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多功能
封口机
结构设计
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多功能封口机结构设计,多功能,封口机,结构设计
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多功能封口机结构设计1 多功能封口机初步方案多功能封口机从方向上一般分为两种：立式和卧式。由于本次设计以小规模生产为考虑，故选择立式多功能封口机，其可以有效得减少占地面积，同时上下结构便于利用重力作用连续填料、封口。从上之下，如图1所示工作过程:包装材料充填物料成型器纵封装置横封装置切断装置产品图1 立式多功能封口机工作过程以此为依据，逐步进行设计及计算。 2 成型器多功能封口机使用的成型器有多种，如图2所示：图2 成型器种类a-翻领式成型器，形成阻力比较大，易使薄膜变形、发皱或撕裂，适用性小，最主要的是成型器的设计、制造及调试都较为复杂，故在此不使用此种成型器。b-象鼻式成型器，没有形成阻力大的缺点，适用性更好，但同样有成型宽度受制，成型时薄膜易跑偏的缺点，故也不选择。c-三角形成型器，通用性强，且适应规格变化，适用较广，结构简单，在此我选择此种成型器。d-U形成型器，受力较三角形的好，适应范围也广，唯一的缺点是结构较为复杂。e-直角缺口导板式成型器，能将平张薄膜对开后又能自动对折封口成袋，但薄膜成型时变形较大。d、e两种都不选择。图3 三角成型器折叠示意图如图3所示，设薄膜的宽度为2a,对折后的空袋高度为a(立式机为空袋宽度)，三角形板与水平面间的倾斜角即安装角为，三角板的顶角为2,薄膜在三角形板上翻折的这一区段长为b,若不计三角形板的厚度,假定薄膜在对折后两膜间贴得很紧,则: 在直角三角形DEC中,DE=b,DC=a,所以有：ab=sin 2-1在直角三角形ADC或BDC中:AD=DB=a, DC=b,所以有 ab=tan 2-2对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b是一个定值,所以有如下关系： sin=tan 2-3在生产实践中,三角形顶角2值是加工后得到的,而安装角可通过一定结构,并加以调试来保证。故最好值是一个容易测量的整数,设计中通常是选定后,再用关系式来求解值。 安装角实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角,角越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,压力角太大时,薄膜在受力翻折中容易产生拉伸变形,严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时,成形阻力就小,但压力角太小,致使结构不紧凑。根据压力角及结构尺寸间的关系,三角形成型器安装角的选择范围为=2030由此可见,角最适宜的角度不大于30。所以,通常三角形成型器采用顶角260的等腰三角形,取极限时,则呈等边三角形。在此，假定=30，则=26.5，2=53形成型器的尺寸除顶角外,还有三角形板的高h,它和制袋的最大尺寸有关: h=amaxsin+h 2-4式中: amax能制作最大空袋的高(立式机为袋宽)； h放出的余量,取3050毫米。 取amax=100mm,a=50mm,b=100mm, h=50mm，则h=150mm。3 总体传动方案系统传动如图3所示：图4 传统系统设计电机输出动力，由带传动传递给蜗轮蜗杆减速器，之后带动主轴三路传动，使得图示所示的纵封装置、横封装置以及切断装置工作，其中纵封装置也起到了导辊的作用，拉动包装材料。4 电机的选择由于设计整体倾向于小规模生产，且机器的体积及工作量都并不大，故可以选择较小的电机，参考需求以及市场选择Y系列三相电机，参数如表1所示：型号额定功率额定电流转速效率功率因数厂家Y80M1-40.55kW1.5A1390r/min73%0.76台州恒富电机厂表1 电机基本参数5 运动参数计算假定定量供料装置转动一周，可以完成5袋填料，机器的包装速度要求在30-60袋/min,故定量供料装置要求每分钟转动6-12周，即其中心轴转速为6-12r/min。由定量供料装置有5个定量孔可知横封器封制次数也应为n=30-60次/min。假定袋长为L=60-100mm，设纵封器转速为，纵封装置压辊半径为R，则有：LM nM = 2M R 5-1现初定R=50mm，则M =19.1r/min同理：Lm nm = 2m R 5-2m =5.7r/min总传动效率=带减链 齿 5-3其中 带传动效率为0.96，齿轮传动效率为0.97，链传动效率为0.96,减速器传动效率为0.8，则=0.712总传动比i=n电/=72。初定减速器减速比24。