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啤酒贴标机设计(全套CAD图纸)
作者:尊龙平台登录 - 2020-06-30 07:15-

  啤酒贴标机设计(全套CAD图纸) 全套CAD 图纸,联系 695132052 1.1发展现状 1.2研究目的 2.1原始数据与资料 2.2任务要求 2.3设计原则 2.4设计装置要求 2.4.1夹标装置 2.4.2胶辊装置 2.4.3传动装置 2.5贴标的基本工艺过程 2.6任务分析 2.7设计方案的选择 3.1标签供送装置 3.2标签传送装置 3.3涂胶装置 3.4贴标整理装置 3.5检测连锁控制装置 10 3.6 清洁装置 10 贴标机的总体设计10 主要零部件的设计计算12 5.1 基本尺寸设计 12 5.2 贴标转鼓直径的确定 13 5.3 各轮转速 13 5.4 电机选择 14 5.5 贴标力学分析 14 5.6 凸轮的设计 17 5.7 取标误差分析 20 5.8 分瓶供送螺杆的设计 20 5.9 齿轮的设计 22 5.9.1 按齿面接触强度计算 22 5.9.2 确定公式内的各计算数值 22 5.9.3 按齿跟弯曲强度设计 24 结论26 参考文献 26 致谢 27 啤酒贴标机设计 生:刘小龙指导老师:翁 湖南农业大学东方科技学院,长沙410128 要:本设计主要介绍了一种包装机械,贴标机的工作原理及(后标部分)主要零部件的设计过程,对其传动系统进行设计校核,且对本次设计对分瓶供 送螺杆进行了详细的计算设计。本次设计主要用于贴圆柱身瓶的纸质标签。本机 主要有托瓶台、进瓶星轮、出瓶星轮、前后标签盒等部件。本机的特点是能够完 成自动贴标、抚平等工作,生产效率高。主要技术特点:输瓶带与本机同步驱动全 自动工作进度控制,胶水薄膜厚度有可调机构控制,无瓶?无胶?无标签电子测 距装置。 关键词:自动;贴标;纸质标签; Design BeerLabeling Machine Student: Liu Xiao long Tutor: Weng Wei Oriental Science &Technology College HunanAgricultural University, Changsha 410128,China Abstract:This design mainlyintroduced packingmachines, labeling machines workingprinciple afterstandard part maincomponents design process, transmissionsystem design check, sendscrew carried detaileddesign calculation. mainlyused cylindricalbody bottle paperput labels. mainlyhave TuoPing Taiwan, starwheel, starwheel, labelbox. automaticlabel, smooth, high production efficiency. maintechnical characteristics: lose bottle synchronizationdriver automaticwork schedule control, glue film thickness have adjustable body control, bottle-withoutglue-no label electronic location device Keywords: automatic;labeling;paper label; 前言1.1 发展现状 中国是啤酒生产大国,啤酒总产销量已连续三年位居世界第一,每年保持 两位数的递增速度已是不争的事实,这种增长速度预计还将持续一个时期。当然, 啤酒消费市场的竞争也很激烈,用惨烈来形容恐怕也不过分。实际上这种竞争是 一种全方位的、多元化的竞争,排除其他因素,单就外包装而言,其优劣程度有时 候也会起到决定成败的作用。这一点已被这个行业的决策者们所认同。