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8、参考资料,心得体会———————————————24
一、设计题目
蜂窝煤长期以来在我国城镇乡村广泛使用,现已发明环保节能型蜂窝煤,燃烧无毒、无味、无黑烟。
所以市场上对蜂窝煤的需求量很大。
质量高的蜂窝煤有抗压性强、外观平整光滑、厚薄一致、孔距分布合理、燃烧良好的特点,这就对蜂窝煤成型机提出了要求。
1、工作原理及工艺动作过程
•冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤(通常又称煤饼,在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔)生产厂的主要生产设备,它将煤粉加入转盘上的模筒内,经冲头冲压成蜂窝煤。
•为了实现蜂窝煤冲压成型,冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作:
•
(1)煤粉加料;
•
(2)冲头将蜂窝煤压制成型;
•(3)清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动;
•(4)将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模;
•(5)将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。
2、原始数据及设计要求
•蜂窝煤成型机的生产能力:
30次/min;
•驱动电机:
Y180L-8、功率N=11kW、转速n=730r/min;
•冲压成型时的生产阻力达到50000N;
•为改善蜂窝煤成型机的质量,希望在冲压后有一短暂的保压时间;
•由于冲头要产生较大压力,希望冲压机构具有增力功能,以增大有效力作用,减小原动机的功率。
•1)蜂窝煤成型机的生产能力:
•2)驱动电机:
图1
•3)如图1所示位冲头3、脱模盘5、扫屑刷4、模筒转盘1的相互位置情况。
实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁2连成一体,当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤,脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。
在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘附的煤粉。
模筒转盘上均布了模筒,转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置、成型后的模筒进入脱模位置、空的模筒进入加料位置;
•4)为改善蜂窝煤成型机的质量,希望在冲压后有一短暂的保压时间;
•5)由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大,最大可达50000N,其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压,压力呈线性变化,由零值至最大值。
因此,希望冲压机构具有增力功能,以减小机器的速度波动和减小原动机的功率。
•6)机械运动方案应力求简单。
冲压式蜂窝煤成型机
典型冲压式蜂窝煤成形机机构运动简图
为更好的了解冲压式蜂窝煤成型机的工作原理以及机构组成,我们查找了许多相关资料,从中对蜂窝煤成型有了个大概的了解,并萌发出一些自己的想法,为接下来的设计与建模做好了准备。
工艺动作分解
二、工作原理和工艺动作分解
根据上述分析,冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作:
1)加料:
这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料;
2)冲压成型:
要求冲头上下往复运动,在冲头行程的二分之一进行冲压成型;
3)脱模:
要求脱模盘上下往复移动,将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。
一般可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上;
4)扫屑:
要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除;
5)模筒转模间歇运动:
以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换;
6)输送:
将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品,以便装箱待用。
以上六个动作,加料和输送的动作比较简单,暂时不予考虑,脱模和冲压可以用一个机构完成。
因此,冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。
二、机械系统运动方案的拟定与选择
2.1方案的拟定
设计方案一
该设计方案的设计说明
(1)机构的组成和运行
此机构主要由原动件电动机,涡轮蜗杆传动机构,斜齿圆柱形齿轮传动机构,偏置曲柄滑块机构,凸轮推杆机构和蜂窝煤顶出机构组成。
电动机提供动力,带动涡轮蜗杆机构,经由两对斜齿圆柱形齿轮传动后,带动偏置曲柄滑块机构,该滑块机构主要是控制冲头,执行蜂窝煤的冲压;
涡轮蜗杆机构同时通过两对齿轮传动带动凸轮推杆机构,该机构主要负责在冲头抬起的间隙,向工位运送煤粉;
带动凸轮运动的大齿轮同时带动底部的四杆机构,该机构的原动件为摇杆,执行构件为曲柄,通过固定在固定底座上的曲柄机构的连续回转,并通过急回特性,实现蜂窝煤的及时顶出。
(2)机构的特点
特点是偏置曲柄滑块机构执行粉煤冲压成型动作,由另一曲柄滑块机构的演变机构将成品顶出。
由凸轮机构把送入煤粉和输出成品合并为一个动作,在把成品推出工作台的同时将下一工作循环的粉煤送至模筒。
设计方案二
(1)该机构的组成及运行
此机构主要由:
