АнотаціяМатеріали дипломного проектунаправлені на рішення проблем, які пов’язані з кінцевими операціями пакуванняготової продукції в транспортну тару (в даному випадку пакування пачок звафлями в гофрокартонні ящики).
Виконано розрахунки основних механізмів, розроблені пневматична таелектрична схеми керування машиною, розроблені заходи щодо забезпеченнябезпечної роботи працівників, міроприємства по технічному огляду та ремонтуобладнання. Розглянуті питання, що стосуються охорони праці, охоронинавколишнього середовища та цивільної оборони. Виконано науково-досліднуроботу, в якій визначено допустимий тиск на пачки з вафлями при переміщенні їхштовхачем в гофрокартонні ящики.
Вступ
Вивчивши потреби населення в упакованій і розфасованій в споживчу тарупродукції я прийшов до висновку, що попит на ці товари значно перевищуєпропозицію. Основна причина цього полягає в великій трудоємкості процесуупаковки. Наприклад, трудоємкість вкладання кондитерських виробів в коробки, адалі в гофрокартонні ящики в 1,5-2 рази перевищує трудоємкість всього процесувиготовлення цих виробів. В зв’язку з цим збільшення випуску упакованоїпродукції можливе лише за рахунок впровадження високопродуктивного пакувальногообладнання. Саме на це направлені матеріали дипломного проекту.
В дипломному проекті розглянуто машину для укладання та пакування пачокз вафлями в гофрокартонні ящики продуктивністю 180 пач/хв.
1. Технологічна схема і опис автомата М6-АУБ для групової упаковки
Пачки 6 (поз. 1) від фасувально-пакувальногоавтомату АРМ поступають по пластині 7 на верхню площину нижнього штовхача 2.Коли на цій площині набереться ряд із шести пачок, перша пачка попадає наперемикач, що управляє клапаном подачі повітря в циліндр верхнього штовхача 5.Штовхач 5 переміщує ряд з шести пачок на стіл 1. При перештовхуванні ряду настіл 1 верхній штовхач натискає на мікроперемикач 4, який приводитьелектропневматичний клапан циліндра верхнього штовхача в інше положення іпоршень під дією повітря повертається в початкове положення.
Технологічна схема напівавтомата М6-АУБ
Після того як пачки переходять на стіл 1 включається мікроперемикачелектропневматичного клапана, що управляє подачею повітря в циліндр стола. Стілопускається на один крок, що дорівнює висоті пачки. Процес повторюється до тихпір, доки на столі не набереться штабель потрібної висоти. при цьому стілнатискає на перемикач, який управляє пневмосистемою переміщення нижнього 2 іверхнього 5 штовхачів, що перештовхують однорядний штабель на стіл 8 касети(поз. 2). Попередньо на касету вручну надівається ящик 9.
При перештовхуванні однорядного штабеля на ширину пачки штовхач 2натискає на кінцевий вимикач 3 (поз. 1). При цьому включається пневмосистема зворотногоходу штовхачів 2 і 5.
Після перештовхування однорядного штабеля в ящик стіл 1 піднімаєтьсявгору до вихідного рівня. Потім набирається наступний штабель, який такожперештовхується в ящик. Після заповнення ящика подається сигнал на перекиданняплатформи 10 (поз. 3) з встановленим на ній ящиком. Після чого натискуєтьсякнопка пуску механізму повороту платформи в початкове положення.
Технічна характеристика напівавтомата М6-АУБ.Продуктивність 110 пач/хв Маса пачки 200 г Використовувана потужність 0,2 кВт Вихід стисненого повітря
0,4 м3/год Габарити 1557*780*880 Кількість пачок в ящику 80 шт Тиск повітря в пневмосистемі
0,4 *105 Па Маса 223 кг
Технологічна схема і опис автомата А1-МЛМ-12/200 для групової упаковки.
Від фасувального автомата пачки безперервним потоком поступають вукладчик (поз. 3). П’ять пачок заходять на прийомну площадку і перша пачканатискає на щиток кінцевих вимикачів. Включається електроклапан, що відкриваєдоступ повітря із ресивера в циліндр верхнього штовхача. Останній переміщуєтьсявперед і зіштовхує п’ять пачок настіл (поз. 1). В крайньому передньомуположенні верхній штовхач натискає на кінцевий вимикач (рис. 1).
/>
Рис. 1 — Технологічна схема автомата А1-МЛМ-12/200
Від цього сигналу подається повітря в циліндр затискання стола. Стілзвільнюється і опускається на один крок рівний висоті пачки. Одночасно верхнійштовхач повертається в початкове положення. Пачки знову заходять на площадку іпроцес повторюється (поз. 2). Після набору штабеля з чотирьох рядів пачок стілв нижньому положенні натискає на на два кінцевих вимикача. Повітря подається внижній циліндр. Нижній штовхач приходить в рух і переміщує штабель з чотирьохрядів пачок (по висоті) зі столу в касету, на яку попередньо надітий ящик. Одночасноз рухом нижнього штовхача рухається верхній штовхач, жорстко закріплений нанапрямній штанзі нижнього штовхача і переміщує п’ятий ряд (по висоті) штабеля вкасету (поз. 4 і 5).
Нижній і верхній штовхачі в крайньому передньому положенні натискаютьна кінцеві вимикачі. Повітря подається в праву порожнину циліндрів. Обидваштовхача повертаються в початкове положення, при цьому нижній штовхач натискаєна кінцевий вимикач, після чого повітря подається в нижню порожнину циліндрастолу. Стіл піднімається вгору і натискає на кінцевий вимикач. Приходить в рухмеханізм затискачів і стіл утримується в верхньому положенні. На цьомузакінчується цикл роботи укладчика.
Заготовки ящика у вигляді штабеля закладаються в магазин (поз. 11). Прикожному робочому циклі автомата нижня заготовка відділяється від штабеля іподається з магазину на днище транспортера, а з допомогою його першого штовхачапереміщується в секцію формування ящиків (поз. 10).
На шляху переміщення заготовки два нижніх прижима заходять з двохсторін між двома верхніми клапанами заготовки і відгинають нижній клапан, врезультаті чого утворюється широка щілина куди вводиться штир. При поворотіштиря заготовка розкривається і формується корпус ящика (поз. 9). Спочаткупіднімається верхній клапан дна ящика, потім нижні прижими повертаються вгору ізвільняють нижні клапани заготовки. Після цього проходить закриття клапанівднища ящика (поз. 7). Одночасно з цим піднімається верхній клапан відкритоїсторони ящика, після чого готовий ящик переміщується другим штовхачемтранспортера в секцію завантаження (поз. 6).
Коробкоутримувач з пустим коробом повертається вгору до магазинуукладочної частини автомата так, щоб клапани ящика знаходились з зовнішньоїсторони магазину. Після заповнення ящика утримувач спускає ящик (перевертаєтьсявниз), а третій штовхач транспортера зіштовхує його в секцію вивантаження нарозвантажуючий стіл (поз. 12).
До цього моменту транспортер крайнього положення. Головний вал, поякому переміщується транспортер, повертається і звільнює штовхачі транспортеравід ящика, після чого транспортер повертається в початкове положення. Одночасноз валом, розвантажувальний стіл, повертаючись, встановлює ящик в вертикальнеположення (поз. 13). Під вагою клапани дня ящика щільно закриваються і ящиквільно ковзає по нахиленій площині на транспортер обандеролювальної машини(поз. 14).
Технічна характеристика автомата А1-МЛМ-12/200Продуктивність 70…110 пач/хв Витрати повітря
м3/год Габарити 1870*2040*1195 Маса 840 кг
Техніко-економічне обґрунтування.
В даному дипломному проекті розглядається пристрій для групування таукладання штучних виробів (в даному випадку пачки з вафлями вагою 100 гр)прямокутної форми в гофрокартонні ящики.
Метою розробки є розширення технологічних можливостей підприємства,зменшення собівартості продукції, відміна ручної праці.
При виконанні цієї роботи були використані результати по даній тематицідосвід механізації і автоматизації процесів переміщення і укладки в таруготової продукції.
Пристрій призначений для виконання наступних операцій:
1.Групування шару з пачокз вафлями.
2.Відсікання шару відзагального потоку і подача його на приймальний стіл.
3.Формування пакету.
4.Укладання пакету виробівв гофрокартонні ящики.
5.Відведення завантаженихящиків.
Пристрій входить як елемент в комплекс нестандартизованого обладнання,яке дозволяє ліквідувати важку некваліфіковану працю при виконанні операційукладання пачок з вафлями.
На сьогодні створено багато вітчизняних і зарубіжних зразківпакетоформуючих машин, які характеризуються різноманітністю технологій,кінематичних схем і конструктивних рішень.
При достатньо глибокому рішенні і аналізу різних конструкцій пакетоформуючихмашин серед них можна знайти багато спільного, що дозволяє їх класифікувати.
За видом робочих органів можна виділити пакето-формуючі машини іззіштовхуючими робочими органами; робочими органами типу захват; з рухомимистулками. Але в основному використовують конструкції з комбінованими робочимиорганами.
На основі проведеного аналізу існуючих конструкцій пакето-формуючихмашин, які застосовуються в харчовій промисловості, можна зробити висновки:
1.90% цих машин – цемашини автомати;
2.Більше 70% всіх машин — машини з горизонтальним способом завантаження пакету, причому 60% з якихформують пакет на рухомому піддоні;
3.Більшість – 60% машин єспеціальними;
4.Більше 70% мають одинтранспортерний потік вантажу;
5.до 80% застосовуютьмеханізм зіштовхування;
6.55% машин маютькомбіновану систему привода.
Існування підприємств в сучасних умовах ринкової економіки визначаєдосить зважених кроків щодо нормальної роботи підприємства, тому що коштів з підприємстванедостатньо і будь-який прорахунок призведе до неприємних наслідків, а можливоі до банкрутства підприємства.
З цього боку заходи з впровадження виглядають привабливими через те, щопри невеликих нових капітальних витратах можна добитися поліпшення основних техніко-економічнихпоказників устаткування:
- технічна продуктивність;
- енергетичні витрати;
- витрати матеріалів;
- зменшення часу на виконання ремонтних робіт татехнічне обслуговування.
Прийняття будь-якого рішення щодо витрат коштів має бути помірковане,тому при розрахунку показників економічної ефективності треба покладатися назаконодавчі акти, які прийняті в Україні на даний час, а також використовуватисучасні методики.
Пристрій для вкладання пачок з вафлями в гофрокартонні ящики фізичнозношений на 80%, тому його все одно потрібно замінювати. Аналогічний пристрійкоштує приблизно 5000 у. о. (Виставка ПАК Україна 2000). Заходи запропоновані вданій роботі дозволяють уникнути закупки нового обладнання, шляхом заміниелементів пристрою на такі, що можуть бути виготовлені на підприємстві.
Новий розробляємий пристрій має такі переваги перед своїм аналогом (зааналог вибрано пристрій РЕР лінії “Джонсон”).
1. Новий пристрій на відміну від аналога простіший вуправлінні та за конструкцією, що не вимагає високої кваліфікаціїобслуговуючого персоналу, а також зменшує час на ремонт та технічнеобслуговування;
2. Продуктивність нового пристрою 180 пач/хв, аналога150 пач/хв – це дає змогу підвищити продуктивність пакувальної лінії ізбільшити обсяг випускаємої продукції;
3. Зменшуються втрати електроенергії у зв’язку зменшою потужністю електродвигуна пристрою порівняно з аналогом4
4. При впровадженні заходів немає необхідності удемонтажі пристрою з фундаменту.
Крім того в конструкції нового пристрою застосовуються стандартнівироби і уніфіковані складальні одиниці на деталі за ДСТУ. Покупні вироби, щозастосовуються при виготовленні даного пристрою виробляються машинобудівнимизаводами України – це приводить до здешевлення вартості пристрою. Приводніелементи виготовлені на базі пневмоциліндрів австрійської фірми FESTO.Представник цієї фірми знаходиться в Києві.
