2. Специальные

1. 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.

2. 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.

3. 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);

4. 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).

5. Основные определения и показатели надежности и качества конструкции машин Основные определения и показатели надежности установлены стандартом «Надежность в технике. Термины.» (ГОСТ 13377-67), который введен в действие с 01.07.1968 г. В приложении к стандарту даны уравнения для определения численных значений показателей надежности.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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

10. 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 15467-70 под качеством промышленной продукции понимают совокупность ее свойств, обуславливающим ее пригодность, удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

11. 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

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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 Qminособо 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 .

17. 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.