軋蓋機的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計

軋蓋機的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計雙刀滾壓式軋蓋機的設(shè)計要求及功能自己選擇：軋蓋速度：40瓶/分鐘瓶子規(guī)格2ml-25ml瓶子直徑：20mm-25mm；（瓶子高度：20-80mm；瓶蓋直徑：12-15mm；瓶蓋高度：10-15mm）本文所設(shè)計的雙刀滾壓式軋蓋機用鋁蓋或鋁塑蓋軋蓋封口。本軋蓋機結(jié)構(gòu)合理緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作靈活，規(guī)格轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)方便。進瓶處設(shè)有緩沖出口，采用十二工位轉(zhuǎn)盤，雙滾刀軋蓋原理，軋壓鋁蓋無損傷，軋口牢固，光滑平整。出現(xiàn)故障時有自動停機功能。雙刀滾壓式軋蓋機的原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案本軋蓋機可以分為瓶蓋送料器、螺旋推進器、撥瓶輪、鎖頭部件、傳動系統(tǒng)及壓蓋和瓶托機構(gòu)六個部分：它的具體工作過程如圖2-1所示，螺旋推進器接受送料機構(gòu)傳送來的瓶子，將瓶子推進至瓶蓋送料器的瓶蓋滑軌下接受滑軌中落下的瓶蓋，瓶子繼續(xù)移動進入撥瓶輪相應(yīng)的缺口中，在隨著撥瓶輪轉(zhuǎn)動的過程中，壓蓋部件落下使瓶蓋與瓶子壓緊，當撥瓶輪轉(zhuǎn)動至鎖頭下時，托瓶部件頂起瓶子，滾刀落下，完成軋蓋動作，然后瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動至出料口，則完成了軋蓋過程。圖雙刀滾壓式軋蓋機總體結(jié)構(gòu)簡圖瓶蓋送料器工作原理設(shè)計如圖2-2，瓶蓋送料器的振動工作體—圓形料斗由圓筒l及托盤4組成，圓筒l內(nèi)壁制作有螺旋形物品輸送跑道2及定向、分層等選料裝置3，圓筒緊固在托盤4上。主振彈簧片組7有三或四組，作均布配置，通過連接件將主振彈簧片兩端分別緊固在托盤4及底盤8上，支撐著圓形料斗。銜鐵5固定在托盤底面的中部；電磁鐵鐵心6由固定座體對應(yīng)銜鐵5安裝在底盤8中部，銜鐵5和減振橡膠彈簧墊9固定在軋蓋機上[3]如圖2-2，瓶蓋送料器的振動工作體—圓形料斗由圓筒l及托盤4組成，圓筒l內(nèi)壁制作有螺旋形物品輸送跑道2及定向、分層等選料裝置3，圓筒緊固在托盤4上。主振彈簧片組7有三或四組，作均布配置，通過連接件將主振彈簧片兩端分別緊固在托盤4及底盤8上，支撐著圓形料斗。銜鐵5固定在托盤底面的中部；電磁鐵鐵心6由固定座體對應(yīng)銜鐵5安裝在底盤8中部，銜鐵5和減振橡膠彈簧墊9固定在軋蓋機上[3]。圖2-2瓶蓋送料器工作示意圖料斗在電磁激振力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)擺動。料斗圓周部位具有最大的運動線速度，因而促使瓶蓋向料斗周邊分散開，并沿料斗內(nèi)壁上的螺旋送料軌道向上斷續(xù)地被拋擲前進，最后從料斗上緣出口處進入瓶蓋輸送滑道。螺旋推進器工作原理設(shè)計螺旋推進器是一種簡單的連續(xù)式輸送機，適用于輸送松散狀態(tài)的干燥物品。圖2-3所示為螺旋推進器工作原理圖。它由一根裝有螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸和輸送槽組成。螺旋轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在兩端軸承座上，螺旋轉(zhuǎn)軸—端的軸頭與驅(qū)動裝置相連接。輸送槽上開設(shè)有進瓶口和出瓶口。進瓶口與進料裝置相連，出瓶口則與撥瓶輪相連接。為防止瓶子堆積過多，在輸送槽中間位置設(shè)置有彈性出口。螺旋轉(zhuǎn)軸由驅(qū)動裝置驅(qū)動，送入輸送槽中的瓶子由轉(zhuǎn)動的螺旋葉片推動而沿輸送槽軸向前進，直到出瓶口排出。圖2-3螺旋推進器工作原理圖撥瓶輪工作原理設(shè)計撥瓶輪采用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機構(gòu)，如圖2-4所示由圓柱分度凸輪2和滾子轉(zhuǎn)盤輪1組成。