ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7698| Title: | Декантер технологічної лінії виробництва виноматеріалів |
| Authors: | Хандюк , Микола Васильович Назаренко, Артем Олегович |
| Keywords: | ВАЛ ШЛІЦЬОВИЙ;ДЕКАНТЕР |
| Issue Date: | 19-Dec-2023 |
| Abstract: | Мета КРБ полягає вивченні декантера лінії виробництва виноматеріалів. Об’єкт роботи. Процес розділення сіку від мезги в м’якому режимі та з високою ефективністю. Предмет роботи. Вирішення практичних завдань спрямованих на обґрунтуванні технологічного процесу виробництва виноматеріалів. В першому розділі проведено: техніко-економічне обґрунтування; описано конструкцію декантера; приведено монтаж обладнання, порядок технічного обслуговування; розрахунок потужності, клинопасової передачі, планетарного редуктора, міцності обичайки валу та розрахунок валу на вібростійкість. В другому розділі показано розробку маршруту обробки деталі «Вал шліцьовий». Для цього: сформулювали службове призначення деталі; вибрали і обґрунтували матеріал деталі і вид заготовки; розробили маршрут обробки деталі (МОД); вибрали оснащення технологічного процесу; визначили режими різання; провели вибір металорізальних верстатів; розробили технологічний процес ремонту деталі. Розділ з охорони праці включає: аналіз небезпек та виробничої шкідливості на дільниці; мікроклімат; пожежну безпеку; електробезпеку; захист ві обертових та рухомих частин обладнання; аналіз шуму та вібрації; розрахунок віброізоляції та аналіз механічних небезпек |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7698 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРБ Назаренко.pdf Restricted Access | Кваліфікаційна робота бакалавра (КРБ) складається з реферату, переліку умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. КРБ виконана на 88 сторінках, включає 154 формули, 24 рисунка, 9 таблиць, 13 літературних джерел та двох додатків. Графічна частина складається з трьох креслень та трьох плакатів формату А1. | 2.17 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА
на тему: ДЕКАНТЕР ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ЛІНІЇ
ВИРОБНИЦТВА ВИНОМАТЕРІАЛІВ
Перший (бакалаврський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
Виконав: студент 4 курсу, групи ГМ-02
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання харчових, торгівельних
і машинобудівних підприємств
(освітня програма)
Артем НАЗАРЕНКО
(ім’я та прізвище)
Керівник Микола ХАНДЮК
(ім’я та прізвище)
Рецензент Валентин ПОДА
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2024
2
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень магістр
Спеціальність 133 «Галузеве машинобудування»
Спеціалізація «Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри
Василь ОСИПЕНКО
(підпис) (ім’я та прізвище)
« » 2024 року
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра здобувачу
Артему НАЗАРЕНКУ
(ім’я та прізвище)
1. Тема кваліфікаційної роботи бакалавра: «Декантер технологічної лінії виробництва
виноматеріалів».
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра: Микола ХАНДЮК, ст. викладач
ім’я та прізвище, науковий ступінь, вчене звання
Затверджено наказом Черкаського державного технологічного університету від
«___»____________2024 року №_____
2. Строк подання студентом кваліфікаційної роботи бакалавра 31.05.2024 р.
3. Вихідні дані до магістерської роботи: технологічні інструкції; робочі інструкції;
патенти; паспорт на валкову дробарку; наукова та довідкова література
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити):
Реферат; перелік умовних символів та скорочень, вступ;
Конструкторський розділ;
Технологічний розділ;
Розділ з охорони праці;
Загальні висновки, перелік використаних літературних джерел, додатки.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
Складальне креслення декантера;
Складальне креслення ротора декантера;
Робочі креслення деталей декантера;
Плакат маршрут обробки деталі (МОД);
Плакат з охорони праці;
3
РЕФЕРАТ
Кваліфікаційна робота бакалавра (КРБ) складається з реферату, переліку
умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і
додатків. КРБ виконана на 88 сторінках, включає 154 формули, 24 рисунка, 9 таблиць,
13 літературних джерел та двох додатків. Графічна частина складається з трьох
креслень та трьох плакатів формату А1.
Мета КРБ полягає вивченні декантера лінії виробництва виноматеріалів.
Об’єкт роботи. Процес розділення сіку від мезги в м’якому режимі та з
високою ефективністю.
Предмет роботи. Вирішення практичних завдань спрямованих на
обґрунтуванні технологічного процесу виробництва виноматеріалів.
В першому розділі проведено: техніко-економічне обґрунтування; описано
конструкцію декантера; приведено монтаж обладнання, порядок технічного
обслуговування; розрахунок потужності, клинопасової передачі, планетарного
редуктора, міцності обичайки валу та розрахунок валу на вібростійкість.
В другому розділі показано розробку маршруту обробки деталі «Вал
шліцьовий». Для цього: сформулювали службове призначення деталі; вибрали і
обґрунтували матеріал деталі і вид заготовки; розробили маршрут обробки деталі
(МОД); вибрали оснащення технологічного процесу; визначили режими різання;
провели вибір металорізальних верстатів; розробили технологічний процес ремонту
деталі.
Розділ з охорони праці включає: аналіз небезпек та виробничої шкідливості на
дільниці; мікроклімат; пожежну безпеку; електробезпеку; захист ві обертових та
рухомих частин обладнання; аналіз шуму та вібрації; розрахунок віброізоляції та
аналіз механічних небезпек.
Ключові слова: ВАЛ ШЛІЦЬОВИЙ, ДЕКАНТЕР, КОНСТРУКЦІЯ, МОНТАЖ,
ОБСЛУГОВУВАННЯ, ПРОДУКТИВНІСТЬ, РЕМОНТ, РОЗРАХУНОК,
СУСПЕНЗІЯ, ТЕХНІЧНА ДОКУМЕНТАЦІЯ.
4
ABSTRACT
The bachelor's qualification work (KRB) consists of an abstract, a list of conventional
designations, an introduction, three sections, conclusions, a list of used sources and
appendices. KRB is made on 88 pages, includes 154 formulas, 24 figures, 9 tables, 13
literary sources and two appendices. The graphic part consists of three drawings and three
A1 format posters.
Goal KRB consists in studying the decanter of the wine production line.
Object of work. The process of separating the juice from the pulp in a gentle mode
and with high efficiency.
Subject of work. Solving practical tasks aimed at substantiating the technological
process of wine production.
In the first section: technical and economic substantiation; the design of the decanter
is described; installation of equipment, procedure for technical maintenance is given;
calculation of power, V-belt transmission, planetary gearbox, strength of the shaft nut and
calculation of the shaft for vibration resistance.
The second section shows the development of the processing route of the "Splined
Shaft" part. For this: pformulated the official purpose of the detail; selected and
substantiated the material of the part and the type of workpiece; developed a part processing
route (MOD); chose the equipment of the technological process; defined cutting modes;
made a selection of metal cutting machines; developed a technological process for repairing
the part.
Sectionon labor protection includes: analysis of hazards and industrial hazards at the
site; microclimate; fire safety; electrical safety; protection of rotating and moving parts of
the equipment; noise and vibration analysis; calculation of vibration isolation and analysis
of mechanical hazards.
Keywords: SPLINED SHAFT, DECANT, DESIGN, ASSEMBLY,
MAINTENANCE, PRODUCTIVITY, REPAIR, CALCULATION, SUSPENSION,
TECHNICAL DOCUMENTATION.
5
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень і скорочень………………………………………….7
Вступ………………………………………………………………………………...8
Розділ 1 Конструкторський розділ………………………………………………...9
1.1 Техніко-економічне обґрунтування проекту…….…………………………9
1.2 Опис конструкції декантера………………………………………………..13
1.3 Порядок монтажу обладнання……………………….…………………….15
1.4 Порядок технічного обслуговування……………………………………...20
1.4.1 Підготовка до пуску і пуск…………………………………………….20
1.4.2 Експлуатація……………………………………………………………21
1.4.3 Якість поділу суспензії………………………………………………...22
1.4.4 Розбирання, збирання та контроль декантера…..……………………23
1.5 Розрахунок потужності декантера…………………………………………24
1.6 Розрахунок клинопасової передачі………………………………………...28
1.7 Розрахунок планетарного редуктора………………………………………33
1.7 Розрахунок міцності обичайки ротора…………………………………….38
1.7 Розрахунок валу на вібростійкість…………………………………………44
Висновки до розділу 1………………………………………………………..…...51
Розділ 2 Технологічний розділ…………………………………………………...52
2.1 Формування службового призначення деталі …….……………………..52
2.2 Вибір матеріалу деталі……………………………………………………..52
2.3 Вибір виду заготовки……………………………………………………….53
2.4 Розробка маршруту обробки деталі «Вал шліцьовий»…………….…….58
2.5 Вибір оснащення технологічного процесу………………………………..61
2.6 Визначення режимів різання………………………………………………61
2.7 Вибір металорізальних верстатів………………………………………….64
2.8 Технологічний процес ремонту деталі……………………………………67
Висновки до розділу 2………………………………………………………..…...73
6
Розділ 3 Охорона праці…………………………………………………………...74
3.1. Аналіз небезпек та виробничої шкідливості на дільниці………………..74
3.2 Мікроклімат…………………………………………………………………75
3.3 Пожежна безпека…………………………………………………………...75
3.4 Енергобезпека……………………………………………………………..76
3.5 Захист від обертових та рухомих частин обладнання…………………...78
3.6 Аналіз шуму та вібрації……………………………………………………79
3.7 Розрахунок віброізоляції…………………………………………………..80
3.8 Аналіз механічних небезпек………………………………………………83
Висновки до розділу 3…………………………………………………………….85
Загальні висновки…………………………………………………………………86
Перелік використаної літератури………………………………………………...87
Додатки………………………………….…………………………………………89
7
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ
КРБ –кваліфікаційна робота бакалавра
ЧДТУ – Черкаський державний технологічний університет
МОД – метод обробки деталі
МОП – методи обробки поверхні
ДСТУ – Державний стандарт України
ПУЕ – правила улаштування електрообладнання
АПК – агропромисловий комплекс
РМЦ – ремонтно-механічний цех
ПУЕ – правил улаштування електроустановок
8
ВСТУП
На світовому ринку вина відбуваються радикальні зміни. Все більше число
країн-виробників вина включають технологію механічної сепарації в процес
виробництва своїх вин, щоб зробити його більш ефективним і
конкурентоспроможним. Використання декантерів та сепараторів дають можливість
впроваджувати інноваційні процеси та системи. Вони можуть використовуватися на
різних технологічних етапах, гарантуючи найвищу якість і економічність – від
столового вина до вин з добірних сортів винограду «Beerenauslese». Декантери
забезпечують максимальний вихід і чудову якість. Процес з використанням даних
машин є найбільш кращим методом для великого числа виноробних підприємств. Він
усуває багато недоліків при традиційному пресуванні, такі як неоднорідність якості
отриманого свіжого сусла, трудомісткість відстоювання виноградної мезги і
незадовільні гігієнічні умови.
Крім одержання соку, застосування декантерів виправдано у тих випадках, коли
суспензія має високий вміст твердих частинок. Серед таких областей застосування –
освітлення сусла, згущення відстою з ємностей для сусла, попереднє освітлення
донного дріжджового осаду з бродильних чанів, а також згущення осаду після
обклеювання.
Сьогодні технологія механічної сепарації необхідна для рентабельного
виробництва і надання вину характерних якостей, таких як: прозорість, хороша
структура, блиск, букет, благородство і аромат.
9
РОЗДІЛ 1
КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ
1.1 Техніко-економічне обґрунтування
Метою даної роботи є розробка декантера на базі центрифуги ОГШ.
Декантери являють собою центрифуги для видалення твердих частин з
повністю ізольованим барабаном. Шнек транспортує тверді частинки після сепарації
до вихідних отворів в безперервному режимі.
Головною відмінністю декантера від центрифуги ОГШ є його подовжений
ротор ��/�� = 4, що збільшує її продуктивність і якість розділення сировини.
Даний декантер застосовується в технологічній лінії виготовлення
виноматеріалів. Застосування його в даній схемі дозволяє відділяти сік від мезги в
м’якому режимі та з високою ефективністю. При цьому кісточки не руйнуються,
відділяються не лише великі частки від соку, а й забруднення на ягодах та шкідники
які на них були, процес безперервний, продуктивність висока. Після обробки на
декантерах сік отримується більш освітлений, менш заражений, менш гіркий, а отже
володіє вищою якістю.
Дослідження показали що вино виготовлене з застосуванням декантера має
кращі якісні і смакові показники. Також скорочується тривалість процесу
виготовлення, що призводить до зменшення матеріальних затрат.
При застосуванні декантера збільшується вихід готової продукції в порівнянні
з застосуванням пресів (рис. 1.1).
92,9
84,4
81,5
П Н Е В М А Т И Ч Н И Й П Р Е С Ш Н Е К О В И Й П Р Е С Д Е К А Н Т Е Р
Рисунок 1.1 – Схема порівняння виходу продукту, (%)
10
Впевнитись в перевагах застосування декантера на стадії відділення соку з
виноградної мезги над пресами можна порівнявши їхні технологічні процеси.
Технологічні схеми з застосуванням пресу і декантера показані на рис. 1.2.
Традиційний спосіб Відділення соку з Переваги
відділення соку допомогою декантера
Гребневідділювач Гребневідділювач Безперервний
процес
Змішуюча ємкість Змішуюча ємкість Відсутність
буферних
ємкостей
Нагрівння Нагрівння
Універсаль-
ність
Ємкість для Декантер
зберігання матеріалу
Прес
Освітлення Ферментація
Ферментація
Рисунок 1.2 – Технологічні схеми з застосуванням пресу і декантера
Отже можна виділити 10 основних причин застосування декантера:
1. Помірний режим
Використання відцентрових сил означає, що процес отримання соку
відбувається в м’якому режимі.
2. Безперервний процес роботи
Процес роботи відбувається в зачиненій системі, що не допускає небажаного
окислення продукту.
11
3. Висока якість вина
Завдяки зменшеному часу екстрагування мінімізується вплив ферментів, а
зміна складу виноградної маси добре впливає на якість. Вміст мікроорганізмів також
знижується за рахунок швидкого розділення виноградної маси.
4. Високі показники виходу
Вихід можна збільшити в порівнянні з традиційними схемами виробництва
соків.
5. Незмінність якості віджатого свіжого сусла
Процес віджимання соку за допомогою декантера гарантує незмінність
показників соку.
6. Мінімальна місткість дріжджів
При використанні декантерного методу майже всі дріжджі можуть бути
видалені і вин, що перебродили. Таким чином, при оптимальних умовах процесу
відпадає необхідність додаткового освітлення, або воно може виконуватись із
меншим навантаженням.
7. Виключно просте очищення
Компактна закрита система означає те, що декантер легко очищувати. Завдяки
цьому економиться час на дану технологічну операцію і зменшується навантаження
на оточуюче середовище.
8. Технологічно гнучкі і надійні
Декантери володіють технологічною гнучкістю при переробці різних видів
продукції. Кількість м’якоті в соку може бути встановлено найбільш підходяще.
9. Прості і компактні
Декантери характеризуються компактністю конструкції. Монтаж не складний,
а займане місце не значне.
10. Мобільність системи
Завдяки невеликій конструкції його можна здавати в оренду.
Відомі наступні конструкції декантерів провідних світових виробників, які в
наш час широко використовуються в усіх галузях харчової промисловості (рис. 1.3 і
рис. 1.4)
12
Рисунок 1.3 – Декантер фірми HAUS
Рисунок 1.4 – Декантер фірми GEA
Ще одним важливим нововведенням в конструкцію машини є впровадження
системи приводів з двома двигунами (рис 1.5).
Перевагами такої системи є те, що привід з двома двигунами забезпечує
налагодження різниці швидкостей в широкому діапазоні. Другий двигун керує
13
коробкою передач вхідного валу і налаштовує різницю швидкостей при роботі валу і
коробки передач. Необхідна швидкість налаштовується в тому випадку, коли
кількість сухого залишку сильно змінюється, важко перемішувати тверді частинки і
важко мінімізувати кількість води в сухому залишку без втручання обслуговуючого
персоналу. Різниця швидкостей налаштовується автоматично і дуже чуттєва в функції
крутного моменту шнека.
Рисунок 1.5 – Система приводів з двома електродвигунами
1.2 Опис конструкції обладнання
Декантерна центрифуга виготовляється герметизованою, з вибухозахищеним
електроустаткуванням. Вона призначена для освітлення низько концентрованих
суспензій з високодисперсною твердою фазою. Деталі центрифуги, безпосередньо
стикаються з оброблюваним продуктом, виготовляються зі сталі 12Х18Н10Т, інші
деталі, які не контактують з якісних вуглецевих.
Загальний вид декантера показаний на рис. 1.6.
