Основные определения.

Машины и аппараты перерабатывающих производств состоят из деталей, механизмов, узлов, сборочных единиц, агрегатов и элементов, обеспечивающих соединение составных частей в мно­гофункциональное изделие.

Изделием называется любой предмет или набор предметов про­изводства, подлежащих изготовлению на предприятиях. Виды изделий: детали; сбороч­ные единицы; комплексы; комплекты. Изделия в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей делятся: на неспецифицированные (детали) — не имеющие составных частей; спе­цифицированные (сборочные единицы, комплексы, комплек­ты) — состоящие из двух и более составных частей. К составным частям машины относятся: деталь, сборочная единица (узел), ком­плекс и комплект.

Деталь — изделие, изготовленное из однородного по наимено­ванию и марке материала, без применения сборочных операций.

Узел — изделие, представляющее собой законченную сбороч­ную единицу, которая состоит из нескольких деталей с общим функциональным назначением (подшипник качения, муфта, ре­дуктор и т. п.).

Сборочная единица — изделие, составные части которого подле­жат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сборочных операций (свинчиванием, с натягом, клепкой, свар­кой, пайкой и др.).

Комплекс — два и более специфицированных изделия, не со­единенных на предприятии - изготовителе в результате сборочных операций, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (поточная линия станка, автоматическая телефонная станция и т.п.).

Машиной называется сочетание нескольких механизмов, вы­полняющих определенные целенаправленные движения для пре­образования энергии, материалов или информации. В зависимости от назначения различают три вида машин: энер­гетические, рабочие, информационные. В свою очередь рабочие машины подразделяются на технологи­ческие и транспортные. В технологических машинах под материалом подразумевается обрабатываемый предмет (объект труда), который может нахо­диться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Преобра­зование материалов в этих машинах заключается в изменении их свойств, состояния или формы. К технологическим машинам в перерабатывающей промышленности относятся, например, вальцовые станки, волчки, куттеры, сепараторы, маслообразователи и т. д. В транспортных машинах под материалом понимается переме­щаемый предмет, а его преобразование состоит только в измене­нии положения. В общем случае технологическая машина состоит из следую­щих механизмов: двигательного (двигателя), передаточного и ис­полнительного. Кроме перечисленного, большинство технологи­ческих машин перерабатывающих производств дополнительно ос­нащаются питающим механизмом и выпускным устройством, а также механизмами для управления, регулирования, защиты и блокировки машины. Двигатель служит для преобразования любого вида энергии в механическую. Современные машины перерабатывающих произ­водств приводятся в движение главным образом отдельным элект­родвигателем, и поэтому в данном случае имеет место преобразо­вание электрической энергии в механическую. Процесс развития двигательного механизма происходил по следующим этапам:

а) развитый трансмиссионный привод всех машин от одного центрального двигателя;

б) групповой электропривод однородных машин с развитой пе­редаточной трансмиссией;

в) индивидуальный электропривод машины с передаточным механизмом ко всем исполнительным механизмам;

г) индивидуальный встроенный электропривод для каждого ис­полнительного механизма машины.

Последний этап является наиболее совершенным с точки зре­ния возможности автоматического управления работой машины и обеспечения для каждого исполнительного механизма индивиду­ального режима работы, присущего его динамике.

Динамика двигательного и передаточного механизмов опреде­ляется усилиями, необходимыми для воздействия рабочих органов на обрабатываемый объект. Эти усилия обусловливают размеры узлов и деталей механизмов в зависимости от прочности, жесткос­ти и износоустойчивости.

Передаточный механизм служит для передачи энергии (движе­ния) от двигателя к исполнительному механизму. Кинематическая система передаточного и исполнительного механизмов определяет законы движения рабочих органов, скорости и ускорения отдель­ных звеньев системы. Передаточные механизмы можно разделить на три вида: не из­меняющие, изменяющие и регулирующие скорость движения (ча­стоту вращения) исполнительного механизма. К первому виду от­носятся всевозможные муфты. Для изменения скорости движения используются ременные, цепные, зубчатые, червячные, фрикци­онные передачи и редукторы, а для регулирования — вариаторы.

