一种纸箱抗压试验机的制作方法

本实用新型属于纸箱抗压试验机技术领域，具体涉及一种纸箱抗压试验机。

背景技术：

随着企业的发展进步，纸箱作为包装材料已受到相当广泛的应用。同时，包装已成为影响企业发展的一大因素，因此对纸箱的性能也越来越注重，相应的纸箱抗压试验机使用也开始越来越普遍。纸箱的抗压性能测试需要满足一定的结构要求，在满足要求的情况下，通过一系列的压力试验测试纸箱产品的质量，通过传感器精确地得出相应试验数据，其结果可作为工厂堆放成品包装高度的重要参考或是设计包装箱的重要依据，因而纸箱抗压试验机是纸箱生产企业常用的检测仪器。

目前工厂的纸箱抗压试验机大多结构复杂，操作繁琐，制造成本高，而且动力传输方式损耗大，造成能源浪费，为此，我们提出一种结构简单，操作方便，能耗低的新型纸箱抗压试验机来解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种纸箱抗压试验机，以解决上述背景技术中提出现有工厂的纸箱抗压试验机大多结构复杂，操作繁琐，制造成本高，而且动力传输方式损耗大，造成能源浪费，为此，我们提出一种结构简单，操作方便的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种纸箱抗压试验机，包括底座，所述底座的上端一侧固定有电控箱，所述电控箱的内部底端固定有减速电机，所述减速电机的输出轴端部键连接有第一链轮，所述第一链轮位于底座的内部，所述第一链轮的一侧通过链条传动连接有第二链轮，所述第二链轮远离第一链轮的一侧通过链条传动连接有第三链轮，所述第二链轮和第三链轮上均键连接有丝杆，所述丝杆的下侧通过轴承转动连接有安装块，所述安装块固定在底座的上端，两个所述丝杆的上端端部通过轴承转动连接有横梁，两个所述丝杆上均螺纹传动连接有传动螺母，所述传动螺母镶嵌在移动块的两侧，所述移动块的中间下侧固定有压力传感器，所述压力传感器的下端紧密接触有上压块，所述上压块与移动块之间设置有压紧机构，所述上压块的下端设置有与其配合的下压块，所述下压块通过螺栓固定在底座上。

优选的，所述压紧机构包括连接板，所述连接板设置有两个且对称固定在移动块的下端两侧，所述连接板的两侧贯穿有连接杆，所述连接杆固定在上压块上。

优选的，所述连接杆的上端端部固定有挡板，所述挡板与上压块之间设置有弹簧，所述弹簧套接在连接杆上。

优选的，所述横梁的两端与安装块之间均固定连接有导向杆，所述导向杆的外侧滑动连接有导套，所述导套镶嵌在移动块的两侧。

优选的，所述导向杆和丝杆的外侧设置有保护罩，所述保护罩的上端与横梁固定连接，下端与底座固定连接。

优选的，所述上压块的上端固定有盖板，所述盖板的中间设置有过孔，所述压力传感器的下端贯穿过孔与上压块紧密接触。

优选的，所述下压块的上面设置有对中刻度线。

优选的，所述第一链轮与第二链轮的中间一侧设置有张紧链轮，所述张紧链轮位于底座的内部，所述张紧链轮与底座转动连接。

优选的，所述第二链轮与第三链轮的中间两侧也设置有张紧链轮。

优选的，所述底座的内部四周的侧壁上设置有肋板。

本实用新型的技术效果和优点：本实用新型提出的一种纸箱抗压试验机，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型通过减速电机带动第一链轮旋转，进而第一链轮通过链条带动第二链轮旋转，进而第二链轮通过链条带动第三链轮旋转，进而第二链轮和第三链轮同时带动底座两侧的丝杆同时、同速、同向旋转，进而丝杆驱动传动螺母沿丝杆上下运动，进而传动螺母带动移动块沿导向杆上下运动，进而移动块带动上压块上下运动，上压块带动压力传感器向下运动，进而上压块与下压块配合对纸箱进行压紧，压力传感器收集压力数据进行分析，结构简单，制造成本低，操作方便，动力传输损耗少；

