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/6785| Title: | Підвищення питомої продуктивності кутера Л5-ФКБ-М |
| Authors: | Філімонова, Надія Вікторівна Шевченко, Олександр Ігорович |
| Keywords: | кутер;питома продуктивність;вдосконалення;подрібнення;нагрів м’яса;гідродинамічний підшипник |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 11 найменувань, додатків. Роботу викладено на 84 аркушах, вона містить 34 рисунків, 10 таблиць. Мета роботи – підвищення питомої продуктивності кутера шляхом покращення його подрібнювальної здатності при збільшеній кількості ножів в його ножовій головці та використанні підшипників ножового валу із підвищеною несучою здатністю. Об'єкт дослідження – процес подрібнення м’ясної сировини в кутері. Предмет дослідження – вплив кількості ножів в ножовій головці кутера на параметри процесу подрібнення м’ясної сировини. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі: - проаналізувати технічний рівень сучасних кутерів та визначити перспективний шлях підвищення їх питомої продуктивності; - розробити вдосконалені конструкції системи ножового валу кутера та його ножової головки; - експериментально дослідити вплив кількості ножів в ножовій головці кутера на тривалість процесу подрібнення м’ясної сировини та на динаміку її нагріву під час подрібнення. Методи дослідження: в кваліфікаційній роботі магістра використовувалися експериментальні дослідження в лабораторних умовах. Результати роботи та їх новизна: - експериментально досліджено вплив кількості ножів в ножовій головці кутера на тривалість процесу подрібнення м’ясної сировини та на динаміку її нагріву під час подрібнення, встановлено, що збільшення ножів в ножовій головці у 2 рази сприяє підвищенню продуктивності кутера в 1,8 рази, нагрів сировини при цьому не перевищує допустимі норми. Практичне значення результатів: розроблено вдосконалені конструкції системи ножового валу кутера та його ножової головки. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6785 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Шевченко.pdf Restricted Access | 2.4 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 питомої продуктивності кутера Л5-ФКБ-М»
Другий (магістерський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
мПВ43.133025.000 ПЗ
Виконав: здобувач вищої освіти
2 курсу, групи мПВ-43
спеціальності 133 Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(освітня програма)
Олександр ШЕВЧЕНКО
(ім’я та прізвище)
Керівник Надія ФІЛІМОНОВА
(ім’я та прізвище)
Рецензент Олексій КОЗІЙ
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2025
2
3
РЕФЕРАТ
Обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 5
розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 11 найменувань,
додатків. Роботу викладено на 84 аркушах, вона містить 34 рисунків, 10 таблиць.
Мета роботи – підвищення питомої продуктивності кутера шляхом
покращення його подрібнювальної здатності при збільшеній кількості ножів в
його ножовій головці та використанні підшипників ножового валу із підвищеною
несучою здатністю.
Об'єкт дослідження – процес подрібнення м’ясної сировини в кутері.
Предмет дослідження – вплив кількості ножів в ножовій головці кутера на
параметри процесу подрібнення м’ясної сировини.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити задачі:
- проаналізувати технічний рівень сучасних кутерів та визначити
перспективний шлях підвищення їх питомої продуктивності;
- розробити вдосконалені конструкції системи ножового валу кутера та
його ножової головки;
- експериментально дослідити вплив кількості ножів в ножовій головці
кутера на тривалість процесу подрібнення м’ясної сировини та на динаміку її
нагріву під час подрібнення.
Методи дослідження: в кваліфікаційній роботі магістра використовувалися
експериментальні дослідження в лабораторних умовах.
Результати роботи та їх новизна:
- експериментально досліджено вплив кількості ножів в ножовій
головці кутера на тривалість процесу подрібнення м’ясної сировини та на
динаміку її нагріву під час подрібнення, встановлено, що збільшення ножів в
ножовій головці у 2 рази сприяє підвищенню продуктивності кутера в 1,8 рази,
нагрів сировини при цьому не перевищує допустимі норми.
4
Практичне значення результатів: розроблено вдосконалені конструкції
системи ножового валу кутера та його ножової головки.
Ключові слова: кутер, питома продуктивність, вдосконалення,
подрібнення, нагрів м’яса, кутерування, гідродинамічний підшипник .
ABSTRACT
Scope of work. The master’s qualification thesis consists of an introduction,
chapters, conclusions, a list of references comprising 11 sources, and appendices. The
thesis is presented on 84 pages and contains 34 figures and 10 tables.
The aim of the work is to increase the specific productivity of the cutter by
improving its chopping capacity through an increased number of knives in the knife
head and the use of knife-shaft bearings with enhanced load-carrying capacity.
Object of the study – the process of comminuting meat raw material in a cutter.
Subject of the study – the influence of the number of knives in the cutter knife
head on the parameters of the meat comminution process.
To achieve the stated aim, the following tasks must be solved:
to analyse the technical level of modern cutters and determine a promising way to
increase their specific productivity;
to develop improved designs of the cutter knife-shaft system and its knife head;
to experimentally investigate the effect of the number of knives in the cutter knife
head on the duration of the meat comminution process and on the dynamics of its
heating during comminution.
Research methods: the master’s thesis employed experimental studies conducted
under laboratory conditions.
Results and novelty:
the influence of the number of knives in the cutter knife head on the duration of
the meat comminution process and on the dynamics of its heating during comminution
was experimentally investigated; it was established that doubling the number of knives
5
in the knife head increases the productivity of the cutter by 1.8 times, while the heating
of the raw material remains within acceptable limits.
Practical significance of the results: improved designs of the cutter knife-shaft
system and its knife head have been developed.
Keywords: cutter, specific productivity, improvement, comminution, meat
heating, cutter processing, hydrodynamic bearing.
6
ЗМІСТ
ВСТУП ...................................................................................................................... 8
РОЗДІЛ 1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ І
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ КУТЕРА .................................. 9
РОЗДІЛ 2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП 17
ДІЇ МАШИНИ……………………………………………………………………17
РОЗДІЛ 3. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА .......................................................... 24
3.1 Технологічні розрахунки кутера ................................................................... 24
3.2 Кінематичні розрахунки кутера ..................................................................... 28
3.2.1 Розрахунок зубчасто-ремінної передачі приводу ножового валу ........... 28
3.2.2 Розрахунок черв’ячної передачі приводу чаші ......................................... 35
3.3 Розрахнок на міцність деталей кутера ........................................................ 433
3.4 Енергетичні розрахунки кутера ................................................................. 4646
3.5 Розрахунок гідродинамічних підшипникових опор ножового валу ......... 48
3.6 Технологічні розрахунки виготовлення деталі .......................................... 544
РОЗДІЛ 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ .................................................. 73
РОЗДІЛ 5. МОНТАЖ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА ТЕХНІЧНЕ
ОБСЛУГОВУВАННЯ КУТЕРА .......................................................................... 76
ВИСНОВКИ ........................................................................................................... 83
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................ 84
7
ВСТУП
У сучасних умовах до роботи виробничих підприємств висуваються
підвищені вимоги щодо ефективного використання матеріальних і трудових
ресурсів. Успішність діяльності підприємства безпосередньо залежить від рівня
виконання цих вимог та ступеня їх суворості. Такий підхід зумовлений
актуальними тенденціями розвитку виробництва, орієнтованого на економію
ресурсів та енергії.
Серед галузей харчової промисловості важливе місце займає м’ясна
промисловість. Її основною продукцією є ковбасні вироби. Варто зазначити, що
на сьогодні використовуються різноманітні технології виробництва ковбас, які
значно відрізняються від тих, що застосовувалися у ХХ столітті, насамперед за
типом сировини. Водночас ключові технологічні операції продовжують
виконуватися з використанням устаткування, відомого ще з минулих часів. Одним
із найважливіших видів такого обладнання в м’ясопереробній галузі, як і раніше,
залишається кутер.
Широке використання кутерів, висока їх вартість та значення для кількості
та якості виготовленої продукції обумовлює необхідність подальшого пошуку
шляхів підвищення ефективності їх використання. Найбільш раціональним може
бути такий підхід, при якому беруться до уваги усі наявні чинники понесення
матеріальних та інших витрат при експлуатації цих машин.
Для розвитку українського харчового машинобудування особливо
актуальним є пошук шляхів вдосконалення кутерів вітчизняних марок Л5-ФКБ та
Л5-ФКМ, зокрема, в частині підвищення їх питомої продуктивності. Вирішення
цих задач і висвітлено в даній роботі.
8
РОЗДІЛ 1. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ І
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ВДОСКОНАЛЕННЯ КУТЕРА
Кутер – це машина для середнього, тонкого та надтонкого подрібнення
м'ясної сировини. В сучасних умовах кутер вважається найбільш відповідальною
машиною у технологічній лінії по виготовленню ковбасних виробів. Це
пояснюється декількома причинами: можливістю технологічно замінити декілька
видів технологічного обладнання (вовчок, фаршмішалку, емульситатор);
визначальним впливом роботи кутера на якість готового продукту; можливістю
ефективного вакуумування сировини; вартістю самої машини, що значно
перевищує вартість інших видів технологічного обладнання лінії тощо.
З огляду на це значна увага приділяється забезпеченню ефективної роботи
кутерів, довговічності вузлів та зручності в експлуатації, зменшенню витрат
матеріальних ресурсів.
Основним вузлом, параметри роботи якого здійснюють визначальний вплив
на роботу всієї машини, визнано ножову головку кутера. Від її параметрів
залежать: продуктивність кутера; вологовміст, нагрів та ступінь подрібнення
готового продукту; величина споживаної енергії.
Вітчизняні моделі кутерів Л5-ФКБ та Л5-ФКМ випускаються тривалий час
та зарекомендували себе як ефективні та надійні машини, що відрізняється
простотою експлуатації, невеликою вартістю та експлуатаційними витратами.
Випуск цих машин було налагоджено на Черкаському машинобудівному заводі
(ВАТ «Темп»), а потім на ПП «Алнат». Кутери Л5-ФКБ/М успішно
експлуатуються багатьох на м'ясопереробних підприємствах України та
ближнього зарубіжжя.
Вітчизняні кутери представлені моделями Л5-ФКБ-М та Л5-ФКМ-М
(рис.1.1). Кутери не вакуумні, із об’ємами чаші відповідно 250 л та 125 л. Частоту
обертання ножового валу підвищено відповідно до 3600 об/хв. та 4200 об/хв.
Ножова головка містить 6 ножів. Централізована система мащення
9
підшипникових опор відсутня. Гідравлічний привод вузлів та агрегатів –
відсутній. В опорах ножового валу використовуються однорядні шарикові
підшипники кочення.
Рисунок 1.1 – Кутери Л5-ФКБ-М та Л5-ФКМ-М
Відома конструкція кутеру CutMaster фірми GEA. Кутер (рис. 1.2) може
виконуватись у звичайному та вакуумному виконанні. Об’єм чаші кутера 330 л та
500 л. Кутер має централізовану систему змащування підшипникових опор
ножового валу та гідравлічну систему живлення приводів підйомника,
вивантажувача, кришки чаші та кришки ножової головки.
Рисунок 1.2 - Конструкція кутеру CutMaster компанії GEA
10
Відома конструкція кутеру Swopper фірми ALPINA. Кутер (рис. 1.3) може
виконуватись у звичайному, вакуумному та варочному виконанні.
Рисунок 1.3 - Конструкція кутеру Swopper фірми ALPINA
Об’єм чаші кутера - від 120 л до 550 л. В кутері наявна гідравлічна система
живлення приводів підйомника, вивантажувача, кришки чаші та кришки ножової
головки. Керування роботою кутера здійснюється з виносного пульта із
сенсорним екраном. Кутер виготовляється із нержавіючої сталі, обробки
зовнішніх поверхонь кутеру сприяє кращій санітарній обробці.
Відома конструкція кутеру, яка оснащена гідроприводом механізмів
завантаження та вивантаження сировини та прямим приводом ножового валу.
З метою зменшення шуму при роботі кутеру конструкція обладнана
шумопголинаючим облицюванням (рис. 1.4).
Відомі кутери фірми Kilia (рис. 1.5), які мають централізовану систему
мащення ножового валу. Ножовий вал встановлено в підшипниках кочення (рис.
1.6). Підшипникові вузли з’єднано мережею трубопроводів із насосом, який,
відповідно до керуючої програми, подає під тиском густе мастило до точок
мащення. Така конструкція кутеру дозволяє спростити технічне обслуговування
та заощадити на оплаті праці оператору.
