Підвищення надійності роботи екструдера  зернового е-500

Шиман, Володимир Владиславович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8738
Title:	Підвищення надійності роботи екструдера зернового е-500
Authors:	Філімонова, Надія Вікторівна Шиман, Володимир Владиславович
Keywords:	зерновий екструдер;розрахунок конструкції
Issue Date:	11-Jun-2023
Abstract:	Мета: підвищення надійності роботи екструдера зернового Е-500 шляхом внесеня низки змін до конструкції його окремих вузлів. Результати роботи та їх новизна: виконано техніко-економічне обґрунтування проекту, проведено опис процесу екструзії, принцип дії екструдерів їх види, описано принцип роботи технологічної лінії по виготовленню балансуючих кормових добавок та конструкцію вдосконаленого екструдера зернового Е-500. Було проведено огляд відомих літературних джерел та виконано аналіз конструкцій вузлів екструдера. Визначено задачу, що потребує вирішення – підвищення надійності роботи машини з метою зменшення необхідних експлуатаційних витрат. Виконано технологічний та кінематичний розрахунки. Розроблено заходи з охорони праці. Практичне значення отриманих результатів. Рекомендовано впровадити результати дослідження в виробництво на машинобудівному підприємстві.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8738
Appears in Collections:	133 Галузеве машинобудування (Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
КРБ Шиман.pdf Restricted Access	Обсяг роботи. Бакалаврська кваліфікаційна робота складається із вступу, 3 розділів, висновку, списку використаних джерел, що включає 7 найменуваннь. Роботу викладено на 60 сторінках, містить 16 рисунків, 14 таблиць, кількість креслень формату А1 – 5.	1.43 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
(повне найменування вищого навчального закладу)  
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування 
(повна назва факультету) 
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління 
(повна назва кафедри) 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
до кваліфікаційної роботи бакалавра 
 
на тему: ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ РОБОТИ ЕКСТРУДЕРА  
ЗЕРНОВОГО Е-500 
 
 
Перший (бакалаврський) 
(освітньо-кваліфікаційний рівень) 
 
ГМ92.133023.000.000 ПЗ 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти  
4 курсу, групи ГМ-92 
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування 
       (шифр і назва спеціальності) 
Комп’ютеризовані технології проектування та 
експлуатаці спеціалізованого обладнання 
      (освітня програма) 
    Володимир ШИМАН 
(ім’я та прізвище) 
Керівник Надія ФІЛІМОНОВА 
      (ім’я та прізвище) 
Рецензент Олена ЛІТОВЧЕНКО 
       (ім’я та прізвище) 
 
 
 
 
 
 
 
Черкаси 2023 
 
 
 
  2 
 
РЕФЕРАТ 
 
Обсяг роботи. Бакалаврська кваліфікаційна робота складається із вступу, 3 
розділів, висновку, списку використаних джерел, що включає 7 найменуваннь. 
Роботу викладено на 66 сторінках, містить 16 рисунків, 14 таблиць, кількість 
креслень формату А1 – 5. 
Мета: підвищення надійності роботи екструдера зернового Е-500 шляхом 
внесеня низки змін до конструкції його окремих вузлів. 
Результати роботи та їх новизна: виконано техніко-економічне 
обґрунтування проекту, проведено опис процесу екструзії,  принцип дії 
екструдерів їх види, описано принцип роботи технологічної лінії по 
виготовленню балансуючих кормових добавок та конструкцію вдосконаленого 
екструдера зернового Е-500.  
Було проведено огляд відомих літературних джерел та виконано аналіз 
конструкцій вузлів екструдера. Визначено задачу, що потребує вирішення – 
підвищення надійності роботи машини з метою зменшення необхідних 
експлуатаційних витрат. 
Виконано технологічний та кінематичний розрахунки. Розроблено заходи з 
охорони праці.  
Практичне значення отриманих результатів. Рекомендовано впровадити 
результати дослідження в виробництво на машинобудівному підприємстві. 
Ключові слова: екструдер зерновий, технологічні параметри екструдера 
зернового, розрахунок конструкції шпиндельного вузла екструдера зернового. 
 
  3 
 
ABSTRACT 
 
Scope of work. The bachelor's thesis consists of an introduction, 3 chapters, a 
conclusion, a list of used sources, which includes 7 titles. The work is laid out on 66 
pages, contains 16 figures, 14 tables, the number of drawings in A1 format is  5. 
Purpose: to increase the reliability of the E-500 grain extruder by making a 
number of changes to the design of its individual units. 
The results of the work and their novelty: the technical and economic 
substantiation of the project was carried out, a description of the extrusion process was 
carried out, the principle of operation of extruders and their types, the principle of 
operation of the technological line for the production of balancing feed additives and the 
design of the improved E-500 grain extruder were described. 
A review of known literary sources was conducted and an analysis of the 
designs of the extruder assemblies was performed. The problem that needs to be solved 
is determined - increasing the reliability of the machine in order to reduce the necessary 
operating costs. 
Technological and kinematic calculations were performed. Labor protection 
measures have been developed. 
Practical significance of the obtained results. It is recommended to implement 
the results of the research into production at the machine-building enterprise. 
Keywords: grain extruder, technological parameters of a grain extruder, 
calculation of the design of the spindle assembly of a grain extruder. 
 
  4 
 
ЗМІСТ 
 
С 
ВСТУП            5 
1. КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ        7 
1.1 Техніко-економічне обґрунтування проекту     7 
1.2 Опис екструдера зернового Е-500       8 
1.2.1. Опис процесу екструзії,  принцип дії екструдерів їх види   8 
1.2.2 Опис технологічної лінії по виготовленню  
білково-вітамінних добавок          12 
1.2.3 Загальний опис конструкції машини      14 
1.3 Монтаж екструдера та технічне обслуговування     18 
1.4 Розрахунок конструкції шпиндельного вузла     27 
1.4.1 Розрахунок навантажень на шпиндельний вузол    27 
1.4.2  Розрахунок клинопасової передачі       32 
1.4.3 Розрахунок  валу шпинделя        38 
1.4.3.1 Розрахунок і побудова епюр навантажень на вал    38 
1.4.3.2 Розрахунок вала на статичну міцність      45 
1.4.3.3 Рохрахунок вала на опір втоми       46 
1.4.4 Розрахунок  підшипників шпинделя      48 
2. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ         52 
2.1 Вибір матеріалу деталі         52 
2.2 Вибір заготовки           52 
2.3 Розробка маршруту обробки деталі «корпус»     53 
2.4 Технічні характеристики металооброблюваних  верстатів   54 
3. РОЗДІЛ З ОХОРОНИ ПРАЦІ        57 
ВИСНОВОК           65 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ       66 
 
  5 
 
ВСТУП 
 
На сьогодні в Україні використання екструдерів у кормовиробництві 
дозволяє збільшити добові прирости худоби на 50-60%, а добові надої - в 1,5-1,7 
рази. При цьому захворюваність тварин зводиться до мінімуму, оскільки корм 
повністю стерилізується. 
Екструдований корм необхідний для відгодівлі молодняка (свиней, коней, 
корів, биків, кроликів тощо), птиці (курей, гусей, качок, індиків) та риби. 
Екструдери використовуються на страусиних фермах, звірофермах і рибних 
господарствах для приготування комбікормів. 
Корм легше засвоюється організмом після обробки, оскільки більшу 
частину роботи шлунку вже виконала техніка. Це означає, що тварина витрачає 
вдвічі менше енергії на переробку корму. Як результат, однакова кількість корму 
може збільшити масу тіла до 40%, виробництво молока до 35% і виробництво 
яєць до 30%. 
Зернові екструдери призначені для перетворення зернового корму в більш 
зручну та корисну форму для годівлі худоби, птиці та риби. Вони ідеально 
підходять для переробки зернових і бобових культур, таких як кукурудза, 
пшениця, жито, овес і горох. 
Екструзія - найефективніший спосіб підвищення поживної цінності 
зернових і бобових культур у кормах. Під час процесу приготування корму зерно 
піддається короткочасному, але дуже сильному механічному впливу: високі 
температури 110-180°C, тиск 50 бар і сили, що діють на робочий орган 
екструдера, спричиняють структурні, механічні та хімічні зміни в інгредієнтах 
корму.  
Під час процесу екструзії крохмаль розщеплюється на моносахариди, 
шкідлива мікрофлора знезаражується, а вітаміни та амінокислоти, що містяться в 
зерні, майже повністю зберігаються завдяки короткому процесу. На процес 
  6 
 
екструзії також практично не впливає вологість продукту, що переробляється, або 
наявність насіння інших культур. Це означає, що відмінний корм для домашніх 
тварин можна виробляти без необхідності сушіння і сортування.  
  7 
 
1. Конструкторський розділ 
 
1.1 Техніко-економічне обґрунтування проекту 
 
Екструдер, як відомо, внаслідок свого інтенсивного діяння на оброблювану 
сировину, дозволяє замінити цілу низку машин, що виконують основні 
технологічні операції – подрібнення, змішування, пластифікацію, пресування. Це 
обумовлює високу економічну рентабельність використання екструдерів. Але в 
той же час екструдерам властиві недоліки, які звертають на себе значну увагу. До 
них відносяться – висока енергоємність процесу, низька довговічність та висока 
вартість конструкції. Вирішення вказаних проблемних задач дозволить підвищити 
технічний рівень екструдерів і, зважаючи на їх широке використання, - заощадити 
значні матеріальні ресурси.  
Задля досягнення суттєвого підвищення технічного рівня екструдерів 
доцільно обрати той тип конструкції, який найбільш сприятиме поставленій меті. 
Але обґрунтоване порівняння відомих конструкцій ускладнене через те, що на 
даний час відсутні  відповідні критерії оцінки та недостатньо систематизовано 
відомості про властивості конструкцій. 
Таким чином, видом конструкції екструдера, найбільш перспективної для 
подальшого вдосконалення (або найбільш технічно досконалої на даний час), є 
саме одношнековий екструдер, який, до того ж, є найбільш поширеним у 
практичному використанні. З огляду на це  було проведено системний аналіз 
конструкції одношнекового екструдера з метою визначення можливих напрямків 
її вдосконалення. 
  8 
 
1.2 Опис розроблюваного апарату 
 
1.2.1. Опис процесу екструзії,  принцип дії екструдерів їх види 
 
Екструзія  - короткочасний високотемпературний процес, який з успіхом 
використовується як в харчовій так і в комбікормовій промисловості. Принцип дії 
екструдерів визначається самою сутністю технологічного процесу екструзії.  
Екструзія — складний фізико-хімічний процес, який проходить під дією 
механічних сил при умові присутності вологи і високої температури. 
 Оброблюваний продукт нагрівається за рахунок переведення механічної 
енергії в тепло, що виділяється при подоланні внутрішнього тертя і пластичної 
деформації продукту (автогенний режим роботи)  або за рахунок зовнішнього 
нагріву (політронний режим роботи). 
Змінними параметрами процесу екструзійної  обробки є склад сировини, її 
природа, вологість. У процесі екструзії можливі зміни температури, тиску, 
тривалості та інтенсивності впливу на сировину. Відомі три основні методи 
екструзії - це холодна формовка, теплова обробка і формування і так звана 
«гаряча» екструзія. 
Принцип дії  і конструкція екструдера наведено на рисунку 1.1. 
Екструдер складається з рами 1, ротора 2, гвинтової частини 3, приводу 4, 
бункера 5, живильника 6, отсекателя 7, системи подачі води 8, ящик управління 9. 
Рама 1 являє собою зварену конструкцію. На ній встановлений 
електродвигун приводу, передає обертання ротору через клиноременну передачу. 
 
