Принято различать три вида производительности: теоретическую, технологическую и фактическую. Все три вида производительности упаковочной техники, как и другие ее характеристики, можно рассматривать как действительные или ожидаемые, т. е. заложенные в проектной документации, либо как требуемые или нормативные. Поэтому в производственных условиях целесообразно выполнить анализ фактической производительности как эксплуатируемого, так и нового оборудования.

Мы проведем анализ производительности на примере вертикального фасовочно-упаковочного автомата ТПА-1200, предназначенного для упаковки сыпучих и мелкоштучных продуктов в термосворачиваемые полипропиленовые плоские или стоячие пакеты. 

Характеристики ТПА-1200

Наряду с автоматическим режимом работы, автомат характеризуется применением различных типов дозаторов, использованием пневматических приводов и пневмоавтоматики, наличием дополнительных опций. В конструкции автомата применен принцип сворачивания ленты упаковочного материала при помощи формующего воротника в рукав вокруг вертикальной трубы-тубуса. Формируемый рукав перемещается шаговым приводом вдоль трубы вниз. Во время остановки сначала продольными губками электронагревателя сваривается продольный шов рукава, а после следующего шага перемещения рукава сваривается нижний поперечный шов будущего пакета, и в рукав через формующую трубу поступает доза фасуемого продукта из дозатора. При последующих перемещениях рукава и его остановках производится сварка верхнего шва заполненного пакета и одновременно нижнего шва следующего пакета и отрезка заполненного пакета.

Лента материала, разматываясь с рулона, попадает на узел направляющих роликов, предназначенных для стабилизации движения пленки. Для обеспечения требуемого натяжения ленты разматывающее устройство снабжено тормозом. Регулирование работы пневмоприводов исполнительных механизмов осуществляется посредством одного пневмораспределителя.

Производительность фасовочно-упаковочного автомата определяется взаимодействием приводов рабочих органов и исполнительных механизмов:

1) прижима щек лентопротяжного механизма; 2) протяжки ленты; 3) горизонтальной (поперечной) сварки, формирования плоского дна и отрезания пакета; 4) вертикальной (продольной) сварки рукава пленки; 5) открывания дозатора; 6) датировщика.

Фасовочно-упаковочный автомат ТПА-1200 относится к машинам циклического действия. Рабочие органы и исполнительные механизмы совершают периодические движения с возвратом в исходное положение. Промежуток времени между двумя исходными положениями рабочего органа или его исполнительного механизма называется кинематическим циклом механизма Тк. Время между двумя исходными положениями рабочих органов автомата, за которое осуществляется выпуск одного готового изделия, называется рабочим циклом автомата Тр. В автомате ТПА-1200 рабочий цикл совпадает с его кинематическим циклом и состоит из двух тактов. Все перечисленные выше рабочие органы и исполнительные механизмы приводятся в действие пневматическими цилиндрами, работающими от одного пневмораспределителя.

При заполнении сжатым воздухом воздушной магистрали автомата перед началом его работы поршни всех цилиндров отжаты, кроме цилиндров прижимных щек, прижимающих пленку к формующей трубе. Это положение исполнительных механизмов является исходным. 

На два такта

После нажатия кнопки "Пуск" подготовленного к работе автомата его рабочие органы и исполнительные механизмы выполняют следующие операции (рисунок 1). Первый такт:

1. Цилиндры 2 отводят прижимы щек от трубы, освобождая пленку. 2. Цилиндр протяжки 1 поднимает щеки вверх. 3. Цилиндры 5, 6, 9, 10 прижимают друг к другу утюг горизонтальной сварки и подпружиненный нож, а также клинья гассета. Одновременно свариваются верхний и нижний горизонтальные швы, формируется клиньями плоского дна стоячий пакет, который отрезается подпружиненным ножом. 4. Цилиндр 4 прижимает утюг вертикальной сварки к трубе, и производится сварка вертикального шва. 5. Цилиндр 3 открывает дозатор, и происходит высыпание продукта через формирующую трубу в пакет. 6. Цилиндр датировщика (на рисунке не показан) прижимает датировщик к пленке.

Операции первого такта выполняются параллельно во время движения поршня цилиндра протяжки до верхнего положения - срабатывания верхнего датчика положения 8. Лимитирующей операцией этого такта является сварка вертикального и горизонтального швов.

