Проектування та аналіз кінематико-силових параметрів побутового шнекового преса для витискання соняшникової олії
Автор: Кузь Дмитро-Ілля Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проведено огляд технології виробництва соняшникової олії від процесу її сепарування від сторонніх домішків до процесу пакування готової продукції. Проаналізовано різновиди обладнання для виробництва олій, зокрема, сепаратори, сушарки вальцеві верстати, шеретувальні машини, різноманітні преси тощо. Виконано огляд конструктивних і функціональних особливостей шнекових пресів: для попереднього витискання олії (форпресів) та для остаточного витискання олії (експелерів). Обґрунтовано вибір прототипу шнекового преса моделі NF-500 Vario SS для подальшого розрахунку і проектування в межах даної магістерської роботи. За результатами проведеного огляду поставлено завдання розрахунку і проектування приводу шнекового преса з можливістю зміни частоти обертання головного вала, тобто продуктивності установки, і температури камери стиску. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи розглянуто вдосконалену конструкцію шнекового преса (рис. 2.1) для переробки олійних культур та олійної сировини. Запропонований електропривод на основі мотор-редуктора потужністю 1,5 кВт дозволяє регулювати швидкість обертання шнека в діапазоні 0...60 об/хв. Для обмеження можливих перевантажень привід додатково оснащений запобіжною втулково-пальцевою муфтою з гумовими втулками. Тиск в робочій камері регулюється ручним поворотом фланців, встановлених на її передньому торці. Розглянуто загальну конструкцію пресувального шнека та розроблено відповідну 3D-модель у програмному забезпеченні SolidWorks (див. рис. 2.9). За допомогою методу скінченних елементів проаналізовано напружено-деформований стан пресувального шнека за найжорсткіших умов навантаження. Отримані результати представлені у вигляді розподілу напружень і деформацій вздовж валу шнека та його витків. Відповідні 3D та 2D діаграми напружено-деформованого стану зображено на рис. 2.12 та 2.13. Отримані результати моделювання дозволяють визначити зони перевантаження валу шнека. Найбільші напруження спостерігаються в зоні шпонкового паза (шпонкової канавки), досягаючи значень понад 150 МПа. Також перевантаження (в межах 140...160 МПа) мають місце в зонах з’єднання шнекових витків з валом. Найбільші деформації шнека досягають 0,16 мм і спостерігаються на його передніх витках. Отримані результати дозволили обрати леговану сталь AISI 420 (або X40Cr13) як матеріал для виготовлення шнека. Залежно від технології термообробки її межа пластичності становить не менше 300 МПа і щонайменше вдвічі перевищує максимальне напруження, змодельоване за допомогою методу скінченних елементів у програмному забезпеченні SolidWorks. Тому коефіцієнт запасу міцності приблизно дорівнює 2. У третьому розділі «Економічна частина» виконано аналіз потенційних техніко-економічних переваг запропонованого шнекового преса порівняно із пропозиціями конкурентів та розглянуто ринкові можливості запуску інноваційно-інвестиційного проекту за результатами виконання даної МКР. Об’єкт розроблення – побутовий шнековий прес для витискання соняшникової олії. Предмет розрахунку – конструктивні параметри шнекового преса; кінематичні і силові параметри приводу преса; напружено-деформований стан пресувального шнека та його привідного вала. Мета роботи – розроблення конструктивного рішення побутового шнекового преса для витискання олії із насіння соняшнику. Ключові слова – шнековий прес, насіння соняшнику, соняшникова олія , кінематико-силові параметри, напружено-деформований стан.