УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССИРОВАНИЯ МЯСА

Полезная модель относится к мясной промышленности, а именно к устройствам для размягчения мясного сырья массированием на стадии посола в производстве колбасных и ветчинных изделий на предприятиях мясной промышленности и общественного питания.
Известно устройство для массирования мяса по патенту РФ 2118493 /МПК 6 А22С 9/00, опубликовано 10.09.1998. Устройство содержит раму, установленную на горизонтальном валу с возможностью одновременного вращения и качательного перемещения в вертикальной плоскости, барабан с крышкой для загрузки и выгрузки сырья, привод и пульт управления. Барабан представляет собой треугольную призму, торцевые грани которой выполнены в виде правильных треугольников и расположены асимметрично одна относительно другой, а ось вращения совмещена с центрами симметрии этих граней.
Недостатками известного устройства являются трудоемкость его изготовления из-за сложной конструкции барабана, неудовлетворительное качество сырья на выходе из-за слабого силового воздействия на мясной материал, длительность процесса обработки.
Наиболее близким аналогом является устройство для массирования мяса по патенту на полезную модель №170126 / МПК А.22С 9/00, дата подачи заявки 01.03.2016, опубликовано 14.04.2017, Бюл. №11.
Известное устройство содержит раму, барабан с двумя пальцами, источник привода, два кривошипа с находящимися под углом α геометрическими осями шарниров и расположенными на расстоянии  друг от друга, при этом геометрические оси валов кривошипов и пальцев барабана расположены под прямым углом и удалены друг от друга на расстоянии  равное .
Недостаток данного устройства заключается в сложности изготовления барабана с закрепленными на нем, как правило, сваркой, двух заготовок пальцев, у которых очень сложно обработать затем на токарном станке диаметры под подшипники качения, если же приваривать готовые пальцы, то от сварки в результате деформации будут изменены углы расположения и расстояния осей пальцев на тонкостенном барабане, и кривошипы могут не провернуться на полный оборот; невозможность использования других сменных барабанов большего размера.
Целью создания полезной модели является упрощение изготовления конструкции устройства, возможность использования сменных барабанов любого диаметра и длины, увеличение интенсивности обработки и повышения качества сырья за счет использования кронштейнов крепления барабана к шатуну разной высоты (увеличивается при этом размах сложного неравномерного пространственного движения барабана).
Раскрытие полезной модели.
В основу заявленной полезной модели положена задача создания новой технологии применения инерционного регулируемого силового воздействия обработки мясного сырья в процессе посола.
Технический результат - упрощение изготовления конструкции устройства, возможность использования сменных барабанов других размеров, существенное сокращение продолжительности технологического процесса, повышение качества готового продукта.
Цель достигается тем, что в устройстве для массирования мяса, содержащее раму, источник привода, барабан, два кривошипа с расположенными под углом α геометрическими осями шарниров на расстоянии , отличающееся тем, что устройство снабжено шатуном, к которому посредство двух кронштейнов закреплен барабан, при этом оси шарниров шатуна и оси валов вращения кривошипов расположены под прямым углом и удалены друг от друга на расстоянии , равном , и шатун шарнирно связан с двумя кривошипами через пальцы, закрепленные на кривошипах.
Общими признаками предлагаемого устройства с аналогом являются наличие рамы, источника привода, барабана, двух кривошипов с углом α и расстоянием .
Отличие заключается в следующем:
- барабан в прототипе имеет два пальца, в предложенном устройстве у барабана пальцы отсутствуют;
- в предложенном устройстве введен шатун с перпендикулярно расположенными осями отверстий под подшипники качения (шарнира), в аналоге шатуна нет;
- в предложенном устройстве пальцы закреплены на кривошипах посадкой с натягом, в прототипе пальцы закреплены сваркой на стенке барабана;
- в предложенном устройстве введены два кронштейна, соединенные с шатуном и барабаном разъемно, в прототипе кронштейны отсутствуют;
- в предложенном устройстве оси шарниров шатуна и оси валов вращения кривошипов расположены под прямым углом и удалены друг от друга на расстоянии , равном , в прототипе такое условие относится к расположению пальцев на барабане и осей вращения кривошипов.
Указанные отличия значительно упрощают изготовление устройства, так как детали изготавливаются широко известными операциями только на двух станках - токарном и фрезерном, легко собираются; обеспечивают изменять режим работы и легкую смену барабана с разными размерами (объемом).
На фиг. 1 показана кинематическая схема устройства, на фиг. 2- фото изготовленного устройства.
Устройство для массирования мяса (фиг. 1) содержит раму 1, на которой закреплен источник привода 2 (мотор-редуктор или электродвигатель с редуктором). На выходном валу 3 источника привода 2 закреплен многоручьевой шкив 4 клиноременной передачи 5. Второй многоручьевой шкив 6 клиноременной передачи 5 закреплен на валу 7 ведущего кривошипа 8.
