Міністерство освіти і наукиУкраїни
Луцький державнийтехнічний університет
Кафедра пакування і автоматизаціївиробничих процесів
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни „Технологічнікомплекси пакувальних виробництв"
на тему: Розробкакомпоновкиавтоматизованої лінії розливу пива продуктивністю 6000 пл./год
Вступ
Успіхисучасної автоматики й обчислювальної техніки привели до появи апаратногопідходу до автоматизації. Автоматизація виробничого процесу трактується якзаміна функцій людини відповідними пристроями машини і вузлами керування іконтролю за її роботою. Технологічний процес і конструкція технологічної машинипри цьому підході залишаються без змін. Недоліком цього підходу є те, щотехнологічні процеси неавтоматизованого виробництва десятиліттями створювалисьі вдосконалювались у відповідності із обмеженими ми функціональнимиможливостями людини. В них вже закладений занижений потенціал підвищенняінтенсивності виробництва, не передбачені потенційні можливості дляконцентрації операцій і їх суміщення, застосування спеціальних фізико-хімічнихефектів. Тому в історії розвитку автоматичного технологічного обладнаннявиявилось багато невдалих екземплярів тільки тому, що їх функціональні вузли копіювалидії людини при роботі.
Оскількизміст виробництва формують технологічні процеси, бо саме в них закладені всіпотенційні можливості підвищення якості продукції і підвищення продуктивності,а технологічні комплекси призначені для їх реалізації.
Задачастворення технологічного комплексу включає: створення технологічного процесу,який забезпечує задану якість запакованого виробу; створення на основі цьоготехнологічного процесу технологічного обладнання, яке забезпечить необхіднупродуктивність виробництва.
Проблеми упаковки харчовихпродуктів і продуктів сировини вимагають послідовної уваги з боку виробничих іторгівельних підприємств, оскільки нераціональний її вибір суттєво впливає напопит, конкурентоспроможність, зниження якості, підвищення втрат, економічнуефективність промисловості, транспорту і торгівлі, оптимальне споживання.Упаковка поліпшує вантажообіг, облік і комерційні операції, орієнтує споживачівпевних вікових груп або категорій та особливості товару.
1. Проектна частина
1.1 Розробка структури технологічного процесупакування
Характеристика продукту, що пакується.
Передумовоювибору обладнання і проектування компоновки потокової лінії є розробка і аналізтехнологічної схеми пакування. Розглянемо особливості пакованої продукції –пива, з точки зору її автоматичного пакування.
Пиво- освіжаючий, насичений діоксидом вуглецю пінистий напій, що отримується врезультаті зброджування пивного сусла спеціальними видами пивних дріжджів.Пивне сусло готують з подрібнених зернопродуктів: переважно ячмінного абопшеничного солоду, ячменю, пшениці, кукурудзи та іншого зерна, води, цукру іхмелепродуктів.
Пиворозливають у тару в ізобаричних умовах, тобто коли воно знаходиться принадмірному постійному тиску. При розливі без тиску пиво буде пінитися, щопризведе до втрати СО2 і неповного наливу в ємності. Пиво, розлите впляшки, повинне містити масову частку діоксиду вуглецю не менше 0,4%.Присутність кисню повітря в шийці пляшки підвищує схильність пива до утворенняфізіко-хімічних помутнінь.
Головнимфізіко-хімічним показником є стійкість пива. Поняття стійкості полягає вздатності пива протидіяти виникненню помутніння. Вимірюється стійкість в добі,протягом якої при температурі 200ْС не змінюється прозорість пива.Зберігати пиво слід при температурі не вище 12°С і не нижче 2°С в не освітленихприміщеннях. Біологічна стійкість пива після пастеризації збільшується до 3-6місяців.
Аналізтипу матеріалу для споживчої тари
Упаковкаповинна захищати продукцію від механічних та біологічних ушкоджень, а такожзабезпечити зручне та ефективне транспортування, мати привабливе естетичне оформлення.Споживча упаковка включає споживчу тару та допоміжні пакувальні засоби.Споживча упаковка, як правило не призначена для самостійного транспортування іперевозиться у транспортній, є частиною товару та входить в його вартість.
