? Химический брак. Химический брак - это коррозия на внешней или внутренней поверхности (или крышек на стеклянных банках) в виде ржавчины на банках с плохим оловянным покрытием или плохо отлакированных, а также коррозия, возникшая под действием паров уксусной кислоты. При коррозии в результате взаимодействия металла тары и консервированного продукта образуется водород, который является причиной появления бомбажных банок и банок с вибрирующими концами. Если бомбаж носит химическую природу, то в консервах, расфасованных в банки из белой жести, можно обнаружить повышенное содержание олова и железа, из хромированной жести - содержание хрома и железа и т. д. На внутренней поверхности таких банок видны явные следы коррозии.

? Физический брак. Физический брак подразделяют на механический и собственно физический. Механический брак возникает при негерметичности тары и неправильном закатывании банок. К физическому браку относят банки с вибрирующими концами и бомбажные банки, если дефект возник при замораживании консервов, переполнении банок продуктом или в результате растяжения концов банок при нарушении режимов стерилизации.

4.5 Требования, предъявляемые к качеству готовой продукции

Консервная промышленность выпускает компоты трех сортов: высшего, первого и столового. В основу разделения компотов на сорта взяты следующие основные показатели: вкус, аромат, внешний вид плодов, их консистенция и окраска, качество сиропа. Основные требования к качеству компотов из культивируемых яблок отражены в ГОСТ 816-81, а из дикорастущего сырья - в РСТ РСФСР 134 - 77. В банках должны находиться плоды одного размера, одной степени зрелости и окраски, неразварившиеся. Не допускается смешивание целых и резаных плодов (кроме отдельных видов ассорти, где это предусмотрено рецептом). Все плодоножки должны быть удалены. Сироп должен быть прозрачным, а по окраске соответствовать окраске мякоти плодов.

Вкусовые качества компотов окончательно устанавливают после двухнедельного хранения. За это время выравнивается концентрация сахара в плодах и сиропе. Плотность плодов и сиропа при этом становится одинаковой, и плоды находятся в сиропе во взвешенном состоянии, а внешний вид и вкус компотов улучшаются.

При определении качества компотов учитывают соотношение плодов и готового продукта, в большинстве случаев оно 50, 55 или 60 %. Массовая доля сухих веществ в сиропе готовых компотов высшего и первого сортов на 2...3 % выше, чем в компотах столового сорта. Отношение массы плодов к массе готового продукта для всех сортов яблочного компота 50 %.

Для высшего, первого и столового сортов компотов по органолептическим показателям стандартом предусмотрены определенные допуски. Например, в компотах высшего сорта допускается до 10 % плодов не одинаковых по величине, а в компотах первого сорта - до 30 %. Посторонние примеси не допускаются во всех сортах.

4.6 Рецептура компотов из яблок

Для изготовления компотов применяют следующие сырье и материалы, которые должны соответствовать требованиям нормативно - технической документации:

- яблоки;

- сахар - песок;

- вода питьевая;

- лимонная кислота.

Количественные показатели сырья должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 9.

Таблица 9.

Количественные показатели сырья.

Сырье	Содержание сырья на 100 л компота, кг
Яблоки	50
Сахар - песок	15,45
Вода питьевая	34,45
Лимонная кислота	0,1

Массовая доля минеральных примесей в процентах, не более 0,01.

Посторонние примеси в компотах не допускаются.

Массовая доля микотоксина патулина не должна превышать 50 · 10 - 7 %.

Содержание токсичных элементов не должно превышать допустимые уровни, установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов Минздрава КР.

Микробиологические показатели компотов устанавливают в соответствии с порядком санитарно - технического контроля консервов на производственных предприятиях, оптовых базах, в розничной торговле и на предприятиях общественного питания, утвержденным Минздравом КР.

На переработку не допускаются свежие плоды, в которых остаточное количество пестицидов и содержание токсичных элементов превышает максимально допустимые уровни, утвержденные Минздравом КР.

4.7 Упаковка и маркировка готовой продукции

Упаковку и маркировку компотов из яблок производят по ГОСТ - 13799.

Компоты фасуют в:

? стеклянные банки по ГОСТ 5717, вместимостью не более 1 дм3, укупориваемые металлическими лакированными крышками по ТУ 10.244.003 - 90;

? металлические лакированные банки по ГОСТ 5981, вместимостью неболее 1 дм3;

? алюминиевые цельные цилиндрические банки по ТУ 10 - 03 - 769, вместимостью до 0,5 дм3.

Компоты с добавлением лимонной кислоты вырабатывают только в стеклянных банках вместимостью не более 1 дм3.

4.8 Хранение компотов

Компоты, как и все плодовые консервы, лучше всего хранить в хорошо проветриваемых и сухих складах при температуре t = 15 - 20 °С. Более высокая температура хранения компотов способствует размягчению плодов, разрушению витаминов и красящих веществ. Возможно также и развитие оставшейся микрофлоры, что приводит к порче продукции.

Ящики с консервами в металлических банках укладывают на деревянные рейки, решетки или поддоны по ассортименту и по партиям штабелями высотой до 5 м, а в стеклотаре - высотой до 10 ящиков. Между штабелями и от стен оставляют проходы не менее 0,75 м, а главный проход между штабелями - не менее 2 м. При использовании электропогрузчиков проходы оставляют с таким расчетом, чтобы техника могла свободно разворачиваться.

Влажные банки тщательно просушивают.

При складировании учитывают разность температуры воздуха в складах и самих банок. Она не должна превышать 5 °С. Если больше, то выравнивают повышением температуры до допустимой разницы.

5. Системный анализ и синтез поточной линии производства компотов из яблок

5.1 Описание технологической системы производства компотов из яблок

Большое влияние на получение высококачественных консервов оказывает однородность сырья по размерам, цвету и степени зрелости. От этого зависят выбор технологического режима обработки сырья и качество готовой продукции. Процесс, при котором отбирают гнилые, битые плоды и посторонние примеси, называется инспекцией.

Инспекция - важный технологический процесс, в результате которого удаляется сырье, легко подвергаемое порче и ухудшающее качество готовой продукции. Инспекцию проводят на ленточных транспортерах, движущихся со скоростью 0,05...0,1 м/с, и сочетают с сортированием, в процессе которого плоды разделяют на фракции по цвету и степени зрелости. /14/

Отсортированное сырье тщательно промывают, очищая от почвы, пыли, остатков ядохимикатов, а также от большого количества болезнетворных микроорганизмов, а затем оно обсушивается при его движении по элеватору «Гусиная шея».

Следующая операция - это калибрование, предусматривающее сортирование сырья по размерам, что позволит механизировать дальнейшие операции по очистке, резке, яблок регулировать режимы стерилизации, улучшить качество готовой продукции. При этой операции выделяются плоды с размерами 35 - 40 мм. /15/

При производстве компотов из яблок сырье режут на дольки с выемкой сердцевины.