而提高包 装质量和外观档次,关键的设备当属贴标机。产品外观质量的好坏会直接影响人 们的取舍观。因此,啤酒生产企业在贴标机的选择上非常慎重,在使用中备受呵护, 在维护保养上也不惜投入人力、物力和财力。 中国啤酒年产量从不足300 万千升迅猛发展到今天的年产量3,189.5 千升,经历了大约20 年时间,而中国贴标机的发展过程与啤酒生产一样,也只有 20 年左右的时间,我认为,中国贴标机的生产发展过程可分为三个阶段: 从20世纪80 年代末到1994 年为第一阶段。这个阶段主要是引进、仿 制国外已淘汰的功能不全的贴标机。当时几个贴标机生产厂家只能生产贴二标 (颈、身标)的贴标机,一种是型号为12-8-6 回转式贴标机,一种是型号为15-4-6 回转式贴标机。大约有近 200 台的型号为 15-4-6(生产能力 24,000 200多台的型号为 12-8-6(生产能力 12,000 瓶/时)贴标机装备在国内各啤 酒厂的灌装生产线上运行,而大部分灌装生产线上的贴标机都是进口产品。这一 时期,啤酒包装只需贴二标,这些国产机器基本上还可以满足要求。由于国产设备 在功能、性能、外观和贴标质量方面与进口设备相比差距太悬殊,对进口设备不 可能产生任何威胁。因此、大家处于相安无事状态。这个时期进口贴标机在中国 市场上占主导地位,绝大部分啤酒厂家还是选择进口贴标机。广东省内的啤酒厂 基本上用的都是德国克朗斯(KRONES)的产品。 从1995年至2001 年为第二阶段。这个阶段是中国贴标机生产的提升 阶段。一是贴标速度的提升,从24,000 瓶/时提升到33,000 瓶/时,二是贴标功能 的提升,从贴二标颈、身标提升到贴四标,即同时可贴头、颈、身、背标。从1995 年开始,国内各啤酒生产厂家为了提高产品装潢档次,提出在啤酒瓶上贴头标和 背标。为了适应这一发展趋势,各贴标机生产企业一方面研究在原二标机上增设 贴头标和背标的功能,另一方面也积极研发四标贴标机。 1995 年,“青岛机床厂” 率先推出了18-8-6 生产能力26,000 头标功能。这一机型是当时国内生产的最大型号的贴标机。1997年,“广东轻工 机械集团”推出了 18-8-6 四标机,1998 年,“南海平航”以下称平航也推出了 PH18-8-6 四标机。1999 年平航又研制成功PH24-8-6 生产能力33,000 标机。2000年“秦皇岛中德”ZD18-8-6 四标机和“广轻”24-8-6 四标机相继问 世。在贴标速度上也有很大提高,速度从 2,4000 33,000瓶/时的提升, 为高速贴标机的研发奠定了基础。同时在外观和内在质量上也有了重大改进,大 大缩小了与进口贴标机的差距。但是,由于这些产品均属于试生产阶段,耐用度和 稳定性仍有待于提高,加上用户长期以来对国产设备持有怀疑态度,还是普遍认 为进口的贴标机比国产的要好,所以,在国内市场进口贴标机仍占主导地位。国产 贴标机仍然对进口贴标机没有构成多大威胁。从1998 年到2001 年的几年间,由 于“克朗斯”的产品价格长期居高不下,国产四标贴标机还处于襁褓之中,所以, 外国其他品牌的贴标机乘机大量涌入中国市场,仅盖奈普GERNEP、科时敏KOSME、 萨西布SASIB 等各种型号的贴标机在国内就有近百台之多。 从2002年至今为第三阶段。这个阶段是中国贴标机技术成熟阶段,是 中国贴标机历史上的一个重大转折点。这四年,国产贴标机的生产企业在互相竞 争的同时,也形成了与国外贴标机生产企业竞争的态势,在竞争中提高、在提高中 发展、在发展中创新,在创新中壮大,逐步完成了一个“质”的飞跃。2002 月,平航自主研制出PH40-8-8生产能力50,000 瓶/时的高速回转式贴标机,该机 在北京“2002 中国国际啤酒、饮料制造技术及设备展览会”上一亮相,立即引起 了业内的轰动。同年11 月,金华金狮啤酒有限公司和福建燕京啤酒有限公司敢为 天下先,在‘南轻’的40,000 瓶/时啤酒灌装生产线 高速 回转式贴标机,成为第一个“吃螃蟹”的人。使得这一新产品有了一个试用、提 高、完善的平台。2003 PH40-8-8高速回转式贴标机获 项国家实用新型专利。该项目于2004 月在浙江金华市通过科技成果鉴定到目前为止,仍是全国唯一通过省级鉴定的国产贴标机。