摘è¦ï¼šä»‹ç»ä¸€ç§æ–°åž‹çš„包装机械包æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æž„æœºã€‚è¯¥æœºæž„åˆ©ç”¨æ°”åŠ¨æ‰§è¡Œå…ƒä»¶çš„æŸ”æ€§ç‰¹æ€§ï¼Œä½¿åŒ…è£…æœºæ—¢èƒ½å®žçŽ°é«˜é€Ÿå¼€å·ï¼Œåˆä¿è¯ä½¿åŒ…æçš„å¼ åŠ›å°è€Œæ’定,从而满足现代高速包装机构对其包æå¼€å·çš„è¦æ±‚。
å‰è¨€ï¼šè¿‘å¹´æ¥ï¼Œæ°”动技术在包装机械行业得到了广泛地应用,使包装机械行业有了长足的å‘展。由于气动和度算机控制ç‰å…ˆè¿›æŠ€æœ¯çš„大é‡ä»‹å…¥ï¼Œä½¿çŽ°ä»£åŒ…装机械的机械结构大为简化ã€é™ä½Žäº†è®¾å¤‡é€ 价,åŒæ—¶ä¹Ÿæ高了包装速度和产å“外观技师没备的自动比程度和å¯é 性都得到了大幅度æ高。
气动机构动作轻快,ä¸æ±¡æŸ“环境,能够很好地满足包装机械对速度和环境的è¦æ±‚。现代包装机械一般采用气缸åšæ‰§è¡Œå…ƒä»¶ï¼Œä¸»è¦æ˜¯åˆ©ç”¨æ°”缸具有直线输出和速度å¯è°ƒç‰ç‰¹ç‚¹ï¼Œè¿™æ ·å°±æ‘’å……äº†ä¼ ç»Ÿçš„ç”±æ—‹è½¬è¿åŠ¨åˆ°ç›´çº¿è¿åŠ¨çš„å‡é€Ÿå’Œè½¬æ¢æœºæž„ï¼Œæœ‰æ•ˆåœ°ç®€åŒ–äº†åŒ…è£…æœºæ¢°çš„ä¼ åŠ¨æœºæž„ï¼Œé™ä½Žäº†æˆæœ¬ï¼Œç¼©çŸäº†ç”Ÿäº§å‘¨æœŸã€‚å¦å¤–,采用气缸åšæ‰§è¡Œå…ƒä»¶ï¼Œé€šè¿‡è°ƒæ•´æŽ§åˆ¶è½¯ä»¶å°±å¯ä»¥è§£å†³æ•´ä¸ªæ‰§è¡Œæœºæž„å调工作的时åºè¦æ±‚ã€‚è¿™ä¸€ç‚¹ä¸Žä¼ ç»Ÿçš„å‡¸è½®æŽ§åˆ¶æœºæž„ç›¸æ¯”ï¼Œå¯ä»¥èŠ‚çœå¤§é‡çš„安装调试工作,这也是气动技术在包装机械行业得到普åŠçš„一个é‡è¦åŽŸå› 。气动执行元件具有很好的柔性,或者说气缸活塞的è¿åŠ¨é€Ÿåº¦å’Œè¡Œç¨‹å¯å—其它机构的约æŸã€‚利用气动执行元件的这一特性,å¯ä»¥è®¾è®¡æˆæ°”动和机械组åˆçš„å¤åˆæœºæž„,æ¥å®žçŽ°å‡†ç¡®çš„动行å调和åŒæ¥ï¼Œä¹Ÿå¯è®¾æ±æˆæŸ”性的执行机构,利用这ç§æŸ”性机构å¯ä»¥å®Œæˆä¸€äº›ç‰¹å®šå·¥ä½œã€‚åŒ…æ‹¬æœºæ°”åŠ¨å¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„å°±æ˜¯åˆ©ç”¨æ°”ç¼¸æŸ”æ€§è¿›è¡Œå·¥ä½œçš„ä¸€ä¸ªå®žä¾‹ã€‚
1ã€åŒ…装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„ç®€ä»‹
包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶åˆ†ä¸ºäºŒä¸ªæ—¶æ®µï¼š
