【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (29) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 式 (24) ~ (29)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J—— 支撐件的截面慣性矩， m4。 （ 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對(duì)轉(zhuǎn)角 ? 來(lái)表示變形的程度 MLGJ?? (210) 式 (210) 中： M—— 作用扭矩， Nm； L—— 長(zhǎng)度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。 （ 3）截面形狀與抗彎抗扭間的關(guān)系 圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強(qiáng)度較差，故宜用于受扭為主的機(jī)架。工字形截面的抗彎強(qiáng)度大，但是抗扭很低故宜用于承受純彎的機(jī)架。 方形截面抗彎，抗扭分別低于工字形和圓形截面，有一定的綜合性能。 無(wú)論圓形、方形或矩形，空心截面的剛度總比實(shí)心截面的剛度大，因此支撐件應(yīng)該做成中空形式。 另外，截面面積不變，加大外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦即使材料遠(yuǎn)離中性軸的位置，可提高截面的抗彎，抗扭剛度。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，由于空心矩形內(nèi)腔容易安設(shè)其他零件，故許多機(jī)架的截面常采用方形或矩形截面。 槽形截面鋼和工字形截面比較，抗彎強(qiáng)度相差不大，抗扭強(qiáng)度又高于工字形截面。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的自動(dòng)顆粒包裝機(jī)的 輸送機(jī)構(gòu) 沒(méi)有專門的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，原 因有以下幾點(diǎn)： (1)包裝紙是軟的，如果輸送不好會(huì)使包裝紙堆積或者拉斷； (2)輸送包裝紙不需要很大的動(dòng)力； (3)液體包裝機(jī)構(gòu)中的縱封可以在封裝包裝袋的同時(shí)將包裝紙向下拉，這樣就可以使輸送機(jī)構(gòu)中的包裝紙按需求送紙，不會(huì)出現(xiàn)堆積或者是拉斷的可能。 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，輸送機(jī)構(gòu)參考 BZ350 糖果包裝機(jī)卷筒紙連續(xù)供紙裝置，如圖 31： 圖 31 糖果包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 1軸 2銅套 3套筒 5夾紙盤 6調(diào)節(jié)滑輪 7皮帶 8螺釘 9拉簧 10調(diào)節(jié)螺桿 11滾動(dòng)軸承 12拉簧 13緊定螺釘 14油杯 本設(shè)計(jì)與圖 31 的不同點(diǎn)是，只需要一個(gè)供紙輥、三個(gè)導(dǎo)向輥。卷帶在被牽引供送時(shí)，容易產(chǎn)生拉伸變形或者在接觸的輥面上打滑，當(dāng)紙張力變化或紙卷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)拉簧 1皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，保持穩(wěn)定供紙。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對(duì)中時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿 10 進(jìn)行調(diào)整。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 本設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)屬于中小袋型包裝機(jī)，卷材寬度和直徑小于 400mm，重量較輕，卷材布置在包裝機(jī)的上方，更換材料卷方 便，便于包裝機(jī)的總體布局，并采用懸臂支撐式，節(jié)省材料。傳送機(jī)構(gòu)還包括三個(gè)傳動(dòng)輥，包裝紙通過(guò)供紙輥，接著在傳動(dòng)桿 傳動(dòng)桿 3 上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來(lái)，不會(huì)產(chǎn)生輸送過(guò)量現(xiàn)象。具體的繞節(jié)方式如圖 33 所示。三根傳動(dòng)桿外面有可滾動(dòng)的套筒，可減少包裝紙與軸表面的摩擦。 最終設(shè)計(jì)的紙袋傳輸機(jī)構(gòu)如下： 圖 32 包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 33 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)示意圖 機(jī)體強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 1）靜剛度 機(jī)器中任何一構(gòu)件均可視為彈性體，在受載后都要產(chǎn)生一定的變形。 