5.2 Напрямки модернізації обладнання
Обладнання харчових виробництв повинно задовольняти вимогам прогресивної технології, яка диктує ухвалення оптимальних конструкторських рішень при створенні нового або модернізації існуючого устаткування. Саме тому конструктору необхідно знати загальні принципи харчової технології і в своїй роботі керуватись ними.
До основних технологічних принципів харчової промисловості відносяться:
принцип якнайкращого використання сировини.
принцип скорочення часу проведення процесу.
принцип раціонального використання енергії.
принцип раціонального використання устаткування.
принцип
оптимального варіанту.
Машини і апарати харчових виробництв повинні характеризуватися високими техніко-економічними показниками, які включають в себе основні параметри, віднесені до продуктивності устаткування. Такими параметрами є: маса, габаритні розміри, займана площа, витрата електроенергії, води і пари, маса дефіцитних матеріалів, вартість обслуговування і інші витрати, пов'язані з експлуатацією устаткування, поточними і капітальними ремонтами, вартістю машини і величиною амортизаційних відрахувань.
Якщо наведені вимоги до роботи конструктора та загальні принципи харчової технології розглядати відносно конструкції обладнання стає можливим визначити основні напрями модернізації технологічного обладнання харчових виробництв (рисунок 5).
6. Методика проектування обладнання та його елементів
6.1 Проектування машини або апарату
6.1.1 Послідовність прийняття проектних рішень
Тому необхідна певна методика проектування, тобто послідовність ходу роботи над проектом і переходів при проектуванні, складових сам процес проектування, в рамках якого можливий логічний розвиток конструкції.
Проектування обладнання (прийняття конструкторських рішень) проводиться за такими етапами:
Вивчення технічного завдання;
Уточнення вимог, що ставляться до конструкції обладнання;
Аналіз існуючих аналогів об’єкту проектування;
Вибір принципу дії обладнання;
Визначення режимів роботи основних та допоміжних робочих органів;
Побудова кінематичної схеми обладнання;
Вибір типів приводів та систем їх керування;
Розроблення компонування машини або апарату;
Врахування ергономічних вимог;
Розмірний аналіз конструкції обладнання;
Врахування вимог до художньо-естетичного вигляду обладнання;
Поділ конструкції обладнання на окремі вузли і агрегати та визначення вихідних вимог до їх конструктивного оформлення.
Метод роботи, що поєднує безмасштабні промальовування з масштабними, прокреслюваннями, цілком себе виправдав і рекомендується для ранніх стадій (технічна пропозиція, ескізний проект) як основний. Всі прокреслювання бажано підтверджувати розрахунками.
Приступаючи до розробки загального виду вузла, конструктор як би вирішує відмовитися від пошуку інших варіантів і вважає за можливе почати стадію остаточного завершення проекту.
Найпоширенішою схемою роботи конструктора над проектом є рух від схеми до прокреслювань і від прокреслювань до схем, тобто послідовний перехід від творчого визначення виробу до уявного і експериментального попереднього опрацьовування виробу, до визначення рішень, остаточного принципу дії і, нарешті, до оформлення. При розробці компонувальних креслень практичне застосування знайшли три способи їх виконання.
При першому способі конструктор розробляє укрупнене компонувальне креслення або ряд креслень, що відображають основну думку, основу виробу. На них орієнтування визначається місце того або іншого вузла або агрегату. Потім до проектування підключається необхідне число конструкторів, розробляючих креслення: загальних видів вузлів і агрегатів в будь-якому зручному масштабі. Провідний конструктор стежить за взаємною ув'язкою вузлів, прокреслюючи їх на компонувальному кресленні, вносить до них необхідні виправлення. При цьому можуть уточнюватися або мінятися сусідні вузли і компонувальне креслення. Даний спосіб дозволяє прискорити розробку і скоротити терміни, але вимагає високої кваліфікації виконавців і величезної уваги і напруги сил від провідного конструктора.