Таким чином економічна доцільність і технічна можливість впровадження новогопристрою очевидна.
Економічна ефективність цієї розробки підтверджується подальшимирозрахунками.
Опис технологічного процесу.
Пачки з вафлями 1 подаються транспортером 2 на площадку формуванняшару. Після того як набрався шар виробів розкриваються гребінчасті стулки 3, щознаходяться над цим шаром. Шар виробів на спеціальних штирях 4, які проходять вотвори на площадці піднімається над стулками, після чого стулки закриваються.Завдяки тому, що стулки гребінчасті, штирі вільно опускаються вниз, а шарвиробів залишається на стулках. Після цього за допомогою транспортера зновунабирається шар виробів, після його набору знову розкриваються стулки, шарвиробів, який знаходився на них опускається на вироби, як і знаходяться наплощадці формування, після чого вони вже два шари з вафлями на штиряхпіднімаються над стулками. Стулки закриваються, штирі опускаються і так всеповторюється до того часу, коли набереться штабель потрібної висоти. Після йогонабору включається механізм його зштовхування, і за допомогою штовхача 5штабель зіштовхується на столик. На столику він знаходиться до того часу, докийого інший штабель не зіштовхне в транспортну тару. Для полегшення попаданняштабеля в транспортну тару (гофрокартонні ящики) в машині передбачено верхня ібокові напрямні.
Технологічна схема процесуНомер позиції I II III Номер робочого органу
1
6
5
4
2
3 Робочий орган, що виконує операцію
Штовхач
Конвєєр
Конвєєр
Платформа зі штирями стулки
Штовхач
Кантувач Первинна технологічна і допоміжна операція
Формування ряду
Формування шару
Переміщення шару на приймальний стіл
Формування штабелю
Заповнення ящика
Відведення ящика Основна технологічна операція Формування шару виробів Формування штабелю виробів Відведення ящика
2. Технологічна карта
2.1 Опис конструкції та принципу дії
Машина для укладання та пакування пачок з вафлями в гофрокартонні ящикискладається з подаючого транспортера 1, приводних гребінчастих стулок,зіштовхувача 4, приймального стола 5, кантувача тари 8, підйомно-опускноїплатформи 10, на якій закріплені штирі 11, приймальний стіл для формування шарувиробів 12, в якому виконані отвори для проходження штирів 11 (рис. 2).
2.2 Принцип дії машини
Вироби 3 подаються на приймальний стіл 12. Після набору шару стулки 2виводяться з під формуючого штабелю. Після чого штирі 11 входять в отвори настолі 12 і піднімають формуємий штабель. Стулки 2 повертаються в початкове положення.
Над приймальним столом 5 встановлена верхня напрямна 6 і боковінапрямні 7 штабеля виробів, кантувач тари 8 приводиться в дію пневмоциліндром9; між гребінчастими стулками 2 та площадкою 12 встановлені напрямні частини13.Кантувач 8, штирі 11, напрямні пластини 6 і 7 виконані регулюємими, штовхач 4 іпідйомно-опускна платформа 10 з’єднані з напрямними 14 і 15, на якихвстановлені регулюємі опори 16 і 17.
Машина працює таким чином. Заздалегідь, в залежності від кількостірядів виробів, що поступають на стіл для формування шару 12 і їх розмірів поширині встановлюють бокові пластини 13 рухомі напрямні.
В залежності від висоти виробів виставляється площадка формування шару,приймальний стіл 5 і регулюється хід підйомно-опускної платформи 10 задопомогою рухомих упорів 16.
/>
Рис. 2 — Механізм формування штабеля
Підйомно-опускна платформа 10 зі штирями 11 опускається і штабель лягаєна стулки 2.
Сформований штабель переміщується штовхачем 4 на приймальний стіл 5.
На малюнку 1 та 2 зображений пристрій в процесі роботи; на рис. 3 –приймальний стіл, боків і напрямні пластини і підйомно-опускна платформа ізвстановленими на ній штирями; на рис. 4 – конструкція пластин, що регулюються іутворюють напрямний мундштук; на рис. 5 зображено кантувач тари; на рис. 6 –привідні гребінчасті стулки.
/>
Рис. 3 — Загальний вигляд
В залежності від розмірів штабеля виробів, що формується,встановлюється пластина 18, яка відповідає розмірам задньої поверхні штабеля,встановлюється штовхач 4, бокова і верхня напрямні пластини, що регулюються,також встановлюється кантувач тари 8 з упорами 19 та приводом 9.
Штирі 11 на підйомно-опускній платформі 10 розміщуються тільки лише підформуючим штабелем виробів. При цьому, якщо штабель виробів складається з двохі більше рядів, то під кожним наступним рядом штирі встановлюється нижчепопередніх для запобігання явища заклинювання при переміщенні штабеля виробівіз штирів на приймальний стіл 5 (рис. 4, 5).
/>
Рис. 4 — Конструкція пластин, що регулюється
/>
Рис. 5 — Кантувач тари
/>
Рис. 6 — Гребінчасті стулки
В машині використовуються гребінчасті стулки (рис. 6), які маютьпаралелогрмний механізм 7, та горизонтальні ланки 9, які зв’язані зпневмоциліндром 6.
Якщо штабель виробів складається з одного ряду чи вироби мають незміннігеометричні форми, то переміщення штабелю на приймальний стіл можна виконуватиз нижнього шару виробів.
Вироби 3 подаються транспортером 1 на площадку формування шару 12.Після набору шару виробів рамки 20 з набірними гребінчастими стулками 2відводяться з-під формуючого шару виробів, який опускається на шар виробів,сформований на площадці 12. Після цього за допомогою привода 21підйомно-опускна платформа 10 переміщується у верхнє положення. При цьому штирі11 входять в отвори, виконані в площадці формування шару 12 і піднімаютьсформований штабель виробів. Після цього рамки 20 повертаються в початковеположення, а закріплені на них стулки 2 входять в зазори між штирями 11.Підйомно-опускна платформа 10 повертається в початкове положення, а штабельвиробів лягає на гребінчасті стулки 2.
Після набору штабеля виробів він переміщується штовхачем 4 наприймальний стіл 5, а далі переміщується у попередньо встановлений у нактовачігофрокартонний ящик 22.
В нашому випадку використовується гофрокартонний ящик №42 з розмірами:
довжина l=369 mm
ширина b=280 mm
висота h=222 mm.
3. Розрахункова частина
3.1 Розрахунок приводного роликового конвеєра
Вихідні дані: довжина L=2000 мм; розташований під кутом 20;для транспортування штучних вантажів (гофрокартонні ящики) розмірами360*280*222 мм, вагою 12,6 кг; ящики поступають на конвеєр з інтервалом часуt=17 с.
Продуктивність конвеєра:
/>
Швидкість переміщення вантажу по конвеєру V=0.2 m/c.
Визначимо кількість вантажів, що знаходяться на конвеєрі:
/>
Приймаємо ролики діаметром Dp=48 mm; довжиною lpol =510 мм;вага обертової частини ролика Gp=5,5 кг; діаметр цапфи ролика d=18 мм; f=0,015; m=0,05см.
Відстань між роликами:
lp=(1/3…1/4)* lpol= 152 мм.
Кількість роликів конвеєра
/>
Приймаємо Z1=14 шт.
Опір переміщенню вантажу при постійному русі по роликовому конвеєру.
/>
Розрахункова потужність двигуна:
/>
Установочна потужність:
N=Kз*Nдв=1,2*0,049=0,059 кВт
Kз=1,2 – коефіцієнт запасу.
Визначаємо частоту обертання роликів:
/>
По каталогу вибираємо мотор-редуктор типу МПз2-31,5
Електродвигун типу 4АХ71А6З3 потужністю N=0.37 кВт і частотою обертанняn=920 об/хв.
Номінальна частота обертання вихідного валу мотор-редуктора n=28 об/хв;допустимий крутний момент на вихідному валу Т=12 кгс*м (рис. 7).
/>
Рис. 7 — Схема вузла для укладання пачок пошарово: 1-пневмоциліндр; 2- штир;3-рама
3.2 Розрахунок клинопасової передачі
Вихідні дані: N=0.37 кВт, n1 =28 об/хв, U=1
Розраховуємо крутний момент на швидкохідному валу:
/>
По даному розрахунковому крутному моменті згідно таблиці приймаємопереріз пасу “Б” з розмірами: bP=14,00 mm; h=10,5 mm; b0=17mm; y0=4mm; F1=1,38 cm2/
Приймаємо діаметр меншого шківа 140 мм.
Розраховуємо діаметр більшого шківа
dp2=dp1*U*(1-e)=140*1*(1-0.01)=138.6 mm
Згідно ГОСТ 17383-73 приймаємо стандартний діаметр шківа dp2=140мм.
Знаходимо фактичне передаточне число:
/>
Визначимо швидкість паса:
/>
Розраховуємо частоту обертання відомого вала:
/>
Визначаємо міжосьову відстань згідно рекомендацій:
a=1.05*dp2=1.05*140=147 mm
Розраховуємо довжину паса:
/>
Приймаємо стандартну довжину паса L=1000 mm.
Згідно стандартної довжини паса уточнюємо дійсну міжосьову відстань:
/>
Мінімальна міжосьова відстань для зручності монтажу та зняття пасів:
амін=а-0,01L=304+0.025*1000=329 mm
Максимальна міжосьова відстань для створення натягу та підтягуванняпаса при витяжці:
амакс=а+0,025L=304+0,025*1000=329 мм
Кут обхвату пасом шківа:
/>
Вихідна довжина паса: L=2240 мм
Відносна довжина паса: L/L0=1000/2240=0,45
Коефіцієнти довжини GL=0.86. Вихідна потужність при dp1=140мм і V=0,205 м/с рівна N0=1,07 кВт.
Коефіцієнт кута обхвату близько 1
Поправка до крутного моменту на передаточне число:
DТ=2,1 Н*м
Поправка до потужності:
DNu=0.0001*DTu*n=0.0001*2.1*28=0.0059кВт
Коефіцієнт режиму роботи при вказаному навантаженні:
СР=0,84
Розраховуємо допустиму потужність на один пас:
/>
Розрахункова кількість пасів: Z=N/[N]=0.37/0.777=0.48
Коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження: CZ=1
Визначаємо дійсну кількість пасів в передачі:
Z1=Z/ CZ=0.48/1=0.48
Приймаємо Z1=1 шт.
Сила початкового натягу одного клинового пасу:
/>
q=0.18 кг/м – погонна маса пасу.
/>
Зусилля, яке діє на вали передачі:
/>
Розміри обода шківів:
lP=14 мм; h=10,8 мм; b=4,2 мм;
l =19±0,4 мм; hmin=8 мм; L1=360; r =1,0 мм;f=12,5 мм.
Зовнішні діаметри шківів:
dl1=dp1+2b=140+2*4.2=148.4 mm
dl2=dp2+2b=140+2*4.2=148.4 mm
Ширина обода шківів:
M=(Z1-1)l+2f=(1-1)*0.01+2*12.5=25 mm
3.3 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму вузла для укладання пачокпошарово
Вихідні дані:
тиск повітря в магістралі:
Рм=0,4МПа;
хід виконавчого механізму при укладанні пачок в один шар:
S=0.05 m
час спрацювання механізму:
T=0.85 c
ефективна площа вхідного отвору:
fr=4*10-6 m2;
початкова і приведена координати поршня:
х01=х02=0,01 м;
зусилля необхідне для піднімання продукції:
Рруш=125 Н.
Необхідне зусилля визначаємо за формулою:
Рруш=Fk*Pm;
Pm-робочий тиск у пневмоциліндрі. Звідси:
Fk=Pруш/Рм=125/0,4*102=3,125 см2.
Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня і штока:
/>
/>
Діаметр поршня:
/>
Приймаємо DП=32 мм
Розраховуємо площу робочої поверхні поршня:
/>
штока:
/>
Площа вихлопної порожнини:
Fn2 = Fn1-FШ=0,0008-0,000785=0,000015м2
Маса рухомих частин пневмопривода 0,4 кг
Приведена до поршня маса вантажу та частин привода:
m=mb+mn=12.0+0.4=12.4 кг
Рівняння руху вантажу:
xI=0.435 sin (7.39t)
xII=0.059(1-cos(7.39t))
x=0.059-0.00939sin(7.39t)
/>
/>
/>
Результуюча всіх сил опору:
P(t)=Pc.тp+mb*g*f+P2(F1-F2)=40+12*9.8*0.3+105(0.0008-0.000785)=76.82H
Pc.тp=40 Н – сила опору рухомих частин.
Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.
Q=q*n*j
q=2V-об’єм повітря необхідний для виконання одного циклу
n – кількість циклів
j — 1,1…1,3 –коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати.
V=pR2L=3.14*1.62*5=40.2 см3
q=2*40,2=80,4 см3
Q=80,4*70,5*1,3=7377,88 см3/хв
Розрахунок виконавчого пневмомеханізма для розкривання та закриваннястулок.
Стулки являють собою складний кривошипно-шатунний механізм.
Для підбору та розрахунку пневмоциліндру необхідно знайти приведенумасу стулок. Для цього необхідно розглянути всі положення цих стулок призаданому ході пневмоциліндра (рис. 7).
/>
Рис. 7 — Розрахункова схема стулок
Будемо розглядати одну (праву) стулку, так як вони ідентичні однаодній.
Розрахункова формула представляє собою рівняння рівноваги моментівінерції
/>
Спростивши праву і ліву частини:
/>
IO2=IO3=1/3 m3(4)l2
IS2=0,1m2l2 – сила інерції другоїланки.
Для знаходження приведеної маси необхідно хід пневмоциліндра поділитина окремі ділянки, для визначення мпрмакс.
Для цього задаємося синусоїдальним законом руху штока пневмоциліндра.
x = S/T (1-cos at)
t – поточне значення часу, с;
a=2p/T, відповідно:
x=S/T(1-cos2p/T*t).
Для знаходження необхідних швидкостей та кутових прискорень w2, w3, w4,w5, необхідно побудувати план швидкостей.
Алгоритм побудови.
Знаходимо швидкість т. О за формулою
/>
S=0,04 м – хід штовхача;
T=1,15 с – час одного циклу роботи;
t – поточне значення;
/>
Рис. 8 — Кінематична схема стулок
t1=Т/6, t2=(Т/6)*2, t3=(Т/6)*3
V0=0,04/1,15*(1-cos2p/1.15*t2)
Визначаємо швидкість т. А:
VA=V0+VAO/OA
VA=V02+VAO2/O2A
Визначення швидкості т. В методом подібності:
ab/O2A=AB/O2A®ab=O2A*AB/O2A$
Знаходимо швидкості т. С, т. S4, S5.
Визначимо кутові швидкості: w3=w4=VA/lO2A;
Розглянувши плани швидкостей можна зробити висновки, що вони почисловим значенням однакові, лише змінюється напрямок, тому розглядаємо любийодин план швидкостей і визначаємо потрібні швидкості:
/>
/>
Va=pa*mV=69*0.00056=0.0386 m/c
Vb=pb*mV=138*0.00056=0.076 m/c
Vc=Vb=0.076 m/c
Vs3=Vs4=Va=0.039 m/c
Vs5=Vc=0.076 m/c
w3=w4=Va/lO2A=0.039/0.182=0.21 c-1
w2=0.195 c-1; Vs2=0.032 m/c
Для розрахунку сил інерції приймаємо:
mР.Ч.Ц.=0,4 кг
m2=0,450кг
m3=0,700 кг
m4=0,700 кг
Відповідно:
Is2=0.1m2l12=0.1*0.450*0.16*0.16=7.2*10-3
Io2=Io3=1/3m3l22=1/3*0.700*0.29=6.7*10-2
Обчислюємо приведену масу стулок:
/>
Так як стулки ідентичні, то загальна приведена маса буде:
mПР=27,4 кг.
Вихідні дані для розрахунку пневмоциліндру:
- тиск повітря в магістралі:
Рм=0,40 МПа;
- ефективна площа вхідного отвору:
Fl=4*10-6 м2
- початкова і кінцева приведені координати поршня:
Хо1=Хо2=0,01 м
- зусилля необхідне для піднімання штоку:
Рруш=351,2 Н
Необхідне зусилля можна визначити за формулою:
Рруш=Fk*Pm
Рм — робочий тиск в пневмоциліндрі
Fk – площа, яка визначається як різниця площі поршня і штока
Fk=Рруш/Рм=351,2/40=7,024 см2
Виходячи з площі Fk підбираємо діаметр поршня і штока:
Fш=pd2/4=3.14*100/4=78.5 mm2
F пор= Fk+ Fш=78,5+7,024=85,5 мм2
Діаметр поршня:
/>
Приймаємо Dп=32 мм
Площа робочої поверхні поршня:
/>
штока:
/>
Площа вихлопної порожнини поршня:
Fп2= Fп1- Fш=8,04*10-4-7,85*10-5=7,255*10-4м2
Результуюча всіх сил опору:
P(t) = Pc.mp.+mBgF+P2(F1-F2)=40+12.5*9.81*0.3+105(8.04*10-4-7.85*10-5)=139.5H.
Pc.mp.=40 H – сила опору рухомих частин пневмоприводу;
F = 0,3 – коефіцієнт тертя.
Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.
Q=q*n*j
q=2V — об’єм повітря необхідний для виконання одного циклу
V=pR2L=3.14*2.5*2.5*23=451.375 cm2
q=2V=2*451.375 = 902.750 cm3
n – кількість циклів n=38
j=1,1…1,3 – коефіцієнт,що враховує невиробничі витрати;
Q = 2*451,375*38*1,3=44595,85 см3/хв.
3.4 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму для зштовхування штабеляпачок в ящик
Вихідні дані до розрахунку:
тиск повітря в магістралі:
Рм=0,4 МПа
хід виконавчого механізму:
S=0.23 м
Час спрацювання механізму T=0,85 с
ефективна площа вхідного отвору: fl=4*10-6 м2
початкова і кінцева приведені координати поршня:
Хо1=Хо2=0,01 м
Зусилля необхідне для спрацювання:
Р руш = 246 Н
Зусилля необхідне для спрацювання визначаємо з формули:
Рруш = Fk*Рм
Рм- робочий тиск в пневмоциліндрі,
Fk – площа, яка визначається як різниця площі штока і поршня.
Fk=Рруш/Рм=246/40=6,14 см2
Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня D і штока d.
3.5 Розробка циклограми роботи машини та розрахунок суміщення робочихорганів
Циклограма машини – це сукупність циклограм робочих органів. В нашомувипадку ми складаємо проектну циклограму, щоб вірно визначити тривалістьробочого циклу машини і отримати потрібну продуктивність.
Відповідно до структурної схеми спочатку набираємо штабель висотою сімпачок, а потім зіштовхуємо його в ящик. Одночасно з набором штабеля в насвідбувається операція відведення заповненого ящика, а також подача порожньогоящика для завантаження в нього наступного штабеля виробів.
Ми розробили прямокутну циклограму пристрою у масштабі 1 с=5, 83 ммврахувавши час спрацювання пневмоциліндрів і забезпечили потрібнупродуктивність пристрою.
Циклограма роботи машини: I – стулки; II – підйомний стіл; III –штовхач; IV – подача ящика; V – утримувач клапанів; 1 – робочий хід; 2 –холостий хід; 3 – вистій.I 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 II 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 1 3 2 3 III 2 3 1
IV 3 1 3 1 3
V 3 1 2 3 2 1 3
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
3.6 Суміщення робочих органів машини
Під суміщенням руху робочих органів розуміють послідовно-паралельнийрежим їх роботи. Чим більше часу іде на суміщення, тим зменшується тривалістькінематичного циклу, а також збільшується продуктивність при його мінімальнихрозмірах.
Це суміщення виконується при робочому ході штовхача та холостому ходіштирів.
Розглянемо варіанти руху першого і другого робочих органів за лінійнимзаконом.
Умови: V1p.x.=const; V2x.x.=const
A-точка можливого зіткнення.
Хід штирів S2X.X.=45 mm
Хід штовхача S1P.X.=125 mm
Sd1/=38 mm
Sd1/=Sd1-D=35 mm; D=2¸5
/>
t2XX=0.3 c
/>
t1PX=0.2 c
/>
t12=t2PX+t2XX-t/1PX=0.4+0.3-0.056=0.644c
4. Монтаж, ремонт, експлуатація машин
Виробниче обладнання являє собою найбільш важливу частину основнихфондів підприємств харчової промисловості, їх технічно-виробничий потенціал,тому питання монтажу, технічного обслуговування і ремонту, які забезпечуютьдовговічність і працездатність обладнання повинні бути предметом повсякденноїуваги обслуговуючого персоналу.
Монтаж та налагодження машин здійснюється у відповідності з технічнимописом і інструкцією по експлуатації. В залежності від конструкції машини, їїмонтажу перш за все потрібна підготовка фундаментальної основи (площадки), якаповинна бути горизонтальною з підведеними пневмо і електрокомунікаціями,пристроями для зливання води при мийці машини.
Перед монтажем після зовнішнього огляду пристрою його розконсервовують,промивають гарячою водою або миючим розчином і потім висушують.
Оброблені поверхні деталей, які покриті захисним шаром мастила потрібнопромити гасом і ретельно витерти.
Монтаж машини починається з установки її на підготовлене місце увідповідності з габаритними розмірами. Базова поверхня плити станини машини маєбути горизонтальною, що досягається за допомогою ніжок, які регулюються повисоті.
Наступний етап монтажу заключається у встановленні механізмів, які булизняті при транспортуванні обладнання. В перші два тижні роботи машини їїзмащують щоденно. Перед запуском частини, які обертаються, прокручують вручну,щоб переконатися у відсутності можливих заклинювань тощо.
Наступний етап – регулювання і налагоджування машини на відповіднийрозмір ящика.
Далі здійснюється пробний пуск машини на холостому ходу, шляхомкороткочасного включення пускового механізму. Цю операцію здійснюють тільки вручному режимі.
Далі здійснюють пробний пуск під навантаженням, перевіряють подачупродукції, технологічні режими обробки пакувального матеріалу. Пробний пускздійснюється в режимі 50% від максимального навантаження. І після перевіркироботи всіх механізмів і систем керування запускають обладнання на повнупотужність. При цьому змінюють продуктивність машини, технологічні режими, атакож експлуатаційні параметри приводів інших механізмів. Розрахувавшипродуктивність пристрою налагоджують його на продуктивність лінії.
Короткочасна зупинка машини здійснюється здебільшого натисканням кнопкиСТОП на пульті керування. При тривалій зупинці (більше 10 хвилин) зупиняютьподачу ящиків до механізму завантаження, а фасовані пачки відводять навідвідний пристрій. Після закінчення роботи машину в кінці зміни ретельнопромивають (промивку проводять також і при заміні продукту). Обов’язковопроводять також перевірку спрацювання пристроїв для блокування.
Ремонт обладнання проводять у відповідності з планом ремонтних робіт,який розробляється на кожний плановий рік. На підприємствах харчовоїпромисловості застосовують прогресивну систему ремонту устаткування. Система планово-попереджувальногоремонту передбачає:
1. Застосування прогресивної технології ремонту, яказабезпечує високу якість і довговічність деталей та вузлів, які відновлюються;
2. Організацію постачання підприємства запаснимичастинами і вузлами, їх зберігання та облік;
3. Розробку нормативів трудоємкості ремонту, простоївустаткування в ремонті, витрати матеріалів та деталей при ремонті, норм запасудеталей, підбирання робочих креслень на деталі та вузли.
В систему ППР входять:
- міжремонтне обслуговування;
- профілактичні огляди;
- поточний, середній та капітальний ремонти.
