CC BY
21
664.002.(075.8)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ПИЩЕВЫХ МАШИН
А Л. МАЙТАКОВ, Б.И. КОГАН, Н.Т. ВЕТРОВА
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
650056, г. Кемерово, Бульвар Строителей, 47; тел.: (3842) 73-42-79, факс: (3842) 53-29-00, электронная почта: [email protected]
Предложено решение задачи обеспечения качества функциональных поверхностей рабочих элементов пищевых машин путем разработки информационных моделей технологических блоков (ТБ). Решение данной задачи рассмотрено на примере синтеза ТБ для технологического обеспечения параметров качества шнеков - достаточно распространен -ных рабочих элементов пищевых машин. Разработано техническое задание на построение оптимального ТБ с учетом технико-экономических показателей.
Ключевые слова: технологический блок, параметры качества, шнек, интенсивность износа.
кое качество функциональных поверхностей рабочих органов машин и аппаратов. Системный подход в реализации этой идеи состоит в систематизации и иденти-
В данной работе приведено решение задачи обеспечения качества функциональных поверхностей рабочих элементов пищевых машин путем создания и реализации новых принципов системного подхода при их изготовлении.
Идея заключается в разработке информационных моделей так называемых технологических блоков [1, 2]. Технологический блок (ТБ) - это совокупность методов обработки поверхностей, оборудования, оснастки, технологических материалов, режимов, метрологического обеспечения, позволяющая обеспечить высо-
I I I эт - к 1:11 ■. 11| .1Н'<ии-эм - ц <1.1»
I1 и_ .._ л и 1и.■ : I /л1—!.I =.'Л11_г 1и.-_:1у_
¿ и::«:::-1г::т1 :| К.. |!| ЗС1 ■¡п^сдигзцои^.и пг
шт.м^р з л =:^{:э::и1>П ■: кхсс
1-г :нн1-1м нт -кн !! ■- ем- ' :-г-■ ■: I и г: Ш--1Н н . -нч ии-ч сп.1
=ш=?::н=вд4-+1№::11(1Я1 :эн*: ::-ь
зи:;1хеэ:<тэ гчп:-! 2с::«с2и: :т п::-£д:рос и
□:с<-.зз:<тйр-':'гзз^сэ;.т1йэ^1 ;а:тг:пл юе= с: ~—1чУ ::ш со :|;<-х«й
_>_>Л_-Л__Ш.и.Л'МъЕ .ЧтЦг.'_п1 II__Г1ЛЖ111- '■ - = ^ •> - - ь|||^^||,|| |ь| " 1
:и^.1 С ЩЕП
_>_■.-Р1 ■_Iр.- * I . I Г.ч.' _,ц.'.ги н^|
у Гр%—|.-г ы*-гп/г. ~Г ^
Р: г.чж 11 з? сс и=и: гс-м: ¿ткп лу н::к, кюлулгв: пос;рсП
фикации предметов производства и функциональных поверхностей механизмов, их параметров качества, элементов среды эксплуатации, видов отказов [3], способов изготовления, а также создании программы синтеза таких информационных моделей. Блок-схема конструкторско-технологического обеспечения качества машин и аппаратов представлена на рис. 1.
Решение данной задачи можно рассмотреть на примере синтеза ТБ для технологического обеспечения параметров качества (ТОК) шнеков - достаточно распространенных рабочих элементов пищевых машин и, в частности, на примере формирования информационной модели ТБ для ТОК шнека дозатора 68-4М (рис. 2).
Выполним идентификацию исходных данных шнека по блокам 1, 2 и 3 (рис. 1). Результаты идентификации приведены в таблице.
Аналитические выражения зависимостей интенсивности абразивного I и абразивно-коррозионного износа !к от комплексных параметров трибохарактери-стик Сх, Кс даны в работе [1] и могут быть использованы при формировании информационных моделей. Зависимости интенсивности износа от производительно -сти конкретных машин в конкретных условиях для каждого вида устанавливаются и используются в форме
£ 1 '.■шею гсзокглскал =>*1С1 [иУиисго '.'.К п: чпешс: ■ ■:т 1 шт{г1 "л 1"у •;м-тап 1П"п л-■,1и,ч1?мУ|"иг пгл г чп ■ / #тт г: ’■ уу у ■ ^
Э •'Ятп вдг,':п,эо£ шффиш1Ю1=с± ихс^се Г_ [■ нитуишкгФ ио^=тскг<
Ш .'.нт 1' и пчк:-и-|-||! 1гт1,т1-|1-1 1К н- “Л vn.ii ■: и и-г ш п 1 а <н < .ГЛ Л .11 н 4л У КШ Н > Им.'.'— .4 -У, лк
Рис. 1
Рис. 2
Таблица
Блок 1 Идентифицируемые критерии рабочих элементов Код
Класс по конструкторско-технологическому классификатору (шнек) 409150
Габариты, мм:
диаметр - 240, Г
длина - 961, В
диаметр центрального отверстия - 0 0
Масса, кг: 9,4 В
Материал: Сталь12Х18Н10Т 21
Точность (квалитет) - 14 6
Шероховатость рабочей поверхности: исходная, после дробеструйной обработки Яг = 20 0/2
Шероховатость рабочей поверхности: исходная, после дробеструйной обработки Яг = 20 07
Вид модуля поверхности: рабочий винтовой наружный Р211
Вид отказа: утончение перьев шнеков по толщине, неравномерное, до 0,5 мм 04
Вид взаимодействия рабочих элементов со средой эксплуатации с влажной средой - абразивный и коррозионный износ 164
Блок 2 Среда эксплуатации* Код
Тесто 6.011.021.035.045.052.062.071
Мука 2.011.021.035.041.051.061.071
Крупа 2.012.023.033.041.053.063.071
* - учитываются выделенные показатели наиболее агрессивных параметров
Комплексный параметр трибохарактеристик Сх Код
в пределах 6,8 07
Блок 3 Идентифицируемые элементы ТБ (один вариант для примера) Код
Виды технологического воздействия: дробеструйная обработка 02.13
Оборудование: стенд - вращатель модульного типа с коробкой скоростей и копировальным устройством, с регулируе- 0.02
мыми межцентровым расстоянием и высотой центров (ГОСТ 30260-96)
Оснастка: специальные мундштуки-сопла твердосплавные 0.13
Режимы обработки (дробеструйной): число оборотов шнека в минуту 60
Скорость потока дроби 50 м /с, интенсивность потока 65 кг/мин 50, 65
Угол атаки 60° 60
Технологический материал: дробь стальная , 0 0,5 408
Контрольно-измерительный комплекс:
для контроля твердости 119
для контроля шер оховатости Яа, £ш, £ 1, ¿р 021
Блок 4 Технико-экономические критерии Код
Технологический критерий Кт = 1,0 09
Критерий долговечности Кд = 0,9 01
Стоимость изготовления по новой технологии (или упрочнения) Сн.т = 480 р. 01
корреляционных уравнений. Для приведенного примера комплексный параметр Кс определяем по формуле
к. = -М..
