Правила конструирования современного прогрессивного оборудования

Важнейшими условиями создания современного оборудования, позволяющего эффективно решать проблему комплексного производства пищевых продуктов, являются:

— всемирное снижение стоимости новых конструкций машин на единицу производительности (мощности);

— повышение в оптимальных пределах единичной мощности машин при одновременном уменьшении их габаритов;

— снижение энергопотребления, удельной металлоёмкости;

— обеспечение экономичности в эксплуатации, надежности и безопасности конструкций машин.

Прогнозирование конструкций машин

Перед конструированием машин производят прогнозирование, т.е. предварительное моделирование. Наиболее распространенные методы прогнозирования:

— метод экстраполяции, основанный на использовании накопленного опыта, применяется при краткосрочном прогнозировании;

— метод экспертных оценок, заключающийся в рассмотрении идеи конструкции группой специалистов-экспертов — этот метод носит субъективный характер;

— метод подобного моделирования, основанный на анализе подобных или похожих инженерных решений существующего оборудования;

— метод аналогий, позволяющий переносить ряд свойств одних объектов на другие.

Прогнозирование конструкций машин может включать рассмотрение функционального назначения машин, основные технические и экономические параметры, возможные компоновочные схемы, новые материалы и виды заготовок, новую технологию изготовления деталей, узлов и д.р.

Основные принципы оптимального конструирования

1. Оптимальность — принимаемые решения должны быть оптимальными, т.е. наилучшими для заданных условий и времени — выбирается из возможных вариантов тот, который может дать наибольший эффект при наименьших затратах.
2. Системный подход — необходимо учитывать наибольшее число определяющих качество факторов, их взаимосвязь, а иногда и противоречивость.
3. Творческий подход — конструктор должен творчески подходить к решению всех возникающих перед ним технических задач, не копировать бездумно импортные образцы, использовать не только опыт прошлого, свою эрудицию, но и изобретательность.
4. Нормализационный подход — сущность заключается в максимальном использовании существующих стандартов, модулей, параметрических рядов (секционирование и агрегатирование).
5. Приоритет технологии — новая технологическая машина создается для выполнения определенных технологических процессов (учитывать особенности технологии) и с наименьшими энергетическими затратами. Она должна соответствовать современному уровню науки и техники и обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции.
6. Учет социальных последствий — обеспечить выполнение требований санитарии и гигиены, безопасности, безвредности не только для человека, но и для окружающей среды, учитывать эргономические и эстетические требования.

Общие правила конструирования оборудования

При создании технологического оборудования следует придерживаться следующих правил:

• создавать увеличение экономического эффекта, определяемого полезной отдачей машины, ее долговечностью и эксплуатационными расходами за весь период использования машины;
• добиваться максимального повышения полезной отдачи за счет увеличения производительности машин и объема выполняемых операций;
• добиваться снижения расходов на эксплуатацию машин, путем уменьшения энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта;
• максимально увеличивать степень автоматизации машин с целью увеличения производительности, повышения качества продукции и сокращения расходов на ручной труд;
• стремиться к удовлетворению потребностей промышленности минимальным выпуском машин путем увеличения полезной отдачи и долговечности машин;
• конструировать машины с расчетом на безремонтную эксплуатацию с полным устранением капитального ремонта и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами;
• предупреждать техническое устаревание машин, обеспечивая их длительную применяемость, закладывая в них высокие исходные параметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования;
• предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины;
• стремиться к сокращению числа типоразмеров машин, добиваясь удовлетворения потребностей народного хозяйства минимальным числом моделей путем рационального выбора их параметров и повышения эксплуатационной гибкости;
• исключать подбор и пригонку деталей при сборке, обеспечивать полную взаимозаменяемость деталей;

• обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующими увеличения массы (придание деталям рациональных форм с наилучшим использованием материала, применение материалов повышенной прочности, введение упрочняющей обработки);
• в узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толчки колебания нагрузки;
• делать машины простыми в обслуживании; сокращать объем операций обслуживания, устранять периодические регулировки, выполнять механизмы в виде самообслуживающихся агрегатов;
• предупреждать возможность перенапряжения машины в эксплуатации; вводить автоматические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие возможность эксплуатации машины в опасных режимах;
• устранять возможность поломок и аварий в результате неумелого или небрежного обращения с машиной, вводить блокировки, предупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления;
• исключать возможность неправильной сборки узлов, нуждающихся в точной координации одного относительно другого;
• устранять периодическую смазку, обеспечивать непрерывную автоматическую подачу смазочного материала к трущимся соединениям;
• избегать открытых механизмов и передач, заключать их в корпуса, кожухи;
• обеспечивать надежную страховку резьбовых соединений от самораскручивания;
• предупреждать коррозию деталей, в особенности у машин, работающих на открытом воздухе или соприкасающихся с химически активными средами, применяя стойкие лакокрасочные покрытия и изготавливая детали из коррозионно-стойких материалов;
• уменьшать стоимость изготовления машин путем придания конструкциям технологичности, унификации, стандартизации;

• уменьшать массу машин путем увеличения компактности конструкций, применения рациональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением-сжатием, а так же путем применения легких сплавов и неметаллических материалов;
• всемерно упрощать конструкцию машины, избегать сложных многодетальных конструкций;
• заменять во всех случаях, где это возможно, механизмы с прямолинейным поступательным-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением;
• сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление деталей из заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия;
• экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители, при необходимости применения дефицитных материалов сводить их расход к минимуму;
• стремясь, как правило, к дешевизне изготовления, не ограничивать затраты на изготовление деталей, ключевых для надежности машины, выполнять такие детали из качественных материалов, применять для их изготовления технологические процессы, обеспечивающие высокую надежность и долгий срок службы;
• придавать машине простые и гладкие внешние формы, облегчающие уход за машиной и ее содержание;
• соблюдать требования технической эстетики, придавая машинам стройные архитектурные формы, улучшать внешнюю отделку машин;
• располагать органы управления и контроля по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования;
• делать доступными и удобными для осмотра узлы и механизмы, нуждающиеся в периодической проверке;
• тщательно изучать опыт эксплуатации машин и оперативно вводить в конструкцию исправления недочетов, обнаруживающихся при эксплуатации;
• изучать тенденции развития отраслей народного хозяйства, использующих проектируемые машины, вести перспективное проектирование, рассчитанное на удовлетворение запросов потребителей;
• при проектировании новых конструкций, а так же машин, предназначенных для новых технологических процессов, проверять все новые элементы с помощью эксперимента, моделирования, заблаговременного изготовления и испытания узлов;
• шире использовать опыт исполненных конструкций, опыт смежных, а в нужных случаях и отдаленных по профилю отраслей машиностроения.