Расчет разливочного автомата

Цель работы:

- практическое ознакомление с устройством, и принципом действия разливочного автомата модели Т1-ВРА-6А,

- расчет технико-технологических параметров автомата

Содержание работы

1.Изучить устройство и принцип работы разливочного автомата

2. Выполнить расчет параметров автомата.

Общая часть

Автоматы для розлива пищевых жидкостей выполняют свои функции в автоматическом режиме без вмешательства человека и применяются преимущественным образом для розлива в бутылки ликероводочных изделий и вин. При этом ликероводочные изделия не должны подвергаться аэрации, т.к. под действием кислорода происходят окислительные процессы. Нарушающие вкусовые качества продукта. Кроме того, аэрация вызывает пенообразование, что затрудняет нормальное заполнение бутылок и снижает точность дозирования.

Требования к качеству пищевых жидкостей определяют не только вид тары, но и условия, принципы и способы фасования.

Применяемые в отраслях пищевой промышленности фасовочные машины, несмотря на различие в назначении и конструктивные особенности имеют много общего в принципиальных схемах и методологии расчета параметров.

Для производства тары под жидкие продукты применяют стекло, полимерные материалы. Бумагу. Наиболее распространенной тарой является стеклянная. Она химически устойчива, обеспечивает длительное хранение продукта, гигиенична, выдерживает значительное давление. К недостаткам стеклянной тары относится ее хрупкость и относительно большая масса на единицу продукции.

Современные разливочные автоматы осуществляют раз операций, для выполнения которых необходимо, чтобы рабочие и холостые ходы чередовались, а исполнительные органы приходили в свои исходные положения.

Различают три цикла технологических машин:

- кинематический,

- рабочий,

- технологический.

Кинематический цикл – это период между двумя последовательными моментами начала рабочих ходов

,

где - время рабочего хода, - время холостого хода, - время выстоя.

Рабочий цикл – это период времени, по истечении которого машина выпускает изделие. Как правило, рабочий цикл равен или кратен кинематическому.

Технологический цикл – это время, в течение которого обрабатываемый продукт находится в машине, т.е. это интервал времени между загрузкой продукта и выгрузкой его из автомата.

Основные способы розлива жидкостей, реализуемые в разливочных автоматах:

- гравитационный (изобарометрический). Характеризуется тем, что истечение жидкости из дозатора или расходного бака происходит под действием гравитационных сил в условиях атмосферного давления (самотеком). Данным способом разливается водка, ликеры, тихие вина без летучих компонентов;

- изобарический. При этом способе истечение жидкости из дозатора или расходного бака происходит в поле действия гравитационных сил, но при избыточном давлении в дозаторе. Этот способ используется при розливе игристых вин, пива, газированной минеральной воды;

- вакуумный. При этом способе в расходном резервуаре, дозаторе и бутылке создается одинаковое разрежение, а слив продукта в бутылку происходит под напором гидростатического столба жидкости;

- сифонный. Осуществляется в условиях одинакового давления в бутылке и в расходном резервуаре. В верхней части сифона создается разрежение.

Дозирование жидкости в автоматах может осуществляться как по объему, так и по уровню.

Классификация разливочных автоматов приведена на рис.1.

Разливочные автоматы

Гравитационные

Вакуумные

Сифонные

Изобарические

Золотниковые

Золотниковые

Клапанные

Клапанные

Золотниковые

Клапанные

Крановые

Золотниковые

Клапанные

Золотниковые

Клапанные

Крановые

Клапанные

Золотниковые

Золотниковые

Клапанные

Крановые

По уровню

По уровню

По объему

По уровню

По объему

По уровню

По объему

Рис.1.Классификация разливочных автоматов

Напор при разливе определяется следующим выражением )/ , где - высота столба жидкости, м; - давление газа над жидкостью в расходном резервуаре или дозаторе, МПа; - давление газа в буитылке, МПа; - плотность жидкости, кг/м³.

Современные разливочные автоматы являются в основном устройствами карусельного типа, в которых на неподвижной станине установлен вращающийся расходный резервуар для приема жидкости с разливочными приборами и поплавковой системой для поддержания постоянного уровня жидкости при ее фасовке. Модуль всех разливных машин, т.е. отношение диаметра карусели к числу фасовочных устройств равен 35.

Фасовочный автомат модели Тё1-ВРА-6А (рис.2) состоит из станины 2, карусели 2, механизмов загрузки 4 и выгрузки 5.