2、本实用新型通过在上压块上固定有连接杆，连接杆的上端贯穿连接板，连接板固定在移动块上，连接杆的顶端固定有挡板，挡板与连接板之间设置有弹簧，弹簧套接在连接杆上，在弹簧的弹力作用下保持上压块与纸箱上表面完全贴合，使纸箱受力均匀，符合纸箱的实际堆叠的情况，提高测量数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的a处放大图；

图4为本实用新型的b处放大图；

图5为本实用新型的底座内部结构图；

图6为本实用新型的上压块结构图；

图7为本实用新型的控制原理系统框图；

图8为主控电路的电路原理图；

图9为减速电机的驱动电路原理图；

图10为显示模块的电路原理图。

附图标记：1、底座；2、电控箱；3、减速电机；4、第一链轮；5、第二链轮；6、第三链轮；7、丝杆；8、安装块；9、横梁；10、传动螺母；11、移动块；12、压力传感器；13、上压块；14、压紧机构；141、连接板；142、连接杆；143、挡板；144、弹簧；15、下压块；16、导向杆；17、导套；18、保护罩；19、盖板；20、过孔；21、对中刻度线；22、张紧链轮；23、肋板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-6所示的一种纸箱抗压试验机，包括底座1，所述底座1的上端一侧固定有电控箱2，所述电控箱2的内部底端固定有减速电机3，因为设备需要很缓慢的下降速度，因而需要用到减速电机3，所述减速电机3的输出轴端部键连接有第一链轮4，所述第一链轮4位于底座1的内部，所述第一链轮4的一侧通过链条传动连接有第二链轮5，所述第二链轮5远离第一链轮4的一侧通过链条传动连接有第三链轮6，所述第二链轮5和第三链轮6上均键连接有丝杆7，所述丝杆7的下侧通过轴承转动连接有安装块8，所述安装块8固定在底座1的上端，两个所述丝杆7的上端端部通过轴承转动连接有横梁9，两个所述丝杆7上均螺纹传动连接有传动螺母10，所述传动螺母10镶嵌在移动块11的两侧，所述移动块11的中间下侧固定有压力传感器12，所述压力传感器12的下端紧密接触有上压块13，所述上压块13与移动块11之间设置有压紧机构14，所述上压块13的下端设置有与其配合的下压块15，所述下压块15通过螺栓固定在底座1上。上压块13和下压块15均制成空架状，既符合工作要求，又节省材料，并且达到轻便，便于安装的要求。

较佳地，所述压紧机构14包括连接板141，所述连接板141设置有两个且对称固定在移动块11的下端两侧，所述连接板141的两侧贯穿有连接杆142，所述连接杆142固定在上压块13上。

通过采用上述技术方案，通过连接杆142实现连接板141与移动块11的连接，结构简单，成本低。

较佳地，所述连接杆142的上端端部固定有挡板143，所述挡板143与上压块13之间设置有弹簧144，所述弹簧144套接在连接杆142上。

通过采用上述技术方案，在弹簧144的弹力作用下保持上压块13与纸箱上表面完全贴合，使纸箱受力均匀，符合纸箱的实际堆叠的情况，提高测量数据的准确性。

较佳地，所述横梁9的两端与安装块8之间均固定连接有导向杆16，所述导向杆16的外侧滑动连接有导套17，所述导套17镶嵌在移动块11的两侧。

通过采用上述技术方案，实现对移动块11的限位，方便移动块11的上下固定，同时对横梁9实现支撑固定、提高装置的牢固性。

较佳地，所述导向杆16和丝杆7的外侧设置有保护罩18，所述保护罩18的上端与横梁固定连接，下端与底座1固定连接。

通过采用上述技术方案，保护罩18的设置把导向杆16和丝杆7与外界隔离开，避免外界进入，影响正常工作，同时避免工作人员与它们接触，伤害身体，提高安全性。

较佳地，所述上压块13的上端固定有盖板19，所述盖板19的中间设置有过孔20，所述压力传感器12的下端贯穿过孔20与上压块13紧密接触。

通过采用上述技术方案，使压力传感器12直接与上压块13接触而非跟上压块13上的盖板19接触，因为盖板19跟上压块13贴合时，不可避免会有一些空隙，若压力传感器12不直接与上压块13接触，则可能会有较大的测量误差。