圓柱式分度凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)時，滾子轉(zhuǎn)盤輪從動件得到周期單向轉(zhuǎn)位運動。圓柱分度凸輪是在圓柱表面上制作出兩端開放有端頭的凸起輪廓，其輪廓由螺旋曲線段和垂直軸線的直線輪廓段組成。滾子轉(zhuǎn)盤輪是從動件，轉(zhuǎn)盤輪端面用銷軸安裝著若干滾子，滾子按要求均布配置在同一圓周上。圓柱分度轉(zhuǎn)位凸輪輪廓與滾子轉(zhuǎn)盤輪上兩滾子保持接觸，凸輪輪廓與滾子間保持著相當于蝸桿與蝸輪之間的嚙合傳動關(guān)系。凸輪做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，將驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪作單向周期轉(zhuǎn)位運動。在軋蓋機工作過程中，由于意外原因，可能出現(xiàn)瓶碎，卡瓶等故障。撥瓶輪底部安裝有安全離合器，當軋蓋出現(xiàn)破瓶等故障時，頂端的撥瓶輪將由于負載過大的原因停止轉(zhuǎn)動，此時安全離合器將脫離開，撥瓶輪上的安全離合器限位頂板上升，頂動其上部的安全開關(guān)，機器自動停機。圓柱分度轉(zhuǎn)位凸輪輪廓與滾子轉(zhuǎn)盤輪上兩滾子保持接觸，凸輪輪廓與滾子間保持著相當于蝸桿與蝸輪之間的嚙合傳動關(guān)系。凸輪做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，將驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪作單向周期轉(zhuǎn)位運動。在軋蓋機工作過程中，由于意外原因，可能出現(xiàn)瓶碎，卡瓶等故障。撥瓶輪底部安裝有安全離合器，當軋蓋出現(xiàn)破瓶等故障時，頂端的撥瓶輪將由于負載過大的原因停止轉(zhuǎn)動，此時安全離合器將脫離開，撥瓶輪上的安全離合器限位頂板上升，頂動其上部的安全開關(guān)，機器自動停機。圖2-4圓柱式分度凸輪鎖頭機構(gòu)工作原理設(shè)計如圖2-5所示，當已經(jīng)過壓蓋工序的瓶子7隨著撥瓶輪運動到壓蓋頭5下方時，托瓶機構(gòu)頂起瓶子，瓶子頂起壓蓋頭1，壓蓋頭5及滾刀支撐架及其上的滾刀1相對于皮帶輪4上升，滾刀1被事先調(diào)好的頂針螺桿2頂著，滾刀則以其上面的銷軸為中心轉(zhuǎn)動，滾刀頭落下并擠壓瓶蓋6，由皮帶輪4帶動滾刀旋轉(zhuǎn)完成軋蓋過程。軋蓋過程中壓蓋頭與瓶蓋并不旋轉(zhuǎn)。圖2-5鎖頭機構(gòu)工作原理圖傳動系統(tǒng)工作原理設(shè)計機器的傳動系統(tǒng)如圖2-6所示，電動機1經(jīng)三角皮帶帶動蝸輪蝸桿減速器2，再由鏈傳動帶動主軸，主軸上的柱狀凸輪帶動撥瓶輪4旋轉(zhuǎn)，主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，撥瓶輪因與柱狀凸輪嚙合作間歇旋轉(zhuǎn)運動，主軸另一端經(jīng)錐齒輪4傳動至鏈輪軸，再由鏈輪帶動螺旋推進器6轉(zhuǎn)動，完成送瓶的工作。本機器使用兩臺電動機，另一電動機負責(zé)帶動鎖頭旋轉(zhuǎn)，完成軋蓋工作。5為壓蓋機構(gòu)，由傳動軸上的凸輪帶動壓蓋頭上下往復(fù)運動。3為瓶托機構(gòu)，當瓶子由撥瓶輪4帶動至鎖頭下時，撥瓶輪停止轉(zhuǎn)動，瓶托機構(gòu)2上升，頂起瓶子使?jié)L刀落下，進行軋蓋工作。圖2-6軋蓋機傳動系統(tǒng)簡圖壓蓋及瓶托機構(gòu)工作原理設(shè)計瓶托機構(gòu)采用凸輪杠桿機構(gòu)。如圖2-7所示，1為杠桿支座，固定在機器第二層板中；5為瓶托套筒，固定在第一層面板上；主動軸上的瓶托凸輪與杠桿2上的軸承3接觸，當凸輪轉(zhuǎn)動時頂起杠桿2，杠桿2則繞著杠桿座1轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)螺桿4頂起瓶托6，當配蓋后的瓶身轉(zhuǎn)送到瓶托6的上方時，瓶子則被頂起至最高位置，然后進行軋蓋作業(yè)。軋蓋結(jié)束后，瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪轉(zhuǎn)動至下一工位。壓蓋機構(gòu)原理與瓶托類似，只是工作部件有所不同，當瓶子接受瓶蓋送料器落下的瓶蓋時，壓蓋機構(gòu)落下，把瓶蓋壓緊。