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图5.16 三角成型器折叠成型示意图
a sin b
a tg b
(5-1)
在直角三角形ADC或BDC中:AD=DB=a, DC=b,所以有
(3-2)
对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b是一个定值, 所以有如下关系； (5-3) sin tg
arctg(sin ) (5-4) 即： 由此可见,三角形成型器的顶角与安装角有相互制约的关系,而 β 值的大小关系到三角形板形状尺寸,所以一定的安装角必对应着 一定形状尺寸的三角形成型器,否则会影响成型器正常制袋。
第二节 制袋成型器的设计计算
自动化程度较高的装袋机上,经常使用 卷筒包装材料,一面由制袋成型器制袋,一面 进行充填包装。成型器是一个关键另件,对 包装形式、袋的尺寸及产品包装质量等有 直接影响。 一、常用的制袋成型器形式及特点 常用的成型器有翻领成型器、象鼻成 型器、三角成型器和Ｕ型成型器等。如图 5.15 所示 ,在结构、性能上大体有如下一些 特点: 1. 翻领成型器 : 如图 (a) 所示平张薄膜拉 过该成形器后就成搭接或对接圆筒状。 在常用的几种成型器中,它的成形阻力 较大 , 易使薄膜产生变形 , 使之发皱或撕裂 , 故对塑料薄膜适应性差,而对复合膜适应性 较好,它常用于立式枕型制袋包装机上,包装 粉状、颗料状物料。每种规格的成型器只 能成型一种规格的袋宽,当袋宽规格发生变 化时,就要更换相应尺寸的成型器。而且,成 型器的设计、制造及调试都较复杂。
3.象鼻成型器
象鼻成型器可看作是在Ｕ型成型器的设计基础上,结构方面作了一 些修改而形成的,它的安装角α 比三角形及Ｕ型成型器都要小得多,它的 成型阻力比较小,而制同样的一个袋,成型器结构尺寸倒要大得多。象鼻 成型器设计时建议按α ＝5°~12°选用三角形板的安装角,并计算三角 形顶角2β 值,根据所制作空袋袋宽a计算三角形板的高b。按Ｕ形成型器 的设计方法找准圆弧槽装接位置L,并取用圆弧部分半径Ｒ=(0.1~0.2)a。 象鼻成型器的形成还需加装薄膜护边,以利控制包装材料跑偏, 常取护边宽HK=m=10~20mm。见图5.18所示。实际使用中又截去三角形板 的GHK部分,减少成型器尺寸 ,在原三角形板的底边G处设置一薄膜导辊, 让包装材料经这一导辊后直接拉上成型器的M—M截面处。 在图3.18中右端U型槽处,应截去PQEF部分,其中应使PQ>2r、QE>m。 其中:r—纵封辊回转半径,m—所选定的护边宽度尺寸。 最后将U型槽余下部分上口并拢,使U型变成如图5.18右侧视图那样的 封闭图形,以利纵封封口,原U型成型器的GHK部分因有薄膜导辊G而可省 略被截去。
3.象鼻成型器:如图(c)所示, 该成型器类似象鼻的形状,平 张薄膜拉过该成型器时,薄膜 变化较平缓,故成型的阻力比 翻领成型器的阻力小,适用于 塑料单膜的成型,它常用于立 式连续三面封口制袋包装机及 枕式对接制袋包装机上。但是, 对制造同一尺寸的枕形袋所需 对应的成型器,象鼻成形器的 结构尺寸比翻领式结构尺寸大, 薄膜也易于跑偏,同样,该成型 器只能成型同一宽度的袋形。
从三角形、Ｕ型及象鼻成 型器可见,它们的共同特点是利 用成型器外表面形状的变化而 将平张薄膜折成对折或近似对 折的形状,在平张薄膜逐渐变成 对折状态的过程中,被一个个三 角形图形所分割,下面就从这些 三角形图形入手来研究其设计 的一般方法。
二、制袋成型器的设计 1.三角形成型器
三角形成型器使平张薄膜 对折成型的过程如图 5.16 所 示。 设薄膜的宽度为2a,对折 后的空袋高度为a(立式机为 空袋宽度)，三角形板与水平 面间的倾斜角即安装角为α ， 三角板的顶角为2β ,薄膜在 三角形板上翻折的这一区段 长为b,若不计三角形板的厚 度,假定薄膜在对折后两膜间 贴得很紧,则: 在 直 角 三 角 形 DEC 中,DE=a,DC=b,所以有:
a max h h sin
(5-5)
式中: a max —能制作最大空袋的高(立式机为袋宽)； Δh—放出的余量,取30~50毫米。
2.Ｕ形成型器 Ｕ形成型器可看做是在三角形成型器的三角形板上装接了圆 弧导槽及薄膜导板并用圆弧过渡后得到的。三角形板安装角 α ＝20°~30°,设装接的圆弧导槽的圆弧半径为Ｒ , 如将Ｕ形成型 器展开成平面,它与薄膜宽度2a相当,否则说明成型器在某处多了 或少了一块,为此Ｕ形槽与三角形板的装接部位有一定位置要求 , 它以圆弧槽中心线与三角形板的顶点C间距离用L来表示。 若满足上述成型器展开平面宽度处处为 2a,则圆弧槽中心线 装接位置应有:
4.Ｕ形成型器:如图(d)所 示,它是在三角形成器基础 上改装而成的,薄膜在卷曲 成型中受力状态比三角成 型器好,其适应范围与三角 形成型器一样,但其结构比 较复杂。
5.直角缺口导板成型器:如图(e) 所示,它由缺口导板、导辊和双 边纵封辊组成,成型器本身能将 平张薄膜对开后又能自动对折 封口呈圆筒形,常应用在立式连 续联合包装机上。
图3.15 常见制袋成型器示意图
2.三角成型器:如图所 示,它由等腰锐角三角形板 与平行导辊一起联结在基 板上而成的。它是最简单 的一种成型器,它具有一定 的通用性,即能适应袋子的 尺寸变化较大的需要,此时 只要调节基板的上下位置 即可。故此种成形器的适 用范围广泛,不论立式、卧 式、间歇运动或连续运动 的三面、四面制袋包装机 上都有应用。
在生产实践中,三角形顶角2β值是加工后得到的,而安装角α可通过一定 结构,并加以调试来保证。故最好α值是一个容易测量的整数 ,设计中通常是 选定α后,再用关系式来求解β值。 安装角α 实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角,α 角越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,压力角太大时,薄膜在 受力翻折中容易产生拉伸变形,严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时,成形阻 力就小,但压力角太小,致使结构不紧凑。 根据压力角及结构尺寸间的关系,三角形成型器安装角的选择范围为 α =20°~30°由此可见,β 角最适宜的角度不大于30°。所以,通常三角形 成型器采用顶角2β <60°的等腰三角形,取极限时,则呈等边三角形。 决定三角形成型器的尺寸除顶角外,还有三角形板的高h,它和制袋的最 大尺寸有关:L1 Nhomakorabea2
R
(5-6)
图5.17 U形板成型器作图
但这时圆弧槽与三角形板的边线并不相切,也就难以装接,要 相切只有使，见图5.17所示。 实际使用中,圆弧槽装接即考虑展开面的宽度与2a基本相符, 又考虑与三角形板能顺利装接,故只好采用圆弧过渡来解决,取
2R L
2
R
(5-7)
式中: R—U型槽圆弧部分的半径,可根据工艺上需要来取值,亦可 按R=(0.1~0.4)a推荐取用； a—空袋高度(立式为宽度)。
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