ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10168| Title: | Автомат для змішування кондитерських в’язкопластичних мас |
| Authors: | Мізнік, Лариса Миколаївна Студінський, Євген Юрійович |
| Keywords: | автомат для змішування кондитерських мас;заходи з охорони праці |
| Issue Date: | 9-Jun-2026 |
| Abstract: | В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Автомат для змішування кондитерських в’язкопластичних мас» описано конструкцію автомат для змішування кондитерських мас, порядок монтажу та технологічного обслуговування. Проведено технологічний розрахунок та розрахунок зубчатої передачі, елементів конструкції на міцність, розрахунок валу на міцність та валкового нагнітача, кінематичний розрахунок привода, розрахунок опор апарату. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі. Розроблено заходи з охорони праці, методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки автомату для змішування кондитерських в’язкопластичних мас, вимоги безпеки при роботі автомату та вимоги пожежної безпеки на хліб заводі. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10168 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРБ Студінський.pdf Restricted Access | В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Автомат для змішування кондитерських в’язкопластичних мас» описано конструкцію автомат для змішування кондитерських мас, порядок монтажу та технологічного обслуговування. Проведено технологічний розрахунок та розрахунок зубчатої передачі, елементів конструкції на міцність, розрахунок валу на міцність та валкового нагнітача, кінематичний розрахунок привода, розрахунок опор апарату. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі. Розроблено заходи з охорони праці, методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки автомату для змішування кондитерських в’язкопластичних мас, вимоги безпеки при роботі автомату та вимоги пожежної безпеки на хліб заводі. Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість сторінок – 61, таблиць – 6, літературних джерел – 16, формул – 56. | 1.24 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА
МАШИНОБУДУВАННЯ
КАФЕДРА ПРОЕКТУВАННЯ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ТА ВЕРСТАТІВ
НОВОГО ПОКОЛІННЯ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему: «АВТОМАТ ДЛЯ ЗМІШУВАННЯ КОНДИТЕРСЬКИХ
В’ЯЗКОПЛАСТИЧНИХ МАС»
Перший (бакалаврський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ГМ22.133026.000 РПЗ КРБ
Виконав: ЗВО 4 курсу, групи ГМ-22
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання харчових, торгівельних і
машинобудівних підприємств
(освітня програма)
Євген СТУДІНСЬКИЙ
(ім’я та прізвище)
Керівник Лариса МІЗНІК
(ім’я та прізвище)
Рецензент Олександр КАРМАЗИН
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2026
1
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Спеціальність 133 «Галузеве машинобудування»
Освітня програма «Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних
підприємств»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри
Василь Осипенко
(підпис) (ім’я та прізвище)
« » 2026 року
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра здобувачу вищої освіти
Студінський Євген Юрійович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема кваліфікаційної роботи бакалавра «Автомат для змішування
кондитерських в’язкопластичних мас»
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра Мізнік Л.М., к.т.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету
від «13 » квітня 2026 року № 94/03-03
2.Строк подання здобувачем вищої освіти випускної роботи 31.05.26 р.
3. Вихідні дані до випускної роботи. Технічна документація, технологічні та
робочі інструкції, довідкова література.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити). Анотація. Abstract. Вступ. Зміст. 1.Конструкторський розділ.
2.Технологічний розділ. 3.Розділ з охорони праці. Висновок. Перелік
використаних джерел.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
Технологічна схема виробництва кондитерської начинки А1, Змішувач А1,
Насос А1. Вал А3. Вал А3. Колесо зубчасте А3. Втулка А4. Пролкдадка А3.
Маршрут обробки деталі А1. БЖД А1.
2
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи бакалавра
Підпис, дата
Ім’я та прізвище
Розділ завдання видав завдання
керівника або консультанта
прийняв
Розділ 1 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
Розділ 2 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
Розділ 3 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
7. Дата видачі завдання ______________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Строк
Назва етапів дипломного
з/ виконання Примітка
проекту (роботи)
п етапів КРБ
1 Розділ 1 10.03.26
2 Лист 1 19.03.26
3 Лист 2 28.03.26
4 Лист 3 09.04.26
5 Розділ 2 20.04.26
6 Лист 4 07.05.26
7 Лист 5 16.05.26
8 Лист 6,7 20.05.26
9 Розділ 3 24.05.26
10 Лист 8 27.05.26
11 Оформлення пояснювальної записки 30.05.26
Здобувач ступеня бакалавра __________ Євген СТУДІНСЬКИЙ
(підпис) (ім’я та прізвище)
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра __________ Лариса МІЗНІК
(підпис ) (ім’я та прізвище)
3
Зміст
Анотація 5
Abstract 6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень 7
Вступ 8
1 Конструкторський розділ 9
1.1 Лінія виробництва кондитерської начинки для пряників 10
« шоколадно-молочні»
1.2 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій мішалок для 12
змішування в’язких мас в кондитерській промисловості
1.3 Опис конструкції автомату для змішування кондитерських 20
в’язкопластичних мас
1.4 Монтаж обладнання 27
1.5 Технічне обслуговування обладнання 28
1.6 Розрахунок зубчатої передачі 31
1.7 Розрахунок валу на міцність 33
1.8 Розрахунок валкового нагнітача 36
1.9 Кінематичний розрахунок привода 37
1.10 Розрахунок опор апарату 38
2 Технологічний розрахунок 40
2.1 Вибір матеріалу деталі «вал» 41
2.2 Аналіз технологічності конструкції деталі 43
2.3 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь(МОП) 44
2.4 Маршрут обробки деталі 48
2.5 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі 50
3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 51
3.1 Методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки автомату для 52
змішування кондитерських в’язкопластичних мас
3.2 Вимоги безпеки при роботі автомату для змішування 54
кондитерських в’язкопластичних мас
3.3 Вимоги пожежної безпеки на хліб заводі 59
Висновок 60
Перелік використаних джерел 61
Додатки
4
Анотація
В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Автомат для змішування
кондитерських в’язкопластичних мас» описано конструкцію автомат для
змішування кондитерських мас, порядок монтажу та технологічного
обслуговування. Проведено технологічний розрахунок та розрахунок зубчатої
передачі, елементів конструкції на міцність, розрахунок валу на міцність та
валкового нагнітача, кінематичний розрахунок привода, розрахунок опор
апарату. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено
аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі.
Розроблено заходи з охорони праці, методи та засоби санітарно-гігієнічної
обробки автомату для змішування кондитерських в’язкопластичних мас, вимоги
безпеки при роботі автомату та вимоги пожежної безпеки на хліб заводі.
Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість
сторінок – 61, таблиць – 6, літературних джерел – 16, формул – 56, креслення
виконано на форматі А1 – 10 аркушів.
5
Abstract
The bachelor's qualification work on the topic "Automatic machine for mixing
confectionery viscoplastic masses" describes the design of the automatic machine for
mixing confectionery masses, the procedure for installation and technological
maintenance. Technological calculation and calculation of the gear transmission,
structural elements for strength, calculation of the shaft for strength and roller
supercharger, kinematic calculation of the drive, calculation of the apparatus supports
were carried out. Methods for processing the part for the "shaft" type part were
developed. Analysis of surface treatment, part processing route was carried out.
Occupational safety measures, methods and means of sanitary and hygienic
processing of the automatic machine for mixing confectionery viscoplastic masses,
safety requirements for the operation of the automatic machine and fire safety
requirements for the bread factory were developed.
The explanatory note is made on A4 sheets, the number of pages is 61, tables are
6, literary sources are 16, formulas are 56, the drawing is made on A1 format - 10
sheets.
6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень
L – довжина нагнітача, мм;
h0 - зазор між валками, мм;
d – діаметр валків, мм;
n – частота обертання валків, об/с;
ρ – густина маси, кг/м3;
PP – тиск в барабані, Па;
α – кут живлення, рад;
β – кут нагнітання, рад;
φ – кут тертя в’язкої маси по валку, град.;
ηп – коефіцієнт корисної дії приводу:
ηпк – коефіцієнт корисної дії підшипника кочення;
ηцп – коефіцієнт корисної дії циліндричної передачі;
Бсер – середнє значення шорсткості поверхонь деталі;
Gдет – маса деталі, кг;
Gзаг – маса заготовки, кг.
7
Вступ
Кондитерські вироби представляють собою велику групу харчових
продуктів із широким вибором, які користуються популярністю серед практично
всіх верств населення. Ці вироби суттєво різняться за складом і споживчими
характеристиками. Вони займають важливе місце в раціоні людини та мають
стабільний попит, переважно завдяки своєму витонченому смаку.
Кондитерська галузь є важливою складовою української економіки, яка у
періоди кризи демонструє стабільну позитивну динаміку. Сьогодні кондитерське
виробництво належить до великих розвинених секторів харчової промисловості
країни. Валовий обсяг підприємств становить 3 % валового внутрішнього
продукту України. На світовому ринку наша країна займає близько 1 %, що в
грошовому еквіваленті перевищує 90 мільярдів доларів США. Це зумовлено
великим потенціалом кондитерської галузі та ефективними стратегіями
розвинення підприємств, що в ній діють. Відтак, аналіз особливостей діяльності
кондитерської галузі набуває вагомого значення. Ринок Україні кондитерських
виробів характеризується швидкими змінами в уподобаннях покупців, що робить
його дослідження вагомим для визначення можливостей і напрямків його
розвитку.
Ринок кондитерських товарів представлений значним асортиментом, який
зазвичай поділяють на такі основні групи: вироби з шоколадом, до якого входить
какао, вироби без шоколаду та кондитерські вироби. Елемент кожної з груп у
тотальному об'ємі виробництва є не однаковою та змінною, проте вироби з
борошна незмінно займають найбільшу долю серед усіх. Кондитерські вироби,
навіть в окремих групах, суттєво різняться за складом та споживчими
особливостями. Однак їх беззаперечна перевага полягає у високому рівні
технологічних процесів механізації і автоматизації. Це дає змогу налагодити
автоматизоване виробництво і випускати готову продукцію в індивідуальній
упаковці, що вбезпечує збереження встановлених споживчих, біологічних а
також санітарних гігієнічних характеристик.
8
1 Конструкторський розділ
9
1.1 Лінія виробництва кондитерської начинки для
пряників «шоколадно-молочні»
Виробництво шоколадної начинки виконується на механізованій потоковій
лінії за схемою на рисунку 1.
В апараті 1 розтоплюють вершкове масло. Насос 2 починає перекачувати
масло у ємність 4, який встановлений на майданчикові ваг 3, потім з ємностей 5
і 6 подається какао порошок, згущене молоко і цукровий сироп відповідно до
рецептури.
По завершенні набору рецептурної суміші вмикається насос 7, він перекачує
вміст збірника 4 до змішувача 8, що має водяну сорочку і в котрому підтримує
температура 70 °С. Після завершення процесу набору рецептурної суміші в
роботу запускається насос 7. Він перекачує сировину з ємності 4 в змішувач 8,
обладнаного водяною сорочкою, де підтримується температура на рівні сімдесят
градусів. Добре перемішану сировину насос 9 направляє до теплообмінника 10,
і там починає підігріватися до стану кипіння. Під тиском триста кПа
теплообмінник нагрівається парою. Кипляча рідина проходить через трьох
ходовий вентиль 11 і відокремлювач 12, а потім через вентиль 13 потрапляє до
апарата 14 для уварювання концентрату.
