自動粘膠機的粘膠結(jié)構(gòu)研究

楊彥青，宮雪真，秦敏，蔣相廣

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266000）

自動粘膠機的粘膠結(jié)構(gòu)研究

楊彥青，宮雪真，秦敏，蔣相廣

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266000）

近年來射釘槍在裝璜和建筑方面得到了廣泛的使用，它可以大大地提高工作效率，它可以大大地提高工作效率。射釘槍內(nèi)打出的鋼釘是由裝在射釘槍內(nèi)的鋼釘排供給的[1]，而鋼釘排是鋼釘排列后用膠粘接而成。目前，釘排粘膠多采用手工、手工方法加工效率低，為了提高效率、改善勞動環(huán)境，設(shè)計了一臺鋼排釘自動化粘膠機，其中掛膠部分的設(shè)計決定了掛膠質(zhì)量的好壞[2]。在傳統(tǒng)立式掛膠法的基礎(chǔ)上，提出了平鋪式的掛膠方法，此方法是基于膠印機的印刷原理來完成平鋪式的掛膠，使供膠系統(tǒng)與掛膠系統(tǒng)分離，同時解決了排釘動力和膠水密封的問題。本文主要研究鋼排釘自動化粘膠機掛膠部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算。

鋼排釘；自動；粘膠機；平鋪掛膠；結(jié)構(gòu)計算

1 自動粘膠機總體結(jié)構(gòu)

全自動粘膠機的機構(gòu)可以分為以下幾個主要部分：

輸料部分、傳動部分、掛膠部分、烘干部分、切斷部分、控制部分（電控部分）[3]。

如圖1所示?？傮w的思路是由粘膠機的設(shè)計出發(fā)，并以掛膠機構(gòu)為中心，進而設(shè)計出一整套的自動粘膠機構(gòu)。

圖1 自動粘膠機總體結(jié)構(gòu)簡圖

2 掛膠機構(gòu)的設(shè)計及計算

2.1 掛膠機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

本設(shè)計的排釘方式是平鋪式的掛膠。鋼釘在自動排釘機動力的驅(qū)動下，從兩個掛膠輥輪之間通過，在通過的過程中鋼釘?shù)膬擅娑紥焐夏z水[4]。輥輪的膠水由另外的傳膠輥來傳遞，而膠水則由一個專門的供膠系統(tǒng)來提供。另外，為了適應(yīng)于不同鋼釘?shù)膾炷z，輥輪設(shè)計是以滿足最大要求的鋼釘?shù)囊?guī)格進行設(shè)計的，針對不同的鋼釘?shù)囊?guī)格，有相應(yīng)的輸料裝置與之相配對，工作簡圖如圖2所示。

由以上原理圖可知掛膠機的工作原理：已經(jīng)排列好鋼釘從平鋪式輸料道中向前輸送，同時，供膠系統(tǒng)開始工作，供膠輥在傳動機構(gòu)的帶動下開始轉(zhuǎn)動，方向如上圖所示，由于膠水本身具有一定的粘度，因此供膠輥在轉(zhuǎn)動的同時在膠斗中掛上膠水，經(jīng)過傳膠輥進一步向前輸送，然后經(jīng)過掛膠輥，使膠水最終進入到預(yù)定的位置，掛膠輪在給鋼釘掛上膠水的同時，也給掛好膠水的釘排提供動力，使已經(jīng)掛好膠水的鋼釘向前輸送，由于釘排掛膠的要求是要在鋼釘?shù)膬擅娑紥焐夏z水[5]，因此，鋼釘?shù)牧硗庖粋?cè)，即下側(cè)也設(shè)計有相同機構(gòu)的掛膠輥。轉(zhuǎn)動的方向如圖2所示。

圖2 掛膠機的工作原理圖

2.2 電動機的選擇

2.2.1 電動機選擇

（1）選擇電機類型

按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓380V。

（2）選擇電機容量

電動機所需工作效率[6]

