Transpack, csomagolási, anyagmozgatási magazin 2005 Október
HIRDETÉS-ON-LINE
INGATLAN
UTAZÁS
LOVAGLÁS
KUTYA
MEZŐGAZDASÁG
FORUM
REGISZTRÁCIÓ
MAGAZIN
ÚJSÁGOK
TARTALOM
CÉGINFORMÁCIÓ
e-mail: pointernet@axelero.hu


 
CSAOSZ Hírek
Színvonal és innováció
A HUNGAROPACK 2005 Magyar Csomagolási Verseny Különdíjasai
Pack-Pakk
Opcionális kiegészítők HYUNDAI és MANITOU targoncákhoz
Vonalkódnyomtatási technológiák, nyomtatási kellékanyagok
Műanyag fóliák csomagolástechnikai alkalmazási jellemzői és méréstechnikái III.
Egységrakomány-képzés és rögzítés III.
KITEKINTŐ
Különböző daruk alkalmazási lehetőségei a logisztikai rendszerekben II.
Az elosztási logisztikai folyamat tervezésének és működtetésének stratégiái I.
Benchmarking: tanuljunk másoktól de ismerjük meg magunkat is!
Az EMAS rendszer bevezetésével és működtetésével kapcsolatos követelmények
Az élelmiszeripar termelési logisztikai folyamatainál alkalmazott berendezések jellegzetességei IV.
A NYOMDAIPARRÓL ÉS TECHNOLÓGIÁIRÓL
AZ OFSZET NYOMÓFORMÁKRÓL
Mozgó plató
A csomagolás munkavédelmi problémái
A csomagolás munkavédelmi problémái
A csomagolás, csomagolóanyagok tűzvédelmi problémái

Prof. Dr. Cselényi Józsefegyetemi tanár, Dr. Németh János egyetemi docens

Miskolci Egyetem Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszék

Az élelmiszeripar termelési logisztikai folyamatainál alkalmazott berendezések jellegzetességei IV.

Csúszdapályák tervezése energiadiagram alapján

A súrlódási tényező μmin és μmax értékét és a megengedett vmax sebességet figyelembe véve az előzőekben értelmezett (7.) és (8.) összefüggések alapján megszerkeszthető egy energiadiagram, amely alkalmas csúszdák tervezésére.  

Feltételezzük, hogy a lejtő H magasságú pontjában az anyag sebessége v=v1. Ebből a pontból két határesethez juthatunk el:

· elméletileg értelmezhető v=0 sebességű árut a megengedett legnagyobb fékezőpályán (általában emelkedő pálya) érhetünk el (H1 pont),

· a megengedett legnagyobb.

Sebesség, amelyet a H0 pontból indíthatunk, ha H1

pontból a megengedhető legnagyobb emelkedésű gyorsító lejtőt alkalmazzuk:

A H-L diagrammban a H0 és a H1magassági pontokból indítva kétféle negatív iránytangensű egyenes rajzolható, amelyekre jellemző, hogy a test vagy zérus sebességgel halad a lejtőn végig (ez csak a határgörbe meghatározása miatti feltételezés), ill. a maximális sebességgel.

Különösebb igazolások nélkül kimondhatjuk, hogy a H1 pontból indított egyenes iránytangense -??max és a pályán a sebesség zérus, míg a H0 pontból indított egyenes iránytangense - ?min

. Az így definiált két eltérő iránytangensű egyenes metszéspontja fogja meghatározni a lehetséges szállítási távolságot (Lmax). Amennyiben egy közbenső H magassági pontból indítjuk a testet, akkor a felső határ-egyenesnek megfelelő sebességre le kell lassítanunk egy emelkedő segítségével. Ha pedig a maximális sebességgel akarunk a pályán végighaladni, akkor pedig egy meredek lejtő alkalmazásával a testet fel kell gyorsítani. A kapott (függőlegesen vonalkázott) területbe kell esnie a csúszdás pálya-rendszernek.

Az ismertetett elvek alapján határozzuk meg a lehetséges maximális pályahosszt, ill. annak vízszintes vetületét:

A 11. ábra egy oldalról egy fajlagos helyzeti energia változást mutat a pálya vetületének a függvényében, . Másik oldalról alkalmas arra, hogy ebbe a csúszdapályát is berajzoljuk.

