Xích con lăn trong máy đóng gói

Cấu tạo của một mắt xích

Xích con lăn tiêu chuẩn bao gồm các tấm liên kết trong và ngoài xen kẽ, các con lăn thép, bạc lót và các chốt nối. Tấm liên kết trong giữ bạc lót, xung quanh đó con lăn quay tự do. Tấm liên kết ngoài được ép chặt vào các đầu chốt, kẹp chặt cụm lắp ráp. Khi xích ăn khớp với răng đĩa xích, con lăn lăn dọc theo biên dạng răng thay vì trượt - chuyển động lăn này làm giảm đáng kể ma sát và nhiệt, đó là lý do tại sao một xích con lăn được bảo dưỡng tốt đạt được hiệu suất truyền động từ 98% đến 99% dưới tải định mức. Trong máy móc đóng gói, hiệu suất này rất quan trọng vì động cơ truyền động thường được chọn kích thước gần mức tối thiểu để duy trì xếp hạng tuân thủ năng lượng theo khung Danh sách Công nghệ Năng lượng (ETL) của Vương quốc Anh. Mỗi tổn thất hiệu suất không cần thiết đều trực tiếp dẫn đến động cơ quá nóng và ngắt biến tần sớm trong các đợt sản xuất cao điểm.

Hình học khớp nối và độ chính xác lập chỉ mục

Độ chính xác bước xích quyết định mọi thứ. Bước xích — khoảng cách tâm giữa các lỗ chốt liền kề — phải khớp với bước răng của đĩa xích với dung sai được đo bằng phần trăm milimét. Trong thiết bị đóng gói xử lý các bao bì định dạng nhỏ như vỉ thuốc, gói nhỏ hoặc lon khí dung, sai số định vị lớn hơn 0,15 mm tại điểm ăn khớp của xích sẽ dẫn đến vòi phun bị lệch, vị trí nhãn bị lệch hoặc niêm phong không hoàn chỉnh. Tiêu chuẩn quốc tế ISO 606 quy định dung sai bước xích cho xích con lăn chính xác, và xích tuân thủ tiêu chuẩn này là thông số kỹ thuật tối thiểu được chấp nhận đối với hầu hết các thiết bị OEM đóng gói do Anh cung cấp. Xích được cung cấp với độ lệch bước lớn hơn giới hạn ISO 606 sẽ gây ra mài mòn đĩa xích dần dần, tạo ra hiện tượng dao động theo chu kỳ — sự thay đổi tốc độ theo chu kỳ vốn có trong bất kỳ hệ thống xích-đĩa xích nào — và làm tăng tốc độ rung khiến các cảm biến và công tắc tiệm cận bị lỏng trên các dây chuyền chiết rót tốc độ cao.

Cơ học truyền động ở tốc độ cao

Tải trọng làm việc định mức của xích con lăn là kết quả của ba đặc tính vật liệu giao nhau: độ bền kéo của các mắt xích, độ bền cắt của các chốt và khả năng chống mỏi của các lỗ trên tấm xích dưới tải trọng chu kỳ. Ở tốc độ máy đóng gói — nơi vận tốc tuyến tính của xích thường từ 1,2 m/s đến 4 m/s — tải trọng mỏi chứ không phải tải trọng kéo tĩnh quyết định tuổi thọ của xích. Mỗi mắt xích trải qua một chu kỳ căng-giãn mỗi khi nó quấn quanh một bánh răng. Ở vận tốc tuyến tính 4 m/s trên xích #40 với bánh răng dẫn động 80 răng, mỗi mắt xích hoàn thành hơn 12.000 chu kỳ tải mỗi giờ. Trong hoạt động ba ca, bảy ngày một tuần tại một trung tâm hậu cần ở Coventry hoặc một nhà máy bánh kẹo ở Leeds, một sợi xích kém chất lượng sẽ đạt đến giới hạn mỏi của nó trong vòng vài tuần thay vì 18 đến 24 tháng mà một sợi xích chính xác được chỉ định đúng và bôi trơn đúng cách nên có.