分配传动比齿轮总传动比为1，链轮总传动比为3，带传动总传动比为 1。6 传动轴参数计算计算各轴功率及转矩：电动机轴（0轴）：P0 = P电 电=401.5Wn0 = 1390r/minT0 = 9550 P0/n0 =2.76NmI轴（蜗轮蜗杆所在主轴）：P1 = P0 减 带则P1 =308.3Wn1 =n0/i减 =58r/minT1 =9550 P1/n1=49.1 NmII轴（纵封装置所在轴）P2 = P1 链=296W初定i12=3n2 =n1/i12 =19.3r/minT2 =9550 P2/n2=146.5 NmIII轴（横封装置所在轴）P3 =P2=296w初定i13=2n3 =n1/i13=29r/minT3 =9550 P3/n3=97.5 NmIV轴 (偏心轮所在轴)P4 =P1链齿 =287.1W现定i14=0.5n4 =n1/(i14 i齿)=29r/minT4 =9550 P4/n4=94.5 Nm7 链轮设计已知横封装置有:P =296W ,n=29r/min, i链=31) 确定链轮齿数初定其速度为v=0.6-3m/s,查表选取小链轮齿数z1=21，z2 =63.2）确定链型号和链节距由表4-14，查得工作情况系数KA=1.5，由图4-39查得小链轮齿系数Kz=0.74,由表4-15查得多排链系数Kp=1.75，则计算功率：P0 =KA KZ P/KP=0.28KW根据P0、n1查表确定，故选链号16A，表链节距p=12.7mm。3) 验算链速vV=Pz1n1/(60x1000)=3m/s=3m/s故链速适宜。4) 确定链条数和中心距a.初定中心距a0=30-50P，取a0=30P，用于表示链条长度的链节数Lp0，Lp0=2a0P+z1+z22+P/a0(z2-z12） 7-1=75取Lp =108 节。b.确定实际中心距:a=a0+(L0-Lp0)P/2 7-2=280.67mm5) 确定链的尺寸a小链轮的主要尺寸查表滚子链的基本参数与尺寸查得16A内链节内宽 b1=15.75mm，滚子外径d1=15.88 mm，内链板高度h2=24.13 mm。分度圆直径 d=p/sin(180/z1)= 69.12 mm齿顶圆直径 damax = d+1.25P- d1 = 69.115 mm damin = d+(1-1.6/z1)P- d1=64.97 mmdamin da damax 取da = 65mm齿侧凸缘直径 dg pcot(180/z1)-1.04h2-2.76 = 116.60 mm齿根圆直径 df = d- d1= 69.12-15.88 = 53.24 mm齿宽 bf1 = 0.93b1= 0.9315.75 = 14.65 mm倒角宽 ba = (0.10.15)p = 1.271.905 mm倒角深 h = 0.5P = 0.512.7=6.35 mm 齿侧凸缘(或排间距)圆角半径 ra = 0.04P = 0.508 mmb大链轮的主要尺寸由于链轮有三种传动比2、3以及0.5，故还有三种链轮尺寸。6) 计算压轴力链传动的圆周力 Ft = 1000p/v = 539.22N. 则压轴力 Q = KQFt = 647.06 N。8 齿轮设计 I选择材料齿轮材料选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度。 计算应力循环次数NN1 =60n2khi=2.78107N2 =60n3khi=4.18107式中 Ni第i级载荷应力循环次数； ni第i级载荷作用下齿轮的转速； k齿轮每转一周同侧齿面接触次数； hi在i级载荷作用下齿轮的工作小时数。查表接触强度的计算寿命系数ZNT，得ZN1=1.15，ZN2=1.13 查表接触强度计算的尺寸系数ZX，得ZX1=ZX2=0。查表最小安全系数参考值，得SHmin=1.0，查表工作得硬化系数Zw=1.0，软齿面齿轮的ZLVR=1.0。按齿面硬度250HBS，查表得齿面接触疲劳极限Hlim=690Mpa。由表圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度校核计算许用应力II按齿面接触强度确定中心距齿轮转矩T=49.1 Nm初取K=1.1，由于齿宽系数取大些，可使中心距及直径d减小；但是齿宽越大，载荷沿齿宽分布不均匀的现象越严重，故初取齿宽系数a=0.3，由表得材料弹性系数Ze=188.9MPa，减速比i=u=3。查表有：由表知 圆柱齿轮传动简化设计计算公式，计算中心距，取中心距270mm。估算模数m=0.007-0.02a=1.89-5.4，取标准模数。齿数z1=2a/m(u+1)=90 齿轮分度圆直径d=mz1=180齿轮齿顶圆直径齿轮基圆直径圆周速度由表圆柱齿轮传动各级精度
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