11
Рисунок 1.4 – Конструкція кутеру із зниженим рівнем шуму
Рисунок 1.5 – Конструкція кутеру фірми Kilia
Серед інших, відомо конструкцію ножового блоку фірми Laska, яка
дозволяє швидко переналагоджувати положення ножів з метою оптимізації
зазорів між лезами ножів та поверхнею чаші кутеру (рис. 1.7). ножовий блок
складається із диску та планшайби, поміж якими встановлюються ножі. Виліт
ножа регулюється шляхом його повороту відносно нерухомого циліндричного
12
пальця під час повороту диску 13 відносно планшайби 12 внаслідок обертання
гвинтів 24.
Рисунок 1.6 – Система мащення ножового валу
Рисунок 1.7 – Устрій ножового блоку
13
Відомий кутер, який має ніж, що містить пластину з різальною кромкою,
пластина ножа додатково оснащена зміцнюючими перемичками (патент України
на винахід № 10252 кл. B 02 С 18/20, 2005).
У промисловості вже відомі різні моделі кутерів, кожен з яких має унікальні
конструктивні особливості. Один з варіантів кутера містить станину, ножовий вал
із ножами, а також камеру для підведення рідини.
Існує також кутер, який включає основу, чашу, вал із ножовим пакетом і
привід. Особливістю цього пристрою є механізм для розсікання та усунення
турбулентності потоку.
Кутер Laska вирізняється ножовою головкою, що складається з ножових
блоків. Кожний блок має нерухомі штифти та рухомі сухарі, які переміщуються у
пазах за допомогою гвинтів, вкручених у планшайбу. Для регулювання зазору між
лезами ножів і поверхнею чаші використовується поворот ножа навколо
нерухомого штифта. На кожну планшайбу встановлюють два ножі з одного її
торця, причому кожен ніж має два посадкові отвори, один з яких подовжений
(Fleischkutter. Europäische Patentanmeldung, № 0312748A, B02C18/20, 1989).
Ще одним прикладом є кутер, оснащений спеціальною насадкою. Вона
включає робочу поверхню, ущільнення, кронштейн та кріпильні елементи.
Насадка розташована таким чином, що її робоча поверхня збігається з ділянкою,
де відбувається різання сировини – від початку контакту ножів із матеріалом до
найнижчої точки чаші (патент України на винахід № 50688, клас B02C18/00,
2010).Серед інших слід виділити конструкції кутерів із двома ножовими
головками. На рис. 1.8 показано кутер CutMaster Duо. Дві окремі ножові головки
приводяться в дію від окремих електродвигунів. Використання двох ножових
головок дозволяє майже удвічі збільшити продуктивність кутеру при
виготовленні сухих ковбас. Але внаслідок подвійної кількості ножових валів,
станин, підшипникових опор, приводів значно ускладняється конструкція кутеру
та збільшується його вартість.
14
Рисунок 1.8 - Конструкція кутеру CutMaster Duо фірми GEA
Відомий кутер із двома ножами головками фірми Seydelmann (рисунок
1.9). Він має 2 ножових вали та 550 літрову чашу з неіржавіючої сталі.
Рисунок 1.9 - Кутер фірми Seydelmann із двома ножовими головками
Конструкція виконана переважно з неіржавіючої сталі. Обслуговування
відбувається за допомогою хрестоподібного перемикача. Наявна окрема
цифрова індикація в облицюванні з неіржавіючої сталі. Шумопоглинаюча
кришка виконана із спеціальної прозорого пластику. Виштовхувач продукту,
15
шумопоглинаюча кришка і головна кришка гідравлічно керовані. Нижня
частка станини закрита і оснащена отвором для вентиляції.
З наведено огляду можна зробити наступні висновки.
Відомо низку моделей кутерів та їх робочих вузлів. На даний час є
невирішеним питання суттєвого підвищення кількості ножів в різальному
комплекті кутера без надмірного ускладнення конструкції машини. Відомі моделі
кутерів із двома ножовими головками мають занадто високу складність та
вартість.
В той же час сучасні західні моделі кутерів оснащуються гідравлічними
системами приводів допоміжних вузлів та агрегатів та централізованими
системами мащення підшипникових опор. Це сприяє зменшенню експлуатаційних
витрат, підвищенню продуктивності роботи кутера та покращенню зручності його
обслуговування.
Актуальним є розробка заходів, що дозволять спростити конструкцію
кутерів із подвійним різальним комплектом та забезпечити покращення інших
вказаних показників машини.
З цією метою слід розробити як загальне компонування вдосконаленої
моделі кутера так і нові, адаптовані конструкції його вузлів.
16
РОЗДІЛ 2. ОПИС ПРОПОЗИЦІЇ. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП ДІЇ
МАШИНИ
Кутер Л5-ФКБ є ротаційною м'ясорізальною машиною періодичної дії,
призначеною для остаточного тонкого подрібнення і фаршеприготування
варенокопчених, напівкопчених, сирокопчених, варених, ліверних ковбас, а також
сосисок і сардельок.
На кутері Л5-ФКБ допускається подрібнення охолодженого від -1°С до -
5°С м'яса на шматках не більш 0,5 кг, а також заморожених блоків розміром
190×190×75 мм, температура їх не повинна бути нижчою -8°С.
Кутер повинен експлуатуватися в закритих виробничих приміщеннях з
температурою в робочій зоні в холодний період року +13-19°С, в теплий період
року +15 – 26°С і з відносною вогкістю повітря не більше 75 %.
Обертання чаші здійснюється через двигун, клинопасову передачу і
черв'ячний редуктор. У черв'ячному редукторі на спільному валу розташована
муфта, яка дозволяє вручну повернути чашу (робочий напрям обертання – проти
годинникової стрілки).
Це дає можливість зручно розташувати ножі над зливною пробкою під час
санітарної обробки та промивання чаші.
Ножовий вал приводиться в рух двигуном через клинопасову передачу.
Для безпеки роботи та запобігання викиду фаршу, що готується, верхня
частина чаші у зоні ножів закривається кришкою. Кришка у піднятому положенні
опирається на регульований упор, який знаходиться на верхній кромці центру
чаші.
Між кришкою і чашею встановлюється щільний зазор до 0,3 мм, який
забезпечується прокладками між станиною та кронштейном для фіксації кришки.
Кришку відкривають за допомогою ручки, розташованої на зовнішній стороні
захисного листа.
У верхньому положенні тарілки вивантажник знаходиться в неробочому стані.
Основним функціональним елементом вивантажника є диск.
17
Після досягнення потрібної дози подачу води зупиняють за допомогою
кнопки «0», а за допомогою кнопки «R» виконують скидання показників
індикатора.
Електрообладнання, встановлене на кутері, забезпечує захист від проникнення
вологи, однак під час експлуатації слід уникати прямого контакту з водою. Під час
миття кутера пульт обов'язково потрібно закрити.
Таблиця 1. Технічні характеристики кутера Л5-ФКБ
№ Найменування показника Значення
1. Геометрична місткість чаші, м3, не менше 0,250
2. Технічна продуктивність по основній сировині при
тривалості циклу не більше 5 хв. кг/ч, не менше 2250
3. Коефіцієнт завантаження чаші, не більш
- по основній сировині 0,6
- по мороженій сировині 0,4
4. Маса завантаження, кг, не більш
- 150
- 75
5. Кількість пар ножів, шт. 3
6. Тривалість циклу, хв. 4-7
7. Швидкість різання, м/с 10-80
8. Частота обертання ножового валу, об/хв 300-3700
8. Встановлена потужність, кВт, не більш 50,7
9. Габаритні розміри кутера, мм, не більш
- 3600
- 2150
- 2300
10. Маса кутера, кг, не більш 3123
18
11. Напруга мережі трифазного змінного струму із заземленою
нейтралью, В 380+38
12. Частота мережі, Гц 50+1
Щоб уникнути виходу з ладу силових контактів пускачів підключення
живлення на електродвигун приводу ножів не допускати перемикання швидкості з
більшої (ІІ ) на меншу (І) при незавантаженій чаші.
В процесі експлуатації періодично перевіряти стан контактів силового
ланцюга. Під час профілактичних оглядів електроустаткуванні (один раз в місяць)
підтягати кріпильні і контактні гвинти електроапаратів. Стежити за станом ізоляції
всіх ланцюгів опору ізоляції кожної фази щодо корпусу при напрузі мегаомметра
500В, повинно бути не менше 1 МОм.
Кутер функціонує наступним чином (рис. 2.1–2.7). Спершу активується
привід кришки ножової головки 27, який закриває ножову головку 8 кришкою 24
для забезпечення вимог безпеки праці. Одночасно запускається автоматична
система змазування пар тертя 30, насос якої подає мастило з ємності 33 через
трубопроводи 32 і фільтри 34 до підшипників ножового валу 5, редуктора
приводу чаші 26, а також механізмів завантаження 28 та вивантаження 29.
Система контролює кількість і температуру мастила за допомогою датчиків рівня
35 та температури 36.
Далі вмикається привід ножового валу 25, і ножовий вал 3, розміщений у
підшипниках ковзання 5, починає обертатися. Після цього активується привід
чаші 26, що приводить чашу 2 в обертальний рух. Через механізм завантаження
28 у чашу завантажується сировина, а подача води, льоду чи інших компонентів
відповідно до рецептури здійснюється через дозатори 37.
Процес подрібнення сировини починається завдяки ножам 12, що закріплені
на ножовій головці 8. За допомогою системи керування 38 задаються такі
параметри, як частота обертання чаші 2 і ножового валу 3, тривалість процесу
подрібнення та інші характеристики. Після завершення встановленого часу
19
обробки активується механізм вивантаження 29, який забезпечує видалення
обробленої сировини з чаші 2. На цьому цикл обробки завершується. Далі можна
виконати подальшу обробку наступних порцій сировини або провести санітарне
очищення кутера.
Для забезпечення необхідного зазору між поверхнею чаші 2 та різальними
кромками ножів 12 у конструкції ножового блоку 10 передбачено механізм
регулювання положення ножів. Це здійснюється шляхом обертання гвинта 14 у
різьбовому отворі 23 планшайби 11, що викликає переміщення сухаря 13 у пазу
19 уздовж осі гвинта 14 і, відповідно, поворот ножа 12 навколо штифта 16. Вільне
обертання ножа 12 забезпечується завдяки подовженій формі отвору 18. З іншого
боку планшайба 11 має аналогічну конструкцію, яка дозволяє регулювати
положення обох ножів 12 ножового блоку 9.
28 29 2 24 27 4 37 3
1 36 30 31 26 34 33 35 31 32 36 38 25
Рисунок 2.1 – Конструкція кутеру
20
8 9 10 32 2 3 32 4 25
А
Рисунок 2.2 – Конструкція ножового валу
Як відомо, застосування підшипників ковзання з гідродинамічним
мащенням дозволяє ефективно знижувати вібрації ротору. Завдяки цьому, у
запропонованій корисній моделі можна виготовляти станину (корпус) кутера з
меншою масою та меншою жорсткістю в порівнянні з використанням
підшипників кочення (згідно з відомими аналогами). Це відкриває можливість
створювати зварні корпуси кутерів замість литих, що робить виготовлення
доступним навіть для умов малих підприємств.
A 5 4 3
9 10 7 6
Рисунок 2.3 – Конструкція підшипників
21
dd
DD
ll
LL
12 19 Б 13 17 16 12
А
А Б
16 18 13 19
Рисунок 2.4 – Конструкція ножового блоку
Використання підшипників ковзання і ножової головки зазначеної
конструкції дає змогу підвищити коефіцієнт завантаження чаші кутера.
Наприклад, для моделі Л5-ФКБ при незмінному значенні d параметр D зменшився
з 115 мм до 85 мм, l — з 90 до 52 мм, а L — зі 100 до 70 мм. Це сприяє
збільшенню коефіцієнта завантаження чаші з 0,6 до 0,75, що в свою чергу
відповідає умовному зростанню об’єму чаші з 250 л до 312 л, залишаючи
коефіцієнт завантаження на рівні 0,6.
А-А
18 13 22 14 12
В В
15 19 20 21 23
Рисунок 2.5 – Конструкція ножового блоку
22
17 16 Б-Б 11
Рисунок 2.6 – Конструкція ножового блоку
14 13 В-В 16 11
23
23
16 13 14
Рисунок 2.7 – Конструкція ножового блоку
Конструкція підшипників ковзання у вигляді концентричних втулок сприяє
покращенню ефективності гасіння вібрацій.
