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
Асептические упаковочные линии Tetra Pak серий A3 и E3 -- это высокоскоростные автоматизированные системы для розлива жидких пищевых продуктов (молоко, соки, напитки) в картонную упаковку форматов Tetra Brik Aseptic и Tetra Prisma Aseptic. Производительность достигает 24 000 упаковок в час для A3/Speed и 40 000 упаковок в час для E3/Speed Hyper (11 упаковок в секунду), что предъявляет исключительные требования к надежности и точности всех механических компонентов, включая подшипники.
Подшипниковые узлы упаковочных машин Tetra Pak работают в специфических условиях: непрерывный режим эксплуатации (многие тысячи часов между капитальными обслуживаниями), контакт или близость к зонам стерилизации (перекись водорода в A3, электронный пучок eBeam в E3), обязательное соответствие требованиям пищевой безопасности по применяемым смазочным материалам, а также необходимость поддержания асептических условий на протяжении всего производственного цикла.
Платформа A3 является основой линейки высокоскоростных асептических наполнителей Tetra Pak. Все модели построены на едином принципе: рулонный упаковочный материал разматывается, стерилизуется (ванна с перекисью водорода + УФ-лампа), формуется в трубу, заполняется продуктом и запечатывается поперечными швами в непрерывном движении с помощью цепного челюстного механизма (chain-based jaw system).
Самая высокоскоростная модель платформы A3. Производительность регулируется ступенчато: для порционных форматов (Tetra Brik Aseptic 125-250 мл, Tetra Prisma Aseptic) -- 16 000, 20 000 или 24 000 упаковок в час; для семейных форматов (Tetra Brik Aseptic 1000 мл) -- 9 000, 12 000 или 15 000 упаковок в час. Оснащена уникальным цепным приводом челюстного механизма, который формирует упаковки из картонной трубы в непрерывном движении. Автоматическая подача упаковочного материала и ленточного шва (strip) обеспечивает непрерывное производство без остановки. Интегрированная в линию iLine через платформу автоматизации.
Асептический наполнитель с расширенными возможностями переналадки между различными типами упаковки, формами, объемами и крышками. Процесс стерилизации аналогичен A3/Speed (FDA-зарегистрированный асептический процесс). Производительность -- от 5 000 до 8 000 упаковок в час в зависимости от формата и объема. Система QuickChange позволяет менять формат упаковки с одинаковым основанием за 15 минут, а Volume Conversion Kit (VCK) -- переходить на упаковки с иной формой дна за минимальное время.
Компактная модификация для небольших производственных площадок. В отличие от A3/Speed, оснащена сервоприводным челюстным механизмом (servo driven jaw system), обеспечивающим гибкость переналадки. Поддерживает более 20 различных порционных форматов через QuickChange и возможность перехода между стандартным и бумажным барьерным упаковочным материалом без механической перестройки. Асептическая система с глубокой ванной перекиси водорода.
Платформа E3 представляет следующее поколение асептических наполнителей Tetra Pak, использующих технологию стерилизации электронным пучком (eBeam) вместо перекиси водорода. Два излучателя eBeam стерилизуют внутреннюю и внешнюю поверхности упаковочного материала, обеспечивая эффективность стерилизации, эквивалентную перекисной системе.
Высокоскоростной наполнитель для упаковок Tetra Brik Aseptic 1000 Edge с производительностью до 15 000 упаковок в час. Оснащен системами WPAC (Web Position Active Control) и TPAC (Tube Position Active Control) для автоматической коррекции положения упаковочного материала, что повышает стабильность формования и качество швов.
Самая быстрая картонная упаковочная машина в мире -- до 40 000 упаковок в час (11 упаковок в секунду) для порционных форматов 125-250 мл. Челюстной механизм оснащен дополнительными формовочными станциями (количество зависит от объема упаковки) и экстрактором упаковок. Система динамического наддува (Dynamic Pressurization System) обеспечивает постоянное давление воздуха в асептической камере и регулирует давление внутри картонной трубы, что является ключевым фактором правильного формования упаковок на высокой скорости. Магнитная система позиционирования использует магнитную краску на упаковочном материале для автоматической коррекции положения.
Цепной челюстной механизм -- центральный узел машин Tetra Pak серий A3 и E3, обеспечивающий непрерывное формование, наполнение и поперечное запечатывание упаковок. Механизм состоит из двух параллельных цепных контуров, несущих парные челюсти (jaws), которые при сведении обжимают картонную трубу с продуктом, формируют поперечный шов и разделяют упаковки.