Організація робіт ППР передбачає наявність технічної документації, щоскладається з карточки пристрою, журналу, дефектної відомості та альбомукреслень.
Технологія виконання ремонтних робіт на устаткуванні:
1.Розбирання устаткування.
Перед початком розбирання машини, яку ремонтують на місці без зніманняїї з фундаменту, відключають двигун від джерела живлення, знімають огородження,пасові і ланцюгові передачі і починають розбирати більші вузли. Вузлирозбирають в такій послідовності, щоб зняти в першу чергу такі деталі, якізаважають дня монтажу інших. Розбирання машини може бути повним і частковим.
2.Після розбори вузлів надеталі, останні очищають від бруду, мастила, фарби і залишків продукції. Деталіпромивають, ретельно витирають та висушують, змазують технічним вазеліном, абогарматним мастилом. Промивку деталей проводять шляхом занурення їх в гарячуводу. В воду додають миючі засоби: соду, порошок і т.д. Деталі виготовлені зісталі промивають в 4% водному розчині (суміш кальцинованої соди, рідкого скла інатру з температурою біля 630С).
3.Визначення характеру іступеня пошкодження і зношення деталей пристрою.
З метою визначення характеру і ступеня пошкодження і зносу всі очищенідеталі машини ретельно проглядають (дефектують).
Для визначення ступеня зносу поверхні застосовують металеву лінійку тащуп. Лінійку прикладають до поверхні і через кожні 10 мм щупом визначають зазорміж лінійкою і поверхнею, після чого визначають середню величину шляхом діленнясуми всіх зазорів на кількість вимірів.
Для вирівнювання такої поверхні потрібно знімати метал на глибинумаксимального спрацювання. Для круглих деталей шляхом декількох вимірювань подіаметру визначають ексцентриситет вала. Спрацювання по довжині валавизначається шляхом замірювання його діаметру в різних місцях через однаковіпроміжки по довжині. Ступінь зносу внутрішніх поверхонь втулок і вкладишіввизначають таким же чином, але для вимірювань застосовують нутроміри. За допомогоюшаблонів виготовлених для різних модулей перевіряють знос зубців зірочок. Дляогляду більш відповідальних деталей застосовують збільшувальне скло.
В нашій машині в першу чергу зносу підлягають тягові ланцюги, напрямнідля цих ланцюгів, зірочки і деталі приводних механізмів, вали, підшипники таінші. В залежності від результатів дефектування деталі сортують на три групи:
1.деталі, які непотребують ремонту (розміри, посадки і знос цих деталей в межах допуску);
2.деталі, які підлягаютьремонту, вони можуть бути відновлені після виконання відповідних ремонтнихоперацій (протягування, наварювання, наплавлення);
3.деталі, які підлягаютьповній заміні, вони не можуть бути відновлені по технічним причинам абовнаслідок економічної невигідності.
При ремонті основні деталі машин можуть використовуватись повторно,після усунення дефектів.
Налагодження пневмоциліндрів.
Основна умова, якої потрібно дотримуватись при монтажі та наладціциліндрів – це дотримання співвісності з веденим механізмом. Окрім цього перевіряєтьсявідповідність крайніх положень поршня в циліндрі з кінцевими положеннямиведеного механізму. Прямий і зворотний ходи привода повинні здійснюватися безривків, заїдань і ударів. Неспіввісність пневмоциліндрів з веденим механізмомпризводить до одностороннього зношування циліндрів, напрямних, втулок штокаущільнюючих пристроїв, а також до перекосу веденого механізму. При наладціциліндрів, які встановлені на цапфах, вони повинні без заїдань коливатися вмежах заданого кута повороту. В іншому випадку кінцеві положення фіксують припідході поршня до кришок. Поршень при кінцевих положеннях не повинен впертися вкришку циліндра. Ущільнювачі пристрою пневмоциліндрів повинні мати низькийкоефіцієнт тертя, високу зносостійкість і стійкість до підвищення температури.Розповсюджені гумові, гумовотканеві, капронові, фторопластові манжети. Присильній затяжці ущільнень, шток виходить сухий – це означає, що мастило недоходить до зовнішніх манжет. При правильному регулюванні зусилля затяжки, повсьому периметру вихідного штока, повинна бути масляна плівка.
Для гальмування поршня в крайніх положеннях на пневморциліндрахвстановлюють демфори. В пневмоциліндрах для фіксування положення поршня вкрайніх положеннях, а також для зміни того напрямку руху застосовують електро-пневморозподілювач. Роботою пневмоциліндра керують шляхом включення соленоїдноговентиля. Дроселі соленоїдних вентилів регулюють швидкість спрацюваннярозподілювачів. Для регулювання ходу штока його провушину на штоці вигвинчуютьна необхідну довжину і фіксують контр-гайкою. При наладці пневмоприводіввизначають, які під’єднані виконавчі механізми до розподілювача, перевіряютьпрацездатність виконавчих механізмів без навантаження і з навантаженням, шляхомнастроювання відповідної регулюючої апаратури керування.
Інструкція по експлуатації машини.
До експлуатації машини допускаються особи, які пройшли інструктаж потехніці безпеки та вивчили інструкцію.
Машина може працювати в автоматичному режимі.
Підготовка машини до роботи:
1.провести затягання всіхкріплень;
2.подати в пневмосиистемустиснене повітря і підвищивши тиск на 0,2 МПа, перевірити герметичністькріплень підводних повітропроводів системи;
3.провести декілька циклівукладки в ручному режимі перевіряючи синхронність руху робочих органів;
4.однократним включенням івиключенням перевірити правильність оберту ротора електродвигуна;
5.перевірити в системінаявність стисненого повітря і за допомогою регулятора встановити номінальнийтиск 0,5МПа.
5. Охорона праці
Охорона праці являє собою систему законодавчих актів і відповідаючи їмсоціально-економічних, технічних, гігієнічних і організаційних дприємств, якізабезпечують безпеку, охорону здоров’я, працездатність людини в процесі роботи.
Санітарні умови
Санітарно-гігієнічне обслуговування охорони праці включає такі основнізадачі: систематичний контроль умов праці і стану здоров’я працюючих, створенняумов для його зберігання, попередження передчасного втомлення, підвищення опоруорганізму людини дії шкідливих виробничих факторів, а також здійснення першоїдопомоги.
Для забезпечення здорових та безпечних умов праці, працездатностілюдини навколишнє середовище повинно відповідати встановленимсанітарно-гігієнічним нормативам. Вимоги до метеорологічних умоврегламентуються санітарними нормами. Показниками, які характеризують оптимальніта допустимі метеорологічні умови в зачинених виробничих приміщеннях єтемпература, відносна вологість, швидкість руху повітря, інтенсивністьтеплового випромінення, а також температура поверхонь, огороджуючих робочузону.
Оптимальні величини температури (22-240С), відносноївологості (40-60%) та швидкості руху повітря
Цех, в якому встановлена наша машина відносимо до першої групи, тобтовиробничий процес проходить при нормальних метеорологічних умовах і привідсутності шкідливих газо- і тепловиділень.
Освітлення
Одним із важливих елементів умов праці є освітлення.
Організація раціонального природного освітлення на робочих місцях –одна з умов забезпечення нормальної діяльності людини. Недостатнє освітленняробочого місця може спричинити професійне захворювання або виробничийтравматизм. За призначенням штучне освітлення поділяється на робоче, чергове,аварійне, евакуаційне, охоронне.
Для освітлення приміщення необхідно передусім використовуватигазорозрядні лампи низького та високого тиску. Найбільш прийнятними згігієнічної точки зору є люмінесцентні лампи.
Джерела штучного освітлення повинні обов’язково розташовуватися восвітлювальній арматурі. Освітлювачі забезпечують потрібний напрямок світловогопотоку на робочі поверхні, захист очей від засліплюючої дії лампи, їх захиствід забруднення, механічних ушкоджень.
В нашому випадку використовуємо комбіноване штучне освітлення. Місцевеосвітлення дозволяє отримати концентруючи світловий потік безпосередньо наробочій поверхні. При цьому створюємо на ній освітлення освітлювачамизагального освітлення повинна складати не менше 10% нормуємий для комбінованогоосвітлення.
Протипожежна безпека
Пожежна безпека обладнання обумовлюється в значній мірі характеромтехнологічних процесів.
Технологічне обладнання при обґрунтованому виборі конструкції,матеріалу на його виготовлення і при нормальній експлуатації не повинно бутипожежо- і вибухонебезпечним.
Основними загальними мірами пожежної безпеки при експлуатаціїтехнологічного обладнання є:
- режим роботи обладнання повинен відповідатипаспортним даним і технологічному регламенту;
- теплоізоляція нагрітих поверхонь;
- попередження накопичення зарядів статичноїелектрики;
- дотримання правил безпеки при зупинці обладнання наогляд та р емонт;
- систематичний контроль ступеня натягу приводнихпасів з метою виключення їх пробуксовування;
- використання систем автоматизації, блокування,засобів контролю;
- своєчасне проведення оглядів, профілактичнихвипробовувань, виконання вимог професійного відбору персоналу, що обслуговуєобладнання.
Електробезпека
Електричні установки являють собою велику потенційну небезпеку, взв’язку з тим, що органи відчуття людини не відчувають на відстані електричнунапругу. Тому при дії струму на людину його захисна реакція проявляється тількипісля безпосереднього контакту з частинами обладнання, що знаходяться піднапругою.
Електробезпека у виробничих умовах забезпечується відповідноюконструкцією електроустановок, технічними засобами і мірами захисту,організаційними і технічними міроприємтсвами.
Забезпечення електробезпеки досягається наступним чином:
- встановлюються захисні оболонки, захисні огорожі (тимчасовічи стаціонарні);
- безпечне розташування частин обладнання, якезнаходиться під напругою;
- ізоляція робочого місця;
- захисне відключення чи блокування, захиснезаземлення.
В нашому випадку виконано покриття струмопровідних частин і їхвідділення від інших частин шаром діелектрика, виконано захисне заземлення,відкриті струмопровідні частини розташовані на недоступній для дотику висоті,закриті суцільною огорожею у вигляді кришок, кожухів, шкафів.
Технічна безпека
До роботи з машиною допускаються особи (оператори), які пройшлинавчання для роботи на даній установці, вивчили технічну документацію і пройшлиінструктаж по техніці безпеки. Все обладнання повинно бути заземленим зпогодженням відомчих технічних умов і інструкцій. Не дозволяється під часроботи проводити наладку, змазку, чистку та ремонт.
Освітлення робочого місця повинно бути у відповідності з вимогамивиробничої санітарії харчових виробництв.
Під час роботи забороняється дотикатися до рухомих частин робочихорганів.
Всі ремонтні роботи та регулювання машини виконувати тільки в непрацюючомустані. Ремонт електрообладнання дозволяється виконувати тільки електромонтеру.
Категорично забороняється виймати блоки із робочої зони руками чискребками під час роботи машини.
Живлення ланцюгів управління виконано пониженою напругою 36 В і всіструмоприймачі заземлено.
Наявність аварійних кнопок СТОП з грибовидним штовхачем дозволяєзупинити машину в зоні обслуговування з усіх сторін.
6. Розрахунок вентиляції
Задачею є розрахунок кратності повітрообміну у приміщенні, де заходитьсянаше обладнання, об’ємом V=5*103 м3, по надлишковимтепловиділенням. Площа тепловіддаючої поверхні F=3,24 м2;температура нагрітої поверхні tП=500С, норма допустимоїтемператури в приміщенні tП1=240С, маса нагрітоїпродукції М=75 кг, питома теплоємність нагрітої маси См= 0,25 Вт*с/кг*град,температура маси по фактичному заміру tМ=1200С;коефіцієнт, що враховує нерівномірність остигання маси р=1,4. Загальнапотужність встановлених електродвигунів Р=4,0 кВт, ККД електродвигунів h=0,75; температураповітря, яке поступає tПОВ=180С.
У виробничому приміщенні є три витоки тепловиділення:
1.тепловіддача поверхня;
2.нагріта маса;
3.тепло від двигунів.
