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傳統(tǒng)的罐頭裝罐設備在水果裝罐的過程中采用的是間歇式裝罐，喂料器是固定在某一位置，空罐體被圓形回轉(zhuǎn)盤帶動做圓周運動，每次當空罐運動到喂料器出口下方時，圓形回轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，從喂料器出口將定量后的固體原料落料裝到空罐里，裝罐完成。圓形回轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，下一個空罐再轉(zhuǎn)到喂料器出口下方。如此重復上述動作。由于是間歇運動會產(chǎn)生較大的振動，圓形回轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生一個負的加速度，啟動時又會產(chǎn)生一個正的加速度。如果單位時間裝罐數(shù)量較高時，產(chǎn)生的振動和沖擊力比較大，會產(chǎn)生很大的振動噪音，影響設備的使用壽命，生產(chǎn)效率低。為了改變這種現(xiàn)狀，對裝罐機進行了改進設計。設計方案是使圓形回轉(zhuǎn)盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，將喂料器改為擺動式，在PLC控制下自動跟蹤連續(xù)轉(zhuǎn)動的圓形回轉(zhuǎn)盤上的空罐，在運動中完成裝罐，裝罐完成后返回去尋找并跟蹤下一個空罐。喂料筒在往復運動中會產(chǎn)生正向加速度和逆向加速度。這樣對于喂料器的喂料筒就會有結(jié)構(gòu)和力學要求。本次利用Simulation對喂料筒進行強度分析，所得結(jié)果可以作為喂料筒的設計參考。
喂料器的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中空罐由做連續(xù)回轉(zhuǎn)的圓形回轉(zhuǎn)盤帶動做圓周運動。喂料器的喂料筒在圓形回轉(zhuǎn)盤的上方，當圓形回轉(zhuǎn)盤帶動空罐體轉(zhuǎn)動到喂料筒正下方時，喂料器開始帶動喂料筒與空罐同步轉(zhuǎn)動，始終保持空罐在喂料筒的正下方。在同步轉(zhuǎn)動時將定量的固體原料通過喂料筒裝到空罐中。裝罐完成后，喂料筒迅速返回初始位置，此時下一個空罐正好轉(zhuǎn)到初始位置的喂料筒正下方，喂料器帶動喂料筒重復上述動作。圓形回轉(zhuǎn)盤被設計為可以帶動12個空罐，即每相鄰兩個空罐的角度為30°。所以喂料筒可以看做是在小于30°的轉(zhuǎn)角內(nèi)做往復運動。喂料筒的跟蹤定位可以分為四個段。當圓盤帶動空罐轉(zhuǎn)動到第一段的起點時，喂料筒由靜止開始加速到與轉(zhuǎn)盤同步。當轉(zhuǎn)過一定角度時進入第二階段，喂料筒與轉(zhuǎn)盤同步勻速轉(zhuǎn)動。進入第三階段時，喂料筒減速為0。第四階段反向加速后減速回到初始位置。根據(jù)設計要求每分鐘120罐，即圓形回轉(zhuǎn)盤為10r/min，則圓形回轉(zhuǎn)盤的角速度為1.046rad/s。為了滿足第二段裝罐的順利進行，盡可能使第二段的同步時間長一些。
通過運用Solidworks中的運動算例進行強度分析仿真，模擬實際工作狀態(tài)得到各段加速度的最大值。第一段為加速運動，運動規(guī)律為當空罐被圓形回轉(zhuǎn)盤帶動做勻速圓周運動，當空罐運動到距離第一段初始位置還有0.6的位置。喂料器帶動喂料筒開始做加速運動。當喂料筒轉(zhuǎn)動角度為1.4時，喂料筒轉(zhuǎn)速和圓形回轉(zhuǎn)盤同速，且位置在空罐體的正上方保持同步進入下一運動。由于圓形回轉(zhuǎn)盤的角速度為1.046rad/s，喂料器由速度0開始加速到與圓形回轉(zhuǎn)同速且保持同步運行。角加速度最大值為71.4rad/s。第二段是同步轉(zhuǎn)動，設計同步轉(zhuǎn)角為20°。由于是同步勻速運動，所以角加速度為0。在設計中盡可能延長同步時間是為了保證在這段運行中完成裝罐，不會出現(xiàn)裝料未完成喂料筒就進入到第三段。第三段為減速運動，設計的減速轉(zhuǎn)角為1.4。減速時間設計為圓形回轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動2的時間3x10-2s，角加速度的最大絕對值為72rad/s。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術服務與解決方案
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