5.2 Основные технологические и прочностные расчёты

машины (оборудования), её отдельных агрегатов и узлов

Инженерные расчеты выполняют с целью обоснования основных параметров принятого технического решения. В них можно включать следующие материалы:

- расчеты прочности сварных, шпоночных, болтовых соединений, осей, валов, балок и т.д. в проектируемой конструкции;

- расчеты по обоснованию эксплуатационных параметров;

- расчеты по обоснованию энергетических затрат при реализации технологического процесса;

- расчеты по расходу сырья и энергоресурсов при эксплуатации объекта;

-расчеты параметров вспомогательного оборудования, т.е. оснастки для объекта конструкторской разработки.

При доработке отдельных агрегатов машины такие расчеты делаются по их узлам и деталям.

5.3 Выбор материала для изготовления конструкции,

эскизная компоновка, расчет и выбор посадок, допусков

и отклонений для основных сопряжений

При выборе материала необходимо руководствоваться следующими правилами:

- материал должен соответствовать условиям работы по механической прочности;

- материал должен соответствовать условиям работы по химическому составу, т. е. быть устойчивым к воздействию окружающей среды;

- материал должен быть доступен в обработке теми средствами, которыми располагает предприятие;

- материал должен быть доступен по стоимости и не быть дефицитным.

Наибольшее распространение в изготовлении оборудования для переработки сельскохозяйственной продукции получили: стали, чугуны, медь, алюминий, латунь, бронзы и пластмассы, обладающие определенной химической стойкостью. При этом химической стойкости придается первостепенное значение, так как коррозия помимо технических проблем изменяет и показатели обрабатываемого сырья – портит цвет, вкус, запах готового продукта, а иногда делает его ядовитым.

Оценка материала по коррозийности в эталонных условиях особоагрессивной среды проводится по следующей шкале (таблица 19).

Таблица 19 - Шкала оценки материалов по коррозийности

Группа стойкости	Наименование стойкости	Балл коррозийности	Скорость коррозии в год, мм
I	Совершенно стойкие	1 2	< 0,001 0,001…0,005
I I	Весьма стойкие	3 4	0,005…0,01 0,01…0,05
I I I	Стойкие	5 6	0,05…0,01 0,01…0,5
IV	Пониженно-стойкие	7 8	0,5…1,0 1,0…5,0
V	Малостойкие	9	5,0…10,0
VI	Нестойкие	10	> 10,0

В нормальных условиях коррозия протекает значительно медленнее и на несколько порядков может отличаться от эталонной. Для аппаратов перерабатывающих и пищевых производств группа стойкости задается в технических условиях при их проектировании. Разрешается применять материалы только первых трех и только при их отсутствии четвертого класса стойкости.

В дипломном проекте при выборе материала нужно руководст-воваться следующими положениями:

Если среда не отличается агрессивностью, то оборудование изготавливается из обычных углеродистых сталей:

- открытые аппараты, работающие при атмосферном давлении – стали марки Ст 0;

- аппараты, испытывающие резкие колебания температуры, а также подверженные действию топочных газов - стали марки Ст 2;

- аппараты работающие под давлением выше атмосферного из стали Ст 3;

- валы, мешалки, барабаны центрифуг из стали Ст 4;

- пропеллерные мешалки (литые) из стали Ст 20Л.

Обычные стали, даже при кратковременном контакте с пищевыми продуктами, легко подвергаются коррозии и придают им темный цвет и металлический привкус. Поэтому поверхности таких аппаратов необходимо покрывать специальными защитными покрытиями.

Для сред с малой химической активностью:

- для изготовления валов, осей, деталей компрессоров и центрифуг применяют конструкционные стали [7, 8];

- для изготовления режущих рабочих органов, пил, ножей используют специальные стали У7А…У10А, ШХ15, 4Х13;

- если материал контактирует длительное время с пищевыми продуктами используют нержавеющие стали марки Х18Н10Т, Х21Н5Т или более дешевые – ОХ17Т, О3Х13АГ19, О7Х13АГ20, О8Х18Т1 и др;

- хлебопекарное оборудование, оборудование для производства крахмала и дрожжей лучше изготавливать из стали Х18Н10Т. Нержавеющие стали обладают гладкой поверхностью, облегчают санитарную обработку и не требуют никаких покрытий.

При работе аппаратов в агрессивных средах чаще всего используют титан и его сплавы:

- для изготовления запорной арматуры и трубопроводов, изготавливаемых литьём - ВТ1Л, … ВТ9Л, …ВТ21Л, …АТ3, АТ5;

- при изготовлении реакторов, насосов, центрифуг и деталей сепараторов, сборников для хранения пищевых продуктов (патоки, глюкозы, кукурузного и картофельного крахмала и т.д.) – ВТ1-00, ВТ1-0, ВТ5-1, ОТ4, ПТ3В и др.

Антикоррозийная стойкость титана в ряде пищевых сред на порядки выше, чем стойкость высоколегированных сталей.

Более подробные сведенья по выбору других материалов представлены в источниках «Конструкционные материалы в аппаратах и оборудовании по переработке и хранению сельскохозяйственной продукции», «Машиностроительные материалы, свойства, применение выбор» [7, 8].

Эскизная компоновка, расчет и выбор посадок, допусков и отклонений для основных сопряжений в записке представляются только по одному (основному) узлу конструкторской разработки.