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摘 要:文章针对GDX2 8000型硬盒卷烟包装机内框纸离合器电磁铁经常会出现因过载烧毁的问题,通过对内框纸离合器原理和结构的分析,找出了问题所在,并对离合器部件提出了采用气缸来代替原有电磁铁部分的改进措施,从而达到消除过载现象,增加离合器的稳定性,减少维修费用,提高机效的目的。
关键词:电磁铁 过载 离合器 气缸
1 工作原理
1.1 内框纸传动箱
传动箱的运动是由主传动的内齿轮轴以每分钟400转的转速传入的,双联齿轮的一头与内齿轮轴啮合,将动力传至内框纸传动箱,另一头齿轮与固定在轴I上的内齿轮联接,内齿轮通过键、销固定在轴上,因此带动整个内框纸传动。
其动力传入由轴I的左端通过圆锥销固定一对弧齿圆锥齿轮对,经过弧齿圆锥齿轮对的啮合传递,将水平运动转为垂直轴II的运动。垂直轴II是凸轮轴,其上装有二组凸轮,分别驱动吸嘴摆动和内框纸活动切纸刀上、下运动,垂直轴的上端装有三组的弧齿圆锥齿轮对将运动传递给马尔它轮机构,实现内框纸输送,裁切的间歇运动。因弧圆锥齿轮内装有单向轴承,故不带动盘车手轮。
1.2 停送内框纸
GDX2硬盒包装机正常运转时,如果在3号轮之前出现剔除烟包的信号,停供内框纸离合器的电磁铁就会得电,推出顶杆56使滚动轴承53向前移动,迫使离合器右齿凸轮1向右移动,从而和固定不动的左齿凸轮12脱开,输送机构将停止输送一张内框纸,也即在缺烟包相应的4号轮模盒内停止内框纸的送入。
2 存在问题
目前,GD包装机内框纸离合器使用的电磁铁的工作电压是交流24伏,最大行程8毫米,吸合力为38N。电磁铁是利用载流铁芯线圈产生的电磁力来操纵机械装置以完成预期动作,由电能转换成机械能的一种电磁元件。内框纸离合器的动作主要是由电磁铁的动铁芯向顶杆方向运动实现的。如果在运动过程中衔铁受的大于自身吸引力的阻力或和铁芯的间隙过大时,衔铁和铁芯就闭合不了,此时磁铁线圈中的电流会迅速增大,如不及时采取措施线圈就会被烧坏。另外由于其自身的结构特点也易造成机车在高速运转过程中出现离合器工作不稳定的现象。
2.1 电磁铁过载
2.1.13号轮以前有连续剔除信号时电磁铁会连续得电。如果内框纸的离合器手柄置于主机脱开的位置时,电磁铁断电,离合器不动作;当内框纸离合器重新和主机连接后,电磁铁得电,由于离合器顶杆进槽的工作相位是220度,如果机车位于10-219度之间,离合器顶杆无法进入右齿凸轮槽,造成电磁铁动铁芯向前就会受阻,致使电磁铁因长时间过载被烧坏。
2.1.2当电磁铁经过长时间工作会出现其后部的顶丝受到震动而松动后退,和衔铁与铁芯的接触表面粘有油污、灰尘或有一定的磨损的现象,使得衔铁和铁芯的间隙增大,电磁铁无法正常吸合,造成过载和噪声。
2.2 离合器离合动作不稳定
GDX2包装机在高速运转过程中,经常会出现离合器的顶杆在电磁铁的作用下,向前完成动作后顶杆不能及时复位的现象,造成内框纸多停一张,从而导致不必要停机。离合器动作不稳定的原因主要是由电磁铁的剩磁和复位弹簧老化造成的。
通过对内框纸离合器运行过程中存在问题的分析,暴露出了电磁铁自身的缺陷。因此,解决问题的关键是找一种能满足工艺要求,运行稳定的驱动离合器顶杆的控制器件实现停送内框纸。
