包装机气动卷材张力控制机构设计
为了简化计算，略去摩擦力的影响，将开卷过程视为匀加速圆周运动，每次开卷包材长度的计算公式为
H == 1 /4л·R·at2 (3)
式中 H——包材长度，m；
R——卷膜辊外径，m：
a——加速度，m／S2；
t——开卷时间，s。
圆周运动的加速度计算公式为
a==Mg／J==RF/J (4)
式中 Mg ==RF，其中R—包材外径，m
F——包材张力，N。
将式(4)带入(3)可得包材张力计算公式
F == 2H·J／R2·t2 (5)
式中J=J1+ J2—卷膜辊总的转动惯量，kgm2；
为了确定开卷张力，必须分别计算包材外径最大和包材外径最小两个极限情况下的开卷张力：
包材最大直径时的开卷张力
Fdmax==14.04N
包材最小直径时的开卷张力
Fdmin==50.6N
根据上述计算结果，最大张力出现在包材最少时，因此，可根据包材最少时的张力来确定气缸尺寸。
2.2 气缸拉力计算
在图(3)中摆动杆的摆动斜度为±10o，摆动杆的位置不同各力相对于摆动中心的作用方向发生变化。在极限位置需要的气缸拉力最大，{TodayHot}下面根据这个拉力来计算气缸的缸径。
摆动杆力平衡方程为
4F·L1－F1F2 －F2L3==0 工 (6)
则气缸拉力计算公式为
F2 == 4F·L1/L2－F1·L2/L2 (7)
式中 F2—气缸产生的拉力，N
F—卷膜的张力． N；
F1—摆动杆的质量， Kg；
L2—包材的张力作用到摆动杆上合力的作用点到摆动杆摆动中心的距离，m；
L1——摆动杆的质心到摆动杆摆动中心的距离m；
L3——摆动杆气缸拉力作用点与摆动杆摆动中心的垂直距离，m。
表2 摆动杆的几何参数及力学参数
包装机系统的工作压力为0.65Mpa，为使浮动气缸的拉力有一定的调节范围，初步确定其工作压力为0.5Mpa，最后根据工作行程和机械安装结构选用{HotTag}SMC公司的CDM2B32-150气缸。
3 包装机气动卷材张力控制机构的安装调试及使用
包装机气动卷材张力控制机构是专门为400g全自动充氮
奶粉包装机设计的，已正式投入生产，运行状态良好。在调试过程中，控制浮动气缸向下拉动的气动回路工作压力的减压阀(2)工作压力设定为0.45Mpa，浮动气缸向上推动减压阀(1)工作压力设定为0．3Mpa，实际测得的开卷时间为0.42s，开卷长度为0．23m，拉膜时段包材的张力为1．8kg，证寮包装机气动卷材张力控制机构能够很好地满足包装机在工作过程中对开卷的工作要求，说明上述的结构方案的可行性与计算的正确性。
4 结论
1)本文给出了包装机气动卷材张力控制机构的设计准则，经生产实践证明该系统性能稳定、工作可靠，满足了现代高速包装机械对其包材开卷的要求。
2)气动控制因其柔性、清洁，易构成机电气集成系统，将进一步提升包装机械行业的整体水平。 |
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