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/8752| Title: | Транспортна система похилого дифузійного апарату лінії виробництва цукру |
| Authors: | Мізнік, Лариса Миколаївна Молоков, Вадим Олександрович |
| Keywords: | дифузійний апарат;лінія виробництва цукру |
| Issue Date: | 11-Jun-2025 |
| Abstract: | В роботі на тему «Транспортна система похилого дифузійного апарату лінії виробництва цукру» виконано техніко економічне обґрунтування проекту, описано конструкцію похилого дифузійного апарату, порядок монтажу та технологічного обслуговування, надано пропозиції по покращенню роботи транспортної системи апарату. Проведено технологічний розрахунок та розрахунок елементів конструкції на міцність. На деталь типу «Вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі. Розроблено заходи з охорони праці та вимоги безпеки при експлуатації похилого дифузійного апарату |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8752 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРБ Молоков.pdf Restricted Access | Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість сторінок – 65, таблиць – 6, літературних джерел – 19, формул – 47, креслення виконано на форматі А1 – 9 аркушів | 1.28 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
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА
МАШИНОБУДУВАННЯ
КАФЕДРА ПРОЕКТУВАННЯ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ТА ВЕРСТАТІВ
НОВОГО ПОКОЛІННЯ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему: «ТРАНСПОРТНА СИСТЕМА ПОХИЛОГО ДИФУЗІЙНОГО
АПАРАТУ ЛІНІЇ ВИРОБНИЦТВА ЦУКРУ»
Перший (бакалаврський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ГМ12.133025.000 РПЗ
Виконав: ЗВО 4 курсу, групи ГМ-12
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання харчових, торгівельних і
машинобудівних підприємств
(освітня програма)
Вадим Молоков
(ім’я та прізвище)
Керівник Лариса Мізнік
(ім’я та прізвище)
Рецензент Євген ДРОБОТУН
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2025
1
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Спеціальність 133 «Галузеве машинобудування»
Освітня програма «Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних
підприємств»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри
Василь Осипенко
(підпис) (ім’я та прізвище)
« » 2025 року
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра здобувачу вищої освіти
Молоков Вадим Олександрович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема кваліфікаційної роботи бакалавра «Транспортна система похилого
дифузійного апарату лінії виробництва цукру»
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра Мізнік Л.М., к.т.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету
від «05 » 03 2025 року № 63/03-03
2.Строк подання здобувачем вищої освіти випускної роботи 31.05.25 р.
3. Вихідні дані до випускної роботи. Технічна документація, технологічні та
робочі інструкції, довідкова література.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити). Анотація. Вступ. Зміст. 1.Конструкторський розділ.
2.Технологічний розділ. 3.Розділ з охорони праці. Висновок. Перелік
використаних джерел.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
Дифузійний апарат А1, Секція корпусу А1, Транспортна система А1. Елементи
транспортного шнеку А1. Креслення деталей вал А2, втулкак А3, кришка А3.
Маршрут обробки деталі А1. БЖД А1.
2
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи бакалавра
Підпис, дата
Ім’я та прізвище
Розділ завдання видав завдання
керівника або консультанта
прийняв
Розділ 1 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент 15.01.25 30.05.25
Розділ 2 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент 15.01.25 30.05.25
Розділ 3 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент 15.01.25 30.05.25
7. Дата видачі завдання 15.01.25 р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Строк
Назва етапів дипломного
з/ виконання Примітка
проекту (роботи)
п етапів КРБ
1 Розділ 1 10.03.25
2 Лист 1 19.03.25
3 Лист 2 28.03.25
4 Лист 3 09.04.25
5 Розділ 2 20.04.25
6 Лист 4 07.05.25
7 Лист 5 16.05.25
8 Лист 6,7 20.05.25
9 Розділ 3 24.05.25
10 Лист 8 27.05.25
11 Оформлення пояснювальної записки 30.05.25
Здобувач ступеня бакалавра __________ Вадим Молоков
(підпис) (ім’я та прізвище)
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра __________ Лариса Мізнік
(підпис ) (ім’я та прізвище)
3
Зміст
Анотація 5
Abstract 6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень 7
Вступ 8
1 Конструкторський розділ 10
1.1 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій дифузійного 11
обладнання
1.1.1 Класифікація дифузійного апарату похилого типу 11
1.2 Опис конструкції обладнання 18
1.3 Монтаж обладнання 25
1.4 Технічне обслуговування апарата 27
1.5 Технологічний розрахунок 28
1.5.1 Розрахунок валкового нагнітача 28
1.5.2 Розрахунок валу на кручення 29
1.5.3 Розрахунок валу на опір 29
1.5.4 Вибір та перевірочний розрахунок шпонкового з’єднання 31
1.5.5 Кінематичний розрахунок привода 32
1.5.6 Перевірочний розрахунок вала редуктора на витривалість 34
1.6 Розрахунок шнекового конвеєра 36
1.6.1 Визначення потужності шнека 37
1.6.2 Визначення потужність привода шнекового конвеєра 38
2 Технологічний розрахунок 39
2.1 Вибір матеріалу деталі «вал» 40
2.2 Аналіз технологічності конструкції деталі 42
2.3 Вибір маршруту обробки поверхонь МОП 43
2.4 Маршрут обробки деталі 49
2.5 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі 51
3 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 53
3.1 Вимоги безпеки при експлуатації дифузійної установки 54
3.2 Вимоги пожежної безпеки на підприємстві 57
3.3 Вимоги при компонуванні обладнання в сокоочисному відділенні 60
Висновки 62
Список використаної літератури 63
Додатки 65
4
Анотація
В роботі на тему «Транспортна система похилого дифузійного апарату
лінії виробництва цукру» виконано техніко економічне обґрунтування проекту,
описано конструкцію похилого дифузійного апарату, порядок монтажу та
технологічного обслуговування, надано пропозиції по покращенню роботи
транспортної системи апарату. Проведено технологічний розрахунок та
розрахунок елементів конструкції на міцність. На деталь типу «Вал»
розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь,
маршрут обробки деталі.
Розроблено заходи з охорони праці та вимоги безпеки при експлуатації
похилого дифузійного апарату.
Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість
сторінок – 65, таблиць – 6, літературних джерел – 19, формул – 47, креслення
виконано на форматі А1 – 9 аркушів.
5
Abstract
In the work on the topic "Transport system of the inclined diffusion apparatus
of the sugar production line", a technical and economic justification of the project
was carried out, the design of the inclined diffusion apparatus, the procedure for
installation and technological maintenance were described, and proposals were made
to improve the operation of the apparatus's transport system. Technological
calculation and calculation of structural elements for strength were carried out.
Methods for processing the part were developed for the "Shaft" type part. Analysis of
surface treatment, part processing route were carried out.
Occupational health and safety measures and safety requirements for the
operation of the inclined diffusion apparatus were developed.
The explanatory note was made on A4 sheets, the number of pages was 65,
tables were 6, literature sources were 19, formulas were 47, the drawing was made on
A1 format - 9 sheets.
6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень
ПММ – паливно-мастильної сировини;
l – довжина нагнітача, мм;
h0 - відстань між вальцьовими нагнітача, мм;
d – діаметр вальців, мм;
n – частота обертання вальців, об/с;
- густина суміші, 120 кг/м3;
PP – тиск в ємкості, Па;
α – кут живлення, рад;
β – кут нагнітання вальців, рад;
Т – крутний момент;
[τ] – допустиме напруження скручування валів, МПа;
Е – шаг шнека;
N – частота обертання шнека, об/хв;
Rβ – коефіцієнт втрати продуктивності через нахил конвеєра;
N0 – потужність шнека, кВт;
Lг – довжина конвейера, м;
Н – висота, мм;
w – коефіцієнт опору руху бурякової стружки;
υ- осьова швидкість руху бурякової стружки, м/хв.
7
Вступ
Цукрова промисловість в Україні є однією з найбільших галузей
промисловості. Цукровий буряки являється головною сировинною складовою
для цукрових заводів України, конкурентоспроможність та ефективність
вирощування цукрових буряків це один з важливих чинників підтримки та
зберігання всього ланцюга збуту цукру.
Цукор є найважливішим продуктом масового і повсюдного споживання,
завдяки своїм незамінним поживним і смаковим властивостям, разом з іншими
галузями харчової промисловості розвинена і стабільна цукрова галузь є
основою економічної безпеки країни.
Технології переробки коренеплодів на цукор з використанням дифузійної
екстракції соку, очищення вапном і карбонатом, а також вилучення сахарози з
розчину шляхом кристалізації залишаються незмінними вже понад півтора
століття. І як показала практика, основним критерієм підвищення
ефективності виробництва цукру, голов, підвищення чистоти клітинного
соку цукрових буряків, що надходять на переробку та вдосконалення
апаратурного оформлення технологічних процесів.
Як показала практика, основними критеріями підвищення ефективності
цього виробництва є, перш за все, збільшення чистоти клітинного соку буряків
цукрових, що прибуває на переробку, та вдосконалення технологічного процесу
апаратури. Чистота дифузійного соку, яка значною мірою залежить від чистоти
клітинного соку, знаходиться в межах 85%, теоретичне споживання вапна для
очищення становитиме близько 2,5% CaO від об'єму буряка, а на заводі - 1,8%
CaO, 3000 т/добу, що зменшує споживання вапняку на 38 т/добу; і на 63 т/добу
зменшиться подача води, що містить вапняне молоко, до обладнання заводу.
Крім того, час перебування соку в машині та навантаження на насос і систему
фільтрації значно зменшуються, що дозволяє економити електроенергію та
тепло.
Для того, щоб отримати всі вигоди від вирощування цукрових буряків та
їх переробки, бажано організувати потужні агропромислові комплекси з
8
високою регіональною продуктивністю, зосереджені на вирощуванні цукрових
буряків, комбінованій переробці на цукор, біоетанол, біогаз та бетаїн,
виробництві комбікормів та тваринницькій галузі. У цьому випадку значне
скорочення закупівельних витрат, особливо загальних операційних витрат,
могло б суттєво знизити собівартість і конкурентоспроможність цукру на
світовому ринку порівняно з тростинним цукром.
Зрозуміло, що сьогодні неможливо розглядати економічну ефективність
виробництва цукрових буряків без значних технологічних удосконалень на
українських цукрових заводах.
9
1 Конструкторський розділ
10
1.1 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій дифузійного
обладнання
1.1.1 Класифікація дифузійного обладнання
похилого типу
Дифузійне обладнання призначене для вимивання цукру з бурякової
стружки шляхом дифузії протитечійної. Двошнекове дифузійне обладнання є
найпростішими йому не потрібна значна кількість комплектів обладунку, ніж
інші установки.