與杠桿2上的軸承3接觸，當凸輪轉(zhuǎn)動時頂起杠桿2，杠桿2則繞著杠桿座1轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)螺桿4頂起瓶托6，當配蓋后的瓶身轉(zhuǎn)送到瓶托6的上方時，瓶子則被頂起至最高位置，然后進行軋蓋作業(yè)。軋蓋結(jié)束后，瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪轉(zhuǎn)動至下一工位。壓蓋機構(gòu)原理與瓶托類似，只是工作部件有所不同，當瓶子接受瓶蓋送料器落下的瓶蓋時，壓蓋機構(gòu)落下，把瓶蓋壓緊。圖2-7瓶托機構(gòu)原理圖軋蓋機的運動設(shè)計如圖2-1所示，機器的工作速度由撥瓶輪的轉(zhuǎn)速決定，而撥瓶輪的轉(zhuǎn)速由主軸上的凸輪帶動；另外螺旋推進器的轉(zhuǎn)速也由主軸所決定。所以本機器的運動除鎖頭由單獨的電機帶動以外，其余皆有主電機帶動。下面分別對幾個機構(gòu)進行設(shè)計：撥瓶輪部件的運動設(shè)計如圖2-8所示，撥瓶輪在主軸的帶動下間歇轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速決定著機器的工作速度。選擇機器工作速度為40瓶/分鐘進行設(shè)計計算，則撥輪輪的轉(zhuǎn)速為。軋蓋機作為周期脈動式多工位自動包裝機的一種，其轉(zhuǎn)位傳送要按照軋蓋工藝要求，實現(xiàn)轉(zhuǎn)位—停止—轉(zhuǎn)位—停止的周期脈動規(guī)則運動。本機器選圖2-4圖2-8撥瓶輪構(gòu)運動簡圖用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機構(gòu)實現(xiàn)其功能。如圖2-4所示，轉(zhuǎn)盤輪上左右兩個滾子與凸輪廓形工作面保持接觸，滾子3開始進入凸輪輪廓的螺旋曲線段，凸輪轉(zhuǎn)動時就驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪轉(zhuǎn)位。滾子4則逐漸脫離開凸輪輪廓。隨凸輪轉(zhuǎn)動的滾子3與凸輪輪廓的接觸由螺旋段轉(zhuǎn)到直線段，則下一個滾子將逐漸進入到與凸輪輪廓直線段的另一側(cè)面相接觸。由于凸輪輪廓的直線段與其軸線相垂直。此時，凸輪轉(zhuǎn)動，棍子轉(zhuǎn)盤輪則停止不動，為分度轉(zhuǎn)位后的停息階段，此期間各工作機構(gòu)將執(zhí)行加工作業(yè)，包括壓蓋、托瓶和軋蓋。由設(shè)計要求得每個瓶子的工作時間為，選擇撥瓶輪的轉(zhuǎn)位時間和停息時間相等，則各為。則對應(yīng)的圓柱凸輪直線段和螺旋曲線段各為。螺旋推進器的運動設(shè)計按照瓶子和機器的要求，螺旋推進器的螺旋軸選擇單頭右旋螺旋軸，由于本螺旋推進器較小，選擇實心螺旋軸，由機床精確車制處螺旋。螺旋的直徑由所輸送的瓶子的特征確定，選擇直徑。螺旋的螺距大小和推進器的配置方式與被輸送物品性能有關(guān)。由瓶子要求選擇。為避免瓶子與螺旋及輸送槽間有過大的摩擦，防止瓶子產(chǎn)生劇烈晃動，螺旋的工作速度應(yīng)給予限制。螺旋軸許可最大工作轉(zhuǎn)速由下列經(jīng)驗式計算（2-1）式中——螺旋的直徑（米）；——系數(shù)。按被輸送物品特性選?。毁|(zhì)輕、易流動、無磨削性物品取。為了配合撥瓶輪的設(shè)計速度，螺旋推進器也選擇，且符合最大速度的要求。鎖頭部件的運動設(shè)計鎖頭單獨使用一個電機，由于所需功率不大，選擇微型驅(qū)動電機。A05624—120W。電機帶動皮帶輪，經(jīng)皮帶傳動帶動套筒皮帶輪，使?jié)L刀繞瓶蓋旋轉(zhuǎn)完成軋蓋工作。由經(jīng)驗選擇滾刀公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速700rpm，選擇電機皮帶輪和套筒皮帶輪直徑比為60：120，則電機轉(zhuǎn)速為1400rpm。查電機手冊選擇A05624—120W電機，功率也能滿足要求。瓶蓋送料器的運動設(shè)計瓶蓋送料器采用電磁激振，如圖2-9所示1為底盤，2為主振彈簧，3為料斗托盤。振動輸送過程中物品將呈現(xiàn)兩種基本運動形式：一為向前滑移運動，一為向前做拋擲運動。在瓶蓋振動送料器時有些參數(shù)要恰當選擇。