Техническое переоснащение пастеризационно-охладительной установки для кисломолочных продуктов производительностью 4500 тыс. л / ч.

Состав чертежей

1. Чертеж сборочный барабана А1
2. Рабочий чертеж детали вал А3
3. Чертеж общего вида пастеризационно-охлаждающей установки для кисломолочных продуктов производительностью 4500 тыс. л/час А1
4. Основа барабана А3
5. Днище, рабочий чертеж А3
6. Технология изготовления основания барабана

Описание

Представленная дипломная работа подразумевает техническое переоснащение пастеризационно-охлаждающей установки для кисломолочных продуктов производительностью 4500 тыс. л/час. Суть переоснащения заключается в изменении устаревшего сепаратора ОМА-3М – очистителя тарельчатого типа с ручной периодической выгрузкой осадка из барабана в сепаратор более поздней марки ОЦМ-5 с автоматической непрерывной выгрузкой осадка из барабана и заменой пастеризационно-охладительной установки.

Это изменение будет способствовать усовершенствованию технологической линии, а это дает возможность уменьшить время выгрузки, а также физическую работу сотрудников, время на обслуживание оборудования, материальные затраты, уменьшится количество оборудования, включенное в данную установку, что обеспечит автоматизацию всей линии

В дипломном проекте было дано технико-экономическое обоснование замены пастеризационно-охладительной установки, рассмотрено строение и основной принцип работы. Проведен сравнительный анализ существующего оборудования.

         Выполнено общее описание строения и работы пастеризационно-охладительной установки ОПЛ-5 в линии выработки кисломолочных продуктов.

         Дано технико-экономическое обоснование переоснащения линии ПОУ для выработки кисломолочных продуктов. Построена схема технологической линии производства кефира.

         Осуществлен выбор основных конструкционных материалов.

         В расчетной части дипломного проекта на основании представленных исходных данных был выполнен расчет сепаратора. Приведены технологический и энергетический расчеты. Определены корпус и крышка барабана сепаратора, соединительное кольцо, резьбовое соединение и вертикальный вал.

         Рассмотрена технология машинооборудования. Осуществлен выбор детали и обоснование выбора материала. Проведена проверка барабана на соответствие условиям взаимозаменяемости, надежности и долговечности. Разработан рабочий чертеж и технологический процесс изготовления детали. Выполнен расчет припусков и режимов резания.

         Рассмотрены монтаж, эксплуатация и ремонт. Разработаны основные требования к месту установки. Описаны порядок установления линии, санитарная обработка и порядок её проведения.

         Изучены основные вопросы охраны труда и окружающей среды. Описаны микроклиматические условия, вибрация, шум и освещение производственных помещений. Разработаны основные правила техники безопасности при обслуживании.

         В графической части дипломного проекта были выполнены чертежи барабана, вала, днища и технологии изготовления основания барабана. 

Дипломний проект на тему: «Технічне переоснащення пастеризаційно-охолоджувальної установки для кисломолочних продуктів продуктивністю 4500 тис. л/год.».

Суть переоснащення полягає у зміні застарілого сепаратора ОМА-3М – очисника  тарілчастого типу з ручним періодичним вивантаженням осаду із барабана на сепаратор більш новішої марки ОЦМ-5 з автоматичним безперервним вивантаженням осаду із барабана і заміною пастеризаційно-охолоджувальної установки.

Ця зміна сприятиме удосконаленню технологічної лінії, а це дає змогу зменшити час вивантаження, а також  фізичну роботу працівників, час на обслуговування обладнання, матеріальні затрати, зменшиться кількість обладнання, що включене в дану установку, що забезпечить автоматизацію всіє лінії. У представленому дипломному проекті розроблено наступне:

• Дано техніко-економічне обґрунтування заміни пастеризаційно-охолоджувальної установки;
• Описано будову та принцип роботи лінії по обробці молока;
• Розроблена технологічна схема виготовлення деталі(Основа барабана).
• Впорядковані правила ремонту, монтажу та експлуатації обладнання, яке включено в даний дипломний проект;
• Розроблено функціональну схему автоматизації роботи лінії;
• Представлено заходи по охороні праці та навколишнього середовища;
• Розраховано основні параметри сепаратора та іншого обладнання, яке використовується в даній лінії;

 

1. Будова та принцип роботи обладнання. Порівняльний аналіз існуючого обладнання

На сьогодні наша промисловість випускає саморозвантажуючі сепаратори: для сепарування молока(ОСН-С); для очищення молока від сторонніх домішок (ОЦМ-Б, ОЦМ-10, ОЦМ-25, ОМЕ-С); для виготовлення сиворотки (ОТС).

Сепаратор ОМА-3М – очисник  тарілчастого типу з ручним періодичним вивантаженням осаду із барабана. Виготовляється в напівзакритому виконанні.

Сепаратор призначений для безперервного очищення молока  від сторонніх домішок, мікрофлори та білкового слизу. Тривалість безперервної роботи його складає 1.5- 2 години, прицьому ця тривалість залежить від степеня забрудненості початкового молока.

До складу сепаратора входять наступні основні вузли: станина з приводним механізмом, барабан, приймально-відвідний пристрій.

     Рис.1 Загальний вигляд

сепаратора ОМА-3М.

     Станина сепаратора складається із двох частин: чаші 6 (див. рис. 1) і корпуса 7, у якім розміщений приводний механізм.

Внутрішня частина корпуса є масляною ванною для змащення частин механізму з покажчиком рівня мастила 11 і пробками для отворів заливання 14 і зливання 10 мастила. У чаші станини розміщені барабан 3, два гальма 4, два гвинти 15 із притискувальними планками 16.

   Приводний механізм складається з вертикального вала 8 з нижньою опорою 9 і верхньою опорою 5, горизонтального вала 12. Барабан зверху закритий ковпаком 2, на якому закріплено  приймально-відвідний пристрій 1.Для контролю частоти обертання барабана в кришці станини встановлений тахометр 13, який одержує обертання від горизонтального вала.

Два гальма 4, що служать для зупинки барабана, встановлені в чаші станини. Нижня опора веретена 9 складається із радіально – опорного шарикопідшипника та пружини. Для регулювання положення барабана по  висоті передбачені регулюючі шайби. Верхній кінець веретена  утримується в пружній плаваючій опорі горлового підшипника за допомогою шести циліндричних гвинтових пружин, розташованих симетрично і радіально в гніздах корпуса - головної деталі горлової опори. У верхній частині станини (чаші) встановлений барабан.

Рис.2 Барабан сепаратора моло- коочисника ОМА-3М.

Барабан (рис.2) сепаратора ОМА-3М має 60 тарілок з відстанню між ними 1,5 мм. Обсяг грязьового простору 14300 см3. По пристрою він подібний з барабаном сепаратора ОМЕ. Деталі барабана між собою строго зафіксовані. Основа барабана 10 з тарілкотримачем 7 зафіксовані штифтом 9. Тарілки 5 пакета укладаються в певному положенні по ребрах тарілкотримача. Кришка барабана встановлюється в основу на шпонку 12. Верхня кришка 1 зафіксована штифтом 13. Герметичне з'єднання деталей барабана досягається ущільнювальними кільцями 3 і 8 при кріпленні кришок гайками 2 і 11, які загвинчуються до встановлених знаків.

      Приймально-відвідний пристрій (рис.3) складається із трубки 7, на яку одягнено диск напору 11, приймача молока 6 і фланця 9. Усі ці частини закріплені гайкою 2 і спеціальною гайкою 1. Ущільнення між ними досягається стиском ущільнювальних прокладок 5 і 8. До патрубка приймача молока приєднані манометр 12 і трійник 13 із краником 19 для відбору проб.

У трійнику змонтований регулюючий вентиль, який складається із поршня 14,

Рис.3 Приймально-відвідний пристрій сепаратора ОМА-3М.      

               шпинделя 15, різьбової втулки 17, закріпленої в трійнику гайкою 16. При обертанні шпинделя 15 за рукоятку 18 шпиндель переміщується в різьбовій втулці й захоплює за собою поршень, закриваючи або відкриваючи прохідний отвір для молока. Ущільнення між поршнем і трійником забезпечується ущільнювальними кільцями 20.

      Процес очищення молока як і молокоочисників з ручним вивантаженням осаду другої продуктивності, заснований  на принципі тонкошарової сепарації під дією сили.

      Молоко, що підлягає очищенню, по центральній трубці поступає у внутрішню порожнину тарілкотримача. Закрите введення оберігає молоко від попадання сторонньої мікрофлори з навколишнього середовища (повітря). Через щілину, що утворюється між тарілкотримачем і підставою барабана, молоко під дією відцентрової сили відкидається до стінок корпусу барабана. Тут найбільш важкі і крупні частки осідають на стінці корпусу, а молоко разом з найдрібнішими частками поступає в пакет конічних тарілок. У просторі між тарілками молоко очищається від зважених часток.

      Очищене молоко під тиском порцій, що знову поступають, проходить до центру і піднімається по каналах тарілкотримача в камеру напірного диска. Нерухомий напірний диск захоплює рідину, що обертається, і під тиском виводить її з барабана у відвідну комунікацію.