Але їх конструкція, зокрема взаємне перекриття витків шнеків та
підвід тепла через гріючи камери, розташовані по довжині корпусу
апарату, зумовлює наступні особливості процесу екстракції в них:
Однак його конструкція, зокрема перекриття обертів шнеків і подача
тепла через нагрівальні камери, розміщенні по довжині корпусу пристрою,
визначає такі атрибути процесу екстракції в ньому:
- потужній подовжній рух стружки та її подрібнення;
- змінення часу процесу зі зміною продуктивності;
- нестабільний гідродинамічний режим руйнується при зупинці обладнання і
подачі стружки з значним відсотком браку;
- великі ділянки суміші соковмістної стружки, що не нагріваються, це 25-35%
від валового об'єму, нерівномірне нагрівання суміші соковмістної стружки;
- чим більша одинична потужність обладнання, тим більше відхилення від
оптимальної температури..
Отже, конструкція двовісних шнекових дифузорів відповідає
мінімальним технічним вимогам серед усього обладнання відповідного типу, а
поодинока продуктивність обмежена конструктивними особливостями.
Прототипом дифузійної системи є система A1-PD2-C30 з двома шнеками,
яка виробляється в Україні з 1970-х років. Ця конвеєрна система розроблена
таким чином, що дозволяє здійснювати процес дифузії з більш дрібною
стружкою, ніж одновісні шнекові системи. Дифузійне обладнання похилого
11
типу з двома шнеуами А1-ПД2-С30 (рис.1.1) має корпус 9 подібний човнику,
сформований двома типовими половинчастими циліндрами похилими. Корпус
виконаний з металу і покритий шаром сталі 0,8X13, закріплений під кутом
10°30'' на п'єдесталі 8. Завантажувальний бункер 4 розташований у нижній
частині пристрою, там же встановлена камера відбірна соку і направляючі
патрубки соку для регенерації сита. В кінці корпусу знаходиться фільтруюче
сито.
У верхній частині корпусу розташований пристрій підведення живильної
води і вивантажувальний пристрій для видалення жому. У верхньому елементі
корпусу є впускний отвір для поживної води і вивантажувальна установка для
вилучення жому.
Обладнання складається з двох синхронних шнеків 5, які запускаються
від асинхронного електричного двигуна за допомогою редуктора і ланцюгової
передачі.
Рисунок 1.1 – Дифузійне обладнання похилого типу А1-ПД2-С30
На поверхні корпусу знаходяться камера 12, куди направляється пара для
сприяння необхідної температури в обладнанні. Конденсат вилучається з
ємності насосом 10. У нижній частині корпусу парові камера з'єднані з
лопатями у вигляді труб для збільшення поверхні нагріву зони термічної
пластифікації стружки. Верхня частина корпусу обладнання закрита кришкою з
люком величиною 500 x 500 мм. Для безпеки та зручного обслуговування та
обстеження обладнання передбачено захисний кожух 6. У центрі корпусу
12
обладнання розміщена транспортна система, яка складається з двох обертових
валів у вигляді труб з лопатями та непересувної контрольної лопатки,
привареної до корпусу обладнання. Вздовж всієї довжини корпусу прикріплені
з несталим кроком планки. Це запобігає обертанню стружки одночасно з
лопатями. Кожен шнек обладнання утворений з двох елементів — верхньої і
нижньої, у яких є опори зовнішня і внутрішня. Шнеки в обладнанні рухаються
в різні напрямки: лівий шнек обертається проти стрілки годинника, правий —
за стрілкою годинника.
Шнек це труба з привареними до неї пластинчасті кронштейни.
Перфоровані лопаті з алюмінієвого листа прикріплені до пластин болтами.
Шнек має постійний крок, 3-тактний. Витки шнека не монолітні, мають вид
секторів з кутом обхвату 90° та зазором 30° посеред лопаті. Лопаті розміщенні
так, що по довжині шнека в вільних зонах закріплені контр лопаті корпусу. На
ділянках шнеків які розміщенні внизу корпусу, і приєднанні до сита,
встановлені шкребки і ножі, за допомогою яких очищують площину сит
пульпи від мілкої стружки. До кінця верхнього шнека в зоні вивантаження
прикріплені лопаті, за рахунок яких розпушується жом і надходить до
розвантажувальної установки. За допомогою двох приводів – верхнього і
нижнього відбувається обертання шнеків.
Приводи установки складаються з електродвигунів сталого струму,
зубчастої передачі 3 а також редукторів 2. Електродвигуни приводяться в дію
тиристорними перетворювачами і можуть приводитися в дію
електромеханічними блоками.
Дифузійна установка обладнана двома порядками густою 7 і рідкою 11, та
споряджені пристроєм для подання антипінної рідини і формаліну. У комплекті
з машиною поставляються засоби автоматизації, електричні щити і пульти
управління. Бурякова стружка направляється конвеєром у бункер 4,
підхоплюється шнеками і рухається вздовж установки до вивантажувального
пристрою. Атмосферний тиск і вода з целюлозного преса рухаються до
стружки. Тепло, що утворюється при конденсації пари в паровій камері 2,
13
використовується для нагрівання і термопластифікації тріски. Одержаний
дифузійний сік проходить через сито в камеру соковижималки, звідки
перекачується на наступну переробку. Жом вивантажується з машини двома
паралельними шнеками 5, встановленими вертикально в транспортній системі
машини.
Розташування отворів під фундаментні болти в дифузорах A1-PDS-20 і
A1-PD2-C20 показано на рис. 1.2. Дифузори ДС (ПНР) і ДДС (Данія)
відрізняються від дифузорів ПДС головним чином транспортною системою,
системою приводу і системою вивантаження пульпи. Шнеки транспортних
систем цього обладнання виготовлені у вигляді суцільних гвинтів з обох боків.
Найбільш поширені в промисловості похилі дифузійні системи не мають таких
пристроїв, як скребкові пристрої колонних дифузійних установок.
Аналіз теплових масообмінних процесів у похилих двовісних шнекових
дифузійних установках на основі досліджень температурного поля та
масообмінних характеристик (коефіцієнт вигоряння в обладнані) показує, що
термічна обробка тріски в цих апаратах є незадовільною.
Для дослідження температурного поля в межі кожної секції пристрою на
зустрічних лопатях або підшипникових опорах валу конвеєра було встановлено
від чотирьох до шести термопар, які під’єднані до багатоточкового
електронного потенціометра КСП-2.
Рисунок 1.2 – Розподіл температури в секціях обладнання А1-ПДС-2
14
Безперервний параметр температури в похилому дифузорі А1-ПДС-20
дозволяє установити поділ температури в діапазоні обладнання в різні етапи
сезону цукрового виробництва. На рис. 1.2 представлено поділ температури по
перерізах обладнання в вересні та грудні. Номер кривої відповідає номеру
положення датчика. Оптимальний режим показано подвійними лініями на
рисунку 1.2.
Отримані дані свідчать про те, що конструкція дифузійної установки А1-
ПДС-20 не гарантує проведення процесу екстракції в оптимальному тепловому
режимі, найбільше в холодний сезон цукрового виробництва; майже по всій
довжині обладнання більшість стружки не нагрівається до відповідної
температури, яка гарантує нормальний процес екстракції; відбувається
спостерігається украй нерівний підігрів стружки по поздовжніх перерізах
обладнання, найбільше виражений на площі головної гріючої камери (переріз
I); в межах апарату термопари 4 незначна маса стружки перегріта (до неї
втрапляють частки, які опинилися невимушено близько гріючих камер); в
пунктах 1, 2, 3 перерізу нагрів слабкий.
Температура 50-60°C сприяє розвитку мікробів і активує ферменти, що
розщеплюють сахарозу, в результаті чого відбувається як втрата сахарози через
недостатнє нагрівання чіпсів, так і деградація сахарози через перегрівання
чіпсів. Дослідження температурного розпорядку, теплового балансу та
наслідків термічної обробки бурякової стружки відбувалося в головних секціях
дифузійного обладнання DDS продуктивністю 2; 3; 4,2 тисяч тон буряка за
добу.
На рисунку 1.3 представлено поперечний переріз термопари,
встановленої і відібраної для вимірювання ступеня термообробки стружки.
Характер зміни середньої температури по довжині дифузійного обладнання і
блоку обшпарювача можна побачити на рисунку 1.4, а довершеність термічної
обробки стружки - на рисунку 1.5.
Як видно з приведених рисунків, загальний характер зміни
температурного режиму в апаратах типу DDS багато в чому схожий з
15
температурними полями в апараті А1-ПДС-20: температура сокостружкової
суміші повільно піднімається, досягаючи максимуму лише на довжині 1/3—1/2
апарату, потім вона підтримується на рівні, який визначається температурою
екстрагента, що поступає в хвостову частину апарату
Рисунок 1.3 – Перерізи, визначених поділів температур в обладнанні
Dds-30
Рисунок 1.4 – Поділ температур по перерізах дифузійного обладнання
Рисунок 1.5 – Зміна ступеня ошпарювання стружки вздовж дифузійного
обладнання
По даним типорозмірів екстракторів на довжині 4,5 м в межах довільного
сита ( люк №1) температура соковмістної стружки не переважала 55°С (
рис.1.4). Час знаходження частинок продукту на цій ділянці становить 20—25
хвилин в установці Dds-20, підвищується з збільшенням продуктивності до
16
33—36 хвилин (апарат Dds-42). Цього часу більше ніж потрібно для термічної
обробки при якнайкращій температурі, проте температура соковмістної суміші
до 55 °С не сприяє здійсненню ефективного ошпарювання. Для підтримки хоча
б такої незначної температури в центральній частині обладнання приходиться
додавати барометричну воду в екстрактор температурою 67—72°С, не
відповідає головній технологічній інструкції процесу утворення сахарози з
стружки буряка. Замість того, щоб швидко нагрівати стружку до температури
75-78°C, так званого центрального нагрівача, стружка повільно нагрівається до
середини обладнання, і в багатьох випадках найвища температура суміші соку і
стружки досягається в кінці процесу. Такий недосконалий температурний
режим являється мотивом для великих збитків цукру в жомі (при роботі з
формальною продуктивністю і найбільших вилучень в порівнянні з другими
типами дифузійного обладнання), низької якості вилученого дифузійного соку.
Визначення якості температурної обробки бурякової стружки в ході
екстрагування застосовується коефіцієнт обшпарювання, це відношення
коефіцієнту дифузійного цукру з бурякової смужки до дифузійного
коефіцієнту з стружки такої самої якості, здійснивши найкращу теплову
обробку. При температурі 20 °С визначається дифузійний коефіцієнт. Така
температура потрібна для як найшвидшого зупинення денатурації протоплазми
стружки, вибраній для досліду. Оборотність ходу денатурації можлива при
охолодженні стружки що вказує на невагому міру денатурації, віддаленої від
рівня, потрібної для виконання процесу екстрагування. Переміна розміру по
довжині обладнання (рис.1.5) засвідчила, що в обладнанні, що мають значну
продуктивність, зменшується масообміні значення процесу. В обладнанні Dds-
30 (ДС-12), продуктивність якого 2,8 тон буряка на добу, в осінній період
найбільше значення становить 0,8, тільки в середній частині обладнання. У
обладнанні Dds-42 (ДС-17) з продуктивністю 4 тисячі тон буряку на добу в цей
час року становить 0,74, а в кінці осені приблизно 0,58. На рис.1.5
представлено, максимальна міра ошпарювання відбувається тільки в середній
частині обладнання, це скорочує термін активного екстрагування. Дослідження
17
впливу значної міри теплоти, передається паровими камерами, на
температурний режим в похилому обладнанні з двома шнеками
(обумовлюється співвідношенням між величиною тепла, що передається
соковмістній суміші через парові камери які розташовано периферійно, до
валової величини тепла, яка потрапляє в екстрактор) відбувалося при незмінній
кількості і температурі що направляється в обладнання стружки і води,
зафіксовувалася температура отриманого дифузійного соку і жому під час
роботи ввімкнених парових камерах. Потім ті ж самі вимірювання були
проведені з вимкненою паровою камерою, тобто в режимі протитечійного
теплообміну між соком і наконечником. У першому і другому випадках різниця
між загальною кількістю тепла, відведеного від дифузійного соку і обладнання
на основі целюлози, становила кількість тепла, переданого в парову камеру.