Основна конструктивна особливість машини – подовжений ротор з
відношенням ��/�� = 4. Він складається з барабана 5 циліндрично-конічної форми і
порожнистих цапф 3 і 7, які одночасно служать днищами, закривають торці ротора, і
опорами шнека. У лівій цапфі 3 розташовані вікна 2 для виходу осаду. У правій цапфі
є радіально розташовані вікна для вивантаження рідини. Радіус зливу регулюється
заміною радіальних пластин. В зібраному вигляді ротор встановлюється на двох
шарикопідшипникових опорах 9. Всередині ротора розташований однозаходний
шнек, що складається з ступеневого зварного полого циліндричного барабана і двох
витків, приварених до його зовнішньої поверхні. Усередині барабан шнека має дві
торцеві перегородки. До однієї з них болтами кріпиться ліва цапфа шнека, що має
14
шліци, з допомогою яких шнек через шліцьовий вал 20 з’єднується з водилом другий
щаблі планетарного редуктора 22. Друга перегородка являє собою праву повну цапфу
шнека.
1 – електродвигун; 2 – вікна для виходу осаду; 3 – порожниста цапфа;
5 – барабан циліндрично-конічний; 6 – порожниста цапфа; 9 –опори
шарикопідшипникові; 11 – живильна труба; 12 – чавунний кронштейн
живильної труби; 13 – кожух; 14 – підшипник; 20 – корпус підшипника;
21 – станина; 22 – планетарний редуктор.
Рисунок 1.6 – Загальний вид декантера
У середній частині шнека є камера, в яку по живильній трубі 11 подається
суспензія, що надходить з камери через циліндричні отвори в ротор. На цапфи шнека
насаджені підшипники 14 і 18, опорами яких є порожнисті цапфи ротора. Посадка
підшипників по зовнішньому і внутрішньому діаметрах – змінна підшипникова по
другому класу точності. Підшипник лівої цапфи крім радіального навантаження
сприймає осьове, що виникає при транспортуванні осаду до розвантажувальних
вікон. Інший підшипник шнека сприймає тільки радіальні навантаження. Для
мащення підшипників використовується мастило консистентне марки ЦИАТИМ-202.
В опори шнека його подають через канали в фланцях. Для ущільнення підшипників
встановлені гумові манжети. Чавунна лита станина центрифуги 21 встановлюється на
15
гумових амортизаторах. З правої торцевої сторони до неї кріпиться болтами чавунний
кронштейн 12 живильної труби.
На станині закріплені головні опори декантера. Кожна опора складається з
корпусу, шарикопідшипника і двох кришок, що закривають підшипник. Через
порожнисті цапфи шнека і ротора в приймальну камеру шнека входить живильна
труба. Для забезпечення свободи коливань центрифуги, встановленої на гумових
амортизаторах, і виключення передачі вібрації декантера живильної магістралі
остання з’єднана з трубою завантаження гнучким зв’язком – гумовим шлангом.
Кожух 13 декантера виготовлений з листової сталі, зварний, з горизонтальним
роз’ємом вздовж осі машини. Всередині він розділений перегородками, що
утворюють зони вивантаження осаду і прийому фугату (фугат – рідкий продукт
центрифугування, що виділяється в результаті зневоднення матеріалу). Місця виходу
цапф з кожуха захищені круговими захисними козирками. Щоб запобігти налипання
на кожух продукту, що вивантажується з ротора, в зоні прийому осаду над
розвантажувальними вікнами ротора встановлено дугоподібний приймальний жолоб,
а на фланці цапфи ротора, між розвантажувальними вікнами закріплені два скребка,
які скидають продукт з жолоба у течку. Кожух з’єднаний з магістралями відведення
фугату і осаду гнучким зв’язком.
Привід центрифуги здійснюється за допомогою клинових ременів від
електродвигуна, встановленого на станині. Натяг ременів регулюється натяжним
пристроєм. Планетарний редуктор передає обертання від ротора шнеку та по
необхідності підналагоджується додатковим електродвигуном, з деяким зменшенням
швидкості останнього порівняно зі швидкістю ротора. Вказана різниця в кутових
швидкостях ротора і шнека забезпечує примусове переміщення осаду уздовж
внутрішньої поверхні ротора.
Технічна характеристика декантера приведена в табл. 1.1.
1.3 Порядок монтажу обладнання
Сучасні промислові декантери, як правило, комплектуються віброізолюючими
пристроями.
16
Розміри фундаменту залежать від ваги, габаритів і коефіцієнта динамічності
центрифуги. Їх масивність і міцність необхідні для запобігання надмірних вібрацій.
У ряді випадків з технологічних міркувань центрифуги розміщують на верхніх
поверхах будинків. При установці центрифуг на перекриттях будівлі, підлоги і балки
повинні бути досить міцними.
Таблиця 1.1 – Технічна характеристика декантера
Діаметр ротора, мм 356
Довжина ротора, мм 1740
Радіус зливу, мм 115;125;140
Частота обертання ротора, об/хв до 4000
Відносна частота обертання шнеку, об/хв до 100
Потужність електродвигуна, кВт 30/5,5
Маса центрифуги, кг 1870
Габаритні розміри, мм
довжина 3210
ширина 1470
висота 620
Декантери, що комплектуються віброізоляцією, можуть встановлюватися на
значних відмітках виробничих споруд, так як віброізоляція майже повністю виключає
передачу динамічного навантаження на будівельну конструкцію.
Розрахунок балок перекриття, на які спирається декантер, проводиться на
підставі статичного навантаження, створюваної машиною і постаментом або плитою
віброізоляції.
Для розбирання декантера в період ремонту необхідно передбачити підйомні
пристрої, що забезпечують демонтаж найбільш великовагових вузлів і деталей:
верхньої частині станини, кожуха, ротора в зборі з валом, приводу та ін.
Висота приміщення вибирається з таким розрахунком, щоб її було достатньо
для розбирання та складання машини, а на майданчику навколо неї можна було
встановити стелажі для розміщення деталей і вузлів. Для зручності обслуговування
декантери навколо її постаменту (або плити віброізоляції) необхідно забезпечити
вільні проходи шириною від 1,5 м до 3 м (залежно від габаритів машини).
17
Пульт управління декантера з ручним обслуговуванням монтуються
безпосередньо на опорних стойках машин або поруч з ними. Пульти автоматичних і
безперервно діючих декантерів бажано розташовувати на майданчику попереду
машини, забезпечивши прохід між пультом і декантером від 2 м до 3 м.
Підприємства-виробники поставляють декантери в зібраному вигляді.
Винятком є негабаритні машини, які відвантажуються споживачеві у вигляді
укріплених складальних блоків.
Приміщення для установки декантерів повинні бути світлими і опалювальними.
До монтажу декантери повинні зберігатися в закритих сухих складських
приміщеннях. Перед монтажем необхідно провести розконсервацію машини,
складальних блоків, знімних вузлів і деталей.
Установчі майданчики спеціально підготовлених фундаментів або
міжповерхових перекриттів повинні бути рівними і строго горизонтальними.
Монтаж декантери на віброізоляції здійснюється в наступному порядку. На
бетонованому майданчику встановлюються пружинні амортизатори віброізолюючих
пристроїв. На них ставиться чавунна плита в зборі з декантером або залізобетонний
постамент, виготовлений на місці монтажу, а потім на постамент встановлюється
зібраний декантер (або проводиться її блокова збірка). Залізобетонні постаменти
застосовуються для великогабаритних машин. Горизонтальність установки декантера
перевіряють рівнем.
При монтажі декантера на гумових амортизаторах необхідно спочатку
поставити на підготовлену бетонну площадку металеву раму, що входить в комплект,
а після вивірки горизонтальності закріпити її фундаментними болтами і бетонним
розчином. Для установки рами за рівнем призначені регулювальні гвинти та опорні
підкладки. Станину декантера ставлять підставою безпосередньо на амортизатори і
потім кріплять до них. Слід мати на увазі, що пружинні амортизатори, а також
металеві рами під гумові амортизатори необхідно розташовувати на несучих балках
перекриття.
Декантери, що не мають віброізоляції, встановлюються на фундаменті по рівню
за допомогою регулювальних гвинтів в станині центрифуги і металевих підкладок.
18
Встановлену центрифугу закріплюють фундаментними болтами і бетонним
розчином.
Після установки машини встановлюють розвантажувальні бункери, тічки,
трубопроводи відводу фугату. Розвантажувальні бункери повинні бути такими, щоб
осад не зависав і не накопичувався в них. Щоб уникнути цього, слід передбачити на
розвантажувальному бункері струшуючий механізм, що періодично включається
апаратником.
Наступним етапом монтажу є під’єднання комунікацій підведення суспензії,
промивних рідин, пропарювання та ін. До завантажувальної комунікації потрібно
підвести промивну рідину або пар, необхідні для промивки (пропарювання)
трубопроводу або штуцери в разі утворення пробок.
Завантажувальний пристрій центрифуги повинний мати оглядове скло для
спостереження за подачею суспензії. При відсутності на центрифузі спеціального
завантажувального клапана, що регулює подачу суспензії, на штуцері підведення або
подачі суспензії встановлюють дозуючу шайбу для забезпечення рівномірного
харчування центрифуги.
Змонтовані обв’язувальні трубопроводи не повинні спиратися на кожух
центрифуги, так як це може викликати його перекіс і заїдання в лабіринтах.
У тому випадку, коли декантер монтується на віброізоляції, всі з’єднання
підводу і вводу комунікацій повинні виконуватися на гнучкого зв’язку.
Якщо суспензія подається в декантери з завантажувальної ємності, то остання
повинна мати перемішуючий пристрій, що забезпечує постійне відношення твердої
речовини до рідини. Трубопроводи, що монтуються до повітряного кожуха,
виконуються без різких переходів вихідного перетину.
При промиванні ротора або кожуха не виключено попадання рідини в приймач
осаду, що в ряді випадків неприпустимо. Щоб уникнути цього, приймальний бункер
або течку відводу осаду оснащають шиберною заслінкою для відводу рідини у
відповідну комунікацію. Монтаж електропроводів між станціями і пультом
управління, електродвигунами та клемними коробками і т.п. необхідно проводити
відповідно до правил улаштування електроустановок (ПУЕ).
19
Корпус центрифуги, привід, пульти і станції управління повинні бути надійно
заземлені.
У зв’язку з тим, що при роботі декантера може виникнути вібрація, всі дроти,
що йдуть від щита управління до пульта і клемних коробок елементів автоматики,
розташованих безпосередньо на декантерах, а також до електродвигунів, повинні
бути з міді. Застосування алюмінієвих проводів не допускається.
Ємності для оливи насосної станції, редуктори, та інші ємності для оливи
рекомендується добре очистити і промити гарячою оливою, а потім заповнити по
контрольних пробок і вказівниками чистою мінеральною оливою відповідної марки.
До складу застосовуваної оливи повинні входити антикорозійні та антисептичні
присадки. При очищенні ємності для оливи застосування ганчірки не допускається.
Після монтажу комунікацій, регулювання приводу декантера і видалення всіх
сторонніх предметів з машини і монтажного майданчика декантер можна готувати до
пуску.
Особливості транспортування, зберігання та монтажу декантерів. При
транспортуванні гумованих машин, вузлів і деталей необхідно, щоб ланцюги або
канати для кріплення не терлися об еластичні частини і не давили на неї.
Зберігати машини, вузли та деталі до монтажу рекомендується в напівтемному
приміщенні в упаковці при температурі від 2 °С до 20 °С. Неприпустимі різкі
температурні коливання, а також контакт з горючими і мастильними матеріалами.
На підприємствах з високими вимогами до хімічної чистоти продукту декантер
перед пуском необхідно ретельно промити гарячим розчином соди для видалення з
поверхні сторонніх предметів.
Обладнання та будівельні деталі на місці монтажу декантера не повинні
перешкоджати входу і виходу повітря, що охолоджує головний електродвигун,
закривати його вентиляційні вікна. Необхідно захищати електродвигун від вологи,
попадання рідини і пари.
Він повинен знаходитися на відстані не менше метра від гарячих
трубопроводів. Довжина підвідних кінців кабелю повинна бути достатньою для
переміщення електродвигуна на відстань до одного метра.
20
1.4 Порядок технічного обслуговування
1.4.1 Підготовка до пуску і пуск
Підготовка декантера до пуску вельми проста. Як звичайно, необхідно
насамперед зробити ретельний зовнішній огляд машини, переконавшись у
відсутності сторонніх предметів і наявності огороджень на приводі і редукторі
центрифуги. Перевірити надійність кріплення редуктора, живильної труби,
підшипників ротора, амортизаторів, електродвигуна, механізму захисту редуктора.
Переконатися в наявності оливи в редукторі, при необхідності додати її по
контрольній пробці. Переконатися в достатній кількості мастила в підшипниках
ротора. Переконатися у вільному відкритті і закритті завантажувального і промивного
пристроїв. Якщо привід центрифуги комплектується тормозною турбомуфтою,
перевірити рівень оливи в її ємності.
У декантері з циркуляцією оливи перевірити наявність і рівень оливи в бачку
насосної станції, чистоту фільтрів. Включити електродвигун станції і перевірити
настройку запобіжного клапана на необхідний тиск в системі. Вентилями,
встановленими на підшипниках, відрегулювати подачу мастила в них. Поворотом від
руки або за допомогою приводних ременів перевірити легкість обертання ротора,
відсутність заїдань і стукотів. Короткочасним включенням електродвигуна
перевірити напрямок обертання ротора – він повинен обертатися за годинниковою
стрілкою, якщо дивитися з боку подачі суспензії в ротор.
Натисканням кнопки «ПУСК» включити електродвигун приводу декантері.
Якщо мащення підшипників циркуляційне, необхідно перед цим включити насосну
станцію.
Машина, змонтована тільки що або після капітального ремонту, повинна
пройти обкатку на холостому ходу від 3 год до 4 год. В цей час необхідно перевірити
роботу механізму захисту редуктора і блокування центрифуги. Для цього важелем
механізму натискають на важіль кінцевого вимикача, контакти останнього
розмикаються, котушка пускача знеструмлюється, і електродвигун відключається від
мережі. Одночасно з відключенням електродвигуна включається сирена. У декантері
з блокуванням завантажувального пристрою припиняється подача суспензії.
21
Пружина механізму захисту редуктора регулюється підприємством-
виробником на певне розрахункове зусилля. Це регулювання не повинно
порушуватися, так як пружину можна затиснути до такої міри, що при
перевантаженні редуктора важіль механізму захисту не буде в змозі повернутися.
Останнє може викликати серйозну аварію, зокрема поломку редуктора, тому
механізм захисту редуктора повинен бути огороджений від усякого втручання.
Після обкатки декантера можна приступити до його завантаження.
Навантаження машини збільшується поступово і доводиться до повного протягом
приблизно півгодини. Суспензія, що подається в декантер повинна бути досить
плинної і по можливості постійної концентрації. При різкому збільшенні вмісту
твердого компонента в суспензії подача її в машину повинна бути зменшена, оскільки
можливе перевантаження центрифуги твердим продуктом і спрацьовування
механізму захисту редуктора. Щоб уникнути частих перевантажень і відключення
машини рекомендується після встановлення оптимального режиму встановити в
живильній трубі дросельну шайбу, що обмежує обсяг подається суспензії.
1.4.2 Експлуатація
Під час роботи декантер не можна залишати без догляду. Основна увага
повинна бути звернена на роботу редуктора і корінних опор (відсутність сильного
нагріву, контроль мастила), а також на постійну готовність до спрацьовування
механізму захисту редуктора і блокування харчування. Перевантаження редуктора
може відбуватися з різних причин – через зростання концентрації суспензії,
збільшення подачі суспензії, заклинювання шнека шматочками твердого матеріалу, і
т. д.
При спрацьовуванні механізму захисту редуктора необхідно негайно
припинити подачу суспензії в машину, з’ясувати і усунути причину його
спрацьовування. Важіль механізму встановити у вихідне положення. Повторний пуск
декантера, зупиненого під час роботи, допускається лише після багаторазового
провертання його вручну для видалення з ньго осаду. Бажано промити декантер. При
недотриманні цих умов може с статися вібрація машини під час її пуску.
22
1.4.3 Якість поділу суспензії
Ступінь очищення рідкої фази від твердих частинок і осушка осаду, може
регулюватися шляхом зміни швидкості обертання ротора і радіуса зливу рідкої фази
з ротора. Швидкість обертання ротора необхідно вибирати такою, щоб забезпечити
оптимальний режим роботи центрифуги. Не слід без потреби прагнути працювати на
максимальній швидкості, так як при цьому режим ротора центрифуги стає більш
напруженим і термін служби машини скорочується. Зміна числа обертів ротора
проводиться заміною шківів на приводі декантера. Робота декантера при числі
обертів ротора, що перевищує вказаний у паспорті машини, не допускається.
