包裝機(jī)氣動(dòng)卷材張力控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，略去摩擦力的影響，將開(kāi)卷過(guò)程視為勻加速圓周運(yùn)動(dòng)，每次開(kāi)卷包材長(zhǎng)度的計(jì)算公式為
    H == 1 /4л·R·at2 (3)
    式中 H——包材長(zhǎng)度，m；
    R——卷膜輥外徑，m：
    a——加速度，m／S2；
    t——開(kāi)卷時(shí)間，s。
    圓周運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算公式為
    a==Mg／J==RF/J (4)
    式中 Mg ==RF，其中R—包材外徑，m
    F——包材張力，N。
    將式(4)帶入(3)可得包材張力計(jì)算公式
    F == 2H·J／R2·t2 (5)
    式中J=J1+ J2—卷膜輥總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kgm2；
    為了確定開(kāi)卷張力，必須分別計(jì)算包材外徑最大和包材外徑最小兩個(gè)極限情況下的開(kāi)卷張力：
    包材最大直徑時(shí)的開(kāi)卷張力
    Fdmax==14.04N
    包材最小直徑時(shí)的開(kāi)卷張力
    Fdmin==50.6N
    根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，最大張力出現(xiàn)在包材最少時(shí)，因此，可根據(jù)包材最少時(shí)的張力來(lái)確定氣缸尺寸。
    2.2 氣缸拉力計(jì)算
    在圖(3)中擺動(dòng)桿的擺動(dòng)斜度為±10o，擺動(dòng)桿的位置不同各力相對(duì)于擺動(dòng)中心的作用方向發(fā)生變化。在極限位置需要的氣缸拉力最大，{TodayHot}下面根據(jù)這個(gè)拉力來(lái)計(jì)算氣缸的缸徑。
    擺動(dòng)桿力平衡方程為
    4F·L1－F1F2 －F2L3==0 工 (6)
     則氣缸拉力計(jì)算公式為
    F2 == 4F·L1/L2－F1·L2/L2 (7)
    式中 F2—?dú)飧桩a(chǎn)生的拉力，N
     F—卷膜的張力． N；
    F1—擺動(dòng)桿的質(zhì)量， Kg；
     L2—包材的張力作用到擺動(dòng)桿上合力的作用點(diǎn)到擺動(dòng)桿擺動(dòng)中心的距離，m；
    L1——擺動(dòng)桿的質(zhì)心到擺動(dòng)桿擺動(dòng)中心的距離m；
    L3——擺動(dòng)桿氣缸拉力作用點(diǎn)與擺動(dòng)桿擺動(dòng)中心的垂直距離，m。
    表2 擺動(dòng)桿的幾何參數(shù)及力學(xué)參數(shù)
    包裝機(jī)系統(tǒng)的工作壓力為0.65Mpa，為使浮動(dòng)氣缸的拉力有一定的調(diào)節(jié)范圍，初步確定其工作壓力為0.5Mpa，最后根據(jù)工作行程和機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)選用{HotTag}SMC公司的CDM2B32-150氣缸。
3 包裝機(jī)氣動(dòng)卷材張力控制機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)試及使用
    包裝機(jī)氣動(dòng)卷材張力控制機(jī)構(gòu)是專(zhuān)門(mén)為400g全自動(dòng)充氮
    奶粉包裝機(jī)設(shè)計(jì)的，已正式投入生產(chǎn)，運(yùn)行狀態(tài)良好。在調(diào)試過(guò)程中，控制浮動(dòng)氣缸向下拉動(dòng)的氣動(dòng)回路工作壓力的減壓閥(2)工作壓力設(shè)定為0.45Mpa，浮動(dòng)氣缸向上推動(dòng)減壓閥(1)工作壓力設(shè)定為0．3Mpa，實(shí)際測(cè)得的開(kāi)卷時(shí)間為0.42s，開(kāi)卷長(zhǎng)度為0．23m，拉膜時(shí)段包材的張力為1．8kg，證寮包裝機(jī)氣動(dòng)卷材張力控制機(jī)構(gòu)能夠很好地滿(mǎn)足包裝機(jī)在工作過(guò)程中對(duì)開(kāi)卷的工作要求，說(shuō)明上述的結(jié)構(gòu)方案的可行性與計(jì)算的正確性。
    4 結(jié)論
    1)本文給出了包裝機(jī)氣動(dòng)卷材張力控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠，滿(mǎn)足了現(xiàn)代高速包裝機(jī)械對(duì)其包材開(kāi)卷的要求。
2)氣動(dòng)控制因其柔性、清潔，易構(gòu)成機(jī)電氣集成系統(tǒng)，將進(jìn)一步提升包裝機(jī)械行業(yè)的整體水平。