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0755-88840386新型粉末包裝機(jī)往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 16:03:36 |來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
粉末包裝機(jī)是一種采用自動(dòng)化手段，使用包裝紙 將咖啡粉、豆粉和奶粉等粉末顆粒進(jìn)行小袋包裝的包 裝機(jī)器由。機(jī)器代人浪潮已經(jīng)席卷全球，而包裝機(jī)械 作為包裝行業(yè)的關(guān)鍵一環(huán),正朝向高速化、精密化和自 動(dòng)化方向發(fā)展回。橫封切機(jī)構(gòu)通常位于包裝機(jī)械中 的縱封工序之后,起到了橫向密封并切斷包裝袋的作
用回。連續(xù)型橫封機(jī)構(gòu)做定軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要求橫封機(jī) 構(gòu)的線速度與縱封機(jī)構(gòu)所牽引的薄膜的線速度同 步藉。傳統(tǒng)的往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)有凸輪式和氣缸 式囲。凸輪式橫封機(jī)構(gòu)受凸輪輪廓影響較大，而氣缸 式橫封機(jī)構(gòu)速度改變時(shí)存在較大沖擊，且要求較好的 氣缸密封性7。課題組設(shè)計(jì)了一種新型往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置減速，最 終帶動(dòng)橫封頭沿機(jī)架導(dǎo)軌做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)相比 傳統(tǒng)的往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn):①執(zhí)行裝置無(wú)氣 壓或者液壓元件，故無(wú)密封性和污染問(wèn)題。②通過(guò)調(diào) 節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制橫封周期，理論上可滿足任意袋長(zhǎng) 的橫封包裝要求。③兩側(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由同一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，中間經(jīng)由相同的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)，故橫封時(shí)包裝袋兩 側(cè)受力相同，包裝效果更好。
粉末包裝機(jī)主要組成部分包括料盤(pán)裝置、料卷裝 置、走袋裝置、縱封機(jī)構(gòu)、橫封機(jī)構(gòu)和機(jī)架等
包裝機(jī)的橫封機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)形式,分為連續(xù)型和 間歇型2種形式。連續(xù)型橫封機(jī)構(gòu)做定軸回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。橫封機(jī)構(gòu)在橫封時(shí)，要求其線速度與縱封機(jī)構(gòu)所 牽引的薄膜的線速度同步。如果橫封的線速度大于薄 膜送進(jìn)的線速度，薄膜就有可能被拉斷;如果橫封的線 速度小于薄膜送進(jìn)的線速度，就可能影響封口的質(zhì) 量回。在實(shí)際生產(chǎn)中，一臺(tái)包裝機(jī)需要完成不止一種 袋形尺寸的包裝,其袋長(zhǎng)的改變通常是通過(guò)改變縱封 機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)訶。粉末包裝機(jī)的工藝流程如圖 2所示。
課題組設(shè)計(jì)的往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)關(guān)于主導(dǎo)軌橫截 面左右對(duì)稱,每一側(cè)均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)裝置與減 速裝置帶動(dòng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在以主動(dòng)軸為圓心平行于底 板的水平面上，偏置一平行于主動(dòng)軸的從動(dòng)軸滾子，偏 心距決定了橫封頭沿導(dǎo)軌方向的極限位移。在機(jī)架導(dǎo) 軌的約束下，從動(dòng)軸滾子在垂直于機(jī)架導(dǎo)軌的副導(dǎo)軌 中同時(shí)做滾動(dòng)和滑動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)橫封頭沿機(jī)架 導(dǎo)軌做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，配合縱封頭上的加熱塊和橫封 切刀，實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝袋的橫封及切斷。其結(jié)構(gòu)如圖3 所示。