3 改进措施
经过对内框纸离合器工作原理和传动部件的分析研究,以及查阅相关资料,决定采用电磁阀驱动单活塞式双作用气缸来取代电磁铁解决上述问题。单活塞式双作用气缸是在气缸两个腔分别输入压缩空气实现双向运动的气缸,与原有电磁铁相比具有以下优点:经济,节能,速度快,精度高,可靠性高,寿命长便于维护和保养。
3.1 气动元件的选用
3.1.1 气缸选用的型号是ASCO SM25*5,工作压力0.6-10bar,工作模式双作用
3.1.1.1 气缸的推力
依据单活塞双作用气缸的推力公式:F=0.25€%iD2P
公式中:D-气缸活塞直径(m)P-气缸的工作压力(Pa)
选用气缸的活塞直径D=0.025m , 气缸的工作压力P=0.6 MPa
气缸的推力F=0.25€?.14€?.025€?.025€?00000=294.38N
由于GD包装机原机内框纸离合器电磁铁的吸合力为38N,现选用的气缸推力大于电磁铁的吸合力,能满足工作要求。
3.1.1.2 工作行程
依据离合器顶杆推出的滚动轴承53的行程应大于3mm,即在3-8mm之间,所选用气缸的行程为5mm,能满足工作要求。
3.1.2 电磁阀选用型号MF-4-1/8,直流电压24V,功率4.5W,工作压力3-8bar,切换时间打开13ms关闭23ms,功能两位四通。
3.2 设计与加工气缸固定底座及端盖
根据选型的气缸和电磁阀,对原电磁铁的安装位置进行测绘,设计并加工固定件。
3.3 安装与气路连接
用加工好的底座和端盖将气缸和电磁阀固定在原电磁铁的位置上见安装示意图6,并连接正压管路见气路连接示意图7。
图7 气路连接示意图
1、调节螺钉 2、固定气缸端盖 3、气缸1、正压气源2、电磁阀3、气缸
4、固定气缸底座5、连接体
3.4 电器线路的改动
由于GD包装机输出板可直接驱动小于0.7A的直流负载,改造后驱动气缸的电磁阀功率仅为4.5W,工作电流约为0.19A,可直接由输出板驱动,同时也省去了原电磁铁的驱动控制模块。
电器线路改动:将N15输出板的2/770号线直接接到原电磁铁的输出端2/71号线上,原电磁铁的地线X26的435号线拆下接到X29的423号线上。
4 改进效果
⑴ 通过一段时间的运行,气缸的动作灵活准确,从根本上消除了因各种原因引起的过载现象。如一由电磁铁衔铁与铁芯之间间隙过大引起的过载;二由衔铁与铁芯之间因长时间的动作造成的铁芯端面、衔铁端面不平整和污垢太多造成的衔铁与铁芯无法正常吸合所引起的过载和噪声;三由人为操作因素造成的过载。
⑵ 提高离合器离合动作的稳定性
因为一气缸不存在剩磁;二气缸杆的复位是主动复位,所以减轻了复位弹簧的阻力,增加了离合器顶杆的复位速度。选用气缸驱动顶杆完成停送内框纸,从结构上提高了离合器离合动作的稳定性。
⑶ 减少停机率,提高机效。
改后离合器运行稳定,未出现过故障,保证设备正常运行。
⑷ 降低维修费用。
改前一套电磁铁和驱动模块约需要8000元,改后气缸和电磁阀只需3000元。改前电磁铁容易烧坏,其中一台机车一个月烧坏3块,改后未进行维修更换备件,降低了内框纸离合器的维修费用。
5结束语
通过对GDX2内框纸部件离合器的改进,从根本上解决了离合器的过载现象,增加了离合器的稳定性,达到了提高机效和降低维修费用的目的。
参考文献