水平抗彎剛度 ( / )xx xPK N mm?? (31) 垂直抗彎剛度 ( / )yy yPK N mm?? (32) 抗扭剛度 ( / )MK N m m? ?? ? ? (33) 式 (31) ~(33)中： Py—— 水平、垂直作用力； M—— 扭矩， Nmm； θ—— 扭轉(zhuǎn)角，（176。）； 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 Δx ， Δy—— 水平方向和垂直方向的位移。 包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 是一個(gè)立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。 彎矩變形 用位移 y 和 θ表示變形的程度 2 ()3A Pa L ay EJ?? (34) 22()6D Pax L ay EJL??? (35) (2 3 )6A Pa L aEJ? ?? (36) 3B PLaEJ? ? (37) 3C PLaEJ? ?? (38) 22(3 )6D Pa x LEJL? ?? (39) 式 (34) ~ (39)中： P—— 作用力 (包括重力 )， N； E—— 支撐件材料彈性模量， Pa； J— — 支撐件的截面慣性矩， m4。 （ 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對(duì)轉(zhuǎn)角 ? 來(lái)表示變形的程度 MLGJ?? (310) 式 (310)中： M—— 作用扭矩， Nm； L—— 長(zhǎng)度， m； G—— 彈性剪切模量， Pa。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 4 袋成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 袋型容器有很多種類，本設(shè)計(jì)采用三邊封口式。要完成成型填充封口全過(guò)程，成型器的選擇是一個(gè)關(guān)鍵部分。它的選擇與原材料規(guī)格 、袋型、機(jī)器布局等有直接關(guān)系。 袋成型機(jī)構(gòu)的選擇 表 41 列舉了常用的幾種類型的成型器以及其特點(diǎn)： 表 41 常用成型器及其特點(diǎn) 由表 41 可知，他們的共同點(diǎn)是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜逐漸變成對(duì)折狀態(tài)的過(guò)程。其中，象鼻成型器它的安裝角α比三角形及 U 形成型器都要小得多，制袋成型阻力比較小。而制同樣的一個(gè)袋 .成型器結(jié)構(gòu)尺寸要大得多。因此，考慮到整體布局以及空間大小，我們最終采用象鼻成型器。 成型器類型 成型特點(diǎn) 應(yīng)用范圍 適應(yīng)性 折疊成型時(shí)受力狀況 是否滿足 課程要求 備注 三角板成型器 可將平張薄膜折疊成型 多種機(jī)型上應(yīng)用，尤其當(dāng)制袋規(guī)格較大變化時(shí) 良好 差 是 U 形板成型器 可將平張薄膜折疊成型 應(yīng)用比較廣 較好 比三角板成型器好 是 象鼻成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應(yīng)一種帶寬 較好 彎折平緩，成型阻力小 是 設(shè)計(jì)制造比翻領(lǐng)式簡(jiǎn)單 翻領(lǐng)成型器 可將平張薄膜折疊成型 只能適應(yīng)一種帶寬 較差 成型阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形 是 設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試比其他成型器復(fù)雜 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 象鼻成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 象鼻成型器可看作是在 U 型成型器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上 ,結(jié)構(gòu)方面作了一些修改而形成 的 ,象鼻成型器設(shè)計(jì)時(shí)建議按 ?? 12~5?? 選用三角形板的安裝角 ,并計(jì)算三角形頂角 ?2 值 ,根據(jù)所制作空袋袋寬 a 計(jì)算三角形板的高 b 。按 U 形成型器的設(shè)計(jì)方法找準(zhǔn)圓弧槽裝接位置 L,并取用圓弧部分半徑 aR )~(? 。 設(shè)薄膜的寬度為 2a=90mm，對(duì)折后的空袋高度為 a=45mm(立式機(jī)為空袋寬度 )，三角形板與水平面間的傾斜角即安裝角為 ? ，三角板的頂角為 ?2 ，薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長(zhǎng)為 b，若不計(jì)三角形板的厚度，假定薄膜在對(duì)折后兩膜間貼得很緊 ,則： 圖 41 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 在直角三角形 DEC 中， aDE? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (41) 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 即 ?sin?ba (42) 在直角三角形 ADC 或 BDC 中： aDBAD ?? , bDC? ,所以有 ?sin?ba (43) 對(duì)既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸 , ba 是一個(gè)定值 ,所以有如下 關(guān)系： ?? tg?sin (44) 即： )(sin?? arctg? (45) 決定三角形成型器的尺寸除頂角外 ,還有三角形板的高 h ,它和制袋的最大尺寸有關(guān) : hah ??? ?sinmax (46) 式 (46)中： maxa — 能制作最大空袋的高（立式機(jī)為帶寬） 若滿足上述成型器展開平面寬度處處為 a2 ,則圓弧槽中心線裝接位置應(yīng)有 : RL 21 ?? (47) 但這時(shí)圓弧槽與三角形板的邊線并不相切 ,也就難以裝接 ,見圖 43 所示。