Исследование ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий.
На правах рукописи
Иминов Руслан Владимирович
Исследование ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий.
Специальность 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург
2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»
| Научный руководитель: | кандидат технических наук, доцент Антуфьев В.Т. |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, проф.Федоров А.В. |
| кандидат технических наук, проф.Полищук А.П. | |
| Ведущая организация: | ФГОУ ДПО «Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий» |
Защита диссертации состоится «___» ____________ 2012г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9.
Тел./факс (812) 315-30-15
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан «___» ____________ 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор В.С. Колодязная
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одной из наиболее распространенных и ответственных технологических операций, применяемых во многих отраслях пищевой промышленности (хлебопекарной, кондитерской, консервной, овощесушильной и других) является процесс резания. От выполнения этой операции во многом зависит качество, внешний вид и выход готовой продукции. Современное состояние теории и практики резания пищевых продуктов показывает, что общая теория резания материалов органического происхождения пока еще не нашла окончательного завершения.
В настоящее время, наряду с широко распространенными рубящим и скользящим способами резания, вибрационное резание пищевых продуктов занимает все более важное место. Технологические процессы с использованием механических колебаний (вибраций) в современной отечественной и зарубежной практике пищевой промышленности получили широкое распространение. Использование вибрирующих органов в машинах пищевой промышленности и общественного питания позволяет интенсифицировать процесс резания, сократить потери сырья, повысить качество разделяемых поверхностей и снизить усилия резания. Эффективность применения вибрационной нарезки хлеба в хлебопекарной промышленности до конца не изучена. Это сдерживает разработку оригинальных и высокопроизводительных машин, которые допускали бы значительный разброс физических параметров мякиша и корки хлеба при нарезке.
Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в исследовании ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий с применением вибрационного движения режущих ножей и сконструированного роторного узла подачи продукта.
В соответствии с указанной целью поставлены следующие задачи:
- провести анализ существующих способов и конструкций машин для нарезки хлебобулочных изделий;
- теоретически обосновать и предложить наиболее эффективные способы нарезки хлеба, выявить преимущества вибрационного способа резания;
- разработать математическую модель процесса виброрезания трудно-нарезаемых сортов хлеба;
- создать экспериментальную установку;
- экспериментально установить основные закономерности и силы, действующие на нож при вибрационном способе резания хлеба;
- разработать безопасный и эффективный узел подачи и нарезки хлеба, выбрать форму и характер движения режущих инструментов;
- разработать методику оценки сравнительных характеристик машин для нарезки хлеба;
- разработать технические условия на хлеборезательную машину вибрационного типа повышенной эффективности, существенно изменяющую скорость и качество нарезки хлебобулочного изделия.
На защиту выносятся:
- теоретическое обоснование для проектируемых хлеборезательных машин использовать оригинальные узлы подачи и принцип нарезки хлеба;
- математическая модель процесса вибрационной нарезки хлеба;
- экспериментально выведенные критерии оценки основных характеристик вибрационных машин для нарезки хлеба.
Научная новизна. Теоретически обоснован способ вибрационной нарезки хлеба и экспериментально подтверждена эффективность разработанной машины.
Установлены закономерности воздействия сил на нож при вибрационном резании.
Разработан оригинальный узел подачи хлеба на вибрирующий нож.
Определены критерии оценки технических требований применительно к машине для нарезки хлеба.
Практическая значимость. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований изготовлена опытно-промышленная машина для нарезки хлеба с вибрационным приводом, которая была внедрена на Брянском военном заводе № 111.
Разработана методика, позволяющая определить эффективность экспериментальной машины для нарезки хлеба.
Результаты работы использованы в учебном процессе подготовки студентов СПбГУНиПТ по специальности «Технологические машины и оборудование» и слушателей Военной академии тыла и транспорта по специальности «Техническое обеспечение продовольственной службы», а также по направлению «Бытовые машины и приборы».
