|
 |
1. Страничка истории по выбранной специальности
Наша великая родина имеет славную историю, свидетельствующую о неисчерпаемом духовном богатстве, таланте и изобретательности нашего народа. Многими именами выдающихся учёных и конструкторов справедливо гордится наша современная наука и техника, в том числе и в области продовольственного машиностроения. Но современные успехи опираются на разработки прошлых лет: изобретение пороха, компаса, книгопечатания, часов и мельницы.
Водяная и ветряная мельницы определили появление в России во второй половине XIX в. широкого разнообразия машин для переработки сельскохозяйственных продуктов: веялок, сортировок, зерноочистительных машин (триеров), зерносушилок, сенных прессов, льномялок и др.
С изобретением паровых машин появились прототипы современных мельниц, положивших основу крупной машинной индустрии. Первые паровые мельницы имели ещё примитивную технику переработки зерна: промежуточные продукты размола в рассортированном виде поступали в мешки, затем каждую фракцию в отдельности повторно измельчали, просеивали и получали отдельные сорта муки. Внутри мельницы мешки с продуктами перемещали вручную. Такие производства называли мешковыми.
В 90-х годах XIX в.в. России строятся мельницы, где зерно и продукты его размола перемещаются от машины к машине при помощи транспортирующих механизмов. Рождаются новые специализированные машиностроительные предприятия. Так. в 1873 г. в Москве был открыт завод, производящий вальцовые станки, вентиляторы, транспортное и трансмиссионное оборудование. В конце 70-х годов в Нижнем Новгороде стали выпускать зерновые сепараторы, ситовеечные машины, рассевы и фильтры.
Изготовлением оборудования для машин начали заниматься заводы в Петербурге, Одессе, Риге, Варшаве, Кременчуге, Саратове, Киеве, Харькове и других городах, а также вагоностроительный завод в Мытищах под Москвой, где был организован специальный цех для производства сепараторов, обоечных машин и рассевов. В этот период русские изобретатели подарили миру разработки вальцовых станков, которые резко повысили производительность при помоле по сравнению с традиционным жерновым поставом. Экономическое отставание России в начале XX столетия позволило перехватить, инициативу производства перерабатывающего оборудования европейскими предприятиями. Но уже к 30 годам предприятия мельстроя, в частности, имевшего своё отделение и в Ростове-на-Дону, постепенно обеспечили потребность страны в необходимом оборудовании. В 1931 г. мельстрой был реорганизован в более мощную организацию - Союзпродмаш, а затем в Главпродмаш. На предприятиях этого ведомства уже в 1940 г. объём производства технического оборудования для пищевой промышленности приближался к объему производства этих машин в США.
Большое значение в разработке новых технологических процессов и оборудования сыграл научно-исследовательский институт ВНИЭКИ продмаш. С его помощью только за 1966-1970 гг. машиностроительными предприятиями и организациями было создано 10 образцов и освоено серийное производство 76 наименований нового технического оборудования, в том числе для мукомольной и крупяной промышленности - 34, элеваторной - 25 и комбикормовой - 17.
Несмотря на успехи прошлых лет. жизнь ставит ещё более сложные инженерные и изобретательские задачи перед разработчиками новой техники. Одни задачи общетехнического плана, другие касаются только выбранной Вами специальности. Их надо знать, начиная свой жизненный путь инженера.
2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ИНДУСТРИАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ОБЛАСТИ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА
Изобретательская деятельность не может быть отвлечённой, инженер-изобретатель - это. прежде всего, специалист широкого или узкого профиля, в зависимости, от вида решаемых задач. Поэтому, изучая основы изобретательства в узком смысле и принципы инженерного творчества в более широком смысле, целесообразно кратко познакомиться с производственными процессами и задачами по paзработке технических средств, а также с некоторыми конструкторскими решениями их реализации.
Современные предприятия по хранению и переработки зерна представляют собой разветвленные поточные технологические линии с комплексной механизацией и автоматизацией процесса. Производственный процесс каждого технологического потока состоит из нескольких операций, которые осуществляются отдельными технологическими машинами или аппаратами, транспортирующими или погрузочными машинами. В зависимости от характера связей применяются поточные линии с жесткой, гибкой и полугибкой связями.
