Як насправді працює роликовий ланцюг у пакувальній машині
Анатомія ланки ланцюга
Стандартний роликовий ланцюг складається з чергуючих внутрішніх і зовнішніх ланкових пластин, сталевих роликів, втулок і з'єднувальних штифтів. Внутрішня ланкова пластина утримує втулку, навколо якої ролик вільно обертається. Зовнішня ланкова пластина запресована на кінці штифтів, затискаючи вузол. Коли ланцюг зачіпається із зубом зірочки, ролик котиться вздовж профілю зуба, а не ковзає — це кочення значно зменшує тертя та нагрівання, тому добре обслуговуваний роликовий ланцюг досягає коефіцієнта корисної дії передачі від 98% до 99% під номінальним навантаженням. У пакувальних машинах ця ефективність має гостре значення, оскільки приводні двигуни часто мають розмір, близький до мінімального, щоб підтримувати відповідність показників енергоспоживання згідно з британським переліком енергетичних технологій (ETL). Кожна непотрібна втрата ефективності безпосередньо призводить до перегріву двигуна та передчасних відключень інвертора під час пікових виробничих циклів.
Геометрія зачеплення та точність індексування
Точність кроку вирішує все. Крок ланцюга — відстань між центрами між сусідніми отворами для штифтів — повинен відповідати кроку зірочки з допусками, виміряними в сотих частках міліметра. У пакувальному обладнанні, що обробляє контейнери малого формату, такі як блістерні упаковки, саше або аерозольні балони, похибки індексації понад 0,15 мм у точці зчеплення ланцюга призводять до неправильного вирівнювання розливних сопел, перекошеного розміщення етикеток або неповних герметизацій. Міжнародний стандарт ISO 606 визначає допуски кроку для прецизійних роликових ланцюгів, і ланцюг, що відповідає цьому стандарту, є мінімально прийнятною специфікацією для більшості пакувального обладнання OEM, що постачається у Великій Британії. Ланцюги, що постачаються з відхиленнями кроку, що перевищують межі ISO 606, викликають поступовий знос зірочок, вносять хордову дію — циклічну зміну швидкості, властиву будь-якій системі ланцюг-зірочка — і прискорюють вібрацію, яка призводить до деренчання датчиків і датчиків наближення на високошвидкісних лініях розливу.
Механіка передачі потужності на швидкості
Номінальне робоче навантаження роликового ланцюга є результатом трьох взаємопов'язаних властивостей матеріалу: міцності на розтяг ланкових пластин, міцності на зсув штифтів та опору втомі перфорацій пластин при циклічному навантаженні. На швидкостях пакувальних машин, де лінійні швидкості ланцюга від 1,2 м/с до 4 м/с є поширеними, термін служби ланцюга визначає втомне навантаження, а не статичне розтягувальне навантаження. Кожна ланка ланцюга проходить цикл розтягування-релаксації щоразу, коли вона обмотується навколо зірочки. При лінійній швидкості 4 м/с на ланцюзі #40 з 80-зубовою ведучою зірочкою кожна ланка виконує понад 12 000 циклів навантаження на годину. Протягом тризмінної семиденної роботи в логістичному центрі в Ковентрі або на кондитерській фабриці в Лідсі нестандартний ланцюг досягає своєї межі втоми протягом тижнів, а не 18-24 місяців, як це має забезпечити правильно визначений, належним чином змащений прецизійний ланцюг.
Основні матеріали: що відрізняє ланцюг пакувального класу від ланцюга загального призначення
Вуглецева сталь (40Cr / 45Mn2)
Висока міцність на розрив, чудова стійкість до втоми, економічно ефективний для зон приводу, що не контактують з харчовими продуктами. Твердість серцевини 38–45 HRC після термічної обробки.
Нержавіюча сталь (AISI 304 / 316)
Корозійна стійкість до дезінфікуючих засобів, що містять хлориди, обов'язкова для зон миття. AISI 316 з Mo для захисту від точкової утворення хлоридів у молочних та морепродуктових виробництвах.