Під час нагрівання і уварювання шоколадних мас відбуваються
різноманітні процеси переміни цукру та білку, такі як інверсія сахарози,
дезінтеграція моносахаридів, а також поступові реакції, включаючи цукрово-
амінну. Спостерігається збільшення вмісту відновлюючих речовин, підвищення
кислотності, зміна кольору, а також трансформація смаку й аромату. Молочні
білки зазнають денатурації.
Трьох ходові змішувачі потрібні для нагрівання, очищення апаратів та
трубопровідних систем.
Підготовлена суміш за рецептом із вмістом сухої речовини вісімдесят п’ять
процентів за допомогою насоса 15 подається в підігріваючу ємність 16. З ємності
10
шоколадна суміш перекачується за допомогою насоса плунжерного 17 у апарат
18 варильно встановлений, оснащений відокремлювачем пари 19.
Колона прогрівається парою під тиском п’ятсот кПа. Уварювання маси
триває до двох хвилин за температури сто вісімнадцять градусів, вміст сухих
речовин становить на рівні дев’яносто п’ять процентів. На значних
кондитерських виробництвах цей процес здійснюють за допомогою повністю
автоматизованого обладнання. Запровадження автоматизації дозволяє одному
оператору керувати двома або більше одиницями обладнання.
Рисунок 1.1 –Технологічна схема виробництва кондитерської начинки для
пряників «шоколадно-молочні»
1 - апарат з мішалкою; 2, 7, 9, 15 - насос; 3 - ваги; 4, 5, 6 - ємності;
8 - змішувач; 10 - теплообмінник; 11, 13 – трьох ходовий кран;
12 -відокремлювач пари; 14 – котел для уварювання; 16 - ємність;
17 –насос плунжерний; 18 – апарат для варки; 19 - відокремлювач пари;
20 -розподільча труба; 21 - дозатори добавок; 22 - охолоджувальна машина;
23 -валок; 24 - транспортер; 25 - розподільник; 26 - конвеєр; 27 – шоколадна
кондитерська маса
Шоколадна маса по розподільній трубі 20 направляється у лійку машини
22 для охолодження. В дозатор 21 вводиться додаткові інгредієнти, наприклад,
ароматизатори.
За допомогою спеціального приладдя стрічка шоколадної маси складається
навпіл, після чого проходить через валками 23 і за допомогою транспортера 24
11
подається під ніж 25. Шоколадна маса розрізається на шматки і за допомогою
стрічкового конвеєра 26 передається до агрегатів для пакування.
1.2 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій мішалок
для змішування в’язких мас в кондитерській промисловості
В процесі перемішування відбувається хаотичний розподіл двох або
декілька неоднорідних матеріалів сировини з неоднаковими показниками їх
властивостей. Його можна виконувати різними методами. Компоненти
направляють у ємність, яка виконує обертові рухи або перевертається, що й
спричиняє перемішування. Для цього також можуть використовуватися ємності
зі спеціальними лопатями розбіжних конструкцій. Процес перемішування буває
періодичним або неперервним. Змішування рідких фаз відбувається за
допомогою перемішування або збовтування, твердих частинок у пастоподібних
фазах — за допомогою диспергування, а високої в’язкості системи шляхом
замішування.
Перемішування в рідинному осередку виконується для отримання
суспензій та емульсій. У процесі змішування матеріалів пластичних і сипких
основна мета полягає в досягненні гомогенної маси, яка складається з базової
речовини та різноманітної консистенції добавок.
Під час перемішування значно посилюються процеси, такі як біохімічні,
теплові та дифузійні. Для цього застосовують змішувачі багатоманітних типів і
конструкцій. Рівень якості перемішування визначається ступенем рівномірності
змішування різних фаз.
Для перемішування текучих сумішей застосовуються змішувачі механічні,
пневматичні, потокові, гідродинамічні, ультразвукові, кавітаційні та
комбіновані.
Цукровий розчинник використовується для розчину цукру та дріжджів.
Конструкція пристрою включає ємність циліндричної форми, всередині якого
розташований вертикальний вал. На нижній частині валу встановлена лопать
12
двостороння, яка рухається з швидкістю слрок вісім обертів за хвилину.
Завантаження компонентів здійснюються через верхній люк, а готовий розчин
виводиться з установки через корковий кран та фільтр.
Жировий розчинник Х-15 (рис. 1.2) використовується для плавлення жирів
і має стандартну конструкцію. Основні елементи включають станину,
циліндричну місткість із конічним днищем, оснащену тепловою обмінною
сорочкою. Усередині встановлено пропелерну мішалку, що встановлена на
прямовисному валу, привід якого розташований на люку ємності. У нижній
частині обладнання передбачено патрубки для вилучення розтопленого жиру та
води з теплової обмінної оболонки.
Змішувач Х-14, подібний за конструкцією, застосовується для розчинення
різного виду добавок. Його головна відмінність від змішувача Х-15 полягає у
відсутності теплової обмінної сорочки.
Рисунок 1.2 – Обладнання Х-15 для розчину жирів
1 – станина; 2 – вихідний патрубок; 3 – вентиль; 4 – лопаті; 5 – знімні
решітки; 6 – вертикальний вал; 7 – циліндрична ємність; 8 – теплообмінна
сорочка; 9 – рама привода; 10 – електродвигун; 11 – редуктор
Машина для взбивання крему МВ-35 має конструкцію планетарного
перемішувача (рис. 1.4), яка працює в періодичному режимі та оснащена
вертикальною обертовою віссю збивального механізму. Ця машина
13
використовується для взбивання таких інгредієнтів як вершки, яйця, креми та
інших мас кондитерського виробництва, а також для замішування цукрового
тіста, яке застосовується у виробництві бісквітного печива та тортів.
Рисунок 1.3 – Горизонтальний змішувач з лопатями типу ШС
1 – завантажувальний люк; 2 – горизонтальний вал; 3 – плоскі лопаті;
4 – оглядовий люк; 5 – циліндрична камера; 6 – гвинтовий привод клапана;
7 – конічний випускний клапан; 8 – зливальний патрубок; 9 – водяна сорочка;
10 – теплоізоляція; 11 – Т-подібна лопать
У станині литій чавунній розташовані привід для змішування та механізм
для підйому ємкості. Привід включає електродвигун, ремінний варіатор,
зубчасту передачу та планетарний механізм. Ремінний варіатор
використовується для регулювання частоти обертових рухів змішувача. До його
конструкції входить два шківа із дисками конусними розсувними, особливого
варіативного паса та регулюючого механізму.
Від шківа ведучого обертання передається через вал 6 та передачу зубчасту
із зачепленням всередині 9 на вал 10 механізму планетарного. В механізм
планетарний входить зубчасті колеса 11, шестерні 12 та водила 13. Шестерня 12
закріплена на валу 15 для замісу. Коли водило виконує обертові рухи, шестерня
обкатується навколо нерухливого колеса зубчастого 11, завдяки чому місильний
14
елемент 17 виконує рух — він одночасно швидко обертається навколо власної
осі та повільно обертається навколо вісі бачка.
Типу сировини, яка піддається збиванню, використовують один із
чотирьох видів місильних механізмів: замкнений, гачкоподібний, чотирьох
лопатевий або у вигляді прутка.
Рисунок 1.4 – Машина МВ-35 для збивальна кондитерської
сировини
На кінці валу за допомогою штифта кріпиться змішувач 17, що дозволяє
його легку заміну. На ємності 16 розміщується кришка 14, яка перешкоджає
сировині розбризкуватися. Сам бачок встановлений на кронштейні, що може
пересуватися по вертикальній напрямній станини 1 при допомозі підйомного
механізму 18. Цей механізм приводиться в дію через черв’ячну передачу,
зубчасте колесо та рейку. Регулювання підйому і опускання ємкості
здійснюється вручну за допомогою маховика.
Пропелерні мішалки забезпечують особливий спосіб змішування сировини
(рис. 1.5), який полягає у багаторазовому пропусканні всього об’єму рідини через
лопать пропелера в межах ємності.
15
Робочий механізм за своєю формою нагадує авіаційний пропелер або
судновий гвинт. Пропелери трилопатеві зазвичай застосовуються для
змішування сировини в резервуарах об’ємом до двісті метрів квадратних. Для
ємностей незначних розмірів, що мають об'єм до одного м³, піддійте
використання дволопатевих пропелерів.
Рисунок 1.5 – Схема установки з мішалкою пропелерною
Існує два види мішалок пропелерних:
а) ті, що вбирають суміш з дна та спрямовують її до поверхні;
б) ті, що вбирають суміш з поверхні та спрямовують її до дна.
Для змішування з рідкою сировиною, чия густина перевищує густину самої
рідини, доцільно використовувати спеціальні підходи.
З метою покращення ефективності перемішування рекомендується
встановлювати лопаті ексцентрично під кутом до двадцяти градусів вертикально
відносно осі. Для оптимізації процесу необхідно використовувати мішалки з
кутом нахилу лопатей менше дев’яносто градусів, або ж здійснювати зворотний
принцип залежно від умов. Пропелерні мішалки найкраще підходять для
перемішування рідкої сировини і продуктів із коефіцієнтом в’язкості 2 Па∙с, що
забезпечує високу ефективність роботи обладнання при таких умовах.
Недоліками цих мішалок є складність їх розрахунку та проектування, а
також ефективне перемішування залежить від конфігурації ємності та способу
розташування мішалки всередині обладнання.
16
Мішалки поділяються на однорядні та багаторядні. Мішалки турбінні
зазвичай використовуються для бистрого приготування суспензій, емульсій і
пластичних мас. Їх застосовують у випадках, коли форма ємності не може
використовувати пропелерні мішалки. Крім того, вони можуть виконувати роль
емульгаторів і збивачів.
Робочі елементи мішалок турбінного типу можуть бути відкритими (рис.
1.6 а, б, в) або закритого типу (рис. 1.6 г, д). Турбінна відкрита мішалка являє
собою диск, на якому розташовані лопатки радіально (рис. 1.6 а, б, в). Під час
швидкого обертання турбіни на продукти діють сили відцентрові, які
спрямовують його до стінки мішалки, звідки він рухається до днища та верхньої
частини ємності. У такий спосіб створюється постійна інтенсивна циркуляція,
що сприяє ефективному перемішуванню інгредієнтів суміші.
Турбіна закритого типу функціонує по принципу відцентрового насоса
(рис. 1.6 г, д). Її лопатки розташовані між двома дисками незначної товщини з
отвором у центрі. Під час обертання турбіна засмоктує рідину через цей отвір,
після чого вона з великою швидкістю відкидається до периферійної області.
Кількість лопаток у таких турбінах зазвичай варіюється в межах від
чотирьох до шістнадцяти. Швидкість обертання найчастіше становить від 100 до
200 обертів за хвилину. У процесі змішування рідин із високою в’язкістю
лопатки турбіни вимушені бути орієнтовані у напрямку, протилежному до
обертання колеса.
