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进瓶螺旋杆设计及数控加工(上)

摘要：本文介绍一种全新的、更为直观的进瓶螺旋杆设计及数控加工，同时为了解决加工、测绘难的问题，还提出了一种可行性的简化设计。

关键词：进瓶螺旋杆；速度位移曲线图；变加速；等加速；数控加工。

一、问题的提出

在饮料灌装过程中，需要将包装容器（瓶子）定时定距平稳地输送到包装工位，完成这一要求的装置称为定距按“清零”键分隔定时供给装置(欢送来电咨询图一)。它由进瓶螺旋杆4及侧面导板3组成，安装在容器供沐浴门给装置系统靠近包装机的一端，与转送容器的星形拨轮相衔接。进瓶螺旋杆由传动交通涂料系统驱动作等速转动，将输送装置送来的容器导入螺旋槽中，容器在螺旋的推动下前进，同时被螺旋槽分隔开，到达出口端即传送给星形拨轮6与中央导板8组成的转送装置，这样就可实现依次定距供送容器的目的。进瓶螺旋杆每回转一周，从进瓶螺旋杆入口导入一个容器，螺旋槽中的容器前进一个螺距，螺杆出口端排出一个容器。螺杆的转速与包装机装填装置的执行构件之间保持一定的传动比，从而间接实现定时供给容器的要求。从以上的运动描述中，我们不难发现起主要作用的是此装置中的进瓶螺旋杆，要达到定距分隔定时供给的工艺要求，这条螺杆必须满足以下几个条件：1、把容器顺畅导入螺旋槽；2、容器沿进瓶螺旋杆前进时应平稳；3、容器与星形拨轮能够顺利衔接。

二、进瓶螺旋杆的设计

根据以上三个条件，我们可以把螺杆设计成三段式组合螺杆：等速段即等螺距(进口端)+变加速段(中间过渡)+等加速段(出口即与星形拨轮的衔接)。 当然如果有特别的要求，还可以根据工艺目的进行其他螺旋线的组合。在供送过程中，进口端采取等螺距有利于容器的平稳进入，减轻“陡振”现象。为了加工及容器进入的方便，我们还常把进口端设计为锥形(其夹角近10o锥形长度为总长的15%)。要满足中间段的功能要求，则要设计成为按某种曲线规律变化的变加速度段，这样螺旋线上的各个衔接点均有对应相等的螺旋角、速度和加速度，冲击减弱，从而保证平稳连接。而出口端鉴于星形拨轮的节距一般都大于两器件接触时的中心距，所以要设计为变螺距，并以等加速规律逐渐增大其间距，直到螺距增大到与拨轮节距相等，保证顺利衔接。

1、进瓶螺旋杆设计的基础公式即运动方程

速度：V=∫adt=at+C1 （式中a为加速度、t为时间、C1为待定系数） （1）

位移：S=∫vdt=∫（at+c1）dt= c1t+1/2at2 + c2（C2为待定系数） （2）

根据边界条件可知：C1=V0（初速度） C2=0得：

V=V0+at （3）

S=V0t+1/2at2 （4）

2、各段螺旋线参数

在下羊眼圈文所提到速度、加速度与运动方程的单位有所不同，速度V为螺杆每转容器的位豆皮机移量，单位是mm/t（毫米/转）；加速度则是螺杆每转容器速度的变化量，单位是mm/t2（毫米/转2）

①、等速段的参数选取

根据速度与位移的关系我们可以知道，要想供送容器平稳导入螺旋槽，则要保证螺杆每转的位移量V1 与容器的外径几乎相等。设容器的半径为R则：

V1 =2R+△ (△为两相邻容器的平均间隙2~5mm 计算、加工时可以忽略) （5）

设等速段螺旋线的最大圈数为t1 (常取0.5~2圈)，则等速段的轴向位移：

S1=V1t1 (6）

②、变加速段的参数选取

根据传送速度的不同要求，其螺旋线也可有不同的设计。

正弦加速度曲线：行程始、末加速度等于零，故起动平稳，适用于中、高速供送。

余弦加速度曲线：最大的加速度及扭矩小，起动较平稳，行程始末是柔性冲击，适用中、低速供送。

还有设计者提出多项式方程法，该方法对速度过高过低都有可能发生干涉，仅适用“L”形打滑或抑扬现象时有产生星形拨轮或用于输送不易碎的容器。

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