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий (Санкт-Петербург, 2008-2011гг.), на научной конференции «Организация питания военнослужащих через предприятия общественного питания» Вольского высшего военного училища тыла 2007г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ, в т.ч. 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, основных выводов, списка литературных источников и приложений. Диссертация представлена пояснительной запиской на 134 страницах машинописного текста, включая 6 таблиц, 25 рисунков, 7 приложений, 82 наименований использованной литературы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована необходимость разработки теории к созданию устройств для вибрационного резания хлеба, как ресурсосберегающих и экономически выгодных для хлебопекарных предприятий.
Анализ литературных источников позволил обосновать возможность качественной нарезки «липких» и мягких сортов хлеба, доказана потребность в таком технологическом процессе. В работе предлагается использовать вибрационный способ резания, как совмещающий в себе скользящее резание и резонансное внедрение ножей в хлеб, что в несколько раз снижает потребляемую мощность машины и потери на крошку и брак. При этом особое внимание обращено на виброреологические эффекты, состоящие в изменении жёсткостных характеристик упругих систем под действием вибрации.
В работе показано, что существующие хлеборезки не в полной мере отвечают требованиям техники безопасности и производственной санитарии. Стоимость же поставляемых из-за рубежа технологических машин не соответствует требованию "стоимость-экономичность".
Комплексное решение вышеизложенной проблемы заключается в применении иных принципов конструирования отдельных узлов для нарезки и подачи хлеба, учитывающих динамику развития ассортимента отечественных хлебобулочных изделий и создании на основе современных научных разработок новой, улучшенной, богатой резервами, способной удовлетворять возрастающие потребности, хлеборезательной машины.
В настоящее время известно около 90 производителей и более десятка типов хлеборезательных машин. Установлено, что к группе наиболее совершенных автоматических хлеборезательных машин можно отнести две модели, выпускаемые фирмой «DAUB» (Голландия), например машины «BRS-204» и «BRS-208», оснащенные ножевым блоком, который представляет собой систему пересекающихся под углом ножей (запатентованной системой ножей “Cross-slice”). Однако, стоимость данной машины, в зависимости от комплектности и степени автоматизации доходит до 15 000 €.
Несмотря на высокую стоимость машины, от ножей, к которым есть доступ во время рабочего цикла, возникает опасность получения травм оператора.
Теоретические исследования ресурсосберегающего способа и оборудования для реализации процесса вибрационной нарезки хлеба.
В диссертации, в результате теоретического анализа, предложен к исследованию вибрационный способ резания хлеба и машина рамного типа с роторным подающим устройством, имеющая более простое устройство, на что подана заявка на изобретение. Ножи защищены от попадания рук тихоходным ротором для подачи хлеба. Равномерность прижима хлеба к ножам обеспечивается в основном гравитационным способом. Экспериментально подтверждено, что практически исключены потери хлеба в связи с образованием крошки и смятых непрорезанных буханок.
Характерным признаком вибрационных машин является периодическое возвратно-поступательное перемещение их рабочих органов. Эти перемещения происходят с достаточно высокой частотой и ограниченной амплитудой а, следовательно, с ускорениями, практически исключающими налипание хлеба на ножи. Такой режим работы может поддерживаться только в машинах, содержащих вместо жестких звеньев упругие связи. Особенностью таких устройств является зависимость закона движения их звеньев от величины действующей нагрузки, характеристики вибровозбудителя и источника энергии. В вибрационных машинах нельзя задать закон движения чисто кинематическим путем. На режим работы вибрационной машины оказывают влияние не только величина рабочих сопротивлений, но и реологические свойства нагрузки, определяющиеся сложной зависимостью между внутренними сопротивлениями в обрабатываемой среде и ее деформацией, а также скоростью и ускорением, при помощи, которых эта деформация осуществляется.
