許社忠

（哈飛工業(yè)風(fēng)電設(shè)備制造公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

前言

制藥行業(yè)隨著粉劑和顆粒劑膠囊包裝藥品的迅速發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)膠囊分裝機(jī)的需求量也不斷增加。各制藥廠從多方面考慮，都將產(chǎn)量達(dá)1500粒/分以上的機(jī)型作為首選機(jī)型。為適應(yīng)市場(chǎng)需求，我們開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)量達(dá)2000粒/分的硬膠囊分裝機(jī)。

1 現(xiàn)狀與問(wèn)題

目前，市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)分裝機(jī)的實(shí)際產(chǎn)量基本都沒(méi)有達(dá)到額定產(chǎn)量，即型號(hào)所標(biāo)示的產(chǎn)量。有的差得較多，型號(hào)所標(biāo)示的產(chǎn)量是以額定轉(zhuǎn)速125轉(zhuǎn)/分為依據(jù)計(jì)算。但實(shí)際上，國(guó)產(chǎn)分裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度多數(shù)在110轉(zhuǎn)/分左右，較少能達(dá)到115-120轉(zhuǎn)/分。它們存在的共同缺陷是高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)上機(jī)率低，不能滿足使用要求，為了保證上機(jī)率，只能用降低轉(zhuǎn)速的手段，即靠降低產(chǎn)量來(lái)保上機(jī)率。

然而，國(guó)內(nèi)部分制藥廠使用的國(guó)外先進(jìn)分裝機(jī)的運(yùn)行狀況較好，基本上可以運(yùn)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速125轉(zhuǎn)/分，并且可以滿足上機(jī)率的要求。我們經(jīng)過(guò)大量的比較和理論分析工作，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)分裝機(jī)與國(guó)外先進(jìn)分裝機(jī)的主要差距是高速狀態(tài)下，分裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，部分機(jī)構(gòu)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速越高振動(dòng)越明顯,還伴隨明顯噪音，影響機(jī)構(gòu)執(zhí)行功能的可靠性,最終影響到分裝機(jī)的上機(jī)率。

2 總體目標(biāo)與方案

我們?cè)O(shè)計(jì)研制新型硬膠囊分裝機(jī)的目標(biāo)是適應(yīng)市場(chǎng)的需求，向市場(chǎng)提供性能優(yōu)良，可與國(guó)外先進(jìn)分裝機(jī)相媲美的硬膠囊分裝機(jī)產(chǎn)品?；拘阅軈?shù)要達(dá)到以下指標(biāo)：a.額定產(chǎn)量：2000 粒/分;b.上機(jī)率:99.6%以上;c.額定轉(zhuǎn)速：125轉(zhuǎn)/分;這些指標(biāo)就是國(guó)際上先進(jìn)機(jī)型的指標(biāo)。

我們重點(diǎn)進(jìn)行了以下工作，實(shí)現(xiàn)提高分裝機(jī)上機(jī)率的目的，使分裝機(jī)性能達(dá)到或超過(guò)上述指標(biāo)。a.采取有效措施提高分裝機(jī)的高速穩(wěn)定性，保證分裝機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下正常工作，保證分裝機(jī)具有良好的上機(jī)率。b.采取有效措施增強(qiáng)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的功能，提高分裝機(jī)各機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證上機(jī)率，滿足用戶的使用要求。

3 方案論證與實(shí)施

3.1 提高高速穩(wěn)定性。高速穩(wěn)定性問(wèn)題是關(guān)系到分裝機(jī)能否在高速狀態(tài)下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不出現(xiàn)振動(dòng)和伴隨噪音現(xiàn)象的關(guān)鍵。分裝機(jī)只有高速穩(wěn)定性好，才能保證分裝機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各機(jī)構(gòu)執(zhí)行部件工作準(zhǔn)確、可靠，最終保證上機(jī)率和型號(hào)產(chǎn)量。我們從研究分裝機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)入手，查找影響高速穩(wěn)定性的因素。硬膠囊分裝機(jī)是復(fù)雜的多凸輪機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的高精度機(jī)器，它完成從膠囊梳理、膠囊帽體分離、膠囊轉(zhuǎn)運(yùn)、定量充填藥粉、廢膠囊剔除，膠囊帽體扣合、膠囊成品藥被頂出膠囊運(yùn)載孔并在壓力空氣的作用下離開(kāi)機(jī)體進(jìn)入成品膠囊藥收集器中的各項(xiàng)功能。完成各項(xiàng)功能的執(zhí)行零部件的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)都是由凸輪機(jī)構(gòu)完成的。在凸輪機(jī)構(gòu)中，執(zhí)行零部件的運(yùn)動(dòng)特性、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)行程都由各機(jī)構(gòu)中凸輪的工作曲線決定，凸輪是凸輪機(jī)構(gòu)中的核心元件，因此凸輪工作曲線的運(yùn)動(dòng)特性好壞是凸輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它決定了依據(jù)其工作曲線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)狀況。我們把分析、研究、優(yōu)化設(shè)計(jì)凸輪工作曲線的運(yùn)動(dòng)特性作為提高分裝機(jī)高速穩(wěn)定性，克服振動(dòng)和噪音，提高上機(jī)率的方法之一。針對(duì)膠囊分裝機(jī)這種中速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且要求較高穩(wěn)定性的凸輪機(jī)構(gòu)，我們?cè)谛滦陀材z囊分裝機(jī)的設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)對(duì)凸輪工作曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，改善其運(yùn)動(dòng)特性，使執(zhí)行零部件的運(yùn)動(dòng)速度，加速度連續(xù)變化并為有限值，消除突變現(xiàn)象，滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求。我們對(duì)于膠囊梳理機(jī)構(gòu)、粉沖桿升降機(jī)構(gòu)等重要的凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)凸輪時(shí)采用了正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過(guò)渡曲線。這種過(guò)渡曲線的加速度曲線是一條正弦曲線，曲線光滑連續(xù)，沒(méi)有突變點(diǎn)。過(guò)渡曲線起始點(diǎn)的加速度理論值為零，并且加速度的最大值是有限的；速度曲線也是連續(xù)變化的，先逐漸增加，在過(guò)渡段中間達(dá)到最高，再緩慢減小，到達(dá)停止段（執(zhí)行部件不動(dòng)）速度最小，并為常量；正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線保證執(zhí)行零部件的振動(dòng)噪音小，磨損小，完全適合于中高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。這種正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律過(guò)渡曲線凸輪裝在樣機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，經(jīng)多檔轉(zhuǎn)速的對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了凸輪曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)后分裝機(jī)的運(yùn)行狀況明顯優(yōu)于多圓弧擬合曲線凸輪。

