Дослідження технологічних процесів формування транспортного пакета. Енергетичні та масові потоки у пакетоформувальних машинах. Розробка динамічної моделі підіймально-опускного механізму з електромеханічним приводом, визначення енерговитрат у механізмі.
Аннотация к работе
У звязку з великою різноманітністю типів вантажів, вимогами по продуктивності напрямками вантажопотоків та іншими особливостями виробництва у кожного окремого замовника, виникає потреба у швидкій модернізації конструкції пакетоформувальних машин (ПФМ). Дисертаційна робота виконувалась відповідно до пріоритетного напрямку робіт НУХТ кафедри “Технічна механіка і пакувальна техніка” “Розробка наукових основ тепломасообмінних та інших робочих процесів харчових виробництв, в тому числі з урахуванням впливу фізичних полів, з метою створення нового високоефективного обладнання, засобів механізації та автоматизації для переробних галузей” у 1996-1997 рр. та “Розробка наукових основ технологічних процесів харчових виробництв, в тому числі з урахуванням впливу фізичних полів, з метою створення нового високоефективного обладнання, засобів механізації та автоматизації для переробних галузей” у 1998-1999 рр., а також у звязку з виконанням господарчої роботи “Визначення раціональних параметрів основних механізмів і пристроїв базової універсальної ПФМ”. Автором особисто розроблено структурний, потоково-енергетичний та сигнальний графи технологічного процесу формування транспортних пакетів, визначено раціональну структурну схему пакетоформувальної машини. розроблено динамічну модель підіймально-опускного механізму з електромеханічним приводом і сформульовано показник якості, що виражає енерговитрати у механізмі; розроблено математичну модель процесу профілювання мякої транспортної тари із сипкою харчовою продукцією;Застосування топологічного методу дозволило формальним чином встановити функціональний звязок між технологічною топологією (схемою виконання технологічного процесу) та кількісними характеристиками функціонування системи у вигляді матеріальних та енергетичних навантажень (масова продуктивність та потужність, що споживається) на елементи технічної системи. Для визначення уніфікованої структурної схеми машини для виконання технологічного процесу пакування продовольчої продукції, у різній транспортній тарі, було виконано аналіз структурного графа технологічного процесу з визначенням видів і кількості операцій, які необхідно виконати для формування транспортного пакета. Проведено аналіз побудованого графа звязків та сигнального графа (рис.2), які є іконографічною математичною моделлю технологічного процесу формування транспортного пакета, що відображає взаємозвязок між масовим потоком через систему та витратами енергії в системі та топологією процесу. Під час аналізу функціональних модулів ПФМ для вантажів у мякій транспортній тарі із сипкою продукцією встановлено необхідність в дослідженнях параметрів пристрою профілювання мякої транспортної тари з сипкою харчовою продукцією, а також в удосконаленні методики визначення раціональних параметрів підіймально-опускного механізму за умови мінімізації енерговитрат як пристрою, що є найбільшим споживачем енергії у пакетоформувальній машині. , - відповідно приведені до трьох мас кутове переміщення, швидкість та прискорення; b12, b23 - коефіцієнти демпфування гнучкого звязку відповідно між масами 1, 2 та масами 2, 3; с12 - коефіцієнт жорсткості гнучкого звязку відповідно між масами 1 та 2 та масами 2 та 3; І1…І3 - відповідно приведені моменти інерції приводу, маси платформи та маси противаги; М2 та М3 - відповідно приведені статичні моменти опору руху платформи та противаги; М(t) - залежно від режиму, що розглядається - крутний момент двигуна на етапі пуску, або момент гальма - функція керування М(t).Аналіз конструктивних схем існуючого пакетоформувального обладнання виявив потребу в розробці уніфікованого ряду ПФМ, що дозволить забезпечити вимоги виробництва по продуктивності, схемах компонування та якості формування транспортного пакета за мінімальних вартісних показників для широкої гами продовольчих тарних вантажів. Виконаний у даній роботі комплекс досліджень дозволив розробити наукове обґрунтування вибору ефективної технологічної схеми ПФМ та визначити раціональні значення параметрів наступних пристроїв та механізмів: підіймально-опускного та профілювання мякої тари із сипкою продукцією. Топологічне дослідження ПФМ методом дослідження енергетичних та масових потоків і побудова її математичної моделі на основі теорії графів, дозволила визначити раціональні структурну та конструктивну схеми уніфікованої ПФМ. Розроблена динамічна модель підіймально-опускного механізму з електромеханічним приводом і сформульований показник якості, що виражає енерговитрати, дозволяють вирішити задачу оптимального керування, встановити функції раціонального значення гальмівного моменту і параметрів руху механізму на етапі вибору керуючої функції. Розроблена методика розрахунку дає можливість визначити раціональні параметри підіймально-опускних механізмів ПФМ на початкових етапах розробки, що знижує енерговитрати у пристрої за один цикл формування транспортного пакета на 30 % (в окремих випадках - на 50 %) та забезпечує високу якість сформованого пакета.