Штучная производительность (шт/ч) котлетоформовочной машины определяется по формуле
, (1)
где n - число оборотов формующего стола, с-1;
z - количество изделий, формуемых за один оборот, шт.
Массовая производительность (кг/ч) машины определяется по формуле
, (2)
где v – объем ячейки, заполняемый фаршем, при заданной глубине погружения поршня, м3;
, (3)
где d - диаметр ячейки формующего стола, м;
h - ход поршня, м.
При формовке котлет на поршень подаются панировочные сухари слоем 1,5…2 мм, следовательно, высота наполнения фаршем ячейки будет на 1,5…2 мм меньше хода поршня.
r - плотность продукта (модельного тела), кг/м3.
Объем бункера для фарша
, (4)
где Vб - объем бункера, м3;
Dб - внутренний диаметр бункера, м;
Нб - полезная высота бункера, м;
Vл - объем, занимаемый валом и лопастями, м3 (для машины МФК-2240 Vл = 0,15´10-3 м3);
Масса загруженного в бункер продукта или модельного тела определяется по следующей формуле:
, (5)
где yб - коэффициент заполнения бункера (yб = 0,7…0,8).
Коэффициент заполнения ячейки yя в соответствии с заданным ходом поршня рассчитывается по формуле
, (6)
где m - масса отформованной котлеты, кг;
v - объем ячейки, м3.
Мощность электродвигателя котлетоформовочной машины зависит от сил трения фарша по поверхностям бункера и шнека-питателя, а также от усилия отрыва отформованного изделия от общей массы фарша. В общем случае теоретическая мощность электродвигателя машины определяется по формуле
, (7)
где N1 - мощность, необходимая на преодоление сил трения о поверхности бункера и шнека-питателя, Вт;
N2 - мощность, необходимая на приведение в движение формующего стола и на отрыв отформованного изделия от общей массы фарша, Вт;
h - КПД передаточных механизмов машины.
Мощность, необходимая на преодоление сил трения фарша о стенки бункера и лопасти шнека-питателя, определяется с учетом затрат на нагнетание фарша в гнезда формующего стола и зависит от момента трения и угловой скорости вращения шнека-питателя, т. е.
, (8)
где Мтр - момент трения, Н×м;
w1 - угловая скорость вращения шнека-питателя, с-1.
Момент трения зависит от силы трения, которая определяется с учетом липкости фарша и усилия сдвига, при этом можно предположить, что усилие сдвига равно центробежной силе, создаваемой вращающимся шнеком-питателем, т. е.
, (9)
Сила трения в этом случае определяется из уравнения, предложенного В. В. Дерягиным:
, (10)
тогда момент трения будет равен
, (11)
где m - масса фарша в бункере машины, кг;
r - радиус пера шнека-питателя, м;
q - усилие сдвига, Па (q = (0,6…0,2)´103 Па);
σф - липкость фарша, Па (σф = (2,5…5,0)´103 Па);
Fк - площадь контакта фарша с поверхностью бункера, м2;
fФ - коэффициент трения фарша о стенки бункера (для мясного фарша fФ = 0,12...0,15).
Мощность, необходимая на приведение в движение формующего стола, определяется с учетом затрат мощности на отрыв отформованной порции от общей массы фарша по формуле
, (12)
где Мкр - момент кручения, приложенный к формующему столу, Н×м;
w2 - угловая скорость вращения формующего стола, с-1.
Момент кручения определяется в зависимости от усилий, приложенных к формующему столу, и предельного напряжения сдвига фарша по формуле
, (13)
где t - предельное напряжение сдвига фарша, Па (принимается в пределах (0,6…2,0)´103 Па);
Fn - площадь поршня формующего стола, м2;
z - количество поршней формующего стола, шт.
l - радиус копира, м.
КПД передаточного механизма машины определяется с учетом затрат мощности в передаточных механизмах и опорах рабочих валов. Передаточный механизм котлетоформовочной машины состоит из червячного редуктора, зубчатой цилиндрической передачи и двух рабочих валов, вращающихся в опорах качения, следовательно:
, (14)
где h1 – КПД червячного редуктора;
h2 – КПД зубчатой цилиндрической передачи;
h3 и h4 – КПД подшипников рабочих валов.