Технологические машины и аппараты. Общие понятия и определения

В обувном производстве механические и химические процессы осуществляются на технологических машинах и аппаратах разного технического уровня и степени автоматизации.

В теории механизмов и машин сформулированы определения понятий «машина» и «механизм машины». Машина— механизм или сочетание механизмов, осуществляющих заданные целесообразные движения для преобразования энергии или производства работы. Механизм — система тел, предназначенная для преобразования движения нескольких тел в требуемое движение других тел. Если в преобразовании движения участвуют жидкости или газообразные тела, механизм называется гидравлическим или пневматическим. Обычно механизм имеет входное звено» получающее движение от двигателя, и выходное звено, соединенное с рабочим органом машины. Различают плоские и пространственные механизмы. К плоским относятся механизмы, у которых точки звеньев описывают траектории, лежащие в одной плоскости (или параллельных плоскостях); к пространственным — механизмы, у которых точки звеньев описывают траектории в пространстве. Выделяют два основных класса машин: машины-двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для эксплуатации (например, электродвигатель); рабочие (технологические) машины — орудия труда, с помощью которых обрабатывается объект труда, осуществляется технологический процесс.

Машина возникла из простейших орудий труда человека, которыми он воздействовал на природу. С развитием человеческого общества орудия труда усложнялись и совершенствовались.

На современном этапе развития науки и техники понятию «машина» придают более широкий смысл и рассматривают ее как устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии, материалов и информации. При этом к первым двум классам машин (двигателям и рабочим) добавляют еще три класса:

1.транспортные, преобразующие положение обрабатываемого предмета;

2.информационные, преобразующие информацию (арифмометры, индикаторы и др.);

3.электронно-вычислительные (не являются машинами, название за ними сохранилось в порядке преемственности от простых счетных машин).

Для выполнения технологических процессов в обувном производстве применяют в основном рабочие (технологические) машины. В автоматизированных системах управления технологическим оборудованием (АСУ ТО) используют и другие виды машин.

Технологическая машина состоит из трех основных групп механизмов: двигательных, передаточных и исполнительных.

Основой технологической машины являются исполнительные механизмы, которые, получив соответствующие движения, производят своими орудиями (рабочими органами) операции, ранее совершаемые рабочим при выполнении того же технологического процесса вручную. Поэтому исполнительные механизмы и их рабочие органы отражают специфические особенности технологических машин, а также данного производства.

Двигательные и передаточные механизмы обеспечивают передачу движения исполнительным механизмам, они общетипичны для машин всех видов производств.

Автомат (от. греч. automates — самодействующий) — рабочая машина, или машина-орудие, самостоятельно производящая все рабочие и холостые (вспомогательные) движения, необходимые для выполнения данного технологического процесса, включая управление этим процессом, а иногда и автоматический контроль, а также устройство (совокупность устройств), производящее по заданной программе все операции обработки изделий без непосредственного участия человека. Программа задается автомату в конструкции (жесткая программа) либо извне посредством ЭВМ и АСУ.

Полуавтомат — машина, самостоятельно выполняющая рабочий цикл, для повторения которого требуется вмешательство рабочего (включение и пуск машины). Агрегат (от лат. aggrego — присоединение) — соединение нескольких разнотипных машин, устройств и аппаратов в одно целое для эффективной совместной работы. В обувном производстве широко применяют многооперационные агрегаты, обеспечивающие экономическую эффективность за счет сокращения технологического цикла обработки и числа занятых в процессе производства рабочих.

Аппарат (от лат. apparatus — оборудование) в обувном производстве применяют для осуществления гидротермической обработки обувных изделий (увлажнения, сушки, термофиксации формы обуви).

Автоматическая линия — группа машин, автоматически выполняющих в технологической последовательности цикл операций по обработке изделий, объединенных автоматическим транспортным устройством, перемещающим объект обработки от одной машины к другой, с единым для всей линии темпом и механизмом управления.

Полуавтоматическая линия отличается от автоматической тем, что в некоторых операциях линии принимает участие рабочий.

Автоматические и полуавтоматические линии по своей структуре близки к робототехническим комплексам (РТК), в которые входят технологические машины и промышленные роботы (ПР), обслуживающие машины вместо человека.

