Автоматические роторные и конвейерные линии

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

 

Кафедра «Технологические системы

пищевых и перерабатывающих производств»

 

 

 

 

 

 

Контрольно-курсовая работа

по дисциплине:

«Автоматические роторные и конвейерные линии»

 

 

 

 

Выполнила:                                                                         ст. гр. 631161

                                                                                              Волков В. В.

 

Проверил:                                                                           к.т.н., ассистент

                                                                      Давыдова Е.В.                                                                     

 

 

 

 

 

 

Тула 2010

 

АННОТАЦИЯ

 

Контрольно курсовая работа 28 с., 5 ч., 7 рис., 4 табл., 2 источников, 1 прил.

Объектом  исследования являются роторная фасовочная машина АР, предназначенная для фасования вина.

Цель работы — анализ роторной машины в пищевой промышленности и расчет основных параметров ее конструктивных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Введение 4

2 Описание роторной машины АР для розлива жидкости 6

3 Расчет роторной машины АР для розлива жидкости. 9

3.1 Построение логической циклограммы рабочего ротора 10

3.2 Расчет и синтез циклограммы 11

3.3 Анализ времени подъема стола с бутылкой t_п.с 13

3.4 Определение времени наполнения тары 17

3.5 Анализ времени холостого хода 22

4 Заключение 27

5 Список используемой литературы 28

 

 

 

 

1 ВВЕДЕНИЕ

    

         Для фасования жидкостей используются  машины, принципы действия которых основаны на разных способах наполнения бутылок.

        Дозаторы жидких пищевых продуктов или, как их называют в пищевых производствах, разливочные патроны, являются основными рабочими органами разливочных машин-автоматов. Они должны обеспечивать точность розлива, удобство эксплуатации, высокую производительность и удовлетворять санитарным нормам. Дозаторы пищевых жидкостей можно классифицировать: по принципу действия, по способу подачи жидкости, по величине воздушного давления и по конструкции.

По принципу действия дозирование различается по объему, уровню, времени, весу. В первом случае дозаторы отмеривают порции жидкости определенного объема и разливают их в тару. Во втором случае тара любой емкости заполняется до определенного уровня. Дозирование жидкостей по весу и по времени в разливочных автоматах пищевой промышленности не применяется.

По способу подачи жидкости розлив бывает гравитационный и принудительный. В первом случае жидкость вытекает в тару под действием собственного веса. При этом давление воздуха над жидкостью в распределительном резервуаре и в таре одинаково. Жидкость вытекает под напором, который определяется высотой столба ее от уровня в резервуаре до выходного отверстия в разливочном патроне. Эта высота поддерживается постоянной автоматическим регулятором. Принудительный розлив происходит или под действием разности воздушных давлений в резервуаре и в таре, или под действием поршня и применяется для вязких жидкостей.

По величине воздушного давления розлив может быть: при  повышенном давлении, при атмосферном  давлении и под вакуумом. Повышенное и притом постоянное давление как в резервуаре, из которого вытекает жидкость, так и в таре, которая должна быть в этом случае герметизирована, применяют при розливе газированных напитков и пенообразующих жидкостей. Такие жидкости, как молоко, водка, тихие вина разливают или открытым способом или под вакуумом. Последнее рекомендуется для витаминосодержащих жидкостей.

Контрольно-курсовая работа заключается в анализе роторной машины АР для розлива жидкости и расчете основных параметров ее конструктивных элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ОПИСАНИЕ РОТОРНОЙ МАШИНЫ АР ДЛЯ РОЗЛИВА ЖИДКОСТИ

 

Автомат марки АР для  розлива виноградных вин разработан КБ Ленинградского ликероводочного завода. Машина карусельного типа с гравитационным методом розлива и дозированием жидкости по объему снабжена дозировочными приборами оригинальной конструкции с клапанным запорным устройством- Мерные стаканы, расположенные на наружной стенке расходного резервуара, позволяют перестраивать дозировку жидкости в бутылки емкостью 0,5; 0,75 и 0,8 л без применения вытеснителя.

Прибор обеспечивает достаточную точность и стабильность дозировки с отклонением не более чем на ±3,5 мл от объема 800 мл.