Xích cường độ cao dành cho máy móc hạng nặng

Đối với các dây chuyền đóng gói xử lý các thùng chứa nặng, băng tải nhiều làn hoặc hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao, xích con lăn tiêu chuẩn đạt đến giới hạn tải trọng làm việc trong điều kiện hàng ngày. Các biến thể cường độ cao — được thiết kế với các tấm mắt xích được xử lý bằng phương pháp bắn bi, các chốt được tôi cứng toàn bộ và các bạc lót được thấm cacbon — mang lại khả năng chống mỏi cao hơn đáng kể mà không làm tăng bước xích hoặc kích thước bên ngoài. Điều này rất quan trọng trong các trường hợp nâng cấp khi khung máy và tâm bánh răng đã được cố định.

Việc lựa chọn vật liệu cho xích con lăn dùng trong máy móc đóng gói khác biệt đáng kể so với xích dùng trong nông nghiệp hoặc băng tải. Trong ngành đóng gói, ba loại vật liệu xích khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào khu vực cụ thể của máy, khoảng cách đến sản phẩm và chế độ làm sạch được áp dụng. Hợp kim thép cacbon thuộc nhóm 40Cr và 45Mn2 vẫn là tiêu chuẩn cho các khu vực không tiếp xúc. Các hợp kim này, thường được tôi và ram đến độ cứng lõi từ 38 đến 45 HRC sau khi cacbon hóa, cung cấp tuổi thọ mỏi và độ bền kéo cần thiết cho các hệ thống truyền động tốc độ cao. Các tấm liên kết được dập từ tấm thép, được đột lỗ theo dung sai kích thước ISO 606, và sau đó được kiểm tra độ cứng riêng lẻ trước khi lắp ráp - một bước kiểm tra chất lượng giúp phân biệt xích chính xác với sản phẩm thông thường và có liên quan trực tiếp đến quyết định của các nhà quản lý thu mua tại các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) đóng gói của Anh, những người cung cấp cho các nhà bán lẻ bao gồm Tesco, Sainsbury's và Marks & Spencer.

Thép không gỉ — chủ yếu là AISI 304 và AISI 316 — được chỉ định sử dụng ở những nơi thường xuyên thực hiện các quy trình rửa bằng nước nóng, hơi nước hoặc chất tẩy rửa kiềm. Loại thép 316, với hàm lượng molypden bổ sung, cung cấp khả năng chống ăn mòn rỗ vượt trội từ các chất khử trùng chứa clorua. Tại một nhà máy chế biến động vật có vỏ trên bờ biển Scotland hoặc dây chuyền sản xuất sữa ở Cheshire, sự ăn mòn xích do chu kỳ làm sạch hóa học hàng ngày sẽ phá hủy thép carbon tiêu chuẩn trong vòng vài tuần. Xích thép không gỉ với bước răng và tải trọng phá vỡ tương đương có giá thành cao hơn đáng kể so với thép carbon, nhưng tổng chi phí sở hữu — tính đến tần suất thay thế, chi phí nhân công bảo trì theo kế hoạch và chi phí thời gian ngừng sản xuất — luôn nghiêng về phía thép không gỉ trong vòng mười hai tháng. Loại vật liệu thứ ba và ngày càng được sử dụng rộng rãi là polyme kỹ thuật, được sử dụng trong các con lăn và đôi khi là toàn bộ các tấm liên kết ngoài của thiết kế xích lai cho các khu vực có mức độ ô nhiễm cực thấp trong môi trường đóng gói dược phẩm và thực phẩm chức năng.

Thép cacbon (40Cr / 45Mn2)

Độ bền kéo cao, khả năng chống mỏi tuyệt vời, tiết kiệm chi phí cho các khu vực truyền động không tiếp xúc với thực phẩm. Độ cứng lõi 38–45 HRC sau khi xử lý nhiệt.