Специфическая особенность машин и аппаратов обувного производства — многообразие конструкций, отражающее многооперационность технологии изготовления обуви. Для обувных машин характерно перемещение рабочих ор- га ов и обрабатываемых изделий по сложным траекториям в пространстве как следствие оригинальности выполняемых технологических процессов по созданию изделий сложных форм (обуви) из плоских материалов нестабильных свойств. Результатом этой особенности является сложность конструкций машин, их кинематики и работы, а также трудность автоматизации загрузки — разгрузки машин. Автоматизация процессов, выполняемых обувными машинами, усложнена необходимостью пооперационного контроля за качеством их выполнения, проводимого рабочим визуально.

Изучать конструкции обувных машин и аппаратов следует поэтапно — в соответствии с их функциональным назначением и классификацией по технологическому признаку. Для такой классификации целесообразно применить метод системного подхода, согласно которому всю совокуп ность технологического оборудования обувного производства можно рассматривать как систему, состоящую из множества подсистем, связанных между собой последовательностью технологического процесса. Примененный метод системного подхода к классификации оборудования позволяет расширять и углублять ее дальнейшей детализацией каждой подсистемы, представляющей собой конструктивные ряды однофункциональных машин разной модификации. Классификация представляет собой восьми ступенчатую иерархию и состоит из 34 блоков.

К ступени I относится оборудование для изготовления деталей, узлов и самой обуви в одном процессе (блок 1). Традиционные методы изготовления деталей обуви — раскрой резаками из плоских материалов в основном на вы- рубочных прессах и прессах-автоматах. Изготавливаются детали обуви также методом литья под давлением из термопластических материалов и компонентов жидкого литья, осуществляемого на литьевых агрегатах. Кроме деталей литьем под давлением можно получать также узлы обуви и цельнолитую обувь.

К ступени II относится оборудование для обработки деталей и узлов обуви, а также подготовки их к сборочным процессам (блок 2). В этой группе оборудования однооперационные машины для обработки резанием: двоения, шлифования, взъерошивания, спускания края, фрезерования, а также для выполнения различных предсборочных процессов: нанесения клеевой пленки, клеймения идр.; многооперационные агрегаты для комплексной обработки, включающие и другие операции (например, двоение, клеймение, нанесение клеевой пленки, сушка клеевой пленки 5.2); системы однооперационных машин для комплексной обработки, включающие отделочные и другие операции (например, фрезерование уреза, окраску ипр.).

К ступени III принадлежит большая группа оборудования для сборки узлов обуви (блок 3) — низа и верха. В эту группу входит оборудование, которое осуществляет сборку как механическими, так и физикохимическими методами.

К ступени IV относится значительная и разнообразная группа оборудования для формования деталей и узлов обуви (блок 4). В эту группу входят обтяжно-затяжные машины, осуществляющие формование со сложной деформационной картиной (растяжением, сопровождающимся изгибом и сжатием), формовочные машины для предварительного формования сжатием деталей и узлов обуви и другие, например загибочные.

В отдельную ступень V выделены аппараты для гидротермической обработки деталей, узлов и самой обуви (блок 5): аппараты для увлажнения, сушильные аппараты и аппараты для термофиксации формы обуви.

К ступени VI отнесено подошвокрепительное оборудование (блок 6), осуществляющее крепление низа обуви механическими способами — гвоздевым, ниточными и физико-химическими — клеевым, горячей вулканизацией, литьевым.

В ступень VII выделено оборудование для выполнения отделочных операций (блок 7). Следует отметить, что прогрессивным направлением является совмещение (агрегатирование) процессов отделки со сборочными процессами и процессами изготовления деталей и узлов. Однако для многих видов обуви отделочные операции применяются как самостоятельные. Оборудование для выполнения таких процессов, как фрезерование, полировка и окраска уреза подошв, прикрепленных к верху обуви, несовершенно и представляет собой в основном механизированный инструмент.

Отдельно выделена ступень VIII качественно нового оборудования агрегатированного и автоматического действия (блок 8): сборочные агрегаты, полуавтоматические линии для сборки обуви, робототехнические комплексы. В состав этого оборудования входят машины разных ступеней, обозначенные линиями внешних связей — ступеней IV, V, VI и др.

Каждый из блоков классификации при изучении входящих в него машин можно рассматривать как самостоятельную систему и классифицировать их по наиболее характерному для каждой группы машин признаку.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА И ЕЕ УСТРОЙСТВО.

Механическое оборудование, применяемое в предприятиях общественного питания и пищевой промышленности, относится к технологическим машинам, под которыми понимаются технические устройства, предназначенные для осуществления определенного технологического процесса при заданной для нее технологии.