Производственный процесс на современных предприятиях по переработке зерна в муку является прерывно-поточным с жесткой или гибкой связью между элементами потока.
Рассмотрим производственный процесс на мукомольных заводах. Первый этап - очистка зерна и подготовка его к помолу включает:
- прием и размещение в зерноочистительном отделении партии зерна, подготовленного на элеваторе;
- очистку зерна от примесей, отличающихся от основного зерна линейными размерами (длиной, шириной, толщиной) и морфологическими признаками (формой зерновок, макрорельефом их поверхности и физическими свойствами - аэродинамическими, гидродинамическими, фрикционными, электрическими и др.);
- сухую очистку покрова зерновок главным образом от плотных пылевых отложений;
- мойку зерна для очистки его от пылевых отложений, плесеней и микроорганизмов, а также от гидродинамически тяжелых и легких засорений;
- обработку увлажненного зерна теплом для направленного изменения физико-технологических и химико-биологических свойств эндосперма и оболочек;
- дозирование и смешивание зерна с различными физико-механическими свойствами для получения смеси, обладающей наиболее высокими технологическими и пищевыми качествами;
- доувлажнение и кратковременное отволаживание зерна перед помолом для дифференцированного распределения влаги между оболочками и эндоспермом.
Второй этап - размол зерна в муку включает:
- измельчение зерна и промежуточных продуктов;
- сортирование смеси промежуточных продуктов размола зерна по крупности, аэродинамическим и фрикционным свойствами для последовательного образования потоков концентраторов с превалирующим содержанием эндосперма или оболочек;
- вымол отрубянистых продуктов для отделения краевых частей эндосперма от оболочек;
- контроль крупности муки, манной крупы или отрубей. На многих мукомольных заводах организована витаминизация муки. Эта стадия включает следующие операции:
- приготовление витаминной смеси;
- микродозирование витаминной смеси и смешивание её с мукой. Каждая технологическая операция, как правило, требует для своей реализации конкретной машины. К настоящему времени создано несколько вариантов конструкций машин, осуществляющих одинаковые операции, но конструкторы и изобретатели постоянно ищут новые решения с более высокими техническими и экономическими показателями в целях создания более конкурентной техники, приспособленной к быстро меняющимся условиям.
3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Новому поколению высококвалифицированных специалистов для различных отраслей пищевой промышленности предстоит разработать и освоить производство новых машин, аппаратов, автоматизированных линий, которые позволяют усовершенствовать технологию пищевых производств, внедрить новые методы обработки сырья, повысить степень его использования и улучшить качество вырабатываемой продукции. Основными направлениями разработки и создания новых образцов машин является:
- создание новых технологических схем производства, основанных на принципе непрерывного действия оборудования и комплексной автоматизации производственных процессов;
- разработка оборудования для механизации погрузочно-разгрузочных и тарировачно-расфасовочных работ;
- разработка типоразмерных рядов унифицированного оборудования позволяющих гибко менять конфигурацию технологических линий и приспособления их к различным видам продукции;
- использование полимерных и композиционных материалов при конструировании нового оборудования;
- повышение производительности, надёжности и долговечиости при снижении массы на единицу мощности;
- совершенствование экологической безопасности и безопасности труда.
Основными задачами машиностроения, при производстве маши для переработки зерна, являются:
- создание высокопроизводительного оборудования для крупных предприятий для приёма, очистки, сушки и хранения зерна на элеваторах и хлебоприёмных предприятиях;
- широкое внедрение усовершенствованных установок экспрессанализа для отбора проб зерна;
- создание, более совершенных моечных машин, увлажнительных машин, скоростных кондиционеров, рассевов и высокоэффективных зерноочистительных сепараторов на основе использования новых технологий и новых материалов;
- создание и внедрение оборудования для осуществления новых методов крупоотделения, обеспечивающих повышение выхода крупы и улучшение её качества;
- создание новых машин для переработки различных ингредиентов комбикормов и премиксов.
В условиях конкуренции с ведущими фирмами в разработке новой техники для пищевых производств первостепенное значение должно уделяться предпроектной стадии исследования, выбору технических показателей будущей машины, гарантирующих прибыльность ее производства.
