Введение. Основы проектирования и расчета типовых механизмов фасовочно-упаковочного оборудования

Основы проектирования и расчета типовых механизмов фасовочно-упаковочного оборудования

Устройство характерных механизмов фасовочно-упаковочных автоматов

10.1 Кинематические схемы, конструктивное устройство и принцип действия дозаторов

10.2.Схемы и устройство кулачковых и рычажных механизмов фасовочно-упаковочных машин

10.3.Направления совершенствования приводов фасовочно-упаковочного оборудования

Контрольные вопросы

11.1.Задачи и методы кинематики и динамики механизмов машин

11.2.Синхронизация движений рабочих органов фасовочно-упаковочных автоматов

11.3.Выбор кинематической схемы механизма

11.4. Проектирование и расчет типовых механизмов фасовочно-упаковочного оборудования

Условные обозначения

Глоссарий

Контрольные вопросы

Литература

Фасовочно-упаковочное оборудование, используемое в пищевой промышленности, предназначено для фасовки и упаковки пищевых и непищевых продуктов в пакеты из термосвариваемых материалов, в бумажные пакеты, в жесткую и другую тару.

Фасовочно-упаковочные машины обеспечивают формирование пакета из рулона пленки, дозирование продукта, сварку или клипсование, механическую отрезку пакетов и различаются степенью автоматизации и типом дозатора.

Производительность фасовочно-упаковочного оборудования зависит от физико-механических свойств фасуемого продукта, вида упаковочного материала, типа дозирующего устройства и размеров формируемых пакетов. По степени автоматизации фасовочно-упаковочные установки разделяются на автоматические и полуавтоматические. В основу классификации фасовочно-упаковочного оборудования могут быть положены следующие признаки: вид подачи продукта при упаковывании (горизонтальный или вертикальный) и конструктивно-технологическое исполнение дозатора.

Пищевые продукты, выпускаемые в упакованном виде, можно разделить на следующие основные группы: штучные изделия, твердые сыпучие, пастообразные и пластичные, полужидкие и жидкие продукты.

К штучным изделиям относятся хлебобулочные изделия, мучные и сахаристые кондитерские изделия (конфеты, шоколад, карамель, пирожное, вафли, сухар, сахар-рафинад и пр.); пищеконцентраты в брикетах, изделия бытового, медицинского и т.п. назначения и др.

Сыпучие продукты могут быть разделены на порошкообразные, зернистые и кристаллические, хлопьевидные и волокнистые, а также продукты определенной формы. К порошкообразным продуктам относятся мука, крахмал, пищеконцентраты в порошке, какао, кофе молотый и растворимый, цикорий, горчица, пряности, сухое молоко; к зернистым и кристаллическим продуктам - крупа, рис, бобовые, кофе в зернах, карамель-драже, сахарный песок, соль; к хлопьевидным и волокнистым - хлопья кукурузные, овсяные, пшеничные, картофельные, чай; к продуктам определенной формы - макаронные изделия и др.

К пастообразным и пластичным продуктам относятся прессованные дрожжи, плавленый сыр, творог и творожная масса, масло, маргарин и спрэды, мороженое, мясо и мясные полуфабрикаты, рыба и рыбные полуфабрикаты.

Полужидкие продукты - сгущенное молоко, повидло, джемы, варенье, консервы, жидкие - вино, ликероводочные изделия, пиво, безалкогольные напитки, соки, уксус, молоко, кисломолочные продукты, растительное масло.

Штучные изделия, сыпучие и пластические продукты выпускаются завернутыми в разнообразные оберточные материалы или расфасованными в пакеты различной формы, полужидкие и жидкие продукты - в твердой и эластичной таре: стеклянной, жестяной, пластиковой и др. Штучные изделия завертываются каждое отдельно (индивидуальная завертка) или по несколько изделий в одну общую обертку (групповая завертка). Так, для конфет, шоколада, карамели, чая в плитках, пищевых концентратов в брикетах применяется индивидуальная завертка, для печенья, вафель, сухарей, сахара-рафинада - групповая. Некоторые штучные изделия (конфеты, карамель, сахар-рафинад) расфасовываются также в пакеты или коробки.

Сыпучие продукты расфасовываются в пакеты с последующим запечатыванием их (термосваркой или клипсованием). Чаще всего применяют жесткие пакеты в форме прямоугольного параллелепипеда и мягкие пакеты.

Пластичные продукты расфасовываются в пакеты, завертываются в оберточные материалы после придания завертываемой порции продукта правильной формы или упаковываются в пластиковые формочки.