  9 
 
 
 
Рисунок 1.1 - Загальний вигляд екструдера 
 
 Ротор  служить для передачі обертального руху гвинтової частини 3 від 
електродвигуна приводу 4 і складається з корпусу 10, вала 11с підшипниками 52, 
53 і 54. Для регулювання осьового зазору в підшипнику 52 служить гайка 55, яка 
стопориться двома планками 56. Пробки 57 і 58, 69 служать відповідно для 
заливки і зливу масла. Рівень масла в роторі контролюється маслоуказателем 59. 
Трубка 60 служить для перепуску масла прокачуваного підшипником 52. 
Гвинтова частина призначена для транспортування, дроблення, 
перемішування перероблюваного продукту. 
Гвинтова частина при складанні для переробки зерна (рис.4) складається з  
  10 
 
гвинтів 12 (1 шт.), 13 (5 шт.), підпірних шайб 14 (1 шт.), 15 (3 шт.), 
компенсаційних шайб 16, зібраних на валу 11 і стягнутих наконечником 17 з 
лівою різьбою, вхідного 18, проміжних 19, вихідного 20 стаканів, стягнутих 
хомутами 21. 
У стакани 18, 19 вбудовані гільзи 22,51,23. Гільза 51 має отвір під клапан 
34, на останньому проміжному стакані встановлений датчик температури 35. 
Вихідний стакан 20 має різьбовий отвір, в якому встановлена гайка 24 з 
вихідною втулкою 25. Стакан 18 і гільза 22 мають суміщені отвори для установки 
приймальної воронки 26. 
Передача крутного моменту від валу 11 вінтам12,13 і шайбам 14,15,16 
здійснюється через шпонки 27, 28, 29. На внутрішній поверхні гільз 22,23,51 
виконані поздовжні ребра для забезпечення руху маси уздовж осі гвинтової 
частини. 
Для виключення провороту стаканів відносно один одного передбачені 
штифти 30.Вінти 31 служать для осьової фіксації гільз 22,23,51. 
У районі підпірних шайб встановлені кільця 32,33. 
На вхідному стакані 18 розміщений клапан 34 служить для вприску води в 
гвинтову частину. 
Для реалізації процесу екструзії застосовується шнековий екструдер, 
основним робочим органом якого є шнек спеціальної конструкції що обертається 
в циліндричному корпусі. На виході з корпусу встановлена  формоутворюючих 
матриця.   
Характерними особливостями конструкції робочої частини екструдера є те, 
що камери й шнеки змонтовані відповідно до поставлених технологічними 
завданнями. Відрізняють завантажувальну камеру, в яку вводиться сировину і 
різні добавки, закриті камери з отворами для вимірювання температури і тиску, а 
також для введення рідких добавок і відбору проб. На шнеки можуть 
  11 
 
встановлюватися різні елементи, що дає можливість створювати додатковий опір 
переміщенню продукту і перемішувати його в процесі переміщення. 
Робочу частину екструдера з урахуванням стадій процесу обробки можна 
умовно розділити на три зони: 
I - зона прийому сировини;  
II - зона пластифікації і стиснення;  
III - зона випресовування продукту.  
Існує цілий ряд конструкцій робочої частини шнекових екструдерів:  
а) Одинарні шнеки, в тому числі:  
 - циліндричний шнек з постійним кроком; 
- циліндричний шнек зі змінним кроком;  
- наявність гвинтової лінії в кожусі шнека;  
- конічний шнек;  
- конічний шнек з кроком, що зменшується до виходу з екструдера.  
б) Здвоєні шнеки, що не входять в зачеплення, в тому числі:  
- шнеки, що обертаються в одному напрямку;  
- шнеки, що обертаються в різних напрямках.  
в) Здвоєні шнеки, що входять у зачеплення, в тому числі:  
- шнеки, що обертаються в одному напрямку і самоочищаються;  
- шнеки, що обертаються в різних напрямках і частково  самоочищаються. 
Принцип дії екструдерів полягає в тому, що в частинках зерна, розміщених 
в закритій камері, при нагріванні за рахунок випаровувань вологи, що мається на 
них, зростає внутрішній тиск. Миттєва розгерметизація камери призводить до 
розширення пароповітряної суміші і викликає збільшення обсягу частинок зерна. 
 
 
 
  12 
 
Робоча частина екструдеру складається з набору шнеків 1 (рис. 1.2 ), між 
якими в певній послідовності розміщені підпірні шайби 2,  
 
 
Рисунок 1.2 – Робочий орган екструдера 
 
набір шнеків і шайб кріпиться на шпильці 3 з допомогою болта з конусної 
голівкою 4.  Внутрішня поверхня робочої частини гільз 5 має поздовжні канали, 
що виключають обертання продукту в процесі його переміщення. На виході 
кожуха вбудована зазвичай конусна гайка 6 з отвором. Температура продукту що 
переробляється регулюється зміною зазору між конусами болта кріплення шнеків 
і вихідний гайки, або зміною діаметра вихідного отвору. 
 
1.2.2 Опис технологічної лінії по виготовленню білково-вітамінних добавок 
 
Балансуючі кормові добавки - це однорідні суміші подрібнених до 
необхідної крупності високобілкових кормових засобів і мікродобавок. 
Виробляються вони за науково обгрунтованими рецептами і використовуються 
для приготування комбікормів на основі зернофуражу. За своїм призначенням 
вони можуть бути білковими, білково-вітамінними (БВД) і білково-вітамінно-
мінеральними (БВМД) та запроваджуються до складу основної концентратної 
(зернофуражних) суміші в кількості від 5 до 25% за масою, залежно від потреби 
  13 
 
конкретного виду статево-віковою і виробничої групи тварин у поживних 
речовинах і утримання їх в основних кормах і добавках.  
Згодовування тваринам балансують добавок (БВД і БМВД) в чистому 
вигляді не допустимо.   
 З метою поповнення нестачі протеїну в раціонах жуйних тварин 
виробляються кормові добавки з включенням до них карбаміду  
і амонійних солей. Методом екструзії виробляється кормова добавка, що 
містить близько 600 г перетравного протеїну в 1 кг. Технологія виробництва 
добавки полягає у змішуванні 75-85% подрібненого зерна (кукурудза, ячмінь та 
ін) з 10-25% карбаміду і 5% бентоніту. 
Існує безліч компоновок ліній по виготовленню БВД, компоновки 
проектуються під конкретного замовника, його потреби, розміри приміщень і т.д.  
Розглянемо одну з таких технологічних схем. 
Зернова сировина поступає в зерноочисний сепаратор 1, де відділяються 
домішки після чого потрапляє в електромагнітний сепаратор 2, для відділення 
металевих домішок. Далі зернова сировина потрапляє в оперативні бункера 3, з 
яких подається в дробівку 4, і подається в перед дозаторні бункера. Висівки 
потрапляють в оперативний бункер 3, з якого в просіювальну машину 5 і 
електромагнітний сепаратор, потім подаеться в перед дозаторний бункер. Сіль і 
премікси проходять через просіювальну машину, магнітний захист 13, і дробівку, 
потім ідуть в перед дозаторні бункера. 
З перед дозаторних бункерів бентоніт, карбоміт,премікси,сіль і висівки 
подаються в багатокомпонентний дозатор 7, з якого в змішувач 8, потім в 
оперативні бункера з яких сировина подається на екструдери 9, із екструдерів 
потрапляє в охолоджувач 10, і дробівку. 
   Далі БВД потрапляє на фасувальну лінію. 
  14 
 
1.2.3 Загальний опис конструкції машини 
 
Екструдер  марки Е-500 призначений для виробництва комбікормів для 
сільськогосподарських і свійських тварин, птиці і риби, а також для виготовлення 
повножирного шроту сої, ріпаку та соняшнику з підвищеною засвоюваністю та 
очищенням від шкідливих мікроорганізмів і речовин. 
 Екструдер дозволяє переробляти зерно та крупу пшениці, жита, кукурудзи, 
ячменю, гороху, бобів сої та ріпаку, соняшнику, відходів м'ясопереробки.   
В верхній частині екструдера (рис. 1.3, рис. 1.4) встановлено 
накопичувальний бункер з похилими бічними стінками поз.1. Бункер необхідний 
для створення запасу сировини що забезпечує безперебійну роботу машини 
протягом 1-2 годин, в залежності від виду сировини. Для візуального контролю 
кількості сировини в бункері встановлені 2 оглядові вікна поз.2.  Під бункером 
встановлений шнековий живильник поз.3,  який подає сировину з бункера в 
воронку поз.4 робочого органу екструдера.    
 Живильник має електричну схему керування швидкістю обертання шнека 
поз.5, що дає можливість регулювати величиною подачі сировини живильником з 
пульта керування машиною поз.6. В якості приводу шнекового живильника 
використаний мотор-редуктор NMRV075 італійської фірми MOTOVARIO поз.7, 
що має можливість регулювання частоти обертання через електричну схему.  
Робочий орган екструдера поз. 8 складається з набору шнеків і гріючих 
шайб що затиснуті на валу. Сам робочий орган тримається на шпиндельному 
вузлі поз. 9 консольно. Набір шнеків і шайб набраний на вихідному кінці 
шпиндельного вузла.   
Головний привід екструдера це електродвигун поз.10 потужністю 55 кВт.  
Електродвигун передає обертовий момент через клиноремінну передачу поз.11 на 
шпиндельний вузол поз.9. Електродвигун встановлений на рамці натяжного 
  15 
 
пристрою поз.12, що дає змогу контролювати натяг ременів клиноремінної 
передачі. Клиноремінна передача закрита захисним кожухом поз.19. 
 Після шнекового живильника встановлена приймаюча воронка робочого 
органу поз.4. В воронці встановлений магнітний уловлювач поз.13, який вловлює 
інородні металічні предмети, що можуть випадково потрапити в сировину. На 
виході робочого органу встановлений відкидний відсікач екструдату поз.14.  
Відсікач встановлений на поворотному кронштейні поз.15 і має свій приводний 
електродвигун поз.16. 
 