При другому способі компонувальне креслення виробу розробляють детальніше. На нім провідний конструктор визначає місце і розташування визначальних вузлів і їх принципову конструкцію (до розробки креслень вузлів). Креслення вузлів і агрегатів розробляють після розробки компонувального креслення. Компонувальне креслення при цьому виконують на одному або декількох кресленнях різними кольорами; кожен колір характерний для певного перетину. Даний спосіб дозволяє весь час бачити структуру виробу, але він важко читаний, вимагає хорошої уяви, уміння бачити тільки потрібний колір. Але важким є застосування цього способу при пошуку варіантів.
При третьому способі провідний конструктор більш-менш детально розробляє компонувальне креслення, на нім визначає місце, структурну схему і побудову вузлів і агрегатів. Далі в роботу включаються розробники вузлів. Для компонувального креслення конструктор вибирає масштаб і задає його для компонувальних креслень вузлів. Набір креслень вузлів дозволяє як би побачити послідовність побудови виробу, швидко створити компонувальні креслення, знайти оптимальні варіанти вирішення вузлів і їх зв'язків.
При розробці компонувальних креслень можливі і інші способи і поєднання відмічених способів, але у всіх випадках розробка компонувального креслення украй бажана. Креслення вузлів і агрегатів у всіх випадках повинні мати достатнє число проекцій. Компонувальна частка вузла або агрегату повинна давати вичерпне уявлення про прив'язки вузла, про його розташування на виробі, про стики з сусідніми вузлами.
Терміни виконання проектних робіт, в процесі яких проводяться пошуки рішень, їх оптимізація і аналіз, не мають бути стислими до такого ступеня, що систематизований вибір рішень стає важким або таким, що вимушує розробника зупинятися на етапі, який не може бути визнаний зрілим.
Розглянемо особливості розробки проекту на виріб. Після прочитання завдання у конструктора виникає перший уявний образ можливого вирішення конструкції. Він знайомиться з додатком до технічного завдання, робить пошук патентної та іншої інформації та приступає до детального вивчення всіх вимог завдання і кінцевої мети всієї роботи.
Працюючи над завданням, конструктор насамперед з'ясовує, що саме дано в завданні, що повністю ясно і визначено, що не відбите або відбите не повністю, а знати необхідно, він розпитує того, хто видає завдання і знайомиться з причинами виникнення завдання.
Конструктор уточнює дійсну технічну необхідність нової розробки (проектування), умови, при яких розробка проекту машини дає економічний ефект і буде раціональною, аналізує всі існуючі і можливі способи виконання даної операції, шукає найбільш раціональний, оптимально вигідний спосіб, враховуючи особливості передбачуваного до створення устаткування, коефіцієнт його майбутнього завантаження і оптимальні економічні умови. Далі він повинен розглянути технологічні дані і вимоги: режими обробки, передбачуване базування, вимоги до точності, продуктивність, існуючі і майбутні способи контролю готових деталей, бази у вимірювальному пристрої і місця виміру, необхідну шорсткість і так далі.