1)开膜时段:如图1所示,伺æœç”µæœºä¸è¿è¡Œï¼ŒçœŸç©ºå¸ç›˜å¸ä½åŒ…æ,åŒæ—¶ä¾›è†œè¾Šåˆ¶åŠ¨æ°”缸æ¾å¼€ä¾›è†œè¾Šåˆ¶åŠ¨ç›˜ï¼Œä¾›è†œè¾Šå¤„于自由状æ€ï¼Œåœ¨æ‘†åŠ¨æ†å’Œæ‹‰è†œæµ®åŠ¨æ°”缸å‘下拉力的共åŒä½œç”¨ä¸‹ï¼Œæ‘†åŠ¨æ†å‘下摆动,通过包æ牵引供膜辊转动,进行开膜。当摆动æ†å‘下è¿è¡Œåˆ°æŽ¥è¿‘开关的作用ä½ç½®æ—¶ï¼Œä¼ 感器å‘出信å·ï¼ŒPLC控制制动气缸对供膜辊制动,åŒæ—¶æŽ§åˆ¶æ‹‰è†œæµ®åŠ¨æ°”
缸å‘下摆动的电ç£é˜€å…³æ–,摆动æ†åœ¨é‡åŠ›ä½œç”¨ä¸‹è‡ªç„¶ä¸‹åž‚。
2) 拉膜时段:首先真空å¸ç›˜è§£é™¤çœŸç©ºæ”¾å¼€åŒ…æ,åŒæ—¶æŽ§åˆ¶æ‹‰è†œæµ®åŠ¨æ°”缸å‘上è¿è¡Œçš„两ä½ä¸‰é€šç”µç£é˜€å¾—电,使气缸产生å‘上è¿è¡Œçš„推力。通过调节å‡åŽ‹é˜€(图2)使气缸å‘上的推力比摆动æ†é‡åŠ›ä½œç”¨åˆ°æ°”缸æ†ä¸Šçš„åˆåŠ›å°(一般相差1.5-2Kg),这时拉膜浮动气缸的活塞æ†å¹¶ä¸è¿åŠ¨ï¼Œæ‹‰è†œæµ®åŠ¨æ°”缸æ¤æ—¶çš„作用åªæ˜¯å‡è½»æ‘†åŠ¨æ†çš„é‡é‡ï¼ŒåŒæ—¶ä½¿åŒ…ææœ‰å…·æœ‰ä¸€å®šçš„å¼ åŠ›ï¼ŒéšåŽä¼ºæœç”µæœºå¼€å§‹æ‹‰è†œã€‚伺æœç”µæœºæ‹‰è†œè¿åŠ¨æ˜¯é—´æ‡çš„,æ¯æ¬¡æ‹‰è†œçš„长度由包æ上的定ä½è‰²æ ‡ç¡®å®šã€‚包æä¸Šçš„è‰²æ ‡ä¸ºç‰é—´è·ï¼Œå½“é¢œè‰²ä¼ æ„Ÿå™¨æ£€æµ‹åˆ°åŒ…æ定ä½è‰²æ ‡ï¼Œå‘出信å·ç»™PLC,PLC确定定ä½è†œå—控制伺æœç”µæœºå¿«é€Ÿåœæ¢ï¼Œå®žçŽ°å¿«é€Ÿå®šé•¿æ‹‰è†œã€‚åŒæ—¶æŽ§åˆ¶ç”µç£é˜€ä½¿çœŸç©ºå¸ç›˜å¸ä½åŒ…æ,å‡å°åŒ…æå‰å†²ï¼Œå¹¶ä¸”åŒæ—¶å…³æ–控制浮动气缸å‘上è¿åŠ¨çš„电ç£é˜€ï¼Œä½¿æ‘†åŠ¨æ†è‡ªç„¶ä¸‹åž‚,å¦åˆ™åŒ…æå‰å†²å¤§æ—¶ï¼Œè™½ç„¶æµ®åŠ¨æ°”缸å‘上产生的推力比摆动æ†çš„自é‡å°ï¼Œä½†ç”±äºŽæµ®åŠ¨æ°”缸的下腔已有压缩空气,摆动æ†é 自é‡æœ‰æ—¶ä¸èƒ½å®Œå…¨å›žè½æ‹‰ç´§åŒ…æ†ï¼Œå› æ¤éœ€è¦å°†æµ®åŠ¨æ°”缸的下腔压缩空气暂时放掉,ç‰æ‘†åŠ¨æ†å®Œå…¨å›žè½åŽå†æ‰“开控制浮动气缸å‘上è¿åŠ¨çš„电ç£é˜€ï¼Œä¸ºä¸‹æ¬¡æ‹‰è†œåšå¥½å‡†å¤‡ã€‚è¿™ç§æœºæž„å¯ä½¿åŒ…æ具有很å°çš„æ’å®šå¼ åŠ›ï¼ŒåŒæ—¶åˆæœ‰è¶³å¤Ÿçš„å¼€è†œå¼ åŠ›ï¼Œæ高了包装速度。这ç§æœºæž„利用气动执行元件的柔性工作,既å¯ä»¥ä½¿æ‘†åŠ¨æ†å¼ºåˆ¶å‘下摆动开膜,åˆå…·æœ‰æµ®åŠ¨çš„特点。该机构应用于400g全自动充氮奶粉包装机,使用效果很好。
