стеклянная тара перед поступлением в производственный цех
проходит следующие операции: подготовку к мойке, мойку, де-
зинфекцию, шпарку. Основным процессом является мойка стек-
лянной тары. Технологический процесс обработки в современных
моечных машинах примерно одинаков.
Эффективность работы машины для мойки стеклянных банок,
предназначенных для фасования пищевых продуктов, оценивается
прежде всего полнотой удаления загрязнений как с внутренней,
так и с наружной поверхности, а также снижением микробиаль-
ной обсемененности внутренней поверхности их.
В настоящее время почти все моечные машины для стеклянной
тары относятся к отмочно-шприцевальному типу. В этих машинах
тара погружается в различные моющие растворы, а затем под-
вергается многократному шприцеванию. Наиболее распространены
многорядные конвейерные машины, обеспечивающие высокую про-
изводительность при сравнительно малых габаритах.
По технологическому назначению различают бутылкомоечные и
банкомоечные машины для мелкой тары (от 0,2 до 1,0 л) и для
крупной тары (от 3 до 10 л).
Машина СП-72. Она предназначена для мойки стеклянных ба-
нок вместимостью 500, 650, 800 и 1000 см3, поступающих со
стекольных заводов или возвращенных потребителем. При заказе
машины указывается вместимость банок, которые она должна
обрабатывать.
90
Техническая характеристика моечной машины СП-72
Производительность, банок в час 600
Длительность кинематического цикла, с Продолжительность пребывания банок в машине, 9,4
12,4
мин Расход
водопроводной воды при давлении 0,15 МПа, 15
м3/ч
пара, кг/ч 800
Давление пара, МПа 0,3...0,25
поступающего в машину
при отпаривании банок на выходе машины 0,02...0,05
в системе шприцевания 0,01...0,25
Температура, °C 10
поступающей в машину водопроводной воды,
не менее
оборотной воды в ванне 60...95
подогре!ой водопроводной воды 60...95
щелочного раствора
в первой ванне 45...50
во второй ванне 80...85
Жесткость воды, мг *экв/л, не более 3,5
Количество моющего раствора, м3
в первой щелочной ванне 2
во второй щелочной ванне 3,8
в ванне оборотной воды 3,2
Установленная мощность электродвигателей, кВт 19,2
Габариты, мм 6420x3450x2450
Масса, кг
без моющего раствора и банок 13500
с моющим раствором и банками 20900
Машина СП-72 (рис. 27) по принципу действия является цеп-
ной отмочно-шприцевальной с ритмично-прерывистым движением
основного конвейера с банконосителями.
Рис. 27. Моечная машина СП-72
91
Загрузка банок с подводящего конвейера в машину, все опе-
рации мойки и выгрузка их на отводящий конвейер происходят
автоматически.
Банки поступают на конвейер загрузки 7, затем на акку-
мулятор 76, по мере заполнения которого распределяются на
шестнадцать ручьев и подаются к столу механизма загрузки 75.
Планка-толкатель механизма загрузки захватывает снизу шест-
надцать банок, по трубчатым направляющим подходит к банко-
носителям 77, находящимся в это время на высоте, и затал-
кивает банки в гнезда носителей. Далее банки поступают в
ванну для предварительной отмочки и во вторую ванну для
окончательной отмочки. Затем банки шприцуются через трубы 9
и ополаскиваются моющим раствором с лотка 10.
При повороте носителей на звездочке 6 натяжного вала на
горизонтальную плоскость выливается моющая жидкость, нахо-
дящаяся в банках. Носители подводят банки в зону щелочного
шприцевания, где производится шприцевание внутренней полости
банок в четырех позициях и наружное ополаскивание щелочным
раствором из труб 5 и короба 4. Затем носители с банками
погружаются в третью ванну (верхнюю) с горячей оборотной
водой, где осуществляется отмочка.
Во время остановки носителей в банки с горячей водой вво-
дятся сопла, через которые внутрь банок подается пар. В ре-
зультате барботажа острым паром интенсифицируется процесс
мойки. Далее носители поступают в зону шприцевания оборотной
водой. Шприцевание внутренней поверхности банок происходит
на четырех позициях, а наружное ополаскивание - на двух по-
зициях. Затем осуществляется внутреннее и наружное ополас-
кивание подогретой водопроводной водой при температуре
60...95° С и окончательная обработка паром. После ошпарива-
ния банки по направляющей ^поступают к механизму выгрузки 14
и дальше конвейером 2 выгрузки подводятся к месту розлива
продукта.
В задней части корпуса 3 имеется отсек 8 для сбора эти-
кеток. Для удержания банок в кассете имеются направляющие 7,
72, 13.
Машина СП-70. Она предназначена для мойки стеклянных ба-
нок вместимостью 2000 и 3000 см3.
Техническая характеристика машины СП-70
Производительность, банок в час 1200
Длительность кинематического цикла, с 17,54
Продолжительность пребывания банок в машине, мин 18
Расход
водопроводной воды при давлении 0,15 МПа, м3/ч 8
пара, кг/ч 700
92
Давление пара, МПа:
поступающего в машину при ошпаривании банок в системе шприцевания 0,3...0,5 0,02...0,05 0,1...0,2
Жесткость воды, мг *экв/л, не более 3,5
Температура, °C, не менее
водопроводной воды 10
1 воды при шприцевании 60...95
Моющего раствора
в первой ванне 40...45
во второй ванне 80...85
Количество моющего раствора, м3 ,
в первой ванне 2
во второй ванне 4
Установленная мощность электродвигателей, кВт 18,6
Габариты, мм 7150x2700x2470
Масса, кг
без моющего раствора и банок 8940
с моющим раствором и банками 14250
Машина СП-70 (рис. 28) является цепной отмочно-
шприцевальной машиной.
Банки поступают на конвейер загрузки /6, который подает
их на аккумулятор /5, по мере заполнения его банки разде-
ляются на семь ручьев и подаются к столу 14 механизма за-
грузки. Планка-толкатель механизма загрузки захватывает семь
банок, подводит к носителям 8 и заталкивает банки в их гнез-
да, а затем в первую отмочную ванну.
На петле перехода из первой ванны во вторую раствор из
банок сливается обратно в ванну, а банки погружаются в
моющий раствор второй ванны для окончательной отмочки.
После отмочки во второй ванне носители с банками, напол-
ненными моющим раствором, движутся вверх по наклонной на-
Рис. 28. Моечная машина СП-70
93
правляющей, где дважды шприцуются через трубы 5 и 9 и опо-
ласкиваются моющим раствором, стекающим с лотка 11.
При повороте носителей на звездочке 6 натяжного вала на
горизонтальную плоскость моющая жидкость, находящаяся в бан-
ках, сливается, и носители подходят в зону 4 щелочного
шприцевания. Здесь происходит шприцевание внутренней полости
банок в четырех позициях и наружное ополаскивание в двух
позициях через шприцевые трубы и два дырчатых корыта. ДаДее
носители поступают в зону 2 шприцевания оборотной водой.
Шприцевание внутренней поверхности происходит на восьми
позициях, а наружное-на четырех. В ванночку 3 стекает вода
с большим содержанием щелочи.
Далее осуществляются внутреннее шприцевание и наружное
ополаскивание банок водопроводной водой температурой
60...95° С и окончательная обработка паром.
Вымытые банки по направляющей 1 подаются к механизму вы-
грузки /7, а затем на конвейер выгрузки. В задней части
корпуса имеется отсёк 7 для сбора этикеток. Для удержания
банок в носителях в отмочных ваннах установлены направляющие
10, 12 и 13. Аккумулятор представляет собой стол-рольганг.
Машина СП-60М. Она предназначена для мойки стеклянных
банок вместимостью 500, 650, 800 и 1000 см3.
Техническая характеристика машины СП-60М
Производительность, банок/ч 3000
Длительность кинематического цикла, с 12
Продолжительность пребывания банок в машине, 13,4
мин
Количество моющего раствора в отмочной ванне, м3 Расход воды при давлении 0,15 МПа, м3/ч 2,4 7,1
Давление пара, МПа 0,4...0,5
Жесткость воды, мг *экв/л, не более 3,5
Температура воды, °C 5...50
Давление раствора в системе, МПа водяного шприцевания 0,15...0,25
щелочного шприцевания 0,1...0,15
Установленная мощность электродвигателей, кВТ 18
Габариты, мм 6400x2700x2400
Масса, кг без моющего раствора и банок 8500
с моющим раствором и банками 13000
Машина СП-60М (рис. 29) представляет собой закрытый свар-
ной корпус, в нижней части которого расположены две отмочные
ванны для моющего раствора и воды, а в верхней части - ванна
для оборотной воды.
Банки подводятся к машине и отводятся от нее пластинча-
тыми конвейерами 8. Банки с конвейера загрузки подаются на
аккумулятор 10 и стол загрузки, затем планками механизма
94
Рис. 29. Моечная машина СП-60М
загрузки // — в гнезда носителей 5. Носители основного кон-
вейера 6 с банками входят в первую водяную отмочную ванну
12, температура воды в которой 40...45° С. На петле перехода
из первой ванны во вторую вода из банок выливается в первую
ванну, а банки погружаются в моющий раствор второй ванны 13
при температуре 80...85° С. В дальнейшем носители с банками
движутся вверх по наклонной направляющей 1 и дважды обра-
батываются моющим раствором в шприцевальной системе 5.
Выйдя на верхний прямой участок ванны 4, банки подвер-
гаются внутреннему шприцеванию в трех позициях и наружному в
двух позициях оборотной водой температурой 40...45° С. Затем
банки по два раза шприцуются внутри и снаружи чистой водой
температурой 50...55° С. При дальнейшем движении носителей
остатки воды стекают с внутренней и наружной поверхности
банок.
Для подогрева моющего раствора во второй отмочной ванне
установлены подогреватели 14. Вода в первой отмочной ванне
подогревается путем подачи оборотной воды из верхней ванны
через вентиль, а в период подогрева - путем барботирования
паром. Чистая горячая вода для шприцевания банок подогре-
вается барботированием пара непосредственно в воду в спе-
циальной ванне.
Механизм 2 удаления этикеток представляет собой вра-
щающийся сетчатый барабан, внутри которого размещен лоток
сбора этикеток. Привод вала барабана осуществляется от
электродвигателя. Механизм 7 выгрузки банок служит для вы-
талкивания вымытых банок на конвейер. На электродвигателе 9
95
привода машины установлено реле контроля скорости, позво-
ляющее почти мгновенно остановить электродвигатель.
Технологический расчет моечной машины. Теоретическая
производительность моющих машин с ритмично-прерывистым дви-
жением носителей (банок в час)
QTeop3600wi/r,
где т - количество гнезд в носителе; Т - длительность кинематического
цикла, с.
Техническая производительность QTeXH меньше теоретической
QTeop> так как ПРИ этом должны учитываться коэффициент за-
полнения носителей <pv коэффициент использования кинемати-
ческого цикла (р2, коэффициент точности поддержания скорости
цепного транспортера <р3 и т. п.
<2техн =
Длительность движения конвейера
тдв = ат = ат/дсск,
где а-часть кинематического цикла, затрачиваемая на движение; (?сск~
производительность, банок в секунду.
Аналогично длительность покоя
rn = pT-pm/QCCK>
при этом а + 3 = 1,
где 3 “ часть цикла, Затрачиваемая на остановку.
Общая продолжительность шприцевания
Тшп “TnS"Pws/QceK.
где -число шприцеваний.
Общая продолжительность отмочки
где р — относительное количество носителей, одновременно погруженных в
жидкость.
Продолжительность мойки
finis nip nt
Тепловой расчет моечной машины. При составлении тепло-
вого баланса моечной машины учитывается:
Qj - тепло, вносимое стеклянной тарой, Qx =
Q2 - тепло, вносимое водопроводной водой, Q2 = wt2;
Q3 - тепло, вносимое паром, Q3 = Di;
96
Q4-тепло, уносимое стеклянной тарой, Q4 = QcevGcxt3,
Q5 - тепло, уносимое водой в канализацию, Q5 = wt4;
Q6-тепло, уносимое конденсатом, Q6 = Z>/K;
Q7-тепло, теряемое в окружающую среду, Q7 = Fa(t5 - /б);
где (?сек - производищльность машины, банок/с; (7-масса одной, банки, кг;
Cj - теплоемкость стекла, кДж/(кг-°С); ^-температура поступающей в
машину стеклотары, °C; w-количество свежей воды, поступающей в машину,
л/с; t2 ~ температура свежей воды, °C; D- количество пара, необходимое
для нормальной работы машины, кг/с; /-теплосодержание греющего пара,
кДж/кг; tK - температура конденсата, °C; t3 - температура стеклотары при
выходе из машины, °C; /4 - температура сливаемой в канализацию воды, °C;
/’-поверхность теплоизлучения корпуса моечной машины, м2; а- коэф-
фициент теплоотдачи, Вг/(м2 • °C); /5-средняя температура корпуса . моеч-
ной машины; /6-средняя температура воздуха в помещении, °C.
Тепловой баланс выразится уравнением
Qi + Ог + 2з= Од + Qs + Qb + От-
Решая это уравнение теплового баланса, получим расход
пара (кг/с)
D __ Qce.Go^ - /2) + w(t4 - r2) + mtt5 - r6)
z “
Расчет моечной машины на прочность. Расчитывают машинутак
же, как транспортер, прерывистое движение которого осущест-
вляется храповым механизмом.
Рассматривая цепной транспортер с одной ведущей звездоч-
кой и с несколькими направляющими зубчатыми колесами, рас-
считывают необходимое тяговое усилие. По этому значению оп-
ределяется потребная мощность привода. Расчет редуктора и
приводной цепной передачи изложен в гл.1.
При расчете цепного транспортера вводится специальный
коэффициент, учитывающий условия работы (температурные ко-
лебания воды и моечных растворов, пары щелочи и т. п.)
2.5. Оборудование для инспектирования, сортирования
и калибрования плодов и овощей
Для обеспечения требований к готовой консервированной
продукции необходимо направить на технологическую линию
сырье, соответствующее стандартам технологической инструк-
ции. На консервных заводах имеются устройства и машины для
инспеции кондиционной и отбраковки некондиционной продукции.
Это оборудование может быть использовано и как транспортное
средство.
Инспекционные и сортировочные конвейеры. По конструкции
они практически не отличаются от ленточных конвейеров. По-
даваемый медленно движущейся лентой инспектируемый продукт,
7 Зак. 809 97
расположенный в один слой, осматривают рабочие, стоящие по
обе стороны конвейера. Некондиционное сырье снимают и сбра-
сывают через лотки на отводящий конвейер или в специальные
контейнеры либо ящики.
Недостатком ленточных конвейеров является недоступность
осмотра нижней части продукта, лежащего на ленте. Для
устранения этого разработаны инспекционные конвейеры с ро-
ликовым транспортным полотном. При движении его ролики,
лежащие на резиновых опорах-полочках, вращаются и повора-
чивают плоды, находящиеся на них в один слой. Благодаря
вращению плодов шарообразной или близкой к цилиндру формы
можно осмотреть всю поверхность.
Ширина и длина инспекционного конвейера зависит от его
производительности и наоборот.
При двустороннем обслуживании длина конвейера (м)
aQ
L-— + l + p,
2q
где Q “ производительность конвейера - количество сырья, поступающее на
инспекцию, кг/ч; а-ширина рабочего места, м; q-норма выработки рабо-
чего, кг/ч; Z-длина душевого устройства, м; р - неиспользуемая длина
ленты транспортера, м.
Производительность инспекционного конвейера (кг/ч)
Q = ЗбООпЛАЛру,
где н-число парных рабочих мест (ti^Q/2q)\ Ь-ширина инспекционной
ленты или роликового полотна (0,6...0,9 м); к - коэффициент заполнения
плоскости полотна (0,8...0,9); Л-толщина одного слоя инспектируемого
продукта, м; р-насыпная масса продукта, кг/м3; и-скорость движения
инспекционного полотна (0,10...0,12 м/с).
Инспекция сырья может быть совмещена с сортировкой егр по
степени зрелости, цвету и т. д. Производительность сорти-
ровочных конвейеров рассчитывают с учетом нормы выработки
рабочего на этой операции - qc. На основании этого опреде-
ляют количество парных мест пс = Q/2qc. Скорость движения
сортировочного полотна принимается такой же, как и для ин-
спекции.
Конвейер А9-КТФ состоит из каркаса, приводной и
натяжной станций, роликовой опоры, ленты, шарового катка,
домкрата, лотка, сборника и электрооборудования, включающего
в себя двигатель, переключатели, пост управления, трансфор-
матор.
Техническая характеристика конвейера А9-КТФ
Производительность, т/ч 3,0
Скорость движения ленты, м/с 0,1; 0,18
Высота ленты над уровнем пола, м 0,8...0,9
Ширина ленты, мм 800
98
Высота, мм
загрузки
разгрузки
Установленная
Габариты, мм
Масса, кг
мощность, кВ г
1000... 1100
600...700
0,75
5500х|400х1100
850
Специальные продольные планки разделяют ленту по направ-
лению движения на три зоны. Из боковых зон одну из фракций
инспектируемого продукта при сортировке перекладывают в
среднюю зону. При использовании конвейера только в качестве
инспекционного планки можно снимать. При этом лоток для
разгрузки демонтируют. При работе конвейер устанавливают на
четырех домкратах, при помощи которых можно регулировать
высоту ленты над уровнем пола. Режим работы - непрерывный.
Конвейер ленточный сортировоч-
ный А9-К1-1.10,0 и его модификация предназначены для раз-
деления плодоовощного сырья по степени зрелости, цвету, пят-
нистости, ожогам и отбраковки некондиционных продуктов.
В зависимости от производительности, габаритов и массы
конвейеры имеют несколько модификаций (табл. 3).
3. Техническая характеристика конвейеров тина А9-К1
Показатели А9-К1-1.5,0 A9-K1-0.5,0 Л9-К1-1.10,0 Л9-К1-0.10,0
Производитель- ность, т/ч Габариты, мм 5 5 10 10
длина 6790 4940 7790 7500
ширина 1190 1190 1390 1400
высота 2100 1200 2100 1200
Масса, кг 1050 850 1150 1050
Конвейер состоит из станины, приводной и натяжной стан-
ций, загрузочного устройства, рабочего полотна, перегрузоч-
ного устройства, карманов, привода, электрооборудования и
элеватора с ополаскивающим устройством.
Сырье поступает в загрузочное устройство, где регули-
руемая заслонка обеспечивает равномерное распределение про-
дукта по всей ширине рабочего полотна. Бортами оно разделено
на три части, в центральную направляется отсортированный
продукт. Между местами обслуживания имеются карманы, в кото-
рых отсортированный для переработки продукт может накапли-
ваться или сразу перегружаться в контейнер.
Конвейер роликовый сортировоч-
ный А9-К2-1.10,0 предназначен для разделения плодоовощного
сырья по степени зрелости, цвету, пятнистости, ожогу и от-
7
99
браковки некондиционных продуктов. В зависимости от произ-
водительности) габаритов и массы конвейеры имеют несколько
модификаций.
Техническая характеристика конвейера А9-К2-1.10,0
Скорость движения рабочего полотна, м/с 0,15
Высота рабочего полотна над уровнем пола, мм 900
Ширина рабочего полотна, мм 1000
Высота, мм
загрузки 1100
разгрузки 1600... 1650
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч 1,1
Расход воды на ополаскивание 1 т сырья, м3/ч 1,0
Конвейер состоит из станины, приводной и натяжной стан-
ций, загрузочного устройства, рабочего полотна, перегрузоч-
ного устройства, карманов, привода, электрооборудования и
элеватора с ополаскивающим устройством.
Конвейер инспекционный ролико-
вый А9-КТ2-0 предназначен для инспекции и ополаскивания
овощей и фруктов.
Техническая характеристика конвейера А9-КТ2-0
Производительность (по томатам), т/ч 3
Расход воды (при давлении 0,2...0,3 МПа), м3/ч 3
Скорость движения транспортерного полотна, м/с 0,12
Ширина транспортерного полотна, мм 550
Установленная мощность, кВт 0,6
Габариты, мм 4250x1212x1700
Масса, кг 570
Конвейер А9-КТ2-0 (рис. 30) состоит из каркаса 5,
транспортного полотна /, загрузочного бункера 2, карманов 4,
привода 5 и душевого устройства 6. На каркасе укреплены
подшипники ведущего и натяжного валов со звездочками. Звез-
дочки несут на себе тяговую цепь с транспортерным полотном,
выполненным из дюралюминиевых роликов диаметром 70 мм.
При движении полотна ролики перекатываются по резиновым
направляющим, заставляя поворачиваться находящийся на них
продукт, что обеспечивает лучшие условия инспекции.
На полотно продукт поступает через загрузочный бункер,
снабжённый заслонкой, регулирующей толщину слоя продукта.
Для удаления отходов по длине конвейера с обеих сторон рас-
положены специальные карманы.
Продукт, прошедший инспекцию, ополаскивается водой из
душевого устройства, установленного над наклонной частью
конвейера. Выгружается продукт через регулируемый по высоте
лоток.
100
Рис. 30. Инспекционный роликовый кон-
вейер Л9-КТ2-0 5
Калибровочные машины. Их используют для сортировки плодов
по размеру. Схемы калибрующих устройств показаны на рис. 31
Тросовое калибрующее устройство (рис. 31, а) состоит из
двух непрерывнодвижущихся расходящихся тросов 1. Плод 2 на-
ходится на тросах до тех пор, пока расстояние I между ними
будет меньше диаметра плода. Когда расстояние между тросами
/1 станет больше диаметра плода J, последний падает в соот-
ветствующий отсек приемного бункера. Аналогичный принцип
действия имеют и другие калибрующие устройства: валково-
ленточное (рис. 3, б), где рабочими органами являются лен-
точный конвейер 7 и ступенчатый вал 2; с двумя ступенчатыми
валами (рис. 31, в); с коническими валами (рис. 31, г); со
шнеками (рис. 31, д).
На рис. 31, с показано калибрующее устройство, в котором
плоды самоцентрируются. Подаваемые ленточным конвейером 1
плоды поступают на вращающийся конический диск 2. Плоды са-
моцентрируются, скатываются вниз к щиткам 5, положение кото-
рых в зависимости от* размеров плодов можно регулировать
винтом 4. Таких устройств вокруг диска пять. Таким образом
можно калибровать исходное сырье на пять фракций. Отка-
либрованное сырье отводится желобами 5, которых также пять.
Частоту вращения диска можно изменять путем перемещения ро-
лика 6.
Производительность калибровочной машины (кг/ч)
V
Q » 3600 — <pmz,
где v -скорость перемещения плодов по калибрующему органу, м/с; d~
средний диаметр плода или его длина (для плодов типа огурцы, кабачки), м;
<р в 0,6...0,65- коэффициент заполнения калибровочного полотна (ручья);
т- средняя масса плода, кг; z- число ручьев (пар тросов, валов и
т. п.).
101
д
Рис. 31.
е
Схемы калибрующих уст-
ройств:
а - тросовое: б — валково-ленточ-
ное; в-со ступенчатыми валами;
г и d-со шнеками с изменяющимся
диаметром; е-с самоцентрированием
плодов
Использование таких уст-
ройств рассмотрим на примере
универсальной калибровочной
машины (рис. 32).
изготовлена из стального про-
колесах. Загрузочный бункер 4
Сварная станина 10 машины
ката и установлена на четырех
расположен над пятью узкими наклонными ленточными конвейе-
рами 5, снабженными скребками 5. Вращающиеся сбрасыватели 2
подают продукт в калибрующую головку 1. Здесь расположено
пять пар ступенчатых валиков 7, вращающихся навстречу друг
другу. Комплект, состоящий из ступенчатых и шнековых валиков
разных размеров, позволяет калибровать плоды и овощи, раз-
личные по форме и величине. Калибрующая головка укреплена на
станине 10 при помощи кронштейна 6.
В сборник 8 плоды выпадают из калибровочной головки. При
этом, чем больше расстояние между загрузочным бункером и
плодами, тем большего размера плоды находятся в сборниках,
так как большая щель расположена под ними.
Ленточный конвейер 9 установлен под разгрузочными бун-
керами. По мере заполнения одного из них его разгружают на
ленточный конвейер и подают на следующую операцию плоды од-
ного размера.
Привод машины состоит из электродвигателя с червячным
редуктором и цепных передач, вращающих ступенчатые валики
или шнеки.
На заводах имеются машины дискового типа, у которых рас-
ходящаяся щель свернута в окружность.
102
1.6. Оборудование для измельчения плодов и овощей
в производстве соков
После мойки и инспекции плоды и овощи направляют на линии
производства соков. Эти линии могут выпускаться машино-
строительными заводами как комплектами, так и в виде раз-
розненного оборудования. Первой операцией воздействия на
растительную ткань при производстве соков является измель-
чение.
Расчет процесса измельчения. Механическое измельчение
сырья основано на приложении внешних сил, превышающих моле-
кулярные силы сцепления.
При дроблении происходит деформация продукта. В соответ-
ствии с теорией упругости абсолютная работа деформации (кДж)
(Г2 у
где (Г - напряжение, Па; У-объем деформируемого материала, см1; Е- мо-
дуль упругости первого рода, Па.
Работа деформации тела до разрушения, отнесенная к еди-
нице объема, H = A/V для данного материала является по-
стоянной величиной, характеризущей его структурно-
механические свойства. Экспериментально установлено, что для
дробления одного килограмма томатов следует затратить энер-
гии 0,8...1,0 кДж, для 1 кг яблок - 1,25...1,5 кДж. По из-
вестным механическим характеристикам раздробляемого продукта
рассчитывают необходимые окружные скорости дробилок ударного
действия и мощность привода.
Определяющим показателем дробления является размер частиц
измельченного материала, т. е. дисперсность системы. Реаль-
ные системы не только полидисперсны, но и могут состоять из
частиц самой разнообразной формы: сферической, кубической,
пластинчатой и т. д. При неправильной форме частиц оказы-
вается возможным вести расчет по эквивалентному радиусу или
ребру, т. е. по радиусу или ребру того шара или кубика, ко-
торый по объему или массе равен действительной частице.
В практике при грубом дроблении за размер частицы при-
нимают диаметр отверстий сита, через которое частицы иссле-
дуемого материала еще могут проходить. Также широко приме-
няют методы определения размера частиц по скорости отстаи-
вания. В связи с этим за эквивалентный радиус принимают
также радиус тех сферических частиц, которые имеют одинако-
вые с рассматриваемыми частицами произвольной формы скорости
отстаивания.
Вследствие того что в понятие эквивалентного размера в
различных случаях вкладывают неодинаковый смысл, необходимо
104
каждый раз пояснять, что имеется в виду - эквивалентные
частицы по объему, массе или же частицы, обладающие одина-
ковым «гидравлическим значением», т. е. движущиеся с равными
скоростями при отстаивании в спокойно стоящих сосудах.
Для практических целей разработаны простые и удобные для
производственного использования приемы определения средней
дисперсности смесей, позволяющие обойтись без кропотливого
непосредственного подсчета числа частиц отдельных размерных
классов. Для некоторых продуктов при консервировании поль-
зуются ситовым анализом. В этом случае при помощи решетных
классификаторов разделяют пробу материала на размерные
фракции.
Решетный классификатор представляет собой прибор с набо-
ром расположенных один над другим сит с различными в каждом
сите, но одинаковыми в каждом из них отверстиями. После про-
сеивания образца измельченного продукта определяют массу
остатка на дне классификатора и на каждом из сит. По этим
данным легко вычисляют средневзвешенный диаметр (мм):
Л/=
б/0 + dx dY + d2 d2 + d3 dn_x + dn'
+ -7—+ ~~P2 * - * —2-Л,
100
где Po, P2,...Ptl - количество остатка соответственно на дне класси-
фикатора и на отдельных ситах, % от общей массы исследуемого образца; d0,
d2,...dn -диаметры отверстий соответствующих сит, мм (причеги
б/0-это максимальный диаметр в пробе).
Если каким-либо способом определен гранулометрический
состав смеси, то среднее значение степени дисперсности проще
всего подсчитать, найдя средневзвешенную кубическую величину
по формуле
4- djP2 4- d*P3 4- ... 4- d*Pn
100
где dn -диаметр частицы, средний для данного размерного класса, мм;
Рп - содержание данного размерного класса, % от общего числа.
Средняя степень дисперсности (по радиусу) равна обратной
величине радиуса г .
Степень измельчения плодов имеет решающее значение в про-
цессах получения соков (продолжительность, выход сока, со-
держание взвешенных частиц и т. д.). Наличие большого коли-
чества мелких частиц затрудняет очистку от мякоти. Поэтому
дробление необходимо провести таким образом, чтобы получен-
ная дробленная смесь (мезга) имела оптимальный гранулометри-
ческий состав в зависимости от метода получения сока.
105
Дробилки. Грубое измельчение растительного сырья произ-
водится на дисковых и ножевых дробилках.
В дисковых дробилках рабочим органом является горизон-
тальный диск с ножами. Частоту вращения диска рассчитывают в
зависимости от продолжительности падения измельчаемого про-
дукта с высоты Л. Известно, что путь свободно падающего тела
в безвоздушном пространстве
Л = £Т2/2,
где т-время падения, с; #-ускорение свободного падения, м/с2.
Отсюда т = / 2/i/g '•
Промежуток времени между подходом ножей к бункеру дро-
билки
т' = 60/лг,
где z — число ножей; л-частота вращения диска, об/мин.
Для нормальной работы необходимо т' > т. Из предыдущих
зависимостей получим частоту вращения диска (об/мин):
Производительность дисковых машин (кг/ч)
тг/)2
Сд.д. s 60nz/l
где D- диаметр диска, м; р- насыпная масса плодов, кг/м3; ^-коэф-
фициент использования режущей кромки ножей (<р = 0,6...0,65); 0-коэффи-
циент использования площади диска (живое сечение отверстий в диске
(0~ 0,2.. .0,3).
Вальцовые (одно- или двухбарабанные) машины применяют для
измельчения винограда с гребнями и ягод.
Производительность вальцовых дробилок (кг/ч) рассчиты-
вают, исходя из объема сплошной ленты материала толщиной б,
движущейся с окружной скоростью, равной окружной скорости
поверхности йалка,
D
<2В.Д = 3600 —l8wkp<p,
где D и L-диаметр и длина валка, м; б-зазор между валками, м;
WM - угловая скорость вращения валка, рад/с; р~ насыпная масса плодов,
кг/м3; <р - коэффициент использования технической производительности, учи-
тывающий проскальзывание продукта и заполнение зазора между валками.
Ножевые дробилки имеют рабочий орган, представляющий со-
бой массивный барабан, на поверхности которого установлены
ножи.
106
Производительность ножевых дробилок (кг/ч) определяется
объемом продукта, захватываемого рабочими органами за один
оборот барабана,
3600
где (р - коэффициент, учитывающий проскальзывание продукта (для мягких
плодов (р = 0,5. ..0,6, для твердых <рв 0,1. ..0,4); У-объем стружки, сни-
маемой с продукта за один проход рабочего органа, м3; Ь)- угловая ско-
рость вращения барабана, рад/с; z- число ножей дробилки; р- насыпная
масса плодов, кг/м3.
ПД/3
360
5/,
где Z)-диаметр барабана, м; /3-угол соскабливания, град; б-выступ
ножа над поверхностью барабана, м; /-длина лезвия ножа, м.
Дробилка Д1 -7,5 предназначена для измельчения ово-
щей и плодов без косточек в линиях по производству натураль-
ных и купажированных соков из яблок, груш, айвы, моркови,
свеклы, а также в линиях по переработке тыквы на пюре.
Техническая характеристика дробилки Д1-7,5
Производительность техническая, кг/ч
по яблокам 7500
по моркови 2500
Содержание дробленых частиц (по яблокам),%
размером 3...8 мм, не менее 80
размером до 2 мм и 8... 10 мм, не более 20
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч 7,5
Частота вращения ротора, с-1 24,2
Габариты, мм 810x485x920
Масса, кг, не более 260
Дробилка состоит из корпуса, привода, ротора и режущего
устройства. Корпус представляет собой жесткую коробчатую
конструкцию, на которой монтируются все остальные узлы. В
верхней части корпуса Имеется загрузочный бункер.
Режущее устройство изготовляется двух типов: ножевое и
терочное. Ножи пилообразной формы укрепляются в специальных
обоймах, имеющих щели для удаления срезанного продукта, и
предназначены для тонкого измельчения. Сменным плоским ножом
можно измельчать продукт на пластины.
Режущее устройство ножевого типа используется для дроб-
ления твердых продуктов (моркови и т. п.), а режущее уст-
ройство терочного типа - для дробления мягких сортов яблок.
На валу ротора размещены подающий винт и четыре рабочих
бича.
107
Сырье поступает в дробилку через бункер и подающим вин-
том, закрепленным на валу ротора, забрасывается в рабочую
полость. Здесь оно подхватывается бичами ротора, центробеж-
ной силой прижимается к режущему устройству и продвигается
через ножи или терочную поверхность. Измельчаясь, продукт
свободно выпадает через щели устройства или терку вниз.
Дробилки Д2-7,5 и Д2-15 предназначены для измель-
чения томатов с одновременным отделением семян, сохраняющих
свойства всхожести. После переналадки машины можно дробить
томаты без включения семяотделителя.
Дробилки Д2-7,5 (рис. 33) и Д2-15 конструктивно одинако-
вы, различаются лишь производительностью, мощностью привода
и массой (табл. 4).
4. Техническая характеристика дробилок
Показатели Д2-7,5 Д2-15
Производительность, кг/ч 7500 15000
Размеры дробленых частиц, мм, не более 20 20
Выход семян, % к их содержанию в сырье Количество дробленых семян, %, не более 50 50
20 20
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч Частота вращения, с'1 3 5,2
валков мялки 1,5 4,5
шнека 4,5 6,75
бичевого вала 15,6 23,7
Габариты, мм 1850x500x2050
Масса, кг, не более 545 552
Все основные узлы собраны на общей станине 4. Лопастные
валы мялки, шнек и ножевое устройство сепаратора имеют общий
привод и смонтированы в своих корпусах. Протирочная машина
выполнена как самостоятельная
Рис. 33. Дробилка Д2-7,5
с индивидуальным приводом.
При работе дробилки в режи-
ме измельчения (без отделения
семян) необходимо снять сбор-
ник сепаратора и заглушить
окно в плоской части корпуса,
используя резьбовые отверстия,
расположенные по контуру окна.
При этом нужно отключить дви-
1атель протирочной машины.
При работе дробилки осу-
ществляются следующие опера-
ции:
раздавливание поступающих
через прямоугольный патрубок
108
подготовленных томатов в мялке 1 между восьмилопастными вал-
ками, имеющими взаимовстречное вращение;
отжимание шнеком с переменным шагом жидкой фазы с семе-
нами в корпусе сепаратора 2 и дробление мякоти с кожурой в
ножевом устройстве сепаратора;
протирание жидкой фазы с семенами в протирочной машине 3
с целью отделения семян, которые бичами продвигаются в торец
протирочного барабана и выводятся из машины.
Дробилка для яблок типа 361 предназначена
для измельчения плодов на частицы размером 3...4 мм.
Техническая характеристика дробилки типа 361
Производительность, кг/ч 5000
Установленная мощность, кВт 13
Габариты, мм 1350x650x485
Масса, кг 385
В цилиндрическом корпусе установлен вал с лопастями, об-
разующими винтовую линию. На этом же валу имеется трех-
лопастная звезда-ротор. К корпусу прикреплен ножедержатель с
ножами. Между корпусом и ножедСржателем имеются профильные
карманы для удаления дробленой массы.
Из бункера, прикрепленного к корпусу дробилки, яблоки
попадают на лопасти вала и перемещаются к трехлопастной
звезде-ротору. Ножами яблоки дробятся на мелкие кусочки
и через профильные карманы подаются на следующую опе-
рацию.
Дробилка ДДС-5 предназначена для дробления семеч-
ковых плодов. Применяется на предприятиях различной мощ-
ности.
Техническая характеристика дробилки ДДС-5
Производительность, т/ч Диаметр рабочей камеры, мм Длина рабочей камеры, мм 5 450 400
Частота вращения измельчающего диска, мин"1 1500
Установленная мощность, кВт Габариты, мм Масса, кг 4 726x650x1014 400
Дробилка ДДС-5 состоит из корпуса, рабочего органа, при-
вода. Вал электродвигателя соединен с валом дробилки упругой
втулочно-пальцевой муфтой.
Рабочим органом служит диск, оснащенный шестью ножами-
гребенками с режущей частью длинной 160 мм. Вал машины вра-
щается в двух шариковых подшипниках. Корпус сбоку имеет за-
грузочный люк.
109
Продукт загружается в люк корпуса и подается на вра-
щающийся диск, измельчается ножами на частицы размером не
менее 3,5 и не более 10 мм. Измельченный продукт через от-
верстия в диске и нижнюю открытую часть корпуса удаляется из
дробилки. Если дробилка установлена над прессом, то продукт
поступает непосредственно в его бункер.
Дробилка А9-КИФ с семяотделителем предназначена
для дробления томатов с одновременным отделением семян, со-
храняющих всхожесть.
Техническая характеристика дробилки А9-КИФ
Производительность техническая, кг/ч 3000
Расход пара, кг/ч 30
Давление пара, МПа Диаметр, мм, не более 0,2
валков мялки 215
• шнека сепаратора 270
протирочного барабана 220
Частота вращения, с-1
валков мялки 0,88
шнека 4,5
бичевого вала 15,3
Мощность двигателя мялки и сепаратора, кВт 2,2
Мощность двигателя протирочной машины, кВт 0,75
Габариты, мм 1520x540x1340
Масса, кг 550 .
Дробилка А9-КИФ (рис. 34) состоит из протирочной машины
/, сепаратора 4, площадки 3 для электродвигателя 6 и элект-
рооборуддвания. Все узлы смонтированы на станине 2.
Сепаратор имеет литой корпус из нержавеющей стали, пред-
ставляет собой цилиндрическую горизонтальную шнековую камеру
с продольными рифлениями внутри. С одного конца шнековая
камера открыта и имеет крышку, с другого конца находится
горловина прямоугольного сечейия с приемным окном вверху.
В горловине смонтированы два лопастных валка для раздавли-
вания перерабатываемых плодов. Валки расположены в одной
горизонтальной плоскости и вращаются навстречу один другому.
Вдоль шнековой камеры размещен шнек с переменным шагом, при-
водимый во вращение через клиноременную передачу 5 от
электродвигателя б.
Протирочная машина состоит из цилиндрического корпуса с
передней и задней торцевыми крышками и сборника в виде
наклонного лотка, размещенного вдоль корпуса внизу. Внутри
корпуса установлен протирочный барабан. В протирочном бара-
бане имеется бичевой вал.
При работе дробилки осуществляются следующие операции:
раздавливание поступивших помидоров между двумя лопаст-
ными валками;
но
Рис. 34. Дробилка Л9-КИФ
отжимание жидкой фазы с семенами в шнековой камере и
дробление кожуры с остатками мякоти в ножевом аппарате се-
паратора;
протирание жидкой фазы с целью-отделения семян.
2.7. Оборудование для отделения сока
Полученная после дробления плодов и ягод мезга поступает
на стекатели или прессы для отделения сока.
Шнековые стекатели. В производстве соков в основном ис-
пользуются стекатели шнекового типа. Их производительность
(кг/ч) рассчитывают по формуле, применяемой для шнековых
транспортеров,
Q = 36QQFvp<p,
г
где F—-------------площадь поперечного сечения внутренней полости
камеры стекания, м2; v - /iS/60 - скорость поступательного перемещения
продукта вдоль шнека, м/с; р- плотность мезги, кг/м3; (р “ 0,6...0,7 -
111
коэффициент заполнения; dQ~ наружный диаметр шнека, м; dx - внутренний
диаметр шнека, м; /z-частота вращения шнека, об/мин; 5-шаг витка шне-
ка, м.
Широко применяют шнековые стекатели ВССШ-10 и ВССШ-20,
которые являются машинами непрерывного действия (рис. 35).
Шнековый стекатель ВССШ-20 состоит и бункера 3 с перфо-
рированными боковыми стенками, вставленными в металлический
кожух. В бункере установлена вертикальная сетчатая перего-
родка 6. Под бункером расположен корпус стекателя 17 в форме
корыта с перфорированными стенками, переходящими в перфо-
рированный цилиндр 9. По оси корпуса и цилиндра установлен
шнек 7.
На винтах шнека, расположенных под бункером, укреплены
рыхлители /6. В цилиндре установлена звездочка 5, препят-
ствующая вращению мезги совместно со шнеком. В выходном от-
верстии цилиндра помещается запорный конус 10, образующий со
стенками -цилиндра кольцевой зазор для выхода мезги. Корпус
стекателя заключен в кожух 15, который служит и сборником
сусла. Стекатель имеет люк 18 для чистки внутренней полости
его после работы. Сусло стекает в нижнюю часть кожуха 15 и
через патрубок 19 выводится из машины.
Запорный корпус вместе с гидроцилиндрами 11 и рычагами 12
является составной частью регулятора давления, обеспечи-
вающего отделение сока.
Вращение шнека осуществляется от электродвигателя 1 через
зубчатую и клиноременную передачи.
В приемный бункер мезга подается насосом. Уровень мезги в
бункере поддерживается автоматическим устройством, регули-
рующим работу насоса для мезги, для чего в бункере установ-
лены датчики 4 и 5. Через сетчатые стенки бункера сусло
стекает в его нижнюю часть и отводится из машины через пат-
рубок 2.
Сусло из камеры сжатия собирается в поддоне 13 и выво-
дится из машины через патрубок 14.
Техническая характеристика стекателей типа ВССШ приведена
в табл. 5.
, 5. Техническая характеристика стекателей
Показатели ВССШ-10 ВССШ-20
Производительность, т/ч
Выход сусла, л/ч
Шнеки
количество
шаг, м
частота вращения, об/мин
Габариты, мм
Масса, кг
112
10
500...550
2
0,28
2,5
4400x1940x2250
1808
20
500...550
1
0,15
2,5
3800x1800x2700
1500
Зак. 809
3 5 б
Рис 35 Шнековый слека!ель ВССШ-20
Прессы. После отделения сусла на стекателях мезга на-
правляется на прессование для полного отделения сока. Прес-
сованию подвергается и мезга сразу же после измельчения пло-
дов и ягод.
В соковом производстве работают прессы различной конст-
рукции. В начале развития промышленности применяли винтовые
шнеки с ручным приводом, затем их заменили гидравлическими,
которые частично используют и сейчас. В настоящее время вне-
дряются непрерывнодействующие ленточные и шнековые прессы.
Прессы периодического действия. К ним относятся гидрав-
лические прессы.
П а к-п ресс гидравлический 2П-41 пред-
назначен для получения фруктово-ягодных соков без мякоти.
Техническая характеристика пресса типа 2П-41
Производительность (по яблокам), т/ч
Максимальное давление
при прессовании, т
в гидросистеме, МПа
Удельное давление, МПа
Максимальный ход плунжера, мм
Габариты, мм
Масса, кг
1,35
125
20,0+10%
1,7
750
3839x1479x3035
3660
Пресс 2П-41 состоит из станины, гидроцилиндра, поворот-
ного стола, гидропривода и электрооборудования.
Основным узлом пресса является гидроцилиндр, который
предназначен для создания давления, необходимого для прес-
сования продукта. Гидроцилиндр, крепящийся к нижней раме
станины, состоит из цилиндра и плунжера.
Поворотный стол служит для подачи поддонов на плиту
плунжера цилиндра. Он представляет собой раму с двумя под-
донами, опирающуюся посредством роликов на неподвижное
кольцо. Для предохранения от опрокидывания поворотного стола
с грузом четыре ролика опираются на нижнюю и четыре роли-
ка ~ на верхнюю части кольца.
Гидропривод, представляющий собой отдельный агрегат,
служит для подачи масла под давлением в гидроцилиндр.
Пакет, состоящий из деревянных рамок с дробленой массой,
обернутый дренажной тканью, собирается на поддоне одной
стороны поворотного стола. Затем стол поворачивается на 180°
так, чтобы поддон с заполненным пакетом установился над
плитой плунжера. После этого эксцентриковым механизмом пол-
ностью или частично перекрывается дроссель гидропривода.
Нажатием кнопки «Пуск» включается гидронасос, в результате
чего плунжер с пакетом и поддоном поднимается под верхнюю
плиту пресса.
114
В процессе прессования предусмотрены три выдержки до
5 мин каждая, при этом электродвигатель автоматически оста-
навливается при заданных давлениях, а затем снова автома-
тически включается.
По достижении максимального давления и после заданной
выдержки в конце прессования электромагнит автоматически
открывает дроссель на слив с одновременным включением элект-
родвигателя.
Плунжер с поддоном опускается вниз, в результате чего
поддон устанавливается на поворотный стол. После этого по-
воротный стол поворачивается на 180° для проведения сле-
дующего цикла.
Во время прессования на другом поддоне поворотного стола
формируется пакет.
Пресс РОК-200 является самым распространенным гид-
равлическим прессом.
Техническая характеристика пресса РОК-200
Производительность, т/ч 3,3
Максимальное давление
при прессовании, т 210
в гидросистеме, МПа 18,6
Удельное давление на мезгу, МПа 2,45
Габариты, мм 4345x3900x3057
Масса, кг 15000
Пресс имеет карусель с тремя платформами. На одной из
них, располагаемой под дробилкой, формируются пакеты. При-
менение трех платформ позволяет одновременно проводить прес-
сование, ' выгрузку и загрузку мезги. Угол поворота' фикси-
руется специальным устройством.
Платформа, загруженная пакетами с дробленой массой,
устанавливается под плитой и поднимается к ней плунжером,
находящимся в гидроцилиндре. Сок при прессовании собирается
в поддоне и сливается в сборник. По окончании прессования
плунжер опускается и стол поворачивается на 120°. Опрессо-
ванные пакеты разбираются.
На прессе установлены пружинный и электроконтактный ма-
нометры, позволяющие контролировать и регулировать давление
в гидроцилиндре.
Производительность пакетных гидравлических прессов (т/ч)
60
2 = —-ир,
1 ц
где /ц - продолжительность одного цикла прессования, включающего загруз-
ку, прессование и выгрузку продукта, мин; w- вместимость одного пакета
по продукту, м3; р- объемная масса прессуемого продукта, т/м3.
8* 115
Рис. 36. Шнековый пресс РЗ-ВПЦ2
В случае совмещения операций загрузки, прессования и вы-
грузки продолжительность цикла определяется максимальной
продолжительностью отдельной операции, к которой прибавляет-
ся время, необходимое для поворота стола.
Прессы непрерывного действия. Непрерывное прессование
может быть осуществлено шнековыми или ленточными прессами.
Шнековый пресс РЗ-ВГЩ2 (рис. 36) предназначен
для отжима яблочного сока. Он состоит из подвижного шнека 7,
перфорированных цилиндров 2 и 7, транспортирующего шнека 5,
кожуха < зеерного (щелевого) цилиндра 5, прессующего шнека
6, питателя 9, электродвигателей 8 и 10.
Техническая характеристика пресса РЗ-ВПЦ2
Производительность, т/ч 2,0...8,0
Наибольшая частота вращения шнека, с"1 0,066
Габариты, мм 6700x830x2700
Масса, кг 3100
Подвижной шнек 1 имеет уменьшающийся книзу шаг витков и
образует’ зону предварительного прессования, под которой
расположена первая секция сборника сока. Мезга подается в
пресс через питатель 9. Зона окончательного прессования со-
стоит из двух участков, соответствующих двум соосным шнекам.
Транспортирующий шнек 3 находится в горизонтальном перфо-
рированном цилиндре 7. Прессующий шнек 6 установлен в зеер-
ном (щелевом) цилиндре 5. Направление витков шнеков протй-
116
воположное. Разъемный зеерный цилиндр набран из отдельных
полистирольных пластин с приливами, что обеспечивает обра-
зование продольных щелей шириной 0,8 мм в начале цилиндра и
0,4 мм в конце. Под цилиндром находится сборник сока.
Пресс ВПНД-10 предназначен для отжима сока из вино-
градной мезги.
Техническая характеристика пресса ВПНД-10
Производительность, т/ч 10
Мощность электродвигателя, кВт 10
Габариты, мм 4270x920x1272
Масса, кг 2770
На сварной ; лме смонтированы: перфорированный цилиндр с
бандажами, приемный литой бункер, редуктор, электродвига-
тель, запорный корпус. Внутри перфорированного цилиндра рас-
положены транспортирующий и прессующий шнеки.
Прессующий шнек имеет переменный диаметр и шаг витка.
К выходу в прессующую камеру диаметр основания шнека увели-
чивается, а шаг уменьшается, что приводит к уменьшению
объема прессуемой массы и увеличению давления.
Производительность шнековых прессов (кг/ч)
Q = ЗбОО/ууэ^,
где Fq - площадь поперечного сечения внутренней полости камеры прессова-
ния в месте расположения первого витка шнека, занятая продуктом,
я (Jq " J?
Fo =---4------ do “ наружный диаметр шнека, м; t/j - внутренний диа-
метр шнека, м; ^-коэффициент заполнения, равный 0,6...0,7;
vQ~ скорость поступательного движения продукта вдоль шнека, равная
уо“5л/6О, м/с; 5 -шаг первого витка, м; п - частота вращения шнека,
об/мин; р-объемная масса продукта, кг/м3.
Ленточные прессы ПЛ-2,5 и ПЛ-5,0 имеют в
качестве рабочего органа фильтрующее полотно, складывающееся
вертикально вдоль оси пресса. Прижатие обоих полотнищ осу-
ществляется прижимными роликами и плитами. Дробленые яблоки
подаются в складки ленты, образующиеся при вертикальном по-
ступательном движении полотна. Мезга прессуется при одно-
временном движении полотна и прижимных плит, а необходимое
прессующее усилие обеспечивается прижимными роликами и спе-
циальными пружинами.
После прессования полотно специальными направляющими
раскладывается и отпрессованная мезга поступает на транс-
портер, а полотно очищается специальным устройством и
промывается водой. Техническая характеристика прессов дана
в табл. 6.
117
6. Техническая характеристика ленточных прессов
Показатели ПЛ-2,5 ПЛ-5,0
Производительность, т/ч Установленная мощность, кВт Скорость движения полотна, м/мин Выход сока, % Габариты, мм Масса, кг 2,5 5,0 4,65 6,6 0,55...2,57 70...75 7800x2060x2250 11000x2500x3000 9200 13000
Производительность ленточных прессов (т/ч)
Q = 3600B/W,
где 2?-ширина слоя дробленой массы на ленте, м; /z-зазор в начале зоны
прессования между прессующими лентами; м; v-скорость движения прес-
сующих лент, м/с; У-объемная масса дробленых плодов или ягод, т/м3.
2.8. Оборудование для осветления сокоматериалов
Плодово-ягодные соки, полученные на прессах различной
конструкции, представляют собой мутную полидисперсную систе-
му, состоящую из коллоидных веществ, грубых и тонкодисперс-
ных частиц. Для осветления используют отстойники, центрифу-
ги, сепараторы, фильтры.
Отстойники и сепараторы. Эффективность процесса осажде-
ния частиц из неоднородной системы под действием силы тя-
жести определяется той постоянной скоростью, которую имеют
эти частицы при установившемся движении через некоторый
промежуток времени. Как указывалось ранее, для технологи-
ческих расчетов в гетерогенных (неоднородных) системах
форма диспергированных частиц условно принимается сфери-
ческой.
Шарообразная частица радиусом г (м), оседая под действием
силы с ускорением g (м/с2), испытывает на себе движущую силу
4
где dt - плотность осаждающейся частицы, кг/м3; d~ плотность дисперсион-
ной среды, кг/м3.
Так как частицы осаждаются в вязкой среде, то согласно
закону Стокса сила сопротивления
F2 = бтщгу,
где Ц - коэффициент динамической вязкости; и-скорость движения частицы,
м/с.
Сила F2 противодействует силе Fv
118
По мере увеличения скорости движения частицы сила F2
возрастает. В определенный момент силы F\ и F2 сравниваются
и скорость осаждения частицы становится постоянной.
Приравнивая значения сил Fr и F2 и определяя из этого
выражения значения скорости при свободном оседании, получим
Теоретическая скорость стесненного оседания частиц
ист - У[/20,25^2 + (1 + q)3 - 4,5q],
где q ~ объемная концентрация твердых частиц в суспензии.
При выводе этого уравнения принималось, что частица имеет
форму шара, для частиц иной формы скорость будет меньше,
поэтому в формулу вводится коэффициент <р - 0,43...0,77.
Производительность отстойного резервуара (м3/с)
Q = Fh/i:,
где F-площадь поверхности осаждения или сечения резервуара, м2;
/z-высота столба жидкости, м; Т - продолжительность отстаивания, с.
Время отстаивания т зависит от скорости осаждения частиц
Ч:/
т = A/vCT,
тогда
' Q-Fv„.
Высота слоя осадка у дна осадительного резервуара учиты-
вается при расчете производительности и продолжительности
отстаивания. Подсчет продолжительности оседания органических
частиц на глубину 2 см в виноградном соке в зависимости от
их размеров дал следующие результаты: для частиц с г=10‘3
см т = 2,29 с; при г=1(Н см т = 3,82 ч; при r= 105 см
т—16 дней; при г=10~6 см т = 4 года; при г=10"7 см
т = 436 лет. Следовательно, методом отстаивания практически
можно освободить сок от частиц размером не менее КН, иначе
для более мелких частиц потребуется длительное время и сок
может забродить. Поэтому для очистки сока от мелких частиц
используются сепараторы, центрифуги и фильтры.
При расчете проточных отстойников необходимо, чтобы время
нахождения осветляемого материала в аппарате было больше,
чем время полного осаждения частиц требуемого размера.
С целью интенсификации процесса осаждения в практике при-
меняются также методы, обеспечивающие укрупнение частиц и
119
снижение вязкости дисперсионной среды. Для этого сокомате-
риалы обрабатывают бентонитом, желатином, ферментными пре-
паратами и т. д.
Отстаивание в консервном производстве применяется для
грубой очистки свежеотжатых сокоматериалов. Для ускорения
очистки соков применяют центрифугирование.
Некоторые положения о кинетике процесса осаждения в поле
сил тяжести справедливы и для центрифугирования. Для этого
процесса движущая сила определяется центробежной силой.