Оскількипиво фасується в рідкому вигляді, то при виборі пакувального матеріалу нестоїть питання про збереження форми продукту, тому для зручного вживанняпродукту обираємо пакувальний матеріал скло. Крім того, даний матеріал :
- Хімічна нейтральність забезпечуєзбереження харчових продуктів без суттєвих змін;
- Прозорість особливо ціна для деякиххарчових продуктів, хоча вимагає додаткового захисту від дії світла; длябільшості видів;
- Міцність та стійкість до навантаженьзабезпечує розливання, закупорювання;
- Стійкість до нагрівання.
Дляскла характерні технологічні властивості (в’язкість, поверхневий натяг,кристалізаційна здатність) та експлуатаційні (оптичні, термічні, хімічні, механічні).
Длярозливу пива використовують споживчу тару — скляну пляшку. Скло пляшок має бутипрозорим і забезпечувати можливість перегляду вмісту. На поверхні і втовщі стінок пляшок не допускається наявність щербин, відколів, сторонніхвключень, повітряних міхурів, прилипання скла та ін. Пляшки повинні стійкостояти на рівній поверхні, бути термічно стійкими при перепаді температур від70 до 35 ° С і витримувати протягом 60 с тиск 0,8 МПа. Розливають готове пивона автоматизованих лініях в пляшки місткістю 0,5л з коричневого скла. Перевагоюкоричневих пляшках є те, що пиво зберігається краще і довше, ніж в зелених.Наповнені пивом пляшки герметизують кронен — пробками. Закриття пляшокрекомендується не відразу, а через декілька хвилин після заповнення. Ценеобхідно для того, щоб вуглекислий газ витіснив важке повітря з шийки,оскільки наявність повітря в закритій і підготовленій для зберігання пляшціукрай не бажано.
1.2Розробка транспортних і допоміжних процесів
Основне призначення транспортноїсистеми – це доставка зі складу в необхідний момент часу до необхідноївиробничої ділянки вантажу, знімання готових виробів з обладнання з наступнимтранспортуванням їх за заданою адресою, відправка в накопичувач вантажів івидача в необхідний момент часу, напівфабрикатів або готових виробів, щознаходяться на складах.
Транспортуванняготової продукції в ящиках до складу готової продукції і по складу реалізуєтьсяза допомогою електронавантажувачів.
Переміщеннякронен – пробок до закупорювальних автоматів, етикеток до етикетувальнихздійснюється за допомогою електровізків, а доставка безпосередньо до автоматів– за допомогою фізичної сили працівника. До транспортної системи відносятьпластинчастий, стрічкові транспортери, за допомогою яких здійснюєтьсяпереміщення тари від одного автомату до наступного.
1.3Розробка технологічної схеми пакування
Передумовою вибору обладнання іпроектування компоновки потокової лінії є розробка і аналіз технологічної схемипакування. Для її створення необхідно провести аналіз типового технологічногопроцесу пакування даного продукту.
Технологічнийпроцес розливу пива склопляшку ділиться на наступні фази:
1.Розвантаження пляшок з ящика.
2.Подача пляшок на пляшкомийну машину.
3.Миття тари.
4.Подача пляшок на інспекційну машину.
5.Транспортування тари в машину розливу і закупорювання пляшки кроненпробкою.
6.Бракераж
7.Нанесення етикетки з інформацією про дату розливу і строк вживання.
8.Очищення ящиків.
9.Вкладання пляшок в ящики.
Таблиця 1 — Технологічний процес пакування№ операції Назва операції Функціональний вузол Матеріальний потік 005 Розвантаження і підготовка пляшок Автомат виймання пляшок ящики з пляшками Пляшкомийна машина Вода Подача пляшок на інспекційну машину 010 Розлив продукту Фасувальний автомат продукт, 015 закупорення пляшок Закупорювальний автомат кронен-пробки 020 Бракераж пляшок Бракеражний автомат 025 Етикетування пляшок Етикетувальний автомат подача етикеток, клею 030 Формування групової упаковки Пляшковкладальна автомат ящики 035 очищення ящиків пристрій для очистки транспортних ящиків ящики 040 Транспортування в лінії Транспортер-нагромаджувач пляшок Транспортер ящиків
Якщо кожну з цих операційпредставити у вигляді окремого функціонального блоку, який відповідатиметехнічним засобам для реалізації, а також вказати напрямки переміщенняматеріальних потоків в лінії між функціональними блоками, от ми отримаємофункціональну схему пакування.
