第八章000002.ppt
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1、业精于勤荒于嬉,行成于思毁于随,第八章 传动系统传动系统的组成及要求传动系统的分类传动系统分析及计算传动系统方案及设计准则,第八章 传动系统,对于包装执行机构的动作来讲,是复杂且多种多样的,而作为动力机输出的运动却是有限的转动、摆动和移动等几种形式。这样,在动力源与执行件之间,就要设置一个能使两者联系起来,并传递所需的动力和保证各执行件之间的正确运动联系的工作系统,该系统即为传动系统。由此可见,传动系统的功能,就是改变原动机运动的速度和形式。其结构形式决定着包装机的传动方案、总体布局并对包装机的使用性能、结构、制造成本有着很大的影响。,第一节 传动系统的组成与要求 一、传动系统的组成 包装机自
2、动化程度较高,属于自动机的一种。由于它的执行件较多,而且各种执行件之间又必须协调配合才能完成包装工作,故包装机的传动系统比较复杂,通常有机械式、液压式、电气式等几种形式。高、中速自动包装机多采用机械式传动系统;大型低速包装机以气动式传动系统应用较为广泛;液压式系统,因其价格稍高,且易漏油污染产品,若运动平稳性要求不是很高,液压系统优越性发挥不充分,所以应用的场合不广泛;电气式传动系统常与机械式并用,实现前级的大范围调速。随着包装产业的迅猛发展,现代包装机及包装线的组成设备已越来越多地,采用以机为主、兼有电、光、液、气的综合传动系统。传统的传动系统通常包括以下几个组成部分。,1.定比传动机构 即
3、具有固定传动比的传动机构。通常采用齿轮、皮带、链、蜗轮副、联轴节等传动机构,借此按预定的要求把动力源输出的动力和运动传递给有关执行机构。2.变速装置 包装机的变速装置有齿轮变速机构,机械无级变速机构以及液压无级变速装置,多速电机等。包装机中常用的是有级变速装置和无级变速装置。,3.运动转换装置 包装机执行机构的运动形式是多样的,如转动、移动、摆动、间歇运动、不等速运动等等。因此,包装机中常设置运动转换装置如连杆机构、凸轮机构、槽轮机构、齿轮齿条、丝杠螺母等装置,以保证执行机构所需要的运动规律。4.操纵控制装置 包括操控启动、停止、离合、制动、调速、换向以及按规定程序进行自动控制运动所需要的各种
4、操纵装置、元件、组件。借以通过不同的方式方法来改变传动系统的状态和参数。设计时一般操纵装置的方案与传动系统同时加以考虑。,5.润滑与密封装置 为保证传动系统正常工作,必须有良好的润滑与密封装置,防止出现漏油漏水,污染被包装物、包装材料及环境,并可延长使用寿命。现代包装机及包装生产线的组成设备已越来越多地采用以机为主兼有电、液、气的综合传动系统。二、对传动系统的要求 包装机的传动系统与整机的技术经济指标有密切关系,它影响包装机的结构、布局、包装精度、传动效率、制造以及制造成本、操作与调整是否方便等,因此,设计传动系统时必须注意满足下列要求:,1.各执行件必须有足够的调速范围,而且往往要求速度无级
5、变化、以满足生产率和包装袋尺寸、规格等连续变化的要求。2.各电动机和全部传动机构需能满足足够的功率和扭矩,并且具有较高的传动效率。3.各执行件的位置、速度应有比较准确的相对关系,又要便于独立调整。4.结构简单、润滑与密封良好,操作方便可靠,便于加工装配,成本低。5.便于实现包装机的自动化和组成自动包装生产线。,6.为便于调整试车,传动系统中应设手动微调装置或其它调整机构。,第二节 传动系统的分类一、按传递运动形式分类 若将复杂的运动分解为最基本的形式,则有:1.连续回转运动 主要有带传动、链传动、摩擦轮传动、谐波传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、摆线针轮传动、蜗杆传动、磁力传动、
