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1、3 星型拔瓶輪設(shè)計及計算　 4 / 4 3.1 星形撥瓶輪方 案的確定　 3.1.1 星形撥瓶輪原理 此機構(gòu)是將灌裝機的限位機構(gòu)送來的瓶子，準確地送入灌機中的升降機構(gòu)或 灌滿的瓶子 從升降機構(gòu)　取下送入 傳送帶的機　構(gòu)。將定量　的液體物 料(簡稱液　料) 充填入包裝容器內(nèi)的機器稱為灌裝機械。因為所要灌入的液體具有流動性，所以 所用的容器一般為剛性容器，如聚脂瓶、玻璃瓶（或罐)、金屬罐、復合紙盒等。 如圖 3．１ 所示，輸送鏈帶、分件供送螺桿、星形撥輪和弧形導板相結(jié)合用于容器 的輸入；同時撥輪也用于容器的輸出。 ? 圖 3.1 供送螺桿與行星撥輪組合簡圖　 1—分件

2、供送螺桿　２-弧形導板 ３-行星撥輪　4—圓柱形容器 3。1.2 星形撥瓶輪結(jié)構(gòu) 星形撥輪的結(jié)構(gòu)雖然簡單，齒槽形狀確實千變?nèi)f化。圖　3．2 所示的四種形狀都能 滿足將灌裝容器送入灌裝機中的升降機構(gòu)要求，但是性能、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟以及穩(wěn)定 性的要求不同,要確定那種方案必須根據(jù)設(shè)計的要求而定。瓶子從輸送帶送過來 將堆擠到一起，因此就應(yīng)該設(shè)計相應(yīng)的可以起到瓶的限位機構(gòu)的作用。在這次課 題中運用了分件供送螺桿裝置，這就要求在設(shè)計撥輪槽時采用一定弧度可以起到 限時、限位的作用.(a）和（ｂ）適合供送單個圓柱形容器,（c）適合供送單個長方 形容器,（d）適合供送多個多種體形的容器。從制造角度

3、看,本設(shè)計根據(jù)容器外 形和輸送方式,宜采用(b)方案。 圖 ３。2 典型星形撥輪簡圖 撥輪的尺寸要求以能很平穩(wěn)的輸送瓶子。如圖 3.3 所示,通過類比實驗，Rc 與灌裝機主體中的撥瓶螺桿有關(guān). 若撥輪的外接圓與灌裝 機主體中撥瓶螺桿的 外接圓相交，則 Ｒc 尺寸大于瓶子半徑。撥輪通常用不銹鋼 或酚醛樹脂板制作， 成雙平放緊固在主軸端部,其高度和間距可根據(jù)被供送瓶罐的主題部位及其中心 位置加以適當調(diào)整。 圖 ３.3 撥輪截面圖 ３．２ 撥瓶輪主要 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算 3?！。? 1　撥瓶輪齒槽數(shù)（齒數(shù))確定　 設(shè)要設(shè)計星形撥輪齒數(shù)為 Ｚb，灌裝機的生產(chǎn)能力為　Q，撥

4、輪主軸轉(zhuǎn)速為 n ’　， 依據(jù)單位時間內(nèi)供瓶數(shù)應(yīng)等于出瓶數(shù)（不考慮灌裝過程中出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象)。則 Ｑ = ６0n 'Zb 　 　 　 　 　 　 　 （３。1) 式中， Zｂ ――齒數(shù)； Q ――生產(chǎn)能力,瓶/時； n ’ ――轉(zhuǎn)速, rad /ｍiｎ. 撥瓶輪齒數(shù)由　Z b　=　Q?。?６0ｎ ＇確定.　 已知 灌裝機得生產(chǎn)能力 Q= 9０00 瓶/時，初步確定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速與 灌裝 機 大 轉(zhuǎn) 盤 主 軸　轉(zhuǎn)　速　的　比　例 為　 i= 4?！〈?轉(zhuǎn) 盤 主 軸 轉(zhuǎn) 速 根 據(jù) 計 算 得 出 ｎ1　= 7 rad /ｍｉn.

5、則可以確　定撥瓶輪主軸轉(zhuǎn)速 n=2８rad　/mｉn。撥瓶輪齒數(shù) Zb： Z ｂ ?= Q / 6０n ’ =９０00　/ ６０ ′28 =5。36: 選取撥輪齒數(shù) Zｂ=６.　 3．　2． 2 撥瓶輪節(jié)圓半徑的確定 設(shè)撥輪節(jié)圓半徑為 Rb　, Ｃb 為行星撥輪的節(jié)距,因為容器以等間距定時供送, 則 2p ×　Rb　= Cb × Zｂ 　 　 　　 　 　 　 (3。2) Rb = Ｃb × Zｂ ／　2p 　　 　 　 （３。3） 對于旋轉(zhuǎn)灌裝機來講，Cb 應(yīng)等于灌裝閥的節(jié)距。 在確定灌裝機整