                                   
 
 
Рисунок 1.3 – Загальний вид екструдера типу Е 500. 
  16 
 
 
Рисунок 1.4 – Загальний вид екструдера типу Е500 
  17 
 
В робочий орган подається вода під примусовим вприском через клапан 
поз.17, вода надходить з загальної мережі водопостачання. Для очистки води, 
виміру і регулювання подачі води встановлена система подачі води поз.18. Також 
в робочому органі встановлено електричні датчики виміру температури поз.20.  
Всі схеми запуску електродвигунів, електронні схеми керування і контролю 
екструдера встановлені в електрошафі поз.6. Всі вузли екструдера закріплені на 
складній зварній рамі поз. 21.  
 Загальні технічні характеристики екструдера Е-500: 
Продуктивність при переробці зернових і гороху, до кг/год 500 
Продуктивність при переробці сої, до кг/год 500 
Продуктивність при переробці відходів тваринництва, до кг/год 250 
Потужність встановлена, кВт/год 92,5 
Довжина, мм 2500 
Ширина (з відсікачем), мм 2600 
Висота, мм 2000 
Вага, кг 2200 
Гарантійний строк експлуатації швидкозношуваних деталей, 
400 
годин 
12 
Гарантійний строк експлуатації, місяців 
 
зернова, соєва, 
Комплектації: 
універсальна 
 
  18 
 
1.3 Монтаж екструдера та технічне обслуговування 
 
Прес шнековий екструдер розрахований на тривалий термін експлуатації. 
Частковий знос вузлів і деталей, які безпосередньо прилягають до 
перероблюваної сировини настає після переробки близько 600 тонн насіння. Він 
може настати набагато раніше при переробці споживачем сировини дуже низькою 
олійності і підвищеної засміченості (з піском, піщаним пилом та іншими 
твердими домішками). 
 
 
 
 
Рисунок 1.5- Екструдер Е-500 А 
 
Монтаж екструдера 
 Екструдер має бути встановлений на рівній горизонтальній площадці на 
підлозі або на бетонному фундаменті з ухилом не більше 5мм на довжині 
  19 
 
1м. При цьому перед гвинтовою частиною повинен бути вільний простір не 
менше 1000мм. 
 Висота розміщення екструдера над нульовою позначкою може бути різною 
в залежності від розташування систем подачі вихідної суміші та відведення 
кінцевого продукту. 
 До екструдеру повинні бути приєднані системи, що подають вихідний 
продукт, (воду при переробці зернових) приймачі готового продукту і 
вентиляція. 
 Перед введенням в експлуатацію перевірити наявність масла в роторі 
екструдера і в редукторі приводу живильника. 
Технічне обслуговування 
Чітке виконання правил і вказівок з технічного обслуговування забезпечує 
постійну справність екструдера. 
Для екструдера передбачаються наступні види технічного обслуговування: 
щоденне (ЕО), щотижневе (Т01), один раз на три місяці (Т02) і один раз на шість 
місяців (ТОЗ). 
При щоденному технічному обслуговуванні (ЕО): 
1) перед початком зміни необхідно виконати наступні роботи: перевірити 
затягування штуцера термометра, гайок хомутів, кріплення гвинтової частини до 
корпусу ротора; 
2) перевірити відсутність сторонніх предметів на поверхні магнітоуловителя; 
3) перевірити стан отвору вихідного пристрою, в отворі не повинно бути залишків 
суміші та інших сторонніх предметів; 
4) перевірити справність і наявність інструменту; 
5) черговому електрику перевірити заземлення екструдера, надійність монтажних 
проводів; 
6) перевірити наявність масла в роторі і мастила в підшипниках. 
 
  20 
 
7) Перевірити наявність тиску у водопровідній мережі. 
При щотижневому технічному обслуговуванні (Т01) необхідно: 
1) перевірити натяг ременів приводу. Стріла прогину повинна бути не більше 10 + 
1 мм при навантаженні 40Н (4кгс); 
2) розібрати гвинтову частину. Якщо зйом стаканів і гвинтів утруднений, 
використовувати для їх демонтажу знімач; 
3) при зносі витків гвинтів з одного боку до товщини витка в середній його 
частині менше 6 мм, перевернути відповідну секцію незношеного стороною 
вперед по ходу продукту. При зносі з двох сторін замінити гвинт. 
4) при зносі шайб більше 1 мм на діаметрі або при наявності на шайбах тріщин і 
забоїн замінити шайби; 
5) при зносі виступів гільз на довжині 30мм на глибину 2 ... Змм гільзу  
необхідно замінити; 
6) зібрати гвинтову частину і перевірити затягування болтів кріплення вузлів; 
7) провести роботи по ЄВ. 
 Один раз на три місяці (Т02): 
1) зняти захисний кожух  і перевірити надійність кріплення шківів; 
2) перевірити розміщення шківів відносно один одного, торці повинні 
розміщуватися в одній площині (зміщення не більше 2мм); 
3) встановити захисний кожух; 
4) перевірити затягування всіх болтів; 
5) черговому електрику перевірити стан заземлення та зробити огляд 
електрообладнання; виконати роботи з Т01. 
 Один раз на шість місяців (ТОЗ): 
1) зробити заміну масла в роторі. Масло трансмісійне 80 W 90. Рівень масла - вісь 
ротора. 
2) демонтувати ведений шків і кришку, замінити мастило в підшипнику 14 (Літол 
24 ГОСТ 21150-87) 
  21 
 
3) виконати роботи з Т02. 
Примітка. У разі розбирання ротора повторно застосовувати ущільнювальні 
кільця не можна. Радіальний зазор в підшипнику 52 регулюється гайкою 55. 
Технічне обслуговування електродвигуна і мотор-редуктора виконується згідно 
вимог відповідних паспортів. 
Екструдер описаної конструкції досить ефективний при приготуванні 
кормів певного складу, однак ефективність його падає при приготуванні кормів 
іншого складу (а також при обробленні однакової сировини, але при ІНШІЙ 
продуктивності екструдера) 
В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалити екструдер для 
приготування кормів з біополімерів, в якому нове виконання парозапірних шайб 
значно спростило би їх монтаж демонтаж на шнеку, а отже і значно розширило б 
технологічні можливості екструдера завдяки можливості перероблення сировини 
більш широк асортименту при різних продуктивностях екстдера. 
Поставлена задача вирішується тим, що містить корпус із 
завантажувальним і розвантажувальним отворами і  волого регулювальними  
пристроями, а також встановлений у корпусі з  можливістю обертання шнек з  
парозапірними шайбами, згідно з пропонованою корисною моделлю 
новим є те, що кожна з парозапірних шайб виконана у вигляді щонайменше двох 
знімних кілець секторів, закріплених на шнеку. 
Використання екструдера із зазначеними відмінними ознаками дозволяє 
швидко й зручно усновлювати парозапірні шайби з розмірами, необхідними для 
забезпечення властивосі характеристик одержуваних кормів, а також  залежно від 
перероблюваної сировини. 
Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено на фіг 1 
- екструдер,  поздовжній розріз, на рисунку 1.6 фіг 2 - вузол кріплення 
парозапірної шайби на шнеку екструдера, на рисунку 1.5 фіг 3 –те саме, приклад 
виконання парозапірної шайби. 
  22 
 
Екструдер для приготування кормів з біополімерів містить корпус 1 із 
завантажувальним і розвантажувальним отворами 2 і 3, встановлений у корпусі з 
можливістю обертання шнек 4, що складається з окремих шнекових букс 5, між 
якими встановлені парозапірні шайби 6, і формувальну головку 7, змонтовану на 
корпусі 1  Кожна з парозапірних шайб 6 виконана у вигляді щонайменше двох 
знімних кільцевих секторів 8, закріплених гвинтами 9 на шнеку 4. 
Корпус 1 споряджений вологорегулювальними пристроями 10, 
установленими за ходом руху оброблюваного матеріалу після парозапірних шайб 
6 У порожнинах 11 пристроїв 10 розташовані змійовики 12, сполучені з системою 
циркуляції холодоагенту, і піддон 13 для конденсату, нахилений у бік головки 7 
На кришці кожного з вологорегулювальних пристроїв 10 розміщений 
регулювальний клапан 14, а вхідна частина змійовика споряджена регулювальним 
запірним елементом 15.  
На корпусі 3 у зоні завантажувального отвору 2 може бути передбачений 
штуцер 16 для введення рідини в оброблювану сировину і штуцер 17 для 
відведення надлишкової рідини, що відтискається з сировини. 
 Екструдер працює таким чином: залежно від властивостей оброблюваної 
сировини встановлюють ЗНІМНІ кільцеві сектори 8 необхідних розмірів і форми 
на шнеку 4 (за допомогою гвинтів 9, вкручених у сектори 8 (рисунок 1.5 фіг 2) або 
гвинтів 9, вкручених у шнек 4 (рисунок 1.5 фіг 3)) 
   Вихідна сировина крізь завантажувальний отвір 2 надходить у порожнину 
корпуса 1, де захоплюється витками шнека 4 і транспортується по зонах 
екструдера до формувальної головки 7. Завдяки зменшенню міжвиткового 
простору кожної з букс 5 шнека 4 у напрямку до формувальної головки 7 вихідна 
сировина при ПІДХОДІ ДО кожної із шайб 7 ущільнюється й прогрівається, 
переходячи при цьому у високоеластичний стан. Надлишкова рідина 
відтискається з матеріалу й видаляється через штуцер 17. Якщо вміст вологи в 
сировині менший за необхідний, то додаткова волога вводиться в екструдер через 
  23 
 
штуцер 16. При проходженні кожної з шайб 6 матеріал із зони підвищеного тиску 
потрапляє в зону зниженого тиску. Перегріта рідина миттєво перетворюється на 
пару, що приводить до "вибуху" продукту, який супроводжується зміною його 
структури і властивостей Продукт спінюється, частина пари через регулювальний 
клапан 14 вологорегулювального пристрою 10 відводиться в атмосферу, а інша, 
стикаючись зі змійовиком 12, конденсується і, потрапляючи на похилий піддон 
13, стікає з нього в оброблюваний матеріал. Шайба 6 забезпечує надійний затвор, 
що запобігає викиду пари в завантажувальний отвір 2 Настроюванням 
регулювальних клапанів 14 і регулювальних запірних елементів 15 на вході в 
змійовики 12 можна змінювати вологість матеріалу по зонах екструдера. Формою 
же і розмірами паро-запірних шайб 6 (а значить величиною зазорів між ними і 
стінкою порожнини корпуса екструдера) можна в широкому діапазоні регулювати 
перепад тиску на кожній із шайб, тим самим досягаючи ефективного оброблення 
сировини та одержання необхідних властивостей кормів . 
Пропонований екструдер, нескладний у виготовленні та експлуатації, 
істотно підвищить ефективність приготування кормів з біополімерів різного 
складу.     
Конструктивне виконання вказаного робочого органу ускладнене, 
наявністю складних поверхонь (поз. 18 і 19, рисунок 1.5 фіг. 2)  і отворів 
розташованих під похилими кутами в вихідних деталях – випускна матриця  
(поз. 1, фіг.1 також див. рисунок 1.5 фіг. 6)  і  розділова матриця (поз. 4, 
рисунок 1.5 фіг.2 ), з технологічної точки зору виробництва. 
Також  зовнішня регулювальна гайка  (поз.12 рисунок 1.5 фіг.1)  і корпус 
(поз.10, рисунок 1.5 фіг.1) мають різьбу великого діаметра що технологічно 
ускладнює виготовлення деталей. 
В даній конструкції затруднений доступ до демонтажу  розділової 
матриці (поз. 4 фіг.2) з випускної матриці (поз.1 рисунок 1.5 фіг.1). 
 
