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        鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī)的設(shè)計(jì)

        2020-10-21 03:57:24曹菲仇久安趙友俊石軍鍵
        機(jī)電信息 2020年21期

        曹菲 仇久安 趙友俊 石軍鍵

        摘要:針對橡膠在切割過程中容易發(fā)生變形而影響切割精度的問題,提出一種新的鏈?zhǔn)较鹉z切條方法,設(shè)計(jì)了其三維模型,并對切割機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、防傾倒機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)分析。該鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī)可連續(xù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)推料、夾持、切割以及防傾倒的功能,滿足在線生產(chǎn)定時(shí)、定量的供料需求,保證產(chǎn)品計(jì)量的精確控制,提高兩倍以上的生產(chǎn)效率,最大限度地降低生產(chǎn)成本。

        關(guān)鍵詞:鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī);切割機(jī)構(gòu);推料機(jī)構(gòu);夾持機(jī)構(gòu);防傾倒機(jī)構(gòu)

        0? ? 引言

        橡膠是一種具有可逆形變的高彈性聚合物材料,在室溫下富有彈性,在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變,除去外力后能恢復(fù)原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低,分子量往往很大,大于幾十萬。在工業(yè)使用時(shí),需要將大塊的橡膠材料切割成實(shí)際需要的小體積橡膠。目前,生產(chǎn)需要的切條操作均由人工完成,勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低;且由于橡膠極富彈性,在切割過程中容易發(fā)生變形而影響切割精度,不能夠切割出滿足實(shí)際要求的高質(zhì)量產(chǎn)品。因此,為了保證橡膠的精確切割,提高切割效率及質(zhì)量,需要研發(fā)一種新型的橡膠切條機(jī)。

        國內(nèi)外在切條機(jī)方面也有一些新的設(shè)計(jì),如JIN[1]構(gòu)建了一個(gè)測試裝置來進(jìn)行橡膠切割實(shí)驗(yàn);趙振秀等[2]提出了一種基于PLC技術(shù)的數(shù)控切條機(jī)控制系統(tǒng);任曉光[3]設(shè)計(jì)了一種新型垂直同步切條機(jī),并研究了切割方向選擇與鋼絲繩切割的力學(xué)問題;趙婧[4]對橡膠切條機(jī)的帶輪、刀具、齒輪、軸等相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)。本文提出一種新的鏈?zhǔn)较鹉z切條方法,并設(shè)計(jì)了其模型,可連續(xù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)推料、夾持、切割以及防傾倒的功能,滿足在線生產(chǎn)定時(shí)、定量的供料需求。

        1? ? 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由切割機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和防傾倒機(jī)構(gòu)等組成,可根據(jù)設(shè)定的長度(可調(diào))自動(dòng)完成對原材料的分割。與物料接觸部件全部采用304不銹鋼材料,鈑金采用表面靜電噴涂;電氣系統(tǒng)采用7寸觸摸屏,可以實(shí)現(xiàn)螺旋擠出無級(jí)變速設(shè)置、故障報(bào)警與檢測、計(jì)數(shù)和預(yù)置控制、人機(jī)對話界面操作等。

        鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下:外形尺寸(長、寬、高)為2 000 mm×1 000 mm×1 360 mm;其中進(jìn)料口尺寸為740 mm×300 mm,裁切推料口尺寸為480 mm×300 mm。生產(chǎn)速度不大于5 min/每袋;切割截面積為20 mm×20 mm、20 mm×40 mm、40 mm×40 mm;切割長度為10~100 mm可調(diào);外部氣源壓力不小于4 MPa(用于霧化和氣動(dòng)元件)。

        2? ? 主要機(jī)構(gòu)

        2.1? ? 切割機(jī)構(gòu)

        切割機(jī)構(gòu)如圖2所示,包括驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)、傳動(dòng)鏈輪和切割刀等。切割機(jī)構(gòu)采用鏈條形式連續(xù)運(yùn)行,鏈條上安裝切割刀具,切割成品成條狀。調(diào)節(jié)刀具排布密度及推料的進(jìn)給速度可控制成品的切割尺寸。