Современная технологическая машина состоит из: привода-источника движения, включающего электродвигатель и передаточный механизм, и исполнительного механизма, объединенных в одно целое корпусом. Вспомогательными элементами машины являются узлы и механизмы для управления, регулирования и защиты при безопасной эксплуатации оборудования.

Чаще всего используются электродвигатели асинхронные, однофазного или трехфазного переменного тока, реже электродвигатели постоянного тока. Иногда используется энергия сжатого воздуха или жидкости, двигатели внутреннего сгорания и др.

Передаточные механизмы необходимы для передачи движения к рабочим органам исполнительных механизмов. Чаще всего применяются механизмы вращательного движения, последнее звено которых, в случае необходимости, преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное. Передаточные механизмы могут иметь отдельные станины или корпус, оформляются в виде редуктора, мультипликатора, коробки скоростей и др. Если редуктор объединен с источником движения общей станиной, то это устройство называется приводом. А если сюда добавляется и исполнительный механизм, составляющий одно конструктивное целое с приводом, то получается технологическая машина.

Исполнительный механизм технологической машины выполняет потребный процесс обработки продукта.

Он состоит из рабочей камеры, рабочих органов, загрузочного и разгрузочного устройств. Рабочая камера предназначена для размещения и удержания продукта в удобном положении для воздействия на него рабочими органами, подразделяемыми на основные (ножи, лопасти, решетки, взбиватели и др.) и вспомогательные (зажимы, захваты, направляющие и др.)

1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРГОВО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Все машины, применяемые на предприятиях торговли и общественного питания, можно классифицировать по структуре рабочего цикла, степени механизации и автоматизации процесса и по функциональному признаку.

По структуре рабочего цикла машины бывают непрерывного и периодического действия. В машинах непрерывного действия процессы загрузки, обработки и выгрузки продукта происходят одновременно и непрерывно. В машинах периодического действия порция продукта загружается в рабочую камеру, обрабатывается, затем удаляется, загружается новая порция и процесс повторяется.

По степени механизации и автоматизации различают машины неавтоматические, полуавтоматические и автоматические. В машинах неавтоматического типа загрузка, выгрузка, контроль и вспомогательные технологические операции выполняются оператором. В машинах полуавтоматического действия оператором выполняются только транспортные, контрольные и некоторые вспомогательные операции. В автоматах все процессы выполняются машиной.

По функциональному признаку, роду механизируемого процесса, оборудование подразделяется на:

· Моечное (овощемоечное, посудомоечное);

· Сортировочно- калибровочное (по качеству, размерам, удалению примесей);

· Очистительное (овощи, рыба, приборы);

· Измельчительное (овощи, мясо, замороженные мясопродукты, хлеб, гастрономия, кофе, сухари и т.д.);

· Месильно-перемешивающее (тесто, коктейли, крем, фарш, салаты, мороженое);

· Формовочное (котлеты, вареники, пельмени, масло, крем, тесто.)

· Фасовочно-упаковочное (сыпучих и жидких продуктов, упаковка в сетки, пленки, пакеты );

· Поточные линии (производства полуфабрикатов, товарной обработки, комплектации и раздачи обедов).

1.3 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ МАШИНЫ

Любая технологическая машина должна соответствовать требованиям технологическим, техники безопасности и санитарии, эргономики и эстетики. При соответствии технологическим требованиям необходимо соблюдение оптимальных режимов обработки, способствующих выработке продукции высокого качества с минимальным количеством отходов и наименьшим потреблением энергии.

При создании машин следует учитывать требования техники безопасности и производственной санитарии. В соответствии с этими требованиями все вращающиеся части машин должны быть надежно закрыты кожухами, щитками. Загрузочные и разгрузочные элементы — предохранительные устройства, препятствующие попаданию рук обслуживающего персонала в опасную зону. При снятом защитном устройстве должны срабатывать блокировочные концевые выключатели. Машина должна иметь устройства, предотвращающие попадание смазки в рабочую камеру.

В соответствии с требованиями эргономики управление машинами должно осуществляться органами, располагаемыми в удобном и доступном для оператора месте. Усилия, прилагаемые к рукояткам, не должны превышать 0,2 Н.

Требования технической эстетики – форма машины должна быть обтекаемой, без выступов, впадин, различных углублений; окраска должна соответствовать требованиям технической эстетики. Правильные пропорции машин, простота их формы, удобное расположение элементов управления, загрузочных и разгрузочных узлов, приятная окраска делают работу на этой машине высокопроизводительной и способствуют созданию безопасных условий труда.