Залежно від необхідної вологості осаду встановлюється оптимальний радіус
отвору зливу фугата з ротора шляхом установки регулювального кільця або шайб з
потрібним отвором зливу. Більшому отвору зливу відповідає більша довжина зони
осушки осаду і, отже, менша вологість осаду. При найменшому отворі зливу
отримують найбільш вологий осад і фугат з найменшим вмістом твердої фази.
Описані способи регулювання якості поділу суспензії дозволяють ефективно
використовувати декантер для роботи на самих різних суспензіях. Для нормальної
експлуатації машини необхідно передбачати блокування завантажувального
пристрою з механізмом захисту редуктора. Це блокування повинна забезпечувати
можливість зміни кількості суспензії, що подається залежно від величини
навантаження на механізмі захисту або електродвигуні. Крім того, подача має
відключатися при відключенні електродвигуна приводу декантера. На лінії подачі
суспензії необхідно передбачити підведення промивної рідини, яка служить для
відмивання ротора перед зупинкою декантера, а також для розмиву осаду, що
ущільнився, при аварійному відключенні декантера.
При експлуатації декантера не слід допускати забивання осадом
розвантажувальної тічки, так як це може призвести до гальмування ротора і зупинці
машини. Розвантажувальна тічка повинна періодично струшуватися. При схильності
суспензії до полімеризації необхідно з метою запобігання забивань комунікації
встановлювати в лінії підведення суспензії пристрою для дробіння комків або
уловлювача комків.
23
При зупинці машини необхідно припинити подачу суспензії в ротор (обертання
ротора має продовжуватися до повного вивантаження осаду), ретельно промити ротор
і кожух, вимкнути електродвигун приводу декантера. При наявності насосні станції
для подачі оливи, привід її вимкнути після повної зупинки машини.
1.4.4 Розбирання, збирання та контроль декантера
Розбирання декантера проводиться в наступному порядку. Спочатку очистити
декантер від продукту, потім промити кожух 13, ротор 5, від’єднати і демонтувати
трубопроводи, електричні комунікації. Після цього приступають до розбирання
декантер. Спочатку знімають огородження редуктора, механізм захисту редуктора і
за допомогою віджимних болтів демонтуємо редуктор 22 з станини і знімають
кронштейн редуктора. Відвертають болти, знімають огорожу пасової передачі,
послаблюють натяг і знімають ремені. Відвертають болти кріплення і знімають
електродвигун з муфтою, а потім кронштейн 11 з трубою завантаження 12.
Відвертають болти кріплення і знімають верхню частину кожуха 13. Відвертають
гайки, що кріплять опори 9 до станини, знімають ротор у зборі з шнеком і опорами.
Знімачем знімають з цапф ротора фланець (цапфу) редуктора, шків і опори в
зборі. При необхідності відкручують болти від станини і знімають нижню частину
кожуха, відкручують гайки і знімають з фундаментних болтів або віброізоляції
станину.
Потім потрібно перевірити посадочні поверхні і базові торці на відсутність
зносу, забоїн, вм’ятин та інших пошкоджень. Оглянути витки і зварні шви шнека.
Значний знос, тріщини на зварних швах не допускаються. Перевірити справність
підшипників, манжет, прокладок і шайб – зношені деталі підлягають заміні.
Перевірити стан різьбових поверхонь і кріплення – зношені кріплення замінюється
новими. Зварні вузли перевірити зовнішнім оглядом на відсутність пошкоджень,
вм’ятин і стан зварних швів.
Перед складанням декантера деталі і вузли очистити від осаду і бруду, промити
в уайт-спіриті, продути стисненим повітрям, витерти насухо. Корінні шийки ротора в
місцях встановлення фланця, редуктора, підшипників і ущільнень перед установкою
24
цих деталей слід змастити тонким шаром протизадирного мастила (наприклад,
сумішшю дисульфата молібдену (від 15 % до 20 %) з мастилом ЦИАТИМ-202).
Збирання починають з установки і кріплення станини. Потім слід виставити на
станину і закріпити нижню частину кожуха. Ротор збирають з фланцем (цапфою)
редуктора і опорами, а потім встановлюють і закріплюють його на станині. Збирають
кришку з кожухом. Встановлюють і закріплюють редуктор, трубу подачі з
кронштейном. Одягнувши ремені, встановлюють кронштейн редуктора і
закріплюють механізм захисту. Збирають привід і закріплюють. Спеціальними
гвинтами натягують ремені. Встановлюють і закріплюють огорожу редуктора і
ременів. У процесі збирання необхідно кілька разів провертати ротор від руки для
перевірки правильності складання. Збирання закінчують підключенням систем
мащення і електричних комунікацій.
1.5 Розрахунок потужності декантерів
При розрахунках об’ємної продуктивності роботи шнекових декантерів
застосовується наступна формула, в якій використовуються дані, які визначаються
шляхом дослідів та практикою проектування аналогічного обладнання (центрифуг
для відділення рідкої фракції від твердої):
[3,5��2 · �� (�� − �� ) · ��2 2
зл зл с · �� ]
�� = =
��
3,5 · 0,252 · 1,585 · (1100 − 1080) · (15 · 10−6)2 · 30002
= ≈ 39 м3, (1.1)
0,8 · 10−3
де ��зл – діаметр зливного циліндра, ��зл = 0,356 м;
��зл – довжина зливного циліндра, ��зл = 1,740 м;
�� – зазор між валками, �� = 1100 кг/м3;
��с – зазор між валками, ��с = 1080 кг/м3;
�� – діаметр найменших осаджуваних частинок, �� = 15 · 10−6 м;
�� – частота обертання ротора, �� = 1000 хв−1;
�� – в’язкість середовища, �� = 0,8 · 10−3 Па · с.
25
Потужності �� при роботі безперервно діючого шнекового декантера:
�� = ��в + ��т.о + ��т.б + ��т.ш + ��т.у + ��т.п + ��т.п, (1.2)
де ��в – витрата потужності на викид осаду і фугату;
��т.о – витрата потужності на транспортування осаду до вивантажувальних
вікон;
��т.б – витрата потужності на тертя осаду об барабан;
��т.ш – витрата потужності на тертя осаду об шнек;
��т.у – витрата потужності на тертя в ущільненнях;
��т.п – витрата потужності на тертя в підшипниках;
��т.п – витрата потужності на тертя об повітря.
Найбільш суттєвою частиною витрат потужності є витрата на викид осаду і
фугату. В барабані декантера продукту надається швидкість, близька до швидкості
барабана, в результаті чого продукт набуває певну кількість кінетичної енергії. При
викиді осаду і фільтрату з барабана їх кінетична енергія виключається з кінетичної
енергії системи, що складається з обертових деталей центрифуги і продукту. На
поповнення цієї втрати кінетичної енергії системи витрачається відповідна
потужність.
Витрата потужності на викид продуктів визначається за формулою:
�� −3 2 2 2
в = 0,5 · 10 �� · (��о · ��о + ��ф · ��ф) =
= 0,5 · 10−3 · 3142(0,97 · 0,08132 + 3,88 · 0,1252) = 3,31 кВт, (1.3)
де �� – кутова швидкість барабана, �� = 314 рад/с ;
��о – кількість осаду, ��о = 0,97 кг/с;
��о – радіус обертання осаду перед виходом з центрифуги, ��о = 125 мм;
��ф – кількість фугату, ��ф = 3,88 кг/с;
��ф – радіус обертання фугату перед виходом з центрифуги, ��ф = 81,3 мм;
26
Шнек при переміщенні осаду до вивантажувальних вікон по конічній частині
барабана проводить роботу на подолання відцентрових сил.
Витрата потужності на транспортування осаду до вивантажувальних вікон
визначається за формулою:
�� = 0,5 · 10−3
т.о ��о · ��2 · ��ср · �� · tan �� =
= 0,5 · 10−3 · 0,97 · 3142 · 0,1265 · 0,327 · tan 14,3 = 0,5 кВт, (1.4)
де ��о – кількість осаду, ��о = 0,97 кг/с;
�� – кутова швидкість барабана, �� = 314 рад/с ;
��ср – середнім радіус конічної частини, ��ср = 126,5 мм;
�� – довжина конічної частини, �� = 327 мм;
�� – кут нахилу твірної барабана до осі, �� = 14,3 град, tan 14,3 = 0,255.
Витрата потужності на тертя продукту об барабан розраховується за формулою:
��т.б = 0,5 · 10−3 · �� 2
т.о · �� · ��ср.ц · �� · ��т.б = 0,5 · 10−3 · �� 2
т.о · �� · ��ср.к · �� · ��т.б =
= (0,5 · 10−3 · 0,5 · 3142 · 0,1265 · 0,327 · 0,4) +
+(0,5 · 10−3 · 0,5 · 3142 · 0,178 · 1,423 · 0,4) = 2,91 кВт, (1.5)
де ��т.о – кількість осаду, ��т.о = 0,5 кВт;
��ср.к – середнім радіус конічної частини, ��ср = 126,5 мм;
��ср.ц – середнім радіус циліндричної частини, ��ср = 178 мм;
�� – довжина конічної частини, �� = 327 мм;
�� – довжина циліндричної частини, �� = 1413 мм.
Витрата потужності на тертя осаду об шнек обчислюється за формулою:
�� = 0,5 · 10−4 · �� · ��2
т.ш · ��ср · ��о · �� · (sin 2�� + 2cos2 �� · ��б) · ��ш =
= 0,5 · 10−4 · 3,14 · 3142 · 0,178 · 0,97 · 5 х
х (sin 2 · 14,3 + 2cos2 14,3 · 0,4) · 0,15 = 4,93 кВт, (1.6)
27
де �� – кількість осаду, �� = 5;
��ш – коефіцієнт тертя осаду про шнек, ��ш = 0,1.
Потужність на подолання тертя в ущільненнях обчислюється за формулою:
�� −3
т.ш = 0,5 · 10 · (��б + ��м) · �� · �� · ��у · ��т.у =
= 0,5 · 10−3 · (180 + 32,5) · 9,81 · 2,1 · 0,1 · 0,5 = 0,11 кВт, (1.7)
де ��б – маса барабана, ��б = 180 кг;
��м – маса матеріалу, ��м = 32,5 кг;
�� – прискорення вільного падіння, �� = 9,81 м/с2;
�� – кутова швидкість шнека, �� = 2,1 рад/с;
��у – діаметр ущільнення, ��у = 100 мм;
��т.у – коефіцієнт тертя в місці ущільнення, ��т.у = 0,4 ÷ 0,6.
Витрата потужності на тертя в підшипниках визначається за формулою:
��т.ш = 0,5 · 10−3 · (��б + ��м) · �� · �� · ��в · ��т.п =
= 0,5 · 10−3 · (180 + 32,5) · 9,81 · 2,1 · 0,106 · 0,25 = 0,06 кВт, (1.8)
де ��в – діаметр валу, ��в = 106 мм;
��т.п – коефіцієнт тертя, для підшипників кочення, ��т.п = 0,02 ÷ 0,03.
Витрата потужності на тертя барабана об повітря знаходиться за формулою:
�� −6 3 4
т.ш = 1,15 · 10 · �� · ��ср · �� =
= 1,15 · 10−6 · 3143 · 0,3234 · 1,740 = 0,67 кВт, (1.9)
де ��ср – середній зовнішній діаметр барабана, ��ср = 323 мм;
�� – кутова швидкість шнека, �� = 2,1 рад/с;
�� – довжина циліндричної частини, �� = 1413 мм.
28
Підставивши отримані значення в формулу отримаємо:
�� = ��в + ��т.о + ��т.б + ��т.ш + ��т.у + ��т.п + ��т.п =
= 3,31 + 0,5 + 2,91 + 4,93 + 0,09 + 0,06 + 0,67 = 12,47 кВт (1.10)
Втрата потужності в редукторах шнекових декантерів значно коливаються і не
може бути визначена розрахунками з достатньою точністю. Витрата енергії, отримана
за наведеними формулами, зазвичай буває заниженою. Практика показує, що для
забезпечення нормальної роботи шнекових декантерів потужність електродвигуна
необхідно приймати з поправочним коефіцієнтом вище, ніж ми отримали в
попередніх розрахунках.
Отже загальна потужність для забезпечення нормальної роботи декантера буде
рівна:
��заг = ��п · �� = 2 · 12,47 = 24,94 кВт, (1.11)
де ��п – поправочний коефіцієнт, ��п = 1,5 ÷ 2,5.
1.6 Розрахунок клинопасової передачі
Після визначення потужності двигуна слід провести кінематичний розрахунок
приводу. Він полягає у розрахунку клинопасової передачі.
По додатку В (таблиця 7) [11] вибираємо асинхронний електродвигун
АИР180М2 по ДСТУ 2479-79 (4A180М6УЗ) потужністю �� = 30 кВт; числом
оборотів валу �� = 2950 хв−1; коефіцієнтом корисної дії �� = 0,914. Передаточне
відношення �� = 1,5, ковзання ременя = 0,01.
Обертовий момент електродвигуна:
�� 30
��д = 9550 = 9550 = 97 Н · м, (1.12)
�� 2945
де �� – потужність приводу, �� = 30 кВт;
�� – частота обертання електродвигуна, �� = 2945 хв−1.
29
Діаметр ведучого шківа клинопасової передачі валків визначають по
емпіричній формулі, мм:
3
��1 = 303
√��д = 30 · √97 = 138 мм = 0,138 м. (1.13)
Округлюємо до найближчого стандартного значення, згідно ДСТУ 17383-73
��1 = 140 мм = 0,14 м.
Діаметр ведучого шківа:
��2 = ��1 · �� · (1 − ) = 0,14 · 1,5 · (1 − 0,01) = 0,201 мм; (1.14)
де ��1 – діаметр ведучого шківа, ��1 = 0,14 мм;
– відносне проковзування ременя, = 0,01;
�� – передаточне відношення привода, ��1 = 1,5.
Округлюємо до найближчого стандартного значення, згідно ДСТУ 17383-73
��2 = 200 мм = 0,2 м.
Уточнюємо передаточне відношення:
��2 200
�� = = = 1,45. (1.15)
��1(1 − ��) 140 · (1 − 0,01)
Міжосьова відстань:
�� = 2(��1 + ��2) = 2(140 + 200) = 680 мм, (1.16)
Розрахункова довжина ременя:
(��1 + �� )2
2
��р = 2�� + 0,5��(��1 + ��2) + =
4��
30
(140 + 200)2
= 2 · 680 + 0,5 · 3,14(140 + 200) + = 1936 мм. (1.17)
4 · 680
Приймаємо найближче значення довжини ременя клинопасової передачі із
стандартного ряду довжин ��р = 2000 мм
Уточнюємо міжосьову відстань:
2
�� = 0,25 [(��р − ��) + √(��р − ��) − 2��], (1.18)
де �� – стандартна довжина ременя, мм;
�� – коефіцієнт;
�� – коефіцієнт.
Величини коефіцієнтів ��:
�� = 0,5 · ��(��1 + ��2) = 0,5 · 3,14(140 + 200) = 533,8 (1.19)
Величини коефіцієнтів ��:
��2 − �� 2
1 200 − 140 2
�� = ( ) = ( ) = 900 мм; (1.20)
2 2
2
�� = 0,25 [(��р − ��) + √(��р − ��) − 2��] =
= 0,25 [(2000 − 533,8) + √(2000 − 533,8)2 − 2 · 900] = 733 мм, (1.21)
Для компенсації відхилень і подовження під час експлуатації:
��к = 0,055 · �� = 0,055 · 733 = 40 мм (1.22)
31
Кут обхвату ременя малого шківа:
�� − �� 200 − 140
�� = 1800 2 1
1 − 57 = 1800 − 57 = 1750 > [1200]. (1.23)
�� 733
Переріз клинового ременя вибираємо по номограмі.
Номограма для вибору перерізу клинового ременя показана на рис. 1.7.
0 3,15 5 8 12,5 20 31,5 50 80 125 200 ��, кВт
Рисунок 1.7 – Номограма для вибору перерізу клинового ременя
По номограмі переріз клинового ременя вибираємо Б.
Номінальна потужність, що передається ременем з перерізом Б, згідно
довідковим даним[12]:
���� = 11,47 кВт. (1.24)
Число ременів, яке необхідне для передачі заданої потужності:
�� · ���� 30 · 1,1
�� = = = 3,26, (1.25)
���� · ���� · ���� · ���� 11,47 · 0,98 · 1,0 · 0,9
де ���� – допустима потужність, що для передачі одним ременем, ���� = 11,47 кВт;
���� – коефіцієнт, що враховує вплив довжини ременя, ���� = 0,98;
32
���� – коефіцієнт для середнього режиму роботи, ���� = 1,1;
���� – коефіцієнт кута обхвату, при �� = 1500 ���� = 1,0;
���� – коефіцієнт, що враховує число ременів в передачі, ���� = 0,9;
�� – потужність електродвигуна, �� = 30 кВт.
