Методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з дисципліни “ Технологія пакування та зберігання пакованої продукції ”,

для підготовки бакалаврів за напрямком 6.050502 «Інженерна механіка» спеціальності 7(8).05050206 "Машини та технологія паковання"

Упор. Боровець В.М.,

Львів: Вид-во Нац. ун-ту "Львівська політехніка" Упорядники: В.М.Боровець, к.т.н., доцент;

Відповідальний за випуск О.В.Гаврильченко, к.т.н., доцент.

Рецензенти: к.т.н., доцент, П.С.Коруняк; к.т.н., доцент, Б.М.Савчин.

ВСТУП

Курс “Технологія пакування та зберігання пакованої продукції ” є важливим етапом підготовки бакалаврів за напрямом 6.050502 «Інженерна механіка» для спеціальності 7(8). 05050206 “Машини та технологія паковання“. Ціль викладання дисципліни «Технологія пакування та зберігання пакованої продукції» полягає у вивченні обладнання і технології виробництва упаковок, ознайомленні з основними методами та принципами побудови даних технологічних процесів, вивчення впливу технології та використовуваного обладнання на якість отриманої продукції, ознайомлення із основами розрахунку обладнання для виготовлення упаковок, оволодінні сумою знань, необхідних для вибору, проектування та експлуатації обладнання для виготовлення упаковок.

Вивчення курсу сприятиме оволодінню вмінню проектувати обладнання для виготовлення упаковок, уяві про місце та можливість застосування обладнання в технологічних системах пакувального виробництва, а також інших видах діяльності в різноманітних галузях народного господарства України.

Завдання курсу:

-ознайомлення з термінами і поняттями пакувальної справи, класифікація тари, основними функціями упаковки і маркування;

-вивчити бар'єрні та інші властивості пакувальних матеріалів і види споживчої тари для харчових продуктів;

-охарактеризувати пакувальні матеріали для транспортної тари, види транспортної тари; правила поводження з продукцією в тарі з різних матеріалів, правила звернення, зберігання, і повернення транспортної тари;

-ознайомлення з вимогами до упаковки маркетингу, з основами планування упаковки, з екологічними вимогами до упаковки.

Після вивчення курсу студент повинен знати:

•як обґрунтувати вибір пакувального матеріалу для виготовлення споживчих упаковок і транспортної тари;

•як обґрунтувати вибір типу обладнання для виготовлення споживчих упаковок і транспортної тари;

•різноманітність технологій та виробництв пакувальної промисловості;

•технологічні характеристики та регламентуючі параметри проектованого обладнання;

•конструктивні особливості основних вузлів машин для виготовлення упаковок.

Студенти повинні знати:

•основні технологічні процеси пакування продукції;

•закономірності вибору та застосування обладнання в технологічних процесах;

•методи зберігання пакованої продукції.

Підготовлений фахівець повинен вміти:

•обґрунтовувати вибір оптимальних технологій та тип обладнання для організації процесів пакування та зберігання різноманітних видів продукції, чи окремих матеріалів.

•складати та аналізувати компонувальні та конструктивні схеми машин.

•аналізувати процеси з точки погляду продуктивності та ефективності використання пакувальних машин.

•використовувати оптимальні способи зберігання пакованої продукції.

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Упакована продукція може зберігатися і транспортуватися як в нормальних атмосферних умовах, наприклад, в спеціально обладнаному складському або звичайному побутовому приміщенні, так і в незахищеному приміщенні або на вулиці у будь-яку пору року, в звичайному або агресивному середовищі. Окрім атмосферних дій упаковка і її вміст піддаються силовим разовим або циклічним навантаженням, що призводять до їх руйнування. Руйнування відбувається і під дією біологічних об'єктів.

У матеріалах упаковки (як заповненою, так і без вмісту) при її зберіганні і транспортуванні протікають процеси, що зумовлюють часткові або повні відмови, аж до настання граничного стану, при якому подальше використання упаковки, а іноді і її вмісту стає неможливим або недоцільним. Найбільш часті причини виникнення відмов наступні: руйнування і зниження міцності елементів конструкції упаковки із-за втомних явищ; зміна внутрішньої і поверхневої структури матеріалів в процесі стирання і зношування : деформація під дією ударних, статичних і динамічних навантажень; руйнування і ушкодження із-за старіння матеріалів. Найчастіше деформація упаковки настає внаслідок спільного впливу зовнішніх навантажень, фізичного зносу і дії хімічно і біологічно активних середовищ.