      Тиск молока, що виходить з барабана сепаратора, забезпечує подачу його і подолання опорів в пастеризаторі без насоса. Чим довше працює сепаратор, тим більше заповнюється грязьовий простір, тому якість очищення з часом погіршується.

Сепаратор-молокоочистник ОЦМ-5 ( рис.4 ). Конструкція його розроблена ВНІЕКІПродмашем за участю ВНІМІ. Це перший вітчизняний сепаратор для очищення молока. Продуктивність сепаратора-молокоочисника ОЦМ-5 – 5000 л/год.

Сепаратор – молокоочисник ОЦМ-5 складається із станини, приводного механізму, гальмівного пристрою, барабана, приймально-відвідних пристроїв. Крім того, передбачені системи управління вивантаженням осаду, пульт керування і контрольно-вимірювальні прибори. Станина являє собою чугунну відливку, в якій монтуються всі основні вузли привода: вертикальний і горизонтальний вал, тахометр 5, гальмо і т.д. В верхній частині станини кріпиться приймальник осаду 8.

Внутрішня порожнина станини представляє собою масляну ванну для змащування приводного механізму. Над зливним отвором розташований покажчик рівня мастила.

Приводний механізм призначений для обертання барабану. В нього входять: електродвигун, фрикційно - центробіжна муфта, горизонтальний і вертикальний вали.

Барабан сепаратора-молокоочисника ОЦМ-5 являється головним робочим вузлом і призначений для очистки молока від різноманітних домішок. Барабан складається із корпуса, поршня, тарілкотримача, пакету тарілок, кришки, великого затяжного кільця і клапанного механізму.

Комунікація призначена для підводу і відводу молока. Підвідна магістраль включає в себе центральну трубу з різьбою в верхній частині. Відвідна магістраль складається з напірного диска, встановленого на центральній трубі, приймальника очищеного молока, з'єднаного з патрубком, на якому змонтовано манометр для контролю тиску і регулюючий вентиль.

Приймальник осаду з кришкою слугує для збору і відводу із сепаратора осаду. Він представляє собою конструкцію із нержавіючої сталі.

Порівняльний аналіз

Порівняємо сепаратор-молокоочисник ОМА-3М з ручним періодичним вивантаженням осаду із сепаратором-молокоочисником ОЦМ-5 з автоматичним періодичним вивантаженням осаду з барабана.

Сепаратор-молокоочисник ОМА-3М призначений для очищення молока  від сторонніх домішок, мікрофлори та білкового слизу.

 До складу сепаратора входять наступні основні вузли: станина з приводним механізмом, барабан, приймально-відвідний пристрій.

     Процес очистки молока у молокоочисників з ручним вивантаженням осаду заснований  на принципі тонкошарової сепарації під дією сили.

      Молоко подається в барабан по центральній трубці, проходить по каналам тарілкотримача в отвори пакету тарілок і розподіляється тонкими шарами між тарілками. В між тарілковому просторі барабана плазма, сторонні домішки, як більш важка частина молока, рухається до периферії, знаходячись в відцентровому полі молоко під дією доцентрового прискорення рухаються до осі обертання.

Очищене молоко  на зовнішній поверхні тарілок рухається по тарілкам до центру барабана. В результаті постійного притоку молока і дії відцентрової сили потоки очищеного молока рухаються безперервно, піднімаючись до верхньої частини барабана, і виходять з нього через відвідні пристрої і безперервно відводиться. А плазма, бруд, сторонні домішки видаляються з периферії під час розборки сепаратора.

Сепаратор ОЦМ-5 призначений для безперервної очистки молока від сторонніх сумішей при центробіжному періодичному вивантаженні осаду.

Його встановлюють в автоматизованих пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках.

Застосування їх дозволяє здійснити циркуляційну безрозбірну мийку всього обладнання установки.

Сепаратор ОМА-3М відрізняється від сепартора ОЦМ-5 будовою і пристроєм барабана, приймально-відвідним пристроєм, а також загальною будовою сепаратора. Сепаратор – молокоочисник ОЦМ-5 складається із станини, приводного механізму, гальмівного пристрою, барабана, приймально-відвідних пристроїв. Крім того, передбачені системи управління вивантаженням осаду, пульт керування і контрольно-вимірювальні прибори.

Як ми бачимо обидва сепаратори-молокоочисники призначенні для очищення молока від сторонніх  домішок. Сепаратор ОЦМ-5 набагато кращий за ОМА-3М, оскільки має автоматичне вивантаження осаду, а це дає змогу зменшити час вивантаження, а також  фізичну роботу працівників. Сепаратор ОЦМ-5 встановлюють в автоматизованих пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках, що дає змогу здійснити циркуляційну безрозбірну мийку всього обладнання установки.

Технічна характеристика сепаратора ОМА-3М:

 

Пластинчасті пастеризатори є комбінованими пластинчастими апаратами, що складаються з окремих секцій. Залежно від компоновки в установках можна виконувати різні процеси теплової обробки -- нагрівання, пастеризацію, охолоджування, рекуперацію (використовування теплоти нагрітого пастеризованого продукту в спеціальній секції апарату).

У молочній галузі велике поширення також набули пластинчасті пастеризація-охолоджувальні установки. Пластинчаста пастеризаційно-охолрджувальна установка ОКЛ призначена для швидкого нагріву молока в тонкому шарі і закритому потоці і подальшого охолоджування його при короткочасній витримці. Установка складається з пластинчастого апарату, зрівняльного бака з пристроєм клапанно-поплавця, стабілізатора потоку, бойлера з інжектором пари, сепаратора-молокоочисника, відцентрових насосів для молока і гарячої води, трубопроводів з регулюючими клапанами, пульта управління, автоматичних клапанів і витримувача.

Основне обладнання -- пластинчастий апарат, в якому здійснюються нагрів, пастеризація і охолоджування молока. Апарати продуктивністю до 10 000 л/год мають односторонні секції по відношенню до стійки, апарати продуктивністю понад 10 000 л/год -- двосторонні.

Теплообмінні пластини розміщені в секціях апаратів згідно схемі компоновки і розділені на пакети -- групи пластин з однаковим напрямом потоку рідини. На кожній пластині вибитий порядковий номер, що спрощує їх збірку в пакети по схемі компоновки пластин. Теплообмінні секції розділені спеціальними розподільними плитами з штуцерами для введення і виведення рідин. Пластинчасті апарати мають три секції: регенерації, пастеризації і охолоджування. Теплообмінна пластина, що використовується має сітчасто-потоковий тип і володіє вищими теплотехнічними показниками в порівнянні з раніше використовуваними пластинами стрічково-потокового типу.

Пластинчастий апарат складається з чавунної литої стійки із закріпленими на ній двома сталевими штангами. До верхньої штанги підвішують теплообмінні пластини, розділові і натискові плити, а нижня служить направляючою. Стійка і натискові плити забезпечені штуцерами для введення і виведення молока і робочих рідин. На незакріплених кінцях штанг є різьба для гайок, якими за допомогою затискних пристроїв притискують пластини теплообмінних секцій, створюючи необхідну герметичність. Необхідний ступінь стиснення теплообмінних секцій контролюється по показнику стрілок на табличках, укріплених на штангах. Апарат встановлюють на підлозі виробничого приміщення на регульованих по висоті опорах.

Зрівняльний бак має загальну для всіх установок конструкцію і складається з циліндричної ємності з днищем і знімною кришкою та пристрою клапанно-поплавця. За допомогою останнього в баку підтримуються рівень молока, що подається насосом в апарат, а отже, і постійний гідростатичний натиск, необхідний для рівномірної роботи насоса. Через клапан усередині бака молоко подається в апарат. Всі деталі бака виготовлені з нержавіючої сталі. Бак монтується на опорах. На молокопроводі в місці виходу молока з секції пастеризації встановлюють автоматичний клапан для відведення недопастерізованого молока на повторну теплову обробку. Одночасно спрацьовує другий автоматичний клапан, розташований після апарату, і відключає подачу сирого молока. Клапан складається з автоматичного терморегулятора, що спрацьовує при температурі молока нижче заданої, та виконавчого механізму. Довжина клапана 180 мм, ширина 92, висота 510 мм, маса 9,26 кг.

Стабілізатор потоку служить для забезпечення рівномірності подачі молока в апарат. Стабілізатор потоку складається з корпусу з перехідною втулкою і накидною гайкою для приєднання до молокопроводу, направляючої з регулюючими вікнами, штока, укріпленого в циліндрі, віночка і кільця ущільнювача. Стабілізатор приєднаний до трубопроводу накидними гайками.2.Опис будови і роботи пастеризаційно-охолоджувальної установки ОПЛ-5 в лінії вироблення кисломолочних продуктів

      Установка ОПЛ-5 призначена для швидкої тонкошарової пастеризації молока в закритому потоці з подальшим охолоджуванням. Вона працює при автоматичному регулюванні технологічного процесу, що унеможливлює виходу з апарату недопастеризованого молока (малюнок 1).

