3 星型拔瓶轮设计及计算

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1、3 星型拔瓶轮设计及计算　 4 / 4 3.1 星形拨瓶轮方 案的确定　 3.1.1 星形拨瓶轮原理 此机构是将灌装机的限位机构送来的瓶子，准确地送入灌机中的升降机构或 灌满的瓶子 从升降机构　取下送入 传送带的机　构。将定量　的液体物 料(简称液　料) 充填入包装容器内的机器称为灌装机械。因为所要灌入的液体具有流动性，所以 所用的容器一般为刚性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶（或罐)、金属罐、复合纸盒等。 如图 3．１ 所示，输送链带、分件供送螺杆、星形拨轮和弧形导板相结合用于容器 的输入；同时拨轮也用于容器的输出。 ﻩ 图 3.1 供送螺杆与行星拨轮组合简图　 1—分件

2、供送螺杆　２-弧形导板 ３-行星拨轮　4—圆柱形容器 3。1.2 星形拨瓶轮结构 星形拨轮的结构虽然简单，齿槽形状确实千变万化。图　3．2 所示的四种形状都能 满足将灌装容器送入灌装机中的升降机构要求，但是性能、结构、经济以及稳定 性的要求不同,要确定那种方案必须根据设计的要求而定。瓶子从输送带送过来 将堆挤到一起，因此就应该设计相应的可以起到瓶的限位机构的作用。在这次课 题中运用了分件供送螺杆装置，这就要求在设计拨轮槽时采用一定弧度可以起到 限时、限位的作用.(a）和（ｂ）适合供送单个圆柱形容器,（c）适合供送单个长方 形容器,（d）适合供送多个多种体形的容器。从制造角度

3、看,本设计根据容器外 形和输送方式,宜采用(b)方案。 图 ３。2 典型星形拨轮简图 拨轮的尺寸要求以能很平稳的输送瓶子。如图 3.3 所示,通过类比实验，Rc 与灌装机主体中的拨瓶螺杆有关. 若拨轮的外接圆与灌装 机主体中拨瓶螺杆的 外接圆相交，则 Ｒc 尺寸大于瓶子半径。拨轮通常用不锈钢 或酚醛树脂板制作， 成双平放紧固在主轴端部,其高度和间距可根据被供送瓶罐的主题部位及其中心 位置加以适当调整。 图 ３.3 拨轮截面图 ３．２ 拨瓶轮主要 结构参数设计计算 3。　２. 1　拨瓶轮齿槽数（齿数)确定　 设要设计星形拨轮齿数为 Ｚb，灌装机的生产能力为　Q，拨

4、轮主轴转速为 n ’　， 依据单位时间内供瓶数应等于出瓶数（不考虑灌装过程中出现爆瓶现象)。则 Ｑ = ６0n 'Zb 　 　 　 　 　 　 　 （３。1) 式中， Zｂ ――齿数； Q ――生产能力,瓶/时； n ’ ――转速, rad /ｍiｎ. 拨瓶轮齿数由　Z b　=　Q　／ ６0ｎ ＇确定.　 已知 灌装机得生产能力 Q= 9０00 瓶/时，初步确定拨瓶轮主轴转速与 灌装 机 大 转 盘 主 轴　转　速　的　比　例 为　 i= 4。　大 转 盘 主 轴 转 速 根 据 计 算 得 出 ｎ1　= 7 rad /ｍｉn.

5、则可以确　定拨瓶轮主轴转速 n=2８rad　/mｉn。拨瓶轮齿数 Zb： Z ｂ ﻮ= Q / 6０n ’ =９０00　/ ６０ ´28 =5。36: 选取拨轮齿数 Zｂ=６.　 3．　2． 2 拨瓶轮节圆半径的确定 设拨轮节圆半径为 Rb　, Ｃb 为行星拨轮的节距,因为容器以等间距定时供送, 则 2p ×　Rb　= Cb × Zｂ 　 　 　　 　 　 　 (3。2) Rb = Ｃb × Zｂ ／　2p 　　 　 　 （３。3） 对于旋转灌装机来讲，Cb 应等于灌装阀的节距。 在确定灌装机整

6、体尺寸时确定的灌装阀节距尺寸 Cb =１20ｍm. 用 Cb 带入得: Rb = Cｂ × Zb / ２p 　 　 　 　 　 (3．4)　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　　 　　= 120 ´ 6 /　２p =　114.５９mm 根据检验,对 Cｂ ，　Rb　进行优化设计，最后确定 Cb=120mm，Rb＝11５mｍ。 3． ２。 3 拨瓶轮其它尺寸的确定 在本课题中灌装容器是啤酒瓶，因此拨瓶轮的材料在选择上应选用对酒瓶不 会造成有磨损，击碎的现象。故选

