Пристрої дозування об’ємного типу
Дозатори об’ємного типу працюють в режимі дискретної дії. До складу таких дозаторів можна віднести: бункер-накопичувач, дозатор, механізм видачі порції продукції. Найбільш широко для дозування сипкої продукції застосовують дозатори стаканчикового, камерного, шиберного, маятникового, шнекового типів.
Це телескопічно розташовані два циліндри. Внутрішня порожнина цих циліндрів утворює мірну ємність. Наповнення мірної ємності здійснюється через верхню горловину, а випорожнення — через нижній канал, який в процесі наповнення закритий заслінкою 3. Для зміни величини об’єму дози потрібно перемістити нижній циліндр-стакан 2 догори або донизу (рис. 3.3).
Верхній стакан здебільшого кріпиться до нерухомого верхнього листа 4, а нижній—до рухомого нижнього листа 5. Закриття або відкриття заслінки може здійснюватись за рахунок пневмоциліндра, що кріпиться до корпусу нижнього стакана, або за рахунок переміщення ролика 6, що встановлений на заслінці, по копіру 7.
|
Рис. 3.3. Схема стаканчикового дозатора |
Дозатори стаканчикового типу здебільшого застосовуються для легкоплинної незв’язної продукції. При його застосуванні для зв’язно-текучої (важкоплинної) продукції встановлюється додатково вібропристрій, що забезпечує поперечне коливання стаканів, тим самим і якісне заповнення мірної ємності продукцією та її випорожнення. Встановлення вібропристрою дозволяє одержувати високі значення точності дозування. Прикладом такого конструктивного виконання дозатора може бути дозатор машини АР5Ж Капсукского заводу продовольчих автоматів.
Стаканчиковий дозатор має два характерних параметри: й— внутрішній діаметр циліндра; Н — висота мірної ємності. Дослідженнями встановлено, що для різних видів продукції і різної
|
|
|
Рис. 3.4. Типова схема карусельного стаканчикового дозатора (а): 1 — лійка для направлення і переміщення продукції у споживчу упаковку; 2 — заслінка нижнього стакана; З напрямна, вздовж якої переміщається нижній рухомий лист; 4 — нижній стакан; 5 — нижній рухомий лист; 6 верхній стакан; 7 — верхній лист з вертикальними напрямними; 8 — корпус бункера- накопичувача продукції; 9 — зона розвантаження стаканчикового дозатора; 10 — перемішувальний пристрій; 11 — порожнистий вал для приведення в рух лопаті перемішувального пристрою; 12 приводний вертикальний вал для обертання каруселі із стаканчиками; 13 — конічна зубчаста передача; 14 — приводний вал машини; 15—ролик; 16 — копір; 17 — гвинтовий пристрій для переміщення нижнього листа відносно верхнього; (б) загальний вид дозатора |
|
Б) |
Продуктивності співвідношення НЮ цих параметрів також різне і зна ходиться в межах 0,8-1,3. Найбільше значення співвідношення характерне для легкоплинної продукції і малої продуктивності. Телескопічність встановлення стаканів забезпечує плавне регулювання величини дози. Інколи в технічній характеристиці машини приводяться дані: діапазон доз продукції від 100 г до 3 кг. Виконати цю умову можливо лише за рахунок замінення стаканів.
Стаканчикові дозатори в пакувальних машинах можуть бути скомпоновані на каруселі і лінійно. На рис. 3.4 наведено типову схему карусельного стаканчикового дозатора.