6、液压传动、万向联轴节等。它们往往被用于改变运动速度、回转方向,或者传动轴的布局及方位。,2.往复移动和摆动 主要有螺旋传动、齿条传动、液压传动、气压传动、连杆机构、凸轮机构等。其中最常见的,是将动力机的等速回转变换为执行机构的往复直线运动。3.间歇运动主要有非圆齿轮传动、不完整齿轮传动、棘轮传动、槽轮机构、蜗形凸轮机构、齿轮连杆机构、槽轮连杆机构、凸轮连秆机构、气液压连杆机构以及其它形式的组合机构等。正如前述,无论是较小或较大动停比的间歇传动(包括瞬停),在包装机的供送与主传送系统中都有广泛的应用。,二、按传动比变化状况分类1.定传动比传动可使传动装置的输入与输出速度相对稳定或者需对应变化的传
7、动。2.变传动比传动(1)有级变速将动力机的输出速度变换为执行机构若干个不同输入量的传动。(2)无级变速将一个速度变换为在某一范围内获得无限多个输出量的传动。(3)周期性有规律变速实现函数传递,以改善执行机构运动和动力特性的传动。,三、按传动能流路线分类 1.单流传动,动力机输出的能量,流经每一传动件后传至执行机构。多用于功率小,传动元件少、配置要求紧凑的设备。2.分流传动 由动力机输出的能量,分配给几个传动元件,并,由这些传动元件分别传至各自联接的执行机构,它有利于灵活安排传动路线、提高传动效率和缩小传动元件结构尺寸,因而,特别适用于有较多执行机构的包装机。,3.汇流传动 即动力源由若干台小
8、功率的动力机发送、分别传至对应的传动元件、最后传给同一执行机构。该传动适用于低速、重载、大功率设备。因动力源分散,化大为小,改善了传动机构,提高了传动效率。此外,采用若干个相同或不同的动力装置还能使执行机构有效地完成所需的复合运动及速度变化节拍。,4.混流传动混流传动是前述三种传动组合。,第三节 传动系统分析及计算 一、传动系统图 为了便于分析包装机的运动和传动情况,以便设计包装机,通常应用包装机的传动系统图,包装机的传动系统图是表示包装机全部运动传动关系的的示意图。包装机的传动系统图应尽量画在一个能反映包装机外形和各主要部件相互位置的投影面上。在图中,各传动元,件是按照传动顺序,以展开图的形
9、式画出来的,由于包装机很复杂,要吧一个立体的传动结构展开并绘制在一个平面图中,有时不得不把其中某一根轴绘成用折断线连接的两部分,或弯曲成夹角的折线,有时对于展开后失去联系的传动副,要用大括号后虚线连接起来以表示他们的传动联系。传动系统图只能表示传动关系,并不代表各元件的实际尺寸和空间位置。在图中通常还须注明齿轮及蜗轮的齿数、模数、带轮直径、丝杠的导程和头数。电动机的转速和功率、传动轴的编号等。传动轴的编号通常从动力(如电机等)开始,按传动顺序,依次用罗马数字、等表示。,下面就以典型的卧式枕型制袋充填封口机为例,说明传动系统图的分析与计算方法。图8.2就是这台卧式枕型包装机的传动系统图。根据被包
10、装物的形状、大小,包装材料的质地厚薄及生产能力的不同要求,这种通用包装机采用可控硅控制的直流调速电机(M0)做主动力源,功率为0.75千瓦,通过定比传动机构,使本机的生产能力控制为25175包/分,设有光电控制装置可进行商标定位,为校正定位误差另设有三台25瓦伺服电机(M1、M2、M3),另设一台0.1千瓦的输出电机(M4)。全机传动部分是由齿轮、滚子链和摩擦带等主要传动元件组成。补偿及调整运动通过锥齿轮差动器输入,使包装机执行机构能够连续协调地工作。,传动系统图所示的全部传动关系可用如下的传动结构式表示:主电机M0经皮带轮 带动轴,经可分离锥齿轮无级变速器 使轴转动。在轴上装有差速器C1,C
11、1的输出齿轮Z1与轴VI上的齿轮Z2啮合,再经链轮 带动轴旋转。轴经链轮,截锥元级变速器 和链轮 传动供纸辊;轴经锥齿轮 带动拉纸辊;轴又经链轮 传动,经轴上的链轮Z12传动链轮Z13使毛刷旋转;又经轴上的截锥式无级变速 器,链轮,锥齿轮 驱动纵封辊旋转。工作中商标定位出现误差由伺服电机M1经齿轮,通过差速器C1进行补偿,包装袋尺寸长短的调整,是由伺服电机M2,经链轮、锥齿,轮 带动丝杠旋转,从而改变分离轮无级变速器的传动比值来达到的。,轴I上的齿轮Z19,与齿轮Z20啮合带动轴,经链轮 使传动轴旋转,安装在轴上的差速器C2的输出端上的链轮Z23,通过链条带动链轮Z24,调整偏心不等速运动机构
