1. Repository at ChSTU
  2. Випускні кваліфікаційні роботи
  3. Магістр
  4. 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв)
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7132
Назва: Вдосконалення процесу та обладнання для відділення заморожених напівфабрикатів від борошна
Автори: Мізнік, Лариса Миколаївна
Релік, Олександр Миколайович
Ключові слова: вібрація;коливання;заморожені напівфабрикати;зіткнення
Дата публікації: 17-гру-2024
Короткий огляд (реферат): Метою є встановлення режиму та механіки нового процесу технологічної обробки заморожених напівфабрикатів та вдосконалення конструкції машин для обробки заморожених напівфабрикатів з одночасним процесом сепарації маси з борошна та крихт. Методи дослідження. У теоретичних дослідженнях використовувалися методи математичного моделювання для аналітичного опису процесу віброобробки продукту; в експериментальних дослідженнях використовувалися методи фізичного моделювання, математичної ймовірності та статистики. Новизна отриманих результатів. Описано новий штучний режим вібраційного переміщення заморожених напівфабрикатів між верхньою і нижньою похилими пластинами, що коливаються, нерухомо з'єднаними між собою; розроблено нову методику визначення меж інтенсивності коливань у процесі обробки заморожених напівфабрикатів та отримано розрахункові формули для визначення швидкостей зіткнення заморожених напівфабрикатів о верхню та нижню пластини; визначено залежності фазових кутів ковзання, відриву, зіткнення та падіння, середньої швидкості вібропереміщення шару ЗН від кінематичних та геометричних параметрів коливань робочих поверхонь пластин; запропоновано нову методику визначення положення верхньої пластини робочого органу вібромашини щодо нижньої для встановлення необхідного режиму віброобробки та вібропереміщення заморожених напівфабрикатів.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7132
Розташовується у зібраннях:133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв)

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
КРМ Релік.pdf
  Restricted Access		Магістерська робота виконана на аркушах формату А4, кількість сторінок – 83, формул – 30 , рисунки – 19, літературних джерел – 46, плакати виконано на форматі А1 – 10 аркушів.2.31 MBAdobe PDFПереглянути/Відкрити    Запит копії
Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text 
 
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ РОБОТОТЕХНІКИ ІМАШИНОБУДУВАННЯ  
КАФЕДРА ПРОЕКТУВАННЯ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ТА ВЕРСТАТІВ 
НОВОГО ПОКОЛІННЯ 
 
 
 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
до магістерської кваліфікаційної роботи  
 
   другий (магістерський)    
(рівень вищої освіти) 
 
 
на тему «ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ 
ВІДДІЛЕННЯ ЗАМОРОЖЕНИХ НАПІВФАБРИКАТІВ ВІД БОРОШНА» 
 
Виконав: студент 2 курсу, групи мПВ-33 
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування  
  (шифр і назва, спеціальності, ) 
   Обладнання переробних і харчових виробництв 
    (назва освітньо-професійної програми) 
Олександр Релік 
 (ім’я та прізвище)    
Керівник к.т.н., доц.Лариса Мізнік  
                       (ім’я та прізвище) 
Рецензент  __Валентин Пода  
                         (ім’я та прізвище) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Черкаси 2024 
1 
 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
Факультет електронних технологій, автотранспорту  та машинобудування  
(повна назва факультету) 
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління  
(повна назва кафедри) 
 
Другий (магістерський)    
(рівень вищої освіти) 
133 – Галузеве машинобудування         
(шифр і назва спеціальності) 
Обладнання переробних і харчових виробництв 
 (назва освітньо-професійної програми) 
 
 
         ЗАТВЕРДЖУЮ 
         завідувач кафедри _________ 
         «____»_____________2024р.  
 
З  А  В  Д  А  Н  Н  Я 
НА МАГІСТЕРСЬКУ КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ 
 
Олександр Релік 
 ( ім’я,  прізвище) 
1. Тема магістерської кваліфікаційної роботи «Вдосконалення процесу та 
обладнання для відділення заморожених напівфабрикатів від борошна» 
Керівник магістерської кваліфікаційної роботи  Лариса Мізнік, к.т.н., доцент 
                                                                                      (ім’я, прізвище, науковий ступінь, вчене звання) 
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від 
“___”____________2024 року №_____ 
2. Строк подання студентом магістерської роботи  03.12.2024   
3.Вихідні дані до магістерської кваліфікаційної роботи Технічна документація, 
технологічні та робочі інструкції, наукова та довідкова література. 
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно 
розробити) Реферат. Вступ. РОЗДІЛ 1 Аналітичний огляд джерел  в області 
обробки заморожених напівфабрикатів. РОЗДІЛ 2 Обґрунтування механіки 
процесу віброобробки і конструкції технологічної машини для обробки 
заморожених напівфабрикатів. РОЗДІЛ 3 Експериментальні дослідження  
вібраційної обробки заморожених напівфабрикатів. РОЗДІЛ 4 Конструктивні  
розробки  вібраційних  машин   для   обробки   заморожених  напівфабрикатів  і  
їх практичне  впровадження Висновки. Перелік посилань. 
 5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) 
Мета, завдання, експериментальний зразок вібромашини для обробки 
заморожених напівфабрикатів, режиму руху заморожених напівфабрикатів в 
робочій камері вібраційної машини, визначення середньої швидкості 
вібропереміщення заморожених   напівфабрикатів  в процесі  їх обробки, 
графічні залежності середньої швидкості вібропереміщення  заморожених 
напівфабрикатів від кінематичних та геометричних параметрів коливань 
робочого органу вібромашини, визначення   допустимих   параметрів   зіткнення 
2 
 
заморожених   напівфабрикатів  з робочими поверхнями  вібромашини, графічні 
залежності від експериментальних і теоретичних значень середньої швидкості 
вібропереміщення заморожених напівфабрикатів від параметрів коливань 
робочого органу, результати     досліджень    технологічної ефективності процесу 
вібраційної  обробки  заморожених  напівфабрикатів, методика розрахунку 
робочих параметрів машин для вібраційної обробки заморожених 
напівфабрикатів, висновки. 
 
6. Консультанти розділів магістерської кваліфікаційної роботи 
 
Прізвище, ініціали та посада  Підпис, дата 
Розділ 
консультанта завдання видав завдання прийняв 
Розділ 1 Мізнік Л.М., к.т.н., доцент   
Розділ 2 Мізнік Л.М., к.т.н., доцент   
Розділ 3 Мізнік Л.М., к.т.н., доцент   
Розділ 4 Мізнік Л.М., к.т.н., доцент   
    
 
7. Дата видачі завдання_________ 
 
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН 
№ Назва етапів магістерської кваліфікаційної  Строк        
з/п роботи виконання етапів         Примітка 
проекту (роботи) 
1 Розділ 1 18.09.24  
2 Лист 1,2 25.09.24  
3 Лист 3 03.10.24  
4 Розділ 2 11.10.24  
5 Лист 4 16.10.24  
6 Лист 5 24.10.24  
7 Розділ 3 02.11.24  
8 Лист 6 08.11.24  
9 Лист 7 15.11.24  
10 Розділ 4 20.11.24  
11 Лист 8 25.11.24  
12 Лист 9 29.12.24  
13 Лист 10 02.12.24  
    
 
 
Студент дипломник  _______________  Олександр РЕЛІК 
                                                ( підпис )                              ( ім’я,  прізвище) 
Керівник магістерської кваліфікаційної роботи _______________    Лариса МІЗНІК  
                                                                                                    ( підпис )                              
( ім’я,  прізвище)
 
 
3 
 
Зміст 
  
Реферат  5 
Abstract 6 
Перелік умовних позначень 7 
Вступ 8 
РОЗДІЛ 1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ДЖЕРЕЛ  В ОБЛАСТІ 11 
ОБРОБКИ ЗАМОРОЖЕНИХ НАПІВФАБРИКАТІВ 
1.1  Способи і засоби обробки заморожених напівфабрикатів 11 
1.2 Пошук способів і  засобів  сепарації  сипкої маси при обробці 17 
заморожених напівфабрикатів 
РОЗДІЛ 2 ОБҐРУНТУВАННЯ МЕХАНІКИ ПРОЦЕСУ 23 
ВІБРООБРОБКИ І КОНСТРУКЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ МАШИНИ 
ДЛЯ ОБРОБКИ ЗАМОРОЖЕНИХ НАПІВФАБРИКАТІВ 
2.1   Пошук режиму і механіки процесу вібраційної обробки  23 
заморожених  напівфабрикатів 
2.2 Технічні рішень для реалізації процесу обробки  заморожених 24 
напівфабрикатів 
2.3 Параметри  процесу   вібраційної обробки заморожених   33 
напівфабрикатів 
2.4 Дослідження режиму руху заморожених напівфабрикатів в 37 
робочій камері вібраційної машини 
2.5   Визначення середньої швидкості вібропереміщення 40 
заморожених   напівфабрикатів  в процесі   їх обробки 
РОЗДІЛ 3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ  ВІБРАЦІЙНОЇ 44 
 ОБРОБКИ ЗАМОРОЖЕНИХ НАПІВФАБРИКАТІВ  
3.1  Визначення   допустимих   параметрів   зіткнення 44 
заморожених   напівфабрикатів  з  робочими поверхнями  
вібромашини 
3.2  Дослідження вібропереміщення заморожених напівфабрикатів 47 
3.2.1  Експериментальний стенд для дослідження вібропереміщення 48 
продукту 
3.2.2 Методика проведення і результати експериментів 52 
3.3  Результати     досліджень технологічної ефективності процесу 58 
вібраційної обробки  заморожених  напівфабрикатів  
РОЗДІЛ 4 КОНСТРУКТИВНІ  РОЗРОБКИ  ВІБРАЦІЙНИХ  61 
МАШИН   ДЛЯ   ОБРОБКИ   ЗАМОРОЖЕНИХ  
НАПІВФАБРИКАТІВ  І  ЇХ ПРАКТИЧНЕ  ВПРОВАДЖЕННЯ 
4.1   Встановлення   параметрів  роботи   вібромашини 61 
4.2 Методика розрахунку робочих параметрів машин для вібраційної 65 
обробки заморожених напівфабрикатів 
4.3 Розробка і вдосконалення конструкцій  машин для вібраційної 69 
 обробки заморожених  напівфабрикатів 
  
4 
 
Висновки 78 
Перелік посилань 79 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
РЕФЕРАТ 
Магістерська робота виконана на аркушах формату А4, кількість сторінок 
– 83,  формул – 30 , рисунки – 19, літературних джерел  – 46, плакати  виконано 
на форматі А1 – 10 аркушів. 
Метою є встановлення режиму та механіки нового процесу технологічної 
обробки заморожених напівфабрикатів та вдосконалення конструкції машин для 
обробки заморожених напівфабрикатів з одночасним процесом сепарації маси з 
борошна та крихт. 
Методи дослідження. У теоретичних дослідженнях використовувалися 
методи математичного моделювання для аналітичного опису процесу 
віброобробки продукту; в експериментальних дослідженнях використовувалися 
методи фізичного моделювання, математичної ймовірності та статистики. 
 Новизна отриманих результатів.  Описано новий штучний режим 
вібраційного переміщення заморожених напівфабрикатів між верхньою і 
нижньою похилими пластинами, що коливаються, нерухомо з'єднаними між 
собою; розроблено нову методику визначення меж інтенсивності коливань у 
процесі обробки заморожених напівфабрикатів та отримано розрахункові 
формули для визначення швидкостей зіткнення заморожених напівфабрикатів о 
верхню та нижню пластини; визначено залежності фазових кутів ковзання, 
відриву, зіткнення та падіння,  середньої швидкості вібропереміщення шару ЗН 
від кінематичних та геометричних параметрів коливань робочих поверхонь 
пластин; запропоновано нову методику визначення положення верхньої 
пластини робочого органу вібромашини щодо нижньої для встановлення 
необхідного режиму віброобробки та вібропереміщення заморожених 
напівфабрикатів. 
Ключові слова:  вібрація, коливання, заморожені напівфабрикати, 
зіткнення, ковзання, падіння, пластина, віброобробка, вібропереміщення. 
 
 
 
 
6 
 
ABSTRACT 
The master's thesis is made on A4 format sheets, the number of pages is 83, 
formulas are 30, figures are 19, literary sources are 46, posters are made on A1 format 
- 10 sheets. 
The goal is to establish the mode and mechanics of a new process of technological 
processing of frozen semi-finished products and to improve the design of machines for 
processing frozen semi-finished products with the simultaneous process of mass 
separation from flour and crumbs. 
Research methods. Mathematical modeling methods were used in the theoretical 
studies for the analytical description of the process of vibration processing of the 
product; the methods of physical modeling, mathematical probability and statistics were 
used in experimental studies. 
The novelty of the obtained results. A new artificial mode of vibrational 
movement of frozen semi-finished products between upper and lower inclined 
oscillating plates immovably connected to each other is described; a new technique for 
determining the limits of the intensity of oscillations in the process of processing frozen 
semi-finished products was developed and calculation formulas were obtained for 
determining the collision speeds of frozen semi-finished products with the upper and 
lower plates; the dependences of the phase angles of slip, separation, collision and fall, 
the average speed of vibration of the ZN layer on the kinematic and geometric 
parameters of the oscillations of the working surfaces of the plates were determined; a 
new method of determining the position of the upper plate of the working body of the 
vibrating machine in relation to the lower plate is proposed for establishing the 
necessary mode of vibration processing and vibration movement of frozen semi-
finished products. 
Key words: vibration, oscillations, frozen semi-finished products, collision, 
sliding, falling, plate, vibration processing, vibration movement. 
 
 
 
7 
 
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 
ЗН    – заморожені напівфабрикати; 
СМ   – сипуча маса; 
СП    – сепаруюча поверхня;  
ССР –  становище статичної рівноваги (робочого органу вібромашини); 
РО    – робочий орган; 
РП    –  розділова пластина (робочого органу вібромашини); 
ВП   – відбиваюча пластина (робочого органу вібромашини); 
vc – швидкість на початку удару об верхню пластину, що відображає;   
v !
c  – швидкість в кінці удару; 
 pc – сума ударних імпульсів, що діють на крапку; 
М – маса шару заморожених напівфабрикатів; 
P – модуль реакції пластини, що відображає, під час удару. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
ВСТУП 
Виробництво заморожених напівфабрикатів можна охарактеризувати як 
одне з най рентабельніших. Заморожені напівфабрикати користуються в нашій 
країні та за кордоном великим попитом. Обсяг виробництва цих продуктів на 
найбільших переробних комбінатах сягає 30 тон на добу. Значний відсоток від 
загального обсягу виробництва заморожених напівфабрикатів в Україні 
припадає на підприємства малої та середньої потужності. 
Завершальна стадія виготовлення заморожених виробів включає операції 
шліфування їх поверхонь та вилучення з цих поверхонь залишків пересипного 
борошна та тістових крихт. Після сепарації витягнута мука повертається у 
виробництво для замісу тіста, а крихти в основному використовуються як 
харчова добавка при виробництві кормів для худоби. 
Операції обробки поверхонь напівфабрикатів на великих виробництвах 
виконують галтувальні барабани, сипучу масу з борошна і крихт, що 
утворюється в процесі галтування, сепарують ситовим способом. Галтувальні 
барабани мають низьку питому продуктивність при значних масі, металоємності 
та габаритах. Ці машини мають досить велику собівартість, які використання 
вимагають значних капітальних і експлуатаційних витрат. Затискання при 
галтуванні окремих виробів призводить до виникнення ушкоджень їх поверхонь, 
тобто до псування готового продукту. 
На невеликих підприємствах, через недостатність галтувальних барабанів, 
залишкова обробка заморожених напівфабрикатів здійснюється на вібраційних 
ситових машинах, або вручну в коробах з перфорованим днищем. Основний 
недолік процесу обробки на перфорованій поверхні, що коливається, полягає в 
невикористовуваних коливаннях останньої, що веде до втрат часу та енергії. 
При виробництві заморожених напівфабрикатів процеси залишкової 
обробки заморожених напівфабрикатів та сепарації сипучої суміші, що 
видобувається під час обробки напівфабрикатів, здійснюються в окремих 
технологічних машинах. З цієї причини мають місце капітальні та експлуатаційні 
витрати, яких можна уникнути. 
9 
 
Сепарація борошна та тістових крихт, що витягуються з поверхонь 
напівфабрикатів, здійснюється на ситовій поверхні, іноді після змішування з 
сухим борошном для зниження вмісту вологи в сипучій суміші. В іншому 
випадку якісна ситова сепарація сипучої маси неможлива через сильні адгезійні 
властивості сипучої маси. Тому для зменшення експлуатаційних витрат 
необхідно застосувати спосіб сепарації, що має велику роздільну здатність для 
сипучих мас з сильними адгезійними властивостями. 
Виходячи з недосконалостей існуючих способів та машин для залишкової 
обробки заморожених напівфабрикатів, створення та дослідження нового 
способу їх обробки та конструкцій технологічних машин для його реалізації є 
актуальним. 
У даній роботі наступні задачі дослідження: 
– відтворити новий штучний режим руху і дослідити механіку обробки 
заморожених напівфабрикатів у просторі між жорстко з'єднаними верхньою і 
нижньою пластинами; 
– обґрунтувати технічну можливість здійснення вібраційної обробки 
заморожених напівфабрикатів спільно з сепарацією сипучої суміші, що 
вилучається при цій обробці, в одній технологічній машині; 
– встановити та дослідити кути зіткнень ЗН з верхньою та нижньою 
перфорованою плоскими поверхнями робочого органу; 
– провести аналітичні дослідження етапів вібропереміщення та визначити 
швидкість вібропереміщення заморожених напівфабрикатів; 
–вдосконалити машину для відділення заморожених напівфабрикатів від 
борошна. 
Об’єкт дослідження: процес обробки заморожених напівфабрикатів. 
Предмет дослідження:  є новий спосіб залишкової обробки заморожених 
напівфабрикатів та вдосконалення конструкція машини для шліфування 
поверхонь заморожених напівфабрикатів та вилучення з їх поверхонь борошна 
та тістових крихт. 
10 
 
Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення 
отриманих результатів полягає у розробці перспективних за техніко-
економічними показниками конструкцій технологічних машин для обробки 
заморожених напівфабрикатів. Запропоновано методику розрахунку параметрів 
робочого органу вібромашини для обробки заморожених напівфабрикатів. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
РОЗДІЛ 1 
  
Аналітичний огляд джерел  в області обробки заморожених 
напівфабрикатів 
 
1.1 Способи і засоби обробки заморожених  
напівфабрикатів 
 
Обробка заморожених напівфабрикатів на великих виробництвах 
виконується галтувальними барабани [1,2,3,4,5,7,8,9,10], а вилучену з поверхонь 
напівфабрикатів СМ (сипучої маси) з борошна і крихт сепарують на ситових 
просіювачах. На невеликих підприємствах з економічних міркувань галтувальні 
барабани не використовуються, а обробка поверхонь виробів і вилучання з них 
борошна проводиться на вібраційних ситових машинах [1,2,4,5] або вручну в 
коробах з перфорованим днищем. При промисловому виробництві заморожених 
напівфабрикатів застосовується обробка на перфорованій поверхні, що 
коливається. 
Спосіб обробки напівфабрикатів в галтувальних барабанах запозичений з 
машинобудування, де він застосовується для обробки поверхонь деталей машин  
[12,13,14,15,16]. Він відомий давно і постійно удосконалюється за рахунок змін 
зусиль та напрямів навантажень на оброблюваний продукт при вдосконаленні 
конструкцій галтувальних барабанів.  
Розглянемо технічну характеристику, конструкцію, принцип роботи 
барабана галтувального В2-ФГБ, виробництва Черкаського машинобудівного 
заводу. 
Барабан  галтувальний В2- ФГБ  призначений  для  шліфовки поверхонь, 
вилучення залишків борошна, сортування заморожених напівфабрикатів. 
Максимальна продуктивність складає 600 кг/год при масі барабана 1100 кг, 
габаритних розмірах  3350*3300*1550 мм, потужності електродвигуна   0,8 кВт.   
Конструкція барабана В2-ФГБ представлена на рис.1.1, включає 
наступні основні складальні одиниці: раму, барабан, шумову ізоляційну камеру, 
привід, транспортер, бункер.  
12 
 
Рама 1 - зварна конструкція з профільної  листової сталі, яка несе на собі 
всі елементи машини. Встановлюється рама на кронштейні 2 з двома опорними 
пальцями  на одній регульованій опорі 3, службовці для регулювання нахилу 
барабана у бік вивантаження. 
Барабан 4 - виконаний у вигляді двох порожнинних циліндрів, виготовлених 
з перфорованих листів, які концентрично кріпляться на спицях до загальної осі 
8, що є валом для даної конструкції. Продукт з бункера 13 поступає безперервно 
у внутрішній циліндр барабана, з якого через отвори в його поверхні поштучно 
потрапляє в зовнішній циліндр. Напівфабрикати які змерзлися, а також 
нестандартної форми залишаються у внутрішньому циліндрі барабана і по 
спеціальному жолобу 10 відсортовуються як нестандартні. Галтовка 
відбувається частково у внутрішньому циліндрі, де шари напівфабрикатів 
перекочуються  і  падають  один на одного. Напівфабрикати при переміщенні в 
просторі між внутрішнім і зовнішнім циліндром труться своїми   поверхнями  об  
поверхню   циліндрів   і   штирів   9,   які встановлені на внутрішній поверхні 
зовнішнього циліндру барабана по гвинтовій лінії поверхні  шнека.  
Отгалтований, відсортований продукт із зовнішнього циліндра барабана по 
стрічці 17 зсипається в приймальний бункер транспортера В2- ФГБ. Для збору 
крихт борошна, що утворюються в процесі роботи барабана, на рамі 
встановлюються два щитки 7, знизу ставиться ящик 11, який періодично 
очищається. 
Шумова ізоляційна камера 6 - додатково до свого цільового призначення 
виконує функцію теплоізолятора, для підтримки низької температури 
напівфабрикатів при їх тривалій обробці. 
Привід барабана галтувального складається з електродвигуна 12, 
встановленого на окремій плиті, клиноремінної 15 і ланцюгової 16 передач. 
Транспортер 14 - призначений для подачі замороженого продукту з 
морозильної камери в бункер 13 барабана. Встановлюється транспортер під 
кутом 250 до горизонту; верхня його частка на двох опорах нерухомо кріпиться 
13 
 
до рами, а нижня — двома регульованими опорами встановлюється прямо на 
підлозі морозильної камери. 
 
 
Рисунок 1.1 –  Барабан галтувальний В2-ФГБ 
 
 
 
Для забезпечення доступу в зону обслуговування барабана над жолобом в 
стінці камери передбачений спеціальний люк 5. 
При знаходженні продукту у внутрішньому перфорованому циліндрі 
обробка поверхонь напівфабрикатів здійснюється за рахунок взаємодій їх між 
собою з робочою поверхнею перфорованого барабана. Для підвищення 
технологічної ефективності процесу обробки у внутрішньому перфорованому 
циліндрі галтувального барабана необхідна велика тривалість безпосередньої 
обробки продукту за час повного обороту барабана.  
Вилучення борошна відбувається унаслідок безпосередньої взаємодії 
одиниць продукту між собою та робочими поверхнями галтувального барабана. 
Сила інерції, що діє на частки борошна, виникає при обертанні внутрішнього 
циліндра, зіткненнях напівфабрикатів між собою, недостатня для розриву 
адгезійних зв'язків часток борошна з тістовою поверхнею напівфабрикатів. 
Таким чином,  сила інерції практично не використовується в процесі вилучення 
борошна з поверхонь заморожених напівфабрикатів.  
14 
 
У галтувальних барабанах процес залишкової обробки ЗН, включаючи 
отримання сепарованої, готової до повторного використання у виробництві ЗН 
пересипної муки, веде до використання додаткової людської праці, 
устаткування, споживаної енергії, виробничої площі.  
Зусилля механічних взаємодій зіткнення між напівфабрикатами 
неможливо відрегулювати по величині. Вони бувають значно більші при 
затисканні між внутрішнім та зовнішнім циліндрами, або менше ніж потрібний 
для шліфування поверхонь напівфабрикатів. Це приводить до виникнення 
значних пошкоджень поверхонь або появи мікротріщин, шматочків тіста, що 
відкололися, це може стати причиною руйнування цілісності напівфабрикатів. 
  Аналіз конструкції і технічної характеристики галтувального апарату В2- 
ФГБ дозволяє виявити ряд недоліків, властивий цим технологічним машинам: 
– складність конструкції; 
– велика займана виробнича площа; 
– значна маса  металоємності; 
– значні капітальні витрати на виготовлення (закупівлю), 
транспортування, збирання  устаткування; 
– наявність пошкоджень поверхонь напівфабрикатів при їх 
обробці;  
– низька питома продуктивність, висока питома енергоємність 
процесу обробки; 
– процес сепарації борошна  не суміщений з процесом обробки   
напівфабрикатів в одному обладнанні; 
– недостатня дія інерційних сил при обробці продукту. 
 Виходячи з низьких техніко-економічних показників і конструктивних 
недоліків галтувальних барабанів, на сьогоднішній день є необхідність в 
створенні нового устаткування для процесу обробки поверхонь заморожених 
напівфабрикатів. Створюване устаткування має бути економічним з погляду 
капітальних експлуатаційних витрат навіть на невеликих виробництвах. Мати 
достатньо високу продуктивність та технологічну ефективність. Устаткування 
15 
 
має бути універсальним, тобто працювати незалежно від розмірів ЗН, 
здійснювати паралельний процес сепарації борошна з СМ. 
Найбільш ефективний процес обробки ЗН,  коли напівфабрикати 
безперервно піддаються короткочасним силовим діям певної величини з боку 
робочого органу (РО) і виробів. При такому режимі практично відсутнє 
пошкодження поверхні виробу.  
Таким вимогам відповідає процес обробки ЗН на вібраційних машинах. 
Перевага такого процесу в тому, що короткочасну силову дію надає вплив тільки 
на оброблювану поверхню, не пошкоджуючи тістової оболонки напівфабрикату. 
Величина силової дії на оброблюваний продукт регулюється параметрами 
коливань РО. З урахуванням цього принципу реалізується обробка ЗН на 
перфорованій поверхні шляхом обтрушування під дією коливань при взаємодії 
напівфабрикатів між собою. 
На підприємствах харчових виробництв використовуються вібраційні 
ситові машини,  ручні сита. Ефективність процесу видалення борошна з 
поверхонь ЗН на ручних ситах декілька вище ніж на вібраційних, в наслідок 
можливості регулювати напрям та швидкість трясіння при візуальному 
спостереженні процесу. Ручні сита дешевші,  але менш продуктивні, зважаючи 
на застосування ручної людської праці.  
По виду руху,  формі сит вібраційні машини для ситової сепарації діляться 
на дві групи [20, 21]: 
– з плоскими ситами, які здійснюють зворотно-поступальні, кругові 
поступальні і коливальні рухи;  
– з циліндровими або пірамідальними барабанними ситами, які 
обертаються навколо осі.  
       Плоске сито здійснює зворотно-поступальний рух за допомогою 
кривошипного – шатунового, ексцентрикового, електромагнітного  приводу. 
Прикладом вібраційної машини з плоским ситом, на якому можна здійснювати 
залишкову обробку ЗН, може служити «Тарар» [22]  сучасного виробництва (рис. 
1.2), або будь-яка інша вібраційна ситова машина з плоскою перфорованою 
16 
 
робочою поверхнею, призначена для калібрування і сортування, наприклад, 
пшеничного зерна або продуктів його помелу [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27]. 
Просіювач «Тарар» складається з дерев'яної або металевої  станини 1. У її 
середині під завантажувальним отвором 8 на чотирьох плоских пружних стійки 
2 підвішений дерев'яний або металевий ящик 3, який отримує зворотно-
поступальний рух від приводного механізму. Дном ящика є вставна рамка 4 з 
натягнутим на ній ситом 5. Для обробки ЗН замість сита може бути використана 
металева сітка або перфорована текстолітова або металева пластина. Ящик 
зв'язаний за допомогою шатунів 6 з колінчастим валом, який встановлений в 
підшипниках, прикріплених до станини. Вал обертається від електродвигуна 
через шків 7 за допомогою ремінної передачі.  Для сходу продукту передбачено 
збірник 9. 
Принцип дії даного просіювача аналогічний багатьом відомим ситовим 
машинам [27].  Електродвигун за допомогою кривошипно-шатунового 
механізму приводить в рух рамка 4. Початковий продукт подається на сито, що 
коливається, 5 і сепарується, а прохід продукту, рухаючись по похилому днищу 
збірки, проходить через магнітний уловлювач для видалення домішок і через 
розвантажувальний патрубок потрапляє на піддон. Схід продукту, 
переміщаючись по ситу, прямують по нахиленому металевому листу в збірку 9 з 
відкидним лотком. 
     Рамку з ситом можна встановити не лише горизонтально, а під  кутом  1300 
за допомогою регулювальних гвинтів. Рамку підвішують з торцевих сторін до 
кронштейна за допомогою пружинних ресор, що значно зменшує опір потоку 
матеріалу  дає можливість ефективніше використовувати енергію приводу що 
покращує процес сепарації. 
У харчовій промисловості використовують вібраційні ситові машини 
безперервної і періодичної дії  з плоским ситом, яке здійснює коливальні рухи у 
вертикальній плоскості з різною амплітудою і частотою за допомогою 
механічного або пневматичного приводу [20, 22, 27, 28]. Перевага таких машин 
- простота конструкції, малі габарити. Вібромашини такого типу недорогі у 
17 
 
виготовленні, обслуговуванні, займають малу виробничу площу. До недоліків 
можна віднести швидкий знос сит з малим розміром ячейок, що не відноситься 
до обробки ЗН.  
 
 
Рисунок   1.2 –   Просіювач з зворотно-поступальним рухом сита 
«Тарар» 
 
Найбільш перспективним для досягнення найбільшої продуктивності, як 
найкращої технологічної ефективності обробки ЗН є спосіб вібраційної обробки. 
Проте цей спосіб   потребує модернізації, удосконалення, теоретичного і 
експериментального  дослідження, а також реалізації у вигляді перспективних 
конструкцій технологічних машин для реального виробництва. 
 
 1.2    Пошук способів і  засобів  сепарації  сипкої маси 
при обробці заморожених напівфабрикатів 
 
На підприємствах харчової промисловості, громадського харчування 
процес залишкової обробки ЗН та сепарації вилученої при цій обробці сипкої 
суміші здійснюються послідовно в окремих технологічних машинах. Така 
виробнича схема вимагає капітальних витрат, яких можна уникнути при 
поєднанні обох процесів в одній технологічній машині.  
При обробці ЗН сипка маса з борошна, тістових крихт має високу вологість 
і низьку температуру. Вона піддається невідкладній сепарації, а отримане 
18 
 
борошно використовується в замісі тіста. У іншому випадку, при швидкому 
підвищенні температури дрібних частинок борошна, СМ перейде в рідшу фазу 
стану, що швидко приведе до утворення клейкої маси, не придатної до 
подальшого використання.  
Борошно і тістові крихти, мають високу вологість, як наслідок, сильні 
адгезійні властивості, сепаруються в процесі виробництва на ситовій поверхні, з 
великим для даного процесу розміром ячейок, для запобігання від забивання 
ячейок ситового полотна зв'язною сипкою масою. При такому розмірі ячейок 
неможливе якісне видалення борошна від дрібних крихт. Для зменшення вмісту 
вологи,  зниження адгезійних властивостей сипкої маса перед сепарацією, як 
правило, змішується з сухим борошном. 
Економічно та технологічно доцільно здійснювати процеси обробки ЗН та 
сепарації борошна, крихт вилучених при цій обробці, паралельно в одній 
технологічній машині. Таке поєднання процесів дозволило б скоротити об'єм 
ручної праці, що витрачається на часті вилучення СМ з машини для залишкової 
обробки ЗН, змішування з сухим борошном, а також на доставку і завантаження 
на сепаруючу машину. Окрім цього, поєднання вказаних процесів в одній 
технологічній машині дозволило б понизити енерговитрати, спростити 
технологічну схему виробництва ЗН.  
Сепарацію порошкоподібних сипких матеріалів можна здійснювати 
ситовим, способом пневмосепарації, электро-гравітаційнним розділення часток, 
вібросепарації.  
Ситова сепарація в харчовій промисловості здійснюється на грохотах, 
розсіваннях, буратах, відцентрових і вібраційних просіювачах [21, 31, 32, 33]. 
Для розділення мілкодисперсних порошкоподібних СМ застосовуються сита з 
малим розміром ячейок, вони виготовляються, в основному, з тонких ниток 
капрону або шовку. Не дивлячись на те, що капронові сита більш ізносостійкі 
чим шовкові, вони вимагають достатньо частої заміни при експлуатації в умовах 
виробництва [21]. Недоліком таких сит в роботі є часте забивання їх ячейки при 
виражених адгезійних властивостях СМ. Для ліквідації цього негативного явища 
19 
 
необхідна установка пристосування для безперервного чищення ситового 
полотна, що ускладнить конструкцію технологічної машини, підвищить 
капітальні і експлуатаційні витрати, спричинить затримку виробничого процесу 
за рахунок швидкого зносу сит.  
Для поєднання процесів віброобробки ЗН і ситовій сепарації СМ в одній 
технологічній машині необхідно, передбачити наявність відбійних пристроїв для 
попередження забивання ситового полотна з малим розміром ячейок. Недоліком 
такого варіанту конструкції є громіздкість, достатньо швидке зношування 
ситової поверхні внаслідок необхідності безперервного очищення ячейок, що 
забиваються.  
Спосіб пневматичної сепарації [36, 37] на сьогоднішній день не набув 
поширення для фракціонування мілкодисперсних сипких продуктів в харчовій 
промисловості, за винятком  експериментальних установок.  
При спробі поєднання пневмосепарації з процесом вібраційної обробки 
ЗН в одному апараті виникне ряд труднощів, обумовлених різнотипністю 
силового приводу, недосконалістю пневмосепарації у виробничих умовах, 
необхідністю низькотемпературного струменя повітря, що ускладнить 
конструкцію  значно підвищить її вартість.  
 Електрогравітаційний спосіб класифікації порошкоподібних сипучих 
матеріалів [38, 39] заснований на розділенні частинок різних розмірів. 
Використовується автоколивальний рух частинок в міжелектродній області 
системи двох електродів, що розходяться, розташованих під деяким кутом 
симетрично горизонту. Практично, цей спосіб розділення не знайшов 
виробничого застосування.  
Спосіб вібраційної сепарації застосовується у виробництві в основному 
для дрібнозернистих сипких матеріалів [41–57]. Він заснований на 
вібропереміщенні частинок різних фракцій по різних траєкторіях на сепаруючій 
поверхні деки, що коливається під гострим кутом до горизонту. Нехтуючи 
впливом повітряного середовища, процес сепарації здійснюють в розрідженому 
моношарі частинки по ознаках питомої ваги, форми, властивостям поверхні 
20 
 