После мойки, очистки, резки сырье, бланшируют; т. е. подвергают кратковременной тепловой обработке водой подкисленной лимонной кислотой (0,1 - 0,2 % раствор) с температурой 80 - 90 0С в течение 4 - 5 минут. Это позволит не только ускорить инактивацию ферментов, но и предотвратить окисление фенольных соединений за счет действия кислорода воздуха. (Для предупреждения разваривания плодов, особенно кислых, их рекомендуется бланшировать в 35 % растворе сахарозы). Бланширование способствует удалению воздуха из тканей, предотвращая тем самым образование пены в дальнейших операциях, инактивирует ферменты, удаляет часть микрофлоры.

Далее бланшированные плоды охлаждают в охладителях (или противнях с двойным дном, где сироп стекает), а затем плоды вручную укладывают в специально подготовленные стеклянные банки объемом приблизительно 50 %. Для уплотнения содержимого при ручной укладке банки для уплотнения содержимого встряхивают на резиновой прокладке. /16/

Подготовку банок перед их заполнением производят в соответствии с инструкцией по подготовке тары.

Далее производят приготовление сахарного сиропа (заливки), для чего в двустенный котел наливают воду в объеме, на 1 % превышающем расчетный, т. е. необходимый для получения сиропа заданной концентрации, и нагревают до кипения. Затем загружают отвешенное количество сахара. После полного растворения сахара сироп осветляют, добавляя пищевой альбумин из расчета 4 г на 100 кг сахара. Предварительно альбумин растворяют в холодной воде. /17/

После добавления раствора альбумина смесь в котле нагревают при непрерывном помешивании до полного растворения альбумина и доводят до кипения. Затем нагрев прекращают, снимают образовавшуюся пену и фильтруют сироп через плотную ткань.

Готовый сироп должен быть прозрачным и не иметь механических примесей. Концентрацию сиропа определяют рефрактометром.

При отсутствии альбумина для осветления сиропа, применяют яичные белки (белки от 4 яиц на 100 кг сахара). Порядок добавления белков такой же, как у альбумина.

Подготовленный таким образом 25 - 30 % сахарный сироп при t = 90 - 95 0С заливается в банки с яблоками, на 1 - 2 см ниже верхнего среза банки на автоматическом наполнителе.

Сироп или другая «заливочная» жидкость крайне необходимы, т. к. ускоряют процесс стерилизации, быстро передают тепло от нагреваемых снаружи стенок банки к каждому кусочку плодов. Если бы в банке не было жидкости, то наружные кусочки нагрелись бы быстро и даже размягчились, а внутренние остались бы сырыми. А если дожидаться пока нагреются внутренние кусочки, то наружные к этому времени переварятся и потеряют все ценные качества.

Сироп нужен еще и потому, что в нем плоды находятся во взвешенном состоянии. При этом даже мягкие, частично разваренные плоды при хранении, а особенно при дальних перевозках, хотя и подвергаются встряхиваниям и толчкам, не деформируются, остаются целыми. Без сиропа плоды быстро превратятся в бесформенную массу. /18/

Для укупорки стеклотары применяют предварительно промытые и прокипяченные крышки из лакированной жести. После укупорки банки с содержимым поступают на стерилизацию в автоклав. Стерилизация - это обработка яблочных компотов при температуре 100 0С в течении 20 - 30 минут, т. е. под действием высокой температуры, при которой микроорганизмы гибнут в результате необратимых изменений, происходящих в протоплазме клетки, коагуляции белков и разрыва цитоплазменной оболочки клетки. /20/

По окончании процесса стерилизации корзину с банками тельфером с помощью разгрузчика банок вынимают из автоклава и накапливаются.

Затем банки с компотом поступают на этикетирование, затем подсушиваются в сушилке для этикеток при t = 40 0С и укладываются в картонные короба.

5.2 Технологическая схема производства компотов из яблок

Инспекция плодов и сортировка		Гнилые битые плоды, посторонние примеси
Вода		Мойка яблок t = 20 0С		Отработанная вода, пыль, остатки почвы, ядохимикатов, микроорганизмов
Обсушивание яблок
Калибрование яблок ? = 35 - 40 мм		Некондиция
Резка яблок (на 8 долек) и выемка сердцевины		Сердцевина
Вода		Бланширование долек яблок t = 80 - 90 0С; ? = 4 - 5 мин
Лимонная кислота 0,1 - 0,2 % раствор				Вода		Сахарный песок
			Подогрев и кипячение сиропа
Холодная вода		Охлаждение долек яблок t = 25 0С
Стеклянные банки		Фасование долек в стеклянные банки		Пищевой альбумин		Осветление сиропа
Заливка яблок сиропом, на 1 - 2 см ниже верхнего края банки t = 85 - 90 0С; С = 29 - 30 %		Фильтрация через плотную ткань
Крышки		Закатка банок
Стерилизация компота из яблок t = 100 0С; ? = 25 - 30 мин
Вода		Мойка и обсушивание банок t = 50 - 60 0С
Нагретый воздух
Этикетки		Этикетирование банок
Нагретый воздух		Обсушивание этикеток t = 40 0С
Картонные короба		Укладка в короба
Хранение

5.3 Описание и построение операторных моделей

Технологическая система (линия) представляет собой совокупность технологических операций. Она обладает новым, системным качеством, которым не располагает ни один из образующих ее элементов, причем технологическая система активно воздействует на свои элементы и преобразует их. В результате этого они претерпевают значительные изменения. Так, со временем изменяются технологические режимы, совершенствуется оборудование, улучшаются условия труда. Цель этих преобразований - усилить интегративные качества системы. /22, 23, 24, 25./

В целостной технологической системе связь между частями настолько тесна и органична, что изменение одних из них вызывает то или иное изменение других и системы в целом.

При взаимодействии с окружающей средой технологическая система выступает как единое целое.

Целостность технологической системы отражает способность составляющих ее элементов вступать в такого рода взаимодействия, которые обусловливают новые качества системы, не свойственные образующим ее частям.

Совершенствование технологической системы возможно только тогда, когда нам известно, как она устроена и организована.

Части целостной системы - это те структурные единицы, взаимодействие которых порождает присущие данной системе качественные особенности. Поэтому за элемент технологической системы принята технологическая операция. Весь большой процесс в линии мы рассматриваем как технологическую систему, а технологическая операция является пределом членения в рамках качества технологической системы и представляет собой нерасчленимый далее элементарный носитель данного качества.

Системообразующая роль различных элементов технологической системы неодинакова: одни являются стержнем системы, а другие обслуживают ведущий компонент, одновременно активно на него воздействуя.

Поэтому существует понятие централизованной системы, т. е. ведущей роли одного или группы компонентов. Она характерна тем, что малые изменения в ее ведущей части отражаются на всей системе, вызывая значительные изменения в последней.

Большое значение имеет также структура системы, определяющая специфику взаимодействия образующих ее компонентов. Каждой конкретной технологической системе присуща своя структура, причем с усложнением технологии, с увеличением числа операций усложняется ее структура. Структура технологической системы всегда пространственно - временная, т. к. важное значение имеют пространственные отношения между элементами и оптимальное расположение ее элементов в производственном цехе.

