包裝機氣動卷材張力控制機構設計

為了簡化計算，略去摩擦力的影響，將開卷過程視為勻加速圓周運動，每次開卷包材長度的計算公式為
    H == 1 /4л·R·at2 (3)
    式中 H——包材長度，m；
    R——卷膜輥外徑，m：
    a——加速度，m／S2；
    t——開卷時間，s。
    圓周運動的加速度計算公式為
    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)可得包材張力計算公式
    F == 2H·J／R2·t2 (5)
    式中J=J1+ J2—卷膜輥總的轉動慣量，kgm2；
    為了確定開卷張力，必須分別計算包材外徑最大和包材外徑最小兩個極限情況下的開卷張力：
    包材最大直徑時的開卷張力
    Fdmax==14.04N
    包材最小直徑時的開卷張力
    Fdmin==50.6N
    根據上述計算結果，最大張力出現在包材最少時，因此，可根據包材最少時的張力來確定氣缸尺寸。
    2.2 氣缸拉力計算
    在圖(3)中擺動桿的擺動斜度為±10o，擺動桿的位置不同各力相對于擺動中心的作用方向發生變化。在極限位置需要的氣缸拉力最大，{TodayHot}下面根據這個拉力來計算氣缸的缸徑。
    擺動桿力平衡方程為
    4F·L1－F1F2 －F2L3==0 工 (6)
     則氣缸拉力計算公式為
    F2 == 4F·L1/L2－F1·L2/L2 (7)
    式中 F2—氣缸產生的拉力，N
     F—卷膜的張力． N；
    F1—擺動桿的質量， Kg；
     L2—包材的張力作用到擺動桿上合力的作用點到擺動桿擺動中心的距離，m；
    L1——擺動桿的質心到擺動桿擺動中心的距離m；
    L3——擺動桿氣缸拉力作用點與擺動桿擺動中心的垂直距離，m。
    表2 擺動桿的幾何參數及力學參數
    包裝機系統的工作壓力為0.65Mpa，為使浮動氣缸的拉力有一定的調節范圍，初步確定其工作壓力為0.5Mpa，最后根據工作行程和機械安裝結構選用{HotTag}SMC公司的CDM2B32-150氣缸。
3 包裝機氣動卷材張力控制機構的安裝調試及使用
    包裝機氣動卷材張力控制機構是專門為400g全自動充氮
    奶粉包裝機設計的，已正式投入生產，運行狀態良好。在調試過程中，控制浮動氣缸向下拉動的氣動回路工作壓力的減壓閥(2)工作壓力設定為0.45Mpa，浮動氣缸向上推動減壓閥(1)工作壓力設定為0．3Mpa，實際測得的開卷時間為0.42s，開卷長度為0．23m，拉膜時段包材的張力為1．8kg，證寮包裝機氣動卷材張力控制機構能夠很好地滿足包裝機在工作過程中對開卷的工作要求，說明上述的結構方案的可行性與計算的正確性。
    4 結論
    1)本文給出了包裝機氣動卷材張力控制機構的設計準則，經生產實踐證明該系統性能穩定、工作可靠，滿足了現代高速包裝機械對其包材開卷的要求。
2)氣動控制因其柔性、清潔，易構成機電氣集成系統，將進一步提升包裝機械行業的整體水平。