1.4 Підбір тавизначення кількості одиниць основного технологічного обладнання
Доосновного технологічного обладнання належить машини, безпосередньо пов’язані ізздійсненням технологічного процесу, що входять у потокову лінію. Лінія длярозливу пива складається, як з основного технологічного обладнання так і здодаткового.
Основнеобладнання, яке використовуватиметься на даній лінії це:
- Автомат виймання пляшок з ящиків ВИА .
- Пляшкомийна машина АММ-6.
- Світловийекран Б2 –ВСЄ.
- Пристрій для очистки ящиків.
- Фасувальний автомат Р2-6.
- Закупорювальний автомат У6-А.
- Інспекційний автомат БАЗ-6.
- Етикетувальні автомати: Б-12, ВЭВ.
- Автомат вкладання пляшок ВУА.
Характеристика обладнаннязанесена в таблицю 2.
Таблиця2 — Характеристика обладнання№ п /п Найменування обладнання Тип, марка, завод виготівник Продуктивність, шт./год.
Встановлена
потужність, кВт Габаритні розміри
Площа, яку займає обладнання, м2 Кількість одиниць Частота заповнення бункерів і магазинів Вартість обладнання, тис. грн Довжина, мм Ширина, мм Висота, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 1 Автомат виймання пляшок з ящиків ВИА 6000 1,1 2635 1300 1800 3,42 1 2 Пляшкомийна машина АММ-6 6000 20,5 6200 3300 2700 20.46 1 3 Світловий екран Б2 – ВСЄ 1885 410 1522 0.77 1 4 Пристрій для очистки ящиків 2400 600 1800 1.44 1 5 Фасувальний автомат Фасувальний автомат Р2-6 6600 0,8 1730 1980 2200 3.43 1 1440 6 Закупорювальний автомат У6-А 6000 1.3 906 670 2150 0.6 1 18 7 Інспекційний автомат БАЗ-6 6000 1160 660 1630 0.77 1 8 Етикетувальні автомати: Б-12, 6600 0,6 740 700 1460 0.52 1 1410 ВЭВ 6000 1 3300 1148 922 1.26 1 9 Автомат вкладання пляшок ВУА 6000 1 3300 1857 1555 6.13 1
Розробка структури потокової лінії
Залежно від заданоїпродуктивності лінії кожен функціональний блок технологічної схеми може бутиреалізований наступним чином:
— функціональнийблок реалізовується однією машиною або декількома технологічними машинами, щопрацюють паралельно
— функціональнийблок реалізовується декількома технологічними машинами, що працюють послідовно
— функціональнийблок відповідає частині концентрованої технологічної операції.
Залежно від заданоїпродуктивності лінії технологічна схема доповнюється функціональними блокамиконтролю якості виконання технологічних операцій.
Особливе місце при розробціструктурної схеми потокової лінії займає процес формування її транспортно –накопичувальної системи. Дана система повинна забезпечувати:
1. пропускнуздатність потокової лінії достатню для проходження через всі технологічнімашини заданої кількості пляшок на різній стадії готовності
2. мінімальнівтрати продуктивності потокової лінії, що привносяться при транспортуванніпляшок між технологічними машинами.
Лінія по розливу пива в скляні пляшки складається завтомата виймання пляшок ВИА, пляшкомийної машини АММ-6, двох інспекційнихавтоматів, фасувального та закупорювального автомату, етикетувального автомату,автомату для вкладання пляшок та пристрою очистки ящиків.
Розглянемо процеси, які здійснюються на лінії.Порожня тара (скляні пляшки в ящиках) по пластинчастих транспортерах поступаєна автомат для виймання пляшок 1. Порожні (розпаковані) ящики проходять через пристрійочистки ящиків 10 і поступають до автомата для вкладання пляшок у ящик 9.Пляшки поступають по стрічковому транспортеру 11 до пляшкомийної машини 2, віднеї до інспекційного автомата 3, пройшовши світловий екран відбувається розливпива у пляшки на фасувальному автоматі 4. Після розливу пива у тару пляшкизакупорюються автоматом 5 кронепробками металевими, на виході закупорювальногоавтомату, потім пляшки потрапляють на бракераж ний автомат 6. Бракованапродукція потрапляє в кишеню для браку. Після цього на пляшку наноситьсяетикетка на етикетувальному автоматі 7 і 8.