Використання підшипників ковзання із спеченої бронзи усуває потребу в
додатковому змащенні, оскільки такі підшипники є самозмащувальними завдяки
своїм властивостям.
Кутер складається з корпусу (1), усередині якого розташована чаша (2).
Ножовий вал (3) встановлений у корпусі ножового валу (4) на передньому (5) та
задньому (6) підшипниках. На ножовому валу (3) закріплено ножову головку (7),
що включає стакан (8) і закріплені на ньому ножові блоки (9). Стакан (8) має
центральний ступінчастий отвір (10). Ножовий вал (3) приводиться в рух через
привід ножового валу (12) з використанням шківа ножового валу (13), який також
має центральний ступінчастий отвір (14).
23
7
10 3 4 13 14
9 5 8 6
Рисунок 2.8 - Загальний вигляд системи ножового валу
На основі однієї конструкції стає можливим виготовлення кутерів,
адаптованих під замовлення, як зі стандартною кількістю ножових блоків
(наприклад, 3 блоки по два ножі кожний), так і зі збільшеною вдвічі кількістю
ножових блоків (наприклад, 6 блоків), при цьому потрібно лише замінити двигун
приводу ножового валу на більш потужний.
Цей підхід дозволяє значно підвищити питому продуктивність кутера та
суттєво зменшити вартість моделей із подвоєним різальним комплектом.
24
РОЗДІЛ 3.РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
3.1 Технологічні розрахунки кутера
Для визначення експлуатаційних властивостей машини необхідно виконати
технологічний розрахунок. Також, дані технологічного розрахунку можуть бути
використані при кінематичному розрахунку.
Продуктивність кутера можна описати виразом:
3600V 3600V
Q
Ц kз З ПЕР Т В 2КР З.ВАК.
де V – об’єм чаші кутера, заповнений сировиною, м3;
ρ – густина оброблюваної сировини, кг/м3;
τЦ – тривалість циклу обробки, с;
τЗ – тривалість операції завантаження сировини, с;
kз - кількість циклів завантаження;
τТ – тривалість перемішування сировини, с;
τТ – тривалість технологічної обробки (різання) сировини в кутері, с;
τВ – тривалість вивантаження сировини, с;
τКР – тривалість закривання або відкривання кришки чаші, с;
τЗ.ВАК.- тривалість збросу вакууму, с.
Ступінь подрібнення м’ясної сировини визначаємо як:
l1
i l ,
2
де l1 – середнє значення найбільшого лінійного розмір частинки до
подрібнення; l2 – середнє значення найбільшого лінійного розмір частинки після
подрібнення.
25
A а
r R
Рисунок 3.1 - Конструктивні параметри кутера
Подрібнювальна здатність кутера F визначається як:
1 1 z nн
F Kподр ,(1/м)
l шм. пов.н. 2 nч R
де τпов.н. – час між двома сусідніми різальними діями ножів, с;
причому пов.н. 1/ z nн , тут z – кількість ножів;
nн – частота обертання ножів, с-1;
υшм. – лінійна швидкість шматка сировини, м/с,
причому шм. R 2 nч R , тут ω – кутова швидкість чаші, рад/с;
R – радіус чаші, на якому розташовано вказаний шматок сировини, м;
nч – частота обертання чаші, с-1.
За один прохід шматок сировини довжиною l1 буде подрібнено на кількість
шматків l1 F . А згідно завдання кожен шматок сировини l1 має бути
подрібнений на і шматочків - цикл подрібнення слід повторити λ разів:
i
1
. Тепер тривалість τТ може бути визначена як: Т Т , де τ1 –
l1 F
Т
тривалість 1 оберту чаші кутера, с. Тоді тривалість технологічної обробки
сировини в кутері визначається як:
26
bb
1 1 i i 2 n R 2 i R
Т Т ч
nч l1 F nч l1z nн l1z nн
Значення V визначається наступним чином. Об’єм тіла обертання - це
V 2 R Sсеч . Площа такого перерізу (рис. 3.1), як відомо, визначається за
r 2
b
виразом Sсеч sin , де 2 arccos . Тоді об’єм чаші кутера буде
2 180 r
дорівнювати:
2
rн b
V 2 R sin , м3, де 2 arccos
Ч
2 180
r
н
Підставимо виведені залежності у (7) та отримаємо кінцевий вираз по
визначенню продуктивності кутера стандартного виконання (стандартна чаша
об’ємом 250 л та 6 ножів) :
2
r
3600 2 R н
sin
3600V 2 180
QТ
2 i R
Т
l1z nн
l1 2
1800 rн z nн sin 1800 0.02 1050
i 180
3.14 140
650 sin140 2300 кг / год
180
Можна визначити неоднорідність подрібнення в кутері Δі:
l F
i max 1 max Rmax 650
12 .
min l1 Fmin Rmin 50
27
Для кутера розробленої конструкції слід провести перерахунок
продуктивності зважаючи на збільшення кількості ножів із 6 до 12:
3600V l 2
QТ 1800 1 rн z nн sin
Т i 180
3.14 140
1800 0.02 1050 12 50 sin140 4600 кг / год
180
При збільшенні діаметру центрального конусу чаші із 100 мм до 200 мм
необхідно провести перерахунок неоднорідності подрібнення в кутері Δі:
l F R 650
i max 1 max max 6 .
min l1 Fmin Rmin 100
Таким чином, при переході до використання кутера розробленої конструкції
відбувається збільшення продуктивності кутера до 4600 кг/год (у 2 рази) та
покращення однорідності подрібнення сировини у 2 рази.
Відтак, якщо при використанні кутера стандартної конструкції потрібна
кількість машин на дільниці складала 2 шт., то при використанні вдосконаленого
кутера достатнім є використання лише 1 машини.
3.2 Кінематичні розрахунки кутера
3.2.1 Розрахунок зубчасто-ремінної передачі приводу ножового валу
При проектуванні передачі ножового валу слід визначити найбільш
раціональний її тип з метою забезпечення мінімальних непродуктивних витрат
енергії на обертання шківів та максимальної довговічності підшипникових опор
та ножового валу.
28
Не дивлячись на те, що в деяких конструкціях кутерів пропонується
застосовувати пряме з’єднання валу електродвигуна та ножового валу, в даному
випадку слід використовувати передачу, що дасть можливість підвищити частоту
обертання ножового валу по відношенню до валу електродвигуна. Таке
підвищення частоти необхідне з умови забезпечення лінійної швидкості різання
сировини порядку 100 м/с. Зважаючи на те, що максимальний радіус обертання
ножів кутера Л5-ФКБ не перевищує 300 мм, необхідно підвищити частоту
обертання ножової головки із 3000об/хв до 3600об/хв. Для цього слід
використовувати пасову передачу від електродвигуна головного приводу до
ножового валу.
Ремінні передачі класифікують по наступних ознаках.
плоскопасові;
із круглими пасами;
клинопасові;
із поліклиновими пасами;
зубчасто-пасові.
Для порівняння габаритних розмірів ремінних передач наведено розраховані
значення їх параметрів для забезпечення роботи одного і того ж приводу
стрічкового конвеєра (таблиця 3.1).
Таблиця 3.1 Результати підбору пасових передач
Вид пасової передачі а, мм d1, мм d2, мм B, мм F0, H Fn, H
Плоский 1130 140 560 53 240 472
гумовотканний
Клиновий перетину А 378 100 400 50 395 729
Клиновий перетину 264 71 280 53 493 910
SP2
Поліклиновий 218 80 315 42 459 789
перетину К
Зубчастий 218 80 320 30 122 474
29
тут а – міжосьова відстань, мм;
d1 – діаметр ведучого шківа, мм;
d2 – діаметр веденого шківа, мм;
В – ширина шківа, мм;
F – зусилля, що діє на вал, Н.
З таблиці видно, що передача плоским пасом характеризується найбільшою
міжосьовою відстанню і великими діаметрами і шириною шківів. Найменшу
міжосьову відстань мають передачі поликлиновим і зубчастим ременями.
У передачі зубчастим пасом найменша ширина шківа і невелике
навантаження на вали.
Таким чином, для приводу ножового валу кутеру розробленої конструкції
обираємо зубчасто-пасову передачу, яка дозволяє забезпечити мінімальну
довжину шківів, мінімальні навантаження на вали та найбільший передавальний
крутний момент.
Далі представлено розрахунок параметрів зубчасто-пасової передачі.
Споживана потужність електродвигуна:
P 82
Pспож 90 кВт
1 2 0.92 0.99
де η1 =0,92 – коефіцієнт корисної дії передачі;
η1 =0,99 – коефіцієнт корисної дії підшипникових опор.
Обираємо електродвигун 4АМУ250М2 потужністю 90 кВт та частотою обертання
валу 3000 об/хв., діаметр валу електродвигуна 65 мм.
Значення розрахункової потужності:
PP Pспож К р 90 1,2 108 кВт
30
де Кр=1,2 – коефіцієнт режиму роботи.
Модуль паса із трапецеподібним профілем:
103 Pp 1000 108
m 3.5 3 3.53 10.87 мм
n 3600
де n=3600 - частота обертання ножового валу, об/хв.
Приймаємо табличне значення модуля ременя m=10 мм.
За даними таблиці приймаємо число зубців ведучого шківа при n=3600 та
m=10 мм – z1=28 зубців.
Розраховуємо передаточне число передачі:
n2 3600
u 1.2
n1 3000
де n2 = 3600 - частота обертання ножового валу, об/хв.;
n1 = 3000 - частота обертання валу електродвигуна, об/хв.
Число зубців веденого шківа:
z2 z1 u 28 1.2 34 .
Діаметр ділильного кола ведучого шківа:
d1 z1 m 28 10 280 мм.
Діаметр ділильного кола веденого шківа:
31
d2 z2 m 34 10 340 мм.
Мінімальне значення міжосьової відстані між шківами:
d1 d2 280 340
amin 3m 30 340 мм.
2 2
Приймаємо значення а=850 мм, виходячи із конструктивних міркувань при
компоновці вузлів кутера.
Довжина паса:
2 2
/ d2 d1 d2 d1 340 280 340 280
l 2a 2 850 2674 .4 м.
2 4a 2 4 850
Число зубців паса:
l / 2675
z p 85.2
m 3.14 10
Приймаємо табличне значення zр=85 зубців.
Дійсна довжина паса буде:
l z p m 85 3.14 10 2669 мм.
Тоді уточнене значення міжосьової відстані буде, мм:
32
2
d
1 d2 d1 d2 2
a 0.25 l l 2d
2d1
2 2
2
280 340 280 340
0.25 2669 2669 2 2
340 280 847
2 2
Кількість зубців паса в межах кута обхвату із ведучим шківом:
z1 57.3d
z 180 2 d1 28 57.3340 280
0 180 13.7
360 a 360 847
Приймаємо значення z0=14 зубців.
Колова швидкість паса:
d1 n1 280 3000
v 43.2 м/с.
60 1000 60 1000
Розрахункове колове зусилля:
Pp 108
Ftp 2.5 кн..
v 43.2
Номінальне допустиме колове зусилля – w0=42 Н·мм. Коефіцієнт, що
враховує передаточне число – Ku=1. Коефіцієнт, що враховує кількість зубців в
межах дуги обхвату шківа – Kz=1.
Розрахункове питоме колове зусилля:
w w0 Ku K z 42 1 1 42 Н·мм
Лінійна густина (маса) 1 м ременя товщиною 1 мм q=11·10-3 кг/м·мм.
Розрахункова допустима питома колова сила:
33
[w] w q v2 42 11103 43.22 21.47 Н·мм
Розрахункова ширина паса:
Ftp 2.5 1000
b / 116.4
мм.
w 21.47
Фактична ширина паса:
b / 116.4
b 97
Kш 1.2
Відстань від вісі метало тросу до западини між зубцями: δ=0,8 мм.
Значення податливості – λ=16·10-4.
Значення питомої податливості:
16 104
0 16 106
мм/Н
b 100
Поправка на діаметр вершин зубців ведучого шківа:
k1 0.2Ft 0 z1 0.2 2.5 103 16 106 28 0.224 .
Поправка на діаметр вершин зубців веденого шківа:
k 0.2F z 0.2 2.5 103 16 106
2 t 0 2 34 0.272 .
Діаметр вершин зубців ведучого шківа:
da1 d1 2 k1 280 1.6 0.224 278.6 мм.
34
Діаметр вершин зубців веденого шківа:
da2 d2 2 k2 340 1.60.272 338.1 мм.