Ведущий кривошип 8 и ведомый кривошип 9 шарнирно соединены с шатуном 10, через пальцы 11, закрепленные на кривошипах 8 и 9.
Геометрические оси шарниров кривошипов 8 и 9 расположены под углом α и отстоят друг от друга на расстоянии .
Геометрические оси шарниров шатуна 10, соответственно вала 7 вращения ведущего кривошипа 8 и вала 12 ведомого кривошипа 9, расположены под прямым углом и отстоят друг от друга на расстоянии , равное .
Угол расположения α геометрических осей шарниров кривошипов 8 и 9 можно назначать в пределах 10…45°, расстояние  0,7…0,8 от длины выбранного барабана.
На кривошипах 8 и 9 закреплены противовесы 13 для уравновешивания массы барабана.
К шатуну 10 через два кронштейна 14, закрепленных на шатуне винтовым соединением, крепится барабан 15 посредством также винтового соединения.
В барабан 15 вставляются сменные контейнеры с обрабатываемым мясом и закрепляются планкой с винтом (на схеме не показаны).
На фиг. 2 показано фото изготовленного лабораторного устройства.
Устройство работает следующим образом.
Куски мяса с раствором посола загружают в контейнер на 0,6…0,7 объема (на схеме не показан), который вставляется в барабан 15 через крышку загрузки (на схеме не показана) (фиг. 1). Включают источник привода 2, от которого вращение передается через клиноременную передачу 5 ведущему кривошипу 8, через палец 11 шатуну 10 и через второй палец 11 ведомому кривошипу 9.
Так как вращение с постоянной угловой скоростью ведущего кривошипа 8 расположено в вертикальной плоскости, а вращение ведомого кривошипа 9 в горизонтальной плоскости с переменной скоростью, барабан 15 вместе с контейнером имеют сложное пространственное неравномерное движение в пределах одного оборота.
max
Максимальное значение ω угловой скорости ведомого кривошипа 9 определяется по формуле,
минимальное значение по формуле,
где α - угол расположения геометрических осей шарниров кривошипов;
ω - угловая скорость ведущего кривошипа.
Сила воздействия Р (Н) на кусок мяса, находящегося в контейнере определяется формулой
где m - масса куска мяса, кг;
- длина кривошипов, м;
max
ω - максимальное значение угловой скорости ведомого кривошипа, рад/с;
2
ε - угловое ускорение ведомого кривошипа, рад/с.
На каждом обороте на мясные куски будут действовать силы воздействия Р, которые одновременно будут массировать мясо при соударении с торцовой стенкой контейнера и внедрять раствор посола в структуру мяса.
Процесс качественной обработки мяса занимает не более 4…5 мин.
Осуществление изобретения.
Для практической потребности массирования мяса в растворе посола назначается вместимость барабана (сменного контейнера) и определяется диаметр и длина барабана. Например, нами изготовлено устройство вместимостью контейнера 10 л (диаметр 21 см, длина 30 см). Для выбранного контейнера назначаем расстояние .
Примем угол α расположения геометрических осей шарниров кривошипов, равным 15°, тогда длина кривошипов  определится из выражения ,
Таким образом, устройство имеет следующие параметры: вместимость контейнера 10 л., угол α=15°,  мм,  мм, угол между геометрическими осями валов вращения кривошипов, то же самое угол между геометрическими осями шарниров шатуна равен 90°.
-1
Примем частоту вращения ведущего кривошипа 120 мин, что соответствует угловой скорости ω=πn/30=3,14⋅120/30=12,56 рад/с.
Максимальное значение угловой скорости ведомого кривошипа составит (формула 1).
Минимальное значение (формула 2) равно,
.
2
Сила воздействия на куски мяса, находящиеся в контейнере, определится по формуле (3), примем куски мяса массой 2 кг, сила инерционного воздействия будет равна (угловое ускорение ε=ω/t, время t одного оборота составит 120/60=2с, изменение угловой скорости происходит на полуобороте, т.е. за 1 с. и угловое ускорение составит ε=ω/t=16,37/1=16,37 рад/с)
.
Таким образом, на куски мяса массой 2 кг на каждом обороте будет воздействовать инерционная сила Р=27,75 Н.
Примем теперь угол α=25°,  мм,  α=200⋅0,423=84,6 мм, ω=12,56 рад/с.
Максимальное значение угловой скорости кривошипа 9 составит,
,
минимальное значение,
.
Инерционная сила воздействия на куски мяса массой 2 кг составит,
.
Таким образом, инерционная сила Р при угле α=15°, равна 27,75 Н, а при угле α=25°, равна 65,9 Н, кроме этого, сила Р зависит от частоты вращения кривошипов, высоты кронштейнов, массы кусков мяса. Время обработки мяса будет зависеть от вышеперечисленных параметров, но не более 3-4 мин.