軋蓋機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軋蓋機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙刀滾壓式軋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)要求及功能自己選擇：軋蓋速度：40瓶/分鐘瓶子規(guī)格2ml-25ml瓶子直徑：20mm-25mm；（瓶子高度：20-80mm；瓶蓋直徑：12-15mm；瓶蓋高度：10-15mm）本文所設(shè)計(jì)的雙刀滾壓式軋蓋機(jī)用鋁蓋或鋁塑蓋軋蓋封口。本軋蓋機(jī)結(jié)構(gòu)合理緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作靈活，規(guī)格轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)方便。進(jìn)瓶處設(shè)有緩沖出口，采用十二工位轉(zhuǎn)盤，雙滾刀軋蓋原理，軋壓鋁蓋無損傷，軋口牢固，光滑平整。出現(xiàn)故障時(shí)有自動(dòng)停機(jī)功能。雙刀滾壓式軋蓋機(jī)的原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案本軋蓋機(jī)可以分為瓶蓋送料器、螺旋推進(jìn)器、撥瓶輪、鎖頭部件、傳動(dòng)系統(tǒng)及壓蓋和瓶托機(jī)構(gòu)六個(gè)部分：它的具體工作過程如圖2-1所示，螺旋推進(jìn)器接受送料機(jī)構(gòu)傳送來的瓶子，將瓶子推進(jìn)至瓶蓋送料器的瓶蓋滑軌下接受滑軌中落下的瓶蓋，瓶子繼續(xù)移動(dòng)進(jìn)入撥瓶輪相應(yīng)的缺口中，在隨著撥瓶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，壓蓋部件落下使瓶蓋與瓶子壓緊，當(dāng)撥瓶輪轉(zhuǎn)動(dòng)至鎖頭下時(shí)，托瓶部件頂起瓶子，滾刀落下，完成軋蓋動(dòng)作，然后瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)至出料口，則完成了軋蓋過程。圖雙刀滾壓式軋蓋機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖瓶蓋送料器工作原理設(shè)計(jì)如圖2-2，瓶蓋送料器的振動(dòng)工作體—圓形料斗由圓筒l及托盤4組成，圓筒l內(nèi)壁制作有螺旋形物品輸送跑道2及定向、分層等選料裝置3，圓筒緊固在托盤4上。主振彈簧片組7有三或四組，作均布配置，通過連接件將主振彈簧片兩端分別緊固在托盤4及底盤8上，支撐著圓形料斗。銜鐵5固定在托盤底面的中部；電磁鐵鐵心6由固定座體對(duì)應(yīng)銜鐵5安裝在底盤8中部，銜鐵5和減振橡膠彈簧墊9固定在軋蓋機(jī)上[3]如圖2-2，瓶蓋送料器的振動(dòng)工作體—圓形料斗由圓筒l及托盤4組成，圓筒l內(nèi)壁制作有螺旋形物品輸送跑道2及定向、分層等選料裝置3，圓筒緊固在托盤4上。主振彈簧片組7有三或四組，作均布配置，通過連接件將主振彈簧片兩端分別緊固在托盤4及底盤8上，支撐著圓形料斗。銜鐵5固定在托盤底面的中部；電磁鐵鐵心6由固定座體對(duì)應(yīng)銜鐵5安裝在底盤8中部，銜鐵5和減振橡膠彈簧墊9固定在軋蓋機(jī)上[3]。圖2-2瓶蓋送料器工作示意圖料斗在電磁激振力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)。料斗圓周部位具有最大的運(yùn)動(dòng)線速度，因而促使瓶蓋向料斗周邊分散開，并沿料斗內(nèi)壁上的螺旋送料軌道向上斷續(xù)地被拋擲前進(jìn)，最后從料斗上緣出口處進(jìn)入瓶蓋輸送滑道。螺旋推進(jìn)器工作原理設(shè)計(jì)螺旋推進(jìn)器是一種簡(jiǎn)單的連續(xù)式輸送機(jī)，適用于輸送松散狀態(tài)的干燥物品。圖2-3所示為螺旋推進(jìn)器工作原理圖。它由一根裝有螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸和輸送槽組成。螺旋轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在兩端軸承座上，螺旋轉(zhuǎn)軸—端的軸頭與驅(qū)動(dòng)裝置相連接。輸送槽上開設(shè)有進(jìn)瓶口和出瓶口。進(jìn)瓶口與進(jìn)料裝置相連，出瓶口則與撥瓶輪相連接。為防止瓶子堆積過多，在輸送槽中間位置設(shè)置有彈性出口。螺旋轉(zhuǎn)軸由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，送入輸送槽中的瓶子由轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋葉片推動(dòng)而沿輸送槽軸向前進(jìn)，直到出瓶口排出。