Компоненти з інженерних полімерів
Ролики з нейлону, надвисокомолекулярного поліетилену (UHMWPE) та делрину зменшують шум та усувають ризик забруднення металами на фармацевтичних та нутрицевтичних лініях, де застосовуються протоколи виявлення металів.
Герметичний / самозмащувальний харчовий клас
Варіанти втулок з ущільненням ущільнювальним кільцем та спеченими матеріалами, попередньо заправлені харчовим мастилом NSF H1, збільшують інтервали між змащуваннями з кількох днів до кількох місяців, що є критично важливим у зонах з обмеженим доступом для обслуговування.
Технічні параметри роликових ланцюгів
У наступній таблиці наведено основні технічні параметри для марок роликових ланцюгів, що зазвичай використовуються в пакувальних машинах у Великій Британії. Значення є орієнтовними для ланцюгів прецизійного класу, що відповідають стандарту ISO 606. Фактичні робочі навантаження слід розраховувати з відповідними коефіцієнтами експлуатації, що застосовуються згідно з рекомендаціями ISO 10823, враховуючи передаточне число приводу, кількість пасм ланцюга та тип змащення.
| Ланцюговий стандарт | Крок (мм) | Розривне навантаження (кН) | Максимальна швидкість (м/с) | Діаметр штифта (мм) | Діаметр ролика (мм) | Типовий матеріал | Застосування упаковки |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 04B / ANSI #25 | 6.00 | 3.5 | До 5,5 | 2.31 | 3.30 | SS 304 / CS | Індексація лінії міні-блістерів |
| 06B / ANSI #35 | 9.525 | 8.9 | До 4,5 | 3.28 | 6.35 | SS 316 / CS 40Cr | Головка для маркування / кришки |
| 08B / ANSI #40 | 12.70 | 17.8 | До 3,8 | 3.96 | 8.51 | CS 45Mn2 / SS 316 | Привід головного конвеєра |
| 10B / ANSI #50 | 15.875 | 22.2 | До 3,5 | 5.08 | 10.16 | CS 40Cr HT | Збирання / запаювання картонних коробок |
| 12B / ANSI #60 | 19.05 | 28.9 | До 3.2 | 5.72 | 11.91 | CS 45Mn2 / SS 304 | Конвеєр накопичення піддонів |
| 16B / ANSI #80 | 25.40 | 60.0 | До 2,8 | 8.28 | 15.88 | CS 40Cr / SS 316 | Подача/видача важкого навантаження |
CS = Вуглецева сталь · SS = Нержавіюча сталь · HT = Термооброблена · Значення згідно з класом точності ISO 606. Для остаточного вибору ланцюга необхідно застосовувати сервісні коефіцієнти згідно з ISO 10823.
Основні технічні переваги прецизійних роликових ланцюгів в упаковці
Сценарії промислового застосування в різних секторах упаковки у Великій Британії
Історія успіху клієнта: Виробник продуктів харчування з Шеффілда скорочує кількість збоїв у ланцюжку, 87%
ТЕМАТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ
Виробник напівфабрикатів із Шеффілда · Виробництво охолоджених готових страв · Лінія MAP 7, 8 та 9
Компанія Hartwell Foods Ltd, контрактний виробник охолоджених готових страв, розташована в промисловому районі Аттеркліфф у Шеффілді, експлуатує три паралельні лінії MAP (пакування в модифікованій атмосфері), які працюють 18 годин на день, п'ять днів на тиждень, виробляючи страви під власною торговою маркою для великих британських продуктових магазинів. У 2023 році команда технічного обслуговування зафіксувала 14 незапланованих зупинок, пов'язаних з ланцюгом, на трьох лініях протягом шестимісячного періоду, із загальними втратами виробництва приблизно 38 годин та витратами на заміну ланцюга від попереднього постачальника на загальну суму 6800 фунтів стерлінгів. Аналіз першопричин виявив два основні види несправностей: корозійне розтріскування пластин на несучій гілці головного конвеєра лінії 7 та втомне руйнування внутрішніх ланкових пластин на приводах станцій герметизації ліній 8 та 9 після скорочених інтервалів повторного змащування протягом тижнів пікового виробництва.
