3 星型拔瓶輪設(shè)計(jì)及計(jì)算

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1、3 星型拔瓶輪設(shè)計(jì)及計(jì)算　 4 / 4 3.1 星形撥瓶輪方 案的確定　 3.1.1 星形撥瓶輪原理 此機(jī)構(gòu)是將灌裝機(jī)的限位機(jī)構(gòu)送來(lái)的瓶子，準(zhǔn)確地送入灌機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)或 灌滿的瓶子 從升降機(jī)構(gòu)　取下送入 傳送帶的機(jī)　構(gòu)。將定量　的液體物 料(簡(jiǎn)稱液　料) 充填入包裝容器內(nèi)的機(jī)器稱為灌裝機(jī)械。因?yàn)樗嗳氲囊后w具有流動(dòng)性，所以 所用的容器一般為剛性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶（或罐)、金屬罐、復(fù)合紙盒等。 如圖 3．１ 所示，輸送鏈帶、分件供送螺桿、星形撥輪和弧形導(dǎo)板相結(jié)合用于容器 的輸入；同時(shí)撥輪也用于容器的輸出。 ? 圖 3.1 供送螺桿與行星撥輪組合簡(jiǎn)圖　 1—分件

2、供送螺桿　２-弧形導(dǎo)板 ３-行星撥輪　4—圓柱形容器 3。1.2 星形撥瓶輪結(jié)構(gòu) 星形撥輪的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，齒槽形狀確實(shí)千變?nèi)f化。圖　3．2 所示的四種形狀都能 滿足將灌裝容器送入灌裝機(jī)中的升降機(jī)構(gòu)要求，但是性能、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)以及穩(wěn)定 性的要求不同,要確定那種方案必須根據(jù)設(shè)計(jì)的要求而定。瓶子從輸送帶送過(guò)來(lái) 將堆擠到一起，因此就應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的可以起到瓶的限位機(jī)構(gòu)的作用。在這次課 題中運(yùn)用了分件供送螺桿裝置，這就要求在設(shè)計(jì)撥輪槽時(shí)采用一定弧度可以起到 限時(shí)、限位的作用.(a）和（ｂ）適合供送單個(gè)圓柱形容器,（c）適合供送單個(gè)長(zhǎng)方 形容器,（d）適合供送多個(gè)多種體形的容器。從制造角度

3、看,本設(shè)計(jì)根據(jù)容器外 形和輸送方式,宜采用(b)方案。 圖 ３。2 典型星形撥輪簡(jiǎn)圖 撥輪的尺寸要求以能很平穩(wěn)的輸送瓶子。如圖 3.3 所示,通過(guò)類比實(shí)驗(yàn)，Rc 與灌裝機(jī)主體中的撥瓶螺桿有關(guān). 若撥輪的外接圓與灌裝 機(jī)主體中撥瓶螺桿的 外接圓相交，則 Ｒc 尺寸大于瓶子半徑。撥輪通常用不銹鋼 或酚醛樹(shù)脂板制作， 成雙平放緊固在主軸端部,其高度和間距可根據(jù)被供送瓶罐的主題部位及其中心 位置加以適當(dāng)調(diào)整。 圖 ３.3 撥輪截面圖 ３．２ 撥瓶輪主要 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 3?！。? 1　撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù))確定　 設(shè)要設(shè)計(jì)星形撥輪齒數(shù)為 Ｚb，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力為　Q，撥

4、輪主軸轉(zhuǎn)速為 n ’　， 依據(jù)單位時(shí)間內(nèi)供瓶數(shù)應(yīng)等于出瓶數(shù)（不考慮灌裝過(guò)程中出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象)。則 Ｑ = ６0n 'Zb 　 　 　 　 　 　 　 （３。1) 式中， Zｂ ――齒數(shù)； Q ――生產(chǎn)能力,瓶/時(shí)； n ’ ――轉(zhuǎn)速, rad /ｍiｎ. 撥瓶輪齒數(shù)由　Z b　=　Q?。?６0ｎ ＇確定.　 已知 灌裝機(jī)得生產(chǎn)能力 Q= 9０00 瓶/時(shí)，初步確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與 灌裝 機(jī) 大 轉(zhuǎn) 盤 主 軸　轉(zhuǎn)　速　的　比　例 為　 i= 4。　大 轉(zhuǎn) 盤 主 軸 轉(zhuǎn) 速 根 據(jù) 計(jì) 算 得 出 ｎ1　= 7 rad /ｍｉn.

5、則可以確　定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速 n=2８rad　/mｉn。撥瓶輪齒數(shù) Zb： Z ｂ ?= Q / 6０n ’ =９０00　/ ６０ ′28 =5。36: 選取撥輪齒數(shù) Zｂ=６.　 3．　2． 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 設(shè)撥輪節(jié)圓半徑為 Rb　, Ｃb 為行星撥輪的節(jié)距,因?yàn)槿萜饕缘乳g距定時(shí)供送, 則 2p ×　Rb　= Cb × Zｂ 　 　 　　 　 　 　 (3。2) Rb = Ｃb × Zｂ ／　2p 　　 　 　 （３。3） 對(duì)于旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來(lái)講，Cb 應(yīng)等于灌裝閥的節(jié)距。 在確定灌裝機(jī)整

