1 UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE SPECIALIZAREA: MASINI SI INSTALATII PENTRU AGRICULTUR Ă SI INDUSTRIA ALIMENTAR Ă GRUPA 741a Masina pentru recuperarea făinii din tărate (finisor de tărate) Profesor Indrumător: Student: Constantin Gabriel Lungu Raluca 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
1. Notiuni generale despre morarit.Diagrama tehnologica a morii.Locul
finisorului in cadrul procesului tehnologic de obtinere a fainii
Moraritul este cunoscut din cele mai vechi timpuri, fiind intr-o evolutie permanenta paralel
cu dezvoltarea tehnico-economica a societatii umane.In alimentatia omului produsele de panificatie si pastele fainoase (obtinute din faina – produsulfinit din moara) ocupa un loc important – 15-30% din totalul alimentelor consumate.
De asemenea, produsele secundare rezultate in industria moraritului – tarata si germenii – constituie materia prima pentru prepararea multor alimente.Intreprinderile de morarit, indiferent de materia prima prelucrata si de capacitatea de productie,
sunt alcatuite din urmatoarele sectii:
silozul de cereale; sectia de curatire si conditionare;
moara propriu-zisa;
sectia de omogenizare; sectia de ambalare si depozitare; laboratorul de analize fizico-chimice;
sectia de intretinere si reparatii; conducerea tehnico-economica a unitatii, fiecare sectie avand un rol bine definit in
desfasurarea procesului tehnologic.
Procesul de transformare a cerealelor in faina si subproduse se desfasoara dupa
urmatoarea schema de legaturi intre sectiile morii :
Cerealele depozitate in siloz sunt transferate in curatatorie iar din aceasta in moara
propriu-zisa, unde cerealele sunt transformate in produse finite. Din moara, faina trece la
omogenizatoare iar tarata si germenii la ambalat in depozite. De la omogenizatoare, faina mergela depozit, iar din depozit la expediere spre beneficiari.
Trecerea dintr-o sectie in alta se face prin intermediul instalatiilor de transport, cantitatile
transferate fiind masurate cu cantare automate.Calitatea cerealelor, a produselor intermediare si finite este controlata de laborator.Functionalitatea utilajelor din toate sectiile este urmarita de sectia de intretinere, fie de la
tabloul sinoptic al intregii unitati de morarit, fie de la tablourile existente pe fiecare sectie.
Sectia tehnico-administrativa urmareste si indruma activitatea de morarit-aprovizionare, productie, intretinere si livrare.
Operatiile tehnologice de pregatire a graului pentru macinis efectuate la receptie si
depozitare in siloz continua in curatatorie cu eliminarea impuritatilor si conditionare.
Sectia de macinis sau moara propriu-zisa este locul unde graul se transforma in faini,
germeni, tarata si in procent redus gris comestibil.
In sectia de macinis au loc doua operatii importante:
macinarea cerealelor realizata cu ajutorul valturilor si dislocatoarelor,;
cernerea produselor rezultate la macinis care se realizeaza prin site plane si masini degris.
Utilajele ajutatoare sunt cele de la transportul pneumatic: ventilatoare de inalta presiune,
cicloane de descarcare, baterii de cicloane pentru filtrare si filtre cu ciorapi textili.Transportul mecanic se face cu snecuri si elevatoare iar sistemul de ventilatie este format
din ventilatoare de joasa si medie presiune si filtre.
Macinarea la valturiMacinarea este operatia de sfaramare si maruntire a boabelor de cereale in particule cu
diferite dimensiuni avand ca scop final obtinerea fainii, germenilor si taratei.
Operatia se bazeaza pe actiunea mecanica a tavalugilor macinatori ai valtului asupraboabelor de cereale, operatie repetata pana ce intregul miez ajunge in stare de faina.
Transformarea bobului de grau in faina se face in mai multe faze tehnologice conform
diagramei tehnologice a morii :
Aici se vede si locul finisorului in cadrul procesului tehnologic de obtinere a fainii.
2. Studiul proprietatilor fizico-mecanice si tehnologice ale materiei prime (
faina, tarate).Proprietatile fizico-mecanice si structurle ale crealelor, reprezentate prin anizotropia
bobului, repartizarea neuniformă a componentelor chimice in părtile sale componente, umiditateasi soiul de grâu.