        切割刀為特制刀具,材質(zhì)選用食品級(jí)不銹鋼,成排排列,結(jié)構(gòu)呈圓弧型。為方便切割過程中制品的順利排出,對刀身部分做了切割處理,使得刀身部分與物料接觸面積減小,避免了堵料、存料問題的發(fā)生。

        2.2? ? 推料機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)

        推料機(jī)構(gòu)如圖3所示,包括推料板、導(dǎo)向桿、滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)等。其工作原理為:直線軸承固定在基板上,并將四根導(dǎo)向桿的一側(cè)同時(shí)固定在推料板上,使得推料板懸空,這是為了避免與底板產(chǎn)生摩擦,而增大運(yùn)動(dòng)的阻力。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,帶動(dòng)同步帶輪運(yùn)轉(zhuǎn),由同步帶的連接帶動(dòng)滾珠絲杠上的同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)力通過同步帶輪傳遞給滾珠絲杠,使得滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),并且能夠平穩(wěn)地向前移動(dòng),然后推動(dòng)推料板向前運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)物料向前移動(dòng)。

        推料機(jī)構(gòu)的推料板上安裝有物料夾持機(jī)構(gòu),用于夾持物料,作用是避免切割結(jié)束前物料有少量剩余時(shí)前傾翻倒,造成無法切割。如圖3所示,夾持機(jī)構(gòu)包括夾持抓手、連桿機(jī)構(gòu)和手柄等。夾持機(jī)構(gòu)需手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,通過連桿機(jī)構(gòu)使抓手旋轉(zhuǎn)夾持物料。

        2.3? ? 防傾倒機(jī)構(gòu)

        出料口上方同時(shí)安裝有防傾倒機(jī)構(gòu),如圖4所示,包括調(diào)節(jié)手輪、物料限位板和擋料柱等,能夠?qū)Υ懈钕鹉z進(jìn)行限位壓緊,防止發(fā)生傾斜,當(dāng)橡膠切割有少量剩余可能前傾時(shí),擋料柱可擋住物料,避免前傾翻倒。

        防傾倒機(jī)構(gòu)通過調(diào)節(jié)手輪來調(diào)整上限位板的高度,能使物料順利通過即可,出料口設(shè)置的擋料柱設(shè)計(jì)為針狀,物料電機(jī)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)過程中可順利切透物料,不影響正常推料。

        3? ? 結(jié)語

        橡膠是一種廣泛應(yīng)用的工業(yè)原料,但目前橡膠材料切割普遍使用人工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低,尤其是精確控制添加量時(shí),不能滿足生產(chǎn)需要。為解決這個(gè)問題,設(shè)計(jì)了一種連續(xù)工作鏈?zhǔn)较鹉z切條機(jī),可以很好地滿足在線生產(chǎn)定時(shí)、定量的供料需求,保證產(chǎn)品成分比例的精確控制,提高生產(chǎn)效率兩倍以上,最大限度地降低生產(chǎn)成本。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] JIN Y,WU J H,LIU L Q,et al.The Cutting Energy of Rubber Cutting by a Sharp Cutter[J].Key Engineering Materials,2007(4):3072-3075.

        [2] 趙振秀,周建華,杭小宇.基于PLC的數(shù)控切條機(jī)控制系統(tǒng)[J].機(jī)電工程,2015,32(4):527-530.

        [3] 任曉光.新型切條機(jī)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵構(gòu)件分析[D].秦皇島:燕山大學(xué),2015.

        [4] 趙婧.橡膠切條機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].橡塑技術(shù)與裝備(橡膠),2020,46(1):37-45.

        收稿日期:2020-05-18

        作者簡介:曹菲(1980—),女,山西人,副教授,研究方向:食品包裝材料與技術(shù)、包裝裝備設(shè)計(jì)。

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