Принцип роботи установки

       Сире молоко поступає в бак балансування, забезпечений поплавцевим клапаном для підтримки постійного рівня молока. З бака молоко поступає в насос, який подає його в регулювальник потоку відповідної продуктивності (5000 л/ч). Потім під тиском воно входить в секцію регенерації, де прогрівається пастеризованим молоком, що рухається з протилежного боку пластини. Підігріте молоко з секції регенерації поступає в один з двох сепараторів-молокоочисників, що працюють по черзі, де під дією відцентрової сили зважені частки разом із слизом молока залишаються на стінках барабана. Очищене молоко під тиском, створюваним сепаратором (2-3 атм.), подається в гомогенізатор, а з нього молоко поступає в секцію регенерації теплообмінника, де нагрівається до заданої температури і прямує у витримувач, потім повертається в секцію регенерації теплообмінника, проходить її, віддаючи тепло через стінку пластини зустрічному потоку молока, частково охолоджується і приходить в секцію охолоджування, де температура його знижується до заданої. При роботі установки ОПЛ-5 в секцію пастеризації насосом (3К-9) подається теплоносій – гаряча вода з бойлера, що обігрівається парою. У секцію охолоджування подається холодоносій – крижана вода.

       Контроль і регулювання технологічного процесу обробки молока в установці ОПЛ-5 здійснюються автоматично.

Якщо під час роботи установки температура пастеризації знижується, то перепускний клапан автоматично повертає недопастеризоване молоко в балансувальний бачок.

Малюнок 1. Пастеризаційно-охолоджувальна установка ОПЛ-5:Пластинчастий пастеризатор: має головну передню стійку і допоміжну задню стійку, в яких закріплені кінці верхніх та нижніх горизонтальних штанг (малюнок 2). Верхня призначена для підвіски теплообмінних пластин. По периферії кожної пластини в спеціальній канавці укладена велика гумова прокладка, що герметично ущільнює канал.

       Пластини мають отвори з невеликими кільцевими гумовими прокладками. Після збірки пластин в апараті утворюються дві ізольовані системи каналів, по яких переміщуються молоко і рідина, що охолоджує.     Пластинчастий апарат забезпечений теплообмінними пластинами з нержавіючої сталі, розбитими на ряд секцій. Секції відокремлені один від одного спеціальними проміжними плитами, що мають по кутах штуцера для підведення і відведення рідин. На пластині вибиті порядкові номери, ті ж номери вказані на схемі компоновки пластин.

        В установках великої продуктивності пластинчасті апарати мають двостороннє розташування секцій по відношенню до головної стійки.

Малюнок 2. Пластинчастий пастеризатор:

1 – затискний пристрій;

2 – нажимні плити;

3 – перша секція рекуперації;

4 – штуцер для виведення молока з секції рекуперації (3) і подачі його до сепаратора-молокоочисника;

5 – друга секція рекуперації; 

6 – штуцер для введення молока в секцію рекуперації (5) після витримувача;7 – секція пастеризації;

8 – головна стійка;

9 – секція водяного і розсольного охолодження;

10 – штуцер для входу пастеризованого молока;

11 – розпірка;

12 – ніжка;

15 – штуцер для входу молока в секцію рекуперації після відцентрового молокоочисника;

16 – штуцер для виходу гарячої води;

17 - штуцер для виходу холодної води;

18 – штуцер для входу розсолу;19 – штуцер для входу пастеризованого молока в секцію водяного охолодження;

20 – розділові плити;

21 – штуцер для входу сирого молока.

       Пластини притиснуті до стійки за допомогою плити і притискних пристроїв. Міру стискання теплових секцій визначають по таблиці з шкалою, встановленою на верхній і нижній розпірках. Нульове ділення встановлюють по осі болта вертикальної розпірки, воно відповідає мінімальному стискуванню, що забезпечує герметичність.

Сепаратор-молокоочисник ОМА-3М: призначений для очищення молока від сторонніх домішок, мікрофлори і білкового слизу. У комплект установки ОПЛ-5 входять два молокоочисники ОМА-3М. ОМА-3М є тарілчастим сепаратором напівзакритого типа з ручним періодичним вивантаженням осаду. Складається з барабана, що приймально-відвідного пристрою і станини з механізмом приводу (малюнок 3).

Механічні забруднення видаляються шляхом тонкошарової сепарації в швидкообертаючому барабані молокоочисника. Молоко, що підлягає   очищенню, по центральній трубці поступає у внутрішню порожнину тарілкотримача. Закрите введення оберігає молоко від попадання сторонньої мікрофлори з навколишнього повітря. Через щілину, що утворюється між тарілкотримачем і основою барабана, молоко під дією відцентрової сили відкидається до стінок корпусу барабана. Тут найбільш важкі і крупні частки осідають на стінці корпусу, а молоко разом з найдрібнішими частками поступає в пакет конічних тарілок. У просторі між тарілками молоко очищається від зважених часток.

Малюнок 3. Сепаратор-молокоочисник ОМА-3М :1 – манометр з мембранною приставкою;

2 – відвідна комунікація;

3 – гайка для кріплення приймально-відвідного пристрою з кришкою;

4 – живильний патрубок;

5 – напірний диск;

6 – кришка сепаратора;

7 - кришка барабана;

 8 – тарілкотримач;

9 – конічні тарілки;

10 – затяжне кільце барабана;

11 – підстава барабана;

12 – стопор;

13 – станина;

14 – центровані гвинтові пружини горлової опори;

15 – гнізда корпусу;

16 – веретено;

17 – шестерня;

18 – шарикопідшипникі;

19 – пружина підп'ятника;

20 – стакан підп'ятника;

21 – покажчик рівня масла;

22 – гвинтове колесо;

23 – валик тахометра;

24 – гальмо (два);

25 – шламовий простір;

26 – запобіжна гайка.

       Очищене молоко під тиском порцій, що знов поступають, проходить до центру і піднімається по каналах тарілкотримача в камеру напірного диска. Нерухомий напірний диск захоплює рідину, що обертається, і під тиском виводить її з барабана у відвідну комунікацію.

       Тиск молока, що виходить з барабана сепаратора, забезпечує подачу його і подолання опорів в пастеризаторі без насоса. Чим довше працює сепаратор, тим більше заповнюється грязьовий простір, тому якість очищення з часом погіршується. Практично сепаратор нормально працює 1,5-2 години, причому цей термін залежить від міри забрудненості вихідного молока.

Гомогенізатор А1-ОГМ: Гомогенізація – це подрібнення (диспергування) жирових кульок шляхом дії на молоко значних зовнішніх зусиль. В процесі обробки зменшуються розміри жирових кульок і швидкість спливання. Відбувається перерозподіл оболонкової речовини жирової кульки, стабілізується жирова емульсія, і гомогенізуюче молоко не відстоюється.

Малюнок 4. Гомогенізатор А1-ОГМ

1 – електродвигун;

2 – станина;

3 – кривошипно-шатунний механізм; 

4 – плунжерний блок;

5 - манометрична головка; 

6 – гомогенізуюча головка;

7 – система змащування і охолодження.

Принцип дії клапанного гомогенізатора А1-ОГМ

       У циліндрі гомогенізатора на молоко виявляється механічна дія при тиску 15-20 МПа (125-175 атм.). При підйомі клапана, що відкриває вузьку щілину, молоко виходить з циліндра (малюнок 4). Це можливо при досягненні в циліндрі робочого тиску. При проході через вузьку кругову щілину між сідлом і клапаном, швидкість молока зростає від нульової до величини, що перевищує 100 м/с. Тиск в потоці різко падає, і крапля жиру, що потрапила в такий потік, витягується, а потім в результаті дії сил поверхневого натягу подрібнюжться на дрібні крапельки-частки.

Щоб уникнути злипання подрібнених частинок на виході з клапанної щілини застосовують двоступінчату гомогенізацію. На першому рівні створюється тиск, рівний 75% робітника, на другому рівні встановлюється робочий тиск.

       Гомогенізатором являє собою трьохплунжерний насос. Кожен з трьох плунжерів, здійснюючи зворотньо-поступальний рух, всмоктує молоко з приймального каналу, закритого всмоктуючим клапаном, і нагнітає його через нагнітальний клапан в гомогенізуючу головку під тиском 15-20 МПа.

Танк Г6-ОПБ-1000 для витримки пастеризованого молока: в танку для витримування пастеризованого молока продукт нагрівається через теплопередаючу стінку-сорочку від гарячої води, що поступає в неї, або пари, що пропускається через гарячу воду.

       Ємкість складається з корпусу циліндричної форми, теплообмінної сорочки, теплоізоляції і зовнішнього кожуха (малюнок 5). Для її заповнення і спорожнення служить патрубок. Ємкість забезпечена мішалкою пропелерного типа. З теплообмінною сорочкою з'єднується переливна труба і паророзподільна головка, до якої через трубопровід подається пара. Теплоносій видаляється через патрубок в нижній частині з теплообмінної сорочки. Люк для огляду і ремонту робочої поверхні розташований в середній частині. Миючий пристрій, що знаходиться у верхній частині ємкості, є реактивною вертушкою.