Технологическая система функционирует не изолированно, а в определенной взаимосвязи с окружающей средой производственного цеха. Окружающую среду составляют внешние по отношению к системе процессы, с которыми система взаимодействует и которые оказывают влияние на ее функционирование.

Системные методы исследования и совершенствования промышленных комплексов требуют определения границ между технологической системой и окружающей средой. Это имеет большое значение для оптимизации функционирования поточной линии и ее развития.

Системный анализ и синтез производственного процесса.

Системный анализ - это определение места и роли каждого элемента в целостной системе. Причем это не произвольное разделение системы на составляющие; оно имеет предел, выход за который означает потерю ее специфики. Этот последний носитель данного качества системы называется элементом.

Анализ должен начинаться с центра системы; Исследование других частей целесообразно после изучения закономерностей ее основы - главной, ведущей части.

Представим технологическую схему пищевого производства в виде графа целей и задач, вершины которого - цели подсистем, а ребра - задачи, поставленные под соответствующими подсистемами.

Цели графа - это технологическая автономия, присущая любому производству.

Задачи характеризуют технологические операции, реализуемые в процессе функционирования линии для достижения этих целей.

Систему, в зависимости от цели анализа, можно рассматривать в обоих направлениях - вход - выход и выход - вход; т. к. нас интересует продукция, то рассматривать процессы в поточной линии имеет смысл от выхода к входу.

Если обозначить подсистемы А, В, С, начиная с конца линии, тогда поточную линию можно представить как совокупность нескольких подсистем трех видов (А, В, С), каждая из которых в качестве элементов содержит не мене двух технологических операций, т. к. подсистема не может состоять из одного элемента. Выделение подсистем - важный этап при построении формального описания технологической системы, т. к. род задач, связанных со свойствами системы, может быть решен при изучении соответствующих подсистем.

Технологическая система может быть представлена при помощи графического изображения технологических операций.

Для изображения технологической системы в виде операторной модели используются условные обозначения типовых процессов - процессоров пищевых производств.

Эта модель дает возможность моделировать строение самой технологической системы и выполнять системный анализ и системный синтез объекта.

Системный синтез - мысленное воссоединение частей, границы которых были установлены в процессе анализа.

Операторная модель строится в следующем порядке:

а) изучается схема производства и рецептура изделия или полуфабриката;

б) разрабатывается граф целей и задач, выделяя автономные технологические цели внутри производственного процесса;

в) выделяются подсистемы;

г) с помощью условных обозначений процессов внутри подсистем изображаются операторы;

д) операторы соединяются материальными потоками;

е) представляется спецификация подсистем и операторов.

Операторные модели отражают две стороны создаваемых систем: функции выполняемые системой (т. е. то, что она делает), и методы (т. е. то, как и какими способами реализуются эти функции). В операторных моделях функции обозначаются видом связей между процессорами (типовыми процессами), а методы видом процессоров.

Операторная модель позволяет разделить и взаимоувязать функции и методы. Она состоит из цепочки взаимосвязанных элементов операторов, где качество каждой операции определяется тем, как она выполняется. В такой цепи все методы должны быть равноценны.

Поэтому использование операторных моделей позволяет более объективно определить и обосновать целесообразность того, или иного варианта усовершенствования технических средств системы.

5.4 Таблица подсистем и операторов технологической системы производства компотов из яблок

Обозначения	Элементы систем и подсистем
Подсистем	Операторов
А В С1 С2 С3	1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 1 2 3	Подсистема образования готовых компотов из яблок с показателями качества, соответствующими стандарту. Оператор укладки банок в короба. Оператор обсушивания этикеток. Оператор этикирования банок. Оператор мойки и обсушивания банок. Подсистема образования укупоренных стерилизованных компотов из яблок с заданными технологическими показателями качества. Оператор стерилизации укупоренных банок. Оператор закатки банок. Оператор заливки банок сиропом. Оператор фасования долек яблок в банки. Подсистема образования из калиброванных яблок бланшированных и охлажденных долек яблок с заданными технологическими показателями качества. Оператор охлаждения долек. Оператор бланширования долек. Оператор резки яблок и выемки сердцевины. Подсистема образования из сырья - яблок - калиброванных плодов с заданными геометрическими размерами. Оператор калибрования яблок. Оператор мойки и обсушки яблок. Оператор инспекции и сортировки плодов. Подсистема образования сахарного сиропа из исходного сырья с заданными технологическими показателями качества. Оператор фильтрации сиропа. Оператор осветления сиропа. Оператор кипячения сахарного сиропа.

6. Технологический расчет машины для резки яблок и выемки сердцевины

Целевым назначением технологического расчета является определение основных размеров и конфигурации рабочих механизмов, скорости и закона их перемещения в зависимости от заданной производительности, а также расчеты мощности машины в целом.

Основными узлами разрабатываемой машины являются 2 узла:

1. Блок ножей для резки яблок;

2. Конвейер шаговой подачи яблок в зону резания.

Для определения параметров узлов необходимых для дальнейших расчетов (кинематического и на прочность) рассмотрим узлы раздельно.

Блок ножей

Исходя из расчетной производительности машины определим число двойных ходов блока ножей, или что одно и тоже частоту вращения распределительно - управляющего вала (РУВ) на котором закреплен кривошип привода блока ножей из формулы:

Q = 60 · z · m · nкр кг/ч (1) /26/, откуда частота вращения:

где nкр - частота вращения РУВ(а), об/мин;

Q - производительность машины, кг/ч; (Q = 500 кг/ч (по заданию));

z - число ножей, одновременно разрезающих яблоко; z = 4 (принимаем);

m - средняя масса одного яблока, кг; (m = 0,1 кг).

Угловую скорость РУВ(а) определим по формуле:

(2)

где nкр - частота вращения РУВ(а), об/мин; (nкр = 22 об/мин).

Время кинематического цикла

(3) /27/

Максимальная скорость возвратно - поступательного движения блока ножей равна окружной скорости кривошипа. (Рис. 13).

V = wr = 2,3 · 0,0765 = 0,1725 м/с.

где w - угловая скорость РУВ(а), рад/с; (w - 2,3 рад/с);

r - радиус кривошипа, м.

r = /27/

где Sm - максимальное перемещение блока ножей, м; (Sm = 153 мм = 0,153 м).

Рис. 13.

Максимальное ускорение блока ножей (Рис. 14, 15).

рад/с (4) /27/

аmax = 2,32 · 0,0765 (1 + 0,375) = 0,55 рад/c

где w - угловая скорость РУВ(а), рад/с; (w - 2,3 рад/с);

? - геометрический параметр кривошипно-ползунного механизма.

где l - длина шатуна, м; (l = 0,2 мм с учетом условия:

); /27/

r - радиус кривошипа, м; (r = 0,0765 м).

Усилие, прилагаемое к блоку ножей, н

F = F1 + F2 + F3 = 66 + 118 + 6,6 = 190,6 н

Рис. 14.

где F1 - усилие преодоления сопротивления резанию яблок; (см. рис..)