незв'язаних один з одним частинок. Технологічна ефективність розділення і 
роздільна здатність процесу вібросепарації знаходяться в зворотній залежності 
від питомого завантаження сепаруючої поверхні деки [45,46]. Даний процес має 
незначну питому продуктивність. Переміщення крупнодисперсної фракції вниз 
по похилій сепаруючій поверхні здійснюється під дією переважаючою 
гравітаційні сили. Вібропереміщення ж мілкодисперсних часток, зєднаних між 
собою аутогезійнними зв'язками, здійснюється вгору по нахиленій сепаруючій 
поверхні під дією переважаючих сил адгезії і інерції.  
Недоліком цього способу є можливість взаємного захоплення часток 
мілко дисперсної і крупнодисперсної фракцій при їх протилежно направленому 
русі по похилій СП деки. Внаслідок цієї обставини технологічна ефективність 
процесу знаходиться в прямій залежності від питомого завантаження СП, що не 
дозволяє інтенсифікувати процес по питомій продуктивності. 
Віброадгезіона - ситова сепарація відрізняється наявністю процесу 
попередньої обробки сипкої суміші перед її попаданням на вібруючу сепаруючу 
поверхню. Суть попередньої обробки суміші полягає в руйнуванні грудок 
продукту, що злипнулися за рахунок слабих аутогезійних зв'язків продукту, 
подрібнення найбільш крупних частинок суміші до її попадання на СП і 
попередньому імовірнісному розподілі часток  по довжині сепаруючої поверхні 
відповідно з їх размірами. Розміри ячейок сит перевершують найкрупніший 
розмір мілкодисперсних часток суміші в декілька десятків разів. Тому осередки 
сит не забиваються. При падінні і зіткненні СМ об похилі сита, що коливаються, 
відбувається попереднє руйнування часток сипкого матеріалу. Одночасно по 
похилих поверхнях сит скачуються вниз найбільш крупні частки 
крупнодисперсної фракції суміші, в разі їх попадання на деко заважали б процесу 
розділення часток на плоскій поверхні деки. Частинки мілкодисперсної фракції, 
мають високу вірогідність проходження через сита без зіткнення об їх поверхню, 
проходять крізь ячейки сит поблизу місця завантаження та потрапляють на СП 
деки. Здатні пройти через сита частки крупнодисперсної фракції, що мають 
нижчу вірогідність проходження через ячейки сит без зіткнення з їх поверхню, 
21 
 
переміщаються вниз і розподіляються по довжині похилих сит, потрапляючи 
через них на СП. При цьому, чим більше частка крупнодисперсної фракції, тим 
довше вона взаємодіє з ситовими поверхнями, тим нижче положення її падіння 
на СП після проходження сит. На СП потрапляють, в основному, вже заздалегідь 
розподілені по розмірах частки сипкого продукту за законом імовірнісного 
розподілу. Взаємне захоплення часток різних фракцій в протилежних напрямах 
на СП практично усувається.  
Процес сепарації на СП, коливається разом з ситами, нахилений під кутом 
200 – 400 до горизонту, здійснюється таким чином. Під дією вертикальних або 
похилих коливань деки, крупніші частки скачуються вздовж поверхні деки вниз, 
а дрібніші переміщаються вгору по ухилу сепаруючої поверхні деки. Для 
запобігання налипанню мілкодисперсних часток на сепаруючу поверхню деки 
приводиться в дію ударно - генеруючий пристрій. Це дозволяє регулювати 
момент часу відриву мілкодисперсних часток від поверхні деки для їх 
подальшого вібропереміщення. 
При використанні пакету сит, значною мірою усувається основний недолік 
процесу вібросепарації (з урахуванням ознаки адгезійних властивостей часток), 
внаслідок чого при віброадгезіоній – ситовій сепарації досягається краща 
технологічна ефективність і велика питома продуктивність. 
Для сепарації муки і крихт паралельно з вібраційною обробкою ЗН в одній 
технологічній машині процес віброадгезійно-ситової сепарації прийнятний 
завдяки можливості використання одного віброприводу для ведення обох 
процесів і достатньо високої роздільної здатності для сепарації зв'язних сипких 
мас.  
 Можна зробити висновок про найбільшу придатність для поєднання з 
вібраційною обробкою ЗН віброадгезійно – ситового способу сепарації сипких 
мас. Але даний спосіб не ідеальний. Для руйнування сильних адгезійних зв'язків 
вологого сипкого матеріалу потрібні достатньо важкі маси ударників генеруючої 
системи для створення сильних ударних імпульсів по неробочій поверхні СП в 
кожному періоді її коливань.  
22 
 
Поєднання залишкової обробки ЗН з процесом сепарації сипкої суміші 
вимагає встановлення раціональних режимів вібропереміщення оброблюваних 
напівфабрикатів і шару часток СМ з борошна при єдиних параметрах роботи 
вібраційної технологічної машини. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
РОЗДІЛ 2 
ОБГРУНТУВАННЯ МЕХАНІКИ ПРОЦЕСУ КОНСТРУКЦІЇ 
ТЕХНОЛОГІЧНОЇ МАШИНИ ДЛЯ ОБРОБКИ ЗАМОРОЖЕНИХ 
НАПІВФАБРИКАТІВ 
 
2.1   Пошук режиму і механіки процесу вібраційної 
обробки  заморожених  напівфабрикатів 
 
Згідно проведеному аналізу літературних джерел, вдосконалення процесу 
залишкової обробки ЗН може бути досягнуто при модернізації перфорованої 
поверхні, що коливається. Для досягнення високої питомої продуктивності, 
технологічної ефективності даного процесу необхідно створити новий штучний 
режим вібропереміщення ЗН під час обробки. Особливістю цього режиму має 
бути наявність постійного числа етапів вібропереміщення, розташованих в 
певній послідовності, за кожен період коливань перфорованої поверхні.  
Щоб добитися якнайкращого видалення борошна з поверхонь 
заморожених напівфабрикатів, при їх шліфуванні об поверхню робочого органу, 
що коливається, необхідно досягти максимально можливої швидкості зіткнення 
ЗН з робочим органом. Швидкість зіткнення  має бути безпечною для цілісності 
поверхонь виробів. Для підвищення питомої продуктивності процесу обробки 
ЗН необхідно  понизити час віброобробки шляхом досягнення максимально 
можливої вібраційні швидкості робочого органу.  
Проте збільшення амплітуди і кутової частоти коливань перфорованої 
поверхні, без попередніх конструктивних змін для досягнення необхідного 
режиму вібропереміщення продукту,  сприятиме збільшенню тривалості 
інтервалу. В цьому випадку частота зіткнень ЗН з робочим органом істотно 
знизиться. Це приведе до збільшення енергоємності і тривалості процесу 
обробки ЗН, зниженню продуктивності.  
Таким чином, для стабілізації зусиль зіткнень ЗН об робочу поверхню і 
збільшення їх кількості необхідно здійснити режим обробки продукту, при 
якому досягти за один період коливань робочого органу, як мінімум, одного 
гарантованого зіткнення ЗН з робочою поверхнею. В цьому випадку процес 
24 
 
обробки ЗН на перфорованій поверхні, що коливається, протікатиме значно 
інтенсивніше.  
Для реалізації необхідного режиму вібропереміщення ЗН  доцільно вести 
процес обробки напівфабрикатів між двома жорстко зв'язаними між собою 
плоскими робочими поверхнями, що коливаються. При такому технічному 
рішенні завжди забезпечуються два гарантовані зіткнення ЗН об відзеркалюючу 
і розділяючу поверхні пластин робочого органу в кожному періоді їх коливань. 
Причому зміна інтенсивності коливань верхньої і нижньої поверхонь в межах 
меж існування даного режиму руху заморожених напівфабрикатів, не порушує 
постійності двох гарантованих зіткнень кулі продукту з робочими поверхнями в 
кожному періоді їх коливань. 
      Процес вібраційної обробки заморожених напівфабрикатів здійснюється 
таким чином (рис. 2.1). Під дією інтенсивних коливань що розділяє нижню та 
верхню  робочі поверхні ЗН, співударяються в кожному періоді коливань з 
кожною робочою поверхнею. Зважаючи на обмеженість простору між робочими 
поверхнями, напівфабрикати інтенсивно взаємодіють з ними і між собою. 
Останній обставині сприятиме асиметрична форма напівфабрикатів, а саме не 
співпадіння положення центру тяжіння кожної одиниці продукту з положенням 
центру тяжіння найбільшої площі проекції цієї одиниці продукту, що викликає 
явище відносного обертання ЗН у фазі польоту всередині робочого органу, що 
інтенсифікує взаємодію напівфабрикатів. Борошно, тістові крихти вилучені з 
поверхонь ЗН при такій обробці, проходять через отвори нижньої перфорованої 
розподільної пластини, сипка маса, підлягає невідкладній сепарації. 
   
2.2 Технічні рішень для реалізації процесу 
 обробки  заморожених напівфабрикатів 
 
Для обробки заморожених напівфабрикатів з тістовою поверхнею 
запропонований вібраційний спосіб, який включає вилучення пересипного 
борошна з дрібними крихтами, шліфування заморожених поверхонь. Схема 
процесу вібраційної обробки ЗН показана на рис. 2.1. Доцільно застосувати 
25 
 
віброадгезійно – ситовий спосіб сепарації для СМ з вологого борошна і тістових 
крихт. 
 
Рисунок 2.1 – Принципова схема процесу вібраційної обробки    
заморожених напівфабрикатів 
 
Конструкція вібраційної машини для обробки заморожених 
напівфабрикатів з паралельним процесом віброадгезійно – ситовій сепарації 
наведена на рис. 2.2. На плиті 15, встановлена на амортизаційних опорах 16, 
розміщені по центру вібраційний стіл 1 з дебалансним вібратором 3, 
встановленим на пружинних ресорах 2. На плиті 15 також встановлюється 
завантажувальний бункер 10 з регулюючою заслінкою 11, розташованою на 
живлячому рукаві — жолобі бункера, ємкості для прийому борошна 13 і тестових 
крихт 14,  ємкість для оброблених заморожених напівфабрикатів 12. На 
вібростолі 1 за допомогою кронштейнів встановлений жорстко закріплений під 
кутом нахилу до горизонту робочий орган 4. Який складається з похилого 
прямокутного жолоба, на дні якого розташовано дека 5. Над похилою СП дека 5 
закріплений пакет 6 з двох сит, над ним розподільча перфорована пластина 7, над 
якою за допомогою гвинтових пар 9 встановлюється з регульованим зазором 
0,03-0,1м  пластина 8. 
Дека 5 складається з двох пластин, між якими знаходяться грати 
напрямної, у вертикальних порожнистих каналах якої розташовані ударники.      
Дебалансний вібратор 3, закріплений на нижній площині вібростола 1, 
26 
 
складається з двох що обертаються, та само синхронізуються, на зустріч один 
одному неврівноважених мас. 
При пуску вібратора 3 обертаються назустріч один одному дебаланси, при 
збільшенні числа оборотів само синхронізуються також вся механічна система, 
що складається з вібростолу з робочим органом, вібратором на пружинних  
ресорах,    підставці   15,     приходить     в    вертикально коливальний рух з 
амплітудою і кутовою частотою. При відкритті заслінки 11 на патрубку-жолобі 
завантажувального  бункера     10     заморожені      вироби      поступають     в 
простір між розподільною 7  і відражаючою 8 пластинами  РО вібромашини. 
В процесі вібропереміщення уздовж робочого органу 4 ковзають вниз ЗН 
в певний момент часу відриваються від РП пластини 7 і здійснюють політ вгору 
до моменту зіткнення з пластиною 8. Потім напівфабрикати падають вниз до 
зіткнення з РП  продовжують ковзати по останній до моменту відриву в 
наступному періоді коливань робочого органу. При такому режимі 
вібропереміщення виробів інтенсивно ударяються одночасно труться один об 
одного також о поверхню робочого органу. При цьому шліфуються поверхні ЗН, 
а крихти, що відкололися, відділяються від поверхонь напівфабрикатів, крізь 
проміжки нижньої пластини 7 і сит 6 потрапляють на СП деки 5. 
По поверхні сит 6 найбільш крупні тістові крихти поступають в 
приймальну ємність 13. Менш крупні тістові крихти при проходженні сит 6 
взаємодіють з поверхнями сит по імовірнісному закону, завдяки чому вони в 
більшості потрапляють на поверхню деки 5 нижче за місце їх завантаження, на 
відміну від борошна і дрібних крихт, які майже безперешкодно проходять крізь 
сита 6. Таким чином, на похилу плоску поверхню деки 5 потрапляє сепарована 
від крупних тістових крихт СМ, розподілена, в основному, по збільшенню 
розміру часток зверху вниз на похилій поверхні деки.  
 
27 
 
 
 
Рисунок 2.2 – Схема конструкції вібраційної машини для обробки заморожених 
напівфабрикатів: 1 – вібраційний стіл, 2 – ресори, 3 – вібратор, 4 – робочий 
орган, 5 – дека, що складається з двох пластин і направляючих грат з крізними 
каналами, в яких знаходяться ударники, 6 – пакет сит, 7 – перфорована 
пластина, 8 – пластина, 9 – регулювальні гвинти, 10 – завантажувальний 
бункер, 11 – регулювальна заслінка, 12, 13, 14 – приймальні ємкості для 
оброблених напівфабрикатів, тестової крихти і борошна відповідно, 15 – плита, 
16 – амортизаційні опори 
 
Між шаром мілко дисперсних часток, СП деки 5 утворюється міцний 
адгезійний зв'язок. При зростанні сил інерції в коливальному процесі куля 
пересипного борошна міг би ущільнюватися, виниклі сили адгезії не дозволили 
б йому відірватися від СП. Проте, наявність ударників у вертикальних каналах 
направляючих грат деки 5 дозволяє впливати імпульсом сили удару по нижній 
стороні СП деки 5 в кожному періоді коливань, руйнувати адгезійний зв'язок. В 
наслідок чого швидкість розповсюдження ударної хвилі кінцева і перевищує на 
декілька порядків швидкість руху сепаруючої пластини, товщиною пластини з 
незначною погрішністю можна нехтувати з цілком аргументованим гіпотезою 
прийняти момент удару  рівним моменту відриву кулі мілкодисперсних часток 
борошна від СП деки [7]. Відрив шару часток муки від похилої СП деки в 
кожному періоді коливань робочого органу створює умови для очищення 
28 
 
пересипного борошна від дрібних тістових крихт за ознакою адгезійних 
властивостей часток фракцій. При вертикально направлених коливаннях деки з 
генеруючою системою штучного режиму вібропереміщення мілкодисперсних 
часток спостерігається рух часток мілкодисперсної фракції вгору по похилій 
перфорованій СП, а крупнодисперсних часток — вниз по похилій СП деки.  
Отже, одночасно з відривом ЗН від розподільної пластини походить відрив 
ударників від підстави деки, а відрив шару дрібних часток борошна від СП 
запізнюється на проміжок часу, необхідний для проходження ударниками зазору 
до нижньої поверхні сепаруючої пластини. Тому, коли робочий орган 
переміщається вгору від ПСР, в певний момент часу під дією результуючої сил 
інерції, гравітації та адгезії шар мілкодисперсних часток розпушується починає 
ковзає вгору по СП, а потім, у момент розриву адгезійного зв'язку при дії 
ударного імпульсу генеруючої системи, здійснює етап польоту [7].  
Поєднання процесу вібраційної обробки ЗН з процесом віброадгезійно – 
ситовій сепарації вигідно по конструктивних міркуваннях тому, що є можливість 
компактно розмістити пакет сит і деку з генеруючою системою [7] під нижньою 
перфорованою поверхнею паралельно їй, з незначним збільшенням габаритного 
розміру вібромашини по висоті (рис. 2.2). Проте необхідно відзначити, що 
ефективність процесу віброадгезійно – ситової сепарації в даній конструкції буде 
понижена внаслідок того, що надходження початкової СМ з борошна і крихт на 
сита та поверхню деки здійснюватиметься по всій їх довжині, а не в одному місці. 
Тому попередній розподіл часток крупнодисперсної фракції СМ по поверхні 
деки буде значною мірою понижений, із-за чого буде понижена ефективність 
сепарації.   
Разом з вібраційно адгезійно-ситової сепарацією можна використовувати  
новий спосіб розділення сипких матеріалів [9], здійснюваний за ознакою різниці 
висот польоту часток фракцій. Цей спосіб більш ніж попередній застосовний для 
розділення вологих і низькотемпературних СМ, зважаючи на його меншу дію на 
сипкий матеріал через тертя за менший час процесу сепарації, чим 
29 
 
