Будова Е.О. ГР 34-ТЕХ Тема 1.Тема 2

                                            

Тема 1. Загальні відомості про технологічне обладнання і потокові лінії підприємств харчової промисловості

Технологічні лінії харчових переробних підприємств.Харчова промисловість України ‒ одна із провідних галузей  народногосподарського комплексу. За обсягом валової продукції вона посідає друге місце після машинобудування і металообробки, третє за кількістю робітників,  п’яте ‒ за вартістю основних виробничих фондів. Харчова промисловість об'єднує 22 спеціалізовані галузі, що включають більше 40 основних виробництв. В цілому в Україні вона виробляє на даний час більше 10 тисяч найменувань продукції.

Особливістю харчової промисловості є високий рівень матеріалоємності виробництва. Так, в структурі собівартості харчових продуктів, витрати на сировину  і матеріали складають 85-90 %.

У процесі розвитку найбільший економічний ефект дадуть ті рішення, які направлені на раціональне використання сировини і матеріалів, впровадження матеріалозберігаючої техніки та технології. Головним важелем інтенсифікації народного господарства на сьогодні є кардинальне прискорення науково-технічного прогресу, широке впровадження техніки нових поколінь і нових технологій, що забезпечують високу продуктивність і ефективність виробництва.  У перспективі ставиться завдання, яке передбачає забезпечення глибокої технічної реконструкції народного господарства на основі сучасних досягнень науки і техніки.Технічний прогрес у харчовому машинобудуванні направлений також на перехід до розробки комплексно-механізованих і автоматизованих підприємств, а також заводів-автоматів, оснащених обладнанням з високою одиничною потужністю і програмним управлінням. Це забезпечить підвищення продуктивності праці в 34 рази порівняно з рівнем, досягнутим на даний час.

Сьогодні конструктори повинні йти вперед незнаними шляхами, не задовольняючись фарватером чужого пошуку. При цьому конструкція

розроблюваного обладнання значною мірою повинна орієнтуватися на використання принципово нових способів обробки предметів праці: ультразвуком та електромагнітним полем, струмами високої частоти, високим тиском і розрідженням, інфрачервоним випромінюванням тощо.

Реальним фактором науково-технічного прогресу в харчовій промисловості стало міжнародне спілкування. Україна отримує із закордонних країн біля 90 найменувань обладнання для продовольчих галузей промисловості. У свою чергу вона експортує більше 50 видів обладнання. Це позитивно впливає на задоволення зростаючих вимог народного господарства і підвищення технічного рівня обладнання.

Співдружність із закордонними країнами відбувається також у напрямку вико­нання сумісних науково-технічних робіт по переоснащенню галузі і розробці нової техніки. Ця робота забезпечує більш повне використання науково-технічного потенціалу країн-партнерів. При цьому значно скорочуються строки розробки і освоєння серійного виробництва нового обладнання.

Впровадження на харчових підприємствах маніпуляторів, машин і обладнання, що управляється з допомогою мікропроцесорної техніки, стало новим напрямком науково-технічного співробітництва у продовольчому машинобудуванні. Для розширення і закріпленим міжнародних науково-технічних контактів, торгово-економічних зв'язків створюють хороші умови міжнародні галузеві виставки та Технологічні лінії харчових і переробних підприємств   призначені для переробки с/г сировини в харчову продукцію. На вхід любої лінії подається сировина, яка має певні властивості, а з лінії, в результаті її функціонування сходить готова продукція, яка має зовсім інші властивості.

Технологічні лінії складаються з машин і апаратів.

Машина ‒ механічне пристосування, яке працює у певному режимі для перетворювання енергії, матеріалу або інформації.

Машина складається зі станини або рами, приводу, робочих органів, органів керування.

Апарат ‒ пристосування, в якому проходять теплові, електричні, фізико-хімічні, біологічні та інші процеси, які викликають зміни фізичних, хімічних властивостей або агрегатного етану оброблювального продукту.

Проведемо класифікацію обладнання переробних підприємств виходячи із його функціонально-технологічних властивостей.

