2. Структура машин та призначення їх елементів
Для вивчення різних машин необхідно знати їх структуру та функціональне призначення окремих елементів. Сучасна машина складається головним образом з живильних пристроїв, виконуючих механізмів з робочими органами, привідного механізму, а також пристроїв для управління, регулювання та блокування.
Живильний пристрій призначено для безперервної або періодичної подачі вихідного продукту або сировини в машину. Одночасно цей пристрій може забезпечувати кількісне дозування по масі (вазі) або об’єму вихідного продукту або сировини, які подаються в залежності від вимог технологічного процесу.
Виконуючий механізм призначено для передачі руху робочім органам машини. Він включає відома ланка, з яким з’єднані робочі органи, та ведуча ланка, яке зв’язано з привідним механізмом.
Робочі органи машини безпосередньо діють на продукт, який обробляється (вихідний, проміжний або кінцевий) згідно заданому технологічному процесу. В багатьох випадках цей процес в машині виконується декількома робочими органами, кожний з яких виконує визначену операцію. Такі машини називаються складними. Машини з одним робочім органом називаються простими.
Виконуючі механізми характеризуються умовами роботи робочих органів. існують механізми безперервної роботи; їх органи знаходяться у безпосередньому контакті з продуктами, які обробляються в продовж всього циклу руху механізму. Відомі також механізми безперервної роботи, робочі органи яких знаходяться в контакті з продуктом який обробляється лише на протязі частини циклу руху механізму (робоче переміщення); інший час робочі органи такого механізму знаходяться в неробочому положенні (холосте переміщення).
Сучасні машини харчових виробництв приводяться в рух головним образом індивідуальними електродвигунами.
Крім перерахованих механізмів, сучасні машини мають ряд додаткових пристроїв для регулювання та наладки роботи машини, управління, пуску, зупинки, контролю, захисту та блокування.
Пристрої захисту та блокування повинні попереджувати невірні або несвоєчасні вмикання або вимикання окремих частин машини та захищати їх від поломки при аварії спряжених механізмів або машин.
Структурний аналіз кожної машини дозволяє побудувати її технологічну та кінематичну схеми, а також визначити динамічні умови роботи всіх механізмів, вузлів та деталей, що необхідно для розрахунку та конструювання машин.
3. Класифікація машин
Технологічне обладнання призначено для виконання окремих операцій при переробці зерна в готову продукцію. При сучасній різноманітності харчових виробництв обладнання, яке використовується також дуже різноманітне. Це обладнання можна класифікувати за загальними ознаками:
1) характером (способом) дії на продукт, який обробляється;
2) структурою робочого циклу;
3) ступенем механізації та автоматизації;
4) принципом взаємозв’язку у виробничому потоці;
5) функціональною ознакою.
В залежності від способу дії на продукт, який обробляється технологічне обладнання поділяють на апарати та машини.
Апаратами називають обладнання, яке використовується для зміни фізичних, хімічних властивостей продукту, який обробляється або його агрегатного стану. Іншими словами, в апаратах змінюється якість продукту, який обробляється шляхом теплового, фізико-хімічного, біохімічного, електричного або якої-небудь іншої дії. Для апаратів характерна обмеженість робочого об’єму (робочої камери), зазвичай ізольованого від навколишнього середовища. Прикладом апаратів можуть слугувати кондиціонери, які використовуються для термічної обробки зерна, і т.д.
В апаратах, як правило, відсутні спеціальні рухливі робочі органи, які безпосередньо діють на масу продукту та змінюють його фізичні властивості. В окремих апаратах можуть бути рухливі механічні робочі органи, але вони виконують допоміжні функції, які зв’язані з інтенсифікацією процесу обробки продукту (наприклад, змішування, переміщення продукту вздовж апарату і т.д.) та не впливають на зміну його якості.
В машинах продукт обробляється спеціальними пристроями, які отримали назву робочих органів, які безпосередньо діють на продукт, змінюючи його форму, розміри, положення у просторі або механічні характеристики. Більшість операцій технологічного процесу на зернопереробних підприємствах здійснюють машини (здрібнення, розділення продукту на фракції та ін.).
В деяких випадках технологічне обладнання – це комбінація машини та апарата, в котрій присутні механічне, фізико-хімічне, теплове та інші види дій.
По структурі робочого циклу розрізняють машини періодичної та безперервної дії.