забезпечується менший нагрів, відповідно, пов'язане з ним посилення адгезійних 
властивостей. 
            На рис.2.3 представлена принципова схема пристрою для реалізації 
способу сепарації сипких матеріалів, який здійснюється за ознакою різниці висот 
польоту часток фракцій. Пристрій має завантажувальний бункер 1 із заслінкою 2 
для регулювання подачі сипкої суміші, вібраційний привід 3, який приводить в 
коливальний рух робочий орган 4, встановлений на ресорах 5, приймальні 
ємкості 6 і 7 для крупнодисперсної і мілкодисперсної фракцій суміші відповідно. 
Робочий орган 4 є плоским нахиленим до горизонту деки, над поверхнею якої 
встановлений пакет розподіляючих пластин 8, з можливістю його переміщення 
по висоті щодо поверхні деки за допомогою регулювальних гвинтів 9. Пластини 
8 встановлюються під тупим кутом нахилу до деки 4, разом з тим, під негативним 
тупим кутом нахилу до горизонту з можливістю регулювання відстані між собою 
уздовж нахилу деки 4. Пластини 8 встановлюються паралельно один одному на 
однаковій відстані від поверхні деки. Відстані між самою нижньою пластиною з 
пакету пластин 8 і найближчою до неї перевищує рівні відстані між іншими 
пластинами. 
      Суміш з верхнього завантажувального бункера 1 подається на деку 4, яка 
коливається з частотою 30 Гц,  амплітудою 3-4 мм. В процесі дії сил інерції, 
гравітації, адгезії, тертя на сипку суміш, що подається, вона рухається вниз по 
похилій поверхні деки 4 з етапами польоту над нею і ковзання по її поверхні. При 
цьому крупнодисперсні частки рухаються значно швидшим одночасно вище 
здійснюють свій політ над поверхнею деки. Після досягнення каскаду розділових 
пластин 8 крупнодисперсні частки заскакують на пластини, рухаються по ним, а 
з них потрапляють в збірку крупнодисперсної фракції 6. Мелкодисперсні частки, 
які не можуть у польоті досягти пластини, рухаються під нею потрапляючи в 
збірку 7. Фізична суть процесу полягає в тому, що крупно дисперсні частки 
сипкої суміші, при русі сепаруючої поверхні вгору, легко відриваються від 
похилої до горизонту СП під дією сили інерції, долають опір повітря здійснюють 
триваліший  на більшій висоті політ над сепаруючою поверхнею, чим частки 
30 
 
мілкодисперсної фракції. Окрім цього, повітряний потік, що виникає унаслідок 
руху сепаруючої пластини вгору, допомагає польоту крупнодисперсних часток, 
оскільки збігається з напрямом їх польоту. 
 
 
Рисунок 2.3 – Схема конструкції вібраційної машини для розділення сипкої 
суміші за ознакою різниці висот польоту часток крупнодисперсної і 
мілкодисперсної фракцій: 1 – завантажувальний бункер, 2 - заслінка для 
регулювання подачі сипкої суміші, 3 – вібропривід, 4 – робочий орган, 
 5 – ресори, 6 і 7 – приймальні ємкості для крупнодисперсної і мілкодисперсної 
фракцій СМ відповідно, 8 – пакет розподільних пластин 
 
Для мілкодисперсних часток дуже сильно знижують швидкість відриву від 
СП адгезійні зв'язки,  польоту цих легших часток сильно перешкоджає сила 
опору повітря. Тому виникає різниця висот польоту часток мілкодисперсної,  
крупнодисперсної фракцій. Мілкодисперсні частки відриваються від СП пізніше 
за крупнодисперсними частками, в мить, коли віброприскорення  СП    має   
максимальне   або   близьке   до   максимального значення. У цей момент СП 
знаходитиметься в крайньому верхньому або близькому до нього положенні. 
Повітряного потоку майже немає і починатиметься рух деки вниз, при якому 
повітряний потік буде протилежний до напряму польоту мілкодисперсних 
часток вгору, що додатково перешкоджатиме польоту легких часток. Ця 
обставина додатково сприятиме збільшенню різниці висот польоту часток 
31 
 
мілкодисперсної, крупнодисперсної фракцій, тобто підвищенню технологічної 
ефективності процесу сепарації. 
       Процес попадання крупнодисперсних часток на каскад пластин 
здійснюється так, спочатку частка цих часток потрапляє на першу – саму верхню 
пластину. На нижні по розташуванню пластини потраплять ті крупнодисперсні 
частки, чия траєкторія польоту пройде під попередніми, верхніми пластинами. 
Якщо знайдеться частка, яка по траєкторії свого польоту пройде під першими 
сім'ю пластинами, завдяки зіткненням об найближчу до деки частку нижньої 
неробочої плоскості пластин, то вона потрапить на останню пластину. Причиною 
такої поведінки частки є та обставина, що відстань між останньою, самою 
нижньою пластиною і попередньою, передостанньою перевищує відстань між 
іншими пластинами. Ця конструктивна особливість дозволяє врахувати всі 
можливі траєкторії польоту крупно дисперсних часток. 
       Спосіб сепарації СМ по висоті польоту часток не вимагає, на відміну від  
віброадгезійно-ситового способу додаткового генеруючого пристрою для 
видалення тих, що налипають на неперфоровану поверхню деки 
мілкодисперсних часток, зважаючи на значний кут  нахилу поверхні, що 
коливається, до горизонту. Цей спосіб значно продуктивніше  віброадгезійно-
ситового сепарації СМ зважаючи на вищу швидкість одно направленого 
прискореного руху часток обох фракцій.  
Конструктивне поєднання процесів вібраційної обробки ЗН і сепарації 
вилученого СМ за ознакою різниці висот польоту часток приведений на рис. 2.4. 
На підставі 11, встановленому на амортизаційних опорах 12, розміщені по 
центру вібростіл 1 з дебалансним вібратором 3 встановленим на пружинних 
ресорах 2, завантажувальний бункер 9 з регулюючою заслінкою 10, 
встановленою на живлячому рукаві — жолобі бункера, ємкості для прийому 
оброблених ЗН 13, тестових крихт 14, і муки 15. На вібраційному столі 1 за 
допомогою кронштейнів встановлений і жорстко закріплений під кутом нахилу 
до горизонту α робочий орган 4. Останній складається з похилого прямокутного 
жолоба, в нижній частці якого розташований каскад розподільних пластин 5. Над 
32 
 
жолобом закріплена перфорована РП 6, над нею верхня пластина, що відображає, 
7, положення якої щодо пластини 6 регулюється за допомогою гвинтових пар 8. 
 
Рисунок 2.4 – Схема конструкції вібраційної машини для обробки 
заморожених напівфабрикатів: 1 – вібраційний стіл, 2 – ресори, 3 – вібратор,  
4 – робочий орган, 5 – каскад розділових пластин, 6 – перфорована 
пластина, 7 – пластина, що відображає, 8 – регулювальні гвинти,  
9 – завантажувальний бункер, 10 – регулювальна заслінка для подачі з 
бункера, 11 – підстава, 12 – амортизаційні опори, 13, 14, 15 – приймальні 
ємкості для оброблених напівфабрикатів, крихт і борошна відповідно 
 
В процесі роботи обладнання (рис. 2.4) ЗН потрапляють з бункера 9 в простір 
між коливаючою верхньою 7 і нижніми 8 пластинами, де відбувається вібраційна 
обробка при переміщенні уздовж похилого робочого органу 4. Що відділяється 
від ЗН в процесі віброобробки, СМ проходить крізь осередки нижньої пластини 
6, переміщаючись по днищу жолоба, сепарується   шляхом  попадання  важких  
крупно дисперсних  часток  суміші  на каскад розділових пластин 5. Оброблені, 
тістові крихти та  борошно потрапляють в приймальні ємності 13, 14 і 15. 
В порівнянні з конструкцією (рис.2.2) недоліком вібромашини (рис. 2.4) є 
значні габарити, що також вимагає збільшення мас опорної рами і підстави 
машини. Необхідно також відзначити, що питома продуктивність, технологічна 
33 
 
ефективність способу сепарації по різниці висот польоту часток досягається при 
похилих коливаннях. У разі застосування не вертикальних коливань РО виникає 
необхідність застосування технічних заходів до врівноваження вібромашини, а 
також необхідність збільшення довжини РО, зважаючи на збільшення швидкості 
руху ЗН між похилими пластинами, кількістю зіткнень напівфабрикатів з 
верхньою та нижньою пластинами за цикл обробки.  
 
 
2.2 Параметри  процесу   вібраційної 
обробки заморожених   напівфабрикатів 
 
При визначені параметрів роботи вібромашини необхідно виходити з 
умови гарантованої непошкодженості поверхонь ЗН при ударах об верхню що 
відображає і нижню розділову пластини. Дійсну величину імпульсу сили 
зіткнення ЗН об робочі поверхні пластин визначити неможливо із-за 
нестабільності маси і пружних властивостей робітників текстолітових пластин 
[9]. Тому рівень непошкодженості заморожених вареників або пельменів 
визначатимемо залежно від швидкостей зіткнення ЗН з пластинами, що 
відображають швидкість зіткнення та швидкість падіння.  
Межі непошкодженості напівфабрикатів можна встановити залежності від 
кінетичної енергії шару ЗН у момент удару. При цьому масу шару 
напівфабрикатів можна визначити залежно від розмірів робочого органу, 
ступеня його завантаження. В цьому випадку вирази для кінетичних енергій в 
моменти зіткнення напівфабрикатів з пластиною  і падіння на розподільну 
пластину  мають вигляд:          
                                                  (2.1) 
тn  –  маса одного напівфабрикату. 
Гранично допустимі швидкості зіткнення ЗН з пластинами робочого 
органу визначаються експериментально при киданні одиничних напівфабрикатів 
34 
 
на пластину з різної висоти. Експеримент проводиться до появи перших 
пошкоджень поверхонь ЗН від зіткнень. При цьому напівфабрикати повинні 
мати температуру, передбачену технологічним процесом їх залишкової обробки, 
а пластина виготовлена з матеріалу, який використовується для пластин 
робочого органу вібромашини. Висота  падіння напівфабрикату при нульовій 
початковій швидкості визначається по формулі: 
                                                         (2.2) 
Звідки визначимо час падіння напівфабрикату. 
                                                          (2.3) 
Гранично допустима швидкість зіткнення, відповідна висоті початку 
вільного падіння, при якій ще відсутні пошкодження поверхонь напівфабрикатів, 
складе: 
                                                 (2.4) 
Дійсні гранично допустимі швидкості зіткнення ЗН з пластинами робочого 
органу, з урахуванням інтенсивності обробки, необхідно визначити при 
експериментальних дослідженнях режим вібропереміщення ЗН в процесі їх 
обробки. Гранично допустима швидкість зіткнення ЗН з пластинами є 
граничною умовою для кінематичних і геометричних параметрів коливань РО.  
Слід врахувати, що машина для залишкової обробки ЗН паралельно з 
відділенням ЗН від борошна, крихт і шліфування поверхонь напівфабрикатів, 
здійснює віброадгезійно - ситову (рис. 2.2), за ознакою різниці висот польоту 
часток (рис. 2.4) сепарацію борошна від тістових крихт. Тому параметри роботи 
вібромашини з одним вібраційним приводом для здійснення двох технологічних 
процесів, по можливості, забезпечити оптимальні умови роботи сепаруючих 
систем. 
Згідно практичним спостереженням при амплітуді менше 3,5 мм процес 
віброобробки не має стабільного стійкого режиму, при якому шар ЗН  в 
35 
 
достатньо короткий момент часу всією масою окремих напівфабрикатів 
ударяються з пластинами. При малих значеннях амплітуди зусилля від пластин 
РО, що коливається, повною мірою не передаються шару ЗН, що складається з 
декількох лав напівфабрикатів по висоті, по аналогії з процесом віброгалтовки в 
машинобудуванні. Тому, щоб дії пластин, що коливаються, в близькі моменти 
часу  з  повною мірою передавалися всьому шару напівфабрикатів по висоті, 
згідно заданому технологічному режиму, приймаємо інтервал досліджуваних 
амплітуд від 3,5 мм.  
При віброобробці ЗН ефект обтрушування борошна тим краще, чим вище 
за швидкість зіткнення виробу з пластинами. Найкращий ефект може бути 
досягнутий при режимі віброобробки, коли в кожному періоді коливань РО 
верхня ОП з максимальною швидкістю контактує з шаром напівфабрикатів, при 
русі останнього вгору у фазі польоту. Цей момент контакту шару ЗН і верхньої 
пластини відповідає ССР пластині, що відображає, де вона в коливальному 
процесі має найбільшу швидкість. Для нижньої пластини досягти такого 
положення неможливо, оскільки момент відриву ЗН буде завжди вищий за неї 
ССР, а момент падіння визначається моментом зіткнення і швидкістю руху 
пластин при заданих двох зіткненнях за період коливань. При цьому незалежно 
від моменту зіткнення напівфабрикатів з ОП неможливо досягти моменту 
зіткнення ЗН з нижньою пластиною при максимальній швидкості її руху при  
гарантованості двох зіткнень за період коливань, що досягається відстанню між 
шаром напівфабрикатів і верхньою пластиною.  
   Інтенсивність коливань РО визначається прийнятою частотою та 
амплітудою. Швидкості зіткнення ЗН з пластинами залежать від величини 
віброшвидкості, віброприскорення РО, проте регулюються положенням 
верхньої пластини відносно шару ЗН, що знаходиться на нижній перфорованій 
пластині. Їх значення не повинні перевищувати значення гранично допустимої 
швидкості зіткнення ЗН.  
Прийняті по технологічним міркуванням, дослідних даних амплітуда і 
частота РО прийнятні для процесів віброобробки ЗН та сепарації СМ, при їх 
36 
 
здійсненні в одній технологічній машині. Проте  для ведення обох процесів в 
одній технологічній машині необхідно обґрунтувати геометричні параметри 
коливань: кути нахилу ОП, РП і СП деки, а також їх кути спрямованості 
коливань.  
У технологічній машині для обробки ЗН, при здійсненні процесу сепарації 
СМ віброадгезійно – ситовим способом (рис. 2.2), напрям коливань РО доцільно 
прийняти вертикальним, що полегшує урівноваження вібромашини,  прийнятне 
для обох процесів враховуючи на протилежно направлений рух борошна і ЗН.  
Похилі коливання у бік руху ЗН доцільно використовувати в машині, де 
сепарація СМ здійснюється за ознакою різниці висот польоту часток. В цьому 
випадку забезпечується велика продуктивність чим при вертикальних 
коливаннях менша питома енергоємність обох процесів. 
Використання похилих коливань вимагає більшої довжини робочого 
органу і складнішого урівноваження машини. Мінімізувати розміри 
вібромашини, спростити її конструкцію, приймаємо використання вертикальних 
коливань як найбільш перспективний варіант конструкцій. Обґрунтований такий 
вибір економічними запитами сучасного виробництва ЗН: мінімальне 
завантаження виробничої площі, простота монтажу встаткування вигідні для 
малих та середніх виробництв, а простота конструкції сприяє надійності і  
довговічності встаткування. Оскільки навіть при вертикальних коливаннях 
продуктивність розробленої вібромашини (рис. 2.4) з малими габаритами у 
декілька разів перевищує продуктивність галтувального барабана, то чинник 
продуктивності немає визначальний для реальних виробничих умов. 
При виборі кута нахилу робочих поверхонь до горизонту значення величин 
кутів тертя  ґрунтувалися на оброблюваних ЗН і СМ за матеріалом РО 
вібромашин. Для легкості, міцності і зносостійкості пластин застосовувався 
текстоліт.  
 
 
 
37 
 
2.4 Дослідження режиму руху заморожених напівфабрикатів 
в робочій камері вібраційної машини 
  
Для аналітичного дослідження поетапного режиму руху заморожених 
напівфабрикатів в процесі їх механічної обробки пов'яжемо відносну систему 
координат XOY з плоскістю РП так, щоб вісь абсцис ОХ  була направлена вгору 
по її центральній подовжній осі, нахиленій щодо горизонту під кутом  у бік 
завантажувального бункера (рис.2.5). Коливання відносної неінерційної 
рухливої системи координат XOY, жорстко пов'язаною з РП робочого органу, 
розглянемо в інерційній нерухомій системі координат. 
Для виявлення загальних закономірностей руху продукту шар 
заморожених напівфабрикатів масою m приймаємо за матеріальну крапку, яка 
знаходиться на РП робочого органу. Така модель не відображає повної картини 
переміщення шару ЗН, проте дозволяє виявити механізм транспортування цих 
достатньо важких часток. На матеріальну точку, що ідеалізує шар ЗН, діє сила 
тяжіння, виражена через співмножники mg (g—прискорення вільного падіння), 
нормальна реакція N, сила інерції I, сила тертя Fтр . 
Геометричні параметри коливань РП представлені кутом її нахилу до 
горизонту α і кутом нахилу лінії прямолінійних коливань до розділової   поверхні   
β.   Кінематичні   параметри  коливань  РП представлені амплітудою А і кутовою 
частотою коливань, а також амплітудами віброшвидкості Аω і віброприскорення 
Аω2 (рис. 2.5). 
 