  24 
 
 
 
Рисунок 1.6 – Схема процесу екструзії 
 
Корпус (поз.11, рисунок 1.5 фіг. 1) виконаний суцільним з внутрішньою 
гвинтовою поверхнею що при зношуванні робочої частини внутрішньої гвинтової 
поверхні призводить до заміни всього корпусу, це  більш трудоємкісніше  і дорожче 
чим замінити тільки внутрішні гільзи як в нашому екструдері.Конусна гайка 18( 
рисунок 1.5 фіг. 3) має прімокутні пази що в процесі роботи схильні до залипання 
продуктом в нижніх кутках пазів,  краще було б їх виконати пази в вигляді півкіл. 
Конструкція завантажувального пристрою має недоліки - вузол виконаний як 
вібраційний лоток (вібролоток),  вібраційний лоток не має достатньої змоги 
регулювати  величину подачі продукту в робочий орган, тобто точність і діапазон 
регулювання вібролотка невеликі. 
Шпиндельний вузол має недоліки - шпиндельний вузол виконаний суцільним 
з завантажувальною зоною робочого органу (поз. 10,  рисунок 1.5 фіг. 2) що 
  25 
 
призводить до через мірного нагрівання підшипникових вузлів, що зменшує їх  
робочий ресурс (строк служби підшипників) . В такій конструкції також необхідно 
використовувати  теплостійкі види змазки підшипників що коштують значно 
дорожче. 
Також таке виконання шпиндельного вузла затруднює розбирання робочого 
органу в завантажувальній зоні, що призводить до надмірних витрат часу на 
обслуговування і ремонт машини. 
Підготовка до роботи і порядок роботи екструдера 
Запуск екструдера: 
 Вивернути на чотири оберти з вихідного положення (загорнута до 
упору) гайку 24 і зафіксувати її стопором. 
 Зняти вихідний стакан і нагріти його до температури 90-100 С. 
 Встановити вихідний стакан; 
 Переключателем «Екструдер ПУСК / СТОП» включити 
електродвигун приводу; 
 Перемикачем «ПИТАТЕЛЬ ПУСК / СТОП» задіяти живильник і 
подати до приймальної воронки сою, плавно збільшуючи подачу. З сопла повинна 
безперервно виходити маса. Сила струму не повинна перевищувати номінального 
значення (167 А). 
ПРИМІТКА. При неправильному запуску можливо «забивання» гвинтової 
частини екструдера, яке характеризується наступним: соя надходить  
в приймальну воронку, але з гвинтової частини не виходить, в результаті 
спочатку зростає навантаження по струму електродвигуна приводу, а потім  різко 
падає. 
У випадку «забивання» відключити екструдер, вимкнувши 
електроживлення. Розібрати гвинтову частину, провести очищення й огляд 
деталей гвинтової частини на наявність несправностей. Якщо гвинтова частина 
  26 
 
справна, зібрати її і повторити запуск в послідовності, як зазначено вище. У 
випадку утруднення демонтажу гвинтів і стаканів використовувати знімач. 
Робота на режимі: 
1. Після запуску екструдер виводиться на режим, при якому його 
продуктивність температура процесу і навантаження по струму електродвигуна 
повинна відповідати номінальним значенням. 
2. При роботі на режимі оператор повинен постійно стежити за роботою 
всіх складових частин екструдера, температурою процесу і якістю кінцевого 
продукту. При невідповідності температури необхідно провести піднастройкі за 
методикою, викладеною в п.8.4. 
3. У процесі роботи оператор повинен періодично проводити контрольні 
перевірки якості вихідного продукту, продуктивності, якості одержуваного 
продукту. 
4. У ході роботи оператору необхідно не менше двох разів на зміну 
оглядати магнітоуловлювач. 
5. У ході роботи оператор повинен здійснювати контроль навантаження 
електродвигуна головного приводу. 
Зупинка екструдера: 
1.  Перемикачем «ЖИВИЛЬНИК ПУСК / СТОП» вимкнути живильник. 
2.  Після припинення виходу продукту з гвинтової частини перемикачем 
«Екструдер ПУСК / СТОП» вимкнути електродвигун головного приводу. 
3.  Перемикачем «ВМИК./ВИМИК.» знеструмити ящик управління. 
4.  Демонтувати вихідний пристрій з встановленими на ньому деталями, 
встановити замість нього спеціальне кільце Е-1000.50.00.002, включити 
електродвигун приводу і прокрутити гвинти для видалення суміші. 
Аналогічно знімаються інші стакани. 
5.  Прочистити порожнину вихідного пристрою і отвір у вихідний 
втулці. Зібрати гвинтову частину. 
  27 
 
6. Затяжку гайок замків робити тільки стандартними ключами, 
забороняється використовувати важелі, труби для збільшення моменту 
затягування. Номінальний момент затягування 150 н.м. (15 кгс. м). 
Вимірювання параметрів, регулювання та налаштування: 
1. Продуктивність визначається, коли навантаження по струму 
основного  
2. електродвигуна 100%, якість одержуваного продукту задовільна, 
температура відповідає заданій, шляхом зважування маси, що вийшла з вихідного 
отвору гвинтової частини, протягом 3 хвилин. Отриманий результат, помножений 
на 20, дає часову витрату (продуктивність). 
3. Перевірка температури процесу проводиться за показниками приладу 
на пульті управління. 
4.  Якщо температура процесу нижче заданої і якість кінцевого продукту 
не задовольняє встановленим вимогам, зменшують зазор між гайкою 20 і 
наконечником 36 або зменшують продуктивність живильника. 
5.  Описаний спосіб настройки температури є основним. 
Необхідно враховувати, що підвищення вологості вихідного продукту на 
1% знижує температуру процесу на 10оС і у випадку неможливості досягнення 
заданої температури, необхідно перевірити вологість вихідного продукту, яка не 
повинна перевищувати 12%. Номінальна вологість 9 ... 12%. 
 
1.4 Розрахунок конструкції шпиндельного вузла 
 
1.4.1 Розрахунок навантажень на шпиндельний вузол 
 
Для проектування шпиндельного вузла необхідно спочатку визначити  
навантаження що діють на нього. Навантаження в спрощеному вигляді можна 
  28 
 
привести до схеми вказаної на рисунку 
 
Рисунок 1.7 - Схема навантажень і реакцій підшипників шпинделя 
 
В наведеній схемі вказано основні діючі сили: 
F – радіальна рівнорозподілена сила в робочій шнековій частині; 
Fо – осьова сила в шнековій частині; 
Р – сила від ваги робочого органу; 
F1о – сила реакції сферичного радіально-упорного підшипника; 
F1х – сила реакції двухрядного сферичного шарикопідшипника  
№1 по осі х; 
F1у – сила реакції двухрядного сферичного шарикопідшипника  
№1 по осі у; 
F2х – сила реакції двухрядного сферичного шарикопідшипника  
№2 по осі х; 
F2у – сила реакції двухрядного сферичного шарикопідшипника  
№2 по осі у; 
Fрх – сила дії клиноремінної передачі по осі х; 
  29 
 
Fру – сила дії клиноремінної передачі по осі у; 
 
Продуктивність шнекової частини екструдера, кг/год [1, с.409 ]: 
D2
П  6 104  t nв  р  С С
4 ,                          (1.1) 
де  D – зовнішній діаметр шнека, D = 0,133 м; 
 t – крок шнека, t = 0,048 м; 
 nв – частота обертання шнека, хв-1.; 
 γр – щільність перероблюваного продукту, для сої γр = 0,6 т/м3; 
 φ – коефіцієнт наповнення поперечного робочого перерізу,  
      φ = 0,3 [1, табл. 82, с. 409]; 
 Сβ – коефіцієнт що залежить від кута нахилу осі шнеків до горизонту, 
       Сβ  = 1 [1, табл. 83, с. 409] ; 
 Со – коефіцієнт що враховує запор в гріючих шайбах екструдера, 
       Со = 0,5 [1, табл. 85, с. 412]. 
Частота обертання шнека: 
D1  (1 ) 0,242  (1 0,02)
nв  nдв 1440   525
D2 0,65 ,                       (1.2) 
де nдв - частота обертання двигуна, nдв = 1440 хв-1; 
 D1 – діаметр ведучого шківа, D1 = 0,242 м; 
 
 D2 – діаметр відомого шківа, D2 = 0,65 м; 
 ε – коефіцієнт пружного ковзання, ε = 0,02 [2, с.139]. 
Тоді продуктивність, кг/год: 
3,14 0,1332
П  6 104 0,048 525 0,6 0,3 10,5 1889
4 .  
Необхідна потужність на валу шнекової  частини, кВт [1, с.410]: 
  30 
 
nу П
Nо   (Lp o  ш k)
367 ,                       (1.3) 
де  nу   -  коефіцієнт запасу,  nу  = 1,4 [1, с. 410]; 
 Lp  - довжина шнекової частини, L = 1,05 м; 
 ωо  - коефіцієнт спротиву руху продукту, ωо  = 4, [1, табл. 82, с.409]; 
 
 σш  - значення зусилля проходження продукту через гріючу шайбу,  
                   σш = 0,4 [1, табл. 84, с.411]; 
 k – кількість гріючих шайб в екструдері, k = 4. 
Тоді потужність на валу: 
1,4 1889
Nо   (1,05 4 0,4 4)  41,8
367 . 
Крутячий момент на валу шнека, Н·м: 
No 41,8
M кр  9750   9750   776,3
nв 525 .                       (1.4) 
Діюча на вал шнека осьова сила, Н [1,с.410]: 
М кр
Fо 
Ro  tg(  ) ,                                                 (1.5) 
де  Ro  - радіус,  на  якому прикладена осьова сила, м.  
Визначається за формулою [1, с.411]: 
D 0,133
Rо  (0,7...0,8)   0,75   0,05
2 2 ;                       (1.6) 
α – кут підйому гвинтової лінії шнека, град. 
Визначається за формулою [1, с.411]: 
t 0,048
tg( )    0,153   939
2  Ro 2 3,14 0,05 о
                        (1.7) 
ρ – приведений кут тертя переміщуваного продукту об гвинтову поверхню 
шнека, град. 
  31 
 
Визначається за формулою:  
tg()  f  0,45   2655
, .                       (1.8) 
де  f – коефіцієнт тертя продукту по матеріалу шнека. 
Визначаю осьову силу: 
776,3
Fо   23998
0,05  tg(939  2655) . 
Радіальну складову зусилля на шнеках визначаємо за рисунком 1.4.2: 
 
Рисунок 1.8 - Схема сил діючих на виток шнека 
 
Згідно з рисунком радіальна сила визначиться за формулою, Н: 
F  Fo  tg( )  23998  tg(939)  3665,8
                       (1.9) 
Сила від ваги робочого органу екструдера визначаю з формули, Н: 
P mi  g 126 9,8 1235
,                       (1.10) 
де  ∑mi  - сумарна маса деталей, кг.  ∑mi  =146кг ; 
g – гравітаційна стала, g = 9,8. 
Для визначення, діючих на шпиндель, складових сил від клиноремінної  
 