Приймаємо число ременів для клинопасової передачі �� = 4.
Для зручності монтажу і експлуатації передачі кількість ременів
рекомендується обмежувати �� ≤ 8, якщо ж за розрахунком виходить �� > 8, то слід
збільшити ��1 і відповідно ��2 або перейти до більшого перерізу ременя.
Швидкість ременів розрахуємо по формулі:
�� · ��1 · �� 3,14 · 0,14 · 2945
�� = = = 21,7м/с. (1.26)
30 30
Попереднє натягнення гілок клинового ременя для обох клинопасових передач:
850 · �� · ���� · ����
���� = + �� · ��2 =
�� · �� · ����
850 · 30000 · 1,1 · 0,98
= + 0,18 · 21,72 = 316779 Н (1.27)
4 · 21,7 · 1,0
де �� – потужність електродвигуна, �� = 30000 Вт;
�� – швидкість, �� = 21,7м/с;
�� – при перерізі ременя Б коефіцієнт, що буде враховувати відцентрову силу,
�� = 0,18 Н · с2/м2
Сила, що діє на вали:
��1
��в = 2���� · �� · sin = 2 · 316779 · 4 · sin 87,5о = 2534232 Н. (1.28)
2
Робочий ресурс ременів:
33
���� ��−1
��0 = ��0ц · �� · �� =
60�� · ��1 · ��1 �� �� ��
������
2 · 7
= 4,6 · 106 · · 1,5 · 1 = 249 хв = 7470 год, (1.29)
60 · 3,14 · 0,14 · 2945 10
де ��0ц – базове число циклів (для перерізу Б ��0ц ≥ 4,7 · 106);
���� – розрахункова довжина ременя, ���� = 2 м;
��1 – діаметр меншого шківа, ��1 = 0,14 м;
��1 – частота обертання, �� = 2945 хв−1
1 ;
��−1 – межа витривалості для клинових ременів, ��−1 = 7 МПа;
�������� – максимальна напруга в перерізі ременя, �������� = 10 МПа;
���� – коефіцієнт, що враховує вплив передаточного відношення, ���� = 1,5;
���� – коефіцієнт, що враховує режим роботи передачі (���� = 1 при постійному
навантаженні; ���� = 2 при періодичній зміні навантаження від нуля до максимального
значення).
Робочий ресурс ременів має бути не менше 5000 годин при легкому режимі
роботи, 2000 годин – при середньому і 1000 годин – при важкому режимі роботи.
Діаметр отвору меншого шківа визначають згідно діаметру валу електродвигуна,
який обрано за розрахованою потужністю та визначеною частотою обертання.
Шківи діаметром до 300 мм виконують зазвичай без спиць.
Шківи клинопасових передач виконують з чавуну СЧ15 або СЧ18 згідно
стандарту ДСТУ 8833:2019, а при швидкості більше 30 м/с – із сталі Ст3
(конструкційна вуглецева сталь звичайної якості), що відповідає вимогам стандарту
ДСТУ 2651:2005.
1.7 Розрахунок планетарного редуктора
Планетарними називають передачі, колеса яких рухаються подібно планетам
сонячної системи (рис. 1.8): центральні колеса обертаються тільки навкруги своєї осі
(називається центральною), а сателіти 2, що входять в зчеплення з центральними
колесами, обертаються навкруги центральної осі і своєї осі. Осі сателітів закріплені
34
на водилі і обертаються відносно центральної осі. В передачі колесо 3 закріплено в
корпусі, ведуче колесо 1 а ведений ланцюг – водило ��.
Кінематична схема планетарної передачі, що має одну ступінь свободи,
показана на рис. 1.8
Рисунок 1.8 – Кінематична схема планетарної
передачі, що має одну ступінь свободи
Кінематична схема для розрахунку планетарного редуктора декантера
зображена на рис. 1.9.
Рисунок 1.9 – Кінематична схема планетарного редуктора
Вихідні дані:
35
- обертовий момент на веденому валу ��в = 7142 Н · м;
- частота обертання веденого валу ��3
�� = 20,5 хв−1;
- тип передачі – редуктор планетарний з приводом від трифазного асинхронного
електродвигуна АИР180М2 по ДСТУ 2479-79 (4A180М6УЗ) потужністю �� = 30 кВт;
- частота обертання ведучого валу (асинхронна) ��3
1 = 2950 хв−1;
- коефіцієнтом корисної дії �� = 0,914;
- термін служби редуктора 5 років (300 робочих днів, в одну зміну по 8 год).
1 Загальне передаточне відношення:
��3
1 2950
��заг = 3 = = 144. (1.30)
���� 20,5
(3)
2 Вибираємо [12] кінематичну схему 1 з передаточним відношенням ��1н = 12.
3 Приймаємо число сателітів (з умови зрівноваження сил в зачепленні) ��с = 3.
4 Вибираємо число зубів сонячного колеса ��1 = 12.
5 Визначаємо число зубів сателіта:
(3)
��2 = 0,5��1 (��1н − 2) = 0,5 · 12(12 − 2) = 60 (1.31)
6 Перевіряємо виконання умови входження зубів у зачеплення за формулою:
2(��1 + ��2) 2(12 + 60)
= = 48, (1.32)
��с 3
Так як отримали ціле число, то умова виконана.
7 Перевіряємо виконання умови сусідства:
�� 3,14
(��1 + ��2) sin = (12 + 60) sin = 72 · 0,866 = 62,4 ≥
��с 3
≥ ��1 + 2 = 60 + 2 = 62; (1.33)
36
отже умова виконана.
8 Визначаємо число зубів корончатого колеса з умови співвісності:
��1 = ��1 + 2��2 = 12 + 260 = 132. (1.34)
9 Вибираємо для зубчастих коліс конструкційну леговану сталь 40ХН,
поліпшену, середньою твердістю НВ 280 по ДСТУ 7806:2015. Базове число циклів
зміни напруг ����0 = 2,4 · 107.
10. Визначаємо робоче число циклів зміни напруг для сонячного колеса за весь
термін служби �� = 5 · 300 · 8 = 12 · 103 год. за формулою:
���� = 60��с · ����
1 · �� = 60�� (��3 − ��3
с 1 ��) · �� · 60 =
= 60 · 3(2950 − 20,5) · 12 · 103 = 211 · 107 (1.35)
11 Так як ���� > ����0, то приймаємо коефіцієнт довговічності ������ = 1.
12 Визначаємо міжосьову відстань між сонячним колесом і сателітом:
3 ��2 · ������
���� ≥ ���� (�� + 1)√ , (1.36)
��′ · [�� ]2 · ��2
�� �� · ������
де ���� – коефіцієнт, що для передач з циліндричними прямозубими колесами
рівний, ���� = 49,5;
�� – передаточне число;
��2 – обертовий момент, Н · мм;
������ – коефіцієнт концентрації навантаження, ������ = 1,2;
��′
�� – розрахункова кількість сателітів, шт;
���� – допустиме контактне напруження, МПа;
������ – коефіцієнт ширини сателіта, ������ = 0,5.
12.1 Передавальне число:
37
��2 60
�� = = = 5. (1.37)
��1 12
12.2 Обертовий момент:
���� 7142 · 103
�� = = = 49,6 · 103
2 Н · мм. (1.38)
��заг 144
12.3 Розрахункова кількість сателітів:
��′
�� = ��с − 0,7 = 3 − 0,7 = 2,3. (1.39)
12.4 Граничне значення контактної витривалості:
������������ = 2���� + 70 = 2 · 280 + 70 = 630 МПа. (1.40)
12.4 Допустиме контактне напруження:
������������ · ������ 630 · 1
[����] = = = 548 МПа, (1.41)
[����] 1,15
де ������������ – граничне значення контактної витривалості, ������������ = 630 МПа;
������ – коефіцієнт довговічності, ������ = 1;
[����] – коефіцієнт безпеки для коліс з поліпшеної сталі, [����] = 1,1 ÷ 1,2.
Після підстановки наведених величин маємо:
3 ��2 · ������
���� ≥ ���� (�� + 1)√ =
��′ · [�� ]2 2
�� �� · �� · ������
3 49,5 · 1,2
= 49,5(5 + 1)√ ≈ 96 мм (1.42)
2,3 · 5482 · 52 · 0,5
Отримане значення округлюємо до найближчого стандартного ����12 = 100.
38
13 Визначаємо модуль зачеплення:
2����12 2 · 100
�� = = = 2,7. (1.43)
��1 + ��1 12 + 60
Отримане значення округлюємо до найближчого стандартного числа �� = 3.
14 Визначаємо діаметри ділильних кіл коліс:
��1 = �� · ��1 = 3 · 12 = 36 мм; (1.44)
��2 = �� · ��2 = 3 · 60 = 180 мм; (1.45)
��3 = �� · ��3 = 3 · 132 = 396 мм; (1.46)
14 Визначаємо ширину коліс:
�� = ������ · ����12 = 0,5 · 100 = 50 мм. (1.47)
1.8 Розрахунок міцності обичайки ротора
Вихідні дані:
- робоча кутова швидкість ротора �� = 314 рад/с;
- діаметр обичайки �� = 2�� = 350 мм;
- робоча температура стінки �� = 20 ℃;
- матеріал ротора – сталь 12Х18Н10Т щільністю �� = 7900 кг/м3;
- діаметр завантажувального отвору ��0 = 2��0 = 250 мм;
- щільність оброблюваного середовища ��с = 1100 кг/м3;
- коефіцієнт міцності зварних швів �� = 1;
- надбавка до розрахункової товщині стінки �� = 1 мм;
- коефіцієнт Пуассона �� = 0,3.
Розрахункова схема ротора декантера зображена на рис. 1.10.
39
1 Допустиме напруження матеріалу ротора:
[��] = �� · ��∗ = 1 · 160 = 160 МПа, (1.48)
де �� – поправочний коефіцієнт, �� = 1;
��∗ – нормативно допустиме напруження матеріалу ротора, ��∗ =160 МПа.
Рисунок 1.10 – Розрахункова схема ротора декантера
2 Допустиме напруження в зоні крайового ефекту:
[��]кр = 1,3[��] = 1,3 ∙ 160 = 208 (МПа). (1.49)
3 Умовний коефіцієнт заповнення ротора:
�� = 1 − (��0⁄��)2 = 1 − (0 , 125⁄0,178)2 = 0,51. (1.50)
4 Товщина суцільної стінки обичайки:
40
�� 2
с�� ��2��
��0 = + �� + �� =
2(��)[��] − ����2��2 0
1100 ∙ 3142 ∙ 0,1782 ∙ 0,51
= + 1 ∙ 10−3 + 0,73 ∙ 10−3 =
2(1 ∙ 160 ∙ 106 − 7900 ∙ 3142 ∙ 0,1782)
= 0,0087 м = 8,7 (мм). (1.51)
5 Товщина стінки обичайки з врахуванням перфорації:
��с��2��2��
��0 = + �� + ��0 =
2(��)[��] − (1 − ��п)����2��2
1100 ∙ 3142 ∙ 0,1782 ∙ 0,51
= + 1 ∙ 10−3 + 0,73 ∙ 10−3 =
2(1 ∙ 160 ∙ 106 − (1 − 0,12)7900 ∙ 3142 ∙ 0,1782)
= 0,01 м = 10 мм . (1.52)
де ��п – коефіцієнт перфорації, ��п = 0,12.
6 Сила ��0 і момент ��0 при товщині стінки ��0 = 10 мм визначається шляхом
вирахування радіальних і кутових деформацій обичайки і борта і підстановки їх в
систему рівнянь спільних деформацій.
7 Рівняння спільної деформації для вузла з’єднання обичайки і борту з
врахуванням напрямку дії навантаження:
∆ц ц ц ц п п п п
�� + ∆�� − ∆�� + ∆
М С 0 �� = ∆
0 �� + ∆�� − ∆ + ∆ ;
М С ��0 ��0
{ ц ц ц ц п п п п (1.53)
���� + ���� − ���� + ���� = ���� + ��
М С 0 0 М �� − �� + ��
С ��0 �� .
0
8 Радіальні і кутові деформації краю циліндричної обичайки від дії ���� ,
���� , ��0 і ��0:
ц ����2��3 7900 ∙ 3142 ∙ 0, 1783 4,4 ∙ 106
∆�� = = = м; (1.54)
М �� �� ��
2
ц ��с�� ��4 ��
∆�� = �� (1 − �� ) =
С 2��(�� − ��) 4
41
1100 ∙ 3142 ∙ 0,1784 0,51 2,45 ∙ 103
= 0,51 (1 − 0,3 ) = м; (1.55)
2��(0,01 − 0,001) 4 ��
4
√3(1 − ��2) 4
√3(1 − 0,32)
�� = = = 32,11 м−1; (1.56)
√��(�� − ��) √0,178(10 − 1) ∙ 10−3
2
ц 2���� 2 ∙ 32,11 ∙ 0, 1782 226,1��0
∆�� = ��0 = �� = м; (1.57)
0 (�� − ��)�� (0,01 − 0,001)�� 0 ��
2��2��2 2 ∙ 32,112 ∙ 0, 1782
∆ц 7259,5��0
�� = ��0 = �� = м; (1.58)
0 (�� − ��)�� (0,01 − 0,001)�� 0 ��
��ц ц
�� = ���� = 0; (1.59)
М С
2��2��2 2 ∙ 32,112
ц ∙ 0,1782 7259,5��0
���� = ��0 = ��0 = рад; (1.60)
0 (�� − ��)�� (0,01 − 0,001)�� ��
4��3��2 4 ∙ 32,113 ∙ 0, 1782 466206,6��0
��ц
�� = �� = �� = рад. (1.61)
0 (�� − ��)�� 0 (0,01 − 0,001)�� 0 ��
9 Радіальні і кутові деформації зовнішнього краю плоского борту від дії ���� , ���� ,
��0 і ��0 при �� = ��0⁄�� = 0,125⁄0,178 = 0,7:
����2��3
∆п
�� = [(1 − ��) + (3 + ��)��2] =
М 4��
7900 ∙ 3142 ∙ 0,1783 2,54 ∙ 106
= [(1 − 0,3) + (3 + 0,3)0,72] = м; (1.62)
4�� ��
−������2��5
∆п
�� = х
С 16��(�� − ��)2(1 − ��2
п )
х{3(1 + ��)[(1 − ��4)(1 − 2��2) − 2��6 ln ��2] − (1 + 5��)(1 − ��2)3} =
42
−1100 ∙ 3142 ∙ 0,1785
= х
16��(0,015 − 0,001)2(1 − 0,72)
х{3(1 + 0,3)[(1 − 0,74)(1 − 2 ∙ 0,72) − 2 ∙ 0,76 ln 0,72] − (1 + 5 ∙ 0,3)(1 − 0,72)3} =
−19,3 ∙ 106
= м; (1.63)
��
4��
∆п
�� = [1 − �� + (1 + ��)��2]�� =
0 ��(�� 2 0
п − ��)(1 − �� )
4 ∙ 0,178 6,3��0
= [1 − 0,3 + (1 + 0,3)0,72]��0 = м; (1.64)
��(0,015 − 0,001)(1 − 0,72) ��
6��
∆п
�� = [1 − �� + (1 + ��)��2]�� =
0 ��(��п − ��)2(1 − ��2) 0
6 ∙ 0,178 673,1��0
= [1 − 0,3 + (1 + 0,3)0,72]��0 = м; (1.65)
��(0,015 − 0,001)2(1 − 0,72) ��
��п
�� = 0; (1.66)
М
−�� 2 5
���� ��
��п
�� = х
С 8��(��п − ��)3(1 − ��2)
х{3(1 + ��)[(1 − ��4)(1 − 2��2) − 2��6 ln ��2] − (1 + 5��)(1 − ��2)3} =
−1100 ∙ 3142 ∙ 0,1785
= х
8��(0,015 − 0,001)3(1 − 0,72)
х{3(1 + 0,3)[(1 − 0,74)(1 − 2 ∙ 0,72) − 2 ∙ 0,76 ln 0,72] − (1 + 5 ∙ 0,3)(1 − 0,72)3} =
−2579,25 ∙ 106
= м; (1.67)
��
6��
��п 2
�� = [1 − �� + (1 + ��)�� ]�� =
0 ��(�� − ��)2(1 − ��2) 0
п
6 ∙ 0,178
= [1 − 0,3 + (1 + 0,3)0,72]�� =
��(0,015 − 0,001)2(1 − 0,72) 0
6517,4��0
= м; (1.68)
��
43
12��
��п
�� = [1 − �� + (1 + ��)��2]��0 =
0 ��(��п − ��)3(1 − ��2)
12 ∙ 0,178
= [1 − 0,3 + (1 + 0,3)0,72]�� =
��(0,015 − 0,001)3(1 − 0,72) 0
931058,13��0
= м. (1.69)
��
10 Підставимо найдені значення величин деформацій в систему рівнянь:
4,4 ∙ 106 2,45 ∙ 103 226,1��0 7259,5��0
+ − + =
�� �� �� ��
2,54 ∙ 106 19,3 ∙ 106 6,3��0 673,1��0
= − − + ;
�� �� �� ��
23,61 ∙ 106 = 219,8��0 − 6586,4��0. (1.70)
7259,25��0 466206,6��0 2579,25 ∙ 106 6517,4��0 931058,13��0
− + = − + + ;
�� �� �� �� ��
2579,25 ∙ 106 = 742,1��0 + 1397264,73��0. (1.71)
23,61 ∙ 106 = 219,8��0 − 6586,4��
{ 0;
6 (1.72)
2579,25 ∙ 10 = 742,1��0 + 1397264,73��0.
