【文章內(nèi)容簡介】 橫封裝置是制袋成型機中最重要的機構(gòu)。橫封裝置的作用是利用加熱元件配合相應(yīng)的運動從而實現(xiàn)包裝袋的橫向封口。 常用的橫封機構(gòu)有氣動式、機械式和機械氣缸組合式 3 種。氣動式需要兩個以上專門的氣缸和供氣系統(tǒng)；機械氣缸組合式是經(jīng)多個典型的機構(gòu) (如多桿組合 機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪擺桿機構(gòu)或曲柄擺桿機構(gòu)等 )與氣缸組合而成，由于氣動元件成本高，并且中、小型廠家沒有氣源的條件和一些藥品的包裝需要在無菌、無塵的條件下生產(chǎn)，壓縮空氣的排放影響產(chǎn)品質(zhì)量。常用的機械式橫封機構(gòu)是多桿機構(gòu)或成組的齒輪擺桿機構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)復雜、制造安裝調(diào)試較困難以及工作可靠性偏低等問題。 本設(shè)計采用凸輪推桿式間歇橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種間歇橫封機構(gòu)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，進行結(jié)構(gòu)簡化后得到的一種創(chuàng)新機構(gòu)。 圖 橫封裝置結(jié)構(gòu)圖 橫 封裝置的工作原理： 如圖 ，在凸輪的驅(qū)動和彈簧的作用下， 推動拉桿塊帶動 橫 封裝置完成往復左右運動。整套 橫 封裝置固定在墻板上，墻板起承載支撐作用，保證 橫 封的平穩(wěn)；而 橫 封裝置通過一滑移板在一對光滑的螺栓桿上實現(xiàn) 橫 封的間歇運動，兩螺栓桿均固定在墻板上，整個運動相當平穩(wěn)；熱封板與滑移板、耐熱橡膠與承受臺的連接處添加有彈簧，在保證熱封質(zhì)量的條件下可減小沖擊帶來的損壞；在設(shè)計又考慮到行程的調(diào)節(jié)，故在拉桿的頂頭加了個調(diào)節(jié)螺母，更方便了整個機構(gòu)的可調(diào)性。其三維圖如下： 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 9 圖 橫封裝置三維圖 縱封剪切裝置 縱封裝置：將經(jīng)橫封器橫向熱封合后的包裝材料，按照工藝要求的 長度規(guī)格進行縱向封合，這里選用和橫封裝置相同的間歇熱板式加壓熱封方式。 剪切裝置： 利用卷筒包裝材料來實現(xiàn)物料的包裝 后 ，都存在著成為單個包裝產(chǎn)品的切斷工序， 這就需要剪切裝置來實現(xiàn)。 切斷的方式可分為熱切和冷切兩類 。 因為在縱封完成后，自立袋便可按定長切斷成型，所以為了簡化機構(gòu)設(shè)計、減小設(shè)備體積、提高設(shè)備利用率，本次課題將縱封器和切斷裝置結(jié)合在一起設(shè)計。采用往復式縱封縱切機構(gòu)。封合方式：加熱板熱封；剪切方式：冷切。 圖 熱板加壓式縱封器 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 10 如圖 所示，采用電加熱式熱封方式，為保證縱封工作時，熱封 表面達到穩(wěn)定的工作溫度，將電熱管、熱電偶和測溫元件一起配合使用。使加熱器可以對加熱元件進行恒溫控制。熱封裝置有上、下兩個熱封板 2，并裝有兩只加熱元件 (熱電偶 )4，一只測溫元件 3以及切刀 1， 5是絕緣體。 圖 縱封裝置結(jié)構(gòu)圖 縱封剪切裝置和橫封裝置類似，工作原理相同，只有兩處的結(jié)構(gòu)設(shè)計不同：其一，橫封裝置滑移板是在一對光滑的螺栓桿上滑動實現(xiàn) 橫 封的間歇運動，而縱封裝置為滿足不同帶型尺寸的要求，將滑移板的約束擴展到墻板固定軸上（在墻板固定軸上開滑槽），這樣生產(chǎn)的袋型長度就有一個較大的范圍。其二，裝有切刀裝 置，以實現(xiàn)縱封和剪切同時完成。 圖 縱封裝置三維圖 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 11 牽袋裝置 制袋式袋裝機工作時，牽引裝置使包裝材料與制袋成型器產(chǎn)生相對運動，使料袋順序地通過一個個工位，完成出膜、成型、封口和切斷等工序。 包裝工藝上對料袋牽引裝置的要求是： （ 1）能夠準確地，按預(yù)定長度牽引包裝材料； （ 2）能在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)所需的包裝袋長度； （ 3）根據(jù)生產(chǎn)能力和包裝材料的變化，能控制適當?shù)臓恳俣取? 傳袋裝置的形式有滾輪式牽引裝置、夾板式牽引裝置、真空吸頭式牽 引裝置、摩擦帶式牽引裝置。根據(jù)總體布局和傳袋效果，本次設(shè)計選擇滾輪式的牽引方式。 