Необходимо отметить потребность в мини технологических линиях перерабатывающих производств фермерских хозяйств. Особые требования к экономическим показателям, позволяющим конкурировать с высокопроизводительными линиями специализированных перерабатывающих производств, делают необходимым совмещение технологических операций в одной машине - разработку новых принципов переработки и новых конструктивных решений. В этом направлении для нового поколения конструкторов открываются необычайные перспективы изобретательской, исследовательской и фундаментальной научной деятельности.
4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН
Чтобы определить место той или иной дисциплины, которая изучается будущим конструктором и, в частности, курса "Принципы инженерного творчества" и охарактеризовать круг деятельности, связанный с выбранной Вами специальностью, рассмотрим этапы создания машины и виды технической документации, разрабатываемой конструктором на этих этапах.
Понятие "техническое проектирование" охватывает различные этапы работ, общая цель которых заключается в выпуске комплекта конструкторской документации, содержащей информацию необходимую для изготовления машины и последующей ее эксплуатации.
Проектирование включает последовательную разработку таких документов, как техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, комплект конструкторской рабочей документации.
Техническое задание (ТЗ) разрабатывается в соответствии с исходными требованиями заказчика (заявка на разработку и освоение изделия). В ТЗ устанавливаются главные показатели машины: производительность, энергоемкость, масса, габаритные размеры, надежность, технологичность, унификация, соответствие технике безопасности, ремонтопригодность. К перечисленным пунктам добавляются требования к качеству технологического процесса (например, допустимый процент дробления и нешелушенного зерна для шелушилки) или к параметрам машины (например, производительность, допустимая масса и др.).
Техническое предложение (ТП) разрабатывается с целью выявления дополнительных и уточненных требований к изделию, которые не могли быть указаны в ТЗ. Предложение делается на основе: 1) предварительной конструкторской проработки и 2) технико-экономического анализа различных возможных вариантов машины.
Эскизный проект (ЭП) составляется с целью установления принципиальных (конструктивных, схемных и т.п.) решений машины, дающих общее представление о принципах ее работы и устройстве. Он является переходным этапом к непосредственной разработке конструкторской документации. Если ТЗ, ТП, которые выполняются ведущими конструкторами под руководством главного, как бы намечают контуры будущей машины, то ЭП позволяет включить в работу большое число исполнителей. Для этого достаточно указать исполнителю в чертежах эскизного проекта ту часть машины, которую ему необходимо разработать. При этом по ЭП конструктор знает и функциональную связь разрабатываемой сборочной единицы (СБ) с другими.
Технический проект, который дает полное представление об устройстве машины и содержит данные, необходимые для разработки конструкторской документации.
Комплект конструкторской рабочей документации (ККРД) или рабочий проект (РП) включает: основные технические условия (ТУ), рабочие чертежи, документы, определяющие порядок контроля параметров машины, планы и методики испытаний, режимы эксплуатации, инструкции по монтажу, техническому обслуживанию, хранению, транспортировке.
Конструктор, ведущий машину, отвечает за обеспечение всех требуемых характеристик. После выпуска комплекта документации, ведущий конструктор должен осуществлять контроль за внесением изменений в конструкцию выпускаемой машины и авторский надзор за эксплуатацией машины.
Добиваясь решения своих задач, конструктор должен понимать и правильно оценивать проблемы, стоящие перед его коллегами, и находить решение на базе разумного компромисса новаторских решений и изобретений.
Рассматривая этапы проектирования можно сказать, что изобретательская деятельность инженера присутствует на каждом этапе. Начиная с разработки технического задания, где разрабатывается концепция будущей машины, конкурентоспособной на рынке, возникает потребность в оригинальных и эффективных технических решениях. Техническое предложение требует работы изобретателя по многовариантной разработке кинематических схем и компановочных решений, которые оцениваются с позиций технико-экономической эффективности. Эскизный проект, технический проект и рабочая документация требуют изобретательской работы над конструкцией узлов и деталей, способов их изготовления, применяемых материалов. Сфера будущего применения, эксплуатации и ремонта, отражаемая в конструкторской документации, тоже требует внимания изобретателя.
Изобретательская работа в процессе проектирования изделия защищается патентами и является интеллектуальной собственностью, со всеми вытекающими последствиями. Но это предмет другой науки - патентоведения.
|