11 Групуючи однорідні члени і вирішуючи систему лінійних рівнянь,
отримуємо, що при �� = 10 мм краєві навантаження, які рівні:
��0 = 1605,9 Н/м2; (1.73)
��0 = 155491,6 Н/м2. (1.74)
12 Навантаження на внутрішній поверхні обичайки:
- меридіальне:
44
6��0 ������2��3
�� 2
���� = + �� =
(��0 − ��)2 8(�� − ��)
6 ∙ 1605,9 1100 ∙ 3142 ∙ 0, 1783
= + 0,512 = 121,2 МПа; (1.75)
(0,01 − 0,001)2 8(0,01 − 0,001)
- кільцеве:
������2��3 2�� �� 2��2 �� 6��
������ = ����2��2 + �� − �� + [ + ] �� =
2(��0 − ��) �� 0
0 − �� ��0 − �� (�� − ��)2 0
0
1100 ∙ 3142 ∙ 0,1783
������ = 7900 ∙ 3142 ∙ 0,1782 + 0,51 −
2(0,01 − 0,001)
2 ∙ 32,11 ∙ 0,178
− 155491,6 +
0,01 − 0,001
2 ∙ 32,112 ∙ 0,178 6 ∙ 0,3
+ [ + ] 1605,9 = 153,5 МПа; (1.76)
0,01 − 0,001 (0,01 − 0,001)2
- еквівалентне
��экв = ������{121,2 МПа; 153,5 МПа} = 153,5 МПа; (1.77)
Так як ��екв = 153,5 МПа < [��]кр = 208 МПа, то умова міцності циліндричної
обичайки виконується.
1.9 Розрахунок валу на вібростійкість
Розрахункова схема валу на вібростійкість зображена на рис. 1.11.
Параметри диску:
��1 = 163 мм, ��2 = 336 мм, ��3 = 250 мм, ���� = 356 мм;
��1 = 25 мм, ��2 = 30 мм;
�� = 7900 кг/м3.
Параметри валу:
��об = 1730 мм, ��1 = 156 мм, �� = 160 мм;
45
��в = 110 мм – діаметр валу в опорному перерізі;
�� = 0,6 – коефіцієнт заповнення барабану;
��с = 1100 кг/м3 – густина оброблювального середовища;
�� = 198000 МПа – модуль повздовжньої пружності матеріалу валу;
�� = 314 рад/с – робоча швидкість валу.
S1
S2
L l об L1
l 1
a1 l
В Q1 Q Q Q3
4 Б A
Q С
2
a2=a4
a3 l 3
l 2
l 4
Рисунок 1.11 – Розрахункова схема валу на вібростійкість
1 Визначимо масу основних елементів ротора:
- кільцевого диску:
��1 = ��(��2 2
н − ��в )��1 ��⁄4 =
= 3,14(0,3562 − 0,112)0,025 ∙ 7900/4 = 17,7 кг; (1.78)
- циліндричної обичайки:
��2 = ��(��2
н − ��2
2 )��об ��⁄4 =
= 3,14(0,3562 − 0,3362)1,73 ∙ 7900/4 = 73,2 кг; (1.79)
Dн
D1
D2
D3
dв
46
- диска (днища) барабана:
��3 = ��(��2
н − ��2
1 )��2 ��⁄4 =
= 3,14(0,3562 − 0,1632)0,03 ∙ 7900/4 = 18,7 кг; (1.80)
- речовини:
��4 = ��(��2
2 − ��2
в )����об����/4 =
1100
= 3,14 ∙ (0,3362−0,112) ∙ 0,6 ∙ 1,73 ∙ = 38кг; (1.81)
4
- заповненого барабану:
�� = ��1 + ��2 + ��3 + ��4 = 17,7 + 73,2 + 18,7 + 38 = 147,6 кг. (1.82)
2 Визначаємо силу тяжіння від вище наведених деталей. Для цього
необхідно масу деталей помножити на �� = 9,8 м⁄с2:
- сила тяжіння кільцевого диска:
��1 = ��1 · �� = 17,7 ∙ 9,8 = 173,5 Н; (1.83)
- сила тяжіння циліндричної обичайки:
��2 = ��2 · �� = 73,2 ∙ 9,8 = 717,4 Н; (1.84)
- сила тяжіння диска (днища):
��3 = ��3 · �� = 18,7 ∙ 9,8 = 183,3 Н; (1.85)
- сила тяжіння речовини:
��4 = ��4 · �� = 38 ∙ 9,8 = 372,4 Н; (1.86)
47
- сила тяжіння заповненого барабану:
�� = ��1 + ��2 + ��3 + ��4 = 173,5 + 717,4 + 183,3 + 372,4 = 1446,6 Н; (1.87)
3 Визначимо відстані:
- від центрів мас деталей до точки Б:
��1 = 0,5��1 + ��об + ��2 = 0,5 ∙ 0,025 + 1,73 + 0,03 = 1,773 м; (1.88)
��2 = 0,5��об + ��2 = 0,5 ∙ 1,73 + 0,03 = 0,895 м; (1.89)
��3 = 0,5��2 = 0,5 ∙ 0,03 = 0,015 м. (1.90)
- від центра маси барабана до краю днища з умови рівності нулю суми моментів
відносно Б:
[��1��1 + (��2 + ��4)��2 + ��3��3]
�� = =
��
173,5 ∙ 1,773 + (717,4 + 372,4)0,895 + 183,3 ∙ 0,015
= = 0,888 м. (1.91)
1446,6
- від центра маси барабану до центра мас деталей:
��1 = ��1 − �� = 1,773 − 0,888 = 0,884 м; (1.92)
��2 = ��4 = ��2 − �� = 0,895 − 0,888 = 0,007 м; (1.93)
��3 = �� − ��3 = 0888 − 0,015 = 0,873 м. (1.94)
4 Визначимо виліт центру мас барабану:
���� = ��3 = 0,873 м. (1.95)
48
5 Визначимо моменти інерції обертаючих мас:
- осеві:
��1(��2
н + ��2
1 ) 17,7(0,1782 + 0, 08152)
����1 = = = 33,9 кг ∙ м2; (1.96)
2 2
�� (��2 2
2 н + ��1 ) 73,2(0,1782 + 0, 08152)
����2 = = = 140 кг ∙ м2; (1.97)
2 2
�� ∙ ��2
3 н 18,7 ∙ 0,1782
����3 = = = 29,6 кг ∙ м2; (1.98)
2 2
��2
2 0,1682
����4 = ��4 ∙ = 38 ∙ = 53,6 кг ∙ м2. (1.99)
2 2
- екваторіальні:
3��2
н + 3��2
1 + ℎ2
1
����1 = ��1 ( + ��2) =
12 1
3 ∙ 0, 1782 + 3 ∙ 0, 08152 + 0,0252
= 17,7 ( + 0, 8842) = 142,5 кг ∙ м2; (1.100)
12
6��2 2
н + ��об
����2 = �� ( + ��2
2 2) =
12
6 ∙ 0, 1782 + 1,732
= 73,2 ( + 0,0072) = 194,1 кг ∙ м2; (1.101)
12
3��2
н + ℎ2
3
����3 = ��3 ( + ��2
3) =
12
3 ∙ 0, 1782 + 0,032
= 18,7 ( + 0,8732) = 144 кг ∙ м2; (1.102)
12
3��2 + ��2
2 об
����4 = ��4 ( + ��2
4) =
12
49
3 ∙ 0,1782 + 1,732
= �� ( + 0,0072
4 ) = 97,8 кг ∙ м2. (1.103)
12
6 Осьовий момент інерції барабана складає:
���� = ∑ �� 2
���� = 33,9 + 140 + 29,6 + 53,6 = 257,1 кг ∙ м . (1.104)
7 Екваторіальний момент інерції барабана складає:
���� = ∑ ������ = 142,5 + 194,1 + 144 + 97,8 = 578,4 кг ∙ м2. (1.105)
8 Визначаємо критичну швидкість валу з врахуванням маси барабану, вильоту
���� центра його мас, гігроскопічного моменту:
А�� + √А
с √ �� + 4В��
��кр = , (1.106)
��
де ��с
кр – критична швидкість валу;
���� – коефіцієнт;
В�� – коефіцієнт.
9 Коефіцієнт ���� розрахуємо по формулі:
���� = ��(���� − ����)(��1����22 − ��12��2��) (1.107)
де ��1�� , ��22, ��12, ��2�� – коефіцієнти впливу;
�� – маса основних елементів ротора, �� = 147,6 кг.
10 Коефіцієнт ���� розрахуємо по формулі:
���� = ��22(���� − ����) − ��(��1�� + ��2������) (1.108)
50
де ��22, ��1�� , ��2�� – коефіцієнти впливу;
���� – виліт центра мас барабана, ���� = 0,873 м.
11 Коефіцієнти впливу:
��2
4(��2 − �� 2
4) 32
��11 = =
6���� 4
2����
1,0442(2,04 − 1,044)232
= = 3,1 ∙ 10−8 м/Н. (1.109)
6 ∙ 1,98 ∙ 1011 ∙ 2,04 ∙ 3,14 ∙ 0,114
де ��4 – відстань, ��4 = �� + ��1 = 0,16 + 0,884 = 1,044 м.
��4(��2 − ��4)(��2 − 2��4)32
��12 = ��21 = =
6���� 4
2����
1,0442(2,04 − 1,044)(2,04 − 2 ∙ 1,044)32
= = 0,145 ∙ 10−8 м/Н. (1.110)
6 ∙ 1,98 ∙ 1011 ∙ 2,04 ∙ 3,14 ∙ 0,114
��3
4 + (��2 − �� )3
4 32
��22 = 2 =
6���� ����4
2
1,0443 + (2,04 − 1,044)332
= = 1,58 ∙ 10−8 м/Н. (1.110)
6 ∙ 1,98 ∙ 1011 ∙ 2,042 ∙ 3,14 ∙ 0,114
��1�� = ��11 + ��12�� −8
�� = 3,1 ∙ 10 + 0,145 ∙ 10−8 ∙ 0,873 = 3,2 ∙ 10−8 м/Н. (1.111)
��2�� = ��21 + ��22���� = 0,145 ∙ 10−8 + 1,58 ∙ 10−8 ∙ 0,873 = 1,53 ∙ 10−8 м/Н. (1.112)
12 Коефіцієнт ����:
���� = 147,6(578,4 − 257,1)х
х(3,2 ∙ 10−8 ∙ 1,58 ∙ 10−8 − 0,145 ∙ 10−8 ∙ 1,53 ∙ 10−8) = 0,0023 с4. (1.113)
13 Коефіцієнт ����:
�� = 1,58 ∙ 10−8
�� (578,4 − 257,1) −
−147,6(3,2 ∙ 10−8 + 1,53 ∙ 10−8 ∙ 0,873) = 0,16 ∙ 10−5 с2. (1.114)
51
Критична швидкість валу з врахуванням маси барабану, вильоту центра його
мас, гігроскопічного моменту:
0,0023 + 6√0,0023 + 4 ∙ 0,16 ∙ 10−5
��с √
кр = = 426,1 (рад/с). (1.115)
0,16 ∙ 10−5
Так, як рівність �� = 314 рад/с ≤ ��с
кр = 426,1 рад/с, виконується, то вал
являється вібростійким (працює до критичних швидкостей).
Висновок до розділу 1
Використання декантерів та сепараторів дають можливість впроваджувати
інноваційні процеси та системи. Вони можуть використовуватися на різних
технологічних етапах, гарантуючи найвищу якість і економічність – від столового
вина до вин з добірних сортів винограду «Beerenauslese». Декантери забезпечують
максимальний вихід і чудову якість. Процес з використанням даних машин є
найбільш кращим методом для великого числа виноробних підприємств. Він усуває
багато недоліків при традиційному пресуванні, такі як неоднорідність якості
отриманого свіжого сусла, трудомісткість відстоювання виноградної мезги і
незадовільні гігієнічні умови.
В конструкторському розділі розглянуто: техніко-економічне обґрунтування
проекту; опис конструкції обладнання; порядок монтажу обладнання; порядок
технічного обслуговування (підготовка до пуску і пуск, експлуатація, якість поділу
суспензії, розбирання, збирання та контроль роботи декантера); розрахунок
потужності декантерів; розрахунок клинопасової передачі; розрахунок планетарного
редуктора; розрахунок міцності обичайки ротора; розрахунок валу на вібростійкість.
52
2 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ВАЛУ
4.1 Формулювання службового призначення деталі
«Вал» – одна з найголовніших деталей машин і механізмів.
«Вал-шліцьовий», що обертається навколо своєї осі, призначена для передачі
шліцами обертання барабана декантера, складовою якого вона є. При цьому вал
передає крутний момент вздовж своєї осі та забезпечує підтримання обертових
деталей машин, котрі на ньому розміщені та забезпечує для цих елементів постійне
положення геометричної осі обертання.
4.2 Вибір та обґрунтування матеріалу деталі
Матеріалом валу вибрана якісна конструкційна вуглецева сталь 45 ДСТУ
7809:2015. Дана сталь добре протистоїть вигину та крутінню.
Так як деталь, згідно службового призначення, сприймає динамічні
навантаження, має не складну форму і типові поверхні, матеріал та тип заготовки
деталі обраний правильно.
Як матеріал замінник використовуємо сталь 50 ДСТУ 7809:2015, яка має дещо
кращі механічні властивості.
Стійкість «Валу шліцьового» збільшується після придання його термічній
обробці: загартування до твердості HRC 45 ÷ 5.
Хімічний склад сталі 45 та сталі 50 наведено в таблиці2.1.
Таблиця 2.1 – Хімічний склад матеріалу деталі і матеріалу-замінника
Вуглець Кремній Марганець Не більше
Матеріал (С), % (Si), % (Mn), % Мідь Нікель Сірка Фосфор Хром
(Сu), % (Ni), % (S), % (P), % (Cr), %
Сталь 45 0,42-0,5 0,17-0,32 0,5-0,8 0,25 0,25 0,04 0,035 0,25
Сталь 50 0,47-0,55 0,17-0,32 0,5-0,8 0,30 0,4 0,04 0,035 0,25
Механічні властивості сталі 45 наведено в таблиці 2.2.
53
Таблиця 2.2 – Механічні властивості матеріалу Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Термообробка, стан поставки ��0,2, МПа ��в, МПа ��5, % ��, %
Нормалізація 860-880 °С.
355 600 16 40
Відпуск 600-630 °С
Механічні властивості сталі 50 наведено в таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 – Механічні властивості матеріалу Сталь 50 ГОСТ 1050-88
Термообробка, стан поставки ��0,2, МПа ��в, МПа ��5, % ��, %
Нормалізація 860-880 °С.
375 630 14 40
Відпуск 600-630 °С
Марки сталі 45 і сталі 45 важко піддаються зварюванні. Для досягнення якісних
зварних з’єднань потрібні додаткові операції: підігрів від 200 °С до 300 °С при
зварюванні, а також термообробка сталі 45 після зварювання, тобто її відпал.
Умовні позначення в таблицях:
��0,2 – опір текучості;
��в – тимчасовий опір розриву;
��5 – відносне здовження;
�� – відносне звуження.
Для зняття внутрішньої напруги і стабілізації розмірів після ливарної операції
необхідно провести повне відпалювання.
2.3 Вибір виду заготовки деталі
Дана деталь відноситься до класу «Валів». Для виготовлення даної деталі
приймаємо два варіанти заготовок:
1.Гарячекатаний прокат звичайної точності, круглого перетину;
2 Штамповка одержана на пресі.
Вдало вибраний вид заготовки та спосіб її виготовлення дають змогу отримати
готовий виріб без механічної обробки в умовах автоматизованого та екологічно
чистого виробництва.
54
Максимальне наближення геометричних форм і розмірів заготовки до форми та
розмірів готової деталі є однією з головних тенденцій технічного процесу у
виробництві заготовок.
Проведемо техніко-економічне обґрунтування вибору заготовки.
Варіант 1 – прокат
Ескіз заготовки з прокату показаний на рис. 2.1.
1. Щоб визначити об’єм заготовки (��), треба знайти її розміри (��заг і ��заг), а для
цього треба визначити спільний припуск на найбільший діаметр та на довжину деталі.
