CC BY
44
УДК 621.9.06-52
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАГРУЗКА ПЛОСКИХ И БЛИЗКИХ
К РАВНОРАЗМЕРНЫМ АСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ЛИНИИ
И.В. Пузиков, Е.В. Пантюхина
В статье рассмотрены конструкции механических бункерных загрузочных устройств для автоматической загрузки плоских и близких к равноразмерным деталей в технологические машины и линии.
Ключевые слова: автоматическая загрузка, бункерное загрузочное устройство, плоская деталь.
В различных отраслях машиностроения для автоматической загрузки штучных деталей в технологические машины и линии широко используют механические бункерные загрузочные устройства (БЗУ), обладающие высокой надежностью в работе и обеспечивающие требуемую производительность при загрузке деталей, как с явной, так и с неявной асимметрией [1-14].
На рис. 1 показаны плоские и близкие к равноразмерным детали, которые широко встречаются в пищевой и других отраслях промышленности.
<3Л
г д
Рис. 1. Плоские и близкие к равноразмерным детали с явной (а, б) и неявной (в, г) асимметрией: а - колпачок конический (кронен-пробка); б - колпачок цилиндрический; в - ступенчатая цилиндрическая; г - ступенчатая коническая
513
Рассмотрим конструкции БЗУ для автоматической загрузки таких деталей в технологические машины и линии.
Схемы БЗУ для конических колпачков (см. рис. 1, а) рассмотрены на рис. 2-5. Колпачки, двигаясь по поверхности диска 1, попадают в круговую канавку 2, конфигурация которой повторяет внешнюю конфигурацию пробки. Попавшая в канавку в нужном положении кронен-пробка подводится диском к отверстию 3 и западает в него. Неправильно запавшие кро-нен-пробки при вращении диска удаляются из канавки [1].
а б
Рис. 2. Схема (а) и зона западания (б) механического дискового бункерного загрузочного устройства для кронен-пробок: 1 - бункер; 2 - корпус; 3 - вращающийся диск; 4 - вал; 5 - механизм ориентации; 6 - станина; 7 - привод; 8 - канавка;
9 - отверстие для выдачи
На рис. 3 представлена конструкция барабанно-дискового БЗУ с ориентированием в приемнике. Детали, западая в щель между барабаном 1 с лопастями 2 и диском 3, разводят в два лотка, так что в каждом из лотков колпачки оказываются в одинаковом положении.
Конструкция механического БЗУ с выступами показана на рис. 4. Поверхность наклонного диска 1 имеет выступы 2. Колпачки, расположившись между выступов, заходят в специально сконструированный лоток 3, в котором происходит их конечное ориентирование.
На рис. 5 представлены конструкции БЗУ с пневматическим ориентированием деталей на поверхности диска и в приемнике [15]. Вращающийся наклонный диск 1 имеет отверстия 2, через которые засасывается воздух так, что детали притягиваются только в одном положении (рис. 5, а).
с ориентированием в приемнике: 1 - барабан; 2 - лопасти; 3 - диск
Рис. 4. Механическое дисковое бункерное загрузочное устройство с выступами для деталей в форме усеченного конуса: 1 - наклонный диск; 2 - выступы; 3 - лоток
а б
Рис. 5. Бункерные загрузочные устройства с пневмоориентированием: а - на поверхности диска: 1 - наклонный диск; 2 - отверстия для всасывания воздуха; б - в приемнике: 1 - канал; 2 - сопла
для подачи воздуха 515
Колпачки в двух положениях скатываются под действием собственного веса в канал 1. На выходе канала наклонные сопла 2 ориентируют деталь в зависимости от ее положения (см. рис. 5, б).
На рис. 6-9 представлены конструкции БЗУ для цилиндрических колпачков.