Відношення цієї величини до загальної кількості тепла, що надходить в
екстрактор з тріскою і водою, становило 12% при Dds-20, близько 7% при Dds-
30 і менше 2% при Dds-42.
Дані про кількість тепла, що підводиться до апарату з нагрівальної
камери, дозволили визначити значення коефіцієнта теплопередачі від пари до
соковмістної суміші для досліджуваних типових розмірів обладнання:
Продуктивність, Середня величина
тон/сутки коефіцієнта теплопередачі,
Вт/ м2*К
1900 190
3200 167
4500 115
Невелике значення відношення потоку теплового від парових камер до
валового потоку тепла, яке потрапляє в екстрактор, і малий коефіцієнт теплової
передачі для всіх визначень типових дифузійних обладнань можна зробити
висновок, вплив нагріву від парової камери на термічну обробку стружки
18
незначний. Важливу роль відіграє протитечійний тепловий обмін між
дифузійним соком і стружкою буряка під час теплового нагрівання.
1.2 Опис конструкції обладнання
Дифузійне обладнання відносяться до обладнання цукрового виробництва,
а саме до обладнання похилого типу для вилучення з бурякової стружки цукру
шляхом неперервної протитечійної дифузії.
Дифузійне обладнання (рис.1.6) похилого типу складається з корпусу 1 у
вигляді корита з шахтою 2, всередині якого розташовано два шнека 3, вони
рухалися при допомозі привода 4, у верхній частині обладнання
розташовано колесо черпачне 5, яке починає рухатися за сприяння мотор-
редуктора 6, на корпусі розташовані парові камери 7, для відбору соку в
нижній частині обладнання знахолиться сито 8.
Рисунок 1.6 – Загальний вигляд дифузійного обладнання похилого типу
Технічна характеристика дифузійного обладнання
1.Продуктивність 3000 тон/добу.
2.Маса дифузійного обладнання 400 тон
3.Головний привід – електродвигун постійного струму
19
М-55кВт, 1500 об/хв.
4.Частота обертання шнеків 1,2…0,3 об/хв.
5.Загальна потужність 150 кВт
Технічні вимоги
1.Монтаж дифузійного обладнання відбувається на цукровому заводі.
2.Під час монтажу убезпечити співвідношення осі валів черв’ячного колеса і
осьове зміщення приводу не сильніше ніж на 0,5 мм, а кутове на 300.
3.Припускається для ущільнення з’єднань між деталями корпусу
використовувати ущільнювачі марки АП-31 10х10.
4.Для кращого з’єднання деталей на дільницю наноситься герметик ВГО1-
ТУ38 103211-76
Транспортний шнек обладнання складається з трубного валу 9 до нього
прикріплені стійки 10. До стійок приєднані концентричні стрічкові витки
шнеків гвинтових 11 з жорсткими ребрами 12, на кожному з яких
додатково розміщено по три різної довжини витки у вигляді криволінійного
елементу 13 (рис.1.8), причому конфігурація витків представляє собою
додаткові криві лемніскати Бернуллі.
20
Рисунок 1.7 – Транспортуючий шнек
Рисунок 1.8 – Концентричні стрічкові витки шнеків
На витках стрічкових шнеків (рис.1.7) розташовано допоміжні
криволінійні витки. Різноманітна довжина витків криволінійних сприяє
рівномірному розподіленню стружки по поздовжньому перерізу
екстрактора. Головний криволінійний виток допомагає рухати нагріту
стружку до трубного валу, а інший на віддаль 2/3 радіусу циліндричного
елементу корита, третій на віддаль 1/3 відповідного радіусу, це допоможе
поліпшити нагрівання соковмістної стружкової суміші в головній частині
обладнання при відведенні значно відігрітої стружки від стінок обладнання, що
допомагає нагрів стружки вирівняти до найліпшої по поздовжньому перерізу
обладнання, максимальна швидкість забезпечує екстракцію сахарози в воду
і адекватно зменшить її наявність в жомі.
Дифузійне обладнання похилого типу працює наступним чином. В
дифузійне обладнання через шахту 2 попадає холодна стружка, яка починає
підігрівається до відповідної температури, при цьому подача пари в парову
камеру 7 максимізує швидкість екстракції сахарози. Темпи нагрівання
стружки в первинних секціях дифузійного обладнання дозволяє
підвищити, направивши в камери парові 7 пару значного потенціалу.
Значна
21
температура пари викликає розварювання стружки бурякової, перебуваючи в
пристінному пласту дифузійного обладнання наближено до камер парових.
Передача сахарози в воду відбувається з невеликою швидкістю за рахунок
закупорювання отворів частками розімлівшої стружки. При русі шнеків
гвинтових 3, стружка бурякова передається знизу до верху вздовж апарату
стрічковими концентричними витками, а в радіальній лінії від стінок до
трубних валів при допомозі встановлених додаткових на даних витках трьох
криволінійних неоднакової довжини, що по формі у вигляді лопатки
практичного колеса відцентрового насосу. При допомозі цього більш підігріта
стружка буде рухатися від стінок дифузійного обладнання, які граничать з
паровою камерою до трубних валів. Головний криволінійний виток
направлятиметься до трубного валу на 1/3 радіуса шнека, інший виток на 2/3, а
третій - до трубного валу. Рух значно нагрітої стружки в межах менш
нагрітої поліпшить процеси теплового обміну між значно перегрітою
стружкою і менше перегрітою, по поздовжньому перерізу дифузійного
обладнання, а значить і поліпшить передачу сахарози в воду. Вилучена від
цукру стружка вилучається в верхній частині обладнання за сприянням колеса
черпачного 5, що приводиться приводом в плавний рух 6. Одержаний
дифузійний сік крізь сито в долішній частині апарату відправляється на
виробництво. Це відноситься до форми побічних витків, вони крім якісного
віддалення стружки від стінок головної камери мають невеликий
коефіцієнт фронтального опору. Цим умовам підходить відповідна форма
для відцентрового насосу у вигляді кривої лопаті.
Причини взаємодії між сукупністю властивостей, що зазначені, та
технічними наслідками полягає в такому. Охолоджена стружка, яка
надходить в дифузійне обладнання повинна швидко нагріватися до відповідної
температури для забезпечення відповідних вимог проведення посиленого
вилучення сахарози з стружки бурякової в відповідний розчин, для цього в
парові бункери підводиться пара. Темпи нагрівання стружки, а відповідно і
темпи дифузії сахарози дозволено підвищити, направивши пар в парові
22
камери значного потенціалу, це може привести до того, якщо стружка, що
перебуває в шарі біля стінок дифузійного обладнання, під дією значної
температури розкипається, знижується теплова передача, підігрів бурякової
стружки по перетину обладнання не рівномірне, це взагалі негативно
позначається на процес дифузії. Передача сахарози в воду відбувається за
незначної температури соковмістної суміші і проходити за невеликої
швидкості. Розв'язати питання нерівномірного нагрівання стружки по
поздовжньому перетину обладнання можна, розмістивши на концентричних
виткових стрічках гвинтового шнеку допоміжні три криволінійні витки
відмінної довжини, внаслідок чого конфігурація кривої допоміжних витків
представляє собою фрагмент лемніскати Бернуллі. За допомогою цих витків
значно нагріта стружка в межах стінок обладнання дифузійного, що граничать
з паровою камерою, буде направлятися до трубних валів. Різноманітна
довжина витків допоможе однаково поділити стружку по поздовжньому
перетині екстрактора. Головний криволінійний виток транспортуватиме
нагріту стружку до трубним валам, другий на довжині 2/3 радіуса
циліндричних частинок корита, третій на довжину 1/3 цього радіусу. Такий
поділ дозволяє розподілити температуру стружки до відповідної, по
поздовжньому перетину обладнання що дозволяє провести інтенсивний
процес дифузії при відповідній температурі, що поліпшитиме екстрагування
в воду сахарози і відповідно знизить її вміст в буряковому жомі.
Завдяки цьому, сукупність таких ознак дозволить в абсолютному обсязі
отримати значні технічні можливості.
Для абсолютного висолоджування бурякової стружки в обладнанні
стабільний температурний розпорядок, це можна досягти нагріванням води при
подачі в дифузійне обладнання і подачею пари, яка гріється в паровій оболонці
дифузійного обладнання.
• Вода, яка потрапляє в дифузійне обладнання, регулюється відповідно
до величини стружки, що потрапляє в обладнання.
23
Рисунок 1.9 – Дифузійне обладнання
• Застосування конвеєрних терезів для визначення вагової втрати стружки
бурякової.
• Контролювання і керування оборотами шнеків обладнання.
• Контролювання струму та напруги на приводі шнеку і черпачного
колеса.
• Контролювання роботи електричного приводу насосу і транспортної
системи.
Недоліки наявних електричних приводів незмінного струму нахилених
дифузійного обладнання такі:
- невисока ступінь захисту електричного двигуна;
- систематичне обслуговування;
- нестабільність параметрів;
- середній ступінь надійності;
- складність в налагоджуванні.
Всі існуючі недоліки, є результатом двох головних проблем:
Невисокий рівень захисту двигунів, що працюють у важких
температурних умовах з наявністю таких середовищ як аміак і сірка. Наявність
агресивного середовища приводить до ржавіння і швидкого виходу з ладу. Для
24
рішення таких проблем, спеціалістами в даному напрямку було винайдено
певну кількість технічних рішень, основаних на застосовуванні двигунів
асинхронних і перетворювачів.
Головні переваги :
• З урахуванням конструктивним властивостям, асинхронні електричні двигуни
мають великий захист і мають просту конструкцію.
Це дає такі можливості:
• Значно добавити надійність роботи обладнання під час обробки буряка.
• Знизити кошторис на обслуговування обладнання.
• Споживання сучасних перетворювачів допускає:
• Збільшити стійкість і стабільність роботи обладнання.
• Удосконалити роботу налаштування.
• Контроль валів на скручування допускає виявлення аварійної обстановки ще
на завчасних стадіях, слушно реагувати на всі поломки в роботі головного
устаткування.
Основні рішення розроблення системи електричного приводу похилого
дифузійного обладнання полягають в наступному.