передачі необхідно виконати розрахунок самої клиноремінної передачі.  
  32 
 
1.4.2  Розрахунок клинопасової передачі 
 
Передаточне відношення передачі: 
nдв 1440
u    2,75
nв 525 .                       (1.11) 
Діаметр ведучого шківа визначається по емпіричній формулі, мм  
[2, с. 136]: 
P
dдв  (700...800)  дв
3
n ,
дв                        (1.12) 
де  Pдв – потужність електродвигуна, Pдв = 55 кВт;  
nдв – частота обертання ел.двигуна, nдв = 1440 хв-1; 
На екструдері встановлений електродвигун АМУ250М4У2 ГОСТ 15150-69, 
його параметри Pдв = 55 кВт, nдв = 1440 хв-1  [4, табл. А4]. 
Діаметр ведучого шківа: 
55
dдв  (700...800)  3  235...269
1440 , приймаємо dдв = 242 мм. 
Діаметр більшого шківа (веденого) dв  визначається з урахуванням 
відносного ковзання ременя ε: 
dв  dдв  i  1   242 2,75  (1 0,02)  652 , приймаю dв = 650мм 
Міжосьова відстань назначається в інтервалі: 
amin  0,55dдв  dв T0  0,55(242  650) 13,5  504  
amax  2  (d1  d2 )  2  (242  650) 1784  
де  Т0 – висота перерізу ременя,  
виходячи з передаваємої потужності приймаємо переріз ременя      
С(В) ГОСТ 1284.1-89, Т0 = 13,5 мм [6, табл.. 26, с. 732]. 
Приймаємо враховуючи розміщення електродвигуна і можливість натяжки 
ременів а = 1000мм. 
Довжина ременя визначається по формулі: 
  33 
 
 2
d  d  (650  242)2
L  2a  0,5 dдв  dв 
в дв  2 1000  0,5 3,14(242  650)   3442,06  
4a 4 1000
де  а = 1000 – міжосьова відстань, мм. 
Отримане значення округляємо до стандартного, за таблицею  
[4, табл.27, с.733] L  3550 . 
 Уточнюємо міжосьову відстань: 
2
a  0,25Lp w Lp w  2y   0,253550 1400 (3550 1400)2  2 166464 1055
 
д
е   Lр – розрахункова довжина ременя;  
        w  0,5 dдв  dв   0,5 3,14  (242  650) 1400 ; 
                       (1.15) 
         2
y  dв  dдв   (650  242)2 166464 . 
Кут захоплення меншого шківа визначається за формулою: 
d  d 650  242
                              0 в дв 
дв 180  60 180  60 15647
a 1055 .                (1.16) 
 Швидкість руху ременя, м/с: 
 
 dдв nдв 3,14 242 1440
   18,2
60 1000 60 1000 .                       (1.17) 
Число ременів, що необхідне для передачі заданої потужності визначаємо за 
формулою: 
P
z 
Po  ko C C C C p ,                       (1.18) 
де  Р0 – потужність, що допускається для передачі одним ременем, кВт, 
        Р0 = 8,23 [6, табл.40, с.753]; 
[ko] – коефіцієнт, при числі пробігів  ν, с-1: 
 
 18,2
    5,1
Lp 3,55 ,                       (1.19) 
 
[ko] = 1,38 [8, табл..11.14, с. 373]; 
  34 
 
Сυ – коефіцієнт, що враховує вплив швидкості переміщення ременя; 
Сp – коефіцієнт режиму роботи, Сp = 0,8 [8, табл.11.7, с. 359]; 
Сθ   - коефіцієнт кута нахилу передачі, 
         Сθ = 1 [8, табл.11.8,с.359] 
Сα – коефіцієнт кута обхвату. 
Визначаємо коефіцієнт швидкості за формулою: 
 
C 1,050,0005  2 1,050,0005 18,22  0,88
. 
Визначаємо коефіцієнт кута обхвату за формулою: 
 
C 1 0,003  (180 ) 1 0,003  (180 156,3)  0,93  
Розрахуємо число ременів: 
 
55
z   7,4
8,23 1,38 0,93 0,88 10,8 . 
Для зручності монтажу та експлуатації передачі рекомендується 
обмежувати 8 ременями; якщо ж по розрахунку отримується більше 8, то слід 
збільшувати d1 і відповідно d2 або перейти до більшого перерізу ременя. В 
нашому випадку приймаємо z = 8. 
Попередній натяг одного клинового ременя визначається, Н: 
 
(2,5C ) P C p 2 (2,5 0,93) 55 0,8
F 2
0  500 mп   500   0,3 18,2  370
z  C 8 18,2 0,88  
де mп – вага погонного метра ременя,  mп = 0,3кг/м [9, табл.7]. 
Сила, що діє на вали, Н: 
 
1 156,3
FB  2F0  z  sin  2 370 8 sin  5794
2 2 .                       (1.20) 
  35 
 
Напруження від розтягнення , Н/мм2: 
 
F 3022
 r
1   o   0,9  1,72
2  z  S p 2 8 230 , 
де Fr –  радіальне зусилля,  визначається за формулою, Н: 
 
P 55 103
Fr    3022
 18,2 ; 
Sp – площа перерізу ременя, Sp = 230 мм2 , [9, табл.7]; 
σо – напруження від попереднього натягу,  
        σ 2
о = 0,9 Н/мм , [8, табл.11.14, с.373]. 
Напруження згину, Н/мм 2 : 
 
Т о 13,5
 и  Eи  90   5
Dmin 242 ,                       (1.21) 
де      Eи –  пружність ременя на згин, Eи = 80…100 Н/мм2 , [8, с.360]; 
 
Dmin – мінімальний діаметр шківа передачі, Dmin = dдв = 242 мм.
Напруження від відцентрової сили, Н/мм2:  
 
   
2 106 1,2 103 18,22 106  0,4 ,                       (1.22) 
де ρ – густина матеріалу ременя, ρ = 1,2·103 кг/м3 . 
Максимальне напруження в перерізі ременя, Н/мм2 : 
 
max 1  и  1,72 5 0,4  7,12  [ ]p
,                       (1.23) 
де      [σ]p – допустиме значення напруження ременя, [σ]  = 10 Н/мм2 
p [8,с.360]. 
Робочий ресурс ременів, год: 
 
  36 
 
8 8
 [ ] p  107 C C  10  107 1,7  2
H   
0    i H      3928
 max  2 3600   7,12  2 3600 18,2
,                       (1.24) 
Де Ci – коефіцієнт, що враховує вплив передаточного відношення,  
 Ci  = 1,7 [8, с.361]; 
Cн  – коефіцієнт що враховує непостійність навантаження,  
         при перемінному навантаженні Cн =2 [8, С.361]. 
Робочий ресурс не нижче за рекомендований для ремінних передач 
загального призначення 2000 год, тому приймаємо вибрані параметри без змін. 
Шківи клиноремінних передач, враховуючи невисоку швидкість обертання до 30 
м/с,  виконуємо із чавуну СЧ20. 
 Розкладемо сили на горизонтальну і вертикальну складові для розрахунку 
сил що діють на шпиндель (див. рис. 1.9 ). Для цього зобразимо схему 
розрахованої клиноремінної передачі. 
 
 
Рисунок 1.9– Розрахункова схема клинопасової передачі 
  37 
 
Визначаємо горизонтальну складову сили, Н: 
Fpx  Fв соs( )  5794 cos(16)  5612
,                       (1.25) 
де  β – кут нахилу передачі до горизонту. 
 Вертикальна складова сили за формулою, Н: 
Fpу  Fв sin( )  Pш  5794 sin(16)  627,2  2068
,                       (1.26) 
де Рш  - сила від ваги відомого шківа, Н:  
Pш  mш  g  64 9,8  627,2 ;                       (1.27) 
де  mш – вага шківа, mш = 64 кг. 
  38 
 
1.4.3 Розрахунок  валу шпинделя 
 
1.4.3.1 Розрахунок і побудова епюр навантажень на вал 
 
За визначеними в попередніх розрахунках даними складаємо остаточну 
розрахункову схему валу шпинделя рисунок 1.9.  
Осьову силу реакції опори F1о ,  приймаємо рівну діючої на неі осьової сили 
в шнеках, так як більше немає ніякої опори що може витримувати осьове 
навантаження: 
F1o  Fo  23998Н
                       (1.28) 
Визначимо реакції в підшипниках виходячи з умови що сума крутячих 
моментів в опорах (підшипниках) дорівнює  нулю: 
М1х  0;
М1у  0;
М 2х  0;                                                                    (1.29) 
М 2 у  0.
Складемо суми моментів для кожного випадку.Сума моментів вздовж осі Х 
відносно точки 1: 
М1х F2х 0,568  Fрх  (0,568  0,175)  0
,  
звідси знайдемо: 
Fрх  (0,568  0,175) 5612  (0,568  0,175)
F2х    7341
0,568 0,568 . 
Сума моментів вздовж осі У відносно точки 1: 
М1у F2 у 0,568  Fру  (0,568  0,175)  Р  (1,218  0,520)  F  (1,218  0,260)  0
,  
звідси знайдемо 
 
  39 
 
 
Рисунок 1.9 - Остаточна розрахункова схема вала шпинделя
 
  40 
 
  
Рисунок 1.10 - Остаточна розрахункова схема вала шпинделя (продовження)
 
 
  41 
 
 Fру  (0,568  0,175)  Р  (1,218  0,52)  F  (1,218  0,26)
F2 у  
0,568
 
 2068  (0,568  0,175) 1235  (1,218  0,52)  3660  (1,218  0,26)
  4985
0,568
Сума моментів вздовж осі Х відносно точки 2: 
М 2х   F1х 0,568  Fрх 0,175  0
,  
звідси знайдемо 
Fрх 0,175 5612 0,175
F1х      1729
0,568 0,568 . 
Сума моментів вздовж осі У відносно точки 2: 
М 2 у Fру 0,175  F1у 0,568  Р  (1,218  0,52  0,568)  F  (1,218  0,26  0,568)  0
звід
си знайдемо 
 Fру 0,175  Р  (1,218  0,52  0,568)  F  (1,218  0,26  0,568)
F1у  
0,568
 
 2068 0,175 1235  (1,218  0,0520  0,568)  3660  (1,218  0,26  0,568)
  11947
0,568
Складаємо вираз для визначення поперечних сил в площині Х, початок 
координат розташований з лівого кінця валу. 
Qх (х)  F1х Н(х 1,218)  F2x Н(х 0,1786)  Fpх Н(х 1,961)
. 
Визначимо значення сил в характерних точках, Н: 
Qx (0) Qх (0,26) Qх (0,52) Q 
x (0,6) Qx (1,218 )  0
; 
Qх (1,218 )  F1x  1729
; 
Qх (1,786 )  F1x  1729
; 
Q (1,786
х )  F1x  F2x  1729  7341  5612
; 
Q 
х (1,961 )  F1x  F2x  1729  7341  5612
; 
Qх (1,961 )  F1x  F2x  Fpx  1729  7341 5612  0
. 
  42 
 
