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3 星型拔瓶轮设计及计算 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。图 3.1 供送螺杆与行星拨轮组合简图 1分件供送螺杆 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.则可以确 定拨瓶轮主轴转速 n28rad /min.拨瓶轮齿数 Zb: Zb= Q / 60n =9000 / 60 28 =5.36:选取拨轮齿数 Zb6。 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 Cb120mm，Rb115mm。 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 R35mm，则可确定尺寸 RcR+(23)mm，即 Rc37mm。 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xOy 。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点的极坐标（，）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