ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Машина как объект исследования и проектирования из "Конструирование и расчет машин химических производств" Основные функции и системы машины. Машины применяют для увеличения производительности общественного труда и облегчения физического труда человека при выполнении технологических процессов или отдельных операций. [c.7] Технологическая (или рабочая) машина представляет собой комплекс механизмов, предназначенных для выполнения технологического процесса в соответствии с заданной программой. В ходе технологического процесса под воздействием рабочих органов машины изменяются качественные показатели предмета труда (физические свойства, форма, положение) при этом затрачивается полезная работа. В машинах химических производств технологический про-, цесс обычно носит сложный характер на предмет труда помимо механического воздействия может накладываться какой-либо (или совокупность) типовой процесс химической технологии — химическое превращение, межфазный массообмен, нагрев, изменение агрегатного (фазового) состояния вещества и др. Например, в аммо-низаторах-грануляторах происходит не только процесс гранулирования окатыванием,. , е. получение сферических гранул из мелкодисперсного материала перемещением его частиц во вращающемся барабане, но и химическая реакция — нейтрализация жидким аммиаком фосфорной кислоты, содержащейся в пульпе, которая подается в гранулятор, а также сушка материала (тепломассообменный процесс). [c.7] ГОСТ 2.101—68 устанавливает следующие иерархические уровни по видам изделий детали, сборочные единицы,- комплексы, комплекты. Заметим, что сборочные единицы также могут иметь различные иерархические уровни. Например, ротор центрифуги (сборочная единица) является элементом центрифуги, сборочной единицы более высокого уровня, которая, однако, может входить в качестве элемента в комплекс — технологическую линию производства определенного продукта. [c.8] В общем случае машина имеет следующие функциональные системы. [c.8] В отдельных случаях некоторые из перечисленных систем могут отсутствовать, например, система обогрева. Вопросы функционирования, расчета и конструирования ряда указанных систем (3—7) рассматривают в общеинженерных дисциплинах машиностроительного цикла — в курсах Теория механизмов и машин , Детали машин , Термодинамика и теплопередача , Электротехника , Гидравлика и др.- Это позволяет в дальнейшем остановиться лишь на тех особенностях проектирования систем, которые характерны для машин химических производств. [c.8] Общую задачу проектирования машины можно сформулировать следующим образом. Проектирование машины представляет собой комплекс работ по изысканиям, исследованиям, расчетам , и конструированию с целью получения всей технической документации, необходимой для создания нового оборудования, в соответствии с требованиями задания. [c.8] Этап предварительного проектирования (научно-исследовательских работ — НИР) позволяет на основании синтеза и анализа различных принципов и структур получить новое техническое решение и техНико-экономическое обоснование целесообразности разработки определенных вариантов машины и сформулировать техническое предложение (ГОСТ 2.118—73). [c.9] Этап эскизного проектирования (опытно-конструкторских работ — ОКР) включает определение основных параметров машины и ее систем, проработку принципиальных конструкторских решений, изготовление и испытание макетов сборочных единиц машины. Эскизный проект содержит соответствующую техническую документацию, включающую, в частности, чертежи общего вида машины, основных сборочных единиц и наиболее сложных деталей (ГОСТ 2.119—73). [c.9] Связь технологического процесса, свойств перерабатываемого материала и конечного продукта с конструкцией машины. [c.9] Свойства исходного перерабатываемого материала и конечного продукта являются определяющими для выбора илн расчета параметров и конструкции устройств подачи и отвода материалов, а также рабочих органов машины. [c.10] Всесторонний анализ закономерностей технологического (рабочего) процесса, происходящего в машине, является основой структурного и параметрического синтеза. [c.10] Структурный и параметрический синтез машины. Структурный синтез машины — часть процесса проектирования, связанная с выбором варианта схемы машины и ее устройств. Структурный синтез выполняют ио блочно-иерархическому принципу. В соответствии с ним на каждом уровне проектирования синтезируется