В зависимости от дозируемой объемной массы продукта различают мелкую и крупную упаковку. В первом случае объем порции продукта соответствует одноразовому потреблению продукта одним потребителем, во втором - многоразовому. Так, например, сахар-рафинад выпускается в виде ресторанного сахара, с упаковкой в одной обертке по два кусочка (мелкая упаковка) и в пачках весом 0,5 кг и 1 кг (крупная). В настоящее время большое внимание уделяется мелкой упаковке, что создает удобства для потребителя. Мелкая упаковка является также необходимой для внедрения продажи расфасованных небольшими порциями продуктов через торговые автоматы. Для широкого применения мелкой и крупной упаковки пищевых продуктов основными предпосылками являются развитие производства различных упаковочных материалов, разработка конструкций и изготовление упаковочных машин, автоматов и упаковочных комплексов, обеспечивающих автоматизацию процессов упаковки.

За последние годы многие отечественные предприятия, специализирующиеся на разработке и выпуске фасовочно-упаковочного оборудования, существенно подняли его технический уровень и сумели освоить ряд современных типов машин и автоматов, оказывающих достойную конкуренцию на рынке упаковочного оборудования для пищевых продуктов.

Одной из таких фирм является компания «Бестром» (г. Красногорск, Московская обл.), относящаяся к одному из крупнейших производителей фасовочно-упаковочного оборудования воротникового типа. В конце 80-х гг. компания начинала свою деятельность как совместное советско-голландское предприятие. Тогда автоматы собирались из узлов и деталей, поступающих из-за рубежа. Со временем количество зарубежных комплектующих сокращалось. Сейчас число деталей собственного производства превышает число приобретенных, импортными остаются элементы электроники и пневматики. Поэтому автоматы «Бестрома» самые дорогие из отечественных. Лидером по производительности является воротниковый автомат модели «Бестром–220», выпускающий до 115 пакетов/мин. «Бестром», пожалуй, единственное из отечественных предприятий, которое применяет на своем оборудовании зарубежные дозаторы: весовой мультиголовочный фирмы Multipond и шнековый фирмы «Mateer». Причем, последний предлагается для фасования самых «трудных» с точки зрения дозирования продуктов, а для более «легких» у фирмы имеется свой шнековый дозатор. Ручные и полуавтоматические устройства «Бестрома» также имеют достаточно высокое качество.

Кроме воротниковых автоматов, «Бестром» выпускает также горизонтальное упаковочное оборудование типа «флоупак». У многих автоматов этой компании имеются технические новинки, позволяющие отличить их от других отечественных аналогов. Например, в некоторых автоматах заданная длина пакета фиксируется при помощи специального вращающегося ролика. Чаще всего для этой цели на машинах устанавливаются фотодатчики.

Компанией «Сигнал-Пак» (г.Москва, г.Екатеринбург) освоен отечественный комбинационный мультиголовочный дозатор, который впервые был выпущен в 1988 г. Киевским ПО «Веда». Для упаковки хрупких продуктов компанией разработан автомат с наклоненной трубой продуктопровода. В настоящее время компания работает над увеличением производительности своих упаковочных автоматов, поскольку использование, высокопроизводительного дозатора на машинах с низкой производительностью экономически нецелесообразно.

Компания «Русская трапеза» (г.Санкт-Петербург) производит различное оборудование для пищевой промышленности, в том числе и фасовочно-упаковочное. Потребителю предлагаются воротниковые автоматы среднего класса производительности с различными дозаторами. Особенностью данной фирмы является то, что вместе с оборудованием покупателю в качестве опций предлагается упаковочный материал. Сейчас по этому пути пошли и некоторые другие предприятия, но «Русская трапеза» была первой в стране, кто оснащал выпускаемое оборудование упаковочным материалом.

В отличие от компании «Русская трапеза» компания «Таурас-Феникс» (г.Санкт-Петербург) специализируется только на фасовочно-упаковочном оборудовании. Предприятие выпускает горизонтальные упаковочные машины типа «флоупак», оборудование для упаковки в термоусадочную пленку, автоматы для фасовки жидких продуктов в готовые стаканчики. Что касается воротникового оборудования, то в этом секторе предприятие долгие годы выпускало ручные и полуавтоматические устройства и автоматы низшего класса. Занимая достаточно устойчивое положение в этой нише рынка, четыре года назад компания предприняла попытку выпустить машину среднего класса, объединив на одной станине два воротниковых автомата с шиберными дозаторами. Дуплексный автомат получил название «Питпак О-2». Его производительность составляет 40 пакетов/мин. Попыткой создания оборудования среднего класса является также упаковочный автомат модели «Питпак-М» производительностью до 75 пакетов/мин.

