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/6769| Title: | Підвищення надійності роботи карусельного автомату для фасування м’яса тушкованого |
| Authors: | Філімонова, Надія Вікторівна Лементар, Олександр Олександрович |
| Keywords: | фасувальний автомат;м'ясо тушковане;жерстяна тара;надійність роботи;фактична продуктивність |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 16 найменувань, додатків. Роботу викладено на 66 аркушах, вона містить 13 рисунків, 11 таблиць. Мета роботи – підвищення надійності роботи карусельного автомату для фасування м'яса тушкованого шляхом забезпечення безперебійної подачі жерстяної тари на каруселі автомату завдяки використанню шнеку – дистанціонеру, робота якого синхронизована із роботою каруселей автомату. Об'єкт дослідження – надійність роботи карусельного автомату для фасування м'яса тушкованого. Предмет дослідження – вплив способів подачі жерстяної тари на каруселі автомату на загальну надійність його роботи. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі: - проаналізувати технічний рівень сучасних фасувальних автоматів та визначити перспективний шлях підвищення їх роботи; - розробити конструкцію шнеку – дистанціонеру, робота якого повинна бути синхронізована із роботою каруселей автомату; - експериментально дослідити вплив способів подачі жерстяної тари на каруселі автомату на загальну надійність його роботи. Методи дослідження: в кваліфікаційній роботі магістра використовувалися експериментальні дослідження у виробничих умовах. Результати роботи та їх новизна: експериментально досліджено вплив способів подачі жерстяної тари на каруселі автомату на загальну надійність його роботи, встановлено, що використання шнеку-дистанціонеру, робота якого синхронізована із роботою каруселей автомату, дозволяє повністю усунути випадки затиснення жерстяної тари зірочкою автомату при різних швидкостях обертання каруселей. Це призводить до підвищення фактичної продуктивності автомату до 16,7%. Практичне значення результатів: розроблено конструкцію шнеку-дистанціонеру, робота якого синхронізована із роботою каруселей автомату. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6769 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Лементар.pdf Restricted Access | 1.43 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та
машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового
покоління
(повна назва кафедри)
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «Підвищення надійності роботи карусельного
автомату для фасування м’яса тушкованого»
Другий (магістерський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
мПВ33.133025.000 ПЗ
Виконав: здобувач вищої освіти
2 курсу, групи мПВ-33
спеціальності G11 Машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(освітня програма)
Олександр ЛЕМЕНТАР
(ім’я та прізвище)
Керівник Надія ФІЛІМОНОВА
(ім’я та прізвище)
Рецензент __Олексій КОЗІЙ
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2025
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)
Другий (магістерський)
(рівень вищої освіти)
G 11 Машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(назва освітньо-професійної програми)
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри ПХВ
ВНП
Василь ОСИПЕНКО
«____»_____________2025
р.
З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ МАГІСТРА
ЗДОБУВАЧУ ВИЩОЇ ОСВІТИ
_______________Лементарю Олександру Олександровичу ________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема магістерської кваліфікаційної роботи: «Підвищення надійності роботи
карусельного автомату для фасування м’яса тушкованого»
Керівник магістерської кваліфікаційної роботи:
Філімонова Надія Вікторівна, к. т. н., доцент____________________
( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету
від “___”____________2025 року №_____
2. Строк подання студентом магістерської роботи _____________ 2025 р.
3.Вихідні дані до магістерської кваліфікаційної роботи: технічний опис
фасувального автомату.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які
потрібно розробити): анотація, вступ, порівняльний аналіз існуючих
конструкцій і постановка задачі проектування машини, опис пропозиції,
конструкція і принцип дії машини, технологічний розрахунок машини,
конструктивний розрахунок, науково-дослідний розділ, висновки, додатки.
2
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
загальний вигляд машини, складальні креслення вузлів, креслення
нестандартизованих деталей, результати проведених досліджень, маршрут
обробки деталі, результати наукових досліджень.
6. Консультанти розділів магістерської кваліфікаційної роботи
Прізвище, ініціали та Підпис, дата
Розділ посада завдання завдання
консультанта видав прийняв
1 Філімонова Н. В., доцент
2 Філімонова Н. В., доцент
3 Філімонова Н. В., доцент
4 Філімонова Н. В., доцент
7. Дата видачі завдання_____________________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Назва етапів магістерської Строк
з/п кваліфікаційної виконання
Примітка
роботи етапів проекту
(роботи)
1 Порівняльний аналіз існуючих
конструкцій і постановка задачі
проектування машини
2 Опис пропозиції. Конструкція і принцип
дії машини
3 Технологічний розрахунок машини
4 Конструктивний розрахунок машини
5 Науково-дослідний розділ
6 Оформлення плакатів
Здобувач вищої освіти: _______________ ___Олександр ЛЕМЕНТАР
( підпис ) (прізвище та ініціали)
Керівник
кваліфікаційної роботи магістра :_____________ _Надія ФІЛІМОНОВА
( підпис ) (прізвище та ініціали)
3
РЕФЕРАТ
Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 4
розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 11
найменувань. Роботу викладено на 50 аркушах, вона містить 13 рисунків, 11
таблиць.
М
е
т
а
Об'єкт дослідження – надійність роботи карусельного автомату для
рфасування м’яса тушкованого.
о Предмет дослідження – вплив способів подачі жерстяної тари на
кбаруселі автомату на загальну надійність його роботи.
о Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі:
т - проаналізувати технічний рівень сучасних фасувальних
иавтоматів та визначити перспективний шлях підвищення надійності їх
р оботи;
– - розробити конструкцію шнеку-дистанціонеру, робота якого
поідввиинщнеан бнуят ин саидінйхнрооснтііз орвоабноат иіз ркоарбуостеолюь нкоагроу саевлтеойм аавттуо мдлатяу ;ф асування м’яса
тушко-в аногоек шсплеярхиоме нзатбалезьпнеоч еднонсял ібдеизтпие рвепбілйинво їс посдоабчів жпеордсатчяін ожї етрасртия нноаї
ткариу снеал ік арвтуосмелаіт аув зтаовмдаяткуи нваи зкаограилсьтнаун нюад ішйніесктуь- дйиосгтоа рноцбіонтиер. у, робота якого
синхроМнеізтовдаин а ізд роосблоідтожюен кнаяр:у селве й авктвоамлаіфтуік. аційній роботі магістра
використовувалися експериментальні дослідження у виробничих умовах.
Результати роботи та їх новизна: експериментально досліджено вплив
способів подачі жерстяної тари на каруселі автомату на загальну надійність
його роботи, встановлено, що використання шнеку-дистанціонеру, робота
якого синхронізована із роботою каруселей автомату, дозволяє повністю
усунути випадки затиснення жерстяної тари зірочкою автомату при різних
4
швидкостях обертання каруселей. Це призводить до підвищення фактичної
продуктивності автомату до 16,7%.
Практичне значення результатів: розроблено конструкцію шнеку-
дистанціонеру, робота якого синхронізована із роботою каруселей автомату;
оцінено економічну ефективність розроблених технічних рішень.
Ключові слова: фасувальний автомат, м'ясо тушковане, жерстяна тара,
надійність роботи, фактична продуктивність.
ABSTRACT
Scope of the work. The master's qualification thesis consists of an
introduction, 6 chapters, conclusions, a list of references that includes 16 sources.
The thesis is presented on 50 pages and contains 11 figures and 11 tables.
The aim of the work is to increase the reliability of a carousel-type automatic
filler for canned stewed meat by ensuring uninterrupted feeding of tin cans onto the
machine’s carousels through the use of a spacing screw (screw-distancer), whose
operation is synchronized with the rotation of the carousels.
Object of the research – the operational reliability of the carousel-type
automatic filler for stewed meat.
Subject of the research – the influence of different methods of feeding tin cans
onto the machine’s carousels on its overall operational reliability.
To achieve the stated aim, the following tasks were set:
to analyze the technical level of modern filling machines and identify a
promising approach to improving their operational reliability;
to develop the design of a spacing screw whose operation must be
synchronized with the rotation of the machine’s carousels;
to experimentally investigate the influence of can-feeding methods on the
overall operational reliability of the filler.
5
Research methods: the master’s qualification work employed experimental
studies carried out under industrial conditions.