Визначаємо кількість надлишкового тепла:
Q=F(tn-tн)*a
a — загальнийкоефіцієнт тепловіддачі.
a=(9.3+0.06tn)*1.16=(9.3+0.06*50)*1.16=14.268
Q1=3.24(50-24)*14.268=1202 Вт
Визначаємо кількість виділеного тепла від маси нагрітої продукції:
/>
М-маса нагрітої продукції, кг;
См – питома теплоємність маси, Вт*с/кг*град;
tn – температура в приміщенні, 0С
tм – температура маси по фактичному заміру, 0С;
b — коефіцієнтнерівномірності застигання.
Визначаємо кількість видаляємого тепла від працюючих електродвигунів:
Q3=Pк*1000(1-h)
Рк – потужність електродвигунів, кВт.
Q3 = 4*1000)1-0,75)=1000 Вт.
Знаходимо загальну кількість вилучаємого надлишкового тепла:
Q = Q1+Q2+Q3
Q = 1202+1285.7+1000=3487.7 Bт
Визначаємо кількість нагрітого повітря, яке необхідно вилучити:
/>
с = 1 кДж/кг*К – питома теплоємність повітря;
g = 1,2 кг/м3– щільність повітря.
Визначаємо кратність повітрообміну:
/>
Vn – об’єм приміщення, м3
N = 1743.85/5000=0.35
Висновок: для того щоб видалити розрахункову кількість нагрітогоповітря 1743,85 м3/год достатньо проводити повітрообмін кратністюN=1. Це відповідає нормам охорони праці і забезпечує оптимальні умови праці, щосприяє підвищенню продуктивності і збереженню здоров’я людини.
7. Охорона навколишнього середовища
Харчова промисловість належить до числа матеріалоємних галузей, так яквикористовує значну кількість природних сировинних паливно-енергетичних іводних ресурсів. В більшості галузей харчової промисловості питома витратасировини і матеріалів на одиницю продукції, що випускається, достатньо велика.Цей показник суттєво впливає не тільки на розвиток і розміщення виробництва,формування сировинних зон і термінів переробки сировини, а й на екологічністьвиробництва в цілому.
Кожне з харчових виробництв в тому чи іншому степені забруднюєнавколишнє природне середовище за рахунок викиду ряду шкідливих речовин в атмосферу,утворення стічних вод і твердих відходів. Харчова промисловість займає 14-емісце серед галузей і виробництв промислового циклу за рівнем забрудненнянавколишнього середовища.
Сучасний стан системи водопостачання та водовідведення на кондфабриці.
Діюча система водопостачання фабрики є змішаною. У теплий період року(квітень-вересень) експлуатується система зворотної подачі води. У холоднийперіод здійснюється перехід на прямоточну систему водоспоживання. Останнєсупроводжується значним збільшенням об’ємів води, яка споживається таскидається. Такий режим роботи підприємства зумовлює утворення 1848,893 тис*м3/румовно-чистих теплообмінних вод і 224, 731 тис*м3/р забрудненихвиробничо-побутових вод.
Основними джерелами утворення виробничих стоків є миття технологічногообладнання (котлів для варіння, темперуючи машин, тощо), інвентарю та підлоги.Господарсько-побутові стоки надходять від їдальні, душових, умивальників тасанвузлів. Всі види перечислених стічних вод по салюточним мережам збираються уприйомний резервуар, звідки перекачуються у міську каналізацію.
Під час роботи оборотної системи формуються умовно-чисті води, яківключають надлишок технічної води (різниця між водозабором технічної води тареальним її споживанням) і продувочні води оборотної системи для підтримання вній необхідного сольового балансу. ЇХ кількість незначна і складає 28-31 м3/год.Вони скидаються у струмок, що протікає поблизу фабрики по аварійному колекторубезпосередньо з басейну градирні.
Під час роботи фабрики на прямотоці скид теплообмінних вод здійснюєтьсяодразу з конденсаторів аміачної компресорної у спеціально обладнаний прийомнийколодязь і далі по окремому колектору у струмок. Витрата умовно чистих вод, щоутворюються при цьому значно збільшується і складає 294 м3/год.
Для обґрунтування вихідної якості умовно-чистих вод фабрики на випускуопрацьовано результати аналізів проведені держуправлінням екобезпеки.
Для більш повної характеристики в стічних водах визначають температуру,активну кислотність (рН), кількість зважених речовин, сухий осад, наявністьсульфатів, хлоридів і сірководнів, а також ступінь прозорості стічних вод, їхзапах, вміст азоту і фосфору.
Зараз використовують механічні, хімічні, фізико-хімічні і біологічніспособи очистки стічних вод. Вибір способу очистки залежить від кількостістоків, виду і концентрації забруднювачів, необхідної ступені очистки,місцезнаходження виробництва, а також розміру водоймища і його типу. Вибравши оптимальнийваріант схеми очистки, можна очистити стічні води га 95-98%.
Стічні води кондитерської фабрики спочатку направляються на механічнуочистку через сита, а після цього на біологічну очистку. Біологічну очисткупроводять в установках різних типів і конструкцій (біофільтри, дисковібіофільтри, аеротенки з системою повітрерозподілення). Для цієї метивикористовують також фільтраційні поля на піщаних і інших легких ґрунтах.
Перелік заходів по охороні і раціональному використанню вод наведені втаблиці 2.
Таблиця 1Найменування показника Водоспоживання нормативно-розрахункове фактичне
м3/доб
тм3/рік
м3/доб
тм3/рік
Забор води, всього
в тому числі:
з поверхневих вод
з підземних вод
з водопроводу міста 730,76 161,95 333,2 84,3 - - - - 730,76 161,95 333,2 84,3 119,6 41,3 - -
Використання води на особисті потреби в т.ч. на господарсько-питні
з підземних вод
на виробничі з них
підземних вод 684,52 145,7 333,2 84,3 209,1 42,59 51,0 12,9 209,1 42,59 51,0 12,9 475,42 102,48 282,2 71,4 475,42 102,48 282,2 71,4 Передається вода іншим підприємствам і організаціям 46,24 16,88 - - Витрата води в системах зворотного водопостачання 6285,0 1590,1 6285,0 1590,1
Таблиця 2
№
п/п Найменування заходу Очікуваний ефект по охороні вод 1 Встановити облік споживання води по технологічним лініям в основних цехах
Економія свіжої води 10 т*м3/рік 2 Для миття транспортних засобів використовувати не свіжу воду, а із системи водопостачання 3
Використовувати резервуар запасу води для пожежегасіння ємкістю 500 м3 в якості регулятора нерівномірн. водопост. за год. доби Покращення режиму забору підземних вод
Підприємства харчової промисловості, зокрема кондитерські фабрики) хочаі в меншому ступені ніж заводи хімічної, металургійної і інших галузейпромисловості, також викидають в атмосферу забруднюючі речовини.
Викиди в атмосферу можна поділити на такі групи:
- викиди, що супроводжують виділення енергії ітеплоти, і в результаті використання транспортних засобів з двигунамивнутрішнього згорання;
- викиди, супутні основним технологічним процесам;
- викиди цехів по переробці вторинних матеріальних ресурсів;
- викиди допоміжних цехів і виробництв.
Джерелом першої групи викидів являються теплоелектроцентралі,паросилове обладнання, хлібопекарні і кондитерські печі, автотранспорт. Вякості палива використовують газ, мазут, тверде паливо – кам’яне вугілля.Питомі викиди шкідливих речовин при спалюванні рідкого палива залежать перш завсе від виду палива. З таблиці 3 видно, що найбільш чистим в екологічномувідношенні є природний газ.
На кондитерських фабриках до шкідливих викидів крім викидів ізкотельної відносять технологічні викиди: пил (мучний, цукровий, крохмальний,какаовели), окисли азоту і оксид вуглецю, що поступає в атмосферу з печей длявипікання вафель, печива, тортів і т. д., а також аміак і фреон, що відводятьсявід компресорних установок (див. табл. 4).
Для вловлювання пилу органічного походження використовують як правило,різні системи сухих пиловловлювачів (циклони, пилоосаджувальні камери і др.) зККД 85-98%, вибір яких обумовлений характером і розміром частинок. Також використовуютьпористі фільтри і електрофільтри.
Відносно нашої машини, то так як в цеху, де вона знаходиться в робочійзоні забруднення атмосферного повітря відповідає екологічним нормативам, тодане впровадження в більшій системі направлене на підвищення продуктивності таефективності роботи обладнання.
Таблиця 3Паливо Питомі викиди шкідливих речовин, кг/т тверді частинки
SO2 CO окисли азота 1 2 3 4 Вугілля: воркутинське 67,2 14,4 45,5 2,17 донецьке 67,6 50,4 49,0 2,21 якутське 43,0 3,6 45,1 2,01 карагандинське 75,2 14,4 43,9 1,97 кузнецький мазут 53,6 7,2 51,3 2,23 1 2 3 4 високосірчаний 6,0 54,9 37,7 2,46 низькосірчаний 5,6 5,9 37,7 2,57
газ, кг/1000м3 - - 12,9 2,15
Перелік забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря.
Таблиця 4№ п/п Найменування речовини
ГДК макс мг/м3 клас небезпеки Потужність викиду забруднюючих речовин, т/рік 1 Заліза оксид 0,4 3 0,0149 2 Марганцю діоксид 0,01 2 0,0024 3 Сода кальцинована 0,04 4 0,0355 4 Свинець 0,001 1 0,0002 5 Азоту диоксид 0,085 2 4,0758 6 Аміак 0,2 4 0,1544 7 Азоту оксид 0,4 3 0,6538 8 Водень хлористий 0,2 2 0,0005 9 Сірчана кислота 0,3 2
3*10-5 10 Сажа 0,15 3 0,0205 11 Ангідрид сірчистий 0,5 3 0,0213 12 Вуглецю оксид 5 4 12,722 13 Водень фтористий 0,02 2 0,0004 14 Гексан 60 4 0,0903 15 Ксилол 0,2 3 0,0044 16 Бензапірен 0,00001 1
5*10-7 17 Епіхлоргідрин 0,2 2 0,0009 18 Акролеїн 0,03 2 0,0080,1019 19 Оцтова кислота 0,2 3 0,0811 20 Бензин 5 4 0,0041 21 ПМЗ “ЛОТОС” 0,03 3 6,7451 22 пил какао-бобів 0,5 3 0,0036 23 пил бавовняний 0,2 3 0,0014 24 альфабромнафталін 0,04 2 0,1240 25 пил деревний 0,1 4 0,9297 26 пил цукровий 0,1 4 0,0531 27 пил металевий 0,1 4 0,0119 28 пил абразивно-металевий 0,4 4
8. Цивільна оборона
Розробка заходів по захисту та знезараженню сировини і готовоїпродукції на кондитерській фабриці ім. Карла Маркса в надзвичайних ситуаціях.
Кондитерська фабрика ім. Карла Маркса побудована і введена вексплуатацію в 1920 р. Основне технологічне обладнання вітчизняне. Заводрозташований в Голосіївському районі м. Києва. Підприємство займає площу 3,2 газ щільністю забудови 70 %.
На фабриці функціонує 5 виробничих цехів:
- шоколадний цех №1;
- шоколадний цех №2;
- карамельний цех;
- дражейний цех;
- бісквітний цех.
Також функціонує допоміжне виробництво:
- транспортний цех;
- ремонтно-механічний цех;
- котельна;
- компресорна ділянка.
Технологічний процес виготовлення вафель.
Технологічний процес виготовлення вафель включає такі стадії:
- збереження та темперування масел та жирів;
- підготовка цукру, солі, води, ароматизаторів,молока;
- підготовка і заміс тіста;
- випічка вафель;
- наповнення вафель начинкою;
- розфасовка та упаковка продукції.
В цеху для виробництва вафель встановлена автоматизована потоковалінія. До неї входить пристрій, що розробляється по вкладанню пачок з вафлями вгофрокартонні ящики. Цей пристрій дозволяє замінити ручну працю на механічну.
