Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas pakkimismasinate indekseerimisajamitele
Pakendamishall, kus töötab samaaegselt 12 masinat, peab 8-tunnise töötaja kokkupuute korral jääma alla 85 dB(A). Iga masina eelarveks on ette nähtud 78 dB(A). Igal masinal on 6–10 müraallikat. Indekseeriva ajami hammasrattapaar saab müraeralduse 65–68 dB(A) – ja see, kas see eelarvele vastab, sõltub ühest spetsifikatsioonist: ussi pinnaviimistlusest.
Pakkemasinad – kartongipakkijad, karpide pakkijad, vormimis-täitmis-tihendamismasinad, voolamispakkijad ja kahandamistunnelid – kasutavad indekseerimisajamitena ussülekandepaare, mis liigutavad toodet masinas täpsete käivitus-seiskamis-käivitustsüklitega. Müraeelarve jaotamise meetod on spetsifikatsioonivahend, mis seob pakendihalli töökeskkonna müra piirväärtuse (85 dB(A) OSHA järgi, 80 dB(A) ELi direktiivi järgi) üksiku ussülekandepaari mürapanusega. 6–10 müraallika korral masina kohta on igale allikale eraldatud 65–68 dB(A) – see on saavutatav maanduskäiguga Ra 0,4 µm juures, kuid mitte hobikäiguga Ra 1,6 µm juures (mis tekitab 70–76 dB(A)). Pakendite indekseerimisajamid erinevad pideva liikumisega rakendustest oma käivitus-seiskamisfunktsiooni poolest: 60–200 indekseerimistsüklit minutis tekitavad igas tsüklis kiirenduse ja aeglustuse pöördemomendi hüppeid, mis nõuab teenindustegurit 1,5–2,0. Ühe käivitusega ussülekandepaarid tagavad positsiooni hoidmise indeksite vahel (karp püsib täitmise, sulgemise või sildistamise ajal paigal); kahe käivitusega paarid parandavad efektiivsust pideva liikumisega jaamades, kus positsiooni hoidmist pole vaja.
Miks pakkimismasinad kasutavad indekseerivate ajamite jaoks ussiülekandepaare?
Pakkimismasin liigutab toodet läbi rea toiminguid – kasti kokkupanek, toote sisse asetamine, klappide sulgemine, liimimine või tihendamine, kuupäevakoodi printimine ja kastidesse pakkimine. Iga toimingu ajal peab toode lühikest aega (50–200 millisekundit) peatuma ja seejärel järgmisesse jaama liikuma. Seda käivitamis-peatamis-edasiliikumist nimetatakse indekseerimiseks.
Ussülekandepaar on eelistatud indekseerimisajam, kuna see hoiab toodet tööfaasis paigal (iselukustuv), liigub sujuvalt edasi ülekandefaasis (madal vibratsioon) ja sobib kompaktselt masina raami sisse (mootori 90-kraadine orientatsioon). Need kolm omadust muudavad ussi ja ussiratta pakendi indekseerimise vaikeseadeks kiirusel kuni 200 indekseerimist minutis.
Iselukustuvus hoiab konveieri või torni indeksite vahel paigal. Toode püsib täpselt positsioneerituna täitepea, sulgemisriba või etikettimisaplikaatori all ilma eraldi piduri või mehaanilise lukustuseta.
Ussülekandepaari loomupärane libisev kontakt tekitab sujuva kiirenduskõvera ilma võrgusilma vibratsioonita, mida kaldhammasrattad või spiraalhammasrattad iga hamba haakumisel tekitavad – see on oluline, sest vibratsioon indekseerimise alustamise hetkel võib toote asukohta karbis või konveieril nihutada.
8–20 masinaga pakendushall peab 8-tunnise töötaja kokkupuute korral jääma alla töökeskkonna müra piirnormide. Ussülekande paari libiseva võrgu müra on 8–15 dB(A) võrra madalam kui samaväärse silinderülekande võrgu müra – see on märkimisväärne panus halli üldisesse müraeelarvesse.
Müra eelarve jaotus — Halli piirist ussiülekandepaari sihtmärgini
Müraeelarve meetod töötab tagasi regulatiivsest piirväärtusest kuni üksikute komponentide mürajaotuseni. Loogika põhineb detsibellide liitmise reeglil: N identset allikat tasemel L tekitavad igaüks kombineeritud taseme L + 10 × log₁₀(N). Tagasiulatuv töötamine: üksiku allika tase peab olema L_total − 10 × log₁₀(N).
