Анотація до роботи:

Чуприна А.В. Наукове обґрунтування розробки функціональних модулів пакетоформувальних машин для продовольчих вантажів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.12 - процеси й обладнання харчових, мікробіологічних і фармацевтичних виробництв. - Національний університет харчових технологій. - Київ, 2004.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню вибору раціональної технологічної схеми уніфікованої пакетоформувальної машини, її структурної та конструктивної схем та визначенню раціональних значень параметрів підіймально-опускного пристрою та пристрою профілювання за умови мінімізації енерговитрат.

Побудовано математичні моделі підіймально-опускного механізму на основі тримасової динамічної коливальної системи з урахуванням дисипативної складової та пристрою профілювання м’якої транспортної тари з сипкими харчовими продуктами на основі проекційно-сіткових процедур.

Результати експериментальних досліджень дозволили: визначити коефіцієнт демпфування у динамічній системі підіймально-опускного пристрою, який був використаний в розрахунках математичних моделей; реологічні характеристики для найбільш типових видів сипкої харчової продукції, що були використані під час проведення чисельних експериментів з розробленою математичною моделлю процесу профілювання.

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. Методичною базою для створення такого уніфікованого ряду конструктивних і структурних схем ПФМ запропоновано застосувати модульний принцип.

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 м’якої тари із сипкою продукцією.

На основі виконаних аналітичних та експериментальних досліджень зроблено наступні висновки:

1. Виконаний аналіз конструкцій та існуючих методик розрахунку ПФМ показав, що сучасний рівень проектування даних машин не враховує специфічні умови їх функціонування протягом всього технологічного циклу та не відповідає вимогам експлуатації щодо якісного формування пакета.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Встановлено, що витрати енергії у приводі підіймально-опускного пристрою ПФМ за цикл формування одного транспортного пакета будуть мінімальними у випадку, якщо маса противаги буде більшою маси платформи. Наприклад, для підіймально-опускного пристрою ПФМ ПС з масою платформи 150 кг маса противаги повинна бути 200 кг.

6. Результати експериментальних досліджень підіймально-опускного механізму дозволили визначити значення коефіцієнта затухання коливальної системи (b = 0,53), яке рекомендується для застосування в розрахунках математичних моделей.

7. Розроблена математична модель процесу профілювання м’якої транспортної тари із сипкою харчовою продукцією дозволила визначити раціональні геометричні параметри робочих органів пристрою профілювання за умови мінімальних витрат енергії. Так для пристроїв зі схемою одновалкової прокатки застосування валка з діаметром – 0,3 м, дозволяє скоротити витрати енергії на виконання операції на 20 % порівняно із існуючими зразками з діаметром 0,45 м.

8. Результати експериментальних досліджень дозволили визначити реологічні характеристики найбільш характерних типів сипкої харчової продукції, що були використані під час проведення чисельних експериментів з розробленою математичною моделлю процесу профілювання і підтвердили адекватність математичної моделі реальним процесам. Були визначені наступні характеристики сипких харчових продуктів: напруження текучості, модуль Юнга та пористість (наприклад, для солі вони відповідно дорівнюють _т = 3 МПа, Е = 5000 МПа, ПОР = 76 %).

9. Розроблені метоли і методики були використані УкрНВО „Сіль” під час розробки машини ПС та Вінницьким ПКТІ під час розробки базової універсальної ПФМ. Зокрема, застосування методик визначення раціональних параметрів пристрою профілювання мішків з сіллю та підіймально-опускного механізму дозволило скоротити енерговитрати у вказаних механізмах відповідно на 30% та 20%. Методики досліджень впроваджено в навчальний процес: при читанні лекцій, виконанні курсових проектів із дисциплін „Розрахунок і конструювання пакувального обладнання”, „Підвищення ефективності роботи пакувального обладнання”, а також при виконанні дипломних проектів та магістерських робіт.

10. Запропонована методика модульного проектування ПФМ може також бути застосована для інших функціональних груп пакувального обладнання.

Публікації автора:

1. Модульна система проектування пакетоформуючої техніки. А.В. Чуприна, О.М. Гавва, А.В. Гриб. – “Харчова та переробна промисловість”, № 6, с. 34-36, 1997р.

Особистий внесок: розроблено структурний граф процесу формування транспортного пакета, проаналізовано граф та оброблено результати, підготовлено матеріал до публікації.

2. Обладнання для скріплення пакетів плівкою, що розтягується. А.В. Гриб, О.М. Гавва, А.В. Чуприна. – “Харчова та переробна промисловість”, № 9, с. 33-36, 1997р.

Особистий внесок: розробка структурного графа технологічного процесу скріплення транспортного пакета плівкою, що розтягується.

3. Дослідження динамічних процесів та визначення раціональних параметрів пристроїв для переорієнтації пакетів вантажів. О.В. Чижик, А.В. Чуприна, А.В. Гриб. – Наукові праці ОДАХТ, т. 3, 1997 р.