Рисунок  2.5 – Схема впливу сил на заморожені напівфабрикати 
 
38 
 
Коливання робочого органу вібраційної машини відповідають 
геометричним параметрам, заданим через рівність:  
                                                 α+β=π/2   і     нерівність             α >ρ                                             
де ρ=arctgμ  – кут  тертя, а μ – коефіцієнт тертя заморожених 
напівфабрикатів. 
            При прийнятих параметрах гармонійних синусоїдальних коливань 
робочого органу призначаємо одноперіодний режим вібропереміщення, що 
містить інтервали I і II роду. Наявність інтервалів I і II роду гарантує існування 
відповідних етапів ковзання і польоту заморожених напівфабрикатів, а також 
реалізацію їх з ОП і РП в кожному періоді коливань. Початок відліку періоду 
коливань встановлюємо від лінії статичної рівноваги РП робочого органу при 
переміщенні останнього від низу до верху. 
      У  першій  чверті  періоду  коливань при русі РП від лінії статичної рівноваги 
вгору до лінії верхнього стояння в певний момент часу  t = t0  відбувається  відрив 
ковзаючого вниз шару заморожених напівфабрикатів. Політ матеріальної точки, 
що ідеалізує шар ЗН, здійснюється незалежними один від одного, постійною 
швидкістю, зафіксованою по осі абсцис ОХ у момент відриву, вертикально 
направленою змінною швидкістю, яка у будь-який момент польоту фіксується 
системою координат XOY по осях абсцис  і ординат. 
       У другій чверті періоду коливань при русі робочого органу від лінії 
крайнього верхнього положення до лінії статичної рівноваги призначаємо у 
момент часу  t = tc  співударяння тих, що летять вверх заморожених 
напівфабрикатів з рухомою вниз ОП робочого органу. 
      У момент зіткнення шару ЗН об поверхню ОП відбувається повне гасіння 
швидкості віддзеркалення за рахунок поглинання силових ударних імпульсів 
окремими одиничними напівфабрикатами по товщині шару. Верхній відбитий 
ряд напівфабрикатів ударяється з другим, тим, що летить у напрямку до ОП, а 
відбитий другий ряд шару напівфабрикатів ударяється з третім рядом, що летить 
до ОП. Таким чином в результаті удару об нижню поверхню ОП напівфабрикати 
втрачають відносну швидкість і переміщається разом з пластиною, що 
39 
 
відображає, вниз до моменту часу t = tg, коли прискорення вільного падіння 
матеріальної точки перевищить по абсолютній величині прискорення рухомого 
вниз робочого органу. З моменту часу t = tg шар заморожених напівфабрикатів, з 
початковою швидкістю  відривається від пластини, що 
відображає, здійснює в другій, третій і четвертій чверті періоду коливань РО 
вертикально направлений рівноприскорений рух вниз. У четвертій чверті при 
русі РП від лінії крайнього нижнього положення РО вгору станеться зіткнення 
останньої з шаром, що вертикально летить вниз, ЗН. В результаті гасіння удару 
з вище названої причини, нормальна складова швидкості по відношенню до РП 
шару ЗН після падіння у момент часу t = tп становить нуль. Дотична проекція 
швидкості падіння зберігає своє значення  допускаючи, що удар шару ЗН о РП є 
абсолютно непружним, а силою тертя при ударі можна нехтувати. 
 Останній проміжок часу періоду коливань з моменту t = tп до  
напівфабрикати ковзатимуть вниз по похилій РП без зупинки до моменту 
відриву  наступного періоду коливань робочого органу. 
На рис. 2.6 представлено схему розміщення етапів проектного штучного 
режиму вібропереміщення заморожених напівфабрикатів по осі часу.  
 
Рисунок 2.6  – Схема розміщення етапів проектного режиму 
вібропереміщення заморожених напівфабрикатів 
   
40 
 
2.5   Визначення середньої швидкості вібропереміщення 
заморожених   напівфабрикатів  в процесі   їх 
обробки 
 
           Середня швидкість вібропереміщення заморожених напівфабрикатів в 
подовжньому напрямі робочої камери, може бути визначена по загальній 
відстані,  
 пройденому ЗН за один період коливань робочого органу Т :
                                                                                                             (2.5) 
Період коливань визначимо по формулі: 
                                                                                                  (2.6) 
Загальний відрізок шляху, пройдений за один період коливань x
k  
 
дорівнює сумі відрізків шляху на всіх етапах переміщення
          (2.7) 
При розгляді етапів вібропереміщення, починаючи від початкового 
фазового кута до кінцевого фазового кута, виявлений зв'язок між рівняннями, що 
описують швидкість переміщення або координату шару ЗН на певному етапі, з 
рівняннями попереднього етапу через початкові умови переміщення на кожній 
ділянці ковзання або польоту. Так, наприклад, при розгляді першого етапу 
ковзання на ділянці необхідно знати початкові умови. 
 В зв’язку з тим, що відлік періоду початий, початкове значення 
переміщення не визначене.  Складність реалізації отриманих розрахункових 
виразів полягає у використанні вхідного в них фазового кута або φс . Вибір цього 
параметра залежить від конкретного значення і φо. 
            Визначимо проекцію координати падіння на вісь ОХ і зрештою 
отримаємо тригонометричне рівняння, по якому можна визначити конкретне 
41 
 
значення загального відрізку переміщення x  за один період коливань 
k
робочого органу: 
 
        
    (2.8)      
         
            Підставивши відповідні значення, отримаємо аналітичний вираз для 
визначення середньої швидкості вібропереміщення заморожених вареників і 
пельменів, яке має наступний вигляд: 
  
          
         
42 
 
          
           
                  (2.9) 
 
По даним розрахункам побудовані графічні залежності середньої 
швидкості вібропереміщення заморожених напівфабрикатів від кінематичних та 
геометричних параметрів коливань робочого органу вібромашини  (рис.2.7 – 
рис.2.9).  
 
Рисунок 2.7 – Середня швидкість вібропереміщення шару заморожених 
напівфабрикатів в залежності від відстані між шаром продукту і пластиною, що 
відбиває, і кута нахилу пластин при амплітуді коливань робочого органу  
А = 3,5*10-3 м 
43 
 
 
Рисунок 2.8 – Середня швидкість вібропереміщення V шару заморожених 
напівфабрикатів в залежності від відстані між шаром продукту і пластиною, що 
відбиває, і амплітуди коливань робочого органу при куті нахилу пластин 
робочого органу α =30 град 
 
Рисунок 2.9 – Середня швидкість вібропереміщення V шару заморожених 
напівфабрикатів залежно від амплітуди коливань і кута нахилу пластин 
робочого органу на відстані між шаром продукту і пластиною, що відбиває  
Yc = 7*10-3 м 
    
 
44 
 
РОЗДІЛ 3 
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ  ВІБРАЦІЙНОЇ ОБРОБКИ 
ЗАМОРОЖЕНИХ НАПІВФАБРИКАТІВ  
 
3.1  Визначення   допустимих   параметрів   зіткнення 
заморожених   напівфабрикатів  з  робочими 
поверхнями  вібромашини 
 
В процесі віброобробки ЗН найбільш ефективний процес вилученням 
борошна при максимально допустимих ударних імпульсах від зіткнень шаруючи 
ЗН з пластинами робочого органу, при забезпеченні цілісності продукту з 
умовою відсутності механічних пошкодження поверхонь напівфабрикатів.  
Оскільки ударні сили порівняно великі  за час удару змінюються в значних 
межах, то в теорії удару як міра взаємодії тіл розглядають не самі ударні сили, а 
їх імпульси [14]. Формула, що описує зміну кількості руху матеріальної точки 
при ударі, має вигляд: 
                                                                (3.1) 
де   vc – швидкість на початку удару об верхню пластину, що відображає;   
         v !
c  – швидкість в кінці удару; 
    pc – сума ударних імпульсів, що діють на крапку. 
Величина ударного імпульсу залежить не лише від маси шару пельменів і 
швидкості його у момент удару, від пружних властивостей досліджуваного 
продукту, які характеризуються коефіцієнтом відновлення R: 
                                                                                           (3.2) 
Рівняння удару  для випадку прямого удару, має вигляд: 
                                                                          (3.3)      
  де М – маса шару заморожених напівфабрикатів; 
        P – модуль реакції пластини, що відображає, під час удару 
45 
 
      Друге рівняння, необхідне для вирішення завдання дає рівність (3.2): 
                                                                                           (3.4) 
       Підставивши значення з формули (3.4) в рівняння (3.3), отримаємо при 
негативному значенні швидкості зіткнення: 
                                                                                            (3.5) 
      Приймемо що непружна маса шару заморожених вареників або пельменів  
дорівнює нулю,   маємо: 
                                                                                                     (3.6) 
      Для кожного  вареника або пельменя масою  mn, ударний імпульс  можна 
визначити за формулою: 
                                                                                 (3.7) 
  
 Для визначення найбільш ефективного режиму вібраційної обробки ЗН 
необхідно досягти максимально допустимої швидкості зіткнення 
напівфабрикатів, при якій останні залишаються непошкодженими. Визначити 
таку швидкість можна експериментально. Експеримент за визначенням гранично 
допустимої швидкості зіткнення заморожених вареників і пельменів з робочою  
пластиною полягає в наступному: 
1.Досліджувана допустима швидкість зіткнення ЗН з робочою пластиною 
досягається шляхом вільного падіння окремих вареників або пельменів з 
розрахункової висоти на текстолітову пластину. 
2.Висота початку вільного падіння над текстолітовою пластиною H 
визначалася з виразу (2.2). Час падіння напівфабрикатів визначимо з виразу (2.3), 
а гранично допустиму швидкість зіткнення, за умови цілісності напівфабрикатів, 
по формулі  Галілея (2.4).  
         3. Текстолітова пластина в цьому експерименті аналогічна пластині, що 
відображає, встановлену на вібраційній машині для обробки заморожених 
напівфабрикатів. Згідно чисельних результатів теоретичних досліджень, 
46 
 
проведених в розділі 3 справжніх роботи, швидкість зіткнення ЗН з верхньою 
пластиною робочого органу вібромашини, що відображає, завжди перевищувала 
швидкість падіння напівфабрикатів на нижню розділову пластину.  Тому 
допустимий ударний імпульс, а значить і допустиму швидкість зіткнення ЗН 
необхідно визначати у момент зіткнення напівфабрикатів і верхньої відбивної 
пластини. 
 При практичному використанні отриманих даних для налаштування 
параметрів коливань РО слід пам'ятати, що теоретична залежність для 
визначення швидкості зіткнення шару напівфабрикатів з пластиною, що 
відображає, дана в проекції на вісь OY, яка перпендикулярно нахилена до 
горизонту робочих пластин. Оскільки напрям коливань пластин вертикальний, 
то для визначення реальної розрахункової швидкості зіткнення необхідно 
проекцію швидкості на вісь OY розділити на косинус кута нахилу пластин до 
горизонту. 
Для проведення експериментів використовувався штатив, який 
встановлювався над текстолітовою пластиною, розташованою на горизонтальній 
плоскості столу. Закріплений майданчик фіксувався на заданій висоті, яка 
виставлялася від верхнього рівня майданчика до верхнього рівня текстолітової 
пластини з точністю до одного міліметра за допомогою лінійки і рівня,  
призначеного для контролю вертикального положення лінійки, горизонтальних 
положень майданчика та пластини (рис. 3.1). Для кожного досліджуваного 
значення швидкості зіткнення ЗН проводилося вільне падіння десяти пельменів. 
Експеримент проводився до висоти, при падінні з якою почали візуально 
спостерігатися пошкодження поверхонь ЗН. Для дослідження кожного 
наступного значення швидкості зіткнення використовувалася нова партія з 
десяти пельменів, що не приймали до цього участі в експерименті. Цим 
унеможливлювався вплив на результати експерименту можливих мікротріщин в 
тістових оболонках пельменів, яке могло б бути при повторному використанні 
пельменів в цьому експерименті.  
47 
 
На основі аналізу експериментальних даних, можна прийняти гранично 
допустиму швидкість зіткнення для пельменів рівної 4,4 м/с, а для вареників 
рівною 3,6 м/с оскільки при цих значеннях швидкостей зіткнення ще відсутні 
пошкодження поверхонь ЗН. Оскільки в реальних умовах вібраційної обробки 
ЗН одинична маса продукту при зіткненнях може бути значно більша маси 
одного напівфабрикату. Відстань між шаром продукту  і  ОП  може  мати значне 
відхилення  від  заданого,   а  кількість   зіткнень    за   період   обробки велике, 
те значення граничне допустимій швидкості зіткнення при віброобробці ЗН слід 
понизити в два рази. Згідно даних, отриманих при випробуваннях, критерій 
механічних пошкоджень продукту при віброобробці  стримиться  до нуля.  
 
 
Рисунок 3.1 – Установка для визначення гранично допустимої швидкості 
зіткнення заморожених напівфабрикатів: 1 – штатив, 2 – пельмень,      
3 – майданчик, 4 – текстолітова пластина 
 
 
3.2   Дослідження вібропереміщення заморожених 
напівфабрикатів 
 
У виробничих умовах обробка заморожених вареників або пельменів 
здійснюється в їх же шарі, який переміщається по робочому органу вібромашини 
(рис. 2.2). 
48 
 
Згідно теоретичним дослідженням, середня швидкість вібропереміщення 
шаруючи ЗН була досліджена при різних кутах нахилу робочого органу до 
горизонту, а також залежно від відстані між верхнім рядом кулі оброблюваного 
продукту і внутрішньою поверхнею пластини, що відображає. При 
експериментальних дослідженнях точно фіксувати вказану вище відстань 
практично неможливо, оскільки напівфабрикати при загальному 
вібропереміщенні безперервно співударяються, зміщуються відносно один 
одного і у будь-який момент часу  по-різному розташовані по відношенню один 
до одного, що приведе до неминучих погрішностей.  
Визначення середньої швидкості вібропереміщення продукту проводилося 
при використанні напівфабрикату в шарі. Шар напівфабрикатів був не менше 
чим в три ряди по висоті. У іншому випадку удар шаруючи ЗН об верхню 
пластину вважати за абсолютно не пружний, при якому б кінетична енергія, 
втрачена в результаті удару, повністю витрачалася на взаємодію ЗН усередині 
кулі. 
 
3.2.1  Експериментальний стенд для дослідження 
вібропереміщення продукту 
 
        Для проведення експериментів розроблений експериментальний стенд  
рис. 3.2. Який складається з електродинамічного вібратора 1, встановленого на 
дві піввісь у втулках вертикальних стійок підстави 2. З боку верхньої підстави на 
рухливому столі вібратора 1 жорстко закріплена полегшена віброрама 3, в 
шарнірах і кронштейнах якої встановлений робочий орган 4 з нижньою 5 та 
верхньою 6 пластинами. У пластині 6 вгорі РО впоперек його довжини зроблено 
два прорізи, в яких перпендикулярно пластинам 5, 6 розміщені заслінки, що 
обмежують простір між цими пластинами та бічними бортами. Положення 
вібратора може бути зафіксоване за допомогою болтових затисків у 
вертикальних стійках підставки 2 під будь-яким кутом щодо горизонту. Лінія 
спрямованості коливань рухливого столу збігається з центральною подовжньою 
49 
 
віссю вібратора. Робочий орган по відношенню до площини рухливого столу 
встановлюється і фіксується під різним нахилом. 
 Корпус вібратора виготовлений з днища, що є диском з профілем усіченого 
конуса, порожнистого циліндра, кришки з центральним отвором. 
У днищі вібратора запресований керн, виконаний у вигляді циліндрового 
стрижня. Вільний кінець керна проходить в центральний отвір кришки корпусу 
і утворює кільцевий зазор. Всі деталі корпусу вібратора виконані з м'якої 
електротехнічної сталі і є магнітопроводом з кільцевим повітряним зазором. На 
керні у днища корпусу встановлена нерухома котушка підмагнічування.  
Рухливий, що коливається, стіл за допомогою двох плоских пружних 
фігурних кільцевих мембран встановлений та закріплений по периферії 
кільцевою кришкою корпусу через два проміжні кільця, відцентрований таким 
чином, щоб його кромка – тонкостінна циліндрова обичайка симетрично 
розташовувалася в повітряному кільцевому зазорі магнітопровода. На зовнішній 
поверхні   циліндрової   обичайки   столу міцно   закріплена рухома котушка, що 
є склотекстолітовим каркасом з намотаним у два шари проводом. 
У вібраторі 1 використана електродинамічна приводна система, що 
складається з електромагніту з кільцевим повітряним зазором і рухливої 
системи, підвішеної на двох пружних мембранах. Електромагніт складається з 
магнітопровода з котушкою підмагнічування, по якій тече постійний струм. У 
рухливій котушці тече змінний струм, частота і величина якого визначаються 
параметрами дослідження. Змінний струм, що проходить по витках рухливої 
котушки, взаємодіє з постійним магнітним полем, який приводить в коливальний 
рух стіл вібратора. Амплітуда і кутова частота коливань, а також амплітуда 
віброприскорення столу вібратора  залежать від частоти коливань, сили 
синусоїдального струму, що проходить через рухливу котушку, ваги рухливої 
системи з урахуванням конструкції, закріпленої на вібростолі. 
50 
 