БЗУ с ориентированием с помощью выступов, расположенных по окружности диска, устроены следующим образом (рис. 6). Задняя стенка барабана 1 выполнена в виде диска 2 с зубьями, которыми захватываются детали. Повернувшись на зубьях, они попадают в полость 3 и далее под действием силы тяжести в приемник (см. рис. 6, а) [15]. Для ориентирования колпачков сконструированы конусообразные выступы 2, выполненные по окружности вращающегося диска 1, которые обеспечивают ориентирование деталей. Шплинты 3, расположенные на смещенном по отношению к ним кольце, исключают проникновение деталей в другую зону. Если деталь запала донышком к конусу, то она не может проникнуть в щель и в таком положении, перемещаясь диском в верхнюю зону, выпадает в бункер (см. рис. 6, б).
Рис. 6. Бункерные загрузочные устройства с ориентированием выступами: а - по задней стенке барабана: 1 - барабан; 2 - диск;
3 - полость; б - по окружности диска: 1 - диск; 2 - конусообразные
выступы; 3 - шплинты
На рис. 7 показаны БЗУ с захватом и ориентированием с помощью крючков. На внутренней поверхности вращающегося барабана 1 расположены в несколько рядов захватывающие органы типа крючков 2. Волосяной щеткой 3 ненадежно захваченные детали досылаются на крючки (см. рис. 7, а) [15]. Детали, засыпанные в бункер, западают в гнезда вращающегося кольца 1, планка 2 удерживает их от выпадения в верхнем положении. Колпачки, лежащие боком, задевают за кромки отверстий планки и поворачиваются, занимая положение донышком вверх. Правильно ориентированные колпачки надеваются на крючки звездочки 3 и выдаются в лоток 4
516
(см. рис. 7, б) [16]. Детали, захватываемые крючками 1, направляются в лоток 2 донышком вверх, где они снимаются с крючка струей сжатого воздуха, подаваемого из сопел 3 (см. рис. 7, в) [17].
2
а б в
Рис. 7. Бункерные загрузочные устройства с крючками: а - по поверхности барабана: 1 - барабан; 2 - крючки; 3 - щетка; б - с карманами: 1 - вращающееся кольцо; 2 - удерживающая планка; 3 - штыри звездочки; 4 - лоток; в - с соплами для воздуха: 1 - крючковые захваты; 2 - лоток; 3 - сопла
На рис. 8 показаны БЗУ с наклонным вращающимся диском и захватывающими органами в виде карманов.
а б
Рис. 8. Бункерные загрузочные устройства с наклонным диском
и захватывающими органами в виде карманов: а - зубчатое: 1 - вырезы; 2 - зубцы; 3 - лоток; б - щелевое: 1 - фигурное окно;
2 - диск
517
Детали, запавшие в вырезы 1 рабочего диска, удерживаются в них зубцами 2. Вращаясь с диском, деталь занимает верхнее положение. Правильно ориентированная деталь выпадает в лоток 3, неправильно ориентированная - в бункер (см. рис. 8, а). Попадая в фигурное окно 1 в форме «сердечка», деталь выдается в ориентированном положении в приемник. На диске 2 установлены лопасти, которыми осуществляется ворошение колпачков (см. рис. 8, б).
На рис. 9 показаны схемы ориентирования деталей в приемнике.
а б
Рис. 9. Схемы ориентирования деталей в приемнике: а - с помощью сфер: 1 - толкатель; 2 - зона действия сферических тел; б - с помощью зубьев и впадин: 1 - щели с выступами;
2 - впадины; 3 - зубчатые захваты; 4,5 - каналы
Толкатель 1 воздействует на деталь и подает ее в зону действия сферических тел 2, при этом одно из них входит во внутреннюю полость колпачка, ориентируя его на днище (см. рис. 9, а) [18]. Детали, поступая к сепараторам, вращающимся в разных направлениях, направляются в щели с выступами 1. Колпачки, движущиеся донышком к выступам, ложатся на них и упираются своей образующей во впадины 2. Двигаясь по окружности, они выпадают из щелей. Колпачки, движущиеся отверстиями к выступам, проваливаются кромками во впадины зубчатых захватов 3 и далее в каналы 4, 5(см. рис. 9, б) [19].
