Исследование работы упаковочного автомата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование работы упаковочного автомата «АРЖ»

Технологическая задача: расфасовка в пакеты сыпучих пищевых продуктов.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) фасовочно-упаковочного автомата «АРЖ» и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса расфасовки в пакеты сыпучих пищевых продуктов.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы фасовочно-упаковочного автомата «АРЖ» и регулируемого привода.

2. Рассмотреть особенности процесса расфасовки.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности привода фасовочно-упаковочного автомата «АРЖ» при различных скоростях вращения рабочего вала и обработать результатов испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию фасовочно-упаковочного автомата «АРЖ».

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки фасовочно-упаковочного автомата «АРЖ».

Оборудование, инструменты и инвентарь: виртуальные имитационные модели: фасовочно-упаковочный автомат АРЖ, весы технические, секундомер, амперметр, мерный стакан.

Продукты: сыпучий продукт.

Изучение устройства и принципа работы. Фасовочный автомат АРЖ предназначен для фасования и упаковывания насыпных концентратов в пакеты из комбинированных термосваривающихся материалов (см. «Машины и аппараты пищевых производств». В 3 кн. Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова.- М.: КолосС, 2009.- 2008 с).

Порядок выполнения работы

фасовочный упаковочный автомат мощность

На рис. 1 показан внешний вид пользовательского интерфейса виртуальной лабораторной работы:

Рис. 1 - пользовательский интерфейс виртуальной лабораторной работы

1. Вращением рукоятки 10 на панели управления 11 по рекомендации преподавателя устанавливаем заданную массу продукта в пакете.

2. Разместите лоток 4 под губками поперечной сварки 3.

3. Для определения стабильности процесса дозирования нажмите кнопку «Пуск» на панели управления 11 для получения одного пакета продукта.

4. Возьмите пакет с продуктом из лотка 4 и поместите его на весах 8, показания занесите в протокол испытаний (таблица 1.1.).

5. Уберите пакет с весов 8.

6. Повторите пункты 3-5 несколько раз.

7. Для определения производительности упаковочного автомата переведите ручку 9 на панели управления 11 в приложение «Цикл».

8. Включите автомат кнопкой «Пуск» на панели управления 11 и одновременно запустите секундомер 7 (также допускается использовать другой секундомер, например, на Вашем мобильном телефоне).

9. Дождитесь расфасовки в пакеты всего продукта из бункера 1 и немедленно выключите секундомер 7.

10. Показания секундомера занесите в протокол измерений (таблица 1.1.).

11. Взвесьте лоток 4 с пакетами на весах 8 и занесите результаты в протокол испытаний.

12. Удаляя пакеты из лотка подсчитайте число выработанных пакетов, результаты занесите в протокол испытаний.

13. Занесите в протокол показания весов, соответствующие массе пустого лотка.

14. При помощи инфракрасного термометра (пирометра) 5 измерьте температуру рабочих поверхностей нагревательных губок поперечной сварки 3 и продольной 2, при этом следует учесть, что ИК-термометр 5 измеряет температуру в точке 6 лазерного указателя. Результаты занесите в протокол испытаний.

15. Аналогичным образом измерите температуру упаковочного материала и сварного шва. Серая вертикальная полоска на рукаве это вертикальный сварной шов.

Таблица 1.1. Протокол исследований

Расчетная часть

Отклонения измеряемых значений массы пакета с продуктом от расчетных равны:

, (1.1)

где m_i - измеряемое значение массы пакета с продуктом, кг; m_р - заданная масса пакета с продуктом, кг.

Среднеарифметическое отклонение массы пакета с продуктом (кг) в каждом опыте, определяется как

, (1.2)

где М - общее количество измерений в каждом опыте, сумма отклонений масс заполненных пакетов в n измерениях, кг.

