Лекция 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН И АППАРАТОВ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Для переработки сельскохозяйственного сырья применяют раз­нообразные виды оборудования, которые классифицируют: по характеру воздействия на обрабатываемый продукт; структуре рабочего цикла; степени механизации и автоматизации; принципу сочетания в производственном потоке; функциональному признаку. Кроме перечисленных признаков каждому виду оборудования присущи специфические признаки. В зависимости от характера воздействия на обрабатываемый продукт технологические машины делятся на аппараты и машины. В аппаратах осуществляются тепло-, массообменные, физико-химические, биохимические и другие процессы, в результате ко­торых физические, химические свойства и агрегатное состояние обрабатываемого продукта изменяются. Характерный признак ап­парата наличие реакционного пространства или камеры. В машинах осуществляется механическое воздействие на про­дукт, в результате чего изменяются его форма и размеры. Конст­руктивная особенность машин наличие движущихся исполни­тельных (рабочих) органов. В некоторых случаях технологическое оборудование представ­ляет собой комбинацию машины и аппарата, поскольку в нем од­новременно осуществляется механическое, физико-химическое и тепловое воздействие. По структуре рабочего цикла оборудование может быть непре­рывного, полунепрерывного и периодического действия.

В оборудовании непрерывного действия продукт подвергается воздействию в течение определенного времени, после которого выгружается. В оборудовании полунепрерывного (циклического) действия загрузка продукта и воздействие на него осуществляются непрерывно в течение всего рабочего цикла, а выгрузка через определенные промежутки времени. В оборудовании непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка продукта происходят одновременно. В процессе работы технологическое оборудование выполняет не только основные (измельчение, перемешивание, варка и т. п.), но и вспомогательные (загрузка, перемещение, контроль, выгруз­ка и т. п.) операции. В зависимости от степени механизации и автоматизации этих операций оборудование бывает неавтоматическое, полуавтоматическое и автоматическое. Частный случай оборудования автоматического действия кибернетические машины (роботы). В неавтоматическом (простом) оборудовании вспомогательные, а также часть основных операций выполняются вручную. В полуавтоматических машинах все технологические и большинство вспомогательных операций выполняются без участия рабочего. В автоматах все основные и вспомогательные операции выполняются без участия человека. По принципу сочетания технологического оборудования в производственном потоке различают отдельные единицы (выполняют одну операцию); агрегаты или комплексы (выполняют последовательно различные операции); комбинированные (выполняют законченный цикл операций) и поточные автоматические системы (выполняют все технологические операции в непрерывном потоке).

По функциональному признаку все оборудование перерабатывающей промышленности можно разделить на группы, в которые входят машины и аппараты, различающиеся характером воздействия на продукт и конструктивным оформлением. Оборудование для подготовки сырья к переработке: 1. для очистки и сортировки; 2. мойки и увлажнения; 3. шелушения зерна. Оборудование для механической обработки разделением: 1. для дробления и измельчения; 2. разделения продуктов измельчения зерна; 3. выделения из жидких гетерогенных систем взвешенных твердых и коллоидных частиц; 4. отделения жидкой фазы. Оборудование для механической обработки соединением: 1. для перемешивания с целью получения жидких, сыпучих, тестообразных полуфабрикатов и готовых продуктов; 2. формования путем выдавливания, штампования. Оборудование для проведения тепло- и массообменных про­цессов: 1. для проведения тепловых процессов; 2. проведения массообменных процессов; 3. сушки и обезвоживания; 4. разваривания и варки; 5. выпечки и обжарки; 6. охлаждения и замораживания.