Далі стрічковим транспортером оформлена пляшканадходить на автомат для вкладання пляшок у ящик 9, принцип дії якого такийсамий, як і у автомата для розпаковування тари 1.
Ящики з готовою продукцією по однорядномупластинчастому транспортеру надходять до магазину, який дає можливістьпрацювати у ручному режимі тобто за допомогою фізичної сили.
Таблиця 3 — Елементи структури потокових ліній длярозливу пиваФункціональні блоки Обладнання потокової лінії при продуктивності, пл./год 6000 Підготовка і подача пляшок Автомат виймання пляшок Пляшкомийна машина Подача пляшок на інспекційну машину Розлив продукту і закупорювання пляшки Фасувальний автомат Закупорювальний автомат Етикетування пляшок Етикетувальний автомат Подача пляшок на інспекційну машину Транспортування в лінії Транспортер ящиків Транспортер пляшок
1.5 Розрахунок продуктивності лінії
Доосновного технологічного обладнання належить машини, безпосередньо пов’язані ізздійсненням технологічного процесу, що входять у потокову лінію. Лінія длярозливу пива складається, як з основного технологічного обладнання так і здодаткового.
Основнеобладнання, яке використовуватиметься на даній лінії це:
- Автомат виймання пляшок з ящиків ВИА .
- Пляшкомийна машина АММ-6.
- Світловийекран Б2 –ВСЄ.
- Пристрій для очистки ящиків.
- Фасувальний автомат Р2-6.
- Закупорювальний автомат У6-А.
- Інспекційний автомат БАЗ-6.
- Етикетувальні автомати: Б-12, ВЭВ.
- Автомат вкладання пляшок ВУА.
Взагальному випадку потокова лінія включає 8 послідовно працюючих машин, лініяє однопотоковою із жорстким між машинним зв’язком. Коли зупинка будь-якоїмашини викликає зупинку всієї лінії.
Циклова продуктивність такоїлінії складає:
Qц=/>
де 0,96 с- тривалість робочогоциклу однієї з послідовно працюючих машин;
Визначимозначення коефіцієнта готовності даної лінії: коефіцієнти готовності кожного завтоматів є приблизно рівними і дорівнюють 0,95. Звідси :
/>
Технічнапродуктивність лінії :
/>
1.6 Побудова діаграмивикористання основного технологічного обладнання в лінії
Употоковій лінії розливу пива у скляні пляшки, використовується 9 послідовнопрацюючих технологічні машини, які мають різну теоретичну та технічнупродуктивності. Для побудови діаграми використання продуктивності цих машин втехнологічній лінії, яка показує наскільки повно використовуються технологічніможливості кожної машини, представимо основні показники продуктивності машин ввигляді таблиці 3.
Таблиця4 — Характеристика продуктивності машин лінії№
Найменування
машини Модель
QЦ, пл/год
КГ
QТ, пл/год К-сть Т, сек 1 Автомат виймання пляшок з ящиків ВИА 5400 0,9 4860 1 0,9 2 Пляшкомийна машина. АММ-6 6250 0,7 4375 1 0,96 3 Світловий екран Б2 – ВСЄ 7058 0,85 6352 1 0,85 4 Фасувальний автомат Р2-6 5400 0,85 4590 1 0,9 5 Закупорювальний автомат У6-А 6315 0,9 5683 1 0,95 6 Інспекційний автомат БАЗ-6 7058 0,85 6352 1 0,85 7 Етикетувальні автомати Б-12 10000 0,8 8000 1 0,6 ВЭВ 9230 0,7 6461 1 0,65 8 Автомат вкладання пляшок ВУА 5400 0,9 4860 1 0,9
Аналізданих таблиці показує, що технічна продуктивність лінії при жорсткому зв’язкуміж машинами визначиться технічною продуктивністю найбільш повільної машини, тобтовизначиться продуктивністю пляшко мийної машини.
