3 星型拔瓶輪設(shè)計及計算.doc

3 星型拔瓶輪設(shè)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(gòu)是將灌裝機的限位機構(gòu)送來的瓶子，準確地送入灌機中的升降機構(gòu)或灌滿的瓶子 從升降機構(gòu) 取下送入 傳送帶的機 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(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分件供送螺桿 2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中的升降機構(gòu)要求，但是性能、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟以及穩(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構(gòu)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(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與灌裝機主體中的撥瓶螺桿有關(guān)。 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(jù)被供送瓶罐的主題部位及其中心位置加以適當調(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. 2. 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，灌裝機的生產(chǎn)能力為 Q，撥輪主軸轉(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 大 轉(zhuǎn) 盤 主 軸 轉(zhuǎn) 速 的 比 例 為 i 4. 大 轉(zhuǎn) 盤 主 軸 轉(zhuǎn) 速 根 據(jù) 計 算 得 出 n1 7 rad /min.則可以確 定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速 n28rad /min.撥瓶輪齒數(shù) Zb: Zb= Q / 60n =9000 / 60 28 =5.36:選取撥輪齒數(shù) Zb6。 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)灌裝機來講，Cb 應(yīng)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(jù)檢驗，對 Cb , Rb 進行優(yōu)化設(shè)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(yīng)選用對酒瓶不會造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選用尼龍 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)嶒瀬頉Q定。設(shè)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(guān)，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(zhuǎn)盤撥瓶子的時候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送到大轉(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 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(jù)設(shè)計時按設(shè)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?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 撥瓶輪的相對運動 撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)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(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動。可以用簡化畫法表示撥瓶輪與容器瓶的相對運動。 實用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起，對此應(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, 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動關(guān)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(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(guān)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