CC BY
9
Галкин, А.М. Литвиненко // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве.
Труды Всероссийской конференции: ФГБОУ ВПО ВГТУ 2015 г. - С. 159-160
системы автоматической загрузки сувенирной пэт-тары в линии розлива
Давыдова Елена Викторовна
доцент, канд. техн. наук,
Пестунова Мария Сергеевна, Чекмасова Ирина Игоревна
магистрантки,
кафедра «Технологические системы пищевых, полиграфических и упаковоч-ных производств», Тульский государственный
университет, г. Тула
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены системы автоматической загрузки сувенирной ПЭТ-тары с яв-ной и неявной асимметрией по торцам в линии розлива
ABSTRACT
Considered automatic feeding sy&em souvenir PET-bottles with explicit and im-plicit asymmetry at the ends in the bottling line
Ключевые слова: системы автоматической загрузки, бункерное загрузочное устройство, ПЭТ-тара
Keywords:automatic feeding sy^em, hopper, PET-bottles
Автоматическая загрузка штучных изделий в технологические машины является решающей операцией при автоматизации технологических процес-сов. Производство алкогольной продукции основывается на высокоэффек-тив-ных и производительных автоматизированных технологических системах. Одним из основных этапов технологии этого производства является розлив жидкостей в сувенирную ПЭТ-тару, которая должна подаваться в линии розлива в упорядоченном положении, с заданным темпом и требуемой про-изводительностью, с последующей её укупоркой.
В большинство отечественных и зарубежных автоматов и моноблоков розлива осуществляется ручная подача суве-
нирной ПЭТ-тары, что значи-тельно ограничивает производительность таких машин. Создание и проекти-рование систем автоматической загрузки (САЗ) сувенирной ПЭТ-тары обес-печит не только выполнение указанных задач, но и повышение производительности линий и качества продукции.
Автоматическому ориентированию современными САЗ поддаются емко-сти, изготавливаемые из пластика, объемом не более 0,33 л (рис. 1). Для них может быть характерны: различное соотношение длин и диаметров ступеней, сферический или конический переход из одной ступени в другую, явная и не-явная асимметрия внешней формы.
Ч
fli'llf
Рисунок 1. Сувенирные двухступенчатые ПЭТ-бутылки с
Автоматическая загрузка сувенирной ПЭТ-тары осуществляется стацио-нарными САЗ на базе дискового бункерного загрузочного устройства (БЗУ) (рис. 2).
Основным элементом САЗ является БЗУ, обеспечивающее извлечение из навала (захват), приведение в упорядоченное положение (ориентирование) и выдачу изделий в последующие устройства. В виду того, что в пределах од-ного предприятия ассортимент выпускаемой сувенирной продукции может меняться, то целесообразным является со-
здание единой конструкции БЗУ для всех видов сувенирной ПЭТ-тары.
Анализ различных конструкций БЗУ, которые могли бы быть использо-ваны для сувенирной ПЭТ-тары [1], показал, что универсальными для буты-лок с неявной асимметрией по торцам (при соотношении высоты нижней ча-сти бутылки ко всей ее длине равным 0,7...0,8), и с явно выраженной асим-метрией (с соотношением 0,5.0,7) являются БЗУ с радиальными гнездами и кольцевым ориентатором [2] и дисковое зубчатое БЗУ с кольцевым ориента-тором [3].
Рисунок 2. Схема САЗ сувенирной ПЭТ-тары: 1 - БЗУ; 2 - накопитель; 3 - ПЭТ-тара; 4 - транспортный ротор; 5 - питатель, 6 - станина
БЗУ с радиальными гнездами и кольцевым ориентато-ром (рис. 3) состоит из бункера, образованного обечайкой 5 и стойкой 1, вращающегося диска 3 с захватными органами, выполненными в виде радиальных пазов, переходящих в гнезда. В нижней части бункера на стойке 1 установлен кольцевой ориентатор 4, сопрягающееся с вращающимся диском 3. С внутренней стороны кольцевого ориентатора выполнен кольцевой паз. По окружности вращающегося диска с двух сторон выполнены фаски. Угол при вершине
фасок равен углу при вершине конического торца сувенирной ПЭТ-тары. В стойке предусмотрен приемник 10.
Бутылки, засыпанные в бункер, западают в радиальные пазы и перемещаются вращающимся диском в сторону гнезд. Если бутылка движется в сторону гнезда коническим торцом вперед, то она скользит по фаске и западает в гнездо полностью, поскольку поперечное сечение кольцевого ори-ентатора соответствует профилю конического торца бутылки.
Рисунок 3. БЗУ с радиальными гнездами и кольцевым ориентатором: 1 - стойка; 2 - неподвижное основание; 3 - диск; 4 - кольцевой ориентатор; 5 - обечайка; 6 - втулка; 7 - гайка; 8 - звездочка; 9 - собачка; 10 - приемник
Если бутылка движется в сторону гнезда цилиндрическим торцом вперед, то она скользит по фаске и западает в гнездо не полностью, так как опирается цилиндрическим торцом на верхнюю часть кольцевого ориентатора, а коническим торцом - на фаску. При дальнейшем вращении вращающегося диска бутылки перемещаются им в верхнюю часть бункера.
Бутылки, полностью запавшие в гнезда, перемещаются диском в верхнюю часть бункера к разгрузочному окну, через которое выпадают в приемный лоток. Бутылки, не полностью запавшие в гнезда, выпадают из гнезда под действием силы тяжести обратно в бункер в процессе пассивного ориентирования.
