Файл: Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография.pdf

Наполнение бутылок

Выход наполнена с.тол ^агрузкк^ Подача порт- н т бутылок иВы^узки бцт ы - них бутылок

Рис. 44. Циклограмма работы карусельного разливочного автомата

растает. Теоретическую производительность можно выразить следующим образом

Q = та,

где m —-количество наполнительных приборов; со —угловая ско­ рость карусели в рад/с.

Из этого выражения длительность (в с) одного оборота карусели

В течение времени Т на. движущейся карусели с длиной 5 окружности производятся операции: подъем порожней бутылки под наполнитель (S2); открытие крана (S3); наполнение бутыл­ ки вином (S4); закрытие крана (5s); спуск наполненной бутыл­ ки и наполнение мерного стакана (S6). Загрузка и выгрузка бу­ тылок происходят на участке ЗТ На рис. 44 представлена кру­ говая циклограмма работы разливочного автомата.

Производительность машины можно выразить в зависимости от времени наполнения»бутылки

(29)

где тн — время наполнения бутылки жидкостью в с; 5Н—длина участка кругового пути, на котором совершается операция на­ полнения бутылки, в м (Sh= 5 4).

■Производительность машины зависит от числа наполнитель­ ных приборов, которые расположены на круговом пути S(S =

108

тде тп— количество приборов (подъемных столиков), одновре­ менно работающих на наполнение бутылок.

Из уравнения (30) можно определить необходимое количест­ во приборов для участка наполнения бутылок на карусели

т* = С о­

отношение количества приборов ти, работающих на напол­ нение, к общему их числу т на карусели называется коэффи­ циентом использования рабочих позиций разливочных устройств.

Этот коэффициент для карусельных автоматов с объемной дозировкой жидкости равен 0,3—0,6.

Производительность разливочной машины является функци­ ей времени наполнения бутылки вином, равного времени опо­ рожнения мерного стакана (дозатора). В зависимости от гид­ равлической схемы слива вина в бутылку время наполнения может резко изменяться. При дозировании по объему высота столба вина в мерном стакане является переменной, а при роз­ ливе по уровню — постоянной, поддерживаемой поплавковым регулятором.

Время опорожнения (в с) мерного стакана определяется по формуле истечения жидкости из сосуда с переменным уровнем (дозировка по объему):

тн = - ..2Q^ _ . ,

[Ш У 2g H

где Qi — доза вина в мернике в см3; ц — коэффициент расхода, характеризующий сопротивление сливного тракта (p = 0,5-f- -f-0,65); со — площадь выходного отверстия наполнителя (соска) в см2; g —ускорение свободного падения в м/с2; Н — высота столба жидкости в дозировочном, стакане в см.

Необходимо отметить, что время опорожнения мерного ста­ кана при переменном уровне в два раза больше времени исте­ чения того же объема вина при постоянном уровне [см. форму­ лу (26)].

Определение расхода энергии. Энергия, расходуемая разли­ вочным автоматом, затрачивается на перекатывание роликов подъемных столиков по копиру и вращение карусели автомата.

Момент на валу электродвигателя должен быть достаточ­

установившегося движения разливочного автомата инерционные силы и моменты малы, поэтому выбор мощности двигателя для

109

привода ротора производит­ ся при нагрузке, обуслов­ ленной действием сил сопро­ тивления и сил трения.

Определение этой на­ грузки невозможно без ана­ лиза схемы механизма подъема столиков. Подъем­ ные столики, как правило (см. гл. VIII), перемещают­ ся под действием простран­ ственного кулачкового ме­ ханизма— копира. Кинема­ тически этот механизм экви­ валентен плоскому кулачко­ вому механизму с поступа­ тельно движущимися кулач­ ком и толкателем, что сле-

Рис. 45. Расчетная схема к определе- Дует ИЗ рассмотрения раз­

ни» усилий при подъеме столика: вертки цилиндрического ку-

РУЖНОСТИ после обращения движения. Таким образом, расчет этого узла следует произво­ дить, используя положения теории кулачковых механизмов.

Силовой расчет цилиндрического кулачкового механизма производят с учетом пространственного характера приложенной нагрузки. Из условия равновесия столика, полагая, что его конструкция и геометрия копира заданы, а приложенная по оси столика сила технологического сопротивления Р известна, мож­ но определить реакции в кинематических парах.

Для столика с боковым бочкообразным роликом и направ­ ляющей шпонкой (рис. 45):

горизонтальная составляющая реакции копира на ролик

по

ние от оси столика до средней плоскости ролика; I—длина на­ правляющей; h — расстояние от оси столика до средней плоско­

Гр

фициент трения качения в паре ролик — копир; )ц — коэффици­ ент трения в цапфе ролика; гц — радиус цапфы ролика; гр — наружный радиус ролика); f* — приведенный коэффициент тре­ ния в паре столик —направляющая; /ш — коэффициент трения в паре шпонка — направляющая.

Формулы получены в предположении, что карусель автома­ та имеет малую скорость .вращения и силами инерции ползу­ нов в переносном движении можно пренебречь. Принято также, что перекос ползунов в направляющих отсутствует, а если он имеется, то влиянием его на трение можно пренебречь; не учи­ тывается ширина ползуна.

Для столика с торцовым роликом 1=0 и, следовательно, 5=0. Однако в этом случае столик имеет вылет 2 из направ­ ляющей и структура формул для определения сил и моментов существенно изменяется.

По найденным значениям Ртг2 и Р |2 легко рассчитать в ряде

положений полную реакцию в паре ролик — копир, найти ее максимальную величину, провести расчет на прочность оси ро­ лика и проверить контактные напряжения в этой паре.

Рассчитывая по формулам (33) или (34) для всех положе­ ний столиков приведенные моменты на валу карусели и сум-

111

мируя их, определяем суммарный, приведенный момент Жпр, ре­ дуцируя который к валу двигателя, имеем

где i — передаточное отношение передачи от вала двигателя к ротору; г] — коэффициент полезного действия передачи.

Если в узлах трения можно ожидать значительных потерь от действия сил тяжести, пружин и других факторов, то при расчете приведенного к валу двигателя момента сил сопротив­ ления следует учитывать моменты трения в соответствующих узлах.

Энергия Ьа вращение карусели расходуется для преодоления момента сил инерции.

Однако практическое пользование приведенной методикой затруднено ввиду ее громоздкости. В работах [16, 34] дана упрощенная методика, в соответствии с которой сопротивление от перекатывания роликов по горизонтальному участку копира определяют по формуле (в кгс)

P1 = /n{G1 + G ^ - ^ ± ^ (

где т — число столиков, одновременно перемещающихся по го­ ризонтальному участку копира; Gi — усилие сжатой пружины в кгс; G2 — сила тяжести штока столика с подшипником, роликом и порожней бутылкой в кгс; k — коэффициент трения качения шарикоподшипника ролика в м; f — условный коэффициент тре­ ния подшипника, приведенный к валу; d — диаметр окружности

штока, подшипника, ролика и бутылки с жидкостью в кгс. Сопротивлением движению ролика на участке копира с опу­

сканием штока можно пренебречь.

Суммарное сопротивление в кгс движению всех роликов, од­ новременно находящихся в контакте с копиром,

Р = Рг + Р,.

Мощность, расходуемая на перекатывание роликов по копи­ ру, в кВт

Pv

Л4 =

1 0 0 0 ’