Малюнок 5. Танк Г6-ОПБ-1000 для витримки пастеризованого молока:

1 – мішалка;

2 – теплоізоляція;

3 – теплообмінна сорочка; 

4 – внутрішній корпус;

5 – зовнішній корпус;

 6 – пульт керування; 

7 – ніжки;

8 – патрубок наповнення-спорожнення;

9 – пробовідбірний кран;

10 – люк;

11 – привід мішалки.

Шестерінчастий насос НРМ-2 з внутрішнім зачепленням:основні робочі органи – зубчастий ротор і ведена шестерня, розташована ексцентрично подовжній осі насоса. Частина її зубів входить в зачеплення із зубами ротора. Шестерня вільно посаджена на палець, забезпечений втулкою.

       Корпус насоса з одного боку закріплений на кронштейні гайкою, з іншої – закритий кришкою, яка кріпиться до корпусу чотирма шпильками. На внутрішній стороні кришки є серповидний виступ для запобігання зворотному просочуванню рідини з нагнітального боку на всмоктуючий, що є замикаючою поверхнею перенесення порцій продукту. У кришці є пази, в яких розташовані шпильки. Пази дозволяють повертати кришку на певний кут довкола своєї осі а, отже, змінювати положення зубів шестерні, що знаходяться в зачепленні із зубцями ротора, відносно вхідного отвору. При цьому змінюється подача насоса. На кришці нанесені штрихи, відповідні певній годинній подачі насоса. Таким чином, поворот кришки дозволяє регулювати подачу насоса в межах 0,25-2,0 м3/год.

Між кришкою і корпусом розміщені прокладки ущільнювачів з картону завтовшки 0,2 мм, за допомогою яких регулюється необхідний зазор між торцем ротора і кришкою (малюнок 6).

       Отвір для введення рідини розташований збоку, для виведення – зверху, обидва закінчуються патрубками з муфтами для кріплення молочних трубопроводів. У разі потреби корпус з патрубками може бути повернений в потрібне положення. При подачі рідини в робочу камеру через нагнітальний патрубок необхідно змінити напрям обертання ротора.

       Довжина валу електродвигуна збільшена за допомогою наконечника, який через сальникове ущільнення входить в корпус насоса. Ущільнення сальникового набивання здійснюється гайкою і нажимною втулкою. Як сальникове набивання використовують бавовняний шнур діаметром 5 мм, просочений тваринним жиром.

       Принцип роботи насоса 

Перекачуваний продукт самопливом поступає в робочу камеру і заповнює западини між зубами ротора і шестерні. Обертаючись, зуби переносять перекачуваний продукт уздовж серповидного виступу, а потім починають входити в зачеплення. При цьому продукт витісняється із западин і поступає в нагнітальний патрубок.

Малюнок 6. Шестерінчастий насос НРМ-2:

1 – прокладка;

2 – шестерня; 

3 – палець;

4 – втулка;

5 – кришка;

6 – ущільнююче кільце;

7 – гайка кріплення корпусу насоса;

8 – кронштейн;

9 – гайка сальникового ущільнення;

10 – електродвигун;

11 – втулка нажимна;

12 – сальникове ущільнення; 

13 – наконечник валу;

14 – ротор;

15 – корпус насоса;

16 – гайка кріплення кришки;

17 – серповидний виступ.

Танк двостінний ОТК-6 для квашення молока: циліндровий резервуаром з неіржавіючої сталі, закритим привареними сферичними днищами (малюнок 10). Робочий резервуар усередині ізольований. Він поміщений в кожух (сорочку) із сталі завтовшки 8 мм, який служить підставою для кріплення всієї конструкції і арматури танка. До днища кожуха приварені конічні опори. Вгорі робочий резервуар сполучений з кожухом за допомогою фланця, а внизу – за допомогою системи зв'язків.

       По периметру фланця просвердлені отвори на відстані 30 мм. Через отвори поступає вода, яка, омиваючи поверхню резервуару, охолоджує його і стікає до днища, звідки через штуцер вільно зливається з міжстінного простору назад в систему крижаного охолодження

       У танку змонтована мішалка. Її верхні і нижні лопаті сполучені між собою похило розташованими вагами. Мішалка встановлена на упорному шарикопідшипнику, який закріплений в стакані приводу, що знаходиться на верхньому днищі робочого резервуару, приводиться в дію електродвигуном. Всі елементи мішалки роз'ємні, що дозволяє без особливої скрути здійснювати монтаж і збирання.

       У нижній частині циліндра танка розташований люк діаметром 500 мм, що закривається поворотною кришкою, яку укріплюють за допомогою відкидних болтів. Наявність на кришці гумової прокладки дозволяє щільно закривати люк.

Малюнок 7. Танк двостінний ОТК-6 для квашення молока:

1 – стінка внутрішнього резервуару;

2 – стінка кожуха;

3 – хрестоподібна мішалка;

4 – привід мішалки;

5 – люк;

6 – клапан для спуску готового продукту;

7 – штуцер для подачі холодоагента;

8 – штуцер переливної труби;

9 – штуцер миючого пристрою;

10 – пробний кран;

11 – ізоляція танка;

12 – штуцер датчика верхнього рівня;

13 – штуцер для видалення охолоджуючої води.

Відцентровий насос НМУ-6: має корпус у вигляді циліндра, що закривається кришкою (малюнок 8). У внутрішній порожнині корпусу через

отвір проходить вал з насадженою на нього лопаттю. Кришка ущільнена гумовим кільцем і затискними гвинтами. На ній розташований по осі валу всмоктуючий патрубок. По дотичній до циліндра корпусу встановлений нагнітальний патрубок.

       При обертанні валу в камері насоса молоко відкидається лопаттю до периферії камери і під дією відцентрових сил створюється тиск для виводу продукту в нагнітальний патрубок і транспортуванню по молокопроводу.

При цьому в центральній частині камери насоса утворюється розрідження і туди поступає нова порція молока. Потік молока відбувається безперервним шляхом. Повернення молока з порожнини нагнітання в порожнину всмоктування між корпусом і лопаттю запобігається завдяки мінімально можливим зазорам між ними.

       Підведена від електродвигуна до робочого колеса насоса енергія витрачається на подолання гідравлічних опорів усередині самого насоса і на приріст енергії потоку молока. Гідравлічні опори усередині насоса залежать від форми і розташування всмоктуючого і нагнітального патрубків насоса, форми лопатей, зазорів між ними і корпусом, профілю клапанів і чистоти обробки їх поверхонь. Приріст енергії потоку молока в насосі залежить від частоти обертання робочого колеса.

Малюнок 8. Відцентровий насос НМУ-6:

1 – захисний кожух;

2 – фланець;

3 – шпонка;

4 – затискний пристрій;

5 – гайка кріплення кожуха;

6 – обойма;

7 – корпус насоса;

8 – лопать;

9 – гумове кільце;

10 – кришка;

11 – торцеве ущільнення;

12 – торцева шайба;

13 – наконечник валу;

14 – зворотній клапан;

15 – патрубок;

16 – гайка кріплення напірного патрубка

3.Техніко-економічне обґрунтування розробки технічного переоснащення обладнання

ТЕХНОЛОГІЧНА ЛІНІЯ ВИРОБНИЦТВА КЕФІРУ

Опис лінії виробництва кефіру:

Розглянемо основну технологічну схему виробництва кефіру резервуарним способом з охолоджуванням в резервуарах. За цією схемою молоко подається насосами по трубах, а розфасований готовий продукт – внутрізаводським транспортом (ланцюговими і стрічковими транспортерами і так далі).

У теплообмінниках молоко і напої піддають термічній обробці (нагріванню і охолоджуванню) до заданої температури. Від механічних домішок молоко очищається в сепараторах-очисниках в потоці і для здобуття відповідної дисперсності жиру і поліпшення в'язкості напою обробляється в гомогенізаторах.

Напій в резервуарі перемішується приводною мішалкою. Розфасовують напій в плівкову упаковку або картонні пакети на розливних машинах і автоматах.  Контроль технологічного процесу і управління їх автоматизовані.

Нормалізоване по жирності молоко, охолоджене до 4-6 0С, з молокозберігаючого танка В2-ОМГ-10 ємкістю 10 тис. л відцентровим насосом НМУ-6 подається в бачок балансування пастеризаційно- охолоджувальної установки ОПЛ-5 і далі насосом НМУ-6 прямує в I секцію регенерації теплообмінника, звідки підігріте до 30-35 0С поступає в центральну трубку сепаратора-молокоочисника ОМА-3М. Очищене молоко під тиском, створюваним напірним диском сепаратора, поступає в секцію II регенерації теплообмінника, після чого прямує в секцію пастеризації для нагріву до 85 0С і подається в танк Г6-ОПБ-1000, де витримується при цій температурі 5-10 хвилин.

З танка молоко самопливом прямує в гомогенізатор А1-ОГМ, де під тиском 125-175 атм. гомогенізується і поступає в другу секцію теплообмінника для віддачі тепла зустрічному потоку молока.