с V к
к. о —. к
где —к - скорость коррозии перьев шнеков; -к.о - скорость коррозии пера шнека (образца) без дополнительной обработки; Ку.к - коэффи -циент, учитывающий влияние условий корродирования (среды эксплуатации) на скорость коррозии.
В зависимости от перерабатываемого продукта Кс = = 5...12,2.
Рассматривались следующие варианты технологических воздействий на перья шнеков с целью повышения их износостойкости и коррозионной стойкости: дробеструйная обработка, твердое хромирование, цинкование, азотирование, лужение пищевым оловом, замена нержавеющих сталей углеродистыми, подвергну-
тыми хромированию, магнито-импульсное упрочнение, нитроцементация.
По табл. 6.4 в работе [1] в качестве метода обработки поверхности пера шнека выбираем вибронакатывание (или дробеструйную обработку). Остальные методы в рамках данной статьи не рассматриваются.
Объект отказа и среда эксплуатации идентифицируются 14 кодами, элементы ТБ - 10-12 кодами, техника -экономические критерии - 3 кодами. Для анализа 8 методов технологического воздействия использованы 104 кода, всего - от 128 до 130 кодов, определяющих емкость идентифицируемой модели в виде виртуально го выпуклого многогранника [2] (3 х 3 х 3 х 6 = 162 грани).
Данные из таблицы наносятся на грани конгруэнт -ных кубов виртуального выпуклого многогранника (рис. 3), после чего выполняется селекция и формиро-
Рис. 3
Рис. 4
вание оптимальной совокупности индекс-кодов для решения конкретной задачи в соответствии с установленными алгоритмом и логикой (программой) при помощи ПК.
Выбор оптимального варианта технологического воздействия на перья шнека определяется сравнением технико-экономических критериев и стоимости обра-
ботки. Оптимальному показателю соответствует определенное сочетание кодов, элементов ТБ, которому присваивается интегральный код-ярлык, элементам -одинаковый цвет соответствующих граней с кодами. В этом состоит «решение» виртуального выпуклого многогранника - информационной модели ТБ.
После этого разрабатывается техническое задание на построение оптимального ТБ с учетом технико-экономических показателей. Пример реализации задания приведен на рис. 4 (Схема технологического блока для дробеструйной обработки перьев шнека: 1 - электродвигатель; 2 - коробка скоростей; 3 - патрон; 4 - шнек; 5 - мундштук; 6 - держатель; 7 - ползун; 8 - направляющий портал; 9 - центр; 10 - стойка; 11 - кронштейн основания; 12 - основание).
Таким образом, на основе идентификации элемен -тов систем среды эксплуатации, рабочих модулей и технологических воздействий предложена концепция представления информационных моделей ТБ в виде виртуальных выпуклых многогранников, состоящих из виртуальных поворотных вокруг трех осей координат конгруэнтных многогранников, грани которых являются носителями индекс-кодов критериев элементов указанных систем. Это позволяет существенно повысить качество функциональных поверхностей деталей пищевых машин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Суслов А.Г., Федоров В.П., Горленко О.А. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств дета -лей и их соединений. - М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.
2. Пат. 2333088 РФ. Способ формирования технологиче-ского ремонтного блока / Б.И. Коган, А.П. Черныш // БИПМ. - 2008. - № 25.
3. Коган Б.И., Майтаков А.Л. Научные предпосылки технологического обеспечения качества восстановления и повышения надежности пищевых машин // Вест. КузГТУ. - 2008. - № 2. -С. 79-83.
Поступила 08.10.09 г.
USE OF TECHNOLOGICAL BLOCK MODELS FOR PROVIDING THE QUALITY OF FUNCTIONAL SURFACES OF FOOD MACHINES
A.L. MAYTAKOV, B.I. KOGAN, NT. VETROVA
Kemerovo Institute of Food Science and Technology,
47, BoulevardStroiteley, Kemerovo, 650056; ph. : (3842) 73-42-79, fax: (3842) 53-29-00, e-mail: [email protected]
It is proposed the problem solution of providing the quality of functional surfaces in working elements of food machines this achieved by the development of information models of technological blocks (TB). The solution of this problem has been considered on the example of TB synthesis for the technological support of screw quality parameters which are widely distributed working elements of food machines. The technical specification to build the optimal TB has been developed subject to engineering and economical performance.
Key words: technological block, quality parameters, screw, wear rate.
