Основные требования, предъявляемые к машинам пищевых производств Основные определения и показатели надежности и качества конструкции машин Энгельсский технологический институт (филиал) ФБГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» К.т.н., доц. Поздеева М.Г.

Требования, предъявляемые к машинам для производства пищевых продуктов при проектировании, изготовлении и эксплуатации подразделяются на общие и специальные. 1.Общие 1. Прочность. 2. Жесткость. 3. Вибрационная стойкость.

2. Специальные 1. Возможность выполнения процессов прогрессивной технологии (т.е. машины и аппараты должны оказывать на обрабатываемый объект технологически оптимальное воздействие. При этом неизбежные потери должны быть минимальными и должно быть обеспечено соответствие скоростей и траекторий движения рабочих органов физико-механическим, химическим и биологическим свойствам исходных, промежуточных и конечных продуктов (английский автомат для завертки карамели давал большой процент брака, т.к. не учитывал физико-механические свойства наших сортов карамели – они более мягкие, чем английские)); 2. Высокая технико-экономическая эффективность (Повышение технико- экономической эффективности выражается в конечном счете в снижении себестоимости продукции и повышении производительности труда. Технико-экономические показатели выражаются следующими параметрами, отнесенными к производительности: занимаемая площадь, расход энергии, воды, пара, стоимость изготовления, монтажа); 3. Высокая износостойкость рабочих органов машин и аппаратов (т.к. попадание частиц материала из которых изготовлена машина, в продукты может сделать их непригодными для продовольственных или кормовых целей); 4. Возможность передачи движения машине непосредственно от индивидуального или группового электродвигателя (что улучшает компоновку машин и повышает их эксплуатационные показатели); 5. Надежная герметизация и рациональное перемещение аспирируемых объемов воздуха (чтобы избежать выделения пыли в производственных помещениях; это особенно важно в связи со взрывоопасностью зерновой, крахмальной, сахарной, мучной и табачной пыли);

6. Применение экономичных профилей металлов (при конструировании и изготовлении машин, что уменьшит ее материалоемкость; так применение пустотелых заготовок и профилей позволяет без ущерба для прочности и жесткости деталей уменьшить расход металла в 2-3 раза); 7. Применение полимерных синтетических материалов при изготовлении и ремонте машин (при изготовлении и ремонте машин, эти материалы при малой плотности обладают достаточной механической прочностью, упругостью, эластичностью и высокой износостойкостью; Разумное применение пластических масс во многих случаях дает значительный экономический эффект); 8. Машины и аппараты должны состоять из отдельных несложно соединяемых блоков (выполнение этого требования облегчит разборку, перемещение и сборку машин при монтаже и ремонте); 9. Соответствие машин и аппаратов требованиям правил техники безопасности и производственной санитарии; 10. Строгое соответствие допусков материалов и деталей государственным стандартам (это необходимое условие взаимозаменяемости деталей и узлов); 11. Возникающий во время работы шум не должен превышать допустимый уровень, как по общему уровню и спектральному составу (для ослабления шума можно использовать целый ряд конструктивных приемов); 12. Автоматизация контроля и регулирования рабочих процессов (в поточных линиях и автоматах необходимо предусматривать автоблокировочные устройства); 13. Статическое и динамическое уравновешивание вращающихся частей и поступательно движущихся масс машин (наличие неуравновешенных масс приводит к возникновению вибрации, увеличению износа подшипников и трущихся пар и повышения уровня шума); 14. Технологическое совершенство и надежность машин и аппаратов (количественной характеристикой технического совершенства оборудования являются показатели надежности и качества конструкции).

Основные определения и показатели надежности и качества конструкции машин Основные определения и показатели надежности установлены стандартом «Надежность в технике. Термины.» (ГОСТ ), который введен в действие с г. В приложении к стандарту даны уравнения для определения численных значений показателей надежности.

Надежность – свойство машины (прибора, аппарата, системы или их частей) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах точности в течение требуемого промежутка времени или переработки. Надежность машин в целом обуславливается 4 принципами: - безотказностью; - долговечностью; - ремонтопригодностью; - сохраняемостью. Количественно надежность определяется произведением вероятности безотказной работы в течение заданного промежутка времени на коэффициент оптимального технического использования машины.

Работоспособность – это состояние машины, при котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Все отказы можно разделить на 2 группы: 1) Внезапный отказ – случайное событие; 2) Вызванный вследствие старения и износа (можно прогнозировать). Наработка – продолжительность или объем работы машины, измеряемые в часах, циклах, кубометрах, шт/час или других единицах. Безотказность – свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Долговечность – свойство машины сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние машины – определяется невозможностью ее дальнейшей эксплуатации из-за снижения эффективности или требований безопасности и оговаривается в технической документации.