Ha például az árut Hv magasságú pontban akarjuk megállítani, akkor a V pontból elindítunk egy fékező pályát (11.ábra) pl. vízszintes pályaszakaszon, akkor az legjobb esetben az LA ill. legrosszabb esetben az LF vízszintes távolságban áll meg. Kiadódik a megállási pontosság:

A fenti vizsgálatokkal érzékeltetni kívántuk az egyszerű csúszdák méretezési problémái közül a legmeghatározóbb jegyeket. Megállapítható, hogy a súrlódási tényező meghatározása fontos kérdés. A mai korszerű műanyagok, kompozit szerkezetek elterjedése a csúszdás szállításra is hatással van. Nagyon jól mutatják ezt a tendenciát a fürdőknél alkalmazott látványcsúszdák széles változatai (síkcsúszda, hullámcsúszda, spirálcsúszda), amelyeknél a súrlódási tényező csökkenését úgy érik el, hogy a kenőhatás elérésére alkalmas vízréteget folyamatos eloszlásban biztosítják üzemmenetben. A súrlódási tényező átlagértékét és szórását különféle anyagpárosításra már különböző laboratóriumokban meghatározták és közölték. Az anyagmozgató rendszerekben előszeretettel alkalmaznak keményfát, amelyre az a jellemző, hogy használat során csak kis mértékben változik a súrlódási tényező értéke és az jól behatárolható adott üzemviszonyok mellett. A fém, a műanyag súrlódási tulajdonságai a használat során számottevően változhatnak, ezért nagyon körültekintően kell megválasztani ill. méretezni ezeket a csúszdákat.

Az élelmiszeriparban is több helyen fordul elő csúszda, főleg a következő:

- porszerű, szemcsés anyagoknál a feldolgozó berendezések között,

- darabos áruk (pl. sütőipar),

- száraz gyümölcs, zöldség, stb.feldolgozó sorainál.

A fenti pályák általában rövid pályaszakaszok és egy meghatározott sebesség tartományon belül jól alkalmazható géplánc további elemének, másrészt, ahol adott kezelhető tartományon belül változik az adagolási sebesség is. Döntő többségben ezek a csúszdák zárt területen fordulnak elő.

Az élelmiszeriparban - csomagoló vonalaknál - sokszor találunk csúszdákat készáru raktárakban. Ezek általában hosszabb pályát igényelhetnek azon esetekben, ahol egy csomagot meg kell állítani. Olyan esetek is előfordulnak, amikor görgős rakodólapos konténert kell csúszdán szállítani, amely nagyságrendekkel kisebb súrlódási tényezőt (gördülő ellenállás) jelent, így a pályák lejtési szöge is lényegesen kisebb.

Külön ki kell még a csúszdás szállításnál emelni, hogy:

- nem csak szállításra, hanem szintkülönbségek legyőzésére is felhasználható,

- lényegesen olcsóbb, mint a gravitációs görgőspálya.

Egy speciális csúszdát jelent a surrantó, amely tetszőleges kivitelben is készülhet, illetve az elosztó csősurrantó.

 Mindkét megoldás jelentős szintkülönbségek legyőzésére alkalmas. A teleszkópos surrantónál egymással ellentétes irányban dőlő csúszdák sorozata található. Az anyag az egyik csúszdáról az alatta levő másikra jelentős szabadeséssel kerül. Ez esetben gondosan kell megválasztani a szabadesési úthosszakat úgy, hogy lehetőleg az áru ne sérüljön. Ugyanakkor nagyobb esési magasságnál kevesebb csúszda szakaszt kell beépíteni, tehát olcsóbb lehet.

A csavarpályás csúszdák sajátosságai

A csavarpályás csúszdák jellemzője, hogy a gravitációs szállítást függőleges irányban oldják meg, vagyis energia befektetése nélkül lehet lefelé szállítani. A csavarpályás szállítás a pálya kialakításától függően alkalmas darabáruk (egységrakományok), apró darabáruk ill. ömlesztett anyag szállítására. Ez utóbbi esetben hasonló mozgástörvényű görbült felületű csavarpálya, ún. spirálcsúszda kerül kialakításra. A továbbiakban a csavarpályás szállítás 3 változatát és azoknak mozgástörvényeit, ill. ezekből levonható alkalmazástechnikai vonatkozásokat ismertetjük. A 14. ábra a csavarpályás szállítás elvi működését és erőjátékát mutatja.