QT=min(QTi)=4375пл./год.
Заданими таблиці 3 будується діаграма використання продуктивностей машини лінії(рис. 1).
/>
Рис.1 — Діаграма використання технічних продуктивностей машини лінії
2. Організаційна частина
2.1 Розрахунок матеріальних потоків лінії
Розрахуноктрубопроводу для подачі рідини.
Швидкістьруху рідини по трубопроводах визначають із рівняння витрат, м/с:
/>
деV – кількість рідини, м3/год;
v– швидкість руху рідини, м/с;
Площаперерізу трубопроводу, м2:
/>
деd – діаметр трубопроводу, м.
Діаметртрубопроводу, що задовільняє технологічним вимогам, розраховується за формулою:
/>
Привиборі швидкості руху продукту по трубопроводах потрібно врахувати йогоструктуру. Швидкість руху пива приймають в межах 1-2 м/с.
Кількістьрідини, що пропускається трубопроводом в одиницю часу, визначаєтьсяпродуктивністю розливної машини. Для фасувального автомату з продуктивністюQ=6600 пл/год, який фасує пиво в пляшки ємністю Vпл=0,5 л.,визначимо об’єм споживання рідини за годину:
/>
Знайдемодіаметр та площу перерізу трубопроводу:
/>
/>
/>
Розрахуноктранспортера для подачі поштучних виробів.
Продуктивність транспортерабезперервної дії призначеного для подачі штучних вантажів, визначають заформулою:
q=3600· v/a, шт/год
де v=0,017 – швидкість рухутранспортера, м/с
а=0,01– середня відстань міжвантажами, м
q=3600· 0,017/ 0,01=6120шт/год
2.2 Розрахунок кількостіобслуговуючого персоналу і визначення їх функцій
пакування пиво лінія продуктивність
Обслуговування потокової лініїздійснюється на двох рівнях. Перший рівень складають наладчики. Другий рівеньутворюють слюсарі-ремонтники і наладчики електрики.
Обслуговування лінії здійснюєтьсяна двох рінях.
Перший рівень складають наладчики,оператори, електрики.
Другий рівень утворюють слюсаріремонтники і наладчики електрики.
Функції, які виконуються цими працівниками,наведені в таблиці 5.
Таблиця 5 — Розподіл функційобслуговуючого персоналу потокової лініїПерсонал Функції обслуговування Загальна кількість робочих Основні Додаткові І-й рівень Оператор Технічна підготовка до пуску. Виконання неавтоматизованих операцій. Участь у налагоджуванні регулюванні обладнання. Проведення контролю 6 Наладчик Технічна підготовка до пуску. Технічне обслуговування. Спостереження за працюючою лінією. Відновлення працездатності. Реєстрація відмов Участь у ремонті обладнання, контролі виробів, перепровірці бракованих виробів 2 ІІ-й рівень Слюсар ремонтник Виконання планового ТО і позапланових ремонтів. Реєстрація ремонтних робіт. Періодичний огляд обладнання. Пошук разом із оператором і наладчиком дефектів, що необхідно усунути при плановому ремонті. Участь у планових ремонтах обладнання 1 Наладчик-електрик Спостереження за станом електрообладнання і за дотримання правил його експлуатації. Усунення відмов електрообладнання. Інструктаж по ТБ. Регістр відмов і основних робіт з ТО електрообл. Участь в планових ремонтах електрообладнання і наладці систем керування машинами 1
2.3 Розробка заходів з організації роботи лініїОсновні вимоги до монтажуданої лінії
— Машинирозміщаються на рівній поверхні. Настроюються по висоті регульованими гвинтами,виставляються і з’єднується з транспортерами та накопичувачами.
— Машинизаземляються.
— Машиниза допомогою електрика з’єднується з сіткою в 380V/50Гц за до, змонтованого доприводу живлення машини.
