还剩35页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
目录TOC\o1-3\h\z\u摘要IAbstractII第1章绪论
11.1包装机械的简介
11.
1.1包装机械的概念
11.
1.2包装机械的作用
11.
1.3包装机械的分类
21.2包装机械发展概况以及发展趋势
21.
2.1国内包装机械发展概况
31.
2.2国外包装机械发展概况
31.
2.3包装机械的发展趋势
31.
2.4我国与世界先进水平的差距
41.3包装机械的组成及特点
41.
3.1包装机械的组成
51.
3.2包装机械的特点
51.4本文研究的主要内容及目标5第2章槟榔包装机整体原理设计
72.1原始资料
72.2槟榔包装工艺的确定
72.
2.1工艺分析
72.
2.2总体布局
72.
2.3包装机的工作过程分析9第3章包装机的设计及计算
143.1包装时间节点设定与分配
143.2袋库部分的设计及计算
153.
2.1结构设计
153.
2.2电机的选取
153.
2.3V型带传动的设计及计算
163.
2.4平带传动的设计及计算
173.
2.5滚动轴承的选取及计算
183.
2.6滑动导轨的选取
203.
2.7伸缩气缸的选取
233.3取袋装置的设计及计算
253.
3.1结构设计
253.
3.2气缸及吸盘的选取
253.
3.3旋转驱动器的选取
273.4其它部分的结构设计28第四章安装与维修保养29结论31参考文献32致谢33附录34槟榔包装机设计摘要:本设计从槟榔包装机的组成及结构分析出发,在分析给袋式槟榔包装机的包装工艺和使用要求的基础上,通过对关键部件的理论分析,提出一种实用、简单、可靠的传动系统,对给袋装置(袋库)、取送袋装置等关键部件的设计原理、结构特点等做了较为详细的研究和设计;本文分析各机构的运动学规律,提出可行的优化结构满足包装工艺;对关键部件提出完整的设计方法,旨在满足市场需求,推动企业创新步伐本文借助了CAXA等软件分析运动规律和结构设计,这种利用计算机作辅助设计和分析的方法,可以应用于其它类型包装设备的设计和分析中关键词:槟榔;给袋式;包装机;包装工艺BetelnutpackagingmachinedesignAbstract:Thedesignofthepackagingmachinefromthebetelnutcompositionandstructuralanalysisstartingintheanalysisofbetelnutbagpackagingmachineforpackagingprocessandrequirementsbasedonthekeycomponentsofthetheorythroughtheanalysisapracticalsimplereliabletransmissiononthedevicetothebagsbagslibrariestotakedeliveryofkeycomponentssuchasbagsofdevicedesignprinciplesstructuralfeaturesandsodoamoredetailedstudyanddesign;Thispaperanalyzesthevariouslawsofkinematicsandputforwardfeasibletooptimizethestructuretomeetthepackagingprocess;ofthekeycomponentsofacompletedesignmethodproposedtomeetthemarketdemandpromotebusinessinnovation.ThisanalysiswiththesoftwaresuchasmovementofCAXAandstructuraldesignsuchastheuseofcomputer-aideddesignandanalysismethodscanbeappliedtoothertypesofpackagingequipmentdesignandanalysis.Keywords:betelnut;tothebag;packagingmachine;packagingtechnology第1章绪论
1.1包装机械的简介
1.
1.1包装机械的概念包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器包装过程包括成型、充填、封口、裹包等主要包装工序以及清洗、干燥、杀菌、贴标、捆扎、集装、拆卸等前后包装工序,转送、选别等其它辅助包装工序国家标准GB/T
4122.2-1996《包装术语·机械》中更是对包装机械做了如下定义“完成全部或部分包装过程的机器,包装过程包括成型、充填、裹包等主要包装工序,以及与其相关的前后工序,以及清洗、干燥、杀菌、贴标、捆扎、集装和拆卸等前后包装工序,转送、选别等其他辅助工序”
1.
1.2包装机械的作用现代工业生产中,主要包括三大基本环节,即原料处理、中间加工和包装包装是工业生产中相当重要的环节,实现包装的主要手段是使用包装机械包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证包装机械和其他自动机械一样,主要具有以下几个作用l能大幅度地提高生产效率,加快产品的不断更新包装机械的生产能力一般比手工包装提高十几倍,甚至几十倍2降低劳动强度,改善劳动条件机械包装能将工人从紧张繁重的重复劳动中解放出来,而且可以避免和减少恶劣条件对工人的身体造成影响,大大改善劳动条件3能节约材料,降低成本,保护环境有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸散、起泡、飞溅现象,采用机械包装能防止产品的散失,既保护了环境,又节约了原材料,降低了成本4有利于被包装产品的卫生,提高产品质量,增强市场销售的竞争力采用机械包装避免了人与产品直接接触,有利于提高卫生条件另外,由于机械包装产品的外形美观、整齐、统
一、封口严密,从而提高了包装质量与销售竞争能力,可获得较高的经济效益5延长产品的保质期,方便产品的流通采用真空、充气、无菌等包装机械,可使食品、饮料等延长保质期,并使产品流通销售范围更加扩大6可减少包装场地面积,节约基建投资采用机械包装,产品和包装材料的供给比较集中,各包装工序安排紧凑,因而减少了包装的占地面积,节约基建投资
1.