Початковий натяг паса:
F0 0.1Ft q v2 b 0.10.12.5 103 11 103 100 422 2190 .4 Н.
Сила, що діє на вали:
FB 1.5Ft 1.5 2.5 103 3.75 кН.
Для зручності надягання і заміни шківи перасві педач мають бути
встановлені консольно — на кінці валів і якомога ближче до опори (для
зменшення моменту, що вигинає вал).
Для створення попереднього натягнення паса, компенсації його подовження
при експлуатації в конструкції ремінної передачі має бути передбачене пристрій
для натягнення паса. Звичайний цей пристрій використовують і для вільної
установки нового паса в передачі.
Рекомендують ведену гілку передачі розташовувати зверху для збільшення
кута обхвату при провисанні паса. При установці натяжного ролика його слід
розташовувати на веденій гілці усередині контура передачі.
Щоб уникнути підвищеного зношування шорсткість робочої поверхні шківа
не має бути більше 2,5 мкм.
3.2.2 Розрахунок черв’ячної передачі приводу чаші
Частота обрання валу електродвигуна n1=1460 об/хв, а за технологічними
вимогами, частота обертання чаші n2 повинна складати 15 об/хв.
Таким чином передаточне число буде
35
n1 1500
u 100 ,
n2 15
Приймаємо стандартне значення u=100.
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
де 1, n1 и 2 , n2 - кутові швидкості, рад/хв, і частоти обертання, об/хвил,
відповідно черв'яка і черв'ячного колеса; z2 - число зубів черв'ячного колеса; z1 -
число витків (заходів) черв'яка.
Частота обертання черв’яка буде:
n1 nдв 0.0023 nдв 1500 00023 1500 1497 об/хв.
n1 3.14 1497
1 156,6 рад/с
30 30
Частота обертання колеса буде:
n1 1497
n2 14,97 об/хв.
u 100
1 156,6
2 1,6рад/с
u 100
Момент на валу черв’яка буде:
P 0.37 103
T1 2,3 Н*мм
1 156,6
Момент на валу колеса буде:
T2 T1 u 2,3 100 0.75 172,5 Н*мм.
Допустиме напруження [σ /
н ]=186 МПа.
Розрахункове напруження буде 186*0,67=125 МПа.
36
Позначення основних розмірів черв'яка приведені на рисунку 3.1. Зв'язок між
розрахунковим кроком черв'яка модулем т і ходом витка черв'яка виражається
формулою. З таблиці вибираємо модуль m = 5.
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 1100 100
Ділильний діаметр черв'яка, співпадаючий в некорригованих передачах з
початковим діаметром, беруть кратним осьовому модулю черв'яка:
d1 dw1 qm,
де q d1 / m - коефіцієнт діаметра черв’яка.
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)
da1 d1 2m m(q 2) 510 2 60
Діаметр западин витків черв'яка (при коефіцієнті радіального зазору 0,2m)
d f 1 d1 2,4m m(q 2,4) 510 2,4 38
Довжину нарізаної частини черв'яка b1 приймають:
37
при z1=1 або 2 b 110,06z m; (11 0.06 100)5 85
1 2
при z1=3 або 4 b1 12,50,09z m; 2
Черв'ячне колесо. Ділильний діаметр черв'ячного колеса
d2 dw2 z2m 1005 500
Діаметр вершин зубів черв'ячного колеса (при коефіцієнті висоти головки,
рівному одиниці):
da2 d2 2m m(z2 2) 5100 2 510
Діаметр западин зубів черв'ячного колеса (при радіальному зазорі 0,2m):
d f 2 d2 2,4m m(z2 2,4) 5100 2,4 488
Найбільший діаметр черв’ячного колесу:
6m 30
daM 2 da2 510 520
z1 2 3
Ширину вінця колеса b2 рекомендується приймати по співвідношеннях:
при z1=1÷2 b2 0,75da1; 0.7560 45
при z1=4 b2 0,67da1
Умовний кут обхвату 2δ черв'яка вінця колеса визначається точками
перетину дуги кола діаметром d' = da1-0,5т з контуром вінця:
38
b 45
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
v 3,9
vs
1 886,3
cos cos110
або
vs v2 2
1 v2 =√3,9+0,4 =15,21+0,16=3,9
де v1 0,51d1103 і v 3
2 0,52d210 - окружні швидкості черв'яка і колеса, м/с; 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:
2
z
2 0,463
aw 1 3 Tp2Eï ð
q z2
H
q
39
де z2 - число зубів черв'ячного колеса; q – коефіцієнт діаметру черв'яка; H -
контактна напруга, що допускається; Тр2 = Т2K - розрахунковий момент на валу
2E
черв'ячного колеса; E 1E2
ï ð - приведений модуль пружності (E1 – модуль
E1 E2
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
H
vs=2,5÷4м/хв.
Приведений модуль пружності Епр визначають по відомих значеннях модулів
пружності матеріалів черв'яка і вінця черв'ячного колеса. Для сталі Е1≈2,15·105
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
спростити, ввівши середнє значення Епр≈1,32·105 МПа:
2
z 170
aw
2
1 3 T2K
q z2
H
q
де Т2 - в Н·мм; aw - в мм; - в МПа.
H
40
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:
2a 2 75,4
m w 1,37
q z2 10 100
Приймаємо m=2.
Якщо в завданні на проектування обумовлено, що проектований редуктор
призначений для серійного випуску тоді слід погоджувати зі стандартом не тільки
т і q але і величини aw, z1 і z2 .
Перевіримо значення міжосьової відстані:
mz2 q 2(100 10)
aw 110 мм
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
1,31 T KE
2 ï ð
H H
d2 d1
При сталевому черв'яку і черв'ячному колесі, що виготовленому з чавуну або
має бронзовий вінець,
475 T K
2
H H
d2 d1
aбo
41
3
z
T2K
2
1 3 3
170
q 170 172.5 10 1.1910 1
243,4
H z 3 H 3
2 a 10
w 110
q
де H і -в МПа; d1, d2, aw - в мм і Т2 - в Н·мм.
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
2 F
F t 2 F
2 F 157 ,9< 200
z2b2m b2m 100 45 22
де F - розрахункова напруга вигину; Т2К - розрахунковий момент на валу
черв'ячного колеса; Ft2 - окружна сила на черв'ячному колесі; Л - коефіцієнт
навантаження; величину Ft2 визначають по відомому моменту на валу черв'ячного
колеса:
2T2 2 172,5
Ft2 = 0,69
d2 500
YF - коефіцієнт форми зуба, що приймається по таблиці з довідника залежно
від еквівалентного числа зубів черв'ячного колеса
z 100
z 2
v 11,54
cos3 cos3 110
ξ - коефіцієнт, що враховує ослаблення зубів в результаті зносу; для закритих
передач ξ=1,0, для відкритих передач ξ=1,5; - напруга вигину, що
F
допускається ( - при роботі зубів однієї сторони,
0F - при роботі зубів
1F
обома сторонами.
Для виготовлення черв'яків застосовують середньовуглецеву конструкційну
сталь (Сталь 45, 50) і різні марки легованої сталі (12ХНЗА, 15Х, 20Х, 20ХНЗА – ті,
42
що цементуються, 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.
3.3 Розрахунок на міцність деталей кутера
Діаметр обертового валу, що працює під дією вагових сил вузлів,
закріплених на консолях, визначається як величиною обертового моменту на валу,
так і параметрами вагових сил вузлів і відстанями між центрами ваги цих вузлів
та опорними підшипниками. Це необхідно для забезпечення потрібної жорсткості
валу на згин, щоб уникнути перекосів підшипників. У випадку ножового валу
кутера (рис. 3.2) на нього діють обертовий момент Моб, що виникає через сили
різання, вага ножової головки Рн та вага шківа ножового валу Рш.
l1 l2
Мзгин Моб Мзгин
Рн Рш
Рисунок 3.2 – Схема силового навантаження ножового валу стандартної
конструкції
Сили Рн та Рш створюють згинальний момент Мзгин . В такому разі діаметр
ножового валу визначається як: d f Моб М згин , де згинальний момент, в свою
чергу, визначається як М згин f l1;l2 .
43
У випадку розробленої конструкції ножового валу створюються умови,
коли значення l1=0 та l2=0 дорівнюють нулю. Це призводить до того, що
d f М об , тобто на ножовий вал діє тільки обертальний момент Моб, згинальний
момент Мзгин відсутній. Це означає, що діаметр ножового валу можна зменшити
або, при незмінному значенні діаметру валу, можна суттєво збільшити
обертальний момент Моб, що передається.
В такому випадку діаметр валу розраховується лише з умови міцності на
кручення, тобто:
M кр
d 3 , мм,
0,1[ 1]
де Мкр – момент кручення, що діє на валу, Н·м;
[σ-1] – допустиме напруження кручення, МПа.
Значення Мкр, в свою чергу, визначається як:
N 9550 90 9550
M кр 238,7 кН·м
n 3600
де N=90 – потужність приводу ножового валу кутеру розробленої
конструкції, кВт;
n =3600 – частота обертання ножового валу, об/хв.
Тоді значення діаметру ножового валу буде:
M 3
кр 238,7 10
d 3 3 31,7 мм,
0,1[ 1] 0,175
де Мкр = 238,7– момент кручення, що діє на валу, Н·м;
44
[σ-1] = 75 – допустиме напруження кручення для легованих сталей, МПа.
Приймаємо мінімальне значення діаметру валу 39 мм. Проведемо
перерахунок значення моменту кручення ,який може витримати вал діаметром
39мм.
Mкр d3 0,1[ ] 393
1 0,175 444,9 кН·м.
Таким чином, для обраного значення діаметру ножового валу існує запас по
обертальному моменту, що передається, у стільки разів: 444,9/238,7=1,86 разу.
Тобто запас міцності валу дозволяє витримувати перевантаження в 1,9 разу.
Розрахунок шліцьових єднань ножового валу виконується, як перевірочний,
по напруженням зминання:
2М кр 2 238,7
зм 1,45 [ зм ]
dc z h l 34 53.574 0.75
де Мкр = 238,7 – момент кручення на валу, Н·мм;
dс = 34 – середній діаметр шліцьового з’єднання, мм;
z = 5– кількість шліців;
h = 3,5 – висота поверхні контакту, мм;
l = 74 – довжина шліцьового з’єднання, мм;
ψ =0,75– коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілення
навантаження поміж шліцами;
[σзм]=140 – допустиме напруження зминання для шліців нерухомих
з’єднань, що пройшли терміну обробку, та що експлуатуються в
середніх умовах експлуатації, МПа.
45
Таким чином забезпечується умова 1,45 МПа<140 МПа. Умову міцності
шліцьового з’єднання виконано.
Міцність шпонкового з’єднання на зминання розраховується наступним
чином:
4М кр 4 238,7
зм 1,001 [ зм ]
d h l 3 128 11225
де Мкр = 238,7/3 – момент кручення на валу, що діє на один ножовий блок,
Н·мм;
dс = 128 – діаметр валу, мм;
h = 11 – висота поверхні контакту, мм;
l = 225 – довжина шпонкового з’єднання, мм;
[σзм]=100 – допустиме напруження зминання, МПа.
Умова міцності шпонкового з’єднання виконана. Прийнято шпонку із
шириною 12 мм.
3.4 Енергетичні розрахунки кутера
Потужність приводу ножового валу кутера визначається так, кВт:
a S1 z nN ,
60 10
де а – питома витрата енергії, Дж/м2;
S1 – площа перерізу шару фаршу, що подається на ножі, м2;
z – кількість ножів в ножовій головці, шт.;
n – частота обертання ножової головки, хв.-1;
η – коефіцієнт корисної дії передачі від електродвигуна до ножового валу.
46
Стосовно кутера стандартної конструкції при використанні 6 ножів в
ножовій головці потужність приводу ножового валу буде визначена так, кВт:
a S z n 6402564106
N 1 6 3600
50 ,
6010 60100,9
де а = 640 – питома витрата енергії, Дж/м2;
S1 = 2564/106 – площа перерізу шару фаршу, що подається на ножі, м2;
z =6 – кількість ножів в ножовій головці, шт.;
n = 3600 – частота обертання ножової головки, хв.-1;
η = 0,9 – коефіцієнт корисної дії передачі від електродвигуна до ножового
валу.
Обираємо електродвигун потужністю 55 кВт.
