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YB517型煙草包裝機(jī)推煙包機(jī)構(gòu)的設(shè)計與仿真

發(fā)布時間：2020-08-14 09:26:05 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

0引言

隨著煙草行業(yè)對卷煙包裝機(jī)械生產(chǎn)速度的高速要求,煙草包裝機(jī)械已經(jīng)邁入從中速（300包/min-400包/min）邁入高速（500包/min-600包/min）時代。中速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)無法滿足高速下運(yùn)動性能的要求，取而代之的是釆用更優(yōu)化的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。

在煙包外透明紙包裝機(jī)中，包裝工藝要求推煙包器將輸送帶上的煙包從工位A推入透明紙包裝輪的模盒內(nèi)，即工位B；同時要求推煙包器在從A工位到B工位的前進(jìn)過程中保持水平直線運(yùn)動。在回程時，由于需要避讓后方輸入的煙包，推煙器在直線回退運(yùn)動的同時需要有上下擺動的運(yùn)動,運(yùn)動軌跡如圖1所示。在YB55A型中速包裝機(jī)中，推煙包機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪連桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)的復(fù)合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動要求，如圖2所示。雖然它可以實(shí)現(xiàn)圖1中的運(yùn)動要求，但由于安裝推煙包器的滑架與支架存在著移動副,所以兩者必然具有滑動摩擦，如在高速包裝機(jī)中仍釆用原機(jī)構(gòu),在運(yùn)轉(zhuǎn)速度大幅提升情況下，運(yùn)動摩擦必將大大提升，這樣會造成機(jī)構(gòu)元件的壽命下降,機(jī)器嘈聲提高，嚴(yán)重影響運(yùn)動性能，顯然已經(jīng)無法滿足高速運(yùn)動要求。因此，為了滿足高速運(yùn)動要求，在YB517型高速包裝機(jī)中，推煙包機(jī)構(gòu)釆用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和凸輪連桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)的復(fù)合機(jī)構(gòu)，避免了滑動摩擦;同時通過對擺動凸輪機(jī)構(gòu)的軌跡曲線設(shè)計,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動姿態(tài)要求。根據(jù)理論設(shè)計結(jié)果,進(jìn)行案例設(shè)計,并進(jìn)行運(yùn)動仿真,檢驗(yàn)該機(jī)構(gòu)運(yùn)動可靠性。

1機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求

整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求執(zhí)行端在從工位A到工位B的過程中保持直線運(yùn)動，回程為了避讓下個煙包,需按圖1所示軌跡退回。

包裝機(jī)整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求圖

 

為了滿足運(yùn)動要求和與其他機(jī)構(gòu)的配合，推煙端在,方向的相位為102.5。段為上升段,162.5°段為靜止（推包）段,95。段為下降（避讓）段，相位圖如圖3所示。運(yùn)動規(guī)律方程的選用，會影響凸輪的輪廓形狀和整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力學(xué)性能。由于要求該機(jī)構(gòu)在高速下運(yùn)行，『方向在上升段和下降段運(yùn)動規(guī)律采用了4-5-6-7多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律，多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律是高速凸輪機(jī)構(gòu)中廣泛使用的運(yùn)動規(guī)律之一。它的通用性強(qiáng)，可按照任給定的若干運(yùn)動特性要

包裝機(jī)傳統(tǒng)推煙包機(jī)構(gòu)圖

 

圖2傳統(tǒng)推煙包機(jī)構(gòu)

求設(shè)計運(yùn)動規(guī)律,運(yùn)動特性的約束越多，多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)或驀次數(shù)就越高。只要驀次數(shù)取得足夠高，對應(yīng)的高階導(dǎo)數(shù)總是光滑的和端點(diǎn)連續(xù)的。

 

 

