雙曲線螺桿的設(shè)計(jì)分析及應(yīng)用

時(shí)間：2024-09-09 14:57:56 機(jī)電畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要：本文介紹一種在自動包裝設(shè)備中通過三維仿真計(jì)算不同位置時(shí)不同螺桿曲線、截面的分瓶螺桿在應(yīng)對圓形容器、非圓形容器、矩形容器及異型容器時(shí)分瓶螺桿的設(shè)計(jì)分析及應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 分瓶螺桿自動包裝設(shè)備三維仿真

　　引言

　　在當(dāng)前高速飲料自動化生產(chǎn)線上，高速回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)是其重要組成環(huán)節(jié)之一。在現(xiàn)代自動化機(jī)械設(shè)備中，高速、穩(wěn)定、易操作性、包容性等要求越來越高，并且在市場的個(gè)性化需求發(fā)展中越發(fā)明顯。目前為止，國產(chǎn)貼標(biāo)機(jī)仍與進(jìn)口機(jī)有一定差距，主要原因是目前貼標(biāo)機(jī)關(guān)鍵零、部件的設(shè)計(jì)不能從根本上解決當(dāng)前市場對高速貼標(biāo)機(jī)的性能需求;進(jìn)瓶分瓶機(jī)構(gòu)是其關(guān)鍵部件之一，直接影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

　　目前包裝行業(yè)中常見的分瓶方式多采用螺桿機(jī)構(gòu)，如圖1所示。該類型螺桿螺距是按照步進(jìn)函數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證容器在分瓶螺桿的運(yùn)動下獲得連續(xù)的速度及加速度。但這類螺桿存有以下不足：(1)機(jī)構(gòu)只靠一條螺旋分瓶，穩(wěn)定性差，易倒瓶、卡瓶;(2)進(jìn)瓶時(shí)螺桿頭部承受著容器對螺桿加載的極大摩擦力致使磨損嚴(yán)重，影響分瓶性能，縮短使用周期;(3)方形、矩形、橢圓等異形容器在傳輸過程中之間緊靠，且大面積擠壓，使傳統(tǒng)螺桿不能有效的分瓶，導(dǎo)致螺桿擠瓶(損壞容器)、卡瓶，大大降低了生產(chǎn)效率。

　　一、其它分瓶機(jī)構(gòu)的探討與驗(yàn)證

　　上述講到一條螺桿分瓶時(shí)因?yàn)閷τ谌萜鱽碚f螺桿在分瓶時(shí)是單邊受力，螺桿螺旋傾角讓前進(jìn)的力有一個(gè)分解力，容器另一邊會因?yàn)閯傂宰o(hù)欄從而對容器本身造成磨損，也易在高速情況下使容器重心不穩(wěn)。既然螺桿在遇到方形、矩形、橢圓等異形容器時(shí)出現(xiàn)種種不良情況，何不直接取消掉，讓容器直接進(jìn)入到撥瓶星輪板中，讓撥瓶星輪板兼容其螺桿的功能。

　　容器在鏈道時(shí)依序排列，當(dāng)容器走到星輪時(shí)，如果星輪工位與容器不重合時(shí)，星輪外輪廓會阻止其進(jìn)入，待等到下一工位到來時(shí)再進(jìn)入設(shè)備中。經(jīng)驗(yàn)證分析后發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)中存在一定局限性，由于星輪板中工位前卡口位是有導(dǎo)向斜邊，當(dāng)容器進(jìn)入工位時(shí)是以傾斜姿勢進(jìn)入，當(dāng)遇到是圓形截面容器時(shí)因容器輪廓各點(diǎn)到中心的距離是一樣的，其會做純滾動順利進(jìn)行到設(shè)備星輪里;但如果遇到方形、矩形、橢圓等異形容器時(shí)，因其外輪廓各點(diǎn)到中心的距離不一致，加之在高速情況下，其鏈道施于容器的壓力也相應(yīng)加大，容器無時(shí)間來通過自身糾偏，極易造成容器在此位置卡滯引起設(shè)備停止，并帶來容器破損、表面擦傷壓傷等連帶不良結(jié)果。鑒于此結(jié)構(gòu)的局限性，其只能滿足在低運(yùn)行速度下各類容器的使用。

　　二、雙曲線螺桿的造型

　　雙曲線螺桿可通過3D軟件仿真計(jì)算螺旋槽上的各點(diǎn)，繪制成螺旋線，然后利用ProE螺旋線做尺寸陣列，根據(jù)三維仿真得到容器的運(yùn)動曲線如圖3、圖4所示。

　　三、結(jié)語

　　一直以來貼標(biāo)機(jī)的關(guān)鍵部件沒有合理設(shè)計(jì)理論和機(jī)構(gòu)參數(shù)，從而嚴(yán)重影響到整個(gè)異形瓶應(yīng)用的開發(fā)。本文針對回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)在非圓形容器傳輸時(shí)的核心機(jī)構(gòu)進(jìn)瓶螺桿進(jìn)行了設(shè)計(jì)和理論計(jì)算，并采用ProE進(jìn)行三維仿真，根據(jù)螺桿的實(shí)際應(yīng)用可得到高精度的螺旋線，保證了結(jié)構(gòu)的可行性，這對日后開發(fā)更多該系列高精度貼標(biāo)機(jī)具有重要意義。

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