- обладнання для ведення механічних і гідромеханічних процесів миття сировини, очищування і сепарування, калібрування і сортування, подрібнення сировини;

- обладнання для ведення тепло- і масообмінних процесів (сушки сировини, випікання і обжарювання, охолодження і заморожування, апарати для ведення дифузійних процесів і концентрації харчових середовищ).

- обладнання для ведення біотехнологічних процесів (спиртове бродження, приготування солоду і одержання ферментних препаратів, посопу м’яса і риби, копчення м’яса і риби);

- обладнання для упаковування харчової продукції (дозування продукції, фасування, герметизації тари).

Для випуску певного виду продукції в відповідності з технологічним процесом створюється технологічна схема, яка показує послідовність виконання операцій, починаючи від підготовки сировини і закінчуючи одержанням готової продукції. Така схема називається машинно-апаратною. Таку схему можна умовно розділити на три дільниці: підготовки сировини, приготування напівфабрикатів, одержання готового продукту.

Класифікацію технологічних ліній можна провести по функціональним властивостям:

- для виробництва харчових продуктів шляхом розділення с/г. сировини на компоненти (переробка зерна-соняшнику, цукрового буряка, плодів та овочів, винограду, ВРХ, риби, молока і др.);

- виробництва харчових продуктів шляхом збирання із компонентів с/г. сировини (виробництво ковбасних, хлібобулочних, макаронних, кондитерських, лікеро-горілчаних, виробів, м’ясних і плодоовочевих консервів, парфюмерно-косметичних виробів і др.);

- виробництво харчових продуктів шляхом комбінованої переробки с/г;

сировини (виробництво шоколаду, сиру, морозива, рибних консервів, вершкового масла і др).

По характеру зв'язку між машинами поточні лінії можуть бути розділені на наступні типи:

- з жорстким зв'язком;

- з гнучким зв'язком;

- з напівгнучким зв'язком.

По степені механізації і автоматизації поточні лінії можна розділити на такі види:

 - немеханізовані операції виконуються вручну;

 - напівмеханізовані більше половини операцій виконуються без використання ручної  праці;

- механізовані всі операції лінії виконуються машинами, контроль і регулювання параметрів технологічних процесів проводиться за допомогою людини;

- автоматизовані лінії, на яких використовують пристосування для автоматичного  контролю і регулювання основних технологічних процесів;

- автоматичні лінії, обладнані комплексом автоматичних пристосувань для контролю  і  регулювання всіх технологічних операцій та управління всіма машинами  і апаратами, які входять в лінію.Продуктивість технологічної лінії здатність її переробляти або випускати ту чи іншу кількість продукції за певний проміжок часу. Експлуатаційна продуктивність поточної лінії встановлюється продуктивністю останньої ділянки або машини, яка крім власного простою може мати простої, які викликані попередніми ділянками чи машинами лінії.

 

 

Класифікація технологічних машин за характером дії і способом відносного руху оброблюваного матеріалу.

Технологічне обладнання призначено для виконання окремих операцій при переробці зерна в готову продукцію. При сучасній різноманітності харчових виробництв обладнання, яке використовується також дуже різноманітне. Це обладнання можна класифікувати за загальними ознаками:

1) характером (способом) дії на продукт, який обробляється;

2) структурою робочого циклу;

3) ступенем механізації та автоматизації;

4) принципом взаємозв’язку у виробничому потоці;

5) функціональною ознакою.

В залежності від способу дії на продукт, який обробляється технологічне обладнання поділяють на апарати та машини.

Апаратами називають обладнання, яке використовується для зміни фізичних, хімічних властивостей продукту, який обробляється або його агрегатного стану. Іншими словами, в апаратах змінюється якість продукту, який обробляється шляхом теплового, фізико-хімічного, біохімічного, електричного або якої-небудь іншої дії. Для апаратів характерна обмеженість робочого об’єму (робочої камери), зазвичай ізольованого від навколишнього середовища. Прикладом апаратів можуть слугувати кондиціонери, які використовуються для термічної обробки зерна, і т.д.

В апаратах, як правило, відсутні спеціальні рухливі робочі органи, які безпосередньо діють на масу продукту та змінюють його фізичні властивості. В окремих апаратах можуть бути рухливі механічні робочі органи, але вони виконують допоміжні функції, які зв’язані з інтенсифікацією процесу обробки продукту (наприклад, змішування, переміщення продукту вздовж апарату і т.д.) та не впливають на зміну його якості.