Компания «Термопак» (г. Москва) выпускает термоусадочное упаковочное оборудование, воротниковые автоматы низшего класса и ручные и полуавтоматические устройства воротникового типа.

Предприятие «Упаковочные машины», переименованное после реорганизации в «Воронежский центр упаковочных машин» и «Завод упаковочных машин» провело модернизацию своих моделей воротниковых автоматов в их упаковочной и дозирующей частях. Основной задачей модернизации было разделение единого привода на несколько самостоятельных, оснащенных индивидуальными электродвигателями. Кроме того, применение программируемого контроллера позволило увеличить производительность упаковочной части до 70 пакетов/мин. При этом снизились масса машины и потребление электроэнергии.

Компания ранее являлась единственным в стране предприятием, выпускавшим шнековые дозаторы по классической схеме (аналогичную конструкцию имеют дозаторы Robert Bosch, Rovema, Optima), однако в последнее время отказалось от нее. Если отсутствие вертикальной промежуточной емкости над конусообразным бункером еще можно компенсировать созданием дополнительного давления продукта на дозирующий шнек, то отсутствие горизонтального питающего шнека не является рациональным, поскольку усложнилось поддержание постоянного уровня продукта в дозаторе и вследствие этого необходимой точности дозирования.

Предприятие имеет опыт выпуска воротникового оборудования для вакуумного фасования порошкообразных продуктов и оборудования для упаковки bag in box (пакет в коробке), для упаковки сыпучих продуктов в бумажные пакеты и картонные пачки, а также оборудования для групповой упаковки.

Компания «Фаса» (г. Мариямполе, Литва) выпускает автоматы модели М6–ОР3Е для жидких продуктов и моделей АРЖ со стаканчиковым дозатором. Выпускаются также горизонтальные машины для упаковки «флоупак» и оборудование для образования брикетов творога, масла и т. п. и их обертывания.

Белорусский «БАЭМ» выпускает машины типа «флоупак», оборудование, образующее плоские и объемные пакеты, а также системы розлива жидких и пастообразных продуктов. Новинкой является создание автомата, образующего плоский пакет двухручьевого исполнения со шнековым дозатором. В автомате вместо традиционной конусной емкости дозатора, из которой продукт отбирается шнеком, установлена клинообразная с двумя шнеками. Кроме того, лопасти-мешалки имеют не вертикальную ось вращения, а несколько горизонтальных. Такой дозатор компактен, и его можно использовать на автомате с несколькими ручьями.

Фирма «Теко» (г. Миасс, Челябинская обл.) специализируется на выпуске оборудования для производства макаронных изделий, под маркой «Макиз». Воротниковые устройства и автоматы низшего класса, выпускаемые этим предприятием, также приспособлены для упаковки макаронных изделий. Автомат данной фирмы с весовым дозатором лоткового типа с четырьмя головками имеет оригинальную компоновку. Головки расположены не традиционно линейно, а по углам квадрата и выпускными заслонками к приемной воронке.

АО «Ижевский механический завод» по конверсии выпускает надежное упаковочное оборудование. Автоматы этого предприятия имеют очень удачное соотношение элементов отечественной и импортной электроники.

АО «Подольский электромеханический завод» (Московская обл.) выпускает автомат с механическим приводом и весовым дозатором лоткового типа.

Из небольших фирм, занимающихся выпуском упаковочной техники, известно опытно-экспериментальное предприятие «Инженер» (г.Ступино, Московская обл.), выпускающее автомат модели АР–И3. Данный автомат предназначен для фасовки сыпучих и порошкообразных продуктов и упаковки отдельных предметов в плоский пакет. АР–И3 может снабжаться стаканчиковым или шнековым дозатором или вибропитателем для подачи отдельных предметов. По требованию заказчика автомат комплектуется устройством нанесения рисунка в один цвет на упаковочный материал «бумага-полиэтилен». Удачная кинематическая схема привода и ее исполнение подтверждаются достаточно высокой надежностью автомата. Он в большей степени подходит для небольших предприятий, фасующих разнообразные продукты мелкопорционными дозами.

В отечественной упаковочной машиностроительной индустрии существуют проблемы выпуска оборудования для фасовки и упаковки мелкодисперсных порошкообразных продуктов, поскольку немногие из воротниковых автоматов комплектуются шнековыми дозаторами. Например, на пять автоматов со стаканчиковыми дозаторами в настоящее время приходится один со шнековым, поэтому пока потребителям приходится использовать импортное оборудование, которое по своим техническим показателям не обладает каким-либо заметным превосходством перед современными отечественными аналогами.

РАЗДЕЛ 1 УПАКОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ПРИ УПАКОВКЕ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ

Дата добавления: 2014-11-29