Принцип роботи дозатора полягає в наступному. Сипка продукція від технологічної лінії подається в бункер-накопичувач до рівня, що не перевищує 2/3 його висоти. Корпус бункера-накопичувача жорстко з’єднано з рамою пакувальної машини. Для усунення можливого склепоутворення продукції і підвищення ефективності заповнення мірних стаканів в бункері-накопичувачі безперервно працює перемішувальний пристрій. У випадку, коли дозується легкоплинна продукція, яка протягом тривалого часу не змінює свої механічні характеристики, перемішувальний пристрій не встановлюється. Бункер умовно поділено на дві частини. В одній здійснюється заповнення мірної ємності, а в іншій — розвантаження. В зоні завантаження горловина мірного стакана контактує з продукцією, при цьому дно його закрите заслінкою. Заслінка притискається до дна стакана за рахунок встановленого на заслінці ролика, що переміщається по копіру. В зоні розвантаження горловина стакана перекрита нерухомим клапаном. Клапан встановлюється в місці розташування лійки і призначений для вирівнювання верхнього рівня продукції в стакані. Для випорожнення стакана заслінка обертається навколо осі. Цьому сприяє конструкція копіра. Об’єм дози регулюється гвинтовим пристроєм, при цьому нижній лист разом із нижнім стаканом переміщається догори або донизу. Нижній лист разом із стаканами обертається безперервно, а тривалість видачі дози буде обернено-пропорційно залежати від кількості стаканчиків і частоти обертання каруселі. Особливістю даної схеми є застосування одноприводної системи. Ця схема досить жорстка в регулюванні і призначена для масового фасування однотипних товарів. Сучасна тенденція розвитку пакувального обладнання передбачає застосування багатоприводних систем з гнучким регулюванням як продуктивності, так і дози. Так, наприклад, в механізм регулювання величини дози встановлюється серводвигун, який дозволяє без зупинки машини дистанційно змінювати величину дози продукції. Найкращими зразками такого обладнання досягається продуктивність до 150 доз/хв.
|
Рис. 3.5. Схема лінійного компонування стаканчикових дозаторів (а): 1—бункер — накопичувач; 2 — мішалка; З — верхній лист; 4 — нижній лист; 5 — верхній стакан; 6 — нижній стакан; 7—ролик; 8 — копір; 9 — пристрій регулювання дози; 10 — напрямні; 11 —заслінка; 12 —лійка; б) загальний вид дозатора |
|
Б) |
Число мірних стаканів на дисках може сягати 12, але при великих дозах це приводить до збільшення діаметра дисків, а тому найчастіше встановлюють 6-8 стаканів.
|
|
Лінійне компонування стаканчикових дозаторів передбачає їх розташування в лінію (рис. 3.5). Здебільшого встановлюється дві мірні ємності, які почергово то заповнюються, то розвантажуються.
Розвантаження здійснюється на один або на два фасувальних канали. Нижній лист разом із стаканчиками здійснює зворотно-поступальний рух, що забезпечується пневмоприводом. Особливістю такої конструкції є простота. Однак, одержати велику продуктивність при цьому неможливо. Інколи таке компонування стаканчикових дозаторів відносять до шиберних, хоча шиберні мають дещо іншу конструкцію.
Конструкція стаканчикового дозатора в порівнянні з іншими нескладна. І все ж існує кілька варіантів їх спрощення:
• зменшується кількість стаканів (до трьох-чотирьох), що зменшує витрати праці на виготовлення, але тим самим зменшується продуктивність (якщо збільшити швидкість, то похибка дозування суттєво збільшиться);
• встановлюють додаткову проміжну ємність на верхньому листі в місці заповнення стакана продукцією (сприяє більш однорідному зляганню продукції в стакані) для стабілізації насипної щільності продукції в стакані;
• замінюють заслінки на нижніх стаканах суцільним диском, при цьому нижні торці стакана проковзують по диску. У диску в позиції видачі дози є отвір, через який продукція переміщається у лійку. Таке рішення допустиме для дозування такої продукції як крупи, але неможливе для застосування при фасуванні цукру, солі тощо. В такому конструктивному рішенні дрібні частинки продукції попадають між диском і торцем стакана, абразивно зношуючи як диск, так і стакан. Можливе і просипання ще дрібніших частинок продукції, а це збільшує опір руху стаканів.
Крім карусельного і лінійного компонування стаканчикових дозаторів зустрічається секторне, в якому мірні стакани здійснюють не зворотно — лінійний рух, а зворотно-коливальний. Конструктивні виконання, принцип формування дози продукції в цих дозаторах подібні.