Малюнок 1. Схема технологічної лінії виробництва кефіру:

Молоко, охолоджене до температури закваски (23-25 0С) поступає в двостінний танк ОТК-6, куди заздалегідь за допомогою насоса НРМ-2 потрапляє закваска. Квашення відбувається до кислотності 85-90 0Т, потім згусток перемішується і тут же охолоджується холодною водою до 20 0С. Надалі згусток залишають в спокої для дозрівання на 6-10 годин. Після закінчення часу дозрівання, перед початком розливу кефір в резервуарі перемішують 2-10 хв. і подають на фасувально-пакувальний автомат М6-ОПЗ-Е для розфасовки. Упакований кефір рекомендується витримувати в холодильній камері перед реалізацією до досягнення ним необхідного показника умовної в'язкості і температури 6 ⁰С.

1 — ємкість для сирого молока; 2 — насоси; 3 — бачок балансування: 4—пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка; 5 — пульт керування; 6 —зворотній клапан; 7 — сепаратор-нормалізатор; 8 — гомогенізатор; 9 — ємкість для витримування молока; 10 — ємкість для кисломолочних напоїв; 11 — змішувач; 12 — заквасочник.

До складу даної лінії (Малюнок 1) входить наступне технологічне устаткування:

- танк молокозберігаючий  В2-ОМГ-10 (ємкістю 10 тис. л кожен);

- насос відцентровий НМУ-6 (продуктивністю 6 тис. л/год.);

- пастеризаційно-охолоджувальна установка ОПЛ-5 (продуктивністю 5 тис. л/год.).

До складу ОПЛ – 5 входять:

- молокоочисник ОМА-3М продуктивністю 5 тис. л/год.;

- гомогенізатор двоступінчатий А1-ОГМ з робочим тиском(до 200 атм. продуктивністю 5 тис. л/година);

- танк Г6-ОПБ-1000 для витримування пастеризованого молока (ємкістю 1 тис. л);

- бак балансування;

- відцентровий насос для молока 36МЦ-10-20Щ;

- бойлер;

- насос для гарячої води 3К-9;

- насос відцентровий 36МЦ-6-12;

- насос-дозатор НРМ-2 для подачі закваски (продуктивністю 250-2000 л/год.);

- змішувач для закваски з кульовим клапаном;

- танк двостінний ОТК-6 для квашення молока (ємкістю 6 тис. л кожен);

- фасувально-пакувальний автомат М6-ОПЗ-Е.

Пастеризація -- теплова обробка молока при температурі 65-98°С. На фермах і комплексах молоко пастеризують тоді, коли господарство доставляє його безпосередньо в магазин або заклади громадського харчування. Молоко також підлягає обов'язковій пастеризації для знезараження його від хвороботворних мікробів на фермах, неблагополучних на інфекційні захворювання -- ящур, бруцельоз, туберкульоз.

На практиці застосовують такі режими пастеризації: моментальний або високотемпературний -- нагрівання до 72-- 76 ° С з витримкою при цій температурі у впродовж 20 сек., тривалий або низькотемпературний -- нагрівання до 63--65 °С з витримкою впродовж 30 хв. Приведені режими пастеризації забезпечують достатньо повне знищення в молоці вегетативних форм бактерій.

З метою підвищення ефективності пастеризації застосовують посилені режими, при яких підвищують температуру нагрівання або подовжують час витримки молока.

При нагріванні в молоці відбуваються деякі зміни. З нього випаровуються гази, внаслідок чого кислотність знижується на 0,5--1 °А. При температурі вище 85 °С частково змінюється казеїн. Але більшому впливу піддається альбумін молока (при 60--65 °С він починає денатуруватися). При пастеризації порушується і сольовий склад молока. Розчинні і фосфорнокислі солі переходять в нерозчинні. Через часткове осадження білків і утворення нерозчинних солей на поверхні пастеризаторів з'являється осад -- молочний камінь. Пастеризоване молоко поволі зсідається сичужним ферментом. Чим вища температура нагрівання, тим гірше осідає молоко.

Це пояснюється випаданням кальцієвих солей. Нагрівання молока викликає руйнування деяких ферментів, зокрема фосфатази і пероксидази. По фосфатазній і пероксидазній пробам оцінюють ступінь пастеризації молока. Вітаміни молока відрізняються стійкістю проти впливу високих температур, особливо якщо молоко нагрівають без доступу кисню, наприклад, в закритих пластинчастих пастеризаторах. Але при кип'ятінні пастеризованого молока кількість вітаміну С та групи В зменшується майже в два рази. В результаті утворення осаду білків, жиру і солей кальцію на стінках посуду - втрачаються поживні речовини. Тому кип'ятити пастеризоване молоко без особливої потреби не бажано.

На ефективність пастеризації впливає також ступінь механічного забруднення молока. При короткочасній пастеризації не всі домішки прогріваються до потрібної температури і бактерії, які знаходяться на їх поверхні, можуть зберегтися. Тому перед пастеризацією необхідно ретельно очистити молоко.

Ефективність пастеризації залежить від конструкції пастеризаторів. Вони повинні відповідати таким вимогам: забезпечувати рівномірність нагрівання молока до потрібної температури; максимально зберігати склад і структуру молока, не допускаючи руйнування вітамінів; легко розбиратися і очищуватись після кожного використовування; бути економічним і малогабаритним, не потребувати великих експлуатаційних витрат; демонтаж пастеризатора повинен здійснюватися легко, щоб можна було перевірити внутрішні деталі без зайвих затрат праці.

Для пастеризації молока і молочних продуктів застосовують ємкісне обладнання періодичної дії, установки на базі пластинчастих і трубчастих апаратів і комбіноване обладнання.

       В проекті використовувались відомі  апаратурно-технологічні схеми, але, щоб дипломний проект був наближений до реального за основу взято схему ділянки технологічної лінії виробництва кефіру, яка в стандартному варіанті має продуктивність 4500 тис. л/ год.  Враховуючи те, що на більшості підприємств обладнання пропрацювало більше 20 років необхідно детально переглянути його фізичний стан, при необхідності замінити його на нові зразки обладнання, а також для зменшення капіталовкладень, проведення капітального ремонту поєднувати з одночасним переоснащенням обладнання.

Крім того останнім часом помітно зменшилось поголів’я худоби, яке забезпечує підприємство сировиною. Тому збільшення продуктивності обладнання немає тієї актуальності, як це було раніше. Тоді цілком допускається зменшення продуктивності обладнання при покращенні інших якісних характеристик. При аналізі однієї вибраної нами апаратурно-технічної схеми вважаю за доцільно виконати переоснащення. Проведемо перекомпонування пакетів секцій установки з максимальним використанням пластин, які зберегли свою високу якість, але при цьому  кількість пакетів буде зменшена за рахунок продуктивності, яка в свою чергу зміниться з 5000   л/год  на 4500 л/год. Також відбулася заміна 2-х сепараторів ОМА-3М з ручним періодичним вивантаженням осаду на сепаратор більш новішої марки ОЦМ-5 з автоматичним періодичним вивантаженням осаду з барабана, що приведе до зменшення підвідних систем та значних матеріальних затрат, часу на обслуговування обладнання, затрати ручної праці, зменшиться площа займаючої території, збільшаться шляхи підходу до даної установки.

За базис оцінки якості економіки наведемо технологічне рішення, ми приймаємо варіант, коли підприємство  купує повністю нову пастеризаційно-охолоджувальну установку , яка коштує 158000грн. Порівняно з чим  витрати на проведення капітального  ремонту значно менші. Вони будуть складати лише ті витрати за кошторисом капітального ремонту, які будуть відповідати заміні гумових ущільнень, оновленню деяких засобів автоматизації та арматури, а також заробітної плати працівників які будуть виконувати цю роботу.

При необхідності всі економічні-показники  можливо розрахувати  відповідно вище приведених міркувань.

 

5.Розрахункова частина

5.1.Розрахунок сепаратора

Вихідні дані:

Продуктивність – 4500 л/год;

Частота обертання барабану – 6500 об/хв;

Максимальний діаметр барабана – 405 мм;

Кількість тарілок – 50 шт;

Діаметр тарілок:

         максимальний – 210 мм;

         мінімальний – 100 мм;

Кут нахилу тарілок – 50⁰;

Потужність електродвигуна – 5,5 кВт;

Габаритні розміри:

         довжина – 1185 мм;

         ширина – 700 мм;

         висота – 1210 мм;

Маса з електродвигуном – 410 кг.

5.1.1.Технологічний розрахунок

Визначаємо мінімальний розмір частинки, використовуючи формулу для визначення продуктивності сепаратора:

,  де ; (1)

температура сепарування.

В нашому випадку температура приймається в межах , тоді маємо:

Розраховуємо значення кутової  швидкості і підставляємо його у формулу визначення мінімального діаметра частинки.