该项目荣获 2005 年度广东省科技进步二 等奖。被列为“2005 年国家重点新产品计划”。这是中国贴标机制造业的一件大 事,是国家对中国贴标机制造业的首肯。不仅仅是平航,也是所有同行乃至啤酒界 的骄傲。因为它标志着国内啤酒高速生产线长期被国外贴标机垄断的局面已被打 破,高速贴标机领域不二价的时代一去不复返了!这之后,“秦皇岛中德”、“青岛 德隆”也相继推出 45-8-9 高速贴标机。这些生产贴标机的骨干厂家一方面拥有 了高、中、低速各类型号贴标机的拳头产品,另一方面在产品质量上和技术含量 上都有了不同程度的提高。 中国贴标机虽然在短短的三年时间里把绝大部分国外产品挤出了“国门”, 在国内市场上树立了霸主地位,但是,在国际市场中仍无地位可言。究其原因,大 致如下: 1)缺少核心技术,或者说核心技术发掘不够,产品质量的稳定性提高不大, 与国际一流的产品尚有差距。 2)产品品种单一,缺乏系列产品,如套标机、热熔胶贴标机、不干胶贴标 机等,这些产品虽然在“2006 中国国际啤酒、饮料制造技术及设备展览会”上偶 见一二,也基本上属于“拿来主义”产物,尤其在高速领域仍是空白。 综上所述,国产贴标机若要全面占领国内啤酒、饮料的需求市场,打入国 际市场,提高国际竞争力,就应该在“质”和“量”上下功夫,在产品的稳定性、 可靠性、实用性上下功夫,在发掘自己的核心技术、自主创新上下功夫。 1.2 研究目的 随着科学技术的不断发展,包装机械也在日新月异地变化着。在啤酒的瓶 装包装贴标机方面,己由原来的单标或双标贴标机发展到现在的多标贴标机,使 瓶装啤酒在外观档次上大大提高。市场对啤酒品质和风味的追求越来越高,啤酒 行业对高档次灌装设备也有了迫切的需求。 如果单靠引进进口贴标机,那也是别人换代或落后的产品,而且完全进口 贴标机对任何一个国内啤酒企业也是不现实的。鉴于此,我们通过对国内外贴标 机在功能、性能、价格、质量等多方面对比考察,再进行更新改造,增加贴标机功 能,同时对引进的贴标机设计不合理的地方进行技术改造,以满足市场需求。通过 对原有贴标机的改造,即完善了贴标机功能,又不用淘汰原有贴标机,减少了固定 投资,啤酒瓶外包装档次得到了提高,既经济又实惠。 设计方案的确定2.1 原始数据与资料 2)生产能力:24000瓶/小时; 3)适用瓶型:圆形玻璃瓶,按国家标准 QB652-658-75,瓶颈 h156-76mm,瓶 高H160-290mm,瓶口直径d13-16mm; 4)工作制:每年300 天,每天两班,每班8 小时; 5)生产类型:成批量生产。 2.2 任务要求 完成啤酒贴标机的总体设计;2)绘制总装配、零部件图折合A0 号图纸3 3)编写设计任务说明书。2.3 设计原则 1)保证产品质量; 2)持高的生产率,尽可能的缩短空程时间; 3)扩大机器的使用范围。设计的自动机应尽可能的考虑到同类产品的规 格调整范围,满足不同圆柱身瓶的要求,并且尽量使调整方法简便; 4)充分考虑并设法降低工人的劳动强度和人身安全; 5)在设计中尽量采用系列化、标准化、通用化的工业要求,采用简单有效 的结构和常用的材料以降低产品成本。 2.4 设计装置要求 2.4.1 夹标装置 1)标板的边缘和垫条必须与夹标转鼓和标签台的中心线)调整每一个垫条至正确的间隙; 3)对折商标。将商标放在夹指下正确的位置。转动贴标机,直到商标与夹 标转鼓、瓶子和托台的中心线)托平台的中心线到夹标转鼓的中心线应穿过瓶子的中心线和对折的测 试商标纸的中心线)没有必要将对折的测试商标纸的中心线对准商标海绵的中心线)检查商标被贴到瓶子时的设定值,校直夹标转鼓和托瓶台; 7)垫条表面和夹指之间的间隙为9 mm; 8)垫条的前接触面、标板的前接触面、夹标转鼓的中心和标签台的中心 均处于同一中心线)启动胶泵之前,必须打开压缩空气关闭阀; 2)刮胶刀的刀刃必须是笔直的,且无缺口; 3)当贴标机的胶辊的材质为橡胶时,在没有浆糊的情况下,晃动刮胶刀时, 不可与橡胶浆糊棍相接处。 2.4.3 传动装置 1)各部件必须保持无磨损状态,当用手晃动标板时,标板的晃动范围应小 于2mm; 2)联轴节的磨损是构成断断絮絮贴标的主要因素。用手向前向后转动标 板的表面,找出磨损的位置。 