Ці дозатори за способом формування дози подібні до стаканчикових. Доза відміряється об’ємом продукції, розміщеної між двома шиберами — нижнім і верхнім (рис. 3.6).
В момент формування дози нижній шибер 4 перекриває отвір вихідного каналу дозатора, а верхній 3 — відкритий. Продукція під дією сил гравітації переміщається в мірний канал дозатора. При наявності
|
|
Б)
Рис. 3.6. Схема дозатора шиберного типу: однопозиційний (а): 1 — бункер;
2 — мішалка; 3, 4 — відповідно верхній і нижній шибери; 5 — лійка; (б) багатопозиційний
Упаковки, тари і заповнення мірного канала продукцією верхній шибер
3 перекриває канал переміщення продукції із бункера 1 в мірний канал. Тим самим між двома шиберами відсікається об’єм продукції, рівний величині дози. За командою системи керування нижній шибер відкриває нижній отвір каналу, за рахунок чого продукція переміщається в лійку 5
І в споживчу тару. Здебільшого верхній шибер здійснює зворотнопоступальний рух, що забезпечується пневмоприводом. Нижня заслінка конструктивно може бути виконана такою ж, як і верхня, може здійснювати зворотно-коливальні рухи як відносно вертикальної, так і горизонтальної осей. Для регулювання дози продукції використовують різні технічні рішення, одне з яких — мірний канал виконати телескопічним. Такого типу дозатори застосовують для легкоплинної продукції, частинки якої достатньо тверді.
Для підвищення продуктивності пакувальної машини такі дозатори встановлюють в ряд, прикріпивши їх до одного бункера-накопичувача. Найчастіше такі дозатори встановлюють в багатоканальних пакувальних машинах. Для забезпечення високої точності дозування потрібно підтримувати однаковий рівень продукції в бункері, не допускати склепоутворення і забезпечувати стабільність реологічних властивостей продукції під час дозування.
Дозатор камерного типу
В технічній літературі зустрічаються різні його назви: барабанний, роторний тощо. На наш погляд, камерний відповідає конструкції мірної
Рис. 3.7. Схема дозатора камерного типу: 1 — циліндр (в даному випадку складається із двох половинок); 2 — корпус; 3 — отвори в циліндрі; 4 — денця; 5 — черв ’як; 6 — колесо черв ’ячної передачі; 7 — бункер; 8 — продуктовий канал
Ємності. Основна принципова відмінність цього дозатора в порівнянні із стаканчиковим та шиберним в тому, що камера (мірна ємність) здійснює обертальний рух навколо горизонтальної осі (рис. 3.7). Камерний дозатор
— це циліндр 1 з одним або більше (по числу каналів пакування) числом наскрізних або співвісних отворів, розташованих перпендикулярно його осі. Всередині отворів розташовані денця 4 (по два на кожний наскрізний отвір або по одному на кожне співвісне). Денця можуть переміщатися по довжині отворів за допомогою привода 5 і 6 (гвинтового, черв’ячного, їх комбінації, або ін.), зсовуючись чи розсовуючись. Кожне денце і поверхня циліндрів утворюють мірну ємність.
Змінення об’єму ємності з метою регулювання величини дози здійснюється переміщенням денець вздовж отворів. Циліндр обертається в корпусі 2 навколо горизонтально розташованої осі. Коли мірна ємність знаходиться зверху, в неї із бункера 7 переміщається продукція. При обертанні мірної ємності на 180° з неї в продуктовий канал 8 (і далі в споживчу тару) переміщається доза продукції. Відповідно друга місткість співвісного отвору в цей час знаходиться в позиції завантаження.
Для дозування важкоплинної продукції камерний дозатор має дещо іншу конструкцію. В такому дозаторі пара денець не жорстко закріплена в отворах, а може переміщатися вздовж їх осей (під дією сили ваги або спеціального пристрою), примусово виштовхуючи продукцію із мірної ємності.