圖2-3螺旋推進(jìn)器工作原理圖撥瓶輪工作原理設(shè)計(jì)撥瓶輪采用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機(jī)構(gòu)，如圖2-4所示由圓柱分度凸輪2和滾子轉(zhuǎn)盤輪1組成。圓柱式分度凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，滾子轉(zhuǎn)盤輪從動(dòng)件得到周期單向轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。圓柱分度凸輪是在圓柱表面上制作出兩端開放有端頭的凸起輪廓，其輪廓由螺旋曲線段和垂直軸線的直線輪廓段組成。滾子轉(zhuǎn)盤輪是從動(dòng)件，轉(zhuǎn)盤輪端面用銷軸安裝著若干滾子，滾子按要求均布配置在同一圓周上。圓柱分度轉(zhuǎn)位凸輪輪廓與滾子轉(zhuǎn)盤輪上兩滾子保持接觸，凸輪輪廓與滾子間保持著相當(dāng)于蝸桿與蝸輪之間的嚙合傳動(dòng)關(guān)系。凸輪做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪作單向周期轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。在軋蓋機(jī)工作過程中，由于意外原因，可能出現(xiàn)瓶碎，卡瓶等故障。撥瓶輪底部安裝有安全離合器，當(dāng)軋蓋出現(xiàn)破瓶等故障時(shí)，頂端的撥瓶輪將由于負(fù)載過大的原因停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)安全離合器將脫離開，撥瓶輪上的安全離合器限位頂板上升，頂動(dòng)其上部的安全開關(guān)，機(jī)器自動(dòng)停機(jī)。圓柱分度轉(zhuǎn)位凸輪輪廓與滾子轉(zhuǎn)盤輪上兩滾子保持接觸，凸輪輪廓與滾子間保持著相當(dāng)于蝸桿與蝸輪之間的嚙合傳動(dòng)關(guān)系。凸輪做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪作單向周期轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。在軋蓋機(jī)工作過程中，由于意外原因，可能出現(xiàn)瓶碎，卡瓶等故障。撥瓶輪底部安裝有安全離合器，當(dāng)軋蓋出現(xiàn)破瓶等故障時(shí)，頂端的撥瓶輪將由于負(fù)載過大的原因停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)安全離合器將脫離開，撥瓶輪上的安全離合器限位頂板上升，頂動(dòng)其上部的安全開關(guān)，機(jī)器自動(dòng)停機(jī)。圖2-4圓柱式分度凸輪鎖頭機(jī)構(gòu)工作原理設(shè)計(jì)如圖2-5所示，當(dāng)已經(jīng)過壓蓋工序的瓶子7隨著撥瓶輪運(yùn)動(dòng)到壓蓋頭5下方時(shí)，托瓶機(jī)構(gòu)頂起瓶子，瓶子頂起壓蓋頭1，壓蓋頭5及滾刀支撐架及其上的滾刀1相對(duì)于皮帶輪4上升，滾刀1被事先調(diào)好的頂針螺桿2頂著，滾刀則以其上面的銷軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，滾刀頭落下并擠壓瓶蓋6，由皮帶輪4帶動(dòng)滾刀旋轉(zhuǎn)完成軋蓋過程。軋蓋過程中壓蓋頭與瓶蓋并不旋轉(zhuǎn)。圖2-5鎖頭機(jī)構(gòu)工作原理圖傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理設(shè)計(jì)機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2-6所示，電動(dòng)機(jī)1經(jīng)三角皮帶帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器2，再由鏈傳動(dòng)帶動(dòng)主軸，主軸上的柱狀凸輪帶動(dòng)撥瓶輪4旋轉(zhuǎn)，主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，撥瓶輪因與柱狀凸輪嚙合作間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸另一端經(jīng)錐齒輪4傳動(dòng)至鏈輪軸，再由鏈輪帶動(dòng)螺旋推進(jìn)器6轉(zhuǎn)動(dòng)，完成送瓶的工作。本機(jī)器使用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，另一電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)帶動(dòng)鎖頭旋轉(zhuǎn)，完成軋蓋工作。