LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


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

безупинного виготовлення розгорток картонного паковання штанцюванням з рухомого матеріалу, що подається з рулону, розроблено енергоощадний метод прокочування натискного валика по плоских формах, закріплених на багатогранній призмі.

Умовно кут повороту однієї грані призми поділено на три фази: перша та третя визначаються кутом j0 (рис.23), а друга – jS – 2j0. Диференціюванням кутової швидкості коромисла натискного валика отримано вираз його кутового прискорення

(27)


де bв – довжина коромисла натискного валика, dб – відстань між осями обертання багатогранної призми та хитання коромисла, ρі – радіус–вектор на кожній із зазначених фаз.

Розрахунки засвідчили, що кінематичні параметри прокочування валиком межі кутових фаз грані призми характеризуються піковими значеннями. Так, від'ємні піки відносного кутового прискорення коромисла εi = – 11,57 виявлено для пристрою, в якому на призмі закріплено 10 штанцювальних форм, та εi = – 3,80 для призми, основою якої є квадрат. Додатні піки відносного кутового прискорення коромисла для призми із максимальним та мінімальним числом граней становлять, відповідно, εi = 1,25 та εi = 1,07.

Для мінімізації негативного впливу пульсування сили притиску натискного валика до форм, породженого інерційними навантаженнями, запропоновано модернізований пристрій, в якому кутове переміщення коромисла забезпечується кулачком, закріпленим на осі призми, а потрібний притиск валика до штанцювальної форми – пружним елементом.

Ефективна експлуатація ґрунтується на синтезованому комбінованому законі руху коромисла кулачкового механізму пристрою, що забезпечує згладжування піків його кутового прискорення під час зміни фаз прокочування натискним валиком плоскої штанцювальної форми.

Синтезований закон періодичного руху коромисла кулачкового механізму першого періоду описується косинусоїдальним законом, а другого – поліноміальним з кінематичними параметрами


(28)

(29)

(30)

За результатами синтезу закону періодичного руху коромисла досягнуто плавне стикування кінематичних інваріантів на межі фаз циклу, а також забезпечено плавність їх зміни упродовж прокочування натискним валиком плоских штанцювальних форм.


ВИСНОВКИ


Розв'язана науково–прикладна проблема створення енергоощадної технології і засобів виготовлення розгорток картонного паковання. При цьому отримані такі результати:

1. На основі проведеного аналізу стану сучасних технологій і техніки встановлено, що в пакувальній індустрії для виробництва паперово-картонної тари найпоширенішою є технологія штанцювання розгорток. Висікання картону ґрунтується на способі ножового розділення матеріалу, який характеризується суттєвими руйнівними напруженнями (310...512 МПа). Як наслідок – таке устаткування є громіздким, метало– та енергомістким, конструктивно складним.

Суттєвими недоліками методу штанцювання є технологічні обмеження – штанцювальна форма придатна для виготовлення тільки конкретних картонних розгорток; механічні – функціонування пресів пов'язане зі значними інерційними навантаженнями через велику масу виконавчих органів, а відтак – інтенсивне спрацювання деталей приводу; економічні – зменшення обсягів виробництва однотипного паковання призводять до зростання собівартості її виготовлення, неефективного використання ресурсу виробничого устаткування, його простоювання внаслідок частого переналагоджування.

Виходячи з цього, сформульовано науково–прикладну проблему, яка полягає в розробленні технологічного процесу та механіки ножичного різання матеріалу для створення енергоощадного мобільного та універсалізованого устаткування з виробництва картонного паковання.

2. Сформульовано принципові відмінності методів ножового і ножичного різання матеріалу, обґрунтовано переваги способу розділення картону за принципом ножиць (напруження різання майже на порядок менші, ніж при ножовому розділенні картону), розроблено енергоощадний технологічний процес виготовлення картонних розгорток за допомогою комбінованих інструментів з прямолінійними і криволінійними різальними крайками, що діють почергово.

3. Вперше запропоновано і науково обґрунтовано конструкцію оригінальних пластинкових інструментів (ніж–протиніж) для прорізування картону, вирізування ділянок картону різної геометричної форми: вузької смужки, прямокутника, трапеції, заокруглених опуклих і увігнутих елементів. Розроблено конструкцію універсальних засобів для фіксування рухомих інструментів, які забезпечують надійне їх закріплення, оперативне переналагоджування, виконання технологічного процесу за умови мінімальних енерговитрат.

4. Доведена важливість оцінювання процесу виготовлення розгорток енергосиловим параметром, прийнятим за критерій оптимізації, – моментом сили різання, складовими якого є довжина лінії контакту різальної крайки ножа з картоном, плече дії зосередженого зусилля, лінійне зусилля різання.

5. Науково обґрунтована та експериментально підтверджена доцільність профілювання різальних крайок інструментів за формою логарифмічної спіралі та з окремих прямолінійних ділянок для мінімізації навантажень і стабілізації процесу різання. Використання прорізного інструмента з профільованою криволінійною крайкою за формою логарифмічної спіралі, порівняно з традиційною формою леза, забезпечує зменшення моменту сили різання в 3,5 разу, а з прямолінійними різальними ділянками – незмінне значення упродовж усього періоду різання матеріалу заготовки.

6. Аналітичними дослідженнями виявлено об'єктивний характер появи зазору між різальними крайками відрізних інструментів, розкрито умови їх мінімізації: ніж з прямолінійною різальною крайкою слід розташовувати на ножетримачі під кутом 75 – 85 до осі обертання залежно від параметрів картону та розмірів елементів розгорток, з опуклою – під кутом 65 – 82, з увігнутою – зі зміщенням площини різальної крайки ножа стосовно осі обертання, яке забезпечує початковий кут його врізання в матеріал в межах 25 – 30.

Вперше запропоновано і аналітично та експериментально обґрунтовано необхідність використання для усіх засобів різання принципу щільного контакту різальних крайок інструментів, що створює передумови спрощення процедури їх налагодження, забезпечення належної якості зрізу з точними параметрами елементів розгорток. Оптимальним є зміщення підпружиненого інструмента в межах товщини картону.

7. За результатами експериментальних досліджень обґрунтовано доцільність використання в засобах прорізування картону рухомих ножів та нерухомих протиножів з кутом загострення 55–75.

8. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено граничні значення початкового кута врізання інструмента в картон, дотримання якого забезпечує умову різання матеріалу без зміщення його по поверхні протиножа. Максимальні значення 38 і 41 зафіксовані при різанні впоперек і вздовж волокон картонних зразків завтовшки 0,3 мм, а