Найбільший діаметр деталі ��найб = 46 мм. Найближчий більший діаметр
круглого прокату згідно ДСТУ 7809:2015 і відповідно діаметр заготовки буде рівний
��заг = 48 мм.
Довжина заготовки:
��заг = ��дет + Пзаг.Т1 + Пзаг.Т2 = 275 + 2,5 + 2,5 = 280 мм, (2.1)
де ��дет – довжина деталі, ��дет = 275 мм;
Пзаг.Т1 – спільний припуск на перший торець (лівий), Пзаг.Т1 = 2,5 мм;
Пзаг.Т2 – спільний припуск на другий торець (правий), Пзаг.Т2 = 2,5 мм.
Рисунок 2.1 – Ескіз заготовки з прокату
2 Визначаємо об’єм заготовки за формулою:
�� · ��2 �� · 0,0482
�� = · ��заг = · 0,275 = 0,00051 м2. (2.2)
4 4
55
3 Визначаємо масу заготовки за формулою:
��заг1 = �� · �� = 0,00051 · 7800 = 3,95 кг, (2.3)
де �� – питома вага сталі (матеріалу заготовки), �� = 7800 кг/м3
4 Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу за формулою:
��дет 2,8
��в.м = = = 0,71, (2,4)
��заг1 3,95
де ��дет – маса деталі, ��дет = 2,8 кг.
5 Визначаємо вартість заготовки за формулою:
��1�� 38115
��заг1 = · ��заг1 + ��р = · 3,95 + 1,8 = 152,35, (2,5)
1000 1000
де ��1�� – вартість одної тони прокату, ��1�� = 38115 грн;
��заг1 – маса заготовки, ��заг1 = 3,95 кг;
��р – вартість різання, ��р = 1,8 грн.
Варіант 2 – штамповка
Щоб визначити об’єм штампованої заготовки, розбиваємо умовно креслення
заготовки на прості частини, щоб кожна з них мала просту геометричну форму,
зручну для розрахунку об’єму. Розбиваємо заготовку циліндричні частини І, ІІ і ІІІ.
1 Об’єм заготовки визначаємо за формулою:
Щоб визначити об’єм кожної частини, треба знати їх діаметри та довжини. Для
цього визначаємо спільні припуски на діаметри (��1, ��2, і ��3) торці та уступи.
��заг = ��ном.дет + 2 · (Пзаг + ��п), (2,6)
де ��ном.дет – номінальний діаметр деталі, мм;
Пзаг – спільний припуск на сторону, мм;
��п – додаток на спільний припуск в залежності від класу шорсткості.
56
Діаметри заготовки:
��1 = ��ном.дет1 + 2 · (Пзаг1 + ��п1) = 38 + 2 · (2 + 0,4) = 42,8 мм; (2,7)
��2 = ��ном.дет2 + 2 · (Пзаг2 + ��п2) = 46 + 2 · (1 + 0) = 48 мм; (2,8)
��3 = ��ном.дет3 + 2 · (Пзаг3 + ��п3) = 38 + 2 · (2 + 0,4) = 42,8 мм; (2,9)
Визначаємо довжини частин заготовки:
��1 = ��дет1 + Пзаг.Т1 = 60 + 2,5 = 62,5 мм; (2.10)
��2 = ��дет2 + Пзаг.Т2 + Пзаг.Т2 = 155 + 1,5 + 1,5 = 158 мм; (2.11)
��3 = ��дет3 + Пзаг.Т1 = 60 + 2,5 = 62,5 мм. (2.12)
Загальна довжина заготовки:
��заг = ��1 + ��2 + ��3 = 62,5 + 158 + 62,5 = 283 мм. (2.13)
Ескіз штампованої заготовки показаний на рис.2.2.
Рисунок 2.2 – Ескіз штампованої заготовки
57
2 Визначаємо об’єм заготовки кожної частини за формулою:
�� · ��2
1 3,14 · 0,04282
�� = · ��1 = · 0,0625 = 0,00009 м2. (2.14)
4 4
�� · ��2
2 3,14 · 0,0482
�� = · ��2 = · 0,158 = 0,000285 м2. (2.15
4 4
�� · ��2
3 3,14 · 0,04282
�� = · ��3 = · 0,0625 = 0,00009 м2. (2.16)
4 4
Загальний об’єм заготовки:
�� = ��1 + ��2 + ��3 = 0,00009 + 0,000285 + 0,00009 = 0,000465 м2 (2.17)
3 Визначаємо масу заготовки за формулою:
��заг2 = �� · �� = 0,000465 · 7800 = 3,63 кг, (2.18)
де �� – питома вага сталі (матеріалу заготовки), �� = 7800 кг/м3
Приймаючи втрату матеріалу на чад (в середньому від 10 % до 15 %),
визначаємо масу матеріалу для штампування заготовки:
��заг2 = 3,63 + (3,63 · 0,125) = 4,1 кг, (2.19)
4 Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу за формулою:
��дет 2,8
��в.м = = = 0,68, (2.20)
��заг2 4,1
де ��дет – маса деталі, ��дет = 2,8 кг.
58
5 Визначаємо вартість заготовки за формулою:
��1�� 42500
��заг2 = · ��заг2 · ��1 · ��2 · ��3 = · 4,1 · 1 · 1 · 1 = 174,25 грн, (2.21)
1000 1000
де ��2�� – вартість одної тони штамповки, ��1�� = 42500 грн;
��заг2 – маса заготовки, ��заг1 = 4,1 кг;
��р – вартість різання, ��р = 1,8 грн;
��1 – коефіцієнт серійності, ��1 = 1;
��2 – коефіцієнти серійності, ��2 = 1;
��3 – коефіцієнти серійності, ��3 = 1.
Таблиця 2.4 – Порівняльна характеристика двох варіантів заготовок
Вид заготовки ��в.м Вартість заготовки, грн
Гарячекатаний прокат 0,71 152,35
Штамповка 0,68 174,25
Провівши порівняльну характеристику двох варіантів більш економічним
варіантом являється заготовка, яка одержана з сортового прокату.
2.4 Розробка маршруту обробки деталі вал шліцьовий
Маршрут обробки деталі «Вал шліцьовий» показаний в табл.2.5
2.5 Вибір та обґрунтування технологічних баз
Розташування заготовки відносно пристрою визначається за допомогою баз.
Базою називається точка, вісь або поверхня заготовки, яку використовують для
орієнтації заготовки в технологічному пристрою, для подальшої обробки (точіння,
свердління, фрезерування та ін.).
Базуванням називається процес надання заготовці заданого положення
відносно вибраної системи координат.
Комплект баз – це сукупність баз, які утворюють систему координат заготовки
в пристрої.
59
Таблиця 2.5 – Маршрут обробки деталі «Вал шліцьовий»
№ Назва операції
Зміст переходів
операції і обладнання
Заготівельна Різати пруток ø 48 мм. Витримати розмір l =280 ±1.
005
(заготовка прокат) Правити пруток
Фрезерно- Фрезерувати та центрувати торці одночасно
010 центрувальна витримавши розмір 275h12-0,52
МР – 76М
Точити з одного боку:
1) ø 48 (ø 46h12; ø 3811) в р-р ø 46h12 на l = 275-0,5
Токарна з ЧПК
015 2) ø 46h11(ø 38d11) в р-р ø 38d11на l = 60±0,2
16К20Ф3
3) фаску 1,6 × 45 на ø 38d11
4) фаску 4 × 45 на ø 46h12
Точити з іншого боку:
1) ø46h12(ø 38d9) в р-р ø40 h11на l = 60±0,2 2)
Токарна з ЧПК
020 2) ø40 h11 (ø 38d9) в р-р ø38d11 на l = 60±0,2
16К20Ф3
3) фаску 1,6 × 45 на ø38d11
4) фаску 4 × 45 на ø46h12
025 Контрольна Контролювати точність отриманих розмірів
Шліцефрезерна з Фрезерувати шліци z = 8 на ø 38d11 по l = 60±0,2 з
030 ЧПК одного боку
53А20Ф4
Шліцефрезерна з Фрезерувати шліци z = 8 на ø 38d9 по l = 60±0,2 з
035 ЧПК іншого боку
53А20Ф4
Термічна Гартувати вал.
040
піч За окремим технологічним процесом. HRC 45÷50
045 Контрольна Контролювати параметри валу
Шліцешліфувальна Шліфувати шліци z = 8 на ø 38d9 по l = 60±0,2 з
050
3451В одного боку після термообробки
Шліцешліфувальна Шліфувати шліци z = 8 на ø 38d9 по l = 60±0,2 з
055
3451В іншого боку після термообробки
060 Контрольна Контролювати точність отриманих розмірів
Заготовки мають наступні поверхні:
1 Оброблювані – це такі, з яких в процесі обробки знімається стружка;
2 Орієнтуючі – це такі, які орієнтують заготовку відносно інструменту або
інших елементів верстата;
3 Базові – це поверхні, які є установчими;
4 Затискні – це ті, на які діють сили затиску;
60
5 Вимірювальні – це ті, від яких ведуться виміри розмірів заготовки чи
деталі;
6 Вільні – це поверхні, які не виконують жодну з цих функцій.
Схема розміщення деталі на верстатах приведена в табл. 2.6.
Таблиця 2.6 – Схема розміщення деталі на верстатах
№ Назва Метод
Схема базування
операції базування
На зовн.
Фрезерно-
010 діаметр
центрувальна
Токарна з
015
ЧПК в центрах
Токарна з
020
ЧПК в центрах
Шліце-
030 фрезерна
в центрах
050 з ЧПК
Шліце-
035 ферезерна в центрах
055 з ЧПК
Установчі і вимірювальні бази – це бази, які задають місце знаходження
заготовки під час її виготовлення або вимірювання. Такі бази називаються
технологічними.
Конструкторські бази – це бази, поверхні або лінії, які задають положення
деталі при складанні механізму.
61
Якість обробки деталі в значній мірі залежить від вибору технологічних баз.
Неправильний їх вибір змінює положення деталі відносно інструмента, що
призводить до не правильної обробки поверхні по кресленню, створює
нерівномірні припуски на обробку та може бути причиною браку деталі.
Базовими поверхнями називаються поверхні, відносно яких визначається
положення інших поверхонь заготовки деталі. Кожний перехід від однієї бази до
іншої призводить до накопичення погрішностей встановлення, тому бажано
застосовувати принцип постійності баз.
2.6 Визначення режимів різання
На токарно-гвинторізному верстаті 16К20Ф3 виконується точіння «Валу
шліцьового» з діаметра 48 мм до діаметра 46ℎ12. Заготовку відрізаємо з круглої
прокатної з сталі 45, ��в = 750 МПа. Припуск на обробку ℎ = 2 мм. Заготовка
встановлена в центрах. Різець прохідний упорний з кутом �� = 900 та пластинками з
твердого сплаву Т15К10.
Призначаємо режими різання.
1 Призначаємо глибину різання:
�� = ℎ = 2 мм. (2.22)
2 Призначаємо подачу
Рекомендується подача знаходиться в діапазоні �� = 0,5 ÷ 0,9 мм/об.
Приймаємо �� = 0,7 мм/об.
3 Призначаємо період стійкості різця
Оскільки обробка ведеться різцем з пластиною із твердого сплаву, то
приймаємо �� = 60 хв.
4 Визначаємо швидкість головного руху різання, яка допускається ріжучими
властивостями різця:
���� 350
�� = · ���� = · 0,56 = 90м/хв, (2.23)
���� · ���� · ���� 600,2 · 20,15 · 0,70,35
62
де ���� – коефіцієнт, ���� = 350;
�� – показники степені, �� = 0,2;
�� – показники степені, �� = 0,15;
�� – показники степені, �� = 0,35;
���� – сумарний поправочний коефіцієнт, який враховує фактичні умови різання,
���� = 0,56.
Сумарний поправочний коефіцієнт:
���� = ��му · ����у · ����у · ���� = 1 · 0,8 · 1 · 0,7 = 0,56, (2.24)
де ��му – коефіцієнт який враховує якість матеріалу, ��му = 1;
����у – коефіцієнт який враховує стан поверхні заготовки, ����у = 0,8;
����у – коефіцієнт який враховує матеріал інструмента, ����у = 1;
���� – коефіцієнт який характеризує групу сталі по оброблюваності, ���� = 0,7.
5 Визначаємо частоту обертання шпинделя:
1000�� 1000 · 90
�� = = = 623 хв−1. (2.25)
�� · �� 3,14 · 46
Коректуємо частоту за паспортом верстату ��ш = 700 хв−1.
6 Уточнюємо дійсну швидкість різання:
�� · �� · �� 3,14 · 46 · 700
��ш = = = 101 м/хв. (2.26)
1000 1000
7 Визначаємо головну складову силу різання:
���� = 10�� ��
�� · �� · ���� · ���� · ���� =
= 10 · 300 · 21 · 0,70,75 · 7000,15 · 1,02 = 1753 Н, (2.27)
де ���� – поправочний коефіцієнт, ���� = 1,02.
63
8 Визначаємо потужність різання:
���� · ��ш 1753 · 101
��різ = = = 2,89 кВт. (2.28)
60 · 1020 60 · 1020
9 Виконуємо перевірку верстата за потужністю:
��різ = 2.89 кВт ≤ ��шп = 10 · 0,75 = 7,5 кВт. (2.29)
Так як рівність виконується, то обробка можлива.
10 Розраховуємо штучно-калькуляційний час:
��1 ��2 ��3
��різ = + ��доп1 + + ��
�� · �� �� · �� доп2 + + ��
�� · �� доп3 =
1 1 2 2 3 3
275 60 1.6
= + 0,15 + + 0.1 + + 0,15 = 1,14, (2.30)
700 · 0,7 700 · 0,5 700 · 0,5
де ��1, ��2, ��3 – довжина робочого ходу різця на переходах;
��1, ��2, ��3 – частота обертання шпинделя на переходах;
��1, ��2, ��3 – подача супорта на переходах.
��доп1, ��доп2, ��доп3 – подача супорта на переходах.
На всі інші поверхні призначаємо режими різання і визначаємо штучно-
калькуляційний час табличним методом і заносимо дані в табл. 2.6.
Таблиця 2.6 – Режими різання
№ Найменування So, V, n, То, N,
Модель t, мм
опер. операції мм/об м/хв хв-1 хв кВт
Фрезерно-
010 МР-76М 3х2 0,2 100 500 1,2 1,8
центрувальна
015 Токарна з ЧПК 16К20Ф3 5×2 0,7 100 700 1,2 2,9
020 Токарна з ЧПК 16К20Ф3 4×2 0,7 100 700 1 2,8
030
Шліце-фрезерна 53А20Ф4 0,75 1,6 40 160 5,3 4,2
035
050
Шліце-шліфувальна 3451В 0,1 0,005 800 350 3,6 3,8
055
64
2.7 Вибір оснащення технологічного процесу
Оснащення технологічного процесу (автоматизованого обладнання, пристроїв,
ріжучого та вимірювального інструменту) показано в табл. 2.7.
Таблиця 2.7 – Оснащення технологічного процесу
Назва операції, Різальний та вимірювальний Пристрої та
№
обладнання інструмент допоміжні
опер.
інструменти
Фрезерно- Свердло центрувальне Ø 3 Р6М5, Призми, прихвати,
центрувальна, фреза торцева 391255 Ø60 мм оправка для фрези,
верстат Т15К6. цанговий патрон
010
МР-76М Штангенциркуль ШЦ-ΙΙ-300-0,02.
Калібр – пробка для центрових
отворів Ø4
Токарна з ЧПК, Різець прохідний упорний правий Торцевий повідковий
015
верстат Т15К10, 2100-0059. пристрій, центр
16К20Ф3 Штангенциркуль ШЦ-І обертаючий
Токарна з ЧПК, Різець прохідний упорний лівий Торцевий повідковий
020
верстат Т15К10, 2100-0073. пристрій, центр
16К20Ф3 Штангенциркуль ШЦ-І обертаючий
Шліце- Фреза шліцьова з номінальними Центри, повідковий
030 фрезерна з розмірами 8×32×38, Р6М5, 2520- пристрій
035 ЧПК, 0745.
верстат Кільце 8312-0245-6
53А20Ф4
Шліце- Круг шліфувальний, фасонний Центри, повідковий
050
шліфувальна, Кільце 8312-0245-6 пристрій
055
верстат 3451В
2.7 Вибір металорізальних верстатів
2.7.1 Верстат фрезерно-центрувальний МР-76М
Верстат фрезерно-центрувальний МР-76М зображений на рис. 2.3.
Якісне центрування торців деталей не можлива без використання фрезерно-
центрувальних верстатів. Використання цих станків дозволяє добитися отримання
паралельних торців між собою та перпендикулярних центрувальних отворів.
