Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
Ищете специалиста или подрядчика? Попробуйте биржу INNER →
Уже доступен
Упаковочные автоматы для пищевой продукции -- сложные механические системы, работающие с высокой цикличностью (до 100 и более пакетов в минуту) в условиях повышенных гигиенических требований. Подшипники в таких машинах обеспечивают работу кулачковых механизмов формирования пакетов, запечатывающих губок (при температуре до 200 градусов C), конвейерных систем транспортировки продукта и протяжки плёнки. Отказ любого подшипникового узла ведёт к остановке линии, браку упаковки и потерям продукции.
Особенность подшипников для пищевых упаковочных машин -- необходимость соответствия гигиеническим стандартам: применение нержавеющих сталей, пищевых смазок (класс NSF H1), коррозионностойких уплотнений и конструкций, допускающих мойку оборудования. Стандарты проектирования таких машин определяются EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group) и требованиями FDA 21 CFR.
В данной статье рассмотрены типы подшипников, направляющих, муфт и приводных элементов, применяемых в упаковочных автоматах ведущих мировых производителей: Syntegon Technology (ранее Bosch Packaging Technology), SIG Combibloc, Ilapak, Ulma и PFM.
Syntegon -- один из крупнейших мировых производителей упаковочного оборудования для пищевой и фармацевтической промышленности, со штаб-квартирой в Вайблингене (Германия). Серия вертикальных упаковочных машин SVE включает модели непрерывного движения: SVE 2520 DZ и SVE 3220 DZ (формирование пакетов Doy-Zip со скоростью до 100 пакетов/мин), SVE 2520 WR и SVE 3620 WR (широкий диапазон форматов, ширина пакета до 250 и 360 мм соответственно), SVE 1820 MR (двухтрубная машина для максимальной производительности на единицу площади), а также SVE 2520 LR и SVE 3620 LR -- базовые машины непрерывного движения. Машины серии SVE оснащены сервоприводами, системой запечатывания с усилием до 8 кН и конструкцией из нержавеющей стали, обеспечивающей лёгкую очистку.
SIG (Швейцария) -- ведущий производитель асептических картонных упаковочных систем. Линия машин CFA (Combibloc Filling Aseptic) включает модели CFA 112, CFA 209, CFA 310, CFA 405, CFA 507, CFA 606, CFA 712 и CFA 724 с производительностью до 24 000 упаковок в час (модель CFA 724). Машины SIG CFA формируют картонную упаковку из плоских рукавных заготовок (sleeves), выполняют асептическое наполнение в стерильной камере и ультразвуковую запечатку выше уровня наполнения. Кулачковые механизмы обеспечивают синхронное раскрытие рукава, формирование дна и верха картона, подачу и запечатывание крышек.
Ilapak (Швейцария/Италия), Ulma Packaging (Испания) и PFM (Италия) -- производители горизонтальных (flow-pack) и вертикальных упаковочных машин. Их оборудование работает с плёночными материалами и использует аналогичные принципы кулачковых механизмов, запечатывающих валов и конвейерных систем. Конструктивные решения подшипниковых узлов этих машин во многом аналогичны решениям Syntegon, с учётом специфики горизонтальной компоновки (flow-wrap) или вертикальной (VFFS).
Кулачковые механизмы -- основа привода большинства упаковочных автоматов. Они обеспечивают точное преобразование непрерывного вращения главного вала в сложные циклические движения: смыкание/размыкание запечатывающих губок, перемещение формирующих плечиков, подачу и отрезку плёнки, открытие и закрытие картонных заготовок. В машинах непрерывного движения (Syntegon SVE серии WR, DZ, LR) кулачковые механизмы работают без остановки на протяжении всего рабочего цикла, что предъявляет высокие требования к ресурсу подшипников.