1.3包装机械的分类
1.按包装机械的功能分类我国标准以包装机械产品主要功能的不同作为划分的原则,将包装机械分为12大类,如表1-1所示同一类别中的包装机械产品按其功能原则进一步划分名称类别代号主要技术参数内容充填机C被装入产品的容量/质量/生产能力灌装机G灌装阀头数/生产能力封口机F封口尺寸/生产能力裹包机B包装尺寸/生产能力多功能包装机D(可用多个字母组合表示)主要功能的生产能力贴标签机T尺寸/生产能力干燥机Z生产能力杀菌机S生产能力捆扎机K包装尺寸清洗机Q生产能力集装机J规格/生产能力/按产品标准确定辅助包装机A(或按机器名称的第一个汉字确定)规格/生产能力/按产品标准确定表1-1包装机械分类名称、类别代号和主要技术参数
2.按包装机械的自动化程度分类1全自动包装机指自动完成主要包装工序和其他辅助包装工序的机器2半自动包装机指由人工供给包装材料(容器)和内容物,但能自动完成其他包装工序的机器
3.按包装产品的类型分类1专用包装机指专门用于包装某种产品的机器2多用包装机指通过更换或者调整有关机构,用于包装两种或两种以上产品的机器3通用包装机指在指定范围内适用于包装两种或两种以上不同类型产品的机器另外,包装机械还可按功能分为单功能包装机和多功能包装机(指在一台整机上可以完成两个或两个以上包装工序的机器)
1.2包装机械发展概况以及发展趋势
1.
2.1国内包装机械发展概况我国包装机械行业起步晚,发展较快,成就很大目前在茶品质量、品种、技术水平和性能上有了很大进步产品的技术水平与国外先进水平的差距在逐渐缩小平均年增长速度大于30%,品种规格不断增加,有大量填补国内空白的包装机械问世但从严格意义上讲,我国食品和包装机械主要还是仿制、测绘,稍加国产化改进,谈不上开发研究,大部分还是用陈旧的通用设备加工,新产品开发不但数量少,而且开发周期长
1.
2.2国外包装机械发展概况国外包装机械的发展有近百年的历史,大体经历了以下几个阶段:简单机械化、初级自动化、自动包装生产线、电脑控制的高度自动化生产线20世纪40年代中期,在食品、火柴、卷烟等行业最先使用包装机械进行产品包装,如英国的巧克力包装,美国的饼干包装被称为现代包装的先驱;20世纪5O年代,在包装机上广泛采用了光电管、电气开关,实现了包装机械的初级自动化;20世纪60年代,在包装机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统,并采用机械、电气、液压、气动等综合技术,出现了专用的自动包装生产线;20世纪70年代,采用电子计算机对包装机进行控制,进一步提高了单机和自动线的自动化水平;20世纪80年代以来,包装机械行业大量地应用高新技术,如微电子技术、微光技术、超声波技术以及先电纤维等,使包装机及生产线高度自动化,使用效果更加理想可靠,包装质量大大提高经过50多年的发展,国外包装机械工业已经形成了独立完整的体系,成为机械制造的一个重要分支据世界包装机械联合会统计:2010年包装机械产值居前四位的日、德、美、意四国的产值分别是
37.6亿美元与1980年相比增加
1.5倍、
56.6亿马克与1986年相比增加1倍、
28.8亿美元与过去5年相比增加40%和
20.7亿美元从上述数据可以看出发达国家的包装机械产使在稳步大幅度上升,并形成强烈竞争的态势
1.
2.3包装机械的发展趋势在包装机械的生产制造上,专业化生产已成为趋势国际包装机械厂商都十分重视包装机械与整个包装系统的通用能力,一些通用标准件不再由包装机械公司生产,某些特殊的零部件则由高度专用化的生产厂家生产,而真正的包装机械公司在某种意义上是组装厂技术性能上,将其他领域的先进技术应用在包装机械上,如机电一体化技术、远距离遥控技术、自动柔性补偿技术等,使产品技术性能大幅度提高包装生产线向柔性自动化和“无人化”过渡在某些包装生产线中更多地引入微机、智能机器人等先进技术,用于包装生产线中物料供送控制、产品质量检测、故障诊断和管理等方面,使包装生产线向柔性自动化和“无人化”自动包装车间、工厂过渡从而使包装机和包装生产线的生产效率更高、成本更低、包装产品质量更稳定同时包装机械设计使用仿真设计技术变得越来越普遍把各种机器单元以数据库形式存入计算机,把图纸数字化后输入计算机,由计算机自动合成三维模型;再把实际生产的指标和数据、可能发生的故障等输入计算机计算机三维模型即可依照实际工作情况进行操作,演示出生产能力、废品率、生产环节匹配、生产线瓶颈在何处等,还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意采用计算机仿真技术后,大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期
1.
2.4我国与世界先进水平的差距与发达国家相比,中国包装机械存在以下几点差距1从产品结构看,中国包装机械品种少,配套数量少,缺少高精度产品和大型包装生产线,不能满足国内市场需求2从产品质量看,我国包装机械存在性能低、稳定性和可靠性差、控制技术差、外观造型不美观、表面处理粗糙、许多基础元器件质量差等缺点,整体产品的质量受到影响,使低档产品居多,无法满足包装高档产品及出口商品的需求3从企业状况看,中国包装机械行业缺少龙头企业大多数企业生产规模小,专业化程度低,产品档次低并且制造同类产品的企业多,普遍存在技术力量薄弱、技术装备水平偏低的状况4从产品开发看,我国还基本停留在测试仿制阶段,自行开发能力弱,缺少科研生产基地,科研经费少5从技术更新速度看,中国包装机械技术更新的速度太慢现在我国包装机械产品中仅有5%左右能够达到发达国家20世纪90年代初期的水平;还有20%的产品仅能和国外20世纪80年代的产品相比;其余60%左右仅能达到国外20世纪70年代的水平总之,中国包装机械技术水平比先进国家的技术水平整体落后20年,在产品的开发、性能、质量、可靠性和服务等方面的竞争中处于劣势
1.3包装机械的组成及特点
1.