Тоді для кутеру розробленої конструкції при використанні 12 ножів в
ножовій головці потужність приводу ножового валу буде визначена так, кВт:
a S1 z n 640 2564 10 6 12 3600
N 100 ,
60 10 60 10 0,9
де а = 640 – питома витрата енергії, Дж/м2;
S 6
1 = 2564/10 – площа перерізу шару фаршу, що подається на ножі, м2;
z =12 – кількість ножів в ножовій головці, шт.;
n = 3600 – частота обертання ножової головки, хв.-1;
η = 0,9 – коефіцієнт корисної дії передачі від електродвигуна до ножового
валу.
Зважаючи на те, що частина потужності приводу кутера витрачається на
обертання шківів електродвигуна та ножового валу, значення мас яких не змінено
47
внаслідок використання зубчасто-ремінної передачі, обираємо електродвигун
потужністю 90 кВт.
3.5 Розрахунок гідродинамічних підшипникових опор ножового валу
При належному проектуванні та використанні якісного мастила,
підшипники ковзання здатні витримувати значні навантаження навіть за високої
швидкості обертання. Вони відрізняються компактними радіальними розмірами
та невеликою масою, а їх виготовлення не вимагає спеціалізованого обладнання.
Однією з ключових переваг підшипників ковзання є безшумна робота, а
також висока здатність до демпфування циклічних і ударних навантажень. На
відміну від підшипників кочення, довговічність підшипників ковзання не
залежить від швидкості обертання: у випадку збільшення частоти останні не
втрачають своєї ефективності.
Втім, у підшипників ковзання є певний недолік — при низьких
температурах пусковий момент може значно збільшуватися через загусання
масла. Цей недолік особливо помітний у машинах, що мають ковзаючі головні
опори та експлуатуються в умовах відкритого середовища при морозній погоді.
Щоб підтримувати режим рідинного мастила та забезпечити охолодження
при роботі під великими навантаженнями або на високих швидкостях обертання,
таким підшипникам необхідне постійне підведення мастила під тиском. Це
допомагає зменшити тертя та ефективно відводити надлишкове тепло.
Рисунок 3.3 – Схема роботи підшипника ковзання
48
При гідродинамічному мастилі вал, встановлений в підшипнику із зазором
Δ (рис. 3.3, а), під дією постійного навантаження Р займає ексцентричне
положення; по обидві сторони від точки найбільшого зближення валу і
підшипника зазор набуває форми клиновидної щілини. Обертаючись, вал
захоплює з собою масло. Перший шар масла, що змочує вал, захоплюється
унаслідок адсорбції масла металевою поверхнею валу, подальші шари —
унаслідок внутрішньої в'язкості масла. Вал таким чином діє як насос, що нагнітає
масло в клиновидну щілину.
Коли масло потрапляє в зазор, який звужується у напрямку обертання валу,
воно, будучи практично нестисливою рідиною (в умовах типового тиску в
підшипниках), прагне розтікатися в окружному та осьовому напрямках до торців
підшипника. Проте цьому процесу перешкоджають сили в'язкості, через що у
масляному шарі утворюється тиск, який поступово зростає до точки найменшого
зазору між валом і підшипником. Саме тут відтік масла стає ускладненим через
малий розмір зазору (див. рис. 3.3, б).
Частина масла витікає через торці підшипника, а інша частина рухається у
напрямі, протилежному обертанню валу. Однак решта масла змушена проходити
через найвужче місце зазору. Сили тиску, що виникають у масляному шарі,
підтримують вал, одночасно зміщуючи його у бік напряму обертання. Рівновага
досягається тоді, коли прохідний переріз у найвужчій частині зазору (hmin) стає
достатнім для забезпечення руху масла, яке залишається після витоку через торці.
Якщо підшипник переходить в цю область, то всякий чинник, сприяючий
зниженню величини λ (зменшення в'язкості доїла, збільшення навантаження,
викликає підвищення коефіцієнта тертя, як наслідок - збільшення температури
підшипника, зниження ).
Отже, нове збільшення коефіцієнта тертя. Процес завершується
виникненням напівсухого тертя, якщо тільки не з'явиться який-небудь
сприятливий чинник (наприклад, у пластичних підшипникових матеріалів
49
згладжування мікронерівностей під дією підвищених температур, що
супроводжується зниженням hKp).
Сприятливо позначається в області напіврідинного тертя підвищення
частоти обертання. Із збільшенням λ коефіцієнт тертя різко падає і підшипник
переходить в область рідинного тертя. Цим пояснюється порівняно безпечний
перехід підшипників через область напіврідинного тертя в пускові періоди.
Гідродинамічні підшипники ковзання розраховуються наступним чином.
Значення λ , при ε=0,3, визначається, як:
n 2
8,2 102
,
k l / d
де k=P/dl - питоме навантаження, Па.
Рисунок 3.4 – Залежність характеристики режиму від діаметру підшипника
50
Виразивши значення k та значення ψ, можна отримати вираз по визначенню
зусилля, яке може витримати підшипник ковзання:
2
12.2 l
P d 3 n
m2 ,
d
де η – в’язкість мастила, Па·с;
n – частота обертання підшипника, об/хв;
d – діаметр підшипника, внутрішній, мм;
l – довжина підшипника, мм;
m – коефіцієнт, що залежить від зазору в посадці підшипника.
Цей вираз показує, що при інших рівних умовах навантажувальна здатність
гідроднамічного підшипника ковзання пропорційна кубу його діаметру. Значить,
збільшення діаметру являє собою дуже ефективний засіб підвищення
навантажувальної здатності підшипника.
Збільшення діаметру не тільки підвищує навантажувальну здатність, але
при даному значенні hкр знижує критичну характеристику режиму λкр та,
відповідно, підвищує надійність роботи підшипника.
На рис. 3.4 показано залежність λкр від діаметру підшипника d та відносного
зазору ψ (при hкр=5 мкм). Як видно, значення λкр різко знижується із збільшенням
діаметру та зменшенням відносного зазору. Застосовувати зазори ψ<0,001 не
рекомендується, так як підшипник переходить при цьому в область ξ>0,3.
При збільшенні діаметру також підвищується жорсткість валу,
зменшуються його пружні деформації (які в значній мірі визначають критичну
товщину масляного шару) та збільшується вібростійкість підшипника.
Як видно з рисунку, значення λкр для підшипників малого діаметру (d=20-30
мм) дуже значні. Значить, такі підшипники можуть надійно працювати лише при
високих характеристиках режиму (великі частоти обертання, малі питомі
навантаження).
Діаметр гідродинамічного підшипника ковзання:
51
P m2
d 0.44 3
2
l / d n
де Р – навантаження, яке діє на підшипник, Н;
η – в’язкість мастила, Па·с;
n – частота обертання підшипника, об/хв;
d – діаметр підшипника, внутрішній, мм;
l – довжина підшипника, мм;
m – коефіцієнт, що залежить від зазору в посадці підшипника.
Стосовно розробленої конструкції системи ножового валу кутера із
гідродинамічними підшипниками ковзання розрахунок їх параметрів буде вестись
наступним чином.
Для того, щоб визначити, які зусилля діють на підшипникові опори при
класичній конструкції ножового валу, проведемо розрахунок, виходячи з
характеристик підшипників кочення, що встановлюються в корпусі ножового
валу.
Так кутері Л5-ФКБ в корпусі ножового валу встановлюються по два
однорядних шарикових радіальних підшипника кочення № 213 із внутрішнім
діаметром 65мм. Вони мають стандартну каталожну вантажопідйомність
С=44900Н.
Як відомо, зв'язок між каталожною вантажопідйомністю та значенням
зусилля, яке діє на підшипник при його роботі, виражається так:
C
k ,
P
де k – коефіцієнт, що визначається в залежності від робочої частоти
обертання підшипника та заданої його довговічності.
Для підшипників із робочою частотою 3200 об/хв та довговічністю 6300
годин значення коефіцієнту k=10,6.
52
Таким чином, значення зусилля, що діє на шариковий підшипники кочення
дорівнює:
C 44900
P 4119 Н.
k 10.6
Враховуючи, що кожна опора ножового валу стандартної конструкції
містить по 2 шарикові радіальні підшипники, можна визначити, що значення
зусилля, яке діє на опору Р = 2·4119 = 8238 Н.
Тоді можна визначити значення діаметру гідродинамічного підшипника
ковзання:
P m2 8238 12 2
d 0.44 3 0.44 3 11,2
2 2 мм.
l / d n 1 2 102 3600
де Р=8238 – навантаження, яке діє на підшипник, Н;
η =2·10-2 – в’язкість мастила, Па·с;
n=3600 – частота обертання підшипника, об/хв;
d – діаметр підшипника, внутрішній, мм;
l =d – довжина підшипника, мм;
m =12– коефіцієнт, що залежить від зазору в посадці Н7/е8 підшипника.
Таким чином, значення діаметру підшипника ковзання, при стандартному
ножовому комплекті (3 ножові блоки) дорівнює 11,2 мм.
Але слід зазначити, що діаметр підшипника ковзання слід збільшити з двох
причин: через збільшення удвічі ваги ножового комплекту в модернізованій
конструкції кутера (6 ножових блоків) та виходячи з умови міцності ножового
валу на кручення.
Так враховуючи, що згідно п. 1.7, діаметр ножового валу кутера
модернізованої конструкції повинен бути d=40 мм, проведемо перевірочний
розрахунок навантажувальної здатності гідродинамічного підшипника ковзання,
виходячи із обраного значення його діаметру:
53
2
12.2 3 l 12.2 2
P d n 403 1 2 102 3600 325333 Н,
m2
d 122
де d =40 – діаметр підшипника, внутрішній, мм;
η =2·10-2 – в’язкість мастила, Па·с;
n=3600 – частота обертання підшипника, об/хв;
l =d – довжина підшипника, мм;
m =12– коефіцієнт, що залежить від зазору в посадці Н7/е8 підшипника.
В такому разі підвищення навантажувальної здатності гідродинамічних
підшипникових опор у порівнянні із опорами стандартної конструкції із
шариковим підшипниками кочення відбудеться у стільки разів:
Pгідродин.підш. 325333
P 39,5 40 разів.
Рстанд.підш. 8238
Такого підвищення навантажувальної здатності достатньо для переходу на
використання подвійного ножового комплекту, що складається із 6-ти ножових
блоків, який має подвійну вагу. Тобто значення Р =32533 значно менше за Р
=8238·2 Н .
Умову надійної роботи гідродинамічних підшипників ковзання при
збільшеному різальному комплекті виконано.
3.6 Технологічні розрахунки виготовлення деталі
При виборі методів обробки поверхонь необхідно скласти перелік усіх
можливих методів обробки, а також розрахувати кількість ступенів оброки
відповідно допусків на розмір заготовки та готової деталі. З цією метою усі
оброблювані поверхні деталі нумеруються (рис. 3.5).
Складемо матрицю (таблиця 3.2), що відображуватиме складність та
тривалість виготовлення деталі, позначимо поверхні, що оброблюються та
вкажемо квалітет точності розмірів поверхонь готової деталі.
54
МЕТОДИ ОБРОБКИ ПОВРЕХОНЬ ДЕТАЛІ "ВАЛ"
Розмір та Допуск Допуск Варіанти методів обробки
квалітет заготовки деталі
точності Тз, мм Тд, мм 1 2
1, 16 15Н14 1,9 0,74 2,5 1 Точіння: - чорнове. Фрезерування: - чорнове.
2, 17 8Н14 1,6 0,9 4,3 1 Свердління Свердління
3 1х45 0,6 0,25 2,4 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
4, 18 22h14 1,6 0,9 4,3 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
5, 19 20Н14 1,6 0,9 4,3 1 Фрезерування: - чорнове. Довбання: - чорнове.
6, 20 28h14 1,8 1,01 4,5 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
7, 21 М28 1,8 1,01 4,5 1 Нарізання нарізки Нарізання нарізки
точінням плашкою
8, 22 22h14 1,6 0,9 4,3 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
9, 23 37h7 1,2 0,036 215 3 Точіння: - чорнове; Точіння: - чорнове;
- чистове - чистове
Шліфування. Шліфування.
10, 24 31h7 1,4 0,036 198 3 Фрезерування: - чорнове; Фрезерування: - чорнове;
- чистове - чистове
Шліфування. Шліфування.
11, 25 1х45 0,6 0,25 2,4 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
12, 26 40js6 1,2 0,016 276 4 Точіння: - чорнове; Точіння: - чорнове;
- напівчистове - напівчистове
- чистове. - чистове.
Шліфування. Шліфування.