Каждое звено цепи челюстного механизма содержит подшипники качения, обеспечивающие плавное перемещение цепи по направляющим. При скорости 24 000 упаковок в час (A3/Speed) или 40 000 упаковок в час (E3/Speed Hyper) цепь совершает сотни циклов в минуту. Типичное решение -- компактные радиальные шариковые подшипники серии 6000 (6000, 6001, 6002 и т.д. по ISO 15) в миниатюрных и малых типоразмерах, выполненные из нержавеющей стали (AISI 440C или аналоги). Нержавеющее исполнение необходимо для коррозионной стойкости в условиях регулярной мокрой мойки (CIP -- Cleaning In Place) и воздействия моющих/дезинфицирующих растворов.
Игольчатые роликовые подшипники широко применяются в узлах качания и поворота челюстей благодаря компактности при высокой радиальной грузоподъемности. Игольчатые подшипники INA и KOYO с тонкостенными наружными кольцами обеспечивают минимальные радиальные габариты при значительных нагрузках. В узлах челюстей, совершающих возвратно-качательные движения малой амплитуды, игольчатые подшипники работают в режиме осциллирующей нагрузки, что предъявляет специальные требования к смазке (предотвращение фреттинг-коррозии).
Процесс формования упаковки в машинах Tetra Pak включает несколько этапов: разматывание рулона, продольное формование картонного полотна в трубу, продольное запечатывание (LS -- Longitudinal Seal) и финальное складывание (final folding). На каждом этапе применяются формовочные ролики и направляющие, содержащие подшипники.
Система разматывания упаковочного материала с рулона включает натяжные и направляющие ролики. Подшипники этих роликов должны обеспечивать плавное вращение с минимальным трением, чтобы не создавать неравномерного натяжения полотна. Применяются радиальные шариковые подшипники серий 6000-6200 в исполнении из нержавеющей стали с заполнением пищевой смазкой. Для точного управления натяжением полотна в системах WPAC (E3) используются прецизионные подшипники с минимальным радиальным зазором.
Формование картонного полотна в трубу происходит при прохождении материала через серию формовочных колец и роликов. Подшипники формовочных роликов работают при относительно невысоких нагрузках, но при высокой скорости протяжки материала и требуют минимального люфта для обеспечения точной геометрии трубы. Нержавеющие радиальные шариковые подшипники с уплотнениями (2RS) обеспечивают защиту от попадания влаги при мойке.
Узел финального складывания в E3/Speed Hyper содержит синхронизатор и дискэйджер (discharger), обеспечивающие непрерывный контакт с упаковкой от момента входа до выхода на конвейер. Подшипники направляющих роликов этого узла работают при высоких скоростях (11 упаковок в секунду) и требуют повышенной точности и минимального трения.
Поперечное запечатывание (Transversal Seal, TS) является наиболее нагруженным циклическим процессом в упаковочной машине. Челюсти сводятся, обжимают картонную трубу с продуктом, нагревают зону шва индукционными элементами и разводятся -- и этот цикл повторяется для каждой упаковки.
Механизм сведения/разведения запечатывающих челюстей содержит подшипники, работающие в режиме циклических возвратно-поступательных нагрузок. Игольчатые роликовые подшипники и комбинированные подшипники (радиально-упорные) обеспечивают компактность узла при восприятии значительных усилий обжатия. При скорости 40 000 упаковок в час (E3/Speed Hyper) каждая пара челюстей совершает десятки циклов в минуту, что соответствует сотням тысяч циклов нагружения за смену.
Перемещение челюстей по заданной траектории обеспечивается кулачковыми направляющими, по которым катятся ролики-толкатели. Подшипники роликов-толкателей работают при высоких контактных нагрузках и скоростях. Типичное решение -- комбинированные роликовые опоры (NUKR, NATR по обозначениям INA/Schaeffler) или игольчатые подшипники с толстостенным наружным кольцом, специально разработанные для кулачковых механизмов.
После формования, наполнения и запечатывания упаковки поступают на конвейерные системы для транспортировки к последующему оборудованию (аппликатор крышек, аппликатор трубочек, групповая упаковка). Конвейерная система является неотъемлемой частью линии iLine.
Конвейерные ролики оснащаются радиальными шариковыми подшипниками серий 6000-6200 в нержавеющем или защищенном от коррозии исполнении. При скорости до 40 000 упаковок в час частота вращения конвейерных роликов достигает значительных величин, требующих подшипников с низким моментом трения и надежными уплотнениями для защиты от влаги и моющих растворов.