Камерні дозатори застосовуються здебільшого в пакувальних машинах для фасування продукції малими дозами в пласкі чотиришовні пакети, одержані накладанням двох стрічок одна на іншу. Ці дозатори особливо ефективні у застосуванні при багатоканальному його виконанні. Продуктивність таких машин може бути в межах 150-180 доз/хв.
До недоліків дозаторів камерного типу можна віднести неможливість в ряді конструкцій виконувати регулювання величини дози в робочому режимі і важко очищати мірну ємність від прилиплих частинок продукції.
Цей тип дозаторів застосовується на таких же пакувальних машинах, що і камерні дозатори. Найчастіше він зустрічається в машинах для пакування продукції в stick-упаковки (трубчасті тришовні пакети) (рис. 3.8). Дозатор маятникового типу складається із ємності, в якій як маятник переміщається заслінка, почергово торкаючись двох протилежних стінок мірних ємностей 3. Продукція переміщається в ту частину мірної ємності, що закрита заслінкою. В заданий момент часу заслінка переміщається в друге положення, і доза продукції виходить із дозатора. В цей же час друга частина ємності заповнюється продукцією.
|
Рис. 3.8. Схема маятникового дозатора: 1 — продуктопровід; 2 — маятник; З — мірні ємності; 4 — канал для переміщення продукції в упаковку |
|
|
Синхронізація рухів маятника2 (заслінки) і продуктопроводаздійснюється за рахунок жорстких кінематичних зв’язків (зубчастої передачі). Тривалість періоду коливання прямо пропорційна часу формування дози. Змінюючи період коливання, збільшуємо або зменшуємо величину дози за постійної величини потоку продукції. Для більш точного кореіування величини дози в ряді маятникових дозаторів регулюють і величину потоку продукції. Інколи дозатори, що формують дозу за постійного потоку продукції, називають часовими, а якщо за чітко встановлений час змінюється величина потоку — потоковими.
Фірма Omag (Італія) представила на ринок маятниковий дозатор дещо іншого конструктивного виконання (рис. 3.9). В такому дозаторі синхронно рухаються продуктопровід 1 і дві частини мірної ємності
2 і 3. При цьому заслінка 4 знаходиться в нерухомому стані. До заслінки притискаються почергово дві мірні ємності для їх наповнення продукцією. Таке конструктивне виконання дозатора зменшує тривалість випорожнення мірних ємностей і кут їх коливання.
В даному типі дозатора дозування здійснюється без тертя продукції по робочим органам, що запобігає їх деформації і руйнуванню.
Швидкісне мікрометричне регулювання дозатора може здійснюватись під час роботи машини. Продуктивність одного каналу становить 50- 80 упак./хв, а в пакувальній машині таких каналів може бути від 2 до 12.
Цей конструктивний тип дозаторів застосовують для дозування важкоплинної продукції, до якої належать порошкоподібні і пиловидні продукти: борошно, сухе молоко і т. ін. Особливо важко забезпечити точність дозування продукції, яка, з одного боку, є текучою, а з іншого — при незначному стисканні злипається. З таким продуктом може справитись тільки шнековий дозатор, і то з додатковими пристроями. Шнековий дозатор в його «класичному» виконанні (рис. 3.10), тобто у виконанні, яке найчастіше приводиться в технічній літературі і по якому виготовляються шнекові дозатори провідних німецьких фірм Robert Bosch, Rovema, Optima має наступну конструкцію.
Конструкція має конічний бункер 5, з якого вертикальним дозувальним шнеком 7 при його включенні відбирається і видається доза продукції. Вище конічного бункера розташована проміжна ємність
З, де підтримується заданий рівень продукції, і шнек живлення 2 (здебільшого розташований горизонтально), який періодично включається, доповнюючи кількість продукції в проміжну ємність. В конічному бункері постійно обертаються лопаті мішалки 6, які не дають злягатися продукції в бункері і підтискають її до дозувального шнека. Величина дози визначається геометричними параметрами дозувального шнека (Х> — зовнішній діаметр шнека; (і — внутрішній діаметр або діаметр вала; Н — крок гвинтової поверхні) і числом обертів шнека.