Автомат марки АР устроен следующим образом. Через сальник в крышку1 расходного резервуара введена труба для подачи жидкости. На конце трубы в резервуаре установлен поплавковый регулятор уровня, снабженный клапаном. Снаружи к резервуару прикреплены восемнадцать приборов 2, сообщающихся трубками с газовым и жидкостным пространствами расходного резервуара. Резервуар установлен на телескопической стойке, основание которой жестко скреплено с вращающимся столом 4. Телескопическая стойка имеет механизм 5, при помощи которого поднимается и опускается расходный резервуар с дозировочными приборами при розливе в бутылки другой высоты. Подъемные плунжеры имеют на верхнем конце платформы 3 для бутылок. Привод 6, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и червячного редуктора. На стойках, скрепленных со станиной, расположен стол загрузки бутылок через который проходит транспортер конвейера. Стол снабжен подающей и разгрузочной звездочками, шагомером с автоблокировкой и электромагнитным кнопочным пускателем. Штоки подъемных плунжеров с пружинами заключены в корпуса, которые представляют собой литые трубки, закрепленные болтами на вращающемся столе автомата. Под действием пружин штоки постоянно поддерживаются в верхнем положении и во время наполнения бутылок прижимают ее горлышко к центрирующему колокольчику наполнителя. После наполнении бутылки жидкостью установленные на нижних концах штоков ролики 7 накатываются на копир 8 и отжимают плунжеры так, что платформы доходят до уровня ленты транспортера.

Автомат работает следующим  образом. Пройдя шагомер, исключающий  неравномерность подачи бутылок, последние попадают в гнезда загрузочной звездочки, которая по очереди перемещает их со стола загрузки на платформы подъемных столиков. Под действием пружин при накатывании роликов на восходящую часть копира штоки с бутылками поднимаются к дозировочным  приборам.

Производительность, бут/ч	6600
Вместимость бутылок, л	0,5
Количество фасовочных устройств, шт	18
Принцип фасования	По объему
Мощность привода, кВт	0,55
Габаритные размеры, мм	1415х870х2000
Масса, кг	1050
Предприятие изготовитель	ООО “Пищемаш” Москва

 

Фасовочное устройство этой машины показано на рисунке 1. Оно состоит из мерного стакана с втулкой, закрепленного в корпусе, и подвижной клапанной системы, расположенной в стакане. Колокольчик предохраняет клапанную систему от выпадения.

Рисунок 1 - Фасовочное устройство машины Д9-ВРЕ-6:

1-колокольчик; 2-вкладыш; 3-стакан; 4-поршень; 5,10-трубки; 6-корпус; 7-мерный стакан; 8-вытеснитель; 9-гайка; 11-контргайка; 12,13-клапаны; 14-сливная втулка; 15- мембрана; 16,17-пружины

 

Клапанная система состоит  из двух клапанов – отсекающего 13 и сливного 12 – и деталей, в которых они закреплены.

При работе машины под  действием втулки вкладыш поднимается, сжимая пружину 17. Вместе с вкладышем поднимается вверх поршень с шатровой трубкой 5 и сливная трубка. Как только клапан прижмется к седлу втулки мерного стакана, начнет сжиматься пружина 16, и доступ жидкости в стакан будет закрыт. Поршень, продолжая подниматься, сильнее прижимает клапан и одновременно поднимает сливной клапан, открывая канал для слива жидкости в бутылку. Клапан закреплен на шатровой трубке гайкой с трубкой 10 для отвода воздуха.

Жидкость по каналу, образованному  внутренними поверхностями сливной  втулки и поршня и наружной поверхностью шатровой трубки, стекает по ее стенкам. Воздух из бутылки по внутреннему каналу шатровой трубки 5 и трубки 10 для отвода воздуха выходит наружу.

Когда бутылка начнет опускаться, пружины разжимаются. Пружина 17 возвращает вкладыш в начальное положение. Пружина 16 возвращает поршень с шатровой трубкой в начальное положение, одновременно закрывая клапаном сливной канал и в то же время удерживая отсекающий клапан прижатым к седлу стакана. Продолжая под действием пружины опускаться, поршень через сливной клапан давит на сливную втулку с отсекающим клапаном и тянет их вниз, тем самым открывая канал для наполнения мерного стакана жидкостью.

В корпусе установлена мембрана, которая изолирует подвижную часть клапанной системы от жидкости в резервуаре.