2.5 贴标的基本工艺过程 抚平:将粘在容器表面的标签进一步贴牢,消除皱折、翘曲、卷起等缺陷,使标签贴得平整、光滑、牢固。 2.6 任务分析 本机主要使用与规则的圆柱瓶的贴标。本机的难点与重点在于取标、贴 标送瓶三个动作的同步性和协调性。当然,我的主要任务式贴后标部分与传动部 分的设计。工艺流程如图5。 工艺流程图Fig.5 Process flow diagram 2.7 设计方案的选择 贴标签机(简称贴标机)的功能在于对贴标对象物按要求圆满的完成粘贴 标签的工作。由于贴标加工所用的标签由材质、形式和形状等方面的差别,贴标 对象物的类型,品种很多,再者贴标对象物上的贴标要求不尽相同:有的只需贴一 张身标,有的要求贴双标,有的要求贴三个标签(身标、颈标、背标),有的只要求 贴封口标签,此外,还需要适应不同的生产率的要求等。基于上述各方面的原因, 为满足不同条件下的贴标要求,从而导致包装加工用贴标机多种多样,即便瓶、罐 贴标用贴标机也有很多种类型,不同类型品种的贴标机,它们之间存在贴标工艺 和有关装置结构上的差别,然而它们之间也存在这共性。据此,就可以对各种各样 的贴标机作归纳,集中为直线式和回转式贴标机两大类型的贴标机。 进行贴标时,贴标对象物在贴标机上,自送入到完成贴标排出运行所经过 的轨迹是一条直线或近似为直线者,称直线式贴标机。在回转式贴标机的贴标工 作中,贴标对象物有板链输送机与回转工作台交替载运者通过相应的贴标工作区 段,接受贴标。包装件在贴标,行经了一条由直线和圆弧组成的轨迹。 以下是三种啤酒贴标机设计方案的论证过程。 方案一(见图1),直线式贴标机,容器由板式输送链1 进入供送螺杆2,使 容器按一定间隔送到线,同时触动“无瓶不取标”装置的触头,使标盒 中吸出一张标签贴靠在转鼓表面;随后标盒6离开转鼓准备再次供标。带有标签的转鼓经印码、涂胶等装置,在标签上打印批号、生产日期并涂 上适量粘结剂。随着转鼓的继续旋转,已涂粘结剂的标签与螺杆送来的待贴标容 器相遇。当标签前端与容器相切时,转鼓上的吸标真空小孔通过阀门逐个卸压, 标签失去吸力,与真空转鼓 脱离而粘附在容器表面上。容器带着标签进入搓滚输送带7 和海绵橡胶衬垫8 构成的通道,标签被抚平、贴牢。至此,一个贴标动作 全部完成。该机仅适用于圆柱体容器上粘贴一个身标。 方案二(见图2),齿轮贴标机,标板2 沿转台周向分布,并随转台一起转动, 标板轴下方装有小齿轮8 和扇形齿轮4,小齿轮与标板轴采用键连接,扇形齿轮空 套在轴上。滚子3 在转台上半径变化的凸轮槽中滚动,带动扇齿轮绕标板轴摆动, 扇齿轮与相邻某侧的标板轴上的小齿轮相啮合,而小齿轮与标板同轴,从而带动 标板摆动。 方案三(见图 3),回转式贴标机,啤酒瓶通过进瓶星轮进入托瓶台,拖瓶 台转动,使瓶子在两个贴标转鼓处贴标,贴完后再进过出瓶星轮出来。由于这种类 型的贴标机采用真空转鼓结构构件,具有吸标、传输、贴标等多方面功能,能提高 贴标效率和工作可靠性,且可以促成机器结构合理简化。 综合以上三个方案,方案一效率较低,贴标方式单一;方案二效率有所提 高,但设计较麻烦,成本较高;方案三效率高,设计简单,经济实惠而具有创新思想, 能满足现在社会需求,故选取第三方案。 1.板式输送链 2.供送螺杆 3.线.海绵橡胶衬垫 直线 Straight line labeling machine 7.转台8.小齿轮 扇齿式贴标机Fig.2 Gear sector labeling machine 回转式贴标机Fig.3 Rotary labeling machine 啤酒贴标机的主要工作装置贴标机械有机架,传动装置系统、标签供给装置系统、贴标对象物(瓶罐 包装件)的传送装置系统,涂胶装置,贴标整理装置和检测连锁控制装置等组成。 先仅将主要装置分述如下。标签供送装置的功能是提供贴标用标签,装置的结构 将随标签的形式的不同而不同。贴标原理是:回转式机械转鼓贴标机,其特点是: 利用两个机械转鼓进行取标,传送和贴标工作。带贴标的圆柱身瓶罐类包装件有 板链输送机载运供给,经分件供送螺杆传送,分割成要求的等间距而到达回转工 作台,此时装在工作台上方的定位压头受凸轮控制下降,加于带贴标瓶罐包装件 顶部,使它们在回转工作台上处于确定位置而运行。