3 星型拔瓶輪設計及計算.doc

3 星型拔瓶輪設計及計算 3.1 星形撥瓶輪方 案的確定 3.1.1 星形撥瓶輪原理 此機構是將灌裝機的限位機構送來的瓶子，準確地送入灌機中的升降機構或灌滿的瓶子 從升降機構 取下送入 傳送帶的機 構。將定量 的液體物 料(簡稱液 料)充填入包裝容器內的機器稱為灌裝機械。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、星形撥輪和弧形導板相結合用于容器的輸入；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分件供送螺桿 2弧形導板 3行星撥輪 4圓柱形容器 3.1.2 星形撥瓶輪結構 星形撥輪的結構雖然簡單，齒槽形狀確實千變萬化。圖 3.2 所示的四種形狀都能滿足將灌裝容器送入灌裝機中的升降機構要求，但是性能、結構、經濟以及穩(wěn)定性的要求不同，要確定那種方案必須根據設計的要求而定。瓶子從輸送帶送過來將堆擠到一起，因此就應該設計相應的可以起到瓶的限位機構的作用。在這次課題中運用了分件供送螺桿裝置，這就要求在設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。從制造角度看，本設計根據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與灌裝機主體中的撥瓶螺桿有關。 若撥輪的外接圓與灌裝 機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被供送瓶罐的主題部位及其中心位置加以適當調整。 圖 3.3 撥輪截面圖 3.2 撥瓶輪主要 結構參數設計計算 3. 2. 1 撥瓶輪齒槽數（齒數）確定 設要設計星形撥輪齒數為 Zb，灌裝機的生產能力為 Q，撥輪主軸轉速為 n ，依據單位時間內供瓶數應等于出瓶數（不考慮灌裝過程中出現爆瓶現象）。則 Q = 60n Zb （3.1） 式中， Zb 齒數； Q 生產能力，瓶/時； n 轉速， rad /min。 撥瓶輪齒數由 Z b = Q / 60n 確定。 已知 灌裝機得生產能力 Q 9000 瓶/時，初步確定撥瓶輪主軸轉速與灌裝 機 大 轉 盤 主 軸 轉 速 的 比 例 為 i 4. 大 轉 盤 主 軸 轉 速 根 據 計 算 得 出 n1 7 rad /min.則可以確 定撥瓶輪主軸轉速 n28rad /min.撥瓶輪齒數 Zb: Zb= Q / 60n =9000 / 60 28 =5.36:選取撥輪齒數 Zb6。 3. 2. 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 設撥輪節(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） 對于旋轉灌裝機來講，Cb 應等于灌裝閥的節(jié)距。 在確定灌裝機整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 / 2p = 114.59mm 根據檢驗，對 Cb , Rb 進行優(yōu)化設計，最后確定 Cb120mm，Rb115mm。 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選用對酒瓶不會造成有磨損，擊碎的現象。故選用尼龍 1010 材料。其結構如圖 3.4 所示 1撥輪 2撥輪盤 3撥輪軸 4傳動齒輪圖 3.5 撥瓶輪結構示意圖 撥輪中的尺寸 h 和 Rc 均由容器瓶的高度和直徑來確定。它與灌裝機中撥輪盤花齒尺寸有關，撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原 則，可用類比或實驗來決定。設計時尺寸 Rc 地決定方法；因為 Rc 與灌裝機主體中地撥瓶輪花盤有關，若撥輪外接圓與灌裝機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大轉盤撥瓶子的時候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉盤而不被撥回來，尺寸 Rc 也應大于瓶子的半徑，這可以由實驗結果得知。由已知給定的參數瓶子半徑 R35mm，則可確定尺寸 RcR+(23)mm，即 Rc37mm。 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設計時按設計者給定的值。撥瓶輪給的厚度是 20mm，容器瓶從輸送帶過來瓶底離下撥瓶板的距離確定為20 mm，設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 撥瓶輪的相對運動 撥輪的結構比較簡單，設計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動?？梢杂煤喕嫹ū硎緭芷枯喤c容器瓶的相對運動。 實用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起，對此應指出一些特殊的設計要求。設撥輪的節(jié)圓直徑 D （半徑為 R ）,齒槽數為 Z ,主軸轉速 n ,則 對旋轉型灌裝機, 等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數，則與整個結構數據有關。在此前提下,決定不僅要考 慮撥輪的外輪廓尺 寸和齒槽的結構形式，也要便于等分提高制造精度。 實踐表明，為合理設計星形撥輪齒槽的結構形式，必須深入研究它同被供送瓶罐的相對運動關系。如圖 3.6 所示，通過撥輪主軸 O 取一靜坐標系 oxy ，在通過該點及任一齒槽中心 C 取一動坐標系xOy 。初始時二系的橫縱坐標軸對應重合，其次由 C 一點引節(jié)圓切線分別截取兩個線段，令 , 。已論證。 設星形撥輪以等角速度 做逆時針方向轉動，經時間 t 轉過角度,相 應的齒槽中心 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動軌跡上的點的極坐標（，）表示在動坐標中的位置，從圖示幾何關系可寫出：此即瓶罐與撥輪的相對運動方程，借以上兩式畫出瓶罐的相對運動軌跡及其外輪廓線，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