Показателями долговечности является ресурс или срок службы. Ресурс – наработка машины до предельного состояния – оговоренного в технической документации. (сумма часов) Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации машины до возникновения предельного состояния (выявления неполадок), оговоренного в технической документации или до списания. Неисправность – состояние машины при которой она не соответствует хотя бы одному из требования технической документации. Ремонтируемые изделия – изделия, работоспособность которых во время отказа восстанавливается с помощью ремонта. Неремонтируемые – заменяются на новые, экономически не выгодно ремонтировать (подшипники). Ремонтопригодность – свойство машины заключающееся в ее приспособленности, к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей, путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемость – свойство машины сохранять эксплуатационные показатели в течение срока хранения, транспортирования, установленного в технической документации.

Коэффициент технического использования – отношение наработки машины в ед.времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период эксплуатации. Таким образом надежность является важнейшим и наиболее всеобъемлющим показателем качества любой технической системы, значение которого постоянно усиливается

Качество конструкции машины. Для повышения качества машин введена Государственная аттестация качества промышленной продукции и учрежден «Знак качества». Необходимость анализа достигнутого уровня качества промышленных изделий и планирования мероприятий по его повышению явилось причиной зарождения науки – Квалиметрия. Под этим названием (квалитас – качество, метрия - измерение) понимается наука о методах возможно более объективной количественной оценки уровня качества продукции. Согласно ГОСТ под качеством промышленной продукции понимают совокупность ее свойств, обуславливающим ее пригодность, удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Качество конструкции машины – это совокупность потенциальных свойств машины, обуславливающих ее пригодность для изготовления и эксплуатации. Все основные свойства машины, определяющие качество ее конструкции, можно разбить на 3 группы: Производственные технико- экономические Эксплуатационные технико- экономические Эксплуатационные внеэкономические

Методика оценки качества конструкции машины Параметры машины – это количественная характеристика одного или нескольких его свойств или признаков. (например, производительность, масса, габариты, установленная мощность, число оборотов и т.д.). Показатель качества машины – количественная характеристика свойств, определяющая ее качество (например, коэффициент технического использования и наработка на отказ характеризуют надежность машины, а ее КПД или удельная затрата эл. энергии на единицу продукции – ее эксплуатационную экономичность). Показатель качества принятый при сравнительных оценках качества однородных машин за эталон, называется базовым показателем.

Уровень качества рассматриваемой машины – это относительная характеристика, основанная на сравнении совокупности показателей ее качества с соответствующий совокупностью базовых показателей. Существуют единичные (относится к одному его свойству) и комплексные (относящийся к нескольким ее элементарным свойствам, которые составляют одно сложное качество) показатели качества машины. Например, надежность – сложное свойство, представляющее совокупность свойств безотказности и ремонтопригодности – может быть охарактеризовано коэффициентом технического использования.

Относительным показателем качества – называют отношение единичного или комплексного показателя качества рассматриваемой машины к соответствующему базовому показателю эталона. - прямое соотношение показателя качества эталонной машины - обратное отношение. Ki – значение показателя i-го свойства оцениваемой машины; KiЭ – значение соответствующего показателя эталона; Qi – относительный показатель i-го свойства оцениваемой машины. Из этих двух выражений выбирается такое, при котором увеличение Qi отвечает улучшению качества продукции.

Оценка уровня качества машины заключается в том, что устанавливаются определенный состав и численные значения единичных или комплексных показателей качества Ki, выбираются базовые показатели KiЭ некоторого эталона и вычисляются относительные показатели Qi, по которым принимаются решения по оценке. Могут быть два вида оценок: 1) дифференциальный; 2) обобщенный виды оценки. 1. Дифференциальная оценка – это набор относительных показателей Qi, по которым можно судить, по каким именно свойствам оцениваемая машина качественно выше или ниже эталонного уровня. Если базой сравнения являются минимально допустимые или экономически оптимальные и определенные ГОСТом, ТУ и др. показатели, то Qi должны быть больше или равные единице. Если базой сравнения будет эталон, показатели которого не являются минимально допустимыми, то Qi могут быть и меньше единицы. Дифференциальная оценка не дает ответа на вопрос: Каков уровень качества машины в целом. Поэтому возникает необходимость пользоваться также обобщенной совокупной оценкой.

2. Обобщенная оценка – индекс или совокупная оценка Q число, которое оценивает общий уровень качества машины (чем ближе она к 1 тем ближе к эталону). Имея взвешенные значения относительных показателей (т.е. произведения показателей на соответствующие коэффициенты весомости miQi), можно получить простейшую форму обобщенной оценки (взвешенного арифметического индекса) как среднюю арифметическую величину взвешенных относительных оценок. Часто mi=1, тогда. Чтобы избежать завышенной среднеарифметической оценки при низком уровне Q min особо важного показателя, иногда пользуются формулой: Есть некоторые свойства машин, наличие которых является совершенно обязательным, например, безопасность, безвредность. В этом случае им не приписывают коэффициент значимости, а оценивают их наличие единицей, а отсутствие – нулем (что учитывается поправочным множителем Qo (1 или 0)). Тогда.

Несмотря на большое значение безразмерных обобщенных оценок для планирования и всей системы управления качеством продукции, они носят относительный и абстрактный характер. На многих стадиях их расчета трудно избавиться от элементов субъективизма, волевых решений, условностей. Поэтому методику обобщенных оценок, качества необходимо еще совершенствовать.