6、體尺寸時(shí)確定的灌裝閥節(jié)距尺寸 Cb =１20ｍm. 用 Cb 帶入得: Rb = Cｂ × Zb / ２p 　 　 　 　 　 (3．4)　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　　 　　= 120 ′ 6 /?。瞤 =　114.５９mm 根據(jù)檢驗(yàn),對(duì) Cｂ ，　Rb　進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后確定 Cb=120mm，Rb＝11５mｍ。 3． ２。 3 撥瓶輪其它尺寸的確定 在本課題中灌裝容器是啤酒瓶，因此撥瓶輪的材料在選擇上應(yīng)選用對(duì)酒瓶不 會(huì)造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選

7、用尼龍 １01０ 材料。其結(jié)構(gòu)如圖 3．4　所示 １—撥輪 2-撥輪盤　 ３—撥輪軸 4—傳動(dòng)齒輪 圖　3。5 撥瓶輪結(jié)構(gòu)示意圖 撥輪中的尺寸 h 和 Rｃ 均由容器瓶的高度和直徑來(lái)確定。它與灌裝機(jī)中撥輪 盤花齒尺寸有關(guān),撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原 則，可用類比或?qū)嶒?yàn) 來(lái)決定。設(shè)計(jì)時(shí)尺寸 Rｃ　地決定方法;因?yàn)?Rc 與灌裝機(jī)主體中地?fù)芷枯喕ūP有 關(guān)，若撥輪外接圓與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤地外接圓相切時(shí)　Rｃ 等于瓶子半徑； 若與灌裝機(jī)主體中撥瓶花盤地外接圓相交,則尺寸 Rｃ 大于瓶子的半徑。而且撥 輪在往灌裝機(jī)大轉(zhuǎn)盤撥瓶子的時(shí)候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送

8、到大轉(zhuǎn)盤而不 被撥回來(lái)，尺寸 Rc 也應(yīng)大于瓶子的半徑，這可以由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知。由已知給定 的參數(shù)瓶子半徑　R＝3５mm，則可確定尺寸 Rc＝Ｒ+（2～3）mｍ,即 Rc=3７mm。 如圖 3。5 所示，ｈ　的高度是由瓶高來(lái)確定的，瓶子確定的高度是80mｍ,撥 瓶輪的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)按設(shè)計(jì)者給定的值。撥瓶輪給的厚度是?。?ｍm,容器 瓶從輸送帶過(guò)來(lái)瓶底離下?lián)芷堪宓木嚯x確定為20 mｍ，設(shè)該課題給定的容器瓶瓶 頸為5０mm, 直徑為 70mm 的瓶身高出上撥瓶板為30mm,保證瓶子的重心在 兩齒的中心附近。 ３． 3　包裝容器與 撥瓶輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)　 撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)

9、時(shí)主要考慮齒槽形狀。在包裝容器的供送過(guò)程中， 容器在末端堆擠在一起，要使不同形狀的包裝容器順利導(dǎo)入撥輪齒槽，即齒槽不 與撥輪發(fā)生碰撞，必須合理確定齒槽形狀。為此,要分析被供送包裝容器與撥輪 之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？梢杂煤?jiǎn)化畫法表示撥瓶輪與容器瓶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 實(shí)用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起,對(duì)此應(yīng)指出一些特殊的設(shè)計(jì)要求。設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑 D　(半徑為 R?。?，齒槽數(shù)為　Z ，主軸轉(zhuǎn)速　n　，則 　 對(duì)旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)， 等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數(shù),則與整個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 有關(guān)。在此前提下，決定不僅要考 慮撥輪的外輪廓尺 寸和齒槽的結(jié)構(gòu)形式， 也要便于等分提高制

10、造精度.　 實(shí)踐表明，為合理設(shè)計(jì)星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，必須深入研究它同被供送瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如圖　3。6 所示,通過(guò)撥輪主軸 O 取一靜坐標(biāo)系 oｘy ，在通 過(guò)該點(diǎn)及任一齒槽中心 C　取一動(dòng)坐標(biāo)系x’Oｙ’ 。初始時(shí)二系的橫縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)重 合，其次由 C 一點(diǎn)引節(jié)圓切線分別截取兩個(gè)線段，令 ，　。已論證 。 設(shè)星形撥輪以等角速度　做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間 t 轉(zhuǎn)過(guò)角度, 相　應(yīng)的齒槽中心 b 移至　b '　，而瓶罐中心以初速度等加速度 移至 a’　,令 ， 由于其末速度，因此 ； 式中,。 在此過(guò)程中,物件相對(duì)撥輪軌跡即為曲線ａ-a'－ｃ0，若以物件中心絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡上的ａ＇點(diǎn)的極坐標(biāo)（ｒ，θ)表示在動(dòng)坐標(biāo)中的位置，從圖示幾何關(guān)系可寫出： 此即瓶罐與撥輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，借以上兩式畫出瓶罐的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡及其 外輪廓線，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸,同時(shí)做出是否需切齒修整的判斷。但 是，要想從根本上解決兩者互不干涉的問(wèn)題,應(yīng)進(jìn)一步運(yùn)用解析法加以剖析. 設(shè) 齒　槽半徑（即瓶 罐主題部位半　徑） r 所對(duì)應(yīng)的 撥輪中心角為 Y ,瓶罐相對(duì) 運(yùn)動(dòng) 軌跡終點(diǎn) c　的切線與該點(diǎn)撥輪矢徑的夾角為　g　b ,那么保證嚙入不干涉的基本條件 應(yīng)為 文中如有不足，請(qǐng)您指教！