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 前言

目前國(guó)產(chǎn)的中速及以上的包裝機(jī)基本上是通過(guò)技貿(mào)結(jié)合方式引進(jìn)意大利某公司與德國(guó)某公司技術(shù)的產(chǎn)品，隨著對(duì)這些技術(shù)掌握與研究的深入，改進(jìn)與提升國(guó)外早期技術(shù)的產(chǎn)品，需對(duì)煙草包裝機(jī)核心技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)其分度機(jī)構(gòu)及其動(dòng)靜比進(jìn)行系統(tǒng)研究，以明確改進(jìn)方向。

1、國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)包裝輪分度機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜比研究

1. 1. 國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)包裝輪分度機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜比

國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)包裝輪分度機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜比詳見(jiàn)表1。

注：工位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間：t=60/包裝速度*轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)/360。

1. 2. 各包裝機(jī)干燥輪內(nèi)的停頓時(shí)間

各包裝機(jī)干燥輪內(nèi)的停頓時(shí)間見(jiàn)表2。

包裝機(jī)干燥輪內(nèi)的停頓時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)煙包的質(zhì)量至關(guān)重要，YB28輪內(nèi)干燥時(shí)間雖然較短，其采用電感加熱系統(tǒng)對(duì)二層商標(biāo)紙之間的涂膠部位干燥也能夠滿(mǎn)足煙包的干燥。

1. 3. 各種分度機(jī)構(gòu)性能比較及分析
      1. 各種分度機(jī)構(gòu)性能比較

各種分度機(jī)構(gòu)性能比較見(jiàn)表3

國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)在400包/分的分度機(jī)構(gòu)均采用槽輪分度機(jī)構(gòu)。隨著包裝速度的提高，YB47與X6S的一號(hào)輪改用平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，硬盒包裝機(jī)的三、四號(hào)輪圓柱分度機(jī)構(gòu)替代槽輪分度機(jī)構(gòu)，利用輸入軸與輸出軸垂直的圓柱分度機(jī)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化傳動(dòng)路線，提高水平包裝輪的綜合性能。至于YB47、YB28的二號(hào)輪仍采用槽輪分度機(jī)構(gòu)，主要是其二號(hào)輪轉(zhuǎn)速分別是68.75、37.5rpm，在槽輪機(jī)構(gòu)可允許的范圍內(nèi)，且二號(hào)輪在停頓時(shí)的包裝折疊動(dòng)作較多，其折疊機(jī)構(gòu)技術(shù)比較成熟。

BV包裝機(jī)采用弧面分度機(jī)構(gòu)是適應(yīng)中/重載的需要。

1. 4. 綜合分析

間隙運(yùn)動(dòng)的包裝機(jī)中，在一個(gè)360°的周期內(nèi)，動(dòng)靜比是一對(duì)矛盾。

在結(jié)構(gòu)尺寸允許的范圍里，為降低振動(dòng)與噪音，提高動(dòng)力學(xué)性能，希望間隙運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間提高，增大動(dòng)靜比；而眾多的包裝折疊動(dòng)作是在間隙運(yùn)動(dòng)的停歇期內(nèi)完成，又希望降低動(dòng)靜比。

包裝速度與機(jī)器的振動(dòng)與噪音又是一對(duì)矛盾，機(jī)器的包裝速度從400包/分提高

到600包/分、800包/分甚至1000包/分。

從國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)某公司技術(shù)的產(chǎn)品提高包裝速度采用的方法是在單路的工藝路線條件下增加工位數(shù)，優(yōu)化動(dòng)靜比，采用更合理的分度機(jī)構(gòu)，降低產(chǎn)生振動(dòng)與噪音源，即降低加速度，提高動(dòng)力學(xué)性能。

對(duì)動(dòng)力學(xué)普遍方程：

ur r r

(Fi-mai)δri=0

(1)

在質(zhì)量m、半徑r基本相同的情況下，加速度a是影響動(dòng)力學(xué)性能最主要因素,

S=1

2

at2 (2)

影響加速度a的主要因素從上述公式可見(jiàn)有S、t與m。

1. S是角位移，降低S最常見(jiàn)的方法是增加包裝輪的工位數(shù)，YB25、YB47、YB28的二號(hào)輪同樣的動(dòng)靜比0.6，在停頓時(shí)的同樣的包裝折疊動(dòng)作，其包裝速度則從400包/分提高至550包/分、600包/分。而且轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間YB25為0.0563秒，、YB47為0.0409秒，角位移45°、YB28為0.0375，角位移22.5°?？梢?jiàn)YB28的二號(hào)輪動(dòng)力學(xué)性能最佳，YB47的二號(hào)輪動(dòng)力學(xué)性能存在提升空間。
2. t是間歇運(yùn)動(dòng)分度機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，改變動(dòng)靜比，略提高動(dòng)的相位。

一號(hào)輪分析：YB25一號(hào)輪的動(dòng)靜比2，t=0.1、YB47的動(dòng)靜比3.186，t=0.0830、YB28的動(dòng)靜比3.186，t=0.0761。YB28由動(dòng)從240°提高到274°，動(dòng)靜比提高1.593倍，其同時(shí)增加工位數(shù)的雙重作用下包裝速度得到提升的同時(shí)動(dòng)力學(xué)性能也提高。