Особистий внесок: участь в розробці динамічної моделі пристрою для переорієнтування транспортного пакета, підготовлено матеріал до публікації.

4. Мінімізація енерговитрат в підйомно-опускних пристроях пакетоформувальних машин. А.В. Чуприна, О.М. Гавва – Матеріали науково-технічної конференції “Проблеми та перспективи розвитку виробництва та споживання хлібопродуктів”, Наукові праці ОДАХТ, т. 3, 1997 р.

Особистий внесок: розроблено динамічну модель підіймально-опускного пристрою пакетоформувальної машини, виконано розрахунки.

5. Визначення раціональних параметрів пристрою профілювання м’якої транспортної тари з сипкими вантажами. А.В. Чуприна, О.М. Гавва, А.П. Беспалько. – Хімічна промисловість, № 5, 2001 р., с. 49-52.

Особистий внесок: виконано чисельне моделювання та визначено раціональні параметри пристрою профілювання м’якої транспортної тари з сипкою харчовою продукцією, підготовлено матеріал до публікації.

6. Дослідження механізованих систем для укрупнення вантажних одиниць готової харчової продукції методом топологічного аналізу. А.В.Чуприна, О.М. Гавва., А.П. Беспалько – Наукові праці УДУХТ, № 10, ч.2, 2001 р., с. 186.

Особистий внесок: розроблено графи обладнання для укрупнення тарно-штучних вантажів, підготовлено матеріал до публікації.

7. Дослідження процесу профілювання мішків із сипкими харчовими продуктами під час пакетування. А.В.Чуприна, О.М. Гавва., А.П. Беспалько – Наукові праці УДУХТ, № 10, ч.2, 2001 р., с. 187.

Особистий внесок: змодельовано кінематику взаємодії в системі робочий орган - продукт, створено числову модель процесу, оброблено результати числового моделювання, підготовлено матеріал до публікації.

8. Розробка методики визначення раціональних параметрів пристроїв пакетоформувальних машин. О.М. Гавва, М.В. Якимчук, А.В. Чуприна. – Харчова промисловість, № 2, с. 79-83, 2003 р.

Особистий внесок: розроблено потоково-енергетичний та сигнальний графи технологічного процесу формування транспортного пакета, виконано аналіз графів та обробку результатів,

підготовлено матеріал до публікації.

9. Профілювання наповненої м’якої транспортної тари. А.В.Чуприна, О.М. Гавва. – Упаковка, № 5, 2003 р., с. 27-30.

Особистий внесок: розроблено математичну модель пристрою профілювання м’якої транспортної тари з сипкою харчовою продукцією, підготовлено матеріал до публікації.

10. Визначення раціональних параметрів підіймально-опускного пристрою пакетоформувальної машини за умови мінімізації енерговитрат. А.В.Чуприна, О.М. Гавва. Рук. деп. в ДНТБ України, № 530-Ук97 від 20.10.97.

Особистий внесок: виконано аналітичні розрахунки та чисельне моделювання, оформлено результати розрахунків, підготовлено матеріал до публікації.

11. Аналіз існуючих систем модульного проектування стосовно пакувальної техніки. А.В. Чуприна, О.М. Гавва, О.П. Кривопляс. – Тези доповіді 61 наукової конференції, УДУХТ, 1995 р.

Особистий внесок: виконано літературний пошук, аналіз систем модульного проектування, підготовлено матеріал до публікації.

12. Застосування модульної системи проектування для вузлів пакетоформувальної машини. О.П. Кривопляс, О.М.Гавва, А.В. Чуприна. – Тези доповіді на Всеукраїнській науково-технічній конференції “Розробка та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харчову та переробну промисловість”. Київ, 1995 р.

Особистий внесок: встановлено особливості застосування систем модульного проектування для пакетоформувальних машин, підготовлено матеріал до публікації.

13. Визначення раціональних параметрів підйомно-опускного пристрою пакетоформувальної машини за умови мінімізації енерговитрат. А.В.Чуприна, О.М. Гавва, Л.О. Кривопляс, З.А. Бурова. – Тези доповіді 63 наукової конференції УДУХТ 1997 р.

Особистий внесок: встановлено вплив значення маси противаги для зниження енерговитрат у підіймально-опускному пристрої пакетоформувальних машин, підготовлено матеріал до публікації.

14. Створення математичної моделі процесу профілювання сипких вантажів у м’якій тарі. А.В. Чуприна, О.М. Гавва, Є.В. Штефан. – Тези доповіді міжнародної науково-технічної конференції “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”, Київ, 1997 р.

Особистий внесок: виконано аналіз процесу взаємодії в системі робочий орган - продукт, застосовано проекційно-сіткові процедури для розробки математичної моделі технологічного процесу, розроблено алгоритм, підготовлено матеріал до публікації.