Проектирование оборудования пищевых производств. Часть 1. Циклически работающие машины

Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




В.А. КЕРЖЕНЦЕВ





                ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ





            Часть 1

            ЦИКЛИЧЕСКИ РАБОТАЮЩИЕ МАШИНЫ



Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве конспекта лекций






НОВОСИБИРСК

2011

УДК 664.002.5(075.8)
      К 361


Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. В.Г. Атапин; канд. техн. наук, доц. Ю. С. Чёсов






Работа подготовлена кафедрой проектирования технологических машин


     Керженцев В.А.

К 361 Проектирование оборудования пищевых производств. Ч. 1. Циклически работающие машины : конспект лекций / В.А. Керженцев. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. -63 с.

         ISBN978-5-7782-1868-0

           Приведены классы технологических операций роторно-конвейерных линий пищевых производств. Рассмотрены циклограммы совмещенных движений рабочих органов машин на ограниченных участках транспортирования; представлены законы движений на данных участках с помощью безразмерных коэффициентов; приведены примеры проектирования профилей кулачков по выбранным законам для обеспечения минимальных нагрузок на рабочие органы; даны понятия о проектировании кулачковых распределительно-управляющих валов машин; показаны возможности проектирования кривошипно-ползунных и мальтийских механизмов при вписывании их в существующую конструкцию машины.
           Для студентов направления «Технологические машины и оборудование» по профилю «Машины и аппараты пищевых производств» всех форм обучения.




УДК 664.002.5(075.8)





ISBN 978-5-7782-1868-0

                     © Керженцев В.А.,2011
                     © Новосибирский государственный

технический университет, 2011

        Введение

   Курс лекций «Проектирование технологического оборудования» (ПТО) состоит из двух частей. В первой рассмотрено проектирование циклически работающих машин пищевых производств, а во второй -проектирование апициклически работающего оборудования.
   Известно, что проектирование любого объекта (в частности изделия машиностроения, относящегося к пищевой индустрии) можно представить как разработку технической документации, содержащей технико-экономическое обоснование, расчеты, чертежи, поясняющие записи, оформленные в виде проектной документации (так называемого проекта). Проект необходим для организации производства по изготовлению нового или усовершенствованного изделия на машиностроительном предприятии.
   Студенты же знакомятся с основами проектирования в рамках усовершенствования (модернизации) существующих конкретных пищевых машин или аппаратов. В этом случае изделием можно считать саму машину, модернизируемый узел этой машины или конкретный механизм - устройство, входящее в машину как часть ее.
   Процесс создания (усовершенствования) устройства - творческий и включает в себя следующие этапы: технико-экономическое обоснование, составление описания принципа действия, разработку диаграмм движения рабочих органов (РО), диаграмм силовых нагрузок, временных циклограмм, а также технологические, кинематические и конструктивные расчеты, эскизирование отдельных механизмов, прочностные расчеты и разработку чертежей наилучшего конструктивного варианта.
   С процессом проектирования в вузе студенты знакомятся в ходе работы над курсовыми проектами. При работе над проектом возможны и экспериментальные исследования. Они проводятся, если необходимо получить или проверить имеющиеся данные по геометрическим соотношениям (конструктивные параметры), по производительности, мощности, временным и скоростным характеристикам при движении