5為壓蓋機(jī)構(gòu)，由傳動(dòng)軸上的凸輪帶動(dòng)壓蓋頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3為瓶托機(jī)構(gòu)，當(dāng)瓶子由撥瓶輪4帶動(dòng)至鎖頭下時(shí)，撥瓶輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，瓶托機(jī)構(gòu)2上升，頂起瓶子使?jié)L刀落下，進(jìn)行軋蓋工作。圖2-6軋蓋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖壓蓋及瓶托機(jī)構(gòu)工作原理設(shè)計(jì)瓶托機(jī)構(gòu)采用凸輪杠桿機(jī)構(gòu)。如圖2-7所示，1為杠桿支座，固定在機(jī)器第二層板中；5為瓶托套筒，固定在第一層面板上；主動(dòng)軸上的瓶托凸輪與杠桿2上的軸承3接觸，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)頂起杠桿2，杠桿2則繞著杠桿座1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺桿4頂起瓶托6，當(dāng)配蓋后的瓶身轉(zhuǎn)送到瓶托6的上方時(shí)，瓶子則被頂起至最高位置，然后進(jìn)行軋蓋作業(yè)。軋蓋結(jié)束后，瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪轉(zhuǎn)動(dòng)至下一工位。壓蓋機(jī)構(gòu)原理與瓶托類似，只是工作部件有所不同，當(dāng)瓶子接受瓶蓋送料器落下的瓶蓋時(shí)，壓蓋機(jī)構(gòu)落下，把瓶蓋壓緊。與杠桿2上的軸承3接觸，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)頂起杠桿2，杠桿2則繞著杠桿座1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺桿4頂起瓶托6，當(dāng)配蓋后的瓶身轉(zhuǎn)送到瓶托6的上方時(shí)，瓶子則被頂起至最高位置，然后進(jìn)行軋蓋作業(yè)。軋蓋結(jié)束后，瓶托落下，瓶子隨撥瓶輪轉(zhuǎn)動(dòng)至下一工位。壓蓋機(jī)構(gòu)原理與瓶托類似，只是工作部件有所不同，當(dāng)瓶子接受瓶蓋送料器落下的瓶蓋時(shí)，壓蓋機(jī)構(gòu)落下，把瓶蓋壓緊。圖2-7瓶托機(jī)構(gòu)原理圖軋蓋機(jī)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)如圖2-1所示，機(jī)器的工作速度由撥瓶輪的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，而撥瓶輪的轉(zhuǎn)速由主軸上的凸輪帶動(dòng)；另外螺旋推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速也由主軸所決定。所以本機(jī)器的運(yùn)動(dòng)除鎖頭由單獨(dú)的電機(jī)帶動(dòng)以外，其余皆有主電機(jī)帶動(dòng)。下面分別對(duì)幾個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)：撥瓶輪部件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)如圖2-8所示，撥瓶輪在主軸的帶動(dòng)下間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著機(jī)器的工作速度。選擇機(jī)器工作速度為40瓶/分鐘進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則撥輪輪的轉(zhuǎn)速為。軋蓋機(jī)作為周期脈動(dòng)式多工位自動(dòng)包裝機(jī)的一種，其轉(zhuǎn)位傳送要按照軋蓋工藝要求，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位—停止—轉(zhuǎn)位—停止的周期脈動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。本機(jī)器選圖2-4圖2-8撥瓶輪構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用圓柱式分度轉(zhuǎn)位凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其功能。如圖2-4所示，轉(zhuǎn)盤輪上左右兩個(gè)滾子與凸輪廓形工作面保持接觸，滾子3開始進(jìn)入凸輪輪廓的螺旋曲線段，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就驅(qū)使?jié)L子轉(zhuǎn)盤輪轉(zhuǎn)位。