Классификация технологических машин

Механическое оборудование, применяемое на предприятиях общественного питания, можно классифицировать:

· по структуре рабочего цикла – машины периодического действия и машины не­прерывного действия.

В машинах периодического действия загрузку, обработку и выг­рузку продукта осуществляют поочередно. Приступать к обработке в такой машине следующей порции продукта можно только после того, как из рабочей камеры будет выгружен ранее обработанный продукт.

В машинах непрерывного действия процессы загрузки, обра­ботки и выгрузки продукта в установившемся режиме совпадают по времени, т. е. продукт непрерывно продвигается от загрузочно­го устройства в рабочую камеру, перемещается вдоль неё и одновременно подвергается воздействию рабочих органов, после чего удаляется через разгрузочное устройство. Это даёт возможность по­давать в машину новые порции продукта до окончания обработки предыдущих и соответственно сокращать время её работы. К маши-нам непрерывного действия относятся мясорубки, мясорыхлители, овощерезки, протирочные машины, просеиватели и др.;

· функциональному назначению делят на типы, указанные в классификации;

· степени автоматизации выполняемых машиной технологических процессов различают аппараты неавтоматического, полуавтоматического и автоматического действия.

В машинах неавтоматического действия технологические опе­рации, такие как подача и удаление продуктов в рабочую камеру, контроль за готовностью продуктов, выполняет оператор, обслуживающий машину.

В машинах полуавтоматического действия основные технологические операции осуществляются машиной, ручными остаются только вспомогательные операции (например, загрузка и выгрузка продуктов).

В машинах автоматического действия все технологические и вспомогательные операции выполняются машинами. Такие маши­ны можно использовать в технологическом процессе автономно и в составе поточных линий.

 

 

2.3. Основные требования, предъявляемые к технологическим машинам

 

На эконо­мические показатели работы машин решающее влияние оказыва­ет выбор двигателя, передаточного механизма и вспомогательных элементов, от которых зависят её работоспособность, масса, энер­гоёмкость и другие показатели.

· Работоспособность – это состояние оборудования, при котором оно способно выполнять заданные функции в пределах параметров, установленных требованиями технологического процесса или нормативно-технической документацией. Любое нарушение работоспособности называют отказом машины.

· Отказ – это частичное или полное нарушение работоспособ­ности машины. Например, поломка рабочих органов – это час­тичная потеря работоспособности, поломка рабочего вала и пере­даточного механизма – полная потеря работоспособности.

Одним из показателей работоспособности является надёжность. Под надёжностью понимают свойство оборудования выполнять определённые функции, сохраняя при этом эксплуатационные показате­ли и заданных пределах в течение требуемого периода времени. Надёжность машины обусловливается её безотказностью, долговеч­ностью и ремонтопригодностью. Таким образом, надёжность – это безотказная работы оборудования в пределах заданного периода.

· Безотказность работы характеризуется интенсивностью отказов, т.е. отношением среднего числа машин, отказавших в едини­цу времени, к числу машин, безотказно работающих в данный период времени.

· Долговечность – это свойство машины сохранять работоспо­собность в течение длительного периода эксплуатации с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Показателем долговечности может быть срок службы машины или коэффициент долговечности. На его величину влияют простои оборудования, которые снижают долговечность машины.

Надёжность и долговечность не идентичные понятия. Машина может быть надёжной, но недолговечной, т.е. может какое-то время работать безотказно, а затем выйти из строя. Вместе с тем машина может быть долговечной, но ненадёжной, т.е. часто нуж­даться в ремонте, при котором на восстановление работоспособ­ности затрачивается много времени и средств.

 

· Под ремонтопригодностью понимают свойство машины, заключающееся в её приспособленности к предупреждению либо обнаружению и устранению отказов. Ремонтопригодность – это комплекс мероприятий, которые обеспечи­вают заданные условия технического обслуживания (ТО) и ремонта.

В соответствии с Положением о системе технического обслуживания и ремонта торгово-технологического оборудования от 1 ян­варя 2008 г. структура ремонтного цикла включает в себя следую щие позиции: межремонтное техническое обслуживание (ТО), те­кущий ремонт (ТР), средний (С) и капитальный (К) ремонты.