Порядок призначена для керування і контролювання правил роботи
приводу похилого дифузійного обладнання, колеса черпачного і системи
змащування обладнання дифузійного. Привід дифузійного обладнання має двох
асинхронних електричних двигуна і перетворювач, які працюють за так
принципом у швидкісному моментному з'єднанні. Забезпечення значної
надійності обміну показниками між частотними приводами, які сполучаються
лініями оптичного зв'язку. Керування обертами черпачного колеса відбувається
при допомозі частинного перетворювача. Кутове розташування валів
дифузійного обладнання визначається чотирма енкодер, які встановленні кінці
валів. Керування порядком змащення, а також тотальне керування та
контролювання стану даної системи відбувається мікропроцесорним
інспектором, в діяльності якого входить:
25
• Керування електричним приводом дифузійного обладнання, колеса
черпакового і мастилом.
• Контролювання головних параметрів електричного приводу.
• Механічне визначення зупинки головного і допоміжного приводу.
• Визначення кутового розташування закінчень валів.
• Визначення швидкості руху валів.
• Контролювання і зменшення скручуванню між верхніми і нижніми
частинами валу.
• Контролювання скручуванням вісі валів.
• Аварійне відключення приводу дифузії, якщо є ризик скручування валу.
• Внутрішня система блокування налаштовується і може бути тимчасово
вимкнена.
Сенсорні графічні панелі використовуються для налаштування системи, а
також для моніторингу та відображення поточного стану та історичних даних:
• Візуалізація виміряних і розрахованих параметрів.
• Можливість зберігати виміряні та розраховані параметри і відображати
їх у вигляді часового графіка.
• Підтримуйте аварійну візуалізацію.
• Абсолютний доступ до налагоджування системи, захищений від
недозволеного доступу.
Управління системою може здійснюватися як в локальному режимі, з
панелі оператора, так і від системи верхнього рівня з використанням
промислових протоколів зв'язку, або за допомогою дискретних і аналогових
сигналів.
Системою можна керувати локально з панелі оператора, системи за
допомогою індустріальних протоколів зв'язку або за підтримкою цифрових і
подібних сигналів.
26
1.3 Монтаж обладнання
1.Монтаж дифузійного обладнання здійснюється на цукровому
підприємстві згідно до схеми збирання і плану розташування установки.
2. Корпус обладнання закріплюють на фундаменті з кутом нахилу до
одинадцяти градусів. Установка схематично поділена на шість основних секцій.
3. Секції мають камери з паром, які поділені на чотири нагрівні зони,
установка таких зон відбувається по черзі. Перша встановлюється зона що
формує камеру VI секції, друга формує камеру V секції, третя - камеру IV і III
секцій, послідовно збирають, четверту – камери з секціями 11 і I, з'єднання
відбувається послідовно. Камери слугують для нагрівання соковмістної суміші
без підготовчого обприскування гарячою водою бурякової стружки в самому
обладнанні.
4.Встановлено випарні установки та конденсатні відвідники для
забезпечення обігріву і відведення пари з корпусу випарної установки.
5. Встановлення валів черв’ячного колеса та приводу при якому
припускається зміщення осьове приблизно на 0,5 мм, а кутова - не перевищує
30 градусів. В середині обладнання два повздовжніх шнека повинні одночасно
обертатися від приводів верхнього і нижнього.
6.Для кращого сполучення з’єднань між частинами корпусу
використовують ущільнювачі маркування АП-31 10х10 ГОСТ5152-84.
7. Спочатку на поверхню необхідно нанести герметик ВГО1-ТУ38
103211-76, а потім встановлювати деталі.
8.Електромонтаж апарату необхідно виробляти згідно зі схемою
підключення Я5-ОМС-2.00.00-ИР-Е5. Особливу увагу слід звернути на
підключення системи електроприводу похилого дифузійного апарату. Напряму
обертання шнеків відповідно напряму стрілок, нанесених на системі
електроприводу.
9.Після завершення монтажу обладнання необхідно зробити перевірку на
герметичність. Перевірка здійснюється водою під тиском 0,4МПа. Течія
виявляється візуально, витоку не допускається.
27
1.4. Технічне обслуговування апарата
1.Для сприяння подальшої роботи обладнання потрібно кожного тижня
виконувати технічне обстеження та поточний ремонт, до якого входить:
- перевірка та затягування різьбових сполучень;
- наявність мастильного матеріалу і його рівень на контрольній відмітці;
- заправка мастильного масла і його оновлення проводиться згідно
встановленого графіку і списку паливно-мастильної сировини (ПММ);
- обстеження обладнання і усунення невеликих поломок та недоліків,
витікання сирця, повірку на нагрівання підшипників температура яких не
має перевищуватися більш ніж 40 градусів температури довколишнього
осередку;
- керування електричним приводом дифузійного обладнання, колеса
черпачного і змащувальною системою;
- автоматичне визначення зупинки головного та допоміжного приводу;
- визначення кутового розташування валу;
- визначення обертової швидкості валу;
- контролювання і усунення осьових скручувань валу;
- аварійне виключення приводу дифузійного обладнання при виявленні
загрози скручування валу;
- налагоджування системи всередині блокування і можливістю
нетривалого вимкнення.
2.Постійно робити вологе прибирання та санітарну дезінфекцію
обладнанню.
3.Перевірку електричного приводу проводити один раз в місяць.
4.Після завершення роботи обладнання і елементи, які контактують з
сировиною, необхідно очистити і вимити, здійснити санітарну обробку
відповідно до діючої санітарної інструкції на цукрових виробництвах.
5.Деталі транспортного шнека дбайливо очищають і миють від залишків
сировини.
28
6.Елементи черпачного колеса омиваються гарячою водою, температура
становить 50-55 градусів на протязі 5 хвилин.
7.Після миття транспортуючий шнек і черпальне колесо обладнання
залишаються відкритими, щоб вода повністю стекла та елементи висохли.
1.5 Технологічний розрахунок
1.5.1 Розрахунок валкового нагнітача
Основною ціллю даного розрахунку являється визначення первинних
параметрів, необхідних для графічного проектування об'єкта проекту та
подальшого розрахунку часткових елементів.
Продуктивність П = 0,45 кг/с.
Продуктивність вальцьового нагнітача:
П = l h0 d n K , (1.1)
де l – довжина нагнітача, 4160 мм;
h0 - відстань між вальцьовими нагнітача, 12 мм;
d – діаметр вальців, 458 мм;
n – частота обертання вальців, об/с;
- густина суміші, 120 кг/м3;
K – коефіцієнт подачі вальцьового нагнітача, при заданому значенні та ширині
щілини матриці до 20 мм, K=0,25.
Частота швидкості обертання вальців визначається за формулою:
П 0,045
n = = = 1,56 об/хв.
l h0 d K 0,6 0,012 0,0458 1200 3,14 0,25
Нагнітальні вальці з’єднані один з одним зубчастою передачею,
передаточне відношення яких становить 1, вони обертаються з рівною
швидкістю в протилежних напрямах. Визначаємо остаточний момент
нагнітання нижнього валу:
29
2
M = P R l ( + 2 )tg
P (1.2)
де PP – тиск в ємкості, Па;
α – кут живлення, рад;
β – кут нагнітання вальців, рад;
φ – кут тертя суміші на вальцях становить в межах від 30 градусів до 45º.
2
M = 0,3106 0,042 0,54 + 0,4 = 346,54 Н·м.
3 3
Потужність необхідну для обертання валка розраховуємо за формулою:
M n 346,54 4,2
N = = =154 кВт.
95 95
1.5.2 Розрахунок валу на кручення
На цьому етапі розрахунку, відстань між стійками невідома, тому
приблизний діаметр валу, що піддається ризику, розрахлвується за умови
міцності на кручення:
T
d = , (1.3)
0,2 [ ]
Т – крутний момент;
[τ] – допустиме напруження скручування валів [τ] = 20..35 МПа.
Приймаємо значення [τ] = 25 МПа.
Визначаємо діаметр веденного валу:
230000
d = = 287мм
0,2 [ ]
Приймаємо значення діаметру рівним 300 мм.
1.5.3 Розрахунок валу на опір
Визначаємо зусилля на шестернях:
30
2 T2 2 346,11103
колова потужність Ft 2 = = = 6140,123H ;
d1 98
радіальна потужність Fr 2 = Ft 2 tg = 6140,204 tg20 = 2132,06H ;
Визначаємо згинальні моменти:
а) горизонтальна ділянка:
Fr 2 a − RBX b = 0;
М A = 0 , 2132,06 33− RBX 538 = 0; (1.4)
RBX =196,185H .
Fr 2 (a + b) − RAX b = 0;
М B = 0 , 2132,06 (33+538) − RAX 538 = 0; (1.5)
RAX = 2328,245H .
Виконуємо перевірку:
FX = 0 , RBX − RAX + Fr 2 = 0 , (1.6)
196,185− 2328,245+ 2132,06 = 0.
б) прямовисна ділянка:
Ft 2 a − RBY b = 0;
М A = 0 , 6140,204 33− RBY 538 = 0; (1.7)
RBY = 252,216H .
Ft 2 (a +b)− RAY b = 0;
М B = 0 , 6140,204 (33+538)− RAY 538 = 0; (1.8)
RAY = 6392,42H .
Виконуємо перевірку:
FY = 0 , RBY − RAY + Ft 2 = 0 , (1.9)
252,216−6392,42+ 6140,204 = 0 .
M = М 2 2
сум згХ +М згY
(1.10)
M ' = 110,42 2
сум +310 = 318,9H м;
Крутний момент Т = 326 Нм.
Розрахунок ідентичного моменту:
2
М = М 2
сум + ( Т ) , (1.11)
31
α = 54 - коефіцієнт, який враховує різні характеристики циклів навантаження на
вигин і кручення.
2 2
М = 0 + (0,54 326,711 ) =1799,6H м;
М = 02 + (0,54 208,62)2 =1166,74H м;
М = 318,92 + (0,54 208,62)2 = 2989Н м;
М = 154,62 + (0,54 208,62)2 = 2000,21Н м;
М = 154,62 + 02 =154,6Н м;
Діаметр валe в характерній точці визначається за формулою:
М
d = 3 , (1.12)
0,1 −1
−1 - допустиме на валу напруження:
1799,6 103
d = = 301мм
0,152
Приймаємо кінцеве значення діаметру поперечного перерізу, 300мм.
1.5.4 Вибір та перевірочний розрахунок шпонкового з’єднання
Найнебезпечнішою деформацією шпонок є зминання, викликане крутним
моментом. Приймаємо матеріал для шпонки Сталь 45 ДСТУ7809-2015.
Допустима напруга зминання зм =180МПа .
B B- В
в
d
B
Рисунок 1.10 – Шпонкове з'єднання
32
t2
t1
h
Згідно прийнятого розміру валу d = 300мм в відповідності до стандарту
приймаємо розміри для шпонки і пазу:
ширина шпонки 40мм;
висота шпонки 60мм;
довжина шпонки 180 мм
глибина пазу під шпонку на валу t1=40 мм;
Розраховуємо робочу довжину шпонки:
lш = lст − (60150) = 250− 60 =190мм
Перевірка з'єднань на міцність:
2T 2 346,11103
зм = = = 92,146МПа зм (1.13)
dв l (h− t1) 30 40 (7− 4)
Згідно допустимого значення зм = 100 120МПа .