從分析可知，YB28一號(hào)輪的動(dòng)力學(xué)性能最好，YB47一號(hào)輪較差，煙支中煙絲在一號(hào)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)易受離心力的影響掉絲，應(yīng)從二工位改為四工位。

硬盒包裝機(jī)的三號(hào)輪分析：YB45三號(hào)輪的動(dòng)靜比0.6，t=0.0563、YB47的動(dòng)靜比1，t=0.0545、YB47由動(dòng)從135°提高到180°，在t略減少，分度機(jī)構(gòu)由槽輪改為圓柱分度的情況下速度可從400包/分提高到700包/分。

3. 質(zhì)量m的影響:在動(dòng)力學(xué)普遍方程中質(zhì)量m存在一定的影響，質(zhì)量m的影響體現(xiàn)在包裝輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中，包裝輪設(shè)計(jì)無(wú)論從結(jié)構(gòu)尺寸還是材料的選用都經(jīng)過(guò)優(yōu)化，如二號(hào)輪的輕量化設(shè)計(jì)已到達(dá)一個(gè)很高的水平。分析對(duì)比幾種包裝輪設(shè)計(jì)基本相似，只是工位數(shù)變化引起的質(zhì)量m的微小變化，其對(duì)動(dòng)力學(xué)影響相對(duì)上述二點(diǎn)要小。

2、某公司技術(shù)的產(chǎn)品分度機(jī)構(gòu)及動(dòng)靜比分析研究

1. 1. 某公司技術(shù)的產(chǎn)品分度機(jī)構(gòu)及動(dòng)靜比

某公司技術(shù)的產(chǎn)品分度機(jī)構(gòu)及動(dòng)靜比詳見(jiàn)表4。

某公司產(chǎn)品包裝輪的分度機(jī)構(gòu)均采用弧面分度分度機(jī)構(gòu)（YB618、779除外），YB48包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)靜比150°:210°，某公司其他產(chǎn)品包裝機(jī)的動(dòng)靜比均≥1（干燥輪動(dòng)靜比0.925）。

1. 2. YB48包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)

圖1YB48包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)

YB48包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的弧面分度凸輪靜止定位面是由不相鄰的二個(gè)滾珠定位外脊，分度段由相鄰的二個(gè)滾珠控制，見(jiàn)圖1。

弧面分度凸輪采用的是修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律（MS），屬于通用簡(jiǎn)諧梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種。簡(jiǎn)諧梯形組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是由簡(jiǎn)諧曲線和梯形曲線組合而成，目前廣泛應(yīng)用于中速凸輪機(jī)構(gòu)中的一種改型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它兼有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律在兩端連續(xù)及梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律最大加速度較小的優(yōu)點(diǎn)，因此能夠滿(mǎn)足工程上大多數(shù)中速凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

1. 3. FOCKEF8/FX包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)

圖2FOCKEF8/FX包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)

圖3FOCKEF8/FX包裝機(jī)的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)

FOCKEF8/FX包裝機(jī)弧面凸輪為了適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求，弧面分度凸輪較YB48有三大變化：寬脊型定位、HS的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)靜比改變。

1）寬脊型定位

弧面凸輪有左、中、右脊三個(gè)脊，凸輪靜止定位面是由二個(gè)滾珠定位左、右脊的外脊，分度段由三個(gè)滾珠控制左、中脊或中、右脊，其分度的凸輪定位面比常規(guī)設(shè)計(jì)要多一個(gè)脊，雖然加工難度大，但增強(qiáng)了其動(dòng)力學(xué)性能。見(jiàn)圖2圖3。

2）HS的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

YB48包裝機(jī)弧面凸輪的靜止段速度、加速度均為零。

采用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能上的不足日益明顯，這是由于構(gòu)件的彈性加之共振現(xiàn)象的可能發(fā)生有時(shí)會(huì)使靜止段的振動(dòng)幅值增加到不容忽視的程度,它最顯著地表現(xiàn)在那些要求嚴(yán)格控制凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在停頓區(qū)的運(yùn)動(dòng)偏差的機(jī)械中。

FOCKEF8/FX采用HS的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高速凸輪，所謂HS的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是凸輪機(jī)構(gòu)諧綜合(Harmonicsynthesis)，對(duì)整個(gè)周期都采用有限項(xiàng)疊加和函數(shù)作為運(yùn)動(dòng)輸出方程，其階數(shù)由固有頻率和激振頻率的比值來(lái)確定。理論研究表明：其方程在犧牲部分停歇精度（工程允許范圍內(nèi)）的情況下有效降低機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的余振響應(yīng)。

3）動(dòng)靜比改變

動(dòng)靜比由YB48的0.714變?yōu)?/font>0.928-1.195，降低了速度與加速度峰值。動(dòng)靜比的改變也涉及關(guān)聯(lián)推煙、折疊等機(jī)構(gòu)相位改變，在靜止時(shí)間相位減少的情況下關(guān)聯(lián)推煙、折疊等機(jī)構(gòu)還需完成規(guī)定動(dòng)作，需逐一分析可行性。實(shí)際上FOCKE系列包裝機(jī)偏心輪、曲柄連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，這種機(jī)構(gòu)對(duì)動(dòng)靜比為1的情況下影響有限。FOCKEF8/FX已較好協(xié)調(diào)解決動(dòng)靜比的改變問(wèn)題。