12、的偏心量,由链轮Z25、Z26带动轴,从而使物料输送传动带工作、物料位置调整可通过手轮1,锥齿轮,蜗轮副,差速器C2来完成。又轴上的链轮Z21通过链条带动链轮Z28,轴旋转,通过差速器C3,链轮、带动轴,经轴上的差速器C4驱动位置调整凸轮,每次调整后开机前先按下位置调整按钮,使伺服电机M3旋转,经齿轮 将运动输入给差速器C4,使凸轮转至起始位置,以通过开关实现计数,并与电眼配合进行补偿工作。,通过差速器C3输出端链轮Z29,带动链轮Z37。又可将运动传至轴,经链轮 偏心不等速机构,链轮,差速器C5将运动传至轴,由链轮 直接驭动横封器,调整包装机横封器的位置可由手轮3,通过蜗轮副 差速器C5来实
13、现;也可由手轮2通过锥齿轮 蜗轮副 及差速器C3实现。输出电机M4通过皮带轮传动输出传送带,轴上的链轮Z64带动链轮Z65旋转,从而驱使输出毛刷旋转。离合器L1、L2可切断供物、拉纸及横封之间的联系,以便于单独进行调整,二、传动系统分析与计算1.执行件各级转速(工作速度)的计算 为设计、计算方便,采用传动比与一般自动机械的传动比的概念相同,即,(8-1)式中:i传动比 n主动、n被动分别为主动轴、被动轴转速 z主动、z被动分别为主动、被动齿轮(链轮)齿数 d主动、d被动一分别为主动、被动带轮(摩擦轮)直径 通用包装机一般都适应于一定的包装工艺范围,即生产率在一定的范围内变化,并允许尺寸规格及包
14、装对象有所变化。这就要求通用包装机的执行件具有不同的工作速度 当这种工作速度是分级变化时,一般是通过分级变速机构来实现的,各级工作速度的值等于动力源的转速与该级工作速度下所有参加传动的传动件的传动比值的乘积,即执行件转速n=n电l1l2l3(8-2),若执行件不是回转运动,而是直线运动或其它运动规律时,还要乘以运动关系转换的数值。2.传动效率 包装机结构形式很多,故其传动能流路线也不尽相同,不同的能流路线传动效率也不相同。(1)单流传动,如图8.3为一单流传动的包装机传动系统图。动力输出的能量要流经每一个传动元件,则总的传动效率为:(8-3)可见传动元件越多传动效率越低。因此该传动方式多用于功
15、率小,传动件少的设备。(2)分流传动,图8.4 分流传动框图,传动路线如图8.4所示时,其功率为:,显然:(8-4)0分流传动部分的总效率(8-5)可见分流传动有利于灵活安排传动路线,提高传动效率,缩小传动元件的结构尺寸,适用于有较多执行件的包装机。如图8.2所示卧式枕形包装机传动系统就属于分流传动。,(3)汇流传动汇流传动形式如图8.5所示。图8.5汇流传动框图 总效率(8-6),这种能流路线的特点是:对于低速、重载、大功率设备可将动力源“化整为零”,以便配备中小型动力机;可简化传动机构,提高传动效率;采用两个或多个相同或不同类型的动力机,使执行机构有效地完成所要的复合运动形式及速度变化节拍
16、。然而有时为了保证各动力机的均载和同步,最好在传动系统中设有浮动或者柔性的构件.图8.6所示包装容器成型机的传动系统就属于汇流传动。该设备具有两种动力装置。液压缸可使螺杆产生不同速度的直线往复运动,同时电动机使螺杆产生等速的回转运动。,(4)混流传动 混流传动实质上是前述三种传动能流路线的组合形式,如图8.7所示,其传动效率可按下面方法计算:,图8.6 包装容器成型机传动系统图,图8.7 混流传动框图,=(4-7)式中:01,图8.8所示糖果包装机传动系统就是典型的混流传动。主电机经宽三角带槽轮无级变速器51、斜齿轮4、5传动到主轴,主轴上的蜗杆凸轮34使滚子33做间歇转动,从而使分粒盘39旋
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