Thép không gỉ (AISI 304 / 316)

Khả năng chống ăn mòn đối với các chất khử trùng chứa clorua, bắt buộc đối với các khu vực rửa sạch. Thép AISI 316 với Mo giúp bảo vệ chống ăn mòn rỗ do clorua trong môi trường chế biến sữa và hải sản.

Các thành phần polymer được thiết kế

Các con lăn bằng nylon, UHMWPE và Delrin giúp giảm tiếng ồn và loại bỏ nguy cơ nhiễm bẩn kim loại trong các dây chuyền sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng, nơi áp dụng các quy trình kiểm tra kim loại có thể phát hiện được.

Được niêm phong/tự bôi trơn, đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm

Các loại bạc lót được bịt kín bằng vòng chữ O và được nung kết, được nạp sẵn chất bôi trơn cấp thực phẩm NSF H1, giúp kéo dài khoảng thời gian bôi trơn lại từ vài ngày lên vài tháng, điều này rất quan trọng ở những khu vực khó tiếp cận để bảo trì.

Không giống như truyền động bằng dây đai, truyền động bằng xích con lăn truyền mô-men xoắn thông qua sự ăn khớp cơ học giữa các mắt xích và răng bánh răng. Không có cơ chế trượt phụ thuộc vào lực căng. Đặc tính truyền động tích cực này rất quan trọng trong các hoạt động đóng gói nhạy cảm về độ chính xác – định vị vòi bơm, vị trí dán nhãn và sự ăn khớp của thanh hàn đều phụ thuộc vào việc xích đạt đến vị trí góc chính xác vào đúng thời điểm trong chu kỳ máy. Sai lệch gây ra sản phẩm lỗi, và sản phẩm lỗi làm giảm hiệu quả sản xuất mà các nhà thầu đóng gói tại Anh có nghĩa vụ phải duy trì theo hợp đồng đối với khách hàng chuỗi cung ứng bán lẻ.

Hệ thống truyền động xích con lăn chính xác đạt hiệu suất truyền tải điện từ 98% đến 99% trên toàn dải tốc độ thiết kế khi điều kiện bôi trơn được duy trì. Điều này vượt trội so với hệ thống truyền động bằng dây đai chữ V với hiệu suất từ ​​93% đến 97% và dây đai phẳng có răng với hiệu suất từ ​​95% đến 97%. Trong một nhà máy đóng gói hoạt động theo ca 16 giờ mỗi ngày, việc tiết kiệm năng lượng tích lũy nhờ lựa chọn hệ thống truyền động xích con lăn được bôi trơn đúng cách thay vì hệ thống truyền động bằng dây đai có công suất định mức tương đương có thể được đo lường dựa trên tổng hóa đơn tiền điện của nhà máy — điều này ngày càng trở nên quan trọng đối với các nhà sản xuất tại Anh đang phải đối mặt với chi phí năng lượng công nghiệp tăng cao sau quá trình tái cấu trúc thị trường năng lượng sau năm 2022.

Dây chuyền con lăn có thể được rút ngắn hoặc kéo dài bằng cách thêm hoặc bớt các mắt xích riêng lẻ. Tính mô đun này có giá trị thực tiễn rất lớn trong môi trường đóng gói, nơi cấu hình máy móc thường xuyên thay đổi để phù hợp với các định dạng sản phẩm mới. Việc chuyển từ băng tải chai 750 ml sang dây chuyền túi 250 ml có thể yêu cầu rút ngắn các đoạn dây chuyền tại nhiều trạm. Một kỹ thuật viên bảo trì lành nghề có thể hoàn thành việc điều chỉnh dây chuyền trong quá trình thay đổi định dạng theo kế hoạch mà không cần dụng cụ chuyên dụng, duy trì thời gian chuyển đổi ngắn mà các nhà đóng gói theo hợp đồng tại Anh cần để đáp ứng các thỏa thuận cung ứng bán lẻ linh hoạt với nhiều SKU.