3

исполнительных органов (технологические параметры), а также по нагрузкам в деталях (прочностные параметры). Исследования могут проводиться студентами как для разработки новых методик, так и для подтверждения действующих.
   В начале процесса проектирования требуется обосновать идею усовершенствования устройства (прототипа) с технико-экономической точки зрения. Для этого выбираются аналоги прототипа и посредством анализа их конструкций выявляются недостатки и преимущества отдельных узлов устройств. Конструктивные преимущества аналогов используются в новой разработке, а недостатки в прототипе желательно ликвидировать. В этом и заключается процесс конструирования (эс-кизирования) узлов. Он включает проработку конструктивных вариантов, проведение расчетов и по возможности кинетостатический анализ и синтез механизмов. Оба процесса (расчет и конструирование) могут вестись параллельно, так как при создании устройства часто требуется пересматривать сопряженные части в конструктивном отношении.
   Практическая работа студентов по проектированию начинается с получения задания на разработку технологического устройства. Далее студенты разрабатывают техническое задание - выполняют расчетнографическое задание (РГЗ). Затем следует этап разработки технического предложения - для студентов это курсовой проект. После окончания этого этапа принимается решение о целесообразности доработки конструкции и о возможности перехода к этапу эскизного проектирования - для студентов это дипломный проект.
   Весь курс состоит из теоретической части (лекции), практической части и выполнения курсового проекта. Теоретическая часть разделена на темы, каждой из которых соответствует свой расчетный модуль (практическая часть). Ниже приведена блок-схема (рис. 1.1), в которой лекционный материал разбит на темы. Курс лекций предусматривает семь тем, каждая из которых может изучаться самостоятельно. Темы охватывают как циклически работающие машины, так и апицикличе-ски работающие устройства.
   Практический курс ПТО предусматривает выполнение расчетнопрактических работ, разделенных на шесть расчетных блоков:
   •     расчетный блок 1: расчеты и разработка циклограммы роторноконвейерной машины;
   •     расчетный блок 2: разработка законов движения рабочего органа (РО), разработка профиля кулачка привода РО;

4

Темы теоретического курса лекций и расчетно-практических модулей

Рис. 1.1. Блок-схема курса ПТО1. Поточная линия, ее технологические единицы и классы операций

   •     расчетный блок 3: расчеты и эскизирование шнековых устройств и экструдеров;
   •     расчетный блок 4: расчеты вибролотковых устройств пневмосепараторов и дробильных устройств;
   •     расчетный блок 5: расчеты прогибов валов центрифуг и вибропрочности;
   •     расчетный блок 6: расчеты форм тепловых аппаратов, обладающих наименьшей металлоемкостью.
   Выполнение курсового проекта - это практическое приложение теоретических знаний.
   Ниже представлен конспект лекций первой части курса ПТО, включающий три первые темы. Содержание тем и соответствующие им расчетные модули относятся к циклически работающим машинам, входящим в поточные линии многих пищевых производств.
   В приложении приведен перечень вопросов для самопроверки и разработки контролирующих материалов.
   В формулах используются размерности Международной системы единиц СИ: [м], [кг], [с] и их производные.

        1.        ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ, ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ И КЛАССЫ ОПЕРАЦИЙ

    1.1. ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ В ОБЩЕМ ВИДЕ

   Поточная линия - комплекс взаимосвязанного оборудования, работающего согласованно и с определенным ритмом по единому технологическому процессу. На каждом рабочем месте линии выполняются определенные операции обработки полуфабриката, продукта или изделия. Рабочие места соединены при помощи транспортирующих устройств, например конвейеров, или перегружающих средств. Кроме этого оборудования линия содержит контрольно-управляющие и вспомогательные устройства, позволяющие автоматически выполнять процесс переработки продукта.
   Поточная линия на схемах и в чертежах курсового и дипломного проектов представляется в виде машинно-аппаратурной схемы (МАС) производства пищевого продукта. МАС дает полное представление о технологическом процессе и составе машин, участвующих в производстве продукта [7]. Типовая МАС на примере линии производства хлеба показана на рис. 1.2.
   Основным элементом (технологической единицей) поточной линии является автоматическая машина (машина-автомат, проще - автомат).
   Автоматическую машину можно определить как совокупность механизмов, установленных на общей станине и взаимосвязанных одним устройством управления, обеспечивающим работу машины без участия человека. Механическим устройством управления может служить распределительно-управляющий вал (РУВ), в основе которого содержатся кулачки. РУВ приводит в движение несколько исполнительных механизмов, связанных с рабочими органами.


7