F1 = qL = 60 · 1,1 = 66 н/м (5)

где q - удельное сопротивление резанию яблок, н/м;

(q = 60 н/м); /28/

L - общая длина лезвий четырех ножей, м; (L = 1,1 м).

L = 4 · ?d + 4 · l · nл

L = 4 · 3,14 · 0,01 + 4 · 0,03 · 8 = 1,0856 м ? 1,1 м

где d - диаметр цилиндрического ножа для отделения сердцевины, м; (d = 10 мм = 0,01 м);

l - длина лезвия одного лепестка, м; (l = 30 мм = 0,03 м (для самых крупно плодных яблок));

n - число лепестков на одном ноже, шт; (принимаем

n = 8 шт). /26/

F2 - усилие для преодоления силы тяжести блока ножей, н

где m - масса блока ножей, кг; (m - 12 кг);

- ускорение свободного падения, м/с2; . /26/

F3 - инерционные силы, возникающие при возвратно - поступательном движении блока ножей, н.

F3 = m · ?max = 12 · 0,55 = 6,6 н

где ?max - максимальное ускорение блока ножей, м/с;

(?max = 0,55 м/с2).

Момент, крутящий на валу кривошипа

Ткр = F · r = 190,6 · 0,0765 = 14,3 н · м

где F - усилие прилагаемое к блоку ножей, н; (F = 190,6 н);

r - радиус кривошипа, м; (r = 0,0765 м).

Конвейер подачи яблок на резку

Тяговый орган конвейера состоит из двух цепей, между которыми закреплены отбортованные пластины из нержавеющей стали, на которых установлены колки для насадки яблок.

С помощью мальтийского механизма тяговому органу задается шаговое движение. Во время остановки конвейера производятся операции по насадке яблок на колки и резание яблок. Во время движения, конвейер подает яблоки в зону резания.

Расчет тяговых усилий цепного конвейера (16).

Рис. 16.

Назначаем цепь ПР - 12,7 - 1820 - 2 ГОСТ 13568 - 96 с шагом t = 12,7 и разрушающей нагрузкой 18200 н.

Натяжение цепей в точках контура S1 = Sсб = Sнат - натяжение в точке сбегания или предварительная натяжка цепей, н. Принимаем:

S1 = 1500 н (29)

S2 = S1 + q0 · l2 · H = 1500 + 74 · 0,3 · 0,1 = 1507,4 н (6)

S3 = S2 · К = 1507,4 · 1,08 = 1630 н (7)

(8)

S5 = S4 · К = 1641 · 1,08 = 1772 н

(9)

Тяговое усилие

W = S6 - S1 + (S6 = S1) (K - 1), н. /29/

W = 1800 - 1500 + (1800 + 1500) · (1,08 - 1) = 324 н

где Si - натяжение цепи в точках 1...6, н;

q0 - погонная нагрузка от цепей с пластинами н/м.

где n - число цепей; (n = 2);

mц - масса одного метра цепи ПР - 12,7 - 1820 - 2, кг;

(mц = 0,65 кг); /30/

L - длина опорной пластины, м; (L = 400 мм = 0,4 м);

S - толщина пластины, м; (S = 2 мм = 0,002 м);

- плотность стали, кг/м3; ();

qr - погонная нагрузка от груза.

(10)

где tk - шаг между колками вдоль конвейера, кратный шагу цепи и больший расстояния в 70 мм.

где z1 - число звеньев цепи; (z1 = 6 звеньев);

z - число рядов с яблоками; (z = 4);

mя - масса одного яблока, кг; (mя = 100 г = 0,1 кг);

;

?ц - коэффициент трения для шарнирной цепи;

(?ц = 0,25); /29/

К - коэффициент сопротивления для шарниров цепи;

(К = 1,08).

Крутящий момент (статический) на валу звездочек

(11)

где К3 - коэффициент запаса и неучтенных потерь; (К3 = 1,2); /29/

W - тяговое усилие; (W = 324 н);

- делительный диаметр звездочки, м;

для звездочки с 48 зубьями. /31/

Для определения динамического момента сопротивления при ускорении движения конвейера рассчитаем параметры мальтийского механизма.

Определим число пазов мальтийского креста, задаваясь коэффициентом интервалов К = 0,6.

Из формулы /27/

Определим число пазов z при одном водиле после

преобразования получим 0,4 z = 3,2

где S - число водил; (S = 1);

К - коэффициент интервалов; (К = 0,6);

z - число пазов креста.

Геометрический параметр

(12) /27/

где z - число пазов креста.

Угол рабочего поворота водила

(13)

где z - число пазов; (z = 8).

Угол холостого поворота водила

(14)

Время движения и остановки мальтийского креста

(15)

где и - углы рабочего и холостого поворота водила;

- угловая скорость водила, рад/с; ();

Средняя угловая скорость креста

 (16)

где ?г - угол поворота креста, рад/с; (?г = 450 = 0,767 рад/с); /27/

t - время движения креста, с; (t = 1 с).

Максимальная угловая скорость креста

(17) /32/

где ?1 - угловая скорость водила, рад/с; (?1 = 2,3 рад/с);

- аналог угловой скорости креста;

/32/

где ? - геометрический параметр мальтийского механизма;

(? = 0,3827).

Максимальное угловое ускорение креста

(18)

где К? max - безразмерный позиционный коэффициент; (К? max = 0,7 для креста с двумя пазами);

?1 - угловая скорость водила, рад/с; (?1 = 2,3 рад/с).

Частота вращения креста и вала звездочек конвейера без учета остановок

где ?2 ср = 0,767 рад/с.

Геометрические параметры мальтийского механизма (Рис. 17).

Радиус водила R определим из формулы:

/32/

R = ?L = 0,3827 · 200 = 76,5 мм

Рис. 17.

где L - база механизма, мм; (L = 200 мм (принимаем));

? - геометрический параметр, м; (? = 0,3827 м);

R - радиус водила, м.

Расстояние S от оси вращения до торцов пазов

(19) /38/

Глубина паза h

(20) /32/

где r - радиус ролика водила, мм; (r = 10 мм).

Момент крутящий динамический на приводном валу конвейера с учетом поступательного движения тягового органа.

В формулу подставим условный маховый момент

эквивалентной системы, заменяющей собой поступательное движение, используя выражение:

(21) /33/

Решив это уравнение получим:

(22)

Далее подставив значение условного махового момента эквивалентной системы, заменяющее собой поступательное движение получим:

(23)

где m - масса тягового органа конвейера с грузом, кг.

где q0 - погонная нагрузка от цепей с пластинами, н/м;

(q0 = 74 н/м);

qr - погонная нагрузка от продукта, н/м; (qr = 51 н/м);

l - длина тягового органа, м; (l = 2,1 м);

l1 - длина участка конвейера с грузом, м; (l1 = 0,6 м);

?2 max - максимальная угловая скорость креста, рад/с;

?2 max = 1,426 рад/с;

?3 max - максимальное ускорение креста, рад/с2;

?3 max = 3,7 рад/с2;

-- максимальная линейная скорость конвейера или

окружная скорость приводной звездочки, м/с;

где - делительный диаметр приводной звездочки, м;

Суммарный момент сопротивления на валу приводных звездочек конвейера

(24)

где Ткр (ст) - статический крутящий момент на валу звездочек, н · м; (Ткр (ст) = 38 н · м);

Ткр (дин) - динамический крутящий момент на валу звездочек, н · м; (Ткр (дин) = 6,7 н · м);

Крутящий момент на валу водила и что тоже самое на распределительно-управляющем валу (РУВ) (Рис. 18).



