Мясо-и шпигорезательные машины

Мясои шпигорезательные машины служат для нарезания шпика или вареного мяса на кусочки заданной формы и размеров — кубики, параллелепипеды, брусочки и др. Принципиальное устройство многоступенчатого режущего узла у всех видов машин данного типа одинаково (рис. 9.20).

Рис. 9.20. Принципиальная схема режущего узла шпигорезки:

1 — вал приводной; 2 — эксцентрик; 3 — вилка; 4 — рамки ножевые; 5 — ножи пластинчатые; 6 — короб питателя; 7 — толкатель; 8 — рычаг угловой; 9 — шарнир; 10 — нож серповидный Наиболее распространенный режущий инструмент в машинах этого типа — вращающийся нож 10 с фасонной режущей кромкой в комбинации с двумя группами плоских ленточных (пластинчатых) ножей 5, которые закреплены в движущихся возвратно-поступательно ножевых рамках 4 и расположены перпендикулярно друг другу. При такой установке ножей обеспечивается разрезание продукта в трех плоскостях: на пластины, на продольные полоски заданного поперечного сечения, определяемого шагом между пластинчатыми ножами, и отрезание кусочков серповидным ножом, совершающим непрерывное или периодическое движение. Пластинчатые ножи имеют двухстороннюю заточку и закреплены в рамке с предварительным натяжением, которое позволяет использовать ножи малой толщины. Серповидный нож может иметь внутреннюю или внешнюю режущую кромку.

Разрезаемый продукт, помещенный в короб 6, принудительно подается толкателем 7 к режущему механизму, за один оборот вращающегося ножа — на длину отрезаемого кусочка. Возвратно-поступательное движение ножевых рамок обеспечивается преобразованием вращательного движения приводного вала 1 посредством эксцентрика 2, вилки 3 с тягой для первой рамки и двуплечего углового рычага 8 для второй рамки.

Режущий механизм приводится в действие от электромеханического привода, толкатель — от механического или от гидравлического. При использовании поршневой подачи машины работают в периодическом режиме.

Обычно машины снабжаются комплектом ножевых рамок, имеющих различный шаг между ножами, определяемый требованиями к размеру конечных кубиков. Наименьший допускаемый размер кусочка — 4 мм.

Машина гидравлическая шпигорезная 221ФШ010 производства ФГУП «Красноярский машиностроительный завод» (Россия) предназначена для резки шпика на кубики на комбинатах общественного питания и фабриках-кухнях при производстве колбасных изделий. Машина шпигорезная состоит из следующих основных частей (рис. 9.21, а): основания 1, механизма подачи сырья, гидросистемы, привода, режущего механизма 8 и системы управления.

Механизм подачи сырья включает в себя загрузочное устройство 18 с толкателем 20, гидроцилиндр 24 с расположенными на нем выключателями 22 и 25 и определяющими ход толкателя.

Гидросистема включает в себя пластинчатый насос 19, гидроблок 4 и фильтры 11.

Привод состоит из электродвигателя 31, блока насоса 30, редуктора 15 с тремя выходными валами для привода режущего механизма 8, электромагнитной муфты 14. Вращение от электродвигателя 31 к редуктору 15 и насоса 19 передается с помощью клиноременных передач 13.

Измельчение шпика производит режущий механизм 8, состоящий из следующих основных частей (рис. 9.21, б):

• • коробок с двумя стальными ножевыми рамками 1, 2, в которых установлены пластинчатые ножи. Коробки раскреплены прижимами 3 и упорами 4. Рамки движутся возвратно-поступательно во взаимноперпендикулярных направлениях в вертикальной плоскости. Такое движение рамок обеспечивается рычагом 5, совершающим качательное движение в подшипниковой опоре 10. Привод рычага осуществляется от установленного на валу редуктора эксцентрикового механизма 7;
• • отсекающего ножа 9, вращающегося против часовой стрелки и закрепленного на валу редуктора специальным болтом 6.