滾輪式牽引式靠一對滾輪的對滾，利用滾輪與包裝材料之間的摩擦力進行料袋牽引。其工作原理如下： 圖 牽袋裝置結(jié)構(gòu)簡圖 如圖 所示為離合器和制動器驅(qū)動的滾輪牽引裝置，動力由分配軸 6 通過錐齒輪 5及電磁離合器 4 傳給同步齒形帶 3，從而帶動拉膜滾輪 8 轉(zhuǎn)動牽引薄膜。開始牽引時，電磁離合器 4吸合，電磁制動器 7 脫開，當電管通過光碼盤檢測實際牽引薄膜達到設(shè)定的袋長后，電磁離合器 4脫開，電磁制動器 7 快速相應(yīng)制動，準確控制袋長。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 12 無級調(diào)速裝置 機械無級變速傳動裝置作為一類重要的機械傳動部件，在國內(nèi)外應(yīng)用日益廣泛，尤其適合于生產(chǎn)流水線和變速機械中。生產(chǎn)中常用的無級變速器有機械的、電力的和液力的。多數(shù)的機械無級變速器都是利用摩擦傳動原理，一般來說，摩擦式的無級變速器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和回轉(zhuǎn)質(zhì)量較小等特點。 本次設(shè)計采用寬 V帶式機械無級調(diào)速裝置，由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作平穩(wěn)、能吸收振動、易損件少、帶的更換方便，因而也是一種廣泛使用的機械無級變速器。缺點是外形尺寸較大，變速范圍較小。但這并不影響生產(chǎn)的正常使用。 圖 為所示的無級調(diào)速裝置示意圖，根據(jù)實際需要包裝速度可以在 100120 袋 /min 范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。 1－鎖緊螺母； 2－ V 形帶； 3－鍵； 4－彈性定位套； 5－固定錐盤； 6－可移動錐盤； 7－調(diào)節(jié)螺母； 8－調(diào)節(jié)螺桿； 9－手輪； 10－鎖緊螺母 圖 V 帶無級調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)圖 工作原理： 如圖，可動盤 6與固定盤 5 都是錐面結(jié)構(gòu)，其錐面形成 V型槽與 V型傳動帶接觸。錐盤 5固定，錐盤 6通過手輪 9調(diào)節(jié)螺桿 8 使其軸向移動，從而調(diào)節(jié)帶輪 V 型槽的寬度，因V型帶 2 的節(jié)寬不變，正常傳動時自動改變了帶輪的基準直徑。可移動錐盤 6 向下移動， V型槽寬度變寬，由壓緊力的作用，帶向左移動，帶輪的基準直徑變?。豢梢苿渝F盤 6向上移動， V 型槽寬度變窄，可移動錐盤 6 壓緊 V 帶的側(cè)而，使其向右移動，同時帶輪的基準直徑變大。通過手輪的順、逆轉(zhuǎn)動帶動可移動錐盤上下移動，可使 V 帶處于不同的工作直徑上，即可實現(xiàn)速度的增減，達到無級調(diào)速的目的。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 13 電動機 由于一般生產(chǎn)單位多采用三相電源，故無特殊要求時均 應(yīng)選用三相交流電動機。其中三相異步電機應(yīng)用最多，常用 Y 系列三相異步電機。 電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選得過小不能保證工作機的正常工作，或?qū)е码妱訖C因超載而過早損壞；功率選得過大則電動機的價格高，能力又得不到充分發(fā)揮，而且由于電機經(jīng)常不在滿載下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費。 該包裝機時采用牽拉輥實現(xiàn)間歇牽拉，采用獨立的橫、縱封和切斷裝置，因為這些機構(gòu)的一個工作循環(huán)都是由凸輪轉(zhuǎn)動一周而帶動，且凸輪均安排在主軸上所以包裝機工作的時候其包裝速度就是主軸轉(zhuǎn)速。由 設(shè)計參數(shù)我們知道該包裝機的包裝速度為 7090 袋 /min，所以主軸的轉(zhuǎn)速為 7090r/min。 已知參數(shù)：送料輥直徑 D=96mm，有效拉力 F=2021N，制袋速度 80 袋 /min 送料速度： smdVW / 80 ?? ?????? ? （ ） 工作所需有效功率： kwFVP WW ???? （ ） 傳動裝置總效率： 7 4 353353 ??????? 帶軸承齒輪 ???? （ ） 電動機所需功率： kwPP W 74 ??? ? （ ） 綜合考慮電動機和傳動裝 置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速器的傳動比，參考文獻 JB/T 96161999 選定電動機的型號為 Y90S4。 