2 包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„åŠ¨åŠ›å¦å‚数计算
2ã€1 å¼€å·å¼ 力计算
包æå·è†œè½¬åŠ¨æƒ¯é‡ç”±ä¸¤éƒ¨åˆ†ç»„æˆï¼Œä¸€æ˜¯å·è†œè†¨èƒ€è½´æœ¬èº«çš„转动惯é‡ï¼Œä¸€æ˜¯åŒ…æå·è‡ªèº«çš„转动惯é‡ã€‚膨胀轴的转动惯é‡å¯æŒ‰åœ†æŸ±ä½“计算,其公å¼ä¸º
J! == 1/2m・R12 (1)
å¼ä¸ï¼›J1――膨胀轴的转动惯é‡ï¼ŒAem2 ï¼›
m1――膨胀轴的质é‡ï¼ŒKg ï¼›
R1――膨胀轴的åŠå¾„,m。
å·è†œæœ¬èº«çš„转动惯é‡å¯ä»¥æŒ‰åœ†ç’体转动惯é‡è®¡ç®—,其公å¼ä¸º
J2 == 1/2 m2 (R22+ r2 ) (2)
å¼ä¸ J2――å·è†œçš„转动惯é‡ï¼ŒKgm2ï¼›
m2ï¼ï¼å·è†œçš„è´¨é‡ï¼ŒKgï¼›
R2――å·è†œçš„外径,mï¼›
rï¼ä¸€å·è†œçš„内径,m。
应当注æ„的是å·è†œçš„è´¨é‡å’Œå¤–径在工作过程ä¸æ˜¯é€æ¸å‡å°çš„,在包装机工作过程ä¸å·è†œè¾Šçš„转动惯é‡æ˜¯å˜åŒ–的,åŒæ—¶åŒ…æå¼ åŠ›ä½œç”¨åŠå¾„也是å˜åŒ–的。为了求出开å·æœ€å¤§å¼ 力,应在二ç§æžé™çŠ¶æ€ä¸‹åˆ†åˆ«è®¡ç®—。å–其最大值作为选择系统å‚æ•°çš„ä¾æ®ã€‚æ ¹æ®åŒ…装机的动作è¦æ±‚,开å·æ—¶é—´t≤0.4S;包æå¼€å·é•¿åº¦L≥0.2m,计算开å·æ‰€éœ€çš„å¼ åŠ›F。
包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„è®¾è®¡
为了简化计算,略去摩擦力的影å“,将开å·è¿‡ç¨‹è§†ä¸ºåŒ€åŠ 速圆周è¿åŠ¨ï¼Œæ¯æ¬¡å¼€å·åŒ…æ长度的计算公å¼ä¸º
H == 1 /4л・R・at2 (3)
å¼ä¸ H――包æ长度,mï¼›
R――å·è†œè¾Šå¤–径,m:
aâ€•â€•åŠ é€Ÿåº¦ï¼Œmï¼S2ï¼›
t――开å·æ—¶é—´ï¼Œs。
圆周è¿åŠ¨çš„åŠ é€Ÿåº¦è®¡ç®—å…¬å¼ä¸º
a==Mgï¼J==RF/J (4)
å¼ä¸ Mg ==RF,其ä¸R―包æ外径,m
F――包æå¼ åŠ›ï¼ŒN。
å°†å¼(4)带入(3)å¯å¾—包æå¼ åŠ›è®¡ç®—å…¬å¼
F == 2H・Jï¼R2・t2 (5)
å¼ä¸J=J1+ J2―å·è†œè¾Šæ€»çš„转动惯é‡ï¼Œkgm2ï¼›
为了确定开å·å¼ 力,必须分别计算包æ外径最大和包æ外径最å°ä¸¤ä¸ªæžé™æƒ…况下的开å·å¼ 力:
包æ最大直径时的开å·å¼ 力
Fdmax==14.04N
包æ最å°ç›´å¾„时的开å·å¼ 力
Fdmin==50.6N
æ ¹æ®ä¸Šè¿°è®¡ç®—ç»“æžœï¼Œæœ€å¤§å¼ åŠ›å‡ºçŽ°åœ¨åŒ…ææœ€å°‘æ—¶ï¼Œå› æ¤ï¼Œå¯æ ¹æ®åŒ…ææœ€å°‘æ—¶çš„å¼ åŠ›æ¥ç¡®å®šæ°”缸尺寸。