Рис. 9.21. Машина шпигорезная 221ФШ010:

а — общий вид: 1 — основание; 2, 27 — панель; 3 — рамка; 4 — гидроблок;

• 5 — пульт управления; 6 — ванна; 7 — кожух защитный; 8 — механизм режущий;
• 9, 22, 25, 29 — выключатель; 10 — опора; 11 — фильтр; 12 — выключатель бесконтактный; 13 — передачи клиноременные; 14 — муфта электромагнитная; 15 — редуктор; 16 — пружина; 17 — плита; 18 — устройство загрузочное;
• 19 — насос пластинчатый; 20 — толкатель; 21 — ручка шибера; 23 — ручка переключения шага подачи; 24 — гидроцилиндр; 26 — электрошкаф;
• 28 — шток; 30 — блок насоса; 31 — электродвигатель; б — режущий механизм: 1,2 — рамки ножевые; 3 — прижим; 4 — упор; 5 — рычаг; 6 — спецболт;
• 7 — механизм эксцентриковый; 8 — крышка; 9 — нож отсекающий; 10 — опора подшипниковая; 11 — плата; 12 — упор; 13 — болт; 14 — ограничитель;
• 15 — винт с гайкой

Ручкой переключения шага подачи 23 (см. рис. 9.21, а) на панели машины устанавливается необходимый шаг подачи толкателя гидроцилиндра.

Шпик без шкурки максимально плотно вручную загружается в загрузочное устройство 18 при выдвинутом шибере. После загрузки шпик подается вручную шибером в полость перед толкателем 20, уплотняя продукт, при этом срабатывает бесконтактный выключатель 12, установленный в загрузочном устройстве, и автоматически осуществляется поджатие продукта и рабочий ход толкателя. Под действием гидроцилиндра 24 толкатель вытесняет продукт в зону резания в пошагово-поступательном режиме, в соответствии с настройкой переключателя шага 23.

Шпик, проходя через ножевые рамки 1, 2 (см. рис. 9.21, б), разрезается на полосы заданного размера в сечении, а расположенный над ножевыми рамками отсекающий нож 9 производит разрезку полос по достижению заданного размера кубика. Кубики шпика по кожуху 7 (см. рис. 9.21, а) выгружаются в установленную емкость.

Холостой ход (возврат в исходное положение) толкателя осуществляется с помощью пружины 16 после срабатывания конечного выключателя 25 в конце рабочего хода толкателя.

Загрузка следующей порции продукта (осмотр) производится после выдвижения ручкой 21 шибера загрузочного устройства 18, при этом бесконтактный выключатель 12 размыкает цепь управления рабочего хода гидроцилиндра.

Кинематическая схема машины 221ФШ010 показана на рис. 9.22.

Рис. 9.22. Кинематическая схема машины 221ФШ010:

1 — электродвигатель; 2, 14 — передачи клиноременные; 3 — муфта электромагнитная; 4 — рамки ножевые; 5 — нож отсекающий; 6 — механизм эксцентриковый; 7 — рычаг; 8 — редуктор; 9 — муфта втулочная; 10 — насос плунжерный; 11 — механизм кулачковый; 12 — насос пластинчатый; 13 — рычаг Для получения кубиков шпика различных размеров в комплект поставки машины входят сменные ножевые рамки (4×4, 6×6, 8×8 и 12×12 мм).

Производительность шпигорезки 221ФШ010 — до 500 кг/ч; вместимость загрузочной камеры — 3,3 дм³; габаритные размеры — 1280×730×1080 мм; установленная мощность — 1,5 кВт.

В настоящее время технологические возможности мясои шпигорезательных машин существенно расширены за счет применения комплектов дополнительных сменных рабочих органов.

Например, аналогичные машины производства фирмы «TreifMaschinenbau GmbH» (Германия) оснащаются следующими рабочими органами (в дополнение к ножевым рамкам): двусторонним отрезным ножом (рис. 9.23, а) для повышения производительности при основной нарезки кубиков; ножевой рамкой для нарезания сыра на кубики (рис. 9.23, б) и дисковым ножом (рис. 9.23, в) для нарезания овощей. При установке дискового ножа ножевые рамки снимаются и нож устанавливается на место отрезного ножа. Также предусмотрена возможность использования одной ножевой рамки с отрезным ножом, что позволяет производить нарезание продукта на полоски.