Барабанний напівавтомат МР-76М має один або два трипозиційні барабани, які
оснащені спеціальними тисками, що позволяють фіксувати вироби на кожній з трьох
позицій. Зажим заготовки проводиться з допомогою ключів.
65
Рисунок 2.3 – Верстат фрезерно-центрувальний МР-76М
З допомогою фрезерно-торцювального верстату МР-76М можна виконати
наступні види робіт:
- фрезерна обробка торцевих частин тіл обертання (наприклад, вали і осі
виготовлюваної деталі);
- підготовчі роботи для базових поверхонь для наступного центрування отворів
в торцях виробу.
- знаття робочих фасок і первинна початкова обробка базових.
Технічні характеристики верстату фрезерно-центрувального МР-76М
Розміри оброблюваної заготовки:
діаметр, мм…………………………………………………..…..25-800
довжина, мм…………………………………………………....50-1000
Фрезерні головки:
число швидкостей шпинделя, шт…………………………………….7
число оборотів шпинделя хв-1……………………………….270-1254
подача, мм/хв…………………………………………………….20-400
66
Свердлильні головки:
-число швидкостей шпинделя, шт……………………………………6
-число оборотів шпинделя хв-1………………………………238-1125
-подача, мм/хв……………………………………………………20-300
Діаметр застосовуваного свердла для центрування, мм……..3x10, 6x15 мм
Потужність всіх електродвигунів кВт………………..……………………13
Габаритні розміри, мм
довжина……………………………………………………………...3790
ширина……………………………………………………..…..……1750
висота…………………………………………..................................2000
Маса верстата, кг……………………………………………..……………8700
2.7.2 Верстат токарно-гвинторізний 16К20Ф3
Токарно-гвинторізний верстат 16К20Ф3 зображений на рис. 2.4.
Рисунок 2.4 – Загальний вигляд токарно-гвинторізного верстату 16К20Ф3
Токарно-гвинторізний верстат 16К20Ф3 з пристроєм ЧПУ NC-210 обладнаний
головним приводом Mitsubishi FR-740 і двома приводами подач HA-075 і НА-040 за
віссю Z і X відповідно. Він призначений для токарного оброблення в автоматичному
67
режимі зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей типу тіл обертання зі ступеневим і
криволінійним профілем різної складності за заздалегідь складеною програмою
керування. Відхилення від циліндричності 7 мк, конусності 20 мк на довжині 300 мм,
відхилення від прямолінійності торцевої поверхні на діаметрі 300 мм не більше 16 мк.
Сфера застосування верстата: дрібносерійне та серійне виробництво.
Технічна характеристика токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20Ф3
Найбільший діаметр оброблюваної заготовки:
над станиною, мм…………………………………..……………..……....320
над супортом, мм……………………………………....………………….200
Найбільша довжина оброблюваної заготовки, мм……………………...........1000
Крок різьби метричної, мм…………………………….…...........................0,2 – 28
Частота обертання шпинделя хв-1…………………………………….....20 – 2500
Максимальна швидкість швидких поздовжніх переміщень, м/хв……..............15
Максимальна швидкість швидких поперечних переміщень, м/хв……..........7,55
Потужність електродвигуна головного руху кВт……………………………....11
Сумарна потужність електродвигунів кВт……………………………………21,4
Габаритні розміри, мм
довжина……………………………………………………….………….3700
ширина…………………………………………………………...…..…...2260
висота………………………………………………………......................1650
Маса верстата, кг……………………………………………………………….4000
2.10 Технологічний процес ремонту деталі
Зношування валів виявляється в деформації їх (вали стають зігнутими і
скрученими). На шийках валів утворюються надири; циліндричні шийки стають
конусними, бочкоподібними або овальними. Нерівномірність зношування шийок
валів і поверхонь отворів у втулках при обертанні валу – результат дії різних
навантажень у різних напрямах. Коли на вал під час його обертання діє тільки його
власна вага, то спрацьовується нижня частина підшипника, як показано на рис. 2.5.
68
1 – підшипник; 2 – шийка валу; 3 – зазор
Рисунок 2.5 – Місця зношення (показані буквою с)
Циліндричні вали в процесі експлуатації можуть мати такі види зношень і
пошкоджень:
- зношення посадочних шийок валів;
- зношення шпонкових канавок і шліців;
- пошкодження різьби на поверхні валів;
- пошкодження центрових отворів;
- вигин валу.
Спосіб ремонту зношеного циліндричного валу вибирають після того, як
відповідною перевіркою встановлено характер і ступінь зношення. Шийки валу, які
мають незначне спрацювання (невеликі подряпини і риски, овальність від 0,1 мм до
0,2 мм, ремонтують шліфуванням. Але спочатку перевіряють, чи не пошкоджені
центрові отвори валу. При наявності забоїн і вм’ятин насамперед відновлюють
центрові отвори. Потім випрямляють вали.
Шийки валів із значним спрацюванням обточують і шліфують під ремонтний
розмір. (Одержані в процесі відновлення механічною обробкою нові зменшені
розміри шийок валу називають ремонтними розмірами, а такий спосіб ремонту –
способом ремонтних розмірів. При цьому допускається зменшення діаметра шийок
від 5 % до10 % залежно від характеру навантажень, що їх сприймав вал, зокрема від
того, чи мають місце ударні навантаження. В тих випадках, коли треба відновити
початкові розміри шийок, на шийки, обточивши їх, запресовують або встановлюють
69
на епоксидному клеї ремонтні втулки, які потім обробляють точінням або
шліфуванням. Спрацьовані поверхні валів можна ремонтувати також нарощуванням
металу дуговим наплавленням, металізацією напилюванням, хромуванням та іншими
методами.
Зігнуті вали випрямляють холодним або гарячим способом. Гарячий спосіб
застосовують, коли вигин валу більший від 0,008 % його довжини або діаметр
більший 50 мм.
При холодній правці пресом або скобою вал розташовують на двох опорах
вигнутою стороною до пристрою, що навантажує (гвинта, повзуна) і навантажуюють
так, щоб вал зігнувся в протилежний бік на величину, майже рівну первинному
прогину, і тільки потім відновлюють первинну точність прямолінійності.
Холодне випрямлення валів можна робити вручну за допомогою гвинтових
скоб, важелів, але краще випрямляти під пресом. Гвинтову скобу (рис. 2.6 накладають
на вал 2 захватами 1 так, щоб гвинт З розмістився своїм упором проти місця
найбільшого прогину валу. Обертаючи гвинт, випрямляють вал у цьому місці; потім
скобу послідовно переміщують на інші ділянки і повторюють операцію доти, поки
весь вал буде випрямлено.
1 – захвати; 2 – вал встановлений в центрах; 3 – гвинтовий механізм
Рисунок 2.6 – Пристрій для випрямлення (рихтування) валів гвинтова скоба
Інший вид механічного пристрою, досконалішого і складнішого, показано на
рис. 2.7.
70
1 – основа; 2 – рукоятка для переміщення; 3 і 8 – пересувні упори; 4 – вал;
5 – індикатор; 6 – гвинт з рукояткою; 7 – мідна підкладка; 9 – балка;
10 – гайка для настроювання упорів по висоті
Рисунок 2.7 – Механізований пристрій для випрямлення (рихтування) валів
Випрямляти вали діаметром від 20 мм до 60 мм доцільно за допомогою
пневматичного пристрою, показаного на рис. 2.8.
1 – ролики; 2 – кронштейни; 3 – штуцер; 4 – шток;
5 – кран стиснутого повітря; 6 – штуцер; 7 – відкидні гаки
Рисунок 2.8 – Пневматичний пристрій для випрямлення (рихтування) валів
71
Корпус пристрою встановлено на станині токарного верстата на чотирьох
кронштейнах 2 з роликами 1, які легко котяться по напрямних станини під дією
верстатника. В корпусі міститься шток 4 з двома діафрагмами, у верхню і нижню
порожнини корпусу входять штуцери 3 і 6, з’єднані з трубками і з краном 5
стиснутого повітря.
При повороті рукоятки крана повітря надходить в обидві порожнини пристрою
і тисне на діафрагми, а через них на шток з силою до 5 тон.
На кришці пристрою є два відкидні гаки 7, які можна переміщувати в пазах і
таким чином зсувати або розсувати відповідно до довжини викривленої частини валу.
Відстань між гаками можна регулювати, починаючи від 150 мм і закінчуючи 500 мм.
На гаках, а також на кінці штока є мідні накладки, які захищають поверхню валу від
пошкоджень (вм’ятин) під час випрямлення. Випрямлення контролюється
індикатором, встановленим на корпусі пристрою.
Для випрямлення валу встановлюють пристрої на напрямних станини і
регулюють його по висоті так, щоб шток не торкався валу, попередньо затиснутого в
центрах верстата. Потім вал повертають і за індикатором визначають місце
найбільшого прогину. До цього місця пересувають пристрій по напрямних і
рукояткою переключають повітряний кран. Шток, що піднімається під тиском
стиснутого повітря, випрямляє вал між гаками, які охоплюють його.
Зігнуті вали діаметром до 30 мм можна правити наклепом. Суть такої правки
полягає в тому, що вал кладуть прогином вниз на плиту (рис. 2.9) і легким молотком
часто наносять удари до тих пір, поки вал не випрямиться. Удари наносять також з
двох боків прогину, обмеженого кутом 120°.
Рисунок 2.9 – Схема правки валу наклепом
72
Вали та шпинделі, в яких зношення шийок по діаметру становить від 0,01 мм
до 0,02 мм ремонтують притиранням на токарному верстаті за допомогою
спеціального інструмента жимка (рис. 2.10).
1 – кільце; 2 – затискний болт; 3 – розрізна втулка; 4 – шийка валу
Рисунок 2.10 – Жимок для притирання шийок валів і осей
Жимок складається з кільця-хомутика 1, болта 2, втулки-притира 3 з розрізом і
рукоятки-державки, яку на рисунку не показано. Втулку-притир виготовляють з
чавуну, міді або бронзи, отвір її роблять за розміром оброблюваної шийки.
Починаючи притирання шийки, накладають на неї тонким шаром суміш
дрібного наждачного порошку і масла, після чого надівають жимок і трохи
закручують болт 2. Пускають верстат, настроївши його на швидкість обертання
шпинделя від 10 м/хв до 20 м/хв. У процесі обертання шпинделя рівномірно водять
жимком уздовж оброблюваної шийки. Час від часу оновлюють шар порошку з маслом
і підкручують болт 2.
Усунувши зношення, промивають шийку шпинделя і притир гасом, потім
наносять на шийку тонкий шар доводочної пасти з гасом і завершують її обробку.
Вали з тріщинами і зломом ремонтують електричним і газовим зварюванням.
Підготовлені до зварювання частини валу кладуть на призми або у спеціальні
напрямні, де їх вивіряють, добиваючись цілковитого збігу геометричних осей; після
цього частини валу зварюють. Вали малих діаметрів і значної довжини спочатку
підігрівають до 300 0С, щоб запобігти жолобленню їх при зварюванні. Якщо в
73
результаті зварювання сталася вал повело, його випрямляють одним з описаних вище
способів. Після випрямлений вал проходить термообробку.
Слід мати на увазі, що коли є злом валу відповідального механізму, наприклад
такого, як підйомний кран, його не відновлюють, а бракують. Це пояснюється тим,
що такий вал, відновлений зварюванням, поступатиметься своїми фізико-
механічними властивостями перед новим, кованим валом.
Висновки до розділу 2
В розділі розроблений технологічний процес виготовлення деталі та приведено
технологічні розрахунки.
В розділі розробка технологічного процесу виготовлення деталі розроблено:
- Формування службового призначення деталі:
- Вибір матеріалу деталі;
- Вибір виду заготовки;
- Вибір маршруту обробки деталі вал шліцьовий;
- Вибір оснащення технологічного процесу;
- Визначення режимів різання;
- Вибір металорізальних верстатів;
- Технологічний процес ремонту деталі.
74
3 РОЗДІЛ З ОХОРОНИ ПРАЦІ
3.1 Аналіз небезпек та виробничої шкідливості на дільниці
При виготовленні виноматеріалів за прийнятою схемою використовується
наступне основне технологічне обладнання:
- обладнання для відокремлення гребнів;
- насосне обладнання;
- танки для перемішування;
- теплообмінники;
- декантери.
Устаткування, що використовується на даній дільниці може створювати
наступні шкідливі фактори показані в табл. 3.1.
Таблиця 3.1 – Шкідливі фактори, які створюються обладнанням
Вид обладнання Ураження Можливість
Шум Вібрація електричним механічного
струмом ушкодження
Обладнання для відокремлення
+ + + +
гребнів
Насосне обладнання + + + +
Танки для перемішування + + + +
Теплообмінники + + + +
Декантери + + + +
За технікою безпеки роботи на даних типах обладнання небезпечними
факторами є:
- потоки тепло- та холодоносіїв;
- робочі органи обладнання для відокремлення гребнів, насосного обладнання,
декантерів та ін.;
- джерела електричного струму;
- швидкообертовий ротор декантера;
- приводи технологічного обладнання.
75
До робочих органів яких, з точки зору безпеки життєдіяльності, висуваються
наступні вимоги:
- обслуговуючий персонал перед роботою має бути відповідним чином
проінструктований;
- забороняється проводити обслуговування, наладку та ремонтні роботи при
працюючому обладнанні тощо.
3.2 Мікроклімат
Умови мікроклімату визначаються для робочої зони на висоті 2 м на рівні
підлоги в відповідності з вимогами ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату
виробничих приміщень».
Значення допустимих значень параметрів мікроклімату відповідають категорії
важкості-Іб. Мікрокліматичні умови знаходяться в межах норми.
Залежно від виду сировина проходить повну теплову обробку при температурі
від 70 ºС до 110 ºС, яка пригнічує негативні властивості сировини. Під впливом
температури і тиску, хвороботворні мікроорганізми повністю знищуються. Токсини
бактерій і активність грибків або повністю знищуються, або придушуються до
прийнятних рівнів.
Допускаються нормовані величини в холодну пору року:
- температура від 13 ºС до 19 С;
- відносна вологість не більше 75 %;
- швидкість руху повітря не більше 0,3 м/с.
Допускаються нормовані величини в теплу пору року:
- температура від 18 ºС до 20 С С;
- відносна вологість не більше 65%;
- швидкість руху повітря від 0,2 м/с до 0,6 м/с.
3.3 Пожежна безпека
Речовини та матеріали, які застосовуються в технологічному процесі
виготовлення є пожежобезпечними. Згідно з правилами пожежної безпеки дільниці
76
підприємства відносяться до категорії «Г» – негорючі речовини і матеріали в
гарячому стані.
Для запобігання пожежі необхідно передбачити:
- захист електрообладнання від струмів короткого замикання плавкими
запобіжниками;
- захист електроприладів від перенавантаження, тобто автоматичне
відключення їх від електричної мережі;
- розміщення вогнегасників ОУ-5, ОВП(ОП);
- розміщення пожежних щитів;
- електроустаткування лінії повинно задовольняти вимоги експлуатації в
пожежонебезпечних зонах класу В-11а по ПУЕ (наказ від 21.07.2017 № 476 Про
затвердження Правил улаштування електроустановок);
- ступінь захисту електрообладнання згідно з ДСТУ EN 61140: 2018 не повинна
бути нижче ІР 54 для шаф управління обладнанням лінії;
- ступінь захисту електродвигунів обладнання лінії по ДСТУ EN 60529:018 не
повинна бути нижче ІР 54;
- всі елементи електричних схем управління лінією повинні функціонувати в
передбаченій проектом послідовності спрацювання блокуючих пристроїв.
На дільницях необхідно передбачити спеціалізовані місця, де будуть
розміщуватися засоби для гасіння пожежі. Також необхідно передбачити шляхи для
евакуації шириною не менш 3м. Відстань від робочого місця операторів до виходу не
повинна перевищувати 35 м.
3.4 Електробезпека
Електрозабезпечення обладнання лінії здійснюється від 3-х фазної 4-х
провідної мережі напругою 380/220 В. Дільниці, на яких встановлено використане в
технологічному процесі обладнання, по небезпеці враження електричним струмом,
відноситься до II класу: приміщення з підвищеною небезпекою за ПУЕ-2017, тому що
підлога їх виконана з залізо-бетону, який проводить струм. Для забезпечення
безпечної експлуатації обладнання на дільницях, необхідно щоб:
77
- монтаж, налагодження і введення в експлуатацію електрообладнання лінії за
схемою підключення, повинні бути виконані з урахуванням вимог безпеки, що
пред’являються до заземлення обладнання, опору і міцності електроізоляції у
відповідності з потребами ПУЕ, ДСТУ Б В.2.2-33:2011;
- опір електричної ізоляції між кожною незалежною струмоведучою частиною
ланцюга електропроводки і заземленими металевими частинами обладнання лінії,
при температурі від плюс 30 °С до мінус 20 °С має бути не менше:
1) для силових ланцюгів з номінальною напругою 380÷220 В – 1 МОм (мегаом);
2) для ланцюгів управління з напругою 220 В від 0 МОм до 0,5 МОм.