Для покращення ефективного перемішування в'язких консистенцій мішалки
обладнують напрямними апаратними статорами (рис. 1.6 д).
Окрім описаних раніше типів, використовуються спеціалізовані механічні
мішалки, призначені переважно для посилення масообмінних процесів.
Дискові мішалки складаються з дисків незначного розміру, закріплені на
вертикальному або горизонтальному валу, що обертаються з значною швидкістю
до 35 м/с. Такі мішалки зазвичай застосовуються для змішування у ємностях до
чотирьох метрів кубічних. Рух і перемішування інгредієнтів забезпечуються
17
силами тертя між сумішшю та дисковою поверхнею. Для додаткової
інтенсифікації самого процесу диски виконують зубчастими або оснащені
лопатками.
Рисунок 1.6 – Види турбінних мішалок:
а, б, в – відкриті турбінні мішалки; г – закриті турбінні мішалки; д – закрита
турбінна мішалка з напрямним апаратом-статором 1 – турбіна,
2 – апарат-статор
Вібраційні мішалки (рис. 1.7) оснащені робочими органами – вібраційним
диском 4, який під впливом вібратора 2 виконує поступальні рухи, забезпечуючи
рух рідини. Для зменшення вібраційних навантажень і підвищення ефективності
процесу вібродиски встановлені на штоках, і рухаються в напрямках
протилежних, забезпечуючи баланс і покращення роботи системи.
Окрім вищезазначених, у певних випадках використовуються особливі типи
мішалок механічних. Їх основна мета – посилення масообмінних процесів.
Дискова мішалка кріпиться на вертикальний або горизонтальний вал, та
обертаються на високій швидкості від п’яти до тридцяти п’яти метрів за секунду.
Такі мішалки ефективні для ємностей об'ємом до 4 м³. Руху компонентів і їх
перемішування досягається завдяки силам тертя які виникають між самими
18
компонентами та поверхнями диску. Для покращення ефективності процесу
роботи диски мають зубчасту структуру або можуть бути оснащені лопатями.
Рисунок 1.7 – Схема вібраційної мішалки:
1- ємність; 2 - вібратор; 3- штоки; 4 – вібродиски
Мішалки у вигляді конуса застосовують для змішування як рідких
компонентів, так і густих суспензій високої концентрації. Конструктивно вони
являють собою порожній усічений конус, закріплений вертикально на валу, при
цьому його більша основа прилягає до дна посудини. Процес перемішування
забезпечується відцентровою силою, яка відкидає рідину, що контактує з
конусом, у навколишній простір. Додатково, завдяки різниці в окружних
швидкостях, що виникає через різницю діаметрів основ конуса, рідина
затягується через його внутрішню порожнину. Для покращення ефективності
перемішування суспензій на одному валу закріплюють два конуси, розташовані
один до одного більшими підставами.
1.3 Опис конструкції автомату для змішування кондитерських
в’язкопластичних мас
Змішувач призначений для об'єднання різних компонентів рецептур
в’язкопластичних мас, праліне та інших сумішей перед процесом формування.
Основні переваги цієї машини включають: нагрів продукту за допомогою
19
водяної сорочки з можливістю встановлення певної температури, ефективне
перемішування за допомогою лопатей мішалки, а також систему безпеки, що
блокує роботу мішалки та насоса при відкривані кришки або недостатній
температурі сировини.
Машини складається з циліндричного бака, мішалки, водяної сорочки,
який закріпленого на рамі. Вона обладнана бойлером із тенами для нагрівання
води, а також помпою для забезпечення циркуляції води в самій сорочці.
Електричний магнітний клапан здійснює впорскування води холодної, що
дозволяє підтримувати необхідну температуру. Завантаження проводиться в бак
крізь верхню кришку, а готовий продукт транспортується при допомозі насоса
через трубу, яка знаходиться в баку у нижній частині.
Керування машиною здійснюється за допомогою керованого пульта. До
змішувача що зображений на рис. 1.8, входить такі основні елементи: станини 1,
ємності 3, мішалки 4 із лопатями V-подібної форми, основного приводу, та
допоміжного 2, кришки 5. З швелерного металу виготовлена станина методом
зварювання та встановлюється на підставку 8. До станини кріпиться ємність 3,
що підігрівається за допомогою води. Зверхні бічні поверхні ємності покриті
термоізоляційним шаром і обшиті металевими листами для захисту.
У змішувача робочими елементами є дві лопаті 4, які виконують
змішування рецептурних складників або замішування в’язкопластичної маси.
Для приведення мішалки в обертання застосовується головний привід. Від
електричного двигуна рух передається шківові і через парі коліс, що насаджені
на вали з лопатями. Подавання пару для підігріву відбувається по трубам з
шарнірним пристосуванням та барботером. Для нагляду за тиском пару
установлено манометр 7; у разі підвищення тиску пари понад дозволений
встановлено спеціальний запобіжний клапан 6.
При допозі обертального механізму виконується обертання ємності до сто
двадцяти градусів. Обертальний механізм фіксується з основним приводом - при
розвантаженні двигун мішалки вимикається.
20
У двох граничних положеннях - верхнє та нижнє - змонтовано вимикачі
кінцеві.
Шестерні насосу служать для переміщення рідини з в'язкістю динамічною
до восьми Па•с, густиною до тисячу вісімсот кг/м і температурою до сто градусів,
за окремим замовленням температура до сто п’ятдесяти градусів. Насос
роторний найкращий для перекачування в'язких та в'язкопластичних харчових
продуктів.
Рисунок 1.8 – Змішувач кондитерських в’язкопластичних мас
Насос функціонує з рідинами від невисокої до дуже високої густини і є
досконалим варіантом для обережного переміщення ніжних кондитерських
сумішей.
Рисунок 1.9 – Шестеренчастий насос
1,4 – шестеренчасті колеса; 2 – всмоктуюча частина; 3 – корпус;
5 – перепускні канавки; 6 – нагнітальна частина
Насос шестеренчастий загалом включає дві шестерні, що здійснюють
обертання всередині корпусу, підтримуючи певний проміжок між собою.
Зокрема, будова насоса із зовнішнім зачепленням шестерень передбачає
наявність двох коліс зубчастих. Одне з них кріпиться на валу привода і
іменується ведучим ротором. Друге зубчасте колесо здійснює рух при допомозі
ведучого і називається веденим колесом. Між зубчастими колесами та
внутрішньою поверхнею корпусу насоса зберігається мінімальний робочий
зазор. Кожне колесо має від шести до дванадцяти зубів. Коли колеса 1 і 4
обертаються, у всмоктувальній секції 2 виникає вакуум, і рідина, що
21
перекачується, всмоктується в насос з труби. Рідина починає заповнювати
порожнину між зубами та тече по зовнішньому контуру колеса до нагнітальної
секції 6 під час обертання колеса. Зубці коліс 1 і 4 змикаються, видавлюючи
рідину з порожнини та запобігаючи її поверненню у всмоктувальну секцію 2.
При зчепленні шестерень 1 і 4 може відбутися затискання перекачуваної
сировини. Це спричинить різке зростання навантаження на вал та до потужного
стирання підшипників.
Для покращення змішування лопаті рухаються з різною швидкістю: одна
лопать обертається приблизно зі швидкістю п’ятнадцять обертів за хвилину, а
інша – приблизно двадцять п’ять обертів за хвилину Машина може змінювати
напрямок руху лопатей. Змішувальна камера оснащена щільно закритою
кришкою.
Змішування вважається завершеним, коли інгредієнти в шоколадній пасті
ретельно перемішані, а незмішані грудочки порошку та інші інгредієнти зникли.
Ці машини змішують шоколадні пасти протягом 10-20 хвилин. Шестерні 1 та 4
з'єднуються, рідина, яку перекачують, може заблокуватися. Це спричиняє значне
зростання навантаження на вал та суттєве стирання підшипників. Для уникнення
такого процесу, на торцевій стороні корпусу в місці зчеплення шестерень
зроблені пази.
Габарити й місткість таких тістомісильних агрегатів різняться. На
підприємствах трапляється обладнання з ємністю триста та п’ятсот кілограм
оброблюваної суміші. Температура такої маси має утримуватися на позначці від
сорока до сорока п’яти градусів, тому що за таких умов консистенція її та густота
є найліпшими для захоплення лопатями при наступній обробці на шоколадних
валкових верстатах. Щодо дозування компонентів, що завантажуються в
місильний апарат, завбачливо змонтувати автоматичні терези, великих мірників
та інше. Ароматизатори такі як ваніль, есенцію ванільну, — направляють у
шоколадну суміш наприкінці замісу або в період закінчення обробки в
змішувальному апараті. При замішуванні шоколадних суміші у переважній
22
більшості випадків використовують сухі продукти такі як молоко вологістю до
семи процентів.
Шоколадна суміші, до якої входить сухе молоко, то вологість становить
два проценти, а такій вологі маса, що обробляється, ще зберігає у достатній мірі
свою плинність, і процес замішування минає без характерних складнощів. У
певних ситуаціях для виробництва молочних різновидів шоколадних мас
використовують незбиране молоко, у якому рівень вологи сягає двадцять
процентів. При внесенні до оброблюваної суміші згущене молоко, вологість
даної маси становить шість і більше процентів. При такій кількості вологи
в'язкопластична шоколадна суміші збільшується настільки, що замішування
маси стає непридатним. Отож, при виготовленні молочних шоколадних мас на
згущеному молоці вдаються до посліднього підсушування даної сировини,
додаючи поступово цукор. Підсушують згущене молоко найчастіше в
універсальних апаратах при гарному їх нагріві. Найбільш слушними для цієї цілі
є вакуумні перемішувачі, які вирізняються тим, що вони оснащені кришкою, що
щільно закривається, яка зкріплена з вакуумним насосом. Доведено, що обробка
в’язкопластичних шоколадних сумішів, до складу яких входить молоко, з
температурою вище шістдесяти градусів негативно позначається на якості
шоколадних мас. Під час обробки шоколадних мас різних видів сортів шоколаду
намагаються не перевищувати температуру від 45 до 50 градусів.
Головною частиною даного обладнання є закріплений на прямовисному
валу горизонтальний диск, який крутиться, і розташовані над диском два
масивних котки. Лопаті здатні рухатися у вертикальній площині навколо
горизонтальних валів, розташованих у їхніх центрах. У практиці наших фабрик
ці машини для змішування виконують подвійну функцію: вони не тільки
змішують, але й сприяють стиранню шоколадних мас. Ці вали закріплені в
рухомих підшипниках, які можна регулювати за висотою, забезпечуючи
піднімання або опускання катків над поверхнею обертового диска із чашею. Під
диском знаходяться нагрівальні труби 5, які підтримують шоколадну масу в
23
рідкому або напіврідкому стані. Матеріали, завантажені в чашу (какао терте,
масло-какао, цукор та інші компоненти), захоплюються горизонтальним диском,
що обертається. Таким чином, при кожному оберті диска змішана маса
почергово потрапляє під один або інший каток для подальшої обробки.