Термін служби упаковки і збереження упакованих об'єктів багато в чому визначаються не лише властивостями вмісту упаковки, але і властивостями матеріалів і конструкцією тари. Картонна, паперова або полімерна упаковка, як і будь-які інші об'єкти технічного виробництва, проходять стадії проектування, виготовлення і експлуатації. Для виробництва накладів упаковок необхідно проектувати і виготовляти макет упаковки і оригінал-макет для друкування на ній.

Тара і упаковка супроводжують продукт від етапу його проектування і виробництва до етапу споживання. Існує тісний зв'язок між технологією виготовлення упаковки, технологією затарювання, прийнятою системою розподілу продукції і витратами праці, часу, матеріальних засобів, що виникають при цьому. При розрахунку економічного ефекту від використання будь-якої таропакувальної системи разом з прямими витратами враховуються усі витрати у рамках сфери, що охоплюється логістикою. За оцінкою зарубіжних страхових компаній. 70% зареєстрованих збитків, пов'язаних з ушкодженням вантажів при зберіганні і транспортуванні, можна

уникнути, своєчасно вживши заходи по розробці досить надійної упаковки. При цьому передбачається, що механічні, біологічні і кліматичні дії на упакований продукт відомі.

На упаковану продукцію під час транспортування і зберігання впливає група чинників, основні показники яких можна прогнозувати в технічному завданні на проектування і виготовлення упаковки. До таких показників відносяться:

механічні характеристики, навантаження, діючі на упаковку зовні і зсередини (вага, розміри, чутливість);

вид транспорту;

кліматичні умови транспортування і складування;

вживані навантажувально-розвантажувальне устаткування і складська техніка;

зовнішній захист готової продукції;

правила зберігання і транспортування.

Перераховані чинники можуть чинити вплив на витрати, пов'язані з

проектуванням і виготовленням упаковки. Взагалі прийнято вважати, що розподіл витрат в системі логістики наступний: виготовлення упаковки і упаковка — 40%, обробка замовлень у рамках складського господарства20%, транспортування— 25%, управління запасами товарів— 15%.

1. ЦІЛІ І ЗАВДАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Метою контрольної роботи по курсу «Технологія пакування та зберігання пакованої продукції» є систематизація і закріплення теоретичних знань, ознайомлення з існуючими технологіями виробництва різних типів упаковки, розвиток розрахунково-графічних навичок і уміння технічно грамотно виконувати вибір оптимального варіанта.

Завданнями контрольної роботи є:

підбір видів, оцінка переваг і недоліків вибраного матеріалу;

визначення фізико - механічних властивостей;

підбір відповідної технології для виготовлення вибраного виду тари;

опис технологічної лінії виробництва тари;

поглиблення і розвиток отриманих знань.

ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ

Теми розрахунково-графічних робіт вибираються відповідно до програми курсу «Технологія пакування та зберігання пакованої продукції». Теми розрахунково-графічних робіт затверджуються на кафедрі, після чого студентові видається завдання. Тема розрахунково-графічної роботи може бути вибрана студентами самостійно за заявою, якщо він глибоко вивчив технологію виробництва нового виду упаковки і ясно представляє шляхи подальшого її розвитку на ринку пакувальних матеріалів.

Розрахунково-графічна задача 1 ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ ЦИЛІНДРИЧНОЇ КАРТОННОЇ ТАРИ.

Основним елементом циліндричної картонної тари - Картонних барабанів - є багатошарова циліндрична оболонка (рис. 1.)

Критичне осьове навантаження на багатошарову циліндричну оболонку можна визначити, застосувавши формулу Ейлера, що характеризує загальну втрату стійкості циліндричної оболонки, що підлягає рівномірному осьовому стиску, Н:

де Ркр - критичне зусилля стиснення, Н;

Е - модуль пружності, Па;

R - радіус серединної поверхні в поперечному перерізі; I - момент інерції, м;

δ - товщина оболонки, м; l - довжина оболонки, м;

μ - коефіцієнт приведеної довжини, що залежить від способу закріплення і характеру розподілу навантаження по довжині.