Принцип работы автомата заключается в следующем: пустые бутылки подводятся к разливочному автомату пластинчатым конвейером и с помощью загрузочной звездочки подаются на подъемные столики. Перед звездочкой установлен делительный механизм шнекового типа. Столики поднимают бутылки к фасовочным устройствам, при этом происходит их центрирование.

Постоянный уровень жидкости в расходном резервуаре поддерживается поплавком. Наполнение мерного стакана фасовочного устройства осуществляется при открывании наполнительного клапана с помощью копира.

Рис. 2 Разливочный автомат модели Т1-ВРА-6А

а – общий вид, б – вид сверху, 1 – фасовочное устройство, 2 – карусель, 3 – станина, 4 – механизм загрузки бутылок, 5 – механизм выгрузки бутылок

Задание

Выполнить расчет разливочного автомата модели Т1-ВРА-6А по следующим исходным данным:

z – число наполнительных устройств,

n – частота вращения карусели, об/мин,

- коэффициент использования рабочих позиций разливочных устройств,

- коэффициент расхода, характеризующий сопротивление сливного тракта и свойства жидкости,

Н – высота столба жидкости в дозирующем стакане, м;

- площадь выходного отверстия наполнителя, м²;

- число подъемных столиков, одновременно перемещающихся по горизонтальному участку копира,

– усилие сжатой пружины, Н;

– сила тяжести штока, столика, ролика и пустой бутылки, Н;

-– сила тяжести штока, столика, ролика и наполненной бутылки, Н;

- сила тяжести главного вала, Н;

D – диаметр подшипника, м,

d – диаметр окружности по центрам шариков подшипника, м

Методика расчета

Теоретическая производительность, бут./с, , где - число разливочных устройств, - число оборотов карусели.

Время одного оборота карусели, с, .

Расчетная производительность , где - число столиков, одновременно работающих на наполнение бутылок, - коэффициент использования рабочих позиций разливочных устройств, - время наполнения бутылки, ,м³, - объем жидкости в стакане дозатора, - коэффициент расхода, зависящий от свойств жидкости, - площадь выходного отверстия наполнителя, м², - высота столба жидкости в дозировочном стакане, м.

Фактическая производительность , где - коэффициент запаса.

Коэффициент использования технической мощности .

При расчетах разливочных автоматов определяются условия неопрокидывания пустой и наполненной бутылки на столике вращающейся карусели.

Условие неопрокидывания бутылки , где - центробежная сила, действующая на бутылку , Н; м – высота центра тяжести бутылки, - масса наполненной бутылки, кг, ( ), кг – масса пустой бутылки, - масса жидкости в бутылке, - радиус окружности по центрам подъемных столиков, ( м ).

Условие несоскальзывания бутылки со столика , где - коэффициент трения бутылки и материала столика.

Энергия, расходуемая автоматом при розливе жидкости, затрачивается на перекатывание роликов столиков по копиру и вращение карусели.

Сопротивление от перекатывания роликов по горизонтальному участку копира, Н, , где - число столиков, одновременно перемещающихся по горизонтальному участку копира, - усилие пружины, - сила тяжести штока, столика, ролика и пустой бутылки, - коэффициент трения качения ролика, = 0,15 – коэффициент трения скольжения подшипника, - диаметр по центрам шариков подшипника, - диаметр шарикоподшипника.

Сопротивление на участке подъема штока с учетом угла подъема копира (Н) - сила тяжести штока, столика, ролика и наполненной бутылки, = 45⁰ - угол подъема профиля копира.

Суммарное сопротивление .

Мощность, расходуемая на перекатывание роликов по копиру , где - линейная скорость перемещения столиков, м/с.

Мощность, расходуемая на вращение карусели , где - сила тяжести главного вала, - условный коэффициент трения скольжения подшипника, - диаметр окружности по центрам шариков подшипника главного вала, - угловая скорость главного вала.

Суммарная мощность на валу разливочного автомата , где - к.п.д. подшипников качения.

Мощность двигателя привода , где = 1,15 – коэффициент пуска, - к.п.д. привода.

Варианты заданий

№ вар	z. шт	N, об,мин	Fo∙10-3, м2	H, м	z1 шт	G1, Н	G2 Н	G3 Н	G4 Н	D, м	D, м
		6,25	1,6	0.23						0,372	0,34
		5,6	1,7	0,24						0,38	0.35
		5,0	1,6	0,245						0,388	0,355
		4,55	1,5	0,25						0,394	0,36
		4,0	1,4	0,26						0,4	0,37
		3,57	1,3	0,27						0,375	0,345

Практическое занятие № 4