Розгледівши завдання, конструктор повинен з'ясувати:
прогнозовані режими обробки, серійність і програму випуску, прогнозовані умови експлуатації і використання, умови монтажу і т. д.;
необхідність автоматизації роботи машини і її ступінь — автомат із автоматизацією контролю деталей в процесі обробки, або автомат з контролем деталей після обробки, або напівавтомат і т. д.;
спосіб подачі сировини до машини і відведення їх від неї (лотки і склізи, транспортери, роботи, маніпулятори, індивідуальні живильники, завантажувально-розвантажувальні пристрої машини і т. д.).;
умови встройки машини у виробництво — встройка в автоматичне або потокове виробництво, місце машини, бажані габарити і зони обслуговування (підведення і відведення продукції, енергії, відходів і т.д. );
зовнішні зв'язки, основні блокування і сигналізацію—включення в роботу машин за наявності сировини на позиції завантаження або за наявності декількох деталей на підвідному транспортері, і виключення при їх відсутності відразу або з витримкою часу, або по командах оператора, основні визначальні зовнішні зв'язки блокування, потрібний об'єм сигналізації або іншої інформації про роботу машини;
що потрібно робити з сировиною, що знаходяться в машині в разі планового (обідня перерва, кінець або початок зміни) і аварійного її останову, чи потрібне в разі планового останову вивантаження сировини, що знаходиться в машині, скільки часу сировина може знаходитися в машині при її зупинці;
умови пуску машини — для деяких машин необхідне попереднє розігрівання, яке може займати немало часу, а для нормальної роботи автоматичних ліній з деякими машинами великою ємкістю сировини потрібне обов'язкове їх заповнення і т. д.;
умови забезпечення потрібної якості обробки сировини;
вимоги техніки безпеки і виробничої санітарії стосовно даної машини, вимоги естетики і ергономіки;
якими пристроями, пристосуваннями передбачається оснастити машину в майбутньому (робота від ЕОМ, роботи і так далі).
Уточнення всіх цих питань може допомогти конструктору поправити свою уявну модель і побачити її в оточенні зовнішніх, зв'язків, в майбутній оснащеності, побачити її експлуатацію і обслуговування.
Далі, конструктор, поєднуючи промальовування без масштабу з прокреслюваннями в масштабі окремих визначальних місць, починає власне проектування. Масштабні прокреслювання бажано робити в масштабі 1:1.
Залежно від складності, конструкції виробу можуть бути простими і комплексними. Простий виріб складається з деталей, але їм може бути і деталь, наприклад гайковий ключ. Комплексні вироби складаються з агрегатів, модулів і вузлів.
Вузли — це комплекти деталей, що знаходяться в певному взаємозв'язку один з одним і об'єднаних функціонально або складані в прості комплекси, що є складовими та цілком закінченими частинами виробу.
Правильне, раціональне структурне ділення виробу на складові частини дуже важливе і має велике значення для організації виробництва. Воно дозволяє розширити фронт робіт при конструюванні, забезпечує можливість спеціалізації, дозволяє скоротити термін розробки проекту і створення виробу, покращує умови експлуатації, розширює можливості конструкторської спадкоємності, запозичення і т.д. Сама спадкоємність та запозичення скорочують витрати засобів і часу на конструювання і підготовку виробництва, терміни освоєння і випуску продукції, вартість.
Ділення виробу на складові частини, вузли, будучи важливим організаційно-технічним заходом для конструкторських служб, сприяє підвищенню якості розробки конструкції виробу за рахунок звуження спеціалізації конструкторів, забезпечує оперативне рішення питання нового проектування і поточного виробництва, прискорення процесу виготовлення виробу за рахунок паралельної розробки вузлів відповідними працівниками.
Деколи конструктору важко відмовитися від варіанту, що не виправдав себе, але який є цікавим. Часто виконання всіх вимог завдання, складених до того ж без належного обґрунтування, приводить до неможливості знайти оптимальне рішення, що відповідає всьому комплексу вимог, або кращим може опинитися рішення, що відповідає більшій частці вимог, а рішення, що відповідає всім вимогам, виглядає погано зкомпонованим, громіздким, ненадійним і т.д.
Зазвичай починаючий конструктор із запізненням, нерішуче йде на компроміс, тобто на деяке погіршення однієї вимоги за рахунок поліпшення останніх, тобто насилу йде на погіршення одне якогось показника технічної характеристики ради значного виграшу в цілому, навіть якщо таке рішення є необхідним.
Конструктору не завжди удається втілити в конструкції всі переваги, вимоги, закладені в новому завданні. Йому дуже важливо виховати в собі відчуття міри і рішучості в час і в потрібному об'ємі піти на компроміс і за рахунок погіршення одного параметра створити прогресивний виріб. Уміння відчути, де та величина, на яку можна поступитися в якійсь вимозі, в якій вимозі це допустимо, є відмінною рисою конструктора, який повністю оволодів своєю професією.