2.3 Расчет и конструирование технологического оборудования

2.3.1 Расчет производительности, расчет и конструирование рабочего органа технологического оборудования

Исходными данными для этого раздела являются: необходимая производительность и выбор оборудования по назначению (раздел 2) и выбор конструкции оборудования-аналога в результате патентного поиска, литературного обзора и другой информации (раздел 1).

В расчетно-пояснительной записке оформляются производственно-технические характеристики оборудования-аналога, особое внимание уделяется режиму, скорости работы и размерам рабочих органов. В чертежах, выполненных вначале на миллиметровой бумаге, вычерчивают рабочую камеру и кинематическую схему.

При расчетах следует различать теоретическую, технологическую и действительную производительности.

П_Т – теоретическая расчетная производительность, это количество продукции, выпускаемой оборудованием при непрерывной работе, в том числе и оборудованием периодического действия, для которого в продолжительности цикла учитывается время загрузки и выгрузки. Теоретическая производительность П_Т указывается в паспортах оборудования, поэтому ее еще называют паспортной производительностью.

П_Технол – технологическая производительность. Определяется с учетом продолжительности обработки сырья в машине, т.е. эта производительность характерна для машин непрерывного действия;

П_д – действительная производительность. Определяется по объему производства за смену с учетом времени сборки, настройки вначале смены, с учетом продолжительности всех загрузок и разгрузок, возможных простоев и времени разборки, мойки и уборки в конце смены.

П_необх – необходимая производительность. Производительность, которую требует обеспечить технологический процесс.

Из определения видно, что для оборудования непрерывного действия

П_Т = П_Технол  П_д  П_необх, (1)

а для оборудования периодического действия

П_Т  П_д  П_необх . (2)

При выборе оборудования по производительности устанавливается соотношение между П_Т и П_необх:

П_необх = К_эП_Т, (3)

где К_э – коэффициент эффективности использования машины. Значение этого коэффициента определяют в зависимости от действия (периодическое, непрерывное) и от места действия:

К_э=0,5…0,6 – для минипредприятий;

К_э=0,7…0,8 – для комбинатов, оснащенных механизированными

линиями.

Завершив выбор оборудования по производительности, дипломник выполняет расчет с целью проверки теоретической производительности П_Т выбранного оборудования. Этот расчет необходим, если в проекте предусматривается изменение конструкции рабочего органа и режима его работы. Расчет выполняется в двух направлениях:

- известны конструктивные размеры и режимы работы рабочего органа, по ним вычисляется П_Т - теоретическая производительность;

- задана П_необх, по ней определяют П_Т, задаются размером рабочего органа и вычисляют режим его работы, т.е. выполняют расчет по конструированию.

Раньше преобладали темы дипломных проектов, обеспечивающие повышение производительности. Сейчас такие темы не актуальны. Актуальными являются вопросы повышения качества продукции, точности дозирования, уровня механизации и автоматизации и эксплуатационной надежности оборудования.

Первая часть раздела 3.1 завершается выбором технологического оборудования в линию по производительности.

Для выполнения второй части раздела 3.1, а именно для расчета и конструирования рабочего органа технологического оборудования, в начале анализируется рабочий процесс рабочего органа, который именно производит определенную технологическую операцию по обработке сырья в пищевую продукцию. Пример: тестоделительная машина предназначена для деления теста на куски определенной массы с определенной производительностью. Такое деление выполняется в мерном цилиндре делительной головки. При этом производительность является функцией

П=(W_мц, n_д.г., _т), (4)

где W_мц – объем, т.е. размеры мерного цилиндра;

n_д.г. - частота вращения делительной головки;

_т – плотность теста.

Для решения этой задачи конструктор принимает _т – плотность теста постоянной величиной, а n_д.г. – частоту вращения делительной головки определяет с учетом производственного опыта. Дело в том, что все виды пищевого сырья обладают свойством термолабильности, которая ограничивает плотность теплового потока или интенсивность механического воздействия рабочего органа на пищевое сырье. Поэтому при конструировании тестоделительной машины конструктор назначает максимальную и минимальную скорость вращения делительной головки для обеспечения максимальной и минимальной производительности. Конструктор задается максимальной и минимальной массой кусков теста. Исходя из зависимости m=f(W_м.ц_т), вычисляют максимальный и минимальный размеры мерных цилиндров и разрабатывается конструкция механизма настройки массы кусков теста в мерном цилиндре. При преподавании курса «Расчет и конструирование ТО» студентам была разъяснена методика расчета и конструирования рабочего органа разных видов ТО. Для верной разработки этого раздела необходимо повторно рассмотреть конспекты по курсу «РиК ТО», затем на миллиметровке разработать эскизный вариант конструкции рабочего органа (лист 4.3), определить параметры (плотность) сырья и режимы рабочего органа. Затем разработать конкретную методику расчета рабочего органа и выполнить расчет в нескольких вариантах.

Для разработки раздела 2.1 рекомендуется использовать источники 1-8.