Процесс осветления соков в центрифугах протекает в три
этапа: образование осадка, уплотнение его и удаление из пор
осадка жидкости, удерживаемой капиллярными силами. В цент-
рифугах различных систем могут протекать все три этапа, а
также процесс может прекратиться на первом или втором
этапе.
При отстойном центрифугировании наблюдается отличие от
процесса осаждения. Это объясняется прежде всею не тем, что
сила земного притяжения заменена центробежной силой, а тем,
что в этом случае ускорение является переменной величиной и
зависит от расстояния, на котором находится частица от оси
вращения барабана центрифуги. Еще более усложняется процесс
очистки при тонкослойном центрифугировании, когда частица
движется в сужающемся радиальном потоке, где на процесс
разделения влияет также скорость потока, которая является
переменной величиной.
Основоположником технологических расчетов жидкостных
сепараторов и центрифуг Г. И. Бремером (1928 г.) предложена
формула для расчета рабочего процесса жидкостного сепара-
тора, из которой следует, что расчетной величиной в техно-
логическом процессе центрифуг является разделяемость смеси,
т. е. размер предельно малой, еще сепарируемой частицы дис-
персной фазы, а не процентное содержание дисперсной фазы в
фугате. Этим была доказана несостоятельность всех техноло-
гических расчетов полного удаления всей твердой фазы методом
центрифугирования.
В расчетах центрифугальных процессов оперируют понятием
фактора разделения Fr, являющегося отношением ускорения
центробежной силы к ускорению силы тяжести.
При значениях Fr до 3500 центрифугальные осветлители на-
зываются центрифугами, свыше 3500 - суперцентрифугами, к
которым относятся также сепараторы.
Теоретическая производительность сепаратора (м3/с)
2 (Я3 - я3) tga
27Ц ’
где г0 - расчетный радиус частицы, м; ОС-угол наклона образующей тарелки
к ее основанию, град; z-число межтарелочных пространств; W-угловая
120
скорость вращения барабана, с”1; R^ и R2 ~ минимальный и максимальный
расчетные радиусы тарелок, м; Др - разность плотностей частиц и жидкости,
кг/м3; р - коэффициент динамической вязкости, Па • с.
По этой формуле не получают завышенные результаты, поэ-
тому в неевводится поправочный коэффициент /3 = 0,2...0,7. Он
учитывает неравномерность потоков жидкости в межтарелочном
пространстве, отклонение действительной фазы взвешенных час-
тиц от шарообразной, неравномерность плотности частицы.
Основными узлами сепаратора (рис. 37) являются плавающая
верхняя опора 3 вертикального вала, барабан 6, приемник шла-
ма 5, гидроузел 4, приемно-отводящее устройство 7, крышка 8,
подъемник, пульт управления. -
Станина 1 представляет собой чугунную отливку, на которой
смонтированы все части сепаратора; внутри станины располо-
жены приводной механизм и масляная ванна с люком для осмотра
зубчатой пары и крышкой, на которой монтируется тахометр.
Горизонтальный вал 2 служит для передачи вращения от
электродвигателя вертикальному валу 10 через центробежную
муфту и зубчатую передачу.
На вертикальном валу крепится барабан, являющийся основ-
ным рабочим узлом сепаратора. В нем происходит очистка соков
от механических примесей.
Гидроузел служит для регулирования подачи буферной воды в
соответствующую полость барабана.
Приемник шлама предназначен для отвода осадка, выбрасы-
ваемого из барабана, а также для размещения вайны 9.
Сепаратор относится к типу полузакрытых с предварительным
сливом межтарелочной жидкости и периодической центробежной
выгрузкой осадка.
Сепаратор имеет автоматическое и ручное управление цик-
лами работы.
При раб<не в автоматическом режиме продукт и буферная
вода пода к * я через электромагнитные вентили, команда на
которые поступает с пульта управления прибором согласно на-
стройке командоаппарата по циклограмме.
При достижении барабаном сепаратора номинального числа
оборотов по сигналу командоаппарата открывается вентиль по-
дачи буферной воды в камеру под поршень, которая заполняет
ее. Создавшимся давлением поршень прижимается к крышке ба-
рабана, перекрывая щели и обеспечивая герметичность. Продукт
поступает в сепаратор и одновременно очищенный сок выводится
из него в производственные коммуникации. На установившемся
режиме сепарирование продолжается до заполнения осадком
шламового пространства барабана. Затем по команде прибора
вентили закрываются. Подача и отвод продукта прекращаются.
Поршень опускается, и накопившийся в шламовом пространстве
121
осадок под действием центробежной силы выбрасывается из
барабана в приемник шлама. На этом заканчивается один полный
автоматический цикл.
При ручном управлении вентили закрывают и открывают
вручную и сам процесс осуществляется так же, как и в авто-
матическом режиме.
Фильтры. Фильтрование - процесс, заключающийся в разде-
лении суспензии при прохождении ее через пористую перего-
родку.
Производительность фильтра определяется количеством от-
фильтрованной жидкости, прошедшей через единицу поверхности
фильтрующей перегородки в единицу времени.
Производительность (м3/м2) по фильтрату на 1 м2 фильт-
рующей поверхности определяется по следующим формулам:
при постоянной разности давлений и переменной скорости
фильтрования
1
Q -----
U RV
2RVpT
-------+ Р2 -Р ;
при постоянной скорости фильтрования и непрерывно воз-
растающей разности давлений
О —----
2RV
где Л-удельное сопротивление осадка, м"2 (определяется опытным путем);
У-объем влажного осадка в 1 м3 фильтрата (определяется опытным путем),
м3; р-разность давлений по обе стороны перегородки, Па; т-продол-
жительность фильтрования, с; р - коэффициент динамической вязкости сус-
пензии, Па • с; р - сопротивление фильтрующей перегородки, м"1 (опреде-
ляется опытным путем).
Фильтры пластинчатые (фильтр-прессы)
типов П2-ВФЕ, В9-ВФС/423-56, В9-ВФС/423-53 и Т1-ФВВ-15
(табл. 7) предназначены для окончательной фильтрации нату-
ральных соков, напитков, сиропов.
Пластинчатый фильтр составляется из квадратных метал-
лических плит, каждая из которых представляет собой рамку,
покрытую с двух сторон выступающими ребрами. Плиты делятся
на четные и нечетные: четные имеют по два фасонных прилива с
круглыми отверстиями с правой стороны, нечетные - с левой. В
собранном виде плиты и помещенные между ними фильтрующие
элементы сжимаются винтом. Приливы плит плотно п жимаются
один к другому, и отверстия в них образуют каналы. Вставлен-
ные фильтрующие пластины делят пространство между двумя
плитами на две камеры: четные камеры соединяются с каналами
четных плит, а нечетные камеры - с каналами нечетных плит.
123
7. Техническая характеристика пластинчатых фильтров
Показатели В9-ВФС/ 423-56 В9-ВФС/ 423-53 П2-ВФЕ Т1-ФВВ-15
Площадь поверхности 6 19,5 20,5 33,0
фильтрации, м2 Производительность, л/ч 3000 9000 9500 15000 '
Максимальное давление 0,25 0,25 0,25 0,50
фильтрации, МПа Установленная мощность 4,0 % 5,5 5,5 9,7
электродвигателя, кВт Габариты, мм 1730х660х 2900х960х 2950x1690х 3350х970х
Х1175 Х1230 Х1240 / Х1520
Масса, кг 400 1250 1600 1894
По четным каналам подается мутный сок на фильтрацию, из
канала он поступает в четные камеры между пластинами и про-
ходит под давлением через фильтрующую пластину, попадает в
нечетные камеры, откуда - в канал нечетных камер и по нему
выводится из фильтра. Фильтрующие пластины имеют квадратную
форму размером 600x600 мм и толщиной 1,2...2,0 мм.
2.9. Протирочные машины и гомогенизаторы
Для получения тонкоизмельченных пюреобразных продуктов
применяют протирочные машины и гомогенизаторы.
Протирочные машины. Для производства соков с мякотью ис-
пользуются пюреобразные продукты, полученные из мезги на
протирочных машинах. Принцип работы протирочных машин осно-
ван на таком силовом воздействии на обрабатываемый продукт,
при котором он, прижимаясь к перфорированной поверхности,
теряет жидкую фазу с тонкоизмельченной мякотью, проходящую
через отверстия в сите. Твердая же фаза (отходы) остается на
сите внутри и выводится из машины.
На рис. 38 схематично показаны поперечный разрез проти-
рочной машины и расположение бича / на ситчатом цилиндре 5.
Вращение бичей осуществляется валом 2.
При допущении, что трение отсутствует, скорость переме-
щения частицы продукта вдоль бича (м/с)
TlDn
V, = utgOC =
1 о О
tgOC,
где v-окружная скорость движения частицы под действием вращающихся би-
чей, м/с; D- диаметр ситчатого барабана, м; п- частота вращения бичей,
об/мин; ОС-угол опережения бича, град.
124
Рис. 38. Схема действия бичей на
протираемый продукт
Продолжительность пребы-
вания продукта в протирочной
машине (с)
L 60L
т =-----------=--------,
TlD/llgOt
где L-длина бича, м.
Производительность про-
тирочных машин (кг/с) зависит
от размеров ротора, его ча-
стоты вращения, угла опере-
жения бичей и рассчитывается
по эмпирической формуле, предложенной М. Я. Дикисом:
Г1 + Г2
Q- (4...5,5)L2———//<р,
2 • ЗоОО
где L- длина бича, м; и г2 - максимальный и минимальный радиусы ко-
нического ситчатого барабана, м; //-частота вращения бичей, об/мин;
<р- живое сечение сита, %.
Протирочная маш
для протирания измельченных
ина Т1-КПХ предназначена
овощей, фруктов, ягод.
Техническая характеристика протирочной машины Т1-КПХ
Производительность (по томатам), т/ч 1
Частота вращения рабочего вала, об/мин 800
Угол опережения бичей первой группы, град 2
Пределы регулирования угла опережения бичей 0...6
второй группы, град
Размеры ситчатого барабана, мм
длина 400
диаметр 220
Диаметр отверстий в ситах, мм 1,5; 1,2
Живое сечение сита, % 26...27
Мощность электродвигателя, кВт 1,1
Габариты, мм 895x410x660
Масса (без подставки и электрошкафа), кг 120
Машина Т1-КПХ состоит из корпуса, привода, бичевого вала
с двумя группами бичей, подставки и электрошкафа.
На бичевом валу расположены шнек и пропеллер. Последний
помимо перемещения сырья в ситчатый барабан под бичи служит
также для его дробления.
Первая бичевая группа устанавливается на рабочем валу в
зоне максимального выхода протертого продукта. Зазор между
125
бичами и ситом и угол опережения бичей у этой группы регу-
лируется при остановке машины.
Вторая бичевая группа размещается на рабочем валу в зоне
протирания оставшейся части сырья. Поворот бичей на опре-
деленный угол происходит при перемещении специальной гильзы
на валу его оси. При этом бичедержатели, эксцентриковыми
пальцами входящие в наклонные пазы на валу, поворачиваются в
расточках гильзы.
Сырье поступает в протирочную машину через бункер, под-
водится к рабочей поверхности (ситчатому полотну) с помощью
шнека и пропеллера. Одновременно пропеллер, продавливая
продукт через отверстия в специальном кольце, дробит его.
В ситчатом барабане сырье подхватывается бичами. При этом
силовое воздействие на сырье осуществляется центробежной
силой, прижимающей его к поверхности барабана. Жидкая фаза
проходит через отверстия сита, стекает в наклонный лоток и
выводится из машины. Твердая фаза (отходы) выводится бичами
из машины через отверстие в торцевой крышке.
Производительность машины и влажность отходов можно ре-
гулировать на ходу с помощью регулировочного винта, изменяя
угол опережения бичей. При повышенной влажности отходов угол
опережения нужно уменьшить. После поворота регулировочного
винта установленное положение фиксируется с помощью спе-
циального стопора. В случае необходимости предотвратить
аэрацию продукта в бункер подается пар через специальный
штуцер.
Протирочная машина Т1-КП2У предназначена
для протирания семечкового и косточкового сырья, для чего
ротор имеет бичи двух типов.
Машина снабжена устройством для регулирования на ходу
угла опережения бичей. Оно состоит из двух гильз-кулачков,
одна из которых может смещаться на шпонке только вдоль вала
и связана передачей с маховичком, вторая может поворачи-
ваться вокруг своей оси. На этой гильзе находится корпус-
отражатель для заброса мезги внутрь барабана и один из двух
бичедержателей. Зазор между бичами и сеткой изменяется путем
поворачивания ситчатого барабана при полной остановке вала
ротора.
Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2У
Производительность, т/ч
по семечковым плодам
» косточковым плодам
Диаметр отверстий сит, мм
для овощей, яблок
' » косточковых плодов
7,0
2,0
1,5; 1,2; 0,7...0,8
3,0; 5,0
126
Частота вращения ротора, об/мин
для семечковых плодов 700
» косточковых плодов 330; 410; 445
Угол опережения бичей, град До 1,5
Зазор между бичом и ситом, мм » 2,5
Габариты, мм 1770x770x1115
Масса, кг z 508
• Протирочная машина Т1-КП2Д представляет
собой сдвоенный агрегат, предназначенный для двойного про-
тирания томатной и фруктовой массы. Она состоит из корпуса,
привода, верхнего и нижнего ситчатых барабанов, верхнего и
нижнего роторов, шахты. Механизм регулирования угла опере-
жения бичей аналогичен описанному для машины Т1-КП2У. Шахта
расположена с торца машины и состоит из двух лотков для
удаления отходов. Шахта крепится к корпусу при помощи
петель.
Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2Д
Производительность, т/ч
по томатам 3,5
» моркови 2,0
» яблокам 3,25
Частота вращения ротора, об/мин 790
Пределы регулирования угла опережения
бичей, град
для первой ступени ±1,5
» второй ступени 0...3
Зазор между бичами и ситом, мм 1,5...4,0
Диаметр ситчатых барабанов, мм 300
Длина ситчатых барабанов, мм 835
Мощность привода, кВт 5,5
Габариты, мм 1535x612x1520
Масса, кг 630
Протирочная машина Т1-КП2Т (рис. 39) со-
стоит из соединенных вместе агрегатов для протирания /, 3 и
4, закрепленных на станине 6 со стойками 5. Агрегаты пред-
ставляют собой барабаны, внутри которых вращается ротор с
четырьмя бичами. Между двумя подшипниками основного под-
шипникового узла верхнего ротора помещен механизм регулиро-
вания угла опережения бичей на ходу. Роторы агрегатов 1 и 3
приводятся в движение от одного электродвигателя 7, агрегата
4 - от электродвигателя 2.
Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2Т
Производительность (по томатам), т/ч 10,0
Частота вращения ротора, об/мин 800
Пределы регулирования угла опережения, град ±1,5
Зазор между бичами и ситом, мм ±2,5
Диаметр барабанов, мм 388
Длина барабанов, мм 856
127
Диаметр отверстий в сите, мм
если перед машиной установлен семя-
отделитель
если семяотделитель отсутствует
Мощность привода, кВт
Габариты, мм
Масса, кг
1,5; 0,8; 0,4
5,0; 1,5; 0,8
17
2500x1715x2595
1500
Отходы после протирания могут отводиться из каждого ба-
рабана отдельно, а при необходимости - собираться вместе.
Гомогенизаторы. Для получения стойкой тонкоизмельченной
мякоти в соках протертую плодовую массу обрабатывают на
гомогенизаторах.
Принцип работы гомогенизатора заключается в продавливании
продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомоге-
низирующей головки. Перед клапаном продукт имеет давление
около 15...17 МПа, а после клапана - несколько больше атмо-
сферного. При таком резком изменении давления происходит
тонкое измельчение мякоти.
Рис. 39. Строенная протирочная машина
128
Производительность гомогенизатора (м3/с)
<Р
0 = — SWZ7)O,
О
где d -диаметр плунжера, м; s-ход плунжера, м; (Э-угловая скорость
эксцентрикового вала, с-1; z-число плунжеров; 7)0 в 0,85 + 0,9 -
объемный КПД.
Гомогенизатор А1-01М предназначен для тонкого
измельчения ткани при производстве продуктов детского пита-
ния, соков с мякотью и некоторых других продуктов. На кор-
пусе гомогенизатора крепятся плунжерный блок и гомогенизи-
рующая головка. В его монолитном корпусе имеются всасывающий
и нагнетательный коллекторы, поперечные горизонтальные ка-
меры для плунжеров и рабочие камеры. В рабочих камерах на-
ходятся карманы, седла и уплотнения. Клапаны попарно при-
терты к своим седлам, но при необходимости могут быть пере-
ставлены. Манжетные уплотнения плунжеров изготовляют из по-
липропилена, уплотнения седел-из капролона.
Техническая характеристика гомогенизатора А1-01М
Производительность, м3/ч 5
Рабочее давление, МПа 20
Установленная мощность^ кВт 40
Температура продукта, С 60...80
Габа риты, мм 1430х1110x1640
Масса, кг 1710
Тонкое измельчение мякоти осуществляется путем пропуска-
ния жидкости с большой скоростью через узкие кольцевые щели
в насосах высокого давления. Жидкость, нагнетаемая плунжером
под тарелку клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от
седла, преодолевая сопротивление, создаваемое пружиной. При
этом между клапаном и седлом образуется щель высотой от 0,05
до 2,5 мм, через которую жидкость проходит с большой ско-
ростью и при этом гомогенизируется. Процесс повторяется на
следующей ступени, после чего жидкость выводится из гомо-
генизирующей головки. Давление на первой ступени больше, чем
на второй.
Гомогенизатор РЗ-КИК предназначен для тонкого
измельчения мякоти в продуктах детского питания.
Техническая характеристика гомогенизатора РЗ-КИК
Производительность, м3/ч 10
Число ступеней гомогенизации 3
Частота вращения роторов, с"1 50
Установленная мощность, кВт 20
Габариты, мм 1100x1000x2050
Масса, кг 750
9 Зак. 809
129
Роторно-пульсационный аппарат установлен на цапфах, за-
крепленных на станине, и соединен с электродвигателем вту-
лочно-пальцевой муфтой. На линии подачи продукта в аппарат
установлен фильтр для предотвращения попадания в него ино-
родных тел. Это сетчатый, сменный элемент конической формы,
находящийся в корпусе.
Роторно-пульсационный аппарат представляет собой корпус с
размещенными в нем четырьмя неподвижными дисками - статора-
ми, между которыми вращаются три диска - роторы, закреплен-
ные на вертикальном валу. Продукт в аппарат подается через
круглый патрубок в нижней части корпуса, сливается через
патрубок прямоугольного сечения, расположенный над верхним
статором.
При работе гомогенизатора смесь через фильтр поступает в
аппарат и движется по каналам, образуемым отверстиями в
статорах и роторах. При вращении последних многократно пе-
рекрываются каналы. Движение жидкости перекрывается несколь-
ко тысяч раз в секунду, в ней возникают значительные пуль-
сации давления. В тонких щелях между роторами и статорами в
условиях высоких напряжений сдвига и больших срезывающих
усилий происходит обработка продукта. Такое одновременное
воздействие обеспечивает высокую степень диспергирования.
2.10. Оборудование для очистки, резания, разделки
и перемешивания сырья
При производстве ряда консервов (компоты, джемы, обеден-
ные консервы и т. п.) обязателен процесс отделения кожицы
плодов и овощей. Прй этом удаляются несъедобные части пло-
дов-семенные гнезда, косточки, семена, грубая кожица.
Машины для снятия кожуры с растительного сырья. Для
очистки корнеплодов практически на всех консервных заводах
используют машины периодического действия (рис. 40).
Машина представляет собой неподвижную чугунную рабочую
камеру 5, внутренняя поверхность которой имеет чередующиеся
выступы и впадины, препятствующие, совместному вращению кор-;
неплодов с вращающимся диском 4. Поверхность диска покрыта
абразивной массой с размерами зерен от 2 до 5 мм.
Периодическая загрузка продукта проводится при открытой
крышке 2 и закрытой разгрузочной дверце /, расположенной в
нижней части лотка 11. Рабочий диск 4 приводится во вращение
валом 5 от электродвигателя 9 через пару цилиндрических
зубчатых шестерен 8 и 10. К нижней поверхности диска при-
креплены скребки 6 для удаления снятой кожуры из машины че-
рез патрубок 13.
130
Для смывания разрушенной кожуры с продукта внутрь рабочей
камеры под напором подается чистая водопроводная вода через
форсунку 12. Для смазки вертикального вала машины имеется
масленка 7. Все детали смонтированы на станине 14.
Центробежная сила, развиваемая в роторе машины
(кг • м/с2),
Grn2
С = 900 ’
где G- масса одной загрузки корнеплодов, кг; г-радиус диска, м;
п- частота вращения диска, с*1.
При перемещении продукта шаровидной формы (условно) по
диску возникает сила трения
где Д-трение качения, м"1.
При определении минимальной угловой скорости или частоты’
вращения диска исходят из необходимости перемещения корне-
9*
131
плодов от центра диска к периферии. Для этого необходимо
слудующее неравенство: С > Gf\.
На основании этого неравенства получим
Производительность машины периодического действия (кг/ч)
3600 п&н
+ ~pv'
где /3 - продолжительность загрузки машины, с; /о - продолжительность
обработки продукта, с; ^-продолжительность выгрузки продукта, с;
D- внутренний диаметр рабочей камеры, м; //-полезная высота рабочей
камеры, м; р-объемная масса корнеплодов, кг/м3; ^-коэффициент запол-
нения полезного объема рабочей камеры, равный 0,6...0,65.
Продолжительность загрузки обычно равна 25...30 с, вы-
грузки-15 с. Эти значения подставляют в формулу расчета
производительности.
Средняя продолжительность обработки корнеплодов 1...1,5
мин.
Низкая производительность очистительных машин периоди-
ческого действия и необходимость ручных операций по их об-
служиванию обусловили создание непрерывнодействующих машин
Производительность таких машин (кг/ч)
itdn
Q- 3600* тт— PW,
60
где к - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости продукта по сравне-
нию с окружной скоростью очистительных роликов (к - 0,4...0,5);
d- средний диаметр очистных роликов, м; /I-частота вращения очистных
роликов, об/мин; р-насыпная масса обрабатываемого продукта, кг/м3;
//-длина рабочей части очистительных роликов, м; Л-толщина слоя про-
дукта, м; <р - коэффициент использования рабочей длины валиков.
Картофелечистка непрерывного
действия КНА-600М имеет в качестве рабочего органа 20
валиков с абразивной поверхностью, составляющих с помощью
перегородок четыре секции с волнообразной поверхностью.
Машина состоит из рамы, ванны, наружного каркаса, кли-
ноременной передачи, душевого устройства, разгрузочного
лотка, привода, загрузочного бункера.
Техническая характеристика картофслеочисткц КНА-600М
Производительность (по очищенному картофе- 600...800
лю), кг/ч
Удельный расход воды, дм3/кг 2...2,5
Мощность электродвигателя, кВт 3
Частота вращения валиков, мин"1 1000
Габариты, мм 1490x1145x1275
Масса, кг 480
132
Машина для очистки чеснока А9-КЧП
предназначена для разделения головок его на дольки/ очистки
их от шелухи и отвода ее в специальные сборники.
Техническая характеристика машины А9-КЧП
Производительность, кг/ч 50
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа 0,4
Расход воздуха, м3/с До 0,033
Степень очистки чеснока, % 80...84
Установленная мощность, кВ г 1,37
Габариты, мм 1740x690x1500
Масса, кг 322
Основным рабочим органом машины является узел очистки,
представляющий собой четыре вращающиеся рабочие камеры.
Рабочая камера - это цилиндр, открытый сверху и снизу. Он
состоит из двух элементов: литого алюминиевого корпуса и
внутренней фиксируемой нержавеющей сменной вставки, уста-
навливаемой по направляющему штифту, что обеспечивает совпа-
дение отверстий для подачи сжатого воздуха в ней и в кор-
пусе.
Сжатый воздух подается в рабочие камеры через сопла,
позволяющие достичь звуковых и сверхзвуковых скоростей струи
воздуха. Отсечка и подача сжатого воздуха в камеры произ-
водится цилиндрическим золотником на полом валу.
Устройство для отвода и сбора шелухи состоит из возду-
ховода и вентилятора.
Чеснок в головках по наклонному транспортеру подается в
бункер, днище которого совершает колебательные движения и
обеспечивает равномерное поступление продукта в питатель, а
оттуда в дозаторы. При подаче чеснока в бункер машины вруч-
ную техническая производительность ее снижается до 30...35
кг/ч.
Вращающиеся вместе с диском четыре дозатора, проходя
периодически под питателем, пополняются двумя - четырьмя
головками чеснока. После выхода из-под загрузочного отвер-
стия камера перекрывается сверху диском, образуя замкнутую
полость, в которую подается сжатый воздух. Сухие головки
чеснока удовлетворительно очищаются при рабочем давлении
сжатого воздуха в машине, равном примерно 2,5 • 10"5 Па. Для
увлажненного чеснока необходимо давление до 4 • 10~5 Па.
Далее очищенный чеснок попадает на инспекционный транспор-
тер, затем цикл повторяется.
При скорости вращения ротора 5...6 об/мин цикл работы
обеспечивается системой передачи и электрооборудованием,
состоящим из электродвигателя, приводящего в движение камеры
и дозаторы, электродвигателя вентилятора, двух постов управ-
ления и электрошкафа.
133
Агрегат для паротермической очи-
стки овощей 2439к предназначен для снятия кожури с
корнеплодов (картофеля, сельдерея, моркови) с помощью пара.
Техническая характеристика агрегата 2439к
Производительность, т/ч
Давление пара, МПа
Расход пара, кг/ч
Частота вращения, мин-1
ротора пи гателя
шнека
Габариты, мм
Масса, кг
6
0,1...0,8
400
3,68
28,6...38,8
7780x1200x3760
3375
Машина состоит из питающего транспортера; двух роторных
питателей, один из которых предназначен для загрузки сырья,
второй-для выгрузки; винтового конвейера с паровой каме-
рой; двух приводов - один для шнека, другой для иных меха-
низмов. Агрегат имеет систему подачи пара и сброса конден-
сата, систему централизованной принудительной и ручной
смазки.
Работа транспортера и приемного питателя синхронизированы
во избежание повреждений сырья.
Обрабатываемый продукт подается транспортером в приемный
роторный питатель, который, вращаясь с постоянной скоростью,
подает продукт в винтовой конвейер. В нем продукт подвер-
гается воздействию пара, интенсивно перемещается к выводному
ротору. При этом происходит проварка продукта на глубину
около 1 мм, что необходимо для последующего снятия кожуры
после выгрузки его из машины и подачи на мойку.
Производительность рассчитывают по формуле для винтовых
конвейеров.
Агрегат для паровой очистки кар-
тофеля А9-КЛШ/30 предназначен для паротермической
очистки картофеля от кожуры. Может быть использован для
очистки от кожуры моркови, свеклы и других корнеплодов.
Техническая характеристика агрегата А9-КЛШ/30
Производительность, кг/ч 9600
Вместимость автоклавной камеры, л 2x750
Загрузка за один цикл, кг 2x200
Потребление
пара (при давлении 0,7...0,8 МПа), кг/ч 1550
воды (при давлении 0,2 МПа), м3/ч 2,0
сжатого воздуха (при давлении 0,6 МПа), м3/ч 9,5
электроэнергии, кВт *ч 8,5
Габариты, мм 7850x4850x4550
Масса, кг 7450
Агрегат А9-КЛШ/30 (рис. 41) состоит из наклонного
сдвоенного дозировочного конвейера /, предназначенного для
134
циклической подачи клубней картофеля поочередно в две авто-
клавные камеры 2 для паротермической очистки клубней карто-
феля от кожуры, снабженных затворами, управляемыми пневмо-
цилиндрами; непрерывнодействующего винтового конвейера 10
для перемещения обработанных паром клубней, выгружаемых из
автоклавных камер, к разгрузочному конвейеру; непрерывно-
Рис. 41. Агрегат А9-КЛШ-30
135
действующего наклонного винтового конвейера 4 для выгрузки и
подачи клубней на последующую обработку (сухую очистку);
станины 9, на которой размещены все составные части аппара-
та; коммуникаций 5, 5 и 7 соответственно для пара, воды и
сжатого воздуха; электрооборудования 5, площадки обслужива-
ния 6.
Вымытый картофель подается наклонным сдвоенным винтовым
конвейером 1 в одну из автоклавных камер 2. В исходном поло-
жении перед загрузкой камера ориентирована загрузочной во-
ронкой вертикально вверх, при этом затвор располагается в
крайнем нижнем положении и обеспечивает свободный вход клуб-
ней картофеля во внутреннюю полость камеры.
После загрузки заданной порции картофеля затвор пневмо-
цилиндром и рычажной системой перемещается в крайнее верхнее
положение (к горловине камеры) и обеспечивает предваритель-
ную герметизацию камеры. Окончательная герметизация Головины
камеры затвором осуществляется острым паром, подаваемым во
внутреннюю полость, давлением 0,7...0,8 МПа. При этом камера
получает вращательное движение. По истечении установленного
времени происходит быстрый сброс пара, а затем открывается
затвор и выгружается порция картофеля, обработанного паром.
Технологический процесс циклично повторяется. Картофель дву-
мя винтовыми конвейерами выводится из аппарата на после-
дующую обработку.
Аппарат предусматривает работу двух автоклавных камер как
в сблокированном режиме, так и автономно.
Производительность такого агрегата (кг/ч) рассчитывается
так же, как у периодически действующих машин:
3600
Q = “7— v<PP,
где Т - продолжительность цикла, с; К-вместимость одной автоклавной
камеры, м3; <р - коэффициент заполнения; р - насыпная масса корнеплодов,
кг/ м3. ,
Аппарат А9-КЧЯ предназначен для очистки корнеплодов
от кожуры насыщенным водяным паром на предприятиях малой и
средней мощности.
Техническая характеристика аппарата А9-КЧЯ
Производительность, кг/ч
по картофелю - 3000
» моркови 2500
Вместимость резервуара, л 355
Установленная мощность, кВт 6
Расход
электроэнергии, кВт *ч 3,2
воды давлением 0,3 МПа, м3/ч 2,0
136
пара давлением 0,6 МПа, кг/ч ' 320
сжатого воздуха давлением 0,6 МПа, м3/ч 0,55
Габариты, мм 5450x2525x3870
Масса, кг 3320
Принцип работы аппарата А9-КЧЯ заключается в цикличной
подаче корнеплодов в резервуар при различных режимах работы
аппарата. В исходном положении перед загрузкой резервуар
ориентирован загрузочной воронкой вертикально вверх, крышка
находится в крайнем нижнем положении и обеспечивает свобод-
ный вход корнеплодов во внутреннюю полость резервуара. После
загрузки заданной порции корнеплодов происходит герметизация
резервуара в результате подачи во внутреннюю полость острого
пара давлением 0,8 МПа. Одновременно резервуар получает вра-
щательное движение. По истечении установленного времени про-
исходит резкий сброс пара в расширитель, открытие крышки и
выгрузка корнеплодов. Винтовым разгрузочным конвейером кор-
неплоды перемещаются из ванны на окончательную дочистку и
последующую обработку.
Машины для удаления косточек, плодоножек, семенного
гнезда и плодов. Машины для удаления косточек можно разде-
лить на две группы: для легкоудаляемых и для трудноудаляемых
косточек. Косточковыбивные машины применяются для обработки
плодов с легкоудаляемыми косточками (вишни, сливы, абрико-
сов, некоторых сортов персиков), косточковырезные - для пло-
дов с трудноудаляемыми косточками (некоторые сорта персиков
и слив).
Рабочим органом косточковыбивных машин является воз-
в’ратнодвижущийся пуансон. Косточки выбиваются в момент
остановки пластины с матрицей, в ячейки которой уложены
плоды. Матрицы могут крепиться к барабану или двум цепным
транспортерам.
Производительность для этих машин (кг/ч)
GOziunk
Q = ~1000 ’
где z — число пуансонов или вырезающих ножей; п- число ходов пуансона
или ножа в минуту; т- средняя масса одного плода, кг; к - коэффициент
заполнения гнезд матрицы (к = 0,8).
На консервных заводах эксплуатируются венгерские машины
для удаления косточек.
Машины типа 1-08-3 имеют полый цилиндрический
барабан, опирающийся на ролики и имеющий лунки со сквозными
отверстиями. Привод барабана обеспечивает его прерывистое
вращение.
Плоды, попавшие в лунки, подводятся под пуансон, и в мо-
мент остановки движущийся вниз пуансон выдавливает косточки,
137
Рис. 42. Схема действия сил в маши-
не для отрыва плодоножки
которые, проходя через сквоз-
ное отверстие, падают в желоб
внутри барабана и выводятся
из машины шнеком.
Производительность машины
800...1200 кг/ч.
Машина С183/а пред-
ставляет собой расположенный
на опорах корпус, внутри ко-
торого движутся тяговые цепи
с прикрепленными к ним носи-
телями. Выемки на соседних
носителях образуют полости, в
которые помещаются плоды
(например, персики).
При периодических остановках транспортирующего органа
находящаяся в передней его части траверса опускается, при
этом плод разрезается пополам и косточка удаляется. При пе-
реходе носителей через приводные звездочки половинки плодов
выпадают на разгрузочный лоток.
Производительность до 1500 шт/ч.
Машина М8-КЗП производит отрыв плодоножки путем за-
тягивания ее в зазор между двумя вращающимися навстречу один
другому обрезиненными валиками (рис. 42). Валики 1 и 2
должны иметь такой диаметр, чтобы они не могли втянуть и
раздробить плод 3. На каждый валик действуют силы, обуслов-
ленные как массой плода, так и силой, возникающей в момент
отрыва плодоножки 4.
Равнодействующая вертикальная составляющая Rp, стремя-
щаяся вытолкнуть плод, равна 2psina. Этому противодействует
равнодействующая сил трения, направленная вниз,
Rf = 2P/cosa,
где P-сила давления валиков на плод, кг; /-коэффициент трения плода о
резину; ОС-угол наклона силы Р к горизонтали.
Плод не будет затянут в зазор в том случае, если
2P/cosa < 2Psina,
или
/= tgp < tgoc,
где р - угол трения.
138
Рис. 43. Машина М8-КЗП для отрыва плодоножки
Это условие выполняется тогда, когда диаметр валиков
примерно равен диаметру плода.
Основными узлами машины для отрыва плодоножки М8-КЗП
(рис. 43) являются тележка 7, рама 2, ворошитель и привод 3
рабочих валиков 4.
Сырье, подлежащее обработке, загружается в бункер. Бла-
годаря наклону рамы плоды смещаются вдоль вращающихся с
частотой 850 об/мин валиков диаметром 17 мм каждый. Плодо-
ножки затягиваются между валиками, отрываются и падают в
поддон. Для снижения коэффициента трения плоды сверху оро-
шаются водой.
Машины для резания. Механическое измельчение можно осу-
ществить резанием плодов и овощей.
Для расчета работы, затрачиваемой на разрезание продукта,
используют экспериментальные данные по величине усилия Р,
которое должно быть приложено к кромке длиной 1 см. Удельную
работу разрезания W (кДж/см2) определяют как произведение
усилия Р на путь Z:
W=Pl • ЮЛ
Значения Р и W для основных видов растительного сырья
приведены в табл. 8.
Особое значение при расчете резательных машин имеет ко-
эффициент скольжения, определяемый из отношения /3 = ц/и„,
где vt и vn - соответственно касательная и нормальная со-
ставляющие движения ножа. Чем больше нормальная составляющая
тем меньше коэффициент скольжения, и в пределе v„ =
разрезание превращается в рубку. При v„ = 0 коэффициент
139
8. Удельные усилие и работа при разрезании овощей
Продукт Удельное усилие Р, кг/см Удельная работа W, кДж/см2
Морковь 14-16 0,014-0,016
Лук 17-18 0,017-0,018
Капуста 10-12 0,010-0,012
Свекла (отварная) 9-11 0,009-0,011
Картофель 6-7 0,006-0,007
скольжения становится бесконечно большим и нож скользит в
материале, не разрезая его. Это происходит в том случае,
если нет подачи материала в машину. Коэффициент скольжения /3
для резательных машин обычно равен 10...50.
Отечественной промышленностью выпускаются резательные
машины различных конструкций. Удаление несъедобной части
(семенного гнезда) у яблок или груш осуществляется на полу-
автоматических и автоматических машинах. На консервных за-
водах используются болгарские полуавтоматы. Рабочим органом
является трубчатый нож с четырьмя перьями-ножами. Яблоко или
грушу работница укладывает в лунку диска с вертикальной осью
вращения так, чтобы ось плода размещалась вдоль оси труб-
чатого ножа.
Нажатием педали трубчатый нож опускается, вырезая серд-
цевину и разрезая плод на дольки. В дальнейшем диск пово-
рачивается и перед работницей находится следующая лунка,
куда укладывается очередной плод. Производительность до 100
плодов в минуту.
Машина РЗ-КРА для резки яблок осуществляет механи-
ческую ориентацию плодов, резку их на дольки и удаление
сердцевины при производстве компотов.
Техническая характеристика машины РЗ-КРА
Производительность техническая, кг/ч, не менее 2000
Установленная мощность, кВт 2,2
Габариты, мм 6050x1480x1800
Масса, кг, не более 2085
На каркасе 13 машины РЗ-КРА (рис. 44) закреплены ведущий
вал 3 со звездочкой 15 и ведомый 14 наклонного цепного кон-
вейера 2, рабочий орган которого образован из блоков роли-
ков, и бункер 1 для приема плодов. На каркасе 12 закреплены
валы - ведущий 7, ведомый 4 со звездочкой 16, привод 9,
электрооборудование 5 и опоры 10, Валы 7 и 4 приводят в дви-
жение горизонтальный цепной конвейер, рабочий орган которого
состоит из плит /7 с толкателями 18,
Плоды диаметром 55. „15 мм и коэффициентом формы
140
Рис. 44. Машина РЗ-КРЛ
0,7. ,.1,1 засыпают в загрузочный бункер наклонного кон-
вейера. При движении цепей его ролики приводят во вращение
плоды. При этом они западают в пространство между соседними
роликами и укладываются в ячейки плит горизонтального кон-
вейера, где происходит их ориентация. Далее плоды проходят
через подпружиненные двустворчатые ворота отсекателя. При
этом ориентированный плод надежно удерживается держателем и
фиксатором 19 и, преодолевая сопротивление подпружиненных
ворот, проходит через них, а неориентированный плод не
удерживается и, проваливается через зазор между плитами,
скатывается по лотку 11.
Затем плоды поступают на операцию резания. При движении
вниз ножи 20 входят в плоды не на полную их высоту, при об-
ратном ходе плоды извлекаются из ячеек; при следующем рабо-
чем ходе ножей сидящие на них плоды встречаются с плодами,
уложенными в ячейках, и разрезаются. Дольки разрезанных пло-
141
дов выносятся плитами конвейера и лотком 8, а сердцевина
удаляется по лотку 6.
Машина А9-КАН предназначена для резания на дольки и
удаления сердцевины яблок.
Техническая характеристика машины А9-КАН
Производительность, кг/ч 600...800
Установленная мощность, кВт 1,1
Продолжительность одного цикла, с 2,4
Скорость резания яблок, м/с 0,0125
Габариты, мм 2500x1200x1650
Масса, кг 700
Яблоки из загрузочного бункера попадают в пространство
между смежными роликами носителей и переносятся в гнезда
носителей рабочего полотна. Яблоки размером до 55 мм про-
валиваются между роликами и по лотку выкатываются за пределы
машины. Полотно машины транспортирует яблоки в зону резания.
Работники, стоящие по обе стороны машины, вручную ориенти-
руют яблоки в гнездах носителей, устанавливая их плодоножкой
вверх или вниз.
Рабочее полотно от мальтийского креста получает преры-
вистое движение, при этом блок ножей движется возвратно-
поступательно.
Движение рабочего полотна совпадает с движением блока
ножей вблизи верхнего крайнего положения, а время движения
рабочего полотна совпадает с временем опускания и подъема
блока ножей в нижнем положении. При остановке яблока в зоне
резания блок ножей опускается и разрезает его на дольки.
Одновременно патроном - трубчатым ножом - вырезается серд-
цевина яблок и остается внутри ножа. Прижим для выравнивания
плода препятствует застреванию долек между лезвиями во время
подъема блока ножей. Сердцевина яблока проталкивается в
трубку. При движении рабочего полотна дольки выпадают из
гнезд и выводятся из машины.
Машина А9-КРВ «Р и т м» (рис. -45) предназначена для
резки на кубики и столбики различных корнеплодов.
Техническая характеристика машины А9-К.РВ «Ритм»
Производительность, кг/ч
Размеры нарезаемых кубиков, мм
Сечение столбиков, мм
Частота вращения, с-1
барабана
ножевого диска
Установленная мощность, кВт
Габариты, мм
Масса, кг
До 2000
10x10x10; 7x7x7
5x5; 7x7; 10x10
17,6
47,6...68,6
1,5
1080x1072x1380
380
142
На сварной станине 1 установлен редуктор 10, к выходному
фланцу которого крепится обойма 4 с барабаном 5 и режущими
органами. Барабан насажен на выходной вал редуктора и пред-
ставляет собой два стальных диска, между которыми установ-
лены три лопасти 6. В нижней части обоймы укреплены непод-
вижный плоский нож 3 и гребенка 2 ножей продольного среза.
На выходной части первой ступени редуктора устанавли-
вается угловая приставка, на вертикальный вал которой наса-
жен ножевой диск 7 с ножами поперечного среза. К фланцу пе-
редней части обоймы приварен загрузочный бункер 5. В нижней
части обоймы укреплен патрубок 9 для выгрузки нарезанного
сырья.
В комплект запасных частей входит три сменные гребенки,
ножи плоские, продольного и поперечного среза.
Продукт из бункера через отверстие во фланце поступает во
вращающийся барабан, где ведется тремя лопастями и прижи-
мается к стенкам обоймы под действием центробежных сил. Про-
ходя над неподвижной режущей гребенкой, продукт надрезается
в продольном направлении на глубину, равную высоте ножа. На
ту же глубину, но в поперечном направлении продукт надре-
зается ножами, находящимися на диске. Надрезанный слой про-
дукта срезается неподвижным плоским ножом, установленным на
соответствующей высоте. Срезанные кубики падают в патрубок
выгрузки.
При резке продукта на столбики достаточно снять ножевой
лист. В этом случае продукт получит лишь продольный надрез
гребенкой и срез слоя плоским ножом.
143
Производительность многодисковой корнерезки (кг/ч)
Q = 60nnDhbp<p,
где //-частота вращения барабана, об/мин; D-диаметр кожуха, в котором
находится барабан, м; A-высота среза продукта горизонтальным ножом, м;
//-ширина лопасти барабана, м; р- насыпная масса продукта, кг/м3;
^-коэффициент использования режущего инструмента (/> = 0,3 ... 0,4),
Машина А9-КИП (рис. 46) предназначена для резки
овощей и фруктов на кубики, лапшу, ломтики и брусочки.
Техническая характеристика машины А9-КИП
Производительность техническая при резке 5000
на кубики 9,5x9,5x9,5 мм, кг/ч
Допустимое количество мелочи, % 5
Мощность электродвигателя, кВт 2,2
Габариты, мм 1130x950x1200
Масса, кг, не более 355
На сварной станине 15 установлен электродвигатель 13, при
помощи клиноременной передачи сообщающий вращение приводному
блоку, на вал которого насажен барабан /, представляющий
собой два диска с приваренными к ним четырьми лопастями 2. К
неподвижной стойке 11 крепится неподвижный пластовый нож 5.
От шестерни приводного блока 12 получают вращение шпин-
дели поперечной и продольной резки, образующие режущий блок,
который установлен на оси и легко может быть откинут из ра-
бочего положения на стержень 10 для производства ремонтных
или наладочных работ.
Рис. 46. Машина Л9-КИП
144
К центральному отверстию корпуса 14 барабана примыкает
бункер 9, неподвижно укрепленный на станине. За шпинделем
продольной резки на станине жестко смонтирован лоток 3 вы-
грузки.
Электрооборудование состоит из электродвигателя 13, маг-
нитного пускателя ПМЕ-111, кнопочного поста управления ПКЕ-
122-2У2, пакетного выключателя ПКВ-10-28-12, автоматического
выключателя АЕ-2036, понижающего трансформатора ОСМ-0,063 и
предохранителя ПРС-6УЗП.
Через ферромагнитный уловитель 8 и загрузочный бункер 9
сырье поступает во вращающийся барабан, увлекаемое лопастями
и под действием центробежной силы прижимается к внутренней
поверхности неподвижного корпуса. При прохождении сырья
между декой 6 и пластовым ножом 5 происходит отрезание
пласта от общей массы сырья. Толщина пласта регулируется
изменением расстояния между подвижной декой и пластовым но-
жом посредством механизма 4. При дальнейшем перемещении
пласт сырья попадает под ножи шпинделя поперечной резки,
которые разрезают его на лапшу размером, определяемым кон-
струкцией и частотой вращения шпинделя. Лапша, перемещаясь
по поверхности держателя пластового ножа, попадает под дис-
ковые ножи, в результате чего нарезается на кубики либо
брусочки в зависимости от набора дисковых ножей в шпинделе
продольной резки. Рабочее место обслуживающего персонала
ограждено панелью 7.
Устройство А9-КЧГ предназначено для удаления
кочерыг белокочанной и краснокочанной капусты в консервных
цехах.малой и средней мощности.
Техническая характеристика устройства А9-КЧГ
Производительность техническая, т/ч
Диаметр обрабатываемого кочана, мм
Установленная мощность, кВт
Диаметр отверстия у основания кочана, мм
Габариты, мм
Масса, кг, не более
1,0...3,0
160...300
1,5
45; 60
1640x1640x1750
750
Устройство А9-КЧГ имеет сварной корпус; привод, вклю-
чающий в себя двигатель, конический и червячный редукторы;
механизм для поворота захватов на 120 ° с остановками. В
верхней части вала расположен фланец, к которому прикреплены
три захвата, расположенные под углом 120 °. Устройство имеет
привод вращения и возвратно-поступательного (вверх-вниз)
движения ножей.
Устройство работает следующим образом. На позиции за-
грузки оператор укладывает на нижний диск захвата кочан ка-
пусты кочерыгой вниз так, чтобы выступающая часть кочерыги
вошла в отверстие диска, далее визуально при помощи зер-
10 Зак. 809
145
калькой поверхности, расположенной под диском, ориентирует
кочергу концентрично отверстию в диске. При повороте всей
карусели захваты перемещают верхний и нижний диски навстречу
друг другу и зажимают кочан сверху и снизу. Захват с за-
фиксированным кочаном, продолжая вращаться от позиции за-
грузки, повернувшись на 120 °, останавливается на позиции
вырезки кочана, при этом ось кочерыги автоматически совме-
щается с осью ножа. Нож, приводимый, во вращение от редук-
тора, вырезает кочерыгу до тех пор, пока кулачок не опустит
нож в исходное положение.
Стружка свободно падает в бункер под кочаном и вращаю-
щимся вместе в ножом ротором отбрасывается по лотку из ма-
шины.
После вырезки кочерыги захват поворачивается к позиции
выгрузки. При движении в этом секторе диски разжимаются и
свободно лежащий кочан на нижнем диске сбрасывается отра-
жателем в лоток. При следующем движении зажим перемещается в
позицию загрузки. В дальнейшем цикл повторяется.
Устройства для перемешивания. Устройства, применяемые в
консервном производстве, имеют различные конструкции в за-
висимости от свойств перемешиваемых материалов. Наиболее
широко, используют пропеллерные и лопастные мешалки.
Пропеллерные мешалки характеризуются
постоянно изменяющимся наклоном лопастей от 0 ° у оси вра-
щения до 90 ° на конце лопасти. При вращении пропеллерной
мешалки частицы жидкости отбрасываются во все стороны, что
интенсифицирует процесс перемешивания. Это положительное
свойство отличает пропеллерные мешалки от лопастных, имеющих
лопасть с постоянным углом наклона ее поверхности к оси ме-
шалки.
Лопастные мешалки обычно имеют частоту вра-
щения 100...200 об/мин. Постоянный угол наклона лопасти при-
водит к образованию однонаправленного потока жидкости, что
снижает эффективность перемешивания. Для исключения этого
недостатка в сосуде устанавливают отражательные перегородки
(волнорезы).
Тепловой аппарат с лопастной мешалкой показан на рис. 47.
Привод расположен в верхней части аппарата. Он состоит из
электродвигателя /, клиноременной передачи 2 и червячного
редуктора 5. На вертикальном валу 4 при помощи двух ступиц-
втулок 6 укреплена якорная мешалка 5. Нижний конец вала за-
креплен в подшипнике 7, который опорами 8 прикреплен к днищу
аппарата.
Экспериментально установлены зависимости для расчета не-
обходимой мощности привода лопастных и пропеллерных мешалок
(Вт):
146
для турбулентного режима
' N = 230р-°’67м1’67п1’33(/1’6й;
для ламинарного режима
N = 0,84p°’’5g°’05«2’’5</4’<);
где /z - вязкость жидкости, Н *с/м2; /г-частота вращения мешалки, ст1;
d~ диаметр мешалки, м; р-плотность перемешиваемой жидкости, кг/м3.
Мощность электродвигателя для привода мешалок принимается
больше расчетной на 25% для лопастных мешалок и на 10...15%
для пропеллерных.
Для перемешивания г\< i х масс используют фаршесмесители
(рис. 48). Внутри полой ч иной
родвигатель 15. Через зубча-
тую передачу 2 он приводит во
вращение валы 5 z-образных
лопастей. На этой же станине
установлен электродвигатель
14, включением которого через
два червячных редуктора 9 и
11 осуществляют опрокидывание
корытообразной дежи 7 при
опорожнении.
На станине установлены две
тумбы 3 и 10, которые служат
опорами для валов привода,
лопастей и червячного редук-
тора 9. Дежа снабжена дву-
стенной рубашкой 6 для подо-
грева продукта горячей водой.
Дежа накрыта решеткой 4, ко-
торая своим весом включает
контакт 8. Если крышка снята,
контакт выключен и лопасти не
могут быть включены. Магнит-
ные пускатели размещены в
ящиках 12 и 13. Частота вра-
щения одной из лопастей на 10
об/мин больше, чем другой.
Это обеспечивает интенсив-
ность перемешивания.
Рис. 47. Тепловой агрегат с лопаст-
ной мешалкой
станины 1 установлен элект-
ю*
147
Производительность описанного фаршесмесителя (кг/ч) опре-
деляют по формуле, применяемой для аппаратов периодического
действия,
60
<2- + т Г7" У(рр>
Т 1 + Т 2 + Т з
где rlt т2 и т3 - соответственно продолжительность загрузки, перемешива-
ния и выгрузки продукта, мин; У-объем ванны фаршесмесителя, м3;
^-коэффициент заполнения; р-плотность продукта, кг/м3.
2.11. Оборудование для фасования пищевых продуктов
и укупоривания тары
В консервной промышленности используют автоматы для фа-
сования жидких, пюреобразных продуктов, а также продуктов,
состоящих из двух компонентов (плоды в сиропе или зерно в
заливе).
Различные физико-механические свойства продукта, разные
требования к точности дозирования, а вследствие этого раз-
личная степень механизации и автоматизации обусловили созда-
ние фасовочных машин различных конструкций.
148
Производительность карусельного фасовочного автомата
(шт/ч)
где Л/-число разливочных устройств автомата; «-частота вращения кару-
сели автомата, мин-1.
Последовательность операций, выполняемых на карусельном
автомате следующая:
поступление порожней тары на нижний патрон карусели;
подъем нижнего патрона или опускание фасовочного уст-
ройства;
наполнение продуктом тары;
опускание нижнего патрона или подъем фасовочного уст-
ройства;
удаление наполненной тары.
Наполнительные и дозировочно-наполнительные автоматы.
Для фасования гомогенных продуктов используются автоматы
типа ДН. Примерная номенклатура продуктов, которые могут
фасоваться в банки на наполнительных и дозировочно-
наполнительных автоматах, приведена в табл. 9.
9. Номенклатура продуктов для фасования на наполнительных
автоматах типа ДН
Тип а в- томата Продукты
основные дополнительные
ДН1 Сиропы для компотов. Маринадные заливы. Томатные заливы (до 12% сухих веществ). Фруктовые, ягод- ные, овощные соки Фруктовые и овощные пюре (свыше 12% сухих веществ) Растительные масла Соки с мякотью - фруктовые, ягодные и овощные. Расти- тельные масла
ДН2 Фруктовые соусы (до 23% сухих веществ). Томатные соусы (до 23% сухих веществ). Сгущенные молочные продук- ты (молоко, кофе, какао). Майонез. Мясной паштет
ДНЗ Фруктовые соусы (до 23% сухих веществ). Томатные соусы (до 23% сухих веществ) Сгущенные молочные продукты (молоко, кофе, какао} Майонез Томатная паста и концентрированный томатный сок (до 40% сухих ве- ществ) Томатное пюре. Овощная икра Повидло и джем в горячем состоянии, обладающие текучестью. Мясной паштет
149
Автомат наполнительный ДН1 предназна-
чен для заполнения свободного объема цилиндрических кон-
сервных банок жидкими пищевыми продуктами вязкостью до 0,4
Н -с/м2. В соответствии с ГОСТом автоматы выпускаются в сле-
дующих конструктивных исполнениях:
0-для автдномной эксплуатации, имеет собственный при-
вод, транспортеры подачи и выдачи банок;
1 - для агрегатирования с закаточными машинами и не имеет
собственного привода и транспортера выдачи банок;
2-для автономной эксплуатации и имеет собственный при-
вод, транспортеры подачи и выдачи банок и изменяемое пере-
даточное отношение шестерен.
Рис. 49. Наполнительный автомат ДН1
150
Обозначение типоразмера наполнительного автомата включает
его назначение, вместимость наполняемой тары, номинальную
производительность и конструктивное исполнение; например,
ДН 1-1-250-2 - обозначение автомата, наполнительного для фасо-
вания жидких продуктов вязкостью до 0,4 Н-с/м2 в тару вме-
стимостью до 1 дм3, производительностью 250 банок/мин и во
втором конструктивном исполнении.
В отдельных заявочных ведомостях обозначение данного
автомата ДН 1-1-250-2 в соответствии с ГОСТом указывается
обозначением конструкторской документации: Б4-КНШ-1.
Основными составными частями автомата ДН1 (рис. 49) -яв-
ляются станина, дозирующее устройство 2, продуктовый бак 7,
копир 5, продуктопровод 8, регулятор подачи продукта 7,
привод 5, электрооборудование.