На території України розміщено 5 АЕС, 200 ХНО, в результаті аварії наяких може виникнути надзвичайна ситуація.
У разі виникнення надзвичайної ситуації сировина, яка потрапляє назавод, упаковочний матеріал і сама готова продукція можуть підпадати під діюрадіоактивного, хімічного та бактеріологічного зараження.
Сировиною для виготовлення вафель є: вершкове масло, молоко, сіль,мука, цукор. Готовою продукцією є вафлі.
Для визначення питомої та об’ємної активності гамма-випромінювальнихнуклідів в сировині ми можемо використовувати прилад СРП-68-01. Діапазонвимірювання СРП-68-01 від 5*10-8 до 1*10-6 (Ku/kg).Об’ємну та питому активність вимірюють зануренням детектора в контрольованупробу або в посудину Марінеллі з розміщеною в ній пробою. Вимірюванняздійснюється у свинцевому захисті товщиною не менше 5 см, а якщо рівень фонуменший 25 Мкр/год, вимірювання дозволяється проводити без захисту. Кожну пробувимірюють двічі. Якщо є суттєві розбіжності в показах (у два і більше разів),пробу вимірюють утретє. За кінцевий результат вважають середнє з двох найбільшблизьких результатів вимірювання.
Об’ємну та питому активність проби розраховують за формулою:
Ао=(Хфпр-Хф)*к
к-коефіцієнт перерахунку
Величину питомої активності досліджуваної проби можна визначити зпорівнянням одержаних даних потужності дози, тобто: з відомою питомоюактивністю встановленою за допомогою гамма-спектроскопії і точних лабораторнихметодів.
Х=Хфпр-Хф
У перші місяці після аварійних викидів для визначення питомоїактивності досліджуваних проб можна користуватись такими даними.Величина потужності експозиційної дози, досліджувальної проби без фона, МКр/год Питома активність досліджуваної проби, Ku/kg 3
2*10-8 7
3*10-8 13
1*10-7 25
2*10-7 50
4*10-7 100
8*10-7 125
1*10-6 250
2*10-6 375
3*10-6 500
4*10-6 625
5*10-6 750
6*10-6 875
7*10-6 1000
8*10-6
Використовуючи прилад СРП-68-01 для визначення вмісту радіонуклідів всировині потрібно пам’ятати, що покази приладу значно залежать від енергіївипромінення. Тільки в інтервалі від 0,6 МеВ і більше покази приладу незалежать від енергії. Крім цього треба мати на увазі, що заміна складу радіонуклідівв досліджувальних пробах ускладнює використання приладу СРП-68-01.
Досліди проводять в лабораторії під керівництвом служб цивільноїоборони та санітарно-епідеміологічних станцій. Проби для дослідів відбираютьтак: молоко із цистерн і чанів беруть окремими зразками з поверхні і глибини;об’єм проби 0,3-0,5 л залежно від маси виготовляємого продукту; масловідбирають від 0,5 до 1 кг щупом на всю глибину; аналогічно відбирають пробу ідля борошна.
Якщо питома або об’ємна активність менша рекомендованого діапазонурозглянутий метод використовувати не доцільно. У цих випадках використовуютьінші радіометри. Крім того при зміні складу радіонуклідів у контрольованихпробах використання приладу СРП-68-01 ускладнюється. Для дослідів можнавикористовувати радіометр “Бета”.
Провівши досліди проводимо порівняння отриманих показів з допустимиминормами. Якщо значення показів менші або рівні допустимим нормам, то сировина іготова продукція допускається до використання. Якщо значення показів більші занормативні, то сировину, готову продукцію відправляють на знезараження.
Знезараження полягає в дегазації та дезактивації сировини та продукції.Для проведення дезактивації використовується вода, препарати (ОП-7, ОП-10)збільшуючи ефективність змивання РР. Дно захисту (прямокутна криничка зсвинцевих цеглинок) також має бути вищою за тару на 10 см і більше.
Спочатку вимірюють фон. На дні кринички розміщують порожню тару дляпроби, в яку встановлюють детектор приладу. Записують показ Хф. Активністьпроби вимірюють так: на дні кринички розміщуютьтару, яку використовують під часфонових вимірювань, але з пробою та зануреним у пробу детектором приладу.Записують покази приладу, обумовлені фоном та активністю проби.
Дезактивація тари (в нашому випадку картонні ящики) дезактивуєтьсявитрушуванням і ветошшю змоченою водою чи миючим розчином.
Дезактивація молока забрудненого РР, виконують шляхом переробки його намолочні продукти: шляхом сепарування методом іонного обміну.
Масло забруднене РР аерозольним шляхом, дезактивують зняттямзовнішнього шару, прилягаючого до тари. Зовнішній шар товщиною 1 см знімаютьтонкою стальною проволокою, ножем чи металічним скребом.
Тісто і тістові заготовки, що заражені по поверхні дезактивують шляхомзрізання шару до 2 см.
Дезактивацію муки проводять двома шляхами: якщо зараження вищедопустимої норми в два рази, борошно перемішують, якщо більше 2-х проводятьдезактивацію замочуванням. Замочування проводять струменем води під тиском привитратах 3…4 л/м2. Воду направляють так, щоб вона попадала у виглядісильного дощу.
Після дезактивації всі продукти попадають на контрольне радіометричнечи дозиметричне дослідження.
Ліквідацію зараження отруючими речовинами виконують шляхом дегазації,яка заклечається в їх видаленні чи хімічному руйнуванні. В залежності відхімічної природи та властивостей ОР для дегазації використовують речовиниокислюючої та хлоруючої дії, а також речовини лужного характеру.
Молоко дегазують шляхом переробки в вершкове масло.
Борошно при безтарному зберіганні дегазують провітрюванням на протязі10…20 діб при максимально відкритих дверях, люках, вікнах, шляхом зняттяверхнього шару борошна товщиною 3…5 см. Борошно в мішках при зараженні каплямичи аерозолем ОР дегазують шляхом відділення зараженого шару і перекидають в чистиймішок.
Цукор-пісок в мішках розшивають цукор висипають на чисту поверхню шаромтовщиною 5…7 см і провітрюють на протязі 3…4 діб. При необхідності швидкоговикористання цукор заливають водою і кип’ятять на протязі не менше 100 хв.мішки з цукром, що заражені ОР ліквідують.
Дегазація води здійснюється хлоруванням великими дозами хлору зподальшим його видаленням сіллю заліза чи алюмінію, фільтруванням черезактивоване вугілля, дією високих температур (кип’ятінням).
Дезінфекцію борошна в мішках проводять шляхом змочування мішка водою знаступним пересипанням його в незаражену тару.
Цукор і сіль дезінфікують шляхом розчинення їх у воді з подальшимкип’ятінням на протязі 1 години в результаті зараження вегетативними формамимікроорганізмів і не менше 2-х годин при зараженні споровими формами чиботулинічним токсином.
Молоко дезінфікують шляхом довгого кип’ятіння чи пастеризації.Кисломолочні продукти підлягають ліквідації.
Воду дезінфікують кип’ятінням або хімічним методом. Хімічнезнезараження води проводять хлоруванням на протязі 30 хвилин при розрахунковійдозі активного хлору 3 г/м3.
Висновок: в разі виникнення радіаційної небезпеки, для того щобзахистити сировину і продукцію від ураження необхідно прийняти такі міри:
1.попередньо обгортативироби у поліетиленову плівку;
2.використовувати картон 2категорії;
3.для більш надійногозберігання використовувати ящики.
9. Пневмосистема, як складова пристрою для укладання готових споживчихупаковок в транспортну тару
Пневмоприводи широко застосовуються при автоматизації та механізаціївиробничих процесів в різноманітних галузях народного господарства,машинобудування, харчовій, хімічній, нафтовій промисловостях.
В харчовій промисловості пневмоприводи застосовуються більш широко ніжгідравлічні або електричні; це обумовлено тим, що при контактуванні робочогосередовища (стиснутого повітря) з харчовими продуктами останні не піддаютьсяпсуванню чи забрудненню.
Пневмопривод є сукупність зв’язаних елементів, які забезпечують заданийрух робочих органів машини. Ці елементи можна поділити за функціональнимпризначенням на:
- виконавчі пристрої, які призначені для перетворенняенергії стиснутого робочого повітря в механічну енергію руху робочих органівмашини;
- розподілюючі пристрої, які призначені дляспрямування потоків стиснутого повітря із магістралі в робочі циліндривиконавчого пристрою і навпаки;
- керуючі пристрої, які забезпечують заданупослідовність переміщення робочих органів у відповідності до закону руху;
- задатчики закону руху, які здійснюють переміщенняробочих органів за допомогою виконавчого пристрою у відповідності до заданоїхарактеристики шляху від часу;
- датчики стану, які призначені для перетвореннямеханічних або інших видів сигналів і передачі їх в керуючий пристрій;
- вузол підготовки стисненого повітря, якийпризначений для стабілізації тиску повітря, видалення з нього вологи, очищеннята введення в нього розпиленого мастила.
Конструктивні вимоги до системи керування.
Для зменшення ймовірності появи помилок при налагоджуванні системикерування та часу пошуку несправностей при її роботі рекомендуютьсядотримуватись таких вимог:
1.вірно розраховувати іпідбирати діаметри пневмоциліндрів, для підводу повітря шлангів;
2.чітко визначити всіз’єднання;
3.використовувати короткішланги без додаткових опорів;
4.вірно підбирати блокпідготовки повітря;
5.розташовувати елементитаким чином, щоб був вільний доступ для монтажу і обслуговування.
Постановка задачі.
Пневмоциліндр двосторонньої дії приводить в рух площину з шаромупаковок і працює в автоматичному режимі. Початок руху штоку відбувається принаявності упаковок на площині. Швидкість руху штоку можна змінювати як наробочому так і холостому ходу.
Пневмоциліндр двосторонньої дії служить для розкриття стулок, якідопомагають сформувати пакет із шарів, які переміщує пневмоциліндр 1. Режимроботи пневмоциліндра 2 автоматичний. Швидкість руху штоку регулюється наробочому і холостому ходу. Передбачити зміну кількості шарів можливо.
Пневмоциліндр 3 двосторонньої дії, шток якого переміщує пакет в ящик.Режим роботи автоматичний, швидкість руху штоку змінюється в обох напрямках.
Пневмоциліндр 4 двосторонньої дії служить для подачі ящика длязаповнення його пакетом упаковок. Режим роботи автоматичний, швидкістьзмінюється в обох напрямках руху штоку.
В системі подачі повітря передбачити якісну очитску повітря від домішокта пилу, насичення його мастилами.
З метою виконання правил техніки безпеки передбачити аварійну зупинкуроботи електричної та пневматичної системи керування пневмоциліндром.
Для відображення послідовності роботи пневмоциліндрів та визначеннякроків циклу побудувати діаграму “крок-переміщення”.
Робота машини для укладання та пакування пачок в гофрокартонні ящики.
Машина для укладання та пакування пачок в гофрокартонні ящики зображенана рис. 1. Вона складається із стулок 1, які приводяться в дію пневмоциліндром2.0; рухомої площини для формування пакету з пачок вафель 2 та пневмоциліндра1.0, який приводить в рух дану площину; механізму зіштовхування пакету в ящик 3з пневмоциліндром 3.0; механізму подачі ящика 4 з пневмоциліндром 4.0.
Машина працює таким чином: шар пачок з вафлями попадає на рухомуплощину, яка знаходиться в початковому стані, коли шток пневмоциліндра 1.0витягнутий. Наявність шару на площині фіксується датчиком стану. За йогокомандою вмикається пневмоциліндр 2.0, шток якого розкриває стулки та вподальшому вмикається пневмоциліндр 1.0, шток якого вертикально піднімає шарпачок з вафлями. Враховуючи особливість конструкції рухомої площини, пакет ізстулок опускається на шар пачок, а стулки при цьому закриваються. Сформованийпакет зіштовхується в ящик, який подається виколнавчим механізмом за допомогоюпневмоциліндра 4.0 та зіштовхувального механізму з пневмоциліндром 3.0.