3.1包装机械的组成包装机械结构有复杂有简单,自动化程度有高有底,但可以归纳为六大组成部分
(1)动力架与机架动力架提供动力,机架用于安装、固定、支撑包装机械
(2)包装材料、容器的整理与供送系统完成对包装材料容器的供送与整理等工序
(3)被包装产品的计量与供送系统对被包装产品进行整理、排列、计量,并输送到预定工位
(4)包装执行机构直接完成包装操作
(5)传动系统用各种形式的结构将动力与运动传给执行机构和控制系统
(6)控制系统控制机械的动力输出、传动机构的运动、包装执行机构的动作及相互配合
1.
3.2包装机械的特点包装机械应用于食品、医药、化工及军事等多种行业,具有以下特点
(1)种类繁多,包装对象、工艺多样化;
(2)更新换代快,产品不断向高速化发展;
(3)电动机功率小,一般为
0.2-20KW;
(4)多功能性,便于提高生产效率,方便制造和维修,减少设备投资
1.4本文研究的主要内容及目标通过查阅相关文献资料,以及实地观察,对全自动给袋式包装机进行整体原理设计,并对包装机的给袋装置(袋库)、取送袋装置详细设计主要设计部分有机架、总体布局(包括布置执行机构、传动机构)、传动系统、主要技术参数的确定(包括结构参数、运动参数、动力参数、工艺参数等),部分运动机构的带轮设计以及取袋装置的设计本课题的主要目的在于,设计一种全自动槟榔包装机,为企业节约了大量的人工成本,提高了生产效率,增强了企业市场销售的竞争力良好的包装延长了槟榔的保质期,方便了槟榔在市场的流通,更是使小作坊式的槟榔食品加工业能够一跃成为真正的食品产业本次设计主要工作包括对各个部分进行设计、分析,并绘制出总体布置图、部装图及零件图对需要进行校核的地方进行计算以确定是否满足设计要求本次设计采用CAXA、AutoCAD等软件进行参数化设计通过毕业设计,实践和掌握机械设计的基本方法和步骤,培养了自己在工程设计过程中的分析问题、解决问题和创新的能力,提高了在计算、制图、运用设计资料、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械CAD技术,并对四年来的大学学习成果进行一次检测由于知识、经验、时间有限,本次设计难免存在考虑不全之处,敬请谅解第2章槟榔包装机整体原理设计
2.1原始资料以下是设计的原始资料
(1)本机加工对象是槟榔,由于生产批量很大,要求设计给袋式槟榔包装机
(2)槟榔包装采用尺寸为108×183mm的塑料食品级包装袋
(3)根据任务要求,生产效率为s/包,每天生产2班,每班8小时,可知日产量为9600包左右,每周6个工作日
(4)要求槟榔包装无包装袋撕裂、封口不牢、封口不齐、重量不达要求等问题
(5)机械结构简单,工作可靠、稳定,操作方便、安全,维修容易,与槟榔接触工件不易生锈、清洁方便,包装过程开放易观察,造价较低
2.2槟榔包装工艺的确定
2.
2.1工艺分析给袋式自动包装机是针对已提供包装袋的物品进行外包装的一种手段在工艺分析中,首先对内装物物件的特性、包装材料和包装过程作详细的分析和研究,并对单功能机的分析,进行扩展其功能,如扩展它的包装尺寸范围、扩展它的包装物件、扩展它的包装材料、扩展它的包装生产力等这些扩展涉及到的主要部件的分析比较,以便得出可靠的机构本包装机为槟榔包装机槟榔为椭圆形壳状食品,轮廓清楚,但个体间体型大小差别大,质地坚硬,排列时易堆积一起而不便装入袋中,尤其是槟榔包装袋的开口不是很宽,需要将槟榔分散,然后装入包装袋包装工艺确定以后,要考虑如何实现这种包装动作因此,要求选择合适的传动、操作和执行机构
2.
2.2总体布局包装机的传动与控制机构,可以采用机械式,液压式,或气动式应根据产品的特点、生产能力、使用者的情况等具体条件以及机器动作的复杂程度而定此给袋式自动包装机要求包装速度在10袋每分钟要实现这样高的包装速度,而且要保证动作的相互协调和工作可靠稳定,考虑到液体和气体有可压缩性,此包装动作没有高速换向运动,都是小范围的反复循环动作,所以可以选用活塞往复动作的气缸进行操作目前国内外在给袋式自动包装机中大多采用机械传动方式,因为连杆、齿轮机构一经调整后就能严格保证动作的可靠性,并且能实现比较复杂的动作,并配合当今的电子技术和微机控制技术,更进一步提高生产率根据以上分析,此设计的给袋式自动包装机的操纵系统采用机械式控制系统,涉及有:带传动,气压传动,齿轮传动等机构如下图所示图
2.11袋库2开拉链器3开拉链气压缸4料斗5一级输送带6二级输送带7三级输送带8开袋气压缸9输出皮带10旋转气压缸布局形式的选定,最主要根据包装工艺的特点即决定于包装的工艺性布局式要便于包装,使机构简化,工人操作和维修方便根据包装工艺,给袋式包装机布局形式宜采用平式布局,这样便于进料、送袋、包装、封切等在设计中总体布局要求:1传动系统力求简洁,在能满足多功能基础上保证结构简单;2机械操作,调整简单,易上手,装拆方便,联锁防护可靠;3操纵手柄位置方便操作,也考虑到润滑系统等;4排料位置考虑方便安全;5外形美观大方,移动安装方便
2.