Astfel, pentru fiecare soi de grâu există o umiditate optimă, dar umiditatea invelisuluitrebuie să fie mai mare decat umiditatea endospermului. Umectarea exagerată insă, determinămicsorarea capacitătii de producţie prin inmuierea boabelor si aderarea acestora pe suprafeţele delucru, iar umectarea insuficientă inrăutăţeşte calitatea făinii prin sfărâmarea invelisului siamestecarea acestuia in mod inseparabil cu făina.
In ce priveste soiul, grâul moale necesită efort de măcinare redus, iar particulele rezultatevor avea diminsiuni mai mari. Modul diferit in care sunt repartizate componentele chimice
(embrionul si invelisul sunt mai plastice decât endospermul), influentează considera bil procesulde măcinare.
Caracteristicile produselor rezultate au o influenţă importantă asupra procesului demăcinare, astfel:
a) Produsele cu granulaţie mare impliăa o acţiune mai puţin intensă a maşinilor, procesulde măruntire constând din actiuni de forfecare si rupere a particulelor mari in particule mai mici.
b) Produsele cu granulaţie fină impune o actiune intensă, procesul de măcinare incluzândacţiuni conjugate de forfecare, frecare si presare, produsele rezultate având un conţinut mai marede substanţe minerale, o cantitate mai mare de granule de amidon deteriorate ce dau o culoaremai inchisă produsului.
c) Separarea germenilor presupune un regim care să ducă la mărirea dimensiunilorgermenilor, proces realizat printr-o actiune de presare.
d) Fiecare tip de făină are un regim propriu de măcinare după cum urmează:
- Făina pentru panificaţie presupune un efort intens, proces de măcinare constituit dinacţiuni de presare si frecare, având ca rezultat un produs cu particule fine; - Făina grifică (pentru paste făinoase), este rezultatul măcinarii prin forfecare a
particulelor mari pentru a produce particule mici, uneori folosindu-se, in mica măsură, si acţiunide presare si frecare;
e) Acţiunile de măcinare prin presare si frecare intensă, determină incălzirea produsului sideci, grăbirea maturizării făinii, proces ce determină ridicarea nivelului calitativ al făinii.
2. Schema tehnologica si analiza procesului de lucru
Finisorul de tarate orizontal este destinat morilor de grau pentru recuperarea resturilor
fainoase de particule de pe particulele de tarate,rezultate in procesul de macinare.
Mod de functionare
Produsul patrunde in utilaj prin palnia de alimentare si cade la capatul mantalei unde batatoarele montate pe rotor il preiau si-l transporta spre capatul opus.Datorita loviturilor date de
batatoare si frecarii cu mantaua, particulele de faina se desprind de pe tarate si strabat orificiile
mantalei,cazand in tremia de evacuare. Taratele ramase sunt impinse de catre rotor in palnia de
4.1 Calculul puterii de acţionare a finisorului 4.1.1 Stabilirea turatiei rotorului şi a vitezei periferice a paletelor
Diametrul exterior al rotorului cu palete Dr = 380 mm ( stabilit prin tema).
Turatia rotorului cu palete Nr = 1650 rot/min ( stabilit prin tema).
-Se calculează viteza periferica a paletelor rotorului cu relatia :
-Se calculeaza viteza unghiulara cu relatia :
4.1.2 Calculul puterii de antrenare a rotorului cu palete
Lungimea rotorului Lr = 950 mm (prin temă). Debitul de aer aspirat Qasp = 5 ( prin tema).
-În situaţia în care mantaua finisorului este fixă (asa cum este cazul finisorului FTO) şiutilajul nu este prevăzut cu ventilator propriu ,puterea de acţionare se determină cu relaţia:
în care :
= este diametrul rotorului cu palete (m) ; = lungimea paletelor rotorului (m) ; = viteza periferică a rotorului (m/s); = debitul de aer aspirat prin racordul de aspiraţie , în .
4.2. Stabilirea parametrilor constructivi ai rotorului cu palete
4.2.1 Lungimea şi lăţimea paletelor longitudinale-lungime activă,lungime pasivă
-Prin similitudine geometrică cu un finisor cunoscut se stabilesc dimensiunile paletelorlongitudinale L p şi l p ţinându-se seama că lungimea activă este lungimea de calcul a rotorului.
(prin tema)
-Se stabilesc dimensiunile capetelor de paletă :
- Lungimea totală a paletei desfaşurate:
-Se alege o grosime a tablei paletei de 4 mm.
