МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ Т-ОБРАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТАРЫ В УПАКОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ing the dependences of changes in the overlap area and flow area of the nozzle on the shutter movement. The values of sensitivity and measurement ranges are determined for different angles of rotation of the measuring nozzle.

Key words: measurement, pneumatic device, measuring nozzle, damper, sensitivity, measurement range.

Vasyutenko Alexander Pavlovich, candidate of technical science, docent, vasuten-ko50@mail.ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol state University,

Zamoryonova Darya Viktorovna, candidate of technical science, docent, za-mik@,ukr.net, Russia, Sevastopol, Sevastopol state University

УДК 621.9; 663.255

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ Т-ОБРАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТАРЫ В УПАКОВОЧНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

О. Д. Рожкова

Разработана математическая модель производительности и проведен анализ влияния на нее основных параметров загрузочного устройства и Т-образных элементов тары для элитных алкогольных напитков.

Ключевые слова: упаковочное производство, тара и ее элементы, загрузочное устройство, Т-образная пробка.

Различные виды элементов тары широко применяют в упаковочных производствах. Они изготавливаются различных форм и размеров для полимерной, стеклянной и других видов тары, в том числе из комбинированных материалов. Т-образные элементы тары используют, как правило, в пищевых производствах для укупорки шампанского, игристых вин, а также коньяка, бренди и других элитных алкогольных напитков [1]. Загрузку современного упаковочного оборудования Т-образными пробками с производительностью от 150 шт./ мин и выше обеспечивают автоматические системы, основной частью которых являются бункерные загрузочные устройства (БЗУ) [2].

Моделирование производительности БЗУ для загрузки штучных изделий осуществляется на основе комплексного подхода, нашедшего применение для оценки производительности БЗУ механического типа различных видов: вертикальных [3 - 6], с радиальными [7, 8] и тангенциальными [9] карманами [10], зубчатых [11 - 15].

Использование подхода позволяет получить зависимость производительности загрузочного устройства от таких параметров изделия, как длина (l), диаметры большего и меньшего торцов (d\, d2), расстояние от большего торца до центра масс (/ц), а также коэффициента трения изделий об элементы загрузочного устройства (m), угол наклона диска (для зубчатых БЗУ и БЗУ с радиальными карманами) или дна бункера (для вертикальных и тангенциальных БЗУ) к горизонту (абун ), фактической и максимально допустимой по захвату частоты вращения диска (n, nmax ) и других параметров.

В основе комплексного подхода лежит теория вероятности, использование которой позволяет учесть вероятностный принцип захвата изделия захватывающими органами загрузочного устройства.

В работе [16] рассматривается методика определения вероятностных коэффициентов аналитической модели производительности дискового щелевого БЗУ для Т-образных пробок с различными геометрическими и физико-механическими параметрами, а в работе [17] построена математическая модель производительности и проанализировано влияние на нее конструктивных и кинематических параметров указанного загрузочного устройства и геометрических параметров Т-образных пробок из-под шампанского [17].

Используя методологию комплексного подхода и основы построения математических моделей производительности щелевого БЗУ для элементов тары из-под шампанского, построим математическую модель производительности устройства для Т-образных пробок для элитных алкогольных напитков.

Для определения вероятности р- , характеризующей такое положение элемента тары, при котором его захват захватным органом будет благоприятным, были рассмотрены основные положения пробки на поверхности диска (рис. 1) и с помощью расчетной схемы (рис. 2) определены зависимости для нахождения вероятностей нахождения элемента на каждой из трех его поверхностей.

а б в

Рис. 1. Основные положения Т-образного элемента тары на вращающемся диске загрузочного устройства: а — большим основанием; б — меньшим основанием; в — боковой поверхностью

Рис. 2. Схема для расчета вероятностей нахождения Т-образного элемента на каждой из трех его поверхностей

Определив с помощью схемы значения углов 81 и 82 по выражению (1), высот П и ^2 по выражению (2), получим вероятности нахождения элемента на каждой из трех его поверхностей

81

сое— = 2

I - и,

(I - 1ц )2

+ -

¿1 4

82

сое— = -2

I

ц

/2 + 4

1ц + 4

71 81 82

п = 1 - сое——, п2 = 1 - сое——, 1 2 2 2

Рк1

1 2

/ -

Н/ - /ц )2

+

1

Р*2 = 2 -

дК 2 + ¿122

(1)