- ізоляція електричних ланцюгів управління, електропроводка повинна
витримувати без пробою і перекриття, в інтервалі часу від 1 до 60 секунд
випробувальну напругу:
1) для силових ланцюгів номінальною напругою 380 В, а також для тих, що
мають з ними електричний зв’язок допоміжних ланцюгів – 2500 В;
2) для допоміжних кіл напругою більше 60 В, що не мають електричного зв’язку
з силовим ланцюгом – 1500 В;
- опір між заземлюючим затискачем і кожною доступною дотику металевої не
струмоведучої частини обладнання лінії, яка може виявитися під напругою, не
повинна перевищувати 0,1 Ом;
- клас електротехнічних виробів повинен бути за способом захисту людини від
ураження електричним струмом 0I;
- затискачі і знаки заземлення повинні бути виконані за;
- кнопки управління електрообладнанням повинні мати відповідні підписи і
сигнальні кольори;
- використовувати гумові килимки або дерев’яні підставки.
- працівники, які обслуговують електрообладнання, зобов’язані знати «Правила
безпечної експлуатації електроустановок споживачів» (ПБЕЕС) в обсязі вимог
визначених професією і посадою і мати відповідну виконуваних робіт кваліфікаційну
групу з електробезпеки.
78
3.5 Захист від обертаючих та рухомих частин обладнання
Для захисту від рухомих частин обладнання, використовують захисні решітки,
екрани, засоби індивідуального захисту. Захисні огородження та роторні частини
обладнання повинні мати сигнальне забарвлення по ДСТУ EN 61032:2022 Нагріті
поверхні повинні бути позначені символами або мати табличку з написом, що
пояснює «ВИСОКА ТЕМПЕРАТУРА».
Для запобігання захвату частин одягу та волосся рухомими та обертаючими
частинами обладнання використовують спеціальний одяг (берети, нарукавники).
Приміщення для встановлення обладнання повинно задовольняти наступні
вимоги:
- можливість виконання ремонту та огляду машини, для чого між стінкою та
машиною повинен бути прохід шириною не менше 0,8 м;
- водостійка підлога;
- наявність силового електричного вводу та контуру заземлення.
При розміщенні виробничого устаткування не повинно залишатися місць, не
доступних для миття і санітарної обробки. Виробниче устаткування не повинно
загороджувати віконні отвори і знижувати освітленість робочих місць.
При розміщенні технологічного устаткування повинні додержуватися такі
норми проходів і відстаней:
- відстань між устаткуванням і стіною (за наявності робочих місць між ними)
не менше ніж 1,4 м, за відсутності їх – не менше ніж 1,0 м;
- відстань між частинами устаткування, що виступають, з урахуванням
одностороннього проходу – не менше ніж 0,8 м;
- відстань між частинами устаткування, що виступають, де не потребується їх
ремонт і не передбачається рух людей – не менше 0,5 м;
- відстань від верху устаткування до низу балок (при установленні поміж
балками) – не менше ніж 0,2 м;
- відстань між устаткуванням при установленні його фронтами одно до другого
– не менше ніж 1,5 м;
79
- проходи між устаткуванням для обслуговування і ремонту, а також проходи
між устаткуванням і стінами шириною не меншою ніж 1,0 м, за наявності робочих
місць між ними – 1,4 м.
Органи керування виробничим устаткуванням повинні розташовуватись у
робочій зоні так, щоб не утрудняти виконання технологічних операцій, приводитись
у дію зусиллями, що не перевищують встановлених відповідними нормами.
Мінімальна довжина робочого місця повинна бути 0,8 м на одного працюючого,
при використанні допоміжних пристроїв (підносів, ящиків тощо) – не менша 1,4 м.
Сигнальні лампи на розподільних щитах біля робочих місць повинні мати
написи, що зазначають характер сигналу.
Сигнально-попереджувальне пофарбування небезпечних елементів
технологічного устаткування повинно відповідати вимогам ДСТУ 2586-94.
Обслуговуючий персонал повинен: виконувати інструкції з охорони праці та
пожежної безпеки; не залишати робоче місце при працюючій машині чи механізмі;
курити і вживати їжу тільки в спеціально відведених і обладнаних для цього місцях;
слідкувати за чистотою робочого місця і проходів; у разі нещасного випадку
терміново звертатись у медпункт і повідомляти завідувача дільниці чи начальника
цеху про травму.
Об’єм виробничих приміщень на кожного працюючого повинен бути не
менший ніж 15 м3, а площа не менша ніж 4,5 м2.
У цехах, що виробляють харчові продукти і приміщеннях санітарного блоку,
панелі стін і колони повинні бути облицьовані глазурованою плиткою або
пофарбовані масляною фарбою світлих відтінків на висоту не менше ніж 2,0 м.
3.6 Аналіз шуму та вібрації
Шум, який утворює устаткування відділення, має середньої частоти.
Основними джерелами шуму та вібрації є: електродвигуни, робочі органи машин,
зубчасті передачі вузлів приводів, підшипникові вузли, подача теплових та
охолоджуючих агентів, подача та процес миття обладнання та безпосередньо сам
процес обробки. Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого
80
шуму, ультразвуку та інфразвуку» допустимий рівень шуму складає 80 дБ. Значення
виробничого шуму в межах норми.
Рівень вібрації не повинен перевищувати 92 дБ за ДСН 3.3.6.039-99 «Державні
санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації».
Для зниження вібрації все обладнання встановлене на опори.
3.7 Розрахунок віброізоляції
Було встановлено, що під час пуску декантера і виходу його на робочу
швидкість, що складає близько 8 хв, перевищення вібраційної швидкості на робочих
місцях збільшується приблизно від трьох до чотирьох раз. Вібрація передається
будівельним конструкціям. У зв’язку з цим машини необхідно встановити на
вібраційні ізолятори, отже розрахуємо віброізоляцію декантера із забезпеченням
допустимих параметрів вібрації. Для віброізоляції використаємо гуму.
Дані свідчать, що на робочих місцях на частоті �� = 63 Гц віброшвидкість
складає �� = 0,06 ÷ 0,08 м/с. Допустима віброшвидкість, відповідно до ДСН
3.3.6.039-99 «Санітарні норми виробничої загальної і локальної вібрації», не повинна
перевищувати �� = 0,02 м/с.
1 Декантер оснащуємо 4-ма гумовими вібраційними ізоляторами, що
виготовлені із гуми марки 3311 з розрахунковою статичною напругою в пружному
матеріалі амортизатора �� = 30 Н/см2 з динамічним модулем пружності гуми ��д =
250 Н/см2. Вага машини �� = 18345 Н Р.
2 Визначаємо площу поперечного перетину усіх вібраційних ізоляторів:
�� 18345
�� = = = 612 см2, (3.1)
�� 30
3 Площа одного вібраційного ізолятора:
�� 612
��в = = = 153 см2, (3.2)
4 4
81
4 Сумарна жорсткість вібраційного ізолятора:
�� 18345
�� = 4��2 · ��2
0 = 4 · 3,142 · 122 = 106202 Н/см2, (3.3)
�� 9,81
де �� – припустима частота власних вертикальних коливань, �� = 12 Гц;
�� – прискорювання вільного падіння, �� = 9,81;
4 Визначаємо робочу висоту кожного вібраційного ізолятора:
�� 612
��р = ��д = 250 = 1,44 см. (3.4)
�� 106202
5 Приймаємо ��р = 2 см і перетин вібраційного ізолятора – квадрат зі стороною
�� = 13 см, тоді ��в = 169 см2.
6. Визначаємо повну висоту віброізолюючого матеріалу:
�� 13
�� = ��р + = 2 + = 3,7 см. (3.5)
8 8
Приймаємо �� = 4 см.
6 Визначаємо фактичну жорсткість прийнятих гумових вібраційних ізоляторів:
�� 612
��ф = ��д = 250 = 38250 Н/см2 . (3.6)
�� 4
7 Визначаємо фактичну частоту власних коливань віброізольованого робочого
місця по формулі:
1 �� 1 9,81
��оф = √ (��ф ) = √ (38250 ) = 17,95 Гц. (3.7)
2π �� 2 · 3,14 18345
82
8 Визначаємо коефіцієнт передачі для частоти 63 Гц, на якій зареєстровано
перевищення вібраційної швидкості по формулі:
1 1
�� = = = 0,166. (3.8)
�� 63
2 ( ) − 1 2 ( ) − 1
��оф 17,95
9 Розрахункове значення вібраційної швидкості віброізольованого робочого
місця:
��0 = �� · �� = 0,08 · 0,166 = 0,0133 м/с. (3.9)
Допустиме значення вібраційної швидкості віброізольованого робочого місця
��0 = 0,02 м/с.
Таким чином, параметри вібраційних ізоляторів вибрані правильно, що
підтверджується розрахунком.
Загальний вид вибраного вібраційного ізолятора фірми Vibrostop TSZ показано
на рис. 3.1.
Рисунок 3.1 – Загальний вид вибраного віброізолятора Vibrostop TSZ
Параметри віброізолятора показані на ри. 3.2.
83
Рисунок 3.2 – Параметри вібраційного ізолятора
3.8 Аналіз механічних небезпек
На рисунку 3.3 представлені приклади небезпечних зон.
Рисунок 3.3 – Приклад небезпечних зон
84
Механічними небезпеками являються:
- защемлення; порізи; закручування; затягування; отримання садна; викид
продукту і деталей декантера; втрата стійкості.
Зона 1: ремені; шківи; датчик статичного току; обертаючий кулачок індикатору
швидкості обертання ротора.
Небезпеки: затягнення рук, інших частин тіла та одягу; отримання травм у
вигляді садна. подряпин; викиду кришки корпусу в результаті її неправильної
установки; викид деталей декантера.
Зона 2: ремені; шківи; датчик статичного току і обертаючий кулачок індикатору
швидкості обертання ротора на виході із редуктора.
Небезпеки: затягнення рук, інших частин тіла та одягу; отримання травм у
вигляді садна. подряпин; викиду кришки корпусу в результаті її неправильної
установки; викид деталей декантера.
Зона 3: шестерні редуктора приводу вивантажувального шнеку декантера.
Небезпеки: затягнення рук, інших частин тіла та одягу отримання травм у
вигляді садна; викид деталей декантера; викид масла і опіку ним.
Зона 4: скребки, що обертаються з низькою швидкістю.
Небезпека отримання травм у вигляді садна при викиду продукту.
Зона 5: ротор
Небезпеки: затягнення; отримання травм в вигляді садна; викид деталей
декантера в процесі розділення продукту із-за зміни направлення і швидкості
обертання ротора в результаті порушень, допущених при монтажі електричної
системи або неправильного підключення електродвигуна.
Зона 6: область ротора зі сторони виходу рідкої фази.
Небезпеки: пошкодження від викиду рідкої фази.
Зона 7: область ротора зі сторони вивантаження твердого осаду.
Небезпеки: пошкодження від викиду твердого осаду.
Зона 8: труба живлення.
Небезпеки: затягнення рук при можливості обертання труби, як результат
можливого тертя між деталями ротора і труби живлення за рахунок забруднення.
85
Зона 9: обертаюча гідравлічна муфта; зовнішні ребра охолодження
електродвигуна; шківи; ремені.
Небезпеки: порізи і затягнення; викид кришки корпусу і других деталей
декантера при їх неправильному монтажі.
Для недопущення виникнення механічних небезпек конструкція декантера
відповідає вимогам безпеки промислових центрифуг ДСТУ EN 12547:2016. В
конструкції передбачено кожухи захисту від деталей, що швидко обертаються. Також
основою їх недопущення є дотримання персоналом вимог експлуатації і монтажу
обладнання, які вказані в паспорті обладнання. Недопущення персоналу до
експлуатації і обслуговування, який немає відповідної кваліфікації.
Висновок до розділу 3
При виготовленні виноматеріалів за прийнятою схемою використовується
різноманітне технологічне обладнання, яке може створювати шкідливі фактори . тому
в розділі розроблено:
- Аналіз небезпек та виробничої шкідливості на дільниці;
- Мікроклімат;
- Пожежна безпека;
- Електробезпека;
- Захист від обертаючих та рухомих частин обладнання;
- Аналіз шуму та вібрації;
- Розрахунок віброізоляції;
- Аналіз механічних небезпек.
86
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
Підсумками роботи є те, що було вивчено будову сучасних закордонних
декантерів – центрифуг, таких фірм як HAUS, GEA, Alfa-Laval. Було проаналізовано
їхню конструкцію і переваги над центрифугами ОГШ. На основі отриманих даних
було впроваджено в конструкцію центрифуги ОГШ найбільш раціональні зміни, а
саме було подовжено ротор центрифуги до ��/�� = 4 і впроваджено систему з двох
приводів. Подовження ротору сприяє збільшенню продуктивності машини і кращому
процесу центрифугування, а подвійний привід в свою чергу дозволяє регулювати
відношення обертання шнеку до ротора в великому діапазоні, це є необхідним коли
кількість твердої фази в речовині змінюється.
Зазначені вище зміни обґрунтовані розрахунками, а саме – продуктивність,
енергоємність, міцність та жорсткість обичайки, вібростійкість ротора, клино-пасова
передача та планетарний редуктор.
Також було розроблена технологія виготовлення відповідальної деталі «Вал»,
яка передає крутний момент від редуктора до шнеку.
Розроблено комплекс заходів з охорони праці. Проаналізовано та виявлено
небезпечні зони декантера, в яких можуть відбутися травмування обслуговуючого
персоналу. Розраховано та вибрано віброізолятори, які дозволяють машині
працювати в допустимих межах поширення віброшвидкості.
87
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Рвачов В.В., Гуртовий М.В. Технологічне обладнання харчових виробництв.
Механічне обладнання. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних
закладів. – О.: Астропринт, 2005. – 348 с.
2 Боровик А.І. Монтаж, діагностика, ремонт технологічного обладнання,
навчальний посібник: - Черкаси: ЧДТУ. – 2006 р. – 311 с.
3 П.С. Берник, З.А. Стоцько, І.П. Паламарчук, В.В. Яськов, І.А. Зозуляк.
Механічні процеси і обладнання переробного та харчового виробництва. – Львівська
політехніка, 2004р.
4 Малежик І.Ф. Процеси та апарати харчових виробництв . – К.: НУХТ, 2003. –
400 с.
5 Домарецький В.А., М.В. Остапчук, А.І. Українець. За ред. А.І. Українця.
Технологія харчових продуктів. Підручник для студентів вузів. – К.: НУХТ, 2003. –
572 с.
6 Ванін В.В., Бліок А.В., Гнітецька Г.О. Оформлення конструктторської
документації: Навч. посіб., 3-є вид. – К.: Каравела, 2004. – 160 с.
7. Практикум з годівлі сільськогосподарських тварин / І.І. Ібатуллін, Ю.О.
Панасенко, В.К. Кононенко – К.; Вища освіта, 2003. – 432 с. ISBN 966-8081-06-4
8 Богомолов О.В., Гурський П.В., Богомолова В.П. Курсове та дипломне
проектування обладнання переробних і харчових підприємств: Навч. посібник для
студ. вищих навч. закл. – Х.: Еспада, 2005. – 429 с.
9 Закалов О.В., Закалов І.О, Технологічне обладнання харчових виробництв. –
Тернопіль, 2000. – 406 с.
10 Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Технологічне
обладнання харчових виробництв та галузі» для студентів денної та заочної форм
навчання освітньо-професійного рівня бакалавр за напрямом підготовки 6.050503
«Машинобудування» /Укладачі: А.Л. Яцук – Дніпродзержинськ, ДДТУ, 2015. – с. 35.
11 Методичні рекомендації до практичних занять з дисципліни: «Технологічне
обладнання харчових та торгівельних підприємств» для здобувачів освітнього
88
ступеня бакалавр зі спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» освітньо-
професійної програми «Обладнання харчових, торгівельних та машинобудівних
підприємств» всіх форм навчання /Укладачі В.І. Осипенко, О.В. Батраченко Л.М.
Мізнік, М.В. Хандюк – Черкаси: ЧДТУ, 2021. – 78 с.
12 Малащенко В.О., Янків В.В. Деталі машин. Проектування елементів
механічних приводів: Навчальний посібник. Львів: – 1478 “Новий Світ 2000”– 2018.
–264 с.
13 Методичний посібник щодо написання та захисту кваліфікаційної роботи
бакалавра для здобувачів освітнього ступеню бакалавр спеціальності 133 «Галузеве
машинобудування» освітня програма «Обладнання харчових, торгівельних і
машинобудівних підприємств» [Електронний ресурс] / [упоряд. Василь Осипенко,
Олександр Батраченко, Лариса Мізнік, Микола Хандюк ]; М-во освіти і науки
України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 45 с.