Станина служит для установки всех узлов и деталей автома-
та. Механизм приема 4 обеспечивает подачу банок на наполне-
ние из неорганизованного потока их либо с цехового конвейера
(стеклянная и металлическая тара), либо с течек (металли-
ческая тара).
Пустые банки поступают на конвейер приемного устройства и
подаются к шнеку, который делит их по шагу и передает на
приемную звезду, с которой банки поступают на столики 6
карусели. При вращении карусели столики вместе с банкой под-
нимаются по копиру и банка, упираясь в корпус патрона до-
зирующего устройства, поднимает его. При этом продукт из
бака поступает в банку. При спускании банки прекращается
подача продукта. Наполненная банка передается на конвейер
выдачи банок.
Автомат наполнительный ДН2 предназна-
чен для объемного дозирования и наполнения цилиндрических
консервных банок пищевыми продуктами вязкостью от 0,4 до
3,0 Н -с/м2.
Модификации конструктивного исполнения аналогичны ав-
томатам типа ДН1.
Основными узлами автомата (рис. 50) являются станина 7,
карусель 2 с дозаторами, продуктовый бак, копир, продукто-
провод, регулятор подачи продукта, механизмы приема 3 и вы-
дачи 4 банок, привод и электрооборудование. Основной отли-
чительной особенностью автоматов ДН2 от автоматов ДН1 яв-
ляется принудительная подача продукта в банку при помощи
поршней, движение которых управляется копиром.
Пустые банки поступают на конвейер приемного механизма и
подаются к шнеку, который делит их поток по шагу и передает
на приемную звезду. Звездой банки устанавливаются под доза-
торы и, сохраняя свое положение под ним, перемещаются при
вращении карусели. При движении поршня копиром вверх проис-
151
Вид A
Гис. 50. Автомат наполнительный ДН2
ходит подача продукта из бака в дозатор, при перемещении
вниз доза продукта поступает в банку. При отсутствии банки
продукт поршнем возвращается в бак. Управление подачей про-
дукта в банку осуществляется клапаном, рычаг которого пово-
рачивается наполняемой банкой.
Наполненная банка выводной звездочкой передается на от-
водящий конвейер.
Автомат дозировочн о-н аполнительный ДНЗ
предназначен для объемного дозирования и наполнения стек-
лянных и металлических банок пастообразными пищевыми про-
дуктами вязкостью от 3,0 до 8,0 Н • с/м2.
Модификации конструктивных исполнений автоматов ДНЗ ана-
логичны таковым автоматов ДН1 и ДН2.
Основными составными частями автомата ДНЗ являются: ста-
нина, дозирующее устройство, продуктовый бак, копир, про-
дуктопровод, регулятор подачи продукта, регулировочный винт,
механизм приема, привод и электрооборудование.
152
Основным отличительным узлом данного типа наполнителей
является дозатор. Он предназначен для дозирования по объему
и выдачи сформированной дозы в банку. Доза продукта форми-
руется при ходе поршня вниз. При этом отверстие в днище бака
открыто и продукт свободно попадает в надпоршневое про-
странство. Поршень перемещается с помощью привода, имеющего
шток с роликом, который, обкатываясь по копиру, перемещает
шток вверх или вниз. Выдача дозы в банку происходит при ходе
поршня вверх. При этом клапан поворачивается блокировочным
устройством. При отсутствии банки блокировочное устройство
не поворачивает клапан и продукт при ходе поршня вверх воз-
вращается обратно в бак.
Принцип работы автомата ДНЗ такой же, как автомата ДН2.
Автомат дозировочн о-н аполнительный Б4-
КДН-16 предназначен для фасования зерна зеленого горошка и
заливы в стеклянные и металлические консервные банки.
Автомат Б4-КДН-16 представляет собой вертикально-
ротационную машину непрерывного действия и включает сле-
дующие основные узлы: карусель, питающее устройство, стани-
ну, четыре опоры, бак, привод, блокировочные устройства и
электрооборудование.
Подача горошка к дозировочному устройству осуществляется
из бункера. В нижней части его имеется роликодержатель с
роликом, который посредством пружины прижимается к кулаку
вытряхивания из бункера.
Внутри бака для заливы находится поплавок, перемещающийся
по трубе. В нижней части поплавка имеется планка с резиновым
кольцом, служащим для запирания трубы в верхнем положении
поплавка. Для автоматического включения и выключения подачи
заливы в банку имеется клапан, закрепленный на банке. Он
состоит из системы рычагов, обеспечивающих с помощью пружины
запирание резиновым кольцом отверстия в корпусе для подачи
продукта в бункер, и электромагнита. Запирание отверстия
подачи продукта в бункер заливы осуществляется при отсут-
ствии подпора банок на входе в машину и при отсутствии за-
данного уровня заливы в баке.
Порожние банки по конвейеру поступают к шнеку механизма
приема. Шнек делит их поток по шагу и выдает на приемную
звезду, которая устанавливает их в гнезде центральной звезды
карусели. Она перемещает банки по столу-копиру. Горошек
попадает в бункер и заполняет проходящие под ним дозирующие
стаканы. В это время выход из дозирующих стаканов закрыт
заслонками. Для лучшего заполнения дозирующих стаканов бун-
кер встряхивается.
При дальнейшем движении по столу-копиру банки поднимаются
к заслонкам, которые рычагом блокировки отводятся, открывая
153
дозаторы, и продукт из дозаторов высыпается в банки. Далее
банки попадают в зону заполнения их заливой. Количество
поступающей в банку заливы регулируется вентилем в зави-
симости от производительности машины и величины дозы. Из
бака залива через клапан поступает в бункер, установленный
свободно на вращающемся диске с дозаторами, а из бункера -
через открытые дозаторы в банку.
При дальнейшем движении банки выдающей звездой переме-
щаются на выдающий конвейер и далее на закаточную машину.
Затем ролик поворачивает заслонку и закрывает ею дозатор.
По конструктивным особенностям автомат Б4-КДН-16 выпус-
кается в следующих модификациях:
I - с самостоятельным приводом без выдающего конвейера
для доз 320...570 см3;
Рис. 51. Лвто.мат 1527
II - с самостоятельным
приводом с выдающим конвейе-
ром для доз 650... 1000 см3;
III - с самостоятельным
приводом с выдающим конвейе-
ром для доз 320...570 см3;
IV - с самостоятельным
приводом без выдающего кон-
вейера для доз 650... 1000
см3.
Автоматический на-
полнитель плодов
типа 1527. (системы Вя-
зовского) предназначен для
равномерной укладки сравни-
тельно мелких (диаметром до
35 мм) плодов в стеклянные
или металлические банки вме-
стимостью 500-1000 см3.
Автомат типа 1527 (рис.
51) состоит из дозирующего
барабана 7, пружины 2 для
фиксации заслонок 5 и 75,
мерных цилиндров 5 и 6, на-
клонных дисков 4, вертикаль-
ного стержня 7, щупа 5 для
банок, электродвигателя 9,
стола 70, центрирующей звезды
77, хвостовика 79 с роликом,
упора 75 для регулирования
отклонения стрелки 77. Над
барабаном 7 расположен бун-
154
кер, в котором имеется щетка 16 для сбрасывания в нижнюю
часть бункера плодов, находящихся в верхней части наклонного
бункера.
В нижней части наклонного барабана плоды заполняют теле-
скопические мерные стаканы и при дальнейшем вращении бара-
бана поднимаются вверх, при этом щетка сбрасывает лишние
плоды из мерных стаканов.
Пустая банка, поступившая под одну из воронок /2, по-
средством щупа 8 и связанного с ним механизма открывает за-
слонку, наполняется плодами из мерного цилиндра через во-
ронку^ При дальнейшем движении барабана заслонка возвра-
щается в исходное положение. При отсутствии банки заслонка
не открывается. Вращение барабана и карусели с воронками
осуществляется синхронно. Наполненные плодами банки отво-
дящим конвейером подаются к автомату-наполнителю сиропом или
заливой. Настройка автомата на разные размеры банок осу-
ществляется подъемом или опусканием карусели с воронками по
направляющей 14 тягой 75.
Машины для герметизации тары. Одним из основных требо-
ваний при производстве консервов является создание герме-
тичной укупорки тары с продуктом.
В настоящее время в мировой практике имеются различные
способы укупоривания стеклянных банок и повсеместно исполь-
зуется один способ укупоривания металлических банок так на-
зываемым «двойным швом».
Банка (рис. 52), прижимаемая нижним патроном к верхнему
патрону 2, фиксируется таким образом, чтобы рабочая поверх-
ность закаточного ролика 1 находилась против фланцев банки и
крышки 5. Радиальное перемещение закаточного ролика к вра-
щающейся банке или вращение группы роликов в радиальном на-
Рис. 52. Схема формирования двойного закаточного шва:
I - начало операции; II - конец операции
155
Рис. 53. Стеклянные банки и способы их укупорки
правлении к банке обеспечивает подвивание фланцев банки и
крышки. Весь процесс герметизации происходит за две опера-
ции: первая - положение а, вторая - положения бив. (На
рис. 52 показаны корпус 4 банки и закаточный ролик 5 второй
операции). В консервной промышленности используются стек-
лянные банки с номинальной вместимостью от 100 до 10 000 см3.
Венчики горловины банок в зависимости от способа укупорки
изготовляются различных типов: I - обкатной, II - обжимной,
III - резьбовой (рис. 53). I тип представляет собой широко
распространенный в нашей стране способ укупорки СКО (стек-
лянная консервная обкатная банка), II-довольно широко рас-
пространенный в других странах тип укупорки Евро-кап и III
тип - Евро-твист или Твист-офф.
Для герметизации банок с продуктом применяют автомати-
ческие и полуавтоматические закаточные (для металлических
банок и стеклянных банок I типа) и укупорочные (для стеклян-
ных банок II и III типа) машины. Закаточные машины для кон-
сервной промышленности выпускают следующих типов:
ЗК1 - автоматические для стеклянной тары;
ЗК2 - автоматические вакуумные для стеклянной тары;
ЗКЗ - автоматические для стеклянной тары для агрегати-
рования с наполнителем;
ЗК4 - полуавтоматические для стеклянной тары;
ЗК5 - автоматические для наполненной металлической и ком-
бинированной тары;
ЗК7 - автоматические для цилиндрической металлической
тары для агрегатирования с наполнителем;
ЗК8 - полуавтоматические для металлической и комбиниро-
ванной тары.
Обозначение закаточной машины складывается из обозначения
типа ее, номинальной вместимости обрабатываемой тары в лит-
рах и номинальной производительности в банках в минуту. На-
пример, типоразмер ЗК2-1-125 обозначает автоматическую ва-
куумную закаточную машину, предназначенную для герметизации
156
стеклянных банок вместимостью до 1 л, производительностью
125 банок в минуту.
Номинальная производительность автоматических машин опре-
деляется по следующим формулам:
для машин дискретного действия (однопозиционные)
Q=l/T;
где Г-продолжительность цикла обработки одной банки, мин;
для машин непрерывного действия (роторные)
Q = «z,
где п-частота вращения ротора, мин’1; z- количество банок, выдаваемых
машиной за один оборот ротора.
Величины Т и z определяют как средние результаты пяти-
минутного замера с учетом погрешности числа оборотов вала
электродвигателя.
Номинальную производительность полуавтоматических машин
следует определять как среднее за 1 мин количество закатан-
ных банок наибольшей вместимостью в течение 1 ч.
Ниже рассматриваются конструкции отдельных закаточных
машин, изучение которых даст представление о всех типах ма-
шин.
Закаточные машины ЗК1-1-125 и 3K1-3-63 (табл. 10) пред-
назначены для закатывания стеклянной тары. По конструктор-
ской документации машина ЗК1-1-125 производительностью 150
банок/мин имеет обозначение Б4-КЗК-109 и машина 3K1-3-63
производительностью 80 банок/мин - Б4-КЗК-110.
10. Техническая характеристика закаточных машин
Показатели ЗК1-1-125 3K1-3-63
Производительность, банок/мин номинальная 125 1 63
дополнительная 80, 100, 160 40, 50, 80
Диапазон размеров обрабатываемых банок, мм диаметр 60... 105 90...155
высота 60... 165 160...240
Установленная мощность двигателя, 2,2 2,2
кВт Габариты, мм 2350x1000x2060 2350x1060x2150
Масса, кг 1650 1760
Составными частями машины ЗК1-1-125 (рис. 54) являются
станина, механизмы приема, подачи и закатывания банок, вы-
бросная звездочка, плита с пультом управления, коробка ско-
ростей 2 и электродвигатель 7.
157
Рис. 54. Закаючная машина ЗК1-1-125
Механизм приема банок состоит из конвейера б, шнека 5 и
блокировочного механизма, который не выдает крышку при от-
сутствии банки. Механизм подачи предназначен для транспор-
тирования с одновременной ориентацией относительно друг дру-
га банок и крышек и подачи их на подвижной стол закаточного
механизма, состоящего из подающей звезды, направляющей для
крышек, магазина крышек 3 и маркиратора
Закаточная карусель имеет четыре вращающихся шпинделя с
закаточными узлами, каждый из которых состоит из оси, рыча-
гов, закаточных и отжимных роликов.
Наполненные банки поступают из механизма приема. На кон-
вейере при прохождении шнека банка отжимает рычаг блокиров-
ки, после чего магазин выдает крышку, которая маркируется, и
банка звездой-носителем подается в закаточную карусель.
Здесь на банку надевается крышка, банка с крышкой уставли-
вается в патрон закаточного механизма и закатывается.
Закатанная банка снимается с патрона и выдается из машины
выбросной звездочкой.
Полуавтоматические закаточные машины
3K4-3-16 и ЗК4-10-12 (соответственно по конструкторской до-
кументации Б4-КЗК-77 и Б4-КЗК-77-01) предназначены для за-
катывания стеклянной тары вместимостью до 3,0 и 10,0 л; по-
луавтоматические закаточные машины ЗК8-5-16 и ЗК8-10-12 (со-
ответственно по конструкторской документации Б4-КЗК-77-02 и
Б4-КЗК-77-ОЗ) предназначены для закатывания металлической
тары вместимостью до 5 и 10 л.
Полуавтоматическая одношпиндельная закаточная машина
3K4-3-16 (Б4-КЗК-77) имеет следующие основные узлы
(рис. 55): станину 7, привод, включающий в себя клиноремен-
ную передачу 75, электродвигатель 76, закаточную головку,
нижний патрон.
Закаточная головка, состоит из наружного вала-шестерни 14,
кулака 13, отжимных роликов 72, полых валов 8 и 10, план-
шайбы 9, роликодержателя 77, закаточных роликов 7, верхнего
патрона 6, выталкивателей 5 со штоком.
Нижний патрон служит для подъема, центрирования и прижа-
тия банок к верхнему патрону и состоит из стола 4 на штоке
3, кулака 18, вала 77 и вилки 2.
При нажатии на педаль 19 включается однооборотная муфта,
при этом закаточная головка совершает 11 оборотов. Банка с
надетой на нее крышкой поднимается к закаточной головке и
укупоривается. Нижний патрон с укупоренной банкой опус-
кается, и после этого банку снимают вручную.
Автоматические закаточные машины
ЗК5-1-250 и 3K5-5-63 представляют собой автоматы, предна-
значенные для закатывания, маркирования и счета наполненной
159
t5
Рис. 55. Закаточная машина 3K4-3-16 (Б4-КЗК-77)
цилиндрической металлической и комбинированной тары и выдачи
ее на неподвижный стол.
Составными частями машины ЗК5-1-250 являются станина,
механизм приема, механизм подачи, закаточная карусель, вы-
бросной механизм, пульт управления, коробка скоростей и
электрооборудование.
Аналогичную конструкцию имеет закаточная машина 3K5-5-63,
которая относится к семейству автоматов карусельного типа
непрерывного действия.
Принцип работы закаточных машин ЗК5-1-250 и 3K5-5-63
одинаков и заключается в следующем. Наполненные банки по-
ступают на механизм приема. На конвейере при прохождении
зоны шнека банка отжимает рычаг блокировки, после чего ме-
ханизм выдает крышку, которая маркируется, и в дальнейшем
банка подается в закаточную карусель. В закаточной карусели
на банку надевается крышка, собранная банка с крышкой уста-
навливается в патрон закаточного механизма и закатывается.
Закатанная банка снимается с нижнего патрона и выбросной
звездочкой выводится из машины.
Закаточные машины ЗК7-1-160-2 и ЗК7-1-250
(по конструкторской документации их обозначение Б4-КЗК-84,
рис. 56) предназначены для маркировки крышек, укупорки под
вакуумом и счета наполненных продуктом цилиндрических жестя-
ных консервных банок. Они являются вертикальными роторными
автоматами непрерывного действия.
На машинах выполняются следующие основные операции: прием
банок, выдача крышек из магазина 7, маркировка крышек мар-
киратором 5, подача банок и крышек к ротору предварительного
закатывания (клинчеру), установка крышки на банку, установка
банок в патрон клинчера, клинчерование (негерметичное соеди-
нение банки с крышкой), съем с патрона, передача банок от
клинчера к вакуумирующему устройству, вакуумирование банок
(первичное шлюзование), подача банок к закаточному ротору,
установка банки в патрон, закатывание (герметичное соеди-
нение банки с крышкой), съем с патрона, вторичное шлюзова-
ние, съем банок, выдача банок выдающей звездой 3 на отво-
дящий конвейер 2.
Машина состоит из станины /, механизма приема банок, ме-
ханизма подачи, ротора, вакуум-системы с насосной установкой
9, закаточной карусели, привода (электродвигатель 5, клино-
ременная передача 4, коробка скоростей 6), а также отводя-
щего конвейера, электрооборудования.
Механизм приема обеспечивает прием банок и распределение
их потока по шагу. Одновременно поворачивается рычаг блоки-
ровки механизма выдачи крышки.
11 Зак. 809
161
Рис. 56. Закаточная машина ЗК7-1-160-2 (Б4-КЗК-84)
Рис. 57. Дозировочно-закаточный агрегат Б4-КЛД-1
162
Механизм подачи предназначен для транспортирования с од-
новременной ориентацией относительно друг друга банок и кры-
шек и подачи их на стол закаточного механизма. Механизм
подачи имеет накопитель крышек. В корпусе магазина вращаются
три отсекателя со шнеками, которые обеспечивают выдачу
крышки для маркирования и закатывания.
Вакуумная система состоит из насосной установки, вакуум-
камеры, вакуум-клапана, механизма шлюзования, контрольной и
сигнальной аппаратуры.
Дозировочн о-з акаточные агрегаты Б4-КАД
созданы для обеспечения синхронности работы наполнителей с
закаточными машинами. Они предназначены для наполнения про-
дуктами различной вязкости металлических, цилиндрических и
стеклянных консервных банок и их закатывания.
Эти автоматы выпускаются трех модификаций: Б4-КАД-1; Б4-
КАД-2; Б4-КАД-3, различающихся производительностью.
Описания отдельных машин агрегатов типа Б4-КАД приведены
в соответствующих главах при рассмотрении конструкций дози-
ровочно-наполнительных автоматов типа ДН и закаточных машин
типа ЗК.
Особенностью этих агрегатов, является привод от одного
электродвигателя, что обеспечивает синхронность движения
банок от наполнительной карусели к закаточной.
На рис. 57 показан общий вид агрегата Б4-КАД-1 для слу-
чая, когда наполнительный автомат 2 (ДН 1-2-250-1) и зака-
точная машина 3 (ЗК8-1-250-02) объединены. Обе машины смон-
тированы на общей раме 1 и соединены между собой карданным
валом 4.
Автомат укупорочный паровакуумный
Б4-КУТ-1 предназначен для укупорки специальных консервных
банок с венчиком II типа с одновременным заполнением под-
крышечного пространства сухим паром с целью создания в бан-
ках разрежения.
Автомат Б4-КУТ-1 (рис. 58) состоит из следующих основных
узлов: станины 7, механизма укупоривания 2, механизма подачи
7 с направляющей и магазином крышек 6, выбросной звезды,
коробки скоростей 4, привода 5, пароперегревателя 5, пульта
управления 3. Станина является базой, на которой смонтиро-
ваны все механизмы.
Подаваемый конвейером 9 поток банок шнеком распределяется
по шагу и приемной звездой направляется на карусель.
Перемещаясь по приемному механизму, банка воздействует на
щуп и подает команду на включение однооборотной муфты (при-
вода магазина крышек 6). Специальным механизмом крышка
ориентируется над горловиной банки. При дальнейшем переме-
щении банки с крышкой в подкрышечное пространство и в банку
и +
163
Рис. 58. Автомат Б4-КУТ-1
из коллектора подается вначале насыщенный, а затем пере-
гретый пар. При переходе банки на поджимной стол карусели
последний поднимается, перемещая банку вверх к крышке. В это
же время толкователь укупорочного патрона опускается и в
месте передачи банки со звезды на карусель прижимает крышку
к банке - происходит надевание крышки на банку.
При дальнейшем подъеме поджимного стола банка с крышкой
подводится к укупорочному патрону и вводится в его заходную
часть. Тем же перемещением стол последовательно вводит банку
с крышкой в укупорочную часть патрона - происходит укупори-
вание банки обжимом.
После этого подвижной стол с укупоренной банкой, сопро-
вождаемой толкателем, опускается, банка снимается со стола
выбросной звездой и по выбросному столику выводится из
автомата.
Автомат укупорочный паровакуумный
Б4-КУТ-2 предназначен для укупоривания специальных консерв-
ных банок с венчиком горловины III типа с одновременным за-
полнением подкрышечного пространства сухим паром с целью
создания в банках разрежения.
Автомат Б4-КУТ-2 состоит из станины, на которой смонти-
рованы все узлы машины: механизм приема банок, механизм по-
дачи с механизмом поштучной выдачи крышек и направляющими
этих крышек, укупорочный ротор и выбросная звезда с при-
водом.
Основным узлом является укупорочный ротор (рис. 59).
Карусель 11 имеет центральный вал 10 с шестерней /6, через
который передается вращение на ротор. Шпиндель 9 пред-
назначен для передачи вращения на укупорочный патрон 7 через
муфту 8 предельного момента.
164
Рис. 59. Укупорочный роюр атома ia Б4-КУТ-2
Укупорочный патрон представляет собой стакан с фланцем и
шлицевым отверстием. Посредством шлицев патрону передается
вращение. Выталкиватель 6 служит для удержания крышки при
надевании ее на банку и для выталкивания укупоренной банки
из патрона.
Поджимной стол состоит из штока 4 и ползуна 2, смонти-
рованных в корпусе 14. Шток имеет в верхней части вращаю-
щийся в подшипниках фланец 13 с тарелкой.
На ползуне закреплена ось 1 с роликами, взаимодейст-
вующими с копирами /5, что обеспечивает возвратно-посту-
пательное вертикальное перемещение поджимного стола 5.
Механизм подачи состоит из привода, направляющих для
крышек, механизма подачи крышек, конвейера подачи крышек и
вибробункера.
В корпусе механизма подачи размещены шестерни, передающие
вращение звезде 12. Выбросная звезда 5 с приводом установ-
лена на станине и предназначена для удаления укупоренных
банок из машины.
Процесс работы автомата заключается в следующем.
Наполненные продуктом банки шнековым питателем распреде-
ляются по шагу и рычагом блокировки подают сигнал для выдачи
крышки. Приемной звездой банка перемещается на поджимной
стол укупорочного ротора с одновременной передачей на нее
крышки. По пути перемещения банки и крышки из пространства
между крышкой и верхним уровнем продукта в банке сухим паром
вытесняется воздух. Кроме того, под крышку отдельно подается
насыщенный пар для создания благоприятных условий завинчи-
вания крышки на банку.
В месте перехода с подающей звезды в укупорочный ротор
банка входит своим венчиком в крышку, при этом последняя
оказывается зависшей на нижней магнитной плоскости вытал-
кивателя.
В укупорочном роторе банка вместе с крышкой поднимается к
патрону.
Сначала в укупорочном роторе крышка и банка вращаются
одна относительно другой в сторону отвинчивания (происходит
процесс центрирования), а затем эти относительные движения
происходят в сторону завинчивания. Банка приводится во вра-
щение неподвижными направляющими, крышка - укупорочным
патроном, приводимым во вращение сначала внешней, а затем
внутренней дугой. При завершении укупоривания банка уда-
ляется из автомата выбросной звездой.
Этикетировочные машины. Наклеивание этикеток на консерв-
ные банки с готовой продукцией является одной из последних
технологических операций.
166
Этикетировочные машины можно разделить на две основные
группы: линейные и карусельные.
В машинах линейного типа банки в горизонтальном положении
перемещаются поступательно, вращаясь вокруг своей оси.
В карусельных машинах банки в вертикальном положении пере-
мещаются по дуге окружности карусельного автомата.
Линейная этикетировочная машина КЭ-4
работает следующим образом (рис. 60).
По наклонному загрузочному лотку 1 банки скатываются к
резиновому ролику 2, пропускающему их через равные интервалы
времени к механизму перемещения 3, который представляет со-
бой два бесконечных клиновых ремня, огибающих ведущие и ве-
домые шкивы. Ремни прокатывают банки над клеевым устройством
4 и 5.
В этикетировочных машинах этикетка охватывает весь корпус
металлической банки с переходом одного конца этикетки на
другой, поэтому она относительно прочно удерживается на кор-
пусе.
Клей наносится на банку в виде двух полосок при помощи
обрезиненных роликов 6, соприкасающихся с барабаном, вра-
щающимся в клеевой ванне. Толщина слоя клея регулируется
скребком, перемещаемым микрометрическим винтом.
В дальнейшем через полный оборот банка захватывает сма-
занными клеем местами этикетку из магазина 7. Далее банка
наматывает этикетку на себя. Свободный конец этикетки, пред-
варительно смазанный клеем из капельницы, расположенной по-
перек магазина, попадает уже на приклеенный конец этикетки.
После этого банка прокатывается между ремнем механизма пере-
мещения 3 и прокладкой 8 из губчатой резины. Этикетка раз-
глаживается и плотно прижимается к корпусу банки. На отво-
дящем лотке банка нажимает на педаль, рычажно связанную с
шестеренчатым насосом, подающим порцию клея в капельницу.
По мере расхода этикеток магазин поднимается автомати-
чески при прокатывании банок.
167
Скорость перемещения банок в машине равна половине
линейной скорости транспортирующих клиновых ремней. На
основании этого производительность (банок/ч) этикетировочной
машины линейного типа с горизонтально перемещающимися
банками определяется по формуле, справедливой для
фрикционных транспортеров:
<2 = 3600^,
где Ур-скорость ремней, м/с; а -расстояние между банками, м.
Этикетировочный автомат ВЭМ (рис. 61)
предназначен для наклеивания этикеток на цилиндрическую
часть бутылок, перемещаемых в вертикальном положении. Про-
изводительность автомата 3000...6000 бхтылок в час. На этом
автомате могут обрабатываться бутылки вместимостью от 0,25
до 0,8 л. Переход с одного размера бутылок на другой осу-
ществляется путем смены транспортирующих механизмов на за-
воде. Обычно заводы приобретают несколько автоматов на раз-
ные виды бутылок, так как переоборудование автоматов в усло-
виях консервного цеха сложно.
Рис. 61. Этикетировочный автомат ВЭМ
168
Этикетировочный автомат ВЭМ линейного типа наклеивает
этикетки на бутылки методом накатки. В качестве переносчика
этикеток служит вращающийся вакуумный барабан.
Внутри пустотелой литой станины установлены привод машины
и вакуумный насос с индивидуальным электродвигателем. На
станине 1 расположены: пластинчатый конвейер 2 для бутылок;
шнековый распределитель потока 5; вакуумный барабан-
этикетопередатчик 6 с шестью сегментами, в которых сделаны
отверстия - присосы для этикеток; магазин этикеток 7 с ме-
ханизмом качения, механизмом 5 для нанесения даты для эти-
кетки; клеевой механизм 4; накатный конвейер.
Поступающие по конвейеру бутылки перемещаются шнеком по
касательной к вакуумному барабану и по пути нажимают после-
довательно на щупы, отчего разрывается электрическая цепь
одного, затем другого электромагнита блокировки «Нет бу-
тылки-нет этикетки». При этом запирающий штырь электро-
магнита освобождается и под действием собственного веса от-
клоняется вниз, выключая привод этикетного механизма. От
действия механизма магазин этикеток перемещается вперед, а
закрепленный на его корпусе ролик нажимает на клапан золот-
ника. При этом этикетка из магазина присасывается к сегменту
вакуумного барабана.
При дальнейшем движении этикетки с барабаном на нее ста-
вится дата и затем наносится клей. Если на сегменте отсут-
ствует этикетка, то щуп опускается во впадины на сегменте и
выключает механизм нанесения клея, что исключает загрязнение
сегмента.
В момент соприкосновения этикетки с бутылкой клапан зо-
лотника соединяет вакуумное пространство с атмосферой, эти-
кетка отделяется от сегмента и приклеивается к бутылке.
После этого бутылка попадает в накатный конвейер, вращается
вокруг своей оси и этикетка разглаживается.
Производительность этикетировочного автомата (бутылок/ч)
Q = 60/iz<p,
где //-частота вращения вакуумного . барабана, об/мин; z- количество
гнезд на транспортирующей звезде; <р - коэффициент использования теорети-
ческой производительности (уэ« 0,92...0,95).
Карусельные этикетировочные машины
применяют наряду с машинами линейного типа. Наиболее широко
их используют для наклейки этикеток на бутылки с соком и*
напитками и на баноки вместимостью 0,25...0,35 л. На рис. 62
показана типовая схема такой машины с колеблющимся этике-
топередатчиком. Банки вводятся приемным конвейером /. Звез-
дой 2 они по одной подаются на карусель 4, где подхваты-
ваются толкателями 3 и перемещаются по дуге к этикето-
169
Рис. 62. Схема этикетировочной ма-
шины карусельного типа
передатчику 5, который к мо-
менту подхода банки стано-
вится на пути ее движения.
Между пластинками этикето-
передатчика находится эти-
кетка 6, приклеенная концами
к передатчику. В момент под-
хода банки к этикетке прижим
7, движущийся по копиру, при-
жимает центр этикетки к по-
дошедшей банке. В таком по-
ложении прижим удерживает
этикетку на банке до тех пор, пока специальные щетки либо
ролики не прижмут концы этикетки, смазанные клеем, к банке.
Далее прижим отходит и банка звездочкой 8 передается на от-
водящий конвейер 9. Освободившись от этикетки, этикетопере-
датчик 5 движется к магазину этикеток 10. По пути пластины
этикетопередатчика смазываются клеем при помощи вращающегося
клеевого валика 11.
В крайнем положении напротив магазина этикеток передатчик
останавливается, на его пластины наклеивается этикетка и
наносятся дата и шифр на оборотную сторону с помощью меха-
низма 12. Затем этикетопередатчик снова устанавливается на
пути движения банок и описанный цикл повторяется.
Автомат этикетировочный Б4-КЭМ-2 из серии карусельных
машин предназначен для наклеивания этикеток на цилиндри-
ческую часть стеклянных банок, наполненных продуктом. Он
входит в состав автоматизированных и автоматических линий по
оформлению готовой продукции в стеклянной таре.
Автомат Б4-КЭМ-2 (рис. 63) состоит из нижней 2 и верхней
1 станин, конвейера 5, приемной и выбросной звезд, клеевого
механизма 6, магазина этикеток 7, маркиратора 4, плиты 3 и
привода.
Банки, предназначенные для этикетирования, поступают на
конвейер автомата, который подает их к шнеку. Шнек рас-
ставляет банки по шагу, после чего они поступают в приемную
звезду, которая устанавливает их на столики вращающегося
ротора. Патроны, опускаясь под действием кулака, зажимают и
центрируют банки. Вращение их осуществляется от нижних сто-
ликов. Полоски клея наносятся на банку движущимися ремнями
клеевого механизма.
При дальнейшем движении ротора банка, прокатываясь без
скольжения по находящейся в магазине передней этикетке, на-
170
Рис. 63. Автомат Б4-КЭМ-2
ворачивает ее на себя. При этом наносится клей на задний
конец этикетки. Затем банка без скольжения прокатывается по
резиновой подушке обкатного устройства, происходят разгла-
живание и фиксация этикетки на банке.
Далее банка подходит к маркиратору и на свободное белое
поле этикетки наносятся маркировочные знаки. После этого
банка освобождается от зажима и выбросной звездой передается
на конвейер автомата. С него банка поступает на транспортные
устройства линии.
Производительность карусельной этикетировочной машины
рассчитывают так же, как и этикетировочного автомата (см.
формулу на с. 169).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие транспортные средства используют на перерабатывающих предприя-
тиях?
2. Какие типы насосов для перекачивания жидкостей и густых масс приме-
няются в технологических линиях?
171
3. По каким показателям осуществляется сравнительная оценка насосов?
4. Как рассчитать производительность вентиляторной моечной машины?
5. Каков порядок технологического расчета моечной машины для стеклянной
тары?
6. Как составить тепловой баланс моечной машины для стеклянной тары?
7. Какое оборудование используется для сортировки плодов и овощей?
8. Какие вы знаете типы дробильно-измельчительных машин и как рассчитать
их производительность?
9. Какое оборудование используется для получения сока из мезги?
10. Как рассчитать отстойники?
11. Как определить производительность фильтров, работающих с переменной и
постоянной скоростью фильтрации?
12. Какие существуют типы машин для механической очистки плодов и овощей
и удаления несъедобной части (косточек, плодоножек, семенных камер,
кочерыг и т. д.)?
13. Какие устройства применяют для перемешивания жидкостей и густых масс?
14. Какие типы автоматов для наполнения потребительской тары продуктом вы
знаете?
15. Какие типы закаточных и укупорочных машин применяют на предприятиях?
16. Какие существуют типы этикетировочных машин?
ГЛАВА 3
ТЕПЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
Многочисленные тепловые процессы в консервном производ-
стве (бланширование, упаривание, обжаривание, стерилизация
и т. и.) осуществляют в специальных аппаратах, в которые
подаются теплоносители - пар или горячая вода. Ряд процессов
проводят путем отбора теплоты холодной водой или другим
хладагентом.
Тепловые процессы, протекающие при обработке плодов и
овощей, подчиняются законам теплопередачи. Теплофизические
свойства пищевых продуктов оказывают большое влияние на
теплообмен.
По-разному осуществляется теплообмен в зависимости от
вязкости продукта: в жидких продуктах (соках, бульонах,
растительном масле и т. п.) посредством конвекции, в вязких
продуктах (томатной пасте, икре, повидле и т. п.) посред-
ством конвекции и теплопроводности, в твердых телах (свежие
овощи и плоды) посредством теплопроводности.
Протекание процесса осложняется тем, что при упаривании,
обжаривании изменяются вязкость, содержание влаги, которые
определяют нестационарность процесса.
3.1. Методы расчета тепловых аппаратов
При расчете процессов тепловой обработки простых жидко-
стей или твердых тел следует пользоваться законами тепло- и
массообмена. Это справедливо при подогреве чистой воды или
слабых растворов сахара и соли. При расчете процесса нагрева
сложных систем, таких, как томатная паста, повидло, при не-
прерывно меняющейся температуре кипения вследствие изменения
концентрации сухих веществ в продукте следует пользоваться
теориями подобия. Физические законы, устанавливающие связь
между отдельными величинами, характеризующими данный про-
цесс, представляются в виде функциональной зависимости между
критериями подобия. Этот метод расчета позволяет описать
наиболее сложные тепло- и массообменные процессы.
Физические свойства пищевых продуктов и коэффициенты
теплообмена. Теплоемкость пищевых продуктов можно опреде-
173
лить по эмпирической формуле В. 3. Жадана [Дж/(кг-°С)]
С = 4190 + 3,35лж + 1,25лб-27,65л,
где пж и пб - содержание жира и белков в продукте, %; п - содержание уг-
леводов в продукте, %.
Плотность (кг/м3) пищевых продуктов, содержащих жир, при
20 °C
Для продуктов с незначительным содержанием жиров
267
10001^7-
Интенсивность теплообмена характеризуется коэффициентом
теплопередачи k [Вт/(м2-К)]:
«1 h «2
где и а2 ~ коэффициенты теплопередачи; <5,--толщина стенок, через ко-
торые передается теплота; ^-коэффициент теплопроводности.
При высоких коэффициентах теплопередачи аппарат имеет
более высокую производительность или же при одной и той же
производительности размеры и масса аппарата могут быть
уменьшены.
Уравнения теплового баланса. Чтобы определить расход
теплоносителя, поверхность нагрева, продолжительность на-
грева и тепловую производительность аппарата, составляют
уравнение теплового баланса.
Общее количество тепловой энергии (Дж), затрачиваемое на
проведение теплового процесса, определяют как сумму по
статьям расхода теплоты:
2общ = 21 + 2г + 2з + —+ Qu,
где Qi, Q2, Сз .-“"расход теплоты соответственно на нагрев продукта,
аппарата, тары; (Эп-расход теплоты, связанные с потерями в окружающую
среду путем конвекции или лучеиспускания.
Каждая статья расхода теплоты, связанная с подогревом,
21,23... = ^1,23...С1,23 ..^2 ~ 6),
где ^123. -масса продукта, аппарата, тары и т. п., кг;
q 23... “ теплоемкость нагреваемого вещества^ Дж/(кг*°С); t2 и Zj-
конечная и начальная температуры вещества, С.
174
Расход теплоты на выпаривание
Q=Wr,
где IF-количество выпариваемой влаги, кг; г-теплота испарения, Дж/кг.
Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду
путем лучеиспускания и конвекции от поверхности аппарата
2,. = ^тао^ст-0,
где /^-поверхность аппарата, м2; т - продолжительность теплоотдачи, с;
fCT — средняя температура поверхности стенки, °C; /в-средняя темпера-
тура окружающего воздуха, °C; а0-суммарный коэффициент теплоотдачи кон-
векцией и лучеиспусканием (сг0 = ак + ал), Вт/(м2 • °C).
Расход теплоносителя (кг) определяют из уравнения тепло-
вого баланса. Если теплоносителем является водяной пар, пол-
ностью конденсирующийся, то уравнение имеет вид
~ Q ““ 2общ’
откуда
~ Qq6ih
где /„-теплосодержание пара, Дж/кг; /к-теплосодержание конденсата,
численно равное его температуре, Дж/кг.
Если теплоносителем является жидкость, то ее расход (кг)
^ж ~~ ^ж^н ”” С2общ>
где (7Ж- масса жидкого теплоносителя, кг; сж - теплоемкость жидкого теп-
лоносителя, Дж/(кг’°С); tH и /к-начальная и конечная температуры теп-
лоносителя, °C,
откуда
_______________________________^общ______
ж“ СЖ(ГН -_______________________________‘
3.2. Аппараты для бланширования
и подогрева продуктов
Бланширователи. Процесс бланширования осуществляют для
удаления воздуха из тканей растительного сырья; разрушения
окислительных ферментов; уменьшения объема продукта и при-
обретения им упругости; разрушения плазматической оболочки,
что облегчает последующий отжим сока; частичного уничтожения
микроорганизмов, находящихся на поверхности сырья.
Плоды и овощи обычно бланшируют в растворах солей, кис-
лот, сахара или щелочей. Чтобы не было разбавления конден-
175
сатом этих растворов, подогрев их осуществляется через по-
верхность нагрева (змеевики).
При бланшировании паром он через барботеры подается в
камеру с продуктом. В этих случаях продукт непосредственно
соприкасается с паром или растворами кислот, сахара и пр.
От греющей среды к поверхности продукта теплота подается
путем конвекции, а в самом продукте распределяется путем
теплопроводности.
Количество теплоты Q (Дж), отобранное от греющей среды,
равно количеству теплоты, воспринятому продуктом:
Q = Ge(JK-Q,
где G- масса продукта, кг; с - теплоемкость продукта, Дж/(кг*°С);
/н -/к - начальная наконечная температуры продукта, °C.
Количество теплоты Q (Дж), воспринятое продуктом, равно
количеству теплоты, лрошедшему через поверхность продукта, а
затем через его толщу. Вследствие этого можно записать
Q = Га(/С - /,,р)т = F—^ </яр - /0)т,
где F-поверхность продукта, м2; т - продолжительность теплообмена, с;
а - коэффициент теплоотдачи от греющей среды к продукту, Вт/(м2,оС);
/с - температура греющей среды, °C; /пр - температура поверхности про-
дукта, °C; А - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м*°С); /-оп-
ределяющий размер продукта (ширина, длина, диаметр); /0 - температура
продукта на расстоянии 1/2 от поверхности, °C.
Этими формулами пользуются для определения температуры
продукта при бланшировании или его продолжительности. Для
проведения тепловых расчетов особенно трудно правильно оп-
ределить коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности, так
как во времени меняются не только температура продукта, но и
его физические свойства - плотность, вязкость, проходят
биохимические процессы, что приводит к изменению этих коэф-
фициентов, поэтому при расчетах обычно получают усредненные
значения.
Для бланширования нарезанных плодов и овощей на ряде
консервных заводов применяют ленточные бланширователи. Про-
цесс осуществляется на ленте, помещенной в металлическую
ванну с водой или растворами солей, кислот, сахара, или на
ленте, проходящей через закрытую камеру, в которую через
барботеры подается пар. Продолжительность (с) бланширования
продукта определяется скоростью движения ленты:
т = l/v,
где /-длина той части ленты, на которой проходит бланширование, м;
и-скорость движения ленты, м/с.
176
Производительность (кг/ч) ленточного бланширователя
Q = 3600ЯЛдр<р,
где Я-ширина ленты, м; /г- толщина слоя продукта, м; р- насыпная масса
продукта, кг/м3; ^-коэффициент заполнения ленты (у>-0,75...1,0).
Бланширователь А9-КБЕ предназначен для теп-
ловых обработок овощей и фруктов (огурцов, яблок, груш, слив
и т. д.) в потоке в среде горячей воды или насыщенного пара,
а также в растворах лимонной или винной кислоты либо в са-
харном сиропе. Его производительность Q при продолжитель-
ности т бланширования 2 мин составляет 8000 кг/ч, при т = 32
мин Q = 500 кг/ч.
Бланширователь А9-КБЕ имеет следующие основные узлы:
каркас, ванну, конвейер, привод, паровую и водяную комму-
никацию и электрооборудование.
В бланширователе продукт подвергается тепловой обработке
водой или паром либо одновременно водой и паром.
Ванна заполняется водопроводной водой до уровня перелив-
ных бортов, после чего подается пар для нагрева воды и паро-
вого пространства. По достижении заданной температуры блан-
шировочной среды включается конвейер, подается в ковши про-
дукт, открываются краны душевых устройств и краны подачи
воды к охлаждающему устройству. При бланшировании пар по-
дается через барботеры в камеру с продуктом, при этом по-
следний непосредственно соприкасается с паром и тепловая
энергия проходит в толщу продукта.
Бланширователи КБТ-400 и КБТ-900 (табл. 11)
предназначены для обработки паром нарезанного на дольки кар-
тофеля, шпарки, промывки и подачи его на следующую опера-
цию - сушку.
11. Техническая характеристика бланширователей
Показатели КБТ-400 КБТ-900
Производительность, кг/ч 400 900
Рабочее давление пара, МПа 0,2 0,2
Расход пара, кг/ч 75 150
Расход воды, м3/ч 1,7 3,5
Длина шпарительной камеры, мм 600 1040
Толщина загрузки рабочего слоя, мм 30...40 30...40
Ширина ленты, мм 1250 2000
Установленная мощность электро- двигателей, кВт 1,1 1,1
Габариты, мм 4060x1500x3180 4160x2300x3755
Масса, кг 845 1072
Бланширователь
портер, проходящий
КБТ (рис. 64) представляет собой транс-
через шпарительную и промывочную камеры.
12 Зак. 809
177
Бланширователь состоит из
7 корпуса 2, транспортерной
ленты /, двух барабанов 7 и
10, раскладчика 11.
Корпус бланширователя
разделен на три камеры:
промывочную 3, шпарительную
4 и промывочно-охлади-
тельную 6. В промывочной
и промывочно-охладительной
камерах находятся разбрыз-
гиватели 5, которые орошают
продукт мелкими струйками
воды. Шпарительная камера
имеет батарею из десяти
Рис. 64. Бланширователь КБТ поперечных труб И ОДНОЙ
продольной.
Внутри бланширователя имеются барабаны приводной и на-
тяжной, на которые натянута бесконечная транспортерная лен-
та. Она изготовлена из сетки с прикрепленными к ней скребка-
ми, предназначенными для удержания продукта от сползания
вниз.
Раскладчик представляет собой желоб со шнеком, привод
которого осуществляется от основного электродвигателя 8 че-
рез цепную передачу 9.
Нарезанный картофель поступает в загрузочный бункер рас-
кладчика и ровным слоем загружается на ленту транспортера.
Двигаясь, сетка бланширователя вносит продукт в промывочную
камеру, где он промывается холодной водой, затем попадает в
шпарительную камеру, в которую через батарею барботеров под
сетку подается пар. Находясь в камере, продукт проходит про-
цесс шпарки при температуре 98...102 °C, после чего попадает
во вторую промывочную камеру, где еще раз промывается холод-
ной водой. Далее продукт поступает на следующую техноло-
гическую операцию.
Ковшовый ленточный бланширователь мар-
ки БК также нашел широкое применение.
Производительность такого бланширователя (кг/ч)
V
(7 = 3600 — g,
где и-скорость движения транспортера, м/с; «-расстояние между ковша-
ми, м; g-масса продукта в ковше (£= Иру>), кг; И-объем ковша, м3;
р- насыпная масса продукта, кг/м3; ^-коэффициент заполнения ковша.
Ковшовый бланширователь БК (рис. 65) предназначен для
тепловой обработки водой и паром плодов и овощей (зеленого
178
горошка, шпината, капусты, моркови, картофеля, яблок,
груш).
Основными частями бланширователя являются каркас /,
бланшировочный туннель 2, ковшовый транспортер 3 с приводом
4, паропровод 5 и водопровод 6.
На внутренней поверхности бланшировочного туннеля 2,
установленного на каркасе /, имеются направляющие, по ко-
торым катятся ролики ковшового транспортера 5, что исключает
провисание цепей. Нижняя часть туннеля (ванна) заполняется
горячей водой. Пар и горячий воздух отводятся из бланширо-
вателя по двум вытяжным трубам.
Ковшовый транспортер состоит из ковшей, изготовленных из
перфорированной нержавеющей листовой стали толщиной 1 мм.
Расстояние между центрами двух соседних ковшей 0,2 м. Дви-
жение транспортера осуществляется от привода, включающего
электродвигатель, редуктор зубчатый и червячный и цепную
передачу.
Рабочая ветвь ковшового транспортера проходит в ванне
между верхними и нижними барботерами, холостая-под ванной.
Барботеры представляют собой расположенные поперек ванны
трубки диаметром 8 мм, в которых просверлены отверстия
диаметром 1,5 мм.
При включении бланширователя его настраивают на опреде-
ленный технологический режим, закрывают заслонки вытяжных
труб, при водяном бланшировании наполняют ванну водой через
водопровод б, подают пар через паропровод 5, нагревают воду
Рис. 65. Ковшовый бланширователь БК
12*
179
до заданной' температуры; подают воду в систему охлаждения
продукта, включают привод 4 транспортера; начинают загрузку
ковшей продуктом.
Для смены бланширующей среды транспортер останавливают,
сливают жидкость из ванны, чистят и ополаскивают туннель,
подают свежую бланшировочную среду. По окончании работы
бланширователя или при длительной остановке продукт из
ковшей выгружают.
Техническая характеристика блашйирователя БК
Производительность, кг/ч 500...800
Температура бланширования, °C 95... 100
Расход воды, кг/ч - 200
Расход пара при давлении 0,2...0,3 МПа, 290
кг/ч
Установленная мощность электродвигателя, 2,2
кВт
Габариты, мм 9285x1250x2406
Масса, кг 2375
Барабанный бланширователь использу-
ют в линиях производства консервов из зеленого горошка.
Основным рабочим органом этого аппарата является барабан с
отверстиями по всей поверхности, опирающийся бандажами на
три пары роликов. Внутри барабана имеется спираль из листо-
вой стали, служащая для транспортирования бланшируемого
зерна.
Барабан вращается вокруг своей оси при помощи вспомога-
тельного вала. На этом валу имеется два малых зубчатых ко-
леса, находящиеся в зацеплении с большими зубчатыми колесами
на бандажах.
Нижняя часть барабана находится в ванне полуцилиндри-
ческой формы, в которой укреплены опорные ролики. Сверху
барабан закрыт кожухом. С торцевых сторон ванны установлены
загрузочный бункер и разгрузочный желоб.
Вода подводится по трубопроводу со стороны разгрузочного
желоба. Пар подается по трубопроводу в нижнюю часть ванны в
нескольких местах. Воду в ванне нагревают до температуры
бланширования и подают продукт через загрузочное устройство.
При вращении барабана продукт при помощи спирали переме-
щается в бланшировочной жидкости к разгрузочному отверстию.
Поперечное сечение потока продукта представляет собой сег-
мент, имеющий высоту, равную ширине полосы спирали, и ра-
диус, равный наружному радиусу барабана.
Продолжительность бланширования регулируется частотой
вращения барабана. В месте выгрузки спираль заканчивается
лопастями, которые захватывают продукт и перегружают его в
разгрузочный желоб.
180
Производительность барабанного бланширователя (кг/ч)
Q = 60Л/ 7?2-(Л-А)2' Snp<p,
где Л-ширина полосы спирали, м; R -наружный радиус барабана, м;
5-шаг спирали, м; «-частота вращения барабана, об/мин; р-насыпная
масса продукта, кг/м3; у? - коэффициент, учитывающий отклонения расчетной
площади поперечного сечения потока продукта (треугольник) от истинной
площади (сегмент) (у>£0,95).
Тепловой расчет бланширователя проводят
для определения расходов теплоносителя (пара) и охлаждающей
воды, а также поверхности нагрева. Расчет заключается в
последовательном определении расхода теплоты (Дж/с) по
статьям теплового баланса.
1. Расход теплоты на нагрев продукта
Qi~Gc(t2-t^
где G-расход продукта, кг/с; с - теплоемкость продукта, Дж/(кг,оС); t2
и fj- конечная и начальная температуры продукта, °C.
2. Расход теплоты на испарение влаги с поверхности водя-
ного зеркала
Q1 = Л.сАспО’! - Ч>Р2)г,
где FHcn - поверхность испарения, м2; Аиеп - коэффициент испарения,
кг/(с*Н); pj-упругость паров воды при температуре испарения, Н/м2;
р2 ~ упругость паров воды при температуре воздуха, Н/м2; уэ-отно-.
сительная влажность воздуха, <р-0,7; г-теплота испарения, соответст-
вующая температуре бланширования, Дж/кг.
Лис„ = 0,0745 (vpB) °.8,
где v-скорость движения воздуха, м/с; рв-плотность воздуха, кг/м3.
Если бланширователь закрыт крышкой, то эту статью расхода
не рассчитывают.
3. Расход теплоты на подогрев воды, доливаемой в блан-
широватель,
' Сз=И,В(/4-^»
где и^-расход воды, кг/с; t4 и ^-конечная и начальная температуры
воды, °C.
Эту статью баланса рассчитывают в том случае, если воду
доливают с целью компенсации потерь ее от испарения.
4. Расход теплоты на нагрев ленты транспортера
Qa s GTcrGj — /6),
где GT - масса транспортера, определяемая по его скорости движения
и удельной массе на 1 пог. м, кг/с; ст - теплоемкость материала ленты
181
транспортера, Дж/(кг*°С); /7 и /6-начальная и конечная температуры
ленты транспортера, С.
5. Расход теплоты на компенсацию потерь ее в окружающую
среду
С5 = га0(/ст-/в),
где F-поверхность ванны, соприкасающаяся с воздухом, м2; «0-суммарный
коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2-°С); /ст - температура поверхности стен-
ки, °C; t3 - температура воздуха, °C.
Общий расход теплоты будет
2общ = Qi+ Q2+ + Qa + Q5-
На основании этого расчета определяют расход пара (кг/с):
р. Ор бщ
где /п и /к-теплосодержание пара и конденсата, Дж/кг.
Поверхность нагрева (м2)
д, _ ^общ
кы ’
где к - коэффициент теплопередачи, Вг/(м2,°С); А/-разность между тем-
пературами пара и греющей бланшировочной воды, °C.
Расход воды (кг/с) на охлаждение пробланшированного про-
дукта
где t2 ~ температура продукта до охлаждения, °C; /5-конечная темпера-
тура продукта после охлаждения, °C; fH и ^-начальная и конечная тем-
пературы охлаждающей воды, °C; св - теплоемкость воды, св = 4190
Дж/(кг • °C).
Шпарители. Для размягчения ткани плодов и овощей перед
протиранием при изготовлении пюре, продуктов детского пита-
ния сырье подвергают шпарке. Для этой цели используют
специальные устройства - шпарители. Обработка проводится
острым и глухим паром. Режимы шпарки определяются экспери-
ментальным путем.
Закрытые шпарители (дигестеры) (рис. 66)
еще используются на некоторых консервных предприятиях. Они
периодически действующие.
Конусная часть аппарата представляет собой дырчатое днище
6, закрытое снаружи конусом 7. Пар поступает через штуцеры 5
в пространство между конусом и днищем. Пройдя через отвер-
стия 9, пар поступает в рабочую часть аппарата, заполненную
182
продуктом. Во внутренней
полости расположены лопаст-
ная мешалка 3 и шнек 2, на-
саженные на один вал 4,
Сырье заружается через
бункер /, после чего верхнюю
задвижку закрывают. Острый
пар подается во внутреннюю
полость аппарата при откры-
том выпускном кране, который
остается открытым до тех
пор, пока пар не вытеснит
весь воздух из аппарата (до
появления струи пара из кра-
на). После закрытия крана
внутри аппарата давление
доводится до 0,2 МПа.
После прогрева продукта
до температуры 105-110 °C
включают мешалку и шнек.
Витки шнека расположены та-
ким образом, что продукт
перемещается вверх.
По окончании шпарки пре-
кращают подачу пара и через
нижнюю задвижку S выгружают
массу в протирочную ма-
шину.
Производительность пе-
риодически действующего шпа-
рителя (кг/ч)
Рис. 66. Закрытый шпарит ель
Q “ 60 <рр,
где V- вместимость аппарата, м3; т - продолжительность цикла работы ап-
парата (загрузка, шпарка, разгрузка), с; ^-коэффициент заполнения аппа-
рата (у>“0,8); р-насыпная масса продукта, кг/м3.