Results and novelty of the work: The influence of different methods of feeding
tin cans onto the carousels of the automatic filler on its operational reliability has
been experimentally investigated. It has been established that the use of a spacing
screw synchronized with the operation of the machine’s carousels completely
eliminates instances of can jamming by the star wheel at various carousel rotation
speeds. This leads to an increase in the machine’s actual productivity by up to 16.7%.
Practical significance of the results: A design of a spacing screw synchronized
with the operation of the machine’s carousels has been developed; the economic
efficiency of the proposed technical solutions has been evaluated.
Keywords: filling machine, stewed meat, tin can, operational reliability, actual
productivity.
6
Зміст
ВСТУП ..................................................................................................................... 8
1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ І
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ ФАСУВАЛЬНОГО
АВТОМАТУ .......................................................................................................... 10
2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП ДІЇ
МАШИНИ ............................................................................................................ 166
3.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА...................................................................... 3232
3.1 Технологічний розрахунок ..................................................................... 3232
3.2. Кінематичний розрахунок ..................................................................... 3434
4. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ ............................................................. 4545
ВИСНОВКИ ....................................................................................................... 4848
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................ 49
7
ВСТУП
З метою збільшення виробництва м’яса та м’ясної продукції щороку
модернізуються та відкриваються нові м’ясопереробні підприємства.
Впроваджується сучасне технологічне обладнання та новітня техніка, активно
проводиться комплексна механізація й автоматизація виробничих процесів.
Все ширше використовується обчислювальна техніка, що сприяє оптимізації
роботи галузі. Особлива увага приділяється покращенню якості продукції,
збагаченню асортименту та створенню нових видів м’ясних виробів.
У 2019 році найбільшу частку у виробництві м'ясних консервів в Україні
займали печінкові паштети — 45% від загального обсягу. Консерви з
яловичини і телятини складали 26%, тоді як частка консервів зі свинини та
м'яса птиці становила відповідно 19% і 10%. Варто зазначити, що останні два
показники залишалися незмінними порівняно з 2008 роком. Щодо яловичих і
телячих консервів та печінкових паштетів, у 2008 році їх виробництво було
розподілене приблизно порівну, але в 2009 році акцент суттєво змістився в бік
паштетів.
В Україні є близько 160 виробників м'ясних консервів, зокрема ТОВ
«Гал-Євроконтакт», ТОВ «Бучацький консервний завод», ВАТ «Новоград-
волинський м'ясокомбінат», ТОВ «Агрофірма «Столична», ВАТ
«Богуславський консервний завод», ВАТ «Вінніцам’ясо», ВАТ
«Птахокомбінат», ЗАТ «Агроекопродукт» та ВАТ «Рокитнянська продовольча
компанія».
Сьогодні, у світовій практиці, вдосконаленню упаковки м'ясних
консервів приділяється значна увага. Упаковка та зовнішній вигляд стають
вирішальним фактором у позиціонуванні продукції на ринку. Оскільки вміст
консервів, запакованих у жерстяні банки (які є найбільш поширеним видом
упаковки), недоступний для огляду споживачем, вибір товару значною мірою
залежить від інформації, розміщеної на етикетці.
8
Одним із найбільш затребуваних видів м’ясної продукції є тушковане
м’ясо, фасоване у жерстяні банки. Проте фасувальні автомати вітчизняного
виробництва мають певні недоліки, серед яких особливо виділяється
недостатня надійність через часті випадки защемлення тари в робочих
механізмах. Вирішення цієї проблеми є актуальним завданням, адже його
успішна реалізація дозволить підвищити фактичну продуктивність автоматів
протягом робочої зміни та значно покращити економічну ефективність їхнього
використання.
9
1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ І
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ ФАСУВАЛЬНОГО
АВТОМАТУ
Фасувальна машина АРД виконана з операційним ротором (рис. 1.1).
Вона призначена для фасування сметани в стаканчики із полімерних
матеріалів порціями по 100, 150 і 250 г.
Відомий фасувальний автомат В2-ФНА, але він не має спеціальних
пристроїв для надійної подачі жерстяної тари на каруселі автомату (рис. 1.2).
Рисунок 1.1 – Фасувальна машина АРД
10
Рисунок 1.2 - Автомат для наповнення консервних банок
Він складається із змонтованих на рамі башти дозування, що включає
циліндри з мірними стаканами, кришками і поршнями, встановлених по ходу
технологічного процесу дозаторів солі із спеціями і жиром, системи
транспортуючих зірок і шнекового живильника з насадкою, ножем і
механізмом підйому.
З метою підвищення продуктивності і зручності обслуговування,
шнековий живильник встановлений на катках з можливістю переміщення для
розстиковки з рамою автомата, що має упори з клямками і домкрат з
компенсуючим коромислом, змонтованим під насадкою, а в місці контакту
насадки з баштою дозування встановлений плаваючий сферичний ніж,
механізм підйому живильника забезпечений хвостовиками з різьбленням, на
які насаджені зірочки, що охоплені загальним ланцюгом і приводяться в
обертання маховиком; башта дозування забезпечена ребордою і
обмежуючими роликами; кришки мірних стаканів мають концентрично
розташовані пази з отворами, а в торцях мірних стаканів закріплені гвинти з
головками для входу в пази кришки при її повороті для від'єднання від башти.
11
Пристрій для наповнення банок продуктом (рис. 1.3), що складається з
каруселі з укріпленими по її колу дозаторами, кожний з яких включає гільзу,
нижня частина якої має діаметр, менший діаметру банки, і змонтований в ній
поршень, продуктопровода, підйомно-опускних столиків для тари, копіра для
їх переміщення і зірочок для подачі порожніх і знімання заповнених банок із
столиків, відмінний тим, що, з метою виключення попадання повітря в
продукт при наповненні банок і подовження тим самим термінів зберігання
продукту, на бічній поверхні гільзи утворене вікно для повідомлення її
порожнини з продуктопроводом, а на поршні - подовжні канали для проходу
продукту.
Пристрій, відмінний тим, що кожний з дозаторів забезпечений
вантажем, змонтованим з можливістю переміщення відносно гільзи і має
діаметр, що перевищує діаметр банки.
Рисунок 1.3 - Пристрій для наповнення банок продуктом
Характеристика продукції, сировини та напівфабрикатів. М'ясні
консерви — це продукти тривалого зберігання, які виготовляють із м'яса та
м'ясопродуктів. Вони підрозділяються на кілька категорій:
12
- Натуральні та рубані м'ясні консерви (наприклад, "Яловичина тушкована",
"Свинина тушкована", "Баранина тушкована" або "Сніданок туриста"
свинячий чи яловичий).
- Консерви з м'ясопродуктів (наприклад, фарш свинячий, сосисковий,
ковбасний, любительський, курячий та інші).
- Консерви із субпродуктів (зокрема, паштети "Любительський",
"Московський", "Особливий"; "Язик у власному соку" тощо).
- М'ясорослинні консерви — поєднання м'яса та рослинної сировини (капуста,
макарони, рис, квасоля, горох і подібне).
З м'ясних консервів, які є повністю готовими до споживання
продуктами, можна приготувати поживні перші та другі страви, а також
холодні закуски. Завдяки своєму складу, що залежить від рецептури та
використовуваної сировини, ці консерви містять практично всі необхідні
харчові елементи, зокрема білки, жири, мінеральні речовини й вуглеводи.
М'ясні консерви вирізняються високою калорійністю, компактністю й
здатністю зберігатися тривалий час навіть у несприятливих умовах без втрати
якості. Основною сировиною для їх виготовлення є різні види м'яса –
яловичина, свинина, баранина, конина, оленина, м'ясо курей і кролів, а також
субпродукти. Крім того, для виробництва консервів використовують жирову
сировину, яйця, молоко та молочні продукти.
Серед допоміжних матеріалів виділяються крупи, борошно, бобові
культури, солоні інгредієнти, спеції та овочі. Найчастіше з овочів
застосовуються картопля, капуста й морква. Для створення соусів і заливок
використовують томатну пасту й пюре. Серед спецій – гвоздика, перець,
мускатний горіх, кориця, лавровий лист, а також цибуля, часник, петрушка й
кріп.