Для описания нагрузок, действующих на рабочий орган со стороны технологической нагрузки, используются теоретические основы вибрационной технологии с использованием инерционных упруго-вязкопластичных феноменологических моделей технологических сред. Использование методологии вибрационной реологии позволяет разработать методы проектирования вибрационных машин различного технологического назначения. В вибрационной машине под нагрузкой действуют силы инерции, восстанавливающие (упругие) силы, силы сопротивления и возмущающая сила, создаваемые приводом. Силы сопротивления действуют по контактным поверхностям, имеющим относительное перемещение в деформируемых элементах. Это внутренние сопротивления деформируемой рабочей среды, сопротивления на зоне контакта рабочего органа с технологической нагрузкой, гистерезисные сопротивления в деформируемых упругих элементах, сопротивления в кинематических парах и конструкционных гистерезисах в элементах машины. В большинстве конструкций вибрационных машин сопротивления конструкционного гистерезиса невелики и в инженерных расчетах обычно не учитываются.
Внутренние сопротивления деформируемой рабочей среды методами вибрационной реологии позволяют свести их к двум основным видам. К первой группе можно отнести сопротивления пластического деформирования или сухого трения по контактным поверхностям. Эти сопротивления постоянны. Они не зависят ни от времени, ни от параметров движения машины. Ко второй группе относятся сопротивления, пропорциональные скорости относительного движения или деформирования. Сопротивления обоих видов направлены против вектора скорости, и для их преодоления необходимо постоянное поступление энергии в систему.
Вибрационную машину вообще нельзя рассматривать в отрыве от технологической нагрузки и источника энергии. Только комплексное рассмотрение системы вибромашина нагрузка двигатель позволяет получать достоверные результаты.
Изучение характеристик вибрационных машин с источником энергии ограниченной мощности при работе под большими нагрузками - это не только вопрос определения прочностных параметров машины или уточнения расхода мощности, но и вопрос повышения технологической эффективности их работы. Руководствуясь принципами рационального конструирования, а также исходя из соображений снижения стоимости машины, автором была подобрана установочная мощность приводного двигателя таким образом, чтобы она соответствовала лишь потребностям машины под нагрузкой, а не превышала их многократно. При этом с целью максимального использования резервов, основанных на резонансе взаимодействия колебательной системы, нагрузки и привода, установлена упругая прокладка для возврата ножевой решетки в рабочее положение.
В диссертационной работе на основании гипотезы контуров, предложенной профессором А.Ф.Кичигиным и волновой теории раскрытия трещины, разработанной академиком Г.И.Баренблаттом, дана модель описания механизма виброрезания. Она позволяет при наличии экспериментальных данных удельных усилий на ножи произвести расчет энергии, необходимой для виброрезания хлеба. При этом производится суммирование элементарных энергий на преодоление упругих деформаций разрыва контуров, образование ядра под режущим инструментом, трение ядра о материал и режущий инструмент, и преодоление упругих деформаций пищевого продукта, не используемых при резании.
В процессе вибрационного резания в зоне контакта режущего инструмента с материалом происходят изгиб и разрыв контуров. В месте контакта образуется уплотненное ядро диспергированного материала, посредством которого на материал передается гибкая нагрузка от нормальных и касательных сил и сил трения со сферическим распределением давления и максимальным его значением в центре площадки контакта. С нарастанием внешней силы, а, следовательно, и внутренних сопротивлений деформации материала, в вершине трещины накапливается потенциальная энергия. Раскрытие трещины происходит в сторону рабочей поверхности тела за счет концентрации напряжений у ее вершины и волнового перераспределения накопленной материалом энергии. Эксперимент показал, что вибровоздействие на частотах 12-50 Гц наиболее активно влияет на локальную подвижность диспергированного и даже подплавленного минислоя хлеба, существенно изменяя его структурно-механические свойства, насыщающей его водной фазы, и регулирует интенсивность специфичных гидрофобных взаимодействий.