Шнековые шпарители относятся к непрерывно-
действующим аппаратам. Они представляют собой цилиндрический
корпус, внутри которого вращается шнек. Пар подается через
полый вал непосредственно к продукту (острый пар) и в паро-
вую рубашку снаружи корпуса (глухой пар). В зависимости от
требований технологии работа может осуществляться отдельно
как с острым, так и с глухим паром. Глухой пар используется
в том случае, когда не допускается разжижение прошпаренной
массы конденсатом пара.
183
Производительность такого шпарителя (кг/ч) определяется
по формуле, справедливой для шнекового конвейера,
я£>2
Q = 60 —— Sn<pp,
где D- диаметр шнека, м; 5-шаг витка шнека, м; л-частота вращения
шнека, об/мин.
Продолжительность шпарки (мин) регулируется частотой вра-
щения шнека.
/
Т Sntj ’
где /-длина шнека, м; ?/-коэффициент, учитывающий проскальзывание про-
дукта по лопасти шнека, s 0,9.
В качестве шпарителей могут быть использованы ленточные
бланширователи типа КБТ. В этом случае экспериментально
определенная продолжительность шпарки устанавливается ре-
гулируемой скоростью движения конвейера. Производительность
определяют по формуле, аналогичной для бланширователей.
Расход пара в шпарителях определяют из уравнения тепло-
вого баланса
2общ “ Qi + Q2 + Qm + 2п2»
где -расход теплоты на нагревание продукта, Дж; (^-расход теплоты
на нагрев аппарата (рассчитывают в случае периодически действующего ап-
парата), Дж; (?п1-потери теплоты в окружающую среду в результате кон-
векции и лучеиспускания, Дж; Qn2“* потери теплоты из-за неплотности кра-
нов и задвижек, Дж.
Потери 2п2 не поддаются расчету. Экспериментально уста-
новлено, что для закрытого шпарителя эти потери равны
1...2%, шнекового -5... 10%, ленточного шпарителя без вы-
тяжной трубы - 10...20% от общего расхода теплоты (2общ.
Определив (2общ, рассчитывают расход пара D по формуле для
бланширователя.
Подогреватели. При производстве ряда консервированных
продуктов необходимо проведение процесса подогрева. Обычно
12. Техническая характеристика варочных котлов
Показатели 5А 6А МЗ-2С-244 Д9-41А
Вместимость, м3 0,06 0,012 0,15 0,15
Рабочее давление пара, МПа Габариты, мм 0,6 0,3 0,4 0,6
длина 1100 1400 1790 1800
ширина 758 730 1012 1000
высота 1400 1360 1240 1200
Масса, кг 300 200 J00 440
184
Рис. 67. Варочный котел МЗ-2С-2446
его осуществляют в аппаратах
с поверхностью нагрева, кото-
рая может быть выполнена в
виде паровой или водяной ру-
башки, трубчатой или плас-
тинчатой нагревательной ка-
меры.
Варочные котлы
предназначены для варки сиро-
па, рассола, бульона, ва-
ренья, джемов и т. п. В за-
висимости от вместимости котлы выпускаются различных типов
(табл. 12).
Варочный котел типа МЗ-2С-2446 (рис. 67) имеет две стойки
/, две цапфы 2, паровую рубашку 5, корпус 4, мешалку 5
(варочный котел МЗ-2С-244а выпускают без мешалки) и элект-
рооборудования.
В нижней части паровой рубашки имеется краник для спуска
воздуха и конденсата. На подводящей паровой линии установ-
лены манометры и предохранительный клапан. Привод мешалки
состоит из электродвигателя и редуктора.
После заполнения котла продуктом в рубашку подается пар и
начинается процесс варки. Затем прекращают подачу пара, по-
ворачивают котел и удаляют из него продукт.
Реакторы МЗ-2С-210 и M3-2C-316 (табл. 13) пред-
назначены для перемешивания с подогревом вязких и жидких
пищевых продуктов из нескольких компонентов.
13'. Техническая характеристика реакторов типа МЗ-2С
Показатели МЗ-2С-210 M3-2C-316
Рабочий объем, дм3 1000 500
Рабочее давление, МПа
в паровой камере 0,25 0,25
в корпусе 0,07 0,07
Частота вращения вала мешалки, мин4 48 75
Установленная мощность электродвигателя, 3 1,5
кВт
Габариты, мм
длина 1315 1360
ширина 1194 1134
высота 2003 1700
Масса, кг 900 485
Реакторы состоят из корпуса с паровой рубашкой, крышки,
привода, мешалки и электрооборудования.
185
Продукт перемешивается мешалкой, представляющей собой вал
с лопастями. Аппарат имеет два окна для осмотра внутренней
полости реактора, а также люк для периодического осмотра,
очистки и ремонта.
Выпарной аппарат M3C-320 (ВНИИКОП-2) и МЗС-
320М используют в качестве сборника-подогревателя, вакуум-
выпарного аппарата при приготовлении томатного пюре и пасты,
различных соусов, повидла, варенья, рассолов.
Техническая характеристика выпарного аппарата типа M3C-320
Вместимость, дм3
Разрежение, МПа
Поверхность нагрева, м2
Рабочее давление пара, МПа
Частота вращения вала мешалки, мин-1
Установленная мощность электродвигателя, кВт
Габариты, мм
M3C-320
M3C-320M (с вакуум-насосом)
Масса, кг
M3C-320
M3C-320M
1000
0,072...0,077
3,66
0,4
57
2,7
1310x1310x3180
3250x3720x3180
1700
2600
Аппарат M3C-320 (рис. 68)
состоит из корпуса 4 с паро-
вой рубашкой, крышки 2, при-
вода, мешалки 5, ловушки 1 и
электрооборудования. На сфе-
рической крышке смонтирован
привод, включающий электро-
двигатель и редуктор. К ней
же крепится ловушка для улав-
ливания наиболее крупных
частиц продукта, а также па-
ров с ароматическими вещест-
вами.
Разгрузка аппарата осу-
ществляется через спускной
патрубок с пробковым кра-
ном.
Аппарат снабжен краном для
взятия проб и имеет лампу-
подсветку.
Рис. 68. Аппарат M3C-320
(ВНИИКОП-2)
186
Теплообменный аппарат с очищае-
мой поверхностью нагрева А9-КБД УЗ пред-
назначен для нагрева и охлаждения томатной пасты и плодовых
полуфабрикатов.
Техническая характеристика аппарата А9-КБД УЗ
Производительность по томатной пасте, т/ч, не менее
при нагревании 5
» охлаждении 2,5
Поверхность нагрева, м2 3,92
Температура продукта на входе в аппарат, °C
при нагревании 45...50
» охлаждении 125... 130
Температура продукта на выходе из аппарата, °C
при нагревании 125... 130
» охлаждении 35...40
Температура охлаждающей воды, С, не более 20
Давление, МПа
греющего пара 0,4
продукта в рабочей полости Не менее 0,4
Расход
охлаждающей воды, м3/ч, не более 5
пара, не более, кг/ч 1000
электроэнергии, кВ1*ч, не более 7,5
Габариты, мм 2500x1390x2260
Масса, кг, не более 1400
Аппарат состоит из двух теплообменников, рамы, коммуни-
кации пара, продуктопровода и щита управления.
Теплообменник, работающий по принципу механической тур-
булизации потока, имеет корпус и вращающийся барабан с но-
жами. Кольцевой зазор корпуса служит для прохода тепло- и
хладагента. Внутри корпуса с зазором расположен барабан с
ножами, которые при вращении барабана снимают пристенные
слои продукта и перемешивают их со слоями в центре потока,
обеспечивая тем самым высокое значение коэффициента тепло-
передачи и равномерность прогрева всего объема про-
дукта.
Вращение барабана осуществляется двигателем через клино-
ременную передачу.
Кожухотрубные подогреватели изго-
товляют следующих типов: TH-с неподвижными трубными ре-
шетками, жестко прикрепленными к кожуху; ТК - с неподвижными
трубными решетками и температурным компенсатором; ТП-с
плавающей головкой, т. е. одна трубная решетка свободно пе-
ремещается; ТУ-с U-образными теплообменными трубками; ТС-
с сальником на плавающей головке.
Кожухотрубные подогреватели или охладители предназначены
для изменения температуры жидких сред (сока, сусла, заливы,
рассола и т. п.).
187
Аппарат КТП-2 (рис. 69) предназначен для нагрева соков и
томатной пульпы. Он включает в себя теплообменник /, вакуум-
бачок 2, паровую магистраль 5, бак 4 для воды, насос 5.
Техническая характеристика аппарата КТП-2
Производительность, л/ч ’ 1800
Площадь поверхности нагрева, м2 4
Скорость движения продукта по трубкам, м/с 2,8...3,5
Установленная мощность электродвигателя 1,0
вакуум-насоса, кВт
Продолжительность нагрева сока от 20 до 115
90 °C, с
Габариты, мм 3300x510x2350
Масса, кг 600
Теплообменная часть аппарата состоит из стального цилинд-
рического кожуха, внутри которого крестообразно закреплены
12 последовательно соединенных трубок из нержавеющей стали
диаметром 50 мм, длиной 2925 мм. Продукт подводится внутрь
трубок, пар - в межтрубное пространство. Перед подачей в
аппарат пар давлением 0,2 МПа редуцируется до давления
0,07...0,09 МПа, что соответствует температуре 93...96 °C и
предотвращает перегрев и подгорание продукта.
В связи с тем что давление внутри аппарата ниже атмо-
сферного, для вывода конденсата применен водяной эжектор.
188
Конденсат отводится из подогревателя через конденсатоотвод-
чик с закрытым поплавком в вакуум-сборник, Из него конденсат
и скопившийся там воздух удаляются водяным эжектором, со-
здающим некоторое разрежение и в вакуум-сборнике. Продукт
насосом прокачивается через все трубки и нагревается до
температуры 80...90 °C. Терморегулятор автоматически под-
держивает заданную температуру продукта на выходе.
Подогреватель А9-КБВ предназначен для подо-
грева сока. Он представляет собой цилиндр, к торцам которого
приварены трубные решетки с завальцованными в них трубами
наружным диаметром 38 мм. Трубные решетки, изготовленные из
нержавеющей стали, имеют выфрезерованные каналы, соединяющие
попарно торцы всех труб, по которым движется продукт.
Техническая характеристика кожухотрубного подогревателя
А9-КБВ
Производительность, т/ч 4,2
Площадь поверхности нагрева, м2 9
Расход электроэнергии, к1й *ч 0,71
Расход пара, т/ч 0,214
Масса, кг 5,1
В межтрубное пространство подогревателя поступает тепло-
носитель-пар. Продукт подается в нижний теплообменник,
проходя по его трубному пространству, предварительно нагре-
вается паром. Затем продукт поступает в верхний теплооб-
менник и нагревается до заданной температуры, оттуда по-
дается на дальнейшую обработку. Отработавший пар в виде
конденсата удаляется через конденсатоотводчик.
Двухтрубные теплообменники типа
«труба в трубе» представляют собой устройство, состоящее из
двух труб: одна труба меньшего диаметра вставлена в трубу
большего диаметра. По одной трубе пропускается обрабаты-
ваемая жидкость, а по другой противотоком движется теплоно-
ситель. Теплообменники такого типа предназначены для охлаж-
дения сокоматериалов перед отстоем, готовых соков, рассолов,
заливы и т. д.
Теплообменник состоит из нескольких, расположенных один
над другим прямолинейных участков, при этом внутренние трубы
последовательно соединяются каналами - полудугами, скреп-
ленными на фланцах. Наружные трубы связаны между собой па-
трубками. Весь аппарат представляет собой один элемент,
имеющий большую длину.
Пластинчатые теплообменники (табл. 14)
имеют плоские поверхности теплообмена. Они состоят из ряда
параллельных пластин, изготовленных из тонких металлических
листов (нержавеющая сталь) толщиной около 1 мм.
189
14. Техническая характеристика пластинчатых теплообменников типа ВПУ
Показатели ВП1-У2,5 ВП1-У5
Производительность, м3/ч 2,5 5
Прод<и1жительность выдержки продукта при максимальной скорости потока, с Начальная температура, °C 100 100
горячей воды (теплоносителя) 86 86
водопроводной воды (хладоно- сителя) 12 12
Количество пластин 49 85
Площадь поверхности теплообмена одной пластины, м2 0,15 0,15
Габариты, мм 1650x700x1400 1870x700x1400
Масса, кг 520 650
Принцип построения разборного пластинчатого теплообмен-
ника напоминает построение фильтр-прессов. Между поверх-
ностями двух смежных пластин образуется небольшой зазор,
который служит каналом для жидкости, подвергаемой нагреванию
или охлаждению.
Пластинчатый теплообменный аппарат (рис. 70) состоит из
станины, набора пластин, промежуточных плит. Основными ча-
стями станины являются стойки 3 и 9, верхняя и нижняя штанги
7, нажимная плита 8, винт 10.
На главной стойке находится штуцер 1 для ввода продукта и
штуцер 2 для вывода теплоносителя. На нажимной плите имеется
штуцер 11 для вывода продукта и штуцер 12 для ввода тепло-
Рис. 70. Пластинчатый теплообменный аппарат
190
носителя (путь движения теплоносителя показан пунктирной
линией, путь движения продукта - сплошной)»
Теплообменные плиты 15, подвешенные на штанги, в рабочем
положении плотно прижаты одна к другой» Уплотнение при этом
обеспечивается резиновыми прокладками 4, 5, 13 и //» По рас-
положению отверстий, окольцованных прокладками, пластины
(плиты) делятся на левые и правые и при подвеске чередуются»
Последняя по ходу движения продукта пластина 6 не имеют от-
верстия, что создает необходимый подпор и способствует рас-
пределению нагреваемой жидкости по нечетным полостям между
пластинами.
Теплоноситель движется противотоком, распределяясь по
четным полостям» Таким образом, полости с продуктом и теп-
лоносителем чередуются, и в аппарате создаются две системы
взаимоизолированных каналов.
В многосекционных пластинчатых теплообменных аппаратах в
отдельных секциях с * целью экономии энергии используется на-
греваемый или охлаждаемый продукт как теплоноситель» Такая
секция носит название регенерационной.
Достоинствами пластинчатых теплообменников являются их
компактность, возможность проведения тщательной санитарной
обработки, кратковременность теплового воздействия вслед-
ствие тонкого слоя продукта, обеспечение автоматического
регулирования. Недостатком их является большое число про-
кладочных соединений между пластинами.
1 Тепловой расчет периодически действующих по-
догревателей (варочных котлов, реакторов) проводится для
определения расхода теплоты за один цикл.
Уравнение теплового баланса имеет вид
2общ = Qi+ Qi+ С2з+ Ор
где Qi-расход теплоты на нагрев продукта, Дж; 22“г,отеРи теплоты в
окружающую среду, Дж; Q3- расход теплоты на испарение с поверхности про-
дукта (в случае открытых варочных котлов), Дж; Q4- расход теплоты на
нагрев аппарата, Дж.
Из этого уравнения определяется расход пара D по приве-
денной ранее формуле. Поверхность нагрева F (м2) вычисляется
из уравнения теплопередачи
с —
ЛД/т ’
где к~ коэффициент теплопередачи, Вт/(м,оС); А/-разность температур
между теплоносителем и продуктом, °C; т - продолжительность нагрева, ч;
Собщ“Расх°Д теплоты, Вт/ч.
Расчет непрерывнодействующих подогревателей проводится за
период времени 1 ч.
191
Из уравнения теплового баланса определяется расход пара
(кг/с)
D_ 01 + <?2
3600(/п - /к) ’*
где Qi-расход теплоты на нагрев продукта, Дж/ч; Q2~ расход теплоты на
компенсацию потерь в окружающую среду, Дж/ч; /„ и /к - теплосодержание
соответственно пара и конденсата, Дж/кг.
Из уравнения теплопередачи определяется поверхность на-
грева (м2)
Так как Q1 = Gc(t2 -можно вычислить производи-
тельность подогревателя (кг/с):
FkM
G С(t2 - t ! ) ’
где с - теплоемкость продукта, Дж/(кг • °C); t2 и ^-конечная и на-
чальная температуры продукта, °C; к - коэффициент теплопередачи (при-
нимается по опытным данным, полученным по условиям, идентичным расчетным,
либо его определяют по критериальным уравнениям).
3.3. Обжарочные аппараты
Овощи обжаривают в специальных аппаратах, в которых про-
межуточным теплоносителем, контактирующим с продуктом, яв-
ляется растительный или животный жир. В свою очередь жир
разогревается паром. Обработка ведется при сравнительно
высокой температуре - 120... 160 °C.
Тепловой расчет. Процесс обжаривания можно разделить на
два периода тепло- и массообмена.
В первый период повышается температура продукта от по-
верхностных слоев к центру, влага перемещается от центра в
виде пара и жидкости и к центру в виде жидкости. Скорость
удаления влаги в этот период постоянна.
Во второй период температура в каждом слое обрабаты-
ваемого продукта остается некоторое время постоянной и при-
мерно равной 96...99 °C. При достижении влагосодержания про-
дукта по отношению к абсолютно сухому веществу 200...300%
температура постепенно повышается и становится равной тем-
пературе масла.
В этот период происходят глубокие химические процессы, в
результате которых образуются вещества, характеризующие вкус
и запах обжаренного продукта.
При установившемся режиме работы обжарочного аппарата
192
количество теплоты, воспринятой маслом от греющего пара,
равно количеству теплоты, затраченной на весь процесс обжа-
ривания и потери.
В начале печи, где происходит загрузка холодного свежего
продукта, теплота воспринимается продуктом интенсивнее, чем
в конце печи. Равновесная температура масла по длине печи
неодинакова. Теплопоток от масла к продукту зависит от фи-
зического состояния последнего.
В первый период коэффициент теплоотдачи определяется
конвекцией, во второй период в связи с образованием поджа-
реннной корочки на поверхности продукта интенсивность теп-
лообмена определяется уже коэффициентом теплопроводности
корочки и ее толщиной.
При равновесии процесса, когда теплота, поступившая от
пара к маслу, равна теплоте, отданной маслом продукту, ин-
тенсивность теплообмена можно описать следующими зависи-
мостями:
для первого периода
^(^-/м)/3 = аз^прт(/м
для второго периода
kFr (/п — /М)Р = д Л1рТ ^ИС1? >
к
где к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 • С); F-поверхность нагрева,
м2; т - продолжительность • теплообмена, с; tn и /м - соответственно тем-
пературы пара и масла, °C; ^-коэффициент, учитывающий теплоту, вос-
принятую продуктом - 0,6...0,7); а3 - коэффициент теплоотдачи от масла
к продукту, Вт/(м2 • С); Fnp - поверхность продукта, соприкасающаяся с
маслом, м2; /пр— температура поверхности продукта, °C; Як - коэффициент
теплопроводности корочки продукта, Вт/(м2 • С); <5К-толщина корочки
продукта, м; /исп - температура испарения влаги в продукте, С
Циеп£100°С).
В зависимости от условий обжаривания, размера и вида про-
дукта для расчета используются следующие значения коэффи-
циента теплоотдачи 03[Вт/(м2 • °C)]: морковь-кубики - 350...
450, морковь-стружка - 565, кабачки-кружки - 330...540.
Определив количество теплоты, необходимой для проведения
процесса обжаривания в первом и втором периодах, вычисляют
’теплообмен между поверхностью нагрева и маслом. Этот тепло-
обмен происходит путем конвекции, и его интенсивность опре-
деляется коэффициентом теплоотдачи а2, зависящим от режима
’движения масла и его температуры в нагревательной камере,
для расчетов принимается равным 232...314 Вт/(м2 ‘°C).
Теплообмен между паром и маслом определяется коэффи-
циентом теплоотдачи от пара к стенке нагревательных тру-
бок и теплопроводных характеристик материала трубок.
13 Зак. 809
193
Определив теплообмен в разных периодах, составляют урав-
нение теплового баланса и на основании его рассчитывают не-
обходимое количество пара D.
Расход теплоты (Дж/с) на нагрев продукта
где G - производительность печи по сырью, кг/с; с-теплоемкость продук-
та, Дж/(кг*°С); /3 и /4-начальная и конечная температуры продукта, °C.
Расход теплоты на испарение влаги при обжаривании
Q2 = 0,01GXHr,
где Хи - степень истинного ужаривания, %; г-теплота испарения, Дж/кг.
Расход теплоты на нагрев сеток
G
” G 1У2 ’
п р
где GK- масса одной сетки, кг; /2-средняя температура активного слоя
масла, °C; /0-начальная температура сетки, С; G„p-масса продукта в
одной сетке, кг; q - теплоемкость материала сетки, Дж/(кг ‘°C).
Расход теплоты на нагрев доливаемого масла
О4 = 0,01СМс2(/2-/1),
где С2 - теплоемкость масла, Дж/(кг • °C); Л/-расход масла на обжарива-
ние, % к производительности печи G в секунду; начальная температура
масла, °C.
Расход теплоты на нагрев охлаждающей воды
Q5 = Ссвй(/6 — /5),
где св - теплоемкость воды, Дж/(кг • °C); Ь- удельный расход охлаж-
дающей воды, кг/кг сырья; t5 и /6-начальная и конечная температуры ох-
лаждающей воды, С.
Потери теплоты в окружающую среду
Qb = У >
где ^-поверхность аппарата, м2; аа - коэффициент теплоотдачи конвек-
цией и лучеиспусканием с 1 м2 в единицу времени, Дж/с; f7 - температура
поверхности аппарата, °C; /в - температура воздуха, °C.
Обычно Q6 составляют примерно 8% от общего расхода тепла
С2общ*
Поверхность нагрева печи (м2) определяют по уравнению
Г,_____^общ____
- tм) ’
где к - коэффициент теплопередачи от пара к маслу, Дж/с; /„-темпе-
ратура пара, °C; /м - температура масла, С.
194
Вад А
Рис. 71. Универсальная паровая плита КПП-1
Расход пара в обжарочной печи (кг/с)
б щ
где /п и /к - теплосодержание пара и конденсата, Дж/кг.
Из уравнения теплового баланса, подставив в него значения
каждой статьи расхода теплоты, можно определить производи-
тельность печи, зная поверхность теплообмена, температурный
режим обжаривания и теплофизические свойства продукта, масла
и воды.
_____________________'Ж ~ ~ 6б____________________
С Ск
с(/4 - /3) + 0,01Хиг + ~— Cj (Г2 - /0) + 0,01Л/с2</2 - + cj>(tb - 15)
Gn р
Приведенные расчеты справедливы для различных конструкций
обжарочных печей.
Аппараты для обжаривания. На консервных заводах ис-
пользуют аппараты периодического и непрерывного действия.
Универсальная паровая плита типа
КПП-1 (плита Крапивина) используется для обжаривания овощей
и мяса, подсушки муки, варки варенья, джемов и т. д., со-
стоит из корпуса-ванны 1 (рис. 71), опрокидывающего меха-
низма 5, стоек 5, трубопроводной арматуры 4 и вытяжного
колпака 2.
13
195
Корпус изготовлен из листовой нержавеющей стали и уста-
новлен на двух опорах - пустотелых цапфах.
Пар подается в центральный коллектор нагревательной ка-
меры, а конденсат стекает с противоположной стороны коллек-
тора. Опрокидывание паровой плиты осуществляется вращением
маховика.
При варке продукта или обжаривании овощей пар в паровую
рубашку подается только после заполнения ванны продуктом.
Если после тепловой обработки требуется охладить продукт,
пар из нагревательной камеры выпускается и в рубашку по-
дается холодная вода.
Механизированная паромасляная печь м а р-
к и АПМП-1 предназначена для обжаривания в растительном
масле овощей в непрерывном режиме.
Техническая характеристика паромасляной печи АПМП-1
Производительность, кг/ч 2000
Поверхность нагрева, м2 45,5
Среднее количество масла в печи, кг 950+50
Расход пара при давлении 1,0...1,2 МПа, кг/ч 1440
Продолжительность обжарки, мин 5...22
Скорость движения ленты, м/с 0,005...0,02
Расход воды, поступающей в охладитель, м3/ч 2
Суточный коэффициент сменности (расчетный) при
обжаривании кабачков 2
» баклажанов 6,6
Объем бака, м3
напорного 1,6
фильтрационного 1,6
Установленная мощность электродвигателей, кВт 6,1
Габариты, мм
длина 12700
ширина 3640
высота 3710
Масса, кг 10500
Паромасляная печь (рис. 72) имеет основные узлы: ванну 3,
транспортирующее 1 и вытяжное 4 устройства, привод 2 и
электрооборудование, элеватор 5.
Ванна представляет собой сварную конструкцию и разделена
перегородкой на два отсека: в первом (по ходу продукта) раз-
мещены две нагревательные камеры, каждая из которых имеет
три ряда трубок по высоте ванны, во втором-две двухрядные
нагревательные камеры, которые подняты относительно нагре-
вательных камер первого отсека на 50 мм.
Разделение ванны на два отсека со ступенчатым размещением
нагревательных камер обеспечивает сокращение количества
масла, а распределение поверхности нагрева по длине (65% в
первом отсеке и 35% во втором) - равномерную температуру
196
Рис. 72. Паромасляная печь ЛПМП-1
его, что способствует более качественному обжариванию про-
дукта.
Масло отделено от днища водяной подушкой. Во избежание
перегрева воды при работе в условиях постоянной водяной по-
душки под нагревательными камерами установлены трубчатые
охладители.
Транспортирующее устройство представляет собой бесконеч-
ное полотно, собранное из ковшей.
Со стороны загрузки сырья размещена натяжная станция. Над
ванной печи устанавливается вытяжное устройство (зонт).
Транспортирующая лента печи вносит продукт в ванну, где
происходит его обжаривание в масле при температуре
120...160 °C. Обжаренный продукт выносится лентой из ванны и
выгружается в месте огибания ею приводной звездочки.
А п параты для обжарки А9-КЖД предназначены
для обжаривания овощей в растительном масле (табл. 15).
Перед началом работы ванна аппарата заполняется холодным
маслом из бака. При достижении уровня масла в аппарате
100...200 мм включается насосная установка, обеспечивающая
заполнение всей системы. После этого включается подача пара
в подогреватель и температура масла в системе ванна - подо-
греватель-ванна повышается до 150 °C.
На подающее устройство аппарата направляется нарезанное
сырье, которое поступает в ванну с горячим маслом и пла-
197
15. Техническая характеристика аппаратов для обжарки
Показатели Л9-КЖД-1 Л9-КЖД-2 Л9-КЖД-4
Производительность по 1,0 2,0 4,0
сырью, т/ч Продолжительность об- 6...20 6...20 6...20
жаривания, мин Температура масла в 130...150 130...150 130... 150
ванне при обжаривании, °C Потребление электро- 11,5 21,5 40,0
энергии, кВт *ч Потребление пара, кг/ч 700 1400 2800
воды, м3/ч 0,1 0,2 0,4
Суточный коэффициент 2...6 2...6 2...6
сменяемости масла по видам овощей Габариты, мм 6000x3100x3100 8000x3100x3100 12000x3100x3100
Масса, кг 9700 12200 19600
стинами скребкового конвейера продвигается вдоль ванны, по
мере перемещения сырье обжаривается. Во время процесса вы-
деляется вторичный пар, который по каналу, образованному
теплоизоляционными экранами и поверхностью масла, поступает
к вытяжным патрубкам. Из ванны обжаренный продукт выводится
перфорированной пластиной на наклонную часть днища и выходит
из ванны, попадая на вибролоток отводящего устройства.
Эксплуатационные показатели аппаратов. О качестве работы
обжарочной печи судят по ее эксплуатационным показателям, к
которым относятся величина ужарки, расход масла, коэффициент
сменяемости его, производительность печи, расход пара и
воды.
О готовности, качестве обжаренных овощей судят по внеш-
нему виду и вкусу, а также по количеству (%) впитанного
масла и по степени ужаривания. Различают видимую и истинную
степень ужаривания.
Видимая степень ужаривания (%)
А - в
Х = —-— -100,
А
где Л-масса сырья до обжаривания, кг; В -масса продукта после обжари-
вания, кг.
Истинная степень ужаривания (%) показывает общие потери
влаги с учетом того, что часть ее заменена маслом, впи-
тавшимся в обжаренный продукт, и определяется по формуле
А - В BY
X' =—л— -100+ — ,
А А
где Y-количество впитавшегося масла, % к массе обжаренного продукта.
198
Скорость замены масла в печй определяется показателем К,
характеризующимся отношением суточного расхода масла w (кг)
к среднему количеству масла d (кг), единовременно находя-
щемуся в печи,
К- Wld.
Для сохранения качества масла в процессе обжаривания
коэффициент сменяемости масла должен быть не менее 1,2.
Одним из показателей, характеризующих конструктивную
особенность аппарата, является удельная поверхность нагрева
/уд “Л/Л.
где /^-поверхность нагрева, м2; /^-поверхность зеркала масла, м2.
Сравнивая показатели работы различных обжарочных печей на
одном и том же продукте, можно судить о преимуществах той
или иной конструкции аппарата. Кроме того, испытывая опре-
деленную конструкцию на различных продуктах, судят об уни-
версальности данной печи.
3.4. Выпарные аппараты
Выпаривание - один из основных процессов при производстве
концентрированных продуктов - соков, томатной пасты, повид-
ла, варенья, джемов и т. д. Для проведения этого процесса
используют выпарные аппараты, классификация которых приве-
дена на рис. 73.
Открытые выпарные аппараты, работающие при атмосферном
давлении, находят ограниченное применение из-за высокой тем-
пературы кипения. С целью снижения ее выпаривание или кон-
центрацию пищевых продуктов производят преимущественно под
вакуумом в вакуум-аппаратах.
Однокорпусные аппараты обычно периодического действия,
для непрерывных процессов используются многокорпусные уста-
новки.
Выпарные аппараты с тепловым насосом, в качестве которого
применяют пароструйный эжектор, турбокомпрессор или холо-
дильный компрессор, имеют следующие достоинства: более низ-
кие эксплуатационные расходы; возможность использовать более
низкотемпературный теплоноситель; экономия расхода пара.
Открытые выпарные аппараты. Эти аппараты - чаны - ис-
пользуют редко, в основном для приготовления концентриро-
ванных бульонов, варки небольших количеств варенья и джема.
Выпарной аппарат цилиндрической формы со сферическим
днищем и конусной крышкой имеет внутреннюю нагревательную
камеру в виде змеевика.
199
Рис. 73. Схема классификации выпарных аппаратов
Основным показателем работы таких аппаратов является ис-
парительная способность 1 м2 поверхности нагрева за 1 ч,
т. е. количество испаренной влаги на 1 м2 змеевиковой по-
верхности в 1 ч [кг/(м2-ч)]
60РК
^=77’
где IV-количество испаренной влаги, кг; F-поверхность нагрева, м2;
т - продолжительность выпаривания, ч.
Расход пара (кг) за период одной варки при периодической
работе открытого аппарата
. Собщ
П = —
Однокорпусные и многокорпусные выпарные вакуумные
установки. Схемы этих установок показаны на рис. 74. Уста-
новки включают в себя следующие аппараты: корпуса /, 2 и 3,
кондейсатор 4^ ловушку 5, сухо-воздушный насос 6.
200
Из однокорпусных вакуум-выпарных установок на консервных
заводах используют аппараты M3C-320 (ВНИИКОП-2). При по-
ставке аппарата с вакуум-насосом марка его - M3C-320M.
При периодической работе однокорпусного вакуум-аппарата
тепловой расчет проводится по аналогичным формулам, которые
приведены в расчете открытых выпарных аппаратов.
В многокорпусных установках вторичные пары первого ап-
парата используются как греющий пар второго и третьего ап-
паратов, а в отдельных случаях вторичные пары второго аппа-
рата являются греющим паром третьего и т. д. В этих случаях
нагревательная камера последующего аппарата выполняет роль
поверхностного конденсатора для предыдущего. Каждый аппарат
в этих установках называется корпусом.
Расход рабочего пара в
двухкорпусной установке
уменьшается в 1,92 раза,
трехкорпусной - в 2,75 ра-
за, четырехкорпусной уста-
новке - в 3,6 раз по срав-
нению с однокорпусной. Эко-
номия пара достигается
также применением инжекто-
ров для использования от-
работавших паров паровых
турбин или другого отра-
ботавшего пара тепловых
аппаратов.
Рис. 74. Схемы вакуум-выпарных установок
201
При работе установки для каждого корпуса поддерживаются
постоянные уровень продукта и содержание в нем сухих ве-
ществ, которое увеличивается от первого корпуса к последне-
му. Давление вторичных паров в каждом последующем корпусе
меньше, чем в предыдущем. Следовательно, температура кипения
массы снижается от первого корпуса к последнему.
Температура вторичных паров в первом корпусе выше темпе-
ратуры кипения во втором, температура вторичных паров во
втором выше температуры кипения в третьем и т. д., что со-
здает соответствующий температурный напор Д/ для протекания
теплообмена и процесса выпаривания. Так как температура про-
дукта в предыдущем корпусе выше температуры кипения в по-
следующем, то при попадании его в этот корпус происходит
интенсивное самоиспарение со снижением температуры массы до
температуры кипения.
Производительность многокорпусной выпарной установки не
зависит от числа корпусов. При общей поверхности нагрева
многокорпусной установки F (м2) и сумме перепадов температур
во всех корпусах Д/ производительность ее такая же, как и
однокорпусной установки с поверхностью нагрева F (м2) и раз-
ностью температур Д/ при концентрировании продукта с одним и
тем же содержанием сухих веществ до одинакового значения
конечной концентрации.
Из-за потерь, связанных с температурной депрессией (раз-
ность между температурами кипения упариваемого продукта и
чистого растворителя), из-за влияния гидростатического дав-
ления столба жидкости и вследствие потерь теплоты при дви-
жении вторичного пара из одного корпуса в другой полезная
разница температур Д/ меньше полной разницы температур Д/пол
на величину температурных потерь Д/н.
Конструктивное исполнение корпусов выпарных установок
может быть различным. На рис. 75 показана трехкорпусная вы-
парная установка с пленочным калоризатором и пароструйным
тепловым насосом. Выпарная установка имеет три выпарных
корпуса. По движению продукта установка трехкорпусная, по
пару - двухкорпусная.
Первый корпус работает по принципу падающей пленки про-
дукта. Продукт насосом 5 подается в верхнюю часть корпуса 1
(испарителя) и там при помощи решетки равномерно распреде-
ляется по пучку трубок. Затем продукт в виде тонкой пленки
стекает вниз по внутренней поверхности трубок. При стекании
происходит интенсивный теплообмен и испарение влаги. Расход
продукта рассчитывается таким образом, чтобы с учетом испа-
рения влаги в нижней части корпуса не оголялась поверхность
трубок. Частично сконцентрированный продукт выходит из
части корпуса и вместе со вторичными парами попадает в се-
202
Рис. 75. Схема трехкорпусной выпарной установки с пленочным калоризатором
и пароструйным тепловым насосом
паратор < Здесь пары отделяются от продукта, который насо-
сом 7 перекачивается в корпус 2 (испаритель) второго аппа-
рата, также работающего по принципу и ощей пленки, где
осуществляется концентрирование аналои- о процессу, про-
текающему в первом корпусе.
Вторичные пары из сепаратора первого корпуса в дальнейшем
тремя потоками направляются в нагревательную камеру корпуса
2, нагревательную камеру корпуса 3 и в инжекторную установ-
ку, где они увлекаются и сжимаются острым паром давлением
0,5. . .0,6 МПа в пароструйном тепловом насосе 10, и посту-
пают в нагревательную камеру корпуса 1.
В корпусе 3 продукт перемещается снизу вверх насосом 8.
В сепараторах 4 второго и третьего корпусов вторичные
пары отделяются от продукта. Эти вторичные пары конденси-
руются в полубарометрическом конденсаторе 11. Для удаления
воздуха из конденсатора и создания в нем вакуума применяются
пароструйные эжекторные вакуум-насосы 12.
В корпусе 1 в период ввода установки на рабочий режим
может осуществляться циркуляция продукта насосом 6.
Готовый продукт откачивается насосом 9.
Тепловые расчеты вакуум-выпарных установок. Рассмотрим
эти расчеты для однокорпусных и для многокорпусных уста-
новок.
Для однокорпусного вакуу м-в ы парного ап-
парата уравнение теплового баланса
2общ ~ Qi + Qi + 2з + От
203
Отдельные статьи баланса рассчитываются следующим обра-
зом.
1. На нагрев загружаемого продукта затрачивается теплота
Q^Gc
где G -масса загружаемого продукта, кг; с-теплоемкость продукта,
Дж/(кг,оС); tY и t2 ~ начальная и конечная температуры продукта, °C.
2. На выпаривание влаги
Q2-Wr,
где ГИ-масса выпаренной влаги, кг; г-теплота испарения, Дж/кг.
3. На компенсацию потерь тепла в окружающую среду
где «0- суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2,оС); Га-площадь по-
верхности аппарата, м2; т - продолжительность процесса концентрирования,
с; /ст - температура поверхности стенки аппарата, °C; tR - температура
поверхности стенки аппарата, °C; /в - температура воздуха, °C.
4. На нагрев аппарата (в случае периодической его ра-
боты)
Од = >
где (7а-масса аппарата, кг; са - теплоемкость материала аппарата,
Дж/(кг*°С); /3 и /4-начальная и конечная температуры аппарата, °C.
Расход пара (кг)
Необходимая поверхность нагрева аппарата или продолжи-
тельность выпаривания определяются из следующего равенства:
гад/г = 2о6щ,
где F-поверхность нагрева, м2; к - коэффициент теплопередачи от тепло-
носителя к продукту, Вт/(м2,°С); т - продолжительность процесса, с;
А/-полезная разность температур, С, равная разности температур между
теплоносителем и продуктом с учетом поправок на температурную депрессию,
гидростатический эффект и на потерю температуры вследствие гидравли-
ческого сопротивления.
Для многокорпусной выпарной ус-
тановки расчет рассмотрим на примере двухкорпусной
установки. Для упрощения расчета принимается, что темпера-
тура продукта, загружаемого в первый корпус, равна темпера-
туре кипения массы в нем и не учитываются потери теплоты в
окружающую среду. При этих допущениях уравнение теплового
обмена при выпаривании:
204
для первого корпуса
/’АД/, = ж1г1)
для второго корпуса
F2k2Lt2 = W2r2 - (Ц - W}) с (^ - /2),
где F\ и /^-поверхности нагрева в первом и втором корпусах установки,
м2; ку и к2 ~ коэффициенты теплопередачи в первом и втором корпусах,
Вт/(м2,оС); и W2 - количество испаренной влаги в первом и втором кор-
пусах, кг; и г2“теплота испарения в первом и втором корпусах, Дж/кг;
6 и h “ температуры кипения массы в первом и втором корпусах °C;
с - теплоемкость продукта, Дж/(кг,оС); Gj-масса загруженного в первый
корпус продукта, кг/ч.
Вторичные пары первого корпуса полностью конденсируются в
нагревательной камере второго корпуса, и вся отданная ими
при конденсации теплота передается через поверхность нагрева
второго корпуса, поэтому
^2^2^2 = Wirr
Количество выпаренной воды в первом корпусе
Flkl/^tl
W,---------.
Г1
Массу загружаемого продукта G{ находим из уравнения теп-
лообмена для второго корпуса. При этом заменим W2 его зна-
чением
где п и т - содержание сухих веществ соответственно в исходном и готовом
продукте, т.
Таким образом,
= [<?1 (1 - - w] r2 - - ж.) С Ц - /2).
Общая масса выпаренной воды (кг)
[л \
1 - — .
/л )
Расход греющего пара в первом корпусе (кг)
F1ki^t1
Расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды в установке
(кг)
~ w ’
205
Процессы во всех корпусах установки тесно связаны между
собой. Если в одном из корпусов изменяются условия тепло-
обмена (образование нагара, уменьшение скорости движения
продукта при принудительной циркуляции и т.п.), в резуль-
тате чего уменьшается коэффициент теплопередачи, то уста-
новка автоматически саморегулируется на новый режим.
3.5. Аппараты для стерилизации и пастеризации
Для обеспечения длительного хранения продукции в герме-
тичной потребительской таре необходимо осуществить процесс,
в результате которого прекращается жизнедеятельность микро-
организмов. Таким процессом является пастеризация или сте-
рилизация.
Тепловая обработка продукции при температуре до 100 °C
или равной 100 °C называется пастеризацией и осуществляется
при атмосферном давлении. Тепловая обработка при температуре
свыше 100 °C называется стерилизацией. Для того чтобы не
было разгерметизации банок под действием развивающегося
внутреннего давления, этот процесс проводится при избыточном
давлении, которое создается водой, паром или паровоздушной
смесью.
Температуру и продолжительность тепловой обработки уста-
навливают в зависимости от вида микроорганизмов и их спор,
кислотности продукта, химического состава консервов, условий
проникновения тепла и размера банки.
Режим стерилизации в аппаратах периодического действия
условно выражается формулой
G1 + B + C)//,
где Л - продолжительность нагрева, мин; У? - продолжительность стерилиза-
ции, мин; С - продолжительность охлаждения, мин; t - температура стери-
лизации, С.
При прогреве консервов в течение времени Л внутри банки
увеличивается давление. Необходимое противодавление, которое
следует создать, чтобы предупредить разрушающую деформацию,
должно быть равно или больше давления в банке р2, умень-
шенного на допустимую разницу давлений Дрд. Для жестяных
банок допустимая разница давлений установлена эксперимен-
тально и не должна превышать: для банок диаметром 72,8 мм -
0,14 МПа; 83,4 мм —0,11 МПа; 99 мм — 0,09 МПа и 153,1 мм-
0,04 МПа.
Давление внутри банки (кПа)
И т2
Рг~Рп +
где р' и р" - парциальное давление водяного пара при температуре укупо-
206
ривания и стерилизации, кПа; pY и р2-давление в банке во время ее уку-
поривания и во время стерилизации, кПа; и Р2-объем пространства в
банке, не заполненного продуктом (объем воздуха), до и во время стери-
лизации, см3; Tj и Т2 ~ температура продукта, паров и воздуха в банке во
время укупоривания и стерилизации, °C.
Стерилизаторы. Рассмотрим стерилизаторы периодического и
непрерывного действия. Стерилизаторы периодического действия
обычно называют автоклавами. Они бывают вертикальными и го-
ризонтальными. Широкое применение на консервных заводах в
нашей стране получили вертикальные автоклавы с неподвижной
корзиной. Для интенсификации процесса прогрева и обеспечения
равномерного проникновения теплоты к центру банки на от-
дельных заводах применяют горизонтальные автоклавы с вра-
щающимися корзинами.
Стерилизаторы непрерывного действия представлены' вен-
герскими стерилизаторами типа «Хунистер».
Автоклавы Б6-КАВ-2 и Б6-КАВ-4 (табл. 16) пред-
назначены для стерилизации герметически укупоренных банок с
продуктом при температуре свыше 100 °C.
16. Техническая характеристика автоклавов
Показатели Б6-КАВ-2 В6-КЛВ-4
Объем автоклава, л 1570 2750
Внутренний диаметр, мм 1000 1000
Рабочее избыточное давление 0,35 0,35
в автоклаве, МПа Число погружаемых корзин 2 4
Габариты, мм ширина 1350 1350
длина 2200 2200
высота с закрытой крышкой 2750 4200
с открытой крышкой 3350 5000
Масса, кг 2370 3534
Автоклав Б6-КАВ-2 (рис. 76) состоит из корпуса 5, крышки
4, корзин 10, штуцера 9 для подключения программного регу-
лятора ПРП-2, арматуры для соединения с магистралями пара,
воды, воздуха и для спуска конденсата.
Сварной корпус автоклава состоит из цилиндрических обе-
чаек толщиной 6 мм и днища толщиной 8 мм. На корпусе уста-
новлены манометр 8, термометр 7 и датчики программного регу-
лятора ПРП-2. В низу корпуса расположены паровой барботер 11
и сливной патрубок со стаканом.
Фланцы крышки и корпуса прижимаются один к другому с по-
мощью быстродействующего зажима 2, состоящего из пятнадцати
секторных захватов, укрепленных на кольце из пружинной поло-
207
Рис. 76. Автоклав Б6-КЛВ-2
совой стали, и рычажной
системы для стягивания и
разведения поясного зажима.
На крышке имеются штуцера
для предохранительного
клапана 5 и пробно-
спускного крана '6.
Крышка имеет уравнове-
шивающее устройство 7, об-
легчающее открывание и за-
крывание ее.
Программный регулятор
стерилизации ПРП-2 пред-
назначен для автоматическо-
го ведение процесса стери-
лизации.
Наполненные банками
корзины устанавливаются в
автоклаве одна на другую,
после чего крышка закры-
вается. Сосуд заполняется
водой, а через барботер
подается пар. Воздушным
компрессором создается и
поддерживается в системе
постоянное давление. По
истечении времени, необхо-
димого для стерилизации,
пар и горячая вода посте-
пенно вытесняются из аппа-
рата поступающей холодной
водой. После охлаждения
корзины с банками выгру-
жаются из аппарата.
Стерилизатор непрерывного действия
«X у н и с т е р» типа OHS предназначен для стерилизации
готовой продукции в стеклянных или металлических банках в
непрерывном потоке.
Техническая характеристика стерилизатора «Хунистер»
типа OHS
Давление, кПа
греющего пара 400
воздуха 300
Расход воздуха, м3/ч
при заполнении 120
во время работы ’ 38
208
Установленная мощность электродвигателя,
кВт
Скорость движения носителей, м/мин
Число носителей
Шаг размещения носителей, мм
Диаметр носителей, мм
Длина носителей, мм
Число ступеней изменения скорости носителей
Максимальная температура стерилизации, С
Диаметр обрабатываемой тары, мм
Габариты, мм
Масса, кг
14
1...4
1270
150
114
1400
32
135
До 110
19000x6500x6215
101000
Стерилизатор OHS-1 состоит из следующих основных узлов:
загрузочного транспортера, подающего продукт на загрузку в
стерилизатор с двух сторон; загружающего устройства, слу-
жащего для загрузки банок с консервами в носители; носителей
банок и цепей для транспортирования носителей по тракту сте-
рилизатора; корпуса; устройства для выгрузки банок из носи-
телей; конвейера для перемещения банок с консервами, вы-
гружаемыми из стерилизатора.
Банки, загруженные в носители загрузочным устройством,
направляются в стерилизатор и проходят 6 последовательно
включенных ванн предварительного прогрева высотой 4 м каж-
дая. Верхний уровень водяных столбов регулируется автома-
тически с помощью ресиверных башен. Регулировка давления
осуществляется в отдельных ваннах с точностью до ±0,1 кПа.
Из зоны нагрева банки поступают в зону стерилизации, за-
полненную паровоздушной смесью под давлением 240 кПа. Тем-
пература здесь регулируется с помощью электропневматической
системы.
По выходе из зоны стерилизации носители с банками посту-
пают в ванну, где начинается их охлаждение. В нижней части
этой ванны давление достигает 280 кПа - максимальной вели-
чины во всем аппарате. По выходе из этой ванны носители с
банками переходят в зону охлаждения, состоящую из шести
ванн, которые также подключены к ресиверным башням.
В зоне охлаждения имеется 7 насосов, перемещающих воду по
стерилизатору в направлении, противоположном движению банок,
По выходе из стерилизатора банки выгружаются из носи-
телей.
Инжекционный стерилизатор применяют
для асептического консервирования, при котором продукт под-
вергается кратковременной стерилизации при высоких (до
140 °C) температурах. Затем он быстро охлаждается и фасуется
в асептических условиях.
Стерилизацию проводят в пластинчатых или трубчатых теп-
лообменниках, а также в пароконтактных стерилизаторах.
В этих аппаратах продукт смешивается с инжектируемым паром
14 Зак. 809
209
новленной на валу 4,
Рис. 77. Схема инжекцион-
ного стерилизатора
высокого давления и
затем его охлаждают в
вакуум-камере. Пре-
имуществами таких сте-
рилизаторов являются
отсутствие пригорания
продукта, значительное
сокращение продолжи-
тельности нагрева по
сравнению с пластин-
чатыми теплообменни-
ками. Охлаждение про-
дукта в вакуум-камере
происходит почти мгно-
венно.
Схема инжекционно-
го стерилизатора по-
казана на рис. 77.
Продукт насосом 1
нагнетается в инжек-
ционную головку 2, в
которой он смешивается
с острым паром, про-
ходящим через отвер-
стие 3. Благодаря ин-
тенсивному перемеши-
ванию мешалкой, уста-
продукт равномерно нагревается до тем-
пературы, соответствующей давлению пара. При этой темпера-
туре продукт находится в трубке 5 необходимое для стерили-
зации время.
После вторичного перемешивания мешалкой 6 продукт посту-
пает в вакуум-камеру 9 через обратный клапан 7. За счет
резкого сброса давления происходит самоиспарение воды из
продукта и охлаждение его до 35. . .37 °C. Образовавшиеся в
вакуум-камере 9 вторичные йары по трубе 8 направляются в
конденсатор, соединенный с вакуум-насосом.
Продукт по барометрической трубке 10 перемещается к про-
дуктовому насосу 11 и нагнетается им в наполнитель или
асептическую емкость.
Температура стерилизации регулируется давлением и коли-
чеством острого пара, подаваемого в инжекционную головку.
Пастеризаторы. Для пастеризации отдельных видов кон-
210
сервов используют ленточные или конвейерные аппараты, у ко-
торых транспортирующий механизм перемещает продукцию в бан-
ках или бутылках через тоннель, разделенный на три зоны:
подогрева, пастеризации и охлаждения.
Пастеризация жидких продуктов (соков, пюре и т. п.) может
осуществляться в специальных проточных пластинчатых или
трубчатых установках, в которых продукт последовательно про-
качивается через три секции: подогрева, пастеризации или
стерилизации и охлаждения.
Установка непрерывного действия А2-КПО
предназначена для пастеризации и охлаждения с тепловым экс-
гаустированием томатного сока в трехлитровых банках в непре-
рывном потоке.
Техническая характеристика установки А2-КП0
Производительность, л/ч (банок/мин)
Давление пара, МПа
Технологическое потребление пара, кг/ч
Расход воздуха, м3/мин
в зоне нагрева
» » охлаждения
Расход воды, м3/ч
Продолжительность обдувания банок, мин
горячим воздухом
цеховым воздухом
Продолжительность эксгаустирования, мин
Установленная мощность, кВ г
электродвигателей
ламп
Габариты, мм
Масса, кг
4500 (25)
0,3...0,5
178
10000
40000
3
30
20
0,3
36,5
10
26150x6110x3806
24500
Установка (рис, 78) состоит из наполнителя 1 для трех-
литровых банок, эксгаустера 2 (АГ-КПО/3), закаточной машины
3, подающего конвейера 4 (А2-КПО/2), пастеризатора-охла-
дителя 5 (А2-КПО/1) выгрузочного конвейера 6.
Эксгаустер 2 предназначен для теплового эксгаустирования
(прогрев паровоздушной смеси в незаполненном пространстве
банки) сока с целью снижения давления в банке и ликвидации
брака от срывания крышек. Он представляет собой камеру на-
грева с пластинчатым конвейером, с каждой стороны которого
находится по шесть ламп инфракрасного излучения типа КГ 220-
1000-6У4. Подающий конвейер передает банки с соком от зака-
точной машины на транспортерную сетку пастеризатора-
охладителя. Над конвейером имеется толкатель, который пере-
мещает ряд из 10 банок на транспортную ленту.
В камере пастеризации банки обдуваются снизу горячим воз-
духом.
Камера комбинированного охлаждения состоит из двух участ-
ков: охлаждения банок воздухом и охлаждения банок водой
14*
211
Рис. 78. Установка Л2-КПО
(душирование) при температуре 20. . .25 °C. Охлажденные
банки переходят на выгрузочный транспортер, которым направ-
ляются на дальнейшую обработку.
Пастеризатор непрерывного действия PF/A
оросительного типа предназначен для пастеризации консервов,
фасованных в металлические, стеклянные банки и бутылки,
укупоренные кронен-пробками при температуре до 95 °C.
Пастеризатор собирается из модульных элементов и может
практически встраиваться в линии любой производительности с
любой формулой тепловой обработки.
Основными элементами пастеризатора являются: модуль за-
грузки, модуль пастеризации 3 м, модуль пастеризации 4 м,
модуль охлаждения 3 м, модуль охлаждения 4 м, модуль выгруз-
ки, главный конвейер, насосы.
Длина собранного из модулей участка пастеризации может
меняться с однометровой разницей в пределах от 3 до 16 м (за
исключением длины 5 м), а общая длина участков пастеризации
и охлаждения может варьироваться от 6 до 28 м.
Производительность пастеризатора зависит от продолжи-
тельности пастеризации и размера банок. При заказе после
обозначения марки PF/А указывается длина участка пастери-
зации и длина участка охлаждения в метрах. Например,
PF/A-08-12 имеет участок пастеризации 8 м и участок охлаж-
дения 12 м.
В случае изменения производительности или вида продукта
определяют необходимую длину участка пастеризации. Если эта
длина короче встроенного в оборудование участка пастериза-
ции, «лишние» модули пастеризации перестраиваются на модули
охлаждения. При применении модульного пастеризатора можно
изменять соотношения времени пастеризации и охлаждения таким
образом, чтобы значительно расширить область использования
пастеризатора для различных продуктов при разных видах фа-
совки.
Техническая характеристика пастеризатора PF/A
Производительность банок/ч Расход воды, м3/ч Расход пара, кг/ч Давление, МПа воды пара Установленная мощность электро- двигателей, кВт конвейеров главного загрузочного выгрузочного насосов По расчету В зависимости от формулы пастеризации по расчету То же 0,3 0,3...0,4 1,5 1,1 1,1 1,5
213
Банки с продуктом по загрузочному конвейеру с двумя це-
пями, движущимися с разной скоростью, подаются к пастери-
затору. Ветви с уменьшенной в сторону подачи скоростью про-
кручивают банки, облегчая тем самым их установку. Направ-
ляющие перила регулируют движение банок. Банки с ленты по-
ступают на скользящую пластину, откуда - на главный кон-
вейер. Здесь они ополаскиваются теплой водой во избежание
термического боя. Для этой цели вода подается из модуля,
следующего сразу за модулем охлаждения.