Лопаті обертаються навколо вісі горизонтальної під дією тертя, одночасно
перемішуючи та розминаючи масу яка оброблюється. Ефективність процесу
змішування підвищується завдяки тому, що маса пройшовши через катки, на
своєму шляху знову стикається з лопатями. Лопаті перевертають дану масу,
спрямовуючи її назад під катки для повторного оброблення. Швидкість
обертання катка залежить від його діаметра, і становить від двадцяти до двадцяти
п’яти обертів за хвилину. Процес перемішування, коли до завантажувального
матеріалу входить какао порошок та інших попередньо подрібнені і розтерті
інгредієнти, триває шість хвилин. Обсяг кожного завантаження визначається
розмірами бігунів. Проте найпоширенішими є моделі із завантаженням у межах
від сто до сто п’ятдесяти кілограм. Оцінка ефективності роботи бігунів свідчить,
що ця машина демонструє низьку продуктивність у задачах змішування та
подрібнення компонентів шоколадних мас. На сьогодні фабрики, обладнанні
універсальними перемішувачами та високоефективними млинами вальцьовими,
які забезпечують високий рівень подрібнення.
Після вивантаження шоколадної маси з перемішувальної машини
виявляється що вона неоднорідна, оскільки компоненти в ній розподілені
нерівномірно. Це призводить до дисбалансу складу і створює грубу, зернисту
структуру, яка може бути неприємною на смак. Крім того, в масі міститься
значна кількість частинок твердої фази з великими розмірами. Згідно з даними у
літературі, смакові рецептори не сприймають цукрові частинки в шоколаді лише
за умови, якщо їх розмір менший за двадцять п’ять мікрометрів. Проте в
шоколадній масі після замісу значна частка твердої фази складається із цукрових
часток, розміри яких становлять двадцять п’ять мікрометрів, і це становить
близько 75 процентів від загальної маси.
24
Висока концентрація твердої фази та підвищена в'язкість рідкої фази
значно ускладнюють процес формування однаково рівно знаходиться суспензії.
Досягти потрібного результату можливо тільки завдяки тривалому
перемішуванню. Однак часу замісу, який зазвичай становить не більше 20–30
хвилин, абсолютно недостатньо для отримання однорідної суспензії.
Формування відносно великих грудок під час замісу значною мірою
залежить від вмісту вологи у складових шоколадної маси, особливо в тертому
какао. Чим більша вологість цього компонента, тим активніше утворюються
великі частки. Надмірний вміст частинок із розмірами, що істотно перевищують
допустиму норму для шоколаду, змушує вдаватися до додаткового їх
подрібнення. Для цього використовуються спеціальні валкові млини, призначені
для обробки шоколадної маси.
Метою перемішування є забезпечення однорідності концентрації
складників в усьому обсязі маси. Під час цього можуть здійснюватися
диспергація та пластифікація деяких складових із одночасним підігріванням
маси. Основним недоліком обладнання є невідповідність вимогам для повного
автоматичного вилучення маси, що потребує ручного втручання, а також
неможна досягнути значного рівня гомогенізації в’язкопластичних маси.
Підтримання певної температури в'язких маси здійснюється завдяки
водяній сорочці. Більшість методик параметричних розрахунків перемішувача
базуються на результатах, отриманих під час аналізу подібних машин для
кожного конкретного типу продукту. У підсумковому стані ці продукти
набувають властивостей неньютонівської рідини, як-от вафельне тісто чи глазур,
або ж представляють собою досить в’язку масу.
1.4 Монтаж обладнання
Безперебійна та тривала робота обладнання для змішування
в'язкопластичних кондитерських мас гарантована лише за умови чіткого
притримуння правил її експлуатації, а також вчасного, високоякісного й
25
абсолютного виконання технічного обслуговування та профілактичних заходів,
передбачених при використанні.
До монтажу, наладки та роботи з експлуатації можуть лише ті особи, які
ознайомилися з особливостями даного обладнання та пройшли відповідний
інструктаж по техніці безпеки.
Монтаж машини виконується відповідно до заздалегідь розробленого
проекту з монтажу. У разі наявності підлоги залізобетонної машину
встановлюють на опори, які кріпляться до підлоги анкерними болтами після
підготовчого вирівнювання рівня. Після завершення монтажу основу опор
цементують спеціальним розчином. Якщо залізобетонна підлога відсутня, то
спочатку вирівнюють площадку, а для опор облаштовують фундамент глибина
якого чотириста міліметрів. Потім машину виставляють за рівнем і основа якої
кріпиться розчином цементним.
Монтаж обладнання має відповідати таким вимогам:
1. Прив'язка установки до приміщення виробництва, включаючи
розміщення машини, прокладання труб та інших комунікацій, повинна
здійснюватися відповідно до проектів, розроблених організаціями споживача.
При цьому необхідно враховувати установчі та приєднувальні розміри, зазначені
на кресленнях, а також технологічну і функціональну схеми та вимоги
інструкцій.
2.Базові поверхні машин повинні мати горизонтальне положення, яке
перевіряється за допомогою рівня.
3.Монтаж обладнання має вбезпечити зручний шлях до всіх елементів і зон
обслуговування, а також можливість обслідування та ремонту.
4. Прокладання будь-яких комунікацій повинно виключити виникнення
жодних механічних пошкоджень.
5. Після завершення монтажу всі труби для гарячої води необхідно
ізолювати відповідним матеріалом.
6. Шафу з приладами слід встановити в місці, яке буде зручним для всього
26
обслуговуючого персоналу.
7.Прокладання кабелів і труб із проводами слід визначати, враховуючи
місце монтажу.
Під час підготовки машин до монтажу, ремонту або очищувальних робіт
потрібно виконати низку попередніх заходів. Серед них: зупинка машин,
перекриття доступу до вузлів обладнання, очищення від залишків сировини,
вимкнення від джерел, що можуть активувати обладнання, перевірка належного
рівня освітлення, наявність інструкцій із техніки безпеки та ознайомлення
працівників із ними.
1.5 Технічне обслуговування обладнання
Для підвищення якості роботи машин рекомендується довіряти
проведення пускових та налагоджувальних робіт спеціалістам організації що
виробляє дане обладнання. У випадку виконання таких робіт іншими
структурами, виробник не відповідає за якість налаштування та не гарантує
належне функціонування обладнання.
Запасні частини, що надаються разом з машинами, необхідні для
забезпечення пуску і налагоджування процесів до введення в експлуатацію
протягом гарантійного періоду. Поставка запасних частин для проведення
середніх та капітальних ремонтів проводять згідно з фондами, виділеними у
встановлений період.
Програмою передбачено виконання необхідних організаційних і технічних
заходів, зокрема:
– упровадження способів механізації;
– визначення порядку підготовки та зупинки машин;
– здійснення ремонтних робіт або заміна поодиноких вузлів обладнання;
– накопичення матеріалів і деталей, які будуть встановлені на заміну
знятим;
– встановлення порядку та послідовності випробування і здачі обладнання
27
після ремонту;
– наявність ремонтних і монтажних пристосувань, необхідних матеріалів,
інструментів, індивідуальних засобів захисту.
Під час експлуатації машини потрібно здійснювати такі дії:
– здійснювати постійно огляд машини;
– періодично проводити перевірку вузлів кріплення ;
– стежити за звичайним розпорядком роботи машини, уникаючи
перевантажень;
– контролювати роботу нагнітачів і регулярно виконувати їх очищення;
– мастити редуктори приводів до необхідного ступеня належним мастилом,
а також забезпечувати своєчасне змащування підшипників;
– проводити профілактичний огляд не рідше ніж один раз на місяць;
– суворо притримуватися правил безпеки.
Оптимальна ефективність роботи обладнання забезпечується його
правильною експлуатацією та дбайливим ставленням з боку персоналу який
обслуговує.
Ремонт машини є комплексом дій, що виконуються людьми за допомогою
спеціальних інструментів і матеріалів, у результаті чого обладнання, яке
втратило працездатність, відновлюється до робочого стану завдяки
використанню запасних частин і додаткових ресурсів.
Положення щодо виконання планового ремонту охоплює вся види ремонту, а
також обслуговування в період між ремонтами. Перелік робіт кожного виду
ремонту визначається заздалегідь залежно від особливостей конструкції деяких
вузлів і елементів машини.
Перед проведенням ремонтних робіт необхідно виявити наявні недоліки
обладнання. Це здійснюється шляхом візуального огляду та аналізу записів у
журналі про відмови в роботі обладнання. Напередодні ремонтних робіт
виконувачі ознайомлюються з відповідними розділами плану організаційних
робіт, які стосуються їхніх завдань, а також проходять детальний інструктаж із
28
безпеки в надзвичайних ситуаціях, незалежно від їхнього попереднього досвіду
виконання подібних робіт.
Деталізований ремонт обладнання включає роботи із заміни елементів
деталей і вузлів, термін експлуатації яких завершився, а також тих, що виявлені
несправними під час проведення ремонту. Крім того, до складу робіт входять
заходи із впровадження нових технічних рішень і раціоналізаторських
пропозицій, а також дії, спрямовані на підвищення безпеки праці та дотримання
техніки безпеки, відповідно до плану нормованих заходів і рекомендацій
контролерів.
Під час вибуття обладнання з ладу можуть виникати різні несправності
компонентів вузлів. Своєчасний пошук і усунення таких несправностей дозволяє
мінімізувати затримки роботи обладнання. Для зменшення часу, необхідного на
виявлення проблем, важливо правильно організувати процес діагностики
елементів керування.
Процедура діагностики обладнання що вийшло з ладу, починається зі
встановлення вузла, до якого належить виявлена несправність. Усі несправні
компоненти системи або вузла умовно поділяються на дві групи:
1. Зовнішні — це ті проблеми, які можна виявити за допомогою візуального
спостереження або на слух, наприклад.
2. Внутрішні — це збої, що виникають у роботі системи керування під час її
функціонування.
Методи ремонту вузлів та деталей
Під час проектування даного обладнання слід передбачити, що
контролювання роботи системи має відображатися на пульті керування. Така
схема дозволяє оператору оперативно вирішувати проблему у разі незначної
несправності. Окрім цього, потрібно забезпечити правильне внесення запису про
непрацездатність обладнання у належний журнал.
29
Для зменшення годин на пошук слід завбачити можливість використання
модульних елементів. Усі дротові з'єднання мають бути виконані відповідно до
принципової схеми.
1.6 Розрахунок зубчатої передачі
1.Коефіцієнти приведення, які застосовуються для розрахунку на
контактну витривалість, слугують коригуючими факторами, що враховують
реальні умови експлуатації в порівнянні зі стандартними розрахунковими
умовами. Вони дозволяють точніше оцінити навантаження на контактні поверхні
та спрогнозувати їх довговічність. Визначення цих коефіцієнтів залежить від
ряду параметрів, таких як тип матеріалу, форма поверхонь, спосіб навантаження,
змащення та інші фактори, що впливають на роботу контактних вузлів.