[1]《ZB45型硬盒应条包装机组培训教材(机械部分)》上海烟草机械有限责任公司
[2]《机械设计手册5》 机械工业出版社
[3]《电工手册》机械工业出版社
作者简介:孙建新,张家口卷烟厂有限责任公司,专业:包装
关键词:电磁铁 过载 离合器 气缸
1 工作原理
1.1 内框纸传动箱
传动箱的运动是由主传动的内齿轮轴以每分钟400转的转速传入的,双联齿轮的一头与内齿轮轴啮合,将动力传至内框纸传动箱,另一头齿轮与固定在轴I上的内齿轮联接,内齿轮通过键、销固定在轴上,因此带动整个内框纸传动。
其动力传入由轴I的左端通过圆锥销固定一对弧齿圆锥齿轮对,经过弧齿圆锥齿轮对的啮合传递,将水平运动转为垂直轴II的运动。垂直轴II是凸轮轴,其上装有二组凸轮,分别驱动吸嘴摆动和内框纸活动切纸刀上、下运动,垂直轴的上端装有三组的弧齿圆锥齿轮对将运动传递给马尔它轮机构,实现内框纸输送,裁切的间歇运动。因弧圆锥齿轮内装有单向轴承,故不带动盘车手轮。
1.2 停送内框纸
GDX2硬盒包装机正常运转时,如果在3号轮之前出现剔除烟包的信号,停供内框纸离合器的电磁铁就会得电,推出顶杆56使滚动轴承53向前移动,迫使离合器右齿凸轮1向右移动,从而和固定不动的左齿凸轮12脱开,输送机构将停止输送一张内框纸,也即在缺烟包相应的4号轮模盒内停止内框纸的送入。
2 存在问题
目前,GD包装机内框纸离合器使用的电磁铁的工作电压是交流24伏,最大行程8毫米,吸合力为38N。电磁铁是利用载流铁芯线圈产生的电磁力来操纵机械装置以完成预期动作,由电能转换成机械能的一种电磁元件。内框纸离合器的动作主要是由电磁铁的动铁芯向顶杆方向运动实现的。如果在运动过程中衔铁受的大于自身吸引力的阻力或和铁芯的间隙过大时,衔铁和铁芯就闭合不了,此时磁铁线圈中的电流会迅速增大,如不及时采取措施线圈就会被烧坏。另外由于其自身的结构特点也易造成机车在高速运转过程中出现离合器工作不稳定的现象。
2.1 电磁铁过载
2.1.13号轮以前有连续剔除信号时电磁铁会连续得电。如果内框纸的离合器手柄置于主机脱开的位置时,电磁铁断电,离合器不动作;当内框纸离合器重新和主机连接后,电磁铁得电,由于离合器顶杆进槽的工作相位是220度,如果机车位于10-219度之间,离合器顶杆无法进入右齿凸轮槽,造成电磁铁动铁芯向前就会受阻,致使电磁铁因长时间过载被烧坏。
2.1.2当电磁铁经过长时间工作会出现其后部的顶丝受到震动而松动后退,和衔铁与铁芯的接触表面粘有油污、灰尘或有一定的磨损的现象,使得衔铁和铁芯的间隙增大,电磁铁无法正常吸合,造成过载和噪声。
2.2 离合器离合动作不稳定
GDX2包装机在高速运转过程中,经常会出现离合器的顶杆在电磁铁的作用下,向前完成动作后顶杆不能及时复位的现象,造成内框纸多停一张,从而导致不必要停机。离合器动作不稳定的原因主要是由电磁铁的剩磁和复位弹簧老化造成的。
通过对内框纸离合器运行过程中存在问题的分析,暴露出了电磁铁自身的缺陷。因此,解决问题的关键是找一种能满足工艺要求,运行稳定的驱动离合器顶杆的控制器件实现停送内框纸。
3 改进措施
经过对内框纸离合器工作原理和传动部件的分析研究,以及查阅相关资料,决定采用电磁阀驱动单活塞式双作用气缸来取代电磁铁解决上述问题。单活塞式双作用气缸是在气缸两个腔分别输入压缩空气实现双向运动的气缸,与原有电磁铁相比具有以下优点:经济,节能,速度快,精度高,可靠性高,寿命长便于维护和保养。