Основные типы подшипников, применяемых в кулачковых механизмах упаковочных машин:
Кулачковые следящие ролики в упаковочных автоматах работают при частотах вращения главного вала 200...600 об/мин (зависит от производительности машины), воспринимают циклические ударные нагрузки и подвержены износу наружного кольца по профилю кулачка. Типичный ресурс кулачковых следящих роликов зависит от нагрузки, скорости и качества смазки, и составляет, как правило, несколько тысяч рабочих часов. Основные причины преждевременного выхода из строя: недостаточная смазка, перекос ролика относительно кулачка, попадание частиц продукта (сахарная пыль, крошка) в подшипник. Применение кулачковых роликов с массивным наружным кольцом (heavy-duty outer ring) и игольчатым сепаратором повышает несущую способность и устойчивость к ударным нагрузкам.
Запечатывающие губки (sealing jaws) -- один из наиболее нагруженных и термически нагруженных узлов упаковочного автомата. В вертикальных машинах (Syntegon SVE) горизонтальные запечатывающие губки смыкаются для одновременного формирования верхнего шва одного пакета и нижнего шва следующего, создавая усилие запечатки до 8 кН. В машинах непрерывного движения губки перемещаются вместе с плёнкой по траектории "box motion" (прямоугольное движение) или по ротационной схеме.
Температура нагревательных элементов запечатывающих губок составляет 100...250 градусов C в зависимости от типа плёнки (PE, PP, ламинат, моно-материал). Подшипники осей вращения и направляющих механизма смыкания работают в непосредственной близости от нагревателей, что требует применения термостойких смазок и подшипников с увеличенными рабочими зазорами.
Для осей запечатывающих валов ротационного типа применяются радиально-упорные подшипники (конические роликовые или шариковые), воспринимающие одновременно радиальные нагрузки от усилия запечатки и осевые нагрузки от теплового расширения валов. Для механизмов box-motion применяются комбинации радиальных шариковых подшипников и линейных направляющих.
Подшипники запечатывающих узлов должны работать при повышенных температурах (80...150 градусов C на корпусе подшипника). Применяются подшипники с увеличенным радиальным зазором (группа C3 или C4 по ISO 5753) и термостойкие смазки на основе перфторполиэфиров (PFPE) или полимочевины с рабочей температурой до 200...250 градусов C.
Температура: рабочая температура корпуса подшипника 80...150 градусов C, кратковременно до 180 градусов C.
Смазка: термостойкая, класс NSF H1 для пищевого контакта, рабочий диапазон до 200...250 градусов C.
Зазор: увеличенный (C3/C4) для компенсации теплового расширения колец.
Нагрузка: циклическая, с усилием запечатки до 8 кН (для SVE серии).
Частота: до 100 циклов смыкания в минуту при непрерывном движении.
Конвейерные системы упаковочных линий транспортируют продукт к загрузочному устройству, готовые пакеты -- к групповой упаковке, картонным машинам и паллетайзерам. Подшипники приводных и натяжных валов конвейеров -- радиальные шариковые закрытого типа (серии 6200...6300), как правило, из нержавеющей стали AISI 440C для обеспечения коррозионной стойкости при мойке оборудования.
В зонах прямого контакта с пищевым продуктом (загрузочные воронки, дозаторы, шнеки) применяются подшипники с уплотнениями из пищевого эластомера (FKM, HNBR) и смазкой класса NSF H1. Конструкция конвейерных рам из нержавеющей стали (AISI 304 или 316) обеспечивает стойкость к воздействию моющих растворов (щелочных и кислотных) при CIP/COP-мойке.
В подшипниковых узлах конвейеров машин SIG CFA, работающих с асептическим продуктом, дополнительно применяются лабиринтные уплотнения, исключающие проникновение стерилизующего агента (перекись водорода H2O2) к подшипнику.
В упаковочных автоматах с сервоприводами (Syntegon SVE серий DZ, WR, MR) запечатывающие губки, формирующие плечики и отрезные ножи перемещаются по линейным направляющим с шариковыми или роликовыми каретками. Эти направляющие обеспечивают точное прямолинейное перемещение при высоких ускорениях (до 10...20 м/с2) и частых реверсах.