Рис. 18.

Из рис.. видно, что силы F1 и F2 равны т.е. F1 = F2. Выразив эти силы через крутящие моменты, определим момент, крутящий на валу водила.

где Т2 кр - момент крутящий на валу приводных звездочек и креста, н · м; (Т2 кр = 44,7 н · м);

R - радиус водила, м; (R = 76,5 мм = 0,0765 м);

L - база мальтийского механизма, м; (L = 200 мм = 0,2 м).

7. Кинематический и силовой расчет привода машины

7.1 Описание кинематической схемы машины

От электродвигателя 1 крутящий момент передается через шкивы 2 и 3 и клиноременной передачи на быстроходный вал ll червячного редуктора 4. Звездочками 5 и 6 и приводной цепью крутящий момент тихоходного вала lll червячного редуктора передается на распределительно - управляющий вал 4 (РУВ).

Установленное на РУВ(е) водило 8 мальтийского механизма, поворачивая мальтийский крест 9 задается прерывистое вращение вала 5, на котором закреплены приводные звездочки 10, которые вместе с поворотными звездочками 11 и цепью образуют конвейер подачи яблок в зону резания. Между цепями конвейера закреплены пластины 12 с колками. Конвейер снабжен натяжным устройством 13 для натяжки тягового органа.

Кривошип 7, установленный на РУВ(е) через шатун 16 и ползун 17 задает возвратно - поступательное движение блоку ножей 14 с ножами 15.

Прерывистое движение конвейера для подачи яблок в зону резания обеспечивается мальтийским механизмом. Во время стояния конвейера блок ножей с помощью кривошипно-ползунного механизма движется вниз и производится разрезание яблок и насадка яблок на колки, (рис. 19).

Расчет проводится по кинематической схеме представленной на рис. 19.

Поскольку машина содержит 2 узла подлежащих кинематическому расчету, расчет проведен по каждому узлу отдельно.

От электродвигателя 1 крутящий момент передается через клиноременную передачу 2...3, червячный редуктор 4, цепную передачу 5...6 и кривошипно-ползунный механизм 17 блоку ножей 14, совершающему вертикальные возвратно - поступательные движения. Частота возвратно - поступательных движений зависит от частоты вращения кривошипа 7, кривошипно-ползунного механизма.

35

Рис. 19. Кинематическая схема

7.2 Выбор электродвигателя и подбор редуктора

Выбор электродвигателя

(25)

где K3 - коэффициент запаса мощности; (K3 = 1,2);

Nэф - эффективная мощность на распределительно-управляющем вале IV по приведенным к этому валу крутящим моментам.

где

- угловая скорость РУВ(а); ();

- КПД цепной передачи; ();

- КПД редуктора; ();

- КПД клиноременной передачи;

- КПД подшипников; ();

По ГОСТ 19523 - 81 подбираем электродвигатель 4АА 63В6УЗ N = 0,25 кВт; n = 1000 об/мин, (рис. 20). /34/

Рис. 20. Электродвигатель

Основные размеры двигателя

dзо = 208; l1 = 50; lзо = 350; d1 = 24; b1 = 8; n1 = 7; b10 = 125; l31 = 56; d10 = 10; в10 = 140; n = 90; n10 = 11; h31 = 243.

Общее передаточное число от электродвигателя к валу кривошипа



где nэ.д - частота вращения электродвигателя, об/мин;

(nэ.д = 1000 об/мин (задаемся));

nкр - частота вращения вала кривошипа или распределительно управляющего вала РУВ(а), об/мин; (nкр - 22 об/мин).

С другой стороны общее передаточное число

iобщ = ip.n · iред · iц.n

Принимаем

где ip.n - передаточное число ременной передачи;

iред - передаточное число червячного редуктора;

iред.= 40 (принимаем стандартное передаточное число для червячных редукторов);

iц.n - передаточное число для цепной передачи;

iц.к. = 1 (т. к. необходима передача на другой уровень).

Выбор редуктора. По крутящему моменту на тихоходном валу редуктора Т3 = 44,9 н · м, потребной мощности электродвигателя N = 0,2 кВт и передаточному числу i = 40, выбираем по ГОСТ 13563 - 87 червячный редуктор общего назначения РЧУ - 50 - 40 - 2 - 2 с крутящим моментом Т = 54 н · м, передаваемой мощности 0,2 кВт и передаточным числом i = 40 при частоте вращения быстроходного вала 1000 об/мин, (рис. 21). /34/



35

Рис. 21. Редуктор

7.3 Кинематический расчет конвейера шаговой подачи яблок в зону резания

От электродвигателя к приводному валу конвейера (см. рис. 19.) передается через клиноременную передачу, червячный редуктор, цепную передачу и мальтийский механизм.

Общее передаточное число от электродвигателя к приводному валу конвейера

где iр.п - передаточное число ременной передачи;

(iр.п = 1,136), (36);

iред - передаточное число редуктора; (iред = 40);

iц.п - передаточное число цепной передачи, см; (iц.п = 1 см).

Частота вращения валов машины

об/мин (электродвигатель)

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

где z5 - число зубьев приводной звездочки; (z5 = 48);

z1 = z1 - число зубьев поворотных звездочек; (z1 = z7 = 25 зуб (принимаем)).

Крутящие моменты на валах

где Tвод - крутящий момент на валу IV от водила;

(Tвод = 27 н · м);

Tкр. - крутящий момент на валу IV от кривошипа;

(Tкр = 14,3 н · м).

где - крутящий момент на валах I - V;

- передаточное число цепной передачи; ();

- передаточное число редуктора; ();

- передаточное число ременной передачи;

- КПД цепной передачи; ();

- КПД червячного редуктора; (); /30/

- КПД клиноременной передачи; ().

7.4 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

Nдв = 0,44 кВт;

iр.п. = 1;

nном = 1000 об/мин.

Выбираем сечение ремня в зависимости от мощности двигателя и его частоты вращения /30/ тип сечения О.

Определим минимально допустимый диаметр ведущего шкива d1 min мм по таблице /30/ в зависимости от вращающего момента на валу двигателя Тдв = 15 н · м, и выбранного сечения ремня D

d1 min = 63 мм

Примем из стандартного ряда d1 min = 70 мм. /30/

Определим диаметр ведущего шкива d2 мм. /30/

d2 = d1 · Цр.п. (1 - ?) (26)

где ? - коэффициент скольжения (? = 0,01 - 0,02)

d2 = 63 · 2,3 (1 - 0,01) = 143

Округляем до ближайшего стандарта по таблице К40 /30/ d2 = 140 мм.