式中PW――工作機所需功率（KW）

（3）確定電機轉(zhuǎn)速

由所要求的生產(chǎn)率為每小時6000個釘排，每個釘?shù)闹睆綖?.2mm，每40個釘為一排，每個釘排的長度為2.2 ×40=88mm

取掛膠輪的轉(zhuǎn)速w掛膠輪=10r/min，傳動比i=4，

掛膠皮帶輪工作轉(zhuǎn)速[7]nw=40r/min

故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為

選擇電動機型號為Y90L-2

2.2.2 分配傳動比

（1）總傳動比

（2）分配傳動裝置各級傳動比

取V帶傳動比i0=2，則減速器的傳動比為

取兩級圓柱齒輪減速器的傳動比

則低速級的傳動比

（3）皮帶傳動比分配（電機與減速器之間的傳動）

一級帶傳動，傳動比為2。

已知：電動機的的轉(zhuǎn)速n1=2840r/min，功率P=1.5kW，傳動比i=2。

(1)選擇帶型

KA――工況系數(shù)

d1――主帶輪(mm)

d2――從帶輪(mm)

查表得KA=1，則計算功率[8]

參考表取d1=80mm，由公式得

根據(jù)n1=2840r/min，Pc=1.5kW，查圖選 SPZ 型窄V帶，其傳動效率帶=0.92。

(2) 確定帶輪直徑

a.小帶輪直徑

主帶輪d1=80mm，從帶輪d2=160mm

b.驗算帶速[9]

=11.89m/slt;35m/s

故可行 參考表取標(biāo)準(zhǔn)值d1=60mm；d2=120mm.

(3) 確定中心距及帶長

a0――中心距(mm)

L0――帶長(mm)

a――實際中心距(mm)

Ld――窄型帶選用基準(zhǔn)長度(mm)

由公式

a.初步選取中心距[10]a0=130mm

b.確定帶的基準(zhǔn)長度

由表對SPZ窄型帶選用基準(zhǔn)長度Ld=560mm。

c.實際中心距

圓整為a=345mm

安裝時所需最小中心距

安裝時所需最大中心距

(4) 小帶輪包角

故合適

(5)確定帶的根數(shù)[11]

由公式得

式中，P0――單根帶的基本額定功率

△P0――額定功率增加量

Ka――包角系數(shù)

Kl――帶長修正系數(shù)

查表，P0=1.45kW，i=2時，△P0=0.45kW，Ka=0.89，KL=0.96。

取Z=1根帶。

(6) 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸（下標(biāo)1為小帶輪，下標(biāo)2為大帶輪）

由Y90L—2型電動機查得軸伸直徑為d=24mm，長度為E=50mm，故小帶輪軸孔直徑d1=24mm，大帶輪軸孔直徑d2=26mm，查表得輪緣和輪槽的尺寸如下：

輪槽外徑[12]D1=65.5mm，D2=135.5mm

輪槽角 φ=38°±1°

2.3 減速裝置設(shè)計

2.3.1 減速裝置原理

如圖3所示，減速裝置采用二級圓柱齒輪的設(shè)計。

圖3 減速裝置結(jié)構(gòu)簡圖

2.3.2 選用合適傳動比的減速器

已知滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：nW=40r/min

電機轉(zhuǎn)速：n1=2840r/min，

取壓輥與減速箱輸出皮帶輪傳動比：i=500/125=4

電機與減速箱傳動比：i=2

故減速器轉(zhuǎn)速的可選為

2.4 掛膠機的傳動部分設(shè)計計算

掛膠機的傳動部分極為重要，關(guān)系到整臺掛膠機的正常運作，在這一節(jié)里將會對傳動部分作詳細(xì)的設(shè)計計算。這部分的內(nèi)容包括掛膠機的傳動的總體布局、傳動部分的設(shè)計計算。