  
Рисунок 3.2 – Експериментальний стенд вібромашини для обробки 
заморожених напівфабрикатів: 1 – електродинамічний вібратор, 2 – основа,  
3 – віброрама, 4 – робочий орган, 5 – нижня пластина, 6 – верхня пластина 
 
Живлення і управління роботою електродинамічного вібратора 
здійснювалося через стабілізований підсилювач і пульт управління вібрацією 
СУПВ – 01А (рис. 3.3). Складається з блоків виміру вібрації 1, генерації 
синусоїдальних коливань 2 і 3, підмагнічування 4, фільтрів 5, стабілізованого 
підсилювача 6. Електронні осцилографи 7, 8 служать для контролю форми 
синусоїдальних коливань, подаючих з генераторів, розташованого в шафі пульта 
управління. Зовнішній генератор контролює роботу блоку синусоїдальних 
коливань. Блок фільтрів призначений для зрізу високих частот. Сигнал 
синусоїдальної форми, що виходить з генератора, поступає на вхід підсилювача. 
Після підсилювача напруга з вторинної обмотки трансформатора через фільтр 
верхніх частот подається на рухому котушку вібратора. При цьому котушку 
підмагнічення живить стабілізований випрямляч.    За допомогою    п'єзодатчика         
встановленого на вібраційній рамі експериментального стенду, сигнал 
передається на вхід блоку виміру вібрації, який на виході показує за допомогою 
стрілочного дзеркального приладу амплітуду віброприскорення. 
Робочий орган 4 (рис. 3.2) є прямокутним в перерізі, жолоб виконаний з 
листового текстоліту товщиною. Днище жолоба виконане перфорованим з 
51 
 
отворами діаметром   0,01м. У подовжніх бортових пластинах робочого органу, 
зроблені пази та отвори для установки і фіксації за допомогою різьбових затисків 
верхньої неперфорованої відображаючої текстолітової пластини, а також 
робочого органу під певним кутом нахилу   до площини вібраційного стола в 
шарнірах,  кронштейнах вібраційної рами. 
Налаштування блоку виміру вібрацій (рис. 3.3), калібрування 
акселерометра  проводилися при фіксованій частоті  вимушених коливань столу 
вібратора 1 (рис. 3.2)  і амплітуді, вимірюваною мікроскопом. Частота коливань 
контролювалася вимірювальною установкою. Вимірювальний мікроскоп  
встановлювався на штативі з нерухомою підставкою і підводився на необхідну 
відстань до тонкого блискучого освітленого дроту, закріпленого в утримувачі 
вібростола. Тут же на столі вібратора жорстко закріплювався датчик . Положення 
вібратора по вертикалі встановлювалося оптичним квадрантом. При коливаннях 
поверхні столу вібратора в окулярі мікроскопа видно освітлена смуга шириною, 
рівною розмаху коливань плюс ширина дроту. 
 
Рисунок 3.3 – Експериментальний стенд, стабілізований підсилювач и 
пульт управління вібрацією :  
1 – блок вимірювання вібрації, 2 и 3 – блоки вимірювання 
синусоїдальних коливань, 4 – блок підмагнічення, 5 – блок фільтрів, 6 – 
стабілізуючий підсилювач, 7, 8 – електронні осцилографи,  
9 – експериментальний стенд вібромашини 
 
52 
 
По заданих циклічній частоті і амплітуді коливань визначалося 
віброприскорення столу вібратора по формулі: 
                                                     (3.8) 
Значення амплітуди віброприскорення, обчислене за формулою (3.8) 
встановлювалося на дзеркальному стрілочному приладі блоку виміру вібрації за 
допомогою потенціометра «Налаштування». Після налаштування блоку виміру 
за допомогою потенціометра «Регулювання рівня», розташованого на блоці 
підсилювача, встановлюємо по приладу блоку виміру вібрації контрольовану 
величину амплітуди віброприскорення столу вібратора, що вертикально 
коливається, при колишній фіксованій частоті 25Гц, визначали розрахункову 
амплітуду коливань: 
                                                       (3.9) 
Потім за допомогою мікроскопа визначали амплітуду коливань столу 
вібратора і порівнювали з її розрахунковою величиною. Відносна погрішність 
порівнюваних величин знаходилася в межах 3 %. У зв'язку з незначною  цілком 
допустимою відносною погрішністю при експериментальних дослідженнях 
використовувалися показники стрілочного приладу блоку виміру вібрації і по 
таблиці визначалася величина амплітуди коливань столу вібратора. 
Кут нахилу робочого органу щодо горизонту встановлювався за 
допомогою оптичного квадранта, фіксувався різьбовими затискачами. Відстань 
між верхньою пластиною і шаром ЗН встановлювалася за допомогою 
штангенциркуля з точністю до 0,0001 м. 
 
3.2.2 Методика проведення експериментів 
 
В якості напівфабрикатів для проведення дослідження вібраційного 
переміщення використовувалися заморожені напівфабрикати. 
53 
 
Експерименти проводилися при значеннях кута нахилу відображаючої і 
розділяючої пластин до горизонту  від 200 до 320, через інтервал в 20 при 
амплітуді коливань робочого органу від 0,0025м  до  0,0045м через інтервал 
0,0005м. Відстань між напівфабрикатами і внутрішньою поверхнею 
відображаючої пластини Yc,  змінювалася в межах від 5*10-3 м   до  8*10-3 м. 
ЗН, при температурі їх поверхні -300, поміщалися в три ряди по висоті в 
простір робочого органу, обмежений заслінками, по можливості впритул до 
робочих і бічних пластин. Верхня пластина піднімалася від прилеглого до неї 
шару ЗН на необхідне Yc.  
Після збирання та налаштування експериментального стенду, установки 
кута нахилу і необхідної відстані між пластинами, прогрівався протягом 30 хв, а 
потім встановлювалася і контролювалася внутрішнім і зовнішнім звуковими 
генераторами і осцилографом фіксована частота вимушених коливань робочого 
органу 25 Гц.  
Проміжок між початком коливань РО і видаленням з нього нижньої 
заслінки, що відповідало початку вібропереміщення ЗН уздовж РО, складав 3 
секунди для виходу маси, що коливалася, в заданий режим. При підході міченого 
пельменя або вареника до розрахункових міток, розташованих на відстані L = 0,4 
м   один від одного, включалися та вимикалися секундоміри, замірялися відрізки 
часу переміщення замороженого напівфабрикату.  
Середня швидкість вібропереміщення напівфабрикатів уздовж РО  
обчислювалася за формулою: 
                                                    (3.10) 
де  tср – середньоарифметичне значення відрізку часу проходження ЗН між 
розрахунковими мітками. 
На рис. 3.4...3.7 представлені графічні залежності експериментальних, 
теоретичних значень середньої швидкості вібропереміщення ЗН від параметрів 
коливань робочого органу. Теоретичні криві отримані шляхом апроксимації 
розрахункових значень швидкості вібропереміщення, обчислених за формулою. 
54 
 
На рис. 3.4 приведені графіки розрахункової і експериментальної  
середньої швидкості вібропереміщення ЗН залежно від кута нахилу пластин при 
амплітуді коливань робочого органу 3,5*10-3м. Аналіз представлених 
залежностей на рис. 3.4 показав, що із збільшенням кута нахилу РО до горизонту 
в межах від 200 до 340 пропорційно збільшується  середня  швидкість 
вібропереміщення ЗН. Експериментальні і теоретичні значення описуються 
рівняннями: 
         при   Yc=8*10-3м. 
         при   Yc=5*10-3м. 
Згідно аналізу графічних залежностей, представлених на рисунку 3.5, 
збільшення відстані між ЗН і пластиною, що відображає, в межах від  5*10-3м  до  
8*10-3м  прямо пропорційно впливає на збільшення середньої швидкості 
вібропереміщення продукту, значення якої в теоретичному і 
експериментальному варіантах задовільно описуються поліномами другого 
ступеня:                 при α = 200 
                       при α = 320. 
 
55 
 
Рисунок 3.4 – Розрахункова V и експериментальна Vек середня швидкість 
вібропереміщення шару заморожених напівфабрикатів в залежності від кута 
нахилу пластин при амплітуді коливань робочого органу  А = 3,5*10-3 м 
 
 
Рисунок 3.5 – Розрахункова і експериментальна  середня швидкість 
вібропереміщення шару заморожених напівфабрикатів в залежності від 
відстані меж шарами продукту та  пластиною  
56 
 
 
Рисунок 3.6 – Розрахункова і експериментальна середня швидкість 
вібропереміщення шару заморожених напівфабрикатів в залежності від 
амплітуди коливань  при куту нахилу пластин робочого  органу  30 град 
 
Графіки, представлені на рис. 3.6  описують прямо пропорційну залежність 
теоретичної та експериментальної середньої швидкості вібропереміщення ЗН по 
ухилу перфорованої пластини від амплітуди коливань робочого органу. 
Залежність представлена для кута нахилу  300  наступними поліномами другого 
ступеня: 
                  при Yc = 5*10-3м 
               при Yc = 8*10-3м . 
 Друга аналогічна залежність, представлена на рис. 3.7  описується для  
Yc = 7*10-3м також поліномами другого ступеня:  
                  при α = 200 
        при α = 320. 
57 
 
 
 
Рисунок 3.7 – Розрахункова і експериментальна  середня швидкість 
вібропереміщення шару заморожених напівфабрикатів в залежності від 
амплітуди коливань робочого органу при відстані між шарами продукту і  
пластиною Yc = 7*10-3 м 
 
Таким чином, проведені експериментальні дослідження вібропереміщення 
ЗН повністю підтвердили теоретичні дослідження.  
 
 
 
 
58 
 
3.3  Результати     досліджень 
технологічної ефективності процесу вібраційної 
обробки  заморожених  напівфабрикатів 
 
Визначення технологічної ефективності процесу віброобробки 
ґрунтувалося на визначенні ефективності вилученням з поверхні ЗН борошна на 
візуальному контролі якості обробки поверхонь напівфабрикатів та їх цілісності. 
Технологічна ефективність  обробки поверхонь ЗН визначалася візуально 
при проведенні попередніх випробувань дослідного зразка машини для 
вібраційної обробки заморожених напівфабрикатів (рис. 2.2). 
Як початковий продукт були використані в першому випадку заморожені 
вареники з картоплею, а в другому випадку заморожені пельмені при 
температурі –300С.  
Процес обробки вареників на дослідному зразку з ексцентриковим 
електроприводом потужністю 0,6 кВт здійснюється безперервно. 
Продуктивність машини склала 1140 кг/ч.  
При візуальному розгляді кінцевого продукту, – очищених заморожених 
вареників, встановлено значне зниження шорсткості поверхонь напівфабрикатів. 
Дефекти або порушення цілісності поверхонь тістових оболонок 
напівфабрикатів не були виявлені. По аналогічній схемі була також досліджена 
експериментальна партія пельменів. При цьому також не було виявлено дефектів 
або порушення цілісності тістових оболонок. 
Визначити відсоток вилучення борошна при віброобробці від кількості 
витраченої на посипання важко, оскільки частка борошна із-за виділення вологи 
увійде до тістової оболонки, частка залишиться на листах, при укладанні і 
зберіганні ЗН в морозильній камері.  
Методика проведення експерименту полягала у віброобробці партії 
пельменів і вареників  на експериментальному стенді рис. 3.2. Напівфабрикати, 
підібрані  за однаковим розміром, розташовувалися в один ряд в робочій камері, 
яка була закрита з обох боків для виключення рух шару ЗН уздовж робочого 
59 
 
органу. Відстань між поверхнею заморожених вареників або пельменів  
виставлялося за допомогою штангенциркуля.  
Час обробки відраховувався за допомогою секундоміра  в інтервалах  2,  
2,5,  3  секунд, що відповідало числу зіткнень ЗН з робочими пластинами в 100,  
125,  150  разів відповідно.  
Борошно, що вилучається  в процесі віброобробки, а також яке вилучалося 
за допомогою щітки з оброблених напівфабрикатів, зважувалося на 
лабораторних вагах.  
Технологічна ефективність вилучення борошна з поверхонь ЗН визначалася 
по формулі:                                               (3.11) 
 
Результати експериментальних досліджень приведені в таблиці. 3.1. 
                   Таблиця 3.1 
Технологічна ефективність витягання пшеничної муки  ЕТ   з поверхні 
заморожених напівфабрикатів залежно від співвідношення швидкостей 
зіткнення заморожених напівфабрикатів з пластинами, що відображають і 
розділяючою: Vc/Vп  
 
Число Швидкості зіткнень заморожених напівфабрикатів 
зіткнень  з відбиваючою пластиною / роздільною пластиною по осі Оy 
 1,237/0,789 1,302/0,866 1,357/0,934 1,404/0,995 1,443/1,048 
100 76 80,3 84 86 86,4 
125 78,9 83 86 87,4 87,8 
150 81 85,5 87,8 89,4 90,1 
300 85,2 87,4 89,1 89,7 90,2 
 
За результатами експерименту,  рис. 3.8  представлені графічні залежності 
технологічної ефективності    вилучення пшеничного  борошна  з поверхонь ЗН, 
в процесі їх віброобробки, від значень швидкостей зіткнення шару 
напівфабрикатів з верхньою і нижньою  пластинами. Аналіз цих залежностей 
показує, що при збільшенні швидкості, числа зіткнень ЗН з робочими 
60 
 
пластинами за цикл обробки підвищується технологічна ефективність 
вилученням борошна  в процесі  віброобробки  напівфабрикатів    в    
замороженому   вигляді. 
При використанні удосконаленої вібромашини можна витягувати до 90 %  
борошна від загальної маси, яку можливо витягувати з поверхонь ЗН.  
  
Рисунок 3.8 – Технологічна ефективність вилучення борошна при різній 
кількості співударів за цикл обробки в залежності від швидкості співударів ЗН з 
пластинами 
 
 
 
61 
 
РОЗДІЛ   4 
ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ  ВІБРАЦІЙНИХ  МАШИН   ДЛЯ   
ОБРОБКИ   ЗАМОРОЖЕНИХ  НАПІВФАБРИКАТІВ   
 
4.1   Встановлення   параметрів  роботи   вібромашини 
 
 Встановлення параметрів роботи вібромашини проводиться виходячи з 
вимог до машини, по технологічній ефективності, питомій продуктивності, а 
також простоті, найменшій вартості і високій надійності конструкції.    
Вибір вертикального напряму коливань РО обґрунтований в другому 
розділі. Для обґрунтування вибору частоти коливань РО необхідно виходити, 
перш за все, з умови як найкращої технологічної ефективності вилучення 
борошна в процесі обробки, яка повною мірою відображає технологічну 
ефективність всього процесу віброобробки. Залежить від швидкостей зіткнення 
ЗН з пластинами, від числа цих  зіткнень за цикл обробки. Швидкості зіткнення 
і число зіткнень прямопропорційно залежать від частоти коливань РО. Таким 
чином, доцільно проводити процес вібраційної обробки ЗН при максимально 
можливій частоті коливань верхньої і нижньої пластин. 
Амплітуда коливань має нижню межу 3,5 мм, для стабільності протікання 
процесу при заданих швидкостях зіткнення необхідно, щоб дії поверхонь, що 
коливаються, передавалися повною мірою всьому шару напівфабрикатів по 
висоті, згідно заданому технологічному режиму.  
У виробничих умовах неможливо з достатньою точністю регулювати 
відстань між шаром ЗН та верхньою пластиною, тому значення Yc можуть бути 
значно більше прийнятих. В цьому випадку напівфабрикати у фазі польоту 
розподілятимуться між пластинами по висоті з появою зазору між ними. Якщо 
значення амплітуди будуть малі, то передача зусиль від пластин РО всьому шару 
напівфабрикатів буде неповноцінною. Тому для гарантованої стабільності 
протікання процесу при заданих параметрах необхідно збільшити значення 
амплітуди. Збільшення амплітуди для компенсації можливих відхилень Yc 
62 
 