Определите колебания массы заготовок в опыте по величине среднеквадратичного отклонения выборки S(Х) (кг)

. (1.6)

Точность работы фасовочно-упаковочного автомата характеризует коэффициент вариации

. (1.7)

При статистической оценке погрешности пользуются правилом трех сигм, на основании которого полагают, что с вероятностью 0,997 случайная погрешность выборки по абсолютной величине не превосходит 3 ( = S(X)). На этом основании наибольшей возможной ошибкой выборки считают = 3. Следовательно, максимальная и минимальная масса единичной выборки

, . (1.8)

Так как на практике погрешность работы автомата определяют в процентах к расчетной массе, то указанные предельные отклонения равносильны точности фасования

, %. (1.9)

Фактическая точность фасования по произведенным замерам:

; . (1.10)

Проанализируйте работу фасовочно-упаковочного автомата и оцените стабильность процесса фасования (деления) по формуле

, (1.13)

где Н энтропия, соответствующая данному распределению значения величины массы заполненных пакетов; Н_max максимально возможная энтропия, соответствующая закону равномерного распределения.

Определите энтропию

, (1.14)

где Р(m_i) вероятность получения случайной величины в заданном интервале m_i1, m_i.

Для случая с двумя возможными исходами (точность в пределах допуска или вне допуска) расчет проведите по формуле

, (1.15)

Для подсчета энтропии массив величин масс заполненных пакетов разбейте на две части: соответствующие установленному допуску и несоответствующие. Подсчитайте вероятность Р() попадания величин массы в заданный допуск и несоответствия ему (точность массы единичного готового изделия установлена в пределах ±5,0 %). При этом точность измерения массы по величине должна быть не менее чем в 2 раза меньше величины допустимого диапазона.

, (1.16)

где f число благоприятствующих событию F исходов; М число всех элементарных равновозможных исходов.

Определите массовую производительность автомата П_м (кг/ч)

, (1.17)

где _общ время работы автомата, с ; масса расфасованного продукта, кг

,

где m - масса расфасованного продукта в лотке, кг; m_л - масса лотка, кг.

Определите штучную производительность автомата П_ш (шт./мин)

, (1.17)

где _общ время работы автомата, с ; n количество пакетов с продуктом, шт.

Расчет нагревательного элемента для термосваривающих губок. Мощность нагревательного элемента, во-первых, должна обеспечивать быстрый нагрев губок при запуске автомата, во-вторых, быть достаточной для поддержания их требуемой температуры при работе автомата.

Мощность нагревательного элемента губки при выходе автомата на рабочий режим N, кВт,

, (1.18)

где Q - количество теплоты, переданное губке, кДж; - максимально допустимое время выхода автомата на рабочий режим, с. Выход автомата на рабочий режим должен осуществляться не более чем за 15 мин.

Теплота, переданная губке, затрачивается на повышение ее температуры и частично теряется за счет лучистого и конвективного теплообмена с окружающей средой:

, (1.19)

где 1,2 - коэффициент тепловых потерь при разогреве; М - масса губки, кг, М = 1,4 кг; с - удельная теплоемкость стали, кДж/(кгК), с = 0,5 кДж/(кгК); t_н и t_к - соответственно начальная и конечная температуры губки °С. Допускаем, что начальная температура губок равна температуре упаковочного материала.

Необходимая мощность нагревательного элемента губки при работе автомата

, (1.20)

где 1,4 - коэффициент тепловых потерь при работе; П -производительность автомата, кг/ч; m - масса продукта в пакете, кг; m_м - масса материала пакета, находящаяся в зоне сварки, кг, m_м принять 0,002 кг; с_м - удельная теплоемкость материала пакета, кДж/(кгК), с_м = 1,6 кДж/(кгК); t_н и t_с - соответственно температура упаковочного материала и требуемая температура сварного шва, °С.

Анализ результатов исследования

Постройте график зависимости , считая m_i и n_i нарастающим итогом, т.е. , , и т.д. Определите разброс значений на графике и сделайте вывод о точности.

По паспортным данным точность фасования фасовочно-упаковочного автомата не превышает 4 %. Проанализируйте работу автомата и сделайте вывод, обеспечивает ли он необходимую точность и стабильность процесса фасования.

Выполните рабочий чертеж одного из наиболее изнашиваемых узлов делительной головки тестоделителя (подшипниковый узел, сальниковое уплотнение) и сделаете к нему спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Дайте предложения по развитию конструкции рассмотренного в работе оборудования с целью повышения эффективности технологического процесса.

Размещено на Allbest.ru