При создании современных машин и механизмов стремятся к стандартизации и унификации узлов, деталей и комплектующих изделий, что позволяет сократить номенклатуру запасных частей и облегчить выполнение ремонтных работ.

1.4. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ОБОРУДОВАНИЯ

При изготовлении деталей оборудования отливкой применяется по возможности чугунное литье из серого чугуна как самое дешевое, особенно для неподвижных тяжелых деталей, таких как станины, корпуса. Не рекомендуется применять серый чугун при действии на детали больших крутящих моментов.

В случае ударов, больших усилий, необходимости экономии массы и т.п. при изготовлении деталей оборудования отливкой переходят от серого чугуна к высокопрочному модифицированному чугуну или к стальному литью.

Для деталей оборудования простой формы применяют сталь самых различных сортов: углеродистой обыкновенного качества, углеродистой качественной, легированной и специального назначения.

Для второстепенных и малоответственных деталей назначается низкоуглеродистая сталь. Для ответственных деталей, где требуются повышенная твердость и прочность, применяется среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь с соответствующей термообработкой. Для особо ответственных деталей оборудования, где наряду с высокой прочностью, требуется компактность или малые габариты, применяют легированные стали.

В трущихся деталях оборудования для уменьшения сил трения и износа их поверхностей, применяют бронзу и латунь (для гаек винтов, вкладышей подшипников, зубчатых венцов червячных колес и т.п.), антифрикционный серый чугун, баббит и другие антифрикционные сплавы. Для трущихся деталей оборудования считается хорошей комбинация твердой стали по чугуну и мягкой стали по баббиту. В отличие от других материалов закаленная сталь по закаленной стали и серый чугун по серому чугуну работают хорошо.

Кроме указанных материалов для изготовления некоторых деталей оборудования применяют сплавы алюминия, ковкий чугун, пластмассы, дерево, резину, картон и др.

Валы, шестерни, тяги, оси, пальцы испытывают наибольшие нагрузки. Материалами для их изготовления служат углеродистые и нержавеющие стали.

Прочность инструментов, изготовленных из инструментальной стали, снижается на 30-50%.

В настоящее время для изготовления различного рода режущих инструментов для измельчения мяса и мясопродуктов применяют в основном углеродистую сталь. Применять углеродистую сталь для инструментов диаметром более 30 мм не рекомендуется из-за очень тонкого слоя закалки на поверхности, достигающего величины 1.0-1.5 мм и возможности его скалывания или продавливания.

1.5. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И МОЩНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Под производительностью технологической машины понимают способность ее перерабатывать в единицу времени то или иное количество продукции.

Теоретическая производительность (П) технологической машины — это ее потенциальная выпускная способность, измеряемая количеством продукции, которое машина данной конструкции может переработать в единицу времени при бесперебойной и непрерывной работе в установившемся режиме.

Теоретическую производительность машин всех классов можно выразить через рабочую вместимость (емкость) машины, выраженную количеством единовременно обрабатываемой продукции и поделенную на продолжительность технологического цикла машины Тт:

П = /Тт = /Тт,

где — общая вместимость рабочего пространства машины; — коэффициент загрузки.

Введено понятие «идеальной» производительности П_ид, под этим понимается такое мыслимо возможное при данной технологии обработки количество продукции, которое могло бы быть выпущено в единицу времени, если бы продукция подвергалась обработке в машине непрерывно, если бы не было потерь времени внутри циклов на холостые ходы и остановки РО. Нам представляется целесообразным заменить термин «идеальная производительность» термином «технологическая производительность».

Коэффициент использования технологической производительности или, лучше сказать, коэффициент непрерывности обработки k_нп, определяемый отношением /Т_т = П/П_ид, где — время непосредственной обработки, характеризует степень использования технологического цикла машины Т_т и имеет значение при квалиметрической оценке разных конструкций одного и того же назначения.

Торгово-технологическое оборудование практически используется не в течение 365 сут в году, не по 24 часа в сутки да и в течении смены работает с перерывами. Это объясняется характером отрасли (сезонностью, сменностью, необходимостью иметь резервное оборудование) и неизбежными внутрисменными потерями машинного времени из-за простоев машин по различным причинам организационного и технического порядка. Чтобы представить баланс машинного времени, введем обозначения: Т_о – общая продолжительность наблюдения за машиной за достаточно большой промежуток времени, определяемый целью и программой наблюдения; — потери (простои) по организационным причинам, планируемые, предусматриваемые (нерабочие дни и смены, обеденные перерывы и т.п.); — то же, но непланируемые, случайные (из-за отсутствия сырья, энергии, из-за отлучек обслуживающего оператора и т.п.); Т_орг — общие потери по организационным причинам.