粘贴标签由取标转鼓和标签 的协调运动实现。取标转鼓连续回转,胶涂装置在其标版上涂布适量的粘接胶液, 当他转到固定的标签盒前部的标签接触时,取标转鼓将粘取最前方的那张标签, 作回转传送,当转到由夹子的贴标转鼓相接处时,夹子将标签从取标转鼓上夹走, 夹子受凸轮控制而夹上标签作回转运动,当与回转工作台上再运来的待贴标瓶罐 装件表面相接触时,夹子抬起,松开夹持,标签被粘贴到瓶罐表面上。之后,在回转 工作台作回转工作时,定位器在凸轮控制下作自传性运动。转到某一个角度,以便 接受刷子和海绵滚轮的磨砺,使标签贴牢实整齐。完成贴标的瓶罐包装件由星型 拨轮自回转工作台拨送到板链输送机上排出[2]。 3.1 标签供送装置 标签供送方式有很多种,回转式、直线推进式等,这里采用最为简单的回 转循环送标,在送标中,送标头将标签切断并送往取标装置。 3.2 标签传送装置 标签传送装置是自动贴标机的重要组成部分,其功能是与供标装置和涂 胶装置等配合,自动表盒采取标签并进行传送,且完成有关涂胶工作,最后把标签 粘贴到待贴标对象。贴标机的标签传送装置一般由取标装置和传送标签装置两部 分组成,标签先由取标装置自标签盒中采取,再传递给送标装置,最后粘贴到待贴 标对象物上。为了满足高效率的贴标要求,我们在取标和松标全部采用了回转装 置,即取标和送标都采用回转运动方式。这样就降低了摆杆式标签传送装置在工 作中往复摆动的空行程时间,大大提高了机器的取标和松标效率,取标装置是我 们采取回转粘贴法。传送标签我们采用回转机械夹持式。其具体的组合方式很多, 我们采用的是一个粘标转鼓粘取标签,然后再传送给带夹爪的贴标转鼓进行贴 3.3涂胶装置 涂胶装置多种多样,常用的由圆盘式涂胶装置、辊式涂胶装置、滚子式涂 胶装置等,在此,我们采用了辊式涂胶装置。由于取标抓在粘胶,粘标,传标之后, 取标爪上没有胶,所以要在送完标后再加一个涂胶装置,也就是说要两个涂胶装 3.4贴标整理装置 标签由取标装置粘取传递给贴标转鼓作传送,传送中接受涂胶,最后转移 粘贴到包装件上。然而在标签粘付到包装件上的初始阶段内,由于受到标签材质、 包装件贴标表面状态及粘合剂初期粘接性能等因素的影响,尚不一定能达到良好 的贴合状态,为使所贴标签发挥设计要求功能,起到美化包装的装潢作用,保证搬 运过程中标签不脱落,贴标操作中应确保标签按设计要求平整牢靠的贴合到包装 件表面。为此,在贴标转鼓与包装件相接触滚转标签黏附转移到包装件上后,还需 进行贴标整理工作,以便把标签磨砺整齐,贴牢实。贴标整理将用相应的方式以适 当的装置完成,其整理方式由滚麽式、按压式、摩贴式等。 3.5 检测连锁控制装置 现代的真空转鼓式贴标机为保障贴标效能和贴标工作的可靠性,以及减 少损耗,专门设置了在没有待包装容器及时送达贴标工位时,不供标、不松标,打 印装置和涂胶装置不工作的检测连锁控制装置。由机械式电器式两种。机械式检 测连锁控制装置可靠性好,但结构及安装、调整较复杂,工作运动因受惯性影响而 反应迟缓;电气式检测连锁控制装置则结构简单、紧凑、反应灵敏,因而得到广泛 应用。 3.6 清洁装置 再完成贴标过程后,贴在酒瓶上的标签正面依旧存在着一 些胶水,为不影响贴标质量及啤酒瓶的整体美观,必须在完成贴标后进行标签正 面的清洁,在完成贴标后加一个清洁装置,此装置结构较为简单,摩擦力带动酒瓶 转动,在转动过程中完成清洁,在托瓶台壁加一层清洁海绵。 贴标机的总体设计传动装置的总体设计的目的是确定传动方案、选定电动机的型号,合理分 配传动比及计算传动装置的运动和动力参数,为计算各级传动件准备条件。 传动装置在原动机与工作机之间传递运动和动力,并籍以改变运动的形 式、速度大小和转矩大小。传动装置一般包括传动件(齿轮传动、蜗杆传动、带 传动、链传动等)和支撑件(轴、轴承、机体等)两部分组成。它的重量和成本在 机器中占有很大比例,其性能和质量对机器的影响很大。因此,合理设计传动方案 也具有重要意义。合理的设计方案应保证工作可靠,并且结构简单、尺寸紧凑、 加工方便成本低廉、传动效效率高和使用维护便利。一种方案满足这些要求往往 式困难的,因此要保证重点要求[3]。本机的传动主要是传递运动,而不是传递动 力,故一般用齿轮和减速机等形成的传动链。