За визначеними даними будуємо епюру навантаження по осі Х. 
Складаємо вираз для визначення поперечних сил в площині У, початок 
координат розташований з лівого кінця валу. 
Qу (х)  f  (х  0)Н (х  0,3)  f  (x  0,6)Н (х  0,6)  Р Н (х  0,52)  F1у Н (х 1,218) 
 F2 у Н (х 1,786)  Fpy Н (х 1,961) . 
Визначимо значення сил в характерних точках, Н: 
Qу (0)  0
; 
Qу (0,3)  f  (0,30)  6100 0,3 1830
; 
Qу (0,52 )  f  (0,52  0)  6100 0,52  3172
; 
Qу (0,52 )  f  (0,52  0)  Р  6100 0,52 1235  4407
; 
Qу (0,6)  f  (0,60)  Р  6100 600 1235  4895  
;
Q (1,218
у )  f  (1,218  0)  f  (1,218  0,6)  Р  6100 1,218  6100  (1,218  0,6) 
1235  4895  
Qу (1,218 )  f  (1,218  0)  f  (1,218  0,6)  Р  F1y  6100 1,218 
 6100  (1,218  0,6) 1235 11947  7052 ; 
Qу (1786  )  f  (1786  0)  f  (1786  600)  Р  F1y  6,11786  6,1 (1786  600) 
1235 11947  7052 ; 
Qу (1,786  )  f  (1,786  0)  f  (1,786  0,6)  Р  F1y  F2 y  6100 1,786 
 6100  (1,786  0,6) 1235 11947  4985  2068 ; 
Qу (1,961)  f  (1,961 0)  f  (1,961 0,6)  Р  F1y  Fpy  6100 1,961
 6100  (1,961 0,6) 1235 11947  2068  0   
За визначеними даними будуємо епюру навантаження по осі У. 
Визначаємо сумарні навантаження від поперечних сил за формулою: 
Q(x)  [Qх (х)]2  [Q 2
у (х)]
; 
Тоді 
Q(0)  0
;  
Q(0,3)  Q x (0,3)  1830
; 
  43 
 
Q(0,52)  Q x (0,52)  3172
; 
Q(0,6)  Q x (0,6)  4895
; 
Q(1,218)  [Q 2
x (1,218)]  [Qy (1,218)]2  (1729)2  (7025)2  7239
; 
Q(1,786)  Q(1,961)  [Q (1,786)]2
x  [Q 2
y (1,786)]  (5612)2  (7025)2  9012
. 
За визначеними даними будуємо епюру сумарних навантажень Q. 
Складаємо вираз для визначення згинаючих моментів в площині Х, початок 
координат розташований з лівого кінця валу. 
M х (x)  F1х  (х 1,218)Н(х 1,218)  F2x  (х 1,786)Н(х 1,786)  Fрх  (х 1,961)
 
Визначимо значення згинаючих моментів в характерних точках, Н·м: 
M х (0)  M х (0,3)  М х (0,52)  М x (0,6)  M x (1,218)  0
; 
M х (1,786)  F1х  (1,786 1,218)  1729  (1,786 1,218)  982 ; 
M х (1,961)  F1х  (1,9611,218)  F2х  (1,9611,786)  1729  (1,9611,786) 
 7341  (1,9611,786)  0 ; 
За визначеними даними будуємо епюру крутячих моментів по осі Х. 
Складаємо вираз для визначення згинаючих моментів в площині У, початок 
координат розташований з лівого кінця валу. 
f  (x  0)2 f  (х  0,6)2
M y (x)  Н (х  0)  Н (х  0,6)  Р  (х  0,52)Н (х  0,52) 
2 2
 F1у  (х 1,218)Н (х 1,218)  F Виз
2 у  (х 1,786)Н (х 1,786)  Fру  (х 1,961)Н (х 1,961)
начимо значення згинаючих моментів в характерних точках, Н·м: 
M у (0)  0 ; 
f  (0,3 0)2 6100 0,32
M y (0,3)    274,5
2 2 ; 
f  (0,52  0)2 6100 0,52 2
M y (0,52)    824,7
2 2 ; 
f  (0,6  0)2 6100 0,62
M y (0,6)   Р  (0,6  0,52)  1235  (0,6  0,52)  1196,8
2 2 ; 
  44 
 
f  (1,218  0)2 f  (1,218  0,6)2 6100 1,2182
M y (1,218)    Р  (1,218  0,52)  
2 2 2
6100  (1,218  0,6)2 ; 
 1235  (1,218  0,52)  4221,9
2
f  (1,786  0)2 f  (1,786  0,6)2
M y (1,786)    Р  (1,786  0,52)  F1у  (1,786 1,218) 
2 2
6100 1,786 2 6100  (1,786  0,6)2
  1235  (1,786  0,52) 11947  (1,786 1,218) 
2 2  
 216,4
f  (1,961 0)2 f  (1,961 0,6)2
M y (1,961)    Р  (1,961 0,52)  F1у  (1,9611,218) 
2 2
6100 1,9612 6100  (1,961 0,6)2
 F2 у  (1,9611,786)   1235  (1,961 0,52) 
2 2
11947  (1,9611,218)  4985  (1,9611,786)  0 Визн
ачимо сумарний момент на валу, Н·м: 
М (x)  [М (х)]2
х  [М 2
у (х)]
 
Тоді 
M (0)  0
; 
M (0,3)  M у (0,3)  247,5
; 
M (0,52)  M у (0,52)  824,5
; 
M (0,6)  M у (0,6) 1196,8
; 
M (1,218)  M у (1,218)  4221,9
; 
M (1,786)  [M x (1,786)]2  [M y (1,786)]2  982 2  216,42  1005,5
. 
Визначимо крутячий момент на валу, Н·м: 
N 55
T  M дв
кр  9750   рп  9750  0,97  990
nв 525 . 
Визначимо приведений (еквівалентний) момент на валу, Н·м: 
М екв  М 2 Т 2
.
 
  45 
 
Тоді 
М екв (0)  0
; 
М екв (0,3)  [M (0,3)]2  [Т (0,3)]2  247,52  [990 0,5]2  513
; 
М екв (0,52)  [M (0,52)]2  [Т (0,52)]2  824,52  [990 0,75]2 1109
; 
М екв (0,6)  [M (0,6)]2  [Т (0,6)]2  1196,82  990 2 1533
; 
М екв (1,218)  [M (1,218)]2  [Т (1,218)]2  4221,92  990 2  4337
; 
М екв (1,786)  [M (1,786)]2  [Т (1,786)]2  1005,52  990 2 1411
; 
М екв (1,961)  [M (1,961)]2  [Т (1,961)]2  02  990 2  990
.
 
1.4.3.2 Розрахунок вала на статичну міцність 
 
Перевіримо переріз валу в небезпечних місцях виходячи з умови статичної 
міцності на згин та кручення за формулою, м  
[2, c.275]:
 10 М
d  екв
3
[ ] , 
и
де  [σи] – допустиме напруження згину, для матеріалу вала  
Сталь 40Х,  діаметр валу більше 100 мм, місце – галтель,  [σи]=70 
МПа [2, табл.16.1, с. 274]. 
Тоді 
10 М (0,6) 10 1553
d (0,6)  екв
3  3  0,06 dд (0,6)  0,075  d(0,6)
[ и ] 70 106 ,   
 що задовольняє умові 
міцності, де dд – дійсний діаметр валу в розрахованому перерізі. 
 
  46 
 
10 М екв (1,218) 10  4337
d (1,218)  3  3  0,085 dд (1,218)  0,1 d(1,218)
[ 6 ,   
и ] 70 10  
10 М екв (1,786) 10 1411
d (1,786)  3  3  0,058 dд (1,786)  0,09  d(1,786)
[ и ] 70 106 ,   
 
 
10 М
d (1,961)  екв (1,961) 10 990
3  3  0,052 dд (1,961)  0,085  d(1,961)
[ ] 70 106 ,   
и  
Всі діаметри валу, вибрані конструктивно при проектуванні вузла, 
задовольняють умову статичної міцності.
 
1.4.3.3 Розрахунок вала на опір втоми 
Розрахунок валу зводиться до визначення коефіцієнту запасу міцності вала 
[s] в самому небезпечному перерізі валу. Визначимо необхідні для розрахунку 
коефіцієнту значення. 
Момент опору на згин перетину вала, мм3; 
  d 3 3,14 100 3
Wнетто    98125
32 32 , 
де  d – діаметр вала в перерізі, мм. 
 Напруження на згин в даному перерізі, МПа: 
М 4221,7 103
 и    43
W 98125 , 
нетто
де М – згинаючий момент в перерізі, згідно побудованих епюр  
       М=4221,7  Н·м. 
Момент опору на кручення перетину вала, мм3; 
  d 3 3,14 1003
Wк.нетто    196250
16 16 , 
  47 
 
Напруження на кручення, МПа: 
Т 990 103
 к    5
W 196250 . 
к. нетто
Межа  витривалості при згині, МПа,  за формулою: 
 1  (0,4...0,45)  в  0,4 615  246
, 
де  σв – границя тимчасового витривалості, для матеріалу вала – сталь 40Х   
       σв =615 МПа [10, с.160]. 
Межа  витривалості на кручення, МПа,  за формулою: 
 1  0,25  в  0,25 615 153
. 
Коефіцієнт запасу міцності на згин: 

s  1 246
   3,2
К  а / Кd К   1,6 43
 m  0,05 184 , 
0,7 1,5
де σа – амплітуда циклу при згині, σа = σи = 43МПа; 
σm – середнє напруження циклу при згині, МПа, при дії осьової сили на   
       вал визначається так: 
 m  0,3  в  0,3 615 184
; 
 Кσ – ефективний коефіцієнт концентрації напружень при згині, 
        при  D/d = 120/100=1,2    коеф. Кσ = 1,6  [2, табл. 16.2, с. 278]; 
 Кd  – коефіцієнт впливу розмірів валу,   Кd = 0,7 [2, с. 279]; 
 Кυ  – коефіцієнт впливу термообробки,   Кυ = 1,5 [2, табл. 16.3, с. 279]; 
 ψσ  – коефіцієнт чутливості до асиметрії циклу навантажень,   
                 ψσ = 0,05 [2, с. 279].  
Коефіцієнт запасу міцності на крученні:
  48 
 
 1 153
s    32
К  / К К   1,6 2,5
 а d   m  0,05 4 , 
0,59 1,5
де τа – амплітуда циклу при крученні, τа =0,5·τк = 0,5·5 = 2,5 МПа; 
τm – середнє напруження циклу при крученні, МПа при дії осьової сили  
         на вал: 
 m  0,8  к  0,8 5  4
; 
 Кτ – ефективний коефіцієнт концентрації напружень при крученні, 
        при  D/d = 120/100=1,2    коеф. Кτ = 1,6  [2, табл. 16.2, с. 278]; 
Кd  – коефіцієнт впливу розмірів валу,   Кd = 0,59 [2, с. 279]; 
 ψτ  – коефіцієнт чутливості до асиметрії циклу навантажень,   
                  ψτ = 0,05 [2, с. 279]. 
Загальний коефіцієнт запасу міцності валу: 
1 1
s   10  [s]  3
(1 s )2  (1 s )2 (1 3,2)2  (1 36)2 ; 
 
Де [s] – розрахунковий, мінімально допустимий коефіцієнт запасу 
                  міцності, для відповідальних вузлів [s] = 2…3 
Спроектований вал має трикратний запас міцності в порівнянні з 
нормативним, тому подальший розрахунок валу на жорсткість і та динамічний 
розрахунок виконувати непотрібно. 
 