По главному конвейеру банки поступают в модуль пастери-
зации, где нагреваются теплой водой по режиму пастеризации.
Охлаждение осуществляется также орошением частично попереч-
ной, частично противоточной системой.
Подогретая вода из последующего модуля подается в пре-
дыдущий. Из последнего модуля по подъемному узлу гребенчатых
элементов и через скользящую пластину банки поступают на
трехрядный с увеличивающейся в сторону выгрузной скоростью
движения лент выгрузочный конвейер.
Расчеты стерилизаторов и пастеризаторов. Расчеты прово-
дят на основе уравнения теплового баланса.
Расчет автоклавов проводят следующим обра-
зом.
Производительность (банок/мин)
Q = VT>
где - количество банок, загружаемых в автоклав, //6 = zcz; т-про-
должительность полного цикла работы автоклава, мин; zc - количество сеток
в автоклаве, z = 0,785<7f/2/r/£ - количество банок в сетке; а-отношение
высоты сетки к высоте банки (принимается ближайшее целое меньшее число);
dc-диаметр сетки, м; </б-диаметр банки, м.
т = т0 + т, + т2 + т3 + т4,
где т0 - продолжительность загрузки автоклава; - продолжительность
повышения темпера 1уры; т2 “ ПР°Д°Лжительность собственно стерилизации;
т3 - продолжительность снижения давления и охлаждения продукта; т4- про-
должительность разгрузки автоклавов.
Тепловым расчетом автоклава определяют расход пара на
стерилизацию и расход охлаждающей воды.
Уравнение теплового баланса автоклава
2общ = Qi + Qi + 2з + Од + Qs + Qo-
Количество теплоты (Дж) по статьям расхода определяется
следующим образом.
1. Расход теплоты на нагрев автоклава
Qi = &1е1 “ 6^ >
где (q — масса автоклава, кг; -теплоемкость стали, равная
214
482 Дж(кг,оС); начальная температура автоклава, °C; /с - температура
стерилизации, °C.
2. Расход теплоты на нагрев сеток
Q1 = ~ У >
где G2~ масса сеток, кг; ^-температура сетки, °C.
3. Расход теплоты на нагрев банок
Qi = ^зсз Q>
где G3- масса банок, кг; с3 - теплоемкость материала тары, Дж/(кг,оС);
t3- начальная температура банок, принимается равной температуре фасо-
ванного продукта, °C.
4. Расход теплоты на нагрев продукта
Од = ~ >
где G4-масса продукта^ кг; с4 - теплоемкость продукта, Дж/(кг*°С);
t3 - температура продукта, С.
5, Расход теплоты на нагрев воды в автоклаве
Qs= ~ У ’>
где G5-масса воды в автоклаве, кг; с - теплоемкость воды, Дж/ (кг ‘°C);
/5-начальная температура воды в автоклаве, °C.
6. Потери теплоты в окружающую среду
е&=^т2«о
где Га - поверхность автоклава, м2; т2“ продолжительность подогрева, с;
а0 “ суммарный коэффициент теплоотдачи, В г/ (м2 ,о С); tcr - температура
поверхности изоляции автоклава, °C.
Расход пара (кг) в первый период работы автоклава
где /п и /к - теплосодержание пара и конденсата, Дж/кг.
Во второй период работы автоклава (при постоянной темпе-
ратуре стерилизации) теплота расходуется на компенсацию по-
терь в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания:
Q1 = ЛаТза0 ^ст ” О ’
где т3 - продолжительность стерилизации, с; /'т-температура стенки во
второй период работы, °C.
Расход пара (кг) во второй период работы автоклава
215
Общий расход пара
D = Dv + J92.
Расход охлаждающей воды (кг) определяют по следующему
выражению, полученному путем интегрирования дифференциаль-
ного уравнения теплового баланса в этой стадии процесса:
( ^4 ^0 ^пр ^0
Ж =2,303 [(?' -lg—-+G" —
V С 'к ‘0 с Zk г0
где G' - масса продукта, кг; G" -масса автоклава, сеток, банок и воды в
автоклаве, кг; с4 - теплоемкость продукта, Дж/(кг*°С); сир - приведенная
теплоемкость массы G”
GiCi + G2c2 + G3c3 + G4c
Clip ~ Q" ’
/0 - начальная температура охлаждающей воды, °C; /'-конечная темпера-
тура охлаждающей воды, °C.
Расчет стерилизаторов непрерывного
действия осуществляют следующим образом.
Производительность аппарата (банок/с)
Q„ = M/T,
где М - количество банок, одновременно находящихся в стерилизаторе;
т - продолжительность цикла стерилизации, с.
Для стерилизаторов с цепным транспортирующим органом
Qn =
где Qn - производительность стерилизатора, банок/с; -масса банки, кг;
сб - теплоемкость материала банки, Дж/(кг,оС); /1б и /2б “ начальная и
конечная температуры банок, °C,
Тепловой расчет стерилизатора непрерывного действия осу-?
ществляется по уравнению теплового баланса:
Собщ “ Qi + Q2+ 2з+ Qa + Qs’
где статьи расхода теплоты (Дж/с) определяются по следующим
формулам.
1. Расход теплоты на нагрев банок
Qi= Qnm6c6 (^26 ” 6б^ > г
где Qn - производительность стерилизатора, банок/с; масса банки, кг;
Сб - теплоемкость материала банки, Дж/(кг*°С); /1б и /2б “ начальная и
конечная температуры банок, °C,
216
2. Расход теплоты на нагрев продукта
Ql = QnWnp^np^2np ” ^1пр) >
где апп^“ масса продукта в банке, кг; епр - теплоемкость продукта,
Дж/(кг • С); Лпр и ^2пр “ начальная и конечная температуры продукта, С.
3. Расход теплоты на нагрев транспортных средств
Qi ^цЛтр(^2тр бтр) ’
где (7тр-vmjp- масса транспортных устройств, кг; v-скорость движения
транспортера, м/с; штр-масса одного погонного метра транспортера, кг/м;
с\р - приведенная теплоемность материала транспортера^ Дж/(кг • С); Г1тр
и /2тр-начальная и конечная температуры транспортера, °C.
4. Расход теплоты на нагрев доливаемой воды
(?4 = 0пн,вС‘^2в ” Gb) >
где /лв- удельный расход воды на 1 банку, кг; /1В и Г2в - начальная и
конечная температуры доливаемой воды, °C.
5. Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую
среду
Qs = Fra0(/CT - /в),
где F- поверхность стерилизатора, м2; т - продолжительность процесса, за
которую определяется расход теплоты (1 ч или 1 с); aQ-суммарный коэф-
фициент теплоотдачи, Дж/(м2 ,ОС); fCT и ^-температуры стенки стери-
лизатора и воздуха, С.
Расход пара определяется по известной формуле (кг/с)
бщ
Расчет пластинчатых пастериза-
торов надо проводить с учетом того, что они отличаются
от обычных пластинчатых теплообменников наличием секции ре-
генерации, в которой входящий холодный продукт подогревается
выходящим простерилизованным продуктом. Вторичное использо-
вание теплоты значительно сокращает расход пара и охлаж-
дающей воды. Показатель экономичности работы такого аппарата
характеризуется коэффициентом регенерации
Qp _Ge(t'p - tH) _t'p - tH
2общ Gc(tn - Гн) tn - Гн ’
где Qp - количество теплоты, переданное в секции регенерации, Дж;
2общ“ общее количество теплоты, затраченное на подогрев сока от началь-
ной температуры до температуры пастеризации, Дж; G и с-масса нагре-
ваемого продукта (кг) и его теплоемность [Дж/(кг -°C)]; ^-начальная
температура холодного сока,, °C; /р - температура сока после подогрева в
секции регенерации, °C; Гп - температура пастеризации сока, °C.
217
Общий расход теплоты (Дж) на нагревание сока до темпера-
туры пастеризации
<2ибщ = QP +
где Qn - расход теплоты на нагрев в секции пастеризации.
Если
QP = ^2общ>
тогда
Qn = Ообщ ~ ^Ообщ = 2общ(1 - & > ИЛИ
Qn=(l-E)Gc(/n-/H) и Qp = £Gc(/n-/H).
Поверхность теплообмена секции для регенерации либо про-
изводительность аппарата определяют из уравнения теплового
баланса:
Vp4 = Qp = ^c(/n~/H),
где Fp - поверхность теплообмена секции регенерации, м2; Лр - коэффициент
теплопередачи, Вт/(м2 • °C); ДГр - разность между температурами нагре-
вающегося и охлаждающегося сока.
В секции регенерации разность температур в начале и конце
движения сока на поверхности остается постоянной и может
быть определена по выражению Д/р = /п-/р. Йз уравнения
коэффициента регенерации определяем /р и находим
Д/р=(1~Е) (/п-/н).
Поверхность нагрева секции пастеризации либо производи-
тельность пастеризации находят из уравнения теплового ба-
ланса:
Л&Ч = Qa =(!-£) Gc (/„ - /„),
где Fn - поверхность нагрева секции пастеризатора, м2; кп - коэффициент
теплопередачи, Вт/(м2 * С); ДГГ1 - среднеарифметическая разность темпе-
ратур между теплоносителем и сокцм.
<'г.н-'п> - ('г.к-'Р
/\ Т пв 11 .. 1 1 1 111 1*1.
где ^г.н и frx“начальная и конечная температуры теплоносителя, °C.
Расход теплоносителя (горячей воды) в секции пастеризации
G Qa
2 rt'r.,," <г.к> '
218
Поверхность охлаждения в секции охлаждения
г, Со
где Qq - Gc(ttt - /к) - Qp = Gelt" - /к) - EGc(tn - /н).
Разность температур Д/о находят как среднюю логарифми-
ческую; при этом температура сока, поступающего в сёкцию для
охлаждения,
= +
Расход охлаждающей воды в секции охлаждения определяется
из уравнения теплового баланса:
Gc(/"-/K) = Gx(/x.K-/x.„)cB,
где G и с-масса и теплоемкость охлаждаемого сока; t" и /к - температура
сока до и после секции охлаждения; (7Х- расход охлаждающей воды; fXH и
/х к - начальная и конечная температуры охлаждающей воды; св-тепло-
емкость воды.
3.6. Сушильные установки
Одним из распространенных методов консервирования яв-
ляется сушка. Эффект консервирования заключается в том, что
при снижении влажности в овощах ниже 12... 14%, в плодах
15...25% жизнедеятельность микроорганизмов практически пре-
кращается.
Чтобы удалить влагу из продукта, следует затратить энер-
гию. По энергетическим показателям процесс сушки можно раз-
делить на два периода: первый - удаление влаги происходит
при постоянной скорости и второй - при постоянно падающей
скорости.
При удалении влаги с поверхности высушиваемого материала
происходит перемещение влаги из внутренних слоев за счет
градиента влагосодержания. Вследствие этого непрерывно
уменьшается влажность во всем объеме. Явление переноса влаги
носит название влагопроводности. На перемещение влаги внутри
материала оказывает влияние перепад температуры. На по-
верхности материала температура выше, чем внутри. Под влия-
нием температурного перепада часть влаги будет перемещаться
от поверхности к внутренним слоям материала. Это явление
носит название термовлагопроводности. Соотношения этих взаи-
монаправленных процессов определяют общую скорость сушки.
В период постоянной скорости интенсивность процесса сушки
определяется только параметрами сушильного агента и не за-
висит от влажности и физико-химических свойств материала.
219
В период падающей скорости сушки скорость обезвоживания
уменьшается по мере снижения влажности продукта, темпера-
тура его постоянно увеличивается, приближаясь к температуре
сушильного агента. Процесс сушки продолжается до достижения
продуктом равновесной влажности, соответствующей параметрам
воздуха в сушилке, и обезвоживание прекращается.
Процесс сушки должен осуществляться таким образом, чтобы
количество влаги, поступающей из внутренних слоев, было рав-
но количеству влаги, испарившейся с поверхности. В случае,
когда влаги испаряется больше, чем поступает изнутри, на
поверхности образуется корочка, препятствующая испарению; в
противном случае продукт запаривается.
Способ тепловой сушки определяется принципом подвода
теплоты к высушиваемому продукту.
Из известных способов сушки в плодоовощной промышленности
применяются конвективный, кондуктивный и радиационный.
Конвективный способ сушки. Он характеризуется тем, что
теплота поступает к поверхности высушиваемого продукта в
результате движения теплоносителя (нагретого воздуха) и его
перемещение осуществляет унос испарившейся влаги.
Типовыми представителями сушилок, работающих на этом
принципе, являются сушилки СПК-4Г и СКО. Эти сушилки выпус-
каются с различной рабочей поверхностью сушильных лент:
СПК-4Г с поверхностью, равной 90; 45; 30 и 15 м2, СКО -
только 90 и 45 м2. К общей марке сушилки добавляется цифра,
характеризующая поверхность ленты, например СПК-4Г-90 и
СКО-90.
Сушилка СПК-4Г-90 с бланширователем КТБ-900 (рис. 79)
представляет собой камеру 5, закрытую металлическими щитами
и дверями. Каркас монтируется на фундаментных колоннах 5.
Внутри установлен пятиярусный сетчатый конвейер. Все ярусы
конвейера имеют одинаковую длину и противоположное друг дру-
гу направление движения лент. Для лучшего пересыпания про-
дукта с верхней ленты на нижнюю оси приводных и натяжных
барабанов смещены одна относительно другой. Между конвейера-
ми расположены калориферы б, на каждом ряду которых имеются
регулирующие вентили для подвода пара от распределительного
коллектора 13 и регулирования теплового режима в каждой
зоне. Применение таких сушилок требует централизованного
снабжения паром.
Привод сушилки состоит из двух самостоятельных станций 1
и 9, на каждой из которых установлены два редуктора и цепной
вариатор. Один редуктор используется для привода лент, дру-
гой - ворошителей 19. Это позволяет регулировать скорость
движения лент второй и четвертой от одной станции и первой,
третьей и пятой от другой.
220
Рис. 79. Схема сушилка СПК-4Г-90 с бланширователем
Рис. 80. Ленточная конвейерная сушилка СКО-90
221
На каждом ряду калориферов имеются регулирующие вентили
14 в местах подвода пара, а в местах отвода пара-конден-
сатоотводчики 2. Температура воздуха в сушильной камере 5
контролируется термометром 7, влажность отходящего возду-
ха - психрометром 76, датчик которого установлен в вытяжном
зонте 75, заканчивающемся патрубками 20, в которых установ-
лены вентиляторы 18.
Автоматический процесс регулирования температурного ре-
жима обеспечивается подачей необходимого количества пара в
калориферы через вентили, управляемые электронными потен-
циометрами на щите управления 10, получающими сигнал от тер-
мопар 77.
На щитах, установленных в начале и конце конвейерных
лент, устроены смотровые люки 3, позволяющие производить
отбор проб продукта и вести наблюдение за процессом сушки.
Люки освещаются лампами 4.
Загрузка продукта в сушилку осуществляется загрузочным
транспортером или бланширователем 72. Слой продукта на этом
транспортере разравнивается раскладчиком сырья 77.
Ленточная конвейерная сушилка
СКО-90 с огневыми калориферами на жидком топливе исполь-
зуется на предприятиях, которые не имеют промышленного пара.
Сушилка (рис. 80) представляет собой закрытую корпусом 2
теплоизолированную сушильную камеру 5, внутри которой рас-
положены один над другим пять конвейеров, движение которых
осуществляется от приводных колонок 6.
Для загрузки продукта в сушильную камеру и равномерного
распределения его по ширине ленты имеется загрузочный кон-
вейер 7. Теплогенераторы 9 предназначены для подогрева су-
шильного агента (воздуха) без контакта его с продуктами
сгорания топлива.
Система циркуляции сушильного агента представляет собой
два замкнутых контура, в каждый из которых входят центро-
бежные вентиляторы 8, воздуховоды 10, коллекторы 3, короба
4, сушильная камера 5 и теплогенераторы 9. В системе цирку-
ляции имеются ручные и автоматические клапаны для регулиро-
вания выброса части отработавшего сушильного агента и под-
соса свежего воздуха. Работой сушилки управляют со щита 7.
Расчет ленточной сушилки осуществляет-
ся следующим образом.
Масса влаги (кг/ч), испаряемой из продукта при сушке,
определяется по такому выражению: :
где Gl - количество влажного продукта, поступающего в сушилку, кг/ч;
222
G2 - количество высушенного продукта, кг/ч; и w2 - начальная и конеч-
ная влажность продукта, %.
Масса высушенного продукта (кг/ч)
Расход воздуха на сушку или производительность по испа-
ренной влаге определяют по уравнению (кг/ч)
L= Wl,
где /-расход воздуха на испарение 1 кг влаги, кг/кг.
1 1000
I--------= й----Г’
х2 - хх d2 - dx
где jq и х2~влагосодержание воздуха, кг/кг; dx и d2-ro же, г/кг.
Объем расходуемого воздуха (м3/ч)
29,27(273 + /0)
V = LV ,
В03 уд 10 000 - у>орн ’
где УуД-удельный объем воздуха, м3/кг; /0 - температура наружного воз-
духа, °C; ^-относительная влажность наружного воздуха, %;
рн-давление насыщенных паров при f0, кг/м2.
Расход теплоты в воздухоподогревателе (Дж/ч)
где - расход теплоты, отнесенный к 1 кг выпаренной влаги, Дж/кг.
о
л2 л0
где /0 и 1Х -теплосодержание влажного воздуха до и после калорифера,
Дж/кг.
По расходу теплоты определяют расход пара (кг/ч)
<2К
D--—т-
и
либо поверхность нагрева (м2)
kbt ’
где At-средняя арифметическая разность температур, °C;
- теплосодержание греющего пара и конденсата, Дж/кг; к - коэффициент
теплопередачи, Дж/(м2 *ч • С).
Кондуктивный способ сушки. Он применяется для сушки
высоковлажных овощных, картофельных и фруктовых пюре за счет
223
передачи теплоты высушиваемому продукту через нагретую по-
верхность. Преимуществом этого способа является значительная
интенсивность процесса.
По конструкции кондуктивные сушилки разделяются на одно-
и двухвальцовые. Одновальцовые сушилки состоят из одного
сушильного вальца (барабана), нескольких намазывающих валков
и соскребающих ножей, двухвальцовые сушилки - из двух су-
шильных вальцов (барабанов). Толщина высушиваемого слоя
продукта регулируется изменением зазора между ними. Вальцы
вращаются навстречу друг другу.
Радиационный способ сушки. Сушка осуществляется прямым
воздействием на высушиваемый продукт лучей инфракрасной
части спектра (ИК-лучей). В качестве генераторов ИК-лучей
применяются специальные электролампы или нагретые поверх-
ности. ИК-лучи обеспечивают эффективный нагрев продукта в
результате интенсификации движения атомов и молекул в по-
верхностных слоях продукта.
Сушилки представляют собой ленточный конвейер, над кото-
рым установлены генераторы ИК-лучей.
3.7. Вспомогательные устройства
теплового оборудования
В тепловых аппаратах, в которых используется в качестве
теплоносителя водяной пар, происходит его конденсация. На-
капливающийся конденсат уменьшает активную поверхность
нагрева, что приводит к гидравлическим ударам, а при полном
заполнении нагревательной камеры прекращается работа тепло-
вого аппарата.
Для обеспечения нормальной работы необходимо непрерывное
и полное удаление образующегося конденсата. При этом нельзя
допускать выхода несконденсировавшегося пара, так как это
вызывает излишний расход теплоты. Для удаления конденсата из
тепловых аппаратов используют конденсатоотводчики.
Для создания вакуума в вакуум-выпарных аппаратах приме-
няют конденсаторы, в которых конденсируются вторичные пары.
Наибольшее распространение получили смешивающие конденса-
торы, в которых пары конденсируются путем смешивания с ох-
лаждающей водой.
Конденсатоотводчики. По принципу действия конденсато-
отводчики бывают: с гидравлическим затвором, с гидравли-
ческим сопротивлением, с механическим затвором.
Гидравлические затворы используются
при небольших избыточных давлениях. Один затвор с гидроста-
тическим столбом в 1 м уравновешивает давление 10 кН/м2. Для
уравновешивания более высоких давлений применяется батарея
224
из нескольких гидрозатворов. Преимуществами таких конден-
сатоотводчиков являются отсутствие движущихся частей и на-
дежность в работе.
Подпорные шайбы работают на основании искус-
ственно созданного гидравлического . сопротивления проходу
пара. Шайба представляет собой диск толщиной 3...6 мм, в
центре которого имеется отверстие, через которое может
пройти определенное количество конденсата при установленной
разности давлений до и после шайбы.
Подпорные шайбы надежно работают при постоянном поступ-
лении конденсата и постоянной разности давлений. При пере-
менном режиме работы аппарата вместе с конденсатом подпорные
шайбы пропускают некоторое количество пара или не пропускают
всего образующегося конденсата.
Площадь отверстия подпорной шайбы определяют отдельно для
прохода жидкой части (конденсата из аппарата) и для прохода
вторичного пара, образовавшегося в результате самоиспарения
конденсата из-за падения давления при проходе отверстия
шайбы.
Количество образовавшегося пара (кг)
где Gj-масса конденсата до конденсатоотводчика, кг; и /2-тепло-
содержание конденсата до и после конденсатоотводчика, Дж/кг; /-тепло-
содержание вторичного пара, Дж/кг.
Площадь отверстия шайбы для прохода пара (мм2)
0,44 у р2р2
для прохода оставшейся части конденсата
G. - D
f2------;
31 •/ ~
где pi-давление пара до шайбы, Н/мм2; р2-давление жидкости в отвер-
стии шайбы, Н/мм2; р3 -давление конденсата после шайбы, Н/мм2;
р2-плотность пара при давлении р2, кг/м3.
Диаметр отверстий шайбы (мм)
4(F1 + F2)
л
Давление жидкости р2 в отсутствии шайбы меньше давления
среды до шайбы рх на величину потерь давления
Др = 0,06(7^ р3).
15 Зак. 809
225
Рис. 81. Схема установки с противоточ-
ным барометрическим конденсатором
Конденсаторы. Установка с
противоточным барометрическим
конденсатором показана на рис.
81. Внутри корпуса конденсатора
1 установлено от 3 до 8 полок.
Каждая полка перекрывает сечение
корпуса на 50-70%. Края полок
имеют пороги. Пары от выпарного
аппарата поступают через патру-
бок 8.
Нижний конец барометрической
трубы 6 погружен в воду в баро-
метрическом бассейне 5 на глу-
бину 0,5...1,0 м, в результате
чего образуется гидравлический затвор. Длина (или высота)
барометрической трубы зависит от рабочего разрежения в кон-
денсаторе.
Высота столба воды в барометрической трубе (м)
/fg = Яо + Aj + h2 + Ар
b
где Яов 10,33 - высота (м) столба воды, соответствующая разрежению
V2
в конденсаторе b в мм рт. ст.; ~ (1+££)-высота столба воды,
необходимая для создания скоростного напора и преодоления гидравлических
сопротивлений, м; Л2-высота трубы, компенсирующая колебания столба
жидкости из-за изменения внешнего давления (обычно А2в0,5 м);
/ц-высота трубы, погруженная в бассейн для создания гидравлического
затвора, м; v- скорость движения воды в барометрической трубе, обычно
Vе 0,5...2 м/с; £-коэффициент местных сопротивлений.
Для предупреждения попадания воды в сухо-воздущный ва-
куум-насос 4 в установке имеется ловушка 2. Это предупреж-
дает гидравлический удар и поломку насоса. Несконденсиро-
вавшиеся газы от ловушки поступают в вакуум-насос по трубе
3. Водонапорный бак 11 устанавливается выше корпуса конден-
сатора. Сконденсировавшиеся пары с охлаждающей водой по ба-
рометрической трубе через трубу 7 из корпуса стекают в бас-
сейн 5. Охлаждающая вода в корпус поступает через патрубок
9, несконденсировавшиеся газы выходят через патрубок 10,
С целью сокращения длины барометрической трубы исполь-
зуется конденсаторная установка, в которой центробежный на-
сос откачивает смесь конденсата и охлаждающей воды.
Расход охлаждающей воды при расчете конденсатора опре-
деляется из уравнения баланса теплоты в конденсаторе (приход
226
теплоты с водой и вторичным паром равен расходу теплоты с
уходящей охлаждающей водой и конденсатом вторичного пара):
И^охл-Л + Dcfc = M'oxx.b^k +
откуда
D (i - ct )
и/ = _£ £-------LZ_
охлв с(Гк _ / J >
где Dc - количество конденсирующихся вторичных паров, кг; /с •» tc -
теплосодержание вторичных паров, Дж/кг; fH и ^-начальная и конечная
температуры охлаждающей воды, °C; с - теплоемкость воды, Дж/(кг • °C).
Конечная температура охлаждающей воды /к всегда ниже
температуры вторичного пара /п на величину А/: в баромет-
рическом противоточном конденсаторе А/= 5...10 °C; в полу-
барометрическом прямоточном конденсаторе А/= 8...12 °C.
Удаляют воздух из конденсаторов, а следовательно, и из
вакуум-выпарных аппаратов при помощи поршневых, ротационных
и эжекторных вакуум-насосов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как составить уравнение теплового баланса для теплообменных аппара-
тов?
2. Какие типы бланширователей плодов и овощей вы знаете?
3. Каков порядок теплового расчета бланширователя?
4. Какие типы подогревателей применяют на предприятиях?
5. Какор тепловой расчет подогревателей?
6. Какова конструкция механизированной паромасляной обжарочной печи?
7. Какая существует классификация выпарных аппаратов?
8. Какие преимущества многокорпусных выпарных установок по сравнению с
однокорпусными?
9. Каков порядок теплового расчета вакуум-выпарных установок?
10. Какое вы знаете оборудование для стерилизации и пастеризации банок с
продукцией?
11. Как рассчитать ленточную сушилку для плодов и овощей?
12. Какие вспомогательные устройства используются в тепловом оборудова-
нии?
15*
ГЛАВА 4
ПЛАНИРОВОЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
КОНСЕРВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
е
4.1. Поточные технологические линии
Технологические линии позволяют организовать непрерыв-
ность поточного производства консервов, включающего после-
довательную подготовку сырья и материалов, приготовление и
оформление готовой продукции.
В основу разработки технологической линии положена схема
технологического процесса, т. е. последовательность всех
технологических операций. Учитывают основные технико-
экономические показатели: универсализацию и специализацию
линий; максимальную автоматизацию и механизацию технологи-
ческих операций и процессов; повышение единичной мощности
машин, аппаратов, установок и рациональное их использование
при работе в едином потоке; комплексную механизацию погрузо-
разгрузочных и транспортно-складских работ и работ по
оформлению готовой продукции.
Наиболее качественными являются те линии, которые сокра-
щают технологический цикл, снижают расход сырья и материа-
лов, уменьшают энергозатраты, позволяют более рационально
использовать производственные площади, надежны и безопасны в
обслуживании и при этом обеспечивают выпуск продукции высо-
кого качества.
В зависимости от вида вырабатываемой продукции машины,
аппараты и оборудование комплектуют в одну или несколько
линий; при этом одна из них является главной, а другие-
вспомогательными. Например, при выработке маринадов вспо-
могательной является линия приготовления маринадной заливы,
для компотов - сиропа и т. д. Если между отдельными машинами
и аппаратами имеются промежуточные накопители, то образуют
линию с гибкой связью, когда можно останавливать отдельные
участки ее. Если линия без промежуточных накопителей, то она
имеет жесткую связь и при необходимости ее останавливают
одновременно.
При комплектовании технологической линии и подборе машин
необходимо ориентироваться на производительность ведущего
оборудования с учетом мощности предприятия, например при
228
выработке соков - на прессы, компотов - стерилизаторы, варе-
нья и джема - выпарные установки и т. д.
Размещают линии в цехах в строгой технологической после-
довательности цикла переработки без взаимного пересечения
транспортных потоков.
Особые сложности имеются при комплектовании линий в цехе,
когда необходимо вырабатывать несколько видов консервов из
одного или нескольких видов сырья, одновременно перераба-
тывать отходы, что дает возможность рационально использовать
плоды и овощи при более длительном сезоне переработки.
Подобное комплектование вполне возможно, так как на эта-
пах подготовки сырья может быть одна линия с набором уни-
версального оборудования (мойка, сортировка, калибровка,
инспекция и т. д.), а в дальнейшем идет разветвление на
линии для выработки различных видов консервов (компотов,
маринадов, варенья и др.). На конечном этапе возможно объе-
динение технологических операций в общие (например, фасовка,
укупоривание, стерилизация, оформление готовой продукции) с
использованием одного и того же оборудования.
Вначале рассмотрим примеры линий с указанием конкретных
марок машин (а в дальнейшем без марок), основное внимание
будет обращено на последовательность технологических опера-
ций и возможность выработки нескольких видов продукции.
Марки машин постоянно обновляются, что следует учитывать при
разработке линий для конкретного предприятия.
Линия производства компотов. Линия рассчитана на про-
изводство 15 туб в смену компотов из яблок и груш, расход
сырья 4 т. При работе цеха в две смены в сезон (август,
сентябрь, октябрь) выработка составит 2000 туб, или 520 т
сырья. Максимальная выработка компотов может быть 20 туб в
смену.
Технологическая линия разработана на основе типового
бланширователя БК и яблокорезки ЦСК-157-05 производитель-
ностью по яблокам 680 кг/ч.
Плоды доставляют в цех в ящиках на поддонах или в кон-
тейнерах электропогрузчиком ЭП-103. С помощью опрокидывателя
1 тары марки А9-КРД (рис. 82), плоды выгружаются в унифи-
цированную моечную машину 2 марки А9-КМБ-4, затем инспек-
тируются на конвейере А9-КТФ, вторично ополаскиваются на
унифицированной моечной машине 2 с помощью душевого уст-
ройства.
Вымытые плоды подаются в приемный бункер яблокорезки 4
марки ЦСК-157-05, из которого их берут и вручную насаживают
на шипы транспортерной ленты. Нажимным устройством плоды
разрезаются на дольки с удалением семенной камеры (сердце-
вины). Нарезанные плоды поступают на бланширователь 5, а
229
1615
Рис. 82 Линия производства компотов
семенные камеры по лотку направляются в ящик для переработки
на пюре с последующей выработкой повидла.
Бланшированные дольки плодов инспектируют на конвейере 5,
где удаляются остатки семенной камеры и разварившиеся
(перебланшированные) дольки, выгружаются конвейером блан-
ширователя в ковшовую тележку 6 марки ТН-250 или металли-
ческую корзину из нержавеющей стали, установленную на те-
лежку, и подаются к фасовочному конвейеру 7 марки М8-АКС
для ручной фасовки долек плодов в подготовленные банки.
В это же время подготавливают стеклотару - банки
1—82—1000. Они моются в машине 29 марки СП-60М, просматри-
ваются после мойки через световой экран 31 и конвейером 30
подаются к фасовочному конвейеру 7.
Одновременно приготавливают сахарный сироп. Сахар в
мешках электротельфером 16 марки ТЭ-0,25-311 подают на
вибросито 8 (ЦС-145) для просеивания в емкость 9. Требуемое
количество сахара взвешивают на весах 10 и емкость с сахаром
электротельфером 16 по балке 15 подают в варочный котел 11
марки МЗС-244-а с водой. Сироп варится до готовности,
фильтруется и насосом 12 (38МЦ-6-12) подается в сборник-
мерник 13 (МЗС-420), установленный на подставку 14. Сироп из
мерника самотеком поступает в автомат-наполнитель 17 марки
И9-ИН2-А для заполнения им банок с уложенными плодами, на-
ходящимися на фасовочном конвейере 7.
После заполнения сиропом банки укупориваются на автома-
тической закаточной машине 18 марки Б4-КЗК-90-12 и с помощью
загрузочного устройства 19 (А9-КР2-Г) устанавливаются в
автоклавные корзины 20. Корзины с банками электротельфером
22 марки ТЭ-1-511, закрепленным на двутавровой балке 21
(№ 24), подаются в автоклав 23 марки Б6-КАВ-2.
После стерилизации банки выгружаются из корзин автоклава
с помощью разгрузочного устройства 24 марки А9-КР2-Г, по-
даются в машину 25 марки А9-КМ-2-С для мойки и сушки, а за-
тем через стол-накопитель 26 (А9-КХБ) - к этикетировочной
машине 27 марки Р-2-Б4-КЭМ. После наклейки этикеток банки
подаются пластинчатым конвейером 28 на стол-накопитель 26, а
затем их упаковывают в ящики, устанавливают на поддон 33 и
электропогрузчиком 32 отвозят на склад готовой продукции.
Линия комплексной переработки яблок на сок и пюре. На
данной линии можно переработать от 750 до 1500 т плодов за
сезон при работе в одну смену, изготовляя сок натуральный,
повидло и сульфитированное пюре.
Яблоки на переработку поставляют в контейнерах, ящиках 2
(рис. 83) или навалом в автомобилях. Сырье взвешивается и
электропогрузчиком 1 (если в таре) подается в цех, где раз-
гружается в моечную машину 3. На инспекционном конвейере 4
231
Рис. 83. Линия комплексной переработки яблок на сок, повидло и сульфитированное пюре
удаляются плоды, непригодные для переработки. Затем яблоки
повторно моются и ополаскиваются под душем моечной машины 5.
Далее по элеватору 6 они подаются в дисковую дробилку 7.
Полученная мезга поступает в шнековый стекатель 8, где само-
теком и при незначительной подпрессовке от мезги отделяется
до 40% сока (вместо 60% при обычной переработке). Количество
взвесей в соке в этом случае в несколько раз меньше, чем в
соке, полученном на шнековых прессах.
Отжатый сок поступает в сборник 16, из которого плун-
жерным насосом /7 по трубопроводу направляется в отстойник
24. Отстоявшуюся продукцию декантируют, и поршневым насосом
14 она подается в пастеризатор-охладитель 23 для подогрева
до температуры 80...90 °C и последующего охлаждения до
25...30 °C.
Для более эффективного охлаждения сок пропускается через
трубчатый охладитель 22. При быстром нагревании и охлаждении
белковые вещества коагулируют, в результате улучшается ос-
ветление сока при фильтровании.
Охлажденный сок под давлением сначала поступает в сборник
20, установленный на площадке 21, оттуда - самотеком в се-
паратор 19 для очистки. При подаче самотеком сок лучше очи-
щается от взвесей. Очищенный сок собирается в сборник 18, из
которого направляется на окончательную очистку в фильтр-
пресс 28. Отфильтрованный сок собирают в сборник 29. Затем
насосом 14 сок перекачивается в трубчатый подогреватель 30,
где нагревается до температуры 90 °C и подается в двустенный
котел 31 для поддержания постоянной температуры до начала
фасования.
Бутылки моют в машине 43 и просматривают через экран 42.
При выходе из моечной машины температура бутылок должна быть
не менее 50 °C. Для этого оборудуют специальный шпаритель
40: с обеих сторон конвейера 41 монтируют две дюймовые тру-
бы длиной 1,5 м с барботерами, в которые подают пар. От-
верстия барботеров с обеих сторон направлены на корпус бу-
тылок. Участок конвейера с барботерами закрывают кожухом с
вытяжным зонтом.
Горячие бутылки конвейером подаются к разливочному ав-
томату 32, затем к укупорочному автомату 33. Укупориваются
бутылки кронен-пробками с полиэтиленовыми вкладышами, кото-
рые предварительно 3...4 мин обрабатываются острым паром в
шкафу или горячей водой (85...100 °C) в двустенном котле.
После укупорки бутылки при движении по конвейеру 35 про-
веряются на бракеражном автомате 34. Со стола-накопителя 36
бутылки укладывают в корзины 37 в три ряда. Каждый ряд бу-
тылок перекладывают деревянной решеткой. При помощи электро-
тельфера 38 корзины устанавливают в автоклав 39 для стери-
233
лизации. Затем они выгружаются на стол-накопитель, этике-
тируются, устанавливаются в ящики, отправляются на склад или
реализуются.
Выжимки, полученные на стекателе и содержащие до 20%
сока, подаются в шнековый шпаритель 9. При этом гидроли-
зуется протопектин и обеспечивается отделение мякоти от
кожицы и семенных камер. Чтобы продукт не подгорел, в шпа-
рителе его подогревают до температуры 100...110 °C. После
ошпаривания выжимки подаются в одноступенчатую универсальную
протирочную машину 10 (диаметр отверстий сит 1...1,2 мм).
Протертое пюре собирается в сборник 15, из него насосом 14
направляется во вторую протирочную машину 25 (диаметр от-
верстий 0,6...0,8 мм). Далее продукт поступает в вакуум-
аппарат 26 для варки повидла или на сульфитацию.
Сахар, необходимый для варки повидла, просеивается на
вибросите 11, в сборник 12 отвешивается требуемое количество
его на весах 13 и подается в вакуум-аппарат 26 в пюре. Го-
товое повидло фасуют в банки или бочки вместимостью 50 л с
полиэтиленовыми вкладышами. Если повидло фасуют в банки
вместимостью 0,65...1,0 л, то их затем стерилизуют в авто-
клавах. Если пюре предназначено для получения полуфабриката,
то после второй протирки его охлаждают в варочных котлах 27,
фасуют в бочки с полиэтиленовыми вкладышами, сульфитируют и
отправляют на хранение.
Линия безотходной переработки ягод. Консервы «Плоды и
ягоды протертые с сахаром» вырабатывают из клюквы, брусники
или черной смородины. Образовавшиеся при этом выжимки можно
использовать для выработки напитков путем их экстрагирова-
ния. На рассматриваемой линии можно переработать до 700 т
сырья за сезон при работе в одну смену.
Ягоды подают в цех в бочках, установленных на поддонах, и
при помощи опрокидывателя 1 (рис. 84) разгружаются на ин-
спекционный конвейер 2. Далее они обрабатываются водой из
душевого устройства, в результате чего происходит их перво-
начальная мойка и удаляются листья, веточки, мох, которые
отмываются или прилипают к ленте. На нижней стороне послед-
ней (недалеко от ведущего барабана конвейера) устанавливают
металлическую рейку, которая снимает прилипшие листья и ве-
точки.
Затем ягоды поступают в моечно-встряхивающую машину 3 и
при помощи элеватора 4 подаются на измельчение в волчок 5,
установленный на высоте 1,5...1,7 м. Измельченные ягоды про-
тираются в двухступенчатой протирочной машине б. Однородная
масса из сборника 7 насосом 8 перекачивается в вакуум-
аппарат 16, где тщательно перемешивается с подготовленным
сахаром до полного его растворения и подогревается.
234
VOJB 14N100EcU<13H HPHruXLOtag BMHMIf ’3HJ
Готовая масса перекачивается в сборник-монжус /7, а из
него - в автоматический накопитель 18 для фасования в банки.
Если по рецептуре к протертой массе надо добавлять сорби-
новую кислоту (при фасовании в тару из термопластических
материалов), то ее подмешивают к сахару.
Одновременно подготавливают стеклянные банки: они моются
и шпарятся в банкомоечной машине 34, проверяются через све-
товой экран 32 и конвейером 33 подаются на фасовочный кон-
вейер 21, где они наполняются продукцией, накрываются пред-
варительно подготовленными крышками и затем укупориваются на
закаточной машине 20.
Далее банки поступают в загрузочное устройство 22, где
они устанавливаются в автоклавные корзины 24. Электротель-
фером 23 последние подаются в автоклав 25 для стерилизации.
Консервы стерилизуют при температуре 100 °C и давлении
150 кПа. Продолжительность процесса стерилизации зависит от
вместимости банок (см3): 200-15 мин, 500-20, 1000-25 мин.
После стерилизации консервы из разгрузочного устройства
26 поступают в моечно-сушильный агрегат 27, оттуда через
стол-накопитель 28 - в этикетировочную машину 29. Банки с
этикетками укладывают в ящики на столе 30, устанавливают на
поддон 31 и электрокарами отправляют на хранение или реали-
зацию.
Для получения напитка выжимки, образовавшиеся при про-
тирании ягод, конвейером 9 подаются в корзины 10 и электро-
тельфером 11 на балке 12 загружаются в трехсекционные бун-
кера 13 с горячей водой для экстрагирования растворимых ве-
ществ. Затем экстракт самотеком поступает в сборник 14 и
далее - на фильтр-пресс 15.
Отфильтрованный экстракт направляется в вакуум-аппарат
16, где смешивается с сахаром и лимонной кислотой. Готовый
напиток подается в автоматический накопитель 19 для фасова-
ния. Банки с напитком укупоривают, стерилизуют, наклеивают
на них этикетки и отправляют на хранение (эти операции про-
водят на том же оборудовании, что и при производстве про-
тертых ягод с сахаром). Отходы после экстрагирования можно
использовать для компостирования.
Линия комплексной переработки плодов и ягод. Линию пе-
реработки яблок на сок и пюре можно объединить с линией пе-
реработки ягод. В этом случае при переработке косточковых
следует установить дополнительно косточковыбивные машины для
вишни и сливы и несколько изменить проведение отдельных тех-
нологических операций. Например, при мойке клюквы, брусники,
черной смородины в вентиляторной моечной машине следует от-
ключать компрессор, подающий воздух по барботеру для пере-
мешивания воды. В результате этого на доукомплектованной
236
линии можно будет перерабатывать и плоды, и ягоды. Возможны
и другие варианты компоновки технологических линий для комп-
лексной переработки плодов и овощей.
Примером такой линии может быть линия комплексной пере-
работки плодов и ягод на сок, пюре, маринады и компоты, ко-
торая наиболее приемлема для плодовых хозяйств. В цехе с
такой линией можно вырабатывать неосветленный сок и пюре,
компоты, плоды и ягоды протертые с сахаром, яблоки в сахар-
ном сиропе, плодовые маринады, соки купажированные, фрукто-
вые напитки. В межсезонный период из сульфитированного пюре
вырабатывают повидло, мармелад, подварки, соусы и др. Общий
объем производства - 1500 туб консервов в год.
Технологический процесс рассматривается на примере пере-
работки яблок. Плоды доставляются в цех электропогрузчиками
15 (рис. 85) в таре и подаются в моечную машину 76, затем
инспектируются на конвейере 77, моются на второй моечной
машине 18 и элеватором 19 подаются на дисковую дробилку 20.
Образовавшаяся мезга поступает в стекатель 27, где от нее
отделяется 35...45% сока.
Полученный сок из емкости 22 насосом перекачивается в
емкость 6 для отстаивания, после чего сок декантируется и
центробежным насосом 7 подается в подогреватель 5, а затем в
емкость 9. Из нее сок самотеком поступает на очистку в се-
паратор 10, потом в емкость 77, а оттуда - на фильтр-пресс
72. Сок из пресса собирают в емкость 13 и насосом перека-
чивают на повторное подогревание в вакуум-аппарат 29. Из
него сок насосом подается в варочный котел 14 для поддержа-
ния в горячем виде с целью последующей его подачи на фасо-
вочный конвейер 36.
После розлива сока тара укупоривается на закаточной маши-
не 39, тара с соком подается на стол-накопитель 40, уклады-
вается в автоклавную корзину 41 и при помощи электротель-
фера 42 направляется на стерилизацию в автоклав 43.
Для производства пюре выжимки, образовавшиеся на стека-
теле 27, подаются в шпаритель 23, затем на протирочную ма-
шину 24. Полученное пюре собирается в емкость 25 и плунжер-
ным насосом 26 подается на вторую протирочную машину 27,
затем в емкость 28, из нее плунжерным насосом ~ в вакуум-
аппарат 29, потом в варочный котел 14 и из него в горячем
виде - на фасовочный стол 36. После фасования банки укупо-
риваются на закаточной машине 39 и стерилизуются. 1
Если вырабатывают сульфитированное пюре, то оно плунжер-
ным насосом 26 перекачивается из емкости 28 в сульфитатор
30, куда из газового баллона 31 подается требуемое коли-
чество диоксида серы, отвешенное на весах 32.
При производстве компотов или маринадов яблоки из второй
237
55 5^ 55 ___
Z__ЛА. 1/7
Рис. 85. Линия комплексной переработки плодов и ягод
моечной машины 18 подаются на яблокорезку 5, потом в корзину
4 и электротельфером 3 в ванну 2 на бланширование. После
бланширования плоды в корзине 1 подаются на фасовочный кон-
вейер 36.
*• Для приготовления сиропа или маринадной заливы сахар
просеивается на сахаросеялке 55, отвешивается на весах 34. В
варочном котле 55 готовят сироп или заливу, которая насосом
7 подается в варочный котел 37. Из кранов 38 сиропом или
заливой заливают на фасовочном конвейере 36 плоды, уложенные
в банки, которые затем укупориваются на закаточной машине
39. Со стола-накопителя 40 банки устанавливаются в авто-
клавные корзины 41 и элект’ротельфером 42 подаются на стери-
лизацию в автоклав 43.
Линия производства консервированных огурцов и томатов.
На линии возможна выработка до 500 туб консервов при работе
в одну смену.
Сырье подается в цех в контейнерах электропогрузчиком
и с помощью контейнероопрокидывателя 10 (рис. 86) загру-
жается в ванну 11: огурцы для замачивания, томаты* для
предварительной мойки. Из ванны сырье подается на инспек-
ционный конвейер 12 для сортировки и инспекции по качеству,
затем в щеточную моечную машину /5, потом в вентиляторную
моечную машину /4, где еще раз сырье моется и ополаскивается
под душевым устройством. При переработке томатов к щеточной
машине 13 устанавливают вплотную параллельно второй ин-
спекционный конвейер и томаты при помощи перекидной планки
направляют, минуя щеточную машину, на второй инспекционный
конвейер, а с него - в моечную машину 14. Отмытые и от-
сортированные огурцы и томаты поступают на фасовочный кон-
вейер 15.
На этот же конвейер после мойки в банкомоечной машине 29
поступают стеклянные банки вместимостью 3000 см3. Из моечной
машины банки подаются конвейером 30 на фасовку с просмотром
их через световой экран 31.
Параллельно в моечной машине 1 и на машине 2 подготав-
ливают укроп, хрей и другие специи и направляют на фасовоч-
ный конвейер 15.
Маринадную заливу делают на маринадно-сиропной станции.
Сахар и соль для заливы просеивают на вибросите 5 и подают в
емкость 4, взвешивают на весах 5 и загружают в двустенный
котел 6, предварительно заполненный водой согласно рецеп-
туре. В котел добавляют все остальные специи и варят до го-
товности.
Готовая залива из емкости 7 центробежным насосом 8 пере-
качивается в напорную емкость или двустенный котел 9 на
150...200 л, установленный на площадке на высоте 1,8...
239
Рис. 86. Линия производства консервированных огурцов и юма юн
2,0 м. Залива самотеком по трубопроводу поступает в напол-
нитель 76.
Банки со специями, огурцами или томатами заполняются
маринадной заливой через наполнитель 76, накрываются под-
готовленными крышками и укупориваются на закаточной машине
77. С помощью загрузочного устройства 18 банки устанавли-
ваются в автоклавные корзины 79, а затем электротельфером 20
загружаются в автоклав 21 для стерилизации.
После стерилизации банки с консервами разгружаются из
автоклава разгрузочным устройством 22, моются и сушатся в
сушильной машине 23 и через стол-накопитель 24 поступают на
этикетировочную машину 25. Этикетированные банки упаковывают
в ящики на столе упаковки 26. Ящики устанавливают на поддон
27 и электропогрузчиком 28 отвозят на склад готовой про-
дукции.
Линия производства консервов «Зеленый горошек». При
выработке зеленого горошка в хозяйствах находятся пункты для
обмолота горошка, который затем транспортируют в емкостях с
водой на консервный завод.
На заводах могут быть установлены линии ZB-21/D произ-
водительность 4500 кг/ч и ZB-22/A производительность
8000 кг/ч. Зеленый горошек, поступающий на линию ZB-21/D,
принимается в две ванны, закрепленные на раме. По трубо-
проводу насосом горошек подается в машину для отделения
листьев, затем попадает в двухбарабанную моечную машину, где
продолжается отделение горошка от посторонних примесей.
Из моечной машины горошек попадает в селектор, где от
него отделяются большие примеси (обрывки створок, стебли и
т. д.). Из селектора элеватором «гусиная шея» горошек вы-
гружается в флотационную моечную машину, где очищается от
примесей и от оставшихся листьев и стеблей.
Из флотационной машины элеватором «гусиная шея» горошек
подается на станцию сортировки, а затем в сборный сосуд,
откуда насосом по трубопроводу транспортируется в водоот-
делитель.
Из водоотделителя горошек поступает в бланширователь, а
из него - в шнековый охладитель для охлаждения и смыва
крахмала. Из охладителя горошек поступает в селектор для
отделения остатков кожуры, затем на инспекционный конвейер.
После него поток сырья раздваивается. Далее горошек посту-
пает в наполнитель, фасуется в банки, заливается заливой и
банки укупориваются на закаточной машине. Укупоренные банки
поступают на стерилизацию, а затем на оформление и на склад
готовой продукции. Для приготовления заливы имеется спе-
циальная установка.
16 Зак. 809
241
Рис. 87. Линия сушки яблочных выжимок
Линия сушки плодовых выжимок. При переработке плодов
получают большое количество выжимок, которые необходимо
срочно высушить для их дальнейшего использования на кормовые
цели или для получения сухого пектина. Для сушки выжимок в
хозяйствах можно использовать линию АВМ-0,65 при перера-
ботке за сезон 2...3 тыс т плодов или линию АВМ-1,5 при
3...4 тыс. т плодов.
Свежеотжатые выжимки на автомобилях или транспортных те-
лежках подвозят к линии и выгружают в питательный лоток 2
(рис. 87). Свободный конец его поднимается, и выжимки пере-
гружаются на конвейер 3, который подает их в сушильный ба-
рабан 5.
Высушенные выжимки потоком воздуха, скорость которого
регулируют шлюзовой задвижкой 7, переносятся в циклон 6, а
затем конвейерами 8 и 9-на вибросито 11. Отсортированные
стандартные частицы направляются в мешок 12, мелкие отхо-
ды - в сборник 10, а крупные (сход с сита) - в сборник 13.
Установка работает на жидком топливе, которое поступает
из резервуара 1 к форсунке теплогенератора 4.
4.2. Предприятия и цехи по переработке
плодов и овощей
Общие сведения. Хозяйственные или межхозяйственные пред-
приятия по переработке плодов и овощей относятся к пред-
приятиям малой мощности, вырабатывающим 1...10 муб в год.
Их деятельность может осуществляться: в районах с ограничен-
ной сырьевой базой или небольшим контингентом потребителей;
в зоне функционирования крупных и средних перерабатывающих
предприятий; в составе сельскохозяйственных и агропромышлен-
ных предприятий и объединений; в системе потребительской
кооперации, кооперативной деятельности населения и частного
предпринимательства.
242
Мощность малых предприятий во всех случаях в первую оче-
редь определяется сырьевой базой: количеством и ассорти-
ментом сырья.
Единого термина по наименованию малых предприятий по
переработке плодовощного сырья нет. Это может быть и завод,
и пункт, и цех. При определении мощности предприятия учи-
тывают календарные сроки поступления сырья, его ассортимент,
количество по видам.
На любом плодо- и овощеперерабатывающем предприятии
имеются основные (производственные) и вспомогательные цехи.
К основным относятся те, в которых непосредственно выра-
батывают консервы. Планировка производственных цехов пре-
дусматривает технологическую последовательность и поточность
процесса переработки. В этих цехах находится все необходимое
оборудование для производства одного или нескольких видов
консервов: моечные и сортировочные машины, инспекционные
конвейеры, машины для очистки и резки сырья, прессы для
отжима соков, фасовочные и закаточные машины, автоклавы для
стерилизации продукции и т. д.
К вспомогательным цехам относятся сырьевые площадки; по-
мещения для кратковременного или длительного хранения сырья;
цехи по изготовлению деревянной тары и склады ее хранения;
фабрикатный цех для товарного оформления готовой продукции
(наклейка этикеток, упаковка в транспортную тару); склады
хранения готовой продукции.
Для хранения основных и вспомогательных материалов, ин-
вентаря, резервного оборудования на предприятии имеются хо-
зяйственно-материальные склады, для ремонта оборудования -
ремойтно-механические мастерские и т. д.
Особую роль на предприятии играет производственная лабо-
ратория, которая выполняет функции отдела технического
контроля. Она осуществляет технологический, химический,
бактериологический и санитарный контроль производства,
оформляет необходимые документы, удостоверяющие соответствие
принятой готовой продукции установленным требованиям, ведет
учет претензий потребителей на несоответствие поставленной
предприятием продукции установленным требованиям и подго-
тавливает отчеты о качестве продукции. В лаборатории должны
быть отделения органолептических, физико-химических и мик-
робиологических исследований и помещения общего назна-
чения.
В производственных цехах могут быть установлены нетиповые
или типовые линии по выработке одного или нескольких видов
консервов плодового, овощного или плодоовощного сырья, ко-
торые будут рассмотрены ниже.
Для строительства предприятий по переработке плодов и
16*
243
овощей имеются типовые проекты, их можно получить в Цент-
ральном институте типовых проектов (ЦИТП) в Москве или в его
филиалах. Типовой проект привязывается к конкретным условиям
хозяйства. При необходимости в типовой проект могут быть
внесены изменения по заданию хозяйства. Возможно строи-
тельство цехов по переработке плодов и овощей и по индиви-
дуальным проектам для отдельных хозяйств с использованием
типовых линий или компоновкой новых линий с учетом имеюще-
гося оборудования. ЦИТП и его филиалами разработаны сле-
дующие типовые проекты:
ТП 814-2-2-85 - цех фруктовых и овощных консервов про-
изводительностью 3 муб в год;
ТП 814-119-цех плодово-ягодных натуральных соков про-
изводительностью 1 муб в год;
ТП 814-2-016.88-цех овощных консервов мощностью 1 муб в
год;
ТП 814-86 - квасильно-засолочный цех производительностью
500 т квашеной капусты, 150 т соленых огурцов и 100 т соле-
ных томатов в год.
По конверсии проектные организации разработали оборудо-
вание с высоким уровнем механизации технологических опера-
ций. Производственные цехи размещаются в модуле типа «Канск»
из металлоконструкций, ширина одного пролета 18 и 24 м,
длина модуля от 1 до 5 пролетов. По высоте выпускается не-
скольких размеров: 4,8; 6; 7,2; 8,4 или 10,8 м.