Определим фактическое передаточное число Uф и проверим его отклонение ?U от заданного U

Uф = d2/ d1 (1 - ?) = 143/63 (1 - 0,01) = 2,29

?U = (Uф - U)/U · 100 % = (2,29 - 2,3)/2,29 · 100 % = 0,44 ‹ 3 %

Определим ориентировочное межосевое расстояние а, мм. /30/

а › 0,55 (63 + 143) + 6 = 120 мм

Определим расчетную длину ремня l, мм. /30/

l = 2а + ?/2 (d2 + d1) + (d2 - d1)2/4а

l = 2 · 120 + 3,14/2 · 206 + 13 =580 мм

Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива ?1 град. /30/

?1 = 1800 - 570 (d2 - d1)/а › 1200

?1 = 1800 - 570 · 0,6 = 1400

Определим скорость ремня ?, м/с /30/

? = ? d1 · n/ (60 · 103) ‹ [?] (27)

где [?] - допускаемая скорость, м/с; (для клиновых ремней 25 м/с).

? = 3,14 · 63 · 1000/60000 = 3,08 м/с ‹ 25 м/с

Найдем частоту пробегов ремня U, с-1

U = ?/? ‹ [U] (28)

где [U] = 30 c-1 - допускаемая частота пробегов.

U = 0,58/3,08 = 0,18 с-1

Определим дополнительную мощность, передаваемую одним клиновым ремнем [Nn], кВт /30/

[Nn] = [N0] · Ср · С? · Сl · Сz (29)

где [N0] - дополнительная приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, кВт;

С - поправочные коэффициенты.

[Nn] = 0,9 · 1 · 0,89 · 1 · 0,95 = 0,77

Находим количество клиновых ремней z

z = Nном/[Nn] = 1,5/0,77 = 1,95

Примем z = 2.

Определим силу предварительного натяжения F0, H. /30/

F0 = 850 · Рном · Сl /z · ? · С? · Сl = 850 · 1,5 · 1/2 · 6 · 0,89 · 1 = 119 Н

Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней. /30/

Ft = Рном · 103/? = 1,5 · 103/3 = 50 Н

Сила натяжения ведущей F1 и ведомой F2 ветвей, Н. /30/

F1 = F0 + Ft/2z = 119 + 50/4 = 131,5 Н

F2 = F0 - Ft/2z = 119 - 50/4 = 106,5 Н

Определим силу давления на вал Fоn, Н /30/

Fоn = 2F0 · z · sin ?1/2 = 2 · sin 70 = 447 Н

Параметры клиноременной передачи приведены на рис. 22; и таблице 10.

Рис. 22. Геометрические и силовые параметры ременной передачи.

Сечение ремня: а - плоского; б - клинового; в - поликлинового.

Таблица 10.

Параметры	Значения	Параметры	Значения
Тип ремня	Клиновый	Угол обхвата малого шкива ?	140
Сечение ремня	0	Число пробегов ремня U, 1/с	0,18
Количество ремней z	2	Диаметр ведущего шкива d1	70
Межосевое расстояние	280	Диаметр ведомого шкива d2	140
Длина ремня	780	Сила давления на вал Fоn, Н	447

8. Расчет на прочность спецузла

Расчет вала. Валы рассчитываются на прочность, жесткость и колебания. Основными расчетными нагрузками являются моменты кручения Т и моменты, изгибающие Ми, вызывающие кручение и изгиб. Влияние сжимающих или растягивающих сил мало и, как правило, не учитываются. /34/

На практике обычно используется следующий порядок проектного расчета вала.

Предварительно оценивается диаметр вала из расчета только на кручение, при пониженных допускаемых напряжениях по формуле:

принимаем d = 25 мм,

где ТIV - крутящий момент на РУВ (е), н · м; (ТIV = 41,3 н · м);

[?] - допускаемое напряжение на кручение, МПа;

([?] = 12 МПа). /34/

Разрабатываем конструкцию вала, и по чертежу оцениваем его размеры. (Рис. 23).

Рис. 23.

d1 = 25 мм - диаметр вала в месте посадки подшипников, кривошипов, звездочки и водила мальтийского механизма;

a = 32 мм - расстояние от оси подшипника до оси звездочки;

b = 52 мм - расстояние от оси подшипника до сечения, в котором приложено усилия водила мальтийского механизма;

c = 86 мм - расстояние от осей подшипников до сечения, в котором приложено усилия кривошипа;

L = 296 мм - расстояние между осями подшипников.

Определение сил, возникающих на РУВ (е) от воздействия моментов кручения кривошипа, цепной передачи и водила и построение схемы нагрузок на РУВ.

Усилия от кривошипа F1

где Ткр - крутяший момент на валу от кривошипа, н · м;

(Ткр = 14,3 н · м);

rкр - радиус кривошипа, м; (rкр = 76,5 мм = 0,765 м).

Усилие от водила F2

где Твод - крутящий момент от водила, н; (Твод = 27 н);

rвод - радиус водила, м; (rвод = 0,0765 м).

Усилие от ценной передачи F3

где ТIV - крутящийся момент от звездочки, н · м;

ТIV = 41,3 н · м;

dg - делительный диаметр звездочки, мм; t = 12,7 мм,

z = 25 мм;

dg = 101,33 мм = 0,10133 м (ГОСТ 591 - 89).

Определяем реакции опор Rax; Ray; Rbx; Rby

(27)

(28)

Mby = 0 = F3 (l + a) - Ray

May = 0 = F3 · a - Rby · l

Определим изгибающие моменты в плоскости Х и У

Mи ax = F1 · с = 93,5 · 0,086 = 8 н · м

Mи bx = F2 · b + F1 · с = 353 · 0,052 + 93,5 · 0,086 = 26 н · м

Ми ay = F3 · a = 815 · 0,032 = 26 н · м

Mи by = F3 · (l + a) - Ray · l = 815 (0,296 + 0,032) - 903 · 0,296 = 0 н · м

По найденным изгибающим моментам построим эпюру изгибающих моментов и эпюру крутящих моментов. (Рис. 24).

Схема нагрузок на вал

Рис. 24. Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Из построенных эпюр можно сделать вывод, что наиболее нагруженным вал в сечении 1 - 1, т. е. в опоре А и дальнейшие расчеты будем проводить только для этого сечения.

Результирующий изгибающий момент в опасном сечении 1 - 1

(31) /34/

Напряжение изгиба по формуле

 Па = 18,1 МПа (32)

где МА - изгибающий момент в эпюре А, н · м; (МА - 27,2 н · м);

W - момент сопротивления, м3;

W = 0,1 d3 = 0,1 · 0,0253 = 0,0000015 м3.

где d - диаметр вала в опасном сечении I - I, м; (d - 25 мм = = 0,25 м).

Напряжение кручение по формуле

= 13766666 Па = 13,8 МПа (33) /34/

где Т - крутящий момент на валу, н · м; (Т = 41,3 н · м);

Wр - полярный момент сопротивления;

(Wр = 0,2 d3 = 0,2 · 0 = 0).