2.4.1 掛膠機傳動的總體布局

該自動掛膠機的傳動路線有兩條，分別為：

a)下掛膠輥上的齒輪 上掛膠輥上的齒輪 上附加軸的大齒輪 上附加軸的小齒輪 上接膠輥的齒輪 上接膠輥的皮帶輪 上供膠輥的皮帶輪

b)下掛膠輥上的齒輪 下附加軸的大齒輪 下附加軸的小齒輪 下接膠輥的齒輪 下接膠輥的皮帶輪 下供膠輥的皮帶輪

掛膠機主傳動示意簡圖如圖4所示。

齒輪7帶動下掛膠輥轉(zhuǎn)動，齒輪10帶動上接膠輥轉(zhuǎn)動，皮帶輪11、12帶動供膠輪轉(zhuǎn)動。整個傳動系統(tǒng)由一臺電機提供動力。

2.4.2 掛膠機的傳動部分設(shè)計計算

這部分由皮帶減速機構(gòu)設(shè)計計算、輥輪的轉(zhuǎn)動速度計算、主傳動齒輪的設(shè)計及計算和供接膠輥間的皮帶輪設(shè)計計算這四部分組成。

圖4 掛膠機主傳動示意簡圖

2.4.2.1 皮帶減速機構(gòu)設(shè)計計算（減速器與掛膠輥皮帶輪之間的傳動）

傳動比分配：一級帶傳動，傳動比為4。

已知：皮帶輪的轉(zhuǎn)速n1=40r/min，功率P=1.5kW，傳動比i= 4。

(1)選擇帶型

KA――工況系數(shù)

d1――小帶輪(mm)

d2――大帶輪(mm)

查表得KA=1，則計算功率

參考表取d1=132mm，由公式得

根據(jù)n1=40=r/min，Pc=1.5kW，查圖選 SPA 型窄V帶，其傳動效率η帶=0.92。

(2) 確定帶輪直徑

a.小帶輪直徑

由此得小帶輪d1=132mm，大帶輪d2=528mm

故可行 參考表取標(biāo)準(zhǔn)值d1=125mm；d2=500mm.

(3) 確定中心距及帶長

a0――中心距(mm)

L0――帶長(mm)

a――實際中心距(mm)

Ld――窄型帶選用基準(zhǔn)長度(mm)

由公式

a.初步選取中心距a0=700mm

b.確定帶的基準(zhǔn)長度

由表對SPZ窄型帶選用基準(zhǔn)長度Ld=2500mm。

c.實際中心距

圓整為a=768mm

安裝時所需最小中心距

安裝時所需最大中心距

(4)小帶輪包角

故合適

(5)確定帶的根數(shù)

由公式得

式中，P0――單根帶的基本額定功率

△P0――額定功率增加量

ka――包角系數(shù)

Kl――帶長修正系數(shù)

取Z=1根帶。

(6) 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸（下標(biāo)1為小帶輪，下標(biāo)2為大帶輪）

由Y90L—2型電動機查得軸伸直徑為d=28mm，長度為E=60mm，故小帶輪軸孔直徑d1=28mm，大帶輪軸孔直徑d2=30mm，按表，得輪緣和輪槽的尺寸如下：

2.4.2.2 計算各輥輪的轉(zhuǎn)動速度[13]

已知皮帶輪的轉(zhuǎn)速w皮帶輪=40r/min，傳動比i=4，由系統(tǒng)的傳動簡圖可得各輥輪的角速度：

同理，

2.4.2.3 主傳動齒輪的設(shè)計及計算

(1) 掛膠齒輪主要尺寸的確定和計算

α――壓力角

m――模數(shù)

d――分度圓的直徑

取 d=300mm，α=20°，m=10，得

(2) 附加軸大齒輪主要尺寸的確定和計算

α――壓力角

m――模數(shù)

d――分度圓的直徑

取 d=300mm，α=20°，m=10，得

(3) 附加軸小齒輪主要尺寸的確定和計算

取分度圓的直徑為d=200mm，壓力角α=20°，模數(shù)m=10，得

齒頂高ha=mn=10mm

(4) 接膠輥齒輪主要尺寸的確定和計算

取分度圓的直徑為d=200mm，壓力角α=20°，模數(shù)m=10，得

2.4.2.4 供接膠輥間的皮帶輪設(shè)計計算

為了能使供膠輥與接膠輥有相同方向和相同轉(zhuǎn)速的要求，在傳動中運用到了帶輪傳動。下面進行具體的設(shè)計計算.