На рис. 10 показано БЗУ для ступенчатых деталей с коническим и цилиндрическим торцом. При вращении диска 3, засыпанные в бункер 1 детали 5 движутся в сторону профильных карманов 4. Если деталь движется в сторону кармана коническим торцом, то он западает в него полностью, в противном случае деталь опирается цилиндрическим торцом на поверхность профильных роликов 6. При дальнейшем вращении диска 3 детали,
не полностью запавшие в профильные карманы 4, выпадают из них под действием силы тяжести обратно в бункер 1. детали, полностью запавшие в профильные карманы 4, перемещаются вращающимся диском 3 к разгрузочному окну, через которое выпадают в приемный лоток [9].
5 - деталь; 6 - профильные ролики
Так как в основе работы всех типов БЗУ лежит вероятностный принцип захвата деталей, то для оценки их производительности необходимо использовать комплексный подход, позволяющий учесть этот принцип. Комплексный подход нашел применение при моделировании производительности различных конструкций механических БЗУ, а его адекватность и корректность подтверждена экспериментальными исследованиями [20-28]. С целью выбора из представленных выше конструкций наиболее производительное БЗУ для каждой из рассмотренных деталей необходимо с использованием комплексного подхода в дальнейшем разработать математические модели производительности.
Список литературы
1. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Механические бункерные загрузочные устройства в пищевой промышленности: под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 168 с.
2. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Автоматизация загрузки укупорочных элементов в автоматические роторные машины для розлива жидких пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2012. Вып. 1. С. 91-102.
519
3. Системы автоматической загрузки штучных предметов обработки в технологические машины-автоматы / Н.А. Усенко, В.В. Прейс, Е.В. Давыдова, Е.С. Бочарова; под ред. проф. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 310 с.
4. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Бункерное загрузочное устройство для предметов обработки с неявно выраженной асимметрией торцов // Сборка в машиностроении, приборостроении. № 9. 2007. С. 57-65.
5. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Автоматическая загрузка стержневых предметов обработки с неявно выраженной асимметрией по торцам. Тула. Изд-во ТулГУ. 2009. 112 с.
6 Патент № 64977. Бункерное загрузочное устройство / В.В. Прейс, Е.В. Давыдова. Опубл. 27.07.2007. Бюл. № 21.
7. Патент № 166425. Бункерное загрузочное устройство для стержневых тел вращения с ассиметричными торцами / Д. В. Бурцев, Е.В. Давыдова, В.В. Прейс. Опубл. 27.11.2015. Бюл. № 33.
8. Патент № 158620. Бункерное загрузочное устройство для стержневых заготовок с цилиндрической формой одного из торцов и конической формой другого / Е.В. Давыдова, В.В. Прейс, Д. А. Провоторов, К.Н. Провоторова. Опубл. 20.01.2016. Бюл. № 2.
9. Патент № 170000. Бункерное загрузочное устройство / Е.В. Давыдова, В.В. Прейс, А.В. Чурочкин. Опубл. 11.04.2017. Бюл. № 11.
10. Патент № 183610 РФ. Бункерное загрузочное устройство для стержневых заготовок с цилиндрической формой одного из торцов и конической формой другого / В.В. Прейс. Опубл. 27.09.2018. Бюл. № 27.
11. Патент № 100942 РФ. Бункерное загрузочное устройство/ В.В. Голубенко, Е.В. Давыдова, В.В. Прейс. Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1.
12. Патент № 106577 РФ. Бункерное загрузочное устройство / В.В. Голубенко, Е.В. Давыдова, В.В. Прейс, Д.А. Провоторов. Опубл. 20.07.2011. Бюл. № 20.
13. Патент № 159403 РФ. Бункерное загрузочное устройство / Е.В. Давыдова, В.В. Прейс, А.В. Хачатурян. Опубл. 10.02.2016. Бюл. № 4.
14. Патент № 183611 РФ. Бункерное загрузочное устройство для предметов обработки с неявно выраженной асимметрией торцов / В.В. Прейс, В.Ю Токарев, А.В. Хачатурян. Опубл. 27.09.2018. Бюл. № 27.
15. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками/ В.Ф. Прейс. 1975, 280с.
16. Малов А.Н. Автоматическая загрузка металлорежущих станков. Москва: Машгиз, 1955. 400 с.
