Обґрунтування конструкції та моделювання машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень
Автор: Омельчук Давид Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній роботі обґрунтовано, розраховано та розроблено конструкцію машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень. Також побудовано її тривимірну модель, проведено розрахунок на міцність конструкції. Об’єкт дослідження – машина-транспортер очищення коренеплодів від поверхневих забруднень. Предмет дослідження – розроблення конструкції машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень, побудова її тривимірної моделі, розрахунки на міцність основних елементів машини з використанням параметричної оптимізації. Метою магістерської роботи є розроблення нової конструкції машини- транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень засобами CAD/CAE систем, створення її тривимірної моделі та дослідження міцності її основних вузлів для підтвердження можливості надійної експлуатації. У першому розділі роботи описано способи очищення поверхонь овочів та фруктів. Обладнання, яке використовується при очищенні від забруднень. Очищення поверхонь овочів та фруктів є важливим технологічним етапом, що визначає якість подальшого зберігання, транспортування і переробки врожаю. Після збирання рослинна продукція завжди має на поверхні залишки землі, пилу, рослинних решток, а також може бути забруднена мікроорганізмами. Крім того, поверхня овочів і фруктів може мати механічні пошкодження, що створюють сприятливі умови для проникнення патогенної мікрофлори. Саме тому ефективне очищення відіграє ключову роль у забезпеченні безпеки та збереження харчової продукції, адже від нього залежить не лише зовнішній вигляд, але й санітарно-гігієнічні характеристики. Для різних груп рослинної продукції, зокрема для овочів і фруктів із м’якою чи твердою поверхнею, застосовують різні способи очищення, які ґрунтуються на механічних, фізичних та інколи хімічних принципах. У другому розділі роботи розроблено принципову схему та концепцію машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень, проведено розрахунок її основних елементів. Основна ідея розробки полягає в тому, що машина-транспортер оснащена горизонтальною робочою камерою у вигляді зрізаного циліндра з сітчастою поверхнею, завантажувальним і вивантажувальним лотками, опорною рамою, вібраційним приводом і патрубком для виведення відходів. Камера закріплена на рамі через пневматичну підвіску, а вузол відведення забруднень розміщений поблизу торцевої частини камери поруч із розвантажувальним лотком. Таке конструктивне виконання з новою конфігурацією робочої камери, сітки, підвіски та розташуванням патрубка забезпечує підвищення продуктивності й надійності роботи. Крім того, зменшується коливна маса і потреба в потужності приводу, досягається більш плавне регулювання жорсткості підвіски та амплітуди коливань. Це робить машину універсальною і дозволяє застосовувати її для очищення різних видів коренеплодів у різних обсягах та за різного рівня забрудненості. Отримані теоретичні результати класичних розрахунків показали, що вхідні та отримані параметри машини- транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень є цілком реальними і адекватними. Розроблювана конструкція з такими параметрами є цілком працездатною. Тому з такими параметрами можна проектувати машину-транспортер безпосередньо, зокрема розробляти її тривимірну параметричну модель У третьому розділі роботи розроблено геометрію конструкції машини- транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень – зокрема побудовано її параметричну тривимірну модель. Розроблення моделі проведено в модулі складання CAD системи Autodesk Inventor Professional низхідним та комбінованим способом проектування. За вхідні незалежні основні параметри робочої камери а відтак і самої машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень вибрано внутрішній діаметр робочої камери, її загальну довжину та товщину стінки. Розроблену тривимірну модель машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень перевірено на міцність, щоб пересвідчитись чи вона витримає експлуатаційні навантаження, та при потребі скорегувати параметри розробленої моделі. Розрахунок на міцність машини сепаратора проведено методом скінчених елементів засобами CAE модуля системи Autodesk Inventor Professional. Розрахунок проведено для базової конфігурації моделі з внутрішнім діаметром робочої камери 750 мм, довжиною 3000 мм то товщиною стінки 3 мм. Аналогічним способом можна провести розрахунок міцності для довільних розмірів параметричної моделі перед виготовленням з неї конструкції в металі. Проведені розрахунки машини-транспортера очищення коренеплодів від поверхневих забруднень підтвердили її експлуатаційну працездатність. Ключові слова: машина-транспортер, коренеплід, коливання, робоча камера, рами, тривимірна модель, параметрична оптимізація, пневматична підвіска, дебалансний привід.