傳動比分配：一級帶傳動，傳動比為4。

已知：帶輪轉(zhuǎn)速η帶=10r/min，功率分配得傳遞的功率P=0.25kW，傳動比i= 1。

(1) 選擇帶型

查表得工況系數(shù)KA=1，則計算功率[14]

根據(jù)η帶=10r/min， 0.25kW，查圖選 SPZ型窄V帶，其傳動效率η帶=0.92。

(2) 確定帶輪直徑

(a) 確定供膠帶輪直徑

參考表取d3=25mm，由公式得

由此得供膠帶輪d3=132mm，接膠帶輪d4=d3=125mm

故可行

參考表取標(biāo)準(zhǔn)值d3=125mm；d4=125mm

(3)確定中心距及帶長

由公式

(a)初步選取中心距a0=200mm

(b)確定帶的基準(zhǔn)長度

由表對SPZ窄型帶選用基準(zhǔn)長度Ld=800mm。

(c)實際中心距

圓整為a=204mm

安裝時所需最小中心距

安裝時所需最大中心距

(4) 小帶輪包角

故合適

(5)確定帶的根數(shù)[15]

由公式得

式中，P0――單根帶的基本額定功率

△P0――額定功率增加量

ka――包角系數(shù)

Kl――帶長修正系數(shù)

取Z=1根帶。

(6)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸（下標(biāo)3為供膠帶輪，下標(biāo)4為接膠帶輪）

按表，得輪緣和輪槽的尺寸如下：

2.5 掛膠輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計

粘膠機的掛膠輥是掛膠的工作部件，由于對釘排掛膠有特殊的要求，在設(shè)計掛膠輥時就要考慮到這些要求。

掛膠要求：膠界限制在釘頭下1 mm.保證排釘向前運動的動力

為了達到這個要求，在設(shè)計掛膠輥時，通過在輥輪上開槽的方法來達到要求，目的一方面為了提供排釘向前運動的動力；另一方面是為了達到膠界限制在釘頭下1mm。結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

2.6 粘膠機膠斗結(jié)構(gòu)設(shè)計

粘膠機的膠斗所完成的任務(wù)是貯存膠箱流下來的膠水，為供膠輥提供膠水。結(jié)構(gòu)簡圖如圖6所示。膠斗采用Q235材料焊接而成，螺栓固定于掛膠機機座上。

圖5 掛膠輥的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 膠斗結(jié)構(gòu)簡圖

2.7 供膠系統(tǒng)的設(shè)計

供膠系統(tǒng)主要由供膠裝置、膠斗兩部分組成，主要完成的任務(wù)是對掛膠機構(gòu)的自動供膠工作。

2.7.1 供膠裝置結(jié)構(gòu)

供膠裝置采用的是自動加膠的工作方式。本供膠裝置是仿效印刷機械的真空水箱式自動加水裝置的工作原理。原理圖如圖7所示。

由示意圖可知，該裝置是利用液體的高水位和低水位保持平衡的原理實現(xiàn)膠斗的自動供膠?？諝庵械拇髿鈮簭姶笥谒鋬?nèi)部的壓強，所以會產(chǎn)生壓差作用，此壓差作用會使膠箱內(nèi)部的液體通過管道不斷流入膠斗中。隨著掛膠輥運動的進行，供膠輥不斷向外界輸送膠水，膠斗中的液體逐漸減少。當(dāng)膠斗中的液位低于管道出口時，空間大氣壓強又大于箱內(nèi)的壓強，外面氣體壓入箱內(nèi)后，膠又繼續(xù)流向膠斗。由此，便實現(xiàn)了膠斗的連續(xù)自動供膠。