2.3包装机的工作过程分析事先将一定数量的槟榔投入料斗,通过皮带轮槽机构将槟榔运送到第二级皮带上为防止槟榔堆积,用一个柔性滚筒将堆积起来的槟榔挡住,使得只有槽内有槟榔当槟榔堆积到一定程度而无法挡住时,柔性滚筒可以将其放过而不会对滚筒造成破坏如下图所示图
2.21料斗2,滚轮,旋转方向如图所示3,沟槽运送皮带槟榔从料斗落下后,掉落到第二级皮带轮上,由第二级皮带轮送到第三级皮带轮上,第三级皮带轮运送速度较快,可将槟榔在落到皮带轮时迅速向前运送从而拉开与后一颗的距离,便于位于带轮一侧的光感应器进行计数图
2.31滑板2二级带轮3三级带轮从三级皮带轮处飞出后,考虑到包装过程是连续的,而接住槟榔过程需要一定的时间,故采用两个无底塑料容器来轮流接住槟榔,采用塑料杯容器主要是为了节约材料,二是不会起锈而影响工作与产品质量当一个容器在接住槟榔达到固定数目时,气压控制缸将会移动,使得接满槟榔的塑料杯离开底部挡板,槟榔落下进行下一步的包装,而另一个塑料杯则替换前一个的位置来继续接槟榔第一个塑料杯中落下的槟榔则已经通过序号5所示的弧形滑板滑入漏斗中开始入袋这样可以节约时间增加效率图
2.4图
2.51高速带轮2塑料杯3气压缸4挡板5弧形滑板槟榔顺着弧形滑板落下后通过漏斗滑入漏斗下方已开口的包装袋,然后经夹紧后送入封口机构处封口包装的取袋动作由成对的真空吸盘完成,其中每个气压缸有上下两个真空吸盘,这样开袋时可使包装袋受力均匀,开袋效果比较好通过5旋转气压缸的旋转带动4取袋气压缸,取袋气压缸从A工位取袋后旋转到B开拉链工位,用开拉链器将拉链打开,然后旋转气压缸继续逆时针旋转,取袋气压缸旋转到C工位,与3开袋气压缸一起拉开包装袋等待槟榔落入其工作程序如图
2.6所示图
2.61袋库2开拉链气压缸3开袋气压缸4取袋气压缸5旋转气压缸图
2.71开拉链器2上真空吸盘3下真空吸盘当槟榔入袋后,真空吸盘放气,包装袋通过滑板自由滑入封口机构处进行压紧和封口压紧的过程如下图所示,气压缸拉开包装袋灌入槟榔时,压紧-热封口机构处于张开状态,其张开尺寸略大于一包槟榔的厚度,当槟榔灌入完毕,真空吸盘松开时,气压缸支柱6带动气压缸逆时针旋转去吸取下一个包装袋,由机械原理知识可知5连杆则会向前运动推动移动热封口板沿导轨向前滑动,将压紧-热封口机构合拢进行封口这样设计可以使得包装动作连续,节奏紧凑,减少机械部件降低成本,且包装准确度提高图
2.81气压缸2导轨3移动热封口板4固定热封口板5连杆6气压缸支柱图
2.81加热板2防粘橡胶3夹紧板4已入袋槟榔压紧-热封口机构的结构如上图所示,其中3为夹紧板,目的是为了将包装袋的拉链夹紧缝合,采用橡胶材料,具有弹性封口完成后,槟榔便会由皮带传送到包装机外部进行清点装箱以上便是槟榔包装机对槟榔进行包装的一个完整的工艺流程拟定第3章包装机的设计及计算
3.1包装时间节点设定与分配根据包装工艺流程,可知槟榔的包装步骤可以分为取袋、开袋、计数、排气以及封袋,其中开袋包括了开拉链与开包装袋两个部分为了达到既定的生产效率,在取袋、开拉链的同时,计数装置要对槟榔进行计数,并入容器,待包装袋就位,即可进行入袋包装若要达到最佳时间分配,则应满足如下关系为了保证入袋时包装袋已完成开袋动作且在既定位置等候,故给出
0.5秒的时差,以免减少不必要的浪费,即由于采取了两个容器轮流接槟榔的模式,若要达到最佳时间分配,则应满足而且在总时间上应满足可知槟榔进入容器的时间为3秒,这样可以到达连续包装的目的,即当一个容器正在接槟榔时,另一个容器内的槟榔已在进行包装,该过程可以循环下去入袋时间经测试大概在
1.5秒左右,热封口时间比较短暂,假设为1秒,此时输出包装机的时间可以自由控制,若槟榔不能及时输出机器外部,只需不停留在热封口机构原处阻碍下一包封口即可,在输送带上的停留并不影响包装,最终会运送出机器外进行清点利用伸缩气压缸取袋的时间较短,设为
0.5秒然后由旋转气缸送至开拉链机构处,开完拉链后并送至灌袋处,经测试时间为
1.5秒最后进行开袋,用时
0.5秒于是得时间节点如下实际生产中,考虑到包装时槟榔数量排在第一位,为保证足量,实际入容器的时间将会适当延长,同理入袋的时间也可适当延长在这里我们假定需要4秒,入袋时间延长为2秒,即当然,取袋的时间会相对延长,封口的时间会相对的减少,具体情况要看取袋气压缸的工作行程以及封口设备的参数,但是我们预留的时间已经能保证工作的连续性
3.2袋库部分的设计及计算
3.