13, 27 38h14 1,85 0,8 2,1 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
14 42h14 1,9 0,9 2,2 1 Точіння: - чорнове. Точіння: - чорнове.
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 27 26 25 24 23 22 21 15
2
1
16
17
20 19 18
Рисунок 3.5 – Нумерація поверхонь деталі «Вал»
Таблиця 3.2 – Кількість етапів обробки
Квалітет Номер поверхні Етап обробки
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
16 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Заготівельний
15 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х
14 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Чорновий
13 Х Х Х
12 Х Х Х
11 Х Х Х
10 Х Х Х Напівчистовий
9 Х Х Х
8 Х Х Х Чистовий
7 Х Х Х
6 Х Фінішний
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
уточнення :
T n
з Т Т Т
з 1 ... і1 1 2 ... і ... n i
Tд Т1 Т 2 Т i1
і
де n – число ступенів обробки;
Тз , Тд , Ті – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки ,
деталі, і-ого ступення обробки;
55
№
поверхні
Уточнення
Кількість
переходів
Для першого ступеня чорнової обробки досяжними є величина уточнення
6; для проміжних ступенів напівчистової обробки = 3...4; для ступенів чистової
обробки з допусками точності IT5…IT7 =2.
Поверхня №1, розмір 55Н14, допуск на розмір заготовки Тз=1,9 мм, допуск
деталі Тд=0,74 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.9
з
р 2.56
Тд 0,74
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg lg 2,56
p
n 1
0,46 0,46
Поверхня 2, розмір 1х45, допуск на розмір заготовки Тз=0,6 мм, допуск
деталі Тд=0,25 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 0,6
р 2,4
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2,4
n 1
0,46 0,46
Поверхня 3, розмір 30n6, допуск на розмір заготовки Тз=3,6 мм, допуск
деталі Тд=0,013 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 3.6
з
р 276
Тд 0,013
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 276
n 4
0,46 0,46
56
Поверхня 4; розмір 8Н14, допуск на розмір заготовки Тз=3,6 мм, допуск
деталі Тд=0,9 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 3.6
р 4,3
Тд 0,9
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 4,3
n 1
0,46 0,46
Поверхня 5; розмір 55Н14, допуск на розмір заготовки Тз=1,9 мм, допуск
деталі Тд=0,74 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.9
з
р 2.56
Тд 0,74
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2,56
n 1
0,46 0,46
Поверхня 6; розмір 35f9, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,062 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.6
р
з 25.8
Тд 0,062
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 25.8
n 3
0,46 0,46
Поверхня 7; розмір 30k6, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,016 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
57
Т 1.6
р
з 100
Тд 0,016
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg100
n 4
0,46 0,46
Поверхня 9; розмір 33h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.6
р
з 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 10; розмір 42h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1.6
р 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 11, розмір 36h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.6
р
з 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
58
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 12, розмір 36h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1.6
р 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 13, розмір 60h9, допуск на розмір заготовки Тз=1,9 мм, допуск
деталі Тд=0,074 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.9
р
з 25.6
Тд 0.074
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 25.6
n 3
0,46 0,46
Поверхня 14, допуск на розмір заготовки Тз=3.6 мм, допуск деталі Тд=0.72
мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 3.6
р
з 5.4
Тд 0.72
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 5.4
n 2
0,46 0,46
59
Поверхня 15, розмір 36h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т з 1.6
р 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 16, розмір 42h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.6
р
з 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 17, розмір 336h14, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм,
допуск деталі Тд=0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.6
р
з 2.6
Тд 0.62
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg 2.6
n 1
0,46 0,46
Поверхня 19, розмір 35k6, допуск на розмір заготовки Тз=1,6 мм, допуск
деталі Тд=0,016 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
60
Т 1.6
р
з 100
Тд 0,016
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
lg p lg100
n 4
0,46 0,46
61
Поверхня 20, розмір 320h14, допуск на розмір заготовки Тз=3,6 мм, допуск
деталі Тд=1.4 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
Т 3.6
р
з 2.4 Число ступенів обробки розраховую за формулою:
Тд 1.4
lg p lg 2.4
n 1
0,46 0,46
Всі вище розраховані дані зведено до таблиці.
Розробимо маршрут обробки деталі «Вал». Складемо два варіанти обробки
деталі та оберемо найбільш раціональний з них.
Деталь «Вал» можна обробити за таким маршрутом.
005 – Штампувальна
010 - Транспортна
015 – Термообробка.
020 - Транспортна
025 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торцю 35k6;
свердління центрового отвору;
обточування діаметру 35k6 начорно;
обточування діаметру 42h14 начорно;
обточування діаметру 36h14 начорно;
проточування фаски 1x45начорно.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трьохкулачковий).
030 – Токарно-гвинторізна:
підрізка торцю 30n6;
свердління центрового отвору;
обточування діаметру 30n6 начорно;
62
обточування діаметру 35f9 начорно;
обточування діаметру 35k6 начорно;
обточування діаметру 42h14 начорно;
обточування діаметру 36h14 начорно;
проточування фаски 1x45 начорно.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трьохкулачковий).
035 - Транспортна
040 – Термообробка (покращення)
045 - Транспортна
050 – Токарно-гвинторізна:
обточування діаметру 35k6 начисто;
проточування фаски 1x45 начисто.
проточування канавки 33h14 начисто.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Центр).
055 – Токарно-гвинторізна:
обточування діаметру 30n6 начисто;
обточування діаметру 35f9 начисто;
обточування діаметру 35k6 начисто;
проточування канавки 33h14 начисто.
точіння діаметру 60 h 9 начисто.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Центр).
060 – Вертикально-фрезерна
Фрезерування шліців начисто.
(Вертикально-фрезерниий верстат; Патрон цанговий С7112-4016).
065 – Токарно-гвинторізна:
Нарізання профілю черв’яка.
(Токарно-гвинторізний верстат 16К25; Патрон трьохкулачковий).
070 – Слюсарна:
Зняття задирок.
63
(Верстак).
075 – Контрольна
080 – Транспортна
085 – Термообробка (загартування зубців ТВЧ)
090 - Транспортна
095 – Кругло - шліфувальна:
шліфування діаметру 35k6 начисто.
(Кругло-шліфувальний верстат3Б151; Центр, поводок).
105 – Кругло - шліфувальна:
шліфування діаметру 35k6 начисто.
(Кругло-шліфувальний верстат3Б151; Центр, поводок).
110 – Шліце-шліфувальна:
шліфування шліців начисто.
(Різьбошліфувальний верстат 5822; Центр, поводок).
115 – Шліце-шліфувальна:
шліфування шліців начисто.
(Різьбошліфувальний верстат 5822; Центр, поводок).
120 - Транспортна
125 - Мийна
130 - Транспортна
135 – Контрольна
140- Транспортна
СГД
64
МАРШРУТ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ "ВАЛ"
№ Назва операції, Верстат Переходи
операції ескіз обробки деталі
005 Штампувальна
010 Транспортна
015 Термічна
020 Транспортна
025 Токарно-гвинторізна А25.5 16Т02А Підрізка торцю А25.5.
Центрування.
Обточування діаметрів А25.1 , А25.2 , А25.3 ,А25.4
начорно.
030 Токарно-гвинторізна А30.5 Підрізка торцю А30.5.
16Т02А Центрування.
Обточування діаметрів А30.1 , А30.2 , А30.3 ,А30.4
начорно.
035 Транспортна
040 Термічна
045 Транспортна
050 Токарно-гвинторізна
16Т02А Обточування діаметрів А50.1 ,А50.2 , А50.3 начисто.
А50.5 Нарізання нарізки А50.4 .
Проточування канавки А50.5
055 Токарно-гвинторізна
16Т02А Обточування діаметрів А55.1 , А55.2 , А55.3 начисто.
А55.5 Нарізання нарізки А55.4 .
Проточування канавки А55.5
060 Вертикально-фрезерна 6Р11 Фрезерування шліців А60.1.
065 Вертикально-фрезерна 6Р11 Фрезерування шліців А60.1.
070 Слюсарна 075 Контрольна 080 Транспортна 085 Термічна 090 Транспортна
095 Кругло-шліфувальна 3Б151 Шліфування діаметру А095.1 начисто
100 Кругло-шліфувальна 3Б151 Шліфування діаметру А105.1 начисто
105 Шліце-шліфувальна 5822 Шліфування профілю шліців та впадин
А105.1 начисто.
110 Шліце-шліфувальна 5822 Шліфування профілю шліців та впадин
А110.1 начисто.
115 Транспортна 120 Мийна 125 Транспортна 130 Контрольна 135 Транспортна
65
А А А55.1 50.1 30.1
А25.1
А
А 30.2 А25.2
55.2 А50.2
А А095.1100.1
А А А60.1 А60.1 А55.3 А50.3 30.3 25.3
А А А55.4 50.4 30.4
А25.4
А110.1 А105.1
Спосіб отримання заготовки залежить від службового призначення деталі та
вимог які становляться до неї, від її конфігурації та розмірів, виду матеріала, типу
виробництва.
Аналізуючи креслення деталі з точок зору технологічності та
обґрунтованості технічних вимог не доцільно використовувати дорогі методи
отримання заготовок з коефіцієнтом використання матеріалу від 0,7 до 0,95, які не
можуть себе окупити при застосуванні. Краще використати заготовки отримані
методом прокату. В даному випадку, в умовах одиничного виробництва
доцільніше використати круглий гарячекатаний прокат, який має меншу точність
і потребує призначення припусків на механічну обробку але коштує значно
дешевше, що вигідніше з економічної точки зору.
Розрахувати на обробку припуски і проміжні межеві розміри на зовнішню
циліндричну поверхню діаметром Ø60h6 веденого валу.
0.021
Розрахунок припусків на поверхню Ø 60 к6 ведеться шляхом
0.002
складання таблиці 3.3 в яку послідовно описується технологічний маршрут
обробки даної поверхні та всі обрані і розраховані значення елементів припуску.
Заготовка – гарячекатаний прокат, яка при обробці даних поверхонь
закріплюється в трьох кулачковому самозажимному патроні і притискається
упорним центром.
Знаходимо сумарне значення шорсткості Rz та величини дефектного
протоку Т, які характеризують якість поверхні заготовки на заготівельній операції
і на технологічних переходах:
- заготовка Т = 250 мкм, Rz=150 мкм;
- обґрунтування попереднє Rz=50 мкм, Т-50 мкм;
- обточування кінцеве Rz=30 мкм, Т-30 мкм;
- шліфування попереднє Rz=10 мкм, Т-20 мкм;
- шліфування кінцеве Rz=5 мкм, Т-15 мкм;
66
Так як обробка заготовки ведеться в трьохкулачковому патроні, то сумарне
зачення просторового відхилення для заготовки із сортового прокату дорівнює
значенню кривизни в оброблювальному перерізі.
3 k \ kl 0.1270 0.027 мм 27 мкм
де Δк=0.1 мкм/мм – питома величина кривизни заготовки із гарячекатаного
прокату;
l=270 мм – довжина;
Таблиця 3.3 – Розрахунок припусків і граничних розмірів за технологічними
переходами на обробку поверхні діаметром 60к6 веденого вала
Технологічні Межеві
переходи Елементи Розрахунковий Межевий значення
Розрахунковий Допуск
обробки припуску, мкм приспуск 2zmin розмір, мм припусків
розмір dр, мм δ, мкм
поверхні мкм мкм
Ø 40к6 Rz Т ρ dmin dmax 2zм м
min 2z max
Заготовка 150 250 27 - 41,242 620 41,242 41,862 - -
Обточування:
попереднє 50 50 1,6 2·427 40,388 250 40,388 40,388 854 1224
кінцеве 30 30 1,1 2·101,6 40,185 100 40,185 40,185 203 353
Шліфування:
попереднє 10 20 2·61,1 40,063 39 40,063 40,102 122 183
0,5
кінцеве 5 15 2·30,5 40,002 16 40,018 40,018 61 61
Разом 1240 1844
Залишок просторового відхилення після повної обробки
зол K y 3
де Ку – коефіцієнт уточнення форми.
