JNSH950-24熟化室的機械結構設計

顧嘯翎，劉品瀟（指導老師）

（南陽理工學院，河南 南陽 473004）

JNSH950-24熟化室的機械結構設計

顧嘯翎，劉品瀟（指導老師）

（南陽理工學院，河南 南陽 473004）

為了克服現有熟化室在生產作業中進出物料困難，膠卷相互接觸等設計缺陷，采用SolidWorks三維設計軟件對熟化室機械結構進行優化設計。依據現有的復合膠卷尺寸參數對吊裝機構、傳送結構進行設計計算，并運用三維軟件對其進行實體造型、虛擬裝配，并通過有限元分析對其進行強度校核；通過運動仿真，采用推拉桿控制的抽拉門實現自動門禁功能。本次設計的熟化設備上料速度為4卷/分鐘，保持復合膜卷間距10mm以上，熟化室內各部分溫度保持在60±2℃。該熟化室機械結構設計合理，進出物料方便，在提高產品生產效率的同時減輕了工人的勞動強度,降低企業的生產成本。

熟化室；機械設計；結構優化

熟化又稱固化，就是將復合好的薄膜放在熟化室進行加熱和保溫，使薄膜中的聚氨酯粘合劑的主劑、固化劑反應交聯并被復合基材表面相互作用的過程。

該設計是根據南陽金牛彩印集團的塑料薄膜印刷工藝要求，進行的自動熟化處理生產設備的機械結構設計，應用接近開關、位移測量對多個電機進行控制，實現彩印膠卷的提升、平移、降落、自動門禁等功能。為熟化室的制造提供指導性技術文件，并指導實際生產，用以提高塑料薄膜彩印的固化質量，減輕工人的勞動量，提高生產效率。

1 熟化室的發展背景和所面臨的技術問題

1.1 熟化室的發展背景

近年來隨著食品，醫藥，電子設備產量的增長，對復合軟包裝膜的需求也越來越大，因此帶動了新型高效的熟化室研發。復合膜的性能取決于熟化室的熟化效果，因此在熟化室的發展過程中對熟化室又提出了新的要求。

1.2 傳統熟化室存在的技術問題

現有的復合膜熟化室在進行工作時，主要存在以下技術問題。

（1）熱源排布不合理，熱效率低。（2）自動化程度低，生產效率不高。 （3）內部布局不合理，產品流轉極為不便。（4）缺少監控系統和溫控系統，存在著安全隱患。

2 熟化室的結構組成

2.1 熟化室的外形設計

熟化室的外形設計要符合工藝流程，現設計為長1200cm，寬180cm，高220cm柜式結構設置在復合車間的一個角落，便于復合膜的搬運。

熟化室的頂部設有35個排氣孔，每個排氣孔的孔徑為4cm，目的是排除熟化室內的氣味，同時也可以排除室內多余熱量，以免造成內部熱量過多，溫度不穩定。

熟化室外形設計如圖1所示。

圖1 熟化室外形三維圖

2.2 熟化室的吊裝機構設計

熟化室的吊裝機構主要由帶臺吊軸，滾動支撐輪，連接軸套三部分組成。其中帶臺吊軸主要作用是懸掛復合膜膠卷，為保證其強度可采用HT200灰鑄鐵鑄造而成。滾動支撐輪的作用是支撐帶臺吊軸，并在滑軌內自由滾動，對其強度和耐磨度有較高的要求，可選用45號鋼，表面進行調制處理。連接軸套是主要的連接構件，其作用是連接吊軸與復合膜膠卷，要求材料有較高的抗拉強度，可采用HT200普通灰鑄鐵鑄造而成。吊裝機構如圖2所示。

2.3 熟化室的輸送結構設計

復合膜卷的輸送結構由滑軌支撐架和輸送鏈兩部分組成。

熟化室內部的滑軌支撐架主要保證吊裝膠卷的自由滑動，其結構的基本尺寸如下：支柱高度為2100mm，寬為140mm，橫梁長為1446mm。滑軌支撐架外形如下圖3所示。

圖2 復合膜吊裝機構三維圖

圖3 滑軌支撐結構示意圖

熟化室的輸送結構主要作用是實現復合膜卷的自動上料，并保證復合膜卷之間的間距，本設計采用帶附件的滾子輸送鏈來實現復合膜卷的限時位移運動。

已知該鏈傳動主要作用是拉著復合膜卷在軌道內滾動，克服滾動摩擦做功；同時滿足抗拉要求。查表得滾動摩擦因素μ=0．005，假設同時有24個復合膜卷在滾動，每個復合膜卷的吊裝質量m=550kg，則最大摩擦力f =24×μmg=660N ，鏈條承受的最大拉力為F=2m g +f =11660N，假設復合膜膠卷的傳送速度V=0．1m/s，則該傳送鏈的傳動功率約為P=FV ÷1000=1.16kW 。

該鏈傳動作用是運輸物品，所以設置傳動比為1，大小鏈輪齒數一樣，選用齒數為20個齒。

根據以上條件，該鏈傳動的設計功率計算公式為

該條件下單排鏈的傳遞功率為：

最后選擇鏈條的類型為帶附件的短節距精密滾子輸送鏈，選用的鏈號標記：24A-576-K2 GB/T 1243—2006。根據選用的鏈條選擇合適的傳送鏈輪及其附件，并選用86BYG350BH-0201型步進電機。熟化室內部的傳送結構如圖4。

圖4 熟化室輸送結構

2.4 熟化室的門禁結構設計

自動門是本設備的重要組成部分，可以提高熟化室的密封性和安全性。該部分主要由帶滑軌的門板、滑塊和電動推桿組成。通過運動仿真現采用800mm推拉桿和滑塊實現自動門禁功能，其工作示意圖如圖5所示。

工作流程如下：推拉桿內電動機經過齒輪減速后，帶動一對絲杠螺母。把電機的旋轉運動變成直線運動，利用電機的正反轉完成推桿的推拉。推桿與滑塊連接，滑塊在門板上的滑軌內滑動，同時帶動門板的打開與閉合。

圖5 自動門禁示意圖

2.5 熟化室的加熱系統設計

在熟化室本體內的兩側壁下方有沿地面鋪設加熱箱。加熱箱由加熱器和小型電扇組成，在加熱的同時小型電扇加熱器產生的熱量吹入熟化室內部，對熟化室起到鼓風作用，由于該設計采用了下吹熱風的方式，利用熱氣上升彌散規律，保證了熟化室內的溫度一致，使復合膜受熱均勻，達到最好的熟化效果。

在熟化室的進出料門口安有溫濕度傳感器，能及時反饋信息給加熱箱以控制加熱進程。

3 熟化室工作流程圖

熟化室在對復合膜進行熟化工作時的基本流程如圖6。

圖6 熟化室工作流程圖

4 結語

本熟化室設計采用基于輸送鏈的自動化傳輸機構，配合自動門禁控制物料的進出，減輕工人的勞動強度，將極大地縮短復合膜的生產周期，降低產品生產成本，提高了企業生產效益。

[1]李延民，李大磊，牛鵬輝．SolidWorks工程實用技能[M]．北京:化學工業出版社，2014．

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1671-0711（2017）08（下）-0091-02