3.1 气动元件的选用
3.1.1 气缸选用的型号是ASCO SM25*5,工作压力0.6-10bar,工作模式双作用
3.1.1.1 气缸的推力
依据单活塞双作用气缸的推力公式:F=0.25€%iD2P
公式中:D-气缸活塞直径(m)P-气缸的工作压力(Pa)
选用气缸的活塞直径D=0.025m , 气缸的工作压力P=0.6 MPa
气缸的推力F=0.25€?.14€?.025€?.025€?00000=294.38N
由于GD包装机原机内框纸离合器电磁铁的吸合力为38N,现选用的气缸推力大于电磁铁的吸合力,能满足工作要求。
3.1.1.2 工作行程
依据离合器顶杆推出的滚动轴承53的行程应大于3mm,即在3-8mm之间,所选用气缸的行程为5mm,能满足工作要求。
3.1.2 电磁阀选用型号MF-4-1/8,直流电压24V,功率4.5W,工作压力3-8bar,切换时间打开13ms关闭23ms,功能两位四通。
3.2 设计与加工气缸固定底座及端盖
根据选型的气缸和电磁阀,对原电磁铁的安装位置进行测绘,设计并加工固定件。
3.3 安装与气路连接
用加工好的底座和端盖将气缸和电磁阀固定在原电磁铁的位置上见安装示意图6,并连接正压管路见气路连接示意图7。
图7 气路连接示意图
1、调节螺钉 2、固定气缸端盖 3、气缸1、正压气源2、电磁阀3、气缸
4、固定气缸底座5、连接体
3.4 电器线路的改动
由于GD包装机输出板可直接驱动小于0.7A的直流负载,改造后驱动气缸的电磁阀功率仅为4.5W,工作电流约为0.19A,可直接由输出板驱动,同时也省去了原电磁铁的驱动控制模块。
电器线路改动:将N15输出板的2/770号线直接接到原电磁铁的输出端2/71号线上,原电磁铁的地线X26的435号线拆下接到X29的423号线上。
4 改进效果
⑴ 通过一段时间的运行,气缸的动作灵活准确,从根本上消除了因各种原因引起的过载现象。如一由电磁铁衔铁与铁芯之间间隙过大引起的过载;二由衔铁与铁芯之间因长时间的动作造成的铁芯端面、衔铁端面不平整和污垢太多造成的衔铁与铁芯无法正常吸合所引起的过载和噪声;三由人为操作因素造成的过载。
⑵ 提高离合器离合动作的稳定性
因为一气缸不存在剩磁;二气缸杆的复位是主动复位,所以减轻了复位弹簧的阻力,增加了离合器顶杆的复位速度。选用气缸驱动顶杆完成停送内框纸,从结构上提高了离合器离合动作的稳定性。
⑶ 减少停机率,提高机效。
改后离合器运行稳定,未出现过故障,保证设备正常运行。
⑷ 降低维修费用。
改前一套电磁铁和驱动模块约需要8000元,改后气缸和电磁阀只需3000元。改前电磁铁容易烧坏,其中一台机车一个月烧坏3块,改后未进行维修更换备件,降低了内框纸离合器的维修费用。
5结束语
通过对GDX2内框纸部件离合器的改进,从根本上解决了离合器的过载现象,增加了离合器的稳定性,达到了提高机效和降低维修费用的目的。
参考文献
[1]《ZB45型硬盒应条包装机组培训教材(机械部分)》上海烟草机械有限责任公司
[2]《机械设计手册5》 机械工业出版社
[3]《电工手册》机械工业出版社
作者简介:孙建新,张家口卷烟厂有限责任公司,专业:包装