Оборудование для проведения микробиологических процессов: 1. для солодоращения; 2. получения биомассы; 3. получения вторичных метаболитов. 4. Оборудование для выполнения финишных операций: 5. для санитарной обработки тары; 6. дозирования и укупоривания; 7. инспекции и этикетирования. Приведенная классификация в большей мере относится к обо­рудованию пищевых производств и недостаточно характеризует отдельные группы оборудования для переработки сельскохозяй­ственной продукции. Объясняется это тем, что в некоторых техно­логических процессах по переработке сельскохозяйственного сы­рья применяется оборудование, которое по назначению, устрой­ству и принципу действия весьма специфично и требует для своей классификации отдельного подхода. Примером может служить оборудование для предубойного обездвиживания, убоя животных и птицы, сбора крови, съемки шкур и т. д., поэтому оборудование для переработки сельскохозяйственной продукции удобнее клас­сифицировать в зависимости от выполняемого технологического процесса. Исходя из этого принципа, оборудование для переработки сельскохозяйственной продукции делится на оборудование для переработки продукции растениеводства и оборудование для переработки продукции животноводства. В свою очередь, оборудо­ вание второй группы может быть разделено на оборудование для переработки мяса и оборудование для переработки молока.

Оборудование для переработки мяса можно классифицировать на следующие группы: линии убоя скота и птицы; для первичной обработки туш свиней; обработки продуктов убоя скота и птицы; механической обработки мясного сырья; тепловой обработки мясного сырья; упаковывания мяса и мясных продуктов. Более подробная классификация, например оборудования для механической обработки мясного сырья, позволяет разделить его на оборудование для измельчения мяса и шпика, перемешивания мясного сырья, посола мяса и формования мясных продуктов. Оборудование для обработки и переработки молока по общей классификации делится на оборудование: для транспортирования, приемки и хранения молока; механической обработки молока; тепловой обработки молока; производства сливочного масла; производства творога; производства сыра; производства мороженого; производства сгущенных молочных продуктов; производства сухих молочных продуктов; фасования и упаковывания молока и молочных продуктов. В качестве примера можно также привести общую классифика­цию оборудования зерноперерабатывающих предприятий. По функциональному признаку и способу воздействия на продукт оно делится на сепарирующее, весодозирующее, смешивающее, измельчающее, формующее, а также оборудование для гидротермической обработки (ГТО) зерна.

СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МАШИН. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МЕХАНИЗМОВ Машины и аппараты перерабатывающих производств состоят из деталей, механизмов, узлов, сборочных единиц, агрегатов и элементов, обеспечивающих соединение составных частей в многофункциональное изделие. Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятиях. Изделия в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей делятся: на неспецифицированные (детали) не имеющие составных частей; специфицированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты) состоящие из двух и более составных частей. К составным частям машины относятся: деталь, сборочная единица (узел), комплекс и комплект. Деталь изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Узел изделие, представляющее собой законченную сборочную единицу, которая состоит из нескольких деталей с общим функциональным назначением (подшипник качения, муфта, редуктор и т. п.). Сборочная единица изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сборочных операций (свинчиванием, с натягом, клепкой, свар­кой, пайкой и др.). Комплекс два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе в результате сборочных операций, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.

Детали в машинах и механизмах могут образовывать различные соединения. Неподвижные неразъемные соединения бывают сварные (рис. 1.1, а), заклепочные (рис. 1.1, б) и запрессованные (рис. 1.1, в). При разборке неразъемных соединений обязательно повреждается хотя бы одна деталь. Неподвижные разъемные соединения бывают резьбовые, шпоночные, шлицевые и штифтовые. Резьбовые соединения образуют детали, объединенные в одно целое с помощью резьбы. В качестве примера можно привести широко распространенные соединения типа болт гайка. Шлицевые и шпоночные соединения применяют для передачи вращения (крутящего момента) от вала к ступице посаженной на него детали или наоборот. При шлицевом соединении деталь можно перемещать вдоль вала. Штифтовые соединения служат для закрепления деталей, а также для достижения их точного взаимного расположения

Подвижные соединения это такие соединения, в которых одна деталь может перемещаться относительно другой, например, ось или вал и подшипник, ось и коромысло и др. На валах и осях располагают вращающиеся детали машин и ме­ ханизмов. Оси только поддерживают вращающиеся детали, а валы одновременно передают им крутящий момент. Валы отличаются большим разнообразием как по назначению, так и по конструкции. В частности, они могут представлять собой звенья механизмов, преобразующие вращательное движение в прямолинейное возвратно- поступательное, например, коленчатый и распределительный (кулачковый) валы двигателя внутреннего сгорания. Нагрузки, воспринимаемые осями и валами, передаются на корпуса или станины машин через опорные устройства подшипники. По типу трения все подшипники разделяются на подшипники скольжения и подшипники качения. Подшипник скольжения это втулка, выполненная из специального металла или сплава с малым коэффициентом трения.