КНЕ2=0,5, КНЕ1=0,5
2.Кількість циклів NG переміни напруги, що відповідає довготривалій межі
стійкості:
NНG2 =12,5×106 , NНG1 =20×106
3. Сумарні числа циклів зміни напруги: Сумарна кількість циклів переміни напруги:
N∑2 = 60×t∑ ×n2 ×nз2 =60 ×6570 ×154 ×1=60,7 ×106
N 6
∑1= N∑2 × Uц.п ×( nз1/ nз2)=60,7 ×10 ×2,55×(1/1)= 154,3 ×106
4.Еквівалентна кількість циклів:
NНЕ2= КНЕ2 ×N∑2 0,5 ×60,7 ×106 = 30,35×106> NНG2
NНЕ1= КНЕ1 ×N∑1 = 0,5 ×154,3 ×106= 77,45×106 > NНG1
5.Необхідна напруга за умови необмеженого ресурсу передачі:
[σо]Н2= σоН2 ∕ SН = = (2×НВср1+70)/1,1= (2×285+70)/1,1=582 МПа
[σо]Н1= σоН1 ∕ SН = (2×НВср2+70)/1,1==(2×248+70)/1,1= 515 МПа
6. Найбільше допустимі напруження:
[σ]Нмах2=2,8×σТ2=2,8×640=1792МПа [σ]Нмах =2,8×σТ1=2,8×750=2100МПа
Підбір підшипника для валу.
30
Визначення реакцій у підшипникових опорах буде виконано для режимів
номінального крутного моменту.
Fbx = Fb cos = 3226 cos18 = 3068H
Fbz = Fb sin = 3226 sin18 = 997H
Реакції в опорах
В площині по осям ZY:
M AX = −Ft l − zb 2l − Fbz (2l + l1 ) = 0
1 1
zb = (Ft l + Fbz (2 l + l1 )) = (3226 50 + 997 (2 50 +100)) = 3607H
2 l 2 50
M BX = za 2l + Ft l − Fbz l1 = 0
1 1
za = (Ft l − Fbz l1 ) = (3226 50 − 997 100) = 616H
2 l 2 50 (1.1)
В площині по осям XY:
M AZ = −xb 2l − Fa R1 + Fr l + Fbz (2l + l1 ) = 0
1
xb = (−Fa R1 + Fr l + Fbz (2l + l1 )) =
2 l
1
= (−339 150 +1174 50 + 3068(2 50 +100)) = 6214H
2 50 (1.2)
M BZ = −xa 2l − Fa R1 − Fr l + Fbz l1 = 0
1
xa = (−Fa R1 − Fr l + Fbz l1 ) =
2 l
1
= (−339 150 −1174 50 + 3068 100) = 1972,5H
2 50
Опора найбільше навантажена
Zb = 3607H
Xb = 6214H
R 2 2 2 2
b = Zb + Xb = 3607 + 6214 = 7185H - реакція в опорі В
Підбираємо підшипник по реакції Rb і FA
Де dIIпр =60 мм - діаметр підшипника внутрішній;
Fr=Rb=7185H; nIII=154 хв-1
L10h = t = 6570ч- необхідний ресурс годин;
КБ=1,2 - коефіцієнт безпеки;
Кт=1 –коефіцієнт температури;
31
V=1 – коефіцієнт обертання.
Заздалегідь обираємо радіальний кульковий підшипник однорядний
середньої серії №312, який має діаметр внутрішній d=60 мм і зовнішній діаметр
D=110 мм.
Гранична частота обертання 4000 хв.-1
F 339
Для співвідношення a = = 0,01 значення: e=0,19
Cor 48460
Fa 339
= = 0,047 e = 0,10; де, Х=1 , У=0 .
V Fr 17185
Осьове навантаження не зменшає ресурс підшипника.
Еквівалентне навантаження:
Pr = (X V Fr +Y Fa )KБ КТ = (117185+ 0 339) 1,2 1= 8622Н
(1.3)
Ресурс прийнятого підшипника
3 3
C 62880
L = r
= = 388 обертів (1.4)
10
Pr 8622
106 L 106 388
L10h =
10 = = 41991ч L10h = 6750ч
60 nIII 60 154 (1.5)
[L10h] = 6750 год < [L10h] = 41991год
Підшипник для валу-шестерні обираємо радіальний однорядний
кульковий серії №308, а привідного валу підходить радіальний дворядний
кульковий серії №1214.
1.7 Розрахунок валу на міцність
1. Побудова епюр моментів :
а) Згинаючий момент в площині ZY:
M1X = −ZA l = −616 0,05 = −30,8H м
В площині ZY:
M BX = −ZA 2 l + Ft l = −616 2 0,02+ 3226 0,05 = 99,7H м (1.6)
б) Згинаючий момент по осі XY:
32
MZ1Л = X A l =1972,5 0,05 = 98,625H м − слева
M M = X l =1972,5 0,05 = 98,625H м − слева
Z1П = FZb1xЛ(l1 + lA) − X В l = 3068(0,1+ 0,05) − 6214 0,05 =149,5H м − справа
(1.7)
MZ1П = Fbx (l1 + l ) − X В l = 3068(0,1+ 0,05) − 6214 0,05 =149,5H м − справа
в) Крутний момент :
МК = 446 Н∙м
2. Розрахувати коефіцієнти запасу міцності для небезпечних перерізів.
Матеріал валу – сталь 45:
Т = 450МПа - межа текучості;
в = 750МПа - межа міцності;
= 0,8Т = 0,8 450 = 360МПа - допустиме значення напруга;
S = 2,5 - коефіцієнт запасу міцності;
−1 = 375МПа
−1 = 225МПа
Згинаючий момент перерізу:
M I−I = M 2
1X +M 2
1Z = 30,62 +149,52 =152Н м
(1.8)
Осьовий момент опору перерізу на валу:
2 2
d 3 b t1 (d − t1 ) 673 18 12(18−12)
W = − = − = 29,5 103
НЕТТО мм3
32 2 d 32 2 67 (1.9)
Полярний момент опору перерізу:
2 2
d 3 b t1 (d − t1 ) 673 18 12(18−12)
WНЕТТО = − = − = 59 103 мм3
16 2 d 16 2 67 (1.10)
Амплітуда нормальних напружень:
M 3 3
= = I−I 10 152 10
а u = = 5,3МПа
W 3
НЕТТО 29,5 10 (1.11)
Середня напруга циклу нормальної напруги:
F
= = a 339
m p = = 0,1МПа
d 2 672
−b t1 −18 12
4 4 (1.12)
Амплітуда дотичної напруги:
33
max TIII 103 446 103
а =m = = = = 7,6МПа
2 2 W 2 29,5 103
НЕТТО (1.13)
K =1,76
- коефіцієнти напруги при згинанні і крученні;
K =1,65
= 0,72 - масштабний фактор;
= 0,2
Коефіцієнти: = 0,2 = 0,1
= 0,1
= 0,95 - коефіцієнт впливу шорсткості поверхні.
Визначаємо коефіцієнт запасу міцності по нормальній і дотичній напрузі:
S = −1 375
= = 27,5 S = 2,5
K a 1,76 5,3
+ + 0,2 0,1
m
0,72 0,95
S = −1 225
= = 11,1 S = 2,5
K a 1,76 7,6
+ + 0,17,6
m
0,72 0,95 (1.14)
Осьовий момент:
W 0,1d 3 = 0,1603 = 21,6 103 мм3
(1.15)
Визначаємо амплітуду нормальних напруг:
M I−I 103
152 103
а = u = = = 7МПа
W 21,6 103
(1.16)
Розраховуємо амплітуду дотичних напружень:
T 103
max III 446 103
а =m = = = = 5,2МПа
2 2 W 2 43,2 103
(1.17)
Вал відповідає вимогам міцності.
Перевірка міцності з’єднання шпонки.
1.Визначаємо з'єднання призматичної шпонки між вхідним валом і
муфтою відповідно до стандарту. Матеріал шпонки – сталь 45.
Напругу зминання та вимоги до міцності розраховуємо за формулою:
При ступиці з чавуна []см = 70…100 МПа.
2Т
зм = [ ]зм
d(h− t1) l
34
Передаючий момент Т = 7.4 Нм.
2Т 2 7.4 1000
зм = = = 6.85.(МПа)
d(h− t1) l 27 (6−3.5) 32
Шпонка має призматичну форму зі округленими торцями. Виготовлена
вона зі сталі 45, яка пройшла нормалізацію. Напругу зминання та умови міцності
розраховуємо за формулою:
Передаючий момент Т = 236.7 Нм.
Для колеса []зм = 70…100 МПа.
2Т 2Т 2 236.7 1000
зм = [ ] зм = = = 56.35(МПа)
зм
d(h− t ) l d(h− t1) l 50 (9−5.5) 48
1
1.8 Розрахунок валкового нагнітача
Продуктивність в’язкої маси: Пс.т. = 0,035 кг/с.
Продуктивність нагнітача валкового:
П = L h d n K
с.т. 0 , (1.18)
де L – довжина нагнітача,;
h0 - зазор між валками, мм;
d – діаметр валків, мм;
n – частота обертання валків, об/с;
- густина маси, кг/м3
K – коефіцієнт подачі валкового нагнітача при значенні h0 = 10 якщо щілина
матриці становить 20 мм то K=0,3.
З наведеної формули розрахуємо потрібну частоту обертів валків:
Пс.т. 0,035
n = = = 0,057 об/с = 3,42 об/хв.
L h0 d K 0,6 0,010,098 1100 3,14 0,3
Нагнітаючі валки з’єднані зубчатою передачею з передаточним
відношенням i = 1. Вони рухаються в протилежних напрямках, але з рівною
швидкістю, що дозволяє їхнім крутним моментам додаватися. Таким чином,
момент на валу нагнітання визначається за наступною формулою:
M = P R 2 l ( + 2 )tg
P (1.19)
35
де PP – тиск в барабані, Па;
α – кут живлення, рад;
β – кут нагнітання, рад;
φ – кут тертя в’язкої маси по валку, град.
2
M = 0,2 106 0,042 0,6 + 0,5 = 301,44 Н·м.
3 3
Необхідна потужність для валу визначається за формулою:
M n 301,44 3,42
N = = = 0,108 кВт.
9550 9550
1.9 Кінематичний розрахунок привода
Орієнтовна потужність двигуна визначається за наступним рівнянням:
(1.20)
ηп - коефіцієнт корисної дії приводу:
ηпк= 0,995 - коефіцієнт корисної дії підшипника кочення;
ηцп = 0,94- коефіцієнт корисної дії циліндричної передачі.
Для гвинтового нагнітача підбираємо привід з урахуванням
розрахованих параметрів потужності та швидкості. У даному випадку вибрано
електропривід із характеристиками: частота обертання 1500 і потужність
п’ятдесят п’ять кВт. Для забезпечення можливості регулювати швидкість
вихідного шнека до двигуна підключено перетворювач частотний.
Передаточне число визначається за формулою:
(1.16)
Визначаємо частоту обертання привідного валу:
n1 = 3,42 об/хв.;
36
(1.17)
Потужність:
(1.18)
Визначаємо момент приводного гвинта:
1.10 Розрахунок опор апарату
Напруження на фундамент допустиме [σф]=0,7 МПа.