В верхней части мерного стакана  находится вытеснитель, которым  регулируют объем жидкости в стакане. Положение вытеснителя фиксируется гайкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 расчет роторной машины АР для розлива жидкостей

 

Разливочный автомат  роторного типа выполняет за один полный оборот ротора последовательно следующие операции:

- подачу бутылок в машину;

- подъем бутылок к наполнительным  приборам;

- наполнение бутылок жидкостью;

- опускание наполненных бутылок; 

- выгрузку бутылок из машины.

Каждая из перечисленных операций совершается на некотором участке  кругового пути ротора.

Гравитационные машины, дозирующие жидкость по уровню, создают установившийся поток. Это происходит благодаря постоянству уровня жидкости в расходном резервуаре и, следовательно, постоянному напору. В случае дозирования жидкости по объему создается неустановившийся режим движения жидкости, так как по мере опорожнения мерного дозировочного прибора напор изменяется. Наполнение бутылки определенной емкости происходит быстрее при дозировании жидкости по уровню, чем по объему.

3.1 Построение логической циклограммы рабочего ротора. Схема клапанного дозатора жидкости по уровню при атмосферном давлении показана на рисунке 1. Дозатор состоит из воздушной трубки 1, корпуса бака 2, штуцера 3, поджимной гайки 4, возвратной пружины 5, обрезиненного упора для горлышка бутылки 6, клапана 7 и неподвижной воздушной трубки 8, закрепленной на штуцере 3.

Рисунок 1 – Принципиальная схема работы дозатора

 

Дозатор работает следующим образом. Бутылка, поднимаясь на столике, воздействует на упор, и открывается клапан. Воздух из бутылки выходит только через воздушную трубку. Жидкость через штуцер и кольцевой зазор D между торцом штуцера и клапана начинает вытекать в бутылку. Когда жидкость доходит до торца клапана, воздух в бутылке запирается. Истечение прекращается. При опускании бутылки некоторое количество жидкости дополнительно сливается в бутылку. Для регулировки уровня наполнения воздушная трубка может подниматься или опускаться.

Процесс дозирования  жидкости состоит из перемещений  бутылки в следующей последовательности: первое перемещение S₁ до торца клапана (рис. 2, б): второе перемещение S₂ до торца клапана (рис. 2, в); третье перемещение S₃ до открытия клапана (рис. 2, г).

а

б

в

г

Рисунок 2 – Схема перемещения бутылки относительно дозатора:

а – исходное положение; б – перемещение до торца клапана;

в – перемещение до торца упора; г – перемещение  до открытия клапана

 

Величины перемещений  определяем следующим образом. Перемещение S₁ определяем из сравнительного анализа конструкций такого типа машин. Оптимальным значением будет S₁ = 30 мм, так как при большем значении перемещения увеличивается металлоемкость конструкции и увеличивается время подъема бутылки. Перемещение S₂ определяем из конструкции дозирующего патрона. В данном случае S₂ = 50 мм. Перемещение S₃ принимаем равным 5 мм для наполнения бутылки объемом 1,5 л со спокойным режимом истечения жидкости из дозатора.

3.2 Расчет и синтез циклограммы. В соответствии с разработанной логической циклограммой (рис. 3) длительность цикла рабочего ротора

,

где t_осн – время выполнения операций, необходимых для выполнения технологического предназначения машины, с; t_всп – время выполнения вспомогательных операций для выполнения технологического предназначения машины и операций по обслуживанию механизмов машины, с.

Основное время, c,

^,    (1)

где t_п.п – время приёма-передачи бутылки на рабочую позицию, с; t_п.с , t_о.с – время подъема и опускания стола, с; t_н.б – время наполнения бутылки жидкостью, с; t_з.к. – время закрытия  клапана, с.

с

с

 

Рисунок 3 – Логическая циклограмма рабочего ротора

 

Время вспомогательного хода, c,

,    (2)

где t_х – время холостого хода ротора, с.

с

Время приема-передачи бутылки t_п.п, определим по формуле:

,    (3)

где φ_п.п – угол совместного поворота транспортного и технологического ротора, на котором происходит прием-передача бутылки, град.; S_п.п = 2D_бут – длина дуги, образованной углом φ_п.п, м; h – минимальный шаг ротора, м; П – производительность, шт./мин.

с

с

с

Время подъема стола t_п.с в соответствии со схемой (см. рис. 2) будет представлять собой