Обзор банкоукладочных машин с различной структурой кинематической цепи

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Обзор банкоукладочных машин с различной структурой кинематической цепи

А.С. Горлатов

Р.С. Веселов

Рассмотрен процесс укладки банок на рыбоконсервных предприятиях. Проведен анализ существующей банкоукладочной техники. Описаны банкоукладочные машины с различной структурой кинематической цепи, выявлены их достоинства и недостатки.

Проблеме укладки консервных банок в транспортную тару уделялось мало внимания, поэтому на сегодня это является актуальной проблемой. На многих предприятиях данная операция выполняется вручную, по причине непрактичности использования существующих машин.

укладка, банкокладочная машина, захват, консервная банка, транспортная тара, прокладка

Одной из наиболее однообразных, монотонных и утомительных операций в фабрикатных цехах рыбоконсервных предприятий является операция укладки наполненных консервных банок в транспортную тару. С точки зрения затрат живого труда указанная операция оказывается слабым местом рыбоконсервного производства. На многих предприятиях, выпускающих консервы, основные операции технологического процесса механизированы и автоматизированы, а операция укладки банок в ящики выполняется в основном вручную [1, 2].

Банкоукладочные машины (БУМ) отечественного производства и машины зарубежных фирм, применяемые на отдельных рыбоконсервных предприятиях, имеют сравнительно низкую производительность. При схеме укладки 3х4 изделия в слое, т.е. при формировании слоя из 12 банок, они обеспечивают укладку в ящики около 100 банок/мин [3]. Однако на основных операциях рыбоконсервных линий достигается производительность 130 и более банок/мин. При таком несоответствии ручная укладка сохраняется даже на тех предприятиях, которые оснащены банкоукладочными машинами.

Попытки внедрения БУМ консервной промышленности в рыбоконсервное производство также не могут решить задачу оснащения автоматизированных рыбоконсервных линий высокопроизводительными банкоукладочными машинами. В рыбоконсервном производстве традиционно используется мелкая жестяная тара (банки номеров 2, 3, 8, 21 и др.), поэтому производительность машин на выходе рыбоконсервных линий в 2-4 раза выше по сравнению с линиями производства, например, овощных и мясных консервов [4].

Широкий анализ литературных, патентных и нормативных источников, непосредственно связанных с БУМ, проводимый на кафедре ПХМ «КГТУ» с 1973 года, показывает, что в развитии банкоукладочной техники отображаются тенденции, характерные для развития машин различного целевого назначения.

Начало развития банкоукладочной техники положили БУМ с возвратно-поступательным и возвратно-поворотным движением захватов. Машины этой группы отличаются простотой кинематической цепи, их недостаток - низкая производительность (не более 100 банок/мин при схеме укладки 3х4 банки в слое).

Последовательным развитием БУМ являются машины с прерывистым вращательным движением захватов, что достигается путем компоновки элементов кинематической цепи в форме карусели или ротора. Такие машины выпускаются некоторыми зарубежными фирмами, их существенный недостаток - большие габариты. БУМ данной группы имеют более высокую производительность, что обеспечивается увеличением числа захватов.

Практический интерес для рыбоконсервного производства представляют БУМ с плоскопараллельным (качательным) движением захватов. При компоновке машин этой группы двумя захватами можно успешно решить задачу укладки картонных прокладок между слоями банок.

Совершенствование БУМ с целью повышения их производительности привело к созданию машин с движением захватов по пространственным кривым. Характерная черта машин этой группы - синхронность движения захватов, формирователя слоя и ящика. Недостаток БУМ данной группы - сложность реализации процесса многослойной укладки банок.

Особенность дальнейшего развития БУМ - непрерывность их рабочих ходов, что находит свое выражение в замене механизмов циклического действия механизмами, обеспечивающими в периоде кинематического цикла равномерное движение исполнительных органов. В этом аспекте можно выделить роторные БУМ с постоянной скоростью вращения ротора, оснащенные поворотными радиальными захватами. Такие машины не имеют потерь времени на выполнение холостых ходов, при их работе нет разрыва непрерывности в передаче банок от формирователя к ящику. Производительность машин данной группы в 3-4 раза выше производительности известных БУМ циклического действия, характеризующихся наличием холостых ходов и возвратным движением захватов. Патентный анализ в диапазоне поиска за последние 45 лет показал, что роторные БУМ не имеют аналогов в зарубежной банкоукладочной технике.

Одним из направлений развития БУМ на современном этапе является создание машин, которые в отличие от рассмотренных выше не имеют захватов с индивидуальными исполнительными органами. Отсутствием захватов предопределяется высокая надежность беззахватных БУМ в работе, их недостаток - цикличность движения выходных звеньев и соответствующая ей большая длительность рабочего цикла. Производительность беззахватных БУМ (120-140 банок/мин) близка к производительности современных рыбоконсервных линий, поэтому они остаются машинами сегодняшнего дня.

Упомянутые БУМ, имитирующие двигательные функции рук человека, по характеру движения захватов представляют собой манипуляторы, предназначенные для выполнения многократно повторяющихся операций, в которых объектом манипулирования являются консервные банки. Различием исполнительных механизмов, на базе которых построены манипуляторы, определяются различия в значениях производительности и других показателей работы БУМ. Очевидно, что разработку рациональных схем процесса укладки банок в тару и создание эффективных механизмов для БУМ следует рассматривать в ключе необходимости совершенствования существующей банкоукладочной техники [5].