Визначаємо значення зрізу з’єднань:
2T 103 2 346,11103
зр = = = 82,539МПа
зр (1.14)
dв b l 30 8 40
Допустиме значення зр = 60 100МПа .
У відповідності до розрахунків та стандарту приймаємо шпонку призматичну з
такими розмірами 40х60х190 мм.
1.5.5 Кінематичний розрахунок привода
Орієнтовна потужність двигуна визначається за наступним рівнянням:
(1.15)
ηз - коефіцієнт корисної дії приводу:
ηп= 0,995 - коефіцієнт корисної дії підшипника кочення;
ηцп = 0,94- коефіцієнт корисної дії циліндричної передачі, з.п. = 0,94 .
33
Привід для гвинтового нагнітача підбирається на основі отриманих
значень потужності і швидкості. Обираємо електропривід з параметрами n =
1500 об/хвилину, потужністю 55 кВт. Для регулювання швидкості вихідного
шнека до приводу двигуна підключений частотний перетворювач.
З каталогу обираємо перетворювач частоти E3-MINI-S4L з найбільшою
потужністю 60 кВт.
Передаточне число визначається за формулою:
(1.16)
Приймає значення u = 1.
Розраховуємо частоту обертання приводного валу:
n1 = 3,42 об/хв.;
(1.17)
Потужність:
(1.18)
Визначаємо момент приводного гвинта:
34
1.5.6 Перевірочний розрахунок вала редуктора на
витривалість
Матеріал для валу – Сталь 45 ДСТУ7809-2015 має такі характеристики:
Таблиця 1.1
ПАРАМЕТР ПОЗН. ЗНАЧЕННЯ
Опір при розриві σв 600 МПа
Межі витривалості при симетричних
σ-1 280 МПа
циклах навантаження на вигин.
Межі витривалості при напружені
τ-1 160 МПа
кручення
Коефіцієнт чутливості до
0,1
асиметричних циклів згину
Коефіцієнт чутливості до
0,6
асиметричних циклів кручення
Узагальнені моменти згину в вірогідних небезпечних перетинах
становитимуть:
МІ = 199 Н*мм,
МІІ = 193 Н*мм,
МІІІ = 193 Н*мм.
Крутний момент становить Т=1200 Н∙м
Коефіцієнт витривалості [n] = 1,9.
Виконуємо перевірку запасу міцності в перетинах. Концентрація
напружень зумовлена приляганням шпонкового паза та маточини до валу.
Знаходимо ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині та
крученні від шпонкового пазу. Визначаємо ефективні коефіцієнти напруження
для згину та кручення від пазів шпонки. Для даного валу Кσ =1,685, Кτ=1,496.
Коефіцієнт шкали вигину та кручення для 45 сталевих валів = = 0.8
35
Коефіцієнт шорсткості Rа= 3.2. Ефективний коефіцієнт напруги для певних
перерізів згину та кручення за відсутності технічного підсилення:
(1.19)
Визначити ефективний коефіцієнт концентрації напружень при згинанні
та крученні валу під дією колеса електричного двигуна, встановленого на валу,
що становить KD = 2.64, KD = 2.02 . В перетині є два концентратори напружень,
в розрахунках розглядається тільки один.
Для визначення запасу міцності застосовуємо формулу:
(1.20)
Визначаємо амплітуду згину:
(1.21)
Запас міцності визначаємо за дотичними напруженнями. По-перше
розраховуємо напруження при крученні для моменту опору, який становить
40000 мм3.
(1.22)
Номінальні амплітуди напружень при крученні та середні значення:
(1.23)
Коефіцієнт запасу міцності для напружень дотичних:
(1.24)
Вираховуємо запас міцності:
(1.25)
36
1.6. Розрахунок шнекового конвеєра
Визначення діаметра шнека. Необхідний діаметр гвинта визначається по
формулі (1.26):
(1.26)
Д – діаметр шнека, м;
Q=3300 т/добу=3300/24=137,5 т/год – неперервній цілодобовій роботі
обладнання;
Е – шаг шнека;
N – частота обертання шнека, об/хв;
ρн=1570 кг/м3=1.57т/м3- густина суміші;
Rβ – коефіцієнт втрати продуктивності через нахил конвеєра;
φ=0,25- коефіцієнт наповнення;
Кут нахилення конвеєра 11 градусів , коефіцієнт втрат приймаємо Rβ= 0.9.
Знаходимо:
Д = 0.275 137,5 = 294.81мм
1*0.25*1.57*0.9*1.2
Частота обертання:
(1.27)
Звідси:
об/хв.
Допустима частота становитиме Д ≤ a max· k;
k - коефіцієнт ( k=3), a max= 0.5 мм; звідки a max· k = 0.5· 3 =1,5 мм < Д=432 мм;
приймаємо за стандартом діаметр Д=500 мм з шагом S=500 мм шнека.
37
Визначаємо частоту обертання:
Частота становитиме:
Приймаємо n=51.9 об/хв. обертання шнека.
1.6.1 Визначаємо потужність шнека
Потужність шнекового валу визначаємо за формулою:
(1.28)
N0 – потужність шнека, кВт;
Lг – довжина конвейера, м;
Н – висота, мм;
w – коефіцієнт опору руху бурякової стружки;
К = 0.2 – коефіцієнт, що враховує характер руху шнека;
gК – маса обертання бурякової стружки шнеком, кг/м;
υ- осьова швидкість руху бурякової стружки, м/хв;
wВ- коефіцієнт руху, для підшипників wВ=0,18;
gК =120Д= 80·0,5=60 кг/м;
Швидкість руху сировини поздовж осі:
υ = S · n = 0.5·51,9 = 25,95м/хв. = 0,4325м/с;
Звідки потужність на валу гвинта:
38
1.6.2 Визначаємо потужність привода шнекового конвеєра
Потужність двигуна визначаємо:
(1.29)
К- коефіцієнт запасу потужності;
η- коефіцієнт корисної дії приводу (0,5 – 0,9);
Для приводу шнеку становитиме К=1,25.
Приймаємо η=0,85, тоді:
39
2 Технологічний розділ
40
2.1 Вибір матеріалу деталі «вал»
Сталь 45 - вуглецева конструкційна якісна сталь – одна з найпопулярніших,
в силу оптимального поєднання невеликої ціни та високих споживчих якостей.
Подібні за складом та властивостями сталі - 40Х, 50, 50Г2.
Виробляється сталь 45 і поставляється споживачам у вигляді прокату
сортового, фасонного, каліброваних та шліфованих прутків, товстолистового
прокату, стрічок, смуг, дроту, труб тощо.
Частка вуглецю сталі 45 варіюється в межах 0,42-0,5%. Така концентрація
зумовлює високий показник твердості металу. Крім того, до складу сталі в
незначних кількостях входять: кремній, хром, марганець, нікель, мідь, фосфор,
сірка, миш'як. Загальний відсотковий вміст домішок – максимум 2,57%.
Ступінь розкислення – сп.
Щільність цієї марки сталі становить 7826 кг/м3. Ця величина вписується в
рамки середнього значення щільності конструкційної сталі, що дорівнює 7700-
7900 кг/м³.
Критичні точки (Чернова), за яких відбувається зміна структури металу та
фазового стану: Ас₁ = 730°С, Ас₃ = 755°С, Ар₁ = 690°С, Ar₃ = 780°С.
Межа плинності стали 45 при підвищенні температури випробувань від 200
до 1200С падає від 340 МПа до 15 МПа.
Відповідно до ДСТУ твердість металопродукції зі сталі 45:
• гарячекатаною, без термічної обробки – 229 НВ;
• гарячекатаною після відпалу або високої відпустки – 197 НВ;
• каліброваної зі спеціальною обробкою нагартованої поверхні – 241НВ;
• каліброваної та зі спеціальною обробкою поверхні після відпалу або
високої відпустки – 197 НВ.
Технологічні властивості сталі 45:
• сталь 45 – важко зварювана, відноситься до 3 групи зварюваності;
• сталь 45 не чутлива до утворення флокенів;
• не схильна до відпускної крихкості;
41
• кування проводиться при початковій температурі 1250 °С;
• процес різання сталі 45 також не простий через низький показник
прожарювання;
• слабкі антикорозійні властивості.
Про зварюваність варто сказати окремо. Справа в тому, що сталь 45 чутлива
до концентрації напруг, схильна до утворення тріщин у місцях зварювання.
Заготовки, що зварюються, повинні попередньо прогріватися, а також бажано
прогрівати в процесі зварювання для отримання рівномірних швів (для листа
товщиною 15 мм температура прогріву - 100°С). Рекомендовані електроди для
зварювання - УОНІ-13/45 та УОНІ-13/55. Якість швів обов'язково перевіряється
після закінчення зварювальних робіт або сучасними методами ультразвукової
діагностики або рентгеном, або методом навантаження - шов піддається
навантаженню, що на 30% більше передбачуваного.
Сталь 45 стійко переносить перепади температур, цінується за витривалість
і зносостійкість, піддається обробці. Тому вона широко застосовується в
машинобудуванні, верстатобудуванні, будівництві.
З неї роблять редуктори, зубчасті колеса та вали-шестірні, ланцюгові
приводні зірочки, кулачки, супорти, шпинделі та інші деталі, що піддаються в
процесі експлуатації навантаженням та тертю.
Щоб продовжити термін експлуатації шестерень у конічних або
циліндричних передачах, їх додатково зміцнюють будь-яким з відомих способів
(термічним або хімічним).
Також із сталі 45 виготовляють всілякі кріпильні елементи. Листовий
прокат із цієї сталі широко застосовують для обшивки верстатів та механізмів,
для виробництва штампованих деталей.
В таблицях наведено хімічний склад та механічні властивості матеріалу
Сталь 45.
42
Таблиця 2.1
Властивості хімічні Сталь 45
Мате Вуглець Кремній Марга- Не більше
ріал (С), % (Si), % нець
Мідь Ні- Сірка Фос- Хром
(Mn), % (Cu), кель (S),% фор (Cr),%
% (Ni), (P),
% %
Сталь 0,42- 0,20- 0,40- 0,30 0,30 0,045 0,04 0,30
45 0,50 0,52 0,90
2.2. Аналіз технологічності конструкції деталі
Визначимо кількість поверхонь, які відповідають певному квалітету та
заносимо в таблицю 2.2
Таблиця 2.2
Визначення кількості поверхонь даного квалітету
Квалітет 6 8 9 14
Кількість розмірів 1 1 5 8
До основних параметрів технологічності належать:
• коефіцієнт точності, який визначається за формулою:
1 1
КТ = 1 − = 1 − = 0,91 (2.1)
Асер 11,4
де Асер – середній квалітет точності поверхонь деталей і визначається за
формулою:
∑��
��=1(����∙��) 6∙1+8∙1+9∙5+14∙8
Асер = = = 11,4 (2.2)
�� 15
Таблиця 2.3
Визначення кількості поверхонь даної шорсткості
Шорсткість Ra0,4 Ra1,6 Ra3,2 Ra6,3
Кількість розмірів 2 4 3 3
43
• коефіцієнт шорсткості, який визначається за формулою:
1 1
КШ = = = 0,30 (2.3)
Бсер 3,24
де Бсер – середнє значення шорсткості поверхонь даної деталі, який
визначається за формулою:
∑��
��=1(Б��∙��) 0,4∙2+1,6∙4+3,2∙3+6,3∙3
Бсер = = = 3,24 мкм (2.4)
�� 12
• коефіцієнт використання матеріалу:
��дет 1502
Квм = = = 0,96 (2.5)
��заг 1563
де G дет = 1502– маса деталі, кг;
G заг = 1563 – маса заготовки, кг;
Виходячи з значень КТ = 0,91; КШ = 0,30 мкм; К вм = 0,96 – деталь
технологічна
2.3 Вибір маршрут обробки поверхонь(МОП)
Розробляю маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь
деталі. Результати представляю у вигляді таблиці 2.4.