Allolev tabel näitab, kuidas ussülekandepaari müratase muutub olenevalt saalis olevate masinate arvust ja kohaldatavast regulatiivsest standardist.
Tabel paljastab olulise tähelepaneku: ussülekandepaar, mis on täiesti vastuvõetav 4-masinalises OSHA hallis (Ra 0,8 µm treitud uss 71 dB eelarvega), muutub mittevastavaks 20-masinalises EL-i hallis (mis nõuab Ra 0,2 µm lapitud ussi ja POM-ratast 57 dB eelarvega). Sama ussülekandepaari spetsifikatsiooni ei saa rakendada kõigis pakendihallides – müraeelarve sõltub sellest, kui palju masinaid ruumi jagab. Pakkemasinate tootjad, kes müüvad ülemaailmselt, vajavad ussülekandepaari vähemalt kahte müraklassi: standardne (Ra 0,4–0,8 µm) väikeste ja keskmiste hallide jaoks ja premium (Ra 0,2 µm + POM) suurte EL-i reguleeritud hallide jaoks.
Käivitus-seiskamisindekseerimisfunktsioon – kiirendusmoment ja hooldustegur
Pakendite indekseerimisajamid erinevad pideva liikumisega ajamitest põhimõtteliselt: mootor kiirendab konveierit nullist täiskiirusele, liigutab seda ühe indekssammu võrra (50–300 mm) ja aeglustab seejärel tagasi nulli – 60–200 korda minutis. Iga kiirendusfaas tekitab pöördemomendi hüppe, mis on 1,5–2,5 korda suurem püsiseisundi pöördemomendist, olenevalt toote massist, indekssammust ja kiirendusajast.
Indekseerimiskohustuse teenindustegur. Standardsete pidevrežiimis töötavate ussülekandepaaride kataloogide kohaselt eeldatakse statsionaarset töötamist. Indekseerimisrežiimis on vaja teenindustegurit 1,5–2,0, mida rakendatakse tippkiirendusmomendile (mitte keskmisele pöördemomendile). Karbipakendi puhul, mis indekseerib kiirusega 150 tsüklit minutis, toote massiga 0,5 kg jaama kohta ja 20 jaama konveieril: liikuva kogumass on ligikaudu 10 kg pluss konveieri keti mass (tavaliselt 5–15 kg). 0,1-sekundilise kiirenduse korral indekseerimiskiiruseni 0,5 m/s on kiirendusmoment ligikaudu 1,8 korda suurem kui ainult hõõrdumisest tulenev töömoment. Indekseerimisrežiimis SF 1,5 korral peab ussülekandepaar olema hinnatud 2,7-kordsele ainult hõõrdumisest tulenevale pöördemomendile – peaaegu kolm korda suuremale väärtusele, kui ainuüksi rihma pinge põhjal naiivne arvutus annaks.
Ühe- ja kahekäivitusega indekseerimine. Indeksjaamad, mis vajavad peatumisfaasis positsiooni hoidmist (täitmispead, sulgemisribad, etikettide aplikaatorid), vajavad ühe käivitusega iselukustuvaid ussülekandepaare. Pideva liikumisega jaamad (etteandekonveierid, ülekandelindid) saavad kasutada kahe käivitusega paare, saavutades 15–25 protsendipunkti võrra suurema efektiivsuse. Tüüpilise pakendamismasinal on 2 kuni 3 indekseerivat ussülekandeajamit (ühe käivitusega) ja 1 kuni 2 pideva liikumisega ajamit (kahe käivitusega) – õige spetsifikatsioon on jaama, mitte masina kohta.