1.4.4 Розрахунок  підшипників шпинделя 
 
F1о = 23998Н; F1х = 1729Н; F1у = 11947Н; F2у = 4985Н; F2х = 7341Н; 
1 - Підшипник 13518 ГОСТ 8545-75; 2 - Підшипник 3520 ГОСТ 5721-75; 
3 - Підшипник  29420ЕJ  ZKL. 
  49 
 
 
Виконаємо розрахунок сферичного дворядного радіального підшипника 
13518 поз. 1. 
1.Розрахуємо перший підшипник 13518. 
Радіальна сила що діє на підшипник, Н: 
2 2
F2  F2x  F2 y  73412  4985 2  8874  
Еквівалентне навантаження за формулою, Н: 
P  F1 V Kб КТ  8874 13 1,25  33277 , 
де V – коефіцієнт обертання, при обертанні внутр.. кільця підшипника 
                 V=1 [8, с. 233]; 
Кб – коефіцієнт безпеки, при навантаженні з значними перегрузками  
                  до 200% ,  Кб = 3 [8, табл.8.40,с.234]; 
 КТ – температурний коефіцієнт, при робочій температурі підшипника  
                  до 200 град. КТ = 1,25 [8, с.233]. 
 
 
Рисунок 1.11 – Схема навантажень підшипників шпинделя. 
 
 
  50 
 
 Визначимо розрахунковий ресурс підшипника, год: 
10
6 p
10 C 106
  275 103  3
Lh        36223  L 10000
60  n  P  60 525  33277  , 

де n – частота обертання підшипника, n = 525 мин-1; 
 С – динамічна вантажопідйомність підшипника, С = 275 кН 
                [14, табл.3, с. 12]; 
 p – залежить від типу підшипника, для роликових підшипників  
                р=10/3 [2, c.315]; 
 [L] – мінімальний ресурс підшипника по ГОСТ 16162-78 для     
                  машин середнього класу [L] = 5000 год. [2, с.318]. 
Ресурс підшипника задовольняє умовам тому вибір правильний . 
2.Розрахуємо другий підшипник 3520. 
Радіальна сила що діє на другий підшипник, Н: 
2 2
F1  F1x  F 2
1y  1729 11947 2 12071
Еквівалентне навантаження за формулою, Н:  
P  F1 V Kб КТ 12071 13 1,25  45266 , 
Визначимо розрахунковий ресурс підшипника, год: 
 
10
p
106
C  106  275 103  3
L     
h    12988  L 10000
60  n  P  60 525  45266 , 

 
де  С=275 кН [15, табл.4, с. 21]. 
Ресурс підшипника задовольняє умовам тому вибір правильний . 
 3. Розрахуємо третій підшипник 29420EJ. 
Еквівалентне навантаження за формулою, Н: 
P  F1о Kб КТ  23998 3 1,25  89993 . 
Визначимо розрахунковий ресурс підшипника, год: 
  51 
 
10
p
106 6 3 3
C  10  705 10 
Lh        30312  L 10000
60  n  P  60 525  89993 , 

де  С=705 кН [16, с. 188]. 
 
Ресурс підшипника задовольняє умовам тому вибір правильний . 
 
  52 
 
2. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ 
 
2.1 Вибір матеріалу деталі 
Матеріалом вала попередньо була обрана конструкційна вуглецева якісна 
сталь 45 ГОСТ 1050 -88 [2, с. 38 табл 5.1], тому приведемо її хімічний склад і 
механічні властивості до і після термічної обробки. 
Таблиця 2.1 - Хімічний склад сталі 40Х (ГОСТ 1050 – 88)% 
S P 
С Si Mn Ni Cr 
не більше 
0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,04 0,035 0,25 0,25 
 
Таблиця 2.2 - Механічні властивості сталі 45 (ГОСТ 1050 – 88) 
σТ, МПа σВ, МПа δS,% ψ,% ан, НВ (не більше) 
не менше дж/см2 гарячекатаної загартованої 
355 600 16 40 50 241 300-350 
При відсутності даного матеріалу, його можливо замінити матеріалом 
замінником, як сталь 40ХН [2, с. 38 табл.5.1]. 
 
2.2 Вибір заготовки  
Спосіб отримання заготовки залежить від службового призначення деталі та 
вимог які становляться до неї, від її конфігурації та розмірів, виду матеріала, типу 
виробництва. 
Аналізуючи креслення деталі з точок зору технологічності та 
обґрунтованості технічних вимог не доцільно використовувати дорогі методи 
отримання заготовок з коефіцієнтом використання матеріалу від 0,7 до 0,95, які не 
можуть себе окупити при застосуванні. Краще використати заготовки отримані 
методом прокату. Круглий прокат ділиться на: гарячекатаний ГОСТ2590-71, 
калібрований ГОСТ7415-75, калібрований шліфований [3, с.63, табл.4.3]. Два 
  53 
 
остаточні види прокату більш вигідно використати в умовах крупносерійного або 
масового виробництва, це пов’язано з тим, що при їх застосуванні в значній мірі 
знижуються припуски на обробку, а це в свою чергу призводить до зменшення 
об’єму механічних робіт. 
В даному випадку, в умовах одиничного виробництва доцільніше 
використати круглий гарячекатаний прокат, який має меншу точність і потребує 
призначення припусків на механічну обробку але коштує значно дешевше, що 
вигідніше з економічної точки зору. 
 
2.3 Розробка маршруту обробки деталі «корпус» 
 
Здійснюємо розробку маршруту обробки деталі «корпус» 
№ Назва операції та ескіз Модель Переходи 
операції обробки верстата 
005 Заготівельна Пилка Відрізання заготовки з прокату  Ø120мм 
стрічкова 
 
010 Токарна 16К20 Обточити пруток до Ø116 мм на l=82 мм.  
Свердлити отв. Ø10 мм на l=82 мм. 
Розсвердлити отв. Ø10 мм до Ø24 мм на 
l=82 мм. 
Розточити отв. Ø24 мм до Ø72 мм на 
l=82 мм. 
Розточити отв. Ø72 мм до Ø80 мм на 
l=36 мм. 
Точити фаску 1,5450. 
Відрізати деталь витримуючи розмір 
 
l=81 мм. 
 
  54 
 
015 Токарна 16К20 Торцювати деталь в розмір l=80 мм. 
Розточити отв. Ø72 мм до Ø80 мм на 
l=36 мм. 
Точити фаску 1,5450. 
 
 
020 Слюсарна Верстак Розмітити і накернити координати 13 
слюсарний отворів 
025 Свердлильна 2Н125 Свердлити 6 отв. Ø6,8 мм  на l=20 мм. 
 Розсвердлити 6 отворів на l=1 мм.  
Нарізати різьбу М8 – 7Н в 6 отв.. 
Свердлити 6 отв. Ø6,8 мм  на l=20мм. 
Розсвердлити 6 отворів на l=1 мм.  
Нарізати різьбу М8 – 7Н в 6 отв. 
Свердлити  наскрізний отв.  під різьбу 
М8.  
Нарізати різьбу М8 – 7Н. 
 
 
030 Контрольна Стіл Контроль 
 
2.4 Технічні характеристики металооброблюваних  верстатів 
 
Верстат 16К20  
Технічні характеристики: 
Найб. діаметр обробки над станиною       400 мм 
Найб. діаметр обробки над супортом      220 мм 
Довжина оброблюваної заготівки      750...1500 мм 
Діаметр отвору в шпинделі         55 мм 
Число ступенів обертання шпинделя       23 
Розмір конуса в шпинделі         Морзе 6 
Частота обертання шпинделя        12,5...2000 об/хв. 
  55 
 
Число ступенів подовжніх подач         42 
Число ступенів поперечних подач          42 
Подовжні подачі         0.07-4,16 мм/об 
Поперечні подачі           0,035...2,08 
Число нарізуваних метричних різьб       45 
Число нарізуваних дюймових різьб         28 
Число нарізуваних пітчевих різьб         37 
Число нарізуваних модульних різьб        38 
Число нарізуваних резьб архимедовой спіралі       -5 
Крок нарізування метричного різьблення -     0,5...192 мм 
Крок нарізування дюймового різьблення -   24...1,625 ниток на дюйм 
Крок нарізування модульного різьблення    - 0,5...48 модулів 
Крок нарізування питчевой різьблення      - 96...1 пітч 
Крок нарізування різьблення 
 архимедовой спіралі     - 3/8", 7/16" дюймів (8, 10, 12мм) 
Найбільше переміщення пиноли задньої бабки     - 200 мм 
Поперечний зсув корпусу задньої бабки -      +/-15 мм 
Найбільший перетин різця         - 25 
Живлення          - 220/380В, 50Гц 
Потужність електродвигуна головного приводу     - 10 кВт 
Потужність електродвигуна приводу прискореного 
 переміщення супорта -         0,75...1,1 
Габаритні розміри       - 2812/1166/1324 мм 
Маса             -  2140 кг 
 
Верстат 2Н125  
Технічні характеристики: 
Найб. діаметр свердління в сталі 45      - 25 мм 
  56 
 
Найб. та найм. відстань від торця шпінделя до стола    - 60 - 700 мм 
Найб. та найм. відстань від торця шпінделя до плити   - 960 - 1060 мм 
Відстань від вісі верткального шпінделя до напрямних     250 
Найбільше переміщення шпінделя       200мм 
Найбільше переміщення шпіндельної головки     170мм 
Число ступенів обертання шпинделя        - 12 
Розмір конуса в шпинделі        - Морзе 3 
Частота обертання шпинделя        - 45...2000 об/хв. 
Максимальний допустимий крутний момент      250Нм 
Число ступенів робочих  подач         - 9 
Межі вертикальних робочих подач на один оберт шпінделя  0,1   1,6мм 
Керування циклами роботи        ручне 
Найбільша допустима сила подачі       9кН 
Динамічне гальмування шпінделя        є 
Потужність електродвигуна головного приводу     - 2.2 кВт 
Габаритні розміри       - 2350/785/915 мм 
Маса             -  880 кг 
 
 
  57 
 
3. РОЗДІЛ З ОХОРОНИ ПРАЦІ 
 
Процес екструзії проходить при температурі, основнимим шкідливими 
факторами є викиди пару, оксиду вуглецю, пилу перероблюваного продукту ( 
зерно, соя )  в повітря – зона виходу екструдата  з екструдера та барабанний 
охолджувач екструдату. Вибір і розрахунок системи вентиляції і системи 
охолодження продукту виконується виходячи з норм запиленості,  а також  для 
створення достатнього потоку повітря в барабанному охолоджувачі. 
 Технологічний процес виготовлення екструдату для комбікормового та 
олійного виробництва є в достатній мірі безпечним у відношенні безпеки 
життєдіяльності. Хоча при недотриманні правил техніки безпеки можливе 
отримання опіків або ураження дихальної системи. 
Спроектована захисна решітка забезпечує належний захист від опіків та не 
потребує додаткових дій оператора при експлуатації обладнання. 
Технічне обслуговування: 
1. Чітке виконання правил і приміток по технічному обслуговуванню, 
забезпечує постійну справність екструдера; 
2. Для екструдера передбачено наступні види технічного обслуговування: 
щоденне (ЕО), щотижневе (ТО1), один раз на три місяці (ТО2), один раз в шість 
місяців (ТО3);A 
3. При щоденному технічному обслуговуванні (ЕО) перед початком зміни 
необхідно виконати наступні роботи:  
-   перевірити затяжку гайок, хомутів, кріплення гвинтової частини до корпусу 
ротора; 
- перевірити відсутність посторонніх предметів на поверхні магнітоуловлювача; 
- перевірити стан отвору вихідного пристрою; 
- перевірити наявність мастила в роторі і змазки в підшипниках; 
- перевірити наявнисть тиску в водопровідній мережі. 
  58 
 