Проверку статической прочности проведем по эквивалентному напряжению [?] по формуле. /34/

(34)

?экв = 30 МПа ‹ [?] = 284 МПа

где [?] - допускаемое напряжение, МПа;

[?] = 0,8 · ?т = 0,8 · 355 = 284 МПа;

где ?т - предел текучести, МПа; (?т = 355 МПа, для стали 45).

Запас сопротивления усталости по формуле.

(35)

где S = запас сопротивления усталости только по изгибу.

(36)

где ? - 1 - предел выносливости;

? - 1 = 0,45 ?b = 0,45 · 750 = 337,5 МПа

где ?b - предел прочности, МПа; (?b = 750 MПа);

МПа

?m = 0

- коэффициент концентрации напряжения при изгибе;

( так как в сечении I - I нет концентраторов напряжений);

Кd - масштабный фактор; (Кd = 0,85);

КF - фактор шероховатости; (КF = 0,9); /34/

- запас сопротивлению усталости только по кручению.

(37)

где ? - 1 - предел выносливости при кручении;

?а - амплитуда напряжений;

т. к. нет концентраторов;

/34/

Расчет подшипников. Построим схему с реакциями опор вала возьмем из «Расчета вала», и определим реакции опор Ra и Rb. (Рис. 25).

Рис. 25.

где

где

С целью унификации подберем одинаковые подшипники для обеих опор, с большей реакцией Rа = 927н.

При отсутствии осевой нагрузки подбираем шариковый радиальный однорядный подшипник с защитными шайбами легкой серии «Подшипник 80205 ГОСТ 7242 - 70», для которого по каталогу:

/36/

Определим эквивалентную нагрузку Рr

Рr = (ХVFr + YFa) · Kб · Kт (44) /37/

где Х - коэффициент радиальной нагрузки; (Х = 1);

V - коэффициент вращения; (V = 1 при вращении внутреннего кольца); /38/

Fr - радиальная нагрузка, н; (Fr = RА = 927 н);

Y - коэффициент осевой нагрузки; (Y = 0 для радиально-шарикового подшипника; /39/

Fa - осевая нагрузка; (Fa = 0);

Кб - коэффициент безопасности; (Кб = 1,3); /40/

Кт - температурный коэффициент, 0С; (Кт = 1 для стали ШХ 15 при t0 до 100 0С).

Подставив значение коэффициентов, получим числовое значение эквивалентной нагрузки

Рr = (1 · 1 · 297 + 0 · 0) · 1,3 · 1 = 386 н.

Эквивалентная долговечность

LhE = KHE · LH? (41) /34/

где LhE - эквивалентная долговечность, ч;

LH? - суммарное время работы подшипника, ч;

(LH? = 20000 ч. Для машин работающих с полной нагрузкой);

KHE - коэффициент режима нагрузки, m/2; (KHE = 0,25 для режима II m/2 = p = 3). /34/

LhE = 0,25 · 20000 = 50000 ч.

Ресурс

LE = 60 · 10 - 6 · n · LhE, млн об /34/

где n = 22 об/мин;

LE = 60 · 10 - 6 · 22 · 5000 = 0,66 млн об

Динамическая грузоподъемность

(42) /34/

где L - ресурс млн об; (L = 0,66 млн об);

P - эквивалентная нагрузка, н; (P = 386 н);

? = 3 для шариковых подшипников /34/

Расчетное значение С = 11000 н меньше паспортного значения С = 11000 н следовательно выдерживается условие: Спотребная ‹ Спаспортная

Эквивалентная статическая нагрузка

P0 = X0 · Fr + Y0 · Fa; (43) /34/

P0 = 0,6 · 927 + 0,5 · 0 = 556 н.

где Fr - радиальная нагрузка, н; (Fr = 927 н);

Fa - осевая нагрузка; (Fa = 0 т. к. осевая нагрузка отсутствует);

X0 - коэффициент радиальной статистической нагрузки; (X0 = 0,6 для однорядного шарикового подшипника);

Y0 - коэффициент осевой нагрузки; (Y0 = 0,5). /34/

Так как Ро не может быть меньше, чем Ро = Fr /34/ то принимаем

Ро = Fr = 927 н.

Условие проверки и подборки P0 ‹ C0 выполняется C0 = 7090 н

следовательно подшипники назначены верно.

Расчет шпонки. Шпоночные соединения служат для закрепления деталей на осях и валах.

Для соединения призматической шпонкой по ГОСТ 23360 - 89 на

валу диаметром d = 20 мм, определим параметры шпонки

b · h = 6 · 6. т. е. /30/

Длина шпонки (рабочая)

(44) /34/

lp = 0,0172 м = 17,2 мм

где Т - крутящий момент, н · м; (Т = 41,3 н · м);

[?см] - допускаемое напряжение смятия, МПа;

[?см] = 80 МПа 80 · 106 Па /34/

h - высота шпонки, мм; (h - 6 мм); /30/

d - диаметр вала в месте шпоночного соединения, м;

(d = 20 мм = 0,002 м).

После определения рабочей длины шпонки, рассчитаем общую длину шпонки. (Рис. 26).

l = lp + B = 17,2 + 6 = 23,2 мм.

Рис. 26.

Из ряда длин шпонок /30/ подбираем стандартную шпонку.

Шпонка 6 x 6 x 25 ГОСТ 23360 - 89.

Расчет элементов водила мальтийского креста. Исходя из условий контактной прочности пары ролик - крест определим ширину ролика

(45)

принимаем b = 0,012 м = 12 мм

где В2 - коэффициент, зависящий от числа пазов креста;

(В2 = 0,56 для 8 пазов); /27/

Епр - приведенный модуль упругости материалов ролика и креста;

Eпр = Е2 = Е3 = 2 · 106 н/м2 /27/ т. к. ролик и крест выполнены из стали 45;

Тс - момент сопротивления кручению на валу водила, н · м;

Тс = Твод = 27 н · м;

r1 - радиус водила, м; (r1 = 0,0765 м);

rр - радиус ролика водила, м; (rр = 10 мм = 0,01 м (принимаем));

[?см] - допускаемое напряжение смятия;

[?см] = 50 · 9,8 · 106. /27/

Из условия работы на изгиб определим диаметр цапфы оси ролика

(46) /27/

Из конструктивных соображений принимаем диаметр оси ролика dцр = 14 мм т. к. оси ролика водила и оси кривошипа проходят через одну точку. Принимаем dцр = 14 мм.

где В2 - коэффициент, зависит от числа пазов;

(В2 = 0,056); /27/

ТС - момент сопротивления кручению, н · м;

(ТС = ТВОЗ=27 н · м);

b - ширина ролика, м; (b = 12мм = 0,012 м);

r1 - радиус водила, м; (r1 = 76,5мм = 0, 0765м);

[?]u - допустимое напряжение при изгибе, н/м2;

[?]u = 73,5 · 106 н/м2. (47) /27/

Диаметр вала водила

(48) /27/

Принимаем dв = 0,020 м = 20 мм

где В1 - коэффициент, зависящий от числа пазов креста;

(В1 = 0,49 для 8 пазов);

Мс - момент сопротивления на кресте, н · м;

(Мс = 41,3 н · м).