Дисковое зубчатое БЗУ с кольцевым ориентатором (рис. 4) содержит бункер, образованный обечайкой 2 и неподвижным основанием 5, вращаю-щийся диск 4 с радиальными пазами 1 и гнездами 7, чередующимися с зубьями 6. Общий кольцевой ориентатор 3, расположенный под вращаю-щим-ся диском 4, имеет кольцевой паз, поперечное сечение которого соответ-ствует профилю асимметричного торца бутылок. В верхней части бункера БЗУ установлен копир 8 в виде сегмента окружности, с торцевым криволи-нейным профилем, направление подъема которого совпадает с направлением вращения диска.
а б
Рисунок 4. Дисковое зубчатое БЗУ с кольцевым ориентатором: а - в разрезе по оси вращающегося диска с гнездами; б - вид А
При вращении диска 4 сувенирные ПЭТ-бутылки, засыпанные в бункер, ворошатся зубьями 6, пересыпаются и западают в гнезда 7. Бутылки, запав-шие в гнезда асимметричным торцом вниз, погружаются полностью в паз кольцевого ориентатора, так как сечение паза повторяет профиль асиммет-ричного торца бутылки. Бутылки, запавшие в гнезда цилиндрическим тор-цом вниз, опираются им на верхний край паза кольцевого ориентатора, так как ширина верхней части паза не превышает диаметр цилиндрического торца бутылки.
Запавшие бутылки перемещаются вращающимся диском в верхнюю часть бункера БЗУ
Бутылки, которые запали в паз кольцевого ориентатора асимметричным торцом вниз, удерживаются в нем, опираясь на верхний край гнезда, и пере-мещаются вращающимся диском в зону выдачи бутылок из гнезд в прием-ник. ПЭТ-бутылки, которые запали в гнезда цилиндрическим торцом вниз опираются им на верхний край паза ориента-тора, при этом проекция силы тяжести бутылки оказывается
левее точки опоры, создавая, тем самым, опро-кидываю-щий момент, поэтому в процессе вращения диска бутылки наклоня-ются в его гнездах и в верхней части бункера БЗУ «подхватываются» торце-вым криволинейным профилем копира 8. Скользя по копиру цилиндриче-скими торцами, бутылки под действием силы тяжести опрокидываются вокруг верхнего края гнезд вращающегося диска и выпадают обратно в бункер БЗУ
Для того, чтобы определить, какое из рассмотренных БЗУ наиболее производительно, были построены аналитические модели производительно-сти устройств для сувенирной ПЭТ-тары с неявной и явной асимметрией с использованием подходов, изложенных в работах [4, 5].
На рис. 5, а представлены сравнительные графики зависимости произ-водительности БЗУ от окружной скорости захватывающих органов для суве-нирной ПЭТ-тары с неявной асимметрией, а на рис. 5, б - с явно выраженной асимметрией по торцам.
б
Рисунок 5. Сравнительные графики зависимости производительности от окружной скорости захватывающих органов
БЗУ с кольцевым ориентатором с радиальными гнездами и (----------) и зубчатого (.......) для сувенирной ПЭТ-тары с
неявной (а) и явной (б) асимметрией
Анализируя графики производительности БЗУ для сувенирной ПЭТ-тары с неявной (см. рис. 5, а) и явной (см. рис. 5, б) асимметрией, приходим к выводу, что в обоих случаях максимальная производительность БЗУ с ради-аль-ными гнездами и кольцевым ориентатором, соответственно составляющая 100 шт./мин и 215 шт./мин, превышает максимальные значения производи-тельности зубчатого БЗУ с кольцевым ориентатором - 82 шт./мин и 174 шт./мин. Поэтому для сувенирной ПЭТ-тары, как с явной, так и с неявной асимметрией, целесообразно использовать БЗУ с радиальными гнездами и кольцевым ориентатором.
Производительность БЗУ с радиальными гнездами и кольцевым ориен-татором для различных параметров загружаемых бутылок с явной и неявно выраженной асимметрией по торцам составляет 100-150 шт./мин.
Таким образом, САЗ на базе БЗУ с радиальными гнездами и кольце-вым ориентатором позволит обеспечить надёжную загрузку сувенирной ПЭТ-тары в отечественные и зарубежные автоматы и моноблоки розлива в упорядоченном положении, с заданным темпом и производительностью 100-150 шт./мин.
Список литературы:
1. Давыдова Е.В. Прейс В.В. Механические бункерные загрузочные устройства в пищевой промышленности / под научной редакцией д-ра техн. наук, профессора В.В. Прей-са. - Изд-во ТулГУ, 2012. - 120 с.
2. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Бункерное загрузочное устройство для де-талей с неявно выраженной асимметрией торцов // Сборка в машинострое-нии, приборостроении. 2007. № 9. С. 57-65.
3. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Совершенствование зуб-чатого бункерного загрузочного устройства для предметов обработки с не-явно выраженной асимметрией торцов // Известия ТулГУ Технические науки. - Вып. 2: в 2 ч. Ч. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ 2010. - С. 27-34.
4. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель про-изводительно-сти бункерного загрузочного устройства с радиальными гнездами и кольце-вым ориентатором // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2009. № 11. С. 23-30.
5. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности дискового зубчатого бункерного загрузочного устрой-ства с кольцевым ориента-тором // Известия ТулГУ. Технические науки. - Вып. 6. В 2 ч. Ч. 2. Тула: Изд-во ТулГУ 2011. - С. 104-113
