袋式包装机的总体设计—传动系统和横封结构

传动系统是机器的重要组成部分,由它驱动各个执行部件,按工艺要求完成各种动作。传动系统的传动精度,将直接影响机器的包装加工质量。传动系统的精度不高是机器振动、噪音主要来源。传动系统直接影响机器结构的复杂程度,所以传动系统关系到机器的结构和性能。

由上面讨论过的包装工艺知,传动系统的组成由如下几部分组成: (1) 供送薄膜; (2) 内装物件供送; (3) 中封牵引的运动; (4) 端封切断器的运动。

由包装工艺及循环过程知,它们的几部分传动要求是:

(1) 内装物供送的推头间距应与袋长相适应。一般来说在枕式自动包装机中,内装物供送的推头间距应等于包装物最长的尺寸,以便达到大范围包装的功能。理想情况是内装物被推送进成型器时与包装材料的速度大致协调一致。

(2) 在工作时,横封切断器应与包装薄膜材料的运动速度相当,以免在横封时产生皱纹。为适应不同包装袋长要求,选用变速机构驱动,使横封切断器热封切断瞬时的角速度可调。

(3) 应严格保证满足封切断器旋转封切一件时,内装物供送推头前进一个带长的传动要求。

(4) 端封切断器应在两袋之间的中间位置热封并切断。当袋长改变时,它的工作相位需作相应调整。

3.5.1 传动类型的分析

传动首先应当满足机器工作部分的要求,并使动力机在较佳工况下运转。小功率传动常选用简单的装置,以降低成本。大功率传动则优先考虑传动效率、节能和降低运转费用。当工作部分要求调速时,如能与动力机的调速性能相适应可采用定传动比传动;动力机的调速如不能满足工艺和经济性要求,则应采用变传动比传动。工作部分需要连续调速时,一般应尽量采用有级变速传动。

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无级变速传动常用来组成控制系统,对某些对象或过程进行控制,这时应根据控制系统的要求来选择传动。

在定传动比传动能满足性能要求的前提下,一般应选用结构简单的机械传动。机械传动能适应各种动力和运动的要求,应用极广。液压传动的尺寸小,动态性能较好,但传动距离较短。气压传动大多用于小功率传动和恶劣环境中。液压和气压传动还易于输出直线往复运动。液力传动具有特殊的输入和输出特性,因而能使动力机与机器工作部分良好匹配。电力传动的功率范围大,容易实现自动控制和遥控,能远距离传递动力。

本文所设计的包装机主要是机械传动来实现的。机械传动是利用机件直接实现传动,其中齿轮传动和链传动属于啮合传动;摩擦轮传动和带传动属于摩擦传动。

机械传动的作用是传递运动和力,常用机械传动系统的的类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系等。

(1) 齿轮传动

齿轮传动是依靠主动齿轮依次拨动从动齿轮来实现的,其基本要求之一是其瞬时角速度之比必须保持不变。

齿轮传动的特点:①能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;②传递的功率和速度范围较大;③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;④传动效率高,使用寿命长;⑤齿轮的制造、安装要求较高.

(2) 蜗轮蜗杆传动

蜗轮蜗杆传动是用于传递空间互相垂直而不相交的两轴间的运动和动力。 (3) 带传动

带传动是通过中间挠性件(带)传递运动和动力。带传动主要用于两轴平行而且回转方向相同的场合,这种传动称为开口传动。

带传动一般有以下特点:①有良好的饶性,能吸收震动,缓和冲击,传动平稳噪音小;②带传动过载时,带在带轮上打滑,防止其他机件损坏,起到保护作用;③结构简单,制造,安装和维护方便;④带与带轮之间存在一定的弹性滑动,故不能保证恒定的传动比,传动精度和传动效率较低;⑤由于带工作

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时需要张紧,带对带轮轴有很大的压轴力;⑥带传动装置外廓尺寸大,结构不够紧凑;⑦带的寿命较短,需经常更换。

由于带传动存在上述特点,一般情况下,带传动传动的功率P≤100KW,带速v=5-25m/s,平均传动比i≤5,传动效率为94%-97%。同步齿形带的带速为40-50m/s,传动比i≤10,传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。

(4) 链传动

链传动是由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成,以链条作中间挠性件,靠链条与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。

链传动的特点:①和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;②能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;③和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;④传递效率较高,一般可达0.95~0.97;⑤链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象;⑥安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等.

(5) 轮系

由一系列齿轮组成的传动系统统称为轮系,广泛应用于各种机械设备中。轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。

轮系的主要特点:适用于相距较远的两轴之间的传动;可作为变速器实现变速传动;可获得较大的传动比;实现运动的合成与分解。

比较上面不同传动类型的优缺点,结合本文所设计的包装机需要远距离的传输,若主要采用齿轮传动,需要多级惰轮,结构复杂,安装要求高,而采用链轮传动,既可以实现较远距离的传输,结构大大简化,而且,工作环境要求不高,易于安装。

3.5.2 对传动系统的分析

对于牵引辊、主传送滚轮和中缝热封滚轮,它们的运动首先要保持材料在整个运动过程中有适宜的张紧力;其次它们的运动速度应与供送袋长相适应。当包装薄膜材料印有商标图案,并要求图案与物品始终保持相对位置时,则需要自动补偿供送长度与图案间距不一致所造成的积累误差

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下面就接缝式自动包装机的传动系统进行分析,分析如图3-1所示传动系统,可以得到如图3-4所示的传动系统图。

图3-4枕式包装机的传动系统图

图中各符号的含义是:

n--电动机或终端传动轴的转速。 D、d--带轮的计算直径。 Z--齿轮的齿数。 z’--链轮的齿数。 i--传动比

在设计中,确定该传动系统的传动比及生产能力,进而给出整个传动装置选型和分配齿数。按照传动要求对有关传动链进行必要的分析计算。

依此到出各传动链传动比的关系式,令

(3.1) (3.2)

则供送内装物每分钟供送的件数:

(3.3)

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