CC BY
51
Васильев Илья Юрьевич, аспирант, iljanaras@,yandex.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
THE AIR PERMEABILITY OF PAPER MA TERIALS D.I. Baidakov, L. Yu. Komarova, P.F. Potashnikov, I. Y. Vasiliev
Standard methods for determining the breathability of paper are not without drawbacks. In some cases, the assessment of air permeability does not take into account the thickness of the paper, and the pressure drop on the different sides of the paper is selected depending on its properties. The article proposes to characterize air permeability of paper by the initial coefficient of air permeability, which is a coefficient ofproportionality at the beginning of the dependence of the air flow density through the paper on the gradient of the created vacuum and reflecting the initial structure of the paper material.
Key words: paper, fibrous structure, air permeability, pressure gradient, air permeability coefficient
Baidakov Dmitri Ivanovich, candidate of technical science, docent, dini-baid2012@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Komarova Lyudmila Yurievna, candidate of technical science, docent, luknew @yandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Potashnikov Peter Fedorovich, candidate of technical science, professor, petrpo-ta@bk.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Vasiliev Ilya Yurievich, postgraduate, iljanaras@yandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
УДК 621.9; 663
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВЫСЕЧКИ И БИГОВКИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СКЛАДНЫХ КАРТОННЫХ КОРОБОК ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Э.В. Боровкова, И.Б. Давыдов, Е.В. Пантюхина
В статье рассматриваются особенности применения картона при производстве коробок для пищевых продуктов, технология производства складных картонных коробок, анализируются операции высечки и биговки и описывается методика расчета основных параметров данных процессов.
Ключевые слова: картон, упаковка, высечка, биговка, складные коробки.
Картон является распространенным плотным упаковочным материалом. Упаковочный картон используется для производства картонных упаковок и тары. Картон является жестким и прочным материалом, что является важным условием при хранении и транспортировки продуктов и товаров. В настоящее время картонная упаковка применяется практически везде, так как является доступным упаковочным материалом [1]. Картон широко используется в виде упаковки производственных товаров в пищевой промышленности, таких как, молочная и ликероводочная продукция, замороженные полуфабрикаты, кондитерские изделия, кофе, чай, изделия из мяса, фрукты и овощи, продукты быстрого питания и др.
Упаковка из картона, как правило, выполнена в виде коробок, которые бывают жесткими, складными [2]. Жесткая упаковка используется в виде без дополнительной сборки, которая поступила от изготовителя. Достоинствами является возможность хранения ценных и тяжелых изделий, а также широкий диапазон для поверхностной отделки и печати. Недостатками является занимаемый большой им объем.
Складная упаковка из картона (рис. 1) поступает в виде плоских сложенных заготовок, которые требуют самостоятельной сборки [3]. Одно из важных достоинств по сравнению с другими является достаточно небольшое занимаемое пространство при хранении и транспортировки. Существуют малогабаритные и крупногабаритные складные картонные коробки, имеющие различные размеры.
Технология производства складных картонных коробок состоит из двух основных этапов, которые представляют собой последующие операции [3]. На первом этапе происходит разработка дизайна (разрабатываются чертежи развертки, графического дизайна упаковки, верстка, изготовление макета и раскладка на лист). На втором этапе происходит производство упаковки, на котором выполняются необходимые операции (высечка и биговка), преобразующие запечатанный картон в плоские заготовки будущих коробок [3].
а б в
Рис. 1. Складная картонная упаковка: а - общий вид; б — схема; в — развертка: (-) - линии высечки; (- - -) - линии биговки
Высечка представляет собой процесс вырубки изделия по контуру с помощью удара специальным штанцерным штампом. При высечке следует обеспечить чистоту кромок картонной заготовки с нанесенной печатью и отсутствие на них обрезков [4]. Биговка представляет собой нанесение углубленных прямых линий (канавок), которые имеют по линии сгиба на оттиске определенную ширину при печати на картоне. Это позволяет облегчить сгибы при следующих операциях. Биговка необходима для местной вытяжки материала.
Существует 3 стадии высечки и биговки: нижняя плита перемещается вверх; сжимаемый материал сначала деформирует картон на безотвальной матрице, а затем прижимает его к контрплите (рис. 2, а); выполняются вырубка и биговка листа, в цикле вырубки сжимаемый материал полностью сжимается и надежно удерживается без деформации картона или инструмента (рис. 2, б), нижняя плита перемещается вниз, при снятии давления сжимаемый материал отталкивает картон и обрезки от основания штампа (рис. 2, в).
Нужная сила для высечки определяется по выражению
Рв = Пк ' ^к ' °к + бпр, где Пк - периметр развертки; - толщина картона (0,00031-0,00081 м); ок - механические свойства картона, определяемые его свойствами и толщиной (130...170 кПа); О - сила прижатия прижима (150.250 Н).
При учете побочных явлений при высечке, затупление режущих кромок, неравномерность толщины картона, требуемое сила высечки должно быть больше расчетного с поправочным коэффициентом 1,3-2,0.
427
Сила биговки может быть определена по формуле
Рб =Ьб'^к'ак'к,
где Ьб - длина биговочной канавки; к - коэффициент, зависящий от профиля биговоч-ной канавки (0,7-1,0).