определенный ранг системы первоначально — общая схема, затем функциональная схема и конструкции функциональных систем 1—7 (блоками являются сборочные единицы), далее — отдельные функциональные элементы и детали, входящие в сборочные единицы. [c.10] Структурный синтез в настоящее время еще недостаточно формализован в большинстве случаев его выполняют эвристическими методами, опирающимися преимущественно на эрудицию и интуицию конструктора. При этом большую помощь конструктору оказывают различные справочные пособия. [c.10] Параметрический синтез машины решает задачу определения основных конструкционных (геометрических и механических) параметров машины в целом, ее отдельных механизмов, устройств и рабочих органов. Например, при проектировании барабанных грану-ляторов к основным конструкционным геометрическим параметрам относятся внутренний диаметр гранулятора, его длина, диаметр подпорного кольца. В большинстве случаев параметрический синтез является задачей оптимизационного типа параметры машины должны быть определены таким образом, чтобы заданный илн выбранный показатель эффективности имел оптимальное значение. [c.10] Анализ машинного технологического процесса не исчерпывается получением исходных данных для структурного и параметрического синтеза машины. Исследование технологического процесса позволяет найти яшвытод ншшиё параметры технологического режима (скорости, давления, температуры н т. д.), обеспечивающие его эффективность и высокое качество продукции, получить необходимые сведения для проведения энергетических расчетов, определить нагрузку па рабочие органы и звенья механизмов, что необходимо для их расчета на прочность, жесткость и устойчивость, выбрать конструкционные материалы и правильно сконструировать рабочие органы машины. [c.10] Химические и физические свойства перерабатываемого материала, условия проведения процесса (температурный режим, значения и характер механических нагрузок) определяют выбор конструкционных материалов для изготовления всех элементов машины, контактирующих с суспензией, осадком и фугатом. Ряд параметров, характеризующих свойства суспензии, осадка и фугата, должен быть задан пли найден экспериментально, так как эти параметры (например, плотность и вязкость суспензии и фугата, плотность осадка, его влажность, коэффициент трения ножа по осадку, угол естественного откоса осадка и т. д.) необходимы для расчета элементов конструкции машины. [c.11] Исследовательские работы при проектировании машины. Каждый этап проектирования машины связан с выполнением определенных экспериментальных и теоретических исследований. [c.11] Цель теоретического исследования — изучение общих количественных и качественных закономерностей явления, в частности технологического процесса, протекающего в машине.. В основе такого анализа лежат определенные представления о физическом механизме процесса, отображающие его наиболее существенные особенности. В большинстве случаев теоретическое исследование выполняют в комплексе с экспериментальным данные последнего используют либо для построения, либо для проверки теоретических решений. [c.12] Теоретические исследования можно выполнять аналитическими илн численными методами] при этом предполагают, что возможен вывод основных уравнений (в дифференциальной или другой форме), описывающих физическую сущность процесса. Еслц удается дать полное аналитическое решение задачи, то результатом его является раскрытие количественных закономерностей, определяющих изучаемый ироцесс. Однако во многих случаях аналитические методы нельзя использовать из-за большой математической сложности задач введение допущений, упрощающих их решение, приводит к- неточным или неправильным результатам. В подобных случаях можно применять численные методы, позволяющие получать решения с любой заданной точностью однако, давая конкретные количественные соотношения в заданной области, эти решения не отражают общей картины явления. [c.12] Моделирование. И экспериментальное, и теоретическое исследования объектов обычно связаны с их моделированием, т. е. изучением моделей реально существующих предметов и явлений (в том числе и конструируемых изделий) для определения их характеристик, оптимизации их параметров и т. д. Моделирование позволяет значительно снизить затраты на проектирование, избежать трудностей исследования на натурном объекте, предсказать свойства и правильно выбрать параметры вновь создаваемого оборудования. [c.12] Вернуться к основной статье