 A csavarpályás csúszda főbb geometriai jellemzői:

· a csavarvonal középhengerének sugara (R vagy R0),

· a csavarvonal menetemelkedési szöge (α), ill. a középhengeren mért menetemelkedés (h),

· a szállítómagasság (H), vagyis a feladási és leadási pontok közötti szintkülönbség.

A pálya normál keresztmetszeti méreteit a szállított áru méretei, ill. a megoldási változat határozza meg. A 14. ábra a csavarvonal egy pontjában ábrázolja a csavarvonalra jellemző kísérő triéder három jellemző vektorát: érintővektort, normálvektort és binomiális vektort. A mozgástörvényeket az előzőekben definiált három vektor irányában felírt impulzustételekből lehet leszármaztatni.

A mozgásegyenletek alakját befolyásolják a csavarpályák kialakítási változatai. A 15. ábrában a csavarpályák három, gyakorlatban elterjedt változatát mutatjuk be.

A 15.a) ábrán a csúszó egységrakományok csúszó csavarpályán mozognak. A binormális erőket két párhuzamosan futó csavarpálya veszi fel, ezek két

, illetve

sugarú hengerből származtathatóak, ahol e az egységrakományok szélességi mérete. A centrifugális erő felvétele a binormális irányú támaszok felületétől d/2 távolságban levő támasz szolgál, amely az egységrakomány d magassági méretéből adódik ki, figyelembe véve a rakomány súlypontjának binormális irányú helyzetét. A 15.b) ábra abban tér el alapvetően a 15.a) ábrától, hogy a szállított egységrakomány nem csúszik, hanem a rászerelt görgők következtében gördül, így a mozgástörvénynél μ csúszósurlódási tényezőnél nagyságrendekkel kisebb μz gördülőellenállási tényező szerepel. Másrészt az egységrakományképző eszközre (konténerre) ráépített görgők peremesek, így a normálirányú erőt át tudja adni a binomiális erők felvételére szolgáló pályáknak. Így nincs szükség harmadik pályára. Ugyanakkor ezen pályák igénybevétele a fellépő vízszintes erők következtében kedvezőtlenebb. A 15.c) ábra az apró, ömlesztett alkatrészek szállítására ívelt profilú fenéklemezes, nyitott csatornát mutat. Egy alkatrész esetén szemléletesen bemutatható, hogy a csatornákban az alkatrészek helyzete függ a szállítási sebességtől. Nagyobb sebességnél kifelé, kisebbnél befelé rendeződnek az alkatrészek.

Vizsgáljuk meg a 15. ábra egyes változatainak a mozgástörvényeit. A tangenciális, binomiális és a normális vektorok irányában felírt impulzustételekből kiadódnak az egyes változatok mozgásegyenletei, mint differenciálegyenletek.

A 15.a) ábra esetére a differenciálegyenlet:

, (15)

ahol: v a mozgási sebesség a csavarpályán,

g a nehézségi gyorsulás,

α a csavarpálya menetemelkedési szöge,μ a csúszósúrlódási tényező.

A pálya görbületi sugara:

Ha a (15)-t megvizsgáljuk, akkor megállapíthatjuk, hogy a csavarpályás csúszdán való szállí

tásnál hasonlóan a gravitációs lejtőhöz a mozgásjellemzők nem függenek a szállított anyag, ill. áru súlyától (G).

Meghatározható a csavarpályás csúszdán kialakítható stacionér sebesség, ha a (15) egyenletnél a stacionér állapotnak megfelelően felhasználjuk, hogy:

(16)

Ekkor közönséges egyenlethez jutunk, amelyből a stacionér sebesség egyszerűen kifejezhető:

(17)

A (16) egyenletből több fontos következtetés vonható le:

· hasonlóan a gravitációs csúszdához, akkor lehetséges a szállítás, ha:

, vagyis ,

·

ellenben a síkcsúszdával csak egy stacionér sebesség adódik, amit a pálya geometriai adatai és a μ súrlódási tényező egyértelműen meghatároz,

· minél kisebb a μ súrlódási tényező, minél nagyobb a hengersugár (R) és a menetemelkedési szög (α), annál nagyobb a stacionér szállítási sebesség.

Arra a kérdésre, hogy mi történik, ha v0<vSa, ill. v0>vSa

kezdősebességgel adagoljuk a csavarcsúszdára a testet, a (15) differenciálegyenlet megoldása ad egyértelmű választ. A válasz a differenciálegyenlet megoldásának részletezésétől eltekintve:

· ha v0<vSa, vagyis a feladási sebesség kisebb, mint a stacionér sebesség, akkor va(t) függvénye:

, (18)

A va(t) függvényt a 16.a) ábra mutatja.