Послідовність роботи машини зображено на діаграмі “Крок-переміщення”.
Діаграма “Крок-переміщення”.
Для усвідомлення послідовності команд між пневмоциліндрами тавизначення циклу роботи будуємо діаграму “крок-переміщення.
Крок №1 Шток пневмоциліндра 2.0 висувається при натисканні вимикача S1,який фіксує подачу шару упаковок.
Крок №2 Шток пневмоциліндра 1.0 висувається по команді датчика.
Крок №3 Шток пневмоциліндра 2.0 повертається по команді датчика.
Для наьору пакету по висоті (в нашому випадку 5 ярусів) ми повторюємоцей цикл відповідно ще чотири рази.
Крок №20 Шток пневмоциліндра 4.0 висувається по команді датчика.
Крок №21 Шток пневмоциліндра 3.0 висувається по команді датчика.
Крок №22 Шток пневмоциліндра 3.0 повертається по команді датчика
Крок №23 Шток пневмоциліндра 4.0 повертається по команді датчика.
Цикл повторюється з першого кроку.
Для визначення типу датчика та його функцій складаємо таблицю 5.
Таблиця 5№п/п Позначення Елемент Функції 1 S1 ролик Наявність шару на рухомій площині т ависування штоку пневмоциліндра 2.0 2 S2 геркон Висування штоку пневмоциліндра 1.0 3 S3 ролик Повернення штоку пневмоциліндра 2.0 4 S4 ролик (ламаний) Повернення штоку пневмоциліндра 1.0 5 S5 ролик Висування штоку пневмоциліндра 3.0 6 S6 ролик Повернення штоків пневмоциліндра 3.0, 4.0
Опис роботи пневматичної схеми.
Для вмикання розподільника 2.1 спрацьовує електромагніт Y3. Стисненеповітря починає надходити з магістралі через отвори 1-4 в поршневу порожнинупневмоциліндра 2.0. Під тиском стисненого повітря поршень починає рухатися.Повернення в початковий стан відбувається за рахунок переміщення електромагнітуY2, який перемикає розподільник 2.1 в інше положення. При цьому отвір 1з’єднується з отвором 4, а отвір 2 з 3. Стиснене повітря поступає в штоковупорожнину і одночасно з цим з поршневої порожнини виходить в атмосферу.
Для зміни швидкості поршня під час руху використовується дросель іззворотним клапаном (рис. 9).
/>
Рис. 9 — Пневматична схема
Швидкість руху поршня змінюється за рахунок опору повітря, якезалишається в штоковій порожнині і виходить в атмосферу через дросель, отвірякого менший за отвори пневмоциліндра.
При розходженні стулок вмикається електромагніт який переміщуєрозподільник 1.1 і стиснене повітря 3 через його отвори потрапляє впневмоциліндр 1.0 і змушує шток висуватися. Для повернення штоку в початковийстан вмикається електромагніт Y4, який повертає розподілювач 1.1 в початковийстан. Для зменшення швидкості руху та плавного ходу в обох напрямках біляотворів пневмоциліндра встановлені дроселі із зворотніми клапанами 1.0.1 та1.0.2.
Таким чином за допомогою пневмоциліндрів 1.0 та 2.0 та їх виконавчихорганів формується пакет упаковок.
Для подачі ящика під завантаження вмикається електромагніт Y7 таперемикається розподільник 4.1. Стиснене повітря з магістралі через отворирозподільника 4.1 попадає в поршневу порожнину пневмоциліндра 4.0 і примушуєйого шток подавати ящик до завантаження. Повернення штоку за наступним ящикомвідбувається при вмиканні електромагніта Y8. Для плавності руху та зменшенняшвидкості переміщення ящика біля отворів пневмоциліндра 4.0 ставляться дроселяіз зворотнім клапаном 4.0.1 та 4.0.2.
Завантаження шару упаковок в ящик відбувається при вмиканніелектромагніту Y5 та перемиканні розподілювача 3.1. Стиснене повітря змагістралі через отвори 3.1 поступає в пневмоциліндр 3.0. Шток пневмоциліндраприводить в рух зіштовхувач, який в свою чергу зіштовхує пакет в ящик.Повернення штоку пневмоциліндра в початковий стан відбувається при спрацюванні електромагнітаY6 та перемиканні розподілювача 3.1.
Швидкість переміщення шару регулюється за допомогою дроселів із зворотнимиклапанами 3.0.1 та 3.0.2, які ставляться біля отворів пневмоциліндрів 3.0.
Для чіткої роботи пневматичної схеми складається діаграма “Крок-переміщення”,яка показує взаємодію всіх пневмоциліндрів між собою; також для покращенняроботи всіх пневмоциліндрів встановлюємо вузол підготовки стисненого повітря.
Робота електричної схеми починається в момент, коли на рухому площадкупопадає шар упаковок, про що сповіщає кінцевий вимикач (ролик) S1, контактякого замикається і струм подається на реле K2. Контакт реле К1.2 замикається ізапускає електромагніт Y3 розподілювача 2.1. Команда повного розкриття стулокфіксується герконом S2, команда якого вмикає реле K3. Контакт реле К3.1замикається і запускає електромагніт Y1 розподілювача 1.1, який з’єднує отворитак, що за допомогою пневмоциліндра формується пакет. Крайнє витягнутеположення штоку пневмоциліндра 1.0 фіксується за допомогою ролика S3, електричнийсигнал якого вмикає реле K4. Контакт реле К4.1замикається і запускаєелкетромагніт Y4, який повертає розподілювач 2.1 в початковий стан – стулкисходяться. Закриття стулок фіксує вимикач S3 (ламаний ролик), який спрацьовуєлише при закритті стулок, контакт вимикача S4 вмикає реле К5, через контактякого К5.1 вмикається електромагніт Y2 розподілювача 1.1 та відбувається йогоперемикання в початкове положення, що приводить до повернення штокупневмоциліндра 1.0 в початковий стан. Цикл формування пакету повторюється.Кількість шарів в пакеті рахує лічильник. Коли кількість шарів досягне заданогочисла, то в лічильнику замикається контакт, який подає електричний сигнал на котушкуреле К6, яка містить два контакти: нормально відкритий К6.2 та нормально-закритийК6.1. Нормально відкритий контакт К6.2 вмикає електромагніт Y7, розподілювача4.1, який змушує пневмоциліндр 4.0 подати ящик до місця завантаження.
/>
Рис. 10 — Електрична схема
Нормально закритий контакт К6.1 розмикає коло 3, що запобігає вмиканнюпневмоциліндрів 1.0 та 2.0 при наявності шару упаковок на рухомій площині.Наявність ящика на позиції завантаження фіксується кінцевим вимикачем S5,контакт якого вмикає котушку реле К7; через контакт катушки К7.1 електромагнітаY5 розподільника 3.1 в результаті чого пакет пачок переміщується в ящик задопомогою штоку пневмоциліндра 3.0 крайнього висунутого положення, якефіксується вимикачем S6, контакт якого вмикає котушку реле К8. Реле К8 міститьдва нормально відкритих контакта К8.1 та К8.2. Контакт К8.1 подає струм наелектромагніти Y6 і Y8. Команди електромагнітів перемикають розподільники 3.1та 4.1 в початкове положення, що приводить до втягнення штоків пневмоциліндрів3.0 та 4.0. Контакт К8.2 подає струм на котушку лічильника R, яка обнулає йогозначення та повертає його в початковий стан. Живлення на котушку реле К6припиняється, що приводить до відновлення роботи пневмоциліндра 1.0 та 2.0 за рахунокзакривання контакту К6.1. Цикл повторюється.
В електричній схемі передбачено аварійне відключення її у випадкуприпинення подачі живлення на обладнання або збій в його роботі. Для даної метисхема містить дві кнопки “Пуск” і “Стоп”. При натисканні на кнопку “Пуск” коло1 замикається і струм подається на котушку реле К1. Реле має два контакти К1.1та К1.2. Контакт К1.1 є утримуючий, а К1.2 – основний. При подачі живлення накотушку дані контакти замикаються, в результаті чого живлення через контактК1.2 поступає в решту частин схеми, а катушка К1 отримує паралельну лініюживлення 2, що дозволяє утримувати подачу струму на котушку при відпусканнікнопки “Пуск”.
В разі вимкнення або аварійної зупинки роботи схеми необхідно натиснутикнопку “Стоп”. Живлення на катушку К1 припиняється, контакт К1.1 та К1.2розмикаються, подача струму в схему припиняється.
Обслуговування та ремонт електро- та пневмосистеми.
Поточний контроль за функціонуванням схем лежить на операторі.Нескладні поломки оператор усуває самостійно. Для більш складного ремонтувикликають наладчика або ремонтну службу. Всі несправності необхідно записуватив спеціальному журналі.
При введенні в експлуатацію обладнання з пневматикою необхіднодотримуватись таких вимог:
1.подати стиснене повітря вмагістраль та переконатись, що вся система працює під тиском;
2.перевірити в якому станізнаходяться розподілювачі;
3.провести пробний пускмашини без заготовок; з заготовками;
4.перевірити додатковіумови роботи обладнання: аварійний “Стоп”, режими “автоматичний-ручний”.
10. Науково-дослідна робота по дослідженнюоперації переміщення пачок з вафлями в гофрокартонні ящики
В процесі пакування пачок з вафлями в гофрокартонні коробки існуютьоперації, в результаті виконання яких пачки контактують з робочими органами.При цьому під час контакту виникають зусилля від дії робочих органів, якіможуть призвести до деформації пачок, а отже до втрати ними споживчих якостей.
Проектування якомога більш продуктивних пакувальних машин вимагаєпереміщення пачок з максимальними швидкостями, прискореннями, а отже і силамидії по переміщенню виробів.
Для оцінки допустимих значень прискорень та швидкостей необхідновизначитись із зусиллями від дії робочих органів машини на пачки, які невикликають втрату виробами своїх геометричних розмірів, тобто допутимих зусиль.
Задачею даного експерименту є визначення допустимого тиску на пачки звафлями вагою 100 гр, розмірами 110*58*40 мм.
Планування експерименту.
1. Відбираємо 10 пачок з вафлями із неушкодженимигеометричними розмірами і цілими вафлями;
2. Проводимо дослідження на експериментальнійустановці т азнімаємо результати.
Рушійною силою є сила від дії штовхача, в якості якого використовуєтьсяпневмоциліндр.
Сила опору включає в себе дві складові: силу інерції, яка виникає вмомент контакту штовхача з пачками та силу тертя між пачками та поверхнею.
Прилади, які необхідні для проведення експерименту: дослідна установка,штангенциркуль, лінійка, набір різноваг, пластина.
