机电装备设计(18).ppt

1、1,2 流道工艺计算,液料经灌装阀端孔口的体积流量，用通式表示为：,1）阀端孔口流量的计算,2,液料体积流量qv取决于三个参数：流道流速系数C、孔口流通面积A0及孔口截面压头H。,3,2）灌液时间的计算,根据定量方法和灌装阀管口伸至瓶内位置不同对灌液时间 影响不同，分为以下几种情况进行分析计算。 （1）控制液位定量的短管溶液过程 如图所示，若管口伸至瓶 颈部分，贮液箱内液位保持不变，贮液箱和待灌瓶内气相空间 的压力也基本保持不变，则该灌液过程属于稳定的管口自由出 流，液料体积流量qv是个常量,4,设料瓶的定量灌液容积为V0(立方米)，则所需灌液时间,提高生产能力，适当增大C、P、Z1和A0参数

2、值。增大C、P、Z1应考虑勿使液流过快，以实现稳定的灌液过程。增大A0，应考虑瓶内液面超过回气管口时，能否达到定量精度。,5,(2) 控制液位定量的长管溶液过程, 若管口接近瓶底，其灌液过程可分两步进行；在液 面接触管口之前，属于稳定的管口自由出流，此灌液 时间t11，参阅上式计算。 当波面淹没了管口后，作用在管口上部的静压头随 着瓶内液位的逐渐上升而增大，属于不稳定的管口淹 没出流，液料体积流量qv是变量，为孔口截面静压头 的函数。 淹没出流的优点，是能减缓液料流入瓶内所产生 的冲击及由此引起的起泡现象，使溶液稳定。,6,设瓶子内腔面积为Ab当 液料淹没管口的高度为h，可得 瞬时t的体积流量

3、近似计算式,7,瓶体部分可视作截面积(令为Ab1)不变的圆柱体， 而瓶颈部分可近似看成圆台，其截面积(令为Ab2)随瓶 高而变化。计算灌液时间应依此分别求积分。求出从 开始淹没管口至瓶内灌满定量液料所需的罐液时间,每瓶灌装时间为 t=t11+t12,8,3 生产能力计算,Q=60nj 式中 n-主轴转速（rmin） 欲提高灌装机的生产能力就必须增加头数j，增大转速n。 增加灌装机头数j，支承全机灌装阀和托瓶机构的转盘直径 就要相应增大，使机器庞大笨重，在主轴转速一定的情况下， 考虑托瓶台上的瓶子在处于自由状态时，绕立轴旋转所产生的 离心惯性力必须小于瓶底与托瓶台之间的接触摩擦力。否则， 瓶子将

4、会沿其运动轨迹的切线方向被抛出，从而影响正常操 作。 灌装头中心对主轴的半径R,旋转型灌装机的生产能力按下式计算,式中 fd-瓶底与托瓶台之间的滑动摩擦因数。,9,若采用增大主轴转速n的办法提高生产能力，除应考虑离 心惯性力的影响外，还必须保证有足够的灌装时间，使得瓶子 在限定的灌装区内能够达到定量灌装的要求。 主轴旋转一周即灌装机完成一个工作循环所需时间为,灌装方法不同，其时间长短也不尽相同。因此确定的准则是，灌装区所占的时间应大于工艺上实际所需的灌装时间。对常压法可取 T4t1,10,令灌装区所占角度4为，则主轴转速,8.1.4 分件供送装置,在包装工业领域内，广泛应用多种类型的分件供送螺

5、杆装置，可按某种工艺要求将规则或不规则排列的容器、物件以确定的速度、方向和间距分批或逐个地供送到给定的工位。 为了适应包装容器日新月异的变化和提高设备生产能力的实际需要，分件供送螺杆装置正朝着多样化、通用化和高速化方向发展，并不断扩大它在灌装、充填、封口、贴标、计量、检测以及自动包装线上的应用，如分流、合流升降、起伏、转向和翻身等等。,1 典型结构,11,典型瓶罐主体横截面的外廓形状其设计计算模 型。基本线条只不过有两种，即圆弧线和直线 。,几种典型的瓶罐设计计算模型,12,分件供送装置是整个设备(如灌装机)的“咽喉”，其结构性能 的好坏直接影响到产品的质量、工作效率、总体布局和自动化水 平。