· ha v0>vSa, vagyis a feladási sebesség nagyobb, mint a stacionér sebesség, akkor va(t) függvénye:

. (19)

Az erre az esetre vonatkozó va(t) függvényt a 16.b) ábra mutatja.

Ha a 16. ábrán a szállítási sebességek alakulását vizsgáljuk, akkor megállapítható, hogy az áru meghatározott idő után v0<vSa esetén felgyorsul, v0>vSa esetén lelassul vSa sebességre. Ez az idő végtelen hosszú. Ugyanakkor ez számunkra nem ad elegendő információt. Számunkra az volna fontos, hogy adott p<1 (pl. p=0,9) mértékben mennyi idő alatt lehet a vSa-t elérni, és ez hogyan függ a csavarpályás szállítás jellemzőitől. Erre megoldást ad, hogy ha a 16. ábra va(t) függvényei t=0 időpontjához meghatározzuk az érintő egyenest, és kiszámítjuk, hogy ez az egyenes hol metszi a v=vSa egyenest.

Levezetések mellőzése nélkül az előzőek szerint értelmezett ún. időállandó:

. (20)

Vagyis (20) alapján annál a csavarpályánál közelíti meg elfogadható mértékben a vSa sebességet rövidebb idő alatt, amelynél kisebb a ρ görbületi sugár, nagyobb a μ súrlódási tényező, a stacionér sebesség és a kezdősebesség. Tehát, ha lassul a feladott áru (v0>vSa), akkor az időállandó kisebb. Ha a (20)-ból kiszámított τ időt behelyettesítjük, meghatározható, hogy τ idő alatt a sebesség hányad részét éri el a stacionér sebességnek, ill. meghatározható a δτ idő, amely alatt kialakul gyakorlatilag elfogadható módon a stacionér sebesség.

A 15.b) ábránál szereplő csavarpályának a levezetését mellőzve a (17)-hez hasonló összefüggés adódik a stacionér sebességre, csak a zárójelben a gördülő mozgás miatt μ helyett μz szerepel.

. (21)

Megállapítható, hogy v=0 kisebb menetemelkedési szögnél alakul ki, mert

,

továbbá vSb>vSa.

A 15.c) ábrában szereplő változatnál egy apró alkatrészre levezethető stacionér sebesség:

. (22)

Belátható, hogy vSc>vSb, mert a súrlódóerőt nem külön-külön erőkomponensként, hanem az ettől kisebb súrlódóerőt eredményező eredő erőként kezeljük. Azt is érdemes megjegyezni, hogy feladás során, ha gyorsul a test, akkor a helyzete változik: kifelé kerül, vagyis a β szög növekszik. Ha lassul, akkor befelé kerül, ekkor β csökken. Ha nem egy alkatrészt, hanem egy alkatrészhalmazt vizsgálunk, akkor a matematikai forma kissé módosul ugyan, de a mozgástörvény hasonlóan alakul, és ugyancsak hasonlókat mondhatunk el a csavarfelületű csúszdánál is.

A leírtakból egyértelműen következik, hogy τ időállandóból és H szintkülönbségből lehet a mozgás időszükségletét meghatározni és vizsgálni, hogy mikor lehet a mozgást állandó sebességűnek tekinteni. Az optimális megoldás, ha a feladás v0 sebessége közel azonos vSa-val. A súrlódási tényező változása azt is eredményezheti, hogy eltérő stacionér sebességek alakulnak ki az egymást követő áruknál. Ezért itt is vizsgálni kell az összeütközés elkerülésének feltételeit.

Helyreigazítás:

A fenti cikk 2005. augusztusi lapszámunkban megjelent részében technikai okok miatt néhány képlet hibásan jelent meg. Ezek helyesen:

  (8)

  (9)

  (10)

  (11)

  (15)

  (16)

, (17)

  (18)

  (19)

Hasonló hibák történtek az augusztusi számunk 52. oldalán található: „Kisteherbírású…” című cikkben is. A képletek helyesen:









Top 100 Best Websites Monitored by: InternetSeer - Web Site Monitoring

powered by Pointernet-DB Kft.

E-mail:pointernet@axelero.hu