Этикетировочный автомат ВЭМ

Вакуум-барабан переносит этикетку от этикеточного магазина к бутылке (банке) и накатывает ее, для чего он снабжен шестью этикетопереносчиками, работающими под вакуумом. На рабочей поверхности этикетопереносчиков имеются отверстия, которые в определенный момент соединяются с вакуум-системой и обеспечивают присасывание этикеток на его рабочей поверхности до встречи с бутылкой или банкой.

Этикетировочный механизм состоит из механизма качения и механизма поступательного движения этикеточного магазина.

Скорости вращения шнека, движения транспортера и вращения вакуум-барабана обеспечивают синхронность движения этикеток и сосуда и точную их встречу. При этом, промазанная клеем этикетка накатывается на сосуд, а в следующий момент, когда вакуум перекрывается, присосы этикетопереносчика высвобождают этикетку и она приклеивается к сосуду.

Электрооборудование обеспечивает привод механизмов автомата и вакуум-насоса, а также блокировку «нет сосуда — нет этикетки».

Ограждение предохраняет механизмы от попадания в них посторонних предметов и загрязнения.

Принцип действия: поступающие по транспортеру бутылки перемещаются шнеком по касательной к вакуумному барабану и на пути нажимают последовательно на щупы, от чего разрывается электрическая цепь одного, затем другого электромагнитов блокировки «нет бутылки — нет этикетки». При этом запирающий штырь электромагнита освобождается и под действием собственной массы отклоняется вниз, выключая привод этикетного механизма. От действия механизма магазин этикеток перемещается вперед, а закрепленный на его корпусе ролик нажимает на клапан золотника. При этом включается вакуум и этикетка из магазина присасывается к сегменту вакуумного барабана. При дальнейшем движении этикетки с барабаном на нее ставится дата и затем наносится клей. Если на сегменте отсутствует этикетка, щуп опускается во впадины на сегменте и выключает механизм нанесения клея, что исключает загрязнение сегмента.

В момент соприкосновения этикетки с бутылкой клапан золотника отключает вакуум, сообщая присосы с атмосферой, этикетка отделяется от сегмента и приклеивается к бутылке. После этого бутылка попадает в накатной транспортер, вращается вокруг своей оси и этикетка разглаживается.

Техническая характеристика
Производительность, бутылок за час	3000-6000
Размеры этикеток, мм:     длина     ширина	от 50 до 140  от 30 до 140
Мощность     электродвигателя     привода автомата, кВт	0,8
Число оборотов   вала   электродвигателя привода в минуту	1360
Мощность  электродвигателя   вакуум-насоса, кВт	1,5
Число оборотов   вала   электродвигателя вакуум-насоса в минуту	1400
Габаритные размеры автомата, мм:  длина  ширина  высота	3280  960  1240
Вес   (масса), кг	850
Вместимость бутылок, л	0,25…0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Функциональное назначение оборудования  в технологической схеме производства

Виноградное вино является алкогольным напитком, имеющим сложный химический состав. Кроме воды и этилового спирта оно содержит: органические кислоты — в основном винную и яблочную, в меньшем количестве лимонную, уксусную, сахара (глюкоза и фруктоза), дубильные, красящие, экстрактивные, минеральные вещества, ферменты, витамины и др. На состав и свойства вина оказывают влияние природа исходного винограда и технология производства.

Виноградные вина делят на сортовые, выработанные из одного сорта винограда, и купажные — из смеси винограда различных сортов или смеси различных вин. Различают также вина тихие, не содержащие углекислого газа, и игристые, содержащие углекислый газ. Принято деление тихих вин на следующие категории: столовые (сухие и полусладкие), крепленые (крепкие, десертные), ароматизированные (крепкие, десертные). По окраске различают вина белые, розовые, красные.

Особым видом напитка является коньяк. Он приготовляется из коньячного спирта, получаемого путем дистилляции виноградных вин. Вино может быть приготовлено и из плодово-ягодного сырья.

В общем случае готовое вино получают из виноматериала — продукта брожения сусла (при производстве сухих вин) или спиртования бродящего сусла (при производстве крепленых вин).  

