曲柄摇杆运动的分析通过建立直角坐标系,以曲柄支点为原点,曲柄支点到摇杆支点之间的方向为x轴方向,利用机构位置向量封闭这一条件,可写出方程:
式中l1、l2、l3、l4分别为曲柄、连杆、摇杆及支点间机架的杆长,对上式分别对坐标x、y轴进行投影、求导可得到摇杆角位移φ3、角速度ω3、角加速度a3与曲柄转角φ1之间的关系,在此不做详细推导。
摇杆滑块的运动分析以摇杆支点为坐标原点,滑块移动方向为x轴方向建立直角坐标系,根据摇杆滑块之间的几何关系,由摇杆的运动推算出滑块的运动关系式。在该机构中,可将摇杆与滑块间的连杆演化为滑块开槽,摇杆在滑块的槽中做相对移动运动的形式。其结构如图1所示。由此可知,滑块的运动与摇杆顶端与滑块接触点的运动形式相同,只要确定了摇杆的长度,滑块的运动规律便可用关系式表达:
式中,s、v、a分别为滑块的位移、速度及加速度;l为摇杆的杆长;a为两坐标系之间的夹角。
下面以马口铁铝塑易拉盖的成型设备中应用的送盖机构典型例子进行分析:
该机构中,易拉盖的外径尺寸为137mm,其行程分析确定为312mm,送料机构的行程为216mm,当确定了曲柄长度90mm,连杆长度576.3mm,与连杆相连的摇杆部分杆长180mm,与送料执行机构相连的摇杆杆长210mm,由上式推导的公式可得执行机构的运动线图如下所示:
该送料机构在马口铁-铝塑易拉盖成型机的实际应用中获得了较满意的效果。以上分析虽是对易拉盖成型机而言,但该机构的应用不仅仅限于此,还可应用于其他容器的送料,容器的形状也可多样化,不仅限于圆形。对于不同的送料对象,其工作原理及分析方法都可通用。
4 结论
(1)该送料机构用于罐装容器产品的送料上,能达到传送平稳可靠,结构简单,紧凑的效果。
(2)在应用该送料机构的设备中,确定供送对象的送料行程是提高生产效率、优化机构结构的关键因素。
(3)在设计和制造该送料机构时,合理地选择曲柄半径及摇杆杆长是一项必不可少的工作,合理的传送机构尺寸可以提高机器运转的平稳性及供送质量。
(作者/刘乘 唐静静)
