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1、3 星型拔瓶輪設(shè)計及計算
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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(簡稱液 料)
充填入包裝容器內(nèi)的機(jī)器稱為灌裝機(jī)械。因為所要灌入的液體具有流動性,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圖
1—分件
2、供送螺桿?。?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)雖然簡單,齒槽形狀確實千變?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)計的要求而定。瓶子從輸送帶送過來
將堆擠到一起,因此就應(yīng)該設(shè)計相應(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)計撥輪槽時采用一定弧度可以起到
限時、限位的作用.(a)和(b)適合供送單個圓柱形容器,(c)適合供送單個長方
形容器,(d)適合供送多個多種體形的容器。從制造角度
3、看,本設(shè)計根據(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,通過類比實驗,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)計計算
3?!。? 1 撥瓶輪齒槽數(shù)(齒數(shù))確定
設(shè)要設(shè)計星形撥輪齒數(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)單位時間內(nèi)供瓶數(shù)應(yīng)等于出瓶數(shù)(不考慮灌裝過程中出現(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;
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,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?!〈?轉(zhuǎn) 盤 主 軸 轉(zhuǎn) 速 根 據(jù) 計 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,因為容器以等間距定時供送,
則
2p × Rb = Cb × Zb (3。2)
Rb = Cb × Zb / 2p (3。3)
對于旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來講,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,對 Cb , Rb 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,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)選用對酒瓶不
會造成有磨損,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?
來決定。設(shè)計時尺寸 Rc 地決定方法;因為 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 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,尺寸 Rc 也應(yīng)大于瓶子的半徑,這可以由實驗結(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)計時按設(shè)計者給定的值。撥瓶輪給的厚度是?。?mm,容器
瓶從輸送帶過來瓶底離下?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 撥瓶輪的相對運(yùn)動
撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡單,設(shè)計
9、時主要考慮齒槽形狀。在包裝容器的供送過程中,
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
之間的相對運(yùn)動??梢杂煤喕嫹ū硎緭芷枯喤c容器瓶的相對運(yùn)動。
實用中,多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起,對此應(yīng)指出一些特殊的設(shè)計要求。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.
實踐表明,為合理設(shè)計星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式,必須深入研究它同被供送瓶罐的相對運(yùn)動關(guān)系。如圖 3。6 所示,通過撥輪主軸 O 取一靜坐標(biāo)系 oxy ,在通
過該點及任一齒槽中心 C 取一動坐標(biāo)系x’Oy’ 。初始時二系的橫縱坐標(biāo)軸對應(yīng)重
合,其次由 C 一點引節(jié)圓切線分別截取兩個線段,令 , 。已論證
。
設(shè)星形撥輪以等角速度 做逆時針方向轉(zhuǎn)動,經(jīng)時間 t 轉(zhuǎn)過角度,
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,。
在此過程中,物件相對撥輪軌跡即為曲線a-a'-c0,若以物件中心絕對運(yùn)動軌跡上的a'點的極坐標(biāo)(r,θ)表示在動坐標(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運(yùn)動方程,借以上兩式畫出瓶罐的相對運(yùn)動軌跡及其
外輪廓線,是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸,同時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 所對應(yīng)的 撥輪中心角為 Y ,瓶罐相對 運(yùn)動
軌跡終點 c 的切線與該點撥輪矢徑的夾角為 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,請您指教!