Особливості виробництва та споживання м'ясних консервів мають свої
специфічні характеристики. Для їх виготовлення дозволяється використання
охолодженого чи розмороженого м'яса, але парне м'ясо категорично не
13
допускається. У випадку натуральних консервів, жиловане м'ясо нарізають
шматками вагою від 30 до 120 грамів і розміщують у банках разом із сіллю,
спеціями та заливками. Тушки кроликів і птиці перед фасуванням поділяють
на шматки масою до 200 грамів. Жир-сирець для виробництва тушкованої
баранини чи яловичини подрібнюють на м'ясорубці з отворами діаметром 4–6
мм.
Під час перемішування м'ясної сировини з іншими інгредієнтами
додають посольні компоненти. В процесі виготовлення консервів «Сніданок
туриста» м'ясну сировину, подрібнену на вовчку, або шматки м'яса масою 30–
70 г перемішують у спеціальній мішалці разом із сіллю, спеціями, цукром і
нітратом натрію. Після цього суміш витримують при температурі 4°C
протягом 3–4 діб. Використання розсолів (на 100 кг м'яса додають 2,0–2,5 кг
солі та 7,5 кг нітрату натрію у розчині) дозволяє скоротити період посолу і
покращити якість кінцевого продукту.
Деякі види основної сировини та допоміжних матеріалів перед
використанням проходять попередню термічну обробку, таку як бланшування,
обсмажування, копчення чи варіння.
При фасуванні спочатку у банки закладають щільні компоненти: сіль,
спеції, жир-сирець, м'ясо. Потім додають рідкі складові, такі як бульйон або
соус. Рідкі та сипкі компоненти дозуються автоматичними машинами за
об’ємом за допомогою мірних наповнювальних циліндрів.
Наповнені й зважені банки спрямовують до етапу герметичного
закривання. На закочувальних машинах перед прифальцовкою кришки її
маркують шляхом видавлювання спеціальних знаків на внутрішню сторону
металу банки. Сам процес загортання передбачає герметичне з’єднання
кришки із корпусом банки шляхом створення подвійного закочувального шва.
На етапі дозування існує ризик проникнення повітря в банку, що може
призвести до присутності кисню та негативно вплинути на якість продукції.
Це може спричинити корозію металу, уповільнити процес стерилізації,
14
погіршити властивості продукту й скоротити термін зберігання консервів. Для
вирішення цієї проблеми застосовують методи вакуумування (ексгаустування)
вмісту банок перед їх герметизацією. Для цього використовують тепловий
метод (нагрівання парою при температурі 80–85 °С або в інфрачервоних
камерах), механічний (використання вакуумного насоса) та комбінований
метод. Глибина вакууму під час ексгаустування підтримується в межах 3,3–6,6
× 104 Па.
Для знищення діяльності мікроорганізмів у ході виробництва консервів
проводиться стерилізація. Нагрівання м'яса при температурі 120 °С протягом
5 хвилин ефективно знищує практично всі види спор. Для консервів у
жерстяних банках об'ємом до 500 см³ стерилізацію здійснюють гострою
насиченою парою без протитиску, а для консервів у скляній тарі та
великогабаритних жерстяних банках — підігрітою водою з використанням
пара і протитиску.
Готові консерви повинні відповідати наступним вимогам (табл. 1.1).
Таблиця 1.1 – Вимоги до готових консервів
Показники Вищий сорт 1-й сорт
Масова частка м'яса і жиру, %, не менше: 56,5 54
В тому числі жиру, не менше при закладці жиру- 10,5 -
сирцю
при закладці жиру топленого 8 8
Вміст хлориду натрію, % 1,0…1,5 1,0…1,5
Після стерилізації консерви проходять етапи «гарячого» сортування,
охолодження та пакування. Охолодження відібраних банок проводять у
спеціально обладнаних приміщеннях, які одночасно слугують місцями для
зберігання консервів.
15
2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП ДІЇ
МАШИНИ
Автомат розроблено для механізованого дозування та наповнення
металевих банок м'ясом, жиром, сіллю та перцем під час виробництва
консервів «М'ясо тушковане» в м'ясоконсервних цехах м'ясопереробної галузі.
Технічні характеристики:
Продуктивність, б/хв. - 40-120
Доза м'яса, кг, не більше - 1,0
Доза солі з перцем, р. - 2,5-10
Точність дозування м'яса, солі з перцем, % - 3
Ємність бункера: м'яса, кг, не більше - 150
Ємність бункера: солі, кг, не більше - 3,0
Ємність бункера: жиру, кг, не більше - 15
Температура подаваного жиру, град. С, не більше - 70
Температура води для обігріву корпусу живильника при виробництві
консервів:
"Свинина тушкована", град. С, не менше - 70
Витрата води на обігрів корпусу, куб. м/год. - 0,35
Висота завантаження м'яса, мм. - 1276-1361
Встановлена потужність, кВт/год - 5,2
Габаритні розміри, мм - 2708х1335х1663
Маса, кг, не більше - 2160
Обслуговуючий персонал, осіб - 1.
Автомат А (рис.2.1) складається із стаціонарного встановленого
наповнювача 1 і шнекового живильника 3, який відкочується по рейкам рами
2. На станині 4 наповнювачі 1 встановлені: башта дозування 6 з приймальною
зіркою 7, дозатор солі 8 із спеціями, проміжна зірка 9 і видаюча зірка 10.
16
Усередині станини 4 наповнювачі 1 розміщуються електродвигун 11 з
варіатором 12, черв'ячний редуктор 13 і зубчаті колеса 14.
Рисунок 2.1 – Загальний вид автомата
На плиті 15 шнекового живильника 3 встановлені корпус 16 шнека 17 з
насадкою 18 і сферичним ножем 18, завантажувальний бункер 20. На рамі 15
шнекового живильника 3 змонтований окремий, незалежний від наповнювача
1, привід складається з електродвигуна 22 з варіатором 23, черв'ячного
редуктора 24 і системи зубчатих передач 25, передаючих обертання на шнек
17 живильника 3. Приводи наповнювача 1 і шнекового живильника 3
уніфіковані.
Шнековий живильниа 3 встановлений на катках 26 і може відкатуватися
від наповнювача 1 по рейках рами 2 і стикається з наповнювачем 1 за
допомогою направляючих 27, які входять в пази упорів 28 і фіксуються у
вертикальних виїмках.
17
Наповнювачі складаються з наступних основних вузлів: станини, башти
дозування, дозатора солі, дозатора жиру, пристрою копірного, зірки
проміжної, зірки видаючої, приводного валу башти дозування, механізму
блокування, домкратів, пульта управління, варіатора.
Станина складається із зварної рами і встановленої на ній литої несучої
плити. На останній вмонтовується башта дозування з копірним пристроєм,
дозатора жиру і солі, проміжна і видаюча зірки, а також доріжки з огорожею
для банок.
Башта дозування (рис. 2.1) має вертикальні циліндри 1, в які
встановлюються швидкоз'ємні мірні стакани 2 з поршнями 3 і штоками 4.
Кожен стакан 2 закритий зверху кришкою 5, яка має пази для кріплення
притисками 7 до верхнього торця башти. Крім того в кришці 5 є концентрично
розташовані пази і отвори, а в торці стакана 2 встановлені гвинти 9 з
головками.
Рисунок 2.2 – Башта дозування
18
При розбиранні, наприклад, для проведення санітарної обробки,
віджимаються притиски 7, кришка 5 повертається і пази виводяться з-під
головок притисків, при цьому гвинти 9 входять в пази. Таким чином, при
підйомі кришки 5 виймається стакан 2 з поршнем 3 і штоком 4. При повороті
вийнятого стакана 2 у зворотний бік гвинти 9 поєднуються з отворами на
кришці 5, через які вільно проходять головки гвинтів 9, і стакан 2 від'єднується
від кришки 5 з поршнем 3 і штоком 4.
Шток 4 поршні 3 проходить через центральний отвір кришки 5 і має
вертикальну канавку для виходу повітря. Для запобігання провертанню штока
4 служить гвинт 10, що входить в канавку. У верхній частині штока 4 є ролики
11, які котяться по копіру.
До нижнього торця башти дозування прикріплений кільцевий ніж 12 з
отворами, дещо більшими діаметру поршнів, до якого спеціальним домкратом
притискається насадка з сферичним ножем.