Рисунок 2.1 – Ескіз деталі з номерами поверхонь
Таблиця 2.4
Маршрутна схема поетапної механічної обробки деталі
Квалітет Номер поверхні Етапи
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17
16 Заготівельний
15
44
14
13 Чорновий
12
11
10 Напівчистовий
9
8 Чистовий
7
6
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
уточнення:
Т Т
�� = заг = заг Т
х 1 Т
х … х і−1 = �� ∙ �� ∙ … ∙ �� = ∏��
Т Т Т Т 1 2 �� ��=1 ���� (2.6)
дет 1 2 і
де n – число ступенів обробки;
Тзаг, Тдет, Ті – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки,
деталі, і – ого ступеня обробки.
Для першого ступеня чистової обробки досяжними є величина уточнення
ε>6; для проміжних ступенів напівчистової обробки ε=3…6; для ступенів
чорнової обробки ε<3.
Поверхня 1,13 торцева поверхня розмір 2600h12(-0,630), допуск на розмір
заготовки Тз=1,550 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,630 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,55
�� = з
�� = = 2,46 (2.7)
Тд 0,63
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.46
�� = = ≈ 1 (2.8)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Фрезерувати торець напівчисто (ІТ12) Т1=0,63 мм;
Т 1,55
��1 = з = = 2,46 (2.9)
Т1 0,63
��1 = 2,46 ≥ ��р = 2,46 (2.10)
Підрізати торець напівчисто (ІТ12) Т1=0,63 мм;
Т 1,55
��1 = з = = 2,46 (2.11)
Т1 0,63
45
Уточнення всього процесу: ��1 = 2,46 ≥ ��р = 2,46 (2.12)
Поверхня 7 циліндрична поверхня розмір Ø280k6(+0,036
+0,004), допуск на
розмір заготовки Тз=1,300 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,032 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,30
�� = з
�� = = 40,63 (2.13)
Тд 0,032
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����40,63
�� = = ≈ 3 (2.14)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Тз 1,30
Точити попередньо(ІТ12) Т1=0,52 мм; ��1 = = = 2,5 (2.15)
Т1 0,52
Т 0,52
Точити начисто (ІТ9)Т2=0,130 мм; �� = 1
2 = = 4 (2.16)
Т2 0,13
Т 0,13
Шліфувати тонко (ІТ6)Т3=0,032 мм; �� 2
3 = = = 4,06 (2.17)
Т3 0,032
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,5 ∙ 4 ∙ 4,06 = 40,63 ≥ ��р = 40,63 (2.18)
Поверхня 3,9 розмір 40N9(-0,062), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,062 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� з
�� = = = 10 (2.19)
Тд 0,062
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����10
�� = = ≈ 2 (2.20)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Фрезерувати поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,25 мм;
Т 0,62
��1 = з = = 2,48 (2.21)
Т1 0,25
Фрезерувати поверхню тонко (ІТ9) Т2=0,062 мм;
Т 0,25
��2 = 1 = = 4,05 (2.22)
Т2 0,062
Уточнення всього процесу:
46
�� = ��1 ∙ ��2 = 2,48 ∙ 4,05 = 10,04 ≥ ��р = 10 (2.23)
Поверхня 4,6,8 розмір Ø300h9(-0,130), допуск на розмір заготовки Тз=1,300
мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,130 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,30
�� = з
�� = = 10 (2.24)
Тд 0,13
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����10
�� = = ≈ 2 (2.25)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,520 мм;
Т 1,30
�� = з
1 = = 2,5 (2.26)
Т1 0,52
Точити поверхню тонко (ІТ9) Т2=0,130 мм;
Т 0,52
�� = 1
2 = = 4 (2.27)
Т2 0,13
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 = 2,5 ∙ 4 = 10 ≥ ��р = 10 (2.28)
Поверхня 5,16 розмір Ø300h6(-0,032), допуск на розмір заготовки Тз=1,300
мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,032 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,30
���� = з = = 40,62 (2.29)
Тд 0,032
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����40,62
�� = = ≈ 3 (2.30)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,520 мм;
Т 1,30
��1 = з = = 2,5 (2.31)
Т1 0,52
Точити поверхню начисто (ІТ9) Т2=0,130 мм;
Т 0,52
�� 1
2 = = = 4 (2.32)
Т2 0,13
Шліфувати поверхню тонко (ІТ6) Т3=0,032 мм;
47
Т2 0,13
��3 = = = 4,1 (2.33)
Т3 0,032
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,5 ∙ 4 ∙ 4,1 = 41 ≥ ��р = 40,62 (2.34)
Поверхня 11 розмір Ø45H12(+0,250), допуск на розмір заготовки Тз=0,620
мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,250 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Тз 0,62
���� = = = 2,48 (2.35)
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.48
�� = = ≈ 1 (2.36)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Т 0,62
Свердлити отвір (ІТ12) Т1=0,250 мм; �� = з
1 = = 2,48 (2.37)
Т1 0,25
Уточнення всього процесу: ��1 = 2,48 ≥ ��р = 2,48 (2.38)
Поверхня 10 циліндрична поверхня розмір Ø645h8(-0,097), допуск на розмір
заготовки Тз=1,550 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,097 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.55
�� = з
�� = = 16 (2.39)
Тд 0,097
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����16
�� = = ≈ 2 (2.40)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,630 мм;
Т 1.55
�� з
1 = = = 2,47 (2.41)
Т1 0,63
Точити поверхню начисто (ІТ8) Т2=0,097 мм;
Т 0,63
�� = 1
2 = = 6.5 (2.42)
Т2 0,097
Уточнення всього процесу:
�� = ��1 ∙ ��2 = 2,47 ∙ 6.5 = 16.06 ≥ ��р = 16 (2.43)
48
Поверхня 12 розмір Ø400h12(-0,570), допуск на розмір заготовки Тз=1,400
мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,570 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1.40
���� = з = = 2.45 (2.44)
Тд 0,57
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.45
�� = = ≈ 1 (2.45)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,570 мм;
Т 1,40
��1 = з = = 2,45 (2.46)
Т1 0,57
Уточнення всього процесу: ��1 = 2,45 ≥ ��р = 2,45 (2.47)
Всі інші поверхні 2,14,15 мають n=1, де n – число ступенів обробки.
Всі вище перераховані дані заносимо до таблиці 2.5
Таблиця 2.5
Варіанти методів обробки поверхонь
№ Розмір Допуск Допуск Варіант методів обробки поверхонь
поверхні заготов деталі
квалітет ки Тз, Тд, мм 1 ε 2 ε
точності мм
1,13 2600h12 1,550 0,630 Підрізати торець 2,4 Фрезерувати торець 2,46
напівчисто 6 напівчисто
2,14, 5х45 ̊ 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,5 Точити одноразово 2,5
15
3,9 40N9 0,620 0,062 Фрезерувати паз 2,4 Стругати напівчисто 2,48
напівчисто 8 Стругати начисто 4,05
Фрезерувати начисто
4,0
5
4,6,8 Ø300h9 1,300 0,130 Точити напівчисто 2,5 Точити попередньо 2,5
Точити тонко 4 Точити остаточно 4
49
5,16 Ø300h6 1,300 0,032 Точити попередньо 2,5 Точити попередньо 2,5
Точити чисто 4 Шліфувати
Шліфувати тонко 4,1 попередньо 4
Шліфувати тонко 4,1
7 Ø280k6 1,300 0,032 Точити попередньо 2,5 Точити попередньо 2,5
Точити начисто 4 Шліфувати
Точити тонко 4,0 попередньо 4
6 Шліфувати тонко 4,06
10 Ø645h8 1,550 0,097 Точити напівчисто 2,4 Точити попередньо 2,47
Точити начисто 7 Точити остаточно 6,5
6,5
11 Ø45H12 0,620 0,250 Свердлити поверхню 2,4 Свердлити поверхню 2,48
8
12 Ø400h12 1,400 0,570 Точити напівчисто 2,4 Точити одноразово 2,45
5
З вище вказаних варіантів методів обробки вибираємо перший варіант
2.4 Маршрут обробки деталі
Вибираємо маршрут обробки деталі згідно нормативів.
Таблиця 2.6
Маршрут обробки деталі
№ Назва операції, Тип Переходи
опер. ескіз обробки деталі обладнання
005 Заготівельна Отримання заготовки
010 Транспортна Транспортування
015 Токарна Підрізати торець 1,
зацентрувати, зняти фаску 2.
020 Токарна Підрізати торець 13,
проточити канавку 12,
зацентрувати, точити
поверхню 10, зняти фаску 14.
025 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити
слюсарний гострі кромки
030 Контрольна Стіл Перевірка розмірів та
контролера шорсткості поверхні
035 Токарна Точити поверхні 4,5,6, 16,8
50
витримуючи відповідні
розміри, підрізати фаску 15.
040 Шліфувальна Шліфувати поверхні 4,5,6,16,8
витримуючи розміри та
забезпечуючи необхідну
шорсткість поверхні
045 Контрольна Стіл Перевірка розмірів та
контролера шорсткості поверхні
050 Токарна Проточити поверхню 7
відповідно до розмірів.
055 Свердлильна Свердлити отвори 11..
060 Фрезерна Фрезерувати пази 3,9
витримуючи розміри.