Після попереднього обточування
1 0.06 27 1.6мкм
Після кінцевого обточування
2 0.04 27 1.1мкм
Після попереднього шліфування
67
3 0.02 27 0.5мкм
Мінімальне значення припуску для кожного технологічного переходу:
2zmini 2(Rz Ti1 )
i1 i1
2zmin1 2(150 250 27) 2 427мкм;
2zmin2 2(150 50 1,6) 2 101,6мкм
2zmin3 2(30 30 1,1) 2 61,1мкм
2zmin4 2(10 20 0,5) 2 30,5мкм
Розрахунковий розмір:
d pi d pi1 2zmini 1
d p4 60.002 0.061 60.063мм
d p3 60.063 0.1222 60.1852мм
d p2 60.1852 0.2032 60.3884мм
d p1 60.3884 0.854 61.2424мм
Значення допусків для кожного переходу приймаємо за допомогою літератури у
відповідності до квалітету точності кожного виду обробки:
- для заготовки δ3 = 620 мкм;
- для попереднього обточування δ1 = 250 мкм;
- для кінцевого обточування δ2 = 100;
- для попереднє шліфування попереднє δ3= 39;
- для кінцевого шліфування δ3 = 16;
Мінімальне значення граничного розміру dmin визначаємо для кожного
технологічного процесу, округлюючи значення розрахункового розміру в більшу
сторону. Округлення приводиться до того ж знаку десятинного дробу, з яким
прийнято допуск на розмір для кожного переходу.
Максимальне значення граничних розмірів.
dmaxi dmini i
dmax4 60.002 0.016 60.018мм;
dmax3 60.063 0.039 60.102мм;
dmax2 60.338 0.250 60.638мм;
dmax1 60.338 0.250 60.638мм;
dmax3 61.242 0.620 61.862мм;
68
Мінімальне граничне значення припуска для кожного технологічного
переходу:
2 z т
mini1 dmini dmini1
2 z т
min4 60.063 60.002 0.061мм 61мкм;
2 z т
min3 60.185 60,063 0,122мм 122мкм;
2 z т
min2 60.388 60,185 0,203мм 203мкм;
2 z т
min1 61.242 60,388 0,854мм 854мкм;
Максимальне граничне значення припуска для кожного технологічного
перехода.
2 z т
maxi1 dmaxi dmaxi1
2 z т
max4 60.102 60.018 0.084мм 84мкм
2 z т
max3 60.285 60.102 0.183мм 183мкм
2 z т
max2 60.638 60.285 0.353мм 353мкм
2 z т
max1 61,862 60.638 1,224мм 1224мкм
Мінімальне та максимальне значення загального припуску
Z o min 2 Z M
min 61 122 203 854 1240 мкм ,
Z M
omax 2 Zmax 84 183 353 1224 1844 мкм
Номінальний припуск
Z oнно Z o min H 3H g 1240 310 16 1534 мкм 1.534 мм
де Нg = 16 мкм – нижнє відхилення розміру деталі (див. табл. 3.3);
Н3 = 310 мкм – нижнє відхилення розміру заготовки
Номінальний діаметр заготовки:
d зном d g min zоном 60,002 1,534 61,536 мм .
Далі приведений розрахунок режимів різання аналітичним методом для
обдирочного точіння зовнішньої циліндричної поверхні Ø 40к6, під попередньо
заданий верстат.
Вихідні дані для розрахунку:
Межа міцності матеріалу заготовки в=610 МПа;
69
Вид заготовки та стан поверхні – прокат без корки;
Діаметр заготовки D=52 мм;
Діаметр деталі d=42 мм;
Довжина обробки l1=198 мм, l2=750 мм
Модель верстата 1А64
Обираємо тип різця – токарний прохідний упорний відігнутий правий з
кутом в плані 900, з твердосплавною пластинкою з матеріалу за ГОСТ18879-73.
Обраний різець має такі параметри:
Висота державки h=40 мм;
Ширина державки b=25 мм;
Довжина різця L=200 мм;
Висота виступання твердосплавної пластини від державки h1=10 мм;
Довжина твердосплавної пластини l=25 мм;
Радіус округлення вершини різця r=2 мм.
Матеріал твердосплавної пластини Т15К6. Геометричні параметри різальної
частини інструменту:
Задній кут α=60 ;
Передній кут γ=100;
Головний кут в плані =900;
Допоміжний кут в плані 1=100 ;
Кут нахилу головної різальної кромки λ=00.
Призначаємо подачу в залежності від розмірів державки різця, глибини
різання та виду матеріалу що обробляється S 0.61.2 мм/об.
n
Отримане значення корегується за паспортом верстата S 1мм / об .
o
Період стійкості різця Т=45 хв.
Швидкість різання при зовнішньому поздовжньому точінні
CV 340
V1 K 153.1м / хв,
T m t x y V
S 450.2 2.50.15 10.45
o
70
де Сv=340 – коефіцієнт; m, x, y – показники ступеню, відповідно
дорівнюють m=0,2 , х=0,15 , у=0,45
КV – коефіцієнт який враховує конкретні умови різання
K K K K 1.229 0.9 11.1061,
V MV nv iv
де Кnv=0.9 – коефіцієнт, який враховує стан поверхні заготовки;
Кiv=1,0 – коефіцієнт, який враховує якість матеріалу інструмента;
Кmv – коефіцієнт, який враховує якість матеріалу що обробляється:
nv 1
750 750
K K ,
mv v 1 1.229
b 610
де Кv =1 – коефіцієнт, який характеризує групу сталі за оброблюваністю;
nv=1 – показник ступеня;
Основна складова сили різання:
P 10 c t xS y V nK 10 300 2.51,0 10.15 0.85 2687H ,
z p o 1 p
де Ср = 300 коефіцієнт; x, y, n – показники ступеню, відповідно дорівнюють
x=1,04 y=0,75; n=-0,15;
Кр – коефіцієнт, який враховує конкретні умови обробки:
K K K K K K 0.856 0.89 10 1.0 1.0 0.762,
p MP v
де K , K , K , K , K - коефіцієнти, які враховують вплив геометричних
MP v
параметрів інструмента, відповідно дорівнюють
K 0.89,K 1.0,K 1.0,K 1,0 ;
v
КМρ – коефіцієнт, який враховує вплив якості матеріалу заготовки:
n 0.75
b 610
K 0.856
M
750 750
де n=0,75 – показник ступеня.
Швидкість різання обмежена потужністю верстата:
N 60 103 22 0,7 60 103
V дВ 343,88м / хв
2
P 2687
z
71
де Nдв=22 кВт – потужність верстата;
η=0,7 коефіцієнт корисної дії верстата.
З двох значень швидкості V1 і V2 обираємо найменше і це значення
використовується при подальших розрахунках V=153,1 м/хв.
Частота обертання шпинделя:
1000V 1000 153.1
n 927.69хв1
D 3.14 52
Отримане значення корегуємо за паспортними даними верстата і
приймаємо дійсне значення частоти обертання шпинделя ng=1000 хв-1.
Дійсна швидкість різання:
Dng 3.14 52 1000
Vg 163.28м / хв
1000 1000
Основний час t0, хв.:
l l l
t 1 2 ,
0
S n
o g
де l – довжина обробки, мм;
l2 – довжина перебігу різця, l2=25 мм;
l1 – довжина врізання різця
t 2.5
l (0.5 /// 2) 11мм
1
tg tg90o
1981 30
t 0.36хв ;
01
1536
750 1 30
t 1,4хв
02
1536
72
РОЗДІЛ 4. НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ РОЗДІЛ
Як наведено вище, було розроблено нову конструкцію системи ножового
валу кутера та його ножової головки. Використання гідродинамічних підшипників
ковзання дозволило розробити ножову головку із підвищеною вдвічі кількістю
ножів. Відтак, актуальним є дослідження ефективності роботи нової конструкції
кутера.
Були проведені експериментальні дослідження ефективності процесу
подрібнення м’яса в лабораторних умовах. З цією метою використовувався кутер
HURACAN із чашею об’ємом 6 л зі змінною кількістю ножів (рис. 4.1, а). Частота
обертання ножів в даному кутері може безступінчасто змінюватись в діапазоні від
300 хв-1 до 2200 хв-1.
Досліджувався процес подрібнення як фаршу варених ковбас (м’ясної
емульсії), так і фаршу сиров’ялених ковбас. М'ясо перед подрібнюванням
охолоджувалось до -1…-3°С, а шпик – до -4…-6°С з метою збереження структури
білків, зменшення мікробіологічного ризику та втрати вологи та для забезпечення
належної консистенції продукту без змазування жиру на розрізі ковбасного
батону.
Після подрібнення інгредієнти змішувались у відповідних пропорціях за
допомогою кухонної машини TEFAL MASTERCHEF ESSENTIAL QB15E838.
При машинній обробці контролювалась температура фаршу за допомогою
цифрового термометру DT-34 (рис. 4.1, б).
Набивка ковбасних батонів на здійснювалась за допомогою ручного шприца
STUFFER VERTICAL 3L із використанням штучних білкових (колагенових)
оболонок.
Контролювались органолептичні показники сирого фаршу та готових
ковбасних виробів.
Органолептичні показники готових ковбас визначались за методикою
наведеною в ДСТУ 4823.1:2007 "Продукти м'ясні. Органолептичне оцінювання
показників якості. Частина 1. Терміни та визначення понять" та
73
ДСТУ 4823.2:2007 "Продукти м'ясні. Органолептичне оцінювання
показників якості. Частина 2. Загальні вимоги". За результатами
органолептичного аналізу були визначені середні бали для обраних показників
(табл. 4.1).
а) б)
Рисунок 4.1 - Кутер HURACAN (а) та цифровий термометр DT-34 (б)
Таблиця 4.1 Результати органолептичного аналізу ковбас
Ковбаси варені
Кутер із двома Кутер із шістьма
Назва показника ножами (контроль) ножами
Аромат 4±0,35 4±0,20
Вид і рисунок на розрізі 4±0,42 4±0,35
Смак 5±0,28 5±0,30
Соковитість 4±0,15 4±0,10
Ніжність 5±0,50 5±0,25
Залежність тривалості циклу обробки сировини в кутері від кількості його
ножів на ведена на рис. 4.2.
74
В результаті проведених досліджень встановлено, що збільшення кількості
ножів в ножовій головці кутера призводить до пропорційного підвищення його
продуктивності при кутеруванні різних фаршів. Підвищення температури фаршу
при цьому знаходиться в допустимих межах, не спричиняючи погіршення якості
готового продукту. Підтвердженням цього є результати органолептичного
аналізу готового продукту.
Рисунок 4.2 – Залежність тривалості циклу кутерування сировини в кутері від
кількості його ножів
Відтак, запропоновані в даній роботі зміни в конструкції кутера дозволяють
досягти запланованого технічного результату - підвищення продуктивності
кутера.
75
РОЗДІЛ 5. МОНТАЖ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА ТЕХНІЧНЕ
ОБСЛУГОВУВАННЯ КУТЕРА
Порядок встановлення.
Кутер поставляється підприємством–виготівником упакованим в ящик,
виготовлений по кресленнях підприємства-виготівника. Слід виконати наступні
дії.
Провести після розпаковування зовнішній огляд кутера. Перевірити його
комплектність. Провести підйом і переміщення кутера до місця його установки
вантажопідйомними механізмами відповідно до схеми строповки.
Приміщення для установки кутера повинне задовольняти наступним
вимогам:
а) кутер повинен встановлюватися в окремому приміщенні, площа, необхідна
для установки і обслуговування кутера повинна складати не менше 19,0 м2
(5,2х3,8);
б) для дрібного ремонту і огляду кутера між стіною і кутером повинен бути
прохід вширшки не міні 0,8 м;
в) водостійка підлога;
г) наявність силового електричного введення і контура заземлення;
д) наявність водопровідних і водостічних комунікацій.
Важливо! Щоб уникнути виходу з ладу силових контактів пускачів
підключення живлення на електродвигун приводу ножів не допускати
перемикання швидкості з більшої (ІІ) на меншу (І) при незавантаженій чаші.
Проводити монтаж кутера слід в наступній послідовності:
а) встановити кутер і механізм завантаження згідно схеми і закріпити
фундаментальними болтами;
б) провести установку кутера по рівню верхньої кромки чаші;
в) провести збірку механізму завантаження згідно загального виду куттера,
використовуючи кріпильні вироби;
76
г) закріпити сирену на стіні в зручному для споживача місці;
д) здійснити підведення електропроводів живлення в металевій трубі;
ж) протерти поверхні кутера, які були покриті на підприємстві-виготівнику
мастилом для консервацієї К-17, дрантям, змоченим у гасі, з подальшим
обдуванням теплим повітрям.
Підключення до електромережі провести відповідно до схеми електричної
принципової і схеми електричної з'єднань. Станину кутера заземлити від наявного
контура згідно встановлених правил. Після установки і монтажу кутера
підключити до мережі відповідно до норм. Кутер поставляється з внутрішніми
з'єднаннями, які розраховані на включення в мережу 380/220 В.