Проміжна ємність поряд з вище наведеною функцією також збільшує величину стовпа продукції в дозаторі. А при великому стовпі продукції збільшується величина тиску продукції на дозувальний шнек, сприяючи її кращому заповненню в міжвитковому просторі. З цієї точки зору допустима відсутність проміжної ємності, так як необхідний тиск нагнітання продукції в шнек можна створити спеціальними профілями лопатей мішалки. В такому виконанні датчики рівня продукції встановлюють на конічній частині, що виконується з дещо більшим об’ємом. Неможливо конструювати шнековий дозатор без живильника і датчика рівня. Шнековий дозатор найбільш чутливий до коливання рівня продукції (погіршується точність дозування). Відсутність живильника виправдана в тому випадку, коли є постійно діюча система подачі продукції (скребковий, ковшовий конвеєри).
Дозувальний шнек розташовують в окремому корпусі-трубі, який концентрично із зазором знаходиться в продуктопроводі машини, або без нього, тоді труба продуктопровода виконує його функцію. Друге є виправданим, коли частинки продукції дозволяють достатньо вільно виходити повітрю із тари при переміщенні до неї продукції.
|
З
Рис. 3.10. Схема шнекового дозатора: 1 — бункер; 2 — живильний шнек; З — проміжна місткість; 4 — датчик рівня продущії; 5 — конічний бункер; 6 — лопаті-мішати; 7 — дозувальний шнек; 8 — циліндричний патрубок |
При дозуванні легкотекучих продуктів, або таких, що злипаються, на кінці корпуса-труби дозувального шнека встановлюють заслінку. Вона запобігає небажаному переміщенню продукції в тару або на раму машини. На жаль, більшість конструктивних виконань заслінок суттєво зменшують продуктивність дозатора.
Шнековий дозатор здебільшого є герметичним, що є його перевагою, і ним можна дозувати не тільки пилоподібні види продукції, але і гігроскопічні.
Основними недоліками шнекових дозаторів є: невисока продуктивність і низька точність дозування. Для усунення останнього, особливо, коли дозується коштовний продукт, вводять цілий ряд вдосконалень. Найпростішим є встановлення контрольно-зважувальної системи, що корегує кінцеву дозу. Крім цього, застосовують: нормалізатори тиску продукції; шнеки із змінним кроком; віброзбуджувачі; вібрувальні шнеки; шнеки з обертальними шнековими камерами; пристрої, що задають число обертів або кут повороту шнека; вакуумування зони заповнення витків шнека; вилучення вистою шнека; відсікання дози тощо. Але і за таких конструктивних вдосконалень не вдається повністю виключити дію на масу дози сил інерції рухомих елементів шнекового дозатора. Крім цього, під час подачі продукції вона обов’язково провертається в шнековій камері, що призводить до нерівномірного розподілення осьової швидкості подачі продукції, а також до її подрібнення. Всі ці явища створюють умови нерівномірного розподілення мас доз.
Саме тому виникає потреба створити шнековий дозатор із жорстко обмеженими інтервалами переміщення рухомих деталей, вплив інерційних сил яких на масу дози було б виключено або зведено до мінімуму. Подрібнення продукції при цьому також зводилося б до найменших значень, тобто продукція повинна переміщатись тільки в осьовому напрямку шнека, без провертання.
На наш погляд, є ряд раціональних конструктивних схем шнекових дозаторів, які вирішують поставлену задачу. Одним із таких дозаторів може бути дозатор із крокуючим шнеком (рис. 3.11).
Режим роботи цього дозатора складається із двох етапів:
• захоплення продукції обертанням шнека з подальшим її переміщенням в осьовому напрямку в сторону бункера;
• виштовхування продукції, що включає тільки осьове переміщення
Шнека.