Сжимаемый материал
б
Рис. 2. Стадии высечки и биговки: а — 1-я стадия; б — 2-я стадия; в — 3-я стадия
Проанализируем взаимосвязанное влияние параметров высечки и биговки от параметров складной картонной коробки. При определении граничных значений указанных параметров вычислим периметр высекаемой границы и длину биговочной канавки коробки размерами 10x10x2 см. Получаем Пк = 2,5 м, Ьб = 1 м. Тогда для построения первых графиков зависимостей проанализируем коробки с периметрами 2,5; 4,5 и 6,5 м и длинами биговочной канавки равными 1, 2 и 3 м. Построенные графики представлены на рис. 3.
в
Рв.н
1000
800 600
400
200- - -
0 0.0002 0.0004 0.0006 Sk,m о 0.0002 0.0004 0.0006 SK, м
а б
Рис. 3. Графики зависимостей силы высечки от толщины складной картонной коробки при периметре картонной коробки: 6,5 м (1), 4,5 м (2) и 2,5 м (3) (а) и биговки при длине биговочной канавки 3 м(1), 2 м
(2), 1 м (3) (б)
С увеличением периметра и толщины складной картонной коробки сила высечки так же увеличивается: для складной картонной коробки с Пк = 6,5 м сила увеличивается с 300 до 1000 Н, при 4,5 м - с 370 до 800 Н, с периметром 2,5 м - с 300 до 550 Н (рис. 3, а). При увеличении длины биговочной канавки и толщины коробки сила
биговки увеличивается: при L = 3 м сила увеличивается с 40 до 350 Н, при 2 м - с 30 до 220 Н, при 1 м - с 10 до 110 Н (рис. 3, б).
Таким образом, при проектировании и разработке складных коробок из картона необходимо выбирать требуемые силы высечки и биговки с целью обеспечения оптимальных параметров оборудования при обеспечении требуемого качества коробок.
Список литературы
1. Давыдов И.Б. Особенности упаковки различных видов штучных пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 9. С. 438-446.
2. Давыдов И.Б. Упаковка из картона: особенности, основные виды и область применения в пищевой промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 11. С. 597-607.
3. Ефремов Н.Ф. Тара и ее производство: учебное пособие, 2-е изд., доп. М.:МГУП, 2001. С. 162-185.
4. Давыдов И.Б. Особенности технологии складных картонных коробок для пищевых продуктов // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: сб. научных трудов национальной заочной научно-техн. конф. с международным участием «АПИР-23», 8-9 ноября 2018 года / под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. С. 73-81.
5. Пантюхина Е.В., Котляров В.С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки: учебник. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 212 с.
Боровкова Элеонора Владимировна, магистрант, eleonora. borovkova@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Давыдов Иван Борисович, магистрант, svoryi@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доцент, elen-davidovaamail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE PROCESS OF CUTTING AND CREASING
IN THE PRODUCTION OF FOLDING CARTONS FOR FOOD PRODUCTS
E. V. Borovkova, I.B. Davidov, E. V. Pantyukhina
The article discusses the features of the use of cardboard in the production of boxes for food, the technology of production offolding cardboard boxes, analyzes the operation of die-cutting and creasing and describes the method of calculating the basic parameters of these processes.
Key words: cardboard, packing, die-cutting, creasing, folding boxes.
Borovkova Eleonora Vladimirovna, master, eleonora. borovkova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Davidov Ivan Borisovich, masters, svoryi@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Pantyukhina Elena Viktorovna, candidate of technical science, docent, elen-davidova@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9; 663
АНАЛИЗ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ВАЛЬЦОВЫХ СТАНКОВ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
И.В. Пузиков, Е.Е. Шимбарова, Е.В. Пантюхина
В статье рассмотрены особенности расчета мощности привода вальцового станка, проанализированы основные методы расчета, показаны поясняющие рисунки.
Ключевые слова: мощность привода, вальцовый станок, энергоэффективность.
Процесс дробления широко применяется для измельчения зерна в мукомольном производстве, солода в пивоварении, а также ягод, овощей и фруктов в производстве напитков [1, 2]. Одними из наиболее распространенных технологических машин для измельчения являются вальцовые дробилки, в которых реализован принцип сжатия с одновременным сдвигом. При этом измельчаемый продукт можно подвергать различным видам деформации на машинах одного и того же типа. Так, например, если валки вальцового станка имеют гладкие поверхности и вращаются с одинаковой окружной скоростью, то продукт подвергается лишь сжатию; при различных скоростях валков происходит сложная деформация продукта - сжатие, сдвиг и срез.
Энергоэффективность является одной из важнейших характеристик для всех видов производств пищевой промышленности. Ее можно охарактеризовать как рациональное использование энергетических ресурсов. Данный показатель зависит от процесса измельчения в целом - производительности, мощности и удельного показателя.
Производительность каждой пары вальцов определяется формулой
Q = 1800- Ь • Ь(иб +им )ру, (1)
где Ь - зазор между вальцами; Ь - длина вальца; Ъб, им - окружные скорости вращения соответственно быстровращающегося и медленновращающегося вальцов; р -плотность измельчаемого продукта; у - коэффициент заполнения в зоне измельчения.
