自動包裝熱合機橫封室導桿機構的設計

自動包裝熱合機橫封室導桿機構的設計

在帶有熱密封的傾斜熱混音器中，熱封是一個重要因素。在熱合過程中，需要充分的熱量傳遞，以便完全熱合塑料和膜。因此，橫截面的速度不能太快。熱合切割后，為了提高包裝速度，包裝材料必須快速離開切割位置。所以機構的速度不能太慢。只有橫封、切斷處的瞬時速度大小與塑料袋的牽引速度基本一致,才不會起皺或者拉斷。為了保證效率,一般轉(zhuǎn)速較高,但動載震動和動平衡問題又難以解決。采用可調(diào)式導桿機構作為熱合機主傳動系統(tǒng),同時運用Solidedge軟件對曲柄組件進行零件三維實體造型,組裝后利用軟件的輔助分析功能進行平衡分析,既能大大簡化平衡計算的工作量,又能較好地解決這一類技術問題,在目前高速包裝熱合設備中能科學調(diào)整塑料袋膜的瞬時線速度,并提高組件動平衡的分析效率,有廣泛的實用價值。1有度：s在圖1中,輸入軸1、擺槽體2、滑塊3、連接螺栓4、圓轉(zhuǎn)盤5、螺母6等零件一起構成轉(zhuǎn)動導桿機構。設輸入軸1與輸出軸10軸線之間的距離為e,可根據(jù)包裝袋長度L的具體要求,通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿7,使得軸承座9在滑座8上左右移動來改變e的大小,實現(xiàn)加工過程中的同步要求。再設連接螺栓4軸線到圓轉(zhuǎn)盤5回轉(zhuǎn)軸線之間的距離為曲柄長度r(要求r>e);滑塊3在擺槽體2的長槽中滑動構成移動副,其中擺槽體為導桿,導桿長度為變量s。建立如圖2所示導桿機構的數(shù)學模型,下面對該導桿機構進行運動仿真分析。在圖2上三角形ABC中,由正弦定理可得:ssin(π?θ)=esin(θ?α)(1)ssin(π-θ)=esin(θ-α)(1)整理(1)式可得:sinα=sinθ1?e2s2sin2θ?????????√?e2ssin2θ(2)sinα=sinθ1-e2s2sin2θ-e2ssin2θ(2)當主動件AC以等角速度ω0=dθ/dt旋轉(zhuǎn)時,則從動件BC角速度ω1為:ω1=dαdt=???1?escosθ1?e2s2sin2θ√???ω0(3)ω1=dαdt=[1-escosθ1-e2s2sin2θ]ω0(3)當θ=2kπ時,由式(3)可得ω1最小為:ω1min=(1?es)ω0(4)ω1min=(1-es)ω0(4)當θ=2(k+1)π時,由式(3)可得ω1最大為:ω1max=(1+es)ω0(5)ω1max=(1+es)ω0(5)則當輸入軸1與輸出軸10軸線之間的距離e在[-s,s]之間變化時,可得到不同的速度變化K=ω1maxω1min=s+es?eΚ=ω1maxω1min=s+es-e,速比imin=ωminω0=s?esimin=ωminω0=s-es,得到從0到2變化不同的最低點速度,以滿足所牽引的各種長度包裝袋速度變化的要求,從而使熱封、切斷點的速度變化與熱合切割機的牽引速度變化相匹配。2確定擺槽體導槽最方向由式(4)可知,當θ=2kπ時,從動件BC角速度ω1最低,安裝時應將兩橫封軸的熱封、切斷調(diào)至θ=2kπ,即擺槽體導槽最上方位置,然后用螺釘固定好。為了保證牽引速度與熱封、切斷速度一致,根據(jù)式(4)可求出e1=s(ω1min?ω0)ω0e1=s(ω1min-ω0)ω0,再通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿7,使得軸承座9在滑座8上左右移動來改變偏心距e的大小,以保證包裝質(zhì)量要求。3導桿機構在圖3所示的熱合機主傳動系統(tǒng)中,電機驅(qū)動曲柄O1C勻速旋轉(zhuǎn),通過滑塊C帶動導桿OA上下擺動;在導桿A點處安裝了絲杠螺母機構,異形螺母與鏈條AB的端點A鉸接,通過鏈條帶動小鏈盤、大鏈盤同時轉(zhuǎn)動,大鏈盤來回轉(zhuǎn)動通過鏈條帶動橫封室上下運動,實現(xiàn)預定熱封、切斷功能。由于2個鏈盤同軸,設大小鏈盤半徑分別為R2和R1,最大袋長Hmax,則2R2π>Hmax,即制袋袋長為H時,大鏈盤需轉(zhuǎn)過的圓心角ψ=H/R2,相應的小鏈盤需轉(zhuǎn)過的弧長S=H·R1/R2。在圖3所示的導桿機構中,導桿的兩個極限位置OA1和OA分別對應橫封室的上、下兩個位置,則S=A1B1-AB。為簡化起見,再設OO2=L,OA=x,則通過推導整理得到:H=R2R1[x2+L2?R12???????????√?x2+L2?R12?2Lxsin(2α)??????????????????????√](6)Η=R2R1[x2+L2-R12-x2+L2-R12-2Lxsin(2α)](6)從(6)式可知,當L,R1,R2,α等結(jié)構參數(shù)確定后,袋長H就是導桿長度自變量x的函數(shù),也就是說,通過調(diào)節(jié)A點在導桿上的位置可以改變制袋長度。4曲柄組件物理屬性的變化在塑料熱合機中,由于采用轉(zhuǎn)動導桿不等速運動機構來帶動,隨著包裝速度的提高,慣性力對機構的影響不容忽略,必須進行平衡設計。這里運用Solidedge軟件對曲柄組件進行零件三維實體造型,組裝后利用軟件的輔助分析功能進行動平衡分析,利用工具上[檢查]/[物理屬性],顯現(xiàn)如圖4所示的質(zhì)量、質(zhì)心和形心等特征,利用去平衡重法或增加適當配重,再修改有關尺寸,使組件質(zhì)心位置盡量回到回轉(zhuǎn)中心。為了平衡,在曲柄組件圓轉(zhuǎn)盤靠近滑塊兩側(cè)30°的位置對稱挖出2個直徑為12mm的孔,并在[文件]/[文件屬性]/[單位]/[材料表]中設定鋼的密度為7.833kg/dm3,則如圖5所示平衡前后曲柄組件的物理屬性對話框中質(zhì)量、質(zhì)心和形心值發(fā)生相應改變,通過Solidedge軟件中輔助工程分析組件進行動態(tài)仿真,從屬性對話框中發(fā)現(xiàn)小于0.05mm,達到許用范圍以內(nèi)才算符合設計要求。這樣就可以通過調(diào)整組件中相關零件的結(jié)構和尺寸,最終使組件的質(zhì)心落在其回轉(zhuǎn)中心或允許的誤差內(nèi),解決高速旋轉(zhuǎn)下的動平衡問題。5采用solidge軟件進行三維實體造型,改進了對于曲柄組件質(zhì)心和袋長調(diào)整的控制對枕式熱合包裝機中的主傳動裝置進行設計與分析,建立了轉(zhuǎn)動導桿機構運