Вторичное виноделие имеет следующие стадии:

— приемка, контроль качества, хранение и транспортирование виноматериалов;

— смешивание (купажирование) и обработка виноматериалов разного качества в зависимости от способа приготовления вина: очистка от посторонних примесей, осветление, нагревание, охлаждение и др.;

— отдых и выдержка виноматериалов и вина в емкостях при заданной температуре;

— транспортирование и подготовка стеклотары;

— фасование и укупоривание вина в бутылки;

— пастеризация и выдержка вина в бутылках;

— товарное оформление бутылок с вином и упаковывание бутылок в торговую тару.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для купажирования и оклейки виноматериалов, в состав которого входят насосы-дозаторы виноматериалов и реагентов (бентонита, рыбьего клея и др.), емкости для отдыха, купажа и оклейки виноматериалов, а также система трубопроводов.

Другой подготовительный комплекс оборудования линии содержит бутылкомоечную машину и устройства для дозирования бутылок, воды и моющих средств.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для обработки оклеенного виноматериала и получения вина, готового к фасованию. В его составе имеются фильтры, теплообменные аппараты, термические цистерны, а также напорный резервуар и система трубопроводов с насосами для транспортирования виноматериалов и подачи готового вина на фасование.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из фасовочных, укупорочных, этикетировочных, укладочных и других машин для упаковывания вина и бутылок, а также системы конвейеров для межоперационных перемещений порожней и заполненной продуктом тары.

Устройство и принцип действия линии. Виноматериал доставляется специальным транспортом 1 и направляется в емкости 2, 3 и 4 для отдыха, купажа и оклейки. Затем виноматериал проходит фильтры 5, 8 и 12, термически обрабатывается в пластинчатых теплообменниках 6, 9 и 11, выдерживается в термоцистернах 7 и 10. Из напорного резервуара 13 виноматериал подается на упаковку (розлив).

Подготовка бутылок, фасование в них вин и укупоривание, инспекция, пастеризация вин в бутылках, товарное оформление бутылок осуществляется на типовых поточных линиях упаковывания вин.

В состав такой линии входят устройство 29 для межэтажного транспортирования пакетов из ящиков, машина 14 для расформирования пакетов из ящиков, машина 15 для выемки бутылок из ящиков, бутылкомоечная машина 16, устройство 17 для инспекции пустых бутылок, аппарат 18 для стерилизации бутылок; машины: фасовочная 19 и укупорочная 20, аппарат 21 для пастеризации бутылок; машины: инспекционная 22, для отделки горлышек бутылок 23, этикетировочная 24 устройства: для завертки бутылок в бумагу 25, укладки бутылок в ящики 27, формирования пакетов из ящиков 28. Имеются также устройство 26 для санитарной обработки ящиков и конвейеры 30 и 31 для ящиков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчетная часть

Угловая скорость вращения вакуумного барабана ωб, рад/с

ωб =                                                     (1)

где Q – производительность, бут/ч; u – количество сегментов этикетопереносчиков;

ωб =

Скорость перемещения бутылок шнеком vш,  м/с

 vш = t ωш                                                                                   (2)

 где t – шаг шнека, м (принимается равным диаметру бутылок); ωш – угловая скорость вращения шнека, рад/с.

vш = 0,110 ×0,7 = 0,077

Скорость движения пластинчатого транспортера vmp, м/с

vmp = k × vш                                                     (3)

где k – коэффициент, учитывающий проскальзывание бутылок на транспортере.

vmp = 1,3×0,077 = 0,1

Угловая скорость вращения ведущего ролика накатного транспортера определяется из условия равенства линейных  скоростей накатного транспортера и качения бутылки по резиновой подушке ω1, рад/с

ω1 = Dб ×ωб / Dз                                                                                 (4)

где Dб и Dз – диаметр барабана и ведущего ролика соответственно, м.

ω1 = 0,41×1,7 / 0,068 =10,25

Угловая скорость намазного ролика должна соответствовать угловой скорости вакуумного барабана для обеспечения оптимальных условий нанесения клея на этикетку. Угловая скорость вращения ролика ωр, рад/с

ωр = Dб ×ωб / Dн.р                                                                          (5)

где Dн.р – диаметр намазного ролика,м.