由于各传动之间不仅要传递运动, 而且还要考虑正确的传动方向,因此,必须逐个判断齿轮的转动方向,使该齿轮所 带动的执行部件按照正确的方向旋转。若有必要,则需在齿轮之间添加惰轮来调 整整个执行件的方向,同时,还应注意到各个部件之间的转动关系,故必须有精确 的传动比,保证各部件同步计算。 确定具体的传动系统图,最基本的就是要保证同步的要求,也就是说,应 是取标、夹标、供瓶等协调工作,每个执行部件具有相同的线速度,为此,结合传 动链平面分布图的运动配合及运转方向,我们将齿轮啮合关系设计成与执行件的 运动配合有关系相对应。这样以来传动系统简单、明了。 在电机的驱动下,减速机带齿轮Z1 转动,齿轮Z1 带动工作台的大齿轮Z4 转动,在工作台齿轮的带动下,与其啮合的齿轮(Z3.Z5.Z6)转动,(Z3.Z5)转动的 同时带动进瓶星轮和出瓶星轮,是酒瓶能够顺利的作回转运动。在齿轮(Z1)转动 的同时,其轴上固定的万向轴与其一起运动,带动前标的贴标鼓,贴标鼓上的齿轮 (Z10)便随其一起运动,成为贴前标的动力来源。齿轮(Z10)与齿轮(Z11)啮 合,(Z11)与齿轮(Z12)啮合从而使得贴前标的工作能够顺利的完成;(Z1)齿轮与 齿轮 Z2 啮合,带动了链轮的传动,通过链传动,带动锥齿轮(Z13)。锥齿轮(Z13) 与锥齿轮(Z13)啮合,从而带动分瓶螺杆,实现酒瓶的正常供给。(Z6)转动的同时, 与其同轴的齿轮(Z9)便成了后标贴标的动力,在齿轮(Z9)的作用下,与其啮合的 齿轮(Z8)和(Z7)转动,使得后标贴标工作也能按照给定的速率完成[4]。 主传动链平面示意图Fig.4 Main transmission chain plane schemes 为了保证标签顺利的传送,在取标和松标的过程我们都采用了旋转工作 台,即取标转鼓和夹标转鼓,但是,由于标签由标签盒供给的时候式直线型供给, 因此,我们只好在取标和夹标的过程采用凸轮机构来控制,使整个过程能够按照 预定的规律来进行标签的传送好粘贴。 取标的凸轮设计的整个过程是这样的:按照机械原理的凸轮的设计的方 法,采用作图的方法,既就是反转法,在设计之前我们必须先知道一些必要的数据, 例如:凸轮的基园半径,从动件的最大行程。 主要零部件的设计计算5.1 基本尺寸设计 在贴标机的设计中,为使机器结构组成中各工作执行装置间的工作运动 能准确、协调进行,保障机器有高的工作可靠性,需要进行某些必要的计算。通常 包括贴标机总体工作运动计算,传动系统设计与计算,功率计算,贴标包装件输送 装置设计计算,标签传送装置的设计计算及贴标整理装置的设计计算等。 已知:生产率24000 瓶/小时,瓶颈D56-76mm,瓶高H160-290mm,瓶口直径 d13-16mm. 每年300 天,每天两班,每班8 小时。 由瓶的直径,确定出托瓶板直径 d96,其各瓶之间的距离为 48mm,18 瓶板等分圆周后其圆心角为24 度,由托瓶板直径可得到各段对应的弦长,查零件 手册知 为托平台的周长(5)直线式自动贴标机其取送跌送,标签传送和贴标都采用真空转鼓作标签 传送装置时,为保障取标件传递和传送工作正确可靠的进行,设计时应使标签盒 的摇摆运动与取标转鼓的取标周期运动相适应,且取标转鼓吸标表面与贴标转鼓 吸持标签表面间进行递交接触。在贴标转鼓吸持标签传送中,标签接受印码装置 上滚引轮压印字码时,以及涂胶滚往标签上涂抹粘结剂时,相互间不能产生相对 滑动,以免出现标签的错动错位或脱落现象。为此,其各外圆柱表面相接触应具有 线速度大小相等,方向相同的条件。所以,在设计中,要按贴标真空转鼓上 标工位均匀的圆弧长对应的倍比值确定其工作回转半径r,在据此按等速原则确 定工作转速n 5.2贴标转鼓直径的确定(六个工位)(6) 取标转塔直径为d2 (六个工位)进出瓶星轮直径的确定 (十八个工位)5.3 各轮转速 托瓶台的转速: 贴表转鼓转速:(10) 取标转鼓转速:(11) 进出瓶星轮转速: (12) 分瓶螺杆转速:(13) 5.4 电机选择 电机功率选择得过小,就会出现“小马拉大车”,电机长期过载,使其绝缘 发热而损坏,甚至电动机被烧毁。电机功率选择得过大,就会出现“大马拉小车”, 功率因数和效率不高,浪费电能。相同功率的异步电机,极对数越多,需要的钉子 槽数就越多,定子铁心直径就越大,电机体积就越大。