10.1 Порядок виконання досліду
Встановлюємо пачку з вафлями на стіл установки і накриваємо пластиною.За допомогою лінійки встановлюємо стрілку на нульову відмітку. Змінюючинавантаження на пачку знімаємо величину переміщення стрілки. Дослід припиняємов момент розкривання обгортки. Виконуємо все це для 3-х положень пачки. Вантаж, кг Тиск, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,5 2112 - - - - - - - - - - 1,0 4224 - - 0,5 - - - 0,5 - - 0,8 1,5 6336 1,0 1,1 1,5 1,1 0,8 0,8 1,0 1,5 1,1 1,9 2,0 8448 3,0 3,1 3,6 3,0 2,9 3,6 3,0 3,1 3,9 3,1 2,5 10560 4,0 4,2 4,5 4,1 3,7 4,0 4,7 4,0 4,1 4,8 3,0 12672 повне розкриття
S1=40*58 ммВантаж, кг Тиск, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1,0 2227 - - - - - - - - - - 2,0 4455 - - - - - - - - - - 3,0 6682 - 0,6 - - - 0,7 - - - - 4,0 8909 1,5 1,3 1,1 1,0 0,9 1,0 1,2 1,5 1,5 1,1 5,0 11161 3,1 3,0 3,4 3,1 3,2 3,0 3,5 3,1 3,5 3,3 6,0 13364 4,2 4,0 4,5 4,1 4,2 3,9 4,0 4,3 4,0 3,8 7,0 15591 повне розкриття
S1=110*40 ммВантаж, кг Тиск, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 9216 - - - - - - - - - - 7 10752 - - - - - - - - - - 8 12298 - 0,6 - - 0,8 - - 0,75 - - 9 13824 1,5 1,0 1,0 1,0 0,9 1,3 1,3 1,2 1,0 1,5 10 15360 3,3 3,2 3,2 3,5 3,2 3,3 3,6 3,4 3,5 3,3 11 15689 3,9 4,0 4,0 4,5 4,3 4,1 4,2 4,0 4,2 4,0 12 18433 повне розкриття
S1=110*58 мм
Обробка результатів експерименту
Визначаємо абсолютну похибку, відносну похибку та середньоарифметичнізначення виміряних аеличин. На основі середньоарифметичних значень будуємографік залежності відносного зменшення розміру пачки від тиску. Зарозрахунковими даними складаємо наступні таблиці:Тиск, Па Ас, мм D, % 4224 0,6833 1,18 6336 1,18 20,3 8448 3,23 5,57 10560 4,21 7,23 Тиск, Па Ас, мм D, % 6682 0,65 0,59 8909 1,21 1,1 11136 3,22 2,9 13364 4,2 3,8 Тиск, Па Ас, мм D, % 12288 0,7833 0,71 13824 1,18 1,07 15360 3,38 3,07 16687 4,12 3,75
Графіки залежності відносного значення розміру пачки від тиску.
10.2 Розрахунок економічної ефективності впровадження пристрою
Вихідні дані до розрахунку № Елементи прострою Кількість Вартість, грн Підстава 1 Пневмоциліндр 1 350 FESTO 2 Пневмоциліндр 1 200 FESTO 3 Пневмоциліндр 1 200 FESTO 4 Стулки 2 15 Дані заводу 5 Штирі комплект 250 Дані заводу 6 Елем. пневматики комплект 170 FESTO 7 Приймальний стіл 1 50 Дані заводу 8 Штовхач 1 1 20 Дані заводу 9 Штовхач 2 1 15 Дані заводу
1.Розрахунок одночаснихкапітальних витрат
Нові капітальні витрати на модернізацію пристрою:
Кнов=К+Д-П+Кбуд+Ксум+Кін,
К – початкова вартість впровадженого устаткування:
К=S Кі+Км+Кт+Кзер,
Кі – вартість і-того елемента устаткування SКі=1415 грн;
Км – витрати на монтаж: Км =(0,08…0,1)* SКі=0,08*1415=113,2 грн;
Кт – витрати на транспортування: Кт=(0,04…0,05)* SКі=0,04*1415=56,6 грн;
Кзер – витрати на заготівельно-складські роботи: Кзер=(0,01…0,0125)* SКі=0,01*1415=14,15(грн;)
Д – витрати на демонтаж устаткування, що замінюється (приводні кулачки,загальна вага близько 25 кг – здача в металобрухт): Д=(0,08…0,1)*Л;
Л – ліквідаційна вартість устаткування
Л=М*См=25*0,261=6,525 (грн)
М – маса металобрухту, 25 кг
См – вартість 1 кг – 0,261 (грн)
Д = 0,09*6,525=0,587 (грн)
Кбуд – витрати на будівельні роботи: Кбуд = 0
Ксум – витрати, що виникають в інших цехах: Ксум=0;
Кін – інші капітальні витрати: Кін=0.
Нові капітальні витрати
Кнов = 1598,85+0,587-6,525+0+0+0=1592,92 (грн)
2.Визначеня зміни поточнихвитрат і суми прибутку від впровадження заходу.
Вихідні дані до розрахунку Показники Од. вимірюв. Варіанти Підстави базові нові Технічна продуктивність машини пач/хв 150 180 Дані заводу проект Тривалість зміни год 7 7 Дані заводу Кількість змін на добу змін 1 1 Дані заводу Нові капітальні витрати грн - 1592,92 Розраховано Річна норма амортизації % 15 15 Дані заводу Ремонт % 14 14 Дані заводу
За даними фабрики за жовтень місяць 2004 року було вироблено 1 млн. 128тис. пачок вафель вагою 100 гр.
Визначаємо коефіцієнт використання продуктивності.
Базовий варіант:
а) планова продуктивність:
Qп.б.=q*t*c*60=150*60*7*18=1.134.000 (пач/міс)
q – технічна продуктивність машини, 150 пач/хв.
t – кількість діб, 18;
с – кількість годин роботи.
б) фактична продуктивність
Qф.б.=1.128.000 пач/міс.
в) коефіцієнт використання продуктивності
Квик = Qф.б./Qп.б.=1128000/1134000=0,995
Новий варіант
а) планова продуктивність
Qп.н.=180*60*7*18=1360800 (пач/міс)
Приймаємо коефіцієнт використання продуктивності таким самим, як прибазовому варіанті
Квик = 0,995
б) фактична продуктивність
Qф.п.=Квик* Qп.н.=0,995*1360800=1353996 (пач/міс)
Статті калькуляції собівартості вафель (1пачки)№ Статті Варіанти, коп Базові Нові 1 Сировина 35,91 33,81 2 Допоміжні витрати 5,42 5,42 3 Накладні витрати 1,25 1,25 4 Пар 1,43 1,43 5 Вода 0,23 0,23 6 Електроенергія 0,4 0,4 7 Заробітна плата 2,7 2,25 1 2 3 4 8 Витрати на утрим. та експл. обл. 1,14 1,143 9 Цехові витрати 1,03 0,86 10 Загально-заводські витрати 7,98 6,65 11 Собівартість 57 55,54
Собівартість по статтям калькуляції визначимо за формулою:
С= В/ Qф
В – витрати, що виникли при виробництві Qф продукції протягом місяця поданій статті. Витрати за місяць по статтям заробітна плата, цехові витрати тазагально-заводські не зміняться при впровадженні нового пристрою, тому можеморозраховувати нові постатейні вартості за новою формулою:
Сн=Сб*(Qф.б./ Qф.н.);
Сн – нова собівартість
Сб – базова собівартість
Qф.б. – продуктивність фактично базова
Qф.н. – продуктивність фактично нова
Визначимо розрахунок постатейних вартостей:
1.Стаття заробітної плати
Сн=2,7*1.128.000/1.353.000=2,25 (грн)
2.Стаття цехових витрат
См=1,03*0,833=0,86 (грн)
3.Статтязагально-заводських витрат
Сн=7,98*0,833=6,648 (грн)
Розрахунок зміни витрат на ремонт та експлуатацію обладнання
/>;
n – норми амортизації та ремонту
n = Na+Np = 0,15+0,14=0,29
/>
Тому Сн=Сб+DС=1,14+0,003=1,143 (грн)
Прогнозований додатковий прибуток.
Фактично реалізовано 1128000 пачок з вафлями за місяць, тому немаєгарантії, що ми зможемо реалізувати за місяць 1353996 пачок.
Для того, щоб підвищити реалізацію вафель маємо можливість знизитивідпускну вартість одної пачки на 1,4 коп. Тоді додатковий прибуток складатиме:
DП=Егрн*Qн. = 6*10-4*1353996=812,40(грн/міс)
Егрн=С1-С2-DВ=57-55,4-1,4=0,0006 (грн)
Річний прибуток
DПХ=DП*12=812,4*12=9748,6(грн)
4.Визначення основних ідопоміжних показників економічної їефективності:
Чистий генерований потік
ЧГП=DП-0,3*DП+Ам=9748,60,3*9748,6+0,15*1592,92=7063,09 (грн)
Тривалість життєвого циклу проекту 7 років
Тж.ц.=1/Na=1/0,15=7 років.
Чиста теперішня вартість проекту
Тво=Кнов+-1592,92 (грн)
Тв1=7063,09/(1+0,6)=4414,43 (грн)
Тв2=7,63,09/(1+0,6)2=2759,023 (грн)
Тв3=7,63,09/(1+0,6)3=1724,387 (грн)
Тв4=7,63,09/(1+0,6)4=1077,74 (грн)
Тв5=7,63,09/(1+0,6)5=673,58 (грн)
Тв6=7,63,09/(1+0,6)6=420,99 (грн)
Тв7=7,63,09/(1+0,6)7=263,12 (грн)
ЧТВ=-1592,92+4414,43+2759,023+1724,387+1077,74+
637,58+420,99+263,12=9740,366 (грн)
Індекс доходності:
ІД = ЧТВ/ПІ= 9740,366/1592,915 »6,12ІД>)
Дисконтований період повернення інвестицій:
Тгар = ПІ/ТВ
ТВ – теперішня вартість
ТВ = (ЧТВ+ПІ)/7=(9740,366-1592,92)/7= 1619, 04 (грн)
Тоді
Тгар = 1592,92/1619,04» 1 (рік)
Індекс прибутковості
ІП=(ЧТВ+ПІ)/ПІ=(9740,366+1592,92)/1592,92»7,12
ІП=7,12>1.
Висновки
В дипломному проекті розглянуто машину для укладання та пакування пачокз вафлями в гофрокартонні ящики продуктивністю 180 пач/хв.
Виконано розрахунки основних механізмів, розроблені пневматична таелектрична схеми керування машиною, розраховане суміщення робочих органів. Цепривело до зменшення кінематичного циклу, що в свою чергу дає змогу підвищитипродуктивність обладнання. Проведено розрахунок економічної ефективності відвпровадження нового обладнання. Виконано науково-дослідну роботу, в якій булодосліджено операції переміщення пачок з вафлями в гофрокартонні ящики івизначено допустимий тиск на пачки.
Всі ці дії було проведено з метою розширення технологічних можливостейпідприємства, відміну ручної праці на підприємстві і зменшення собівартостіпродукції.
Список використаної літератури
1. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. “Основы проектированиядеталей машин” – Харьков.: Высшая школа, 1983 – 270 с.
2. Анурьев В.И. «Справочник конструкторамашиностроителя». В 3-х томах. – 5-е изд. М.: Машиностроение, 1980.
3. «Курсовое проектирование транспортирующих машин».Кукибный А.А. – Харьков.: Высшая школа, 1973. –283 с.
4. Баласанян Р.А. «Атлас деталей машин» Навч. посібникдля техн. вузів. – Х.: Основа, 1996 – 256 с.
5. “Мотор-редукторы» Каталог. – М.: Изд. НИИМаш,1978-88с.
6. Мальцев П.М., Емельянов Н.А. Основы научныхисследований. К.: Высшая школа, 1982 – 188 с.
7. Пакетоформирующие машины. А.П. Кривопляс, А.А.Кукибный, Беспалько А.П. и др. – М.: Машиностроение, 1982 – 239 с.
8. Гальперин Д.М., Миловидов Г.В. “Технологія монтажу,наладки і ремонту обладнання харчових виробництв” М.: Агропромиздат, 1990 – 399с.
9. Прусова Л.Г. Основи ринкової економіки. К.:Поліграф. книга, 1993 – 304 с.
10. Беседин В.Ф. Планирование в условиях перехода крынку. К.: Высшая школа, 1990 – 262 с.
11. Демиденко Г.П. и др. Защита объектов народногохозяйства от оружия масового поражения. К.: Высшая школа, 1986 – 208 с.
12. Атаманюк В.Г. Ширшев Л.Г., Акимов А.И. Гражданскаяоборона. М.: Высшая школа, 1986 – 208 с.
13. Купчик М.П., Гандзюк М.П., Степанець Л.Ф. Основиохорони праці. К.: Основа, 200-416 с.
14. Яцюк М.М. Навчально-методичні матеріали з питаньрадіаційної безпеки на підприємствах харчової промисловості. К.: КТИПП, 1993 –63 с.