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粉末包裝機縱封-橫封機構(gòu)的設(shè)計

發(fā)布時間:2020-05-11 15:54:47 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

  1. 引言

粉末包裝機是一種使用包裝紙將粉末,如: 咖啡粉、奶粉、豆粉等進行小量包裝的自動化包裝機器[1,2]。

目前,學(xué)者們已經(jīng)對纏繞包裝機做了很多工作,如:荊萃等對連續(xù)式包裝機縱封牽引、橫封驅(qū)動的控制方法進行深入研究,有效地解決了不等速傳動機構(gòu)的設(shè)計問題[3]。尚欣等分析了包裝機械快速設(shè)計制造系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、組織結(jié)構(gòu)、功能以及一些典型模型和子系統(tǒng),建立了包裝機快速設(shè)計支持模塊,開發(fā)了一個包裝機產(chǎn)品快速設(shè)計制造集成平臺的原型系統(tǒng)[4]。王吉岱等利用智能高速型PLC、伺服系統(tǒng)與人機界面技術(shù),去除原有機械凸輪機構(gòu),改由電子凸輪功能控制橫封切刀,解決了傳統(tǒng)機械凸輪安裝困難、響應(yīng)滯后、量測性差等問題,使橫封切刀的運動曲線可以即時改變[5]。李占賢等對包裝機橫封凸輪機構(gòu)進行了運動分析,得到擺桿角速度和角加速度的變化規(guī)律及其存在的缺陷。推導(dǎo)樹出滿足工作要求和運動特性的凸輪輪廓方程,利用MATLAB得出優(yōu)化后的凸輪輪廓曲線[6]。然而,粉末包裝機在實際使用中出現(xiàn)了很多問題,其在縱封機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、橫封機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計封合方法和包裝速度等方面還需要進一步研究與完善。

本文在充分了解粉末包裝機基本工作原理的基礎(chǔ)上,提出了粉末包裝機的整機方案與結(jié)構(gòu), 設(shè)計了包裝機的縱封機構(gòu)與橫封機構(gòu)。采用凸輪與圓柱滾子的配合來實現(xiàn)縱封機構(gòu)的設(shè)計,并使用鉸鏈連接縱封頭與兩夾臂接桿。使用凸輪機構(gòu)與彈簧設(shè)計橫封機構(gòu),設(shè)計的機構(gòu)能夠有效地完成包裝紙的縱封與橫封。

  1. 粉末包裝機的整機方案

粉末包裝機的主要工作流程為:1)物料經(jīng)由料斗送入,輸送至料盤。2)包裝紙由牽引輥牽引從卷筒向縱封頭輸運。3)物料被包裝紙包卷,在縱封頭處實現(xiàn)縱封。4)經(jīng)縱封后的物料繼續(xù)向前輸運,在橫封頭處橫封。5)橫封后,送至物盤, 完成包裝。圖1和圖2分別為粉末包裝機的方案原理示意圖,工藝路線圖。

本文設(shè)計的包裝機適用于咖啡粉、奶粉、豆粉等粉末狀物料的小量包裝。適用的參數(shù)條件為:生產(chǎn)能力為30袋/分,紙盒規(guī)格(長×寬)為50×50mm;使用的電機功率為0.75KW,電機轉(zhuǎn)速為1390r/min。

  1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計

粉末包裝機主要有由縱封機構(gòu)、橫封機構(gòu)、

 

 

粉末包裝機方案原理示意圖

 

1.電機;2.蝸輪軸;3.V帶;4.蝸輪;5.凸輪;6.卷筒;7.牽引輥;8.料斗;9.料盤; 10.送料器;11.縱封頭;12.V帶;13.物盤;14.橫封頭;15.操作面板

圖1 粉末包裝機方案原理示意圖

2.2 橫封機構(gòu)的設(shè)計

橫封機構(gòu)也采用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)。此外,使用彈簧來實現(xiàn)橫封時的過渡和緩沖。其中, 凸輪基圓半徑為60mm,升程為40mm,凸輪厚度為16mm,推程角為0~110°,遠休止角為110°~140°,回程角為140°~250°,停止角為250°~360°。橫封機構(gòu)由橫封凸輪、橫封桿、橫封頭、橫封銷、橫封支架、橫封彈簧、蓋形螺母、底板等零件組成。圖4為橫封機構(gòu)的裝配示意圖。

 
  橫封機構(gòu)的裝配示意圖

料盤裝置,走袋裝置,料卷裝置,V帶、軸、軸承、電機、端蓋、機架等組成。本文主要對縱封機構(gòu)與橫封機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.1 縱封機構(gòu)設(shè)計

縱封機構(gòu)采用凸輪與圓柱滾子的配合來實現(xiàn),使用鉸鏈連接縱封頭與兩夾臂接桿。其中,凸輪基圓半徑為40mm,升程為40mm,凸輪厚度為15mm,推程角為0~110°,遠休止角為110°~140°,回程角為140°~250°,停止角為250°~360°。縱封機構(gòu)由縱封凸輪、縱封桿、縱封頭、縱封銷、縱封支架等零件組成。基于SolidWorks三維實體建模軟件,設(shè)計了各個零件。采用自下而上的裝配方式, 完成縱封機構(gòu)的裝配,如圖3所示。

縱封機構(gòu)裝配示意圖

圖3 縱封機構(gòu)裝配示意圖

    1. 其他零件的選擇

根據(jù)粉末包裝機方案原理,設(shè)計、計算、選用其他零件。走袋機構(gòu)用步進電機輸入動力,用齒輪副傳動,最終由對滾輥子實現(xiàn)走袋功能。其中圓柱直齒輪的模數(shù)為2,齒數(shù)為20。選用Y系列三相異步電動機該電機,型號為Y802-4,額定功率為0.75KW,轉(zhuǎn)速為1390r/min,安裝類型為B5 型。選Z型V帶,計算得兩帶輪直徑分別為71mm 和160mm,中心距為213.5mm,帶長為800mm,  帶數(shù)為4。

    1. 與機架的裝配

將設(shè)計的縱封機構(gòu)與橫封機構(gòu)通過軸、軸承座、銷螺栓、螺母等零件與機架進行裝配,裝配結(jié)果表明:橫封機構(gòu)與縱封機構(gòu)設(shè)計與計算合理。裝配效果如圖5所示。

橫封、縱封與機架裝配示意圖

圖5 橫封、縱封與機架裝配示意圖

  1. 結(jié)論

本文提出了粉末包裝機的整機方案與結(jié)構(gòu), 設(shè)計了一種用于咖啡粉、奶粉、豆粉等粉末狀物料小量包裝的包裝機的縱封機構(gòu)與橫封機構(gòu)?;赟olidWorks,設(shè)計了各個零件,采用自下而上的

方式設(shè)計了縱封機構(gòu)與橫封機構(gòu)。采用凸輪與圓柱滾子的配合,及與輔助零件的裝配,實現(xiàn)縱封機構(gòu)的設(shè)計,使用凸輪機構(gòu)與彈簧等零件實現(xiàn)橫封機構(gòu)的設(shè)計。與機架的裝配表明,設(shè)計的機構(gòu)能夠有效地完成包裝紙的縱封與橫封。

 

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