Таким образом, колебания режущего инструмента, попадая в резонанс с колебаниями концентрации напряжений в вершине трещины, вызывают снижение усилий резания. Дальнейшее увеличение частоты вибраций ведет к выходу из резонанса и росту усилий резания. Волны напряжений достигают свободной поверхности материала и образуют отраженные волны. Колебания отраженных волн, складываясь с собственными колебаниями контуров, дают новый резонанс и снижение усилий при более высоких частотах резания. Затем картина повторяется при дальнейшем росте частоты.
В результате эксперимента автором была получена феноменологическая модель в виде эмпирического полинома, однако, описывая основные тенденции изменения удельных усилий резания, она не позволяет раскрыть физические параметры процесса.
Обоснование конструкции виброрезательной машины и выбор ее динамических параметров требует построения адекватной математической модели процесса. Расчетная схема виброрезательного процесса приведена на рис.1.
Рисунок 1. - Расчетная схема для построения теоретической модели виброрезания хлеба. 1 – упругая компонента модели с модулем сдвига G2; 2 – вязкая компонента модели с коэффициентом динамической вязкости ; 3 - упругая компонента модели с модулем сдвига G1; 4- вибрационный узел.
Символьная формула вязкоупругого модельного тела имеет вид:
(1)
где S – символ модельного тела,
Н – символ упругого тела Гука,
N - символ вязкого тела Ньютона.
Условия вида 
и 
(2)
позволяют построить дифференциальное уравнение этой вязкоупругой модели. Действительно, по линейным законам упругости Гука и вязкости Ньютона можно записать для упругого тела 3
, (3)
а для вязкоупругого тела 1-2 (тела Кельвина-Фойгта)
, (4)
где 
- касательные напряжения,
- деформация сдвига,
t – время.
Тогда 
(5)
и
=
(6)
Подстановкой выражений (5) и (6) в формулу (4) получим дифференциальное уравнение, описывающее поведение вязкоупругой модели, изображенной на рис. 1.
, (7)
Пусть вибратор задает сдвиговые деформации, изменяющиеся по закону:
(8)
Тогда дифференциальное уравнение (7) будет иметь вид:
(9)
Дифференциальное уравнение (9) решаем при начальном условии вида:
при t=0 (10)
Уравнение (9) можно привести к частному виду линейного дифференциальному уравнению 1-ого порядка вида:
, (11)
где 
(12)
(13)
(14)
(15)
Тогда решение уравнения (11) можно представить так:
(16)
Пусть
(17)
Примем
и 
(18)
Тогда 
(19)
Используя интегрирование по частям, после преобразований (19) получим:
(20)
и
(21)
Формулы (20) и (21) позволяют анализировать изменения касательных напряжений во времени при различных параметрах вязкоупругой модели вибронарезания хлеба.
Экспериментальные исследования показали, что удельное усилие резания зависит от частоты вибрации ножа по следующей формуле:
(22)
Эта зависимость показана на рисунке 2.
Рисунок 2. - Зависимость удельных усилий резания от частоты колебаний режущего ножа.
Формулы (20), (21) и (22) позволяют анализировать процесс вибро- резания в широком диапазоне вязкоупругих свойств хлеба и обоснованно конструировать устройство. Представленные ниже экспериментальные графики подтверждают эту теорию. При проведении настоящего исследования были обоснованы преимущества вибрационного резания, выбраны форма и характер движения режущих инструментов, установлены основные закономерности и силы, действующие на ножи при данном способе резания, время износа и периода стойкости режущих органов; предложены пути снижения количества отходов и брака при резании, повышения качества и улучшения товарного вида готовой продукции, разработаны научно-обоснованные предложения по конструированию хлеборезательных машин с использованием роторных узлов подачи и решетки для нарезки хлеба.
Для исследования влияния низкочастотных механических колебаний на удельное усилие виброрезания хлеба была создана лабораторная установка (рис.3) и разработана методика проведения экспериментальных исследований, основанная на тензометрическом измерении удельных усилий резания при различных параметрах вибраций режущего элемента и разной скорости подачи продукта. Программой исследований предусмотрено изменение режимов нарезки хлеба, наблюдение за изменением технической производительности в зависимости от характера движения режущих инструментов, контроль за нагрузкой двигателей.
