В современной хлебопекарной промышленности вопрос повышения эффективности стоит особенно остро. При доле сырья в себестоимости продукции, достигающей 85%, и постоянном росте затрат на энергоносители, предприятия вынуждены искать пути оптимизации производства. Зачастую парк оборудования морально и физически устарел, что ведет к перерасходу энергии, потерям сырья и нестабильному качеству. В таких условиях модернизация существующей техники, а не ее полная замена, становится экономически оправданным и стратегически верным решением. Она позволяет точечно устранить «узкие места» и значительно повысить рентабельность. В качестве типичного объекта для такого улучшения можно рассмотреть тестомесильную машину А2-ХТМ. Это широко распространенный в отрасли аппарат, конструкция которого обладает значительным потенциалом для усовершенствования, что делает его идеальным примером для дипломного проекта.
Глава 1. Определяем цели, задачи и методологию дипломного проекта
Основа любой успешной дипломной работы — это четко сформулированная академическая база. Важно понимать разницу между целью и задачами. Цель — это глобальный, конечный результат, к которому мы стремимся, в то время как задачи — это конкретные, измеримые шаги для его достижения.
Для нашего проекта цель можно сформулировать так: разработать проект технической модернизации тестомесильной машины А2-ХТМ, направленный на повышение ее производительности и энергоэффективности.
Для достижения этой цели необходимо последовательно решить следующие задачи:
- Проанализировать конструкцию, принцип работы и технические характеристики машины А2-ХТМ.
- Выявить существующие конструктивные недостатки и «узкие места», влияющие на эффективность и надежность.
- Разработать конкретные технические решения по модернизации ключевых узлов, включая систему привода и управления.
- Провести расчет технико-экономического обоснования (ТЭО) предложенных решений для подтверждения их рентабельности.
- Разработать рекомендации по безопасной эксплуатации и обслуживанию модернизированного оборудования.
Такая структурированная постановка задач формирует четкий план исследования и является каркасом всей дипломной работы.
Глава 2. Проводим всесторонний анализ конструкции машины А2-ХТМ
Прежде чем что-то улучшать, необходимо досконально изучить исходный объект. Всесторонний анализ тестомесильной машины А2-ХТМ — это фундамент для будущих инженерных решений. Его следует проводить по нескольким ключевым направлениям.
Механические узлы. Основными компонентами машины являются станина, подкатная дежа, спиральный месильный орган и механизм привода. При анализе стоит обратить внимание на состояние подшипниковых узлов, надежность цепной или ременной передачи от двигателя к месильному органу, а также на сложность и периодичность технического обслуживания этих элементов.
Система управления. В базовой комплектации А2-ХТМ, как правило, оснащена устаревшей релейно-контакторной схемой управления. Ее главные недостатки — это низкая точность поддержания временных интервалов замеса, полное отсутствие гибкости и невозможность интеграции в современные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).
Производительность и энергоэффективность. Паспортная производительность машины составляет до 500 кг теста в час. Однако стандартный двухскоростной асинхронный двигатель не позволяет гибко регулировать интенсивность замеса для разных видов теста. Работа на фиксированных скоростях часто приводит к неоптимальному качеству теста и, что более важно, к избыточному потреблению электроэнергии, так как двигатель не всегда работает в режиме номинальной нагрузки. Именно этот недостаток является одним из ключевых для последующей модернизации.
Глава 3. Разрабатываем комплексный проект модернизации
Основываясь на результатах анализа, мы можем предложить конкретные и технически обоснованные решения для устранения выявленных проблем. Проект модернизации должен быть комплексным и затрагивать как механическую часть, так и систему управления.
Модернизация привода. Ключевое предложение — замена штатного двухскоростного электродвигателя на современный асинхронный двигатель, управляемый частотным преобразователем (ПЧ). Такое решение дает ряд неоспоримых преимуществ:
- Плавная регулировка скорости вращения месильного органа, что позволяет подбирать оптимальный режим для любой рецептуры теста.
- Снижение пусковых токов и ударных нагрузок на механические узлы, что продлевает срок их службы.
- Прямая экономия электроэнергии, которая может достигать 10-15% за счет работы двигателя в наиболее эффективном режиме.
Новая система управления. Вместо устаревшей релейной схемы предлагается разработать и смонтировать новый шкаф управления на базе программируемого логического контроллера (ПЛК). ПЛК позволяет реализовать сложный алгоритм управления: оператор сможет с помощью панели задавать и сохранять в памяти устройства различные рецепты (время замеса на разных скоростях, время отлежки). Это не только повышает точность и повторяемость технологического процесса, но и открывает возможность для интеграции тестомеса в единую цеховую систему АСУ ТП для сбора данных и удаленного мониторинга.
Усовершенствование механических узлов. В рамках проекта также целесообразно предусмотреть замену стандартных подшипников на более износостойкие аналоги от ведущих производителей и, возможно, модернизировать систему их смазки для упрощения обслуживания.
Глава 4. Готовим технико-экономическое обоснование (ТЭО)
Любое инженерное решение в промышленности должно быть не только технически грамотным, но и экономически выгодным. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) — это критически важный раздел дипломной работы, доказывающий целесообразность инвестиций в модернизацию. Расчет строится по четкому алгоритму.
- Расчет капитальных затрат. Это единовременные вложения в проект. Необходимо суммировать стоимость всего закупаемого оборудования: нового электродвигателя, частотного преобразователя, ПЛК, кнопок, датчиков, кабельной продукции и нового шкафа управления. Сюда же включается стоимость работ по демонтажу старого оборудования, монтажу и пусконаладке нового.