Такий режим роботи шнека здійснюється наступним чином. Шестірня 3 знаходиться в постійному зачепленні з колесом 9 і обертає її то в один, то в інший бік, а реверсування здійснюється автоматично, 44
Електродвигуном 1 з редуктором 2. Етап захоплення продукції зводиться до наступного: під час обертання шестірні 9 спрацьовує обгінна муфта 10 і шнек 7 обертається. Одночасно гвинтовою парою 4, 5 за допомогою вилки 8 шнек переміщується догори по кроку витка і загвинчується в продукцію. Потім електродвигуном 1 реверсується напрям руху гвинтової пари 4, 5 і коліс 3 і 9. Шестірня 9 за допомогою обгінної муфти 10 вільно провертається в протилежному напрямку, вал шнека 7
|
Рис. 3.12. Схема привода шнекового дозатора |
Затискається гальмом 6, і шнек поступальним переміщенням в осьовому напрямку виштовхує продукцію через відкриті стулки 11.
Таке керування шнеком можливе для дозування порівняно невеликих мас доз (від 50 до 200 г). Для великих значень мас доз гвинтова пара не забезпечить потрібної швидкості переміщення шнека в осьовому напрямку, оскільки із збільшенням маси дози збільшується крок витка шнека, повинна збільшуватись і швидкість обертання гвинтової пари.
Для усунення цього недоліку пропонується вдосконалений привод шнекового дозатора, схему якого наведено на рис. 3.12.
До складу привода входить просторовий кулачок 6 з двома розташованими з його протилежних боків гвинтовими пазами 7 і 8, в які входять штовхачі 3, що закріплені на обгінній муфті 4. Обгінну муфту 4 виконано у вигляді барабана, що взаємодіє із стопором 5. Крім цього, муфта 4 має шийку, на якій співвісно з просторовим кулачком закріплюється радіально-упорний підшипник 2. Осьове переміщення дозувального шнека 9 і просторового кулачка 6 здійснюється силовим циліндром 1 (пневмоциліндр). Стопор 5 затискає обгінну муфту 4, а її штовхачі 3, що знаходяться в пазах 7, 8 просторового кулачка 6, його прокручують. Обертальний рух зубчастої пари 11,12 передається шнеку 9. Коли пневмоциліндр 1 переміщує ШнЕк 9 і кулачок 6 донизу — стопор 5 відпускає обгінну муфту 4, яка вільно обертається, обертання кулачка 6 гальмується і дозувальний шнек не обертається.
|
Рис. 3.13. Схема заслінки шнекового дозатора 46 |
Під час руху шнека угору продукція, що подається міжвитковим простором у шнекову камеру, залишається у ній, а міжвитковий простір знову заповнюється. Поряд з цим під час виштовхування продукції потрібно її розділити: ту, що знаходиться у шнековій камері, і ту, що знаходиться у міжвитковому просторі. Для цього нижній кінець шнека забезпечено пластинчастою заслінкою 10, розкриття і закриття якої відбувається подібно віялу. Конструкцію заслінки наведено на рис. 2.13.
|
|
Пластинки 3 розмикаються і змикаються за рахунок повороту стержня 1, який проходить через порожнистий вал шнека 2. Керування поворотом стержня здійснюється пневмоциліндром 14 (рис. 3.12) і просторовим кулачком 13. Таким чином, вплив на точність маси дози інерційних сил рухомих елементів шнека виключається. Величина маси дози регулюється ходом пневмоциліндра, постійну величину якого неважко підтримувати обмежувачами ходу штока. Залишається створити умови, що покращать заповнення міжвиткового простору шнека. Один із способів створення таких умов наведено на рис. 3.14.
Між бункером 1 і шнековою камерою 4 встановлено збуджувач 2, який отримує колові коливання. Крім цього, по твірній внутрішніх поверхонь
|
Рис. 3.14. Схема пристрою для ущільнення продукції у міжеитковому просторі шнека |
Збуджувача нанесено канавки 3, які полегшують передачу коливальних рухів продукції.
Дослідженнями встановлено, що практично неможливо за рахунок конструкції шнека і зміни його кінематичних параметрів виключити вплив сил інерції рухомих елементів шнека на масу дози, а також на недетерміноване провертання продукції в шнековій камері, що впливає на осьову швидкість дозованої продукції. Для усунення цих негативних явищ пропонуються конструктивні схеми модернізованих шнекових дозаторів, в яких шнек має два робочих етапи: в першому він працює як гвинт, а в другому — як поршень.