2.2 气缸拉力计算
在图(3)ä¸æ‘†åŠ¨æ†çš„摆动斜度为±10o,摆动æ†çš„ä½ç½®ä¸åŒå„力相对于摆动ä¸å¿ƒçš„作用方å‘å‘生å˜åŒ–。在æžé™ä½ç½®éœ€è¦çš„气缸拉力最大,
下é¢æ ¹æ®è¿™ä¸ªæ‹‰åŠ›æ¥è®¡ç®—气缸的缸径。
摆动æ†åŠ›å¹³è¡¡æ–¹ç¨‹ä¸º
4F・L1ï¼F1F2 ï¼F2L3==0 å·¥ (6)
则气缸拉力计算公å¼ä¸º
F2 == 4F・L1/L2ï¼F1・L2/L2 (7)
å¼ä¸ F2―气缸产生的拉力,N
F―å·è†œçš„å¼ åŠ›ï¼Ž Nï¼›
F1―摆动æ†çš„è´¨é‡ï¼Œ Kgï¼›
L2―包æçš„å¼ åŠ›ä½œç”¨åˆ°æ‘†åŠ¨æ†ä¸ŠåˆåŠ›çš„作用点到摆动æ†æ‘†åŠ¨ä¸å¿ƒçš„è·ç¦»ï¼Œmï¼›
L1――摆动æ†çš„质心到摆动æ†æ‘†åŠ¨ä¸å¿ƒçš„è·ç¦»mï¼›
L3――摆动æ†æ°”缸拉力作用点与摆动æ†æ‘†åŠ¨ä¸å¿ƒçš„åž‚ç›´è·ç¦»ï¼Œm。
表2 摆动æ†çš„å‡ ä½•å‚æ•°åŠåŠ›å¦å‚æ•°
包装机系统的工作压力为0.65Mpa,为使浮动气缸的拉力有一定的调节范围,åˆæ¥ç¡®å®šå…¶å·¥ä½œåŽ‹åŠ›ä¸º0.5Mpa,最åŽæ ¹æ®å·¥ä½œè¡Œç¨‹å’Œæœºæ¢°å®‰è£…结构选用 SMCå…¬å¸çš„CDM2B32-150气缸。
3 包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„çš„å®‰è£…è°ƒè¯•åŠä½¿ç”¨
包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„æ˜¯ä¸“é—¨ä¸º400g全自动充氮
奶粉包装机设计的,已æ£å¼æŠ•å…¥ç”Ÿäº§ï¼Œè¿è¡ŒçŠ¶æ€è‰¯å¥½ã€‚在调试过程ä¸ï¼ŒæŽ§åˆ¶æµ®åŠ¨æ°”缸å‘下拉动的气动回路工作压力的å‡åŽ‹é˜€(2)工作压力设定为0.45Mpa,浮动气缸å‘上推动å‡åŽ‹é˜€(1)工作压力设定为0.3Mpa,实际测得的开å·æ—¶é—´ä¸º0.42s,开å·é•¿åº¦ä¸º0.23m,拉膜时段包æçš„å¼ åŠ›ä¸º1.8kg,è¯å¯®åŒ…装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„èƒ½å¤Ÿå¾ˆå¥½åœ°æ»¡è¶³åŒ…è£…æœºåœ¨å·¥ä½œè¿‡ç¨‹ä¸å¯¹å¼€å·çš„工作è¦æ±‚,说明上述的结构方案的å¯è¡Œæ€§ä¸Žè®¡ç®—çš„æ£ç¡®æ€§ã€‚
4 结论
1)本文给出了包装机气动å·æå¼ åŠ›æŽ§åˆ¶æœºæž„çš„è®¾è®¡å‡†åˆ™ï¼Œç»ç”Ÿäº§å®žè·µè¯æ˜Žè¯¥ç³»ç»Ÿæ€§èƒ½ç¨³å®šã€å·¥ä½œå¯é ,满足了现代高速包装机械对其包æå¼€å·çš„è¦æ±‚。
2)æ°”åŠ¨æŽ§åˆ¶å› å…¶æŸ”æ€§ã€æ¸…æ´ï¼Œæ˜“æž„æˆæœºç”µæ°”集æˆç³»ç»Ÿï¼Œå°†è¿›ä¸€æ¥æå‡åŒ…装机械行业的整体水平。