(2) (3)

I

ц

Тогда коэффициент выдачи загрузочного устройства определится по выраже-

нию

Птах = (Ркх +- (1 - Ркх - Рк2)ОгСС08 1 Р 12

2/Т1

Л/4/ц2 +

- агс81п-

т

tga&

-)) х

ун

(4)

х

1-

агСапт 0,96?! +1,4/ Р + 2/

26т

61 + /

подставив которое в формулу производительности получим модель следующего вида

= рДЦ - 2к61 ПБЗУ = ■

.4 ^

1 --

(5)

'тах

где - диаметр захватывающего пробки паза; к - количество захватывающих органов, расположенных в пазу и ограниченных дополнительными конструктивными устройствами.

Скорость птах определяется по выражению, полученному с помощью формулы, приведенной в работе [18]: 60/ • (/

^тах

(/ - /1))

mg

рД

щ

'(/ - 2/ц + /1)

т2

/2+62 А

3 16

V У

Г (/ - /¡)2 62 ^

+ т1 --— + —

1 3 16

V У

(6)

где т, т2, т1 - соответственно массы всей пробки, ее стержня и головки.

Подставив в выражение (5) полученные зависимости (1) - (4) и формулу (6), получим математическую модель производительности загрузочного устройства для Т-образных элементов тары.

Моделирование производительности было реализовано в ЫмЪСАД для элементов тары с = 26 мм, = 19,5 мм, /1 = 22 мм с варьированием коэффициента трения от 0,2 до 0,4 и частотой вращения диска в диапазоне от 0 до птах = 68,75 об./мин, а его

результаты представлены на графиках (рис. 3, а, б). Графики показывают, что максимальная производительность загрузочного устройства составляет 570 шт./мин при 40 об./мин (см. рис 3, б) и обеспечивается она при коэффициенте захвата 0,6 (см. рис. 3, а).

а б

Рис.3. Результаты моделирования коэффициента выдачи (а) и производительности (б) загрузочного устройства для Т-образных элементов тары

Результаты моделирования могут быть полезны при выборе оптимальных параметров упаковочного оборудования, при которых будет обеспечена требуемая производительность Т-образных пробок для тары с элитными алкогольными напитками.

Список литературы

1. 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. Вып. 1. 2012. С. 91-102.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Пузиков И.В., Пантюхина Е.В. Математическая модель производительности вертикального бункерного загрузочного устройства с роликами для ступенчатых трех-составных колпачков типа PUSH-PULL// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 9. С. 414-420.

7. 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.

8Бурцев 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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. 104-113.

12. 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.

13. Пантюхина Е.В., Дружинина А.В., Прейс В.В. Математическая модель и оценка производительности механического зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // В сборнике: Машиностроение и техносфера XXI века (материалы XXI международной научно-технической конференции). 2014. С. 62-65.

14. Пантюхина Е.В., Прейс В.В., Хачатурян А.В. Оценка производительности механического зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентато-ром для деталей, асимметричных по торцам // Проблемы машиноведения (материалы III Международной научно-технической конференции): в 2 ч. Омск: ОГТУ. 2019. С. 233-239.

15. Хачатурян А.В., Пантюхина Е.В., Прейс В.В. Математическая модель фактической производительности зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором для пустотелых деталей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 98-110.

17. 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. С. 266-273.

18. Пантюхина Е.В., Пантюхин О.В., Давыдов И.Б. Математическая модель и анализ производительности щелевого бункерного загрузочного устройства для Т-образных пробок из-под шампанского // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 2. С. 398-403.

Рожкова Оксана Дмитриевна, магистрант, od.rozhkovaarmc-holding.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет.

MODELING THE PERFORMANCE OF A DEVICE FOR LOADING T-SHAPED CONTAINER ELEMENTS INTO PACKAGING EQUIPMENT

O.D. Rozhkova

The mathematical model of productivity is developed and the analysis of influence on it of the main parameters of the loading device and T-shaped elements of a container for elite alcoholic beverages is carried out.

Key words: packaging production, packaging and its elements, loading device, T-shaped stopper.

Rozhkova Oksana Dmitrievna, masters, od. rozhkova@rmc-holding. com, Russia, Tula, Tula State University