Башта дозування приводиться в обертання валом 13 і при переналагодженні
автомата може змінювати своє положення по висоті за допомогою маховика
14.
Дозатор солі складається із завантажувального бункера 1 з мішалкою-
розпушувачем 2, обертаючого диска 3 з мірними стаканами 4, проміжного
листу 5 з отворами б під мірні стакани 4 і нерухомого диска 7 з вивантажним
вікном В. Обертовий диск 3 і проміжний диск 5 розпираються пружиною 9,
яка притискує проміжний диск 5 до нерухомого диска 7.
Диск, що обертається, 3 і мішалка-розпушувач 2 закріплені на
приводному валу 10, який проходить через порожнисту стійку 11. На стійці 11
є гайка 12, при обертанні якої відбувається зміна положення нерухомого диска
7 і проміжного диска 5 щодо диска, що обертається, 3 з мірними стаканами 4,
що приводить до зміни дози.
Приводний вал 10 складається з двох частин 13 і 14. На валу 13
закріплений диск 3, що обертається, з мірними стаканами 4. У верхній частині
19
валу 13 є паз 15, в який входить хвостовик 16 валу 14. Вал 14 із закріпленою
на ньому мішалкою-розпушувачем 2 обертається у втулці 17
завантажувального бункера 1.
У завантажувальному бункері 1 є вікно Г, через яке сіль потрапляє в
мірні стакани 4 і ніж 21, зрізаючий надлишки солі. До нерухомого диска 7
кріпиться збірка 23 і циліндр 22, захищаючий диски 3 і 5, що обертаються
Дозатор жиру складається з башти 1 з приймачем для жиру 2 рухомого
3 і нерухомого 4 копірів, і кранів 5 видачі доз.
Башта 1 має вертикальні циліндри 6, в які встановлюються поршні 7 з
штоками 8. Кожен циліндр 6 закритий зверху кришкою 9, яка кріпиться до
торця башти за допомогою болтів з гайками.
Шток 8 поршня 7 проходить через центральний отвір кришки 9 і має
вертикальну канавку А для виходу повітря. Для запобігання провертанню
штоків служить гвинт 11, що входить в канавку А. У верхній частині штока 8
є ролик 12, який котиться по копірам 3 і 4, забезпечуючи при цьому
переміщення поршнів 7.
До нижнього торця башти прикріплені крани 5 видачі доз, відкриття і
закриття яких здійснюється за допомогою роликів, розташованих на механізмі
блокування і нерухомому копіру 4 дозатора жиру.
Для підтримки постійного рівня жиру в дозаторі встановлений
поплавець 13.
На стійці 17 є гайки 18, при обертанні яких відбувається зміна
положення рухомого копіра щодо роликів 12, штоків 8, що приводить до зміни
дози.
При опусканні рухомого копіра в крайнє положення, дозатор жиру
працює як приймальна зірка (при роботі на свинині). Приймач жиру зверху
закритий кришкою 19, а в днищі башти 1 встановлений пробковий кран для
зливу.
20
Пристрій копірний призначений для регулювання кількості м'яса, що
поступає в циліндр башти дозування видачі відміряного м'яса в банки і
підпресування його.
Пристрій копірний складається з хрестовини 1, встановленої на трьох
направляючих стійках 2. До хрестовини 1 закріплені копір 3, контркопір 4,
регулятор дози 5.
На одній із стійок 2 кріпиться кронштейн з проміжним майданчиком 6,
яка підтримує м'ясо, що знаходиться в циліндрах башти дозування на шляху
від насадки подаючого пристрою до банки.
Для запобігання перекосу башти дозування передбачене застосування
обмежуючих роликів 7, які котяться по реборді башти. Ролик 7 з
кронштейнами 8 встановлений на стійці 2 і переміщається по ній за допомогою
гвинтів 9 і притискається до реборді башти. Переналагоджування копіра на
будь-який вид банки здійснюється шляхом перестановки шайб 10,
встановлених на направляючих стійках 2, тобто підйомом або опусканням
хрестовини 1 разом з копіром і регулятором дози 5.
Переміщення майданчика 13 при регулюванні дози здійснюється за
допомогою гвинта 12 і гайок 11. Величина переміщення фіксується стрілкою
15 на шкалі 14.
Зірка проміжна служить для передачі банок від дозатора жиру до
дозатора солі і башти дозування.
Зірка проміжна складається з вертикального валу 1, що обертається на
двох підшипниках 2 і 3, розташованих в стакані 4, двох кришок 5, зірки 6,
фланця 7 і гайки 8.
Привід валу проміжної зірки здійснюється від зубчастого колеса,
встановленого на приводі башти дозування.
Для роботи автомата на банках із зовнішнім діаметром 99 мм і 72,8 мм
виготовлені дві зірки відповідно під діаметр банки.
21
Зірка видаюча служить для видачі наповнених банок на цеховий
транспортер і по конструкції аналогічна проміжній зірці за винятком
приводної частини.
Привід валу видаючої зірки здійснюється від зубчастого колеса приводу
башти дозування.
Приводний вал башти дозування складається з диска 1 з дванадцятьма
радіальними пазами А, в яких поміщаються повзуни 3 з роликами 4 і
повідцями 5 для банок, копіра 6, валу 7 і стакана 8.
Вал 7 встановлений на двох конічних підшипниках 9 і приводиться в
обертання через конічну пару шестерень.
При обертанні валу 7, ролики 4 обкочуються по нерухомому копіру 6
тягнуть підведення 5, які і транспортують банки.
Для переналагодження автомата на інший номер (по діаметру банки) до
автомата додаються змінні повідці, а для підйому і опускання башти дозування
на необхідну висоту на валу 7 встановлені знімні шайби 10.
Механізм блокування призначено для своєчасного відключення
дозатора жиру і подальшого останову автомата за відсутності банки в кублі
зірки дозатора жиру.
Механізм блокування складається з кронштейна 1, важеля 2 з щупом 3 і
двоплечного важеля 4 з роликом 5. Кронштейн 1 кріпиться на стійці копірного
пристрою.
При роботі автомата, коли немає пропуску банок в кублах зірки дозатора
жиру, щуп 3 з важелями 2 долає опір пружин 6 через двоплечний важіль 4 з
роликом 5, відкривають кран дозатора жиру і доза видається в банку.
За відсутності банки в одному з кубел зірки двоплечий важіль 4 з
роликом 5 під дією пружини 6 відхиляється від свого первинного положення,
при цьому важіль крана дозатора жиру проходить мимо ролика 5 і кран
залишається закритим: навколо осі 7 важіль 2 повертається з важелем 9, який
22
своїм упором 10 натискає на мікроперемикач 11, останній подає команду на
зупинку автомата.
При переналагодженні автомата на інший номер банки (по діаметру) до
кута додається змінний щуп.
Варіатор призначено для безступінчатого регулювання чисел оборотів
башти дозування і всього кінематичного ланцюга. Складається з корпусу 1,
усередині якого розташовані відомий диск 2 з текстолітовими накладками і
двох конічних дисків: рухомого 3 і наполегливого 4.
Пересувний диск 3 з шліцьовою втулкою 5 ковзає по валу 6. Під дією
пружини 7 відомий диск 2 постійно затискається між дисками 3 і 4, передаючи
обертання на відомий вал 8.
Електродвигун кріпиться до опори 9, яка переміщається по
направляючих 10 за допомогою гвинта 11 з маховиком 12.
Обертанням маховика 12 змінюється відносне положення відомого
диска 2 і дисків 3 і 4, чим забезпечується безступінчате регулювання.
Варіатор забезпечений покажчиком 13 з шкалою, по якій визначається
число оборотів башти дозування.
При заміні електродвигуна не забувайте відвернути стопорний гвинт 14.
Пристрій подаючий складається з наступних основних вузлів: рами,
бункера, приводного валу вертикального, приводного валу шнека, механізму
підйому і варіатора.
Рама є зварною конструкцією з швелера і куточка, на якій вмонтовується
плита з корпусом і шнеком живильника і привід шнека.
Усередині рами розташовані варіатор з фланцевим електродвигуном,
черв'ячний редуктор і система передач.