Исследование экспериментального образца хлеборезки ВХР-1000 проходило так же в условиях реальной эксплуатации в столовой Вольского филиала военной академии тыла и транспорта в течение двух месяцев.
Механизм подачи хлеба опытной хлеборезки выполнен в виде роторного гребенчатого толкателя, насаженного на вал и имеет в передней части ограждение, которое препятствует выпадению изделий из него.
Ножевая решетка имеет десять пластинчатых самозатачивающихся ножей. Расстояние между ножами, жестко закрепленными в каркасе - 20 мм, что позволяет нарезать хлеб ломтиками указанной ширины. Общая длина хлеба при нарезке составляет до 240 мм, что соответствует максимальным размерам хлеба.
Принцип действия машины. Вращение от электродвигателя через редуктор и ременную передачу передается на ведомый вал роторного гребенчатого толкателя. Хлеб, закрепленный между пластинами гребенчатого толкателя, совершает круговое вращательное движение до соприкосновения с ножами, которые двигаются возвратно-поступательно. Во время встречи хлеба, закрепленного в гребенчатом толкателе, с ножевой решеткой происходит нарезка хлеба ломтиками. Во время резания хлеб и ножевая решетка подвижны, при этом усилие гребенчатого толкателя на хлеб чисто символично, и увеличивается с ростом жесткости хлеба.
После нарезки хлеба ножевой решеткой он поступает в приемный лоток на упаковку (опция) самостоятельно под действием силы тяжести. Загрузка хлеба может производиться через синхронно работающий конвейер, или вручную сверху, при надетом на кожух загрузочном бункере.
Рисунок 3. - Общий вид экспериментальной машины ВХР-1000:
1 - вибродвигатель; 2 - упругая муфта; 3 - мотор-редуктор; 4 - ротор; 5 - возвратная пружина; 6 - ножевая решетка; 7 - тензодатчик общего усилия; 8 - тензодатчик касательного усилия; 9 - шкив; 10 - станина; 11 - направляющий спуск; 12 - бункер подачи хлеба; 13 - регулировочный узел; 14 - концевой выключатель.
Результаты исследований. Исследованиям был подвергнут хлеб Карельский и Боярский, как наиболее труднонарезаемый, для которых были получены зависимости удельных усилий виброрезания нормальной и касательной составляющих, общего усилия резания от частоты, амплитуды колебаний и толщины режущего элемента, скорости подачи продукта. Также были сняты параметры при виброрезании батона Городского.
Анализ результатов эксперимента показал, что применение вибрации режущего инструмента в направлении, перпендикулярном подаче продукта, приводит к существенному уменьшению удельных усилий резания (в 3 – 5 раз), а характер изменения усилий в наших исследованиях (рис. 4) соответствует описаниям других авторов для процесса виброрезания упругих материалов. Удельные усилия виброрезаний для хлеба носят затухающий гармонический характер: снижаются с ростом частоты колебаний (зона резонанса), затем возрастают до уровня, расположенного ниже величины статического усилия резания (выход из резонанса) и вновь снижаются (повторный резонанс) и возрастают с уменьшением размаха колебаний величины усилий и т.д.
По результатам проведенных исследований процесса виброрезания для хлеба получены графики (рис.4) и эмпирические зависимости 23-25:
для хлеба Карельского:
y = 0,008x6 - 0,30x5 + 4,64x4 - 35,1x3 + 138x2 - 261x + 207; (23)
для хлеба Боярского:
y = 0,02x6 - 0,74x5 + 10,4x4 - 71,4x3 + 252x2 - 423x + 278; (24)
для батона Городского:
y = -0,005x6 + 0,12x5 - 1,05x4 + 2,1x3 + 13x2 - 63x + 75; (25)
где y =
; х = (рис. 4)
Рисунок 4. - Зависимость удельных усилий виброрезания от частоты колебаний режущего органа при А=1мм; Vп=0.1 м/с для хлеба Карельского; хлеба Боярского; батона Городского.