Критичне напруження Ейлера на стиск від дії осьового навантаження визначається, Па:

dcp

δ1

dm

Рис.1. Циліндрична оболонка.

Де, λ = µ l - гнучкість оболонки;

iмін

i - радіус інерції поперечного перерізу, м; F - площа поперечного перерізу, м2.

Радіус інерції поперечного перерізу оболонки знаходиться за наступною формулою, м:

При товщині оболонки, значно меншою розмірів радіус інерції можна прийняти:

Гнучкість оболонки при цьому визначається:

при вільному незащемленом розташуванні кінців оболонки коефіцієнт μ = 1. Товщина багатошарової оболонки складається з суми товщин одиничних шарів і суми товщин проміжних шарів, утворених сполучної клейовою плівкою. Таким чином, загальну товщину багатошарової оболонки можна виразити наступною залежністю:

nn−1

δ= ∑δi + ∑Si , (1.6)

i=1 i=1

де δi - товщина одиничного шару матеріалу, мм; Si - товщина сполучної міжшарової плівки.

Замінивши значення сумарних товщин середніми величинами елементарних шарів, отримаємо наступне вираз товщини багатошарової оболонки:

δ = n δi + (n −1) S, (1.7)

де n - кількість шарів оболонки;

δi - середня товщина одного шару, мм;

S - середня товщина міжшарової клейової плівки, мм.

Встановлено, що опір стиску багатошарової оболонки прямо пропорційно кількістю шарів матеріалу і зростає із збільшенням діаметра оболонки. При стисненні багатошарових оболонок відбувається їх деформація. Як показали дослідження, деформація оболонки зростає із збільшенням зусилля і до моменту руйнування протікає за законом Гука (рис. 2).

Рис.2. Залежність кривих «зусилля - деформації» при стисненні багатошарової циліндричної оболонки різних товщин картону.

Визначення опору багатошарової циліндричної оболонки радіальним навантаженням.

Рис.3. Опір радіальному стиску багатошарової циліндричного корпусу.

Вихідні дані до розрахунково-графічної роботи 1 Визначення міцності циліндричної картонної тари

Розрахункова задача 2 РОЗРАХУНОК ЖОРСТКОСТІ БАГАТОШАРОВОЇ

ЦИЛІНДРИЧНОЇ ОБОЛОНКИ.

1.Залежність між параметрами картонного барабана, кільцевою жорсткістю матеріалу і масою упакованого продукту. При упаковці продуктів у картонні багатошарові барабани необхідно правильно визначити основні їх показники міцності і Зокрема, їх опір зміні навантажень, який є головним діючим фактором у процесі їх експлуатації.

При виборі конструкцій і розмірів барабана керуються вимогами продукту, бажаною його розфасовкою.

Розрахункове стискуюче зусилля, що діє на барабан, визначається за формулою:

P = 9,8 K1 G H h−1 h1 , (1.1)

де K - коефіцієнт запасу міцності, що враховує навантаження, які виникають при транспортуванні і зберіганні та рівний при зберіганні 30

днів К = 1,6; 100 днів К = 1,65;

понад 100 днів К = 2 (ГОСТ 17065-71); G - маса барабана з продуктом; H-максимальна висота штабелювання при зберіганні продукції, 500 см;

h1 - зовнішня висота барабана, см.

Масу барабана з продуктом можна визначити через параметри барабана і продукту, кг:

G =Vg +G1, (1.2)

де V - ємність барабана, см3;

g - насипна маса продукту, кг/см3;

G1 - маса барабана, кг (можна знехтувати).

Вираз максимального розрахункового стискаючого зусилля, яке діє на барабан при штабелюванні,

P =V g K1 H =104 Vg , (1.3) hB hB

де hB - внутрішня висота барабана, см.

З іншого боку

P0 =π d n Ж К. (1.4)

За умови що повинна дотримуватися рівність:

Р = Р0

104 Vg =103 π d n Ж К. (1.5) hB

Замінивши

hB = π4 dV2 . (1.6)