4.2.2 Dimensiunile minipaletelor –lungime,lăţime,unghi de înclinare,desfăşurata rotorului
-Se stabileşte numărul de minipalete şi lungimea acestora,precum şi distanţa dintre ele.Alegem distanta dintre minipalete = 20 mm. In acest caz :
-Numarul de minipalete :
n= 48
-Se stabileşte lăţimea minipaletelor şi diametrul orificiului de bază dintre doua minipalete,fără a se depaşi grosimea tablei :
- Alegem latimea unei minipalete = 18 mm- Alegem o latime a minipaletelor = 30 mm ; Diametru orif. de baza = 4mm
4.2.3.Parametrii roţilor stelate –spiţelor rotorului şi modul de fixare pe arbore
-Se alege forma constructivă a roţilor stelate de fixare a paletelor şi numărul acestora (cel puţin 3 piese)
Fig. a Fig. b
Vom alege un numar de trei roti stelate si forma constuctiva din fig. b.
-Se stabilesc constructiv dimensiunile exterioare ale roţilor stelate şi poziţia de bază aorificiilor de fixare a paletelor rotorului ,fără diametrul orificiului de fixare pe arborele rotorului. Roata stelata este compusa dintr-o bucsa prevazuta cu canal de pana , care permite fixarea pe ax(si antrenarea de catre ax). Pe bucsa este montata o placa circulara cu grosimea de 5 mm si
diametrul de 220mm, pe care sunt sudate 4 bucati de cornier L 40x40x5 dispuse la 90
⁰ unul fata
de celalalt. Ele au lugimea de 125 mm fiecare. Canalul de pana este dispus la un unghi de
45⁰,fata de doua din minipalete.Diametrul exterior al rotii este dat de distanta intre extremitatile cornierelor.
Vom alege constructive diametrul rozetei, Dext = 330 mm ; Pozitie orificii de baza :x = 145mm
Pentru fixare prevedem 3 gauri cu diametrul d = 9 mm (gaura de trecere pt surub M8).
Fixarea paletelor rozete stelate vor fi fixate pe ax prin pene paralele.- Se definitivează modul de reglare a distanţei faţă de mantaua perforată, astfel încât
aceasta să se încadreze în limitele normale de funcţionare (±5 mm); distanţa dintre palete şisuprafaţa interioară a mantalei trebuie să se poată regla în limitele δ = 8-20 mm (distanţarecomandată fiind de 15-30 mm), pentru a influenţa procesul de lucru al finisorului în sensuldorit de tehnolog.
Pentru regarea distantei paletelor fata de axul rotorului cornierele vor fi prevazute cu
gauri ovale cu posibilitatea de reglare radiala de 20 mm. (modificarea razei rotorului).
Suprafata de lucru a mantalei va fi confectionata din tabla perforata.Fixarea pe cadrul de
baza se va face cu suruburi.- Se alege materialul din care se confecţionează suprafaţa de lucru; tablele perforate se
realizează prin ştanţare saufrezare,folosindu-se diverse materiale: oţel, oţel inoxidabil, alamă,cupru, zinc, aluminiu, etc.; la confecţionarea tablelor perforate se pun două condiţii: dimensiuneaminimă a orificiilor perforate să nu fie mai mică decât grosimea materialului (grosimea maximăa tablei să nu depăşească 8 mm); rezistenţa la rupere a materialului tablei perforate să fie de max.6,50 daN/mm2; grosimea tablelor perforate trebuie să fie de cel puţin 0,5 mm şi se ia, în general,egală cu diametrul orificiilor suprafeţei de lucru, iar orificiile pot avea formă circulară, pătrată,de triunghi sau de dreptunghi, cu sau fără colţuri rotunjite.
In cazul nostru, vom alege tabla din otel de constructii,OL 37 cu σr = 40daN/mm2.
Grosimea tablei g = 1.5mm.
-Se stabilesc caracteristicile orificiilor suprafeţei de lucru -forma, diametrul sau laturaorificiilor, diametrul sârmei la ţesătura metalică — schiţându-se forma şi caracteristicilesuprafeţei;
Orificiile vor avea forma circulara cu diametrul D = 2 mm.
-Se stabileşte suprafaţa vie a suprafeţei de lucru şi coeficientul de penetrabilitate,utilizăndu-se relaţiile de mai jos; raportul D/l (vezi figura) se alege în intervalul D/l = 0,5...0,833,astfel ca valoarea coeficientului de penetrabilitate să fie cât mai mare (la fel suprafaţa vie).