2.1结构设计为了工作的连续性,提高生产效率,本机器在设计时采用了双排袋库每个袋库通过焊接钢条进行连接,由伸缩气缸限定其运动位置,从而方便的为取袋机构提供包装袋,当包装袋不足时也可以及时添加其设计要求包括性能、结构和使用三方面
(1)具有足够的静刚度,保证各零部件相对位置的准确性;
(2)有较好的抗振性,保证包装机在振源的影响下正常工作;
(3)噪声不能太大,结构有助于控制噪音;
(4)结构简单、合理、工艺性好,减少内应力引起的变形;
(5)使用、维修方便
3.
2.2电机的选取普通异步电机的速度至少都在700r/min以上,因为袋库输送带的速度如此之慢,使用减速器也难以达到这样的要求,故采用步进电机根据槟榔包装袋的实际厚度测量,具体设计时保证了每个袋库可以放进320个左右的包装袋,以满足生产需要根据实际测量,每个袋库包装袋的总重量,加上送袋机构、固定螺钉的重量,总共约为4kg,为可靠性工作,取为5kg为了保证电机可带动通过V型带连接的皮带轮,可调节其张紧力为10N,故计算出转矩为式中F为皮带轮所受切向力,D为带轮直径上式中的D为与V型带连接的皮带轮,取为20mm,下面会有具体的设计过程由此选定电机的型号为SM60888A,它的参数如下表额定电流保持转矩电机重量最大转矩电机长度
1.4A
3.1N.m
1.4Kg
2.3kN.m88mm
3.
2.3V型带传动的设计及计算V型带又叫三角带,它有帘布芯结构和绳芯结构两种,分别由包布、顶胶、抗拉体和底胶四部分组成帘布芯结构的三角带制造方便,抗拉强度高,价格低廉,应用广泛绳芯结构的三角带韧性好,适用于转速较高的场合它有如下优点
(1)结构简单,制造、安装精度要求不高,使用维护方便,适用于两轴中心距较大的场合;
(2)传动平稳,噪音低,有缓冲吸振作用;
(3)过载时,传动带会在带轮上打滑,可以防止薄弱零件的损坏,起安全保护作用同时,它有如下缺点不能保证准确的传动比,外廓尺寸较大,传动效率低等由于V型带是连接步进电机与传送带轮的,连接了提供袋库供袋动力源的步进电机,载荷并不大,而且受到安装空间的限制,可以直接选取O型V带参考《机械零件设计手册》,选取最小计算直径为20mm的V型带带轮下面进行其它参数的确定初算中心距根据结构要求取为a0=135mm胶带的长度计算由带长公式L0=2a0+(d1+d2)+[d2-d12/4a0],d1为小轮直径,d2为大轮直径可以得到L0=2×135+(20+43)+[43-202/4×135]=
369.8mm,查表取最相近的尺寸,L0为375mm,下面验算带轮包角小带轮的包角由公式可知,满足要求由于实际工作时受力较小,故采用单根V带即可满足要求
3.
2.4平带传动的设计及计算平型带传动工作时,带安装在平滑的轮面上,借带与轮面间的摩擦进行传动传动型式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等,分别适应主动轴与从动轴不同相对位置和不同旋转方向的需要平型带传动结构简单,但是容易打滑,不适宜用于传动比较大的场合图
3.1平型带的传动形式平型带有胶带、编织带、强力锦纶带和高速环形带等胶带是平型带中用得最多的一种它强度较高,传递功率范围广编织带挠性好,但易松弛强力锦纶带强度高,且不易松弛平型带的截面尺寸都有标准规格,可选取任意长度,用胶合、缝合或金属接头联接成环形高速环形带薄而软、挠性好、耐磨性好,且能制成无端环形,传动平稳,专用于高速传动此处皮带起到了传送包装袋的作用,其主要功能是为生产提供足量的包装袋因为包装袋较轻,传送带上放有的挡板质量也较轻,又布置了两个支撑轮以支撑带不致于凹陷,所以选平型传送胶带可以满足要求为了保证包装袋水平向前运动,所以此处平型传送胶带选取直径相同的两个带轮,取为56mm,中心距根据结构定为424mm,实际距离可以通过左端的调整螺钉进行小段距离的调整,以保证传动可靠为了保证轴向定位件的安装,皮带与机架两边留有足够的空隙,查《机械零件设计手册》,据GB524-74取平型带的宽度为100mm,胶布层数为4,选用胶合接头的方式由于两个带轮的尺寸相同,故带轮的包角均满足要求,不必再做计算
3.