Исполнительный механизм предназначен для приведения в действие рабочих органов машины. Он включает ведомое звено, с которым соединяются рабочие органы, и ведущее, которое связа­но с приводным механизмом. В качестве исполнительного меха­низма чаще всего используется вал. Рабочие органы исполнительных механизмов непосредственно воздействуют на обрабатываемый продукт или материал согласно заданному технологическому процессу. Во многих случаях про­цесс в машине осуществляется несколькими рабочими органами, каждый из которых выполняет определенную операцию. Такие машины называются сложными в отличие от простых машин с од­ним рабочим органом. Рабочие органы делятся на обрабатывающие и удерживающие (захваты, зажимы и др.). Удерживающие рабочие органы могут фиксировать обрабатываемое изделие в неподвижном состоянии при относительном перемещении обрабатывающего рабочего органа. В других случаях обрабатывающий орган неподвижен, а перемещается обрабатываемый объект вместе с удерживающим органом. В общем случае рабочими органами могут быть не только механические устройства, но и воздушные, и водяные потоки, поля (магнитные, электрические, температурные и т. д.), а также реакционные пространства (камеры), в которых созда­ются необходимые условия для воздействия на обрабатывае­мое сырье. Исполнительные механизмы характеризуются условиями рабо­ты рабочих органов. Так, в механизмах непрерывной работы их рабочие органы находятся в непосредственном контакте с обраба­тываемым объектом в течение всего цикла движения механизма. А в периодически работающих механизмах рабочие органы находят­ся в контакте с обрабатываемым объектом лишь в течение части цикла движения механизма (рабочее перемещение); остальное время рабочие органы находятся в нерабочем положении (холос­тое перемещение). При рабочем перемещении требуется соблюдать определенные закономерности движения, обусловленные технологическими требованиями. При конструировании рабочих органов исполни­тельных механизмов необходимо учитывать различные режимы их работы при рабочем и холостом ходах. Питающий механизм предназначен для непрерывной или пе­риодической подачи сырья или исходного продукта в машину. Механизм может обеспечивать количественное дозирование (ве­совое или объемное) подаваемого сырья в зависимости от изме­нения его физико-механических свойств, а также требуемых свойств готового продукта и требований технологического про­цесса. Выпускное устройство предназначено для вывода продукта, полученного в результате технологического процесса машины. Помимо главных механизмов современные машины снабжают рядом дополнительных устройств:

а) установочными и регулирующими механизмами (для на­стройки работы машины);

б) механизмами управления (для пуска, остановки, контроля);

в) механизмами защиты и блокировки, предотвращающими неправильные или несвоевременные включения или отключения отдельных механизмов. Они также предназначены для предохра­нения механизмов машины при аварии.

Движущиеся элементы машин соединяются с неподвижными с помощью опор и подвесок. Для крепления и соединения отдельных элементов и механиз­мов машин служат корпус, станина, или рама. Структурный анализ каждой машины позволяет построить ее технологическую и кинематическую схемы, определить динами­ческие условия работы всех механизмов, узлов и деталей, что не­обходимо при расчете и конструировании машин.

12.Классификация машин и аппаратов перерабатывающих производств.При современном многообразии перерабатывающих произ­водств применяемое в них технологическое оборудование также весьма разнообразно. Это оборудование можно классифицировать по ряду следую­щих обобщающих признаков:

а) характеру воздействия на обрабатываемый продукт;

б) структуре рабочего цикла;

в) степени механизации и автоматизации;

г) функциональному признаку.

Помимо этих признаков каждому виду оборудования присущи свойства и особенности частного порядка. Они рассматриваются в соответствующих главах, посвященных расчету, конструирова­нию и использованию различных машин и аппаратов. В зависимости от характера воздействия на обрабатываемый продукт технологические машины делятся на аппараты и машины.

В аппаратах осуществляются тепло-, массообменные, физико-химические, биохимические и другие процессы, в результате ко­торых происходит изменение физических и химических свойств обрабатываемого продукта или изменение его агрегатного состоя­ния. Характерным признаком аппарата является наличие реакци­онного пространства или камеры. Для интенсификации процес­сов аппараты могут быть снабжены дополнительными механизма­ми. Кроме того, для работы аппаратов обычно обязательно наличие различных рабочих жидкостей [холодной и (или) горячей воды], газа, пара, дыма и т. п., которые называются теплоносите­лями или хладагентами. Взаимодействие последних с обрабатыва­емым продуктом в аппарате может происходить напрямую или че­рез разделяющую поверхность (стенку).

В машинах осуществляется механическое воздействие на про­дукт, в результате чего изменяется его форма, размеры и другие физико-механические показатели. Конструктивной особенностью машин является наличие движущихся исполнительных (рабочих) органов. Форма, размеры, материал и характер перемещения этих органов зависят от их назначения. В некоторых случаях технологическое оборудование является комбинацией машины и аппарата, поскольку в нем одновременно осуществляется механическое, физико-химическое и тепловое воздействие. По виду цикла работы машины и аппараты могут быть перио­дического, полунепрерывного и непрерывного действия. В оборудовании первого типа продукт подвергается воздей­ствию в течение определенного времени, после которого он выг­ружается. При полунепрерывном (циклическом) действии загруз­ка продукта и воздействие на него осуществляются непрерывно в течение всего рабочего цикла, а выгрузка — через определенные промежутки времени. В оборудовании непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка продукта происходят одновре­менно. В процессе работы технологическое оборудование выполняет не только основные (измельчение, перемешивание, варка и т. п.), но и вспомогательные (загрузка, перемещение, контроль, выгруз­ка и т. п.) операции. В зависимости от соотношения этих опера­ций, а также участия человека в их выполнении различают обору­дование неавтоматического, полуавтоматического и автоматичес­кого действия и кибернетические машины (роботы).

