طراحی، بومیسازی و روش ساخت واحد مکانیکی دستگاه فارینوگراف
Design, Customization and Manufacturing Method of Mechanical Unit of a Farinograph Instrument
/حسین نوری
: کشاورزی
، ۱۳۹۸
، میرزائی
۱۲۷ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک بیوسیستم گرایش طراحی و ساخت
۱۳۹۸/۰۳/۰۷
تبریز
یکی از مسائل مهم در رابطه با تولید نان در کشور، پایین بودن کیفیت و زمان ماندگاری آن است که منجر به ضایعات نان میگردد .بخشی از کیفیت پخت فرآوردههای آردی با ویژگیهای رئولوژی خمیر مرتبط میباشد .به منظور ارزیابی برخی از این خواص رئولوژی، دستگاههایی مانند فارینوگراف، اکستنسوگراف و غیره استفاده میشود که از اطلاعات حاصل شده برای کنترل کیفیت آردهای مختلف از نظر طبقهبندی برای محصولات مختلف خمیری استفاده میگردد .در این تحقیق با همکاری موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر) بخشهای تحقیقاتی (وزارت جهاد کشاورزی واحد کرج به شناسایی اجزا، طراحی، تحلیل، بومیسازی و روش ساخت دستگاه فارینوگراف پرداخته شده است .بخشهای کلی دستگاه فارینوگراف شامل (۱) واحد همزن، (۲) واحد تولید توان (۳) واحد گشتاورسنج (۴) واحد ثبت دادهها (۵) واحد گرمایش، سرمایش و پمپاژ (۶) قاب نگهدارنده دستگاه و (۷) بورت میباشد .شاخصههای مورد ارزیابی شامل ابعاد هندسی کلیه قطعات واحد مکانیکی، نحوه عملکرد قسمتهای مختلف دستگاه، طراحی و تحلیل استاتیکی و مودال قطعات، طراحی واحد انتقال توان و ارائه واحدهای جایگزین با نمونههای موجود میباشد .برای اندازهگیری ابعاد هندسی از کولیس دیجیتالی با دقت ۰۱/۰ میلیمتر و قالبگیری در ۱۵ تکرار استفاده شد .در نهایت مدلهای هندسی با استفاده از ابعاد به دست آمده و مهندسی معکوس و از طریق نرمافزار CATIA طراحی و سپس توسط نرمافزار ANSYS تحلیل گردید .توسط کارگروههای همکار واحد الکتروموتور، دینامومتر و گشتاورسنج مکانیکی با یک سروو موتور و واحد گشتاورسنج جدید و دقیقتر که بر مبنای ویسکوزیته سیال عمل مینماید، جایگزین شده و واحد ثبت داده از حالت مکانیکی به الکتریکی ارتقا یافت .براساس تغییرات اعمال شده هندسه طراحی و نقشههای ساخت متناسب با آنها ارائه گردید .نتایج نشان داد که هندسه دستگاه در تمام بخشها دارای خطای کمتر از ۵/۰ درصد با نمونه اولیه بوده و تیغه همزن سیگما دارای دقت ۸/۹۹ درصد میباشد .برای پوشابهای داخل دیوارههای محفظه همزن با توجه به عدم امکان تخریب ساختار دیواره، طرحی جدید ارائه گردید که در کارگروه همکار این تحقیق از نظر سیالاتی و انتقال گرمای مطلوب مورد بررسی قرار گرفته است .مقادیر تغییر شکل، تنش معادل و ضریب اطمینان برای میله اتصال محفظه همزن به ترتیب برابر با۰۴۱/۰ میلیمتر، ۱۵ مگاپاسکال و ۱۴ حاصل شد .طراحی و تحلیل جعبهدنده بر مبنای انطباق کامل با نمونه اصلی انجام شد و با در نظر گرفتن بیشترین گشتاور قابل اعمال توسط خمیر بر محورهای همزن، بیشترین تنش بوجود آمده در حدود ۱۷۰ مگاپاسکال، بیشترین تغییر شکل در حدود ۰۱۶/۰ میلیمتر و ضریب اطمینان کمینه در حدود ۲۵/۱ به دست آمد .برای جعبهدنده از یاتاقانبندی متناسب با سرعت دورانی و بار اعمالی بر دستگاه استفاده شد .تیغه همزن سیگما بصورت مودال در مشبندیهای مختلف تحلیل شده و فرکانسهای طبیعی شش مود ارتعاشی همزن به ترتیب برابر با۲۷۳ ،۳۰۰ ،۶۴۳ ،۸۷۲ ، ۱۳۳۶ و ۱۸۰۴ هرتز حاصل شدند .در نهایت نقشههای ساخت براساس نتایج حاصله و اصلاحات صورت گرفته استخراج گردید
One of the important issues regarding bread production in the country is its low quality and shelf-life, which leads to bread wastes. Part of the quality of cooking of flour products is related to the rheological properties of dough. In order to evaluate some of these rheological properties, devices such as Farinograph, Extensograph, etc. are used, which is used to control the quality of different flours in terms of classification for different dough products. In this research, in cooperation with the Seed and Plant Improvement Research Institute (Research Branches) of the Ministry of Agriculture Jihad, Karaj Branch, the components, design, analysis, localization and the method of manufacturing of the Farinograph device have been investigated. The general sections of the machine include: (1) the agitator unit, (2) the power unit (3) the torque meter unit (4) the data unit (5) the heating, cooling and pumping unit (6) the holder holder and (7) the burette. The evaluated characteristics include the geometric dimensions of all mechanical parts, the operation of different parts of the machine, the design and analysis of static and modular parts, the design of the power transmission unit, and the provision of alternative units with existing samples. A digital caliper with a precision of 0.01 mm and a 15-repeat molding was used to measure the geometric dimensions. Finally, geometric models were designed using the dimensions obtained and reverse engineered through CATIA software and then analyzed by ANSYS software. It was replaced by a work group of the electromotor unit, a dynamometer and a mechanical torque meter with a servo motor and a new and more accurate torque meter unit based on the fluid viscosity, and the data log unit was upgraded from mechanical to electrical. Based on the applied changes, geometry and design drawings are presented. The results showed that the geometry of the machine in all sections had a error of less than 0.5 with the prototype and the Sigma mixer blade had a precision of 99.8 . For the shells inside the walls of the agitator chamber, due to the impossibility of destroying the structure of the wall, a new design was presented which was studied in terms of fluidity and optimal heat transfer in the work group of this research. The deformation values, the equivalent stress and the coefficient of certainty for the stirrer enclosure rod were 0.041, 15, and 14, respectively. The design and analysis of the box was based on the full compliance with the original specimen and, taking into account the maximum torque applied by the dough to the agitator axes, the maximum stress was about 170 MPa, the maximum deformation was about 0.016 mm and the minimum coefficient of reliability It was about 25/1. For the box, the bearings were adapted to the speed and load times applied to the machine. The Sigma mixing blade was analyzed by different modalities and the natural frequencies of the six vibrating mixers were 273, 300, 643, 872, 1336, and 1804 Hz, respectively. Finally, the building drawings were extracted based on the results and the corrections made
Design, Customization and Manufacturing Method of Mechanical Unit of a Farinograph Instrument