6、设计中应在满足被供送瓶罐形体尺寸、星形拨轮节距及生产 能力等的条件下，合理确定螺杆直径及长度、螺旋线旋向及组合 形式、螺旋槽轴向剖面几何形状和星形拨轮齿廓曲线，进而校核 瓶罐受螺杆、导向板、输送带等综合作用能否达到给定的速度和 间距，减轻冲击、震动、卡滞现象，实现平稳可靠运动。,13,2 组合特性,如图所示，圆柱螺杆的前端多是截锥、台形(斜角约为 3040)，而后端则有同瓶罐主体半径相适应的过渡 角，以利改善导入效果，缓和输入输出两端的陡振和磨损，延 长使用寿命。,14,设螺杆的转速为n，星形拨轮的节距为Cb，当瓶罐借输送 带拖动前进时，如果让整个螺杆对它仅起一定的隔档作用，并 在末端与星形拨

7、轮取得速度的同步，那么应保证输送带速度v1， 螺杆最大供送速度v3m和拨轮节圆速度vb均相等，取,在输入过程中各个瓶罐按规则排列的轴线间距,在某些场合分件供送螺杆的输入和输出部位均用星形拨轮与之衔接，因两者具有确定的相位与同步关系，所以无需配备减速装置。这样，若要求两星形拨轮的节距相等。则所用螺杆应是等螺距的，否则为增螺距或减螺距螺杆。,15,2 星形拨轮齿槽形成原理,星形拨轮的结构虽然简单，齿槽形状却是千变万化的。如 图所示，a)和b)适合供送单个圆柱形瓶罐，c)适合供送单个长方 体形瓶罐，d)适合供送多个多种体形的瓶罐。 从制造角度看，a)最为方便，故应用广泛。拨轮常用不锈 钢板或酚醛树脂

8、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体部位及其重心位置加以适当调整。,星形拨轮与弧形导板配合，既可用于输入过程，也可用于输出过程，它能使瓶罐以确定间距进行导向、定向和定时传送。,16,实用中，多将星形拨轮与分件供送螺杆组合在一起，设拨 轮的节圆直径为Db ，齿槽齿数为Zb，主轴转速为nb，则,17,习题3：,已知一直线位移装置，要实现的工作循环为，快速移动 200mm工作进给100mm快速返回。 快速移动速v1=500mm/min，工作进给v2=5mm/min，快 速返回速度v3500mm/min，试确定设计方案，并设计该直 线位移装置的结构及控制系统。 (注意低

9、速不得爬行，采用何种驱动方式不限),18,分析：要实现直线位移运动，驱动方式有多种形式， 如：采用液压驱动方式、步进电机驱动的丝杠螺母方 式、齿轮齿条方式等，但关键问题是要实现进给运动 中的无爬行，这是问题的关键，其次是运动过程的自 动转换。,1 采用液压驱动方式 首先要假定被驱动件负载大小； 然后计算液压缸的直径； 确定速度调节方案； 计算最小稳定流量； 选取流量控制元件； 计算泵的流量，并选择油泵型号； 设计液压缸的密封结构； 设计液压控制原理图等。,19,2 步进电机驱动的丝杠螺母方式 第一步初步设计被驱动工作台的结构尺寸； 计算作用在丝杠上的牵引力； 初选丝杠规格尺寸； 进行丝杠强度和

10、刚度校核； 根据快速运动初选步进电机规格及参数； 系统惯量计算； 校核系统是否惯量匹配； 设计传动部分的结构图； 设计步进电机的控制原理图等。,20,以液压驱动方式为例介绍其设计方法。 首先要假定被驱动件负载大小 设液压缸快速运动时负载为F1=2000N,进给运动 时综合负载F2=50000N。, 计算液压缸的直径,考虑到液压系统的泄漏，系统的工作压力p10.0MPa。,21, 确定速度调节方案,按速比=1.33考虑，则活塞杆直径d=40mm, 有杆腔面积为：,采用进口节流调速方案。,22, 计算最小稳定流量,节流调速元件的最小稳定流量Q22.512ml/min, 选取流量控制元件,调速阀的流量调节范围为：00.025 l/min. 选用北京华德生产的力士乐阀:2FRM6B-20B/3QM.其流量为: 0.0153.0 l/min.可满足要求.,23, 计算泵的流量，并选择油泵型号,油泵流量计算 Q = Q1 +Qy=2.512+1.5= 3.012 l/min 式中：Qy-溢流阀稳压时的最小溢流量 选合肥长源液压件有