ВНИИ КОП разработал технические задания и технологические
схемы переработки плодов и овощей на предприятях малой
мощности, а институт «Росплодовощпроект» (г. Краснодар) -
типовые проекты этих предприятий:
ТП 165-1-89-цех овощных консервов с комплексом обору-
дования А9-ККО-1 производительностью: маринадов - 1,5 муб,
салатов - 0,5 муб, обеденных консервов - 1,0 муб, квашений
и солений - 200 т в год. Предусматривается выпуск продукции
в следующем ассортименте: огурцы, томаты и кабачки кон-
сервированные и маринованные, перец натуральный и марино-
ванный, салаты из свежей капусты с зеленью, борщ со свежей
капустой с томатами, со свежей капустой вегетарианский с
зеленью, из квашеной капусты с зеленью, борщевая заправка,
свекла и морковь гарнирные, капуста квашеная, соленые огурцы
и томаты;
ТП 165-2-89 - универсальный цех плодоовощных консервов с
комплектом оборудования А9-ККО-2 производительностью: ва-
ренья и джема - 0,5 муб, салатов - 0,5 муб, компотов -
0,5 муб, маринадов овощных-1,5 муб в год. Ассортимент
вырабатываемой продукции в данном цехе: джемы, варенье,
компоты из косточковых и семечковых плодов, салаты из свежей
244
капусты, огурцы, томаты и • кабачки консервированные мари-
нованные, перец натуральный и маринованный;
ТП 165-3-89 - цех фруктовых консервов с комплектом обо-
рудования А9-ККО-3 производительностью: варенья и джема -
1,0 муб, компотов-1,5 муб, фруктовых маринадов - 1,5 муб в
год. Общая мощность цеха 3,5 муб в год. Ассортимент про-
дукции: джем, варенье, компоты и маринады из косточковых и
семечковых плодов.
Расход сырья для выработки планируемого количества и
ассортимента продукции указан в табл. 17.
17. Расход сырья на предприятиях малой мощности, т
Сырье Овощной цех А9-ККО-1 Универсальный цех А9-ККО-2 Фруктовый цех А9-ККО-3
в смену общий в смену общий в смену общий
Огурцы 3,4 226 3,4 172 — —
Томаты 6,5 272 6,5 75 — —
Перец 5,0 74 5,0 82 — —
Кабачки 3,7 56 3,7 56 — —
Капуста 4,0 276 2,0 79 — —
Лук 1,4 172 0,8 77 — —
Свекла 3,2 162 — — — —
Картофель 1,0 50 — — — —
Морковь 2,7 135 — — — —
Белые коренья 0,3 14 — — — —
Плоды косточковых — — 3,0 80 8,0 210
Плоды семечковых — — 2,5 140 7,0 430
Сахар — — 1,0 210 3,0 270
Квасильно-засолочный пункт простейшего типа. Пункт имеет
отделения хранения сырья, подготовительное, засолочно-
квасильное, а также навесы для ремонта и подготовки бочек и
для приема сырья.
В отделении хранения сырья имеются весы для приема овощей
на переработку. Здесь же проводится кратковременное хранение
сырья до его переработки. В подготовительном отделении сырье
моют в машинах, очищают и подготавливают к засолу на уста-
новленных в помещении столах, у кочанов высверливают коче-
рыги на кочерыговысверливателе, корнеплоды Очищают на кор-
нечистке и режут на дольки на корнерезке. Соль, запасы ко-
торой хранятся в ларях, растворяют в чанах. Здесь же на ве-
сах отвешивают необходимые составные компоненты специй.
В засолочно-квасильном отделении имеются дошники для
квашения капусты, шинковальная машина, передвижной насос для
откачивания рассола при разгрузке дошников. Бочки подго-
тавливают под навесом для ремонта бочек. Воду для мойки тары
245
и других технологических операций нагревают в водогрейных
колонках, установленных в специальном помещении.
Цех овощных консервов мощностью 1 муб в год (ТП 814-2-
016.88) предназначен для выпуска овощных натуральных кон-
сервов из огурцов, кабачков, патиссонов, перца и томатов
в соответствии с действующими технологическими инструк-
циями.
Сырье доставляется на переработку автотранспортом в ящи-
ках и контейнерах (огурцы, кабачки). Вручную выполняют про-
цессы калибровки сырья, очистки перца, обрезки концов у ка-
бачков и патиссонов, подготовки чеснока и зелени, укладки
овощей в банки, загрузки и разгрузки автоклавных корзин и
оформление готовой продукции. Для фасования используется
стеклянная банка 1-82-1000. Цех (рис. 88) включает в себя
серьевую площадку Л, производственное отделение 7>, стекло-
тарно-моечное отделение В, склад готовой продукции Г, кла-
довую Д, слесарное отделение Е и лабораторию Ж. В цехе
установлена поточная линия, скомпонованная из серийного и
нестандартного оборудования.
На сырьевой площадке А имеются столы / из алюминия СПСМ-
1, машина 2 для мойки зелени, машина 3 для резки зелени,
опрокидыватель 4 ящичных поддонов, конвейер 5 левого и 7
правого исполнения и фекальные насосы 6 для откачки сточных
вод.
В производственном отделении Б установлена поточная ли-
ния, в которую входит следующее оборудование: моечная уни-
версальная щеточная машина 8, моечная унифицированная машина
9, конвейер 10 до очистки, моечная конвейерная машина //,
машина 12 для резки кабачков на кружки, ленточный наклонный
конвейер 13.
Банки для фасования продукции по транспортеру 16 подаются
в моечную машину 14, из нее пластинчатым транспортером 15 с
поворотным кругом перемещаются на пластинчатый конвейер 17
со шпарителем и далее - на фасовочный конвейер 18 со сто-
лами. Здесь подготовленные овощи укладывают в банки, и они
пластинчатым транспортером 20 подаются к дозировочно-
наполнительному Автомату 21, а затем к закаточному автомату
22 для укупорки и пластинчатым транспортером 23 к автоклавам
26. Загрузка и разгрузка автоклавов проводятся при помощи
устройства 28 и передвижной электрической тали 27. После
стерилизации банки пластинчатым транспортером 29 с поворот-
ным кругом подаются на склад готовой продукции.
В производственном помещении имеются реакторы 19 и 25 для
приготовления маринадной заливы и для других целей. Залива
перекачивается насосом 24.
На складе готовой продукции установлены этикетировочная
246
66000
Рис. 88. Цех овощных консервов мощностью 1 муб в год
Рис. 89. Цех овощных консервов А9-ККО-1
машина 30, пластинчатый транспортер 31, рольганг 32, про-
волоко-швейная тарная машина 33.
В кладовой Д размещено оборудование для приготовления
солевого раствора: винтовой конвейер для соли 34, непре-
рывнодействующий солерастворитель 35, химический насос 24,
вибросито 36.
Слесарное отделение Е оснащено необходимыми инструментами
и станками для ремонта оборудования. Лаборатория Ж имеет
приборы и мебель, необходимые для проведения анализов ка-
чества сырья и готовой продукции, контроля за санитарным
состоянием производственного и других помещений и техноло-
гического оборудования.
Цех овощных консервов на 3,0 муб в год А9-ККО-1. В цехе
несколько поточных линий, оснащенных комплексами оборудо-
вания серийного производства для подготовки овощей к пере-
работке, проведения консервирования, оформления готовой про-
дукции и других операций.
Цех включает следующие поточные линии для подготовки
овощей, к переработке (рис. 89): /-для огурцов, кабачков,
перца и томатов; //-для моркови; ///-для свеклы;
IV -для свежей капусты; У-для лука; Р7-для зелени.
Участок VII предназначен для приготовления сиропов, заливы и
других компонентов консервов, участок IX-для пассерования
овощей, X - для смешивания подготовленных полуфабрикатов. На
участке XI сосредоточено оборудование для фасования кон-
сервов, а на участке XII - для тепловой обработки консервов
(кроме одного автоклава, который установлен в линии под-
готовки свеклы). Для подготовки стеклотары имеется участок
XIII, а для оформления банок с готовой продукцией - учас-
ток XIV.
Установка, необходимая для санитарной обработки техно-
логического оборудования, размещена на участке VIII.
В табл. 18 указаны марки машин и их названия, включенные
в линии и участки. Нумерация машин дана в соответствии с
позициями, указанными на рис. 89.
18. Технологическое оборудование цеха овощных консервов А9-ККО-1
№ по- зиции на рис. 89 Название машины Марка машины
1 Калиброватель универсальный A9-KKX
2 Элеватор А9-КНГ 4.00.000
3 Машина моечная универсальная ММУ-1
4 Устройство для очистки перца А9-КЮГ
5 Конвейер сортировочный роликовый A9-KKT-1-01
6 Бланширователь овощей и фруктов А9-КБЖ
248
Продолжение табл, 18
№ по- зиции на рис. 89 Название машины Марка машины
7 Элеватор А9-КНГ-3.00.000
8 Машина для обрезки концов и резки на кружки кабачков, баклажанов и огурцов А9-КИЯ
9 Стол механизированный РЗ-КХЕ
10 Контейнероопрокидыватель КУП-1000П
11 Машина для мойки корнеплодов РЗ-КМФ
12 Конвейер сортировочный с устройствами для обрезки концов моркови РЗ-КТИ
13 Элеватор А9-КНГ 2.00.000
14 Аппарат для паротермической очистки корнеплодов А9-КЧЯ
15 Машина для сухой и мокрой очистки корнеплодов РЗ-КЧЧ
16 Конвейер сортировочный ленточный А9-ККТ 2.01.000
17 Бункер-накопитель А9-ККО 1.01.000
18 Дозатор автоматический 6.090 АД-30-КР
19 Машина для резки корнеплодов и фруктов МР-500
20 Устройство для механизированной резки свеклы А9-НШБ/1-1
21 Тележка напольная И1-ФТН-250
22 Машина для снятия покровных листьев капусты А9-КЮА
23 Машина для высверливания кочерыг капусты РЗ-КЮБ
24 Конвейер с ополаскиванием для капусты А9-КТЧ
25 Элеватор А9-ККО-1/100.000
26 Машина овощерезательная МШ-1000
27 Агрегат для очистки лука 4118
28 Машина стиральная полуавтоматическая ККП-02-501
29 Стол производственный СПСМ-3
30 Машина для резки зелени КРЗ-6М1
31 Весы циферблатные платформенные передвижные рычажные РП-2Ц-136
32 Реактор M3-2C-316
33 Мерный сборник МЗ-2С-422
34 Установка насосная Ж6-ВПН-10/32
35 Станция приготовления сиропов и заливок РЗ-КВГ
36 Вибросито РЗ-ПМП
37 Мешкоопрокидыватель «Бэта»
38 Установка для санитарной обработки оборудования А9-КХЛ
39 Плита паровая А9-КВ2-Д
40 Бункер А9-ККУ .02.000
41 Котел варочный МЗ-2С-244
42 Эстакада А9-ККУ-01.000
43 Смеситель для салатов и обеденных блюд РЗ-КГА
44 Конвейер , М8-АКСМ-80
45 Конвейер. М8-АКСМ-09
46 Конвейер М8-АКСМ-13
47 Конвейер А9-КТЮ-1.00.000
249
Продолжение табл. 18
№ по- зиции на рис. 89 Название машины Марка машины
48 Столбик для укладки продукции в банки А9-ТХМ.Н 11.00000
49 Машина для уплотнения продукта в банках, А9-КХК
50 Ванна для заливы А9-ТХМ.Н12 ,,
51 Конвейер М8-АКСМ-14 '
52 Автомат наполнительный ДН1-3-63
53 Машина закаточная БЧ-КЗК-109 типораз-
54 То же мера ЗК1-3-63
54 Устройство для загрузки и разгрузки автоклавных корзин РЗ-КРП
55 Автоклав вертикальный Б6-КА2-В-2
56 Экран световой ОБ6Т-2401Б
57 Машина шпарочная РЗ-КЯБ
58 Конвейер М8-АКСМ-10
59 Машина для мойки стеклянной тары СП-60-2М
60 Машина для мойки наполненных банок РЗ-КЯВ
61 Конвейер М8-АКСМ-12
62 Агрегат для укладки и разгрузки банок с поддонов РЗ-КУЛ
63 Машина этикетировочная БЧ-КЭМ-3
64 Машина для укладки банок в ящики РЗ-КУИ
65 Конвейер роликовый А9-ККО 3.07.000
66 Машина проволокошвейная 2ТПШ-50С
Цехи плодоовощных консервов А9-ККО-2 и плодовых консервов
А9-ККО-3 также имеют соответствующие линии и участки по
подготовке плодов и овощей к переработке и по самой пере-
работке. Например, для переработки плодов и ягод предназ-
начены линии подготовки плодов семечковых, косточковых,
ягод. Имеются специальные участки, где сосредоточено обо-
рудование для варки варенья и джемов, выпарные установки
и т. д.
В этих цехах в основном размещено то же самое оборудова-
ние, что и в цехе овощных консервов А9-ККО-1. Но в отдельных
линиях и участках установлено и специальное оборудование
вместо того, которое не требуется для переработки плодов и
ягод. Например, имеются машины для резки яблок А9-КАИ, для
резки груш РЗ-КИШ, моечная вибрационная машина ММВ-1, ма-
шина для отделения плодоножек А9-КЧЭ, машина для удаления
косточек из плодов слив и абрикосов РЗ-КЧШ, установка для
варки варенья и джема РЗ-КВЕ, вакуум-выпарная установка.
В связи с развитием системы малых хозяйств возникает пот-
ребность в перерабатывающих цехах мощностью 100...500 туб в
год для выработки небольшого ассортимента консервов. В этом
случае по требованию заказчика может быть скомплектована
линия из серийно выпускаемого оборудования.
250
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каковы принципы комплектования технологических линий и подбора машин?
2. х1ю входит в линию производства компотов?
3. Как устроена7 линия комплексной переработки яблок?
4. Из чего состоит линия безотходной переработки ягод?
5. Чю входит в линии производства консервированных огурцов и томатов?
6. Из каких машин состоит линия производства зеленого горошка?
7. Какова производительность предприятий по переработке плодов и овощей?
8. Какие имеются цехи по переработке плодов и овощей?
9. Из каких помещений состоит цех овощных консервов?
ГЛАВА 5
ХРАНИЛИЩА ДЛЯ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
5.1. Классификация хранилищ
Для хранения картофеля, овощей и плодов используют
простейшие хранилища (бурты и траншеи), хранилища с естест-
венной и активной вентиляцией, хранилища с принудительной
вентиляцией и искусственным охлаждением, комплексы и холо-
дильники.
Бурты и траншеи предназначены для хранения
картофеля, корнеплодов и капусты для пищевых, технических,
кормовых и маточных целей; являются временными простыми
устройствами для хранения; закладываются рядом с полями бу-
дущих высадок маточников, на территории поселков или сел,,
вблизи животноводческих ферм и т. д.
Бурт-это вилообразный штабель продукции, уложенный на
землю или в небольшой котлован, оборудованный системой вен-
тиляции, термометрами для контроля режима хранения, укрытый
соломой (или ее заменителями) и землей. Траншея - канава,
заполненная овощами или картофелем, оборудованная системой
вентиляции, термометрами, укрытая соломой и землей. Вме-
стимость буртов и траншей зависит от их размеров и обычно
равна 20...30 т.
Под бурты и траншеи выбирают участок с небольшим склоном,
чтобы отвести талые и дождевые воды, с максимальным подъемом
уровня грунтовых вод до поверхности 2 м. Тяжелые, глинистые
почвы нежелательны, особенно для траншей, так как в них со-
здается высокая влажность воздуха и концентрация углекислого
газа, в результате чего ухудшается режим хранения и увели-
чиваются потери продукции.
В буртах и траншеях режим хранения поддерживается есте-
ственной циркуляцией воздуха по приточным и вытяжным каналам
и через временное укрытие. Для улучшения вентиляции возможно
подсоединение вентиляторов для нагнетания воздуха в приточ-
ный канал.
Хранение в простых буртах и траншеях неэффективно, так
как трудно поддержать оптимальный режим хранения, имеются
сложности в механизации загрузки и выгрузки продукции и ее
реализации в зимнее время, много ручного труда.
Стационарные буртовые площадки в
252
отличие от простых буртов имеют постоянные магистральные
и распределительные каналы для вентиляции, электровенти-
ляторы, установленные в небольших помещениях, и подводку
силовой электролинии. В результате активной вентиляции
быстрее создается оптимальный режим хранения. Для загрузки и
выгрузки продукции можно использовать транспортер ТЗК-ЗО,
систему транспортеров и другую технику. Вместимость буртов
30...40 т, на одной площадке размещают 6... 12 буртов.
Крупногабаритные бурты имеют вентиля-
ционный магистральный канал, вентиляторы и силовую электро-
подводку. Для механизации загрузки и выгрузки продукции ис-
пользуют ту же технику, что и на стационарных буртовых пло-
щадках. Крупногабаритные бурты можно применять для хранения
маточников корнеплодов и лука, семенного картофеля; продо-
вольственный картофель хранить нецелесообразно из-за слож-
ностей реализации продукции в зимнее время.
В стационарных хранилищах с естест-
венной вентиляцией режим хранения поддерживают посредством
поступления холодного воздуха по приточным каналам и через
решетчатые ворота и выхода теплого воздуха через вытяжные
шахты. Способ охлаждения малоэффективен, так как циркуляция
воздуха зависит от разницы температуры наружного и внутрен-
него воздуха. Улучшить вентиляцию в таких хранилищах можно,
установив вентиляторы для нагнетания воздуха в приточные
каналы или в хранилище (при хранении в таре) и дефлекторы.
Охлаждение продукции при принудительной вентиляции происхо-
дит более интенсивно, чем при естественной. Однако и в этом
случае в теплую осень всегда бывают трудности со снижением
температуры до оптимальной, поэтому в последние годы нашло
распространение строительство хранилищ с принудительной или
активной вентиляцией и с искусственным охлаждением воздуха в
теплое время осени для более быстрого выхода на оптимальный
режим хранения.
В табл. 19 приведены типовые проекты действующих хранилищ
для овощей с охлаждением в результате работы холодильных
машин или агрегатов. Хранилища строят из железобетонных
облегченных или легких металлических конструкций.
Комплексы и холодильники являются бо-
лее совершенной формой сооружений для хранения картофеля и
овощей. В комплексах все здания, сооружения, оборудование и
машины связаны в единый технологический процесс: подготовка
продукции к хранению, хранение и товарная обработка после
него. Комплексы оборудованы системой активной или принуди-
тельной вентиляции, с искусственным охлаждением воздуха или
без него. В них имеются ТЗК-ЗО, ТПК-30, системы транспорте-
ров и другое оборудование для загрузки, выгрузки, сортиров-
253
19. Типовые проекты предприятий и других сооружений
для хранения овощей
Наименование и краткая характеристика Обозначение проекта Вместимость, т
Хранилище продовольственной моркови (с охлаждением) 813-2-49.88 1000
Секционное хранилище продовольственной моркови (с охлаждением) 813-2-45.87 1000
Секционное хранилище продовольственной моркови (с охлаждением) 813-2-45.87 2000
Хранилище продовольственной моркови (с охлаждением) из легких металлических конструкций 813-2-43.87 1000
Холодильник для маточников столовой моркови (с регулируемой газовой средой) 813-2-29.86 500
Хранилище продовольственной капусты (с охлаждением) из легких металлических конструкций 813-2-44.87 1000
Секционное хранилище капусты (с охлажде- нием) 813-2-50.88 500
Секционное хранилище (с охлаждением) продовольственного картофеля 813-2-47.87 1000
Картофелехранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций 813-2-28.86 5000 с воз- можностью расширения до 10000
Картофелехранилище (холодильник) едино- временного хранения в сборных железобетон- ных конструкциях 813-2-27.86 5000
Картофелехранилище (с охлаждением) из лег- ких металлических конструкций 813-2-22.86 3000
Картофелехранилище (холодильник) единовре- менного хранения в сборных железобетонных конструкциях 813-2-14.85 3000
Комбинированное хранилище для картофеля и овощей (с охлаждением) из легких металлоконструкций 813-2-55.88 3000
Овощехранилище (с охлаждением) мнргоцеле- вого использования из армированных железобетонных конструкций 813-2-54.86 3000
Овощехранилище (с охлаждением) из сборных железобетонных конструкций 813-2-30.86 3000
Овощехранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций 813-2-18.86 500
Холодильник для фруктов на базе холодильной установки ХМФ-32 813-3-5 500
То же 813-3-10.84 2000
Холодильник для фруктов (ХМФ-32) 813-3-9.84 1000
Холодильник для фруктов с регулируемой газовой средой 813-3-2 650
Холодильник для фруктов с цехом товарной обработки производительностью 5000 т 813-3-19.88 3000
плодов в год
254
Продолжение табл 19
Наименование и краткая Обозначение Вместимость,
характеристика проекта т
Фруктохранилище из легких металлических конструкций 813-3-16.87 1000
То же 813-3-13.86 3000
» 813-3-12.86 500
Лукохранилище (с охлаждением) из легких г 813-2-26.86 1000
металлических конструкций Хранилище продовольственного картофеля из 813-2-057 800
легких металлических конструкций (для
районов Средней Азии и Закавказья)
ки, упаковки продукции, а в отдельных комплексах и сушилки
для лука и мойки для корнеплодов и картофеля. Вместимость
комплексов 1...3 тыс. т и более.
Холодильники (фруктохранилища) с регу-
лируемой газовой средой (РГС), с обычным
составом среды или комбинированные являются самыми совершен-
ными сооружениями для хранения плодов и овощей. В них быстро
создают необходимый режим хранения независимо от погодных
условий. Несмотря на большую стоимость, эффективность их
использования высока за счет снижения естественной убыли и
потерь продуктов от различных заболеваний. Вместимость хо-
лодильников от 0,5 до 10 тыс. т (табл. 20). Наиболее удобны
комбинированные холодильники, в которых имеется часть камер
с РГС, а часть с обычной средой. Наличие цеха товарной обра-
ботки плодов целесообразно во всех холодильниках.
20. Проекты фруктохранилищ
Наименование и краткая характеристика Обозначение проекта Вместимость, т
Холодильник с цехом товарной обработки мощностью 13 000 т в сезон 813-3-4 10 000
То же, но мощностью 6500 т 813-184 5000
То же, но производительностью 5000 т 813-3-6С 3000
Холодильник на базе холодильной установки ХМФ-32 813-3-10.84 2000
То же 813-3-9.84 1000
» 813-3-5 500
Фруктохранилище из легких металлоконст- рукций 813-3-11.85 10 000
Холодильник с РГС 813-3-1 500
Холодильник с цехом замораживания плодов и ягод 701-4-70 300
Холодильник для фруктов или винограда вместимостью 650 т с РГС 813-3-2 1000
255
Продолжение табл. 20
Наименование и краткая характеристика Обозначение проекта Вместимость, т
Холодильник для фруктов 701-4-121.84 1500 с возмож- ностью расшире- ния до 2000
То же 701-4-116.83 500 с возмож- ностью расши- рения до 1000 в контейнерах
» 701-4-94 1200
Фруктохранилище с цехом товарной обработки мощностью 5000 т в сезон 813-3-3 3000
Тарный комплекс для фруктохранилищ разной вместимости 817-164 1500; 2000; 3000
При выборе проекта для строительства хранилищ необходимо
учитывать экономические показатели. Например, при увеличении
емкости хранилища в 3 раза его стоимость в расчете на 1 т
уменьшается на 30%. Комплексы на 40 тыс.т в 2 раза дешевле в
расчете на 1 т хранящейся продукции по сравнению с комплек-
сами на 2,5 тыс.т. Однако с увеличением емкости комплексов
увеличиваются затраты на доставку продукции, так как зна-
чительно расширяется сырьевая зона.
Холодильники по стоимости в 3...5 раз (в зависимости от
типа) дороже простых хранилищ. Особенно больших капитальных
затрат требуют хранилища с РГС.
5.2. Устройство хранилищ и комплексов
Хранить картофель и овощи в стационарных хранилищах и
особенно в комплексах надежнее и экономически выгоднее.
В отличие от буртов и траншей, в них легче поддерживать тре-
буемый режим хранения, больше возможностей загрузки, вы-
грузки и товарной обработки продукции, проще проводить реа-
лизацию картофеля и овощей зимой.
Стационарные хранилища. Такие хранилища сооружают из
железобетонных или из легких металлических конструкций. Как
правило, ширина и длина зданий и размер камер кратны 6 м
(36x6; 36x12; 36x18; 72x18; 6x6; 6x12; 12x12 м
и т. д.). Хранилища могут иметь одно помещение для хранения
продукции навалом или в контейнерах, разделенное на закрома
или изолированные камеры, в которых можно создать различные
режимы хранения.
256
Рис. 90. Схема подачи воздуха в хранилище при хранении плодов в таре:
(/-по подземным каналам; б-по воздуховодам и распределительным ищан-
гам; в-по свободному пространству поддонов
17 Зак. 809
В стационарных хранилищах закромного типа посередине рас-
положен сквозной проезд для транспорта. Если продукцию хра-
нят навалом, то транспорт после разгрузки может свободно
развернуться и выехать из хранилища.
В хранилищах вместимостью 500 т и более с обеих сторон
имеются тамбуры, в которые въезжают автомобили. Зимой сна-
чала открывают наружную дверь тамбура; после того как въедет
транспорт, ее закрывают и открывают внутренние ворота. Так
предохраняют хранилище от проникновения в него холодного
воздуха. Кроме теплых наружных ворот имеются и решетчатые
для охлаждения продукции естественной циркуляцией воздуха в
холодное время суток.
При хранении продукции в таре применяют принудительную
вентиляцию. Подача вентилятором воздуха по подземным каналам
3 и 4 (рис. 90, а) малоэффективна, так как он поднимается
вверх по проходам между штабелями 2 и внутрь штабеля не до-
ходит. Улучшить охлаждение продукции при данном способе по-
дачи воздуха можно, установив контейнеры сплошным штабелем,
но оставив свободное пространство между штабелями в
10... 15 см для циркуляции воздуха.
При подаче воздуха по воздуховодам 6 и гибким шлангам 7
(рис. 90, б) или по каналам поддонов контейнеров 10
(рис. 90, в) продукция охлаждается более эффективно. Воздух
из хранилища удаляется через вытяжные шахты 1 вентилято-
рами, установленными на крыше, а поступает через приточную
шахту 5. При необходимости воздух подогревается электрока-
лорифером 9, который устанавливается с вентилятором 5.
При хранении продукции в контейнерах еще более эффективно
можно применять общеобменную вентиляцию, которая состоит из
вытяжной и приточной подсистем. Вытяжную вентиляцию осу-
ществляют обычными вентиляторами ВО-7, ВО-5,6 или осевыми,
установленными в боковых и торцевых стенах хранилища. Они
выбрасывают теплый наружный воздух, а холодный вследствие
естественной циркуляции поступает в хранилище через решет-
чатые двери и приточные шахты, расположенные внизу. Общая
площадь приточных проемов должна быть в 3 раза больше общей
площади отверстий вытяжных вентиляторов.
При отключенных вытяжных вентиляторах, когда температура
внутри хранилища ниже, чем снаружи, для снятия разницы тем-
ператур (градиента) у потолка и пола применяют внутриобмен-
ную вентиляцию. Вентиляторы устанавливают рассредоточенно в
верхней зоне, но поток воздуха направляют вниз. Из общего
количества вентиляторов 60% работают для удаления воздуха из
хранилища, а 40%-для внутреннего вентилирования.
При хранении картофеля и овощей навалом в закромах 2
(рис. 91) или сплошным слоем воздух для охлаждения подают по
258
Рис. 91. Схема расположения вентиляционных каналов
магистральным каналам 5. Из них он по распределительным ка-
налам 4 поступает под решетчатый пол 3 в трехгранные решет-
чатые каналы 7 при хранении в закромах или по каналам 8 при
хранении навалом сплошным слоем. Выходит воздух через вы-
тяжные шахты /. При необходимости холодный воздух может
поступать в хранилище через решетчатые ворота тамбура 6.
В зависимости от типа и вместимости в хранилище может
быть установлено несколько вентиляторов: два, четыре, шесть
и т. д. Например, в хранилище на 2000 т при навальном спо-
собе хранения картофеля и овощей применяют следующую схему
системы активного вентилирования (рис. 92). Вентиляторы /
подают наружный Н и рециркуляционный Р воздух в пристенные
магистральные каналы 5. Смесительным клапаном 2 воздух сме-
шивается в требуемом соотношении для получения необходимой
температуры его. Возможна подача только наружного или ре-
циркуляционного воздуха. Приточный воздух /7, пройдя через
продукцию, удаляется (воздух У) через вытяжные шахты 7 с
клапанами 8,
Рис. 92. Схема активной вентиляции хранилища картофеля и овощей
17*
259
Рис. 93. Схема смесительного кла-
пана
Подача воздуха в магист-
ральные каналы регулируется
шиберами 9, в распредели-
тельные каналы 4 - шиберами
5. Разделительная дверь 6 в
магистральном канале откры-
вается в тех случаях, когда
один из вентиляторов выходит
из строя и необходимо исполь-
зовать другой, установленный
в этом же канале, но с про-
тивоположной стороны.
Смесительный клапан КПШ
(рис. 93) прикрепляется к
воздуховоду приточной шахты 1
и к магистральному воздухо-
воду 6. Смесительная заслонка
5 с противовесом 3 соединена
с исполнительным механизмом 2
марки МЭО-10. В положении Б заслонка обеспечивает смешивание
наружного и рециркуляционного воздуха из воздуховода 4 в
смесительной камере 7, в положении В в магистральный возду-
ховод поступает только рециркуляционный воздух, а в положе-
нии Л - только наружный.
В нижней части приточной шахты над смесительной камерой
установлен подогреватель 8 смесительного клапана. Исполни-
тельный механизм 2 работает от системы автоматики «Среда-1»,
ШАУ-АВМ, «Среда-2» и др.
Для поддержания высокой относительной влажности применяют
увлажнители воздуха различных систем. При хранении лука,
наоборот, часто требуется осушить воздух, что обычно трудно
сочетать с хранением при низкой температуре минус 1...3° С.
Наиболее целесообразно осушение воздуха вымораживанием.
Способ был разработан Ленинградским институтом холодильной
промышленности, обеспечивает автоматическое поддержание
температуры минус 1...3° С и относительной влажности воз-
духа 75 ± 5%.
При включении системы (рис. 94) вентиляторы 3 воздухо-
охладителя 1 работают в режиме рециркуляции. При этом воздух
температурой минус 1° С и относительной влажностью 80% заби-
рается из камер хранения лука и продувается через батарею 2,
где он охлаждается до температуры минус 5...минус 7° С. В
результате влага из воздуха вымораживается, но относительная
260
Рис. 94. Система осушения воздуха в лукохранилище при размещении воздухо-
охладителей на постаменте
а, б “вне камеры: в-в камере с подвесным воздухоохладителем
Рис. 95. Схема комплекса по приемке, обработке и хранению картофеля вме-
стимостью 5000 т (ТП 701-4-101)
261
влажность остается около 100%. Затем трубчатым электрона-
гревателем 4 повышается температура воздуха до минус 3° С и
он подается в камеру хранения по воздуховоду 6. Относитель-
ная влажность воздуха при этом снижается до 70%. Контроль за
работой установки осуществляется при помощи датчика 5 реле
температуры.
Комплексы. Они включают в себя несколько зданий и соору-
жений. Например, в комплекс (рис. 95) по приемке, обработке
и хранению картофеля вместимостью 5000 т (ТП, 701-4-101) вхо-
дят секция А хранения продукции; камера Б для размещения
вентиляторов; холодильная камера В; бытовые помещения Г;
навес Д, где размещено оборудование для приемки и очистки
картофеля от примесей и мелких фракций; помещение Е для
сортировки и упаковки клубней по массе; грузовой коридор Ж
для установки конвейера.
Машины с картофелем прибывают на площадку 12 для раз-
грузки продукции в приемный бункер 11 марки ПБ-4. На ворохо-
очистителе 10 удаляются земля и растительные примеси, кото-
рые подаются в бункер 9. На сортировочной машине 8 марки
КС-40 отделяются мелкие клубни, которые направляются в дру-
гой бункер 9, а очищенные клубни после доработки на пере-
борочном столе 7 типа СПУ-15 ленточным конвейером 2 марки
КЛП-6М подаются к транспортеру-загрузчику 1 марки ТЗК-ЗО,
который формирует насыпь картофеля в секции длительного
хранения.
Выгружают картофель из секции при помощи транспортера-
подборщика 3 марки ТХБ-20, конвейерами '2 он подается на
линию товарной обработки 6 марки ЛФКС-600 и на переборочные
столы 7 марки СПУ-15. Перебранный картофель затаривают в
мешки и электропогрузчиками 13 марки ЭП-086-3,0 вывозят на
площадку для загрузки в автотранспорт. Образовавшиеся при
сортировке отходы переносными конвейерами 4 удаляют из цеха
в автоприцеп 5.
Требуемый режим хранения поддерживают системой отопления,
вентиляции и охлаждения. В вентиляционной шахте каждой
секции размещают по два приточных вентилятора 16 марки ЦЧ-70
№10, по два воздухоохладителя, а в самой секции - по два
воздухонагревателя для подогрева воздуха в верхней зоне зи-
мой. Подачу воздуха от вентилятора в вентиляционные каналы
14 регулируют шиберами 15.
Комплекс для хранения и обработки лука-севка, лука-
выборка, лука-матки на 1500 т (ТП 813-2-8) имеет следующие
помещения и оборудование (рис. 96): секции А для хранения
лука, сортировочную Б, где установлено оборудование для
отминки лука от пера и сортировки от примесей, приемно-
сушильное отделение В, грузовой коридор Г для размещения
262
Рис. 96. План комплекса на 1500 т для хранения и обработки лука-севка,
лука-выборка или лука-матки (ТП 813-2-8).
ICгрелками показано движение лука]
транспортеров, вентиляционную камеру Д для установки вен-
тиляторов.
Лук из бортовых машин выгружают в приемный бункер 11 из
комплекта ТХБ-20 при помощи автопогрузчика 12 марки ГУАР-15,
а из самосвалов - непосредственно в бункер. Из него ворох
лука поступает на очистительный грохот 13 марки ОГЛ-6, где
отделяются земля и другие мелкие примеси, которые наклонным
транспортером 15 направляются в бункер 14 для примесей.
Очищенный лук подается распределительным транспортером 9 в
сушильные закрома 16.
Просушенный лук транспортером 10 марки ТБ-50 передается
на лукоотминочную машину 8 (ЛПС-6А) для удаления пера.
После отминки пера лук поступает в сортировочную машину 5
(СЛС-7А) для отделения лука-выборка, лука-севка, лука-матки.
Подсортировывают лук на переборочном столе б. Рассортиро-
ванный лук накапливается в бункерах 7, а затем передвижным
ленточным конвейером 4 подается в секции хранения, где при
помощи транспортера 3 марки ТЗК-ЗО формируют насыпь лука.
После хранения лук из секций выгружается транспортером-
подборщиком 1 и системой транспортеров 2 (СТХ-30) направ-
ляется на сортировку.
Комплекс по приемке, обработке и хранению продовольст-
венной моркови на 500 т (рис. 97) состоит из администра-
тивно-бытовых помещений А, зарядной Б для подзарядки акку-
муляторных батарей электропогрузчиков, электрощитовой В,
цеха товарной обработки Г, секций хранения Д, навеса Е с
263
стимостью 500 т для приема, об-
работки и хранения продовольст-
венной моркови (стрелками показа-
но движение воздуха)
установленными над ним компрессорами 13 холодильных машин
ХМФ-32 и навеса Ж, под которым установлен приемный бункер 11
сортировально-очистительной линии для послеуборочной обра-
ботки моркови.
На комплексе имеется следующее оборудование: автораз-
грузчик 1 марки ГУАР-15М, наклонный транспортер 3 для уда-
ления примесей в автоприцеп 2, контейнероопрокидыватель 4,
весы 5, контейнеры 6 для хранения продукции, переборочные
столы 7, транспортеры 8 и 9, сортировочная машина 10.
В камерах хранения установлены воздухоохладители 12 хо-
лодильной машины ХМФ-32 и осевые вентиляторы 06-300 № 8 для
перемешивания воздуха камер. Контейнеры (ящичные поддоны) с
продукцией устанавливают в камерах электропогрузчиками ЭП-
0806 или другими. Для взвешивания контейнеров используют
весы РП-2Ц136.
5.3. Устройство холодильников
Холодильники (фруктохранилища) могут быть с холодильными
машинами, установленными над навесами или в машинном отде-
лении, со станциями газовых сред или без них и т. д.
264
Фруктохранилище из легких металлических конструкций вме-
стимостью 1000 т плодов (рис. 98) имеет камеры хранения Л;
навесы Б для установки холодильных машин ХМФ-32; помещение В
для размещения электрощитовой, вентиляционной камеры, теп-
лового пункта, кладовой уборочного инвентаря, конторы и
бытовых комнат; цех товарной обработки Г; грузовой коридор
Д; навесы для тары Е.
Для загрузки и выгрузки контейнеров или поддонов 8 ис-
пользуют электропогрузчик 1 марки ЕВ.687.45.11, электро-
погрузчик 2 марки ЕВ.687.22.11 и электроштабелер 3 марки
ЕВ.418.56.4.
В цехе товарной обработки плодов Г установлены контей-
нероопрокидыватель 4 марки ОКП-6, линия товарной обработки
плодов 5 марки ЛТО-ЗА, подвесной конвейер 6 марки ЦПК-80Р,
Рис. 98.' План размещения помещений и технологического обору-
дования во фруктохранилище на 1000 т (ТП 813-3-16.87)
265
циферблатные платформенные весы 7 марки РП-1Ц13М. Плоды
хранят в контейнерах или ящичных поддонах 8.
Холодильник для фруктов вместимостью 3000 т с цехом то-
варной обработки производительностью 5000 т плодов в год
имеет следующие помещения (рис. 99): шесть камер хранения А
в обычной среде, четыре камеры хранения Б с РГС, навес В,
грузовой коридор Г, цех товарной обработки плодов Д, машин-
ное отделение Е холодильной установки 21А280-7-1, станцию Ж
газовых сред УРГС 2Г, насосную 3, помещение И для размещения
электрооборудования, теплового пункт, служебные и бытовые
комнаты.
В цехе товарной обработки имеется контейнероопрокиды-
ватель 4 марки ОКП-6, линия товарной обработки плодов 5,
подвесной конвейер 6 марки ПНЦ-80, циферблатные рычажные
передвижные весы 7 марки РП-Щ13Н, электропогрузчики 1 марки
ЕВ.687.22.И и 2 марки ЕВ.687.45.11. Плоды хранятся в ящич-
ных поддонах 5. Для поддержания режимов хранения плодов
имеются два агрегата винтовых компрессоров марки 21А280-7-1
и газогенераторная установка УРГС 2Г. Навес В служит для
хранения тары, поддонов.
Рис. 99. План размещения помещений и оборудования во фруктохранилище на
3000 т (ТП 813-3-19.88)
266
Камеры с регулируемой газовой средой. Хранение плодов и
овощей в камерах с регулируемой газовой средой основано на
замедлении биохимических и физиологических процессов в
объектах хранения за счет уменьшения концентрации кислорода,
увеличения диоксида углерода до заданных пределов. Например,
для большинства сортов яблок оптимальный состав тазовой сре-
ды: О2-2...3%, СО2-2...5%, N2 - 92...94%. Для овощных
культур состав газовой среды может быть несколько иным, все
~ зависит от особенностей сорта и культуры.
Для обеспечения требуемого состава газовой среды необ-
ходимо обеспечить герметизацию камер. Ее проверяют по избы-
точному давлению в диапазоне 250...50 Па или по изменению
созданной концентрации диоксида углерода.
Испытание на герметичность путем избыточного давления
должны производить в незагруженной, тщательно герметизиро-
ванной камере при одинаковых температурах внутри и снаружи и
отключенной холодильной установке. Необходимая степень гер-
метизации считается допустимой, если давление с 250 Па па-
дает до 50 Па за время не менее 8 мин.
Для окончательной проверки герметичности камер с РГС в
камерах искусственно создают концентрацию диоксида углерода
10% и измеряют ее через 24 ч. Температура в камере должна
соответствовать температуре хранения продукции.
Оценку герметичности камеры осуществляют по формуле
P^C/Cq, где Со - концентрация диоксида углерода в начале
испытаний; Сг - концентрация его через 24 ч.
Герметичность камеры считается удовлетворительной, если
величина Р составляет 0,85...0,9 при создании нормальных
газовых сред и 0,97...0,98 - субнормальных. Давление прове-
ряют жидкостным тягонапоромером ТНЖ или //-образным жидкост-
ным манометром с ценой деления 10 Па, а содержание О2 и
СО2 - газоанализаторами ОРСа, Норза, ВТИ, ГХП-ЗМ и др;
Для создания РГС используют три типа оборудования: газо-
генераторы, основанные на сжигании кислорода в атмосферном
воздухе с помощью сжиженного пропан-бутана или природного
газа, мембранные газообменники пассивного типа и газораз-
делительные установки типа БАРС, основанные на избирательной
диффузии О2, СО2 и N2 через полимерные мембраны.
Принцип действия пассивного газообменника показан на рис.
100 (фирма «Rhone Poulenc»). Газовая среда при помощи вен-
тиляторов 4 и 8 пропускается через рукава газообменника 5,
который изготовлен из тонкослойной полидиметилсилоксановой
полимерной мембраны б. Под действием парциальных давлений
газов в камере хранения 2 и в атмосфере воздуха азот,
диоксид углерода и летучие вещества (ЛВ) плодов через мем-
брану удаляются вентилятором 7 в атмосферу, а кислород из
267
Рис. 100. Камера для хранения плодов в контролируемой атмосфере,
оборудованная газообъменником-диффузором фирмы «Phone Poulenc»:
Рис. 101. Установка БАРС
268
атмосферы поступает в камеру и используется на дыхание с
образованием диоксида углерода. Давление в камере и в атмо-
сфере регулируется гидравлическим затвором 7, перемешиваемая
газовая среда перемещается внутри камеры с помощью венти-
лятора 3. Через 20...25 сут в . камере создается заданная га-
зовая среда. Длительность выхода на необходимый режим яв-
ляется существенным недостатком метода.
Установка БАРС (блок автоматического регулирования среды)
(рис. 101) обеспечивает создание требуемой газовой среды для
хранения продукции до 1000 т.
Загрузив камеру плодами, включают установку. При помощи
вентиляторов 7 обеспечивают циркуляцию газовой среды из ка-
мер через последовательно соединенные мембранные аппараты 3,
установленные в азотном генераторе 2. В аппаратах входящий
поток газовой среды из камеры 9 разделяется на два: один
обогащается кислородом, второй - азотом. Газовый поток, обо-
гащенный кислородом, выводится в атмосферу при помощи ва-
куумных насосов 4, а газовый поток, обогащенный азотом, вен-
тилятором 7 возвращается в камеру хранения.
После снижения концентрации кислорода в камерах до 4...6%
БАРС выключают и в течение 2...4 сут в результате дыхания
плодов в камерах накапливается диоксид углерода и снижается
концентрация кислорода. При достижении верхнего допустимого
предела содержания диоксида углерода установка включается
автоматически и избыток его выводится вентилятором 5 при
помощи газообменника 6 в атмосферу, а газовая среда с за-
данным составом поступает обратно в камеру хранения. Коли-
чество азота при этом остается постоянным.
Установка БАРС обеспечивает выход на заданный режим га-
зовой среды через 2...4 сут. Она экологически чиста, для ее
работы не требуются газы, сорбенты и азот, обеспечивает со-
держание кислорода и диоксида углерода в широких пределах.
Обслуживает установку один оператор. Заданный режим контро-
лируется системой автоматического управления 7 и системой
газового анализа 5.
Газогенераторы. Оборудование для генерации РГС путем
сжигания углеводородных газов состоит из генератора, ап-
парата очистки и нескольких дополнительных элементов. Се-
рийно выпускается установка УРГС2Б, состоящая из генератора
ГНС2Б и аппарата очистки АО2Б.
Устройство установки УРГС2Б позволяет использовать от-
дельно генератор, аппарат очистки или установку в целом.
Генератор применяется при необходимости снижения концентра-
ции кислорода и повышения диоксида углерода, аппарат очист-
ки - в случае чрезмерного роста концентрации диоксида угле-
рода и падения концентрации кислорода. Установка включается
269
Рис. 102. Установка регулирования газовых сред УРГС2Б:
а- аппарат очистки; б-генератор
только при условии одновременного роста концентрации кисло-
рода и диоксида углерода.
При сжигании 1 м3 природного газа в 9,71 м3 воздуха по-
лучается 2 м3 водяных паров, 1 м3 диоксида углерода, 0,04 м3
непрореагировавшего кислорода и 7,67 м3 азота; при сжигании
1 м3 сжиженного газа-4,5 м3 водяных паров, 3 м3 СО2, 0,11
м3 О2 и 22,1 м2 N2 соответственно. В итоге можно получить из
1 м3 природного газа 9 м3 газовой среды, а при сжигании 1 м3
сжиженного газа - 26 м3 газовой среды.
Генератор ГНС2Б установки УРГС2Б (рис. 102) имеет горелку
29, в которую через трубу 28 поступает воздух, а через сопло
31 газ идет по газопроводу 26. Рядом с соплом находится
свеча зажигания 30. Камера сгорания 23 имеет водяную рубашку
охлаждения 20, горелочный камень 21, слой дробленого ката-
лизатора 22 из огнеупорной каталитической керамики. Нижняя
часть камеры сгорания 23 заполнена керамическими кольцами
Рашига размером 25 х 25 мм (КК-25). Для охлаждения ее в
водяную рубашку 20 через трубу 25 поступает вода из градирни
и выходит обратно в градирню через трубу 27. Внизу генера-
тора имеется конденсатосборник 24, вода из которого отво-
дится в градирню через сливное устройство 13.
Образовавшаяся газовая среда из камеры сгорания поступает
для дальнейшего охлаждения в контактный холодильник 14, за-
270
полненный керамическими кольцами КК-10 (кольца Рашига разме-
ром 10x10 мм). В холодильник через трубу 17 подается вода,
распиливаемая разбрызгивателем 16, над которым имеется от-
бойный слой колец 18 (кольца КК-10). Газовая смесь через
трехходовые клапаны 11 и 19 выходит в атмосферу, в хранилище
или во влагоотделитель 12, а из него - в аппарат очистки
АО2Б.
Влагоотделитель заполнен керамическими кольцами 15 (КК-
25). Трехходовой клапан И служит для подачи газовой смеси
из генератора или из камеры хранилища вентилятором 10 ре-
циркуляции в аппарат очистки АО2Б. Работа газогенератора
регулируется с помощью щита управления и контроля 32.
Генератор ГНС2Б имеет производительность по газовой среде
60...120 м3/ч; обеспечивает состав газовой среды (%): кис-
лород 0,4...0,8, диоксид углерода 11,2...13,8, азот-ос-
тальное. Расход газа природного 6,7... 13,4 м3/ч, сжиженного
2,4...4,8 м3/ч, воды с применением градирни 0,3...0,6, без
градирни 1,5...3,0 м3/ч, электроэнергии 0,6 кВт.
Газовая среда из воздухоохладителя через верхний четы-
рехходовой пробковый кран 7 поступает в секции адсорбера 5 и
8, заполненные активным углем 4, а из них вентилятором ре-
генерации 3 через нижний четырехходовой пробковый кран 2 - в
хранилище через трубу 1. Секции адсорбера работают пооче-
редно: одна на поглощение СО2, а другая - на регенерацию от
СО2 атмосферным воздухом. Поток газовой смеси и воздуха из
одной секции в другую осуществляется четырехходовыми кранами
2 и 7, сброс воздуха регенерации в атмосферу идет через тру-
бу 6. Работа аппарата очистки регулируется щитом управления
и контроля 9.
Аппарат очистки АО2Б имеет производительность по газовой
среде 60... 190 м3/ч, состав среды на выходе: кислород -
0,4...0,3%, углекислого газа нет, азот - остальное, расход
электроэнергии 5,1 кВт.
Научно-производственной фирмой «Газтоп» разработана
установка регулирования газовых сред УРГС-120ГТ. Она состоит
из генератора газовых сред ГГС-120ГТ2 и аппарата очистки
АО-ЗООГТ1. Генератор предназначен для снижения содержания
кислорода и повышения содержания углекислого газа в атмо-
сфере хранилищ, а аппарат очистки-для регулирования со-
держания углекислого газа в период хранения.
Получение РГС в генераторе основано на каталитическом
сжигании природного или сжиженного газа, а очистка газовой
среды от избытка диоксида углерода - на использовании ак-
тивного угля.
Одна установка УРГС-120ГТ обеспечивает создание газовой
среды для хранения плодов до 2000 т, овощей-до 1300 т.
271
Производительность по газовой среде 120... 135 м3/ч, адсорб-
ционная производительность при 3% СО2 — 11,9 кг/ч. Установка
поддерживает состав газовой среды в пределах:
О2 - 0,4...0,8%, СО2-0,13%, остальное - азот.
5.4. Технологическое оборудование хранилищ
и холодильников
К технологическому оборудованию относятся машины и меха-
низмы для приемки, обработки, погрузки и разгрузки продукции
плодов и овощей. При обработке продукции до и после хранения
требуется ее сортировка по качеству, калибровка по размеру
(например, картофель на семенной, продовольственный и тех-
нический или кормовой), удаление сорной примеси и т. д.
Перед реализацией продукцию часто следует фасовать в тару.
Во многих случаях для этих целей используют специальные по-
точные линии.
Транспортеры. В хранилищах и холодильниках установлены
различные транспортеры и системы их.
Транспортер-загрузчик ТЗК-ЗО предназна-
чен для загрузки картофеля, моркови, свеклы (столовой, кор-
мовой и сахарной), лука и капусты в хранилища с въездными
воротами, имеющими ширину не менее 3,5 м и высоту не ме-
нее 3 м, а также в бурты на стационарных буртовых пло-
щадках.
Транспортер-загрузчик принимает продукцию от самосвальных
автомобилей и тракторных тележек грузоподъемностью до 8 т и
от различных транспортеров, укладывает ее на хранение слоем
до 6 м в сплошной штабель или закрома, загружает в больше-
грузные автомобили и железнодорожные вагоны, с дополнитель-
ным приспособлением ТПК-30 (транспортер-подборщик) исполь-
зуется для выгрузки картофеля, корнеплодов и лука из хра-
нилищ навального хранения. Эксплуатируется транспортер-
загрузчик от электросети переменного тока 380 В. Его приме-
нение экономически оправдано в хранилищах вместимостью более
1000 т, а в хранилищах меньшей вместимости необходима систе-
ма транспортеров ТХБ-20.
По заказам потребителей транспортер-загрузчик ТЗК-ЗО по-
ставляется в трех модификациях: ТЗК-ЗОА-для загрузки кар-
тофеля, корнеплодов и лука-репки; ТЗК-ЗОА-1 - для загрузки
капусты и кормовых корнеплодов; ТЗК-ЗОА-2 - для загрузки
картофеля, столовых корнеплодов, лука-репки и выгрузки из
хранилищ картофеля, лука и корнеплодов при агрегатировании с
ТПК-30 (табл. 21).
272
21. Производительность транспортера-загрузчика, т/ч
Продукция ТЗК-ЗОА ТЗК-ЗОА-1 ТЗК-ЗОА-2
Картофель 50 — 40
Корнеплоды 40 40 32
Капуста — 30 —
Лук 30 — 24
Транспорте р-з а г р у з ч и к ТЗК-ЗОА-2 (рис.
103) имеет приемный бункер 2 с подвижным дном в виде лен-
точного транспортера. Вместимость бункера 4 т. Перед ним
крепятся въездные пандусы /. Бункер опирается на передний 3
и задний ведущий 5 мосты. Подъемный ленточный лопастной
транспортер 10 длиной 2450 мм служит для подъема продукции к
выгрузному транспортеру (стреле) 8 длиной 5...8 м, при по-
мощи поворотной колонки 6 вращается в горизонтальном на-
правлении, а при помощи гидроподъемника 7 поднимается на
высоту от 0,3 до 6 м в вертикальном направлении.
Привод полотна приемного бункера осуществляется от элект-
родвигателя через червячный редуктор и цепную передачу, ко-
торые смонтированы на раме-транспортера-загрузчика.
Полотно подъемного транспортера приводится в движение
электродвигателем через контрпривод, состоящий из клиноре-
менной и цепной передач, смонтированных на транспортере.
Рама выгрузного транспортера выполнена из двух само-
стоятельных ферм: одна длиной 5 м, другая-3 м. Это дает
возможность изменять длину стрелы от 8 до 5 м в зависимости
от условий работы. Поворот колонки стрелы осуществляется
электроприводом 4.
Гидросистема предназначена для подъема и опускания при-
емного бункера при переводе машины из рабочего положения в
транспортное и обратно, изменения угла наклона выгрузного
Рис. 103. Транспортер-загрузчик ТЗК-ЗОА-2
18 Зак. 809
273
транспортера машины и поворота колес. Все механизмы машины
включаются и выключаются при помощи пульта управления 9.
Для загрузки капусты в хранилище сконструирован ТЗК-ЗОМ,
который отличается от серийного ТЗК-ЗО тем, что между
подъемным транспортером 10 и выгрузным (стрелой) 8 устано-
вили приспособление - листоотд ел итель с боковым транспор-
тером. При поступлении кочанов с подъемного транспортера
свободные листья через зазоры между вальцами листоотделителя
падают на боковой транспортер и удаляются, а кочаны посту-
пают на стрелу.
Привод рабочих органов осуществляется через редуктор от
электродвигателя. При необходимости приспособление снимается
и транспортер используется, как обычно.
Транспорте р-п одборщик ТПК-30 (рис. 104)
состоит из питателя /, ленточного полотна 2, рамы 4 с боко-
выми щитками 3, привода 7, системы навески 6 на ТЗК-ЗО и
ограждающей доски 5. Производительность подборщика 30 т/ч.
Работу его регулируют с пульта управления ТЗК-ЗО.
Система транспортеров СТХ-30 предназ?
начена для загрузки и выгрузки картофеля и овощей при на-
вальном способе хранения. Система состоит из приемного бун-
кера ПБ-15, подъемного транспортера ТА-ЗОА, пяти ленточных
транспортеров СТХ-02000; длина каждого по 6 м.