4.3.2 Stabilirea diametrului de lucru al mantalei perforate şi a formei acesteia
-Se stabileşte prin calcul diametrul interior al suprafeţei de lucru a mantalei, în funcţie dediametrul exterior al rotorului, astfel încât jocul radial dintre palete şi manta să se încadreze înlimitele amintite ( 8 – 20 mm ) :
- Mantaua din tabla perforata se compune din doua semimantale, fixate prin suruburi pe
un cadru alcatuit din doua inele legate intre ele prin bare longitudinale cu Φ10 mm. Cele doua
semimantale se imbina intre ele pe una din parti cu balamale, iar pe cealalta ,unde sunt prinsedoua bucati de cornier,prin suruburi.
4.3.3 Stabilirea dimensiunilor finale ale mantalei - lungime activă, lungime pasivă
-Se stabilesc lungimea părţii active a mantalei şi lungimile părţilor pasive de la capetele
acesteia:
unde: x şi x1 se stabilesc constructiv (x = 20 - 30 mm; x1 = 100 - 120 mm); la finisorul
orizontal FTO TehnoPam, x = x1 = 45 mm.
Stabilim: =50mm si = 50mm.
- Se stabileşte poziţia relativă dintre rotorul cu palete şi mantaua finisorului - Se face schiţa de poziţionare relativă a mantalei şi rotorului cu palete, cu cotele
4.4.1 Schema cinematica simplificata de actionare a rotorului cu palete
4.4.2 Alegerea motorului electric de actionare
-Pe baza puterii necesare de acţionare calculate anterior se estimeaza puterea motorului electric,ţinându-se seama de randamentele, (pierderile de putere) elementelor transmisiei (TCT, rulmenţi,TL, etc.)
Unde: -randamentul transmisiei cu curele trapezoidale, 0.93-0.95- randamentulangrenajelor deschise cu roţi dinţate cilindrice; -randamentul unui rulment; -randamentul unei perechi de rulmenţi;
- Pe baza schemei cinematice prezentate anterior se face calculul preliminar al raportului
de transmitere posibil, de la rotor la motorul electric de acţionare. Conform îndrumarului de proiect la disciplina Organe de maşini, rapoartele recomandate, pentru transmisii cu o treaptă,sunt: 2...5- transmisii cu curele trapezoidale; 2...6- transmisii cu lanţ (valori recomandate:1;1,25;1,60;2,0;2,50;3,15;4,0;5,0;6,30;8,0).
Alegem un raport de transmisie 1.25 In acest caz :
In acest alegem din catalog un motor cu P = 7.5 kw si n = 2900 rot/min.
Modul de prindere a motorului pe suport este cu talpa.
- Rulment radial-oscilant cu bile 1307 K cu dimensiunile : 35 x 80 x 21 si C r = 25.1 kN ;sarcina statica = 7.95 kN ; turatie n = 9000 rot/min
Stabilim fortele echivalente preluate de rulmenti,in functie de solicitarile arborelui. Forta radiala
R = 473 N ; Forta axiala Fax = 50 NForta echivalenta Fe = X V R + Y Fax in care X ,Y = coeficienti ce depind de tipul simarimea rulmentului ; V=coef ce depinde de inelul care se roteste. V=1 ( se roteste inelul
interior) sau V = 1.2 (daca se roteste inelul exterior)
Considerand X = Y =1,2 si V = 1Deci : Fe = 1,2 x 1 x 473 + 1,2 x 50 = 627.6N
5.3.1 Verificarea rulmentilor alesi
- Capacitatea efectiva de incarcare a rulmentilor apreciaza starea de oboseala
superficiala a cailor si corpurilor de rulare :
, unde:
p – exponent ce depinde de forma corpului de rostogolire ( 3 pt bile , 10/3 pt role)
L – durabilitatea rulmentului in milioane de rotatii ; C –capacitatea dinamica rulment
Alegem p = 3 ; L = 10000 ore . 1650 rot/min . 60 min = 990 000 000 rotatii
Deci (a rulmentului ales).
5.3.2 Calculul transmisiei de actionare a rotorului cu palete
5.4 Alegerea si verificarea penelor de antrenare
Vom utilza pene paralele tip A si conform STAS 1004 vor fi confectionate din OL60 si
vor avea urmatoarele dimensiuni :
- Pentru fixare roata de curea arbore cu alezaj d = 35 mm pana cu sectiunea 10 x 8 (mm).