Сервоприводы и редукторы привода цепного челюстного механизма, конвейеров и систем подачи материала содержат конические роликовые однорядные и двухрядные подшипники для восприятия комбинированных радиально-осевых нагрузок. Точность позиционирования привода критична для синхронизации процессов формования, наполнения и запечатывания, особенно в E3/Speed Hyper с его 11 упаковками в секунду.
Между наполнителем и последующим оборудованием устанавливается аккумулятор Helix (спиральный накопитель), который компенсирует кратковременные расхождения в скорости линии. Подшипники направляющих роликов аккумулятора работают при постоянных скоростях и умеренных нагрузках, но должны обеспечивать бесперебойную работу в течение длительного времени без обслуживания.
Упаковочные машины Tetra Pak эксплуатируются на предприятиях молочной, соковой и напиточной промышленности, где действуют строгие требования к пищевой безопасности. Подшипниковые узлы, расположенные в зоне возможного контакта с продуктом, подчиняются ряду регулятивных и технических требований.
Все подшипники в зоне контакта с продуктом должны быть смазаны материалами, сертифицированными по NSF H1 (National Sanitation Foundation, категория H1 -- допускается случайный контакт с пищевыми продуктами). Литиевые смазки для подшипников с пищевым допуском выпускаются ведущими производителями смазочных материалов (Klüber, Fuchs, Shell, Mobil и др.). Типичные характеристики: класс NLGI 2, диапазон рабочих температур от -30 до +130 градусов C, синтетическое базовое масло (PAO или силиконовое), загуститель на основе литиевого комплекса или алюминиевого комплекса.
В зонах прямого контакта с продуктом или моющими растворами применяются подшипники из нержавеющей стали AISI 440C (твердость после закалки HRC 58-60) или AISI 316 (повышенная коррозионная стойкость, но более низкая твердость). Для узлов с повышенными нагрузками, где нержавеющее исполнение экономически нецелесообразно, применяются подшипники из хромистой стали (100Cr6 / AISI 52100) с защитными покрытиями или в корпусах из нержавеющей стали.
Конструкция подшипниковых узлов должна соответствовать принципам гигиенического дизайна (Hygienic Design) по рекомендациям EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group): отсутствие застойных зон для скопления продукта и микроорганизмов, возможность эффективной мойки, минимальное количество горизонтальных поверхностей, гладкие поверхности с шероховатостью Ra не более 0,8 мкм в зоне контакта с продуктом.
Тип: радиальный шариковый однорядный, серия 6001 (12x28x8 мм). Материал: нержавеющая сталь AISI 440C (кольца и шарики). Уплотнения: двусторонние контактные (2RS) из FKM (фторкаучук) для стойкости к щелочным моющим растворам и перекиси водорода. Смазка: синтетическая, NSF H1, NLGI 2. Класс точности: P6 или P5 по ISO 492. Радиальный зазор: C3 (увеличенный) для компенсации температурных деформаций при мойке горячими растворами.
Системы Tetra Pak A3 и E3 оснащены интегрированным блоком мойки (CIP) и платформой мониторинга PLMS (Plant Management Lifecycle Support). Обслуживание подшипниковых узлов вписывается в общий регламент технического обслуживания линии.
Подшипники с заводской заправкой пищевой смазкой (sealed for life) в формовочных роликах и конвейерных системах, как правило, не требуют пополнения смазки в течение всего срока службы (замена подшипника целиком при износе). Подшипники челюстного механизма, работающие при высоких циклических нагрузках, могут требовать периодического пополнения смазки или замены в рамках планового ТО в соответствии с регламентом производителя оборудования.
Платформа PLMS автоматически собирает данные о производственных параметрах: текущую производительность, количество простоев, причины остановок. Косвенными признаками износа подшипников служат: повышение тока приводных двигателей, рост вибрации отдельных узлов, ухудшение качества поперечных и продольных швов, повышение температуры подшипниковых корпусов. Современные линии могут быть дополнительно оснащены датчиками вибрации для предиктивного обслуживания.
Процедура CIP включает промывку щелочными и кислотными растворами при температурах 70-85 градусов C. Подшипники, расположенные в зоне мойки, подвергаются циклическому воздействию: нагрев до 80-85 градусов C, контакт с щелочью (NaOH 1-2%), контакт с кислотой (HNO3 0,5-1%), промывка водой. Это предъявляет повышенные требования к коррозионной стойкости материала подшипника, уплотнений (FKM/Viton предпочтительнее NBR) и смазочного материала.
