胶带分切装置收废机构的创新研究

鲁楠+韩雪+王佳琪

摘 要：胶带分切装置中的分切部分主要是由胶带分切、纸管分割、废边收集和自动贴标四部分组成。在分切系统中，由于废边收集部分结构的不完善，将严重影响胶带分切的效率。传统的胶带分切机采用在转动轴上安装尼龙套的方法缠绕收集废边，通过对这种方法的优缺点进行对比分析，进行了收废结构的创新性研究。创新原理是在切废刀具和收废边轴之间采用一种圆柱凸轮机构，该凸轮能够推动废边并使其横向移动100mm，从而增加了尼龙套收废的横向宽度，进而极大程度减少了此处停机的次数。

关键词：胶带分切；废边收集；效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.211

0 引言

目前市面上使用的传统的胶带分切装置多数是采用将尼龙套安装在转动轴上的方法来收集废边，但由于刀具是固定的，需要被分切的胶带的横向位置也是固定不变的。因为需要被切除的废边宽度是10mm，在运转过程中，可以缠绕在尼龙套上的废边宽度就仅有10mm，收废轴很快就会因为被缠满而无法正常运转，我们就只能先将分切机主机停机，更换收废尼龙套后设备才能继续正常工作，由这种状态带来的问题是工作效率的降低和工作成本的增加，并不复合现代生产的实际要求。

本文创新性地提出了一种圆柱凸轮收废机构，建立了圆柱凸轮轮廓面的模型，通过SOLIDWORKS软件对圆柱凸轮的外轮廓进行建模，然后用软件中的motion插件对其运动轨迹进行分析和验证。从而达到设计的可靠性。

1 传统收废机构的原理分析

传统胶带分切机的废边收集部分采用的是在转动轴上安装尼龙套，通过尼龙套的转动来实现胶带废边的收集。这种方法的机械结构是比较固定的，对机器零件的加工安装以及工作人员的要求并不是很高，但是废边在尼龙套上的缠绕宽度只有10mm，一旦废边缠满尼龙套，就需要对胶带分切机停机进行更换尼龙套，这大大制约了胶带分切机的分切效率；其次，这种传统机型所使用的盘状凸轮的特点是两平面高，中间有凹槽，制作时的难度较大，成本也较高。

2 新型圆柱凸轮收废机构的设计

本文采用圆柱凸轮机构来代替现有的机械结构，原理见图1。圆柱凸轮机构不仅有良好的运动和动力性能，实现了从动件的横向移动从而增加废边的收集宽度，而且还大大节省了安装空间，减轻了对分切机墙板的振动影响。

2.1 直动圆柱凸轮廓面建模

从动件的运动方程我们可以根据正弦加速度及其运动规律来选用需要的回程、推程，进行凸轮的运动轨迹设计。

2.2 基圆半径和滚子半径的确定

（1）凸轮机构的許用压力角应满足的条件。圆柱式凸轮装置属于一种直动的从动件，因此通常会使用25-35之间的许用压力角，又因为这种装置采用的锁合方式是几何状，所以由此可以判断这种机构的推程许用压力角和回程相等。

（2）曲率半径应满足的条件。在设计凸轮机构时，为了使凸轮的轮廓线避免变尖、失真或发生其他现象，应注意保证滚子半径、最小曲率半径和理论廓线的最小曲率半径满足的条件为：

设计时采用升程100mm、转速150r∕min、最大推程角是170?且推程和回程对称、休止角10的圆柱凸轮，由运行程序推算可得r0的最小值为40mm，再根据实际的运行情况可以确定r0为50mm，进而最终可以确定滚子半径是10mm。

3 基于SolidWorks的圆柱凸轮三维建模

3.1 数据文件生成

由从动件运动的规律方程及凸轮实际的廓面方程中所得数据进行编程，绘制凸轮空间曲线，得出图2结果。

3.2 三维模型建立

截取草图平面上的矩形面，在矩形面上选取4条真实的轮廓线进行放样后切除，便可以得到最终的圆柱凸轮，通过“拉伸切除”命令构建出凸轮中心孔和传动键槽。

4 凸轮机构的运动仿真

给装配好的凸轮以及其他组件添加约束，然后在motion插件中；然后用motion插件进行运动仿真；在凸轮回转轴上创建旋转马达，设定速度规律为等速。选定仿真频率为每秒帧数50；设置为5秒后进行运动计算。

5 结论

本文通过对胶带分切装置的收废机构的工作原理进行分析，根据胶带分切机的实际工作过程，设计出用圆柱凸轮机构代替盘状凸轮推动废边规具横向移动，进而增大收废轴宽度；根据正弦加速度运动的运动规律，建立数学模型，得出数学解析式，再通过Matlab 软件进行编程和计算，得出凸轮廓面曲线。三维建模时应用 SOLIDWORKS 软件，凸轮机构的位移、速度和加速度曲线及对转角曲线是运用 motion 仿真得出，由此可以准确验证出运动曲线和运动时的正弦加速度的运动规律的一致性。

参考文献：

[1]张天喆.基于两重包络原理铣削圆柱凸轮廓面的误差分析[D].天津理工大学，2010.

[2]胡保先.齿轮齿条式行星分度凸轮机构特性研究[D].湘潭大学，2014.

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[4]赵明侠.基于Solidwords的盘形凸轮CAD设计[D].西安工业大学，2014.

作者简介：鲁楠（1993-），女，黑龙江哈尔滨人，研究生，研究方向：印刷装备创新设计与仿真。endprint