- Расчет ежегодной экономии. Это выгода, которую предприятие будет получать после модернизации. Она складывается из нескольких ключевых факторов:
- Экономия на электроэнергии: рассчитывается на основе прогнозируемого снижения потребления (10-15%) и текущих тарифов на электроэнергию.
- Снижение эксплуатационных затрат: сюда входит уменьшение расходов на ремонт (за счет большей надежности новых узлов), сокращение простоев оборудования и времени на его переналадку.
- Повышение качества продукции: более точный контроль процесса замеса ведет к снижению брака, что также является формой экономии.
- Расчет ключевых показателей эффективности. Главный показатель — это срок окупаемости (ROI). Он рассчитывается по простой формуле: `Срок окупаемости (в годах) = Капитальные затраты / Ежегодная экономия`. Для подобных проектов модернизации хорошим показателем считается срок окупаемости в диапазоне 1.5-3 года. Если расчетное значение попадает в этот интервал, проект можно считать инвестиционно привлекательным.
Глава 5. Прорабатываем вопросы охраны труда и безопасности эксплуатации
Модернизация оборудования всегда влечет за собой изменение условий труда, поэтому раздел по охране труда и безопасности является обязательной и важной частью дипломного проекта. Он должен демонстрировать, что предложенные технические решения не только эффективны, но и безопасны для персонала.
В этой главе необходимо осветить следующие аспекты:
- Анализ потенциальных рисков. Следует перечислить основные опасности при работе с обновленной машиной: поражение электрическим током от нового шкафа управления, получение механических травм от вращающихся частей (месильный орган, привод).
- Технические меры безопасности. Важно описать, как именно проект минимизирует эти риски. Это включает установку кнопок аварийной остановки, защитных кожухов с концевыми выключателями (блокировками), которые не позволяют запустить машину при поднятой защитной решетке, а также надежное заземление нового электрооборудования.
- Организационные меры. Необходимо подчеркнуть важность разработки новых инструкций по эксплуатации модернизированной машины и проведения внепланового инструктажа и обучения для операторов и обслуживающего персонала.
- Эргономика. Можно кратко упомянуть, что новая панель управления с интуитивно понятным интерфейсом снижает утомляемость оператора и улучшает общую эргономику рабочего места.
Заключение и финальные штрихи
Подводя итоги дипломной работы, важно структурировать заключение в строгом соответствии с задачами, поставленными во введении. Следует начать с констатации, что главная цель — разработка проекта модернизации — успешно достигнута. Далее необходимо кратко изложить ключевые результаты по каждой задаче.
Например: «В ходе работы был проведен анализ конструкции машины А2-ХТМ, который выявил недостатки ее привода и системы управления. На основе анализа был разработан комплексный проект модернизации, включающий установку частотного преобразователя и ПЛК. Расчеты технико-экономического обоснования показали, что срок окупаемости проекта составит X года, что подтверждает его экономическую целесообразность». В конце делается общий вывод о практической ценности и завершенности исследования. Также не забудьте о правильном оформлении списка использованной литературы в соответствии с требованиями ГОСТ.
Как подготовиться к защите дипломного проекта и уверенно ответить на вопросы комиссии
Успешное написание работы — это лишь часть дела. Важно грамотно представить ее результаты. Подготовьте краткую и наглядную презентацию на 10-12 слайдов, отражающую основные этапы вашей работы: цель и задачи, анализ проблем, предложенное решение, расчеты ТЭО и главные выводы. Напишите текст доклада на 7-10 минут, который будет живым рассказом, а не сухим чтением текста со слайдов. Заранее продумайте возможные вопросы от комиссии («Почему был выбран ПЛК именно этой марки?», «За счет чего достигается основная экономия?») и подготовьте на них четкие, аргументированные ответы. Уверенность в своих знаниях и хорошая подготовка — залог успешной защиты.
Список использованной литературы
- Лисовенко АК.Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. – 208 с.
- Остриков А.Н., Парфеннопуло М.Г., Шевцов А.А. Практикум по курсу «Технологическое оборудование»/ Воронеж. Гос. Технол. Акад. – Воронеж, 1999. – 424 с.
- Паспорт Тестомесильной машины периодического действия марки А2-ХТМ 330, 1993.
- Азаров Б.М. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий: Учеб. пособие /Б.М. Азаров., А.Т. Лисовенко., С.А. Мачихин– М.:Агропромиздат, 1986. – 263 с.
- Антипов С.Т. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. /С.Т.Антипов, И.Т. Кретов и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.: ил.
- Головань Ю.П. Технологическое оборудование хлебопекарных предприятий./Ю.П. Головань — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 432 с.: ил.
- Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. пособие / М.Н.Иванов. – М.: Высш. шк., 1984
- Азаров Б.М. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий: Учеб. пособие /Б.М. Азаров., А.Т. Лисовенко., С.А. Мачихин– М.:Агропромиздат, 1986. – 263 с.
- Антипов С.Т. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. /С.Т.Антипов, И.Т. Кретов и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.: ил.
- Головань Ю.П. Технологическое оборудование хлебопекарных предприятий./Ю.П. Головань — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 432 с.: ил.
- Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. пособие / М.Н.Иванов. – М.: Высш. шк., 1984
- Лисовенко А.Т. Смесительные машины в хлебопекарной и конди-терской промышленности: Учебное пособие /А.Т. Лисовенко, И.Н. Литовченко, И.В. Зирнис и др.; Под ред. А.Т. Лисовенко. – К.: Урожай, 1990. – 192 с, ил.
- Прейс В.В. Проектирование машин и аппаратов пищевых и перерабатывающих производств. Учебное пособие. Тула: Изд-во ТулГУ. 2005.- 156 с.
- Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие / С.А.Чернавский, К.Н Боков, И.М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.: ил.