В машинах періодичної дії продукт, який обробляється піддається дії на протязі визначеного періоду часу, потім готовий продукт виводиться з машини. Після цього процес поновлюється, повторюючись циклічно. Режим роботи робочих органів таких машин за час циклу безперервно змінюється.
В машинах безперервної дії існує установлений у часі робочий процес: завантаження вихідного продукту та вивантаження готової продукції проводяться одночасно. Робочі органи таких машин роблять у стабільних умовах.
Таким чином, однорідні за призначенням органи та елементи машин періодичної дії потребують різного підходу до їх розрахунку та конструюванню.
За ступенем механізації та автоматизації операцій розрізняють машини: неавтоматичної дії, полу автоматичні та автоматичні.
В машинах неавтоматичної дії допоміжні операції (завантаження, вивантаження, переміщення, контроль) та деякі технологічні операції виконуються при безпосередній дії людини на предмет праці. В таких машинах механізми лише полегшують працю людини, але не виключають її.
В напівавтоматичних машинах всі основні технологічні операції та процеси виконуються машиною, ручними залишаються лише деякі транспортні, контрольні та інші допоміжні операції.
В автоматичних машинах технологічні процеси, а також всі допоміжні операції, включаючи транспортні та контрольні, виконуються машиною.
Особливість машин напівавтоматів та автоматів – наявність, крім звичайних механізмів та пристроїв, спеціальних механізмів та пристроїв, які забезпечують автоматичну дію машин.
В процесі постійного розвитку харчової промисловості всі машини послідовно замінюються на напівавтоматичні або повністю автоматичні.
По принципу сумісності у виробничому потоці розрізняють наступні машини: окремі, агрегатні або комплексні, комбіновані, а також автоматичну систему машин.
Якщо робочі органи машини виконують різні процеси та операції, зв’язані певною послідовністю, то така машина є агрегатною або комплексною. Подібні машини забезпечують прискорення процесів, економію праці та виробничих площ, зменшення втрат, зниження використання енергії та зменшення експлуатаційних витрат.
Більш досконалі у порівнянні з агрегатними (комплексними) комбіновані машини, які виконують певний закінчений цикл операцій та процесів.
Послідовний розвиток виробництва приводить до переходу від машин, які виконують окремі операції, від агрегатних та комбінованих машин до автоматичної системи машин та безперервному виробничому потоку.
За функціональною ознакою все технологічне обладнання, яке використовується у харчових виробництвах, можна розділити на групи, які об’єднують принципово однакові машини (апарати) та автомати за їх дією на продукт та конструктивним рішенням. Зокрема, технологічне обладнання для переробки зерна у продовольчі та кормові продукти об’єднує наступні групи машин та апаратів:
1) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури шириною та товщиною;
2) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури за аеродинамічними властивостями;
3) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури шириною, товщиною та аеродинамічними властивостями;
4) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури довжиною;
5) машини для видалення домішок, які відрізняються від зерен основної культури сукупністю різних фізичних властивостей;
6) машини для сухої обробки поверхні зерна;
7) машини для обробки зерна водою;
8) апарати для обробки зерна теплом;
9) машини і агрегати для дозування та змішування зернових і рідких продуктів;
10) магнітні сепаратори для виділення металомагнітних домішок;
11) машини для здрібнення зерна;
12) машини для сортування продуктів здрібнення зерна;
13) машини для сортування (збагачення) проміжних продуктів здрібнення зерна;
14) машини для відділення часток ендосперму, які залишилися від оболонок;
15) машини для лущення зерна круп’яних культур, шліфування та полірування ядра;
16) машини і апарати для сортування продуктів лущення зерна круп’яних культур;
17) машини для пресування та гранулювання комбікормів;
18) ваговимірювальні установки.
4. Основні вимоги до машин та апаратів
зернопереробних підприємств
Будь яке технологічне обладнання, в тому числі і обладнання зернопереробних підприємств, повинно забезпечувати якісне виконання операцій технологічного процесу з найменшими витратами енергії на одиницю продукції, що випускається при максимальній продуктивності. Машини та апарати повинні мати високу техніко-економічну ефективність, обумовлену наступними параметрами, які відносяться до потужності машини: площею, яка займається, витратами електроенергії, води, пару, вартістю виготовлення, монтажем, ремонтом та експлуатацією обладнання. Під площею, яка займається розуміють не тільки площу зайняту самою машиною, але й площу, яку необхідно тримати вільною для технічної експлуатації машини.