Рис. 9.23. Рабочие органы:

1 — нож двусторонний; 2 — рамка-сырорезка; 3 — нож дисковый Производительность Q машин для резки шпика периодического действия.

где m — масса кусков шпика, укладываемого в загрузочный короб, кг; Т_ц — продолжительность рабочего цикла, с; V — объем загрузочного короба, м³; р — плотность продукта, кг/м³, для шпика р = 920—960 кг/ м³; у — коэффициент заполнения загрузочного короба, у = 0,7—0,8; t₃ — время, затрачиваемое на укладку кусков шпика в загрузочный короб и поворот короба в рабочее положение, соосное толкателю, с; t₀ — время измельчения порции шпика, с; L, Ь, с — глубина (длина рабочего хода поршня), ширина и высота загрузочного короба (размеры проходного сечения горловины питателя), м.

Время измельчения t_Q, рассчитанное через частоту вращения отсекающего ножа:

где х — подача продукта за время одного оборота отсекающего ножа, м; z — число вращающихся ножей, шт.; тг — частота вращения отсекающего ножа, об/с.

При постоянной частоте вращения отсекающего ножа производительность Q шпигорезательной машины может рассчитываться по формуле.

где v_n — скорость подачи продукта, м/с.

При непрерывной подаче сырья время измельчения рассчитывают по скорости движения толкателя (при гидравлическом приводе) из уравнения.

где Р — усилие толкателя, кг; h_T — ход толкателя, м; т_м — масса перемещаемого в цилиндре масла, кг; v — скорость движения масла, м/с. Следовательно,.

Тогда

где р — давление масла в гидроцилиндре, Па; F — площадь днища поршня, м².

В зону резания продукт подается дискретно, так как в момент отсутствия движения шпика кубики отрезаются серповидным ножом. За время одного оборота отсекающего ножа толкатель питателя должен продвинуть шпик через блок ножевых рамок на расстояние, равное длине стороны кубика x=d, т. е.

Технологическая мощность N шпигорезки.

где iV_x — мощность, затрачиваемая на перерезание продукта серповидным ножом, Вт; N₂ — мощность, затрачиваемая на продвижение продукта питателем через блок ножевых рамок, Вт; N₃, N₄ — мощность, затрачиваемая на привод ножевых рамок, Вт.

Первое слагаемое Ы_г рассчитывается по формуле.

где а — удельный расход энергии на перерезывание шпика, Дж/м², а = = (90—100)-10³ Дж/м²; ф — коэффициент эффективного использования проходного сечения блока ножевых рамок; F — режущая способность механизма, м²/мин.

Коэффициент эффективного использования проходного сечения Ф рассчитывается по формуле.

где К_ж — «живое сечение» блока ножевых рамок, м²; F₀ — площадь проходного сечения горловины питателя, м²; F_c — суммарная площадь элементов ножевых рамок (плоских ножей, планок рамки и т. п.), перекрывающих проходное сечение горловины питателя, м².

Режущая способность механизма F определяется по формуле.

где, а — отношение времени резания к времени полного оборота ножа, а ~ 0,5.

Мощность N₂, необходимая для продвижения шпика:

где Р_р — усилие резания плоскими ножами, Н.

Усилие резания Р_р находится по формуле.

где Р_р — площадь поверхности резания, м²; а_р — нормальное напряжение, возникающее в продукте под действием давления, создаваемого питателем, Н/м², а_р = (А—6)-10³ Н/м²; т_р — касательное напряжение, действующее на поверхности разреза продукта, Н/м², т_р = (8—10) *10³ Н/ м²; 1_С — суммарная длина лезвий плоских ножей ножевых рамок, м; d_max — наибольшая величина подачи шпика за один оборот ножа, м.

Мощности N₃ и N₄ определяются по удельной мощности резания N_y колеблющимися плоскими ножами, которая при температуре шпика 10 °C и скорости ножа 0,2 м/с составляет 250 Вт/м:

где 1_Ь 1₂ — длина пластинчатого ножа в первой и второй рамках, м; z_v z₂ — число ножей в первой и второй рамках, шт.