6、體尺寸時確定的灌裝閥節(jié)距尺寸 Cb =１20ｍm. 用 Cb 帶入得: Rb = Cｂ × Zb / ２p 　 　 　 　 　 (3．4)　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　　 　　= 120 ′ 6 /?。瞤 =　114.５９mm 根據(jù)檢驗,對 Cｂ ，　Rb　進行優(yōu)化設(shè)計，最后確定 Cb=120mm，Rb＝11５mｍ。 3． ２。 3 撥瓶輪其它尺寸的確定 在本課題中灌裝容器是啤酒瓶，因此撥瓶輪的材料在選擇上應(yīng)選用對酒瓶不 會造成有磨損，擊碎的現(xiàn)象。故選

7、用尼龍 １01０ 材料。其結(jié)構(gòu)如圖 3．4　所示 １—撥輪 2-撥輪盤　 ３—撥輪軸 4—傳動齒輪 圖　3。5 撥瓶輪結(jié)構(gòu)示意圖 撥輪中的尺寸 h 和 Rｃ 均由容器瓶的高度和直徑來確定。它與灌裝機中撥輪 盤花齒尺寸有關(guān),撥輪的尺寸以能很平穩(wěn)地 輸送瓶子為原 則，可用類比或?qū)嶒? 來決定。設(shè)計時尺寸 Rｃ　地決定方法;因為 Rc 與灌裝機主體中地撥瓶輪花盤有 關(guān)，若撥輪外接圓與灌裝機主體中撥瓶花盤地外接圓相切時　Rｃ 等于瓶子半徑； 若與灌裝機主體中撥瓶花盤地外接圓相交,則尺寸 Rｃ 大于瓶子的半徑。而且撥 輪在往灌裝機大轉(zhuǎn)盤撥瓶子的時候，為了能使瓶子均勻穩(wěn)定地輸送

8、到大轉(zhuǎn)盤而不 被撥回來，尺寸 Rc 也應(yīng)大于瓶子的半徑，這可以由實驗結(jié)果得知。由已知給定 的參數(shù)瓶子半徑　R＝3５mm，則可確定尺寸 Rc＝Ｒ+（2～3）mｍ,即 Rc=3７mm。 如圖 3。5 所示，ｈ　的高度是由瓶高來確定的，瓶子確定的高度是80mｍ,撥 瓶輪的厚度可以根據(jù)設(shè)計時按設(shè)計者給定的值。撥瓶輪給的厚度是?。?ｍm,容器 瓶從輸送帶過來瓶底離下?lián)芷堪宓木嚯x確定為20 mｍ，設(shè)該課題給定的容器瓶瓶 頸為5０mm, 直徑為 70mm 的瓶身高出上撥瓶板為30mm,保證瓶子的重心在 兩齒的中心附近。 ３． 3　包裝容器與 撥瓶輪的相對運動　 撥輪的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計

9、時主要考慮齒槽形狀。在包裝容器的供送過程中， 容器在末端堆擠在一起，要使不同形狀的包裝容器順利導入撥輪齒槽，即齒槽不 與撥輪發(fā)生碰撞，必須合理確定齒槽形狀。為此,要分析被供送包裝容器與撥輪 之間的相對運動?？梢杂煤喕嫹ū硎緭芷枯喤c容器瓶的相對運動。 實用中，多將星形撥輪與分件供送螺桿組合在一起,對此應(yīng)指出一些特殊的設(shè)計要求。設(shè)撥輪的節(jié)圓直徑 D　(半徑為 R?。X槽數(shù)為　Z ，主軸轉(zhuǎn)速　n　，則 　 對旋轉(zhuǎn)型灌裝機， 等于灌裝閥的節(jié)距至于能否取整數(shù),則與整個結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 有關(guān)。在此前提下，決定不僅要考 慮撥輪的外輪廓尺 寸和齒槽的結(jié)構(gòu)形式， 也要便于等分提高制

10、造精度.　 實踐表明，為合理設(shè)計星形撥輪齒槽的結(jié)構(gòu)形式，必須深入研究它同被供送瓶罐的相對運動關(guān)系。如圖　3。6 所示,通過撥輪主軸 O 取一靜坐標系 oｘy ，在通 過該點及任一齒槽中心 C　取一動坐標系x’Oｙ’ 。初始時二系的橫縱坐標軸對應(yīng)重 合，其次由 C 一點引節(jié)圓切線分別截取兩個線段，令 ，　。已論證 。 設(shè)星形撥輪以等角速度　做逆時針方向轉(zhuǎn)動,經(jīng)時間 t 轉(zhuǎn)過角度, 相　應(yīng)的齒槽中心 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,。 在此過程中,物件相對撥輪軌跡即為曲線ａ-a'－ｃ0，若以物件中心絕對運動軌跡上的ａ＇點的極坐標（ｒ，θ)表示在動坐標中的位置，從圖示幾何關(guān)系可寫出： 此即瓶罐與撥輪的相對運動方程，借以上兩式畫出瓶罐的相對運動軌跡及其 外輪廓線，是以確定撥輪齒槽的形狀尺寸,同時做出是否需切齒修整的判斷。但 是，要想從根本上解決兩者互不干涉的問題,應(yīng)進一步運用解析法加以剖析. 設(shè) 齒　槽半徑（即瓶 罐主題部位半　徑） r 所對應(yīng)的 撥輪中心角為 Y ,瓶罐相對 運動 軌跡終點 c　的切線與該點撥輪矢徑的夾角為　g　b ,那么保證嚙入不干涉的基本條件 應(yīng)為 文中如有不足，請您指教！