прийняте на підставі емпіричних даних, отриманих при дослідженні процесу 
віброобробки ЗН у виробничих умовах. При прийнятій амплітуді швидкість та 
величина переміщення пластин РО від одного з крайніх положень до ПСР 
достатні для послідовного усунення зазорів між напівфабрикатами, виникнення 
їх щільного контакту по висоті шару, що дозволяє передати дію РО всьому шару.  
Використання великих значень амплітуди не покращує стабільність отже 
ефективність процесу яке вимагає збільшення маси, вартості, споживаної енергії 
для віброприводу. 
З теоретичних залежностей, отриманих в третьому розділі, видно, що із 
збільшенням кута нахилу РО до горизонту швидкість вібропереміщення 
збільшується, а швидкості зіткнень з пластинами зменшуються, що можна 
компенсувати збільшенням інтенсивності коливань. Тому для досягнення 
найбільшої питомої продуктивності доцільно прийняти  найбільший можливий 
кут нахилу пластин до горизонту. Проте, згідно дослідних даних, при значеннях 
кута нахилу до горизонту більше 320 в процесі вібропереміщення настає явище 
прослизання ЗН. Це різко знижує ефективність обробки зважаючи на 
недотримання заданого мінімального числа зіткнень за цикл обробки, заданих 
значень швидкостей зіткнень. Для гарантованої стабільності заданого режиму 
обробки ЗН приймаємо кут нахилу пластин до горизонту 300. 
При визначенні необхідного інтервалу частоти, виходимо з інтервалу 
амплітуди 4–5 мм, враховуємо прийнятий інтервал 6 мм. Прийнятий інтервал 
значень обумовлений тим, що при інтервалі 8 мм в заданому режимі швидкість 
зіткнення шару ЗН з верхньою пластиною перевищує допустимі значення, а при 
подальшому збільшенні інтервалу потрібне зниження частоти коливань РО для 
підтримки режиму обробки при двох гарантованих зіткненнях за період 
коливань, зважаючи на збільшення часу етапів польоту ЗН між пластинами 
спостерігається значне зниження швидкостей зіткнення, фактично, порушується 
режим обробки. 
Враховуючи вибір вказаних вище параметрів машини, при визначенні 
необхідного інтервалу частоти виходимо з мінімального значення  гранично 
63 
 
допустимої швидкості зіткнення з РО для вареників – найбільш важких ЗН, яка 
рівна 1,8 м/с. За цими даними з формули для розрахунку швидкості зіткнення, 
яка в заданому режимі перевищує швидкість падіння ЗН, отримаємо вираз для 
визначення граничних значень інтервалу частоти коливань РО: 
     (4.1) 
 Визначення найбільш оптимальних значень частоти коливань в даному 
інтервалі і за його межами проводилося шляхом експериментального 
дослідження для виявлення частоти, відповідної як найкращої технологічної 
ефективності вилучення борошна. При цьому для кожного значення частоти з 
можливою точністю встановлювалися однакові швидкості і число зіткнень. 
Задані розрахункові швидкості зіткнень з незначною погрішністю досягалися  
шляхом підбору відстані між шаром ЗН, верхньою пластиною, кутом нахилу 
пластин щодо горизонту, а число зіткнень циклу обробки партії напівфабрикатів 
при різній частоті регулювалося тривалістю процесу за часом, виходячи з умови 
двох зіткнень за один період коливань РО при заданій частоті. 
  ,                          (4.2) 
де t – час обробки при досліджуваній частоті; 
      Z – задане  число  зіткнень  за цикл  обробки. 
Експеримент проводився при розташуванні шару ЗН в один ряд по висоті, 
що дозволило розширити допустимі межі значень амплітуди. Час обробки 
відлічувався за допомогою секундоміра. Графічна залежність ефективності 
витягання муки від частоти коливань за інших рівних умов, представлена  на рис. 
4.1. Розрахунки необхідних значень амплітуди і кута нахилу пластин 
проводилися за відповідними формулами. Досліди проводилися при 
  і  при  . 
Згідно представленої графічної залежності технологічна ефективність 
вилучення борошна не залежить безпосередньо від частоти коливань РО. 
64 
 
Оскільки даний інтервал частот має достатньо вузькі межі, вплив зміни частоти 
в даному інтервалі на питому продуктивність за допомогою впливу на середню 
швидкість вібропереміщення, мінімально. Тому частоту коливань  РО 
приймаємо  в межах знайденого інтервалу 22,9….30,4 Гц, виходячи з техніко – 
економічних експлуатаційних показників. Для цього в знайденому інтервалі 
частот вибираємо    значення    частоти   для   коливального  руху   РО з ряду 
значень частот обертання електродвигуна за умови відсутності передавального 
механізму.  
В разі використання електромагнітного приводу при стандартній частоті 
струму потрібно спочатку отримати частоту коливань 50 Гц  шляхом включення 
діода послідовно в електричний ланцюг для живлення вібратора 
однонапівперіодичним струмом промислової частоти. Після необхідно 
розрахувати жорсткість ресор для завантаженого РО на частоту 25 Гц  власних 
коливань системи і використовувати енергозбережний режим  коливань [16], при 
якому частота коливань РО вдвічі нижча за частоту коливань якоря вібратора.  
 
 
 
 
65 
 
 
Рисунок 4.1 – Технологічна  ефективність  витягання муки  Е %,  в 
Т
                залежності від частоти коливань робочого органу  ν, Гц 
 
4.2  Методика розрахунку робочих параметрів 
машин для вібраційної обробки заморожених 
напівфабрикатів 
 
Виходячи з аналізу залежності технологічної ефективності витягання муки з 
поверхонь ЗН від числа і швидкостей зіткнень ЗН з пластинами (рис. 4.1) для 
забезпечення якнайкращої якості обробки прийняти число коливань РО за весь 
період обробки заморожених напівфабрикатів 145. Частота коливань РО 
розробленої машини, по відомостях з попереднього підрозділу складає  25 Гц. 
66 
 
Тоді необхідний мінімальний час обробки будь-якого напівфабрикату за умови 
двох зіткнень за період коливань, згідно (4.2), складе 3 с.     
Необхідну довжину РО визначимо з виразу: 
                                      , м                                (4.3) 
де V – середня швидкість вібропереміщення продукту, м/с, яка залежить від 
кінематичних і геометричних параметрів коливань РО; 
к1 – коефіцієнт, що враховує середнє відхилення відстані між шаром ЗН і 
верхньою пластиною від заданого у виробничих умовах,   к1 = 1,2; 
         к2 – коефіцієнт, що враховує відхилення середньої швидкості 
вібропереміщення продукту від теоретичного значення, де відхилення, в 
середньому, не перевищувало 9 %, тобто к2=1,09 .  
Згідно з розрахунковими даними середня швидкість вібропереміщення ЗН 
уздовж РО, що здійснює коливання по умові оптимальних параметрів 
паралельного процесу віброадгезійно – ситової сепарації при зазорі 8 мм складе  
0,4 м/с.  
Формула для визначення середньої продуктивності вібромашини 
безперервної дії при режимі вібропереміщення кулі продукту, що встановив, має 
вигляд: 
                      ,  кг /год.                           (4.4) 
b, c – ширина і висотою площі поперечного перетину робочого органу, м 
γ – насипна щільність продукту, кг/м3; 
Ψ1 – коефіцієнт заповнення перетину, з урахуванням відстані між кульками  
        продукту і верхньою пластиною; 
Ψ2 – коефіцієнт заповнення площі подовжнього перетину РО.  
Насипна щільність для більшості сипких матеріалів складає:                  
, кг/м3 
де  γч – дійсна щільність матеріалу часток, кг/м3, яку можна отримати за 
довідковими даними або дослідним шляхом, через відношення маси 
67 
 
одного або декількох ЗН до об'єму витисненою цими напівфабрикатами 
рідини.  
    Коефіцієнт заповнення перетину  ψ1 у формулі (4.4) визначимо з 
наступного виразу: 
                                                                                     (4.5) 
де  с  – відстань між верхньою і нижньою пластинами РО; 
      Yc – відстань між шаром продукту і верхньою ОП.     
Для шару пельменів експериментально встановлено значення  Ψ2= 0,61. 
Експеримент проводився десять разів, і середньоарифметичного значення Ψ2 
було набуте таким чином. На експериментальному зразку вібромашини 
проводилося переміщення шару пельменів в три ряди по висоті. Під час обробки 
одночасно з допомогою заслінок в РО перекривався рух пельменів в робочий 
орган а потім з нього. Після зупинки машини пельмені вивантажувалися з РО 
розташовувалися на плоскій горизонтальній поверхні, примикаючи, по 
можливості, тісно один до одного. Вимірювалася площа, зайнята пельменями 
при їх тісному контакті у вільному лежачому положенні на горизонтальній 
поверхні.  По відношенню даної площі до потрійної площі нижньої пластини РО 
визначався коефіцієнт  Ψ2 .  
У результаті ширину площі поперечного перетину робочого органу 
отримаємо: 
                                 , м                             (4.6) 
Задавшись необхідною продуктивністю Q і кількістю рядів ЗП по висоті 
шару, а також параметрами коливань РО, що визначають середню швидкість 
вібропереміщення продукту, можна  розрахувати необхідні розміри робочого 
органу вібромашини. 
 Виконаємо підрахунок необхідної потужності приводу і питомих 
енерговитрат для варіанту проектованої вібромашини.  
68 
 
Для легких одномасних вібраційних машин з приводом від вібраторів 
направленої дії за умови повної  коливальної системи, що забезпечує нейтральне 
положення рухливої системи вібратора, значення сили, у будь-який момент часу  
визначимо: 
                                               (4.7) 
де  mk – маса, що коливається, кг 
        t – поточний час, с.  
                                                   mk = mр.о.+ еm                                       (4.8) 
 
де  mр.о – маса робочого органу; 
        m – маса оброблюваного в РО продукту, кг;  
        е – коефіцієнт приводу;  
        е = 0,6 – з урахуванням ударного навантаження шаруючи.  
                                                                                       (4.9) 
  Швидкість руху маси, що коливається, у будь-який момент часу 
становить: 
                                                         (4.10) 
Необхідна для заданого руху маси, що коливається, потужність у нинішній 
момент часу: 
                   (4.11) 
 Необхідне значення потужності  визначимо по усередненим за період 
коливань РО значенням швидкості маси, що коливається, і  сила, яку необхідно 
до неї прикласти. Для знаходження усереднених за період коливань значень сили 
та швидкості необхідно знайти площу, яку описують рівняння (4.7) і (4.10). 
Вираз для знаходження усереднених значень сили і швидкості,  має вигляд:    
69 
 
                               (4.12) 
                     (4.13) 
 
        Після підстановки виразів (4.12) і (4.13) у формулу (4.11) отримаємо: 
                                                                  (4.14) 
 Формула (4.14), з урахуванням конкретного типу вібраційного приводу має 
вигляд: 
                ,кВт                       (4.15) 
Питома енергоємність процесу обробки ЗН в розробленій машині становить: 
                         Епт=N/Q                                      (5.16) 
  тобто за розрахунком енергоємність 0,3 Вт/кг. 
 
 
4.3 Розробка і вдосконалення конструкції  машин 
для вібраційної обробки заморожених  напівфабрикатів 
 
У другому розділі роботи розглядувалися спосіб і конструкція вібромашини 
для обробки заморожених напівфабрикатів з різними пристроями для одночасної 
сепарації вилучення з поверхонь напівфабрикатів сипучої маси (рис. 2.2, рис. 
2.4). Заслуговують на увагу різні конструктивні варіанти робочого органу в 
цілому компонування вібромашини. На особливу увагу заслуговують питання 
про напрямки руху напівфабрикатів і сипучої суміші, що вилучається в процесі 
70 
 
їх обробки, розташування робочого органу, направлення його коливань, типу 
віброприводу. 
При промисловому виробництві ЗН найбільш перспективними є конструкції 
вібромашин безперервної дії. Вони забезпечують велику питому продуктивність 
вимагають менших витрат людської праці при їх експлуатації в порівнянні з 
машинами періодичної дії. Машини безперервної дії мають менші питомі 
енерговитрати, менший знос приводу вібромашини,  відсутності часті періоди 
пуску і розгону машини. Конструкції РО машин безперервної дії не вимагають 
додаткових механічних пристроїв для завантаження, вивантаження продукту. 
Використовуючи спосіб вібраційної  обробки ЗН, можна запропонувати 
конструкції вібромашин періодичної дії. Проте останні ніяких переваг перед 
машинами безперервної дії, окрім незначного виграшу у виробничій площі, мати 
не будуть. Тому, виходячи з умов вдосконалення   конструкції технологічної 
машини для вібраційної обробки ЗН, в даному розділі розглянуто декілька 
варіантів конструктивних схем вібромашин безперервної дії.  
На основі аналізу результатів обчислень встановлено, що різницю між 
швидкостями зіткнення ЗН з верхньою і нижньою пластинами неможливо 
подолати шляхом зміни геометричних та кінематичних параметрів коливань РО. 
Проте вирішення даної проблеми можливе шляхом незначної зміни конструкції 
РО. Встановлення верхньої ОП на достатньо жорстких ресорах (рис 4.2), 
фактично демпферах, для пом'якшення ударного імпульсу шару ЗН. В цьому 
випадку в кожному періоді коливань робочого органу, що виникають при роботі 
ексцентрикового приводу, у момент зіткнення з шаром ЗН, верхня пластина 
здійснюватиме короткочасний коливальний рух щодо нижньої. Період 
коливального руху верхньої пластини, підвішеної на жорстких ресорах до рами 
РО, має бути значно меншим в порівнянні з періодом коливань всього робочого 
органу.  
71 
 
 
 
Рисунок 4.2 – Конструктивна схема вібромашини для обробки заморожених 
напівфабрикатів: 1 - ексцентриковий привід, 2 - ресори, 3 – роздільна пластина,  
4 - пластина, що відбиває, 5 - пружна підвіска, 6 - опорна пластина,  
7 - дека з генеруючою  системою, 8, 9, 10 – збірники для оброблених 
напівфабрикатів, тістових крихт та  борошна відповідно 
 
Процес обробки ЗН в машині, виготовленій по даній  конструктивній схемі, 
здійснюватиметься таким чином. Ексцентриковий привід 1 приводить в 
коливальний рух робочий орган, встановлений на ресорах 2, включає нижню  
перфоровану розподідьну 3 і відображає верхню 4 пластини, в просторі між 
якими йде обробка ЗН. У момент зіткнення з шаром напівфабрикатів пластина, 
що відображає, 4, виконана з листового текстоліту,  починає  відходити на 
незначну відстань вгору, стискуючи при цьому пружини пружної підвіски 5 до 
опорної пластини 6 до тих пір, поки сила інерції ЗН не буде  урівноважена. З цієї 
миті сила пружності пружин 5 впливає на ОП, а та, у свою чергу, на кулі ЗН, які 
у момент зниження прискорення ОП до прискорення вільного падіння 
відриваються від відображаючої пластини 4 і здійснюють політ вниз до зіткнення 
з розподільною пластиною 3. Причому швидкість зіткнення ЗН з верхньою 
відображаючою пластиною,   при такій конструкції вібромашини знижується, а 
швидкість зіткнення заморожених вареників, пельменів з нижньою 
розподільною пластиною зростає. За рахунок зміни жорсткості пружної підвіски 
можна досягти вирівнювання імпульсів сили зіткнення напівфабрикатів об 
верхню і нижню пластини робочого органу. Окрім цього, при вертикально 
72 
 
направлених гармонійних коливаннях робочого органу, встановленого на 
ресорах 2, реалізуються два незалежних один від одного штучних режиму 
вібропереміщення: ЗН – вниз по нахилу РО між пластинами 3 і 4, а борошно – 
вгору по похилому дека 7 з генеруючою системою штучного режиму 
вібропереміщення в процесі виброадгезійно-ситової сепарації. Оброблені 
напівфабрикати поступають в збірку 8, тістові крихти і борощно,  направляються 
в збірки 9 і 10 відповідно. 
У роботі детально розглянуто варіант вертикальних  коливань   робочого   
органу.    Проте    можливі    різні    напрями коливань РО. При цьому положення 
може бути навіть горизонтальним (рис. 4.3).  
Продукт, при його завантаженні через бункер 1, оброблятиметься і 
переміщатиметься уздовж робочого органу 2, під дією похилих до горизонту 
вібрацій, що створюються ексцентриковим віброприводом 3, направляючою 
штатива 4. По ходу переміщення продукту уздовж РО, встановленого на ресорах 
5 пружних стійках 6, в нижній пластині  розташована  перфорована  ділянка 7,  
через який борошно з крихтами, відокремлені унаслідок віброобробки 
напівфабрикатів, зсипаються в приймальну ємність 8. Оброблені ЗН поступають 
в приймальну ємність 9.  
 
 
Рисунок 4.3 – Схема конструкції вібромашини для обробки заморожених 
напівфабрикатів із горизонтальним робочим органом: 1 – завантажувальний 
бункер, 2 – робочий орган, 3 – ексцентриковий вібропривід, 4 – напрямна 
штока; 5 – пружинна ресора з опорою, 6 – пластинчасті ресори, 7 - перфорована 
пластина, 8 - збірка для борошна та крихт, 9 - збірка для оброблених 
напівфабрикатів 
73 
 
 
Дана конструкція машини для віброобробки заморожених напівфабрикатів 
не передбачає одночасного процесу сепарації витягуваної сипкої суміші. Напрям 
коливань під кутом до 450 до горизонту робить виброадгезійно-ситовий спосіб 
сепарації СМ практично неможливим, а застосування способу сепарації по висоті 
польоту часток  спричинить значне збільшення габаритів вібромашини по висоті 
та довжині. Безперечна перевага даної конструкції полягає в надійності,  
стійкості режиму вібропереміщення продукту при обробці, що дозволяє досягти 
строго регульованої швидкості вібропереміщення шару ЗН уздовж робочого 
органу. 
В умовах промислового виробництва, особливо коли шар ЗН повинен мати 
більш за один ряд напівфабрикатів по висоті, витримати розмір відстані між 
шаром ЗН і відображаючою пластиною, практично неможливо. Зважаючи на це 
точне регулювання швидкості і встановлення необхідної продуктивності 
можливе лише дослідним шляхом, при зміні геометричних і кінематичних 
параметрів коливань робочого органу вібромашини залежно від її завантаження.  
 