Перевірити опір ізоляції всіх електричних ланцюгів кутера.
Перш ніж подавати випробувальну напругу, необхідно видалити всі
тимчасові з'єднання між силовими колами та колами керування, що були виконані
для захисту. Після завершення випробувань ці з'єднання обов’язково потрібно
відновити.
Для перевірки міцності електричної ізоляції електрообладнання слід
застосувати випробувальну напругу 1500 В частотою 50 Гц протягом однієї
хвилини. Для цього всі провідники, що підлягають випробуванню, з'єднуються
між собою, а випробувальна напруга подається між цими провідниками та
контактним затиском, призначеним для підключення захисного провідника.
Електрична ізоляція повинна витримати дію напруги без виникнення пробоїв чи
перекриттів.
Необхідно також перевірити опір захисного ланцюга кутера. Значення опору
між заземлювальним затиском і кожною доступною металевою
неструмопровідною частиною кутера або пульту керування, що може опинитися
під напругою через пошкодження ізоляції, не повинно перевищувати 0,1 Ом. Для
вимірювання опору слід використовувати мікроомметр моделі Ф4104-М1 згідно з
технічними умовами. Пуско-налагоджувальні роботи і введення в експлуатацію
кутера повинні проводитися підприємством-виготівником за окремим договором
77
з підприємством-споживачем. Допускається пуско-налагоджувальні роботи
виконувати підприємству-споживачу або іншій спеціалізованій організації за
наявності письмової згоди на це підприємства-виготівника і строгому дотриманні
вимог експлуатаційної документації.
Підготовка до роботи.
Підготовка при первинному пуску кутера проводиться в наступному порядку:
а) перевірити наявність мастила у всіх мащених місцях згідно схеми мастила;
б) перевірити кріплення ножів:
-зазор між внутрішньою поверхнею чаші і кромкою ножів повинен бути в
межах від 1 до 2 мм;
в) перевірити натягнення ременів приводу ножового валу за допомогою терезів
пружинних ВБП-6 циферблатів і лінійки, зачепивши ремінь гачком терезів в місці
рівновіддаленому від осей шківів, приклавши силу 4,5 кг. Величина прогинання
ременя повинна бути не більш 11 мм;
г) перевірити наявність заземлення кутера;
д) перевірити на холостому ходу в ручному режимі роботу двигунів,
правильне обертання ножового валу (проти годинникової стрілки з боку шківа),
чаші (проти годинникової стрілки при вигляді зверху), тарілки вивантажника (при
опусканні її вниз – тарілка повинна обертатися за годинниковою стрілкою з боку
ручки). Якщо ці обертання будуть в протилежну сторону, то необхідно
знеструмити кутер.
ж) перевірити відключення двигуна ножового валу при відкритті кришки;
з) встановити і перевірити крайнє верхнє і нижнє положення тарілки
вивантажника і роботу кінцевих вимикачів;
і) перевірити функціонування пристрою дозування води;
к) перевірити роботу кінцевих вимикачів крайніх положень механізму
завантаження;
л) відрегулювати зусилля підняття кришки (не більш 12 кг), для чого фланець
повертають проти годинникової стрілки ключем, досягши необхідного зусилля
78
підняття кришки встановлюють фіксуючу вісь. Фланець повертають при
відкритій кришці;
м) перевірити витримку часу при переході з першої швидкості на другу
швидкість обертання ножів, вона повинна бути в межах 3-5 сік;
н) перевірити витримку часу зупинки чаші під час переходу швидкості ножів
з I на II, вона повинна бути в межах 3-5 с.
В процесі виробництва готовий продукт може мати контакт з чавуном чаші
не більше 10 хвилин.
Споживання електроенергії знаходиться в прямій залежності від маси
завантаження, якості подрібнюваного продукту, а також від того, додається вода
чи ні. Подрібнення м'яса без додавання води викликає збільшення споживання
електроенергії.
Технічне обслуговування.
Технічне обслуговування кутера повинно проводитися відповідно до вимог
«Положення про систему технічного обслуговування і ремонту технологічного
устаткування в м'ясній промисловості».
Під час експлуатації необхідно виконувати наступні вимоги:
а) стежити за роботою черв'ячних передач;
б) стежити за плавністю опускання і підйому тарілки вивантажника і візка
завантаження;
в) стежити за чіткістю роботи кінцевих вимикачів;
г) не допускати роботу кутера з відкритою кришкою і знятими облицювальними
листами;
д) стежити за справністю силових контактів, своєчасно очищати їх від нагару,
підрегулювати зазори між контактами так, щоб замикання контактів перед силовими
було попереджуючим.
Щоденно після закінчення роботи, кутер повинен бути ретельно вимитий.
Зняття ножів для заточування і регулювання розміру ножів необхідно проводити
таким чином:
79
а) одним ключем 7811-0043 захопити лиски на кінці ножового валу, а іншим
ключем 7811-0151 відгвинтити затискну гайку ножової головки;
б) зняти ножові головки з ножового валу;
в) при регулюванні розмаху ножів необхідно зняти фланець ножової головки,
потім регулювальний гвинт, провернути на необхідну величину регулювання, при
цьому упор, а разом з ним і ніж, одержить радіальне переміщення. Поворот
регулювального гвинта щодо упора на ¼ обороту забезпечить радіальне переміщення
ножа на 0,625 мм;
г) провести заточування ножів;
д) зібрані головки, як після переточування ножів, так і після їх регулювання
необхідно балансувати. Допустима різниця дисбалансу не більше 0,25 гм;
ж) установка ножів головки проводиться згідно схеми установки ножів.
Види і періодичність технічного обслуговування.
В структуру ремонтного циклу кутера входять наступні види ремонту:
- міжремонтне обслуговування;
- профілактичний огляд (Про);
- поточний ремонт (Т);
- середній ремонт (С);
- капітальний ремонт (К).
Профілактичний огляд і поточний ремонт включається в графік ППР і
проводиться фахівцями – ремонтниками.
Структура ремонтного циклу:
К – 50 – Т – 50 – С – 50 – Т – 50 – С– 50 – Т – 50 – К.
Профілактичний огляд проводити один раз в місяць. Поточний ремонт
проводити один раз в 6 місяців. Середній ремонт проводити один раз в 12 місяців.
Капітальний ремонт проводити один раз в 36 місяців.
Трудомісткість робіт, нормо/годин, не більш:
- при профілактичному огляді – 3,57
- при поточному ремонті – 26,40
80
- при середньому ремонті – 104,60
- при капітальному ремонті – 210,00
Міжремонтне обслуговування є повсякденною роботою профілактичного
характеру і включає нагляд за виконанням правил технічної експлуатації куттера,
а також своєчасне усунення дрібних несправностей.
Для забезпечення безперебійної роботи куттера і його збереження
експлуатаційний і обслуговуючий персонал зобов'язаний суворо виконувати
інструкцію з експлуатації і ретельно дотримувати технологічний режим роботи.
Міжремонтне обслуговування виконується під час перерв в роботі без
порушення режимів виробництва і здійснюється черговим слюсарем-
налагоджувати і виробничими робітниками.
Після перші 48 годин роботи кутера необхідні змінити мастило в редукторах
приводу чаші і вивантажника.
Мастило кутера повинне проводитися при міжремонтному обслуговуванні.
Застосування масел і мастил, не вказаних в таблиці мастила, а також порушення
термінів мастила не допускається.
Профілактичний огляд проводять з метою перевірки стану кутера, усунення
дрібних несправностей і з'ясування об'єму робіт, що підлягають виконанню при
черговому плановому ремонті.
Профілактичні огляди виконувати в технологічні перерви, між змінами і в
неробочий час. Бажано графік оглядів поєднувати з графіком миття кутерів.
Результати огляду заносять в «Журнал прийому-здачі зміни».
Поточний (малий) ремонт є мінімальним за об'ємом видом ремонту, яким
забезпечується нормальна експлуатація кутера до чергового планового ремонту.
Під час поточного ремонту усувають несправності заміною або відновленням
швидкозношуваних деталей, а також виконують регулювальні роботи в механізмі
завантаження, вивантажнику.
Поточний ремонт проводять на місці установки кутера силами виробничого
цеху.
81
Середній ремонт полягає у відновленні експлуатаційних характеристик
кутера шляхом ремонту або заміни тільки зношених або пошкоджених складових
частин. Крім того, при середньому ремонті обов'язково перевіряють:
а) ремонт редуктора механізму завантаження; редуктора вивантажника із
заміною деталей, що мають знос, що перевищуючий допускається по технічних
нормах;
б) перевірка і заміна зношених ременів в механізмі завантаження, приводі
ножового валу;
в) чищення всіх підшипників, планова заміна їх;
г) перевірка і зміна зношених прокладок, кріпильних деталей;
ж) фарбування, при необхідності, окремих складових частин кутера;
к) збірка кутера, перевірка кріплення складальних одиниць, регулювання
спрацьовування кінцевих вимикачів, випробування кутера на холостому ходу.
Капітальний ремонт полягає в повному розбиранні і дефектації кутера, в
заміні або ремонті всіх вузлів і деталей, що зносилися.
В об'єм капітального ремонту входять наступні основні роботи:
а) заміна всіх зносилися в приводі чаші, ножового валу, механізму
завантаження, у вивантажнику вузлів і деталей або реставрації їх з доведенням до
розмірів, встановлених в кресленні;
б) вивіряння чаші кутера;
в) відлагодження і регулювання автоматики і управління кутера;
г) комплексна перевірка, регулювання і випробування;
д) забарвлення окремих частин або всього кутера.
82
ВИСНОВКИ
В кваліфікаційній роботі магістра проаналізовано технічний рівень
сучасних кутерів та визначено перспективний шлях підвищення їх питомої
продуктивності – використання збільшеної кількості ножів у складі ножової
головки, а також гідродинамічних підшипників ковзання в опорах ножового
валу.
Розроблено вдосконалені конструкції системи ножового валу кутера та його
ножової головки.
Експериментально досліджено вплив кількості ножів в ножовій головці
кутера на тривалість процесу подрібнення м’ясної сировини та на динаміку її
нагріву під час подрібнення. Встановлено, що збільшення кількості ножів з 6 до
12 призводить до підвищення продуктивності кутера при подрібненні фаршів
сухих ковбас в 1,8 рази.
83
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Промисловий каталог фірми GEA Food Technologies [Електронний
ресурс]. – Нідерланди, 2025. - Режим доступу: < https://www.gea.com/
food/>.
2. Промисловий каталог фірми K+G Wetter [Електронний ресурс]. –
Німеччина, 2025. - Режим доступу: <www.kgwetter.de> .
3. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Seydelmann KG
[Електронний ресурс]. – Німеччина, 2020. – Режим доступу :
<www.seydelmann.de>.
4. Промисловий каталог фірми Knecht Maschinenbau GmbH [Електронний
ресурс]. – Німеччина, 2025. – Режим доступу : <www.knecht-gmbh.de>.
5. Промисловий каталог фірми Maschinenfabrik Laska GmbH [Електронний
ресурс]. – Австрія, 2025. – Режим доступу : <www.laska.at>.
6. Hammer G. F., Stoyanov S. Kuttermesser - unterschiedliche anscliff- und
gleitwinkel // Mittteilungsblatt fleischforschung Kulmbach. - 2010. - 49. - pp.
183-195.
7. Hammer G., Stoyanov S. (2008). Uber das Kuttern von Bruhwurstbrat. //
Mitteilungsblatt der Fleischforschung Kulmbach, № 47, , рр. 243-251.
8. Hammer, G. F.; Stoyanov, S. (2007). Kuttern mit zwei Messern und
Kutterleistung. BundesforschungsanstaltfurErnahrungundLebensmittel,
Jahresbericht, Karlsruhe, (01), pp. 24-26.
9. Kolev E. Verifikationsmethode zur Bestimmung der Belastung an Bauteilen
durch Simulation und Experiment / Kolev E., Stoyanov S. - Internationales
Wissenschaftliches Kolloquium № 47, TU Ilmenau. - September 2002.- p. 23.-
26.
10. Schnackel W., Micklisch I., Krickmeier J., Schnackel D., Untersuchungen zur
optimierung von kuttermessern. 3. Optierugen der kuttermessform zur
herstellung von bruhwursten // Fleischwirtschaft. 2008. № 6.Р. 96–102.
84