  4. При щотижневому технічному обслуговуванні (ТО1) необхідно: 
- провірити натяг ременів приводу.Стріла прогину повинна бути не більше 10мм 
при нагрузці 40Н; 
- розібрати винтову частину. 
При зношуванні витків винта з одного боку до товщини витка в середній його 
частині менше 6мм, перевернути відповідну секцію незношеною стороною вперед 
по ходу продукту.При зношуванні з двох сторін замінити винт; 
- при зношуванні шайб більше 1мм на діаметрі або при наявності тріщин і забоїн 
замінити шайби; 
- при зношуванні виступів гільз на довжині 30мм на глибину 2….3 мм гільзу 
необхідно замінить; 
- зібрати винтову частину і перевірити затяжку болтів кріплення вузлів; 
- провести роботи по ЕО. 
  5.Один раз в три місяці(ТО2): 
- зняти задній кожух і перевірити надійність кріплення штиків; 
- перевірити розміщення штиків відносно один одного: торці повинні розміщатись 
в одній площині (зміщення не більше 2мм); 
- встановити захисний кожух; 
- перевірити затяжку всіх болтів; 
- черговому електрику перевірити стан заземлення і провести огляд 
електрообладнання; провести роботи по ТО1. 
 6.Один раз в шість місяців: 
-  провести заміну масла в роторі. Масло трансмісіонне 80W90. Рівень масла- вісь 
ротора; 
- демонтувати ведений шків і кришку, замінити змазку в підшипниках (Літол24 
ГОСТ 21115-87). Виконати роботи ТО2. 
Мікроклімат. Умови мікроклімату визначаються для робочої зони на висоті 2м на 
рівні підлоги в відповідності з вимогами ГОСТ 12.1.005–88 „ССТБ. Повітря 
  59 
 
рабочої зони. Загальні санітарно–гігієнічні вимоги”. Значення допустимих 
значень параметрів мікроклімату відповідають категорії важкості-Іб . 
Мікрокліматичні умови знаходяться в межах норми. 
Залежно від виду сировина проходить повну теплову обробку при 
температурі120-175 º С, яка підвищує перетравність поживних речовин, покращує 
смакові якості продукту, пригнічує негативні властивості сировини, у тому числі 
знижує до прийнятних рівнів у екструдованої сої вміст інгібітора трипсину й 
активність уреази. - Стерилізацію, знезараження.  
Під впливом температури і тиску, хвороботворні мікроорганізми повністю 
знищуються. Токсини бактерій і активність грибків також або повністю 
знищуються, або придушуються до прийнятних рівнів. 
Допускаються нормовані величини: 
   в холодну пору року: 
- температура 16-18С (13-19)˚С  
- відносна вологість не більше 75% (40-60) % 
- швидкість руху повітря не більше 0,3 м/с.(≤0,5) 
    в теплу пору року: 
- температура не більше 18-20С (15-26) С  
- відносна вологість не більше 65% (40-60) ) % 
- швидкість руху повітря не більше 0,2÷0,6 м/с. згідно ГОСТ 12.1.005-
88 
Пожежна безпека. 
 Речовини i матерiали, якi застосовуються в технологiчному процесi 
виготовлення є пожежобезпечними. Згідно з НАПББ.03.002-2007   [23, табл.1,с.7] 
дільниці відносяться до  категорії "Г"- негорючі речовини і  
матеріали в гарячому стані. 
Для запобігання пожежі необхідно передбачити: 
- захист електрообладнання від струмів короткого замикання плавкими    
  60 
 
запобіжниками; 
- захист електроприладів вiд перенавантаження , тобто  автоматичне   
вiдключення  їх вiд мережi; 
- розміщення вогнегасників ОУ-5, ОВП(ОП); 
- розміщення пожежних щитів; 
- електроустаткування лінії повинно задовольняти вимоги експлуатації 
в пожежонебезпечних зонах класу В-11а по ПУЕ; 
-ступінь захисту електрообладнання згідно з ГОСТ 14254-96 не повинна 
бути нижче ІР 54 для шаф управління обладнанням лінії; 
- ступінь захисту електродвигунів обладнання лінії по 
ГОСТ 17494-87 не повинна бути нижче ІР 54; 
-  всі елементи електричних схем управління лінією повинні функціонувати 
в передбаченій  проектом послідовності спрацювання блокіровок; 
- норія Н1-20 і цепний транспортер ТСЦ-25 повинні бути оснащені 
вибухорозряджувачами типу У2-УКМ3-03 з викидом виведеним зовні за межі 
будівлі.  
На дiльницях необхідно передбачити спеціалізовані місця, де будуть 
розташованi засоби гасiння пожежi. Також необхідно передбачити шляхи для 
евакуацiї шириною не менш 3м. Вiдстань вiд робочого мiсця до виходу не 
повинна перевищувати 35 м.  
Електробезпека. 
Електрозабезпечення обладнання лінії здійснюється від 3-х фазної 4-х  
провідної мережі напругою 380/220В. Дільниці, на яких встановлено 
використане в техпроцесі обладнання, по  небезпеці враження електричним  
струмом, вiдносяться до II класу: приміщення  з  підвищеною небезпекою за 
ПУЕ-2006, тому що підлога  їх виконана з залізо-бетону, який проводить струм. 
Для забезпечення безпечної експлуатацiї обладнання на дiльницях, необхідно 
щоб: 
  61 
 
- 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, ГОСТ 12.3.019.80; 
- опір електричної ізоляції між  кожною незалежною струмоведучою 
частиною ланцюга електропроводки і заземленими металевими частинами 
обладнання лінії , при температурі +30 ...- 20 ° С згідно ГОСТ12.2.007.6-93 має 
бути не менше:  
1) для силових ланцюгів з номінальною напругою 380…220 - 1МОм; 
2) для ланцюгів управління з напругою 220…0 - 0, 5МОм. 
- ізоляція електричних ланцюгів управління, електропроводка повинна 
витримувати без пробою і перекриття, в інтервалі часу від 1 до 60 секунд за ГОСТ 
2933-93, випробувальну напругу за ГОСТ 22789-94: 
1) для силових ланцюгів номінальною напругою 380В, а також для тих ,що 
мають з ними електричний зв'язок допоміжних     ланцюгів-2500В;  
2) для допоміжних кіл напругою більше 60В, що не мають електричного 
зв'язку з силовим ланцюгом - 1500В; 
- 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 за ГОСТ 12.2.007.0-75; 
- клас електротехнічних виробів повинен бути за способом захисту людини від 
ураження електричним струмом  0I  за ГОСТ 12.2.007.0-7; 
- затискачі і знаки заземлення повинні бути виконані заГОСТ 21130-75; 
- кнопки управління електрообладнанням повинні мати відповідні  
підписи і сигнальні кольори за ГОСТ 12.4.026-76; 
- використовувати гумові килимки або дерев'янi пiдставки. 
- працівники, які обслуговують електрообладнання, зобов'язані знати 
"Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів" (ПБЭЭП) в обсязі 
  62 
 
вимог визначених професією і посадою і мати відповідну виконуваних робіт 
кваліфікаційну групу з електробезпеки. 
Захист від обертаючих та рухомих частин обладнання. Для захисту від 
рухомих частин обладнання, використовують захисні решітки,  екрани, засоби 
індивідуального захисту.  
Захисні огородження та шнекові частини обладнання повинні мати 
сигнальне забарвлення по ГОСТ 12.4.026-76.  
Нагріті поверхні екструдера, крім того, 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: 
а) можливість виконання ремонту та огляду машини, для чого між стінкою 
та машиною повинен бути прохід шириною не менше 0,8 м; 
б) водостійка підлога; 
в) 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; 
  63 
 
 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; 
 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 ніж 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 ГОСТ 12.4.026-76*. 
У процесі роботи устаткування не дозволяється проштовхувати сировину до 
робочих органів руками, для цього потрібно використовувати  
спеціальний інвентар (дерев`яні проштовхувачі, лопатки тощо).  
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.  
  64 
 
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. 
Спроектована  захисна решітка   забезпечує належний захист від отримання 
можливих опіків. 
  65 
 
ВИСНОВОК 
 
При виконанні бакалаврської кваліфікаційної роботи виконано техніко-
економічне обґрунтування проекту, проведено огляд типів конструкцій 
екструдерів зернових, які застосовуються в харчовій промисловості, описано 
технологічну лінію по виготовленню білково-вітамінних добавок та конструкцію 
вдосконаленого екструдера зернового Е-500.  
Було проведено огляд відомих літературних джерел та виконано аналіз 
конструкцій вузлів екструдера. Визначено задачу, що потребує вирішення – 
підвищення надійності роботи машини з метою зменшення необхідних 
експлуатаційних витрат. 
Виконано кінематичний та технологічний розрахунки. Розроблено заходи з 
охорони праці.  
Практичне значення отриманих результатів. Рекомендовано впровадити 
результати дослідження в виробництво на машинобудівному підприємстві. 
 
  66 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. Методичні рекомендації до практичних занять з дисципліни: 
«Технологічне обладнання харчових та торгівельних підприємств» для здобувачів 
освітнього ступеня бакалавр зі спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» 
освітньопрофесійної 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. 
2.  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. 
1. Cuiping Yi, Nannan Qiang, Hong Zhu, Qian Xiao, Zuyin Li,Extrusion 
processing: A strategy for improving the functional components, physicochemical 
properties, and health benefits of whole grains, Food Research International, Volume 
160, 2022,111681, https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111681. 
2. Любич, В. В. Якість екструдату із зерна пшениці м’якої залежно від 
сорту та лінії / В. В. Любич, В. В. Желєзна, О. А. Єрємєєва // Наукові праці 
Національного університету харчових технологій. - 2020. -Т. 26, № 3. - С. 185-196. 
3. Qingfa Wang, Limin Li, Ting Wang, Xueling Zheng, A review of 
extrusion-modified underutilized cereal flour: chemical composition, functionality, and 
its modulation on starchy food quality, Food Chemistry, Volume 370, 2022, 131361, 
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131361. 
4. Jain, R., & Goomer, S. (2023). Understanding extrusion technology for 
cereal–pulse blends: A review. Cogent Food & Agriculture, 9(1). 
https://doi.org/10.1080/23311932.2023.2253714 
  67 
 
5. Candela Paesani, Ángela Bravo-Núñez, Manuel Gómez, Effect of extrusion 
of whole-grain maize flour on the characteristics of gluten-free cookies, LWT, Volume 
132, 2020, 109931, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109931.  
6. Deborah Becker, Jean-Vincent Le Bé, Cornelia Rauh, Christoph Hartmann, 
Multi-objective optimization of low moisture food extrusion processing through active 
learning and robotics, Future Foods, Volume 12, 2025, 100741, 
https://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100741. 
7. Zhao, Y., Dang, X., Du, H., Wang, D., Zhang, J., Liu, R., Ge, Z., Sun, Z., 
& Zhong, Q. (2024). Understanding the Impact of Extrusion Treatment on Cereals: 
Insights from Alterations in Starch Physicochemical Properties and In Vitro Digestion 
Kinetics. Animals, 14(21), 3144. https://doi.org/10.3390/ani14213144.
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