Визначаємо величину поверхні опор:
100 9,81
F = 0,001401м2
0,7 106
(1.19)
При кількості опор n = 4, визначаємо навантаження на одну опору:
100 9,81
G = = 245,25Н
4
Площа однієї опори становить 46,8. Задавши відношення вильоту до
ширини опори за формулою а:с=0,8, а також врахувавши стандартизовані
конструктивні параметри (мм): с = 80, а = 55, b = 70, h = 125, δ = 4, d = 14,
приймемо коефіцієнт k = 0,3. Відповідно, товщина ребра визначається:
= 2,24G /(k m [ ] A) = 2,24 327 /(0,31100 106
ct 75) = 3,25 мм,
Гнучкість ребра:
= l / 0,289 = 0,145 /(0,289 0,00325) =155,2
Товщина стінки становить δ=4мм.
37
2 Технологічний розділ
38
2.1 Вибір матеріалу деталі «вал»
Сталь 45 - вуглецева конструкційна якісна сталь – одна з найпопулярніших,
в силу оптимального поєднання невеликої ціни та високих споживчих якостей.
Подібні за складом та властивостями сталі - 40Х, 50, 50Г2.
Виробляється сталь 45 і поставляється споживачам у вигляді прокату
сортового, фасонного, каліброваних та шліфованих прутків, товстолистового
прокату, стрічок, смуг, дроту, труб тощо.
Частка вуглецю сталі 45 варіюється в межах 0,42-0,5%. Така концентрація
зумовлює високий показник твердості металу. Крім того, до складу сталі в
незначних кількостях входять: кремній, хром, марганець, нікель, мідь, фосфор,
сірка, миш'як. Загальний відсотковий вміст домішок – максимум 2,57%. Ступінь
розкислення – сп.
Щільність цієї марки сталі становить 7826 кг/м3. Ця величина вписується в
рамки середнього значення щільності конструкційної сталі, що дорівнює 7700-
7900 кг/м³.
Критичні точки (Чернова), за яких відбувається зміна структури металу та
фазового стану: Ас₁ = 730°С, Ас₃ = 755°С, Ар₁ = 690°С, Ar₃ = 780°С.
Межа плинності стали 45 при підвищенні температури випробувань від 200
до 1200С падає від 340 МПа до 15 МПа.
Відповідно до ДСТУ твердість металопродукції зі сталі 45:
• гарячекатаною, без термічної обробки – 229 НВ;
• гарячекатаною після відпалу або високої відпустки – 197 НВ;
• каліброваної зі спеціальною обробкою нагартованої поверхні – 241НВ;
• каліброваної та зі спеціальною обробкою поверхні після відпалу або високої
відпустки – 197 НВ.
Технологічні властивості сталі 45:
• сталь 45 – важко зварювана, відноситься до 3 групи зварюваності;
• сталь 45 не чутлива до утворення флокенів;
• не схильна до відпускної крихкості;
39
• кування проводиться при початковій температурі 1250 °С;
• процес різання сталі 45 також не простий через низький показник
прожарювання;
• слабкі антикорозійні властивості.
Про зварюваність варто сказати окремо. Справа в тому, що сталь 45 чутлива
до концентрації напруг, схильна до утворення тріщин у місцях зварювання.
Заготовки, що зварюються, повинні попередньо прогріватися, а також бажано
прогрівати в процесі зварювання для отримання рівномірних швів (для листа
товщиною 15 мм температура прогріву - 100°С). Рекомендовані електроди для
зварювання - УОНІ-13/45 та УОНІ-13/55. Якість швів обов'язково перевіряється
після закінчення зварювальних робіт або сучасними методами ультразвукової
діагностики або рентгеном, або методом навантаження - шов піддається
навантаженню, що на 30% більше передбачуваного.
Сталь 45 стійко переносить перепади температур, цінується за витривалість
і зносостійкість, піддається обробці. Тому вона широко застосовується в
машинобудуванні, верстатобудуванні, будівництві.
З неї роблять редуктори, зубчасті колеса та вали-шестірні, ланцюгові
приводні зірочки, кулачки, супорти, шпинделі та інші деталі, що піддаються в
процесі експлуатації навантаженням та тертю.
Щоб продовжити термін експлуатації шестерень у конічних або
циліндричних передачах, їх додатково зміцнюють будь-яким з відомих способів
(термічним або хімічним).
Також із сталі 45 виготовляють всілякі кріпильні елементи. Листовий прокат
із цієї сталі широко застосовують для обшивки верстатів та механізмів, для
виробництва штампованих деталей.
2.2 Аналіз технологічності конструкції деталі
Визначимо кількість поверхонь, які відповідають певному квалітету та
записуємо в таблицю 2.1
40
Таблиця 2.1
Визначення кількості поверхонь даного квалітету
Квалітет 7 8 14
Кількість розмірів 1 3 6
До основних параметрів технологічності належать:
• коефіцієнт точності, який визначається за формулою:
1 1
КТ = 1 − = 1 − = 0,91 (2.1)
Асер 11,5
де Асер – середній квалітет точності поверхонь деталей і визначається за
формулою:
∑��
А = ��=1(����∙��) 7∙1+8∙3+14∙6
сер = = 11.5 (2.2)
�� 16
Таблиця 2.2
Визначення кількості поверхонь даної шорсткості
Шорсткість Ra1,6 Ra3,2 Ra12,5
Кількість розмірів 1 4 2
• коефіцієнт шорсткості, який визначається за формулою:
1 1
КШ = = = 0,17 (2.3)
Бсер 5,62
де Бсер – середнє значення шорсткості поверхонь даної деталі, який
визначається за формулою:
∑��
��=1(Б��∙��) 1,6∙1+3,2∙4+12,5∙2
Бсер = = = 5,62 мкм (2.4)
�� 7
• коефіцієнт використання матеріалу:
��
К = дет 2
вм = = 0,76 (2.5)
��заг 2,6
де Gдет = 2 – маса деталі, кг;
Gзаг = 2,6 – маса заготовки, кг;
Виходячи з значень КТ = 0,91; КШ = 0,17 мкм; Квм = 0,76 – деталь
технологічна
41
2.3 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь(МОП)
Розробляю маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь
деталі. Результати представляю у вигляді таблиці 2.3.
Таблиця 2.3
Маршрутна схема поетапної механічної обробки деталі
Квалітет Номер поверхні Етапи
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
17
16 Заготівельний
15
14
13 Чорновий
12
11
10 Напівчистовий
9
8 Чистовий
7
6
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
уточнення:
Т
�� = заг Тзаг Т Т
= х 1 х … х і−1 = ��1 ∙ ��2 ∙ … ∙ ��і ∙ … ∙ ���� = ∏��
��=1 ���� (2.6)
Тдет Т1 Т2 Ті
де n – число ступенів обробки;
Тзаг, Тдет, Ті – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки,
деталі, і – ого ступеня обробки;
Для першого ступеня чистової обробки досяжними є величина уточнення ε>6;
для проміжних ступенів напівчистової обробки ε=3…6; для ступенів чорнової
обробки ε<3.
Поверхня 1, 9 торцева поверхня розмір 366h12(-0,570), допуск на розмір заготовки
Тз=1,400 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,570 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,4
���� = з = = 2,45 (2.7)
Тд 0,57
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.45
�� = = ≈ 1 (2.8)
0.46 0,46
42
Варіанти МОП:
Фрезерувати торець напівчисто (ІТ12) Т1=0,57 мм;
Т 1,4
�� = з
1 = = 2,45 (2.9)
Т1 0,57
��1 = 2,45 ≥ ��р = 2,45 (2.10)
Підрізати торець напівчисто (ІТ12) Т1=0,57 мм;
Т 1,4
�� = з
1 = = 2,45 (2.11)
Т1 0,57
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,45 ≥ ��р = 2,45 (2.12)
Поверхня 3 циліндрична поверхня розмір Ø30е8(-0,040
-0,073), допуск на розмір
заготовки Тз=0,520 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,033 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,52
���� = з = = 15,7 (2.13)
Тд 0,033
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����15,7
�� = = ≈ 3 (2.14)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Т 0,52
Точити попередньо (ІТ12) Т1=0,21 мм; ��1 = з = = 2,47 (2.15)
Т1 0,21
Т1 0,21
Точити начисто (ІТ9)Т2=0,052 мм; ��2 = = = 4,03 (2.16)
Т2 0,052
Т 0,052
Точити тонко (ІТ8)Т3=0,033 мм; �� = 2
3 = = 1,58 (2.17)
Т3 0,033
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,47 ∙ 4,03 ∙ 1,58 = 15,72 ≥ ��р = 15,7 (2.18)
Поверхня 6 розмір Ø32е7(-0,050
-0,075), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,025 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
43
Т 0,62
�� = з
�� = = 24,8 (2.19)
Тд 0,025
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����24,8
�� = = ≈ 3 (2.20)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Т 0,62
Точити попередньо (ІТ12) Т1=0,25 мм; �� = з
1 = = 2,48 (2.21)
Т1 0,25
Т 0,25
Точити начисто (ІТ9)Т2=0,062 мм; �� 1
2 = = = 4,03 (2.22)
Т2 0,062
Т 0,062
Шліфувати тонко (ІТ7)Т3=0,025 мм; �� = 2
3 = = 2,49 (2.23)
Т3 0,025
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,48 ∙ 4,03 ∙ 2,49 = 24,88 ≥ ��р = 24,8 (2.24)
Поверхня 7 розмір Ø32е8(-0,050
-0,089), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,039 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� з
�� = = = 15,89 (2.25)
Тд 0,039
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����15,8
�� = = ≈ 3 (2.26)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Т 0,62
Точити попередньо (ІТ12) Т1=0,25 мм; �� = з
1 = = 2,48 (2.27)
Т1 0,25
Т 0,25
Точити начисто (ІТ9)Т2=0,062 мм; ��2 = 1 = = 4,03 (2.28)
Т2 0,062
Т 0,062
Точити тонко (ІТ8)Т3=0,039 мм; ��3 = 2 = = 1,59 (2.29)
Т3 0,039
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,48 ∙ 4,03 ∙ 1,59 = 15,89 ≥ ��р = 15,89 (2.30)
44
Поверхня 5,8 розмір 11Н12(+0,180), допуск на розмір заготовки Тз=0,430 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,180 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,43
�� = з
�� = = 2,38 (2.31)
Тд 0,18
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,38
�� = = ≈ 1 (2.32)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Фрезерувати поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,180 мм;
Т 0,43
�� = з
1 = = 2,38 (2.33)
Т1 0,18
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,38 ≥ ��р = 2,38 (2.34)
Всі інші поверхні 2, 4, 10 мають n=1, де n – число ступенів обробки.
Допуски на розміри згідно нормативів
Всі вище перераховані дані заносимо до таблиці 2.4
Таблиця 2.4
Варіанти методів обробки поверхонь
№ Розмір Допуск Допуск Варіант методів обробки поверхонь
поверхні заготов деталі
квалітет ки Тз, Тд, мм 1 ε 2 ε
точності мм
1,9 366h12 1,400 0,570 Точити торець 2,45 Фрезерувати торець 2,45
напівчисто напівчисто
2,10 1,6х45 ̊ 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,5 Точити одноразово 2,5
4 1х10 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,5 Точити одноразово 2,5
3 Ø30е8 0,520 0,033 Точити попередньо 2,47 Точити напівчисто 2,47
Точити начисто 4,03 Шліфувати напівчисто 40,3
45
Точити тонко 1,58 Шліфувати тонко 1,58
5,8 11Н12 0,430 0,180 Фрезерувати 2,38 Стругати поверхню 2,38
поверхню начорно
напівчисто
6 Ø32е7 0,620 0,025 Точити попередньо 2,48 Точити попередньо 2,48
Точити начисто 4,03 Точити начисто 4,03
Шліфувати 2,49 Точити тонко 2,49
одноразово
7 Ø32е8 0,620 0,039 Точити попередньо 2,48 Точити напівчисто 2,48
Точити начисто 4,03 Шліфувати напівчисто 4,03
Точити тонко 1,59 Шліфувати тонко 1,59
2.4 Маршрут обробки деталі
Вибираємо маршрут обробки деталі згідно.