Приемный бункер ПБ-15, унифицированный с приемным бун-
кером картофелесортировального пункта КСП-15Б, имеет коры-
тообразную форму с подвижным дном из ленточного транспор-
тера. Подъемный транспортер--с лопастями на втулочно-
роликовых цепях, наклон его изменяют перемещением опоры ко-
лесного хода. Движение всех лент осуществляется с пульта
управления электродвигателя. Все транспортеры переносные. ,
Продукцию загружают в приемный бункер, из которого она
подается на ленточные транспортеры, с них - на подъемный, а
с него - к месту загрузки на хранение. Количество исполь-
зуемых ленточных транспортеров зависит от расстояния до
места загрузки. Выгрузка продукции осуществляется в обратном
порядке. Производительность системы транспортеров СТХ-30 до
15 т/ч, высота загрузки до 2,8 м. Общая длина транспортеров
38 м, потребная мощность 8,7 кВт. ;
Система транспортеров ТХБ-20 предназна-
чена для загрузки и выгрузки картофеля и овощей при наваль-
ном способе хранения сплошным слоем или в закромах. Система
состоит из следующих частей: роликового подборщика ТХБ-01,
верхнего ТХБ-02 и нижнего ТХБ-03 транспортеров, тележки ТХБ-
04, переносного трехметрового транспортера СТМ-01, четырех
шестиметровых транспортеров СТМ-02, подъемного транспортера
ТПЛ-30, приемного бункера ПБ-15 и пульта управления.
274
Рис. 104. Транспортер-подборщик ТПК-30
Все транспортеры в рабочем положении соединяются между
собой шарнирно с помощью поворотных кругов. При загрузке на
первом месте устанавливают приемный бункер ПБ-15, а при вы-
грузке - подборщик ТХБ-01. Производительность системы ТХБ-20
20 т/ч, установленная мощность 11,5 кВт, высота загрузки
продукции до 3,7 м, общая длина 38 м.
Система транспортеров ТХБ-20А состоит
из модернизированного подборщика ТПК-ЗОА с телескопическим
выдвижным транспортером, трех основных шестиметровых ТХБ
13.000, трехметрового переносного ТХБ 14.000, подъемного
(загрузочного) ТХБ 15.000 транспортеров и приемного бункера
ТХБ 16.000. Подъемный транспортер оборудован электроприводом
механизма подъема стрелы.
Подборщик ТПК-ЗОА имеет носовой клиновидный рабочий
орган и может состыковаться с любым элементом технологи-
ческого оборудования комплекта и с транспортером-загрузчиком
ТЗК-ЗОА. Приемный бункер обеспечивает торцевую разгрузку
транспортных средств.
Производительность системы на загрузке 30 т/ч и на вы-
грузке 22 т/ч, высота загрузки 4 м, расход электроэнергии
0,45 кВт/ч.
Автопогрузчики, электропогрузчики и электроштабелеры. Это
самоходные подъемно-транспортные машины, предназначенные для
погрузки, выгрузки и перемещения на небольшие расстояния
различных грузов. Плоды, овощи и картофель транспортируют в
ящиках, установленных на поддоны, или в контейнерах. По-
грузчик производит захват груза, подъем на требуемую высоту,
укладку в штабель и разгрузку его. Автопогрузчики применяют
при работе на открытом воздухе, электропогрузчики - в ос-
новном при работе в хранилищах и холодильниках, а также на
открытом воздухе.
Проводить работы автопогрузчиком внутри помещения нельзя,
особенно в холодильниках, так как выхлопные газы ядовиты для
человека и нарушают режим хранения плодов и овощей.
Техническая характеристика погрузчиков, применяемых при
хранении продукции, приведена в табл. 22.
22. Техническая характеристика погрузчиков
Марка Грузоподъем- ность, кг Высота подъема, мм Радиус пово- рота, мм
Автопогрузчики 40912 1000 2800 1650
4022м 2000 2800 2200
4014м 5000 3300 3550
Электропогрузчики аккумуляторные 4004 750 1600 1550
4004а 750 2800 1550
ЭП0801 800 3000
ЭП1008 1000 4500 2100
ЭП-205 2000 4500 2040
ЕВ-602 630 3300 —
ЕВ-687 1000 4500 1500
ЕВ-701 2000 3200 —
Электроштабелеры ЭШВ-186 500 4500 1680
Э1П-181 1000 2400 1420
100 5100 1420
ЭШПВ-1,0 1000 2800 1680
Навесной вильчатый погрузчик 350 2400 — '
ПВСВ-0,5 (с тракторами Т-25Л1, Т-30, Т-30, Т-ЗОА) Контейнероопрокидыватель КВ-1М 600 1900
с бункером и питателем Навесное приспособление КОН-0,5 500 2300 -
для опрокидывания контейнеров
(с тракторами Т-25Л, Т-25А1,
Т-30, Т-ЗОЛ)
Электроштабелеры в отличие от электропогрузчиков имеют
дополнительный механизм продольного движения грузоподъем-
ника, а ЭШПВ-1,0 также и механизм поворота грузоподъемника
вправо и влево на 90°.
Автопогрузчик состоит из грузоподъемного оборудования и
пневмоколесной ходовой части. В зависимости от расположения
рабочего оборудования на ходовой части различают погрузчики
с фронтальным (передним) грузоподъемником для перевоза груза
на вилочных подхватах и с боковым-для погрузки на плат-
форму и выгрузки с нее.
276
Рис. 105. Лвюиогрузник 4014
Автопогрузчик 4014 (рис. 105) работает от
двигателя внутреннего сгорания. Ходовая часть имеет раму 13,
на которой установлен двигатель 5, агрегаты и системы сило-
вой передачи и ходовое устройство - ведущий мост 12 и ось
10, прикрепленная к балке 6. Ось соединена с управляемыми
колесами шарнирно. Шарнирная подвеска позволяет сохранять
контакт всех колес при движении по площадке с неровностями и
распределять равномерно нагрузку на управляемые колеса. В
автопогрузчике имеется тормозная система 11.
Грузоподъемное оборудование 1 имеет вилочный подхват 14.
В концевой части погрузчика расположены противовес 8 и бук-
сирная скоба 7. Подъем груза осуществляется при помощи гид-
росистемы 9. Управление грузоподъемником производится при
помощи пульта 2 и руля 3 с рабочего места машиниста, которое
оборудовано мягким регулируемым сиденьем 4, расположенным в
кабине 75. Грузоподъемность погрузчика 5000 кг, высота
подъема 3300 мм, радиус поворота 3550 мм.
Электропогрузчик 4004А (рис. 106) работает
от аккумуляторных батарей 7. На подъемной колонке 2 крепится
Рис. 106. Электропогрузчик 4004Л
278
Рис. 107. Опорожни ।ел. контейнеров ОКП-6
а — общий вид, б - кантователь
вилочный подъемник-захват 7, который работает от гидравли-
ческого механизма 8. На рулевой колонке 4 имеется ручка
тормоза 5, при помощи которой фиксируется стационарное по-
ложение погрузчика в момент подъема и установки груза. Пульт
управления 5 погрузчиком находится рядом с сиденьем 6 во-
дителя.
Грузоподъемность электропогрузчика 750 кг, высота подъема
2800 мм, радиус поворота 1550 мм.
Опорожнитель контейнеров ОКП-6 вхо-
дит в состав механизированных линий товарной обработки пло-
дов ЛТО-ЗА и ЛТО-6. Предназначен для опорожнения стандартной
контейнерной или ящичной тары с плодами. Имеет две секции -
левую и правую, транспортер 2, приспособление для опорож-
нения 4 и пульт управления 10 (рис. 107). В каждой секции на
раме со стойками 1 и 8 установлены кантователи 3 и 6 и бун-
кера 5 и 7. В левой секции размещены масляный бак 7/ и при-
вод 72 транспортера, а в правой - привод 9 гидронасоса.
Кантователь состоит из рамы 20, двух направляющих стоек 18,
крышки 16 с клапаном 13, двух направляющих упоров 23 для
ориентирования контейнера, роликов 22, упора 75, двух гид-
роцилиндров 19 для вертикального перемещения крышки, крон-
штейнов 27, гидроцилиндра 14 управления клапаном. Для пре-
дохранения плодов от повреждения на крышке и клапане имеются
прижимные подушки 77. Если плоды поступают в ящиках, то на
опорожнителе закрепляют приспособление 4 и устанавливают на
нем по три ящика.
Бункера 5 и 7 служат для приема плодов и выгрузки их на
транспортер. Он состоит из рамы, днища, боковины, скобок и
фартуков. Равномерное и плавное поступление плодов на ленту
транспортера обеспечивается перемещением бункера и измене-
нием угла наклона его днища.
Транспортер 2 предназначен для приема плодов из бункера и
их подачи на сортировку на линию товарной обработки, состоит
из рамы, ведущего и ведомого барабанов, ленты, съемных бор-
тов, скатной доски и шторки. Транспортер приводится в дейст-
вие электродвигателем через редуктор, клиноременную и цепную
передачи. Работа опорожнителя осуществляется с пульта уп-
равления 10.
Линии товарной обработки плодов. Рассмотрим две линии:
ЛТО-ЗА и ЛТО-6.
Линия ЛТО-ЗА предназначена для отделения мелких пло-
дов, ручной сортировки по качеству, калибровки по размеру и
упаковки в тару. Линия представляет собой комплекс отдельных
машин, агрегатов и приспособлений единого технологического
процесса. Устанавливается в цехах товарной обработки плодов
в холодильниках или специальных помещениях.
280
Линия (рис. 108) состоит из сепаратора /, сортировочного
агрегата, рольгангов 2, 3 и 8 для перемещения ящиков. Плоды
из контейнеров подаются на сепаратор при помощи транспор-
тера-опорожнителя контейнеров ОКП-6. На сепараторе отде-
ляются мелкие плоды, а остальные подаются на сортировочный
агрегат.
Сортировщики, сидящие на стульях /4, установленных на
настиле /5, сортируют по качеству плоды, движущиеся по ро-
ликовому транспортеру 5. Нестандартные плоды сбрасывают в
ящики, установленные на настиле, плоды третьего сорта - в
лоток 13, а с него плоды ленточным транспортером 4 подаются
в ящики, установленные на рольганге 3 под сепаратором.
Плоды второго сорта ленточным транспортером 7 подаются на
вторую часть калибрующей секции 9. Оставшиеся плоды (высшего
и первого сортов) поступают на сумматор потоков 6, а затем
на первую часть калибрующей секции 9. Секция имеет пять ка-
либраторов, которые представляют собой замкнутые ленты с
круглыми отверстиями диаметром 55, 59, 63, 67 и 71 мм. Ленты
расположены последовательно, начиная с меньшего диаметра.
После калибровки плоды поступают в лотки 10. Плоды шестого
калибра (более 71 мм) скатываются с ленты по доске в соот-
ветствующий лоток. При ручной упаковке плоды высшего и пер-
вого сортов укладывают в ящики, установленные на упаковоч-
ных столиках 11. Если плоды загружают в ящики насыпью, то
пользуются упаковочным приспособлением 12, уменьшающим
высоту падения плодов. Ящики с упакованными плодами уста-
навливают на рольганги 8, где их доупаковывают, забивают и
маркируют. С рольгангов ящики устанавливают на поддоны для
отгрузки их электропогрузчиками. Работой линии управляют с
пульта 16.
Производительность линии ЛТО-ЗА 3,1 т/ч при сортировке,
калибровке и упаковке или 6,4 т/ч без калибровки. Обслужи-
вают линию соответственно 14 и И человек, установленная
мощность 3,9 и 2,8 кВт.
Линия ЛТО-6 отличается от линии ЛТО-ЗА некоторыми
особенностями в устройстве сепаратора, возможностью регули-
рования расстояния между роликами от 40 до 50 мм. У калибро-
вочного агрегата под рабочими ветвями транспортеров-
калибрователей установлены гасители и улавливатели, умень-
шающие травмирование плодов при их падении. Производи-
тельность линии ЛТО-6 составляет 16 т/ч, обслуживает ли-
нию 21 человек, установленная мощность электродвигателей
5,87 кВт.
Установка для обработки плодов защитными покрытиями. Для
предотвращения поражения плодов физиологическими заболе-
ваниями их обрабатывают защитными препаратами перед заклад-
281
кой на хранение. В качестве
препаратов используют раствор
хлористого кальция, ГЛЕС,
протексан и др.
Во ВНИИС им И. В. Мичу-
рина разработаны стационарные
установки УЗП-10 и УЗП-10А.
Установка УЗП-10
(рис. 109) работает следующим
образом. Контейнеры с плодами
электропогрузчиком устанав-
ливаются на транспортер 2, с
которого при помощи подвиж-
ного приспособления 1 для
захвата тары и тельфера 11
они опускаются в емкость 4 с
водой. При этом включается
насос 5 И при помощи душевого Рис. 109. Установка УЗП-10
устройства 12 плоды обмы-
ваются водой. В воду воздушным компрессором 3 через барботер
13 подают воздух для перемешивания воды с целью более тща-
тельного обмывания плодой.
После мойки контейнеры выдерживают над емкостью 4 для
стекания воды, а затем их перемещают в емкость 6 с раство-
ром препарата. Перемешивание раствора осуществляют при
помощи насоса 7 и системы смешивания 14. После выдержки в
растворе и стекания его излишков контейнеры подают на
транспортер 8, а с него электропогрузчиком - в холодильник
на хранение.
Установка имеет узел приготовления маточного раствора 9 и
пульт управления 10.
Установку УЗП-10 обслуживают три человека, ее произво-
дительность 6,5 т/ч, объем емкости для раствора, в который
опускают одновременно 4 контейнера, 9,1 м3, а объем раствора
7,0 м3. Установленная мощность 14,5 кВт.
Установка УЗП-10А (рис. 110) работает следующим
образом. Контейнер 1 при помощи электропогрузчика устанав-
ливается на рольганговую секцию /2, а затем механизмом 8
возвратно-поступательного движения, толкателями 5 переме-
щяется в моечное устройство 2. После мойки контейнер захва-
том 9 подается на рольганговую секцию 11 механизма 3 верти-
кального перемещения, который опускает его в емкость 10 с
раствором. Ограничитель 4 удерживает плоды в контейнере от
всплывания из раствора.
После выдержки в растворе контейнер подают на рольганго-
вую секцию 7, на которой они находятся до тех пор, пока
283
Рис. 110. Усшнонка УЗН-10Л
крайний контейнер 6 не будет снят с установки и отправлен в
холодильник.
Установку УЗП-10А обслуживает один человек, производи-
тельность 1,0 т/ч, объем емкости для мойки и для раствора по
2,7 м3, объем раствора 2,0 м3. Обрабатывают по одному кон-
тейнеру. Установленная мощность 20 кВт.
5.5. Системы автоматического регулирования
и поддержания режима хранения
Для автоматического управления вентиляторами, нагрева-
телями и холодильным оборудованием в хранилищах и комплексах
используют системы автоматики «Среда-1», «Среда-2», ШАУ-АВМ
и др.
Система «Среда-1» выпускается по заявкам заказчиков в
трех вариантах: «Среда-1-5» для пяти, «Среда-1-6» для шести,
«Среда-1-8» для восьми вентиляционных камер с установкой
соответствующего количества блоков на стеллажах шкафа. Каж-
2X4
дый блок рассчитан на управление одной вентиляционной каме-
рой, двумя электрокалориферами и холодильной машиной.
На переднем плане шкафа системы расположены логометр и
переключатели точек замера температуры. Логометр показывает
температуру в массе продукции, в вентиляционных камерах, в
атмосфере, в верхней зоне хранилища. Логометром при помощи
переключателе измеряется температура в 39 точках. Универ-
сальный переключатель, установленный в нижней части шкафа,
позволяет переводить работу вентилятора на требуемый режим:
«Лечебный», «Охлаждение» или «Хранение».
Каждый блок при помощи переключателя переводится на авто-
матическое или ручное управление вентиляцией. Пуск венти-
лятора производится включением кнопки. Переключение работы
холодильной машины на автоматическое или ручное управление
осуществляется тумблером. Холодоснабжение может быть цент-
рализованным, т. е. от общей компрессорной установки, или с
использованием автономных холодильных машин. Переключение
холодоснабжения с одного вида на другой осуществляется
тумблером.
Система «Среда-1-8» устанавливается в хранилищах мак-
симальной вместимостью 5000 т, другие - в хранилищах до
5000 т. Она обеспечивает:
подачу наружного воздуха при его температуре более низ-
кой, чем в продукции;
периодическое по программе включение и выключение при-
точных вентиляторов в режиме циркуляции, рециркуляции или
смешивания воздуха;
подогрев или охлаждение воздуха до заданного режима;
аварийную защиту продукции от переохлаждения и пере-
грева;
автоматическое поддержание оптимальной температуры внутри
шкафа.
Установка термодатчиков системы «Среда-1» показана на
рис. 111. Температура в верхней зоне хранилища поддержи-
вается в пределах от -20 до +20° С терморегулятором БИЗ-11,
температура в массе продукции - БИЗ-12, вентиляционного
воздуха - БИЗ-11П.
На панели 1 блока управления размещены сигнальные и
контрольные лампочки от датчиков измерения температуры,
установленных в различных местах хранилища. В верхней зоне
хранилища размещен регулятор температуры V; датчик 7 и ре-
гулятор 6 установлены в массе продукции.
а Приточный воздух, поступающий в вентиляционную шахту /5,
контролируется датчиком 10, который находится рядом с ре-
гулятором температуры 11 приточного воздуха. Терморегулятор
12 защищает продукцию от подмораживания, устанавливают его в
285
Рис. 111. Схема расположения датчиков автоматики системы «Среда-1» секции
вместимостью 1000 т
магистральном приточном канале. Если наружный воздух слишком
холодный, то часть воздуха берется из хранилища при помощи
смесительного клапана 14. Для подогрева воздуха хранилища
имеется электрокалорифер 5. Циркуляция воздуха осущест-
вляется вентилятором 13. Выход воздуха из вентиляционного
канала 9 под продукцию регулируется шиберами 8. Логометр 3
показывает температуру датчиков, переключение которых про-
водится переключателем 2.
Датчик 16 управляет разницей температуры массы продукции
и наружного воздуха.
По аналогичному принципу работает система ШАУ-АВМ для
вентилирования одной камеры хранилища. В шкафу ШАУ-АВМ
установлены логометр Ш-6902, выключатели тумблера с пре-
дохранителями, терморегулятор РРТ-2, терморегулятор РТ-2.
Система обеспечивает дистанционное измерение температуры в
восьми точках и поддержание режима хранения, как и «Сре-
да-!».
286
Система «Среда-2» выпускается специально для лукохрани-
лищ, с ее помощью управляют 1 ... 4 вентиляционными установ-
ками. Система обеспечивает подачу воздуха в массу лука в
период просушивания температурой 25...35° С, в период про-
гревания - 45° С, обеспечивает аварийную защиту лука от пе-
регрева.
Диапазон регулирования температуры системы «Среда-1» от
-20 до +20° С, «Среда-2»-от -20 до +60° С, ШАУ-АВМ-от
-10 до +15° С. Точность регулирования температуры ±1° С.
I Увлажнители воздуха. Поддержание относительной влажности
воздуха в оптимальных пределах (для картофеля 90%, капусты и
^орнеплодов 92...95%, лука 60...80% в зависимости от тем-
пературы хранения, плодов 92...95% и т. д.) как в хранилищах
без искусственного охлаждения, так и в холодильниках играет
большую роль. При недостаточной влажности воздуха происходят
усушка продукции и снижение ее устойчивости к болезням, так
как увеличивается проницаемость клеток из-за снижения их
тургора. Прй слишком высокой влажности воздуха образуется
конденсат, что также способствует развитию болезней.
Для увлажнения воздуха применяют паровые увлажнители или
распиливание воды при помощи форсунки, вращающегося диска,
лопастных колес вентиляторов, кинетической энергии струи
воздуха и др.
Для паровых увлажнителей необходим значительный расход
электроэнергии, и вместе с паром в помещение вносится тепло-
та. Их обычно применяют тогда, когда необходимо хранить про-
дукцию при температуре ниже 0° С.
Ротационный (дисковый) увлажнитель
(рис. 112) состоит из перфорированного самобалансирующегося
Рис. 112. Ротационный увлажнитель воздуха
287.
диска 3 диаметром 500 мм, водозаборного конуса 4, водосбор-
ной воронки 5, бака 6 для воды с регулируемым поплавковым
клапаном, электродвигателя 1 мощностью 0,45 кВт при произ-
водительности от 40 кг/ч или 0,75 кВт при производительности
160 кг/ч воды.
Увлажнитель устанавливают в вентиляционном канале (в от-
верстие днища 2) так, чтобы края направляющего аппарата 7
были на уровне внутренней поверхности днища канала, а бак 6
под днищем.
Принцип работы увлажнителя следующий. При вращении водо-
заборного конуса 4 вода подсасывается к нижней поверхности ।
Рис. 113. Паровой увлажнитель воздуха АУВ
288
диска 5, растекается по ней в виде тонкой пленки и переме-
щается к кромке диска. Здесь вода срывается в виде мелких
капель и попадает в поток воздуха, возникающий между вра-
щающимся диском и направляющим аппаратом 7, с него крупные
капли воды возвращаются в бак.
Увлажнитель можно подвешивать под потолком и несущим
элементом строительных конструкций с помощью подвесок и
подключать к нему трубопровод для подачи воды и электро-
кабель.
По аналогичному принципу работает,ротационный распылитель
воды, разработанный в Венгрии. Распылитель подвешивают к
потолку камеры и подключают к нему водопровод и электро-
энергию. Электродвигатель одновременно вращает водозаборный
конус, диск и вентилятор, который подает увлажненный воздух
в камеру хранения. В баке для воды установлен поплавковый
регулятор уровня. Производительность увлажнителя до 6 л/ч
воды.
Автоматический паровой увлажнитель АУВ
рис. 113) применяют в фруктохранилищах. Он состоит из теп-
лоизолированного корпуса 7, в котором установлен трубчатый
электронагреватель 6 мощностью 0,16 кВт для подогрева воды.
Верхняя часть электронагревателя находится над уровнем воды
и служит для подогрева получаемого пара до 116-120° С. Уро-
вень воды поддерживается с помощью поплавковых клапанов 3 и
8. Подаваемую в подогреватель воду пропускают через проти-
вонакипное магнитное устройство 1 и фильтр 2. Образовавшийся
пар выбрасывается в поток холодного воздуха через выпускной
клапан 4 паропровода, установленный в крышке 5 корпуса. Про-
изводительность увлажнителя 20 кг/ч получаемого пара.
Форсунка типа 1Б-06 (рис. 114) применяется для
увлажнения воздуха, подаваемого по каналам под продукцию.
Она состоит из наконечника /, в котором просверлено отвер-
стие диаметром 0,8 мм, винтового распылителя воды 2 и гайки
9, соединяющей наконечник с трубой 6. В местах соединения
для герметизации устанавливают прокладки 3, 4 и 5, а также
кольцо 8. Для того чтобы отверстие наконечника форсунки не
забивалось взвешенными частицами воды, внутри трубы уста-
новлен сетчатый фильтр 7 (диаметр 12 мм).
Для использования данной системы в магистральный канал
устанавливают трубы с форсунками, закрепленные попарно. Одна
форсунка направляет факел воды по ходу потока воздуха, вто-
рая - против. Воду в форсунки подают из бака с поплавковым
клапаном уровня воды при помощи насоса. Воду до поступления
к форсункам пропускают через фильтр. Количество подаваемой в
форсунки воды регулируют вентилем, а ее давление контроли-
руют по манометру.
19 Зак. 809
289
Рис. 114. Форсунка типа 1Б-06 для распыления воды
Воздух, подаваемый вентиляторами, увлажняется в резуль-
тате мелкодисперсионного распыла воды форсунками и выходит
из магистрального канала в камеру хранилища через воздухо-
раздающие каналы. На один вентилятор ЦЧ-70 № 10 производи-
тельностью 30 тыс.м3/ч достаточно одного увлажнителя с двумя
форсунками.
5.6. Холодильные установки
Для хранения плодов и овощей, а также их замораживания,
хранения и транспортирования замороженной продукции тре-
буется холод. Он необходим и при предварительном охлаждении
свежих плодов и овощей для быстрого прекращения процессов
послеуборочного дозревания и продления сроков их хранения.
Холод получают с помощью холодильных машин и агрегатов.
В холодильных машинах производство холода осуществляется в
результате циркуляции одного и того же количества холо-
дильного агента, находящегося в замкнутой системе и ме-
няющего свое агрегатное состояние при испарении и конден-
сации. Замкнутая система холодильной машины-это компрес-
сор, конденсатор, испаритель и регулирующий вентиль, обес-
печивающий перепад давления между испарителем и конденса-
тором.
В холодильных машинах для охлаждения используют теплоту
испарения легкокипящей жидкости: аммиака или хладона, кото-
рые принято называть хладагентами. В испарителе происходит
кипение хладагента за счет теплоты, отводимой от охлаждаемой
среды.
290
Температура кипения аммиака при атмосферном давлении ми-
нус 33,4° С, хладона-12 - минус 29,8, хладона-22 - минус
40,8° С. При испарении хладагента поглощается большое коли-
чество теплоты и, следовательно, происходит охлаждение (об-
разование холода). Применяемые хладагенты имеют следующие
обозначения: аммиак - R717, хладон-12 - R12, хладон-22 -
R22.
Компрессор отсасывает пары хладагента из испарителя и
сжимает их. При этом механическая энергия сжатия повышает
давление и температуру паров. Образовавшиеся пары хладагента
поступают в конденсатор для сжижения в результате их охлаж-
дения путем контакта наружной поверхности конденсатора с
воздухом из камер хранения при воздушной системе охлаждения
или с рассолом хлорида натрия (или кальция) при рассольной
системе охлаждения.
Жидкий хладагент, отдавший тепЛо конденсации, поступает в
испаритель через регулирующий вентиль, который обеспечивает
снижение давления жидкого хладагента, и цикл испарение-
сжатие - конденсация повторяется вновь.
Холодильные машины с использованием аммиака и хладона
относятся к паровым, а с использованием в качестве хлад-
агента воздуха - к газовым.
Аммиачные холодильные установки характеризуются высокой
производительностью и используются преимущественно в холо-
дильниках большой вместимости, но они имеют существенный
недостаток. Для охлаждения хладагента требуется подведение к
конденсатору холодной воды в градирнях. Кроме того, при
централизованной подаче холода сложнее поддерживать равную
температуру в камерах хранения. А это необходимо, так как
температурный режим хранения различных сортов плодов неоди-
наковый.
Установки, использующие хладоны, менее производительны,
но их конденсатор может охлаждаться воздухом, что обеспе-
чивает простоту и экономичность эксплуатации. На каждую ка-
меру холодильника можно установить свой холодильный агрегат.
Однако с экологической точки зрения аммиачные установки
лучше, так как хладон является экологически вредным для
природы.
Холодильные машины для фрукто- и овощехранилищ. Холо-
дильные машины выпускаются одно-, двух- и многоступенчатыми
и каскадными. В одноступенчатых машинах используется один, в
остальных - два и более компрессоров, от этого зависит хо-
лодопроизводительность машин. По этому показателю их раз-
деляют на малые - мощность до 15 кВт, средние- от 15 до 120
и крупные - свыше 120 кВт. По температуре охлаждения раз-
личают низкотемпературные машины, когда теплота отводится
19*
291
при температуре ниже -30° С (например, в скороморозильных
аппаратах), среднетемпературные - от -30 до -10° С и высоко-
температурные - от -10 до +20° С.
При предварительном охлаждении, хранении плодов и овощей
и их замораживании преимущественно применяются паровые
компрессорные одно- и двухступенчатые машины.
Холодильно-нагревательные машины
1ХМФ-16 и ХМФ-32 устанавливают в камерах фруктохранилищ и
овощехранилищ для поддержания температуры хранения в преде-
лах от 0 до +4° С при диапазоне температуры наружного воз-
духа от -30 до -35° С. Машины одноступенчатые компрессорного
типа, работают в трех режимах: охлаждения в теплое время,
нагрева в холодное время и оттаивания снеговой шубы с воз-
духоохладителя путем переключения циркуляции горячих паров
хладагента в охладитель.
Система автоматики обеспечивает поддержание заданных ре-
жимов, сигнализацию, защиту от недопустимого давления и
нагнетания хладагента.
Машина 1ХМФ-16 изготовлена единым блоком, в машине
ХМФ-32 шкаф управления отделен от компрессорно-
конденсаторного агрегата и воздухоохдалителей (табл. 23).
23. Техническая характеристика холодильно-нагревательных машин
(хладагент R12)
Показатели 1ХМФ-16 ХМФ-32
Холодопроизводительность при темпе- 18,6 37,2
ратуре воздуха на входе в воздухо- охладитель 2 С и температуре наружного воздуха 30 С, кВт Потребляемая мощность, кВТ
в режиме охлаждения 17,4 35,6
» подогрева 8 28,2
Количество хладагента, кг 70 110
Марка компрессора 2ФУБС9 2ФУУБС18
Масса, кг 1814 3330
Габариты, мм 2100x2185x1810 2280x1280x2040
В состав машины 1ХМФ-16 (рис. 115) входит два агрегата:
компрессорно-конденсатный и воздухоохладительный. Они раз-
делены теплоизоляционной перегородкой. Компрессорно-
конденсатный агрегат изготовлен в виде металлического шкафа
со съемными щитами, состоит из двух компрессоров 1 марки
2ФУБС9, воздушного конденсатора 2 с двумя вентиляторами,
ресивера 3; фильтра-осушителя, приборов автоматики и шкафа
управления 5. Агрегат устанавливается снаружи под навесом.
Воздухоохладительный агрегат включает воздухоохладитель 4
с двумя вентиляторами б, блок электронагревателей 5 и поддон
292
Рис. 115 Хо.кци.шно-нагрева 1едьная машина 1ХМФ-16
для сбора конденсата при оттаивании снеговой шубы. Воздух из
хранилища поступает во входное устройство 9, проходит через
воздухоохладитель 4 и через выходное устройство 7 вентиля-
тором 6 подается в воздуховоды. При образовании конденсата
его удаляют через сливное устройство 10,
Воздухоохладительный агрегат устанавливают в камере
фруктохранилища. От вентиляторов к потоку идут воздуховоды с
направляющими соплами для выхода воздуха вдоль потолка.
Заданная температура в камере поддерживается периоди-
ческим включением и выключением компрессоров или нагрева-
телей в зависимости от температуры воздуха в камере.
При отключении холодильного агрегата на длительное время
хладагент из всей системы собирают в ресивер 3,
Машина ХМФ-32 имеет компрессорно-конденсаторный агрегат,
состоящий из двух поршневых компрессоров, воздушный кон-
денсатор с Двумя вентиляторами, ресивер, фильтр осушителя,
два воздухоохладителя с вентиляторами и шкаф управления.
Холодильные транспортные средства. Для перевозки ско-
ропортящейся плодовой и овощной продукции необходимы транс-
портные средства с охлаждением для поддержания требуемой
температуры: для свежих плодов, ягод и овощей, как правило,
около 0° С, для быстрозамороженных-до -12° С.
Для этих целей применяют специализированные изотерми-
ческие, рефрижераторные и отапливаемые транспортные средст-
ва. Изотермические фургоны используют для развозки заморо-
женных или охлажденных скоропортящихся продуктов на неболь-
шие расстояния в городских условиях.
К рефрижераторам относятся изотермические фургоны с
системами машинного или безмашинного охлаждения, которое
позволяет понижать температуру внутри грузового помещения до
заданной температуры и поддерживать ее на этом уровне в про-
цессе перевозок на расстояние до 1000 км.
Рефрижераторы подразделяют на классы А, В и С. В рефри-
жераторах класса А в грузовом помещении поддерживают любую
заданную температуру в диапазоне от ±12 до 0° С, класса В-
от +12 до -10° С, класса С-от +12 до -20° С при темпера-
туре наружного воздуха до 30° С.
Температура внутри грузового помещения отапливаемых фур-
гонов устанавливается до 12° С при температуре наружного
воздуха до -10° С в авторефрижераторах класса А и -20° С для
класса В.
Кузов и оборудование изотермического автотранспорта обес-
печивают стабильную температуру в грузовом помещении с ми-
нимальными ее колебаниями по всему объему, быстрое и рав-
номерное охлаждение грузов, интенсивную циркуляцию воздуха в
грузовом помещений.
294'
Для охлаждения продукции и ее перевозки в охлажденном
виде перспективным является применение безмашинного охлаж-
дения с помощью жидкого азота. Преимущество заключается в
том, что азотная среда является инертной, имеется возмож-
ность быстро создать низкую температуру - до -20...-30° С
(за 10... 15 мин, а при машинном охлаждении за 5...6 ч), не
требуется дорогостоящего холодильного оборудования, расход
энергии минимальный. Но на пути следования авторефрижера-
торов должны быть заправочные станции для замены пустых
баллонов на заполненные азотом.
Принцип работы безмашинной азотной системы охлаждения
состоит в следующем. В изотермическом грузовом помещении
устанавливается датчик температуры, передающий сигнал на
реле, отрегулированное на заданную температуру, при которой
перевозятся продукты. По команде реле температуры откры-
вается или закрывается электромагнитный вентиль подачи
жидкого азота в грузовое помещение. Жидкий азот из толсто-
стенного баллона под давлением поступает в распределительный
коллектор, установленный в грузовом помещении. При испарении
азота среда охлаждается до заданной температуры, после чего
срабатывает реле температуры и электромагнитный вентиль
перекрывает подачу азота.
Система охлаждения сблокирована с работой дверей. Если
дверь открывают, то подача азота невозможна. Это обеспечи-
вает безопасность работы и исключает непроизводительный рас-
ход азота.
Система имеет предохранительный клапан баллона для сбра-
сывания в атмосферу азота при увеличении давления внутри
баллона выше допустимого (около 100 кПа), что может проис-
ходить при резком повышении наружной температуры.
Автомобиль-рефрижератор N13CH (б. Ч е х о-
Словакия) предназначен для международной перевозки
пищевых продуктов. Состоит из тягача 1 (рис. 116, а) и изо-
термического кузова 4 полуприцепа. На передней торцевой
стенке кузова смонтированы холодильная установка 2 марки
BJS-31 и аккумулятор б, а под днищем прикреплен бензобак 5
для двигателя холодильной установки. Внутри кузова под по-
толком установлен воздуховод 3 для подачи охлажденного воз-
духа по всей длине кузова. Кузов полуприцепа теплоизолирован
и обеспечивает поддержание температуры в летнее время от +12
до ~20° С, а зимой до -12° С.
Холодильная установка работает на хладагенте R12, комп-
рессор и осевые вентиляторы приводятся в действие четырех-
тактным двигателем мощностью 12 л.с. с водяным охлаждением
на бензине Б-72. Принцип работы состоит в следующем. Комп-
рессор 10 (рис. 116, б) засасывает пары хладагента через
295
Рис. 116: Автомобиль-рефрижератор N13CH:
а-разрез; б-схема холодильной установки BJS-31
регулятор 3 давления всасывания, сжимает их и под давлением
через двухходовой клапан 7 подает в конденсатор 8. В это,
время электромагнитный вентиль 5 отключен. В конденсаторе^
пары хладагента конденсируются, жидкий хладагент поступает в
ресивер 9, из него через фильтр-осушитель 12-в теплооб-,
менник 4 и через терморегулирующий вентиль 13 -в воздухо-,
охладитель 14, где хладагент испаряется. Его пары через
всасывающий коллектор 1 засасываются компрессором, и цикл,
повторяется. Для контроля за движением хладагента между ре-
сивером и фильтром-осушителем установлено смотровое стекло
296
11. В системе труб входа в компрессор и выхода из него
имеется гибкое соединение 2.
Для оттаивания снеговой шубы с воздухоохладителя пары
горячего хладагента при помощи электромагнитного вентиля
переключаются через коллектор 75 системы оттаивания в воз-
духоохладитель. Такая же циркуляция хладагента применяется и
в зимнее время, когда необходим обогрев кузова.
Во всех случаях холодильная установка работает в автома-
тическом режиме. Контроль давления в установке осущест-
вляется мановакуумметром б. Холодопроизводительность уста-
новки при температуре наружного воздуха 35° С и температуре
в кузове -18° С 3,7 кВт, при 0° С-7,53 кВт.
Грузоподъемность авторефрижератора 13 000 кг, внутренний
объем кузова 29,5 м3, общая масса 24 450 кг, максимальная
скорость движения 60 км/ч.
Автомобил ь-р ефрижератор ПАЗ-3742 создан на
базе автомобиля ПАЗ-672, предназначен для перевозки скоро-
портящейся продукции из распределительных холодильников в
торговую сеть при температуре в грузовом помещении от -15 до
+4° С, окружающего воздуха-до 40° С. Грузоподъемность
2500 кг.
Автомобиль-рефрижератор ПАЗ-3742 имеет кузов с холодиль-
ной установкой марки АР-4 и грузовое помещение с двумя
теплоизоляционными дверями: одна в задней, другая в боковой
правой стенках. Машинное отделение кузова имеет две двери с
жалюзи, а на крыше-люк для забора воздуха. Все стенки гру-
зового помещения имеют теплоизоляцию, вместимостью 12,35 м3.
Холодильная установка АР-4 (рис. 117)
имеет пульт управления 7, аккумулятор 2 для бензинового дви-
гателя 75, конденсатор 3 воздушного охлаждения с вентилято-
ром 4, воздухоохладитель 8 с вентилятором б, фильтр-
осушитель 7, ресивер 9, электродвигатель 10, компрессор 13
марки ФВ-6, теплообменник 14, бензобак 76 для двигателя.
Приборы автоматической защиты, мановакуумметры 5 и сигналь-
ные лампочки закреплены на щитке, на задней стенке кабины
водц^еля.
Привод компрессора и вентиляторов при движении авторефри-
жератора осуществляется от бензинового двигателя, а при
остановке - от электродвигателя.
В установке используется хладагент R12. Температурный
режим регулирует реле температуры 77, а защиту от высокого и
низкого давления осуществляют реле давления 72. При обра-
зовании снеговой шубы для ее оттаивания в нагнетательную
линию воздухоохладителя 8 переключают горячие пары хладаген-
та. Подачу хладагента в воздухоохладитель регулируют термр-
регулирующим вентилем марки 12ТРВ-6,3.
297
Рис. 117. Хо.юди.1ьн«1я установка ЛР-4
Техническая характеристика холодильной установки АР-4
Хладагент Холодопроизводительность при 40 °C и при R12 2,7
температуре на входе в воздухоохладитель
-10 °C, кВг
Напряжение переменного тока, В 380
Количество, кг
хладагента 10
масла ХФ12-16 3
Двигатель
марка УД-25Г
мощность, л. с. 8
Габариты, мм 1100x1450x1705
Автомобил ь-р ефрижератор 1 А Ч предна-
знамен для перевозок продуктов в замороженном или охлажден-
ном виде. Он состоит из изотермического кузова и холодильной
машины АР6-1-2, смонтированной на передней стенке кузова,
над кабиной водителя. Кузов установлен на шасси машины
ГАЗ-52, имеет двойные стенки с теплоизоляцией из пенопласта
между ними, одностворчатую дверь с запорным устройством,
герметизирующим грузовое помещение.
Холодильная машина АР6-1-2 имеет воздуховод, подающий
воздух в кузов, воздухоохладитель, терморегулирующий вен-
тиль, реле давления, мановакуумметр, компрессор марки ФВ6,
ресивер, фильтр-осушитель, электромагнитный вентиль, реле
температуры, вентиляторный блок, обеспечивающий рециркуляцию
воздуха в кузове через конденсатор, теплообменник. Все узлы
смонтированы на раме. Машина работает от бензинового дви-
гателя марки УД-25Г. Воздухоохладитель размещен в кузове, а
все остальные узлы - снаружи над кабиной водителя. Эти
агрегаты разделены перегородкой. Панель управления размещена
в кабине водителя.
Грузоподъемность авторефрижератора 1500 кг, полезный
объем 10 м3, максимальная скорость движения 70 км/ч, диапа-
зон регулирования температуры в кузове +4...-18° С наружного
воздуха 2,1 кВт, количество хладагента R12-8...10 кг.
Принцип работы холодильной машины аналогичен другим
установкам (см. описание автомобиля-рефрижератора N13CH).
Оборудование для предварительного охлажения плодов. Пос-
ле уборки в плодах и овощах продолжаются биохимические про-
цессы, влияющие на их качество и сохраняемость. Плоды дозре-
вают, а затем перезревают. Чтобы замедлить эти процессы, и
продлить лежкость, необходимо быстрее охладить их до
4...5° С, а затем постепенно довести температуру до опти-
мальной для культуры и сорта. В результате быстрого охлаж-
дения дольше сохраняется устойчивость плодов и овощей к
возбудителям болезней, снижается интенсивность развития бо-
лезней.
299
Предварительное охлаждение необходимо как при загрузке
плодов и овощей в холодильники на длительное хранение, так и
при перевозках, особенно скоропортящейся продукции (ягод,
зелени, овощей и др.). Для этих целей в холодильниках
имеются камеры предварительного охлаждения, которые работают
от централизованного машинного отделения или от индивиду-
альных холодильно-нагревательных машин типа 1ХМФ-16. Если в
холодильниках нет камер предварительного охлаждения, то пло-
ды охлаждают в камерах длительного хранения, регулируя ско-
рость охлаждения постепенной загрузкой охлажденных камер, не
более 10% вместимости камеры в сутки.
При хранении плодов в некоторых странах применяют гид-
роорошение, при котором плоды быстро охлаждаются до 5° С.
К воде можно добавлять фунгициды, антиоксиданты, хлорид
кальция, снижающие физиологические заболевания плодов. Такая
установка, например, применяется в Германии. Она выполнена в
виде туннеля (рис. 118), в нижней части которого имеется
ванна с водой и льдом 6.
Контейнеры 1 с плодами подаются на транспортер 7, который
продвигает их по туннелю. В это время на плоды из гидро-
оросителей 3 насосом 2 подается холодная вода. Охлажденные
плоды в контейнерах поступают к выходу из туннеля и направ-
ляются на хранение. Установка имеет механический привод 5 с
электродвигателем 4,
Для предварительного охлаждения плодов и овощей в полевых
условиях имеются передвижная станция ПСПО, передвижная хо-
лодильная установка ФХ-80П.
В состав установки ФХ-80П входит одноступенчатая холо-
дильная машина ПХУ-18x2-1-0, размещенная на автоприцепе,
пневмохранилище, транспортируемое в свернутом виде на втором
прицепе, и газодувка ФХ-80П.02. Холодильная машина работает
на хладоне-12. Пневмохранилище поддерживается в рабочем по-
ложении системой воздухонаполнения при работе автоматизи-
рованной газодувки. Установка обеспечивает предварительное
охлаждение плодоовощной продукции и ее кратковременное хра-
нение до отправки рефрижераторным транспортом. Вместимость
хранилища 32...80 т.
Предварительное охлаждение плодов и овощей осуществляется
холодильными агрегатами авторефрижераторов и других транс-
портных средств. Однако из-за высокой стоимости установка
ФХ-80П не нашла широкого распространения.
Аппараты для замораживания плодов и овощей. Производство
замороженных продуктов - весьма перспективное направление.
В них хорошо сохраняются витамины, ароматические, красящие и
другие вещества.
Качество замороженных плодов и овощей во многом зависит
зоо
Рис. 118. Установка для предварительного охлаждения плодов
от технологи» и температуры. В процессе замораживания в пло-
дах, ягодах и овощах образуются кристаллы льда. При тем-
пературе -4...-8° С идет медленное образование льда, как
правило, во внеклеточном пространстве, где концентрация сока
меньше, чем в клетках. В процессе вымораживания воды кон-
центрация сока увеличивается, в результате чего вода из
клеток выходит в межклеточное пространство и замерзает на
ранее образовавшихся кристаллах льда, увеличивая их размер и
разрывая стенки клеток. При оттаивании такие плоды и ягоды
теряют много сока, что снижает их качество.
При быстром замораживании в условиях температуры -25...
-40° С кристаллы льда внутри и вне клеток образуются быстро
и равномерно. Они мелкие и не разрывают стенки клеток. Это
обеспечивает высокое качество продукта, поэтому необходимы
скороморозильные аппараты.
Замороженные плоды и овощи сохраняют свои качества при
хранении при температуре -18° С и ниже. При более высокой
температуре их качество ухудшается, так как происходят хи-
мические и физические процессы и срок хранения сокращается.
.При температуре -18° С срок хранения до 12 мес. Но даже при
небольшом повышении температуры резко сокращается срок хра-
нения многих плодов и ягод, поэтому только при наличии мощ-
ных холодильных установок как для замораживания, так и для
хранения замороженной продукции возможно внедрение этого
способа консервирования в производство, что для сельских
хозяйств пока малореально.
Скороморозильные аппараты в зависимости от способа пере-
дачи холода к продукту и типа транспортных средств подраз-
деляют на многоплиточные, тележечные, туннельные с переме-
щением продукции с помощью ленточных конвейеров, гравита-
301
Рис. 119. 1>ннельныи скороморозильный аппарат
ционные конвейерные установки, флюидизационные установки для
сыпучих материалов.
В многоплиточных скороморозильных ап-
паратах контактного действи51 плоды и ягоды укладывают
в картонные коробки, которые устанавливают на горизонтальные
плиты аппарата; этими плитами коробки прижимаются сверху и
снизу. В плиты по гибким соединительным шлангам поступает
охлажденный до -30° С раствор хлорида кальция или сжатый
хладагент, где они испаряются и охлаждают плиты, а через
них-продукт. Аппарат - периодического действия.
Туннельный скороморозильный аппарат
(рис. 119) непрерывного действия применяется для заморажи-
вания плодов и овощей в коробках. Быстрое замораживание до-
стигается воздействием охлажденного до -30° С воздуха, дви-
жущегося вдоль продукта с большой скоростью. В теплоизоли-
рованном корпусе 5 имеется сетчатый транспортер 2, на кото-
рый устанавливают коробки с продуктами через загрузочное
окно 7. В нижней части корпуса установлены батареи 3 непо-
средственного охлаждения. Транспортер 2 приводится в движе-
ние от электропривода 7 через вариатор скорости, при помощи
которого можно устанавливать продолжительность заморажива-
ния.
Замороженные плоды и овощи выгружаются через разгрузочное
окно 6. Циркуляция воздуха осуществляется шестью вентиля-
торами 4.
Скороморозильн ы.й гравитационный кон-
вейерный аппарат ГКА-4 (рис. 120) применяется
для замораживания плодов, ягод и овощей в потоке холодного
воздуха. Аппарат имеет термоизолированную камеру 2, в нижней
302
части которой размещены охлаждающие батареи 18, работающие
от аммиачной холодильной установки.
В верхней части камеры грузового отсека расположены на-
правляющие полки 5 с перемещающимися по ним каретками 6.
В зависимости от модификации в аппарате может быть 8, 10 или
12 полок. На каждую каретку устанавливается по два противня
7 с плодами или овощами.
Каретка находится на столе 10 и в момент, когда он из
крайнего нижнего положения поднимается вверх, противни с
продуктами вручную загружаются на верхнюю платформу. Подъем-
ным винтом 11 стол 10 поднимается вверх и в верхнее поло-
жении открывает заслонку 9. В открывшийся аппарат каретка с
противнями рычажным узлом 12 сдвигается на первую полку.
Аппарат имеет две передние 8 и две задние 4 гребенки, с
помощью, которых каретки совершают зигзагообразное движение
сверху вниз по полкам 5. Гребенки расположены в плоскостях
боковых панелей грузового отсека. Они движутся прерывисто и
попарно. Две передние гребенки отходят вперед, плавно спус-
кают находящиеся на них каретки с четных на нечетные полки и
продвигают их назад. В этом время две задние гребенки при-
нимают каретки с этих полок на себя и т. д.
При движении вниз стол открывает заслонку 16 и каретка с
противнями рычагом 17 выводится с нижней полки грузового
отсека на платформу .стола, а с него-через наклонный не-
подвижный пюпитр 15 на приемное устройство 14, находящееся в
тамбуре 13. Освободившаяся каретка с платформой стола под-
нимается вверх для приема нового противня, и цикл повто-
ряется.
Рис. 120. Скороморозильный аппарат ГКЛ-4
303
Для замораживания продукции воздух из грузового отсека
засасывается вентилятором 3 и прогоняется через охлаждающие
батареи 18, в которых кипит аммиак температурой -42° С. Воз-
дух охлаждается до -35° С. Электродвигатель 1 через вариатор
и редуктор передает вращение винтам стола и привода гребе-
нок, вращая одновременно и вентилятор.
Расчетная производительность при температуре воздуха на
входе в грузовой отсек -35° С в аппарате с 12 полками
21,5 т/ч, с 10 полками — 18,2 и с 8 полками —14,6 т/ч. Ко-
личество противней 186, 156 и 126 соответственно.
Роторные морозильные агрегаты типов
МАР и АРСА применяют для замораживания овощей и фруктов в
блоках. Агрегат состоит из ротора с морозильными секциями,
загрузочного, разгрузочного, взвешивающего и дозирующего
устройств, транспортера для выгрузки блоков, насосной стан-
ции, гидро- и электроаппаратуры.
Скороморозильные установки флюидиза-
ционного типа для сыпучих материалов являются
перспективными. Замораживание происходит при непрерывном
движении мелких плодов и ягод или нарезанных на кусочки
крупных плодов и овощей, находящихся во взвешенном состоя-
нии. Взвешенное состояние достигается с помощью потока воз-
духа, подаваемого мощными вентиляторами через охлаждающую
батарею, а затем через слой замороженного продукта.
Производительность флюидизационных аппаратов зависит от
вида продуктов и типа аппарата. Например, аппараты
«Flofrccze» фирмы «Frigoscandia» имеют производительность
для типа ММ от 0,5 до 4,5 т/ч, а для типа W-ot 1,5 до
12 т/ч.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие виды хранилищ имеются для картофеля, плодов и овощей?
2. Как поддерживают режим хранения в хранилищах и комплексах?
3. Какие виды вентиляции могут быть в стационарных хранилищах?
4. Чем отличаются комплексы от хранилищ?
5. Какие различия имеются в комплексах для лука, моркови, картофеля?
6. Как устроен холодильник для хранения плодов?
7. Каковы особенности в эксплуатации холодильников с РГС?
8. Как работает установка УРГС 2Б?
9. Какие имеются механизмы для загрузки и выгрузки продукции в храни-
лищах?
10. Как устроена линия товарной обработки плодов ЛТО-ЗЛ?
11. Какие имеются системы регулирования и поддержания режима хранения
плодов и овощей в хранилищах?
12. Каков принцип работы холодильных установок?
13. Какие вы знаете холодильные транспортные средства, каков принцип их
работы?
14. Как устроены скороморозильные аппараты?
ГЛАВА 6
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Технологические процессы плодоовощной промышленности раз-
личают по физической сущности, конструктивному исполнению,
способу управления и т. п. По этим признакам их можно раз-
делить на следующие виды:
процессы переработки различных материалов, происходящие в
соответствии с законами материального и энергетического ба-
ланса;
транспортные процессы;
энергетические процессы: выработка, преобразование и пе-
редача различных видов энергии;
процессы сбора, обработки и передачи информации.
Другим квалификационным признаком технологических про-
цессов, существенным для автоматизации, является агрегатное
состояние вещества. По этому признаку определяются группы
процессов с общими для них типовыми схемами автоматизации
(например, системы управления потоками жидкостей, газов,
твердых, сыпучих, волокнистых, пастообразных и сложных ма-
териалов).
Пользуясь квалификационными признаками, можно выделить
следующие типовые технологические процессы:
механические процессы: перемешивание, транспортировка,
дозирование, измельчение, смешивание, сортирование, инспек-
ция и т. п;
гидродинамические процессы: перемешивание жидкостей,
разделение газовых и жидких неоднородных смесей, перемеши-
вание материалов;
теплр- и массообменные и термодинамические процессы без
изменения агрегатного состояния вещества: сжатие, разреже-
ние, нагревание, охлаждение, фильтрование и т. п.;
тепло- и массообменные (диффузионные) процессы с изме-
нением агрегатного состояния вещества: разделение газовых
смесей, экстрагирование, выпаривание, конденсация, дистил-
ляция, сушка и т. п.;
химические процессы: окисление, ароматизация, сульфита-
ция, нейтрализация и т. п.;
20 Зак. 809 305
микробиологические процессы: приготовление и хранение
питательной среды, брожение, стерилизация и т. п.
В некоторых аппаратах протекают однотипные технологи-
ческие процессы, описываемые одними и теми же зависимостями
между параметрами. Для одного типового процесса в наиболее
распространенной конструкции аппарата может быть разработано
решение по автоматизации. Такое решение носит название ти-
пового. В некоторых случаях в установках протекают процессы,
подчиняющиеся различным законам, например перемешивание с
изменением агрегатного состояния материала - кристаллизация
сахара из растворов с перемешиванием и выпариванием.
Типовые технологические процессы, подчиняющиеся различным
законам, в большинстве случаев описываются дифференциальными
уравнениями в частных производных.
Выбор системы управления типовыми технологическими про-
цессами основан на принципиальном упрощении их физической
сущности. Такое упрощение, связанное с пренебрежением фак-
тора распределенности параметров процесса и рассмотрением
как объекта с сосредоточенными параметрами, как правило,
вполне допустимо и дает положительные результаты.
Автоматизация того или иного технологического процесса
может осуществляться различными способами путем использо-
вания разнообразных средств автоматики, различающихся свой-
ствами, назначением, принципом действия, конструктивным
оформлением, точностью, надежностью и другими показа-
телями.
6.1. Автоматическое регулирование
Автоматическое регулирование - это область автоматики,
обеспечивающая в ходе какого-либо технологического процесса
поддержание физических величин в заданных пределах или изме-
нение их по заданному закону. Величины, которые во время
работы технологических агрегатов необходимо поддерживать на
заданном уровне или изменять по определенному закону, назы-
ваются регулируемыми параметрами. Автоматическое регулиро-
вание основано на использовании двух принципов:
регулирование по отклонению параметра от заданного зна-
чения;
регулирование по причине, вызывающей отклонение параметра
от заданных значений.
Преимущество имеет первый принцип, так как эффективных
причин, вызывающих отклонение параметров, может оказаться
несколько, поэтому потребуются дополнительные средства
автоматизации и использование такого принципа может ока-
заться неэффективным.
306
Рис. 121. Схема ручного регулирования тем-
пературы в подогревателе
На рис. 121 показана схема руч-
ного регулирования температуры в
подогревателе /7. Полупроводниковый
термометр сопротивления ТС нахо-
дится внутри прибора и включен в
одно из плеч схемы моста М.