065 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити
слюсарний гострі кромки
070 Промивка Ванна Очищення деталі від бруду
075 Контрольна Стіл Перевірка точності
контролера виготовлення деталі
080 Транспортна Транспортування
СГД
51
2.5 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі
Таблиця 2.7
Значення режимів різання поверхонь які оброблюються
Назва і № операції № Розмір t, S0, V, n, N, кВт
переходу поверхні мм мм/об м/хв хв.-1
015 1 2600 1,8 0,8 92 520 1,2
Токарна 2 5х45 ̊ 1,0 0,5 29,7 315 1,05
020 1 2600 1,8 0,8 92 520 1,2
Токарна 2 Ø400 0,2 0,6 80 400 1,2
3 Ø645 1,5 0,8 95 300 2,5
4 5х45 ̊ 1,0 0,5 29,7 315 1,05
035 1 Ø300h9 1,5 0,75 95 300 2,5
Токарна 2 Ø300h9 1,5 0,75 95 300 2,5
3 5х45 ̊ 1,0 0,5 29,7 315 1,05
040 1 Ø300h9 0,5 0,7 80 400 1,2
Шліфувальна 2 Ø300h6 0,3 0,7 80 400 1,2
3 Ø300h9 0,5 0,7 80 400 1,2
4 Ø300h6 0,3 0,7 80 400 1,2
5 Ø300h9 0,5 0,7 80 400 1,2
050 1 Ø285k6 1,5 0,8 95 300 2,5
Токарна
055 1 Ø45 1,8 0,6 115 380 2,5
Свердлильна
060 1 40N9 1,2 0,1 25 350 1,2
Фрезерна 2 40N9 1,2 0,1 25 350 1,2
Таблиця 2.8
Нормування операцій
Назва і № № То, Тд, Ттех, Торг, Тп, хв Тшт, Тпз, Тшт
операції переходу хв хв хв хв хв хв к,хв
015 1 5,54 - - - - - - -
Токарна 2 1,47 - - - - - - -
Час на виконання операції, 7,01 10,5 1,05 1,4 0,44 20,4 4,1 24,5
хв.
020 1 6,59 - - - - - - -
Токарна 2 2,11 - - - - - - -
3 2,06 - - - - - - -
4 1,55 - - - - - - -
Час на виконання операції, 12,31 5,8 1,08 1,45 0,46 21,2 6,3 27,5
хв.
035 1 9,38 - - - - - - -
Токарна 2 8,63 - - - - - - -
3 1,55 - - - - - - -
Час на виконання операції, 19,56 8,63 1,7 2,25 0,704 32,84 5,3 38,14
хв.
040 1 1,54 - - - - - - -
Шліфувальна 2 1,62 - - - - - - -
3 1,35 - - - - - - -
52
4 1,22 - - - - - - -
5 1,42 - - - - - - -
Час на виконання операції, 7,15 9,65 1,01 1,34 0,42 19,57 2,6 22,17
хв.
050 1 2,57 - - - - - - -
Токарна
Час на виконання операції, 2,57 3,63 0,372 0,51 0,155 7,24 5,2 12,44
хв.
055 1 6,10 - - - - - - -
Свердлильна
Час на виконання операції, 6,10 3,78 0,59 0,79 0,247 11,51 1,7 13,21
хв.
060 1 2,7 - - - - - - -
Фрезерна 2 5,2 - - - - - - -
Час на виконання операції, 7,7 2,6 0,62 0,83 0,26 12,0 3,8 15,8
хв.
Калькуляційний час 153,76
Норма часу не залежно від типу верстата і методі обробки визначається за
формулою:
Тшт = Т0 + Тд + Ттех + Торг + Тп (2.44)
де Тшт – штучний час на виконання однієї операції, хв.;
Т0 – вирішальний час, хв.;
Тд – додатковий час, хв.;
Ттех – час технічного обслуговування робочого місця, що розраховується за
формулою, хв.
Торг – час організаційного обслуговування місця, що розраховується за
формулою, хв.
Тп – час перерв у роботі, що розраховується за формулою, хв.
Також для нормування операції визначають норму калькуляційного часу для
однієї деталі:
Т
Тшт.к = Тшт + п.з. (2.45)
��
де Тп.з – підготовчо-заключний час, що встановлюється за нормами;
n=1 – кількість деталей в партії.
Розраховуємо основний час То, хв.:
��
То = (2.46)
��0∙��
де L – довжина обробки.
Всі вище розраховані величини заносимо до таблиці 2.8.
53
Розділ 3
Охорона праці
54
3.1. Вимоги безпеки при експлуатації дифузійної установки
Головними вимогами безпеки при експлуатації дифузійної установки, що
відносяться до механізмів машин, являється безпека, надійність і простота
використання для здоров'я і життя людини.
Безпека виробничих об'єктів забезпечується наступними способами:
– принципи безпечної експлуатації, конструктивні схеми та вибір
елементів конструкції;
– застосовування автоматичних механізмів та дистанційне керування
роботою обладнання;
– використовуванням в елементах конструкцій способів безпеки;
– відповідність ергономічним вимогам;
– введення вимог техніки безпеки в документацію по збиранню,
експлуатації, ремонту транспортера та зберігання механізмів;
– використання в обладнанні підходящих матеріалів.
Ці вимоги можуть бути повністю виконані лише на етапі проектування.
Проектна документація всіх видів містить вимоги безпеки. Вони включені в
спеціальні розділи контрактних умов, технічних специфікацій і стандартів на
устаткування, що виготовляється. При виборі принципу роботи устаткування
необхідно зважати на всі потенційно ненадійні та шкідливі виробничі фактори.
Там, де рівень шуму в редукторі високий, слід застосовувати спеціальні
зубчасті передачі з низьким рівнем шуму, а там, де рівень вібрації високий, слід
використовувати елементи, що ритмічно обертаються. При виборі
конструктивної схеми устаткування всі рухливі елементи обладнання повинні
бути розташовані в корпусі або рамі. Корпус або рама повинні бути
компактними і мати якомога менше гострих країв, граней і виступаючих
частин. Переконайтеся, що захисний пристрій конструктивно сумісний з
машиною і є її невід'ємною частиною. При обранні деталей, які працюють під
значним навантаженням, актуально зважати на їх надійність і міцність. На етапі
проектування міцність всіх таких пристроїв і вузлів розраховується з
урахуванням жорсткості і типу навантаження тобто статичного або
55
динамічного. Застосування механізації та автоматизації при проектуванні
машин може значно зменшити травматизм. Використання запобіжних
пристроїв при проектуванні машин є одним з головних напрямів забезпечення
безпеки устаткування. Використовуються огороджувальні, запобіжні та
гальмівні засоби захисту, засоби автоматичного контролю та сигналізації, знаки
безпеки та дистанційне керування. Встановлюють огорожі, запобіжні та
гальмівні пристрої, системи машинального контролю та попередження, гасла
безпеки та пульти дистанційного управління.
Дистанційне керівництво дозволяє контролювати і регулювати роботу з
місця, досить віддаленого від небезпечної зони. Це забезпечує безпеку роботи
на обладнанні. Дотримання ергономічних вимог забезпечує зручність
використання, знижує втому і травматизм.
Головними ергономічними вимогами до виробничої установки являється
дотримання фізичних резервів людини, забезпечення найбільшої зручності при
діяльності з органами керування або вимоги безпеки, які знаходяться в
відповідній документації.
Вимоги безпеки при надзвичайних обставинах
1) Моментально застопорити установку у таких випадках:
- пробуксовки або витоку бурякового соку з барабана;
- виявлення запаху згорання або вогню;
- загорання електричної проводки або виникнення іскри електричного
обладнання;
- залипання стрічки транспортера буряковою стружкою;
- у випадку коли при торканні до дифузійної установки виявлятиметься
електрична напруга;
2) Температура підшипників піднімається вище допустимих меж.
3) Якщо є ризик виникнення пожежі, використовуються доступні засоби
пожежогасіння.
4) Якщо загорілося електричне обладнання або проводка, моментально
вимкнути усе обладнання. Не гасіть електричну проводку або
56
електричне обладнання піною чи водою. Використовується сухий
пісок або вогнегасники спеціального призначення.
5) У разі отримання травми або неочікуваного недуга потерпілому
необхідно звернутися до керівника зміни та в медичний пункту
підприємства.
Вимоги безпеки при роботі на дифузійній установці.
1. Перед введенням установки в експлуатацію необхідно ретельно
перевірити технічний стан всього обладнання та запустити установку на
холостому ходу.
2. Якщо температура відхідних газів підвищується, спочатку збільшується
завантаження сировини, а інтенсивність роботи печі знижується тільки тоді,
коли сировини недостатньо.
3.Включення і вимкнення швидкості у шнека виконують в однотипному
порядку, витримуючи при цьому відрізок часу що становить 10 - 15 хвилин;
іншому разі завантаження барабану буде відбуватися неоднаково, це приведе
до отримання неякісної суміші з установки.
4. При роботі установки наглядають за розміреною подачею віджатої
бурякової стружки, підтримки відповідної температури та роботи механізму.
5.Всі деталі механізму, які двигаються, обов'язково обгороджують. Усі
майданчики установки зобов'язані мати сходини з перилами. Ухил сходин не
перевищує 55 градусів, ширина яких становить 80 мм, дистанція між сходами
близько 250 мм. Перила висотою 1,1 метрів. Внизу поручня встановлені бічні
пластини висотою не менше 100 мм для запобігання падінню предметів з
платформи.
6. Панель керування сушаркою та встановлені в ній прилади і обладнання
зобов'язані відповідати правилам монтажу.
7. Всі клавіші, кнопки і ручки управління повинні бути позначені, щоб
вказати їх призначення. Сигнальні ліхтарі та інші сигнальні пристрої
зобов'язані мати написи, які вказують на характер сигналу.
57
8.Ремонт механізмів установки під час роботи забороняється. Під час
ремонту вузлів і деталей роботу установки необхідно припинятися. На привід
агрегату, що ремонтується електротехнічним персоналом, наноситься табличка:
«Не вмикати»!
9.Палити поблизу установки забороняється. Усі несправності, встановлені
ремонтною службою, необхідно повідомляти відповідальному технічному
спеціалісту.
10.Після завершення сезону виробництва, шнек в установці повинен
обертатися, поки з неї вийде вся бурякова стружка. Потім барабан і систему
транспортування зупиняють і дають барабану повільно охолонути.
3.2 Вимоги пожежної безпеки на підприємстві
На підприємствах харчового спрямування є ряд положень які стосуються
процесу виробництва та його обладнання сформульовані в відповідних
нормативах всієї галузі і спеціальній літературі.
Категорія обладнання по вибухово пожежній небезпеці – В.
Клас вибухонебезпечних установок у відповідності з вимогами ПУЕП-II
(20).
Основними заходами пожежної безпеки при експлуатації технологічного
обладнання є:
- надійний режим роботи обладнання: температура, швидкість подачі газів,
надійна витяжка поточних газів та інше;
- своєчасна та якісна обробка підшипникових вузлів мастильними
матеріалами для запобігання нагрівання поверхонь тертя;
- термоізоляція поверхонь топки;
- надійна герметизація рухомих та нерухомих з'єднань, надійна робота
паливних форсунок і якісне забезпечення подачі палива.
Основним заходом запобігання пожежній небезпеці є дотримання вимог
інструкцій з охорони праці та техніки безпеки. Пожежна сигналізація установок
58
діє від станції пожежної охорони типу "Топаз", яка встановлена в пожежному
відділенні. Також в відділенні розміщені пожежні оповіщувачі:
- світлові типу ІП-392-2 "Аметист";
- ручні типу ІПР.
Постачання води спеціальним обладнанням до об’єкту пожежі в відповідній
кількості потрібної для гасіння пожежі в самому приміщенні і навколо
приміщень встановлено протипожежними нормами. На мережу трубопроводів
в самому підприємстві і навколо нього монтують крани спеціальні
протипожежні за правилами протипожежної безпеки.
Електробезпека
Категорія приміщення дифузійної установки з електробезпеки
визначається як підвищеної небезпеки.