较佳地，所述下压块15的上面设置有对中刻度线21。

通过采用上述技术方案，对中刻度线21能够对矩形以及圆形的包装材料进行对中，对中的目的是为了更符合设计堆叠的，只有当箱体或者油桶位于下压块15中心时，上压块13下压时才可以保证压力处于纸箱或者油桶中心位置，毕竟，不论是压力的产生或是仓储过程中的堆叠，其压力方向大多都是在中心垂直向下的。

较佳地，所述第一链轮4与第二链轮5的中间一侧设置有张紧链轮22，所述张紧链轮22位于底座1的内部，所述张紧链轮22与底座1转动连接，

通过采用上述技术方案，由于第一链轮4和第二链轮5的链传动处于水平布置，所以需要张紧链轮22张紧。

较佳地，所述第二链轮5与第三链轮6的中间两侧也设置有张紧链轮22。

通过采用上述技术方案，由于第二链轮5与第三链轮6的链传动也处于水平布置，所以也需要张紧链轮22张紧，此处张紧链轮22设置两个，因为此处跨度较大，两个张紧链轮22工作更稳定可靠。

较佳地，所述底座1的内部四周的侧壁上设置有肋板23。

通过采用上述技术方案，肋板23的设置提高底座1的牢固性和稳定性。

1.已知条件

●工作台的重量

m＝250kg

●工作台移动速度

v＝12mm/s

●希望寿命

lh＝30000小时

●减速电机转速

n＝1500(r/min)

●减速电机减速比

i＝10

●滚珠丝杆摩擦系数

μ＝0.02

2、滚珠丝杆精度等级

由于只需保证上压板平稳地下降，所以滚珠丝杆精度等级要求不高，所需轧制滚珠丝杆即可，精度等级可选c8

3、滚珠丝杆导程

工作台缓慢下降，选择导程小的滚珠丝杆

根据滚珠丝杆公称导程，

选定l＝5mm

4、基本额定动载荷

平均负载fm：

匀速上升

fa1＝mg+μmg＝250x9.8+0.02x250x9.8＝2499n

匀速下降

fa2＝mg-μmg＝250x9.8-0.02x250x9.8＝2401n

平均负载

平均转速：

基本额定动载荷

纸箱抗压试验机工作实际需要时间不长，取净运行寿命时间lh0＝15000小时，取运行系数fw＝1.1

5、滚珠丝杆外径的确定

导程和基本额定动载荷选择滚珠丝杆的外径。

滚珠丝杆选型表

根据上表，选择外径为25mm的滚珠丝杆

6、滚珠丝杆长度

依据设备外形尺寸，根据实际需要，选定丝杆长度为1000mm

综上，丝杆型号为r25-5t1-2fsdc-1000-1500-0.018

7、容许轴向负载校核

容许轴向负载

远大于最大轴向载荷2499n，满足要求

远大于丝杆转速144r/min，满足要求

减速电机的设计

1、已知条件

●工作台总质量

m＝250kg

●工作台的移动速度

v＝12mm/s

●滚珠螺杆的轴径

d＝25mm

●滚珠螺杄的导程

l＝5mm

●减速电机转速

n＝1500r/min

2、减速电机减速比的确定

由于纸箱抗压试验机的主要运动方式为上压板的下压运动，其下压运动需要保证缓慢并且稳定可靠，因此丝杆的转动也必须是缓慢的运动。电机通过链传动带动丝杆转动过程中，链传动的传动比为1.1，此时的链传动只是起到跨度大的动力传递作用，而几乎不起到对电机转速的减速作用，因此，为确保电机的输出轴为低转速，应当选择减速电机。