Korea päritolu kosmeetikatoodete lepinguline pakkija, kes opereeris 1200 m² suuruses pakendamissaalis kaheksat karbipakkimismasinat, sai KOSHA (Korea Tööohutuse ja Töötervishoiu Agentuur) mürahinnangu: operaatorijaamades oli ajaliselt kaalutud keskmine 87,2 dB(A), mis ületas 85 dB(A) piirmäära. Ettevõte uuris esialgu iga masina ümber olevaid akustilisi kestasid hinnaga 4500 USA dollarit masina kohta (kokku 36 000 USA dollarit kaheksa masina kohta). Enne jätkamist mõõtis hooldusinsener üksikute komponentide müra ja leidis, et kuue kaheksast masinast ussülekandepaarid olid freesitud viimistlusega (Ra 1,2–1,6 µm), millest igaüks andis müra 72–76 dB(A). Kõigi indekseerivate ussülekandepaaride (18 paari kuue masina peal) asendamine lihvitud viimistlusega paaridega (Ra 0,4 µm) vähendas masina müra 6–8 dB(A) võrra, viies saali TWA 87,2-lt ligikaudu 81 dB(A)-ni, mis on tunduvalt alla 85 dB piirmäära. Ussülekandepaari asendamise maksumus: 18 paari × 95 USD = 1710 USD. Akustiliste kestade paigaldamine tühistati. Müranõuetele vastavus saavutati 1710 USD-ga 36 000 USD asemel – see on 95-protsendiline kulude kokkuhoid. Õppetund: enne mürarikka pakendihalli masinatasandi akustiliste kestade määramist kontrollige, kas ussülekandepaarid on freesitud või lihvitud. Ainult ussülekandepaaride pinnaviimistluse uuendamine võib müraprobleemi lahendada 5 protsendi ulatuses kesta maksumusest.
Kolme pakkemasina ussiülekande paari spetsifikatsiooniümbrised
Juhtum 1 – Korea kosmeetikatoodete karpide valmistamise masin: 120 koopiat minutis, 8 masinaga hall, mürapõhine spetsifikatsioon
Korea kosmeetikatoodete pakkija määras kindlaks ussülekandepaarid 3 indekseerimisajami jaoks iga karbipakendamismasina kohta (peakonveieri indekseerimine, karbi püstitaja, klapi sulgur) 8 masinal. Indekseerimiskiirus: 120 karpi minutis. Karbi kaal: 85 g (koos tootega). Konveieri mass: 12 kg. Indekseerimissamm: 120 mm. Kiirendusaeg: 0,08 sekundit. Tippkiirendusmoment: 28 N·m. SF indekseerimisfunktsiooni jaoks: 1,5. Vajalik T: 42 N·m ajami kohta. Müratase 8 masinaga hallis: 66 dB(A) allika kohta (OSHA 85 dB piirang). Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 2, tsentrite vahe 50 mm, suhe 20:1, maapinna Ra 0,4 µm. Mõõdetud müra: 62 dB(A) paari kohta – 66 dB(A) eelarve piires 4 dB marginaaliga. Materjal: tsingitud uss, fosforpronksratas. Paari maksumus: 68 USD. 3 ajami × 8 masina = 24 paari maksumus: 1632 USD. Halli müra pärast hargnenud paaride asendamist maandusega: 81 dB(A) TWA – nõuetele vastav.
Juhtum 2 – Jaapani farmaatsiatoodete blisterpakendimasin: 180 cpm, puhasruumi lähedal, madal vibratsioon
Jaapani farmaatsiatoodete pakendamise ettevõte määras kindlaks 180 blisterpakendi minutis töötava blisterpakendi termoformimise indekseerimisajami jaoks ussülekandepaarid. Masin asus ISO 8 klassi puhasruumi kõrval asuvas ruumis. Kaks nõuet, mis ületasid standardpakendi nõudeid: madal vibratsioon (termoformimisjaam on kuumustundlik – vibratsioon põhjustab PVC ebaühtlast kuumenemist) ja farmaatsiaalane dokumentatsioon (EN 10204 tüüp 2.2 sertifikaadid, NSF H1 määre). Ussülekandepaar: ühekäiguline, moodul 2, tsentrite vahe 50 mm, suhe 15:1, lihvitud Ra 0,4 µm, AISI 304 uss, fosforpronksratas. NSF H1 sünteetiline määre. Termoformimisjaamas mõõdetud vibratsioon: 0,03 mm/s RMS – vormimisprotsessi talutava 0,08 mm/s piirides. Müra: 60 dB(A) 1 meetri kaugusel. Paari hind: 125 USD (sisaldab farmaatsiaalase dokumentatsiooni lisatasu). Sirvi. ussikäigu reduktor pakendamiseks Mürakontrollitud ja puhasruumiga külgnevate pakendirakenduste jaoks mõeldud valikud.