ωр  =0,41 ×1,7 / 0,040 = 17,4

Определение расхода мощности. Расчет энергии, потребляемой линейным этикетировочным автоматом типа ВЭМ, сводится к определению всех затрат  мощности, необходимых для привода каждого механизма:

N = Nм + Nn + Nн + Nк + Nб + Nmp                                                     (6)

Где Nм ,Nn , Nн ,Nк ,Nб , Nmp – соответственно мощность, необходимая для привода механизмов качания магазинов, механизмов перемещения магазинов,накатного транспортера, клеевого механизма, вакуумного барабана, эластичного транспортера.

Мощность, необходимая для привода механизмов качания этикетных магазинов, Nm, кВт

Nм = Nm1 + Nm2                                                                           (7)

Где Nm1 – мощность, необходимая для привода кулачковых механизмов, кВт

Nm1 = 10-3 F1× r1 ×ωk                                                                (8)

Здесь, F1 – усилие на ролике, Н; r1 – расстояние от точки приложения до оси рычага, м; ωk – угловая скорость вращения кулачка, рад/с.

Nm1 = 10-3 ×45×0,01×0,7 = 0,000567

Nm2 – мощность, необходимая на преодоление трения ролика, кВт

Nm2 = 10-3 F1×f×rn×ωk×rk / rp                                                          (9)

Здесь f – коэффициент трения скольжения стали по бронзе; rn , rk , rp – соответственно радиусы пальца, кулачка и ролика, м.

Nm2 = 10-3 ×45×0,8×0,004×0,7×0,030 / 0,006 = 0,000504

Nм = 0,000567+0,000504 = 0,001071

Увеличение длины l, м, опорной поверхности подушки при погружении в нее бутылки

l =                                                  (10)

l = 0,110

=0,0627

Скорость скольжения бутылки по транспортеру, м/с

V = vm.р × l / Dбут                                                                                    (11)

Где vm.р – скорость пластинчатого транспортера, м/с.

V = 0,1×0,0627 / 0,110 = 0,057

Мощность на преодоление сопротивления сил упругости подушки одной бутылки, кВт

N' = P × vm.р                                                                            (12)

Где Р – усилие перемещения бутылки вдоль транспортера, Н.

Р = q × fс                                                                                  (13)

Здесь q – усилие, с которым бутылка вдавливается в подушку на половину своего диаметра; fс – коэффициент трения скольжения стекла по резине.

Р = 700×0,4 = 280

N' =280 ×0,1 = 28

Определение мощности, необходимой для привода клеевой ванны. Мощность, затрачиваемая клеевым механизмом, кВт

Nk = Nk1 + Nk2 + Nk3                                                                  (14)

Где Nk1 – мощность, необходимая для привода кулачка, кВт

Nk1 = 10-3 Fp× rкул ×ωk                                                              (15)

Где Fp – усилие на ролике, Н; rкул – плечо силы Fp  относительно оси кулачка, м;

Nk1 = 0,001 ×200×0,026×0,7 = 0,00364

Потери мощности на трение в ролике, кВт

Nk2 = 10-3 Fр ×f5×rn×ωk×rk / rp                                      (16)

Где f5 – коэффициент трения скольжения; rn – радиус пальца ролика, м; rk – минимальный радиус кулачка, м; rp – радиус ролика, м.

Nk2 = 0,001 ×200×0,08×0,004×0,7×0,034 / 0,006 = 0,25 ∙ 10-3

Мощность, кВт, затрачиваемая на вращение клеевого и намазного роликов, зависит от концентрации клея:

Nk3 = 10-3 Fкл ×rk.p×ωp                                                                    (17)

Где Fкл – сопротивление клея; rk.p - радиус клеевого ролика,м;

Nk3 = 0,001×25×0,034×17,4=0,0148

Nk = 0,0148 + 0,25 ∙ 10-3  + 0,00364 = 0,01869

Определение расхода мощности на вращение вакуумного барабана. Мощность, необходимая для привода вакуумного барабана Nб, кВт

Nб  = (Nб1 + Nб2 + Nб3) / п.с                                                              (18)

Nб1 = 10-3 Fподш ×f6×r×ω6                                                                  (19)