Всіавтомати поступають з заводів-виробників на дерев’яних піддонах в зібраномустані і не потребують додаткових збірних операцій при їх монтажу. Монтаж цьогообладнання зводиться лише до транспортування зі складу в зони монтажу;такелажними роботами в середині монтажної зони; розпаковкою; установкою нафундамент або чисту підлогу. Підйом і переміщення обладнання виконуєтьсякомпетентним в цій області персоналом, який оснащений відповіднимиінструментами та інструкцією по техніці безпеки. Для забезпечення безпеки ізручності праці, а також нормального обслуговування обладнання потрібно витриматимонтажні відстані між габаритами обладнання і огороджуючи ми елементамибудівлі.
2.4Визначення періодичності поповнення запасів матеріалів
Обладнання потокової лінії має всвоєму складі пристрої для нагромадження елементів упаковок – магазини, бункери,резервуари тощо. Їх призначення – забезпечити автономну роботу технологічнихмашин у складі потокової лінії.
Визначимо необхідну кількістьскляних пляшок на одну зміну роботи лінії, тобто на 8 годин:
Qбан= Qфас *60*8
Де Qбан – необхіднакількість пляшок, шт.;
Qфас – продуктивністьфасувального автомата, бан/хв.
Отже:
Qбан= 6600 *60*8 =3168000шт.
За одну зміну лінія витрачатиме3168000 пляшок, таку ж саму кількість кроненпробок та етикеток.
Оскільки в ящик поміщається 20пляшок із фасованим продуктом, то кількість використовуваних за зміну ящиківбуде така:
/>
Де, М – кількість ящиків, шт.;
QАЛ — продуктивністьлінії;
Х – кількість банок в ящику
М =3168000/20= 158400ящ/зм.
Періодичність поповнення запасівнагромадження поштучних виробів визначає час безперебійної роботи справноїмашини, величина, якого визначається:
/>
де Qц – циклова продуктивністьмашини;
E – ємність нагромаджувача вштуках;
Періодичність насипаннякроненпробок в закупорювальний автомат:
/>
Отже, через кожні 0,63 годпотрібно наповнювати автомат для подачі кроненпробок.
Висновок
В першому розділі яохарактеризувала продукт що розливається – пиво, тару в яку даний продуктфасується, а також допоміжні пакувальні засоби. Після цього я охарактеризувалаосновне та допоміжне обладнання, яке використовується на даній дільниці,кількість цього обладнання та транспортну систему даної дільниці.
Охарактеризувавши обладнання, яописала структуру потокової лінії для розливу пива та розрахувала їїпродуктивність. На основі цих даних побудувала діаграму використання основноготехнологічного обладнання в лінії.
В другому розділі я розрахуваламатеріальні потоки та кількість обслуговуючого персоналу з визначенням їхфункціональний обов’язків, а також визначила періодичність поповнення запасівматеріалів.
При виконанні даного курсовогопроекту я поглибила свої знання про властивості харчових продуктів, щопакуються, в що пакуються і як пакуються. Також я розглянула різноманітніваріанти розташування автоматів та механізмів для розливу пива у скляніпляшки..
Перелік літературних джерел
1.Завгородня В.М., Сирохман І.В., Демкевич Л.І. Тара і упакування продовольчихтоварів: Навчальний посібник. – Львів: Видавництво ЛКА, 2001.-256 с.
2.Сирохман І.В., Завгородня В.М. Товарознавство пакувальних матеріалів і тари:Підручник. – К.: ЦНЛ, 2005. – 614 с.
3.Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Технологічнікомплекси пакувального виробництва” / Уклад. Б.О. Пальчевський – Луцьк: ЛДТУ,2006. – 44 с.
4.Пальчевський Б. О. Автоматизація технологічних процесів (виготовлення іпакування виробів): навч. Посіб. – Львів: Світ, 2007. – 392 с.
5.Балашов В.Є. Дипломное проектирование предприятий по производству пива. — М.: 1983.
6.Балашов В.Є. Оборудование предприятий по производству пива и б.н. — М.: 1984.
7.Новиков Б.М. Автомати для извлечения бутылок из ящиков и укладки их в ящики. –М.: Пиш. Пром-сть, 1977. — 106 с.
8.Зайчик Ц.Р. Машины для фасовки пищевых жидкостей в бутылки. — М.:Агропромиздат, 1989 — 239 с.
9.Машины-автоматы и автоматические линии пищевой промышленности/ Белецкий В.Я. идр. — К.: Техника, 1967. — 176 с.