Анализ литературных источников и результатов экспериментов показывает, что удельные усилия виброрезания хлебобулочных изделий близки и для некоторых других продуктов (мясо, рыба, овощи) во всем рассмотренном диапазоне частот, амплитуд и скоростей подач (в условиях эксперимента). Скорость подачи продукта роторным устройством изменялась от 0 до 0,2 м/с.
Изменение угла резания позволяет получить высокое качество поверхности среза при наклоне ножа (угла скольжения ножевой решетки) в диапазоне 60° (рис. 5), при этом удельное усилие резания при использовании вибрации существенно снижается. Соответственно снижается расход электроэнергии и нагрузка на все узлы машины.
Рисунок 5. - Зависимость удельного усилия резания хлеба 
от угла скольжения ножевой решетки.
y = 0,02x2 - 2,36x + 94,5, где y=
; х=угол скольжения (рис. 5).
Удельное усилие виброрезания 
уменьшается с увеличением частоты движения режущего органа, а с ростом амплитуды вибрации и скорости подачи продукта - возрастает. Удельное усилие виброрезания F(a) носит затухающий гармонический характер, изменяясь волнообразно с достижением минимальных значений в зоне первого оптимума. Уменьшение толщины режущего инструмента ведет к снижению удельного усилия виброрезания. Исследования проводились в диапазоне частот вибрации режущего органа от 12 до 100 Гц с оптимумом опт = 25-35 Гц, амплитуд колебаний от 0,3 до 2,5 мм с оптимумом Аопт=0,5-0,7 мм.
Экспериментально подтверждено, что полученные математические зависимости процесса виброрезания позволяют с достаточной точностью описывать влияние изменения частоты и амплитуды вибрации на виброрезание хлеба.
Рисунок 6. - Зависимость удельного усилия резания хлеба 
от амплитуды (А) продольного движения ножей.
y = -22,1x3 + 105x2 - 138x + 69, где y =
; А - амплитуда движения ножей (рис. 6).
Определено, что при виброрезании исследованных хлебопродуктов рациональная амплитуда продольного движения ножей А=0,5-1,5мм.
С целью улучшения режущей способности, уменьшения износа и увеличения периода стойкости лезвийных инструментов был проведен эксперимент, по применению лезвий из наиболее распространенной углеродистой инструментальной стали марки У10А с режущей кромкой с карбидной закалкой. Экспериментальная проверка расчетных данных на опытном образце машины для нарезки хлеба при производственных испытаниях, проводившихся в течение двух месяцев в столовой Вольского филиала военной академии тыла и транспорта, позволила сделать выводы, что наиболее интенсивный износ режущей кромки ножа происходит в начальный период резания, составляющий до 20% от периода стойкости лезвия, затем износ протекает менее интенсивно, асимптотически приближаясь к предельной величине. Таким образом, карбидная закалка режущей кромки ножа с отпуском боковой поверхности увеличивает период их стойкости примерно в 2 раза.
Качество нарезки хлеба определяли замерами получаемых поверхностей среза профилометром-профилографом Hommel Tester W55-R20-300. Распределение светлых и темных участков на микрофотографиях соответствовало неровностям рельефа. Мелкая сетка на поверхности образцов, полученных виброрезанием, свидетельствовала об относительной гладкости поверхности, тогда как на срезах без вибрации были видны крупные впадины и выступы. При виброрезании высота микронеровностей уменьшилась с 280-340мкм до 90-120 мкм.
Таким образом, средняя величина высоты выступов и глубина впадин на поверхности хлеба при виброрезании была в 2 - 2,6 раза меньше, чем при скользящем резании, что свидетельствует о более высоком качестве среза при виброрезании, причем срез приобретает глянец видимо в связи с «приглаживанием» пристенного к ножу минислоя хлеба.