З розвитком технологій пакування продукції малими дозами впроваджено оригінальні конструктивні рішення шнекових дозаторів (рис. 3.15). В цих конструкціях конічний бункер замінено на клиноподібний, із якого виходять декілька дозувальних шнеків (за кількостю потоків).
А)
|
|
|
Лопаті мішалки мають не вертикальну, а декілька горизонтальних осей обертання, вони розташовані всередині клиноподібного бункера таким чином, що перекривають практично весь простір бункера. Таке розташування лопатей не дає злягатися в бункері продукції. При цьому кожний дозувальний шнек має індивідуальний сервопривод, який дає можливість регулювати дозу в кожному потоці.
В ряді випадків виробники обладнання представляють зразки, в яких шнек розташований горизонтально. В таких дозаторах в кілька разів більша похибка дозування порівняно з вертикальним розташуванням.
Порядок технологічного розрахунку
Основними параметрами технологічного розрахунку дозаторів періодичної дії є визначення продуктивності і енерговитрат.
Так як дозувальні пристрої формують дози (порції) продукції, то характерною продуктивністю для них буде штучна.
Штучну продуктивність дозаторів можна визначити за формулою:
Г = —, (з. іб)
Де к — кількість дозувальних пристроїв, що одночасно формують дозу продукції;
*2— сумарний час формування і переміщення дози в споживчу тару. Тривалість циклу дозування здебільшого визначають за циклограмою роботи дозатора.
На етапі проектування враховуються всі складові витрат часу від моменту заповнення однієї дози до іншої. Так, наприклад:
= + ^2 ^3 (3.17)
Де — тривалість заповнення мірної ємності продукцією, визначається за довідниковими даними або експериментально для конкретного виду і стану продукції і конструктивного виконання дозатора;
/2 — тривалість переміщення мірної ємності із позиції заповнення в позицію випорожнення;
/з — тривалість випорожнення мірної ємності;
— тривалість передачі сигналів керування на включення, виключення етапів операції дозування, в наближеному варіанті можна приймати в межах 0,5-0,7 с.
Експериментально встановлено, що тривалість заповнення мірної ємності продукцією значно менша тривалості випорожнення. Відповідно принципу роботи і циклограмі стаканчикового дозатора карусельного типу, шнекового і маятникового дозаторів дані етапи виконуються в процесі руху мірних ємностей і суміщені в часі. Це дозволяє на етапі проектних розрахунків під час визначення тривалості циклу дозування не враховувати
Тривалість випорожнення мірної ємності можна визначити як:
/3= —, (3.18)
Де W— об’єм дози продукції;
П — пропускна здатність випускного каналу мірної ємності, визначається П = По * /еф ’ V;
Ju0 — коефіцієнт втрат швидкості переміщення частинки в порівнянні
З вільним гравітаційним падінням. Втрати, викликані внутрішнім тертям
І зчепленням частинок, тертям по поверхням мірної ємності. Коефіцієнт втрат визначається експериментально, для легкосипкої продукції можна приймати в межах 0,7-0,9;
/еф — ефективна площа поперечного перерізу вихідного каналу
N-D2
Мірної ЄМНОСТІ, ДЛЯ циліндричної ЄМНОСТІ Jcrj, = —-—
D — внутрішній діаметр мірного стакана;
V — швидкість вільного падіння частинки на межі контакту з лійкою, можна визначити як v = (2gH)0’5;
Н— висота мірного стакана (мірної ємності).
Наведені формули для визначення тривалості випорожнення мірної ємності справедливі для гідравлічного виду переміщення легкоплинної продукції. Для інших способів переміщення сипкої продукції потрібно використовувати емпіричні залежності, що враховують струкіурно- механічні параметри продукції.
