книги из ГПНТБ / Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография

Д. А. ЯРМОЛИНСКИЙ, Ц. Р. ЗАЙЧИК

ЭЛЕМЕНТЫ

КОНСТРУКЦИЙ

АВТОМАТОВ

ЛИНИЙ

РОЗЛИВА

ВИН

(РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ)

Ш

Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1 9 7 4

Я 75 УДК 663.223.15.002.5-52 :658.527

Го с . ПУбпичН'сЯ

научно-" i’’НИЧ

библио-.-ма СОО;'--' ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТ7 jib ОГО ЗАЛА

У М ' З ^ О О З

Ярмолинский Д. А., Зайчик Ц. Р. Элементы конст­ рукций автоматов линий розлива вин. М., «Машино­ строение», 1974, с. 256.

В книге рассмотрены рабочие органы основных автоматов линий розлива вин: бутыломоечных, раз­ ливочных, укупорочных, инспекционных, этикетиро­ вочных. Изложены вопросы их расчета и конструи­ рования.

Даны элементы теории автоматов и поточных ли­ ний применительно к описываемому оборудованию; освещены вопросы компоновки поточных линий и расчета отдельных их элементов.

Книга предназначена для инженерно-техниче­ ских работников винодельческой промышленности, занимающихся конструированием и эксплуатацией оборудования поточных линий розлива вин.

Ил. 120, табл. 5, список лит. 42 назв.

Р е ц е н з е н т канд. техн. наук Я. Ф. ШКОП

31709—279

Я

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

Г л а в а i

- КЛАССИФИКАЦИЯ И РАСЧЕТ МАШИН-АВТОМАТОВ ЛИНИЙ РОЗЛИВА ВИН

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ РОЗЛИВА ВИН И ОБЩАЯ СТРУКТУРА МАШ ИН ЭТИХ ЛИНИЙ

Под процессом розлива вин в винодельческой промышлен­ ности понимают совокупность процессов, связанных с подго­ товкой тары (бутылок), мойкой бутылок, розливом вин, оформ­ лением готовой продукции и укладкой бутылок с вином в ящи­ ки. Последовательность этих операций указана на рис. 1. На схеме приведены также названия оборудования для проведения этих операций. В конкретных условиях эта схема может быть упрощена или изменена. Кроме того, надо иметь в виду, что данная схема не включает участка подготовки посуды (буты­ лок) к мойке.

Операции технологического процесса делят на основные и вспомогательные.

Если каждая машина осуществляет последовательно отдель­ ные (или совокупные) операции технологического процесса, а перерабатываемые объекты (в нашем случае бутылки) переда­ ются с помощью специальных транспортных устройств от одной машины к другой, то такую систему машин называют машинной технологической линией.

Современная машина состоит главным образом из питающих устройств, исполнительных механизмов с рабочими органами, приводного (двигательного) механизма, а также устройства для управления, регулирования, защиты и блокировки.

Питающее устройство предназначено для непрерывной или периодической подачи исходного продукта или сырья в маши­ ну. Одновременно питающее устройство может обеспечивать количественное дозирование по массе или объему подаваемого исходного продукта или сырья в зависимости от требований технологического процесса.

Исполнительный механизм предназначен для передачи дви­ жения рабочим органам машины. Этот механизм включает ве­ домое звено, с которым соединены рабочие органы, и ведущее звено, связанное с приводным механизмом.

Рабочие органы машины непосредственно воздействуют на

3

Современные машины-автоматы линий розлива вин, как и большинство всех пищевых машин, приводятся в движение индивидуальными электродвигателями.

Чаще всего удобным оказывается устройство в машине глав­ ного (распределительно-управляющего) вала с редуцированным числом оборотов. В этом случае в качестве силовых передаточ­ ных механизмов, связывающих двигатель с главным валом, как правило, используют различного рода редукторы.

Современные машины имеют устройства, выполняющие функции настройки и регулирования рабочих органов на опре­ деленные условия работы, контроля состояния обрабатываемых объектов, управления, т. е. включения, переключения и выклю­ чения рабочих органов или всей машины, а также защиты и блокировки. Последние должны предотвращать неправильные или несвоевременные включения или отключения отдельных ча­ стей машины и предохранять их от разрушения при аварии сопряженных механизмов или машин.

Структурный анализ каждой машины позволяет построить ее технологическую и кинематическую схемы, а также определить динамические условия работы всех механизмов, узлов и деталей, что необходимо для расчета и конструирования машин.

КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН-АВТОМАТОВ ЛИНИЙ РОЗЛИВА ВИН

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ'

Оборудование линий розлива вин, как и любое оборудование пищевых производств, можно классифицировать по ряду общих признаков:

по структуре рабочего цикла (машины и автоматы периоди­ ческого и непрерывного действия);

по степени механизации и автоматизации операций (машины неавтоматического действия, полуавтоматические, автомати­ ческие) ;

по принципу сочетания в производственном потоке (отдель­ ные машины, агрегаты, комбинированные машины, автомати­

ческие системы машин); по функциональному признаку (в зависимости от вида воздей­

ствия на продукт, т. е. от производимой операции); по характеру действия рабочих органов на обрабатываемый

продукт (машины постоянного и циклического действия). Для рассмотрения машин и автоматов линий розлива вин

наибольшее значение имеют два последних признака.

Ниже приведены основные определения, необходимые для дальнейшего изложения.

Циклические машины и механизмы, к которым относится ос­ новное оборудование линий розлива жидкостей, в частности вин, имеют нестационарные, т. е. переменные во времени кинемати­

5

ческие характеристики. Рабочие органы таких машин совер­ шают обычно равномерные движения с возвратом в исходное положение и нередко с остановками. Эти движения могут быть эпизодического, т. е. разового характера или с периодически повторяющимися циклами.

Конструктивные расчеты таких машин должны быть допол­ нены расчетами на согласованность по времени, месту и скоро­ сти движений отдельных звеньев исполнительных механизмов и рабочих органов. В этом заключается специфика расчетов мно­ гооперационных автоматических машин, имеющих обычно много механизмов циклического действия.

Для выполнения заданного технологического процесса необ­ ходимы вполне определенные технологические усилия, траекто­ рии и скорости рабочего органа. Движение циклического рабо­ чего органа в направлении к обрабатываемому объекту назовем рабочим ходом, в обратном направлении — холостым.

Для непрерывного выполнения автоматом заданных техно­ логических операций необходимо, чтобы рабочие и холостые ходы чередовались, а рабочие органы периодически приходили в свои исходные («стартовые») положения.

Необходимо различать три цикла движения технологических машин: кинематический, рабочий, или выпускной, и технологи­ ческий.

Кинематическим циклом (Гк) механизма называется период между двумя последовательными моментами начала рабочих ходов.

Кинематический цикл машины приравнивают обычно циклу механизма, условно принятого за основной, а при наличии не­ цикловых механизмов — времени одного оборота главного рас- пределительно-управляющего вала. В общем случае Тк делится

Рабочим, или выпускным, циклом (7’р) машины называется период времени, по истечении которого машина выпускает об­ рабатываемое изделие (или порцию). Часто рабочий цикл равен или кратен кинематическому циклу.

Технологическим циклом (Тт) машины называется время, в течение которого обрабатываемое изделие находится в машине, т. е. промежуток между моментами его входа (загрузки) и вы­ хода (выгрузки) из машины.

Кроме того, по коренным различиям в требованиях, предъяв­ ляемых к синхронизации движения исполнительных органов, выполняющих основные операции, существует три рода техно­ логических машин.

В машинах первого рода для осуществления требуемого тех­ нологического процесса достаточно воспроизвести заданные ско-

6

роста исполнительных органов как по величине, так и по на­ правлению.

Вмашинах второго рода надо дополнительно обеспечить заданную последовательность перемещений исполнительных органов.

Вмашинах третьего рода требуется осуществить еще и за­ данные относительные перемещения исполнительных органов.

Машины первого рода имеют лишь два цикла: кинематичес­

кий и технологический, причем последний значительно меньше первого. Машины второго рода имеют все три цикла, из которых технологический превышает другие по длительности. В маши­ нах третьего рода рабочего цикла нет, а технологический и ки­ нематический равны между собой.

Технологические машины пищевой промышленности (в част­ ности, линий розлива вин) относятся к машинам второго рода.

Машины класса I называют также однопозиционными. В этих машинах обрабатываемый объект занимает в процессе обработ­ ки одно постоянное положение (позицию), и рабочие органы подводятся к нему, а затем отводятся. Многооперационные ма­ шины класса I могутбыть:

ваемые объекты периодически или непрерывно перемещаются от места входа в машину до места выхода из нее. Это позволяет начать обработку последующих объектов до того, как предыду­ щие выйдут из машины.