Бункер є зварним конусом. До меншого діаметру конуса приварений
циліндр з кільцем, за допомогою якого бункер з'єднується з корпусом
живильника шнека.
23
Приводний вал вертикальний призначено для передачі обертання від
вихідного валу черв'ячного редуктора на приводний вал шнека.
Приводний вал вертикальний складається з опори 1, в підшипниках якої
обертається вертикальний вал 2 з конічними шестернями 3 і 4.
Від конічної шестерні 4 обертання передається на приводний вал
шнека.
Приводний вал шнека призначено для передачі обертання на шнек
живильника і складається із стакана 1, в підшипниках якого обертається
горизонтальний вал 2 з шестернею 3. На протилежній стороні горизонтального
валу 2 є штифт 4, який входить в паз на втулці шнека.
Опора служить для підйому і опускання пристрою подаючого при
переналагодженні автомата, а також при його санітарній обробці.
Кожна з чотирьох опор має каток 1, на який спирається гвинт 2. Гвинт 2
при обертанні переміщається в різьбовій втулці 3 рами 4.
Варіатор, встановлений на подаючому пристрої, служить для
безступінчатого регулювання чисел оборотів шнека. Покажчик з шкалою
показує число оборотів шнека.
Конструктивно він виконаний аналогічно варіатору, встановленому на
наповнювачі.
Шафа електроустаткуванні має прямокутну форму і кріпиться на стінці
окремого від машини в зручному для експлуатації місці.
В шафі розташовані силові апарати і елементи захисту
електроустаткуванні від перевантажень і коротких замикань.
Пульт управління є панеллю управління автоматом, розташованої на
плиті наповнювача.
Клемну коробку машини призначено для з'єднання електрошафи з
автоматом і розташовано в нижній частині рами наповнювача.
На автоматі встановлені два асинхронні трифазні короткозамкнуті
електродвигуни:
24
1. Електродвигун приводу наповнення - 4А100 6УЗ; = 950 об/хв; = 2,2
кВт; виконання 1М3081.
2. Електродвигун приводу живильника - 4А112МА 6УЗ; = 955 об/хв; =
3кВт; виконання 1М3081.
Пускова і захисна апаратура, сигнальна лампа розташовані в окремій
електрошафі, а кнопка управління автоматом на пульті управління.
Загальне підключення машини до мережі здійснюється автоматичним
вимикачем В1. При включенні автоматичного вимикача В1, ланцюг
управління через знижувальний трансформатор одержує живлення, і на шафі
спалахує сигнальна лампа Л, що сигналізує про включення машини в мережу.
Для пуску подаючого пристрою (живильника) оператор натискає кнопку
Кн 5 «Пуск», включається пускач Р2, який подає живильника на двигун
приводу живильника М2.
Для пуску наповнювача в роботу, оператор натискає кнопку Кн 3
«Пуск», включається пускача Р1, який подає живлення на двигун приводу
наповнювача М1.
Останов електродвигуна М1 здійснюється кнопкою «Стоп» Кн2, а
електродвигуна М2 кнопкою Кн4. Для аварійного відключення автомата
передбачена кнопка Кн1 з грибоподібним штовхачем червоного кольору, при
натисненні якої знеструмлюються одночасно два двигуни.
Мікровимикачі В2 призначений для своєчасного відключення дозатора
жиру і подальшого останову автомата за відсутності банки в сідлі зірки
дозатора жиру. За відсутності банки в одному з сідел зірки дозатора жиру,
контакт мікровимикача В2 через механічне блокування розмикається, котушка
пускачів Р1 і Р2 знеструмлюються і двигуни М1 і М2 відключаються від
мережі.
Робота автомата В2-ФНА.
Порожні банки з цехового транспортера захоплюються приймальною
зіркою 7 дозатора жиру 6, який видає в кожну банку певну порцію жиру і
25
передає її на проміжну зірку 9, яка переміщує банки під дозатор солі із
спеціями 8.
Дозатор жиру працює таким чином: жир по трубопроводу подається в
приймальний бачок 2. При обертанні башти 1 шарикопідшипники 12 штоків 8
обкачуються по копірам 3 і 4 і переміщають поршні 7 вгору і вниз. При русі
поршня 7 вгору жир засмоктується з бачка 2 в циліндр 6 і при цьому вихідний
отвір крана 5 перекритий. При русі поршня 7 вниз вихідний отвір крана 5
відкритий і жир видавлюється в банку. Постійний рівень жиру в бачку
дозатора підтримується за допомогою поплавця 13.
Дозатор солі працює таким чином: сіль подається в завантажувальний
бункер 1. При обертанні диска 3 мірні стакани 4 по черзі заповнюються сіллю
через вікно Г, а надлишки зрізаються ножем 21. При подальшому обертанні у
момент збігу мірного стакана 4 з вивантажувальним вікном В нерухомого
диска 7 відбувається видача відміряної дози в банку. При обертанні
приводного валу 10 обертається мішалка-розпушувач 2, яка запобігає
утворенню зведення в завантажувальному бункері 1.
Після дозування жиру і солі банки подаються під башту дозування для
наповнення м'ясом. М'ясо в шматках 50-120г завантажується в приймальний
бункер живильника і шнеком через насадку нагнітається в мірні стакани 2
башти дозування. Під тиском м'яса поршень 3 підіймається вгору до зіткнення
шарикопідшипників штока 4 з горизонтальною ділянкою копіра.
Крайнє верхнє положення поршня 3 визначає дозу м'яса.
Відрізка порції м'яса в стакані 2 виробляється сферичним ножем,
розташованим в насадці при ковзанні по ньому кільцевого ножа 12 башти
дозування. Видача дози м'яса в банку виробляється при русі поршня 3 вниз
під похилою ділянкою копіра. Після допресовки м'яса в банку поршень 3
підіймається контркопіром, після чого цикл повторюється, а наповнені банки
пересуваються видаючою зіркою на цеховий транспортер. При роботі
26
автомата на свинячому тушкованому м'ясі дозатор жиру працює як
приймальна зірка.
Для підвищення надійності роботи автомату було розроблено
транспортер, призначення якого полягає в забезпеченні сталої заданої подачі
жерстяної тари під завантажувальну зірочку першої, на напрямку руху тари,
дозувальної башти (рис. 2.3).
Транспортер складається з рами, в якій на роликах та на підтримці
розташовано пластинчасту стрічку, а також розміщено обертовий шнек. Рух
до стрічки передається від валу, на якому обертається перша технологічна
башта, за допомогою ШРУС – тобто шарніру із рівними кутовими
швидкостями. Тут на кресленні показано лише останню ведену ланку даного
шарніру. Ця ланка передає обертовий момент на приводний ролик, звідки
обертовий рух передається на редуктор, а з нього - на шнек.
Рисунок 2.3 – Будова транспортера для подачі жерстяної тари
27
На рис. 2.4 показано складальне креслення рами транспортеру. Рама є
зварною конструкцією з корозійностійкої листової сталі 12Х18Н9. Рама
призначена для забезпечення сталого надійного взаємного положення
елементів транспортеру. Рама забезпечує компактність усього транспортеру,
що є важливим оскільки вільний простір на станині автомату обмежений.
Також раму виконано таким чином, що забезпечується естетичний вигляд
усього транспортеру.
28
Рисунок 2.4 – Будова рами транспортеру
29
На рис. 2.5 показано складальне креслення редуктору приводу
транспортеру. Обертовий рух передається з привідного ролику передається на
шнек, причому вісі цих вузлів взаємноперпенидкулярні. Саме тому в редукторі
наявна конічна зубчаста передача. З огляду на те, що передавальні моменти та
кутові швидкості незначні, шестерні виконано з полімерних матеріалів, що
дозволяє зменшити їх вартість.
Рисунок 2.5 – Будова редуктору приводу транспортеру
На рис. 2.6 показано складальне креслення шнеку. Сам шнек виконано
із поліпропілену, що дозволяє значно підвищити технологічність його
виготовлення та зменшити вартість. Так геометрія витків шнеку забезпечує
30
надійне утримання та просування банок, а змінний діаметр шнеку сприяє
кращому захопленню банок на стрічці транспортеру.
Рисунок 2.6 – Будова шнеку-дистанціонеру
31
.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
3.1 Технологічний розрахунок
Максимальна продуктивність фасувального автомата визначається за
формулою:
3600×�� 3600×12
П = = = 7200 банок/годину
Кд×Кн×��н 1,6×1,4×0,4
де: z - кількість стаканів в башті дозування;
Кд – коефіцієнт, що враховує кількість стаканів, які безпосередньо виконують
наповнення по відношенню до загальної кількості стаканів у башті;
Кн - коефіцієнт, що враховує умови наповнення банки;
τн - тривалість наповнення банки, с.
Потужність на привод дозувальних башен автомату:
�� × �� 521,6 × 4,4
�� = = = 2,7 кВт
1000�� 1000 ∙ 0,85
де Т - крутний момент на валу приводу башен, Н×м;
ω - кутова швидкість обертання башен, рад/с;
η - коефіцієнт корисної дії приводу.
В свою чергу, крутний момент визначається так:
�� = ��1 × ��2 × ∑ ��0 = 1,07 × 1,3 × 473,3 = 521,6 Н ∙ м
де k1 - коефіцієнт, що враховує подрібнення часток сировини, k1 =1,05-1,1;
32
k2 - коефіцієнт, що враховує подрібнення часток сировини, k2 =1,2-1,4;
ΣМ0 - сумарний статичний момент опору переміщенню башен:
∑ ��0 = М1 + М2 + М3 = 248,4 + 172,1 + 52,8 = 473,3 Н ∙ м
М1 - момент опору в підшипниках вертикального валу каруселі;
М2 - момент опору переміщення заслінок мірних ємкостей по копіру:
2�� 2 ∙ 0,1
��2 = ��3 × ��2 × × ��1 = 1,03 × 41,8 × × 0,3 = 172,1 Н ∙ м
���� 0,015
N2 - нормальна реакція від тиску ролика на копір (залежить від ваги продукції
в мірній ємкості, ваги заслінки, розташування і конструкції ролика і
конструкції кулачка);
k3 - коефіцієнт, що враховує додатковий опір переміщенню ролика по копіру
через налипання часток продукції на поверхню копіра, k3 =1,02-1,05;
k - коефіцієнт тертя кочення ролика по копіру;
r - радіус ролика;
R1 - радіус траєкторії переміщення роликів заслінок відносно приводного
вертикального валу;
М3 - момент опору від переміщення шарів сировини в момент виходу банки із
зони заповнення:
��3 = ��0 × ���� × �� × ��2 = 0,0038 × 133,8 × 0,5 × 207,7 = 52,8 Н ∙ м
ρy - тиск продукції в бункері на частину верхнього диску, за формулою Янсена:
��г × �� 0,0172 × 1050
���� = = = 133,8
�� × �� 0,5 × 0,27
де Rг - гідравлічний радіус випускного отвору бункера:
33
��0 0,0038
��г = = = 0,0172 м
П0 0,22
тут F0, П0 - площа і периметр випускного отвору бункера;
ρ - густина сировини;
f - коефіцієнт внутрішнього тертя сировини;
К - коефіцієнт переміщення продукції:
1 − �������� 1 − ������35
�� = = = 0,27
1 + �������� 1 + ������35
де φ - кут природного відкосу сировини.
3.2. Кінематичний розрахунок
3.2.1 Розрахунок черв’ячної передачі приводу башти
Частота обрання валу електродвигуна n1=955 об/хв., а за технологічними
вимогами, частота обертання башти n2 повинна складати 30 об/хв.
Таким чином передаточне число буде
n1 955
u 31.8
n2 30
Приймаємо стандартне значення u=31.5.
Можна зробити висновок, що необхідно розрахувати черв’ячну передачу.
Черв'ячні передачі виконують у вигляді редукторів, рідше - відкритими.
Передавальне відношення черв'ячної передачі
i 1 n1 z
2 u,
2 n2 z1
34
де , n и , n - кутові швидкості, рад/хв, і частоти обертання, об/хв,
1 1 2 2
відповідно черв'яка і черв'ячного колеса; z - число зубів черв'ячного колеса;
2
z -число витків (заходів) черв'яка.
1
Частота обертання черв’яка буде:
n1 näâ 0.0023 näâ 955 0.0023 955 952 .8 об/хв.
n 3.14 955
1
1 99.95рад/с
30 30
Частота обертання колеса буде:
n
n 1 955
2 30.3 об/хв.
u 31.5
1 99.95
3.1рад/с
2
u 31.5
Момент на валу черв’яка буде:
P 30 3.0 1000
T1 30 Н*мм
1 3.14 955
Момент на валу колеса буде:
T2 T1 u 30 31.5 0.75 708.75 Н*мм.
Допустиме напруження [σ /
н ]=186 МПа.
Розрахункове напруження буде 186*0,67=125 МПа.
Позначення основних розмірів черв'яка приведені на рисунку 5.1. Зв'язок
між розрахунковим кроком черв'яка модулем т і ходом витка черв'яка
виражається формулою. З таблиці вибираємо модуль m = 5.
35
p
p1 m z1 .=3,14∙5=15,7
z1
Застосовувати черв'яки з лівим напрямом нарізки без спеціальних підстав
не слідує.
Приймемо, що кількість заходів черв’яка z=1.
Тоді кількість зубців черв’ячного колеса буде:
z2 z1 u 131.5 31.5
Ділильний діаметр черв'яка, співпадаючий в некоригованих передачах з
початковим діаметром, беруть кратним осьовому модулю черв'яка:
d d qm,
1 w1
де q d / m - коефіцієнт діаметра черв’яка.
1
d1=10 ∙ 5 =50
Для скорочення числа розмірів фрез для нарізування черв'ячних коліс в
стандарті обмежені значення q (табличне значення у довідниках).
Ділильний кут підйому витка черв'яка γ пов'язаний з z1 і q
співвідношенням:
z
tg 1
=1÷10=0,1
q
Згідно таблиці приймемо значення коефіцієнту q=10.
Діаметр вершин витків черв'яка (при коефіцієнті висоти головки,
рівному одиниці)
d d 2m m(q 2) 510 2 60
a1 1
Діаметр западин витків черв'яка (при коефіцієнті радіального зазору 0,2m)
36
d f 1 d1 2,4m m(q 2,4) 510 2,4 38
Довжину нарізаної частини черв'яка b1 приймають:
при z1=1 або 2 b 110,06z m; (11 0.06 31.5)5 64.45
1 2
при z1=3 або 4 b1 12,50,09z2 m;
Черв'ячне колесо. Перетин черв'яка і черв'ячного колеса площиною,
перпендикулярною до осі черв'яка.
Ділильний діаметр черв'ячного колеса:
d2 d z m 31.5 5 157.5
w2 2
Діаметр вершин зубів черв'ячного колеса (при коефіцієнті висоти головки,
рівному одиниці):
d d 2m m(z 2) 531.5 2 167.5
a2 2 2
Діаметр западин зубів черв'ячного колеса (при радіальному зазорі 0,2m):
d f 2 d2 2,4m m(z2 2,4) 531.5 2,4 145.5
Найбільший діаметр черв’ячного колесу:
30
6m
d d 167.5 177.5
aM 2 a2
z 3
1 2
Ширину вінця колеса b2 рекомендується приймати по співвідношеннях:
при z1=1÷2 b2 0,75d ; 0.7560 45
a1
при z1=4 b2 0,67d
a1
37
Умовний кут обхвату 2δ черв'яка вінця колеса визначається точками
перетину дуги кола діаметром d' = da1-0,5т з контуром вінця (див. рис. 4.2):
45
b
sin 2 = 0,78
da1 0,5m 60 0,5 5
Коефіцієнт корисної дії черв'ячного редуктора з урахуванням втрат в
зачепленні, в опорах і на розбризкування і перемішування масла:
tg tg11019'
(0,950,96) 0.95 0.88
tg( p) tg11019'10
де p - приведений кут тертя, визначуваний дослідним шляхом.