越大重量就越重。相同功率 的异步电机,极数越多,电机体积就越大,实际的铁损和铜损也越大,效率就越低。 系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。其他功率均为接法。电动机运行地点的海拔不超过 1000m;环境空气温 度随季节变化,但不超过 40;最低环境空气温度为-15;最湿月月均最高相对 湿度为90%;同时该月月均平均最低温度不高于25。 输入功率, 由最高转速和功率选择电动机 Y160M1 型电机同步转 速:700r/min,额定功为4kw,减速器传动比I10.799 连轴转速与直径: 另一轮转速 传动比 14 5.5 贴标力学分析 贴标机对贴标质量的主要影响因素之一是能否保证在贴标过程中标带的张 力恒定。首先分析一下张力的产生。图 放标盘旋转使标带的线,牵引辊在步进电机的带动下旋转,使标带以线,则标带被拉伸,标带的张力变大;如果V2V1,则标带变 得松弛,标带的张力变小。所以,速度V2 和V1 与张力有密切的关系。根据胡克定 为[12]15 为标带的弹性模量;s为标带的截面积;L 为传动点之间的距离;t 为牵引辊的启动时间。 放标系统简图Fig.5 Put standardsystem diagram 由上式可知,将标带张力作为调节对象时,是一个积分环节。实现张力控 制实质上就是控制线,所以从某种意义上说标带的张力控制系统实 际上就是一种线速度跟踪系统。在启动过程中,假定牵引辊的速度为 V2,控制速 度使V2 V1,并保持一定的速度差以使标带产生一定的张力,当标带张力产生变化 时,应及时调节放标盘的线 使之稳定,这样标带才能在恒张力下稳定运 标签盘正常展开过程中的受力情况见图6。由力学分析可知,标带拉力产生的力矩总是等于制动力矩、阻力矩和惯性力矩之和。即标签盘的动态力矩平衡 方程为 为标签盘的直径;J为整个标盘的转动惯量 JJK+J0;JK 为标签盘的转动惯量,J0 为放标盘的转动惯量。 放标受力分析Fig.6 Put standard stress analysis 对上式加以分析,由于标带相对来说较薄,对于贴一个标签来说,半径变 化较小,因此可以认为标签盘是匀速转动,也即是以忽略不计,则M 由此可得到标签盘的静态力矩平衡方程 19 于是得张力表达式为 T20 由上式可知:在静态时,只要控制好M 阻使其随着标签盘的直径变化而变化,即可以控制张力的恒定,控制方法也比较简单。 静态放标只是一种最为理想的情况,在实际中很难实现。从实际应用中的 动态力矩平衡方程可知,影响力矩平衡的因素很多。下面对考虑惯性力的情况作 进一步的讨论。设标带的密度为P,宽度为b,厚度为占,放标盘的芯轴轴径为D0, 则标签盘的转动惯量为[13] 21 经过推导整理,可得到此种情况下张力 的表达式为 22 结果分析:标带张力与b、D、V 等因素有关。贴标过程中,标带确定,则与 标带相关的参数δ 及J0确定。因此贴标过程中张力T V1有关。对于标带由于其厚度一般很小,所以在放标的过程中,标签盘的直 径的变化一般不会很快。所以在较短的时间内,可以将标签盘的直径 看作一个常数,同时在进行动态分析时,可以考虑摩擦阻力矩M 阻是一个恒定值。则上式表 明了标带张力 与线 之间的关系。由于线 有平方项和导数项的 存在,所以线 的较小的变化必将引起标带张力T 的较大的变化,反过来张 有较小的变化时,线的变化不是很明显,即两者之间的影响是不一样 的。如果将标签盘直径D 的变化考虑在内,可知标签盘直径D 对于标带张力的影 响也较为显著。 而对于收标过程中标带的受力分析也可以类似地推出,但是由于贴标机 与其它形式的机械有所不同,因为贴标机在贴标后,底纸只是回收而不再有使用 价值,因此底纸的回收时可以不再需要精确的控制张力,用传统的机械式锥型无 级变速调节收纸盘的速度。 5.6 凸轮的设计 在贴标机中,取标凸轮曲线的形状对于标签粘贴质量的好坏起着决定性 作用。我国一些大型的贴标机生产厂家往往采取对国外设备进行测绘的方式来设 计取标凸轮曲线,没有可靠的理论根据。 工位分析标板的运动便构成了取标工作的三个工位:上胶,滚标,夹标。 