Тема 1. Введение. Основы торговой техники. Кинематические и динамические параметры машин, понятие о работоспособности

Предметом дисциплины «Оборудование предприятий» является изучение технологических и конструктивных характеристик машин и механизмов, принципа их работы, степени механизации и автоматизации.

Торговое оборудование подразделяется на следующие основные классы:

1) весоизмерительное;

2) режущее и измельчительное;

3) фасовочно-упаковочное;

4) оборудование для приготовления и продажи напитков;

5) контрольно-кассовые машины;

6) торгово-холодильное;

7) торговые автоматы дозирующие для продажи жидких товаров;

8) торговые автоматы для продажи штучных товаров;

9) подъемно-транспортное.

Все эти классы представляют машины, полуавтоматы, автоматы. Машина – это устройство, выполняющее механические или иные движения для преобразования энергии, материалов и информации.

Любая машина состоит из трех основных механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного, а также механизмов управления, регулирования, защиты и блокировки.

Механизм – это совокупность подвижно соединенных материальных тел или звеньев, совершающих определенные целесообразные движения под действием приложенных сил.

В качестве двигательного механизма применяется электродвигатель с переменным или постоянным током. Электродвигатели различаются по конструктивному исполнению, роду тока, номинальному напряжению, частоте вращения и мощности. Электропривод оборудуется специальными пусковыми устройствами (пакетными выключателями, магнитными пускателями) и устройствами защиты от токов короткого замыкания и длительной токовой перегрузки (тепловыми реле). Типичный пример подключения электродвигателя технологической машины к электрической сети показан на рисунке 1.1. При подключении как трехфазного электродвигателя (рис.1.1 а), так и однофазного (рис.1.1 б) возбуждение обмоток электродвигателя происходит в результате замыкания группы контактов К1 магнитного пускателя. Это происходит при нажатии кнопки «Пуск» и при соответствующем подключении к сети катушки МП. Однако подключения не произойдет, если не будет замкнут нормально открытый контакт микропереключателя МК1, который обычно применяется для контроля за использованием защитных ограждений или загрузочных устройств.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема подключения электродвигателя технологической механической машины: а – трехфазное подключение; б – однофазное подключение; А,В,С – фазные провода; N – нулевой провод; МП – катушка магнитного пускателя; К1 – группа контактов магнитного пускателя; Тр – трансформатор; HL – сигнальная лампа; РВ – реле времени (таймер); РТ – реле-термоограничитель; МК1 и МК2 – микропереключатели; 1F1 и 2F1 – тепловые реле защиты

Продолжительность работы устанавливается с помощью реле времени (таймера) РВ. Если эти условия выполнены, то при нажатии кнопки «Пуск» двигатель включается и с помощью самоблокировочного контакта 1МП1 остается работающим до тех пор, пока не истечет установленное таймером время или управляющая цепь не будет разорвана нажатием кнопки «Стоп». В рабочем положении магнитного пускателя запитана линия подключения сигнальной лампы HL, которая гаснет при отключении.

В некоторых машинах, для которых вероятны остановки при заклинивании рабочего органа, в управляющую цепь включают нормально закрытый контакт реле-термоограничители РТ. Этот контакт разрывает управляющую цепь и отключает электродвигатель при увеличении тока в его обмотках и, как следствие, повышении температуры корпуса электродвигателя, на котором закреплено реле или его датчик. Нормально закрытый контакт МК2 микропереключателя обычно используют для того, чтобы проконтролировать правильность размещения и крепления съемной рабочей камеры. При неправильной установке контакт размыкается. Если в технологической машине используется коллекторный электрический двигатель переменного тока мощностью до 1,5 кВт, то для управления частотой вращения вала обычно применяется фазовый бесконтактный регулятор PR1500, рассчитанный на работу в стандартных условиях при напряжении 220 В и частоте тока 50 Гц.

В качестве передаточного механизма применяют механизмы вращательного движения, реже механизмы поступательного движения. Основной характеристикой передаточного механизма служит передаточное число, равное отношению скорости вращения ведущего вала к скорости ведомого.

Основные виды передач: зубчатые, ременные, цепные, фрикционные. К зубчатым относятся следующие передачи: цилиндрическая, коническая, планетарная, червячная. К ременным – плоскоременная, клиноременная. К цепным – втулочная, втулочно-роликовая, зубчатая, пластинчатая и др. К фрикционным – цилиндрическая, коническая.

Особенностью зубчатых передач является зацепление двух зубчатых колес. По форме и расположению зубьев колеса подразделяются на прямозубые (рис. 1.2 а), косозубые (рис. 1.2 б) и шевронные (рис.1.2 в).

Цилиндрическая (рис.1.2 а-г) и коническая (рис.1.2 д, е) передачи могут быть с внешним или с внутренним зацеплением колес. Для передачи вращательного движения между перекрещивающимися валами используют червячную (рис.1.2 ж) передачу.

Рисунок 1.2 – Зубчатые передачи: а – прямозубая с внешним зацеплением; б – косозубая с внешним зацеплением; в – шевронная с внешним зацеплением; г – прямозубая с внутренним зацеплением; д – коническая прямозубая; е – коническая косозубая; ж – червячная

Планетарная (рис.1.3) передача может дать одно или два вращательных движения. В планетарной зубчатой передаче одно из зубчатых колес делают неподвижным. Ведомое колесо (сателлит) совершает двойное совмещенное движение, вращаясь вокруг своей оси и вокруг оси неподвижного колеса. Водило, роль которого выполняет специальный рычаг или диск, соединяет оси неподвижного колеса и сателлита.