2.5滚动轴承的选取及计算滚动轴承类型多种多样,选用时可考虑以下方面因素,从而进行选择
(1)载荷的大小、方向和性质球轴承适于承受轻载荷,滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷当滚动轴承受纯轴向载荷时,一般选用推力轴承;当滚动轴承受纯径向载荷时,一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承;当滚动轴承受纯径向载荷的同时,还有不大的轴向载荷时,可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承;当轴向载荷较大时,可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承,或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起,这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适合
(2)允许转速因轴承的类型不同有很大的差异一般情况下,摩擦小、发热量少的轴承,适于高转速设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工作
(3)刚性轴承承受负荷时,轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形,变形量与载荷成比例,其比值决定轴承刚性的大小一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性;此外,在轴承支承设计中,考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度
(4)调心性能和安装误差轴承装入工作位置后,往往由于制造误差造成安装和定位不良此时常因轴产生捞度和热膨胀等原因,使轴承承受过大的载荷,引起早期的损坏自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷,因而是适合此类用途的轴承
(5)安装和拆卸圆锥滚子轴承、滚针轴承和和圆锥滚子轴承等,属于内外圈可分离的轴承类型(即所谓分离型轴承),安装拆卸方便
(6)市场性即使是列入产品目录的轴承,市场上不一定有销售;反之,未列入产品目录的轴承有的却大量生产因而,应清楚使用的轴承是否易购得图
3.2滚动轴承此处轴承起到固定带轮的作用,以确保在轴固定不动的前提下保证带轮正常转动由于工作载荷稳定,无较大轴向跳动,故采用深沟球轴承即可满足要求缓慢摆动或低速运转的轴承,其允许负荷取决于滚动接触面的塑性变形,而不取决于材料的疲劳强度此时,应按静负荷选择轴承的尺寸(型号)另外,当轴承转速不高,而且以转数衡量轴承的寿命很短时,也应考虑轴承的静负荷能力根据具体结构,初选内径为12mm的轻窄系列深沟球轴承轴承的静负荷计算公式为C0≥S0P0式中C0额定静负荷,S0为安全系数,P0为当量静负荷查《机械零件设计手册》可知,此处轴承对旋转精度和运转平稳性要求较低,而且基本上消除了冲击和振动,选S0为
0.6查表知此初选轴承的额定动负荷为C=480N额定静负荷为C0=270N下面计算当量动负荷与当量静负荷当量动负荷P的计算由于轴承通过弹性垫圈与轴以及带轮进行轴向定位,无冲击载荷且运动较为平稳,取轴向力为FA=
0.025×C0=
0.025×270=
6.75N那么可以得到,此处e取为
0.22,Y取为
2.0,显然有当量静载荷P0的计算由于,所以有下式代入静负荷计算公式可得,满足要求由于是步进电机驱动,轴承的转速很低,故可以达到要求的寿命现代机器、仪器等设备正向高速、重载、精密、轻巧等方面发展,这对滚动轴承提出许多新的要求,如在减小尺寸的同时要求轴承保持甚至提高额定负荷,采用新技术改进工艺,提高制造精度,降低成本通用滚动轴承已很难满足各式各样的要求,对生产量大的机器设备应设计制造专用轴承,在加强标准化的同时,增加品种,扩大专用轴承的比例现代工业的发展还需要在特殊工况下工作的特种轴承,如在高速、高温、低温、强磁场或在酸、碱等介质中工作的轴承
3.
2.6滑动导轨的选取导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨,用于直线往复运动场合,拥有比直线轴承更高的额定负载,同时可以承担一定的扭矩,可在高负载的情况下实现高精度的直线运动按导轨承导面的截面形状,滑动导轨可分为圆柱面导轨和棱柱面导轨其中凸形导轨不易积存切屑、脏物,但也不易保存润滑油,故宜作低速导轨,例如车床的床身导轨凹形导轨则相反,可作高速导轨,如磨床的床身导轨,但需有良好的保护装置,以防切屑、脏物掉入
(1)圆柱面导轨的优点是导轨面的加工和检验比较简单,易于达到较高的精度;缺点是对温度变化比较敏感,间隙不能调整图
3.3圆柱面导轨1,转动螺母2,螺钉3,支臂4,垫块5,立柱在上图所示的结构中,支臂3和立柱5构成圆柱面导轨立柱5的圆柱面上加工有螺纹槽,转动螺母1即可带动支臂3上下移动,螺钉2用于锁紧,垫块4用于防止螺钉2压伤圆柱表面在多数情况下,圆柱面导轨的运动件不允许转动,为此,可采用各种防转结构最简单的防转结构是在运动件和承导件的接触表面上作出平面、凸起或凹槽图