Таблиця 2.5
Маршрут обробки деталі
№ Назва операції, Тип Переходи
опер. обладнання
ескіз обробки деталі
005 Заготівельна Отримання заготовки
010 Транспортна Транспортування
015 Токарна Підрізати торець 9, точити
поверхню 7, зацентрувати, зняти
фаску 10.
020 Токарна Підрізати торець 11, точити
поверхню 3, зняти фаски 2, 4.
46
025 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити гострі
слюсарний кромки
030 Контрольна Стіл Перевірка розмірів та шорсткості
контролера поверхні
035 Фрезерна Фрезерувати пази 5, 8
040 Шліфувальна Обробити поверхню 6.
045 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити гострі
слюсарний кромки
050 Промивка Ванна Очищення деталі від бруду
055 Контрольна Стіл Перевірка точності виготовлення
контролера деталі
060 Транспортна Транспортування
СГД
2.5 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі
Таблиця 2.6
Значення режимів різання поверхонь які оброблюються
Назва і № операції № Розмір t, S0, V, n, N, кВт
переходу поверхні мм мм/об м/хв хв.-1
015 1 366 1,2 0,9 62,8 315 2,5
Токарна 2 Ø32е8 1,0 0,6 115 380 2,5
3 1,6х45 ̊ 1,0 0,5 25,1 160 0,5
020 1 366 1,2 0,9 62,8 315 2,5
Токарна 2 Ø30е8 1,0 0,7 95 300 2,5
3 1,6х45̊ 1,0 0,5 25,1 160 0,5
47
4 1х10̊ 1,0 0,5 25,1 160 0,5
035 1 11Н12 1,5 0,8 31 350 1,2
Фрезерна
040 1 Ø32е7 0,5 0,4 55,1 160 0,5
Шліфувальна
Таблиця 2.7
Нормування операцій
Назва і № № То, Тд, Ттех, Торг, Тп, хв Тшт, Тпз, Тшт
операції переходу хв хв хв хв хв хв к,хв
015 1 0,94 - - - - - - -
Токарна 2 3,24 - - - - - - -
3 1,54 - - - - - - -
ΣТ, хв 5,72 0,23 0,357 0,476 0,148 6,93 4,1 11,03
020 1 0,68 - - - - - - -
Токарна 2 3,59 - - - - - - -
3 1,2 - - - - - - -
4 1,2 - - - - - - -
ΣТ, хв 6,67 0,4 0,425 0,484 0,156 8,135 4,6 12,7
035 1 1,31 - - - - - - -
Фрезерна
ΣТ, хв 1,31 0,52 0,11 0,147 0,046 2,134 3,25 5,38
040 1 1,54 - - - - - - -
Шліфувальна
ΣТ, хв 1,54 1,02 0,153 0,204 0,064 2,98 1,5 4,48
ΣТшт..к, хв 33,6
48
Розділ 3
Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях
49
3.1 Методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки автомату для
змішування кондитерських в’язкопластичних мас
Особливе значення має санітарна обробка обладнання у відділі по
виробництву кондитерських в’язкопластичних мас на підприємстві ТОВ
«Черкасихліб» є ключовим елементом його експлуатації та повинна
виконуватися відповідно до інструкцій з використання для кожного типу
обладнання. Ця процедура є невіддільним елементом технологічного процесу і
має вагоме гігієнічне значення. Недостатньо промите та висушене обладнання
може мати остатки в'язкопластичної маси та промивного розчину, що створює
сприятливі умови для розвитку бактерій, зокрема стафілококів.
Для обробки автомату, інструментів і тари дозволяється використовувати
мийні, дезінфекційні та мийно-дезінфекційні засоби, затверджені у
встановленому порядку для очищення та дезінфекції предметів, які контактують
із харчовими продуктами. Перелік основних мийних і дезінфекційних засобів,
дозволених для санітарної обробки технологічного обладнання, інвентарю та
тари, наведено у відповідних санітарних нормах.
Мийні розчини, дезінфікуючі засоби виготовляють у хімічних та
корозійно стійкому обладнанні, дотримуючись вимог безпеки, визначених
належними нормативними документами. Для їх приготування застосовують
розчин, який відповідає стандартам України.
Санітарна обробка апарату, пристрої для подачі інгредієнтів, ємкості та
трубопроводу здійснюється напрямом поетапного виконання наступних дій:
- миття водою температура якої не менше тридцяти п’яти градусів
для вилучення остатків цукрової патоки та шоколаду;
- миття гарячою водою температура від сорока до сорока п’яти градусів
при допомозі щіток і йоржів;
- лужним розчином миють протягом 15 хвилин для усунення жирового
нальоту;
50
- обеззараження проводиться із застосуванням розчину дезінфекційного
зразку напротязі 10 хвилин для зменшення бактеріального нальоту оброблюваної
поверхні. Також допускається використання обробки перегрітою водяною парою
високого тиску та температури;
- полоскання гарячою водою з температурою не нижче шістдесяти
градусів для усунення надлишків мийних і дезінфікуючих речовин.
Обладнання та реманент, що застосовуються для приготування
кондитерських в’язких мас, а також обладнання для начинення пряників
обробляються у наступному порядку:
- автоматичне очищення;
- чищення розчином лужним здійснюється при температурі сорок п’ять
градусів для усунення жирної плівки напротязі п’ятнадцять хвилин;
- знезараження дезінфекційним розчином напротязі десяти хвилин;
- миття водою температура якої повинна становити не нижче ніж шістдесят
градусів для усунення надлишків мийних дезінфікуючих засобів.
Автомат для змішування кондитерської сировини місткістю 180 літрів
заповнюють поступово двадцять літрів дезінфікуючого розчину для проведення
обробку даного обладнання і підготовки до роботи.
Інвентар та цехову тару очищують у спеціально призначених мийних
відділах. Ці приміщення оснащені трьох секційними ваннами з підведенням
труб гарячої і холодної води, а також системою зливу до каналізації із
забезпеченням повітряного розриву.
Внутрішньо цехову тару та інвентар обробляють після дбайливого
автоматичного очищення в наступному порядку:
- в першій секції передбачається замочування напротязі десяти хвилин із
подальшим миттям у мийному розчиненому засобі за температури не менше
сорока п’яти градусів;
- в наступній секції обробка дезінфекційним розчином напротязі десяти
хвилин;
51
- у третій секції проводиться обполіскування водою проточною з
температурою не менше шістдесяти градусів. Дозволяється також дезінфікувати
робочий інвентарю шляхом кип'ятіння тридцяти хвилин.
Обробка інвентаря та внутрішню цехову тару дбайливо висушують і
зберігають на полицях або опорах, які розташовані на висоті не нижче від 0,5 до
0,7 метрів над підлогою.
Миття тари має здійснюватися осторонь від миття внутрішньої цехової
тари та інструментів. Допоміжні інструменти що застосовуються для
переміщення пряників, при поверненні з торгової мережі очищають мийним
розчином з температурою сорок п’ять градусів. Після цього їх проводять
дезінфекцію засобами напротязі п’ятнадцяти хвилин, миють гарячою водою
температура якої не нижче шістдесяти градусів і висушують.
Під час використання мийних дезінфекційних речовин для обробки
даного обладнання, пристосувань і тари етапи миття і дезінфекції поєднуються в
єдиному процесі.
3.2 Вимоги безпеки при роботі автомату для змішування
кондитерських в’язкопластичних мас
Автомат повністю відповідає вимогам державного стандарту, з усіх боків
укладений у кожух, що повністю виключає виробничий травматизм під час його
експлуатації. Машина забезпечена системою автоматичного відключення при
зміні будь-якого технологічного параметра. Перед пуском слід перевірити
наявність та рівень олії у масляній ванні, справність манометра. Потім
наповнюють водою труби. Тиск у нагнітальній камері не повинен перевищувати
межі, встановленої паспортом (червона риса на манометрі вказує гранично
допустимий робочий тиск). Автомат зупиняють, якщо стрілка манометра робить
різкі стрибки або показує тиск вище допустимого рівня.
До повної зупинки забороняється розкривати обладнання, ущільнювати
сальники і проводити ремонт машини або комунікацій.
52
При технічному обслуговуванні та ремонті слід користуватися спеціальним
інструментом та пристроями. Забороняється використання випадкових
підручних засобів.
По електробезпеці автомат повністю відповідає вимогам стандарту.
Захисний кожух машини повністю унеможливлює ураження людини
електричним струмом. При переході на металеві частини передбачено занулення
та автоматичне відключення машини. Наш час характеризується тим, що кожна
людина пов'язані з використанням електричної енергії. Крім цього, електричний
струм дуже небезпечний для людини, виявити яка напруга в обладнанні можливо
лише за допомогою вольтметра. Це обладнання застосовують де людина
стикається з струмопровідними частинами. Тому великого значення набувають
питання захисту обслуговуючого персоналу від ураження електричним струмом.
Для забезпечення електробезпеки на підприємствах хлібної промисловості
використовують спеціальні захисні прилади та одяг:
- обов’язкове заземлення основних приладів;
- примінення невеликих напруг;
- вся проводка обладнання повинна бути не пошкоджена;
- працівники під час роботи повинні бути в спеціальному одязі;
- профілактичні прилади.
Змішувач є відносно нешкідливою з погляду охорони праці машиною. У
ньому не використовуються такі потенційні небезпечні речовини, як газ, немає
викиду в атмосферу будь-яких шкідливих речовин. Можливість аварії у разі
порушення правил пуску обладнання. Автомат керується дистанційно, в ньому
передбачено ряд автоматичних блокувань у разі порушення будь-якого
технологічного параметра (тиск продукту, тиск масла, зміна сили струму в
мережі живлення). Інтерес представляє лише шум, створюваний частинами
машини, що труться, і рідини, що рухається.
53
Вентиляція та кондиціонування
Вентиляційне обладнання діляться за засобом переміщення повітря це
природна вентиляція і неприродна тобто механічна. При природній вентиляції
обмін повітря в приміщеннях відбувається за рахунок відмінності температур і
тисків та за їх межами, а також за рахунок натиску повітря. До привілеїв аерації
ставлять створення повітрообміну без використання вентиляторів, недоліками
такої системи є нездатність очищення повітря, яке потрапляє в систему і
видаляється. В приміщенні природну вентиляцію використовують в цехах з
обсягом повітря на одного робітника приблизно 40 м3 при неможливості
виведення небезпечних чи шкідливих речовин, в приміщеннях з значним
обсягом повітря встановлюють систему механічної вентиляції. Рух повітря в
таких системах проходить за рахунок вентиляторів або роботи ежекторів.