17. А.с. 1579713 СССР. Загрузочное устройство / Ш.С. Тыналиев, М.П. Бондаренко, Л.И. Волчкевич и Г.В. Комаров. Опубл. 23.07.90. Бюл. № 26.
18. А. с. 387898 СССР. Загрузочное устройство / А.М. Хлебников,
A.И. Комаров и А.И. Климов. Опубл. 22.06.73. Бюл. № 28.
19. А. с. 1493439 СССР. Бункерное загрузочное устройство /
B.В. Клиновой, О.И. Третьяков и В.Н. Утков. Опубл. 15.07.89. Бюл. № 26.
20. Бурцев Д.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Математическая модель производительности дискового бункерного загрузочного устройства с радиальными профильными гнездами // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2014. №9. С. 33-36.
21. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 6. Ч. 2. С. 104113.
22. Давыдова Е.В., Ганков Е.А. Определение вероятностных коэффициентов аналитической модели производительности щелевого бункерного загрузочного устройства для Т-образных пробок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 2.
C. 266-273.
23. Давыдова Е.В., Дружинина А.В., Прейс В.В. Математическая модель производительности механического дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с параметрическими отказами // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2015. № 10. С. 11-15.
24. Давыдова Е.В., Пантюхин О.В. Аналитические модели производительности бункерных загрузочных устройств для сувенирной ПЭТ-тары с неявно выраженной асимметрией // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 2. С. 274-281.
25. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель и методика расчёта производительности вертикального бункерного загрузочного устройства // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2010. №9. С. 27-31.
26. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности бункерного загрузочного устройства с радиальными гнездами и кольцевым ориентатором // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2009. № 11. С. 23-30.
27. Давыдова Е.В., Прейс В.В., Провоторова К.Н. Математическая модель производительности дискового бункерного загрузочного устройства с тангенциальными профильными гнездами // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2014. №10. С. 7-10.
28. Давыдова Е.В., Прейс В.В., Чурочкин А.В. Математическая модель производительности вертикального бункерного загрузочного устройства для плоских асимметричных предметов обработки // Прогресивш технологи i системи машинобудування. 2016. № 3 (54). С. 36-40.
Пузиков Иван Валерьевич, студент, zalesniyr@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доцент, elen-davidova@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
AUTOMATIC FFADING OF FLAT AND CLOSE TO EQUALLY SIZED ASYMMETRIC PARTS IN PROCESS MACHINES AND LINES
I.V. Puzikov, E.V. Pantyukhina
The article discusses the design of mechanical hopper feeding devices for automatic feeding of flat and close to equal parts in technological machines and lines.
Key words: automatic feeding, hopper feeding device, flat part.
Puzikov Ivan Valeryevich, student, zalesniyr@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Pantyukhina Elena Viktorovnа, candidate of technical science, docent, elen-davidova@,mail. ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.798; 664 (075.8)
АНАЛИЗ ФАСОВОЧНО-УПАКОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ В ПАКЕТЫ FLOW-PACK
А.М. Рожков
В статье рассматриваются общие сведения об упаковке пищевых продуктов в пакеты Flow-pack, основные стадии процесса фасования и упаковывания пищевых изделий в современном фасовочно-упаковочном оборудовании, приводятся результаты их анализа и сравнения.
Ключевые слова: пакеты Flow-pack, фасовочно-упаковочные автоматы.
Упаковка Flow-pack нашла широкое применение в пищевой промышленности для упаковки кондитерских, макаронных, хлебобулочных и других видов изделий. Она представляет собой мягкую тару в виде пакета с одним продольным швом и двумя поперечными, которая может быть, как первичной, так вторичной тарой, как со штучным, так и групповым упаковыванием изделий. Для упаковывания хлеба и хлебобулочных изделий, баранок, сухарей в пакеты указанного типа используют однослойные полимерные пленки, например целлофан [1]. Для упаковывания кондитерских изделий, замороженных полуфабрикатов упаковку Flow-pack изготавливают из комбинированных упаковочных материалов, состоящих из трех
522