В машинах продукт обробляється спеціальними пристроями, які отримали назву робочих органів, які безпосередньо діють на продукт, змінюючи його форму, розміри, положення у просторі або механічні характеристики. Більшість операцій технологічного процесу на зернопереробних підприємствах здійснюють машини (здрібнення, розділення продукту на фракції та ін.).

В деяких випадках технологічне обладнання – це комбінація машини та апарата, в котрій присутні механічне, фізико-хімічне, теплове та інші види дій.

По структурі робочого циклу розрізняють машини періодичної та безперервної дії.

В машинах періодичної дії продукт, який обробляється піддається дії на протязі визначеного періоду часу, потім готовий продукт виводиться з машини. Після цього процес поновлюється, повторюючись циклічно. Режим роботи робочих органів таких машин за час циклу безперервно змінюється.

В машинах безперервної дії існує установлений у часі робочий процес: завантаження вихідного продукту та вивантаження готової продукції проводяться одночасно. Робочі органи таких машин роблять у стабільних умовах.

Таким чином, однорідні за призначенням органи та елементи машин періодичної дії потребують різного підходу до їх розрахунку та конструюванню.

За ступенем механізації та автоматизації операцій розрізняють машини: неавтоматичної дії, полу автоматичні та автоматичні.

В машинах неавтоматичної дії допоміжні операції (завантаження, вивантаження, переміщення, контроль) та деякі технологічні операції виконуються при безпосередній дії людини на предмет праці. В таких машинах механізми лише полегшують працю людини, але не виключають її.

В напівавтоматичних машинах всі основні технологічні операції та процеси виконуються машиною, ручними залишаються лише деякі транспортні, контрольні та інші допоміжні операції.

В автоматичних машинах технологічні процеси, а також всі допоміжні операції, включаючи транспортні та контрольні, виконуються машиною.

Особливість машин напівавтоматів та автоматів – наявність, крім звичайних механізмів та пристроїв, спеціальних механізмів та пристроїв, які забезпечують автоматичну дію машин.

В процесі постійного розвитку харчової промисловості всі машини послідовно замінюються на напівавтоматичні або повністю автоматичні.

По принципу сумісності у виробничому потоці розрізняють наступні машини: окремі, агрегатні або комплексні, комбіновані, а також автоматичну систему машин.За функціональною ознакою все технологічне обладнання, яке використовується у харчових виробництвах, можна розділити на групи, які об’єднують принципово однакові машини (апарати) та автомати за їх дією на продукт та конструктивним рішенням. Зокрема, технологічне обладнання для переробки зерна у продовольчі та кормові продукти об’єднує наступні групи машин та апаратів:

1) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури шириною та товщиною;

2) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури за аеродинамічними властивостями;

3) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури шириною, товщиною та аеродинамічними властивостями;

4) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури довжиною;

5) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури сукупністю різних фізичних властивостей;

6) машини для сухої обробки поверхні зерна;

7) машини для обробки зерна водою;

8) апарати для обробки зерна теплом;

9) машини і агрегати для дозування та змішування зернових і рідких продуктів;

10) магнітні сепаратори для виділення металомагнітних домішок;

11) машини для здрібнення зерна;

12) машини для сортування продуктів здрібнення зерна;

13) машини для сортування (збагачення) проміжних продуктів здрібнення зерна;

14) машини для відділення часток ендосперму, які залишилися від оболонок;

15) машини для лущення зерна круп’яних культур, шліфування та полірування ядра;

16) машини і апарати для сортування продуктів лущення зерна круп’яних культур;

17) машини для пресування та гранулювання комбікормів;

18) ваговимірювальні установки.

 

Основні терміни і визначення надійності машин

Роботоздатність – стан машини, при якому вона здатна виконувати задані функції з можливими перервами на ремонт до повного руйнування, при якому відновлення втраченої робото здатності стає не можливим або економічно невигідним.

Справність – стан машини, при якому вона відповідає основним і другорядним вимогам, що закладенні в нормативно-технічній документації.