在上胶工位,胶辊以角速度ωj 逆时针匀速转动,标板从 点开始与胶辊接触,顺时针方向摆动,一直到 点离开胶辊,完成一次上胶过程,则标板通过与胶辊相接触而在表面抹上一层胶水。该工位要求标板在通过胶辊时,标板表面与 胶辊表面间隙均匀,间隙即为胶水膜的厚度,即两者在任何时刻都是无接触的纯 滚动状态。在接触点实际上隔一层胶水膜上,两者的线速度必须相等。 点开始与标纸接触,逆时针方向摆动,直到 点也粘贴上标纸,完成一次滚标过程,并将一张标纸吸附在标板表面。该工位要求标板在通过标盒时,标板圆柱面在标纸平面上作无滑动的 滚动,使标纸能平整地粘贴在标板上。 在夹标工位,夹标转鼓以角速度ωzg 逆时针匀速转动,标板从B 点开始与 标纸相分离,夹指夹住标纸端部,一直到 点与标纸完全离开,完成一次夹标过程,从而将标纸从标板上揭下来。该工位要求夹标转鼓的夹指能将标签从标板上顺 利、平整的掀下来,标板与标纸之问应无滑动的分开。根据各工位的工作要求, 应用理论力学知识进行运动和受力分析可得出各工位曲线段。 完成了工位曲线的设计后,还需对工位间过渡曲线进行设计,以满足滚子 在凸轮槽中运动的连续性。所有标板的工作过程相同,故仅对一个标板进行分析, 并假设扇形齿轮位于与之相啮合的小齿轮的顺时针方向一侧。现以上胶、滚标两 工位间过渡阶段的凸轮曲线]。 在上胶工位和滚标工位,标板分别绕标板轴中心顺时针和逆时针摆动,因 此,在两工位问的过渡阶段,标板需要先进行顺时针摆动,以延续前一工位的运动, 然后进行逆时针摆动,为下一个工位的正确啮合做准备。按标板的摆动方向可将 过渡阶段分为顺转和逆转两部分,点K 为分割点,如图6 所示。在顺转部分,扇形 齿轮逆时针方向摆动,啮合点N1 位于扇形齿轮中心线OgOg 的值逐渐 变大,直到啮合点为扇形齿轮上的点 N,然后反向运动,啮合点为 N2,N2OgOg 值逐渐变小。图中所示为该过渡阶段的两个极限位置,标板轴中心0bg 在初始位 置时,对应于标板上 点刚与标纸一端相接触。根据凸轮工位曲线的设计,可求得上胶工位中ObgOqOj 的终了值α 1(2m)和滚标工位中ObgOqHo 的初始值β 1(0),则该过渡 阶段标板轴中心相对转台中心Oq 转过的角度012 满足以下关系式:012π 1(0),从而可得出过渡阶段对应的时间。根据过渡阶段对应的时间以及两极限位置处标板的角速度,可分别计算得出两部分对应的标板轴中心转动 角度a1 和b2。采用类似设计工位曲线的方法,在顺转部分,将 a1 分成 n1 等份, 每个等分点对应标板轴运动的一个位置,设α bzliil,2,3,„,n1 为某等分点相 对于初始位置转过的角度,为α gl(0)N1OgOg 初始值,即上胶工位中N1OgOg 终了值α 2(2m),α gl(i)为某时刻N1OgOg gl(i)对应,ωbzl2(i)为 该时刻标板对应角速度,则有如下关系式[19] 1/n1(23) bzli-1/ωq]?ωbzl2(i)?Rc Rs?(α gli- gli-1)(24) 其中,Rc 为小齿轮分度圆半径,Rs 为扇形齿轮分度圆半径。 根据以上关系式可求得α gli ,并可进一步得出某时刻 0q0g 的长度即凸 轮半径Rtl(i) 以及该半径对x轴正向所成角度α gli 的求解公式 Rtl(i) (25) bzli-2π/n+OsOqOgi (26) 其中,OqOs ObzOq相等,n 可在得出Rtl(i) 的值后进行求解。对逆转部分,可类似地分析求解。综合考虑整个过渡阶段,得到 若干对Rtl(i)、α gli 的值,从而得出该过渡阶段所对应的凸轮曲线]。 从上述分析不难发现。设计该过渡阶段的凸轮曲线段时主要经历了以下 过程: 通过前后工位标板的运动情况确定该阶段标板的运动情况.并将其对应分为顺转和逆转两部分; 确定顺转和逆转各部分对应的扇形齿轮运动方式.以及扇形齿轮与小齿轮啮合点的变化情况; 通过标板轴中心的位置变化,进一步明确顺转和逆转两部分分别对应的标板轴中心转动角度; 采用设计工位曲线时的方法得出相应的求解公式,进而得到该阶段所对应的凸轮曲线段。 对于滚标、夹标工位间以及夹标、上胶T 位间的过渡曲线段,也可参照以

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