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多功能卷材防鏽包裝機的研製與實踐

發布時間:2020-07-16 14:05:07 |來源:網絡轉載

據調査了解,全國各地有不少冷軋窄帶鋼冷拔鋼絲和冷軋銅帶及冷拉銅絲等冶金企 業,它們的產品包裝除少數廠家的鋼絲卷采用一種陳舊的半機械化式的銅絲打包機外, 其餘產品包裝都是手工操作,勞動強度大,效率低質量差。鋼帶卷外型特殊、尺寸小而重量 大是采用機械包裝的主要難點。如鋼帶卷在驅動輪上打滑造成驅動困難,鋒利的邊角造 成包裝材料斷裂或角裂等現象;同時鋼帶卷 和鋼絲卷在相同重量的條件下,前者內外徑 比後者小得多(鋼絲卷外徑為lm,內徑約 900mm,鋼帶卷外徑為500〜700mm內徑約 350mm)。因此,它們的曲率半徑差別很大, 為解決上述技術難點,我們研製一種既能包 裝鋼銅絲卷,又能包裝鋼銅帶卷,還能適應它們不同重量、不同直徑、不同寛度產品的新型包裝機.該機具有多功能多用途,機械化包裝和效率高的特點,在研製過程中,主要采用了 以下技術措施。

1結機研製

1. 1總體結杓設計

總體結構設計要兼顧鋼銅絲卷、鋼銅帶 卷(以下簡稱鋼卷)的包裝要求,打破老式鋼 絲打包機分離式總體結構,改用立式整體結 構,用立式機架將鋼卷驅動係統、棱子(打包 環)傳動係統、升降調整係統和自動出料係統 組合為一體,要求各係統之間排列清晰,便於 裝拆,維修,整機強度劇度高,並為今後配備 自動進料係統留有餘地.總體結構如圖1所 示。

1. 2 防強裝JL設奸

在鋼卷運行軌跡的上部橫截麵內設置豎 直防擺門,在其下部設置前後水平防擺根,以 防止鋼卷在運行過程中左右擺動。據實驗觀 察,鋼卷左右擺動將使包裝帶張力増加進而 斷帶.給包裝帶來困難。

1-3張力調整裝五設計

由斷帶原因分析可知,包裝材料中麻帶 強度高於浸燭牛皮紙強度,且浸燭牛皮紙與 導帶杆和調帶叉之間的摩擦阻力又低於麻帶 與導帶杆和調帶叉之間的摩擦力。根據上述 特點,我們在送帶棱子上不同位置設置了紙 帶調緊裝置和麻帶調案裝置,兩帶同時從導帶杆上送出,如圖2所示。

1.4 變位結枸設計

為實現包裝機多功能多用途特性,要求 防擺裝置、棱子升降裝置、托帽驅動裝置、出 料裝置等均需進行調整,本機采用變位結構 來滿足此要求。

2驅動方式的設計與實驗

根據可靠適用的原則,本機采用了電機 驅動。傳動形式分摩擦傳動、鏈條傳動,螺旋 傳動等幾種,根據對包裝工藝過程的分析、鋼 卷驅動和棱子驅動都采用摩擦傳動。

眾所周知,摩擦傳動主動力來自被驅動 物體,由於包裝機工作的特殊性,鋼卷質量雖 大,H旦接觸表麵塗有防鏽油,使摩擦力降低造• 成打滑,打包環接觸處雖無油但質量太小,與 驅動摩擦輪之間幾乎是點接觸。老式鋼絲打 包機不得不使用皮帶施壓,便打包環產生足 夠的摩擦力矩而運動。本機設計中,針對不同 的驅動特點,分別作了理論分析和實淺,以提 高設備可靠性。

2. 1 托柢傳動M統

對托報傳動係統,我們采用了變位機構。

 

ffl 3可沿水平豎直兩方向調整的驅動托義 鋼卷岸擦傳動力矩大小主要決定於下列 因素|①鋼卷本身的重量和直徑大小;②兩托 輾之間的相對位置即"、日角的大小;③托輾 表層材料與鋼卷之間的摩擦係數.它們之間 的關係如下。

設Fi、fi、N、和分別為左右 托輟對鋼卷的最大靜滑動摩擦力,摩擦係數 和法向反力,W和R分別為鋼卷的重量與半 徑.則根據靜力學平衡方程可得

NL=k,ktW                       ⑴

N%=押                                                         (2)

隻 T 1 sina+ftcosa /   sina+ficosa

fc!=(l+/]/I)sin(<»+P)+(/1~/2)^(a+P) 所以

F\=f】N[=E2W                                         (3)

F2 = f2N2^flkiW                                            (4)

故摩擦傳動力矩為

AfJF) = (Fi+FQR

=(人如十人)歡僅?        (5)

在摩擦係數一定的情況下,由式(1)、(2》 我們可以得到a=0(對稱情形)和a共8(非對 禰憎形〉時M、M隨隊0的變化規律.①當a =R時,M、Ni都隨a、但的増大而増大,其變化規律如圖4所示;②當a尹p時,TV】隨臼增 大而増大,旦變化較快。而N,卻隨R増大而 略有減小,變化趨勢較平緩,如圖S所示.