Відмова – стан машини, що полягає в порушенні її робоздатності. Відмови пов’язані з руйнуванням деталей або їх поверхні і можуть бути повними або частковими. За своїм характером відмови діляться на раптові і поступові, ліквідуємі і не ліквідуємі.

Наробка на відмову – середній час роботи машини до першої відмови. Для відновлювальних машин розраховують також час між двома сусідніми відмовами.

Безвідмовність – властивість машини зберігати роботоздатність без вимушених перерв на протязі заданої наробки.

Довговічність ‒ властивість машини зберігати  роботоздатність до кінцевого стану з необхідними перервами на технічне обслуговування та ремонт.

Ремонтопридатність – пристосованість машини до попередження, виявлення, усунення, відмов та неполадок за допомогою технічного обслуговування і ремонту. Сукупність властивостей безвідказності, довговічності і ремонтопридатності визначають загальну надійність.

Зберігаємість – властивість машин зберігати експлуатаційні показники після строку її транспортування, зберігання та монтажу.

 

Продуктивність машин. Основні техніко-економічні показники об­ладнання

Продуктивність машини характеризується кількістю продукції, що вигото­вляється за одиницю часу. Розрізняють три види продуктивності: дійсну, теоре­тичну і технологічну. Дійсна продуктивність визначає ту кількість продукції, яку машина виробляє за одиницю часу, включаючи наладку, зупинки і зміну ін­струменту.

Якісь експлуатації машини ‒ це сукупність властивостей машини, що обу­мовлюють її можливість виготовлення і експлуатації. Основні властивості ма­шини, що обумовлюють якість її конструкції умовою можна розбити на три групи:

1.    виробничі техніко-економічні;

2.    експлуатаційні техніко-економічні в тому числі функціональні і критерії надійності;

3.    експлуатаційні. Не економічні.

Як бачимо оцінити якість конструкції машини можемо по багатьох крите­ріях. Назвемо основні з них.

До виробничих техніко-економічних відносяться такі показники,як:

·      технологічність конструкції ‒ простота конструкції і відповідність пере­довій технології машинобудування,

·      трудомісткість виготовлення і складання,

·      степінь стандартизації, взаємозамінності деталей і вузлів,

·      матеріалоємність, енергоємність.

До функціональних показників якості конструкції відносяться наприклад такі як:

- точність виконання операцій;

- експлуатаційна енергоємність;

- надійні показники роботи машини: фактична продуктивність і ресурс, безвідмовність в роботі, довговічність, ремонтна технологічність.

До групи експлуатаційних не економічних показників можливо віднести властивості , які носять не явно виражене економічне забарвлення:

- безпечність,

- престижність і т.п.

Крім цього неповного переліку показників є ще специфічні показники, які дозволяють оцінити якість машини по відношенню до еталонної.

Коротко розглянемо деякі найважливіші параметри якості конструкції ма­шини.

Основними показниками, що характеризують машину, є коефіцієнт корис­ної дії двигуна, механічний та тепловий коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт га­баритності.

                                                             Тема 2. 

Обладнання для перевезення і приймання сировини і продуктів, їх дозування. Підйомне обладнання

 

Підйомні машини.

Підйомне обладнання відноситься до загальнозаводського і забезпечує  безперервність і ритмічність технологічних процесів.

Підйомні машини призначені для підіймання і переміщення вантажів з одного місця на інше. Вони відносяться до машин-циклічної дії, їх продуктивність залежить від вантажопідйомності, висоти підіймання вантажу і відстані переміщення. До підйомного обладнання відносяться: домкрати, поліспасти, талі, лебідки, крани загального і спеціального призначення, крани-штабелери, самохідні авто- і електронавантажувачі.

Робота підіймальних машин характеризується підійманням і переміщенням  вантажів певними порціями та зворотнім переміщенням (без вантажу) за новою порцією сировини або продукції.

Талі для переміщення вантажів.

 Таль  ручним приводом

1 – ланцюг; 

2 - собачка гальма; 

3 -  гак;

4 - ланцюгове колесо; 

5 - нерухомі гальма;  

6 - храпове колесо;

7 - привідний ланцюг.