В автоматах все основные и вспомогательные операции вы­полняются оборудованием без участия человека. Если автомат способен производить логические операции, вырабатывать и осу­ществлять в соответствии со своим целевым назначением про­грамму действия с учетом переменных условий протекания техно­логического процесса, то он называется самонастраивающимся или кибернетическим. В полуавтоматическом оборудовании вспо­могательные операции немеханизированные. В неавтоматическом (простом) оборудовании вспомогательные, а также часть основ­ных операций выполняются вручную. В зависимости от сочетания технологического оборудования в производственном потоке различают отдельные единицы (выпол­няют одну операцию), агрегаты (последовательно различные опе­рации), комбинированное оборудование (законченный цикл опе­раций) и поточные автоматические линии (выполняют все техно­логические операции в непрерывном потоке).

Наконец, по функциональному признаку все оборудование пе­рерабатывающей промышленности можно разделить на группы, в которые входят машины и аппараты, отличающиеся воздействием на продукт и конструктивным оформлением. Детальная классификация оборудования по функциональному назначению подробно изучается в курсах «Технологическое обо­рудование для переработки продукции животноводства» и «Техно­логическое оборудование для переработки продукции растение­водства».

13. Структура оборудования.Любая единица технологического оборудования состоит из следующих частей: станины, корпуса, рамы и т. п.), устройства или узловзагрузки (выгрузки) продукта, защиты(блокировки), привода и исполнительного (передаточно­го) механизма, исполнительных органов и контрольно-измери­тельных приборов. Основными частями, взаимодействие кото­рых определяет техническую характеристику оборудования, яв­ляются привод, исполнительный механизм и исполнительные органы.

Станина предназначена для крепления всех частей оборудова­ния, в том числе дополнительных устройств (транспортирова­ния, подъема и т. п.), необходимых для работы оборудования. В отдельных видах оборудования (сепараторы и др.) станина кроме основного назначения служит устройством (картером), в кото­ром находится смазка для исполнительного механизма.

Устройство загрузки (выгрузки) осуществляет периодическую или непрерывную подачу продукта в оборудование, а также мо­жет обеспечивать его дозирование по объему или массе в зависи­мости от требований технологического процесса.

Устройство защиты (блокировки) предназначено для предотв­ращения неправильного или несвоевременного включения или отключения отдельных частей оборудования или предохранения их от разрушения при аварии.

Привод служит для передачи движения через исполнительный механизм или исполнительные органы оборудования. В качестве привода применяют электрические, гидравлические и пневмати­ческие механизмы.

Исполнительный (передаточный) механизм предназначен для передачи движения от привода к исполнительным органам технологического оборудования. Этот механизм состоит из ве­дущего звена, которое связано с приводом, и ведомого звена, соединяемого с исполнительными органами. Основной пара­метр, характеризующий работу исполнительного механизма, — передаточное отношение (число). Оно представляет собой ве­личину, равную отношению: в зубчатых передачах числа зубьев ведомой и ведущей к диаметру ведомой и ведущей шестерен; в зубчатых и ременных передачах частоты вращения ведомой шестерни (шкива) к частоте вращения ведущей шестерни (шкива).

Исполнительный механизм характеризуется условиями рабо­ты исполнительных органов. Существуют следующие исполни­тельные механизмы: непрерывной работы — исполнительные органы находятся в постоянном контакте с обрабатываемым продуктом в течение всего цикла движения механизма; периоди­ческой работы — исполнительные органы находятся в контакте с продуктом в течение части движения исполнительного механиз­ма (рабочее перемещение), остальное время пребывают в нера­бочем положении (холостое перемещение). Исполнительные механизмы (передаточные устройства) быва­ют жесткие и гибкие. К жестким исполнительным механизмам относят зубчатые, червячные, цевочные, храповые, рычажные, кривошипно-шатунные, шарнирные, кулисные, кулачковые, крестовидные, пружинные, планетарные, фрикционные, диффе­ренциальные. Гибкие передаточные механизмы — ременные, цепные, ленточные и т. п. применяют при небольших передаточ­ных отношениях, а также в комбинации с жесткими механизма­ми.

Исполнительные органы предназначены для непосредственного оказания на обрабатываемый продукт энергетического (механи­ческого, теплового) воздействия или создания условий, обеспе­чивающих взаимодействие продукта с рабочими средами или энергетическими полями. Эти органы разнообразны по конст­рукции, что обусловлено различием свойств обрабатываемой продукции, способов, режимов и направления воздействия на них.