- Pentru fixare rozete stelate pe diametru arbore D = 50mm , pana cu sectiunea 14 x 9 (mm).
Pentru calculul lungimii penelor in care : Mt = moment torsiune ce trebuie transmis ;
l = lungime pana ; τaf = tensiunea admisibila la forfecare ; b = latimea penei ; d = diametru ax.
Dar Mt = 472 Nm ; τaf = 20 N/mm2 = 20 . 106 N/m2 ; b = 14mm; d = 25 mm.
Rezulta ca pana rezista la forfecare si pentru l = 0.602 mm. Vom alege insa o lungime a penei l = 40 mm , pentru fiecare din cele trei roti stelate. Pentru roata de curea alegem l = 50mm.
Verificarea la strivire a penei se face cu relatia
Verificarea penei la forfecare se face cu relatia :
b=14 mm, deci
5.5 Calculul de rezistenta al paletelor si minipaletelor
In timpul procesului de lucru,paletele rotorului sunt supuse la solicitari de incovoiere,in
principal pe directie tangentiala,datorita contactului cu materialul din interiorul mantalei
perforate si frecarii cu aceasta.In momentul solicitarii la incovoiere,momentulde indoire a tablei este echilibrat de
momentul fortelor interne care iau nastere in paleta sau minipaleta supusa deformarii.
Mext = Mint
Momentul fortelor interne Mint este determinat de repartitia eforturilor unitare pe
Pentru cazuri aproximative,inpractica pot fi utilizate relatiile
pentru indoire plastic,momentul de indoire fiind :
Unde b = lungimea paletei logitudinale ; h = grosimea minipaleta ; σc = limita de curgere amaterialului.
Alegem ca material pentru palete OLC 45, cu urmatoarele caracteristici :σc = 410 N/mm2 ; σr = 700 – 840 N/mm2
Se calculeaza forta de indoire a paletei,considerand ca aceasta se indoaie dupa muchiile
rozetelor de fixare. Forta principala care solicita paleta si minipaletele in timpul procesului de
fuctionare, este forta tangentiala data de miscarea de rotatie a paletelor in material,care creeazaun moment de torsiune in arborele rotorului. Astfel :
Momentul de indoire exterior, poate fi calculate cu relatia : Mi = Pi x lx , unde Pi este forta
de indoire ; lx este lungimea bratului de actionare
Se calculeaza forta de indoire cu relatia de mai jos :
6. Instructiuni tehnice de exploatare, intretinere si reglare a utilajului
6.1 Zilnic, inainte de pornirea utilajului, se va verifica :
- integritatea utilajului,strangerea suruburilor, a piulitelor, a tuturor inbinarilordemontabile;- verificarea jocurilor si a distantelor functionale
- verificarea integritatii si intinderii mantalelor, respective curelelor
6.2 In timpul functionarii se va supraveghea utilajul, urmarindu-se :
- incalzirea lagarelor ( max 30⁰ peste temp. ambianta)- functionarea linistita, fara trepidatii
- incarcarea uniforma a rotorului pe lungime.
- curatarea utilajului in caz de necessitate
7. Norme de protectia muncii sim PSI in cadrul unitatii de morarit si in utilizarea
finisorului
-Asamblarea finisorului,punerea in functiune si efectuarea probelor se va efectua numai
de personal calificat,care sa cunoasca bine constructia si functionarea acestuia.
- Utilajul va fi amplasat la cel putin 800 mm de peretii sau stalpii cladirii.- Inaintea oricarei interventii (ungere,curatare,desfundare,inlocuire piese,intretinere) se va
intrrupe obligatoriu alimentarea cu energie electrica, de la tabloul de distibutie.
- Motorul si instalatia electrica trebuie sa fie de protective IP 54
- Este interzisa lovirea cu ciocanul sau alte obiecte metalice a partilor componente aleutilajului, pentru a preveni aparitia scanteilor ce ar putea produce incendii si explozii,utilajul
aflandu-se intr-un mediu cu un astfel de pericol.
- Utilajul si instalatia electrica trebuiesc legate obligatoriu la pamant si la nulul de protective, cu respectarea STAS 2612-82,STAS 6616-83 si STAS 6116-78
- In timpul functionarii este interzisa demontarea aparatorii si a semimantalelor.Pentru
colectarea probelor se va folosi scafa prevazuta in acest scop.