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傳統(tǒng)的罐頭裝罐設(shè)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(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)，每次當(dāng)空罐運(yùn)動(dòng)到喂料器出口下方時(shí)，圓形回轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)，下一個(gè)空罐再轉(zhuǎn)到喂料器出口下方。如此重復(fù)上述動(dòng)作。由于是間歇運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，圓形回轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的加速度，啟動(dòng)時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正的加速度。如果單位時(shí)間裝罐數(shù)量較高時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊力比較大，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)噪音，影響設(shè)備的使用壽命，生產(chǎn)效率低。為了改變這種現(xiàn)狀，對(duì)裝罐機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案是使圓形回轉(zhuǎn)盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，將喂料器改為擺動(dòng)式，在PLC控制下自動(dòng)跟蹤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形回轉(zhuǎn)盤上的空罐，在運(yùn)動(dòng)中完成裝罐，裝罐完成后返回去尋找并跟蹤下一個(gè)空罐。喂料筒在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生正向加速度和逆向加速度。這樣對(duì)于喂料器的喂料筒就會(huì)有結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求。本次利用Simulation對(duì)喂料筒進(jìn)行強(qiáng)度分析，所得結(jié)果可以作為喂料筒的設(shè)計(jì)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(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)。喂料器的喂料筒在圓形回轉(zhuǎn)盤的上方，當(dāng)圓形回轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)空罐體轉(zhuǎn)動(dòng)到喂料筒正下方時(shí)，喂料器開始帶動(dòng)喂料筒與空罐同步轉(zhuǎn)動(dòng)，始終保持空罐在喂料筒的正下方。在同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(shí)下一個(gè)空罐正好轉(zhuǎn)到初始位置的喂料筒正下方，喂料器帶動(dòng)喂料筒重復(fù)上述動(dòng)作。圓形回轉(zhuǎn)盤被設(shè)計(jì)為可以帶動(dòng)12個(gè)空罐，即每相鄰兩個(gè)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(fù)運(yùn)動(dòng)。喂料筒的跟蹤定位可以分為四個(gè)段。當(dāng)圓盤帶動(dòng)空罐轉(zhuǎn)動(dòng)到第一段的起點(diǎn)時(shí)，喂料筒由靜止開始加速到與轉(zhuǎn)盤同步。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)進(jìn)入第二階段，喂料筒與轉(zhuǎn)盤同步勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)入第三階段時(shí)，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(shè)計(jì)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(jìn)行，盡可能使第二段的同步時(shí)間長一些。
通過運(yùn)用Solidworks中的運(yùn)動(dòng)算例進(jìn)行強(qiáng)度分析仿真，模擬實(shí)際工作狀態(tài)得到各段加速度的最大值。第一段為加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為當(dāng)空罐被圓形回轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)空罐運(yùn)動(dòng)到距離第一段初始位置還有0.6的位置。喂料器帶動(dòng)喂料筒開始做加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)喂料筒轉(zhuǎn)動(dòng)角度為1.4時(shí)，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(jìn)入下一運(yùn)動(dòng)。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(yùn)行。角加速度最大值為71.4rad/s。第二段是同步轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)同步轉(zhuǎn)角為20°。由于是同步勻速運(yùn)動(dòng)，所以角加速度為0。在設(shè)計(jì)中盡可能延長同步時(shí)間是為了保證在這段運(yùn)行中完成裝罐，不會(huì)出現(xiàn)裝料未完成喂料筒就進(jìn)入到第三段。第三段為減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)的減速轉(zhuǎn)角為1.4。減速時(shí)間設(shè)計(jì)為圓形回轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2的時(shí)間3x10-2s，角加速度的最大絕對(duì)值為72rad/s。
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