На кафедре ПХМ «КГТУ» работы, связанные с созданием средств укладки банок в тару, ведутся в двух направлениях:

совершенствование известных схем и конструкций БУМ циклического действия;

создание новых БУМ, обеспечивающих непрерывность процесса передачи банок из позиции в позицию.

В свете дальнейшего развития рыбоконсервного производства и повышения производительности линий приведения консервов в товарный вид практический интерес для специалистов представляют роторные БУМ с постоянной частотой вращения ротора.

Роторные БУМ, в зависимости от возможности обеспечения непрерывности процесса передачи банок из позиции в позицию, отличаются одна от другой исполнительными механизмами, осуществляющими отвод захватов (после укладки банок в ящик) и возвращение их в рабочее положение до подхода к формирователю. Кинетические и динамические характеристики роторных БУМ, а следовательно, и производительность последних, зависят от структуры кинематической цепи указанных исполнительных механизмов. Другими словами, надёжной работой механизмов привода захватов в значительной мере определяется надежность и силовая работоспособность роторных БУМ.

Роторные банкоукладочные машины могут иметь 2, 3, 4 и 6-захватные исполнительные органы. С точки зрения динамических условий работы предпочтительными являются машины с четырьмя и шестью захватами.

За один полный оборот ротора роторная БУМ выполняет следующие операции: комплектование слоя банок на формирователе, съём банок с формирователя и перенос их захватом в позицию загрузки, укладку слоя банок в ящик, отвод (откидывание) захвата в направлении, противоположном вращению ротора, и последующее возвращение захвата в рабочее (радиальное) положение. При наличии в машине нескольких захватов перечисленные операции последовательно повторяются в интервале одного оборота ротора число раз, равное числу захватов. Все операции выполняются в указанной последовательности, однако комплектование слоя банок на формирователе совмещено во времени с остальными операциями.

В общем случае производительность роторных БУМ является функцией нескольких переменных:

, (1)

где n - частота вращения ротора, с-1; m - число захватов; z - число исполнительных органов (вакуум-присосов) на одном захвате; фф - продолжительность комплектования слоя банок на формирователе, с.

Расчетная формула определения производительности роторной БУМ имеет вид:

, (2)

укладка банка машина

где ф - время одного оборота ротора (период кинематического цикла), с; фр = ф/m - период рабочего цикла машины, с.

В соответствии с формулой (2) производительность роторной БУМ с четырьмя захватами при схеме укладки 3х4 банки в слое и частота вращения ротора 0,125 с-1 (7,5 об/мин) составит 360 банок/мин. Такую производительность машина обеспечивает при условии, если время образования слоя банок на формирователе не превышает 2 с.

Проектирование и конструирование банкоукладочных машин на кафедре ПХМ ведется много лет, при этом все упомянутые работы выполняются с участием студентов. Первый патент был получен в 1975 г. Как видно из таблицы, на сегодня получено 38 патентов на изобретения, каждый из которых разработан в соответствующем дипломном проекте.

Таблица. Авторские свидетельства и патенты на устройства для послойной укладки штучных изделий в тару

Разработки велись с целью совершенствования линий приведения рыбных консервов и пресервов в товарный вид [6]. Определяющая цель разработок: полное исключение ручного труда при укладке изделий в тару, повышение производительности укладочных машин, снижение энергозатрат на процесс укладки, послойное разделение банок в таре и повышение качества укладки.

Разрабатывались банкоукладочные машины с различной структурой кинематической цепи: машины с возвратно-поступательным и возвратно-поворотным движением захватов; роторные банкоукладочные машины с непрерывным вращением ротора, несущего захваты; машины с плоскопараллельным движением захватов; карусельные банкоукладочные машины с непрерывным движением карусели с захватами; карусельные машины с движением захватов по пространственным кривым; машины, обеспечивающие укладку банок и картонных прокладок, и др. Из этого перечня, с учетом массы укладываемых изделий, их формы, размеров, материала (стекло, жесть) и требуемой производительности, можно выбрать банкоукладочную машину с предпочтительной структурой кинематической цепи.

Список использованных литературных источников

1. Романов А.А. механизация производства рыбной продукции. - М.: Пищ. пром-сть, 1974. - 200 с.

2. Дикинс М.Я., Мальский А.Н. Технологическое оборудование консервных заводов. - М.: Пищ. пром-сть, 1969. - 777 с.

3. Горлатов А.С. Сравнительная оценка банкоукладочных машин// Технологические процессы и оборудование рыбоперерабатывающих предприятий Западного бассейна: Сб. науч. тр. - Калининград, 1978. - Вып. 76. - С. 40-48.

4. Горлатов А.С. Совершенствование банкоукладочных машин для консервного производства// Совершенствование процессов, машин и аппаратов рыбоперерабатывающих производств: Сб. науч. тр. КТИРПХ. - Калининград, 1992. - С. 60-75.

5. Горлатов А.С. Повышение производительности технологических поточных линий// Совершенствование механизмов и машин рыбообрабатывающих производств: Сб. науч. тр. КТИРПХ. - Калининград, 1992. - С. 60-75.

6. Осипова Н.Н., Будина В.Г. Оборудование рыбоперерабатывающих предприятий. - М.: Пищ. пром-сть, 1980. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru