[发明专利]一种对数螺线式圆捆成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆捆打捆机及其成形方法，特别是关于一种对数螺线式圆捆成形装置及方法。

背景技术

圆捆打捆机是将物料制成圆柱形捆状物的加工机械，其工作过程是把物料输送喂入机具，旋转压缩成圆捆，并采用网或绳包卷圆捆。圆捆打捆机的优点是结构简单，使用调整方便，物料适用性广，但与方捆打捆机相比，还存在着作业效率低的缺点，因此，如何提高圆捆打捆机的作业效率及作业可靠性，对圆捆打捆机的普及和推广有着重要意义。

通过对现有圆捆打捆机的分析研究发现：喂入物料时发生拥堵现象，以及圆捆成形速度慢是影响圆捆打捆机作业质量和作业效率的主要原因。圆捆打捆机的核心部件是成形舱，其功能是使物料在成形舱的内腔中不断旋转，逐渐形成圆捆。传统的成形舱中，不论压捆部件采取何种形式，所有压捆部件围成的内腔都为圆柱形，该成形舱的结构简单，便于加工，但物料从喂入到成形过程中，横截面积急剧变小，从而发生喂入困难、拥堵、喂入口零部件损坏等现象。采用传统的圆捆成形方法，圆捆在压制过程中物料因被压缩而产生的蠕变能不断积聚，而不能得到释放，导致成捆所需要的动力急剧增大，损坏传动部件。由于圆捆打捆机的喂入均匀性和压捆阻力变化对打捆机圆捆成形具有重大影响，因此，要求喂入尽量均匀，压捆阻力变化均匀。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种物料喂入均匀、顺畅，圆捆成形过程中动力输入波动小的对数螺线式圆捆成形装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种对数螺线式圆捆成形装置，其特征在于：它包括设置在机架上的对数螺线式喂料机构、对数螺线式成形舱和液压机构，所述成形舱的输入端位于所述喂料机构的输出端；所述喂料机构包括由动力设备驱动的驱动轮、主导轮、若干从导轮和围绕各轮设置的一输送带；所述主导轮和各所述从导轮支撑的所述输送带为一段对数螺线形工作表面；所述成形舱包括对称设置的两舱壁，所述两舱壁顶端转动设置在所述机架上；所述两舱壁上对称设置有一导轨，导轨呈对数螺线连接扇形圆弧线形；在所述导轨外侧的所述两舱壁之间设置有与所述导轨的弧线对应的若干外导轮，所述两舱壁顶端前方的机架上设置有一动力设备驱动的主动链轮；所述两舱壁的末端设置有一从动链轮，所述主动链轮与所述从动链轮通过两根链条啮合连接，两所述链条分别设置在所述主动链轮和从动链轮的两轴端，且限位于各所述外导轮与所述导轨之间的间隙内；两所述链条之间设置有一系列压捆单元，各所述压捆单元之间紧密搭接；所述液压机构包括分别铰接在所述两舱壁外侧机架上的液压缸，两所述液压缸另一端的活塞杆分别铰接在相应一侧的所述舱壁上。

所述压捆单元为燕尾形链式压捆单元，每一所述燕尾形链式压捆单元包括一截面呈燕尾形的压捆板，所述压捆板的两端均设置有连接相应一侧所述链条上链片的连接板。

两所述活塞杆与两所述舱壁的铰接处均设置有液压缸安全锁。

所述喂料机构中，所述输送带沿主导轮和各从导轮到成形舱输入端的方向形成的对数螺线形工作表面特征如下：假设x-o-y是以成形舱内预形成的圆捆中心为坐标原点o的坐标系，则对数螺线形工作表面和其延长线在x-o-y面内的交线符合下述曲线方程：

ρ＝ke^θcotλ

其中，ρ为极半径，表示对数螺线形工作表面和其延长线上的任意点距离圆捆在x-o-y面中心的距离；k为表征该对数螺线曲率特性的参数，通过物料压缩实验获得；θ是极半径ρ与坐标轴o-x的夹角。λ为该对数螺线上的任意切线与极半径ρ的夹角；上式中，令m＝cotλ，则曲线上任意点的曲率半径为i＝1，2，3·，构造其直角坐标系下的参数方程可得：

x＝ke^mθcosθ

y＝ke^mθsinθ

根据上述参数方程，并代入一定的θ角，即可得到构成对数螺线形工作表面的主导轮和各从导轮的(x，y)坐标位置。

所述成形舱中，导轨的对数螺线段的轨迹具有以下特征：假设x-o-y是以圆捆中心为坐标原点o的坐标系，导轨的对数螺线形段在x-o-y面的投影符合下述曲线方程：

ρ′＝k′e′^{θ′cotλ′}

其中，ρ′为极半径，表示导轨的对数螺线形段上的任意点距离圆捆在x-o-y面中心的距离；k′为表征该对数螺线曲率特性的参数，通过物料压缩实验获得；θ′为极半径ρ′与坐标轴o-x的夹角。λ′为该对数螺线上任意切线与极半径ρ′的夹角；上式中，令m′＝cotλ′，则该对数螺线上任意点的曲率半径为i＝1，2，3·，构造其直角坐标系下的参数方程可得：