 

Отже робоча формула буде мати вигляд:

Оптимальну відстань між тарілками розраховують за формулою:

Визначаємо розділюючий фактор:

Кількість суспензії, що проходить через міжтарілковий простір визначається за формулою:

Час перебування молока в міжтарілковому просторі:

5.1.2.Енергетичний розрахунок

Загальна витрата потужності:

де М – продуктивність сепаратора, м³/с

         R – відстань від осі обертання до вихідних отворів, м;

          – густина  рідини, кг/м³

          ω – кутова швидкість обертання ротора, 1/c;

          φ – коефіціент що враховує реальну швидкість струменя, φ = 1,0...1,02;

• з протитиском на виході рідкої фракції:

де Р – тиск на виході рідини, створений напірним диском,Па;

η - ККД напірного диску;

         2.Потужність, необхідна для подолання опору тертя ротора об повітря:

де β - емпіричний коефіцієнт;

n – частота обертання барабана, об/хв.;

R – зовнішній радіус барабана, м;

ρ – густина повітря, кг/м³, ;

Н – висота циліндричної частини барабана, м.

          3.Потужність, яка витрачається на подолання тертя в опорах барабана:

  де μ – коефіцієнт тертя, μ=0,3;

         m – маса обертових частин сепаратора, кг;

         d_В – діаметр шийки веретена, м;

         n – частота обертання вала, об/хв.

Загальна потужність:

           4.Потужність двигуна:

Приймаємо двигун потужністю 5,5 кВт.

Час пускового періоду сепаратора:

де J_B – динамічний момент інерції барабана;

k – коефіцієнт використання потужності двигуна в період розгону барабана сепаратора. При муфтах з введеними колодками k = 0.25÷0.3, при муфтах з ведучими колодками k = 0.6÷0.8, при безпосередньому з'єднанні двигуна й сепаратора  k = 0.8÷1.2.

5.1.3 Механічний розрахунок

Корпус барабана

Барабан сепаратора працює на високих обертах. Відцентрові сили, що при цьому виникають викликають високі напруження  у матеріалі з якого виготовлені окремі частини барабана: корпус, кришка, з'єднувальне (затяжне  кільце).

 В цьому випадку найбільше сумарне напруження буде обчислюватись за формулою:

де V – колова швидкість на внутрішньому радіусі стінки корпуса,м/с; V=ω*r_o=680.3·0.216=146,9 м/с

ρ – густина матеріалу, з якого виготовлений корпус;

ρ_р – густина продукту, що сепарується;

а – відношення внутрішнього радіуса стінки корпуса до зовнішнього, а=r_o/R=0.216/0.250=0.864

Товщина стінки корпуса ротора (барабана):

де λ – відношення густини молока до матеріалу корпуса, λ=ρ_р/ρ=1030/8000=0,129

ψ – степінь заповнення барабана рідиною;

σ_о – напруження в стінці, що виникає в наслідок дії відцентрової сили:

Приймаємо h=0.120 м.

Кришка барабана

         Товщину стінки кришки на різній відстані від осі обертання при ψ = 1 визначаємо за формулою:   

де R_x – відстань від осі обертання, на якій визначається товщина кришки.

Приймаємо h=7 мм

З’єднувальне кільце

Повний осьовий тиск рідини на кришку:

де R, r – радіуси кришки, відповідно максимальний і мінімальний.

         Конструктивно прийнявши ширину захвату  і прийнявши розподілене навантаження зосередженим, визначаємо товщину захвату з розрахунку на згин в перерізі А—А :

де е – ширина захвату;

[σ_зг] – допустиме напруження на згин;

R – зовнішній радіус захвату. 

Перевірка на зріз проводиться наступним чином:

         Зовнішній радіус кільця визначаємо з умови міцності на розтяг в перерізі Б—Б:

         Розрахунок розмірів різьбового зачеплення

Оскільки кут підйому гвинтової лінії різьби α незначний, різьбу розглядають як закріплену консольну балку довжиною h, висотою t/2 і шириною 2πr_pz з навантаженням на її кінці. Умова міцності:

         Вважаючи, що все навантаження сприймається одним витком, визначаємо напруження зминання:

Вертикальний вал сепаратора

         Критична швидкість вертикального вала:

де  l – відстань між опорами вала;

L – відстань від центра ваги барабану до нижньої опори;

m – маса барабану;

К – масштаб системи горлової опори. К = 1.5·К₁

                К₁ – навантаження, що викликає деформацію пружини на одиницю довжини:

G – модуль зсуву;

d – діаметр проволоки, з якої виготовлена пружина;

n – число робочих витків пружини.

Критичне число обертів за хвилину:

6. Технологія машинобудування

6.1. Вибір деталі та обґрунтування вибору матеріалу

Технологічне обладнання підприємств харчової промисловості різноманітне і багато деталей і вузлів його контактують з середовищем створеним харчовими  продуктами.

Безпосередня взаємодія з технологічними і харчовими середовищами, довготривала безперервна робота, абразивна дія деяких домішків, агресивний вплив навколишнього середовища, миючих та дезинфікуючих розчинів, підвищена температура, значні перепади тиску, а також інші специфічні умови, визначають особливі вимоги до вибору і призначення конструкційних матеріалів.

Дана деталь відноситься до деталей типу «барабан». Оскільки деталь не піддається впливу різноманітних агресивних середовищ, та уникає безпосереднього контакту з кінцевим продуктом чи сировиною з якої виготовляється виробляємий продукт, то матеріал з якого буде вироблятися барабан, повинен володіти спеціальними якостями такими, наприклад якими володіє нержавіюча сталь, корозостійкістю та іншими. Також враховуючи економічний аспект цього питання матеріал повинен бути відносно недорогим, як для виготовлення даного виробу.

Виходячи з аналізу характеристик середовища в якому працює барабан  та усіх факторів які впливають на роботоспроможність стакану та враховуючи властивості тих чи інших матеріалів для виготовленя даної деталі найкраще підходить конструкційна сталь, а саме сталь 45.      

Зі сталі виготовляють більшість деталей, що несуть ударне навантаження, є елементами трансмісій (вали, шестерні тощо), через те сталь добре працює на розтяг і згин.

 Дана сталь має відносно невелику вартість, досить легко піддається обробці і витримує підвищені температури. Для деталей з конструкційної сталі характерні мала чутливість до впливу зовнішніх концентраторів напружень при циклічних навантаженнях. Важлива конструкційна особливість конструкційної сталі - прийнятне відношення межі текучості до межі міцності на розтяг.

Інші марки сталі не володіють необхідними властивостями тож їх використання не є доцільним.

Таким чином провівши необхідний аналіз можна зробити висновок що саме конструкційна сталь марки сталь 45 є найбільш підходящим матеріалом для виготовленя даного барабану.

6.2. Перевірка  барабану на відповідність умовам взаємозамінності, надійності та довговічності

Аналізуючи роботу машини, та роботу їх основних вузлів та механізмів, деякі  деталі можна згрупувати за призначенням,  характером роботи і формою, та іншими властивостями. Такий підхід дає змогу систематизувати комплектуючі та запасні частини.

Враховуючи потоковий метод виготовлення є сенс замовити готові заготовки на заводі виробнику. Так як приведена конвеєрна система досить розповсюджена, а барабан -  деталь достатньо розповсюджена, то на заводі виробнику заготовлений  запас  аналогічних  деталей, і є можливість замовляти їх у невеликих тиражах.

Проаналізувавши умови роботи барабану з точки зору надійності і зносостійкості, можно зробити висновки, що факторами які впливатимуть на його  роботу будуть місцеві навантаженя. Матеріал з якого виготовлено барабан, а саме  сталь марки  45, не реагує на температурні  коливання, має малу чутливість до впливу зовнішніх концентраторів напружень при циклічних навантаженнях та  прийнятне відношення межі текучості до межі міцності на розтяг.

6.3. Розроблення робочого креслення деталі

З використанням CAD-систем і відповідних стандартів розробляємо робоче креслення деталі.

Після визначення всіх параметрів деталі, вибору матеріалу виготовлення, визначення всіх допусків та посадок приступаємо до виготовлення робочого креслення деталі.

Робоче креслення деталі – це конструкторський документ, який містить зображення деталі, розміри та інші дані, які необхідні для її виготовлення та контролю. Цей документ містить дані про матеріал, технічні вимоги та іншу необхідну інформацію.

Перед початком розробки креслення визначаємо конструкторську програму в якій буде створене креслення та формат. Для виконання застосовуємо програму AUTOCAD або COMPAS; в якості формату вибираємо аркуш формату А1.

Спочатку креслимо рамку в якій буде знаходитись креслення, потім зображуємо ескіз деталі. На готовому зображенню виконаної деталі проставляємо всі необхідні для виготовленя розміри та всі необхідні для розуміння креслення написи. У випадку коли на кресленні деталі деякі елементи не видно, то тоді необхідно робти необхідні перерізи або види.

6.4. Розроблення технологічного процесу виготовлення деталі

Розробка плану операцій технологічного процесу виготовлення деталі

При розробленні технологічного маршруту виберають методи оброблення кріплення та базування заготовок, що забезпечують надійнсть їх установлення та точність виготовлення.

