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针对目前国内捆钞机普遍采用聚丙烯塑料捆扎带所产生的环境污染、废纸币回收利用不方便等问题,本文做了两个方面的研究开发工作:一是关于开发一款环保型纸带全自动捆钞机的工作机理、整机设计方案和关键机构的研究,二是研究了采用可降解的环保型纸带替代聚丙烯塑料带作为捆扎带的带头粘结等相关技术问题。我们项目组开发的环保型纸带全自动捆钞机,作为一类新型捆扎机形式,填补了国内空白。
根据捆钞机生产企业要求和市场需求因素,本文首先对广泛使用的立式KXJ-32型全自动捆钞机的捆扎原理和机器结构进行了详细分析,并结合环保型纸带的特性,提出了环保型纸带全自动捆钞机的工作机理和整机结构的设计方案:以立式KXJ-32型全自动捆钞机为设计原型,吸纳原机器的优点,采用“横一竖二”五点式的捆扎形式;一次压紧纸币三带同时捆扎;捆扎带通过送带轮依靠摩擦力扩张式送带;采用热熔焊接方式实现捆扎带粘结,在有限空间里,增加设计了与纸带相匹配的烫合机构和胶带输送机构。该机器结构紧凑,操作简便,自动化程度高,整个捆扎过程自动完成。
本文分析环保型纸带全自动捆钞机的送带机构、烫合机构、切带机构等关键机构;根据研究纸带和胶带的特性,重点研究了烫合机构和胶带输送机构,发现胶带可以采用与纸带类似的输送方法:由送胶轮依靠摩擦力进行送胶。根据送胶量的要求设计与胶带相匹配的胶带输送机构。纸带依靠胶带进行粘结,电热焊接方式不能直接应用于纸带,因此需对烫合机构进行适应性再设计。提出了烫合机构的两种改进设计方案:一种将原来烫头位置提高,使烫头隔纸熔胶烫合;另一种在捆钞机的下方重新设计增加烫合机构与动力装置。在此研究基础上,运用Pro/ENGINEER软件,设计了烫合和送胶机构,并对胶带输送机构和烫合机构进行运动仿真和机构运动学分析,其分析结果验证了整个方案设计的正确性和设计的可行性。
本文还对关键工艺--纸带粘结的工艺问题,采用实验的方法进行研究。以环保型纸带和热熔胶进行粘结的工艺为实验条件,设计了单因素实验和正交试验。通过实验理论上确定出了采用9201E热熔胶粘结过程中加热温度、保压时间、保压压力、施胶量等几个关键因素的最佳值组合为:140℃的加热温度、70N的保压压力、4s的压粘时间和0.05g的胶量。实验结果说明采用环保型纸带和热熔胶进行纸币捆扎的捆扎强度大于金融行业的标准值,符合使用要求。
课题研究的创新性在于:研究了以环保型的纸带作为捆扎材料的纸带粘结工艺问题;以立式KXJ-32型全自动捆钞机为基础,吸纳原机器的优点,研究设计了适用于纸带的烫合机构和胶带输送机构,开发出了环保型纸带全自动捆钞机,不仅解决目前捆钞机使用塑料带作为捆扎材料所产生的一系列问题,也对于我国绿色环保捆扎机的技术进步作了有益的探索。