Juhtum 3 – Vietnami jookide kiletamismasin: 80 cpm, hinnakonkurentsivõimeline, 4 masinaga saal
Vietnami joogifirma määras iga kilemasina kohta 4 masina jaoks kindlaks ussülekandepaarid kahe indekseerimisajami jaoks (sisestusindeks ja kile edasiliikumise indeks). Indekseerimiskiirus: 80 pakki minutis. Paki kaal: 6 kg (12 × 500 ml PET-pudelid). Indeksi samm: 250 mm. Kiirendusaeg: 0,15 sekundit. Tippkiirendusmoment: 85 N·m (raske pakk). Indekseerimise SF: 2,0 (raske koormus, suur kiirendus). Vajalik T: 170 N·m. Müratase 4 masinaga, OSHA 85 dB: 71 dB(A) allika kohta – saavutatav freesitud viimistlusega ussülekandepaaridega Ra 0,8 µm juures (mõõdetuna 68 dB(A)). Suurem müratase välistas lihvitud viimistluse vajaduse – säästes umbes 22 USD paari kohta. Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 3, tsentrite vahe 63 mm, ülekanne 25:1, freesitud Ra 0,8 µm. Materjal: tsingitud uss, fosforpronksist ratas. Hind paari kohta: 58 USD. Hind 2 ajami × 4 masina = 8 paari eest: 464 USD. Juhtum näitab, et müraeelarve meetod õigustab mõnikord odavamat treitud ussi viimistlust – mitte iga pakendirakendus ei vaja lihvitud viimistlust.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kuidas mõõta ussülekande paari müra panust olemasoleval masinal?
Mõõtke masina üldist müra kõigi töötavate allikate korral (L_kokku). Seejärel peatage või ühendage lahti ussülekande ajam (kui see on mehaaniliselt võimalik) ja mõõtke müra kõigi teiste töötavate allikate korral (L_jäänud). Ussülekande paari panus arvutatakse järgmiselt: L_uss = 10 × log₁₀(10^(L_kokku/10) − 10^(L_jäänud/10)). Kui ussülekande paari ei saa isoleerida, kasutage lähivälja mõõtmist helitugevuse anduriga, mis on paigutatud 50–100 mm kaugusele ussülekande korpusest – see annab allikaspetsiifilise taseme, kus teistest allikatest tulenev häire on väiksem. Võrrelge mõõdetud ussülekande paari müra konkreetse halli konfiguratsiooni müraeelarve jaotusega.
K: Kas ussiülekande paari müra suureneb indekseerimiskiirusega?
Jah — hammasratta hambumismüra suureneb umbes 3 dB(A) võrra iga pöörlemiskiiruse kahekordistumise korral. Usskäigupaar, mis tekitab 62 dB(A) müra 60 indeksi minutis juures, tekitab umbes 65 dB(A) müra 120 indeksi minutis juures ja 68 dB(A) müra 240 indeksi minutis juures. See kiiruse ja müra seos tähendab, et müratase võib olla täidetud madalal kiirusel, kuid ületatud suurel kiirusel samal masinal. Muutuva kiirusega pakendamismasinate müratestimisel tuleks kasutada maksimaalset nimikiirust, mitte tüüpilist töökiirust – müratase peab olema täidetud halvimal juhul.
K: Kas ma saan pakendi indekseerimiseks kasutada servomootorit koos ussiülekandega?
Jah — enkoodri tagasisidega servomootorid on üha tavalisemad pakendite ülitäpse indekseerimise puhul. Ussülekandepaar tagab mehaanilise ülekandearvu ja iselukustuva funktsiooni; servo pakub täpset positsioonijuhtimist programmeeritavate kiirendusprofiilidega. See kombinatsioon välistab vajaduse mehaaniliste nukkvõlliga käitatavate indekseerijate (Geneva mehhanismid, tünnnukid) järele, mille indeksi samm on piiratud fikseeritud sammuga. Servo-ussülekande kombinatsioon saab tarkvara retsepti muutmise abil muuta indeksi sammu, kiirendusprofiili ja ooteaega, võimaldades kiiret ümberlülitust tootevormingute vahel. Ussülekandepaari lõtk tuleks servoajamitega kasutamisel määrata vahemiku kitsamas otsas (alla 8 kaareminuti), sest servokontrolleri positsioonitsükkel võib võnkuda, kui lõtk ületab kontrolleri tundetusala seadistuse.
K: Kui kaua pakkimismasina ussiülekandepaarid tavaliselt vastu peavad?
