平动机构在烟草机械中的应用

孙龙龙

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，烟草加工机器的原动部分通常由电动机等旋转机构提供，而在实际应用中，不少特定场合需要平动机构，便于携带物料并将其平稳地传送。当刚体中所有点的运动轨迹都保持完全相同，或者说刚体内任意两点间的连线总是平行于它们的初始连线时，刚体的运动叫作平动[1]。为满足烟草机械的实际工况需求，研究开发可将转动变为平动的机构具有重要的意义。

关键词：平行四边形机构；凸轮机构；平动；烟草机械

1.烟草包装机简介

目前国内烟支包装机主要是以意大利GD公司和的德国的FOCKE公司为主流，其中国内烟草机械公司通过引进意大利GD公司的先进技术，开发出自有知识产权的ZB416系列烟支包装机，ZB416系列烟支包装机和GD系列包装机相比，结构更为合理，生产速度可达600包/分，采用了先进的数据通讯和远程检测系统，可通过远程集中控制技术对机器进行故障诊断、运行数据采集、数据分析等。各项加工指标优于国内外同类产品，经济指标也达到了国际先进水平。国内自主研发的包装机采用了先进的数据通讯和远程检测系统，机器故障远程诊断、运行数据远程采集和分析等先进技术，生产产品各项指标优于国外同类产品，经济指标也达到了国际先进水平。目前主要是问题是：（1）机械设备的生产产品速度、自动化水平、可靠性有待进一步提升 ；（2）加大对包装过程中的柔和处理，避免烟支外观受到不必要的损伤 。

2平动机构在烟草机械中的应用

烟草机械是烟草工厂中的一个非常重要的设备。而在烟草机械生产的过程中，机械的使用会对烟草生产带来很大的影响。在烟草包装机经常需要完成交接、叠包、剔除等动作。因此平面连杆机构、凸轮机构等在烟草包装机构中非常常见。

2.1刚体的平动运动原理

刚体是由无数点组成的，在点的运动学基础上可研究刚体的运动。如果在物体内任取一直线段，在运动过程中这条直线段始终与它的最初位置平行，这种运动成为平行移动，简称平移。当刚体平行移动时，其上各点的轨迹形状相同；在每一瞬间，各点的速度相同，加速度也相同。因此，研究刚体的平移可归结为研究刚体内任一点（如质心）的运动，也即点的运动学问题[2]。

2.2交接鼓轮的结构

交接鼓轮是烟草包装时经常使用的一种机构，可以实现快速包装而不破坏烟支从而保证烟支的包装质量。交接鼓轮结构如图1所示。内转盘1与外转盘2一后一前地互相平行且呈偏心分布，两盘面上绕各自的回转中心对应分布着相同数量的孔，并且这些孔的中心到其所在圆盘中心的距离相等。回转臂5的一端插在内转盘1的孔里，另一端插在外转盘2的孔里，吸爪3用螺钉固定在回转臂5上，回转臂5在前后两个孔中有相对转动，通常有轴承支承。内转盘1通过轴承固定于偏心机座上，随轴承外圈转动。传动轴4通过轴承装在偏心机座中，一端由电动机驱动，另一端则与外转盘2刚性连接。这样，电动机驱动传动轴4，传动轴4带着外转盘2，外转盘2则通过回转臂5带动内转盘1一同旋转。为了使滤棒附着在吸爪上，回转臂做成中空状，一端连接着配气盘，另一端连着吸爪，便于通过空气负压形成吸附力。当电动机带着这套机构旋转时，回转臂5及与之固定为一体的吸爪3始终做平动，这样，滤棒便能被吸爪吸附并始终保持水平方向，最终平稳地被送至模盒当中，较好地满足了工作要求。

图1交接鼓轮详细图

2.3曲柄滑块机构

平面连杆机构是由若干构件用低副（转动副、移动副）连接组成的平面机构，又称平面低副机构。平面连杆机构中构件的运动形式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹；低副以圆柱面或平面相接触，承载能力高，耐磨损，制造简便，易于获得较高的制造精度。因此，平面连杆机构在各种机械、仪器中获得了广泛的应用[3]。曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。是由曲柄（或曲轴、偏心轮）、连杆、滑块通过移动副和转动副组成的机构。

在烟草机械中，曲柄滑块机构也经常会被使用，如图2所示。其中1为曲柄，通过连杆2带动滑块3进行滑动，将电机的转动（1处）转变为3的直线运动。本套曲柄滑块用于烟包的剔除，当传感器传来信号需要剔除烟包时，伺服电机将带动1进行运动，通过推板4将烟包推出。

2.4 凸轮机构

凸轮机构是一种被广泛应用于各种自动化机械、仪器和操纵控制装置中的机械零件。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。凸轮机构可以将凸轮的连续转动或移动转换为从动件连续或不连续的移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构便于实现给定的运动规律和轨迹；而且结构简单紧凑；但由于凸轮与从动件之间以高副接触，因此凸轮机构比较容易磨损。

图2曲柄滑块机构

图3直动盘形凸轮

在烟草机械中，凸轮机构广泛存在，如图3所示。其中凸轮1，通过连杆2带动摆杆3，摆杆3将带动执行机构在导轨滑动，完成推条盒的动作。

2.5其它平动机构

在烟草机械中，气缸，直线电机等也经常用于完成简单的平动动作。但是，这些机构运行速度慢，无法完成每分钟400次动作，因而主要用于对速度要求不高处，比如夹紧、剔除。它们的存在大大简化了机械设计。

3烟草机械发展新趋势

最近几年异形包装市场异军突起，烟包的包装形式比如全开式，侧开式，抽拉式等等需要加大，条盒中礼盒包装也在增多。伺服电机代替传统的机械传动方式是另一个发展方向，平动机构可与伺服电机直接相连，从而省去了传动。而伺服电机的灵活性可使调试过程更简单，使包装机的适用范围更广。

结语

1）传统的平面连杆机构、凸轮机构仍然普遍用于烟草包装机中，它们简单有效，运行速度快，可以很好地满足烟草棒状物料平动传送的要求。2）异形烟包的包装要求更加多变，伺服电机的广泛使用会方便包装机的设计与调试。

参考文献

[1]程守洙，江之永.普通物理学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006(5)