Структуру межремонтного цикла разрабатывают в виде графи­ков планово-предупредительных ремонтов конкретно для каждо­го оборудования, исходя из сроков службы последнего и продол­жительности межремонтных циклов.

Контроль, техническое обслуживание и планово-предупреди­тельный ремонт машин проводят на основе договоров. Каждая вновь установленная или отремонтированная машина перед сдачей в эксплуатацию должна пройти испытание с составлением акта. Машина должна иметь бирку с техническими данными и фа­милией работника предприятия, который будет её обслуживать.

Важными технико-экономическими показателями, характери­зующими работу технологической машины, являются также удель­ная производительность, удельная мощность и металлоёмкость.

· Удельная производительность – это количество выпускаемой продукции, приходящейся на единицу объёма рабочей ка­меры или на единицу площади поверхности рабочих органов. Чем выше удельная производительность, тем лучше технологические возможности маши­ны, выше её конкурентоспособность, ниже себестоимость выпус­каемой продукции.

· Удельная мощность – это отношение мощности к произво­дительности машины. Чем ниже удельная мощность, тем меньше расход электричес­кой энергии при переработке продуктов и ниже себес­тоимость выпускаемой продукции.

· Металлоёмкость – это показатель, характеризующий машину с точки зрения расхода металла на её изготовление. Чем меньше металла расходуется на изготовление машины, тем ниже её сто­имость.

2.4. Материалы, используемые для изготовления тепло­вого и механического оборудования

 

Материалы, из которых изготавли­ваются аппараты, должны обеспечивать их надёжность и прочность. Кроме того, материалы, из которых изго­тавливают части аппаратов, контактирующие с продук­тами, должны быть химически стойкими, нейтральными, не подвергаться коррозии, хорошо очищаться и быть стойкими к моющим средствам. По назначению материалы могут быть подразде­лены на конструкционные, теплоизоляционные и электротехнические.

Конструкционные материалы предназна­чены для изготовления деталей аппаратов (кожухов, рабочих камер, рабочих органов, станин и т. д.). Чаще всего в качестве конструкционных материалов исполь­зуются чёрные и цветные металлы, их сплавы и пласт­массы.

К чёрным металлам относятся железо и его спла­вы – чугуны и стали. Чугун – железный нековкий сплав, содержащий от 2 до 4,5 % углерода, до 2,5% фосфора и 0,88 % примесей марганца, кремния и серы. Для изготовления аппаратов предприятий общественного питания чаще всего используется серый чугун, характеризующийся тем, что большая часть углерода в нём находится в виде свободно выделенного графита, что придаёт серый цвет поверхности излома. В марках чугуна после букв СЧ (серый чугун) следуют цифры: первые две обозначают предел прочности при растяже­нии (в кгс/мм²), вторые две – предел прочности при изгибе. Например, конфорки электрических плит изготавливаются из чугуна СЧ 18-36 и СЧ 21-40. Всего в соответствии с ГОСТ 1412—70 выпускается десять марок серого чугуна. Из чугуна изготавливаются станины, корпуса и рабочие камеры некоторых аппа­ратов (сковороды).

Сталь – это сплав железа с углеродом (до 2 %). В зависимости от химического состава различают сталь углеродистую и легированную (с различными присадками). В легированных сталях содержание легирующих элементов может составлять до 45 %. Если легирующих элементов в стали больше, чем железа, а содержание последнего менее 50...55 %, то такие стали называются сплавами. В названия марок стали входят буквенные индексы, обозначающие легирующие элементы (X – хром, Н – никель, Г – марганец, Т – титан, М – мо­либден, Д – медь, В – вольфрам, С – кремний и т. д.), и цифры, показывающие содержание этих элементов. Например, сталь марки 12ХНЗ содержит 1,2 % угле­рода и 3 % хрома и никеля. По свойствам и назначению стали и сплавы делятся на три группы:

- коррозионно-стойкие (нержавеющие);

- жаростойкие (окалиностойкие), работающие в нена­груженном состоянии, при температурах выше 550 °С;

- жаропрочные, работающие в нагруженном состоя­нии, при температурах выше 600 °С.