Швидкість ковзання (м/с), яка є геометричною різницею окружних
швидкостей черв'яка і колеса, визначають по формулах:
3,9
v
v 1 886,3
s 0
cos cos11
або
v v2 2
s 1 v2 =√3,9+0,4 =15,21+0,16=3,9
де v 0,5 d 103 і v 0,5 d 103 - окружні швидкості черв'яка і колеса, м/с;
1 1 1 2 2 2
ω1 і ω2 - кутові швидкості черв'яка і колеса, рад/с; d1 і d2 - ділильні діаметри
черв'яка і колеса, мм. v1=0,5∙156,6∙50∙103 =3915∙103 =3,9
v2=0,5∙1,6∙500∙103 =400∙103 =0,4
Розрахунок на контактну витривалість ведуть як проектувальний,
визначаючи необхідну міжосьову відстань:
38
2
z 0,463
a 2
w 1 3 Tp2Eï ð
q z2
H
q
де z2 - число зубів черв'ячного колеса; q – коефіцієнт діаметру черв'яка;
- контактна напруга, що допускається; Тр2 = Т2K - розрахунковий момент
H
на валу черв'ячного колеса; 2E E
E 1 2 - приведений модуль пружності (E
ï ð 1 –
E1 E2
модуль пружності матеріалу черв’яка, Е2 - те ж, вінця черв'ячного колеса).
Формула справедлива при будь-яких взаємно узгоджених одиницях
вимірювання вхідних в неї величин.
При іншому значенні δ числових коефіцієнтів у вказаних формулах слід
помножити на коефіцієнт:
100
k
2
Дані по вибору коефіцієнта навантаження К приведені в довідниках.
На початку розрахунку заздалегідь приймають q=8 або 10, а для
слабонавантажених передач (Т2 ≤ 300 Нм) q=12,5 або 16.
Значення вибирають по довідниках, заздалегідь приймаючи vs=2,5-
H
4м/хв.
Приведений модуль пружності Епр визначають по відомих значеннях
модулів пружності матеріалів черв'яка і вінця черв'ячного колеса. Для сталі
Е 5
1≈2,15·10 МПа; для чавуну Е2≈(0,885÷1,18) 105 МПа; для бронзи
Е3≈(0,885÷1,13) 105 МПа (більші значення - для твердої безолов’яних бронзи).
Середні значення модуля пружності чавуну і бронзи приблизно однакові,
тому для поєднання матеріалів сталь-бронза і сталь-чавун формулу можна
39
спростити, ввівши середнє значення Епр≈1,32·105 МПа:
2
z 170
a 2
w 1 3 T2K
q z2 H
q
де Т2 - в Н·мм; aw - в мм; - в МПа.
H
Розраховане значення міжосьової відстані буде, мм:
2
100 170
aw 13 172,5 1.2 75,4
10 100
125
10
Після визначення aw слід знайти модуль зачеплення із співвідношення,
мм:
2 75,4
2a
m w 1,37
q z 10 100
2
Приймаємо m=2.
Якщо в завданні на проектування обумовлено, що проектований редуктор
призначений для серійного випуску тоді слід погоджувати з ГОСТом не тільки
т і q але і величини aw, z1 і z2 (див. довідник).
Перевіримо значення міжосьової відстані:
mz2 q 2(100 10)
a 110 мм.
w
2 2
Після остаточного встановлення параметрів зачеплення слід уточнити
коефіцієнт навантаження і напругу (якщо воно залежить від швидкості
ковзання), що допускається, і перевірити розрахункову контактну напругу.
При будь-якому поєднанні матеріалів черв'яка і колеса:
40
1,31 T2KEï ð
H H .
d2 d1
При сталевому черв'яку і черв'ячному колесі, що виготовленому з чавуну
або має бронзовий вінець:
475 T K
H 2 H
d2 d1
aбo
3
z
T2K
2
1 3
170 q 170 172.5 103 1.1910 1
243,4
H z a3 H
2 10 1103
w
q
де і -в МПа; d1, d2, aw - в мм і Т2 - в Н·мм.
H H
Розрахунок зубів черв'ячного колеса на витривалість по напрузі вигину
(зуби колеса володіють меншою міцністю, чим витки черв'яка) виконують по
формулі:
1,2T KY 0,6F KY 1.2 172,5 10 3 1.19 11,54 1
F 2 F t 2 F
2 F 157 ,9< 200
2
z2b2m b2m 100 45 2
.
де - розрахункова напруга вигину; Т2К - розрахунковий момент на валу
F
черв'ячного колеса; Ft2 - окружна сила на черв'ячному колесі; Л - коефіцієнт
навантаження; величину Ft2 визначають по відомому моменту на валу
черв'ячного колеса:
2T 2 172,5
F 2 = 0,69
t2
d 500
2 .
41
YF - коефіцієнт форми зуба, що приймається по таблиці з довідника
залежно від еквівалентного числа зубів черв'ячного колеса:
z 100
z 2 11,54
v 3 cos3 110
cos
ξ - коефіцієнт, що враховує ослаблення зубів в результаті зносу; для
закритих передач ξ=1,0, для відкритих передач ξ=1,5; - напруга вигину,
F
що допускається ( - при роботі зубів однієї сторони, - при роботі
0F 1F
зубів обома сторонами.
Для виготовлення черв'яків застосовують середньовуглецеву
конструкційну сталь (сталь 45, 50) і різні марки легованої сталі (12ХНЗА, 15Х,
20Х, 20ХНЗА - цементуємі, а потім гартовані; 40Х, 40ХН, 30ХГС, 35ХМ - що
піддаються гарту або поліпшенню; 38ХМЮА - що азотується). Термічна або
термохімічна обробка черв'яка до твердості вище HRC 45 і подальше
шліфування або полірування дозволяють підвищити напругу, що
допускається, для черв'ячних пар.
Деталь «Зубчасте колесо» можна обробити за таким маршрутом:
005 – Ковальська.
010 – Транспортна.
015 – Термообробка.
020 - Транспортна
025 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 40/20Н9 та 104h14/40 начорно;
обточування зовнішнього циліндричного діаметру 40 до кулачків
начорно;
розточування центрального отвору 20Н9 начорно на прохід;
проточування виточки R1,6/40 начисто та розточування фаски.
42
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трьохкулачковий).
030 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 40/20Н9 та 104/40 на частині, що залишилась ;
обточування зовнішнього діаметру 104 на частині, що залишилась
начорно;
проточування виточки 1,6/40;
розточування та обточування фасок.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К20; Патрон трьохкулачковий).
035 - Транспортна
040 – Термообробка (нормалізація)
045 - Транспортна
050 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торців 40/20Н9 та 104/40;
розточування центрального отвору 20Н9 під протягування;
розточування фаски в отворі.
(Токарно-гвинторізний верстат; Патрон трьохкулачковий).
055 – Горизонтально-протяжна:
протягування шпонкового отвору 20Н9/6N9.
(Горизонтально-протяжний 7Б55; Опора жорстка 7620-0119 МН112-63).
060 – Зубофрезерна:
фрезерування 50 зубців m=2 під шліфування.
(Зубофрезерний напівавтомат 5306К; Пристрій с77502-4003).
065 - Очисна:
очищення задирок на торцях зубців.
(Напівавтомат для зняття задирок 5525; Оправка при верстаті).
070 – Контрольна
075 - Транспортна
080 – Термообробка (загартування зубців ТВЧ)
085 - Транспортна
43
090 – Кругло-шліфувальна:
шліфування зовнішнього діаметру 104 начисто.
(Круглошліфувальний верстат 3М167; Оправка розтискна С7160-4002)
095 – Зубошліфувальна:
шліфування 50 зубців начорно і начисто.
(Зубошліфувальний напівавтомат високої точності 5В835; оправка ф55 С7570-
4006).
100 - Транспортна
105 - Мийна
110 - Транспортна
115 – Контрольна
СГД
Маршрут обробки деталі "Зубчасте колесо" представлено нижче.
44
. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ
Надійність технологічного обладнання є однією з ключових
характеристик, що визначають ефективність сучасних харчових виробництв.
У виробництві м’ясних консервів безперервність та ритмічність
технологічного процесу мають принципове значення, оскільки будь-які
відхилення у режимах дозування, подачі та подальшої термічної обробки
можуть впливати не лише на економічні показники, але й на стабільність
показників безпечності та якості готової продукції. Тому дослідження
надійності окремих вузлів технологічних ліній є важливою складовою
системного контролю виробництва.
