液體自動灌裝機氣缸爬行現象的研究與分析

液體    時間:2014-03-11 13:41:23
液體自動灌裝機氣缸爬行現象的研究與分析簡介
  1 引 言 液體自動灌裝機是向容器灌裝洗滌劑、化學製劑、飲料、藥液等液體的裝置。它既能實現連續自動灌裝 ……
液體自動灌裝機氣缸爬行現象的研究與分析正文
   1 引  言  

   液體自動灌裝機是向容器灌裝洗滌劑、化學製劑、飲料、藥液等液體的裝置。它既能實現連續自動灌裝,又能進行每一工序的手動操作,能灌裝不同高度和容量的容器。液體自動灌裝機的流程如圖1。其工作程序如下:(1)按下氣動信號后,儲液罐升降氣缸A活塞桿退回,儲液罐和輸液管下降;(2)輸液管插入各容器內,灌裝閥開關氣缸B缸活塞桿退回,開啟各輸液管的出口閥,液體注入容器;(3)氣缸B活塞桿伸出,出口閥關閉;(4)A缸活塞桿伸出,儲液罐和輸液管上升,儲液罐開始補充液體;(5)儲液罐和輸液管上升到最高位置,左擋位氣缸C活塞桿伸出,右擋位氣缸D活塞桿退回,輸送帶輸出已灌滿的容器;(6)氣缸C活塞桿退回和氣缸D活塞桿伸出,輸送帶輸入空容器。灌裝機完成了一個工作循環,即實現了容器的一次灌裝。  

   在一個工作循環中,氣缸B活塞桿由退回到伸出狀態由延時控制實現,通過對延時時間的調節,實現對不同容量容器的灌裝。通過調節氣缸A行程閥的發信號位置,達到對不同高度容器的灌裝。儲液罐補充液體和輸出容器的時間必須控制在一個循環周期內完成。氣缸C、D的活塞桿狀態轉變也由延時控制實現。  
   在灌裝機的工作過程中,氣缸輸出的力驅動機構做往複直線運動。在氣動系統中,由於負載及供氣的原因使氣缸活塞忽走忽停的現象,叫氣缸的「爬行」。灌裝機採用的是時間程序控制,如果上述氣缸中的某個或幾個出現爬行現象,將會延長氣缸的動作時間,從而導致灌裝機產生干涉、誤動作,如灌裝容器輸送不到位、物料漏灌或灌在容器外等。為了減少或避免這種情況的發生,本文對灌裝機氣缸產生爬行現象的原因作逐一分析,並提出相應的解決措施。

2 爬行原因  

(1)灌裝機氣動系統壓縮空氣達不到工作要求  
   當氣源供氣壓力和流量不足,導致灌裝機氣缸工作壓力低於最低使用壓力時,氣缸易產生爬行;同時,氣源中的水分、灰塵、油污、雜質聚積於氣缸工作腔內,使活塞或活塞桿工作表面鏽蝕,加大了缸筒和活塞密封圈、活塞桿和組合密封圈之間的摩擦力,也會引起氣缸的爬行。  

(2)灌裝機氣缸內泄大(即活塞兩側竄氣)  

   當密封圈出現擠出、老化、迴轉、表面損傷、膨脹、粘著變形等損壞現象時,將造成氣缸內泄,導致氣缸難以升壓或升壓很慢,從而使氣缸出現爬行現象。另外如果活塞配合面有缺陷、雜質擠入密封面或者活塞被卡住,氣缸滑動部件摩擦力將會增大,此時氣缸也會出現爬行現象。

(3)灌裝機氣動迴路中耗氣量及負載變化過大  

   當氣動迴路中的耗氣量變化很大時,會導致灌裝機氣缸供氣不足,而產生爬行。另外,灌裝機儲液罐等容器負荷變化太大、氣缸有橫向載荷以及在安裝過程中出現的種種問題(諸如:氣缸安裝位置偏移、導軌或滑塊夾得太緊、導軌與氣缸不平行、活塞或活塞桿在裝配中出現偏心等)都會使氣缸負載波動加大,活塞受力不穩定,從而出現爬行現象。

3 消除爬行的措施

3.1  調整氣源供氣壓力和流量  

   在設計時要正確確定灌裝機氣源消耗量,合理選擇空壓機的容量。選擇空壓機的根據是灌裝機氣壓傳動系統所需的工作壓力和流量兩個主要參數。計算耗氣量時,應將其壓流量換算成自由空氣流量,即一個大氣壓力下的流量。壓縮空氣與自由空氣的體積流

之間的轉換關係為:
式中Qz——自由空氣的體積流量(m3/min);  

Qy——壓縮空氣的體積流量(m3/min);  

pc——空壓機的輸出壓力(MPa)。假設灌裝機中單台氣動設備(氣缸、氣閥等)需要的平均耗氣量為Q1,則空壓機總站的供氣量為


式中:Ql——空壓機總站的供氣量;  

φ——考慮到灌裝機全部氣動裝置不會同時用氣的利用係數,φ=0.3~1.0;  

K1——考慮磨損的係數,K1=1.2~1.5;  

K2——考慮增加新設備的備用係數,K2=1.2~1.6;  

K3——考慮各班次用氣量不等的不均勻係數,K3=1.2~1.4。空壓機的輸出壓力pc為


式中pc——空壓機的輸出壓力,MPa; <BR

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