Для пищевых упаковочных машин применяются роликовые рельсы Bosch Rexroth и роликовые каретки, а также исполнения из нержавеющей стали: рельсы из нержавеющей стали Bosch Rexroth и каретки из нержавеющей стали. Нержавеющее исполнение необходимо для зон, подвергающихся регулярной мойке.
Для механизмов протяжки плёнки и перемещения формирующих труб применяются линейные подшипники Bosch Rexroth серий R0600 и R0602, перемещающиеся по прецизионным валам. Линейные подшипники обеспечивают лёгкое, безлюфтовое перемещение при компактных размерах узла.
Предохранительные муфты (фрикционные или шариковые) устанавливаются в приводных цепях упаковочных автоматов для защиты механизмов от перегрузки при заклинивании плёнки, попадании постороннего предмета или блокировке формирующих элементов. При превышении настроенного момента муфта проскальзывает, предотвращая поломку кулачков, шестерён и подшипников. Типичный момент срабатывания настраивается в диапазоне 5...50 Нм в зависимости от размера машины.
Обгонные муфты (муфты свободного хода) применяются в механизмах протяжки плёнки и подачи упаковочного материала. Они обеспечивают передачу крутящего момента только в одном направлении вращения, предотвращая обратный ход плёнки при работе дозатора или при переходе между циклами запечатки. В машинах непрерывного движения обгонные муфты синхронизируют работу протяжных роликов с циклом запечатывающих губок.
В зонах прямого и косвенного контакта с пищевым продуктом применяются подшипники из нержавеющей стали AISI 440C (мартенситная, закаливаемая, HRC 58-62) или AISI 316 (аустенитная, для агрессивных моющих сред). Нержавеющие подшипники серий SS 6200, SS 6300 обеспечивают коррозионную стойкость при регулярной мойке с применением щелочных (pH 10-12) и кислотных (pH 2-4) моющих средств.
Все подшипники в зонах пищевого контакта должны быть заполнены смазкой, сертифицированной по NSF H1 (допущена к случайному контакту с пищевыми продуктами). Типичные пищевые смазки: на основе силиконового масла (для широкого температурного диапазона), перфторполиэфирные PFPE (для высоких температур запечатывающих узлов), полимочевинные (универсальные). Недопустимо использование смазок на основе минеральных масел в зонах контакта с продуктом.
Подшипники для пищевого оборудования оснащаются контактными уплотнениями из фторкаучука (FKM/Viton) или гидрированного нитрилбутадиенового каучука (HNBR), стойких к моющим растворам, пару и температурам до 200 градусов C. Лабиринтные уплотнения применяются в узлах, требующих минимального момента сопротивления (приводные валы, шпиндели дозаторов).
Регламенты технического обслуживания упаковочных автоматов устанавливаются производителем оборудования и зависят от интенсивности эксплуатации. Типичные интервалы обслуживания: смазка кулачковых следящих роликов -- каждые 500...1000 рабочих часов (или по индикатору централизованной системы смазки), контроль зазоров в запечатывающих механизмах -- еженедельно, замена подшипников конвейеров -- по фактическому состоянию (контроль вибрации и шума).
Основные признаки износа подшипников в упаковочных автоматах: неравномерное качество запечатки (волнистость шва, непропечатка), повышенный шум при работе кулачковых механизмов, увеличение люфта в запечатывающих губках (контролируется при помощи индикатора часового типа), повышенный нагрев корпусов подшипников, снижение точности позиционирования плёнки (смещение печатных меток).
Упаковочные автоматы для пищевой продукции подвергаются регулярной мойке (CIP -- Clean-in-Place или COP -- Clean-out-of-Place). При мойке под давлением (до 30 бар) необходимо защищать подшипниковые узлы от прямого попадания воды в зону подшипника. Применение закрытых подшипников (2RS) с уплотнениями из FKM и нержавеющих корпусов -- обязательное условие для зон мойки.
Для ремонта и обслуживания упаковочных автоматов Syntegon, SIG, Ilapak, Ulma и PFM доступны следующие комплектующие:
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.