Глава 1

1. Назовите особенности машин и аппаратов пищевых производств.

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт пище­вое оборудование принято разделять на аппараты и машины.

В аппаратах происходят физико-механические, тепловые, диф­фузионные, химические, биохимические, электрические и другие процессы.

В машинах технологические процессы происходят вследствие механического воздействия на обрабатываемый объект. Эти про­цессы называют механическими.

Деление технологического оборудования на машины и аппа­раты является условным. Имеются машины, в которых меха­ническая обработка сочетается с нагревом, охлаждением, массообменом, химическими реакциями, и трудно иногда установить, какие процессы являются преобладающими. Поэтому термину «технологическая машина» придают расширенное значение, по­нимая под этим любое техническое устройство, предназначенное для осуществления технологического процесса.

Машины и аппараты пищевых производств во многом сходны с оборудованием химических и смежных отраслей промышлен­ности.

2. Какие методы оптимизации при конструировании вы знаете? Назовите критерий эффективности и целевую функцию. Расскажите о применении сапр при проектировании сложных систем.

Основным направлением конструирования является оптими­зация. В области оптимизации можно отметить два основных требования: получение желаемого эффекта при минимальных затратах; получение максимального эффекта при использовании заданных ограниченных ресурсов. Использование критериев минимальных затрат или максимального эффекта позволяет произ­водить оптимизацию.

Между исходными данными, служащими основой конструиро­вания детали, существуют взаимосвязи, подлежащие учету (рис. 1).

Взаимосвязь I—II. Повышение компактности при уменьшении затрат труда и средств при сборке, техническом обслуживании и ремонте достигается выполнением требований компоновки сбо­рочной единицы.

Одним из направлений удовлетворения требований компо­новки сборочной единицы является разработка конструкции де­талей малых габаритных размеров из высокопрочных материалов.

Взаимосвязь I-III. Уменьшение затрат труда и средств для компоновки сборочной единицы в отношении технического обслу­живания и ремонта связано с выбором положения детали, соответ­ствующего наиболее благоприятному нагрузочному режиму.

Взаимосвязь I—IV. Удовлетворение требований компоновки сборочной единицы в части компактности с использованием мало­габаритных деталей из высокопрочных материалов и применением упрочняющей технологий.

Взаимосвязь I—V. Сокращение числа циклов нагружения для уменьшения усталостных повреждений и увеличения долговеч­ности детали.

Взаимосвязь II—IV. Обеспечение достаточных размеров опас­ного сечения детали; при этом особое внимание следует уделять конструкции соединения, а не конструкции самой детали, входя­щей в соединение.

Взаимосвязь II—V. Повышение долговечности, снижение за­трат труда и средств при техническом обслуживании и ремонте.

Повышение долговечности детали можно достигнуть уменьшением шероховато­сти поверхности, в кото­рой возникают усталост­ные повреждения. Такие детали после механической обработки подвергают по­лированию.

Взаимосвязь III—IV. Повышение статической прочности вследствие увеличения размеров детали с учетом наибольших пиковых нагрузок.

Взаимосвязь III—V. Эта взаимосвязь имеет одностороннее направление, так как долговечность детали определяется внеш­ними нагрузками, зависящими от условий эксплуатации.

Взаимосвязь IV—V. Классификация условий эксплуатации и поиск решений, позволяющих обеспечить необходимую проч­ность и долговечность в данных условиях эксплуатации.

Высокое качество машин и их эффективность в большой сте­пени зависят от организации процесса проектирования. Тради­ционное проектирование характеризуется недостаточным анали­зом и учетом взаимосвязей между узлами и деталями машин. Применение ручного способа расчета практически исключает возможность анализа возможных вариантов конструкции.

Усложнение задач конструирования современных машин ока­залось в противоречии с устаревшими непроизводительными методами конструирования. Это противоречие возможно устра­нить только в результате внедрения системы автоматизированного проектирования машин (САПР). САПР основана на- широком использовании системного подхода при постановке задач и ре­шения их математическими методами с использованием ЭВМ.

Важным этапом САПР является расчет конструкций, на осно­вании которого производят выбор оптимального варианта.