3.4有防转结构的圆柱面导轨上图a、b、c是这种防转结构的几个例子利用辅助导向面图d可以更好地限制运动件的转动,适当增大辅助导向面与基本导向面之间的距离,可减小由导轨间的间隙所引起的转角误差当辅助导向面也为圆柱面时,即构成双圆柱面导轨(图e),它既能保证较高的导向精度,又能保证较大的承载能力为了提高圆柱面导轨的精度,必须正确选择圆柱面导轨的配合当导向精度要求较高时,常选用H7/f7或H7/S6配合当导向精度要求不高时,可选用H8/f7或H8/s7配合若仪器在温度变化不大的环境下工作,可按H7/h6或H7/s6配合加工,然后再进行研磨直到能够平滑移动时为止导轨的表面粗糙度可根据相应的精度等级决定通常,被包容零件外表面的粗糙度小于包容件的内表面的粗糙度
(2)棱柱面导轨常用的棱柱面导轨有三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨以及它们的组合式导轨图
3.5三角形导轨如a图所示为双三角形导轨,两条导轨同时起着支承和导向作用,故导轨的导向精度高,承载能力大,两条导轨磨损均匀,磨损后能自动补偿间隙,精度保持性好但这种导轨的制造、检验和维修都比较困难,因为它要求四个导轨面都均匀接触,刮研劳动量较大此外,这种导轨对温度变化比较敏感图b所示为三角形一平面导轨,这种导轨保持了双三角形导轨导向精度高、承载能力大的优点,避免了由于热变形所引起的配合状况的变化,且工艺性比双三角形导轨大为改善,因而应用很广缺点是两条导轨磨损不均匀,磨损后不能自动调整间隙下图所示为矩形导轨,它可以做得较宽,因而承载能力和刚度较大优点是结构简单制造、检验、修理较易缺点是磨损后不能自动补偿间隙,导向精度不如三角形导轨图
3.6矩形导轨图
3.7燕尾导轨燕尾导轨的主要优点是结构紧凑、调整间隙方便缺点是几何形状比较复杂,难于达到很高的配合精度,并且导轨中的摩擦力较大,运动灵活性较差,因此,通常用在结构尺寸较小及导向精度与运动灵便性要求不高的场合用于导轨的材料,应具有耐磨性好,摩擦系数小,并具有良好的加工和热处理性质常用的材料有
(1)铸铁如HT
200、HT300等,均有较好的耐磨性采用高磷铸铁含磷量质量分数高于
0.3%、磷铜钛铸铁和钒钛铸铁作导轨,耐磨性比普通铸铁分别提高1~4倍铸铁导轨的硬度一般为180~200HBS为提高其表面硬度,采用表面淬火工艺,表面硬度可达55HBC,导轨的耐磨性可提高1~3倍
(2)钢常用的有碳素钢
40、
50、T8A、T10A和合金钢20Cr、40Cr淬硬后钢导轨的耐磨性比一般铸铁导轨高5~10倍要求高的可用20Cr制成,渗碳后淬硬至56~62HBC;要求低的用40Cr制成,高频淬火硬度至52~58HRC钢制导轨一般做成条状,用螺钉及销钉固定在铸铁机座上,螺钉的尺寸和数量必须保证良好的接触刚度,以免引起变形
(3)有色金属常用的有黄铜、锡青铜、超硬铝LC
4、铸铝ZL6等
(4)塑料聚四氟乙烯具有优良的减摩、耐磨和抗振性能,工作温度适应范围广(-200~+280°C),静、动摩擦系数都很小,是一种良好的减摩材料以聚四氟乙烯为基体的塑料导轨性能良好,它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材导轨板的厚度为
1.5~3mm,在多孔青铜颗粒上面的聚四氟乙烯表层厚为
0.025mm这种塑料导轨板既有聚四氟乙烯的摩擦特性,又具有青铜和钢铁的刚性与导热性,装配时可用环氧树脂粘接在动导轨上这种导轨用在数控机床、集成电路制板设备上,可保证较高的重复定位精度和满足微量进给时无爬行的要求双排袋库的质量较轻,而且工作时无冲击载荷,较为平稳,所以选取圆柱型滑轨即可满足要求当一个袋库的包装袋用完后,可以通过气缸由滑轨拖出进行包装袋供给结合安装的空间尺寸以及整体机器的结构,选取SH20-A的轴心式滑轨,满足要求
3.
2.7伸缩气缸的选取袋库与气缸相连是为了实现袋库的自动移动,方便工人的放袋操作当一个袋库的包装袋用完时,由气动控制回路控制气缸的伸缩,此袋库移出包装机进行放袋操作气缸通过配套的接头与袋库角钢处的螺栓连接,并通过安装底座与机架相连,实现有效的固定考虑到工作时载荷平稳,双排袋库的重量也较轻,故选用内径20mm的铝合金迷你气缸即可亚德客迷你气缸及配套的安装附件,如下图图
3.8铝合金迷你气缸图
3.9Y型接头图
3.10I型接头图
3.11MAL系列迷你气缸SDB型安装附件
3.3取袋装置的设计及计算
3.
3.1结构设计根据包装袋的尺寸以及开口的要求,此处需采用上、下相隔约2/3袋高的两个吸盘进行取袋工作气缸通过上压板、下垫块与旋转驱动器相固定,从而满足了气缸可以转至开袋以及灌袋工位进行下一步工作的要求整个取袋装置通过支架固定于机架上如下图所示图
3.12结构布置图
3.
3.2气缸及吸盘的选取根据取袋装置与袋库的位置关系,需保证气缸最大行程以内可以取到包装袋,又因为距离布置距离较近,由此选取内径16mm,行程60mm的双轴气缸即可满足要求图
3.13双轴气缸考虑到气缸前板的长度较短,无法满足吸盘之间的距离要求,故在此前板上再加一块安装板,用以安装真空吸盘真空吸盘再通过辅助元件——接头,与真空发生器相连,达到真空的工作目的图
3.14内螺纹直通接头图
3.15连接原理图
3.16连接实物真空发生器利用压缩空气经喷嘴处喷射,因射流的卷吸作用在吸气口(真空口)处产生真空的原理制成的真空吸盘使吸盘内表面与被吸物外表面之间空间形成真空,在大气压力作用下将被吸物提起由真空发生器组成的真空吸盘吸盘在阀接通后,气流一部分经过真空发生器流向真空吸盘形成真空,另一部分通过快速排气阀进入储气罐里当真空吸盘需要破坏其真空时,二位二通换向阀换向,气源断开,此时储气罐的气流通过快速排气阀的另一端刺破真空吸盘的真空图
3.17真空发生器
3.