Из углеродистой стали обыкновенного качества изготовляют корпусные детали, крышки, кожухи и другие детали, не несущие нагрузок и не соприкасаю­щиеся с пищевыми продуктами. Для изготовления деталей, испытывающих большие нагрузки, применяют качественные углеродистые не­ржавеющие стали марок 40Х, 65, 12ХНЗ, 20Х. Для изготовления деталей машин и аппаратов, не­посредственно контактирующих с продуктами, приме­няют легированные стали марок Х12, 9ХС, 9ХВТ и высо­колегированные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали марок Х18Н9, Х18Н9Т, 1X13 и др. Из цветных металлов для изготовления тепловых аппаратов наибольшее применение получил алюминий и его сплавы. Лучшим металлом для изготовления частей и узлов аппаратов, соприкасающихся с продуктом, является нержавеющая сталь. Следует избегать использования для этих целей алюминия. Это связано с тем, что алю­миний накапливается в организме человека и практи­чески не выводится из него. Наукой установлен факт, что алюминий, накопленный в организме человека, может стать одной из причин старческого слабо­умия. Пластмассы и некоторые другие синтетические мате­риалы применяются для изготовления деталей, испыты­вающих средние нагрузки. Преимущества пластмасс – их лёгкость, антикоррозионность, бесшумность в работе. Недостаток – низкая термостойкость.

Теплоизоляционные материалы приме­няют для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и снижения температуры наружных стенок ап­парата. Теплоизоляционные материалы, применяемые в тепловом оборудовании, должны обладать следующими свойствами: низким коэффициентом теплопроводности; небольшой плотностью; высокой термостойкостью; прочностью; низкой гигроскопичностью; биостойкостью; антикоррозионностью; безвредностью; низкой стои­мостью. Практически ни один из существующих мате­риалов не может удовлетворять всем вышеперечислен­ным требованиям, поэтому в каждом конкретном случае необходимо выбирать такой изоляционный материал, который наиболее полно отвечает требованиям данной конструкции аппарата.

Теплоизоляционные материалы бывают минераль­ного (асбест, глина, гипс и др.), растительного (пробка, торф, опилки и др.) и животного происхождения (шерсть, шёлк, войлок), а также искусственные (пе­нопласт).

По конструктивному оформлению все теплоизоля­ционные материалы делятся на четыре группы засып­ные (перлит в засыпке, минеральная вата, торфяная крошка); мастичные (асбозурит, совелит мастичный); оберточные гибкие (асботкань, маты и войлок из мине­ральной ваты, строительный войлок); формовочные (скорлупы, цилиндры и плиты из минеральной ваты, сегменты, плиты перлитовые).

Все перечисленные виды изоляционных материалов используются для изоляции тепловых аппаратов и трубопроводов подводящих коммуникаций.

Электротехнические материалы могут быть подразделены на две основные группы материалы с высоким удельным сопротивлением (р) и электроизо­ляционные. Материалы с высоким р предназначаются для изго­товления нагревательных элементов. К ним относятся нихромы (сплав никеля и хрома), фехрали (железо-хромалюминиевые сплавы) и вольфрам.

Электроизоляционные материалы должны обладать высокой электрической и механической прочностью, иметь высокий коэффициент теплопроводности λ. Этим требованиям отвечают периклаз (плавленая окись магния), кварцевый песок, шамот, слюда, кварцевое стекло, фарфор и керамика.

 

Требования к деталям и узлам технологических машин

Конструкция рабочих органов исполнительных механиз­мов машин зависит от характера их движения, реологических (структурно-механических) свойств продуктов и вида выполняемой технологической операции.

Например, рабочие органы очистительных машин выполняют и виде абразивных дисков, конусных чаш; измельчительно-режущих машин – в виде ножевых режущих инструментов; размолоч­ных механизмов – в виде зубчатых жерновов, валков; месильно-перемешивающих машин — в виде месильных лопастей и т.д.