Загально вентиляція у цеху застосовується для заміни повітря в усього
приміщення і уменшення кількості небезпечних речовин до межі допустимих
норм.
В цеху приготування кондитерської маси є система вентиляції притоково
витяжна з регулюючим збудниками. Повітрообмін у виробничих цехах
підприємства в основному зроблена по схемі „зверху вверх”, повітря потрапляє
сконцентровано з верхньої зони у робочу зону з невеликими повітряними
потоками. В цехи виробничі та зберігання ігристих вин подачу повітря
необхідно направляти ціле направлено потоками в проміжки між резервуарами.
В приміщеннях передбачено для весняно-літнього сезону притокову механічну
вентиляцію, а також вентиляцію природну тобто через оглядові вікна.
Визначимо кількість повітря, яка проходить крізь вентиляцію, за формулою:
(3.1)
Vn – об’єм зовнішнього обміру будівлі, м3 ;
N –кратність обміну повітря за годину;
54
Розходи електроенергії які ідуть на вентиляцію, вираховуємо по формулі:
(3.2)
Н –опір витяжної систем, Па;
�� – коефіцієнт корисної дії вентилятора.
Витрати холодного повітря на кондиціонування, обчислюємо за формулою:
(3.3)
Vn – об’єм цеху, де відбувається кондиціонування, м3;
с – об’ємна теплоємність повітря, кДж/м3;
∆t – температура повітря, ⁰С;
m – обмін повітря в цеху за годину.
Електробезпека
В відділенні споживачами електроенергії є: електроприводи
розвантажувального пристрою, шнекового конвеєра, і автоматичної станції
установки. Дані споживачі є джерелами, що можуть створити небезпеку уражень
людини електричним струмом. Електричні травми можуть виникати при не
справному обладнанні, не правильно оформленому місці для роботи,
незадовільному інструктажі.
Деякі вимоги по електробезпеці виробничого обладнання: все обладнання
на підприємстві, приміщення, електричні двигуни, вся апаратура, електричні
світильники обов'язково відповідають всім умова безпеки як всередині вимогам
навколишнього осередку. Електропроводка, електричне обладнання в
приміщеннях і зовні, та захисні споруди зобов'язані відповідати всім правилам
електробезпеки.
Для освітлення закритих місць устаткування, вимагають обстеження та
налаштування, на гардеробах необхідно щоб були встановленні штепсельні
розетки з відповідною напругою для вмикання особистих електричних
55
світильників.
Ремонт електрообладнання та механізмів необхідно проводити відповідно до
наступних процедур після абсолютного відключення від електричної мережі з
неодмінним встановленням на постах відключення відповідні попереджувальні
плакати. Електричне обладнання яке не працювало деякий час і було вимкнене з
загальної мережі, слід здійснити детальний обстеження ізоляції та її
випробування.
Для того, щоб дані електроустановки не викликали загроз життю людини,
вони повинні мати заземлення, крім того при обслуговуванні електроустановок
необхідно користуватися ізольованими приладами і діелектричними
рукавицями. Всі захисні засоби проходять періодичні перевірки, норми та час
яких встановлюється "Правилами технічного обстеження електричних
установок користувачів". Для обслуговування електричних установок
застосовують такі засоби як попереджувальні плакати, які по змісту
поділяються на групи: застережувальні, заборонюючі, дозволяючі, нагадуючі.
Небезпечним для приміщень і обслуговуючого персоналу є також
ураження блискавки. Для захисту від прямих ударів блискавки
використовується система захисного обладнання - заземлення на стороні 6,3 кВ
і система захисного занулення на стороні 0,38 - 0,22 кВ. Дві системи об'єднані
загальними заземлювачами сторони на більше 4 Ом.
Зовнішній контур заземлення виконується металевими електродами
діаметром 12 мм і довжиною 5 м, заглибленими на 0,8 м від поверхні землі
і з'єднані між собою металевою смужкою 40 х 4 мм. На даху будівлі
розташовані променеві електроди довжиною 5 м і діаметром 12 мм. Вони через
блискаво-приймальну сітку з'єднані з заземленням зварюванням.
При поганих погодних умовах тобто в період грози ввесь спектор робот
низької та високої напруги повинні бути припиненні.
56
3.3 Вимоги пожежної безпеки на хліб заводі
На підприємствах харчового спрямування є ряд положень які стосуються
процесу виробництва та його обладнання сформульовані в відповідних
нормативах всієї галузі і спеціальній літературі.
Категорія обладнання по вибухово пожежній небезпеці – В.
Клас вибухонебезпечних установок у відповідності з вимогами ПУЕП-II (20).
Основними заходами пожежної безпеки при експлуатації технологічного
обладнання є:
- надійний режим роботи обладнання: температура, швидкість подачі газів,
надійна витяжка поточних газів та інше;
- своєчасна та якісна обробка підшипникових вузлів мастильними
матеріалами для запобігання нагрівання поверхонь тертя;
- термоізоляція поверхонь топки;
- надійна герметизація рухомих та нерухомих з'єднань, надійна робота
паливних форсунок і якісне забезпечення подачі палива.
Основним заходом запобігання пожежній небезпеці є дотримання вимог
інструкцій з охорони праці та техніки безпеки. Пожежна сигналізація установок
діє від станції пожежної охорони типу "Топаз", яка встановлена в пожежному
відділенні. Також в відділенні розміщені пожежні оповіскувачі:
- світлові типу ІП-392-2 "Аметист";
- ручні типу ІПР.
Постачання води спеціальним обладнанням до об’єкту пожежі в відповідній
кількості потрібної для гасіння пожежі в самому приміщенні і навколо
приміщень встановлено протипожежними нормами. На мережу трубопроводів в
самому підприємстві і навколо нього монтують крани спеціальні протипожежні
за правилами протипожежної безпеки.
57
Висновок
Кваліфікаційної роботи бакалавра на тему «Автомат для змішування
кондитерських в’язкопластичних мас» складається з трьох розділів.
Проаналізовано літературні джерела та виконано аналіз існуючих
конструкцій змішувачів що застосовується в кондитерській промисловості і
хлібопекарському виробництві.
В першому розділі висвітлені питання з монтажу, експлуатації та ремонту
обладнання. Проведено розрахунок зубчатої передачі, валу на міцність,
валкового нагнітача, кінематичний розрахунок привода та розрахунок опор
апарату.
В другому розділі проведено: аналіз технологічної конструкції деталі,
вибір та обґрунтування матеріалу деталі «вал», вибір методів і кількість ступенів
обробки поверхонь (МОП), маршрут обробки деталі, а також було виконано
розробку етапів технологічного процесу виготовлення деталі «вал».
Розроблено креслення швидкозношуваних деталей – вал, втулка, колесо
зубчасте.
В розділі з охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях було
встановлено вимоги безпеки при експлуатації обладнання для змішування
кондитерських в’язкопластичних мас, та виконано розрахунок визначення
кількість повітря, що проходить крізь вентиляцію в цеху приготування начинки
для пряників«шоколадно-молочні».
58
Перелік використаних джерел
1.Ванін В.В., Бліок А.В., Гнітецька Г.О. Оформлення конструкторської
документації: Навч. Посіб., 3-є вид. –К.: Каравела, 2004. – 160 с.
2.Саранча Г.А. Основи взаємозамінності та стандартизації. – К.: ”Либідь“,
1992.
3.Стадник І. Я. Порівняння основних показників сучасних тістомісильних
машин вітчизняних, європейських, американських та інших країн світу. / І. Я.
Стадник, О. Т. Лісовенко // Хлібопекарна і кондитерська промисловість України.
-2010р. - №7-8.
4. Гунько І. В. Надійність систем та обгрунтування інженерних рішень /
Гунько І. В., Спірін А. В., Холодюк О. В. – Вінниця : ВДАУ, 2006. – 76 с.
5.Самойчук К.О. Визначення вмісту цукрового сиропу в напої при
змішуванні у протитечійно-стуминному апараті / К.О. Самойчук, В.В. Паніна,
О.В. Полудненко // Наукові праці Одеської національної академії харчових
технологій. – Одеса:ОНАХТ. – 2016. – Вип.1., т.80 – с. 164-169
5.Погожих М.І. Визначення фізичних властивостей сумішей в
технологічних процесах /М.І. Погожих, Д.О. Торяник // Прогресивні техніка та
технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі: зб. наук.
пр./ відпов. ред. О.І. Черевко.– Харків: ХДУХТ, 2018. – Вип. 1(27). – С. 333-343.
6.Перспективні гвинтові конвеєри: конструкції, розрахунок, дослідження /
Рогатинський Р. М., Гевко І. Б., Ляшук О. Л., Гудь В. З., Дячун А. Є., Мельничук
А. Л., Слободян Л. М. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2019. – 212 с.
7.Грушко І.М., Сіденко В.М. Основи наукових досліджень. - Харків: Вища
школа; Вид-во при Харківському ун-ті, 1983. - 224 с.
8.Гулий І.С. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості
: підруч. для студ. вищ. навч. закладів / І.С. Гулий, М.М. Пушанко, Л.О. Орлов
[та ін.] ; за ред. І.С. Гулого. - Вінниця: Нова книга, 2001. - 575 c.
9. Мирончук В.Г. Обладнання підприємств переробної та харчової
промисловості: підруч. для студ. вищ. навч. закладів / В.Г. Мирончук, І.С. Гулий,
59
М.М. Пушанко [та ін.] ; за ред. В.Г. Мирончука. - Вінниця: Нова книга, 2007. -
648 c.
10. Мирончук В.Г. Розрахунки обладнання підприємств переробної і
харчової промисловості : [навч.посіб.] / В.Г. Мирончук, Л.О. Орлов, А.І.
Українець [та ін.] ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т харчових технологій.
- Вінниця: Нова книга, 2004. - 288 c.
11.Гвоздєв О. В. Установка для дослідження процесу змішування
сипучих матеріалів / О. В. Гвоздєв, С. В. Петриченко, О. О. Мирошниченко.
Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2013. Вип. 13,
т. 7. С. 34-41.
12.Бойченко М.Г., Задніпряний В.А. та інші. Процеси та апарати
харчових виробництв. – Київ: Вища школа, 2005. – 376 с.
13. Черевко, А.М. Поперечний: Процеси і апарати харчових виробництв:
підручник / О. І. Черевко, А. М. Поперечний. ― 2-е видання, доп. Та випр. ― Х.:
Світ Книг, 2014. ― 495 с.
14. Тертишний О.О., Механічні процеси та обладнання харчових
виробництв: Навчальний посібник/ О.О. Тертишний, О.А. Півоваров, В.С.
Кошулько. – Дніпро: ДДАЕУ, 2022. – 351 с.
15. Дубровська, В.В. Термодинаміка та теплообмін: навч. Посіб. / В.В.
Дубровська, В.І. Шкляр – К.: НТУУ«КПІ», Вид-во “Політехніка», 2016.–152 с.
16.Потапов В.О. Моделювання технологічних процесів харчових
виробництв. Навчальний посібник: - Х.: ХДУХТ, 2008 – 148 с.
60