滾子4則逐漸脫離開凸輪輪廓。隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子3與凸輪輪廓的接觸由螺旋段轉(zhuǎn)到直線段，則下一個(gè)滾子將逐漸進(jìn)入到與凸輪輪廓直線段的另一側(cè)面相接觸。由于凸輪輪廓的直線段與其軸線相垂直。此時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，棍子轉(zhuǎn)盤輪則停止不動(dòng)，為分度轉(zhuǎn)位后的停息階段，此期間各工作機(jī)構(gòu)將執(zhí)行加工作業(yè)，包括壓蓋、托瓶和軋蓋。由設(shè)計(jì)要求得每個(gè)瓶子的工作時(shí)間為，選擇撥瓶輪的轉(zhuǎn)位時(shí)間和停息時(shí)間相等，則各為。則對(duì)應(yīng)的圓柱凸輪直線段和螺旋曲線段各為。螺旋推進(jìn)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)按照瓶子和機(jī)器的要求，螺旋推進(jìn)器的螺旋軸選擇單頭右旋螺旋軸，由于本螺旋推進(jìn)器較小，選擇實(shí)心螺旋軸，由機(jī)床精確車制處螺旋。螺旋的直徑由所輸送的瓶子的特征確定，選擇直徑。螺旋的螺距大小和推進(jìn)器的配置方式與被輸送物品性能有關(guān)。由瓶子要求選擇。為避免瓶子與螺旋及輸送槽間有過大的摩擦，防止瓶子產(chǎn)生劇烈晃動(dòng)，螺旋的工作速度應(yīng)給予限制。螺旋軸許可最大工作轉(zhuǎn)速由下列經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算（2-1）式中——螺旋的直徑（米）；——系數(shù)。按被輸送物品特性選??；質(zhì)輕、易流動(dòng)、無磨削性物品取。為了配合撥瓶輪的設(shè)計(jì)速度，螺旋推進(jìn)器也選擇，且符合最大速度的要求。鎖頭部件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)鎖頭單獨(dú)使用一個(gè)電機(jī)，由于所需功率不大，選擇微型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。A05624—120W。電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪，經(jīng)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)套筒皮帶輪，使?jié)L刀繞瓶蓋旋轉(zhuǎn)完成軋蓋工作。由經(jīng)驗(yàn)選擇滾刀公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速700rpm，選擇電機(jī)皮帶輪和套筒皮帶輪直徑比為60：120，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為1400rpm。查電機(jī)手冊(cè)選擇A05624—120W電機(jī)，功率也能滿足要求。瓶蓋送料器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)瓶蓋送料器采用電磁激振，如圖2-9所示1為底盤，2為主振彈簧，3為料斗托盤。振動(dòng)輸送過程中物品將呈現(xiàn)兩種基本運(yùn)動(dòng)形式：一為向前滑移運(yùn)動(dòng)，一為向前做拋擲運(yùn)動(dòng)。在瓶蓋振動(dòng)送料器時(shí)有些參數(shù)要恰當(dāng)選擇。激振頻率由供給電源決定，選為=50次/秒；振幅運(yùn)動(dòng)，一為向前做拋擲運(yùn)動(dòng)。在瓶蓋振動(dòng)送料器時(shí)有些參數(shù)要恰當(dāng)選擇。激振頻率由供給電源決定，選為=50次/秒；振幅=1mm；振動(dòng)的方向角選擇為，則主振彈簧片的安裝角度為；圓料斗螺旋輸送道的內(nèi)徑，關(guān)系著裝載容量的大小，是料斗容積的主要參數(shù)。根據(jù)物品輪廓尺寸、考慮供料能力的需求、考慮結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)等因素選則圖2-9滾貼機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖擇；料斗內(nèi)螺旋輸送道的寬度稍比瓶蓋直徑大，選擇螺旋輸送道間垂直方向間距以不讓兩個(gè)相重疊在一起的瓶蓋通過為限度，?。宦菪侨?。螺旋軌道稍內(nèi)傾，以使瓶蓋在其上前進(jìn)時(shí)不易落下。