а) б)
Рисунок 7. -Образцы хлеба, нарезанного: а) - обычным способом средняя величина высоты выступов 280-340мкм (подсветка сбоку);
б) - с применением виброрезания средняя величина высоты выступов 90-120мкм. (подсветка сбоку).
Достаточно точно о качестве процесса резания говорит снижение количества крошек (в 2 раза), некондиционных частиц и брака к общей массе нарезанного продукта. Это характеризует существенное различие качества процесса резания хлеба, так как от количества и глубины выступов и впадин на поверхности среза зависят потери сырья в виде крошки и товарный вид продукции.
Таким образом, разработана принципиально новая схема хлеборезательной машины и получено положительное решение на заявку на изобретение № 2011130125/20 (044452) от 19.07.2011 г., экспериментально исследован многоножевой вибрационный узел, а также проверено на работоспособность роторное подающее устройство. Даны рекомендации по проектированию и методика расчета машины. Результаты экспериментальных исследований обработаны в виде графиков и зависимостей, удобных для расчетов.
На основе экспериментальных исследований выполнено технико-экономическое обоснование эффективности использования разработанной машины для нарезки хлеба и соответствия таких машин предъявляемым к ним техническим требованиям.
ВЫВОДЫ
- Выполнен анализ существующих способов и конструкций хлеборезательных машин, который показал необходимость разработки принципиально нового узла подачи и нарезки хлеба вибрационным способом.
- На основании экспериментальных исследований процесса нарезки хлеба, в особенности труднонарезаемых сортов, обоснован и предложен рациональный и эффективный диапазон частот при вибрационном способе нарезки хлеба.
- Разработана адекватная математическая модель процесса виброрезания труднонарезаемых сортов хлеба.
- Изготовлена и внедрена в производство экспериментальная опытно-промышленная установка на Брянском Военном заводе № 111.
- Установлены основные закономерности процесса виброрезания и силы, действующие на нож при вибрационном способе резания, и представленные в виде графиков и зависимостей.
- Разработан безопасный и эффективный роторный узел подачи для нарезки хлеба вибрационным способом, повышена удельная производительность хлеборезки на 270%, ее безопасность, экономичность в работе и обслуживании. На основе анализа усилий, приложенных к режущему инструменту, экспериментально определено, что рациональным углом скольжения ножевой решетки к изделию является 50-60 градусов, амплитуда Арац =0,5-1,5 мм и частота движения ножей = 20-35 Гц.
- Предложена методика оценки сравнительных характеристик машин для нарезки хлеба.
- Разработаны технические условия на хлеборезательную машину вибрационного типа ВХР-1000.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Иминов Р.В., Антуфьев В.Т. Теоретические исследования по созданию роторных хлеборезательных машин вибрационного типа «Известия СПбГУНиПТ» №4, 2005г.
- Иминов Р.В., Антуфьев В.Т. Теоретические исследования по созданию роторных хлеборезательных машин вибрационного типа. Межвузовский сборник научных трудов. - СПбГУНиПТ, 2006.- с.58-59.
- Иминов Р.В., Громцев С.А. Роторная вибрационная машина для нарезки хлебобулочных изделий.// Хлебопродукты. 2008. № 4, стр. 48.
- Иминов Р.В., Громцев С.А., Антуфьев В.Т. Разработка ресурсосберегающей технологии и машин для нарезки хлебобулочных изделий. «Известия СПбГУНиПТ» №3, 2008г.
- Иминов Р.В., Антуфьев В.Т, Громцев С.А. Экспериментальные исследования нарезки хлебобулочных изделий в роторной вибрационной машине. «Известия СПбГУНиПТ» №4, 2008г.
- Иминов Р.В., Арет В.А., Антуфьев В.Т. Исследование ресурсосберегающего процесса нарезки хлеба. [Электронный ресурс] Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012.- №1.-март 2012г.
- Иминов Р.В. Моделирование процесса нарезки хлеба. [Электронный ресурс] Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012.- №1.-март 2012г.