 

На рисунку 1 зображена таль з ручним приводом. Вона підвішується до опори за гак 3. В рух таль приводиться за допомогою безкінечного зварного ланцюга 7, з'єднаного з привідним ланцюговим колесом 4. В якості гнучкого органу в таких талях використовують пластинчатий шарнірний ланцюг 1. Піднятий груз утримують нерухомо за допомогою нерухомого гальма 5. В цьому випадку ступицю ланцюгового колеса 4 виконують у вигляді гайки, яка прижимає храпове колесо 6 гальма. Собачку 2 гальма закріплюють на корпусі талі.

При необхідності переміщення вантажу по горизонталі таль підвішують до візка,  який переміщується по підвісним однорельсовим шляхам, виготовленим із прокату двохтаврового перерізу. Візки виконують без приводу (при вантажопідйомності до 1 т. їх пересувають вручну), а також з механічним приводом.

Електроталі виготовляються вантажопідйомністю 0,25-15 т. зі швидкістю   підіймання від 5 до 25 м/хв. Швидкість переміщення талей по однорельсових шляхах приймають в залежності від довжини шляху і призначення талі.

 Механізм підіймання електроталі.

1 - контрольні пробки;                     11 – болт;

2 – корпус;                                         12 - шафа електрообладнання;

3 - дискове гальмо;                           13 - вимикачі талі;

4 – крильчатка;                                14 – кронштейн;

5 – обід;                                             15 - вимикач опускання талі;

6 - електромагнітне гальмо;           16 - вимикач підіймання талі;

7 – редуктор;                                    17 – пробка;

8 – електродвигун;                            18 – маслянки;

9 – барабан;                                      19 – ступиця;

10 – плита;                                       20 - пробка зливу масла.

 

Механізм підіймання електроталі (Рис. 2) складається з електродвигуна 8 статор якого запресований в нарізний барабан 9, в результаті чого покращується відведення тепла від двигуна та зменшується довжина талі. Через редуктор 7 крутний момент ротора двигуна передається на барабан. Електроталь обладнана двома гальмами: стопорним колодочним електромагнітним гальмом 6 і автоматичним дисковим гальмом 3, яке включається масою вантажу, який транспортується. Для покращення охолодження корпус редуктора 7 виготовлений з  охолоджувальними ребрами . Контроль рівня масла в редукторі проводиться за  допомогою контрольних пробок 1 для зливу масла є пробка 20. Мащення підшипників вала ротора і барабана проводиться за допомогою маслянок 18. В шафі  електрообладнання 12 розміщені пускачі механізму пересування і підйому 16 і 15 та кінцеві вимикачі підіймання та опускання талі 13.

Крани-штабелери.

Для обслуговування приміщень складів сировини і готової продукції, а також технологічних процесів у харчовій промисловості використовують мостові крани-штабелери різної конструкції опорного та підвісного типів. Ці машини виконують ті ж самі операції, що і мостові крани загального призначення, зате перевагою цих машин є здатність укладати вантажі на більшу висоту, а проходи для їх роботи мають ширину, яка незначно перевищує розміри продукту, що транспортується і укладається.

Ці крани можуть використовуватися при механізації складів, де необхідна значна висота укладання вантажів, наприклад для складів готової продукт ї цукрових заводів, млинів і т.п.

Схеми кранів-штабелерів:

 

а – мостового;

1 – рейка;                                 4 – візок;

2 - конструкція будинку;        5 – колона;

3 – міст;                                  6 - зантажний захват.

 

б - стелажного.

1 – стелажі;                  4 – колона;

2 – рейка;                       5 – платформа;

3 – візок;                        6 – захват.

 

 На рис. 3.а показана схема мостового крану-штабелера, який складається з моста 3,  по якому переміщується візок 4 з закріпленою на ньому вертикально колоною 5. Колона (звичайно поворотна) обладнана направляючими для переміщення вантажного захвату 6. Як і простий мостовий кран, кран-штабелер переміщується по рейкам 1, які змонтовані на стелажах або на конструкції будинку 2.