Червячная (рис. 1.2 ж) передача, применяемая для передачи вращательного движения между скрещивающимися валами, состоит из червяка и червячного колеса и бывает с однозаходной и многозаходной винтовой нарезкой зубьев. Эта передача компактна, обеспечивает бесшумность и плавность работы, существенно снижает скорость вращения ведомого вала.

Рисунок 1.3 – Планетарные передачи: а, в – с внутренним зацепление сателлита с неподвижным колесом; б, г – с внешним зацеплением сателлита с неподвижным колесом; 1 – подвижное колесо; 2 – сателлит; 3 – неподвижное колесо; 4 – водило

Ременные – применяются для передачи вращательного движения между валами, значительно удаленными друг от друга. При этом валы могут быть параллельными с одинаковым и противоположным направлением вращения или скрещивающимися (рис.1.4).

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на ведущем и ведомом валах, и ремня, надетого на эти шкивы. Передача вращательного движения обеспечивается силой трения между ремнем и шкивами. По типу ремня передачи бывают плоскоременными (рис 1.4 а-г), клиноременные (рис.1.4 д) и круглоременные (рис.1.4 е).

Рисунок 1.4 – Ременные передачи: а-г – плоскоременные; д – клиноременная; е – круглоременная

Плоские ремни изготавливают из кожи, прорезиненной или пропитанной специальным составом хлопчатобумажной ткани, клиновые – из прорезиненного корда. Шкив состоит из обода и ступицы, соединенных спицами или дисками. Натяжение ремня регулируется изменением расстояния между шкивами или установкой натяжного ролика. Ременные передачи просты в изготовлении, бесшумны в работе, имеют плавный ход, уменьшают опасность перегрузки двигателя (за счет пробуксовки ремня). Недостатки ременных передач: значительные габаритные размеры, а также большая нагрузка на валы и оси.

Цепная (рис.1.5) применяется для передачи вращательного движения между параллельными, значительно удаленными друг от друга валами и состоит из двух звездочек, закрепленных на ведущем и ведомом валах, и шарнирной гибкой цепи, надетой на эти звездочки. При этом цепи бывают втулочно-роликовыми (рис. 1.5 б), зубчатыми (рис.1.5 в) и пластинчатыми.

Цепная передача обеспечивает передачу движения одной цепью нескольких валов и позволяет передавать большую нагрузку. Недостатки цепной передачи состоят в сложности изготовления, обслуживания, шуме в процессе работы.

Рисунок 1.5 – Цепная передача: а – общий вид; б – втулочно-роликовая цепь: 1 – ролик; 2 – втулка; в – зубчатая цепь: 1 – двузубая пластина; 2 – направляющая пластина

Фрикционные (рис.1.6) применяются для передачи движения между параллельными и пересекающимися валами и состоят из прижатых друг к другу цилиндрических (рис.1.6 а) или конических (рис.1.6 б) катков.

От ведущего катка к ведомому движение передается под действием силы трения, возникающей в результате прижатия одного катка к другому. Цилиндрические катки используют для передачи движения между параллельными валами, а конические – между пересекающимися.

Механизмы возвратно-поступательного движения. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение рабочего органа применяют кривошипно-шатунный и кривошипно-кулисный механизмы.

Рисунок 1.6 – Фрикционные передачи: а – с цилиндрическими катками; б – с коническими катками; φ₁ и φ₂ – углы конусности шестерен

Кривошипно-шатунный механизм (рис.1.7 а) состоит из кривошипа (коленчатого вала) 1, шатуна 2 и ползуна 3. При вращении кривошипа шатун передает движение ползуну, который совершает возвратно-поступательное движение.

Рисунок 1.7 – Механизмы возвратно-поступательного движения: а – кривошипно-шатунный: 1 – кривошип (коленчатый вал); 2 – шатун; 3 – ползун; б – кривошипно-кулисный: 1 – кривошип; 2 – рамка; 3 – ролики; 4 – направляющая; 5 – рабочий вал; 6 – ползун (рабочий орган)

Исполнительный механизм. В технологической машине исполнительный механизм выполняет непосредственно ту работу, для которой предназначена эта машина, и определяет ее класс. Поэтому, в отличие от передаточных механизмов, конструкция которых состоит из деталей и узлов общего назначения и не зависит от функции машины, исполнительный механизм включает детали и узлы специального назначения. Конструкция исполнительного механизма зависит от вида и свойств обрабатываемых продуктов и осуществляемой технологической операции. Исполнительный механизм состоит из рабочей камеры, рабочих органов, приводного вала, загрузочного и разгрузочного устройств и станины. В качестве рабочих органов используются ножи, сита, лопасти, шнеки, решетки, взбиватели и др.

Исполнительный механизм на примере приведенного рисунка 1.8 состоит из рабочей камеры 1, приводного вала 2, загрузочного устройства 3, рабочего органа 4, разгрузочного устройства 5 и станины 6.

3 сырье 4

2

5

1

продукт

6

Рисунок 1.8 – Принципиальная схема исполнительного механизма: 1 – рабочая камера; 2 – приводной вал; 3 – загрузочное устройство; 4 – рабочий орган; 5 – разгрузочное устройство; 6 – станина

Загрузка сырья производится через загрузочное устройство 3, откуда оно попадает в рабочую камеру 1, где шнеком 4 проталкивается к разгрузочному устройству 5. Движение рабочим органам и обрабатываемому продукту сообщается непосредственно от приводного вала 2, который в свою очередь, это движение получает от двигательного и передаточных механизмов. Все элементы объединены в один механизм и укреплены на станине 6.

Механизмы управления, регулирования, защиты и блокировки. Механизм управления осуществляет пуск и останов машины, а также контроль за ее работой. Механизм регулирования служит для настройки машины на заданный режим работы, а механизм защиты и блокировки предназначен для предотвращения неправильного включения машины и предупреждения производственного травматизма.