Продолжительность операций первого такта устанавливается в зависимости от свойств, толщины свариваемой пленки, режимов сварки и регулируется средствами системы пневмоавтоматики. После срабатывания верхнего датчика 8 начинается второй такт. Второй такт:

1. Цилиндры 2 прижимают щеками пленку к формующей трубе. 2. Цилиндр протяжки 1 перемещает пленку вместе со щеками и цилиндрами 2 вниз. 3. Цилиндры 5, 6, 9, и 10 отводят утюг горизонтальной сварки, подпружиненный нож и клинья. 4. Цилиндр 4 отводит утюг вертикального шва. 5. Цилиндр 3 закрывает дозатор, производится заполнение его из бункера. 6. Цилиндр датировщика отводит его от пленки и прижимает к подушке с краской.

При перемещении поршня цилиндра протяжки вниз до нижнего датчика 7 (или при работе по фотометке до совпадения ее с прорезью фотоэлемента) заканчивается второй такт, и повторяется первый. 

Циклограммы

Согласование работы механизмов и рабочих органов, последовательность выполнения и продолжительность операций наглядно представляются циклограммой автомата. Циклограмма - это графическое изображение последовательности и соотношения интервалов рабочих, холостых ходов и остановок в пределах кинематического цикла.

Циклограмма представляет собой графическую зависимость перемещения рабочих органов от времени. Для построения линейной циклограммы автомата по оси абсцисс в определенном масштабе откладывается время рабочего цикла от 0 до "Тр". Отсчет времени ведется от начала рабочего хода ведущего звена исполнительного механизма, принимаемого за основной. Затем прямыми линиями изображаются перемещения и остановки рабочих органов. При этом линии, параллельные оси абсцисс, означают остановки, а наклонные - перемещения.

В зависимости от цели построения, циклограмма автомата может быть проектной, исполнительной или экспериментальной. Проектная циклограмма составляется конструктором на ранней стадии проектирования автомата и постоянно уточняется в процессе его создания. Исполнительная циклограмма является окончательным конструкторским документом, отражающим согласованную работу отдельных звеньев спроектированного и изготовляемого автомата. Это основное руководство для сборщиков и наладчиков.

Представленная примерная исполнительная циклограмма автомата ТПА-1200, построенная при фасовании сыпучих продуктов в сварные полипропиленовые пакеты с плоским дном.

Экспериментальная циклограмма снимается непосредственно с действующего автомата с целью анализа его работы. Для построения экспериментальной циклограммы результаты измерений интервалов времени перемещений и выстоев рабочих органов автомата удобно записывать в таблицу 1. Учитывая возможные погрешности измерений времени секундомером, необходимо каждое измерение выполнить в не менее чем трехкратной повторности.

По данным средних значений таблицы 1 строится экспериментальная циклограмма автомата.Производительность фасовочно-упаковочного автомата - это количество заполненных и запечатанных пакетов в единицу времени. В зависимости от выбора единиц времени и количества продукции производительность может выражаться в шт./мин, кг/ч и т. д.

Производительность фасовочно-упаковочных машин и аппаратов принято выражать в упак./мин или упак./ч. 

Виды производительности

Различают три вида производительности машин:

1) Теоретическую - П' 2) Технологическую - П'' 3) Фактическую - П.

Теоретическая производительность является основным показателем машины и для данной конструкции величиной вполне определенной. Она прямо пропорциональна числу Z рабочих циклов "Тр" в единицу времени: Если за цикл выдается "П" изделий, то:

Технологическая производительность - это максимально возможная производительность при условии отсутствия потерь на холостые ходы, т. е. непрерывного воздействия на обрабатываемое изделие, как это происходит в машинах непрерывно-поточного действия.

Фактической производительностью называется реальное количество кондиционной продукции, которое машина выдает в среднем в единицу времени за достаточно продолжительный период ее эксплуатации, включающий различные внецикловые потери времени и потери от брака.

Суммарные потери машинного времени за период эксплуатации Тэксп, например, за месяц или год, составляют: Где:

Торг - простой по организационным причинам; Тпто - потери, обусловленные планово-предупредительным обслуживанием и ремонтом машины; Тотк - простой из-за отказов машины; Тбр - потери времени из-за выпуска бракованной продукции.

Простой автомата по организационным причинам или так называемые "технологические перерывы в работе" связаны с необходимостью выполнения вспомогательных операций - подготовки к запуску машины, подбора температурного режима сварки и разогрева термосваривающих элементов, заправки автомата упаковочным материалом и фасуемым продуктом, переналадки автомата и т. д.

Потери, обусловленные планово-предупредительным обслуживанием и ремонтом, - это время, необходимое для ежесменной чистки, смазки и проверки машины, а также для плановых, профилактических остановок при техническом обслуживании и ремонте.

Коэффициент использования автомата за данный период эксплуатации: Где Тэф - время эффективной работы за рассматриваемый период эксплуатации. Фактическая производительность за этот период: Где П' - теоретическая производительность.