Pakkimismasinad töötavad tavaliselt ühes või kahes vahetuses (2000–4500 tundi aastas) indekseerimissagedusega 60–200 tsüklit minutis. 120 tsükli minutis ja 3000 tunni juures aastas on aastane tsüklite arv ligikaudu 21,6 miljonit tsüklit – see on üks suurima tsükliarvuga ussülekandepaari rakendustest. Vaatamata suurele tsüklite arvule on pöördemoment tsükli kohta madal (tüüpiliselt 10–100 N·m), seega on kumulatiivne väsimuskahjustus tsükli kohta tagasihoidlik. Pronksratta eluiga nendes tingimustes: 3–6 aastat, mida piirab pigem indekseerimistäpsust mõjutav lõtku kasv kui hammaste purunemine. Terasussi eluiga: 8–15 aastat. Iga-aastane lõtku mõõtmine on peamine jälgimisvahend – planeerige ratta vahetamine, kui lõtk ületab masina indekseerimisasendi tolerantsi (tavaliselt 0,1–0,3 mm tootekonveieril).
K: Kas POM-ussiratta kasutamisel pakendis pronksi asemel on müra osas eelis?
POM-ussirattad tekitavad sama kiiruse ja koormuse juures 8–12 dB(A) vähem müra kui pronks – materjali summutus neelab võrgusilma vibratsioonienergiat. Pakkimismasinate puhul, mis töötavad suurtes EL-i reguleeritud hallides, kus ussiülekandepaari eelarve on alla 60 dB(A), võib POM-ratas koos lihvitud või soppitud ussiga (Ra 0,2–0,4 µm) saavutada 48–55 dB(A) müra – see jääb isegi kõige kitsama eelarve piiresse. Kompromiss on ratta eluiga: POM kestab pakendi indekseerimiskoormusel 1,5–3 aastat, võrreldes pronksi 3–6 aastaga. Pakenditele tüüpiliste madalate pöördemomentide (10–80 N·m) juures on POM mehaaniliselt piisav – koormus jääb POM-i kontaktpinge piiridesse. Hinnavahe ratta kohta (POM 4–8 USD versus pronks 15–25 USD) toetab veelgi POM-i kui kulutõhusat müralahendust, hoolimata lühemast vahetustsüklist.
Pakkimismasinate ussülekandepaarid töötavad müra reguleerimise ja indekseerimistäpsuse ristumiskohas. Müra eelarve jaotamise meetod – liikudes tagasi halli kutsepiirangust läbi masinate ja allikate arvu kuni individuaalse ussülekandepaari panuse eesmärgini – määrab, kas on vaja freesitud, lihvitud või soppitud pinnaviimistlust. Hall, kus on 4 masinat OSHA piirnormide piires, võib vastu võtta freesitud paare Ra 0,8 µm juures; hall, kus on 20 masinat ELi piirnormide piires, võib nõuda soppitud paare POM-ratastega Ra 0,2 µm juures. Indekseerimisülesanne 60–200 tsüklit minutis kogub miljoneid käivitus-seiskamis-tsükleid aastas, mis nõuab teenindustegureid 1,5–2,0, rakendatuna tippkiirendusmomendile – mitte keskmisele töömomendile. Spetsifikatsioon on jaama kohta: indekseerimisjaamad vajavad ühe käivitusega iselukustuvaid ussülekandepaare; pidevliikumisega jaamad saavad kasu kahe käivituse efektiivsusest.
Pakkimismasinate tootjate jaoks koostab meie inseneribüroo teie halli konfiguratsiooni mürataseme arvutuse ja soovitab pinnaviimistlusklassi. Standardkataloog kompaktsed ussiülekandekomplektid tarnitakse hobitud, lihvitud ja soppitud viimistlusega, pronksist ja POM-ketta valikutega, mille keskpunktide vahe on 40–80 mm. Esitage pakendi draivi spetsifikatsioon indeksi määra, toote kaalu, saali suuruse ja müra piirväärtusega.
Pakkimismasina indekseerimiseks ussiülekandepaaride määramine?
Saatke indekseerimiskiirus (cpm), toote kaal, hallis olevate masinate arv, regulatiivne mürastandard (OSHA, EL, Korea) ja kas ajam on indekseeriva või pideva liikumisega. Arvutame mürataseme ja soovitame õiget pinnaviimistlust ja rataste materjali.
Toimetaja: Cxm