三相異步電動機（ Y90S4），電壓： 380V，頻率： 50HZ，功率： ， 轉(zhuǎn)速： 1400r/min，效率為 。 表 電動機性能參數(shù)表 電動機 型號 額定功率/kW 同步轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y90S4 1500 1400 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 14 傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)將電 動機提供的動力，通過分配軸，傳給牽袋裝置、熱封裝置等。根據(jù)包裝工藝和工作循環(huán)過程可知，主要裝置的傳動要求如下： 。要適當調(diào)整運動周期，以符合制袋設(shè)計尺寸的改變。 ，封合速度要與供送材料的速度一致。 張緊力，并且運動速度要與成型袋的長度相適應(yīng)。 要求制袋機的生產(chǎn)能力是 7090 袋 /分鐘，所以確定分配軸的轉(zhuǎn)速可在 7090r/min 的范圍內(nèi)作無級調(diào)解。 電動機轉(zhuǎn)速為 1400r/min，則總的傳動比 i為： ? ? 20~~70/1 4 0 0 ??i 因而，電動機至分配軸的降速比應(yīng)能在 ，為此采用兩級降速，第一級用寬 V帶無級變速，第二級采用蝸輪蝸桿降速。 圖 傳動系統(tǒng)示意圖 如圖所示，選蝸輪蝸桿減速器 2傳動比 102?i ，則 V無級帶變速器 3傳動比 2~ ?i ，直齒錐齒輪傳動比 243 ??ii ，同步帶傳動比為 1。 因為 n=1400 r/min 可算出： m in/900~7001 rn ? m in/90~702 rn ? 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 15 工作循環(huán)圖編制 制袋機的各執(zhí)行機構(gòu)運動是多樣的，要使其能夠可靠地 完成包裝操作，每個執(zhí)行機構(gòu)都必需按給定的規(guī)律運動，并且它們之間的動作必須協(xié)調(diào)配合，按一定的程序依次完成。為了保證執(zhí)行機構(gòu)的動作能按工作要求取得密切的配合，并盡量縮短運動循環(huán)周期時間，完成包裝并提高生產(chǎn)率，所以要編制工作循環(huán)圖。 材料傳送裝置：間歇運動，卷筒膜材料，通過輸送輥、壓力輥和牽引輥勻速輸送一個包裝袋的長度后，停止運動，此時封口。 傳袋裝置：間歇運動，當材料傳送裝置輸送一個袋長后，由滾輪傳送膜材料下移一個袋距，然后停止運動。 封口裝置：間歇運動，包裝材料輸送時， 完成一個袋的輸送后，封口裝置勻速運動完成封口，在封口期間有停留時間，包裝袋切斷后，勻速運動回到原位。 各執(zhí)行構(gòu)件間動作應(yīng)相互協(xié)調(diào)，運動時間盡量重疊，便于縮短運動周期，提高生產(chǎn)率。 由公式 。在制袋機中，對于具體的執(zhí)行機構(gòu)來說，完成一個包裝件的全部運動的時間是該執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)周期，簡稱運動周期 dT 通常包括三部分組成： ?？展?TTTT ??? 工T — 工作運動時間； 空T — 空程運動時間； 停T — 停止時間。 本研究以主軸旋轉(zhuǎn)一圈作為運動周期。根據(jù)本機的適用范圍和要求，生產(chǎn)能力為 70～90 袋 /分，我們選定 80 袋 /分鐘，袋型 200 150mm （ 1）分配軸 當生產(chǎn)能力為 80 袋 /分鐘時，即主軸轉(zhuǎn)速為 80r/min,則旋轉(zhuǎn)一圈的工作時間為60/80=。 （ 2）薄膜供送裝置 間歇傳送，工作時作勻速運動，傳送速度為 ，則當薄膜前進 150mm 時，需時間為 ，即旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一半的時間。 （ 3）拉袋裝置 間歇旋轉(zhuǎn)運動，取運動平均速度為 ，則當薄膜 前進 150mm 時，需時間為，傳袋軸工作時， 離合器通電，所以需要時間為 ；制動器通電時間就為分配軸旋轉(zhuǎn)時間與離合器通電之差為 =。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 16 （ 4）橫封裝置 間歇運動，因為牽袋裝置需要在橫封完成后開始牽袋，在橫封前停止牽袋，所以橫封封口時間要小于牽袋的停止時間。由第三章 凸輪的設(shè)計可知：橫封裝置封口時間為，進程、回程時間為 。 （ 5）縱封剪切裝置 縱封剪切裝置的工作時間是和橫封裝置同步的，所以其工作封合剪切時間 為 ，空程時間為 ，停止時間為 。 綜上