激振頻率由供給電源決定，選為=50次/秒；振幅運動，一為向前做拋擲運動。在瓶蓋振動送料器時有些參數(shù)要恰當選擇。激振頻率由供給電源決定，選為=50次/秒；振幅=1mm；振動的方向角選擇為，則主振彈簧片的安裝角度為；圓料斗螺旋輸送道的內(nèi)徑，關(guān)系著裝載容量的大小，是料斗容積的主要參數(shù)。根據(jù)物品輪廓尺寸、考慮供料能力的需求、考慮結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)等因素選則圖2-9滾貼機構(gòu)簡圖擇；料斗內(nèi)螺旋輸送道的寬度稍比瓶蓋直徑大，選擇螺旋輸送道間垂直方向間距以不讓兩個相重疊在一起的瓶蓋通過為限度，取；螺旋升角取。螺旋軌道稍內(nèi)傾，以使瓶蓋在其上前進時不易落下。料斗托盤設(shè)計成扁圓錐形，錐底角為，以利于瓶蓋進入螺旋輸送道，如圖2-10所示圖2-10料斗托盤傳動系統(tǒng)的運動設(shè)計由于撥瓶輪轉(zhuǎn)速要求，所以主軸轉(zhuǎn)速也為，選擇蝸輪蝸桿減速器減速比為20：1，則減速器輸入速度為，選擇主電機經(jīng)皮帶傳動至減速器，主電機選擇0.55kw，，則電機帶輪和減速器帶輪直徑比選為80：139。軋蓋機動力設(shè)計螺旋推進器動力設(shè)計螺旋推進器輸送瓶子的生產(chǎn)能力為（件/分）（2-2）式中——輸送螺旋的螺旋頭數(shù)；——螺旋軸每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分）。瓶子的輸送速度為（2-3）式中——輸送螺旋的導(dǎo)程（米）；——螺旋軸每分鐘的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）。螺旋推進器所需功率可按下式估算（2-4）式中——螺旋推進器每小時給料量（公斤/小時）；——瓶子的給料輸送距離（米）。鎖頭部件動力設(shè)計由經(jīng)驗每個瓶子軋蓋所需力大約為幾十牛，安全起見按100牛設(shè)計計算。則每個瓶子所受力矩至多為。則所需電機功率為。根據(jù)設(shè)計轉(zhuǎn)速和功率，電機選擇A05624型微型異步電機，該電機輸出轉(zhuǎn)速在，電機輸出功率為，取皮帶傳動效率系數(shù)為0.96，則鎖頭實際功率為，可以滿足設(shè)計要求。撥瓶輪部件動力設(shè)計估算每個瓶子為10g重，撥瓶輪上同時推動7個瓶子運動，則瓶子總重為。撥瓶輪的功率損耗主要在瓶子與撥瓶輪及輸送軌道的摩擦上，取摩擦系數(shù)，則撥動瓶子所施加的驅(qū)動力應(yīng)為，則驅(qū)動力矩應(yīng)為，則撥瓶輪所需功率為。傳動系統(tǒng)動力設(shè)計傳動系統(tǒng)采用皮帶輪、鏈輪及錐齒輪傳動，僅皮帶輪實現(xiàn)變速，鏈輪、錐齒輪只改變轉(zhuǎn)速方向不改變速度大小。根據(jù)設(shè)計要求，同時參考同類軋蓋機的設(shè)計，本傳動系統(tǒng)所選電機型號為Y801-4，轉(zhuǎn)速為=1390rpm，輸出功率為0.55kw。則第一根軸的轉(zhuǎn)速為（2-5）第二根軸及其他軸及撥瓶輪及螺旋推進器轉(zhuǎn)速皆為40rpm則第一根軸的輸入功率為（2-6）第二根軸的輸入功率為（2-7）第三根軸的輸入功率為（2-8）螺旋推進器的輸入功率為（2-9）撥瓶輪的輸入功率為（2-10）電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩為（2-11）故第一根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-12）第二根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-13）第三根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-14）螺旋推進器軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-15）撥瓶輪的輸入轉(zhuǎn)矩（2-16）式中——皮帶傳動的傳動效率，取為0.96；——蝸輪蝸桿的傳動效率，取為0.8；——鏈傳動的傳動效率，取為0.96；——軸承的傳動效率，取為0.99；——錐齒輪的傳動效率，取為0.95；——凸輪的傳動效率，取為0.75。由以上計算可知各部件的輸入功率均能滿足工作要求。鏈輪軸強度校核鏈輪軸受力分