圖7 真空膠箱式自動加膠裝置示意

2.7.2 供膠系統(tǒng)的工作原理

下面來具體說明真空膠箱循環(huán)供膠水的過程：

(1) 開始時由于P0=Pa，Pa=P0+，所以Palt;P0+，于是膠水便從水箱中自動流出。

(2) 當(dāng)水流至Pa=P0+時，便停止流水。若Pa大于P0，外面空氣便從管道口處進入箱內(nèi)加大P0，此時當(dāng)箱內(nèi)P0+又大于Pa，于是膠水又繼續(xù)流出，這樣循環(huán)往復(fù)。

(3) 當(dāng)膠槽中的水位高于管道出水口時，此時P0+又等于Pa，因此二者處于平衡狀態(tài)。

(4) 當(dāng)供膠輥逐漸將膠水傳走后，膠槽中的水便逐漸減少，直至水位低于管道出膠口時，空間大氣壓強Pa又大于膠箱內(nèi)的壓強P0，外面氣體又壓入膠箱內(nèi)后加大P0，水又繼續(xù)流出，這樣循環(huán)往復(fù)，便可達到連續(xù)自動供膠的目的。

注意事項：

(1) 膠箱注入膠水時不要裝滿水，要留有一定的空間（約30mm），否則會造成不流膠的現(xiàn)象。

(2) 膠箱注水前，將旋塞關(guān)閉，注膠水后將膠塞塞緊，否則會漏膠或常流膠水。

(3) 箱子、旋塞不要漏氣。否則會出現(xiàn)不斷流膠水的現(xiàn)象。

(4) 下班后最好關(guān)閉好旋塞。

(5) 出膠塑料管，不要拐死彎，管徑和旋塞管徑不能小于6mm，并要逐漸由高到低，否則會造成不流膠水的現(xiàn)象。

3 總結(jié)

本文的主要內(nèi)容有掛膠部分的總體設(shè)計、傳動部分的分析計算和校核、供膠系統(tǒng)的設(shè)計和膠斗的設(shè)計，對粘膠機的總體布局進行了詳細(xì)的說明，并對掛膠部分作了詳細(xì)的設(shè)計計算。本設(shè)計的平鋪式掛膠系統(tǒng)具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、環(huán)境污染小的特點，具有一定的實用性和可行性。

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Automatic viscose rayon machine structure research

YANG Yan-qing, GONG Xue-zhen, QIN Min, JIANG Xiang-guang
(shandong university of science and technology, Qingdao Shandong 266000)

In recent years, nail gun in the decoration and construction has been widely used, it can greatly improve the efficiency, it can greatly improve work efficiency.The nails made by the nail gun are supplied by the steel nail rows contained in the nail gun, and the steel nail is made of glue.At present, the nail row of viscose more manual, manual processing efficiency is low, in order to improve efficiency and improve the working environment, the design of a steel row nail automatic adhesive machine, which hang the part of the design determines the quality of hanging glue The On the basis of the traditional vertical hanging method, the method of laying the glue is put forward.This method is based on the printing principle of the offset printing machine to complete the tiling of the hanging glue, so that the glue system and the hanging plastic system separation,Solve the problem of row nail power and glue seal.This paper mainly studies the structural design and calculation of the hanging part of steel screw nail automatic glue glue machine.

Steel row nails; Automatic glue machine; Tile hanging plastic

本文引用格式：楊彥青,宮雪真,秦敏,等.自動粘膠機的粘膠結(jié)構(gòu)研究.電子元器件與信息技術(shù)[J]，2017，1（1）：59-70.

楊彥青(1989-),女,山東菏澤人,碩士研究生,研究方向為先進制造；宮雪真（1992-），女，山東煙臺人，碩士研究生，研究方向為機械噪聲與振動。

:YANG Yan-qing, GONG Xue-zhen, QIN Min, et al.Density-based Data Cleaning Method Research and Evaluation.Journal of electronic components and information technology[J]，2017，1（1）：59-70.