减速电机输出轴所需转速n1

减速电机减速比

选取减速比i＝10

3、减速电机功率的确定

依据丝杆所需功率p1＝66.624w

得出链传动所需功率

从而得出电机输出轴所需功率

p3＝p2＝69.4w

依据所需功率以及电机的额定功率，

选取电机功率为100w

4、负载总转矩

根据所需功率、减速比，考虑转矩

综上，选取晟邦品牌减速电机，电机型号为cv100-(3-50)s

链传动的设计

1、链轮的选择

取滚子链小齿轮为25，由于链传动目的主要是带动两丝杆转动，对于传动比要求不大，所以取大齿轮为27，以保证滚子链交错啮合，提高滚子链寿命，此时传动比为1.1。

2、滚子链的选择

丝杆功率的计算p1：

丝杆转矩

考虑安全系数＝2，

丝杆角速度

杆所需功率

p1＝·w＝·4.8π＝66.624w

滚子链功率的计算p2：

滚子链传动效率＝0.96

滚子链所需功率

主动轮转速

n＝144x1.1＝158.4r/min

如图7和图8所示，在电控箱2外表面安装有与设置在电控箱2内的主控电路连接的触摸显示屏，该主控电路为具有通信电路的stm32f407vet6单片机以及外围电路，在电机接口方面，包含多达17个定时器，其中2个专门三相电机控制设计的16位高级定时器，4个可以通用于霍尔和增量式编码器的普通定时器接口，每个定时器都带有4个输入捕获，4个输出捕获，pwm输出功能，在通信方面，集了can、uart、spi、i2c、高速usb、以太网等通信接口，在模拟数字采样方面，集成了3个12位、2.4msps的a/d转换器。在内存方面，含有512kb的flash程序存储和192kb的sram程序运行空间，这些条件足以满足减速电机矢量控制功能，不需要添加其他的存储或通信芯片，更重要的是其lqfp100封装的芯片仅有14×14×3mm的大小。

如图9所示，减速电机通过变频器与主控电路连接，使用变频器时，可实现软起动，降低冲击电流。变频器的保护功能极强，可随时检测出各种问题，在运行过程中显示故障类别，并立即切断输出电压。这种“自我保护”功能，不仅保护逆变器，而且保护电机不易损坏。综合考虑和比较后，本系统决定使用台达vfd-007-m-43型号变频器。

如图10所示，显示模块使用一块分辨率为128*64的液晶进行数据显示，该部分直接使用电池所提供的5v电压进行供电(v_bat)，与主控模块芯片采用i²c的通信方式进行数据交互。sda、sck引脚为数据通信引脚，主要负责显示模块与主控芯片间的数据传输。cd引脚为液晶模块指令、数据选择接口，可以通过改变该引脚上的电平高低来使液晶模块识别主控芯片传输的是控制指令还是所需显示的数据。res引脚为引脚复位脚，保持引脚正常工作时，需将该引脚置为低电平才可保证模块正常显示。cs引脚为显示模块片选引脚，只有当该引脚置为低电平时，显示模块才可与主控模块保持正常通信。bl接口主要是由主控芯片对显示模块背光开关的控制，当置为高电平时，显示模块才可正常打开背光。

工作原理：首先把待测试产品放到下压块15上，根据对中刻度线21把产品放到下压块15的中心位置，启动减速电机3，进而减速电机3带动第一链轮4旋转，进而第一链轮4通过链条带动第二链轮5旋转，进而第二链轮5通过链条带动第三链轮6旋转，进而第二链轮5和第三链轮6同时带动底座1两侧的丝杆7同速、同向旋转，进而丝杆7驱动传动螺母10沿丝杆7向下运动，进而传动螺母10带动移动块11沿导向杆16向下运动，进而移动块11带动上压块13向下运动，上压块13带动压力传感器12向下运动，直至上压块13与下压块15上的产品接触；

通过在上压块13上固定有连接杆142，连接杆142的上端贯穿连接板141，连接板141固定在移动块11上，连接杆142的顶端固定有挡板143，挡板143与连接板141之间设置有弹簧144，弹簧144套接在连接杆142上，在弹簧144的弹力作用下保持上压块13与产品的上表面完全贴合，使产品受力均匀；

继续带动上压块13向下运动，进而上压块13与下压块15配合对产品进行压紧，压力传感器12收集压力数据反馈给电控设备，进行一系列的输入输出的控制，由此一来便能测得产品的极限压力，或者是形变程度对应的许用压力值，检测完毕后减速电机3反向转动，进而上压块13沿导向杆16向上运动离开产品，整个检测过程完毕。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。