Автомат фасування тушонки в жерстяні банки є центральною ланкою
ділянки дозування і визначає темп роботи наступних операцій – закатування
та стерилізації. Конструктивно він включає механізм накопичення та подачі
банок, зірочку (орієнтуючий розподільний механізм) та карусель наповнення.
Узгодженість роботи цих вузлів забезпечує безперервність потоку банок та
рівномірність їх заповнення. Водночас саме у зоні переходу банки через
зірочку на карусель наповнення спостерігається підвищена імовірність відмов,
пов’язаних із порушенням правильного позиціонування банки.
Типовим відхиленням у роботі даного вузла є перекіс або защемлення
банки у кишені зірочки, що призводить до зупинки автомата та необхідності
ручного втручання оператора. Ці зупинки, як правило, не супроводжуються
пошкодженням обладнання, проте спричиняють втрати часу, нерівномірність
навантаження лінії, зниження доступності обладнання та накопичення банок у
попередніх зонах подачі. Таким чином, вони належать до категорії
експлуатаційних відмов, що впливають на показники продуктивності та
енергоефективності виробництва.
З огляду на це, дослідження частоти та умов виникнення відмов типу
перекосу/защемлення банки у зірочці є необхідним для обґрунтованого
45
вдосконалення режимів роботи автомата, оптимізації налаштувань напрямних
елементів, профілактики зношування деталей та підвищення загального рівня
надійності фасувальної дільниці. Кількісне оцінювання даного виду відмов
дозволяє встановити залежності між технічним станом вузла, параметрами
подачі банок та організаційними факторами, а також визначити заходи,
спрямовані на стабілізацію роботи обладнання.
Методика дослідження впливу швидкості роботи автомата на частоту
защемлення банок зірочкою є наступною. Дослідження проводиться з метою
встановлення залежності частоти експлуатаційної відмови типу
перекосу/защемлення банки у зірочці від режиму продуктивності автомата. В
експерименті аналізується лише один вид відмови, що призводить до повної
або часткової зупинки роботи обладнання, без розгляду інших типів аварійних
або механічних несправностей.
Експеримент виконувався на автоматі фасування тушонки у жерстяні
банки у виробничих умовах. Дослідження проводиться при трьох фіксованих
режимах швидкості обертання каруселі, що відповідають продуктивності:
режим I: 40 банок/хв (базовий, повільний режим);
режим II: 80 банок/хв (номінальний режим роботи);
режим III: 120 банок/хв (підвищений режим продуктивності).
У всіх серіях досліду зберігаються незмінними: діаметр і тип банок,
склад продукту, температура сировини, мастильні умови, стан напрямних та
профіль зірочки. До початку дослідження проводиться візуальна перевірка
відсутності надмірного зносу елементів вузла, що може впливати на результат.
Відмова фіксується у випадках, коли:
банка не займає правильне положення у кишені зірочки;
відбувається її перекіс або заклинювання;
автомат переходить у режим аварійної зупинки;
оператор змушений втрутитися для відновлення подачі.
Кожна подія реєструється у змінному журналі.
46
Для кожного режиму швидкості проводиться серія спостережень не
менше трьох виробничих змін, під час яких фіксуються: загальна кількість
відфасованих банок,кількість випадків защемлення, тривалість простоювання,
пов’язаного з усуненням защемлення.
Таблиця 4.1 – Значення досліджуваних параметрів
Значення параметрів за різних режимів
роботи автомата
Параметри, які досліджувались
режим I: режим II: режим III:
40 банок/хв 80 банок/хв 120 банок/хв
Загальна кількість 12800 24320 32640
відфасованих банок, шт./зміну
Кількість випадків 8 12 16
защемлення, шт./зміну
Середня тривалість усунення 4 4 5
відмови, хв
Загальна тривалість 32 48 80
простоювання, хв/зміну
Як слідує з результатів дослідження, більшій швидкості роботи
фасувального автомату відповідає більші кількість відмов означеного
характеру (защемлення банки). Середня тривалість усунення однієї такої
відмови 4 хв. Загальна тривалість простоювання автомату за зміну теж
збільшується при підвищенні швидкості роботи автомата. В середньому
внаслідок низької надійності подачі банок на карусель автомату втрачається
до 16,7% його загальної продуктивності за зміну.
Використання шнеку-дистанціонеру запропонованої конструкції
дозволяє повністю виключити цей недолік, підвищуючи фактичну
продуктивність автомату до 17%.
47
ВИСНОВКИ
Підвищено надійність роботи карусельного автомату для фасування
м’яса тушкованого шляхом забезпечення безперебійної подачі жерстяної тари
на каруселі автомату завдяки використанню шнеку-дистанціонеру, робота
якого синхронізована із роботою каруселей автомату.
Проаналізовано технічний рівень сучасних фасувальних автоматів та
визначити перспективний шлях підвищення надійності їх роботи .
Розроблено конструкцію шнеку-дистанціонеру, робота якого
синхронізована із роботою каруселей автомату.
Експериментально досліджено вплив способів подачі жерстяної тари на
каруселі автомату на загальну надійність його роботи.
Методи дослідження: в кваліфікаційній роботі магістра
використовувалися експериментальні дослідження у виробничих умовах.
Результати роботи та їх новизна: експериментально досліджено вплив
способів подачі жерстяної тари на каруселі автомату на загальну надійність
його роботи, встановлено, що використання шнеку-дистанціонеру, робота
якого синхронізована із роботою каруселей автомату, дозволяє повністю
усунути випадки затиснення жерстяної тари зірочкою автомату при різних
швидкостях обертання каруселей.
Практичне значення результатів: розроблено конструкцію шнеку-
дистанціонеру, робота якого синхронізована із роботою каруселей автомату;
оцінено економічну ефективність розроблених технічних рішень.
48
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1. for Industry 4.0,” Applied Sciences, vol. 11, no. 15, pp. 1-17, 2021.
2. Laura Greig, “An Analysis of the Key Factors Influencing Farmer’s
Choice of Crop, Kibamba Ward, Tanzania,” Journal of Agricultural Economics, vol.
60, no. 3, pp. 699-715, 2009.
3. Verónica Rodríguez Vicente, and Manuel Francisco Marey Pérez,
“Assessing the Role of the Family Unit in Individual Private Forestry in Northern
Spain,” Scandinavian Journal of Forest Research, vol. 23, no. 1, pp. 53-77, 2008.
4. Andrew Fletcher, Roger Lawes, and Cameron Weeks, “Crop Area
Increases Drive Earlier and Dry Sowing in Western Australia: Implications for
Farming Systems,” Crop & Pasture Science, vol. 67, no. 12, pp. 1268-1280, 2016.
5. Yan Liu et al., “Do Agricultural Machinery Services Promote Village
Farmland Rental Markets? Theory and Evidence from a Case Study in the North
China Plain,” Land Use Policy, vol. 122, pp. 1-13, 2022.
6. A.M. Vieira et al., “SMED Methodology Applied to the Deep Drawing
Process in the Automotive Industry,” Procedia Manufacturing, vol. 51, pp. 1416-
1422, 2020.
7. Ning Wang et al., “An Active Preventive Maintenance Approach of
Complex Equipment Based on a Novel Product-Service System Operation Mode,”
Journal of Cleaner Production, vol. 277, pp. 1-17, 2020.
8. Oğuzhan Yavuz et al., “Reliability Centered Maintenance Practices in
Food Industry,” Procedia Computer Science, vol. 158, pp. 227-234, 2019.
9. Богомолов О.В., Гурський П.В., Богомолова В.П. Курсове та
дипломне проектування обладнання переробних і харчових підприємств:
Навч. посібник для студ. вищих навч. закл. – Х.: Еспада, 2005. – 429 с.
10. Закалов О.В., Закалов І.О, Технологічне обладнання харчових
виробництв. – Тернопіль, 2000. – 406 с.
49
11. Методичний посібник щодо написання та захисту кваліфікаційної
роботи магістра для здобувачів освітнього ступеню магістр спеціальності 133
«Галузеве машинобудування» освітня програма «Обладнання переробних і
харчових виробництв» [Електронний ресурс] / [упоряд. Василь Осипенко,
Олександр Батраченко, Лариса Мізнік, Микола Хандюк ]; М-во освіти і науки
України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 45 с
50