Команда інженерів звернулася до Ever Power з брифом щодо специфікації ланцюга, що охоплює три приводні станції на лінію з різним кроком, типом кріплення та вимогами до змащування. Технічна команда Ever Power переглянула розрахунки навантаження, робочі температури, концентрації хімікатів для промивання та обмеження доступу до змащування для кожної станції, а потім запропонувала прецизійний ланцюг з нержавіючої сталі AISI 316 зі спеченими самозмащувальними втулками для приводів станції герметизації та ланцюг з нержавіючої сталі AISI 316 з харчовим ущільненням O-кільцем для несучої ланки головного конвеєра. Були виготовлені спеціальні подовжені штифтові кріплення для з'єднання з існуючими скребками пластинчастого конвеєра без модифікації рами машини.
Після встановлення на всіх трьох лініях протягом планового щоквартального періоду технічного обслуговування, компанія Hartwell Foods контролювала продуктивність протягом наступних 12 місяців. Результати були значними: кількість незапланованих зупинок, пов'язаних з ланцюгами, зменшилася з 14 до лише 2 — обидва пов'язані з помилками оператора щодо пропусків змащування на одній станції — що становить скорочення на 87%. Самозмащувальний ланцюг на приводах станції герметизації працював протягом 14 тижнів без повторного змащування на лініях 8 та 9, що усунуло конфлікт графіків змащування, який сприяв втомним поломкам. Загальна вартість ланцюга та пов'язаного з ним технічного обслуговування протягом 12 місяців склала 4300 фунтів стерлінгів, що заощадило 2500 фунтів стерлінгів порівняно з витратами попереднього року, без урахування вартості відновлених виробничих годин.
Що британські інженери з упаковки кажуть про Ever Power
«Ми обрали самозмащувальний ланцюг Ever Power AISI 316 для приводу нашої герметизаційної станції після постійних несправностей стандартного ланцюга з нержавіючої сталі нашого попереднього постачальника. Різниця в стійкості до корозії завдяки нашому щоденному промиванню гіпохлоритом натрію була вражаючою — у нас не було зупинок, пов’язаних із ланцюгом, на цій станції протягом одинадцяти місяців. Наданий пакет сертифікації матеріалів задовольнив наші вимоги щодо документації BRCGS без будь-яких додаткових запитів на оформлення документів».
Джеймс Хартлі, керівник інженерного відділу
Виробник охолоджених продуктів MAP, Шеффілд, Велика Британія
«Спеціальний кріпильний ланцюг, виготовлений компанією Ever Power для подачі нашого пляшкового конвеєра, точно відповідав кресленню на момент першої поставки. Конфігурація з подовженим штифтом, яка нам була потрібна, означала дуже специфічний допуск на виступання штифта — звіт про перевірку Ever Power підтвердив, що кожен блок мав номінальне відхилення в межах 0,05 мм. Для нашого бізнесу OEM, який постачає обладнання для напоїв пивоварням по всьому Мідлендсу, такий рівень надійності ланцюга поставок не є необов'язковим — він безпосередньо впливає на наші власні зобов'язання щодо поставок перед клієнтами».
Рейчел Пембертон, директор із закупівель
OEM пакувального обладнання, Бірмінгем, Велика Британія
«Наші лінії блістерного пакування працюють у три зміни, а ланцюг на приводі термоформувального індексування є критичним шляхом — якщо він зупиняється, зупиняється вся лінія. Після переходу на герметичний прецизійний ланцюг харчового класу Ever Power ми продовжили запланований інтервал заміни ланцюга з восьми тижнів до шести місяців на основі даних моніторингу подовження. Аргумент щодо загальної вартості володіння був простим. Технічна команда Ever Power також допомогла підтвердити сумісність мастила NSF H1 під час процесу кваліфікації зміни продукту — така підтримка застосування рідко зустрічається у постачальника ланцюгів».
Девід Торнтон, керівник групи технічного обслуговування
Фармацевтична блістерна упаковка, Ноттінгем, Велика Британія