В машинах класса II обрабатываемый объект занимает в процессе обработки ряд положений (позиций) и во время оста­ новок в этих позициях подвергается обработке. Каждой позиции присущи свои рабочие органы, совершающие различные опера­ ции технологического процесса.

Различают две группы машин этого класса. К группе А от­ носят машины, имеющие движущийся с остановками транспор­ тер линейного типа или в виде карусели с гнездами для укрепле­ ния обрабатываемых изделий. В машинах группы Б изделия передаются самими рабочими органами или специальными ме­

7

ханизмами, такими, как вакуумприсосы, «механические руки»

и др.

Машины класса III основаны на принципе совмещения тех­ нологических операций с непрерывным транспортированием об­ рабатываемых объектов на равномерно движущемся линейном транспортере или на равномерно вращающейся карусели-роторе. Поскольку роторное конструктивное выполнение транспортера является преобладающим, машины этого класса получили наз­ вание роторных. В совокупности со вспомогательными переда­ точными роторами эти машины могут составлять целые автома­ тические роторные линии.

Машины класса III делятся на две группы. К группе А относятся машины, в которых рабочие органы не перемеща­ ются совместно с изделиями, а закреплены за определенными позициями. Гнезда с обрабатываемыми объектами без останов­ ки обходят все позиции. Одни рабочие органы могут быть непод­ вижны, например различного рода направляющие, которые из­ меняют форму проходящего через них объекта. Другие совер­ шают движения, поперечные к траектории движения объекта. Бывают и рабочие органы-спутники: они производят обработку, сопровождая движущийся объект на некотором участке его пути.

Машины класса III группы Б —однооперационные. Их рабо­ чие органы перемещаются совместно с обрабатываемыми объек­ тами. По завершении операции объект с помощью специального устройства снимается и передается в случае необходимости на второй рабочий ротор — на вторую операцию.

Машины более высоких классов сложнее и дороже, но произ ■ водительнее. В многооперационных агрегатах или поточных линиях возможно комбинирование элементов машин разных классов.

Производительностью машины называется количество выпу­ щенной в единицу времени продукции. Различают три вида производительности машин: действительную (фактическую) Q, теоретическую Q' и технологическую Q".

Действительная производительность Q определяет то реаль­ ное количество кондиционной1 продукции, которое машина выдает в среднем за единицу времени в условиях ее эксплуата­ ции в течение смены или другого периода, включающего различ­ ного рода внецикловые потери — наладку машины, установку инструмента и другие простои.

Теоретической производительностью, или выпускной способ­ ностью, Q' называют количество продукции, выпущенной за

8

рабочего цикла Гр выдается одно готовое изделие, то Q' равно количеству циклов в единицу времени.

Выпускная способность Q' машины данной конструкции есть величина постоянная. Действительная же производительность зависит не только от теоретического значения выпускной спо­ собности, но от того, насколько стабильна эта выпускная способ­ ность, т. е. от надежности машины, а также от продолжитель­ ности остановок по другим причинам, которые в целом характе­ ризуют степень совершенства организации данного производства, а не качество машины.

Два разных образца одной и той же машины могут быть изго­ товлены в разных условиях, с разной тщательностью и поэтому один из них может работать лучше, надежнее, с меньшим коли­ чеством брака, сбоев и подналадок. С другой стороны, один и тот же образец может работать по-разному в различных усло­ виях, в частности, на разном сырье. Отношение действительной производительности к теоретической характеризует относитель­ ную величину всякого рода потерь времени работы машины. Это отношение

называется коэффициентом общего использования теоретической производительности машины или коэффициентом использования машины.

Технологической производительностью Q" называется такое фиктивное, максимально возможное при данной технологии ко­ личество продукции в единицу времени, которое могло бы быть выпущено, если бы не было потерь на холостые ходы и в тече­ ние всего времени пребывания обрабатываемого объекта в ма­ шине он непрерывно подвергался бы обработке.

Отношение теоретической производительности к технологи­ ческой

называется коэффициентом непрерывности, или коэффициентом производительности. Он может быть представлен также в виде

r\' = tplT9,

здесь Гр — рабочий цикл (обычно совпадающий с кинемати­ ческим)

Гр — tp “Р ^ВСП ,

где /р — часть интервала рабочего хода, используемая для непо­

средственного воздействия на обрабатываемый объект; tBCn— вспомогательное время для подвода инструмента, обратного хо­ да или остановки в пределах цикла.

9