При базуванні на необробленій поверхні керуються такими міркуваннями:

• поверхня повинна мати просту форму і розміри, достатні для стійкого положеня при обробленні;
• заготовка не повинна дефомуватись елементами кріплення;
• бажано чорновими базами вибирати поверхні, що в подальшому не обробляються.

 

Технологічний маршрут виготовлення  деталі

№	Назва операції, переходу:	Інструмент та обладнання:	Вимірювальний інструмент
10	Ливарна                                                      Виготовити заготовку методом лиття за витоплюваними моделями	Обладнаня для лиття за витоплюваними моделями
20	Токарна. УЗЗ	Верстат 1341; 3-х кулачковий патрон, упор
20. 1	Торцювати заготовку пов. 1	Різець прохідний відігнутий правий , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 2	Точити фаску 7х45° Ø408	Різець прохідний відігнутий правий , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 3	Розточити пов. 2 Ø 330мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 4	Розточити пов. 3 Ø 360Н8 мм начорно	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	Пробка         Ø 360Н8
20. 5	Розточити отв. 3 Ø 360Н8 мм начисто	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	Пробка         Ø 360Н8
20. 6	Розточити пов. 4 Ø 380мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 7	Розточити пов. 5 Ø 382мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 8	Точити різьбу пов. 4 М382	Різець різьбовий, Т15К6	Різьбова пробка  М382
20. 9	Розточити пов. 6 Ø 82мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 10	Розточити пов. 7 Ø 66мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 11	Розточити пов. 8 Ø 58h8 мм начорно	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	Калібр          Ø 58h8
20. 12	Розточити пов. 8 Ø 58h8 мм начисто	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	Калібр          Ø 58h8
20. 13	Розточити пов. 9 Ø 46мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 14	Точити фаску 2х45°	Різець розточний для наскрізних отворів,  φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 15	Точити фаску 2,5х45°	Різець розточний для наскрізних отворів,  φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 16	Точити фаску 4х45°	Різець розточний для наскрізних отворів, φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 17	Точити канавку В=3 мм	Різець спеціальний канавочний В=3мм, Т15К6	ШЦ 1
20. 18	Точити канавку В=5 мм	Різець спеціальний канавочний В=5мм, Т15К6	ШЦ 1
20. 19	Розточити пов. 10 по твірній конуса	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
20. 20	Розточити пов. 11 по твірній конуса	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30	Токарна. УЗЗ	Верстат 1341; 3-хкулачковий патрон на розжим, упор
30. 1	Торцювати заготовку пов. 1	Різець прохідний відігнутий правий , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 2	Точити пов.2 Ø408	Різець прохідний відігнутий правий , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 3	Точити фаску 7х45° Ø408	Різець прохідний відігнутий правий , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 4	Розточити пов. 3 Ø 168мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 5	Розточити пов. 4 Ø 172мм	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 6	Точити канавку В=10 мм	Різець спеціальний канавочний В=10мм, Т15К6	ШЦ 1
30. 7	Розточити пов. 5 по твірній конуса	Різець розточний для глухих отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
30. 8	Точити фаску 2,5х45°	Різець розточний для наскрізних отворів , φ=45º, Т15К6	ШЦ 1
40	Свердлильна. УЗЗ	Радіально-свердлильний верстат 2А554, кондуктор
40. 1	Свердлити 2 отвори Ø6,0 напрохід	Свердло Ø6,0, Р6М5	ШЦ 1
40. 2	Свердлити 2 отвори Ø8,0 напрохід	Свердло Ø8,0, Р6М5	ШЦ 1
50	Свердлильна. УЗЗ	Вертикально-свердлильний верстат 2А125, кондуктор
50. 1	Свердлити 4 отвори Ø6,0 напрохід	Свердло Ø6,0, Р6М5	ШЦ 1
50. 2	Вибрати чотири виборки Ø15,0	Зенковка Ø15,0	ШЦ 1

8.Охорона праці

При експлуатації сепаратора можливе виникнення наступних
виробничих небезпек:

• ураження електричним струмом;
• вібрація;
• шум;
• механічні травми;
• біологічні, фізичні та психологічні фактори.
• вологовиділення;

Мікрокліматичні умови

Для підвищення працездатності та збереження здоров’я робітників важливо створити стабільні метеорологічні умови за ГОСТ 12.0.005-84 „ССБТ: Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны”. В поняття метеорологічні умови повітряного середовища входять: температура повітря; відносна вологість; швидкість руху повітря; інтенсивність теплового опромінення.

 Норми мікроклімату встановлюються в залежності від періоду року та категорії робіт. Періоди року поділяються на теплий і холодний (середньодобова температура > +10 ⁰С та < -10 ⁰С відповідно до сезону). Робота за важкістю, яку виконує робітник, що обслуговує установку  належить до категорії 1б – легка (виконується сидячи, стоячи або в русі з незначними фізичними навантаженнями).

  В приміщенні, де розташовується сепаратор, допускаються такі оптимальні параметри:

• температура повітря 17…19 ⁰С;
• відносна вологість 40…60 %;
• швидкість руху повітря 0,1 - 0,2 м/с.

     Мікроклімат виробничих приміщень нормується залежно від теплових характеристик виробничого приміщення, категорії роботи щодо важкості і пори року. При роботі на даній установці мікрокліматичні умови праці оптимальні.

Заходи та засоби нормалізації параметрів мікроклімату:

• удосконалення технологічних процесів та устаткування;
• раціональне розміщення технологічного устаткування;
• автоматизація та дистанційне управління технологічними процесами;
• раціональна вентиляція, опалення та кондиціювання повітря;
• раціоналізація режимів праці та відпочинку;
• застосування теплоізоляції устаткування та захисних екранів;
• використання засобів індивідуального захисту.

Вібрація

Джерелами вібрації при роботі сепаратора є: обертові частини (барабан, тарілки), які не збалансовані, або нерівномірно розміщений продукт чи шлам, електродвигун.

Норми загальної технологічної вібрації наведені в ГОСТ 12.1.012-90. „ССТБ: Вибрационная безопасность’’. Для сепараторів вібрація в межах норми.

Заходи по зниженню вібрації у виробничих приміщеннях:

Основою профілактики вібраційної хвороби є застосування обладнання і інструментів з параметрами вібрацій, що не перевищують ГОСТ 12.1.012-90, а також введення прогресивних технологій, виключаючи дію вібрації на працівників.

Для зменшення негативної дії вібрації використовують засоби індивідуального захисту і встановлюють режим праці робітників вібронебезпечних професій. В якості індивідуального захисту використовують антивібраційні рукавиці, взуття. В якості засобів індивідуального захисту працюючих від шкідливої дії ультразвуку, який розповсюджений у повітряному середовищі, треба використовувати протишумувачі для захисту рук від дії ультразвуку в зоні контакту людини з твердим (рідким) середовищем необхідно використовувати спеціальні рукавиці або захвати-маніпулятори.

Зниження вібрації в джерелі її виникнення досягається шляхом зменшення сили, яка викликає коливання.

Для послаблення вібрацій істотне значення має запобігання резонансним режимам роботи з метою виключення резонансу з частотою змушувальної а сили.

Вібродемпферування. Цей метод зниження вібрацій реалізується шляхом перетворення енергії механічних коливань системи в теплову енергію.

Віброгасіння. Для динамічного гасіння коливань використовуютьа динамічні віброгасії: пружинні, маятникові, ексцентрикові, гідравлічні. Вони являють собою додаткову коливну систему з масою m та жорсткістю q власна частота котрої налаштована на основну частоту коливань даного агрегату, що має масу М та жорсткість Q.

Динамічне віброгасіння досягається також встановленням агрегату на масивному фундаменті. Маса фундаменту підбирається таким чином, що амплітуда коливань підошви фундаменту не перевищувала 0,1—0,2 м

Для віброізоляції стаціонарних машин з вертикальною змушувальною силою використовують віброізолювальні опори у вигляді прокладок або пружин. Однак можлива їх комбінація. Комбінований віброізолятор поєднує пружинний віброізол'ятор з пружною прокладкою. Пружинний віброізолятор пропускає високочастотні коливання, а комбінований забезпечує необхідну ширину діапазона коливань, що гасяться. Пружні елементи можуть бути металевими, полімерними, волокнистими, пневматичними, гідравлічними, електромагнітними.

Всі, хто працює з джерелами вібрації, повинні проходити медичні огляди перед вступом на роботу і періодично, не рідше 1 разу на рік.

Допустимі норми шуму Для промислових підприємств, де є обладнання, що створює шум, згідно з ГОСТ 12.1.003-86 „Шум. Общие требования безопасности”. Джерелами шуму є технологічне обладнання установки, компресори, двигуни. Шум у цехах в багатьох випадках перевищує нормований.

Вимоги до шумових характеристик машин:

• У стандартах і (або) технічних умовах на машини мають бути встановлені граничні значення шумових характеристик цих машин.
• Шумову характеристику слід вибирати з числа передбачених ГОСТ 23941.
• Значення гранично допустимих шумових характеристик машин слід встановлювати виходячи з вимог забезпечення на робочих місцях допустимих рівнів шуму відповідно до основного призначення машини і вимог разд. 2 справжні стандарти. Методи встановлення гранично допустимих шумових характеристик стаціонарних машин — по ГОСТ 12.1.023.
• Шумові характеристики машин або граничні значення шумових характеристик мають бути вказані в паспорті на них, керівництві (інструкції) по експлуатації або іншій супровідній документації.