2往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)分析
以橫封頭距機(jī)架導(dǎo)軌最遠(yuǎn)處為起始位置，記為t0 時(shí)刻。滾子去程和回程運(yùn)動(dòng)剛好相反，故分析在主軸 轉(zhuǎn)動(dòng)前半周過(guò)程中從動(dòng)軸滾子和橫封頭的運(yùn)動(dòng)情況。 由于橫封頭只做沿機(jī)架導(dǎo)軌的水平平動(dòng)，所以課題組 具體分析橫封頭沿機(jī)架導(dǎo)軌方向的線位移、線速度、線 加速度以及副導(dǎo)軌與從動(dòng)軸滾子之間摩擦力和接觸力 的變化情況。
將主動(dòng)軸、偏心件以及從動(dòng)軸滾子簡(jiǎn)化為圖4所 示的原理簡(jiǎn)圖，從動(dòng)軸滾子沿以主動(dòng)軸所在軸線投影 。點(diǎn)為圓心，以偏心距為半徑做圓周運(yùn)動(dòng)。假設(shè)電機(jī) 始終做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),所以主動(dòng)軸經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置和減速裝 置之后也做勻速運(yùn)動(dòng)。
在初始位置處，即to =0時(shí)刻，橫封頭位于距主導(dǎo) 軌最遠(yuǎn)端，此時(shí)從動(dòng)軸滾子的瞬時(shí)速度沿副導(dǎo)軌方向， 垂直機(jī)架導(dǎo)軌的瞬時(shí)速度為0,副導(dǎo)軌內(nèi)外兩側(cè)平面 均不受滾子施加的外力，此時(shí)的滾子和副導(dǎo)軌之間為 靜摩擦力。橫封頭初始時(shí)刻速度方向如圖5所示。
當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)1/4周，即主動(dòng)軸、滾子和副導(dǎo)軌重 合的位置時(shí)，滾子的瞬時(shí)速度沿機(jī)架導(dǎo)軌方向，副導(dǎo)軌 內(nèi)側(cè)平面受滾子正壓力，外側(cè)平面則不受滾子壓力。 從動(dòng)軸滾子速度最大時(shí)刻速度方向如圖6所示。
在主動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)1/2周,橫封頭到達(dá)最近端時(shí)，滾子 的瞬時(shí)速度沿副導(dǎo)軌方向，垂直機(jī)架導(dǎo)軌的瞬時(shí)速度 為0,副導(dǎo)軌內(nèi)外兩側(cè)平面均不受滾子外力，此時(shí)的滾 子和副導(dǎo)軌之間為靜摩擦力。從動(dòng)軸滾子速度為零時(shí) 刻速度方向如圖7所示。
3.1三維實(shí)體建模
在SolidWorks三維建模軟件中將建好的各零部件 模型按照裝配關(guān)系組裝成如圖8所示的三維模型。
4結(jié)論
課題組提出了一種新型粉末包裝機(jī)往復(fù)式橫封機(jī) 構(gòu),采用解析法與三維軟件相結(jié)合的方法從數(shù)學(xué)角度 建立模型對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和研究，并通 過(guò)計(jì)算機(jī)輔助方法對(duì)橫封機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬,得到橫 封頭運(yùn)動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)。新型粉末包裝機(jī)往復(fù)式橫封機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì)克服了傳統(tǒng)往復(fù)式橫封機(jī)構(gòu)的弊端，可僅通 過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到任意袋長(zhǎng)的橫封包裝目的。機(jī) 構(gòu)呈完全對(duì)稱式設(shè)計(jì)，使得橫封口處包裝袋兩側(cè)受力 相同，且沖擊和噪聲小,包裝效果好。由仿真結(jié)果可以 得出:橫封頭運(yùn)動(dòng)加速度發(fā)生劇變和所受摩擦力、接觸 力產(chǎn)生劇變均發(fā)生在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的1/4處和3/4處,
這兩處也是機(jī)械原理中的死點(diǎn)位置。雖然本機(jī)構(gòu)在單 向驅(qū)動(dòng)力矩作用下不會(huì)發(fā)生卡死或者運(yùn)動(dòng)不確定的情 況，但是在此處可能會(huì)引起局部磨損的問(wèn)題，故還需要 進(jìn)一步的分析和研究。
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