Візок крану переміщує захват з вантажем де потрібної секції, зупиняється навпроти неї на висоті дещо вище полиці, вводить вантажу секції опускається дещо нижче рівня полиці (вантаж залишається на полиці) і виводиться у прохід між секціями.

Мостові крани-штабелери є універсальними машинами для проведення навантажувально-розвантажувальних робіт і можуть використовуватися для самих різних видів вантажів, для цього крім вилкових захватів широко використовують  різні типи захватів, які позволяють переносити вантажі вивільняти тару, обертати вантажі та виконувати ряд інших операцій.

Стелажний кран-штабелер (рис. 3. б) являв собою візок 3, який переміщується по рейкам 2 вздовж ряду стелажів 1 і обладнаному вертикально колоною 4. На вертикальній колоні змонтовані направляючі для підіймання платформи 5, на якій встановлено захват 6 та в деяких випадках кабіна оператора.

 Стелажні крани використовують на великих складах з великим вантажообігом та широкою номенклатурою вантажів (довжина стелажів може перевищувати 100 м.).  Поряд з цим стелажні крани-штабелери можуть ефективно використовуватися на складах з малою продуктивністю, де необхідно набирати невеликі партії продукту.

 

Самохідні авто- і електронавантажувачі.

Для механізації транспортних, складських і навантажувально-розвантажувальних робіт є харчовій промисловості також використовують різноманітні машини і механізми, які складають окрему групу машин, до якої відносяться самохідні авто- та електронавантажувачі для штучних та насипних вантажів і спеціальні навантажувально-розвантажувальні машини і агрегати.

 Основними перевагами машин безрейкового (наземного) транспорту є: універсальність, яка характеризується великою кількістю змінних захватів вантажів; мобільність, машини можуть працювати всюди де є тверде покриття; повна механізація процесу;спрощення та здешевлення будівельних конструкцій складів і цехів.

Для роботи на відкритих майданчиках широко використовують універсальні автонавантажувачі з вилковими захватами вантажопідйомністю від 2 до 10 т. В закритих приміщеннях використовують акумуляторні навантажувачі, електроштабелери,електровізки з вантажопідйомністю від 0,75 до 2 т.

           

Рис. 4 Електронавантажувач типу 4004А.

1 – каретка;                                                         10 – насос;

2 - циліндри підйому;                                  11 - акумуляторна батарея;

3 - вантажопідйомний механізм;              12 – шасі;

4 – фара;                                                     13 – противага;

5 – важіль;                                                  14 - задній міст;

6 – фара;                                                     15 – бак;

7 – розподільник;                                        16 – електродвигун;

8 – важіль;                                                  17 – редуктор;

9 – кермо;                                                    18 - циліндри нахилу.

 

Акумуляторний електронавантажувач типу 4004А (рис. 4)  вантажопідйомністю 0,75 т. складається з рами шасі 12, ведучого мосту 16, вантажопідйомний механізм 3, задній міст 14, гідравлічного приводу, який складається з гідронасосу, золотникового розподільника 7, двох циліндрів нахилу 18, циліндра підйому 2, масляного бака, руля 9, акумуляторної батареї 11, електродвигуна 16, редуктора 17, насосу 10, апаратури управління. Ведучі колеса – передні, задні – рульові. Ведучий міст кріпиться до передньої частини рами.

Вантажопідйомний механізм 3 з телескопічною рамою і кареткою для кріплення робочих пристосувань шарнірно закріплений на рамі між колесами. Рама механізму підйому може відхилятися вперед за допомогою двох гідравлічних циліндрів 18. Каретка 1 підвішена на двох пластинчатих ланцюгах, які перекинуто  через гладкі ролики, встановлені на головці штока циліндра підйому. На каретку можуть встановлюватися змінні робочі пристосування: вили, стріла, грейфер. Поздовжня стійкість навантажувача забезпечується противагою 13. Навантажувач має колодочні гальма, які діють на ведучі колеса, з двома незалежними приводами: гідравлічним, який діє від ніжної педалі і механічним, який приводиться в дію від  важеля.

Експлуатація вантажопідйомних машин повинна проходити у відповідності до вимог і правил. До роботи на цих машинах допускається тільки спеціально навчений персонал.

Всі види навантажувачів потребують обслуговування. Періодично перевіряють