Тогда продолжительность собственно эксплуатации машины

Т_экс = Т_о-Т_орг = ( + ),

а коэффициент использования общего календарного бюджета времени

k_к.и = Т_экс/ .

Техническая производительность Q_тех (называемая иногда действительной, фактической, экспериментальной и т.д.) – это производительность, исчисляемая по выпуску продукции за некоторый, достаточно длительный промежуток времени (несколько смен), включающий время эффективной машинной работы (наработки) и простои по техническим причинам. Она может быть установлена опытным путем по формуле

где Z –выпуск продукции за время Т_экс. Если выпуск определен за одну смену, то Т_экс = Т_см — Т_орг.см, где Т_см— установленная продолжительность смены, например 8ч; Т_орг.см— время организационных простоев за смену при полной работоспособности машины.

Техническая производительность Q_тех связана с теоретической Q формулой

В конструкторской документации на машину указываются либо техническая производительность, либо теоретическая производительность Q и коэффициент технического использования k_т.и, который является комплексным показателем надежности.

В ряде случаев вводят понятие эксплуатационной производительности Q_экс, исчисляемой за длительный период, включающий все потери машинного времени, а также организационные. Она определяется формулой

где k_ои – коэффициент общего использования машины.

Повысить техническую производительность новой или модернизируемой машины конструктор может следующим образом:

1) путем интенсификации осуществляемого машиной процесса, что скажется на увеличении Q_ид ;

2) повышения степени непрерывности обработки, совмещения операций, ликвидации холостых ходов, что повысит k_нп;

3) повышения надежности машины, что повысит k_ти.

Наиболее реальный путь повышения технической производительности машин, без коренного изменения их конструкции – это увеличение их надежности.

Чтобы рабочий орган исполнительного механизма мог выполнить заданную работу, к нему надо подвести через передаточный механизм некоторое количество механической энергии, получаемой от источника движения. Мощность двигателя, т.е. энергия, подводимая к нему от электрической сети, должна быть достаточной для выполнения рабочих операций и восполнить потери в самом двигателе, в передаточном механизме, на рабочем валу, передающим движение рабочим органам.

Определение мощности, потребной для осуществления технологического процесса, состоит из определения силы воздействия рабочих инструментов на обрабатываемый продукт и скорости воздействия рабочих органов на продукт.

Потребная мощность двигателя зависит от линейных усилий Р_ри или крутящего момента M_kp, возникающих при обработке продукта, потерь на валах передаточного механизма, зависящих от коэффициента полезного действия линейной скорости рабочего инструмента при обработке продукта V_ри или угловой и определяется в зависимости от характера движения рабочего органа по формулам:

при поступательном движении N_д =P_puV_ри/

при вращательном движении N = M_kp /

В общем случае коэффициент полезного действия определяется как произведение отдельных коэффициентов, учитывающих потери на различных участках машины, например потери в передаче, подшипниках и т.п.

1.6. МАРКИРОВКА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В настоящее время маркировка оборудования осуществляется по смешанной буквенно-цифровой системе.

Левая часть обозначения – буквенная, состоит из трех-четырех букв. Первая буква соответствует наименованию изделия (П — привод, М — машина и др.), вторая – назначению изделия (У — универсальный, О — очистительный, К — комбинированный, В — взбивальный, Т — тестомесильный, М — моечный, И — измельчительный), третья буква соответствует наименованию вида энергии или основному технологическому процессу (Э — электрический, О — овощной, М — мясной, В — вибрационный).

Правая часть обозначения — цифровая, является показателем основного параметра изделия (мощность, производительность, емкость рабочей камеры). Если машина модернизирована, после основного обозначения указывается номер модернизации (М1, М2 и т.д.).

Примеры маркировки машин:

МОК-250- машина очистки картофеля и корнеклубнеплодов производительностью 250 кг/час;

ММУ-1000- машина моечная универсальная производительностью 1000 тарелок/час;

МИМ-500- машина измельчения мяса производительностью 500 кг/час.

|	следующая лекция ==>
Построение и структура бухгалтерского баланса, оценка статей	|	Краткая история развития ДонНТУ

Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 9511 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