Конструкции загрузочных и разгрузочных устройств, рабочих органов камеры для обработки продуктов и исполнительных механизмов выполняют с учётом структурно-механических свойств продуктов и сырья.

При обработке продуктов, структурно-механические свойства которых характеризуются как пластичность, вязкость и упругость, требуется применять режущие инструменты с острыми режущими кромками и малыми углами заточки клина, а при обработке хрупких и твёрдых продуктов необходимо использовать высокопрочные рабочих органов. Принимается во внимание также сыпучесть, липкость, трение продукта о рабо­чие поверхности и возможность смачивания поверхности трения.

Рабочие органы и другие элементы исполнительных механизмов, контактирующих с пищевыми продуктами, изготав­ливают из материалов, разрешённых Минздравом России на использование в пищевом машиностроении. Широко применяют такие материалы, как нержавеющую сталь, пищевой алюминий (редко), серый и отбелённый чугун, инструментальную сталь и обычные конструкционные стали.

Из нержавеющих сталей изготовляют почти все детали исполнительных механизмов, контактирующих с пищевыми продуктами. Это детали рабочих органов, рабочих камер, загрузочных и разгрузочных устройств и т.п.

Инструментальные стали и отбелённый чугун применяют в основном для изготовления режущих инструментов, жерновов и других рабочих органов с обязательным гальваническим лужением. Хромировать рабочие органы не рекомендуется, так как хромоникелевые покрытия в процессе работы могут отслаиваться и попадать в перерабатываемые продукты.

Пищевой алюминий используют для изготовления корпусов рабочих камер, загрузочных и разгрузочных лотков, рабочих орга­нов и т.п.

Серый чугун применяют для изготовления корпусов рабочих камер и станин машин, корпусов редукторов и др. В боль­шинстве случаев участки рабочих камер и рабочих органов, со­прикасающихся с продуктами, подвергают горячему лужению.

 

2.6. Общие требования к технологическому оборудованию

 

Любая технологическая машина должна отвечать технологическим требованиям, требованиям техники безопасности и производственной санита­рии, а также требованиям эргономики и эстетики.

Технологические требования – это получение переработанной продукции высокого качества с минимальным количе­ством отходов, максимальную производительность, минимальный расход потребляемой электрической энергии. При этом конструк­тивные и кинематические параметры оборудования должны соответ­ствовать оптимальным режимам технологических процессов об­работки продуктов.

Общие тре­бования безопасности технологических машин должны соответ­ствовать ГОСТ 12.2.057 – 81ССБТ, а также правилам техники бе­зопасности и производственной санитарии на предприятиях об­щественного питания, утверждённым правительственными орга­нами в установленном порядке.

В соответствии с этими требованиями вращающиеся части ма­шин должны быть надёжно закрыты щитками, кожухами или спе­циальными устройствами. Загрузочные и разгрузочные устройства должны иметь предохранительные приспособления, препятству­ющие попаданию рук обслуживающего персонала в движущиеся рабочие органы или передачи. Устройства, закрывающие движу­щие рабочие органы или передачи, должны иметь блокировочные концевые выключатели, отключающие электродвигатель при сня­тии защитного устройства.

К рабочей камере должен быть свободный доступ для санитар­ной обработки, а рабочие органы должны легко сниматься с ра­бочих валов и выниматься из рабочей камеры. Машина должна иметь устройство, препятствующее попаданию смазки в рабочую камеру или на рабочие органы.

 

В соответствии с требованиями эргономики пусковые устройства, рычаги переключения скоро­стей, регуляторы устанавливают в удобном и доступном для обслуживания месте. Усилия, прилагаемые к рукояткам и маховикам управления и регулирования, должны быть не более 0,2 Н.

 

С учётом требований технической эстетики форма машины долж­на быть обтекаемой, без острых выступов, впадин и углублений, а её окраска должна отвечать требованиям производственной эстетики.

Правильные пропорции машины, простота её формы, удоб­ное расположение пусковых, регулирующих устройств, механиз­мов управления, удобное расположение загрузочного и разгру­зочного устройств способствуют повышению производительнос­ти труда, снижают утомляемость работников и облегчают их труд.