LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи розроблення енергоощадної технології і засобів виготовлення розгорток картонного паковання

розташування волокон стосовно різання, вологості картону.

За результатами систематизації параметрів пристроїв за варіантами побудови (рухомі ножі – нерухомі протиножі, рухомі протиножі – нерухомі ножі) пріоритетним визнано пристрій для реалізації ножичного різання картонних заготовок КЗ (рис.2) за допомогою рухомого пластинкового ножа 1 та нерухомих протиножів 2 внаслідок ширших функціональних можливостей засобу різання, зручних умов експлуатації та нижчої вартості його виготовлення, ніж за варіантом пристрою з рухомою заготовкою.

На основі дослідження конструктивних особливостей і геометричних параметрів розгорток стандартного і нестандартного паковання встановлено та систематизовано типові форми ділянок картону, які необхідно вирізувати в матеріалі заготовок і видаляти для реалізації ножичного методу виготовлення тари. Аналізом конструкцій розгорток пачок і коробок виявлено різновиди форм ділянок матеріалу заготовок (рис.3а-е), які підлягають видаленню.

Для прорізування заготовок без видалення ділянок картону, вирізування прямолінійних ділянок матеріалу різноманітної конфігурації при виготовленні розгорток паковання запропоновані варіанти засобів реалізації процесу, основною частиною яких є рухомі 1 (рис.4а-е) і нерухомі 2 інструменти. Рухомі інструменти закріплені на валу, що обертається, а протиножі закріплені нерухомо на корпусі пристрою. Важливими умовами забезпечення ефективного енергоощадного різання матеріалу ножичним методом є послідовне поелементне різання при обмеженому контакті різальних крайок інструментів з матеріалом та ретельне їх припасування для отримання якісної площини зрізу.

У засобах для прорізування клапанів у картонних заготовках без видалення ділянок матеріалу рухомий та нерухомий інструменти (рис.4а) мають тільки по одній різальній крайці в площині розділення матеріалу. Вирізування вузьких смужок у картонній заготовці пропонуєтьсяя виконувати способом, зображеним на рис.4б, а для вирізування в заготовках ділянок картону трапецеподібної форми можна використати пластинковий рухомий інструмент (рис.4в), який зміщений відносно осі обертання на кут μ. Для виготовлення скошених клапанів у картонних заготовках запропоновані засоби, зображені на рис.4г. Рухомим інструментом є пластинковий ніж трикутної форми, у якому дві сторони загострені для вирізування у заготовках ділянок картону відповідної форми при контакті ножа з різальними крайками нерухомого протиножа.

Пропоновані альтернативні засоби для вирізування криволінійних увігнутих (рис.5а,б) і опуклих (рис.5в,г) елементів укомплектовані пластинковими рухомими інструментами, які можуть бути як нахиленими до осі обертання, так і розташованими відносно неї зі зміщенням різальних площин для послідовного ножичного різання матеріалу. Нерухомі протиножі виготовлені з увігнутою чи випуклою крайками для різання матеріалу вздовж криволінійного контуру.

Передумовою збереження фіксованого положення заготовки на протиножах упродовж врізання ножів в матеріал є забезпечення переважання сили тертя в парі картон – інструмент над горизонтальною складовою зусилля різання. В цьому плані важливу роль відіграє коефіцієнт тертя матеріалу заготовки по ножах, вплив якого на процедуру налагоджування засобів досліджено аналітично та експериментальним шляхом. Таким чином, важливим конструктивним параметром рухомого інструмента є початковий кут врізання його крайки в картон. Вибір раціонального кута обумовлює різання без зміщення матеріалу з поверхні протиножів з мінімальним силовим навантаженням.

За результатами експериментальних досліджень встановлено, що зі збільшенням товщини картону початковий кут врізання ножа в картон зменшується (рис.6). Максимальні значення γпоч = 38 і 41 зафіксовані при різанні впоперек і вздовж волокон картонних зразків завтовшки Δ = 0,3 мм, а мінімальні – γпоч = 23,5 і 25,5 – при різанні зразків завтовшки Δ = 0,7 мм .

Виявлено вплив на γпоч напрямку розташування волокон в картонних зразках. Встановлено, що початковий кут врізання ножа в матеріал вздовж волокон більший від врізання впоперек, в середньому, в 1,1 разу.

Утретьому розділі досліджено процес різання картону інструментом у довільному напрямку на площині для обгрунтування параметрів засобів та напрацювання рекомендацій щодо їх раціональної побудови на основі запропонованої схеми засобу.

Основні частини – рухомий ніж 1 (рис.7), зміщений на кут μ для забезпечення ножичного різання, та нерухомий протиніж 2, різальна крайка якого, згідно конструкції елемента розгортки, розташована під кутом β1 до осі обертання.

За умови відомого кута γ врізання крайки ножа в картон, фіксований кут розташування його на валу

(2)


Для оцінки навантаження вала, спричиненого різанням матеріалу, важливими параметрами є:

- проекція на площину заготовки лінії контакту леза ножа з картоном

(3)


де Δ – товщина картону, φ – кут повороту ножа;

- плече дії зосередженого зусилля


(4)

де b2 – відстань від осі обертання вала до найвіддаленішої точки різання,

с1 – проекція різальної крайки протиножа на вісь обертання ножа, b1 = b2 – – конструктивний розмір.

Момент сили різання

(5)


де qp – лінійне зусилля різання картону.

Швидкість переміщення точки різання (точки контакту різальних крайок інструментів)

(6)

де ω – кутова швидкість обертання ножа.

За результатами розрахунків за формулами (3),(4),(5),(6) на рис.8 побудовано графіки залежностей відносних геометричних, кінематичних та силових параметрів процесу різання матеріалу від кута повороту ножа для конкретних с1 і β1, які вибрано за результатами статистичного аналізу найбільш розповсюджених форматів та конструкцій розгорток споживчого паковання.

Встановлено, що максимальні значення відносних параметрів більші від мінімальних: плеча дії зосередженого зусилля – в 1,6 разу, довжини контакту леза ножа з картоном – в 1,8 разу, швидкості точки різання – 2,9 разу, моменту сили різання – 2,8 разу.

Отримані результати уможливлюють обґрунтування технічних рішень з вибору конструктивних параметрів засобів вирізування картонних розгорток на основі оцінки силових навантажень, кінематичних параметрів процесу різання матеріалу.

Досліджено, що зі збільшенням відносної довжини різання картону прорізним ножем збільшуються параметри: довжина лінії контакту різальної крайки ножа з картоном, плече дії зосередженого зусилля та спричинений ним момент сили різання. Збільшення відносної довжини різання матеріалу в п'ять разів спричиняє зростання більше, ніж на порядок відносного моменту сили. Почергове різання матеріалу декількома інструментами з прямими крайками спричиняє пульсуюче навантаження вала пристрою. Тому наступною задачею дослідження є розроблення методу мінімізації негативного впливу циклічної зміни моментів сили різання з піковими значеннями