料斗托盤設(shè)計(jì)成扁圓錐形，錐底角為，以利于瓶蓋進(jìn)入螺旋輸送道，如圖2-10所示圖2-10料斗托盤傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)由于撥瓶輪轉(zhuǎn)速要求，所以主軸轉(zhuǎn)速也為，選擇蝸輪蝸桿減速器減速比為20：1，則減速器輸入速度為，選擇主電機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)至減速器，主電機(jī)選擇0.55kw，，則電機(jī)帶輪和減速器帶輪直徑比選為80：139。軋蓋機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)螺旋推進(jìn)器動(dòng)力設(shè)計(jì)螺旋推進(jìn)器輸送瓶子的生產(chǎn)能力為（件/分）（2-2）式中——輸送螺旋的螺旋頭數(shù)；——螺旋軸每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分）。瓶子的輸送速度為（2-3）式中——輸送螺旋的導(dǎo)程（米）；——螺旋軸每分鐘的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）。螺旋推進(jìn)器所需功率可按下式估算（2-4）式中——螺旋推進(jìn)器每小時(shí)給料量（公斤/小時(shí)）；——瓶子的給料輸送距離（米）。鎖頭部件動(dòng)力設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)每個(gè)瓶子軋蓋所需力大約為幾十牛，安全起見按100牛設(shè)計(jì)計(jì)算。則每個(gè)瓶子所受力矩至多為。則所需電機(jī)功率為。根據(jù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和功率，電機(jī)選擇A05624型微型異步電機(jī)，該電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速在，電機(jī)輸出功率為，取皮帶傳動(dòng)效率系數(shù)為0.96，則鎖頭實(shí)際功率為，可以滿足設(shè)計(jì)要求。撥瓶輪部件動(dòng)力設(shè)計(jì)估算每個(gè)瓶子為10g重，撥瓶輪上同時(shí)推動(dòng)7個(gè)瓶子運(yùn)動(dòng)，則瓶子總重為。撥瓶輪的功率損耗主要在瓶子與撥瓶輪及輸送軌道的摩擦上，取摩擦系數(shù)，則撥動(dòng)瓶子所施加的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為，則驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)為，則撥瓶輪所需功率為。傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)采用皮帶輪、鏈輪及錐齒輪傳動(dòng)，僅皮帶輪實(shí)現(xiàn)變速，鏈輪、錐齒輪只改變轉(zhuǎn)速方向不改變速度大小。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)參考同類軋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)，本傳動(dòng)系統(tǒng)所選電機(jī)型號(hào)為Y801-4，轉(zhuǎn)速為=1390rpm，輸出功率為0.55kw。則第一根軸的轉(zhuǎn)速為（2-5）第二根軸及其他軸及撥瓶輪及螺旋推進(jìn)器轉(zhuǎn)速皆為40rpm則第一根軸的輸入功率為（2-6）第二根軸的輸入功率為（2-7）第三根軸的輸入功率為（2-8）螺旋推進(jìn)器的輸入功率為（2-9）撥瓶輪的輸入功率為（2-10）電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為（2-11）故第一根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-12）第二根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-13）第三根軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-14）螺旋推進(jìn)器軸的輸入轉(zhuǎn)矩（2-15）撥瓶輪的輸入轉(zhuǎn)矩（2-16）式中——皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率，取為0.96；——蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率，取為0.8；——鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率，取為0.96；——軸承的傳動(dòng)效率，取為0.99；——錐齒輪的傳動(dòng)效率，取為0.95；——凸輪的傳動(dòng)效率，取為0.75。由以上計(jì)算可知各部件的輸入功率均能滿足工作要求。鏈輪軸強(qiáng)度校核鏈輪軸受力分