Xích con lăn thép carbon tiêu chuẩn hoạt động đáng tin cậy trong phạm vi nhiệt độ từ -20°C đến +150°C. Các biến thể bằng thép không gỉ mở rộng giới hạn trên lên đến hơn +200°C. Khả năng chịu nhiệt này bao phủ toàn bộ phạm vi hoạt động của môi trường đóng gói tại Anh — từ băng tải đường hầm đông lạnh nhanh trong các cơ sở thực phẩm đông lạnh ở Grimsby đến các dây chuyền đóng chai nóng hoạt động ở nhiệt độ sản phẩm 85°C trong các nhà máy đồ uống. Khả năng duy trì độ ổn định kích thước và tính toàn vẹn của màng bôi trơn trong phạm vi này mà không cần thay thế các bộ phận truyền động khác giúp đơn giản hóa việc thiết kế hệ thống truyền động cho các cơ sở đóng gói đa nhiệt độ.

NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP

Nhà sản xuất thực phẩm tiện lợi có trụ sở tại Sheffield · Sản xuất bữa ăn sẵn ướp lạnh · Dây chuyền MAP 7, 8 và 9

“Chúng tôi đã lựa chọn xích tự bôi trơn AISI 316 của Ever Power cho hệ thống truyền động trạm làm kín sau khi gặp sự cố liên tục với xích thép không gỉ tiêu chuẩn của nhà cung cấp trước đây. Sự khác biệt về hiệu suất chống ăn mòn nhờ việc vệ sinh bằng dung dịch natri hypoclorit hàng ngày là rất đáng kể — chúng tôi chưa từng gặp sự cố nào liên quan đến xích tại trạm đó trong suốt mười một tháng qua. Bộ chứng nhận vật liệu do Ever Power cung cấp đã đáp ứng yêu cầu về tài liệu BRCGS mà không cần thêm bất kỳ thủ tục giấy tờ nào khác.”

“Dây xích nối tùy chỉnh mà Ever Power sản xuất cho hệ thống cấp liệu băng tải chai của chúng tôi hoàn toàn khớp với bản vẽ ngay từ lần giao hàng đầu tiên. Cấu hình chốt mở rộng mà chúng tôi yêu cầu đòi hỏi dung sai rất cụ thể về độ nhô ra của chốt — báo cáo kiểm tra của Ever Power đã xác nhận rằng mỗi đơn vị đều nằm trong phạm vi 0,05 mm so với kích thước danh nghĩa. Đối với hoạt động kinh doanh OEM của chúng tôi, chuyên cung cấp máy móc chế biến đồ uống cho các nhà máy bia trên khắp vùng Midlands, mức độ tin cậy của chuỗi cung ứng này là bắt buộc — nó ảnh hưởng trực tiếp đến cam kết giao hàng của chúng tôi với khách hàng.”

“Dây chuyền đóng gói vỉ của chúng tôi hoạt động ba ca, và xích trên bộ truyền động định hình nhiệt là một phần cực kỳ quan trọng — nếu nó dừng lại, toàn bộ dây chuyền sẽ dừng lại. Sau khi chuyển sang sử dụng xích kín chính xác đạt tiêu chuẩn thực phẩm của Ever Power, chúng tôi đã kéo dài khoảng thời gian thay thế xích theo kế hoạch từ tám tuần lên sáu tháng dựa trên dữ liệu giám sát độ giãn dài. Tổng chi phí sở hữu rất rõ ràng. Đội ngũ kỹ thuật của Ever Power cũng rất hữu ích trong việc xác nhận khả năng tương thích với chất bôi trơn NSF H1 trong quá trình thẩm định thay đổi sản phẩm của chúng tôi — loại hỗ trợ ứng dụng như vậy rất hiếm từ một nhà cung cấp xích.”