7、用尼龙 １01０ 材料。其结构如图 3．4　所示 １—拨轮 2-拨轮盘　 ３—拨轮轴 4—传动齿轮 图　3。5 拨瓶轮结构示意图 拨轮中的尺寸 h 和 Rｃ 均由容器瓶的高度和直径来确定。它与灌装机中拨轮 盘花齿尺寸有关,拨轮的尺寸以能很平稳地 输送瓶子为原 则，可用类比或实验 来决定。设计时尺寸 Rｃ　地决定方法;因为 Rc 与灌装机主体中地拨瓶轮花盘有 关，若拨轮外接圆与灌装机主体中拨瓶花盘地外接圆相切时　Rｃ 等于瓶子半径； 若与灌装机主体中拨瓶花盘地外接圆相交,则尺寸 Rｃ 大于瓶子的半径。而且拨 轮在往灌装机大转盘拨瓶子的时候，为了能使瓶子均匀稳定地输送

8、到大转盘而不 被拨回来，尺寸 Rc 也应大于瓶子的半径，这可以由实验结果得知。由已知给定 的参数瓶子半径　R＝3５mm，则可确定尺寸 Rc＝Ｒ+（2～3）mｍ,即 Rc=3７mm。 如图 3。5 所示，ｈ　的高度是由瓶高来确定的，瓶子确定的高度是80mｍ,拨 瓶轮的厚度可以根据设计时按设计者给定的值。拨瓶轮给的厚度是　２0ｍm,容器 瓶从输送带过来瓶底离下拨瓶板的距离确定为20 mｍ，设该课题给定的容器瓶瓶 颈为5０mm, 直径为 70mm 的瓶身高出上拨瓶板为30mm,保证瓶子的重心在 两齿的中心附近。 ３． 3　包装容器与 拨瓶轮的相对运动　 拨轮的结构比较简单，设计

9、时主要考虑齿槽形状。在包装容器的供送过程中， 容器在末端堆挤在一起，要使不同形状的包装容器顺利导入拨轮齿槽，即齿槽不 与拨轮发生碰撞，必须合理确定齿槽形状。为此,要分析被供送包装容器与拨轮 之间的相对运动。可以用简化画法表示拨瓶轮与容器瓶的相对运动。 实用中，多将星形拨轮与分件供送螺杆组合在一起,对此应指出一些特殊的设计要求。设拨轮的节圆直径 D　(半径为 R　），齿槽数为　Z ，主轴转速　n　，则 　 对旋转型灌装机， 等于灌装阀的节距至于能否取整数,则与整个结构数据 有关。在此前提下，决定不仅要考 虑拨轮的外轮廓尺 寸和齿槽的结构形式， 也要便于等分提高制

10、造精度.　 实践表明，为合理设计星形拨轮齿槽的结构形式，必须深入研究它同被供送瓶罐的相对运动关系。如图　3。6 所示,通过拨轮主轴 O 取一静坐标系 oｘy ，在通 过该点及任一齿槽中心 C　取一动坐标系x’Oｙ’ 。初始时二系的横纵坐标轴对应重 合，其次由 C 一点引节圆切线分别截取两个线段，令 ，　。已论证 。 设星形拨轮以等角速度　做逆时针方向转动,经时间 t 转过角度, 相　应的齿槽中心 b 移至　b '　，而瓶罐中心以初速度等加速度 移至 a’　,令 ， 由于其末速度，因此 ； 式中,。 在此过程中,物件相对拨轮轨迹即为曲线ａ-a'－ｃ0，若以物件中心绝对运动轨迹上的ａ＇点的极坐标（ｒ，θ)表示在动坐标中的位置，从图示几何关系可写出： 此即瓶罐与拨轮的相对运动方程，借以上两式画出瓶罐的相对运动轨迹及其 外轮廓线，是以确定拨轮齿槽的形状尺寸,同时做出是否需切齿修整的判断。但 是，要想从根本上解决两者互不干涉的问题,应进一步运用解析法加以剖析. 设 齿　槽半径（即瓶 罐主题部位半　径） r 所对应的 拨轮中心角为 Y ,瓶罐相对 运动 轨迹终点 c　的切线与该点拨轮矢径的夹角为　g　b ,那么保证啮入不干涉的基本条件 应为 文中如有不足，请您指教！