Пружины по конструкции делят на спиральные (витые), тарельчатые, кольцевые и пластинчатые. Наиболее широко при­меняют спиральные пружины, навиваемые из проволоки чаще всего круглого, иногда квадратного или прямоугольного сечения. В некоторых случаях пружины делают из канатов, свитых из нескольких жил (многожильные пружины). По назначению спиральные пружины подразделяют на пружины сжатия, растяжения и кручения. Применяют пружины как правой, так и левой навивки. Для пружин сжатия растяжения направление навивки не имеет значения. Тарельчатые и кольцевые пружины применяют только в качестве пружин сжатия. Муфты это устройства, которые служат для соединения валов и передачи вращающего момента (без изменения его значения и направления) от одного вала к другому. При этом они могут выполнять и другие ответственные функции: компенсировать смещение осей соединяемых валов; амортизировать возникающие при работе удары и вибрации; предохранять механизмы от поломок и т. д. Основная паспортная характеристика муфт допускаемый вращающий момент, на передачу которого они рассчитаны. Различают постоянные, сцепные и специальные муфты.

Механические передачи это устройства, служа­щие для передачи вращательного движения, как правило, с преобразованием скорости и соответствующим изменением крутящего момента. По способу передачи вращательного движения различают пе­редачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные) и трением (ременные, фрикционные). Передачами в машинах называются устройства, служащие для передачи энергии механического движения на расстояние и пре­образования его параметров. Общее назначение передач совмеща­ется с выполнением частных функций, к числу которых относят­ся: распределение энергии, понижение или повышение скорости, преобразование видов движения (например, вращательного в по­ступательное или наоборот), регулирование скорости, пуск, остановки и реверсирование. Наиболее широкое распространение в технике получило вращательное движение, так как оно может быть осуществлено наиболее простыми способами. Передачи используют как для уменьшения (редукции), так и для увеличения угловой скорости двигателя до заданной угловой скорости рабочего звена (органа) машины. В зубчатых передачах первые называются редукторами, а вторые мультипликаторами. Большинство современных технологических машин требуют регулирования скорости рабочих органов в зависимости от усло­вий осуществления технологического процесса. Для этого маши­ны снабжают ступенчатыми коробками передач с большим чис­лом зубчатых пар, что усложняет их конструкцию. Но существуют передачи, позволяющие в определенных пределах бесступенчато (плавно) изменять передаточное число. Их называют вариаторами (варьировать значит изменять).

ОСНОВНЫЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Материалы, применяемые для изготовления оборудования перерабатывающих производств, характеризуются физическими, химическими, механическими, трибологическими, технологическ­ми и санитарно-гигиеническими свойствами. Физические свойства плотность, цвет, температура плавления, тепло- и электропроводность, удельная теплоемкость, терми­ ческое расширение и магнитные характеристики. Физические свойства определяют поведение материалов в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях. Химические свойства коррозионная стойкость, раствори­мость, окисляемость. Эти свойства материалов характеризуют их способность вступать в химическое взаимодействие с другими ве­ществами, сопротивляться окислению, а также проникновению газов и химически активных веществ. Механические свойства материалов позволяют оценивать их способность сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием различных нагрузок. К ним относятся твер­дость, прочность, упругость, пластичность и вязкость. В определенной степени к механическим свойствам можно отнести трибологические свойства материалов, под которыми понимают их способность сопротивляться изнашиванию в условиях внешнего трения. Технологические свойства ковкость, жидкотекучесть, свариваемость, обрабатываемость резанием и износостойкость. Санитарно-гигиенические свойства материалов характеризуют степень их влияния на здоровье людей и качество получаемой продукции. Для улучшения механических, химических и технологических свойств материалов применяют термическую (отжиг, закалка, отпуск) и химико-термическую (цементация, азотирование, цианирование) обработку.