Тривалість переміщення мірної ємності з позиції заповнення в позицію випорожнення визначають, приймаючи припущення, що рух є сталим (а>, v = const), для карусельного компонування:
, <Р0
11=—. (3.19)
(О
2 • л
Де (р0 — кут розташування мірних ємностей, визначається (р0
Т0
Т0 — кількість мірних ємностей в дозаторі;
Со — кутова швидкість каруселі, со =————-
П — частота обертання каруселі;
Для лінійного компонування: .
*£=-, (3.20)
V
Де Ь — відст ань між центрами мірних ємностей в позиціях заповнення і випорожнення;
V—лінійна швидкість переміщення мірної ємності за сталого режиму руху.
В практичній діяльності вихідними даними для проектування є: продукгивність; продукція; величина дози; тип і вид тари. За таких умов для карусельного компонування дозатора визначають кількість мірних ємностей при прийнятій частоті обертання каруселі, а для лінійного компонування — лінійну швидкість переміщення мірних ємностей.
На проектному етапі розрахунків енерговитрати можна визначати з дещо спрощених виразів:
Для карусельного компонування стаканчикових дозаторів:
Т • со
Де Т— крутний момент на приводному валу каруселі, Нм;
Со с — кутова швидкість обертання каруселі за сталого режиму руху. Крутний момент Т на приводному валу можна визначити як Т = кх • к2 •
Де А", — коефіцієнт, що враховує подрібнення частинок сипкої продукції, кх ~ 1,05-1,1;
К2 — коефіцієнт, що враховує динамічну складову в момент початку руху каруселі (для періодичної дії), приймають к2 ~ 1,2-1,4;
ХНі — сумарний статичний момент опору переміщенню каруселі, враховує ХМ)= Мі + М2 + Л/3;
М, — момент опору в підшипниках вертикального вала каруселі, визначається за відомими формулами з дисципліни «Підйомно — транспортні машини»;
М2 — момент опору переміщенню роликів заслінок мірних ємностей
2 • к
По копіру, М2 = к3 • И2 • —-— — /?!;
Ґр
— нормальна реакція від тиску ролика на копір (залежить від ваги
Продукції в мірній ємності, ваги заслінки, розташування і конструкції ролика та конструкції кулачка);
А’з — коефіцієнт, що враховує додатковий опір переміщенню ролика по копіру через налипання частинок продукції на поверхню копіра, *3 = 1,02 — 1,05;
К — коефіцієнт кочення ролика по копіру; гр — радіус ролика;
Rx — радіус траєкторії переміщення роликів заслінок відносно приводного вертикального вала;
М3 — момент опору від переміщення шарів сипкої продукції в момент виходу стаканчика із зони його заповнення, М3 = F0 • pv • fCI7 • R2 py — тиск продукції в бункері на частину верхнього диску, можна визначити за формулою Янсена:
|
Ру = — —— (3.22) |
В-г • р
Feu •
Де RP— гідравлічний радіус випускного отвору бункера, визначається:
Rr=^~, (3-23)
Де F0, П0 — площа і периметр випускного отвору бункера; р — щільність продукції в бункері; fc„ — коефіцієнт внутрішнього тертя сипкої продукції;
К — коефіцієнт переміщення продукції, визначається як:
К _ l-siny. (3.24)
1 + Sin (р ’
(р — кут природного відкосу сипкої продукції;
Для лінійного компонування дозатора:
P-V
= Тппп——- ‘ (кВт)’ (3-25)
1000 • Rj
Де Р — рушійна сила на веденій ланці привода, визначається:
P = krk2- Щ, (3.26)
А3 — коефіцієнт, що враховує динамічну складову в момент початку руху каретки;
Yfi — сумарний опір переміщенню каретки з мірними стаканами
З позиції заповнення в позицію випорожнення, включає аналогічні
Складові, як і для карусельного компонування за винятком складової А/]. В даному випадку розраховується опір переміщенню каретки в горизонтальній площині, а не обертанню вала каруселі.
Наведена послідовність розрахунку дозаторів дозволяє одержати вихідні дані для компонування і проектування пристрою.
ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ07 июля, 2013