В цепном челюстном механизме применяются компактные радиальные шариковые подшипники серии 6000 из нержавеющей стали для звеньев цепи, а также игольчатые роликовые подшипники для осей поворота челюстей. Все подшипники смазаны пищевой смазкой NSF H1 и рассчитаны на работу в условиях регулярной мойки CIP.
Нержавеющие подшипники (AISI 440C) необходимы из-за регулярной мокрой мойки (CIP) щелочными и кислотными растворами при температурах до 85 градусов C. Стандартные подшипники из хромистой стали 100Cr6 подвержены коррозии в таких условиях, что приводит к преждевременному выходу из строя и риску загрязнения продукта частицами коррозии.
NSF H1 -- категория смазочных материалов, допускающая случайный контакт с пищевыми продуктами (стандарт NSF/ANSI 116). Все подшипники в зонах возможного контакта с продуктом в упаковочных машинах Tetra Pak должны быть смазаны именно такими материалами. Это требование регулируется нормативами пищевой безопасности, в том числе системами HACCP и FDA.
Основное конструктивное различие -- система стерилизации: A3 использует перекись водорода + УФ, E3 -- электронный пучок (eBeam). В E3/Speed Hyper челюстной механизм оснащен дополнительными формовочными станциями и работает на скорости до 40 000 упаковок/час (против 24 000 у A3/Speed), что увеличивает циклические нагрузки на подшипники. Подшипники E3 дополнительно должны быть совместимы с eBeam-средой (отсутствие деградации смазки под воздействием электронного пучка в прилегающих зонах).
Сервоприводы и редукторы привода содержат конические роликовые подшипники (однорядные и двухрядные) для восприятия комбинированных радиально-осевых нагрузок, а также радиальные шариковые подшипники. Точность позиционирования привода критически важна для синхронизации формования, наполнения и запечатывания.
Периодичность замены определяется регламентом производителя и зависит от конкретного узла. Подшипники формовочных роликов с заводской заправкой (sealed for life) заменяются целиком при износе. Подшипники челюстного механизма, работающие при высоких циклических нагрузках, могут заменяться в рамках планового ТО. Система мониторинга PLMS помогает отслеживать параметры работы и прогнозировать необходимость замены.
Для подшипников, подвергающихся мойке CIP, рекомендуются двусторонние контактные уплотнения (2RS) из фторкаучука (FKM/Viton). FKM обладает значительно лучшей стойкостью к щелочным растворам (NaOH), кислотам (HNO3), перекиси водорода и высоким температурам (до 200 градусов C) по сравнению с нитрильной резиной (NBR).
Подшипники от ведущих мировых производителей (SKF, FAG/Schaeffler, NSK, INA, NTN, KOYO, NACHI) выпускаются по единым стандартам ISO и являются взаимозаменяемыми по присоединительным размерам. Однако необходимо строго соблюдать требования к материалу (нержавеющая сталь для зон контакта с продуктом), типу уплотнений (FKM), классу точности, радиальному зазору и смазочному материалу (NSF H1). Несоответствие любого из этих параметров может привести к нарушению пищевой безопасности или преждевременному выходу из строя.
EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) -- организация, разрабатывающая рекомендации по гигиеническому проектированию пищевого оборудования. Рекомендации EHEDG определяют требования к конструкции узлов: отсутствие застойных зон, возможность эффективной мойки, гладкие поверхности (Ra не более 0,8 мкм). Подшипниковые узлы в упаковочных машинах должны быть спроектированы в соответствии с этими принципами.
Для подшипников, подвергающихся нагреву при мойке CIP (до 85 градусов C), рекомендуется увеличенный радиальный зазор C3. Это компенсирует температурное расширение колец и предотвращает заклинивание подшипника при нагреве. Для прецизионных узлов (формовочные ролики, направляющие WPAC/TPAC в E3) применяется нормальный (CN) или уменьшенный зазор для минимизации люфта.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Представленные сведения основаны на открытых технических источниках и справочной литературе. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации из данной статьи при проектировании, выборе комплектующих, монтаже, эксплуатации или ремонте упаковочного оборудования. При выборе и замене подшипников в упаковочных машинах Tetra Pak необходимо руководствоваться актуальной документацией производителя оборудования, требованиями пищевой безопасности и рекомендациями квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.