В одну из диагоналей схемы
включен источник электрической
энергии Б, а в другую - чувстви-
тельный показывающий прибор ПП со
шкалой, проградуированной в гра-
дусах температуры. При отклонении
температуры от заданной изменится
сопротивление термометра
ТС, нарушится равновесие моста, отклонится стрелка показы-
вающего прибора и рабочий, регулируя степень открытия клапа-
на К, будет изменять доступ пара в нагревательную камеру до
тех пор, пока не восстановится показание прибора. На рис.
122 показана схема системы автоматического регулирования для
этого же процесса.
Рис. 122. Схема системы автоматического регулирования замкнутого цикла
20*
307
В данном случае мост М питается переменным током. Роль
человека выполняют электронный усилитель ЭУ с релейным бло-
ком РБ и блок из двух электродвигателей с редуктором Р и
реостатом обратной связи РОС.
Каждый из электродвигателей состоит из короткозамкнутых
роторов Рх и Р2, сидящих на общем валу, и статооов и С2,
закрепленных в корпусе блока. Выходной вал может вращаться в
двух направлениях в зависимости от того, какой из статоров
окажется под током. При этом от вала через редуктор Р и
эксцентриковый механизм соответственно открывается или за-
крывается клапан К на впуск пара в нагревательную камеру
подогревателя П.
Когда температура продукта соответствует заданной, мост М
находится в равновесном состоянии, на вход усилителя ЭУ на-
пряжение не подается и вал электродвигателей неподвижен. При
отклонении температуры от заданной на входных зажимах
электронного усилителя появится напряжение, фаза (направ- .
ление) которого зависит от направления нарушения равновесия
моста (т. е. от повышения или понижения температуры подо-
гревателя). При изменении знака нарушения равновесия на об-
ратный фаза напряжения меняется на 180°. В результате этого
выходной вал редуктора Р получает угловое перемещение в ту '
или другую сторону в зависимости от того, какой из статоров
включен под напряжением блоком РБ. Клапан К перемещается в
соответствующем направлении, чем и поддерживается темпера-
тура нагревателя на данном уровне.
Описанная система работает по принципу использования ‘
отклонения параметра от заданного значения. Она представляет
собой замкнутую цепь звеньев: подогреватель П - термометр
ТС - усилитель ЭУ с блоком РБ - блок двух электродвигате-
лей - подогреватель П. Регулирование параметра системой
осуществляется по замкнутому циклу, и системы такого вида
называются системами автоматического регулирования замкну-
того цикла.
На рис. 123 показана другая система автоматического ре-J
гулирования. Например, в котле 1 требуется регулировать тем-
пературный режим в соответствии с технологией концентриро-
вания (уваривания) виноградного сусла. Тепловой режим в;
котле может отклоняться от заданного вследствие изменения^
количества сусла и пара, поступающих в котел, и количества"
продукции, удаляемой из котла. Очевидно, система автомати-
ческого регулирования должна иметь такие звенья, которые
своим действием влияли бы на эти возмущающие воздействия
так, чтобы технологический процесс протекал по заданной про-
грамме.
Изменение расходов сусла, пара и готовой продукции осу-
308.
Рис. 123. Схема системы автоматического регулирования разомкнутою цикла
ществляется с помощью регулирующих клапанов //, 12 и 13 с
мембранными пневмоприводами. Камеры над мембранами регули-
рующих клапанов питаются сжатым воздухом от нижних камер
воздухораспределительных коробок J, 5 и & В верхних камерах
этих коробок поддерживается постоянное давление воздуха,
поступающего от компрессора. Давление в нижних камерах регу-
лируется путем изменения степени открытия воздушных клапа-
нов, управляемых кулачками 2, 4 и 7. Они приводятся во вра-
щение с заданной и постоянной угловой скоростью через вал 6
и редуктор 9 от электродвигателя 10. Так как кулачки имеют
специальный профиль, то давление сжатого воздуха над
мембранами регулирующих клапанов 11, 12 и 13 изменяется по
заданной программе.
Описанная система основана на использовании второго
принципа автоматического регулирования - регулирования по
возмущающему воздействию (по поступлению пара, сусла и вы-
ходу готового продукта). Система представляет собой три не
зависящие одна от другой разомкнутые цепи звеньев. Параметр
регулируется каждой цепью по разомкнутому циклу. Поэтому
системы такого вида называются системами автоматического
регулирования разомкнутого цикла.
6.2. Звенья систем автоматического регулирования
Основными звеньями системы автоматического регулирования
(САР) являются: объект регулирования, датчики, управляющее
устройство, усилитель, исполнительный механизм, обратная
связь, автоматический регулятор.
309
Объекты регулирования. Обычно под объектом автоматизации
понимается совокупность технологического оборудования, в
котором необходимо поддерживать заданные параметры техно-
логического процесса, например вакуум-выпарной аппарат -
необходимо поддерживать требуемое разрежение или концентра-
цию продукта; или обжарочная цепь - необходимо поддерживать
постоянную температуру масла и др.
Датчики. Они являются одним из основных звеньев САР. Это
звено находится под непосредственным воздействием измеряемой
регулируемой величины и имеет назначение - преобразовать ее
в другую величину, удобную для использования управляющим
устройством системы.
Существует много разнообразных конструкций датчиков. При
автоматизации процессов консервирования значительное рас-
пространение получили электрические датчики, преобразующие
неэлектрические величины в электрические.
Датчики-преобразователи, которые преобразуют выходной
сигнал измерительного элемента в активное или реактивное
емкостное или реактивное индуктивное сопротивление, назы-
ваются параметрическими датчиками, а в электродвижущую си-
стему - генераторными датчиками. Наряду с электрическими
довольно широкое применение получили пневматические датчики,
которые преобразуют величину отклонения регулируемого пара-
метра от заданного значения в выходной сигнал в виде давле-
ния сжатого воздуха.
Параметрические датчики в зависимости
от природы электрического сопротивления, получаемого на их
выходе в процессе преобразования входной величины, разде-
ляются на три группы: датчики активного сопротивления, ин-
дуктивные и емкостные. Весьма распространенными датчиками
активного сопротивления являются электрические термометры
сопротивления, имеющие обмотку из тонкой металлической про-
волоки, изменяющей свое сопротивление в зависимости от тем-
пературы. К электрическим термометрам сопротивления отно-
сятся также термометры (полупроводниковые сопротивления).
Эти датчики в несколько раз чувствительнее металлических.
Отдельную группу датчиков активного сопротивления составляют
тензометры, применяемые для измерения деформаций растяжения
и сжатия. Сопротивление проволоки или пластинки тензодатчика
изменяется в зависимости от нагрузки: при деформации растя-
жения сопротивления пропорционально увеличивается, а при
сжатии - уменьшается.
Индуктивные датчики- устройства, в кото-
рых перемещение сердечника осуществляется за счет изменения
индуктивного реактивного сопротивления.
Емкостные датчики представляют собой в большинстве слу-
310
чаев плоские и реже цилиндрические конденсаторы. В них пре-
образование входной величины в емкостное реактивное сопро-
тивление происходит путем изменения расстояния между элект-
родами, площади электродов и уровня электрической среды.
Генераторные датчики - это термопары,
тахогенераторы и др.
Термопара представляет собой два электрода из разных ме-
таллов, скрученных и сваренных на одном конце. Электроды
изолированы друг от друга и помещены в защитный чехол. При
различной температуре концов термопары в ее электрической
системе появляется ток, пропорциональный изменению темпера-
туры.
Тахогенераторы используются при регулировании скорости
вращения валов, и по устройству и принципу действия тахоге-
нераторы представляют собой небольшие генераторы постоянного
и переменного тока.
Пневматические. датчики предназначены
для измерения перепада давлений (расхода), уровня, давления
жидких, парообразных и газообразных средств в пневматических
системах автоматического регулирования. Основным рабочим
органом такого датчика является сопло с заслонкой. Перемеще-
нием заслонки перед соплом изменяется давление сжатого воз-
духа в системе.
Управляющие устройства САР. К ним относятся электри-
ческие мосты, электрические и неэлектрические реле. Сигнал,
поступивший на пульт управляющего устройства через усили-
тель, может изменяться и преобразовываться в выходную вели-
чину плавно (в мостах) или скачкообразно (в реле). Конст-
руктивные изменения этих звеньев могут быть весьма разнооб-
разными.
Исполнительные механизмы. Они являются составным звеном
регулятора непрямого действия и управляют перемещением
регулирующего органа под воздействием сигнала, полученного
непосредственно или через усилитель от управляющего уст-
ройства. Так как сигнал может быть электрическим, гидрав-
лическим или пневматическим, исполнительные механизмы могут
быть электрическими, гидравлическими или пневматическими.
Электрические механизмы бывают пози-
.ционного и пропорционального регулирования.
Гидравлические механизмы выполняют
функцию преобразования разности давлений рабочей мощности в
механические перемещения регулирующего органа.
Пневматические механизмы предназна-
чены для преобразования управляющего сигнала (давления сжа-
того воздуха) регулятора в механические перемещения регу-
лирующего органа с помощью мембранного или поршневого при-
зы
вода. Мембранный привод имеет линейную характеристику, т. е.
зависимость между давлением воздуха и перемещением штока
привода линейна. Исполнительные механизмы с поршневым пнев-
моприводом сложнее в изготовлении, но они используются
тогда, когда необходимы большие перемещения регулирующего
органа (до 0,3 м).
Автоматический регулятор. Он состоит не менее чем из трех
элементов: чувствительного (датчика), регулирующего (ис-
полнительного механизма) и элемента связи между ними.
Регуляторы можно разделить на следующие основные типы:
двухпозиционные, астатические, статические (пропорциональ-
ные), изодромные.
Двухпозиционные регуляторы имеют
регулирующий орган, который может занимать только два поло-
жения: полное открытие или закрытие прохода жидкости, пара,
воздуха, а также включение или выключение электрической
цепи.
Астатическим называют регулятор, регулирующий
орган которого перемещается в одном направлении при откло-
нении регулируемого параметра. Это происходит до тех пор,
пока регулируемый параметр не будет иметь заданное значение.
Статические регуляторы имеют регулирующий ор-
ган, который изменяет свое положение таким образом, что
каждому значению регулируемого параметра соответствует толь-
ко одно определенное положение регулирующего органа.
Изодромные регуляторы обладают свойст-
вами астатических и статических регуляторов. Регулирующий
орган изодромных регуляторов может занимать любое положение
в пределах своего поля, поддерживая регулируемый параметр на
заданном значении.
По способу действия регуляторы бывают прямого и непрямого
действия. У регуляторов прямого действия измерительный элет
мент (мембрана, поплавок и т. п.) воздействует непосредст-
венно на- изменение положения регулирующего органа за счет
энергии, получаемой от объекта регулирования. У регуляторов
непрямого действия регулирующее воздействие передается ре-
гулируемому параметру от измерительного элемента или датчика
через специальные устройства (усилитель, исполнительный ме-
ханизм и пр.), действующие от постороннего источника
энергии.
На рис. 124 показаны системы непрерывного регулирования. (
Статический регулятор прямого действия (рис. 124, а)
предназначен для поддержания постоянного давления в объекте
регулирования 1. Это давление подводится в камеру над
мембраной 3 по импульсной трубке 2. Мембрана жестко связана
с клапаном 6 при помощи штока 5 и уравновешивается снизу
312 .
Рис. 124. Схемы непрерывного регулирования
(/-схема системы со статическим регулятором; б-кривая процесса ciaut-
ческого регулирования; в - статическая характеристика; г-схема системы
с астатическим регулятором; д- кривая процесса астатического регулиро-
вания; е- регулировочная характеристика астатического регулирования;
ж-схема системы с изодромным регулятором; з- кривая процесса изодром-
ного регулирования давления
усилием пружины 4. Предположим, что режим работы регулятора
установившийся, при этом нагрузка Qy на объект постоянна и
давление Р соответствует заданному значению [графики
P = f(t) и P = /(Q) на рис. 124, бив].
Допустим, нагрузка увеличилась и приняла значение Qr
В связи с этим давление Р объекта уменьшится по сравнению с
заданным. Мембрана усилием пружины прогнется вверх и увели-
чит открытие клапана. Давление будет восстанавливаться, но
разжатая пружина развивает меньшее усилие по сравнению с
прежним, и поэтому для уравновешивания усилия пружины и для
нового установившегося состояния объекта понадобится давле-
313
ние, также несколько меньшее заданного. Разность между за-
данным давлением и фактическим после приведения регулятора в
установившееся положение называется статической ошибкой
(ДР), а разность значений в момент работы регулятора в не-
установившемся состоянии (значение б) называется динами-
ческой ошибкой.
Регулятор по своему принципу не может работать без ста-
тической ошибки, он применяется в тех случаях, когда ведение
технологического процесса допускает такие ошибки. Чем больше
отклонение нагрузок от величины Qy, тем больше статическая
ошибка. Эти регуляторы обеспечивают надежное регулирование и
имеют простую конструкцию.
Существенным недостатком рассмотренной САР является на-
личие статической ошибки. Это вызвано жесткой зависимостью
положения регулирующего органа от отклонения регулируемого
параметра или наличием пружины.
На рис. 124, г показана схема той же САР, но с конструк-
тивно измененным статическим регулятором: вместо пружины
применен рычаг 5 с грузом 4.
В данном случае состояние равновесия мембраны выразится
уравнением
G = PF,
где С7ясила, действующая на мембрану снизу вверх, II; Р- давление на
поверхность мембраны, Па, F-Площадь мембраны, м2.
Силу G находим из равенства моментов сил
G/j = ql2i
откуда
(J=ql2/lv
где #-вес груза; Н; 1Л и /2-плечи рычага, м.
Тогда регулируемая величина давления
P^qljFl..
Но величины /2, /р q и F всегда постоянны при работе
регулятора. В связи с этим при любой нагрузке Q на объект
давление Р будет регулироваться без статической ошибки. Это
свойство регулятора показано на рис. 124, е приведенной ре-
гулировочной характеристикой Р = f(Q) = const.
Такие автоматические регуляторы, работающие без стати-
ческой ошибки, называются астатическими, но они имеют сле-
дующий основной недостаток: в переходном процессе наблю-
дается плохая устойчивость регулирования, при резком измене-
314.
нии давления над мембраной регулирующий орган не будет пере-
мещаться плавно.
Под действием сил инерции груз будет занимать крайние
положения вместе с клапаном. Возникает многократное пере-
регулирование, что видно на приведенном графике на
рис. 124, д. Для частичного исправления этого недостатка
используют приспособление для уменьшения скорости переме-
щения регулирующего органа. В данном случае (см. рис.
124, г) на импульсной трубке установлен дроссель 1 и имеется
гидравлический демпфер 3 с обводным каналом и игольчатым
клапаном 2.
Астатические регуляторы обычно используются в объектах с
малой скоростью изменения параметров.
Рычажно-демпферные устройства и пружины в рассмотренных
регуляторах выполняют роль обратных связей, так как их дей-
ствие направлено противоположно регулирующему воздействию.
При введении рычажно-демпферного устройства (гибкой обратной
связи) качество регулирования улучшается после переходного
процесса и одновременно ухудшается в переходных процессах
(см. рис. 124, д), при введении пружины (жесткой обратной
связи) наблюдается обратное изменение свойств (см. рис.
124, б). Очевидно, для того чтобы сделать регулятор, лишен-
ный этих недостатков, следует применять обратную связь из
демпфера и пружины.
На рис. 124, ж показана схема САР с принятыми конструк-
тивными изменениями регулятора. В данном случае при изме-
нении нагрузки на объект и стремлении регулятора ликвиди-
ровать возмущающее воздействие в начале переходного процесса
поршень демпфера 1 стремится сохранить состояние покоя и
преобладающую роль в регулировании выполняет пружина 2,
обеспечивая хорошее затухание колебаний, как в статическом
регуляторе. В конце переходного периода, когда скорость про-
цесса уменьшается, преобладающую роль играет гидравлический
демпфер, работа которого направляется на удаление стати-
ческой ошибки регулирования. Кривая процесса регулирования
(рис. 124, з) наглядно показывает улучшение показателей
работы регулятора, в котором совместились достоинства ста-
тического и астатического регулятора.
Примененное в этом случае устройство называется упругой
обратной связью или изодромным устройством. Регуляторы, вы-
полненные на этом принципе, называются изодромными регуля-
торами.
В практике применяются изодромные регуляторы, основанные
на использовании самых различных принципов действия: мед-
ленного t перетекания жидкости или воздуха из одного сосуда в
другой (гидравлические изодромы); медленного охлаждения тер-
315
мопары, покрытой слоем изоляции (электротермические изо-
дромы); разряда электрического конденсатора через активное
сопротивление (электрические изодромы) и пр.
6.3. Автоматизация отдельных аппаратов
консервного производства
Автоматические поточные линии консервного производства
оснащены многочисленными приборами и регуляторами, обеспе-
чивающими необходимый контроль и регулирование технологи-
ческих процессов. Ниже рассмотрены примеры автоматизации
работы отдельных аппаратов консервного производства.
В паромасляной печи 1 (рис. 125) постоянная температура
масла поддерживается с помощью автоматического регулятора
температуры. Чувствительным элементом его является баллон 3
манометрического термометра, в котором повышение температуры
измеряемой среды (масла) преобразовывается в повышение дав-
ления в системе, состоящей из термобаллона и капилляра 4,
соединяющего термобаллон с регулятором 2. В последнем уста-
новлена изогнутая плоская пустотелая пружина; один конец ее
соединен с капилляром, второй, отклоняемый при изменении
давления, -с заслонкой сопла, в которое подается сжатый
воздух после очистки в фильтре 6 и снижения давления в ре-
дукторе 7.
В зависимости от температуры масла регулятор 2 посылает
командный импульс мембранному клапану 5, установленному на
паропроводе, подающем пар в нагревательные элементы паро-
масляной печи.
Автоклав 15 периодического действия (рис. 126) обору-
дуется запорно-регулирующими клапанами /, 2, 72, 13 и 14
нормально закрытого исполнения на магистралях подачи воды,
пара, воздуха, слива и дренажа соответственно. Температура в
Рис. 125. Схема регулирования температуры масла в паромасляной печи
316
Рис. 126. Принципиальная схема автоматизации автоклава
автоклаве измеряется манометрическим газовым термометром 3 с
пневматическим выходным сигналом, давление - бесшкальным
сильфонным манометром 11с пневматическим выходным сигналом.
Температура и давление в автоклаве регистрируются пневма-
тическим вторичным прибором 10. Программа изменения задания
по температуре в автоклаве вырабатывается программирующим
устройством б. Регулирование температуры по программе осу-
ществляется пропорциональными регуляторами 5 и управ-
ляющими через регулирующие клапаны 1 и 2 подачи воды и пара.
Регуляторы 4 и 5 и командно-программирующее устройство 6
оформлены в виде программного регулятора ПРТ-2.
Программа изменения задания по давлению в автоклаве выра-
батывается программирующим устройством 7. Регулирование дав-
ления в автоклаве осуществляется пропорциональными регуля-
торами 8 и 9, управляющими через регулирующие клапаны 12 и
13 верхним сливом воды и подачей воздуха. Регуляторы 8 и 9 и
программирующее устройство 7 оформлены в виде программного
регулятора РД-У.
Автоматический гидрорегулятор давления в прессовой камере
шнекового пресса работает следующим образом (рис. 127).
Плунжерный насос 2, приводом которого служит кулачковый ме-
ханизм, установленный на валу /, подает масло из резервуара
3 по маслопроводу 6 в систему регулятора. Величина давления
317
Рис. 127. Схема автоматического регулирования давления в шнековом прессе
в системе регулируется устройством 4 и проверяется по мано-
метру 5. В цилиндрах 7 давление передается на запорный конус
10 пресса с помощью поршней 8 и штоков 9. Запорный конус
насажен на трубу, внутри которой проходит вал 1 пресса, и
может перемещаться вдоль этого вала.
В исходном положении под давлением поршней 8 конус прижат
к выходному отверстию пресса и зазор между ними закрыт. При
работе пресса накопившиеся в камере сжатия выжимки давят на
конус, преодолевают заданное ему сопротивление и отодвигают
его. Образуется кольцевое отверстие //, через которое вы-
жимки шнеком 13 выносятся из прессовой камеры. Величина
этого отверстия при установившемся режиме работы пресса за-
дается заранее положением конуса на его оси и фиксируется
гайкой.
При повышении давления в камере сжатия 12 выжимки ото-
двигают конус, при этом длина камеры как бы увеличивается,
что снижает давление, выход выжимок возрастает и равновесие
устанавливается на заданном давлении. Если же давление в
камере сжатия падает, конус прижимается к стенкам цилиндра,
уменьшается зазор и создается препятствие выходу выжимок.
Продолжается это до тех пор, пока давление в камере уравно-
весит давление конуса. Таким образом гидрорегулятор под-
держивает постоянную величину сжатия в камере пресса, что
соответствует заданной величине влажности выходящих
выжимок.
Автоматический стабилизатор потока продукта (рис. 128)
используется в пастеризационных пластинчатых теплообмен-
318
никах. Это создает благоприятные условия для работы автома-
тики, устраняет опасность нарушения температурных режимов в
секциях аппарата при внезапном увеличейии подачи.
В схеме пастеризационно-охладительной установки стаби-
лизатор потока включен в линию нагнетательного трубопровода
питательного насоса.
Продукт входит в стабилизатор снизу через штуцер 1 и про-
ходит затем по кольцевому зазору между корпусом 2 и направ-
ляющей гильзой 3 до окна 4, через которое затем поступает в
регулировочную камеру 5. Здесь поток продукта обтекает гри-
бок б, диаметр которого строго согласован с внутренним
диаметром регулировочной камеры. Вследствие этого при нор-
рис. 128. Автоматический стабилизатор потока продукта
Рис. 129. Регулятор уровня продукта
I,
319
мальной подаче продукта по обе стороны грибка создается пе-
репад давлений, достаточный для поддержания всего узла гид-
родинамического поплавка, состоящего из грибка, штока 7 и
цилиндрического золотника 8, в «плавающем» состоянии. При
этом золотник частично прикрывает окно 4, создавая допол-
нительное сопротивление движению жидкости.
Стабилизатор потока автоматически выравнивает общее со-
противление нагнетательной линии центробежного насоса и под-
держивает подачу насоса на постоянном, заранее установленном
уровне.
Если поток продукта имеет тенденцию к увеличению, напри-
мер, вследствие уменьшения гидравлического сопротивления
аппарата или повышения напора продукта при входе в стаби-
лизатор, грибок поднимается вверх и золотник уменьшает про-
ходное сечение окна. При этом сопротивление стабилизатора
автоматически увеличивается, компенсируя уменьшение сопро-
тивления аппарата. При увеличении сопротивления аппарата
перепад давлений по обе стороны грибка уменьшается и золот-
ник опускается вниз, увеличивая проходное сечение окна и
вновь выравнивая общее сопротивление нагнетательной линии.
Важное значение в системах автоматического управления
процессами выпаривания имеют устройства, поддерживающие
определенный заданный уровень продукта в аппарате. В случае
снижения уровня продукта может произойти «оголение» нагре-
вательной поверхности (змеевиков, паровой рубашки, пучка
кипятильных трубок и т. п.), в результате чего образуется
нагар. Это приводит к ухудшению качества продукции и сниже-
нию коэффициента теплопередачи.
Измерение уровня жидкости и автоматическая стабилизация
необходимого его значения в аппаратах, работающих под дав-
лением или разрежением, осуществляются с помощью камерных
цилиндрических регуляторов уровня (рис. 129). Действие их
основано на изменении веса цилиндрического стержня (буйка) в
зависимости от глубины его погружения в среду, уровень кото-
рой измеряется или регулируется.
Поплавок 1 помещен в камере 2 и может перемещаться по
вертикали. Перемещение поплавка передается пневматическому
устройству регулятора через гибкую стальную трубку 5. Под
действием веса поплавка гибкая трубка скручивается, в зави-
симости от степени погружения поплавка в жидкость изменяется
усилие, действующее на эту трубку. При снижении уровня
жидкости усилие, действующее на трубку, увеличивается в
связи с уменьшением выталкивающей силы и гибкая трубка
скручивается. При повышении уровня жидкости усилие умень-
шается и гибкая трубка раскручивается на некоторый угол.
Одновременно с трубкой поворачивается стержень заслонки 4.
320
Эта заслонка, связанная со свободным концом стержня, пово-
рачивается вместе с ним, прикрывая или открывая отверстие
сопла 5, через которое восходит струя воздуха. Это приводит
к изменению давления воздуха в камере 6 и к изменению поло-
жения золотника 7, через который воздух подается к испол-
нительному мембранному клапану 11. Он установлен на линии
i подачи продукта в сосуд, в котором необходимо поддерживать
< определенный его уровень.
1 Воздух в наружную полость сопловой трубки 9 подводится
через клапан 8. При увеличении давления воздуха трубка 9
раскручивается на некоторый угол и отводит сопло 5 от за-
слонки 4, что приводит к уменьшению давления воздуха в линии
подачи его к исполнительному механизму. При уменьшении дав-
ления трубка скручивается и приближает сопло к заслонке, что
приводит к увеличению давления воздуха в линии, где уста-
новлен клапан II.
Давление воздуха, поступающего к регулятору и от регуля-
тора к исполнительному механизму, контролируется манометрами
10 и 12. На линии для подвода сжатого воздуха установлены
фильтр 13 и редуктор 14. Изменение давления воздуха в пнев-
матической камере исполнительного механизма приводит к пере-
мещению его золотника, в результате чего увеличивается или
уменьшается подача продукта в выпарной аппарат, и вследствие
этого уровень его стабилизируется.
6.4. Системы автоматического управления
комплексными технологическими линиями
В предыдущем разделе рассматривались отдельные приборы и
регуляторы. Ниже описывается система автоматического управ-
ления процессом асептического консервирования, на примере
которой рассмотрим, как эти приборы автоматически контро-
лируют аппараты и управляют целым комплексом их.
Линии асептического консервирования для плодовых и то-
матных полуфабрикатов типов А9-КСИ и А9-КСК содержат сле-
дующие контуры контроля и регулирования (рис. 130):
1 - автоматическое регулирование температуры в парокон-
тактном теплообменнике II по пропорционально-интегральному
закону на основе изменения количества пара, подаваемого в
продукт;
2 - автоматическую двухкаскадную стабилизацию давления в
пароконтактном теплообменнике //, основанную на изменении
проходного сечения ругулирующего органа на выходе из тепло-
обменника и стабилизации давления в камере стерилизации
///;
21 Зак. 809
321
Рис.. 130. Функциональная схема автоматизации линии, асешического консервирования А9-КСИ
3 - автоматическую индикацию и регистрацию температуры в
емкости предварительного резервирования I, пароконтактном
теплообменнике II, камере стерилизации III, вакуум-
охладителе IV, температуры воды в барометрическом конденса-
' торе, а также сигнализацию отклонения от заданного диапазона
этих параметров;
4 - автоматическое регулирование давления в камере сте-
рилизации III по пропорциональному закону регулирования на
основе изменения количества пара, выпускаемого в > атмосферу
из парового пространства камеры стерилизации;
5 - автоматическое регулирование уровня продукта в камере
стерилизации III, вакуум-охладителе IV по трехпозиционному
закону, а также регулирование уровня воды в барометрическом
конденсаторе;
6 - световую сигнализацию на щите управления технологи-
ческим оборудованием нормальных и критических значений ос-
новных Параметров и звуковую сигнализацию их критических
значений;
7 - световую и звуковую сигнализацию на щитах контроля
блоков резервуаров критических значений давления в них и
повышения уровня продукта до заданных значений;
8 - дистанционное управление со щита всеми электрическими
приводами: блокировки заполнения очередного резервуара при
достижении в нем верхнего уровня, выключения насоса, по-
дающего продукт в емкост^ предварительного разервирования по
команде щита управления.
В резервуаре предварительного резервирования I автома-
тический контроль за верхними предельным и рабочим уровнями
продукта осуществляется электронным сигнализатором уровня
СУ1 с тремя датчиками, за нижними уровнями - аналогичным
прибором СУ2. В качестве первичного преобразователя темпе-
ратуры в этом резервуаре служит термометр сопротивления ТС1,
подключенный к шеститочечному мосту ИН 1 с регистрацией и
трехпозиционным регулированием.
Автоматическая стабилизация давления в пароконтактном
теплообменнике II обеспечивается в режиме стерилизации на
основе стабилизации давления в последующем аппарате - камере
стерилизации III регулятором давления прямого действия, а в
режиме циркуляции - регулятором давления прямого действия,
установленным на трубопроводе циркуляции в резервуаре I.
Автоматическая стабилизация температуры стерилизации в
пароконтактном теплообменнике осуществляется системой, со-
стоящей из термометра сопротивления ТС2, подключенного к
мосту ИН2, с дистанционной передачей показаний. Выход ди-
станционной передачи подключен к суммирующему входу пропор-
ционально интегральному регулятору УР5. К другому входу
21*
323
этого регулятора подключен выход преобразователя давления
МН8, установленного на трубопроводе подачи пара к регули-
рующему клапану ИМ8 с исполнительным механизмом, изме-
няющим по команде регулятора УР5 подачу пара в пароконтакт-
ный теплообменник II.
Сигнальный контакт вторичного прибора ИН2 обеспечивает в
автоматическом режиме (совместно с регулятором УР4) управ-
ление клапанами ПН, П12, П13, изменяющими направления по-
тока продукта из пароконтактного теплообменника.
Уровень продукта в камере стерилизации поддерживается в
диапазоне, определенном расположением датчиков сигнализатора
уровня СУ2. Этот сигнализатор управляет клапанами П16 и П17
в автоматическом режиме. При отклонении давления в камере
стерилизации и в трубопроводе, соединяющем камеру стери-
лизации с вакуум-охладителем, от заданного значения продукт
направляется на циркуляцию, а клапаны П16 и П17 закрываются.
Давление контролируется электроконтактными термометрами
МНII и МН 12.
Температура в вакуум-охладителе автоматически контроли-
руется и регистрируется вторичным прибором ИН1, первичный
преобразователь которого ТС6 установлен ниже нижнего рабо-
чего уровня. При повышении температуры в вакуум-охладителе
выше заданного предела регулятор УР4 дает команду на цир-
куляцию путем открытия клапана П22 и закрытия клапана П24.
В вакуум-охладителе предусмотрены автоматический контроль и
регулирование уровня продукта в заданных пределах. Имеются
две системы, в первичных преобразователях которых исполь-
зуется гидростатический и кондуктометрический принципы
действия.
Сигнализация и автоматическая стабилизация уровня воды в
конденсаторе V осуществляется сигнализаторами уровня СУ1 и
СУ4, датчики которых расположены на верхнем и нижнем рабо-
чем и аварийном уровнях. Сигнализатор СУ4 управляет трех-
позиционным клапаном К7, который регулирует проход воды от
откачивающего насоса НЗ.
Для контроля сигнализации и блокировки критических зна-
чений уровней и давления в резервуарах VI на них устанав-
ливаются электроконтактные манометры и кондуктометрические
преобразователи уровня.
Преимуществами описанной системы автоматического управ-
ления являются комплексное решение вопросов управления всеми
режимами линии, большой объем автоматизации, позволяющий
эксплуатировать достаточно сложное оборудование минимумом
обслуживающего персонала.
324
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каковы основные технологические процессы, подвергаемые автоматизации?
2. Какова схема ручного регулирования температуры в подогревателе?
3. Какова схема автоматического регулирования по возмущающему воздейст-
вию?
4. Какие типы датчиков, используемых в системах автоматического регули-
рования, вы знаете?
5. Какие исполнительные механизмы применяются в системах автоматического
регулирования?
6. Какие типы автоматических регуляторов вы знаете?
7. Каков принцип действия статического регулятора?
8. Что такое изодромный регулятор?
9. Какие примеры автоматизации работы отдельных аппаратов консервного
производства вы знаете?
10. Какие примеры систем автоматического управления комплектных техноло-
гических линий вы знаете?
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
НАСЫПНАЯ ПЛОТНОСТЬ И УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Продукт Насыпная плотность, кг/м3 Удельная теп- лоемкое! ь, кДж/(кг • К)
Абрикосы 550...640 3,77...3,88
Айва 620 3,75...3,77
Алыча 610 3,74...3,99
Апельсины 490 3,73...3,77
АрбузМ 400 3,77...3,935
Баклажаны 400 3,77...3,98
Бобы какао 510...610 2,26
Брюква 600 3,6
Виноград 425...640 3,45...3,89
Вишня 700...770 3,60...3,85
Говядина 950 2,51...3,35
Горошек зеленый 350...400 3,52...3,68
Горох целый 750...800 1,84
Горох половинками 700 1,84
Груши 350...600 3,60...3,81
Дыня 400 3,81
Ежевика 630 3,64...3,77
Земляника 500...650 3,68...3,98
Кабачки 400 3,77...4,02
Какао-порошок 510...720 1,99
Капуста кочанная 400...650 3,89...3>90
Капуста цветная 450 3,76...3,81
Капуста брюссельская 200...220 3,77
Картофель 640...750 3,43...3,68
Кизил 720 3,81
Клубника 500...650 3,81...3,85
Клюква 410 3,77...3,81
Крахмал картофельный 630...700 1,14...1,88
Крахмал кукурузный 540...650 1,14...1,8
Крупа:
гречневая 580...710 2,43...2,81
манная 650 1,84
овсяная 500...580 1,67
перловая 680...730 2,81...2,85
пшеничная 730...850 1,38...1,88
пшенная 730 1,84
рисовая 600...800 1,76...1,84
ячневая 680 1,84
Крыжовник 400...600 3,81...3,89
Кукуруза в зерне 600...820 1,59...2,22
Кукуруза в початках 770 3,22
326
П родолжение
Продукт Насыпная плотность, кг/ м3 Удельная теп- лоемкость, кДж/ (кг • К)
Лимоны 490 3,77
Лук-порей 300 4,02
Лук репчатый 600...740 2,64 .3,64
Макаронные изделия (без утряски) 305...461 1,84
Малина 350...650 3,82 ..3,89
Мандарины 500 3,77
Маргарин столовый 930 3,18 ..3,27
Масло:
кукурузное 920...928 2,01
оливковое 914...929 2,01
подсолнечное 925...927 1,93
хлопковое 921 1,93
Молоко сгущенное без сахара 1100 1,94...3,15
Молоко:
сухое 600...659 1,93 ..2,09
цельное 1029...1032 3,85
Морковь 550... 650 3,14...3,94
Мука:
кукурузная 560 1,67...1,88
пшеничная в. с. 500...520 1,67...1,88
” I с. 610 1,67...1,88
ржаная 550 1,67...1,88
Огурцы 620 3,89...4,08
Пастернак 450 3,73
Патока крахмальная 1450 2,60
Перец сладкий 300 3,77. .3,90
Персики 520...650 3,48 .3,85
Петрушка-корень 350 3,60
Репа 550 3,98
Рябина 420 3,44...3,74
Сахар-песок 720...900 0,71...1,26
Сахарная пудра 660 0,88
Сахар-рафинад 1600 1,36
Свекла 600...780 3,35...3,90
Свинина 935...945 2,13...3,81
Сельдерей 350 3,81
Слива 600...720 3,31...3,81
Смородина 680 3,64...3,89
Соль пищевая 2160 0,92...1,34
Спаржа 375...520 3,935
Ткемали 610 3,85...3,89
Томаты 600 4,02...4,05
Томатопродукты при содержании
сухих веществ:
5% 1020,4 4,049
9% 1037,4 3,938
12% 1050,2 3,855
18% 1072,3 3,689
30% 1126,6 3,357
Тыква 400 3,68...3,98
Укроп 120 3,68...3,81
327
Продолжение
Продукт Насыпная плотность, кг/м3 Удельная теп- лоемкость, кДж/(кг • К)
Фасоль (бобы) 750...770 3,68
Черешня 690...700 3,77...3,81
Чеснок 410...600 3,14...3,81
Шпинат 130...170 3,85
Щавель 130...170 3,68...3,81
Яблоки 585... 650 3,77...3,91
ПРИЛОЖЕНИЕ -i
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ ,
Материал Плотность, кг/м3 Удельная теп- лоемкость, кДж/ (кг • К) Теплопроводность, кВт/(м -К)
Алюминий 2630...2800 0,88...0,92 0,21...0,23
Бронза 8800...9100 0,38 0,04...0,112 3
Вода (на линии
насыщения) при:
0° С 999,8 4,237 0,000551
10° С 999,7 4,212 0,000575
20° С 998,3 4,204 0,000599
30° С 995,7 4,199 0,000618 .а
40° С 992,26 4,199 0,000634
60° С 983,19 4,204 0,000659
80° С 971,63 4,216 0,000674 3
100’ С 958,13 4,229 0,000683
Латунь 8500...8600 0,38...0,39 0,098...0,116 и
Медь 8300...8900 0,39...0,394 0,35...0,465
Сталь углеродистая 7811...7830 0,46...0,48 0,0465...0,0525
Сталь легированная 7700...7950 0,46...0,50 0,018...0,029
Стекло 2400...2800 0,67...0,835 0,00058...0,00093
Чугун 7220...7250 . 0,46...0,54 0,025...0,05
328
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЛИНИИ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ НАТУРАЛЬНЫХ СОКОВ
ИЗ ЯБЛОК, АЙВЫ, ГРУШ
Оборудование Производитель- ность Число машин при выпуске готовой про- дукции в се- зон, т
200 400
Моечная барабанная машина для фруктов 4 т/ч 1 1
и овощей А9-КМ-2
Моечная унифицированная машина 3 т/ч 1 1
(с нагнетателем воздуха) Т1-КУМ-1
Инспекционный конвейер КТО с роликовым 1...3 т/ч 1 1
полотном
Элеватор «гусиная шея» ЭГШ-1 2,5 т/ч 1 1
Дисковая дробилка ДДС-5 5 т/ч 1 1
Стекатель РЗ-ВСР-10 10 т/ч 1
Гидравлический пак-пресс:
РОК-200 3,3 т/ч 1 1
2П-41 1,5 т/ч 1 1
Передвижной ленточный транспортер 5...23 т/ч 1 1
ЦТ-76 (для удаления мезги)
Сборщик-мерник:
МЗС-414 1,9 м3* 4 4
МЗС-422 0,7 м3* 1 1
Центробежный насос 36МЦ-6-12 6000 л/ч 2 2
Пастеризационно-охладительная 3000 л/ч 1 1
установка ОПУ-ЗМ
Сепаратор Г9-КОВ для очистки соков 10 000 л/ч 2 2
Фильтр-пресс В9-ВФС/423-56 3000 л/ч 1 1
Деаэратор-пастеризатор ДПУ для 1500 кг/ч 1 1
подогрева сока
Наполнитель сока АНС (для 30 шт. в 1 мин 1 1
трехлитровых баллонов)
Закаточная машина Б4-КЗК-75-04 63 шт. в 1 мин 1 1
Электротельфер ТЭ1-511 . ** 1 т *** 2 2
Вертикальный автоклав-стерилизатор 2 шт.* * 2 3
Б6-КВА-2
Этикетировочная машина Б4-КЭМ 90... 120 банок 1 1
в 1 мин
Банкомоечная машина СП-70 (для 1200 шт. в 1 1 1
двух-трехлитровых баллонов)
Салфетомойка МР-1000 — 1 1
Салфетосушилка С-1 — 1 1
* Вместимость.
Грузоподъемность.
Число корзин.
329
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ТЕМПЕРАТУРА ЗАМЕРЗАНИЯ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПЛОДОВ
И ОВОЩЕЙ К ПОНИЖЕННЫМ ТЕМПЕРАТУРАМ
Продукт Температура замерзания, ♦ Чувствительность к пониженным температурам
слабая средняя сильна J
Апельсины -1,5 — + —
Баклажаны -0,5 — — +
Бананы -1 — — +
Брюква -1 + — —
Виноград -1 + — —
Груши -1,5 — + — >
Капуста: брюссельская -1 + - - \
кочанная -1,5 + — —
савойская -1,8 + — —
цветная -1 + — —
Картофель -1,2 — — +
Клюква -3 — + —
Лимоны -1,5 — — + 1
Лук -2 + — —
Морковь -1 + — —
Огурцы -0,5 — + —
Перец -0,5 — — +
Персики -1 — + —
Репа -1 + — —
Свекла -1,5 + — —
Слива -1 — + —
Томаты -0,5 — — +
Тыква -1 — + —
Яблоки -1,5 — + —
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
СРЕДНЯЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ПЛОДОВ
И ОВОЩЕЙ, кдж«(кг • сут)
Температура хранения, ° С И
Продукт
0 2 5 10 15 20J.
Абрикосы 1,40 1,96 3,82 7,06 10,34 14,42 '
Апельсины 0,92 1,09 1,63 3,02 4,82 5,87 \
Виноград 0,84 1,51 2,10 3,14 4,19 6,70; ,
Вишни 1,59 2,10 3,14 5,87 10,48 16,34*
Груши: / г
поздних сортов 0,92 1,89 3,52 4,82 10,89 18,86
ранних сортов 0,96 1,69 2,93 3,97 11,28 16,51
Земляника 3,47 4,47 5,87 11,58 16,09 20,51
Лимоны 0,84 1,09 1,68 2,81 3,98 5,03
Персики 1,59 1,93 3,56 7,96 11,81 15,92
330
Продолжение
Продукт Температура хранения, ° С
0 2 5 10 15 20
Яблоки:
поздних сортов 0,92 1,22 1,80 2,72 5,03 6,29
ранних сортов 1,21 1,50 2,02 4,37 6,27 7,85
Дыни 1,42 1,76 2,10 3,77 5,45 8,59
Капуста:
белокочанная 1,68 2,01 2,72 3,85 5,95 10,06
краснокочанная 1,42 1,72 1,99 2,93 4,70 9,41
савойская 4,61 5,45 7,12 14,67 23,88 35,62
брюссельская 5,02 5,75 10,45 17,03 23,52 43,47
цветная 3,76 4,53 5,64 11,28 19,53 30,51
Лук-репка 1,34 1,42 1,80 ’ 2,43 3,35 4,53
Лук-перо и лук-порей 3,98 7,54 12,15 24,30 38,97 49,02
Морковь 1,63 2,40 2,88 3,24 7,32 9,72
Огурцы 1,68 1,89 2,51 4,82 9,64 14,25
Редька 1,94 2,04 2,55 5,33 9,30 15,05
Салат 3,03 3,34 4,19 7,42 12,85 25,50
Свекла 1,34 1,84 2,81 4,82 7,96 14,75
Томаты 1,34 1,55 2,01 3,14 6,29 7,96
Чеснок 1,89 2,72 3,98 5,87 10,89 13,41
Шпинат 6,16 8,46 14,10 20,47 40,86 65,84
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
В ХРАНИЛИЩАХ И ХОЛОДИЛЬНИКАХ
Продукт Темпера- тура, С Относи- тельная влажность воздуха, % Продолжи-- тельность хра- нения лежко- способных сортов, мес.
Капуста:
белокочанная -1...0 90...95 4...7
савойская -1,5...О 90... 95 4...7
цветная 0 90...95 1...3
Морковь, свекла 0 90...95 3...8
Брюква, репа, редька 0 90...95 3...7
Редис 0 90...95 1...4
Лук-репка -3...0 70...80 6...8
Чеснок -1...0 80...85 5...7
Тыквы 3...10 70...80 3...10
Арбузы 1...5 80...85 I...5
Дыни 3...10 80...90 ...5
Огурцы 2...10 90...95 До 0,5
Томаты:
розовые 8...10 85...90 1...2
красные 2...8 85... 90 1...2
Виноград 0...2 90...95 6...7
Лимоны 0...10 90...95 1...4
331
Продолжение
Плоды и овощи Темпера- тура, С Относи- тельная влажность воздуха, % Продолжи- тельность хра- нения лежко- способных сортов, мес.
Апельсины 2...7 85...90 2...5
Мандарины 4...7 85...90 1...4
Ягоды 0 90...95 До 0,5
Плоды косточковых культур 0 90... 95 До 1
Груши -1...5 85...95 4...6
Яблоки сортов:
Антоновка обыкновенная 2...4 90... 95 2...5
Победитель 2...4 90...95 2...5
Мелба, Коричное полосатое 0...1 90...95 2...4
Пепин шафранный 0...1 90...95 3...6
У элси 0...1 90...95 5...6
Пепин Черненко, -1...1 90...95 6...7
Ренет Кичунова
Северный синап 90...95 7...8
Бойкен, Лобо 0...1 90...95 6...7
Мекинтош 0...2 90... 95 4...5
Ренет Симиренко 0 90...95 5...6
Ренет шампанский 2...4 90...95 5...6
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
ПАРАМЕТРЫ СУХОГО НАСЫЩЕННОГО ПАРА (ПО ДАВЛЕНИЮ)
Р t,° с Р, кг/м3 ZK» кДж/кг Аг кДж/кг г, кДж/кг
МПа кг/см2
0,002 0,02 17,20 0,01465 72,18 2532,18 2460,16
0,003 0,03 23,77 0,02149 99,60 2544,32 2444,67
0,004 0,04 28,64 0,2820 119,95 2553,11 2432,95
0,005 0,05 32,55 0,03481 136,28 2560,23 2423,74
0,006 0,06 35,82 0,04131 149,93 2566,09 2416,20
0,008 0,08 41,16 0,5421 172,24 2575,72 2403,64
0,010 0,10 45,45 0,06688 190,12 2583,26 2393,17
0,015 0,15 53,06 0,09791 224,16 2597,91 2373,92
0,020 0,20 59,67 0,1283 249,58 2608,80 2359,26
0,025 0,25 64,56 0,1582 270,01 2617,17 2347,12
0,030 0,30 68,68 0,1877 287,26 2624,29 2337,07
0,040 0,40 75,42 0,2458 315,52 2635,59 2319,91
0,050 0,50 80,86 0,3029 338,34 2644,38 2306,09
0,060 0,60 85,45 0,3594 357,59 2651,92 2294,37
р,070 0,70 89,45 0,4152 374,43 2658,20 2283,90
0,080 0,80 92,99 0,4705 389,33 2663,64 2274,27
0,090 0,90 96,18 0,5253 402,73 2668,67 2265,90
0,098 1,0 99,09 0,5797 415,00 2673,27 2259,01
0,108 1,1 101,76 0,6337 426,26 2677,04 2250,82
0,118 1,2 104,25 0,6875 436,77 2680,81 2244,12
332
Продолжение
р 6° с Р, кг/м3 ZK кДж/кг z*n кДж/кг г, кДж/кг
МПа кг/см2
0,127 1,3 106,56 0,7410 446,56 2684,58 2237,84
0,137 1,4 108,74 0,7942 455,73 2687,93 2231,98
0,147 1,5 110,79 0,8472 464,40 2691,28 2226,96
0,157 1,6 112,73 0,8999 472,65 2694,21 2221,52
0,166 1,7 114,57 0,9524 480,48 2696,72 2216,07
0,176 1,8 116,33 1,005 487,93 2699,23 2211,47
0,186 1,9 118,01 1,057 495,05 2701,74 2206,86
0,196 2,0 119,62 1,109 501,87 2703,84 2201,84
0,245 2,5 126,79 1,367 532,56 2714,30 2181,74
0,294 3,0 132,88 1,622 558,52 2722,68 2164,16
0,344 3,5 138,19 1,874 581,13 2729,37 2148,25
0,392 4,0 142,92 2,125 601,22 2735,66 2134,43
0,441 4,5 147,20 2,374 619,65 2741,10 2121,45
0,490 5,0 151,11 2,621 636,81 2745,70 2108,89
0,588 6,0 158,08 3,112 666,96 2754,08 2087,12
0,685 7,0 164,17 3,600 693,33 2760,78 2067,44
0,785 8,0 169,61 4,085 717,20 2766,64 2049,44
0,880 9,0 174,53 4,568 738,55 2771,66 2033,11
0,980 10,0 179,04 5,049 758,65 2775,85 2017,20
1,080 11,0 183,20 5,530 777,07 2779,62 2002,55
1,175 12,0 187,08 6,010 794,24 2782,97 1988,73
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САХАРНОГО РАСТВОРА
ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ КИПЕНИЯ
Концентрация, % Температура ки- пения, С Плотность, кг/м3 Удельная тепло- емкость, кДж/(кг*К)
♦
10 100,2 1038 4,12
20 100,4 1080 3,86
30 100,7 1127 3,63
40 101,2 1176' 3,36
50 102,0 1230 3,26
) 60 103,5 1286 2,94
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
В о л к и и д И. Л. Промышленная технология хранения картофеля, овощей и
плодов. -М.: Лгромпромиздат, 1989.-239 ci
Горен ьков Э. С., Б ибер га л В. Л. Оборудование консервного
производства. Справочник. - М.: Лгропромиздат, 1989.-256 с.
Грубы Я. Производство замороженных продуктов (Пер. с чешского). - М.:
Лгропромиздат, 1990. - 336 с.
Зел и конский И. X., Каплан Л. Г. Малые холодильные машины и
установки: Справочник - 3-е изд. -М.: Лгропромиздат, 1989.-672 с.
М арх ель И. И. Детали машин: программированное учебное пособие для
средних специальных учебных заведений. - 2-е изд.-М.: Машинострое-
ние, 1986.-448 с.
М е х а н и з а ц и я процессов хранения и переработки плодов и овощей:
Справочник/В. В. Момот, В. Л. Балабанов, О. В. Сорокин и др. -М.:
Лгропромиздат, 1988.-271 с.
О б щ е т е х н и ч е с к и й справочник/Е. Л. Скороходов, В. П. За-
конников, Л. Б. Пакнис и др.: Под общей редакцией Е. Л. Скоро-
ходова.-3-е изд. -М.: Машиностроение, 1989.-512 с.
Пронин Б. Л., Р е в к о в Г. Л. Бесступенчатые клиноременные и
фрикционные передачи (вариаторы). - 3-е изд. -М.: Машиностроение,
1980.-320 с.
Р о с л о в Н. Н. Комплексы для хранения картофеля и овощей. - М.:
Россельхозиздат, 1985. - 207 с.
Ситников Е. Д. Практикум по технологическому оборудованию
консервных заводов. - 2-е изд.-М.: Лгропромиздат, 1989.- 134 с.
Скрипников 10. Г. Прогрессивная технология хранения и переработки
плодов и овощей.-М.: Лгропромздат, 1980.- 159 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
&
Введение ............................................................ 3
Глава 1. Детали машин и механизмов................................ 7
1.1. Основные понятия и определения .................... 7
1.2. Механизмы, преобразующие вид передаваемого дви-
жения 8
1.3. Механизмы передачи вращательного движения ... 13
1.4. Направляющие вращательного движения......... 33
' 1.5. Краткие сведения о редукторах ..................... 42
1.6. Муфты....................................... 46
1.7. Пружины..................................... 53
1.8. Соединения деталей ............................... 58
’ Контрольные вопросы................................... 71
Г л а в а 2. Механическое оборудование по переработке плодов и
овощей ........................................................... 72
2.1. Оборудование для доставки и транспортировки
сырья.................................................. 72
2.2. Насосы ........................................... 78
2.3. Машины для мойки сырья........................ 83
2.4. Оборудование для мойки стеклянной тары .... 90
' 2.5. Оборудование для инспектирования, сортирования и
1 калибрования плодов и овощей .................... 97
2.6. Оборудование для измельчения плодов и овощей в
производстве соков ................................... 104
2.7. Оборудование для отделения сока ................. 111
2.8. Оборудование для осветления сокоматериалов ... 118
2.9. Протирочные машины и гомогенизаторы......... 124
2.10. Оборудование для очистки, резания, разделки и
J перемешивания сырья......................... 130
2.11. Оборудование для фасования пищевых продуктов и
укупоривания тары........................... 148
* Контрольные вопросы ................................... 171
Глава 3. Тепловое оборудование предприятий по переработке
плодов и овощей.................................................... 173
3.1. Методы расчета тепловых аппаратов ............... 173
3.2. Аппараты для бланширования и подогрева продуктов 175
\ 3.3. Обжарочные аппараты............................... 192
3.4. Выпарные аппараты................................ 199
3.5. Аппараты для стерилизации и пастеризации . . . 206
3.6. Сушильные установки.............................. 219
3.7. Вспомогательные устройства теплового оборудо-
вания ................................................ 224
Контрольные вопросы................................... 227
Глава 4. Планировочно-технологические особенности перераба-
тывающих предприятий консервного производства . . . 228
4.1. Поточные технологические линии .................. 228
335-
4.2. Предприятия и цехи по переработке плодов и ово-
щей .................................................. 242
Контрольные вопросы................................... 251
Глава 5. Хранилища для плодов и овощей....................... 252
5.1. Классификация хранилищ........................... 252
5.2. Устройствао хранилищ и комплексов................ 256
5.3. Устройство холодильников ........................ 264
5.4. Технологическое оборудование хранилищ и холо-
дильников , 272
5.5. Системы автоматического регулирования и поддер-
жания режима хранения................................ 284
5.6. Холодильные установки............................ 290
Контрольные вопросы...............................* 304
Глава 6. Основы автоматизации технологических процессов . . . 305
6.1. Автоматическое регулирование ....................306
6.2. Звенья систем автоматического регулирования . . 1309
6.3. Автоматизация отдельных аппаратов консервного
производства.................................... 316
6.4. Системы автоматического управления комплексными i
технологическими линиями ........................ 321
Контрольные вопросы............................. 325
Приложения ....................................................... 326
Рекомендуемая литература 334
Учебное издание
СКРИПНИКОВ ЮРИИ ГЕОРГИЕВИЧ
ГОРЕНЬКОВ ЭДУАРД СЕМЕНОВИЧ
ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ХРАНЕНИЮ
И ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
Учебник для техникумов
Редактор Л. М. Богатая
Художественный редактор В. А. Чуракова
Технический редактор Н. В. Суржева
Корректор Т. Т. Т а л д ы к и н а
ИБ № 7241
Сдано в набор 30.09.92. Подписано к печати 10.03.93. Формат 60x84/16.
Бумага кн.-журн. Гарнитура Литературная. Печать офсетная. Усл. печ. л
19,53. Усл. кр.-отт. 19,53. Уч.-изд. л 21,43. Изд. № 080. Тираж 5900 экз.
Заказ № 809. «С» № 097.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Колос», 107807,
ГСП-6, Москва, Б-78, ул. Садовая-Спасская, 18.
Московская типография № 11 Министерства печати и информации РФ.
113105, Москва, Нагатинская ул., 1.