3.2 提高關(guān)鍵機(jī)構(gòu)工作可靠性?？煽啃允欠盅b機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力。如果分裝機(jī)上的各機(jī)構(gòu)都能良好完成各自的規(guī)定功能，整機(jī)的可靠性高，上機(jī)率就高。上機(jī)率關(guān)系到分裝機(jī)的產(chǎn)量和成品率，是藥廠比較重視的指標(biāo)，尤其對(duì)于那些分裝較貴重的進(jìn)口原藥的廠家，他們?cè)诓坏靡训那闆r下經(jīng)常以犧牲產(chǎn)量來(lái)保證分裝機(jī)的上機(jī)率，避免原藥的損失。分裝機(jī)中膠囊剔除機(jī)構(gòu)的工作可靠性尤其重要，它的主要功能是將位于上運(yùn)載模塊中的沒(méi)有被真空力吸開(kāi)的不合格膠囊剔除，清理出運(yùn)載模塊上的運(yùn)載孔，以便該孔能在下一循環(huán)中繼續(xù)接運(yùn)膠囊。一旦出現(xiàn)在上運(yùn)載模塊中的運(yùn)載孔中存在未被分開(kāi)的膠囊沒(méi)有被有效剔除，將會(huì)出現(xiàn)這粒膠囊重新落入運(yùn)載模塊中，影響了分裝機(jī)的成品率，也造成膠囊及原料藥粉的浪費(fèi)。

為徹底避免出現(xiàn)上述情況，我們認(rèn)真分析該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，工作原理。分裝機(jī)的該工位上、下模塊仍然錯(cuò)開(kāi)，在上模塊的下面是剔除機(jī)構(gòu)的頂桿，頂桿在凸輪的作用下升起，正常情況下上模塊中都是膠囊帽，而膠囊帽是不會(huì)被頂出上模塊的，而如果上模塊的運(yùn)載孔中是一粒整個(gè)膠囊，它就會(huì)被頂起，而在上模塊的上方是剔除機(jī)構(gòu)的斜板，在斜板的作用下使被頂出的膠囊傾倒，膠囊傾倒后掉入廢膠囊收集盒中，完成剔除不合格膠囊的過(guò)程。經(jīng)過(guò)分析、研究和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這種剔廢方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)不可靠，尤其在分裝機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，容易出現(xiàn)膠囊被頂起后，在慣性作用下沒(méi)有被斜板倚倒，卻又重新落入膠囊運(yùn)載孔中。因此為徹底解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谀z囊剔除機(jī)構(gòu)的斜板上開(kāi)出氣孔，接入壓力空氣。用壓力空氣的吹力將被頂出運(yùn)載孔的廢膠囊從側(cè)面吹倒飛入廢膠囊收集盒中。采取此措施后，極大的提高了該機(jī)構(gòu)的工作可靠性，效果明顯。

4 調(diào)試結(jié)果在空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，分裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到130轉(zhuǎn)/分時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，各運(yùn)動(dòng)部件沒(méi)有出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象和異常噪音。在膠囊裝藥運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，分裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到125轉(zhuǎn)/分，保證上機(jī)率在99.6%以上。分裝機(jī)既滿足上機(jī)率的要求，又實(shí)現(xiàn)了額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。該機(jī)研制達(dá)到了最初設(shè)定的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)目的。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),化學(xué)工業(yè)出版社

[2]機(jī)械加工工藝手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社

[3]機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè),國(guó)防工業(yè)出版社