9. Разработка рабочего проекта привода машины

? Допуски и посадки типовых соединений, использованных в дипломном проекте:

Подшипники качения

Посадка на вал - к6; /35/

Посадка в корпус - Н7.

Шпонки призматические при нормальном соединении

Шпонка - h9;

Паз на валу - N9; /35/

Паз в ступице - JS9.

Резьбовые соединения (средний класс точности)

Наружная резьба (болт) - 6g; /35/

Внутренняя резьба (гайка) - 6Н.

Зубчатые зацепления

10 - 10 - 7-В ГОСТ 1643 - 81;

10 степени по нормам кинематической точности; /35/

10 степени по нормам плавкости; /35/

7 степени по нормам контакта зубьев; /35/

В - вид сопряжения;

Посадка на вал Н8. /35/

h8

Неуказанные предельные отклонения согласно ОСТ 3 - 2980 - 75 по варианту Н14, h14; ± JТ14/ 2.

? Допуски формы и расположение поверхностей

Для обеспечения требуемой точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности в рабочих чертежах деталей необходимо указать, в необходимых случаях, допусков формы и расположения поверхностей

Зубчатое колесо

Допуск на торцевое биение 0,015. /35/

Вал

Допуск на радиальное биение посадочных мест под подшипником 0,02. /35/

Корпус водила

Торцевое биение 0,016 относительно базовой поверхности установки подшипников. /35/

Допуски расположения (корпус, крышка) задаются позиционными допуском в соответствии с ГОСТ 14140 - 81. Допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей /30/ относительно базовых (посадочных) размеров.

Для крышки посадочным местом является центрирующий поясок.

Для корпуса - посадочное отверстие под подшипники.

Непосредственно в чертежах указывают наиболее ответственные допуски формы и расположения поверхностей. Однако для повышения качества изделий и экономичности их изготовления необходимо обеспечить единое понимание требований к точности формы и расположения поверхностей и в тех случаях, когда они не указаны в чертеже, ОСТ 3 - 2980 - 75 рекомендует не указывать допуски формы и расположения поверхностей, отклонения которых допускается в пределах поля допуска размера рассматриваемого элемента или размера между рассматриваемыми элементами. Это правило основывается на стандартном определении поля допуска размера и поэтому не должно специально оговариваться в чертежах. Классификация не указанных допусков формы и расположения показана в таблице 11.

Таблица 11.

Классификация не указанных допусков формы и расположения

Характеристика точности формы и расположения	Нормирование неуказанных допусков
Плоскость Прямолинейность Цилиндричность Круглость Профиль продольного сечения Параллельность	Допускаются любые отклонения в пределах допуска размера рассматриваемой поверхности или размера между рассматриваемой поверхностью и базой. Правило действует независимо от ссылок на стандарт

? Обоснование шероховатостей поверхностей деталей

Шероховатость поверхности связана с рядом важных функциональных показателей изделия, таких как плотность и герметичность соединений, отражательная способность поверхности, прочность сцепления при притирании и склеивании, качество гальванических и лакокрасочных покрытий. Во многих случаях ее необходимо нормировать для придания красивого внешнего вида, для удобства содержания поверхности в чистоте, и т. п. /35/

Определенные ограничения шероховатости связаны с допуском и формы нормируемой поверхности.

Поэтому для каждого размера и формы можно установить минимальные требования к шероховатости поверхности в виде наиболее грубого предела допускаемых значений высотных параметров шероховатости.

Наиболее грубый предел шероховатости Ra - 3,2 при разработке деталей принят в связи с тем, что предусматривается покрытие - химическое оксидирование - с целью исключения коррозии деталей и придания товарного вида. Требования к шероховатости поверхности перед покрытием: химическим оксидированием не грубее Ra 3,2. /30/

Шероховатость вала 6,3.

Шероховатость корпуса водила 6,3.

Шероховатость звездочки 6,3.

? Расчет допусков для вала:

Допуск цилиндричности поверхностей А, Б, В, Г; где t - допуск размера посадочной поверхности (рис.27., чертеж КМР 530 01.00.001). Расчет цилиндричности по формуле

То ? 0,3 · t = 0,3 · 13 = 3,9 ? 4 мм = 0,004 м. (49) /30/

Рис. 27.

Допуск соосности То поверхностей А и В (см. рис. 27., чертеж КМР 530 01.00.001). Расчет соосности. Расчет проведен по таблице /30/, d = 16; степень точности 5.

Т ? 48/n = 48/n = 48/1000 = 0,048 мм. (50)

Расчет перпендикулярности. Расчет проведен по таблице /30/, d0 = 8.

Т ? dб = l/d = 6/8 = 0,75 (51)

Допуск параллельности Т// и симметричности Т.^. шпоночных пазов (рис.28., чертеж КМР 530 01.00.001). Расчет проведен по таблице /30/.

Т// ? 0,6t = 0,6 · 0,043 = 0,258 мм, (принимаем Т// = 0,025 мм). (52)

Т.^. = 4t = 4 · 0,043 = 0,172 мм, (принимаем Т.^. = 0,2 мм). (53)



Рис. 28.

? Расчет допусков для корпуса водила:

Допуск цилиндричности То посадочной поверхности А (см. рис. 29., чертеж КМР 530 01.03.001). Расчет проведен по таблице /30/.

То ? 0,3 · t = 0,3 · 0,025 = 0,075 мм, (принимаем То = 0,08 мм). (54)

Рис. 29.

Допуск соосности наружной поверхности Е колеса относительно оси не задаем т. к. n ‹ 1000 мин-1 (см. рис. 29., чертеж КМР 530 01.03.001).

? Расчет допусков для звездочки:

Допуск параллельности поверхности Б относительно поверхности В задают в зависимости от размера, (рис. 30., чертеж КМР 530 01.02.001). Расчет проведен по таблице /30/.

Т// = 0,02 мм, (принимаем Т// = 0,02 мм).

Рис. 30.

Допуск соосности То поверхности Е относительно А задают на диаметре, (см. рис. 30., чертеж КМР 530 01.02.001).

То = 0,6 мм. Принимаем То = 0,06 мм.

10. Функциональная схема автоматизации машины для резки яблок и выемки сердцевины

10.1 Общая характеристика условий работы автоматической системы

Под автоматизацией понимают применение приборов, устройств и управляющих машин, которые осуществляет управление и регулирование производственными процессами по заранее заданной программе. Одним из путей повышение эффективности АСУ решение задач по оптимизации использование материальных, финансовых, трудовых ресурсов, производственных мощностей.

Проблема построения регуляторов (управляющих устройств) занимает одно из центральных мест при создании систем автоматического управления (САУ), которые широко применяются практически во всех сферах производства и техники - в машиностроении, электронной промышленности, робототехнике и др. Использование современных технологий, стремление обеспечить высокую эффективность производства, экономию ресурсов и требуемый уровень качества выпускаемой продукции постоянно выдвигают новые требования к автоматизации, обуславливают необходимость совершенствования автоматических систем, поиска новых принципов и методов управления.