 

由以上理論分析和實驗可知,要使帶油 的銅卷在運動過程中不打滑,.就必須保證在 摩擦傳動過程中有較大的驅動力矩,即要獲 得較大的摩擦力.為此,我們作了 3點考慮。 ①為獲得較大摩擦力,應將a、F選得大一些 以増大如處值。即在條件允許情況下應將兩 托輾間距安排得稍大一些。②為使鋼卷在托 輾的摩擦傳動下運動平穩.應盡可能使兩托

橋的摩擦力大小基本相同.由式(1X(2)可 知而_~般情況下< 1 。所以NI

2.2 梭於傳動親統

棱子傳動仍然采用摩擦駟動,但棱子質 婁輕.速度快,啟動加速度大.根據包裝工藝 要求還設有開口。因而給棱子啟動和保持運 行平穩性都帯來了一定困難。

為了驅動棱子,老式鋼絲打包機采用皮 帶施壓的辦法來增大庠擦力矩.這種方法既 不可靠,效果又差,且調整麻煩。我們采用從 動輪通過偏置螺栓施壓的辦法.由於不需克 服皮帯與棱子接觸麵的滑動摩擦力,從而減 小了阻力矩。為克服棱子開口通過驅動輪造 成的振動,我們采用了多輪定位和多輪非對 稱的驅動方式,如圖(6)所示。實驗證明,這種 驅動、定位方式的棱子運行平穩可靠,無打滑

棱子升降係統圖

為適應鋼卷多品種、多規格的打包.棱子 的上下位置必須有調整裝置,使棱子(包括包 裝帶)始終通過鋼巻的中心。我們采用了雙螺 旋機構同步驅動的方式進行調整,如圖1所 示。

2. 4 出料係統

為減小包裝工人勞動強度,配備了自動 出料係統.將已包裝好的鋼卷自動送岀,送出 機構采用DT-1-3- I型電動推杆.

3傳動套數的選擇與實驗

傳動參數是決定鋼卷包裝成功與否的關 鍵問題之一。選擇傳動參數主要考慮以下幾 個方麵因素.

3- 1 托臨轉速

合理的托輻轉速可防止鋼卷擺動造成的 斷帶與角裂現象.也可避免打滑,如托輾轉速 過高,則啟動加速度也意大,從而使啟動時需 要的摩擦力矩增大而導致打滑。

3- 2 -核子轉速

合理的棱子轉速能促使運動平穩,減少 運動慣性從而減小衝擊.以增加摩擦輪的壽 命。實驗也證實,棱子轉速合理,對提高啟動 性能減少紙帶麻帶張力和解決斷帶問題都有 明顯作用"此外.還應考虐棱子上裝有紙帶麻 帶材料卷.它們都是單向約束的慣性物體,過 高的棱子轉速會造成材料卷鬆散,甚至滑岀 張緊導向裝置,影響包裝可靠性和質量.

3.3檢孑與•輯的轉速比

合理的棱子與托輾轉速比,直接影響包 裝帶重疊量和效率,實驗證實,其值對包裝緊 度也有影響.從而影響外觀質量和防悟效果。

通過理論分析和實驗研究,我們最後選 用以下傳動參數,

托輾轉速 ztH=34r/min

棱子轉速     = 187r/min

關於棱子與托輻的轉速比,首先按重疊 量要求來計算.

設包裝帶寬度為100mm,則每館一周的 賓際有效長度為

Z- = 67(mm >

而托輾轉一圈,鋼卷運動弧長為S(設托 輾直徑為120mm)

S = k • D=377

側理論傳動比為

i=S/L=5. 63

綜合考慮托輾和核子的轉速,通過實驗. 最後取棱子與托輾的傳動比為3=5. 5。

4包裝材料的選擇與使用方法

包裝材料的選擇與使用主要考慮下列因 素;

1)目前工廠的實際使用情況及包裝材 料的經濟成本,我們仍沿用工廠使用的浸燭 牛皮紙和麻帶,但推薦使用氣相防潮紙代替 浸燭牛皮紙;

<2)包裝材料要具有較好的防水防鏽性 能.並具有一定的機械強度,

3) 包裝帶寬度要合適,盡可能與鋼卷弧 長一致,要避免造成過大的弦,否則,將產生 角裂甚至斷裂現象,

4)實驗已證明,也可釆用編織帶、塑料 帶;

5)各種材料張力強度不同.且運動過程 中張力隨位置變化,故紙帶、麻帶應分別裝在 不同位置,並用不同的張力調緊裝置調整其 張力大小.如圖2所示;

(6〉盡可能使包裝帶兩條邊的運動方向 與鋼卷中心平行,並保證紙帶、麻帶同步纏 繞.

5防鏽實驗

鋼卷局短期防鏽範圍,防鏽期一年.因 此,對帶油包裝和不帶油包裝分別進行實驗• 5. 1帶油包裝實驗

鋼卷包裝前.整卷吊入油池中浸以防鏽 油,吊出滴幹後,再用浸燭牛皮紙和麻帶在包 裝機上進行整體包裝,紙在裏層,麻帶在外 層。實驗表明.無論包裝質量或外觀都優於手 工包裝.隻要運輸和庫存中包裝帶不被強行 破壞,則外部水分就不可能浸襲鋼卷內.從而 保持一年無銹斑.實驗還表明,如在外部再包 一層塑料薄膜.則密封效果更好。

5.2 不帶油赳裝實驗

鋼卷省去浸油工序,用氣相防潮紙代替 浸燭牛皮紙進行包裝,不僅包裝工藝簡單.而 且外觀質量更好一些.但材料成本略高,

我們認為,上述兩種包裝方法均可滿足 鋼卷防鏽和保護的要求,兩相比較.還是采用 不帶油包裝為好.

 

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