Рисунок 4.4 – Експериментальний зразок машини для віброобробки 
заморожених напівфабрикатів: 1 – основа, 2 – ексцентриковий вібропривід,  
3 – кожух, 4 – відштовхуюча пластина, 5 – разділяюча пластина,  
6 – загрузочний бункер, 7 – лоток для борошна і крихт 
74 
 
Дослідний зразок вібраційної машини для обробки заморожених 
напіфабрикатів представлено на рис. 4.4 складається з підстави 1, встановленого 
на гумових амортизаторах, ексцентрикового віброприводу 2,  на підставіці 1 і 
закритого кожухом 3, відображаючою 4 і розділяючою 5 пластинами робочого 
органу,  здійснює в робочому режимі гармонійні похилі щодо горизонту 
коливання, завантажувального бункера 6, лотка для СМ з борошна і крихти 7.  
При випробуваннях машина підтвердила свою надійність в роботі, проте 
технологічна ефективність обробки ЗН до установки верхньої відображаючої 
пластини, була низькою. При збільшенні товщини шару напівфабрикатів висоті 
візуально встановлено, що технологічна ефективність нижніх ЗН трохи зросла, 
верхня частка, яка контактує тільки з нижніми ЗН, виявилася найменш 
обробленою.  Після установки в РО вібромашини верхньою ОП технологічна 
ефективність значно зросла до належного рівня, при рівномірній обробці ЗН по 
висоті шару. 
Інший дослідний зразок представлений на рис. 4.5, для паралельного 
ведення процесів віброобробки ЗН і сепарації СМ  заслуговує на увагу через 
повну відсутність кінематичних пар шарнірів, енергозбережний режим роботи і 
кута спрямованого коливання і  робочого органу відносно горизонту. 
Вібромашина (рис. 4.5) встановлена на рамі 1, що складається з двох 
горизонтальних куточків. Ближче до лівого торця рами 1 жорстко закріплені 
вертикальні стійки 2. На основі 3 вібромашини, встановленому  зафіксованому 
під заданим кутом нахилу до горизонту за допомогою болтових з'єднань 
вертикальних стійок з рамою, підставкою, встановлений на пластинчастих 
ресорах 4 робочий орган 5, що є коробом з прямокутним  перетином. Верхня  
підстава робочого органу 5 представляє собою відображаючу пластину 6, нижнє 
– деко для віброадгезійно – ситової  сепарації 7, над якою закріплені  металеві 
штамповані сита 8. При обробці між верхньою ОП та верхнім ситом РП,  
найбільш   крупні     частинки тіста не опрокидуються через сита на деко і не 
утрудняють процес віброадгезійно-ситовій сепарації,  вони відразу скочуються 
по нижніх ситах в збірку для крупно дисперсній фракції. Завантажувальний 
75 
 
бункер 9, встановлений із зовнішнього боку на рамі  основи 3, має відкритий 
зверху рукав, який входить у всередину короба РО між верхнім ситовим 
полотном і пластиною, що відображає. Зовні на бічних сторонах робочого органу 
через центр його тяжіння закріплений під кутом 450 до РО кронштейн 10, на 
якому укріплена планка 11. Електромагнітний вібратор 12 закріплений з 
внутрішньої сторони на кронштейні рами основи 3 під кутом 450 до площини 
останньої. Шток вібратора 12 підведений до планки 11 за допомогою 
циліндрових пружин 13 і 14.   
 
 
 
 
Рисунок 4.5 – Експериментальний зразок вібромашини для обробки 
заморожених напівфабрикатів: 1 – рама, 2 – вертикальна стійка,  
3 – основа, 4 – пластинчаті ресори, 5 – робочий орган,  
6 – відштовхуюча пластина, 7 – дека для віброадгезійної сепарації,  
8 – сита, 9 – завантажуючий бункер, 10 – кронштейн, 11 – планка,  
12 – вібратор, 13 і 14 – пружинні ресори 
 
 
 
Таким чином, при будь-якому значенні регульованого кута нахилу РО до 
горизонту в межах 300 – 400, кут спрямованості коливань щодо кута нахилу 
робочого органу складає 450 убік протилежному вібропереміщенню 
напівфабрикату в робочому органі. Завдяки цьому на нижній пластині РО, – деку, 
процес віброадгезійно - ситовій сепарації здійснюється з підвищеною питомою 
продуктивністю, з більшою швидкістю переміщення муки вгору по деку. 
76 
 
Пристрій електромагнітного  вібратора  показано на  рис. 4.6. Вібратор 
складається з магнітопроводу 5, двох котушок 3, сердечника 4, який фіксується 
пластинчастими латунними ресорами 6. Окрім пластинчастих ресор вібратор 
забезпечений додатковими циліндровими пружинами 2, розміщеними в кришках 
1. Котушки вібратора можна з'єднати послідовно та паралельно.  Максимально 
допустима напруга, що подається на вібратор не повинно перевищувати 200 Вт. 
 
 
Рисунок 4.6 – Електромагнітний вібратор: 1 – кришка,  
2 – циліндрична пружина, 3 – котушка підмагнічування, 4 – сердечник,  
5 – магнітопровід, 6 – пластинчаста ресора 
 
Залежно від сумарної жорсткості пластинчастих ресор 4 і циліндрових 
пружин 13 і 14 (рис. 4.5) реалізуються певні низькочастотні власні незгасаючі 
коливання робочого органу, які через один період підтримуються силовою дією 
вібратора. Підтримка коливань РО вібратором через один період коливань 
останнього дозволяє реалізовуватися енергозбережному режиму коливань.  
У коливальному процесі силовий імпульс штока (рис. 4.5), сполученого з 
сердечником вібратора, передаються через планку на кронштейн 10 робочого 
органу, через один або декілька періодів коливань штока вібратора. 
На зразку вібромашини, для обробки заморожених напівфабрикатів 
продуктивністю 80 кг/год встановлений електромагнітний вібратор  потужністю 
рівною 0,03 кВт. На представленому зразку вібромашини (рис. 4.5) реалізований 
77 
 
новий спосіб обробки ЗН та спосіб віброадгезійно – ситової  сепарації СМ з 
борошна, тістових крихт.  
 
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
78 
 
ВИСНОВКИ 
 1.Аналіз інформаційних джерел дозволив встановити недосконалість,  
малу ефективність існуючих способів і машин для обробки заморожених 
напівфабрикатів, відсутність обґрунтування режимів переміщення заморожених 
пельменів, вареників в процесі їх обробки. 
 2.Розроблений новий спосіб вібраційної обробки заморожених 
напівфабрикатів між верхньою та нижніми робочими поверхнями,  
запропоновано вдосконалення конструкції технологічної машини.  
         3. На підставі розробленої математичної моделі процесу вібраційної 
обробки заморожених напівфабрикатів досліджена механіка руху продукту, 
встановлені аналітичні залежності фазових кутів етапів руху продукту від 
параметрів коливань. 
 4.Створений новий сталий регулярний режим вібропереміщення 
заморожених напівфабрикатів між верхньою і нижньою пластинами, 
нахиленими до горизонту під кутом, що перевищує значення кута тертя 
ковзання. Даний режим забезпечує високу інтенсивність обробки 
напівфабрикатів завдяки гарантованим зіткненням шару напівфабрикатів з 
робочими поверхнями пластин в кожному періоді коливань. 
 5.Технологічна ефективність вилучення борошна з поверхонь 
напівфабрикатів підвищується завдяки збільшення кількості зіткнень шару 
продукту з пластинами за цикл обробки.  
 6.Експериментально підтверджено, що верхня пластина при зміні свого 
положення відносно шару напівфабрикатів, дозволяє змінювати кути та 
швидкості зіткнення напівфабрикатів з пластинами, а також швидкість 
вібропереміщення, тим самим, регулюючи питому продуктивність і 
технологічну ефективність процесу обробки. 
 
 
 
 
79 
 
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 
 
1.Обладнання підприємств переробної та харчової промисловості / Гулий 
І.С., Пушанко М.М., Орлов Л.О.та ін. // Вінниця: Нова книга, 2001. – 576с. 
2.Штефан Є.В., Блаженно С.І, Іваненко С.І. Розроблення інформаційної 
технології проектування шнекових пресів // Харч.пром-сть. – 2005. – №4 – С.159–      
3.Пат. 40312 Україна, МКИ А21С 3/10, 7/02, 9/08  Нагнітальний механізм 
машини для формування тістових заготовок // О.Л.Зубко (Україна); Закрите 
акціонерне товариство „Дослідний завод харчового обладнання”. - 
№2000126897; Заявл. 01.12.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. №6 – 2 с. 
4.Таран В.М., Титарчук А.О., Мізнік Л.М.  Вдосконалення процесу 
виробництва виробів із тіста з начинкою // Харчова промисловість. – 1999. Вип.. 
45. – С..  
5.Штефан Є.В., Мізнік Л.М. Математичне моделювання процесів 
коекструзії при виготовленні трубчастих виробів з начинкою // Наукові вісті 
НТУУ „КПІ” –  2005. – № 6. – С.82–85. 
6. Тімощук і.І., Головатенко Н.А., Сенников С.А. Загальна технологія м'яса 
і м'ясопродуктів. – Київ: Урожай, 1989. – 214 с. 
7.Технологія м'ясних і технічних продуктів. Довідник / під ред. В.М. 
Горбатова. – К.: Харчова промисловість, 1988. – 538с.  
8.Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості / І.С. 
Гулій, М.М. Пушанко, Л.О. Орлів, В.Г. Мірончук, А.І. Українець, О.Т. Лісовенко, 
В.М. Таран, В.М. Гуцалюк, В.Л. Яровій, І.М. Літовченко, Н. Пушанко. За ред. 
академіка УААН Гулого І.С. – Вінніця: Нова книга, 2001, с. 340. 
9.Николаєв о.С., Романенко в.В. Спосіб електрогравітаційної сепарації 
тонкодисперсних матеріалів. // Електродинаміка дисперсних систем в хімічній 
технології. Л., 1976. – с. 22-27. 
10. Заплетников і.Н., Фалько А-ей Л. Експеріментальне дослідження 
процесу переміщення заморожених напівфабрикатів в машині для їх 
віброударної обробки. Наукове видання: вісник Харківського державного 
80 
 
технічного університету сільського господарства, Вип. 9, - Харків, 2001, 356 с., з 
151 – 155. 
11.Фалько А. Л. Визначення швидкостей зіткнення заморожених 
напівфабрикатів в процесі їх віброударної обробки. Наукове видання: вісник 
Харківського державного технічного університету сільського господарства, Віп. 
9, - Харків, 2001, 356 с., з 156 – 160. 
12. Фалько А. Л. Обґрунтування віброадгезійної сепарації на деці з 
негативним кутом нахилу. Прогресивні технології та удосконалення процесів 
харчових виробництв. Харк. держ. акад.. технол. та орг. харчування. – Харків, 
2000 – Ч. 2, з 94 – 97. 
13.Заїка П.М., Красовіцкий Ю.В. Моделювання матеріальною крапкою 
процесів вібропереміщення насінних сумішей  // Конструювання і технологія 
виробництва з.-х. машин: Респ. між. науч.-техн. сб. – Київ: Техніка, 1991. – Вип. 
21. – с. 36 – 40. 
 14.Мірончук В.Г., Орлов Л.О., Українець А.І. Розрахунки обладнання 
підприємств переробної і харчової промисловості. Навчальній посібник. – 
Вінниця: Нова книга, 2004. 
 15.Малежик І. Ф. Процеси і апарати харчових виробництв – Київ: НУХТ, 
2003  
 16.Гулий І.С. Обладнання підприємств переробної і харчової 
промисловості – Київ: Нова книга, 2002. 
17. Ковтун В. В. "Міцність матеріалів. Розрахункові роботи" - Львів, 
Плакат, 2002 - 280с.  
18. Копалюк А. Є. "Механізація вантажно-розвантажувальних робіт у 
виробництві продуктів харчування". - К.: Техніка, 1978. - 200 с.  
19. Кривопляс А.П., Лебідь В.В., Гавва О.М. "Механізація упаковки 
картонних коробок з пастою". - Запоріжжя, 1984 .: - 268 с.  
20. Левачов Н.А. "Комплексна механізація робіт ПРТС у харчовій 
промисловості". - К.: Харчова промисловість, 1975. - 296 с.  
81 
 
21."Організація та планування виробництва в харчовій промисловості". 
Донсков В. Є. та ін. К., Харчова промисловість. 1972. - 590 с.  
22. Гвоздєв О.В. Технологія і механізація виробництва м'ясо – молочних 
продуктів. У 2 кн. Кн. 1. Технологія і механізація виробництва м'яса і 
м'ясопродуктів: Підручник / О.В. Гвоздєв, Ф.Ю. Ялпачик, Н.П. Загорко, Т.О. 
Шпиганович, - Мелітополь. ТОВ «Видавничий будинок ММД», 2012. – 532 с. 
23. Пасічний В. М. Перспективні напрямки виробництва м’ясних та 
м'ясорослинних напівфабрикатів / В. М. Пасічний // Мясное дело. – 2007. – №12. 
– С. 10–11. 
25.Передумови концентраційних процесів в харчовій промисловості 
України URL.: http://surl.li/idwjb (дата звернення 16.06.2023)  
26.Переробка м’яса. Технологія виробництва напівфабрикатів у тісті 
[Електронний ресурс]. Режим доступу: https://fhtebrr.snau.edu.ua/ua/practics/4  
27Остапчук М.В., Сердюк Л.В., Овсянникова Л.К. Система технологій. 
Підручник. – К.: Центр навчальної літератури, 2007. – 368с.  
28.Остапчук М.В., Рибак А.І. Система технологій (за видами діяльності): 
Навч. Посібник. – К.: ЦУЛ, 2003. – 888с.  
29.Дичковська О.В. Система технологій галузей народного господарства: 
Навч. Посібник. – К.: ІСДО, 1995. – 312с.  
30.Збіжна О.М. Основи технології: начальний посібник. Вид. 2-ге, змін. і 
доп. – Тернопіль: Карт-Бланш, 2002. – 486с  
31.Остапчук М.В., Рибак А.І. Система технологій (за видами діяльності): 
Навч. Посібник. – К.: ЦУЛ, 2003. – 888с. 
32. Остапчук М.В., Сердюк Л.В., Овсянникова Л.К. Система технологій. 
Підручник. – К.: Центр навчальної літератури, 2007. – 368с  
33.Товарознавство продовольчих товарів: [підруч.] / За ред. І.В. 
Сирахмана.– К., 2000. –  308с. 
 34.Дейниченко Г. В., Єфімова В. О., Постнов Г. М. Обладнання 
підприємств харчування: Довідник. В 3-х ч. Ч. 2 - Харків: ДП Редакція, 2005. - 
456 с. 
82 
 
35.Харчова біотехнологія : підручник / Т. П. Пирог, М. М. Антонюк, О. І. 
Скроцька, Н. Ф. Кігель ; Національний університет харчових технологій. – Київ 
: Ліра-К, 2016. – 408 с. 
36. Семак Т. Деякі особливості швидкого заморожування тестозаготівель // 
Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. – 2009. – № 5. – С. 12–
15.  
37.Соломон А.М., Казмірук Н.М., Тузова С.Д. Мікробіологія харчових 
виробництв: навчальний посібник для студентів напряму підготовки «Харчові 
технології». – Вінниця: РВВ ВНАУ, 2020. – 312 с.  
38.Зубар Н.М. Основи фізіології та гігієни харчування: Підручник. Київ: 
Центр учбової літератури. – 2016. – 336 с. 
39.Власенко В.В., Головко М.П., Семко Т.В., Головко Т.М. Технологія 
молока та молочних продуктів: навчальний посібник: Харківський державний 
університет харчування та торгівлі. Харків: ХДУХТ. – 2018. – 202 с.  
40.Пивоваров П.П., Прасол Д.Ю. Теоретичні основи технології харчових 
виробництв. Х.: ХДУХТ, – 2003. – 89 с.  
41.Фролова, Н.Є. Основи конструювання нових харчових продуктів: навч. 
посіб. – К.: НУХТ, – 2010. – 207 с.  
42Сімахіна, Г.О. Низькі температури в технологіях оздоровчих продуктів. 
/ Г. О. Сімахіна, Н. В. Науменко. – К.: Видавництво «Сталь», – 2011. – 363 с.  
43.Високотехнологічні виробництва продуктів харчування: навч. посібник 
/Т. В. Пилипенко, Н. І. Пилипенко, Т. В. Шленська [та ін.]. – СПб.: ІЦ Інтермедія, 
– 2014. – 112 с.  
44.Оберліс Д., Харланд Би., Скальний А. Біологічна роль макро- та 
мікроелементів у людини та тварин. – СПб: Наука, – 2008. – 544 с.  
45.Вітаміни та мінеральні речовини: повна енциклопедія / сост. Т.П. 
Ємельянова. – СПб: ВД «ВЕСЬ», – 2001. – 368 с.  
46.Баль-Прилипко Л.В. Технологія зберігання, консервування та 
переробки м'яса. Підручник – К. КВІЦ, – 2010 – 469 с. 
 
83