2機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析

設(shè)執(zhí)行端G坐標(biāo)為(C,,C,),其中C,在上升段和下降段釆用4-5-6-7多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律，令G,=S(S),0,為凸輪轉(zhuǎn)角。凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動桿F/,四桿機(jī)構(gòu)ABCDE驅(qū)動桿CDE,如圖4所示。

根據(jù)文獻(xiàn)[1-2]解析法計算。首先分析四桿機(jī)構(gòu)ABCDE,給定桿長為IabJbcJCdJdc和如以及曲柄AB與凸輪安裝定位角，和桿CDE內(nèi)夾角國，則有下式：a 丄(如sin(S+q))

\21bd+棚) +如cos(+01))

  1. 其中：

=丿如+如+2如LoCOs]S+F]) (2)

E點(diǎn)的坐標(biāo)為：

E.=Ibecos(P2+02)-Iw (3)

Er=lDEsin(P2+e2) (4)

其次分析桿EFG,給定桿長農(nóng)和&以及它們夾角用，則有下式：

包裝機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖

 

C點(diǎn)的坐標(biāo)為：

G,=J皓;-(G,-E,V+E, (5)

C,=S(S) (6)

F點(diǎn)的坐標(biāo)為：

F,=E,+IefCOS(甲2) (7)

Fr=Er+lEFsin(2) (8)

其中：

W2=arctan(%|i)-,3 (9)

下面分析桿組F0,給定桿長上和加以及H點(diǎn)坐標(biāo)(E,,E,),則得到凸輪的輸出規(guī)律：

CF-H^ 仆％+珞Y八 、

其中：

lFH=J(F,-■—+("/,)2 (11)

根據(jù)以上設(shè)計分析，推導(dǎo)出凸輪的輸出規(guī)律再根據(jù)該參數(shù)進(jìn)行凸輪的設(shè)計⑴。

3機(jī)構(gòu)仿真

根據(jù)表1的參數(shù)表進(jìn)行設(shè)計，并借助于Pro/E軟件的建模和仿真技術(shù)*句，對推煙包機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真分析。首先通過Pro/E軟件的“零件”模塊，建立零件模型；再在“組件”模塊下根據(jù)要求組裝每個零件模型,并考慮零件之間的連接關(guān)系以滿足仿真要求;最后在“機(jī)構(gòu)”模塊中,調(diào)整零件間連接設(shè)置，設(shè)置電動機(jī)以及初始條件等，最終實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)動。

表1設(shè)計參數(shù)表(長度單位mm；角度單位。)

如，BC^CD ^DE 如 81 Pl “c橢&3 l”1如

42162.6287.5 164 180 106.5 25 140276.2815.44 246130

對推煙包機(jī)構(gòu)以550包/min的速度進(jìn)行運(yùn)動仿真,仿真運(yùn)動軌跡結(jié)果見圖50仿真顯示執(zhí)行端G的運(yùn)動軌跡符合預(yù)先設(shè)計的運(yùn)動軌跡要求，即符合推煙包過程的直線運(yùn)動和回程的避讓運(yùn)動。

 

包裝機(jī)仿真實(shí)例圖

圖5仿真實(shí)例

 

在仿真過程中，選取執(zhí)行端C點(diǎn)作為測量對象，測量出〉方向的運(yùn)動特征。執(zhí)行端G點(diǎn)運(yùn)動符合相位設(shè)計要求，并良好吻合預(yù)先設(shè)計運(yùn)動規(guī)律,速度和加速度保持連續(xù)性，如圖6、圖7和圖8所示。

 

包裝機(jī)仿真過程運(yùn)動規(guī)律圖

 

4結(jié)語

從理論上和仿真技術(shù)對YB517推煙包機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析，建立了推煙包機(jī)構(gòu)主動件和從動件的運(yùn)動函數(shù)，分析了推煙包機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動學(xué)特征。結(jié)果顯示,YB517推煙包機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計姿態(tài)要求，并滿足高速運(yùn)動要求。

 

文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，侵刪

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