В відділенні споживачами електроенергії є: електроприводи
розвантажувального пристрою, шнекового конвеєра, норій і автоматичної
станції установки. Дані споживачі є джерелами, що можуть створити небезпеку
уражень людини електричним струмом. Електричні травми можуть виникати
при не справному обладнанні, не правильно оформленому місці для роботи,
незадовільному інструктажі.
Деякі вимоги по електробезпеці виробничого обладнання: все обладнання
на підприємстві, приміщення, електричні двигуни, вся апаратура, електричні
світильники обов'язково відповідають всім умова безпеки як всередині вимогам
навколишнього осередку. Електропроводка, електричне обладнання в
приміщеннях і зовні, та захисні споруди зобов'язані відповідати всім правилам
електробезпеки.
Для освітлення закритих місць устаткування, вимагають обстеження та
налаштування, на гардеробах необхідно щоб були встановленні штепсельні
розетки з відповідною напругою для вмикання особистих електричних
світильників.
Ремонт електрообладнання та механізмів необхідно проводити відповідно
59
до наступних процедур після абсолютного відключення від електричної мережі
з неодмінним встановленням на постах відключення відповідні
попереджувальні плакати. Електричне обладнання яке не працювало деякий час
і було вимкнене з загальної мережі, слід здійснити детальний обстеження
ізоляції та її випробування.
Для того, щоб дані електроустановки не викликали загроз життю
людини, вони повинні мати заземлення, крім того при обслуговуванні
електроустановок необхідно користуватися ізольованими приладами і
діелектричними рукавицями. Всі захисні засоби проходять періодичні
перевірки, норми та час яких встановлюється "Правилами технічного
обстеження електричних установок користувачів". Для обслуговування
електричних установок застосовують такі засоби як попереджувальні плакати,
які по змісту поділяються на групи: застережувальні, заборонюючі,
дозволяючі, нагадуючі.
По надійності струмоприймачі дифузійної установки відносяться до
споживачів 2-ої категорії. Робітники при обслуговуванні установок повинні
користуватися індивідуальними засобами захисту (ізольовані прилади,
діелектричні рукавиці).
Небезпечним для приміщень і обслуговуючого персоналу є також
ураження блискавки. Для захисту від прямих ударів блискавки
використовується система захисного обладнання - заземлення на стороні 6,3
кВ і система захисного занулення на стороні 0,38 - 0,22 кВ. Дві системи
об'єднані загальними заземлювачами сторони на більше 4 Ом.
Зовнішній контур заземлення виконується металевими електродами
діаметром 12 мм і довжиною 5 м, заглибленими на 0,8 м від поверхні
землі і з'єднані між собою металевою смужкою 40 х 4 мм. На даху будівлі
розташовані променеві електроди довжиною 5 м і діаметром 12 мм. Вони
через блискаво-приймальну сітку з'єднані з заземленням зварюванням.
При поганих погодних умовах тобто в період грози ввесь спектор робот
низької та високої напруги повинні бути припиненні.
60
3.3 Вимоги при компонуванні обладнання в сокоочисному
відділенні
Відповідно до правил безпеки, витяжні труби встановлюються на всіх
змішувачах і колекторах, обладнанні станції дефекації, обладнанні для
переробки соку другої стадії сатурації, сиропу і глини, а також на подачі води в
дифузор безводної сірчаної кислоти на відстані не менше 1 м від стелі будівлі,
щоб уникнути забруднення повітря шкідливими парами і випарами. Труби
повинні забезпечувати відведення парів і газу з факела в атмосферу. Збірники
та мішалки повинні бути розташовані якомога ближче до машини, в яку
подається бурякова стружка. Насоси слід розміщувати поруч з цими
колекторами, мішалками та пастками, щоб мінімізувати довжину
всмоктувальної лінії. Насоси та компресори слід розміщувати так, щоб двигун
був звернений до конструкції будівлі, щоб полегшити розміщення пускового
устаткування та кабельної мережі.
Якщо устаткування розташоване на одній лінії по всій її довжині, сходи
повинні бути встановлені на початку і в кінці установки. При проектуванні
установки слід передбачити драбину для обслуговування вакуумної системи і
вакуумного фільтра (якщо фільтрувальний осад повинен видалятися в сирому
вигляді) зі шнеком, встановленим під вакуумним фільтром.
Необхідно встановити підйомне обладнання, включаючи кран-балки,
вакуумні фільтри, дискові фільтри, FILS, картриджні фільтри, вертикальні
преси та підйомники для обслуговування дифузійного обладнання. На валах
насоса і компресора можна встановити однакові підйомні механізми, а також
пастки зі змінними ситами для максимальної механізації монтажу і демонтажу
дифузійної установки.
Дифузійна установка має бути розташована так, щоб убезпечити
найбільшу освітленість, не перекриваючи іншими елементами.
Там, де ряд віконних прорізів заблоковано (у випадку підстанцій),
природне освітлення слід доповнювати штучними джерелами світла відповідно
61
до норм і правил проектування. Зони обслуговування установки,
аераційні отвори, сходи та ліфтові отвори зобов'язані бути огороджені та мати
відповідні ухили, особливі дренажні воронки та дренажні мережі для
водовідведення. Висота від підлоги площадки до проекції будівельної
конструкції зобов'язана бути не менше 2 метрів. В інших цехах і будівлях
необхідно дотримуватися такої ж відстані від виступу обладнання до підлоги
головної будівлі.
Поряд з основною установкою слід також провести розрахунки підйомно-
транспортного обладнання, насосного і компресорного устаткування,
колекторів і мішалок. Необхідно визначити площу поздовжнього перерізу
трубопроводів великого діаметру (пари соку від випарника, вакуумного
обладнання, загального рекупераційного трубопроводу, що веде до
барометричного конденсатора, газопроводу SO2 від вакуумної печі до пастки
до і після водоростей і звідти до компресора SO2).
Якщо буде встановлено фільтраційні установки для всіх напівфабрикатів,
необхідно буде встановити приблизно 52 фільтраційні та допоміжні установки
різного розміру, включаючи вакуум-конденсаційні установки. Для скорочення
об'єму промислових стоків слід проектувати водонепроникні резервуари,
водонепроникні резервуарні аератори, аератори дегазації та деоксигенації,
теплообмінники та насоси живильної води з метою повторного використання
води для очищення насичених газів. Розрахунки установки і всього
теплообмінного обладнання повинні враховувати максимальне використання
пари у вторинному соку, включаючи другий і третій корпуси, в основному для
кип'ятіння затору, що допоможе знизити загальне споживання палива і пари.
62
Висновки
В роботі на тему «Транспортна система похилого дифузійного апарату
лінії виробництва цукру» проведено аналіз існуючого обладнання, проведено
патентні дослідження та проаналізувавши літературні джерела, сформульовано
технічну пропозицію по комплексній модернізації дифузійного установки, а
саме запропоновано додавання криволінійного витка до стрічкового витка
шнеку.
Кваліфікаційна робота складається з трьох розділів.
В конструкторському розділі висвітлені питання з монтажу, експлуатації
та ремонту обладнання. Проведено технологічний розрахунок валкового
нагнітача на кручення, складний опір, розрахунок шпонкового з’єднання,
кінематичний розрахунок привода, розрахунок валу редуктора на витривалість,
визначено потужність привода шнекового конвеєра
В технологічній частині роботи показано розробку технологічного
процесу виготовлення деталі «Вал». Розроблено варіант методу обробки
поверхонь (МОП), та варіант маршруту обробки деталі (МОД), розраховано
режими різання та проведено нормування технологічного процесу. Виконано
креслення швидко зношувальних деталей: вал, втулка кришка.
Розроблено заходи з охорони праці та вимоги безпеки при експлуатації
похилого дифузійного апарату.
63
Список використаних джерел
1.Іванченко Ф. К. Підйомно-транспортні машини: підручник. -К.: Вища
шк., 1993. - 413 с.
2.Кіркач А.Ф., Баласанян Р.А. "Розрахунок та проектування деталей
машин". Х .: Вища школа, 1988. - 142с.
3.Кудрявцев В. Н. "Деталі машини". - К: Вища шк., 1981. - 462 с.
4.Ковтун В. В. "Міцність матеріалів. Розрахункові роботи" - Львів,
Плакат, 2002 - 280с.
5.Копалюк А. Є. "Механізація вантажно-розвантажувальних робіт у
виробництві продуктів харчування". - К.: Техніка, 1978. - 200 с.
6.Кривопляс А.П., Лебідь В.В., Гавва О.М. "Механізація упаковки
картонних коробок з пастою". - Запоріжжя, 1984 .: - 268 с.
7.Левачов Н.А. "Комплексна механізація робіт ПРТС у харчовій
промисловості". - К.: Харчова промисловість, 1975. - 296 с.
8.Рідель А.Е., Рідель Е.І. "Розробка обладнання для формування упаковки
та його застосування в промисловості". Вісник машинобудівника, 1972 .: -
Видання. № 5. - 341с.
9.Сухий ЛА "Розрахунок напрямних з фіксованою орієнтацією для
штучних виробів. Механізація та автоматизація виробництва". 1975. - № 2. - 256
с.
10."Транспортно-зарядні машини для комплексної механізації
виробництва продуктів харчування". УВІМК. Бендерський, В.Р.Буркан, П.Н.
Васильєв та ін. Під загальним керівництвом А. Л. Соколової. - К.: Харчова
промисловість, 1984. - 759 с.
11.Транспортно-технологічні системи напивзаводів / А. І. Соколенко,
український А. І., В. А. Піддубний / Під ред. А. І. Соколенка. - К.: АртЕк, 2002.
- 304 с.: Іл.
12.Сегед Д.Г., Дашевський В.М. "Охорона праці в харчовій
промисловості". - К .: Легка та харчова промисловість, 1983. - 344 с.
64
13.Кукібний О. А. "Курс проектування конвеєрних машин". - К.: Вища
школа, 1973. - 288 с.
14."Організація та планування виробництва в харчовій промисловості".
Донсков В. Є. та ін. К., Харчова промисловість. 1972. - 590 с.
15.Стеблюк М. І. Цивільний захист: Підручник. - К.: Знання, 2006. - 487 с.
транспортних машин". Для. за допомогою. - К.: Машинобудування, 1980. - 255
с.
16.Пожежна безпека. Нормативні акти. Протипожежні вимоги в галузі
проектування та будівництва - К: Основа, 1998 .
17.Гажаман В.І. Елетробезпека на виробництві. Навчальний посібник. К:,
1998.
18. Саранча Г.А. Основи взаємозамінності та стандартизації. – К.:
”Либідь“, 1992.
19. Верхола Л.А., Заєць Ю.О., Куценко Б.А. Сучасні ротаційні
дифузійні апарати // Цукор України. - 1996. - № 1. - С. 9-12.
20. Шляхи покращання умов праці при виробництві цукру, Ляшенко С.О.,
Ляшенко О.С., Фесенко А.М., Беляєва І.С. Вісник Харківського
національного технічного університету сільського господарства імені Петра
Василенка. «Механізація сільськогосподарського виробництва». Харків. Том.
2.-2012. - С.217-231.
65