Нормування шуму проводять згідно з ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» двома методами: по граничному спектру та по рівню звуку в дБ.

Заходи по боротьбі з шумом і вібраціями можна розділити на дві основні групи: організаційні і технічні.

Для зниження шуму в промислових умовах на підприємстві можуть бути використані такі  методи: зменшення шуму в джерелі його виникнення; зміна напрямку випромінювання від джерела шуму;  зменшення шуму на шляху його розповсюдження; будівельно-акустичний, який полягає в проектуванні на підставі акустичного розрахунку, що дозволяє визначити очікувані рівні звукового тиску та зіставити їх з нормованими. Для зниження шуму в середині промислових приміщень проводять їх акустичну обробку, яка полягає в розміщенні на внутрішніх поверхнях приміщень звукопоглинаючих матеріалів, в якості яких використовують: надтонке скловолокно, капронове волокно, мінеральну вату, мінераловатні плити та ін.

У випадках, коли зменшити шум до допустимої величини загально- технічними заходами неможливо, застосовують засоби індивідуального захисту.

На зменшення рівня шуму впливають:

• мінімальні динамічні навантаження, правильний монтаж обладнання;
• правильна експлуатація обладнання, своєчасне проведення ремонтів;
• проведення санітарно-профілактичних заходів (раціональні режими праці і відпочинку, профогляди та ін.) для працюючих.

До основних технічних заходів відносять:

• використання основ і фундаментів, що відповідають динамічному навантаженню обладнання;
• ізоляція фундаментів від несучих конструкцій і технологічних комунікацій;

• теплоізоляція трубопроводів.

Головними напрямками боротьби з шумом є його послаблення або ліквідація безпосередньо в джерелі утворення. При оцінці вібрації за допомогою дози нормованим па­раметром є еквівалентне координоване значення віброшвид­кості або віброприскорення. Для сепаратора шум в межах норми.

Освітлення виробничих приміщень

Освітлення в виробничих та побутових приміщеннях повинне відповідати вимогам ДБН В.2.5–28–2006. Раціональне освітлення виробничого приміщення сприяє зменшенню зорової та загальної втоми, травматизму.

Для забезпечення нормального освітлення передбачається природне і штучне освітлення. В денний час максимально використовується природне світло, яке поступає в приміщення через вікна, а при необхідності через освітлювальні ліхтарі і дах. Робочі місця, які в денний час не мають можливості освітлюватися природнім світлом, повинні освітлюватися штучним.

Для забезпечення освітлення в нічну частину доби використовуються ліхтарі з люмінесцентними лампами або лампами розжарювання. Перші використовуються для загального освітлення, а другі — для місцевого і аварійного. Ліхтарі з лампами розжарювання встановлюються для освітлення місць, де встановлені вимірювальні прилади, щити та пульти управління.

Для забезпечення евакуації персоналу або можливості продовження роботи в випадку відключення основного освітлення в виробничих приміщеннях необхідно забезпечити освітлення від незалежних джерел живлення.

Ремонтне освітлення використовують під час проведення ремонтних робіт. Споживачі ремонтного освітлення працюють від напруги 360 В. Живлення відбувається від накопичувальних трансформаторів.

Для освітлення цеху застосовуємо природне і штучне освітлення. Для живлення світильників використовуємо напругу 220 В. Для робочого освітлення застосовується люмінесцентні лампи та лампи розжарення. Аварійне освітлення влаштовано в головних проходах. Робоче освітлення повинно забезпечувати норми освітлення на робочих місцях і допоміжних площадках.

 

Таблиця       Норми на освітлення

Характе­ристика зорової роботи

Розряд зоро­вої роботи

Під-роз-ряд зоро­вої робо­ти

Контраст об'єкта з фоном

Характе­ристика фону

Штучне освітлення

Природне освітлення

Суміщене освітлення

Освітленість, лк

сукупність нормованих величин показника осліпленості і коефіцієнта пульсації

КПО, ен, %

при верхньому або комбі­нованому освітленні

при боковому освітленні

при верхньому або комбі­нованому освітленні

при боковому освітленні

Ρ

Кпо %

Загальне спостере­ження за ходом ви­робничого процесу: - постійне

VIII

а а

Малий

Темний

200 200

40 40

20 20

3 3

1 1

1,8 1,8

0,6 0,6

 

Техніка безпеки при обслуговуванні

     Залишати без нагляду працююче обладнання не дозволяється.

До основного обладнання апаратного цеху відноситься пастеризаційно-охолоджувальна установка, сепаратор, стерилізатор та гомогенізатор. До техніки безпеки під час обслуговування основного обладнання належать такі пункти. Вимоги безпеки до технологічного обладнання молочної промисловості регламентується ОСТ 27-72-443-80 “ССБТ Технологическое оборудование молочной промышленности”.

       Резервуари для зберігання молочних продуктів: люк резервуару повинен бути зблокований з пусковим пристроєм мішалки, мати зажими, кришки з прокладкою. Резервуар має вікно і показник рівня. При обслуговуванні і догляді верхніх частин резервуара слід використовувати спеціальну драбину, для обслуговування і догляду двох або більше резервуарів використовують стаціонарну площу з перилами.

       Обладнання для теплової обробки молока: пластинчата пастеризаційно-охолоджувальна установка. На трубопроводах для подачі і виходу пара, води, конденсату і розсолу установлюється запорна арматура, яка вільно відкривається і закривається вручну. Установка має працюючий манометр. Зажимний механізм для стягнення пластин повинен бути зручним у роботі.

       Сепаратор встановлюється чітко за рівнем на бетонному чи цегляному фундаменті. Між фундаментом і станиною розміщується резинові прокладки. Барабан сепаратора повинен обертатись тільки по годинниковій стрільці. Сепаратор має працюючий тахометр з окремим пусковим приладом.Сепаратор слід складати і розбирати за допомогою спеціальних інструментів і приладів. Щоб не порушити балансування деталей,не можна встановлювати барабан одного сепаратора в інший. Всі деталі барабана по цій причині повинні бути складені чітко у визначеному положенні по фіксаторам, гніздам, спеціальним міткам, а тарілки слід складати на тарілкотримачі в дійсності з нумерацією, починаючи з першої.

       Гомогенізатор: камера гомогенізатора має манометр і запобіжний клапан. Тиск в нагнічувальній камері гомогенізатора допустимий не вище чим зазначено у паспорті. Сальники плунжерів повинно бути надійно щільно з’єднані.

Висновоки та пропозиції:

В цьому розділі було розглянуто шкідливі виробничі фактори, які можуть виникати при впровадженні даного проекту, і способи боротьби з ними.

Правильне виконання розрахунку освітлення та підтримка нормованого мікроклімату має важливе значення для забезпечення нормованих і зручних умов праці обслуговуючого персоналу. В цілому можна виділити такі причини поганого стану охорони праці в галузі: використання недосконалого обладнання; низький рівень трудової дисципліни, обумовлений відсутністю економічних стимулів при проведенні норм і правил охорони праці та застосування економічних санкцій при їх порушенні.

Для успішного проведення протипожежної профілактики на підприємстві важливо знати основні причини пожеж: необережне поводження з вогнем, незадовільний стан обладнання та порушення його експлуатації, невиконання вимог нормативно-правових документів з питань пожежної безпеки тощо. 

Швидка локалізація та ліквідація пожежі залежить від знання порядку дій у разі виникнення пожежі, наявних вогнегасник засобів, уміння працівників ними користуватися.

В цілому можна виділити такі причини поганого стану охорони праці в галузі:

• недостатня підготовка фахівців промисловості з питань охорони праці, несвоєчасне й   неякісне  проведення  навчань  перевірки знань;
• використання недосконалого обладнання та застарілих недосконалих технологій;
• низький рівень трудової дисципліни, обумовлений відсутністю економічних стимулів при впровадженні норм і правил охорони праці та застосування економічних санкцій при їх порушенні.
• Для запобігання захворювань і травматизму потрібно:

• замінити ручну працю оператора на автоматичну, що різко знизить рівень травматизму рук при попаданні їх у вузли машини;
• біля устаткування, яке експлуатуються розмістити інструкції по експлуатації;
• огородити всі рухомі частини і пофарбувати огорожі в червоний колір;
• на видному місці розмістити план евакуації виробничого персоналу в разі виникнення надзвичайних ситуацій.
• Для підтримки служби на високому професійному рівні необхідно:

• а) Своєчасно забезпечувати працівників необхідною літературою з питань охорони праці;
• б) Постійно ознайомлювати працівників з новими законодавчими документами з питань охорони праці;
• в) Відкрити клас з методичною базою на основі відео, аудіо апаратури та комп’ютерної техніки для кращого засвоєння питань з охорони праці;
• г) Відремонтувати кімнати відпочинку, та побудувати спортивний майданчик.