實(shí)際使用中 ,圓弧槽裝接即考慮展開 面的寬度與 a2 基本相符 ,又考慮與三角形板能順利裝接 ,故只好采用圓弧過(guò)渡來(lái)解決 ,取 2 2R L R??? (48) 式 (48)中： R— U 型槽圓弧部分的半徑 , 可根 據(jù) 工 藝 上 需要 來(lái) 取 值 , 亦可 按aR )~(? 推薦取用； a — 空袋高度 (立式為寬度 )。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 42 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 圖 43 象鼻成型器結(jié)構(gòu) 象鼻成型器的形成還需加裝薄膜護(hù)邊 ,以利控制包裝材料跑偏 ,常取護(hù)邊寬mmmHK 20~10?? 。見圖 43 所示。實(shí)際使用中又截去三角形板的 GHK 部分 ,減少成型器尺寸 ,在原三角形板的底邊 G 處設(shè)置一薄膜導(dǎo)輥 ,讓包裝材料經(jīng)這一導(dǎo)輥后直接拉上成型器的 MM? 截面處。 最終設(shè)計(jì)的象鼻成型器如圖 44 所示： 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 44 象鼻成型器設(shè)計(jì)圖 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 5 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)包裝的全過(guò)程，主要是實(shí)現(xiàn)包裝的牽引走膜，下料及封切。也就是說(shuō)從 塑料卷筒到最終成品要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程： 圖 51 連續(xù)式自動(dòng)制袋袋填包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 1主電機(jī) 2皮帶 3蝸輪蝸桿減速器 4偏心輪機(jī)構(gòu) 5橫封器 6縱封器 7離合器 8上料機(jī)構(gòu) 9不完全齒輪 10行星齒輪差動(dòng)器 11伺服電機(jī) 12無(wú)級(jí)變速器 動(dòng)力由減速器輸出后，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸 ? 運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過(guò)主軸分配，形成三路傳動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)定量供料器 縱封滾輪 6 以及橫封輥 5。三路傳動(dòng)如下： （ 1） 主軸Ⅰ通過(guò)齒輪 Z20 帶動(dòng)二聯(lián)體齒輪的齒輪 Z52 和 Z20， 再經(jīng)過(guò)二聯(lián)體 齒輪 Z52 和 Z36傳到齒輪 Z36驅(qū)動(dòng)軸 Ⅵ ，使定量供料器 8 回轉(zhuǎn)。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 （ 2） 主軸Ⅰ通過(guò)錐齒輪 Z30 帶動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的軸Ⅱ變速器的輸出軸 Ⅲ。 經(jīng)過(guò)差動(dòng)傳動(dòng)裝置，綜合伺服電機(jī) 11 輸出的補(bǔ)償速度，再經(jīng)過(guò)一對(duì)不完全齒輪 Z60，帶動(dòng)軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)縱封滾輪 6 相對(duì)回轉(zhuǎn)。 （ 3）主軸Ⅰ通過(guò)錐齒輪 Z36 帶動(dòng)軸 Ⅲ的 偏心鏈輪機(jī)構(gòu) 4 輸出一個(gè)不等速運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪 Z18，經(jīng)齒輪 Z22和一對(duì) Z30驅(qū)動(dòng)橫封輥相對(duì)回轉(zhuǎn)。通過(guò)調(diào)節(jié)偏心鏈輪的偏心值可以實(shí)現(xiàn)熱封速度的調(diào)整。 作用在縱封滾輪上的牽引力應(yīng)該與滾輪受到塑料薄膜給它的力相等，才能使塑料 薄膜勻速下滑。 總體傳動(dòng)比分配 定量供料裝置轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，可以填 6 袋，而機(jī)器的包裝速度是 36~60 袋 /min，所以定量供料裝置最多要每分鐘轉(zhuǎn) 10 轉(zhuǎn)，所以定量供料裝置中心軸的轉(zhuǎn)速為6~10r/min。定量供料裝置的轉(zhuǎn)盤有 6 個(gè)定量孔，所以橫封器嚙合次數(shù)應(yīng)該達(dá)到36~60 次 /min。初定袋長(zhǎng) 80~140mm,而且再根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算縱封器的轉(zhuǎn)速α，如下： α max：