3.3旋转驱动器的选取槟榔包装机气动控制转台设计为回转型,选择型号为MSQ10A-A93S便于包装的连续,滚动轴承设计,负载较大,摆动顺滑,准确中空轴可用于引入电线或气管标准带角度调整装置,调节角度范围大,并在0~90内设置磁环,可安装磁性开关主要参数缸径10mm,动作型式复动,使用压力范围
0.1~
0.6Mpa,使用温度0~60,接管口径M5,材质是不锈钢如图
3.14所示图
3.18旋转驱动器
3.4其它部分的结构设计其它部分,主要为标准件,如轴承、螺栓等,可参照零件手册进行设计,详细情况请查看装配图里明细栏备注上的说明对于其它的非标准件,如皮带轮和限位钢条,以及箱体厚度和宽度等,以装配图上尺寸为准所有未列出者,均请参照其它零件图,参照装配图尺寸第四章安装与维修保养从总的方面来看,安装属于基本建设扩大再生产,即增加和扩大产品的生产能力和品种设备的安装精度和进度,直接影响产品的质量和早日投产产品除本身的正确组装与装配外,还要根据生产工艺的特点与生产要求进行安装装配分为部件装配和总装配装配前要先熟悉设备技术文件,了解其性能、结构和装配数据,全面考虑装配方法和程序装配前,洗净结合面,去毛刺,涂适量防滑油脂装配时,要尽量将零件装配成较大部件,然后整体安装,减少精度误差以下是包装机常见的使用方法及维修方法,让我们更好的维护机器,延长使用寿命,为生活提供更大的方便
(1)包装机应在温度-10°C—50°C,相对湿度不大于85%,周围空气中无腐蚀性气体,无粉尘、无爆炸性危险的环境中使用像打包机和收缩机一样,包装机也为三相380V电源
(2)经常检查包装机零部件是否完好,比如为真空包装机确保真空泵正常工作,真空泵电机不允许反转等应经常检查油位,正常油位为油窗的1/2至3/4处(不能超过),当真空泵中有水分或油颜色变黑时,此时应更换新油(一般连续工作一两个月更换一次,用1#真空汽油或30#汽油、机油也可以)
(3)杂质过滤器应该经常拆洗(一般1-2个月清洗一次,如包装碎片状物体应缩短清洗时间)
(4)连续工作2-3个月应打开后盖30对滑动部位及开关碰块加润滑油,对加热棒上的各连接活动处应视使用情况加油润滑
(5)对减压、过滤、油雾三联件24要经常检查,确保油雾、油杯内有油(缝纫机油),过滤杯内无水
(6)加热条、硅胶条上要保持清洁,不得粘有异物,以免影响封口质量
(7)加热棒上,加热片下的二层粘膏起绝缘作用,当有破损时应及时更换,以免短路
(8)用户自备工作气源和充气气源,真空包装机工作压力已设定为
0.3MPa,比较合适,无特殊情况不要调节过大
(9)包装机在安装时必须有可靠接地装置,在搬运过程中不允许倾斜放置和撞击,更不能放倒搬运
(10)工作时先通气后通电,停机时先断电后断气,遇紧急情况立即切断电源随着科技的发展进步,包装机设备的更新换代是中国乃至世界包装机械不可避免的,但使用及常见维修方法是不会变的开发节能(水、电、油、汽等)节约资源(原材料、辅助材料等)消耗指标且开发耗能小、输出功率大、动态稳定性能好、嗓声低、污染小的包装机是未来包装机的发展方向结论
1、本次设计的是一台专门用于包装槟榔的给袋式食品包装机相对其它包装机而言,它采用了双排袋库,并通过直动气缸控制进出,工人只需及时补充包装袋即可,大幅度提高了生产效率
2、该包装机的取袋装置显得非常简单可靠,可以满足生产的要求大部分零件都采用了外购,省去了自己生产的时间,而且价格低廉,是企业可持续发展的一个体现
3、本课题所涉及的设计主要涉及整体框架、动力系统、传动原理以及相应的设计、计算与选择,其中涉及到机械原理、机械设计、工程材料、力学、CAXA绘图等多方面的知识,这让我们从整体上把握课题的设计思路,让此次的设计更加的完美参考文献
[1]王中发主编.实用机械设计.北京北京理工大学出版社,1998
[2]成大先主编.机械设计手册.北京化学工业出版社,1979
[3]机械设计手册联合编写组编.机械设计手册(上册).北京化学工业出版社,1987
[4]高为国主编.机械工程材料基础.长沙中南大学出版社,2004
[5]吴宗泽主编.机械零件.北京中央广播电视大学出版社,1986
[6]沈乐年,刘向锋主编.机械设计基础.北京清华大学出版社,1997
[7]邹慧君主编.机械运动方案设计手册.上海上海交通大学出版社,1994
[8]马香锋等著.施工机械操作机设计.北京冶金工业出版社,1996
[9]郭芝俊,左宝山,张桂芳,张宝兴主编.机械设计便览.天津天津科学技术出版社,1988
[10]许林成主编.包装机械原理与设计.上海上海科学技术出版社,1987
[11]许林成,彭国勋等主编.包装机械.长沙湖南大学出版社,1988
[12]雷伏元主编.自动包装及设计原理.天津天津科学技术出版社,1986
[13]雷伏元主编.包装工程机械概论.长沙湖南大学出版社,1989
[14]陈黎敏主编.食品包装技术及应用.北京化学工业出版社,2002
[15]尹章伟主编.包装机械.北京化学工业出版社,2006
[16]孙凤兰,马喜川主编.包装机械概论.北京印刷工业出版社,2003
[17]金国斌主编.现代包装技术.上海上海大学出版社,2001
[18]赵淮主编.包装机械选用手册.北京化学工业出版社,2001
[19]郭敬孙主编.刘同年等编译.包装机械应用技术.上海上海科学技术出版社,1987
[20]陈国琴等主编.国际包装.北京对外经济贸易大学出版社,1994
[21]高德主编.实用食品包装技术.北京化学工业出版社,2004
[22]宋尔涛,杨仲林主编.包装自动控制原理及过程自动化.北京印刷工业出版社,1999致谢感谢PAGE。