电动机,皮带传动机构,齿轮传动机构,斜齿轮变向机构,凸轮齿轮机构,对心曲柄滑块机构,附加摇杆机构组成。
电动机提供动力,经由一对皮带传动和一对齿轮传动,减速,达到所需要的执行机构曲柄所需要的转速;
对心曲柄滑块机构负责带动滑梁上下移动,从而使得冲头冲压,因为是对心曲柄,所以曲柄的长度应为滑梁行程的一半;
同过一对1:
1的斜齿轮传动机构的变向,带动凸轮齿轮机构运行,该机构设计的目的是实现工作台的间歇运动。
附加摇杆机构的一个摇杆连接在滑梁上,通过滑梁的上下移动实现刷子对冲头和脱模盘的扫屑功能。
该机构最大的特点是通过一对凸轮和齿轮的相啮合,
实现了转盘的间歇转动。
机构中凸轮连续转动,齿轮借由凸轮的突起部分运转,带动转盘间歇转动,充分保证了冲压的完成和保压时间。
2.2方案的选择
由于该机主要在城镇农村使用,应力求结构简单、操作方便、成本低廉,为了提高工作效率,拟采用多工位工作方式,使加料、冲压、起模三个工步同时在转盘工作台上实现,由此需要实现工作台的间歇转动。
上述蜂窝煤两个设计方案,方案二采用凸轮机构,用凸轮远休轮廓来实现保压时间。
为考虑冲压成型的质量,冲压后应有保压时间。
为增大冲头压力,减小原动机的功率,冲压机构有增压功能。
故采用设计方案二为最终选定方案
•冲头和脱模盘机构采用对心曲柄滑块机构
•扫屑刷机构采用附加滑块摇杆机构
•摸筒转盘间歇运动机构采用凸轮式间歇运动机构
三、运动循环图
对运动循环图说明
•对于冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个执行构件的先后顺序、相位,以利对各执行机构的设计、装配和调试。
•图表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环图。
冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。
模筒转盘的工作行程在冲头的回程后半段和工作行程的前半段完成,使间歇转动在冲压以前完成。
扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程的前半段完成扫屑运动。
对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算
•为了实现具体的移动要求,必须对带传动、齿轮传动、曲柄滑块机构(冲压机构)、槽轮机构(模筒转盘间歇运动机构)和扫屑凸轮机构进行运动学计算,必要时还要进行动力学计算。
四、原动机的选择
由于该机主要在城镇农村使用,应力求结构简单、操作方便、成本低廉;
又结合此机构的原始数据和设计要求,选择集中驱动,所以我们选择驱动电机Y180L-8,功率N=11KW,转速n=710r/min
五、各执行机构的设计
5.1.1对心曲柄滑块机构
•对心曲柄滑块机构的滑块最大行程S为曲柄长度a的两倍,若增加曲柄长度,可以增大行程。
已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s=300mm,曲柄与连杆长度比,即连杆系数为λ=0.175,则曲柄半径为:
连杆长度为:
•这样对蜂窝煤的高度可以有不同的要求
5.1.2附加滑块摇杆机构
•附加滑块摇杆机构利用滑梁的上下移动使摇杆上的扫屑刷摆动扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。
•其附加摇杆的长度不能小于冲头的行程,根据经验给出其长度为300mm
5.1.3凸轮式间歇运动机构
•这种凸轮齿轮机构在动,之间没有冲击;
有良好的传动性能。
已知冲压式蜂窝煤成型机的生产能力:
30次/min,在转盘上取6个孔,根据生产的要求和机构的设计可知转盘转速5r/min,则
•w=5*2π/60=π/6
•θ=wt=2*π/6=π/3
其余各园的半径又根据其余各部分尺寸的大小和位置关系确定。
5.2机构尺度综合
5.3机构运动分析
(一)对于曲柄滑块机构的运动分析(图示)
时间/s
大小
位移/mm
速度/mm/s
加速度/mm/s2
加速度
速度
位移
(二)对上图各曲线部分取点定量描述
其中,最小传动角81度,
滑块最大速度476.7mm/s
滑块最大加速度1711.1mm/s
动程300mmK=0,所以此机构无急回特性。
(三)机械传动系统的传动比和变速机构
图4
根据选定的驱动电机转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产能力。
它们的机械传动系统的总传动比为:
机械传动系统的第一级采用带传动,其传动比为4.866,第二级采用齿轮传动,其传动比为5。
•1、带传动计算
(1)确定计算功率Pc
Pc=KAP取KA=1.4
Pc=1.4×
11=15.4kW
(2)选择带的型号由Pc及主动轮转速n1,和有关线图选择V带型号为C型V带。
(3)确定带轮节圆直径d1,d2,取d1=200mm,则
d2=4.866×
d1=973.2mm
(4)确定中心距a。
0.7(d1+d2)≤a。
≤z(d1+d2)即821.24mm≤a。
≤2348.4mm
•2、齿轮传动计算
取Z1=22,Z2=i×
22=5×
22=110。
按钢制齿轮计算,取模数m=5mm.。
则
d1=Z1m=110mm.
d2=Z2m=550mm.
其余尺寸,按齿轮机构相关计算表格求出。
•3、曲柄滑块机构计算
•已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s=300mm,曲柄与连杆长度比,即连杆系数为λ=0.175,则曲柄半径为:
•连杆长度为:
因此,不难求出曲柄滑块机构中滑梁(滑块)的速度和加速度变化。
•4、凸轮齿轮机构计算
•已知冲压式蜂窝煤成型机的生产能力:
w=5*2π/60=π/6
θ=wt=2*π/6=π/3
•凸轮的轮廓线尺寸根据实际要求计算。
•5、扫屑凸轮机构计算
•固定凸轮采用斜面形状,其上下方向的长度应大于滑梁的行程s,其左右方向的高度应能使扫屑刷满足扫除粉煤的活动范围。
具体按结构情况来设计。
六、设计方案布置图及机械运动简图A2(见大图)
七、小组讨论记录及成绩排名
7.1讨论记录
7月4日周日各人提出自己的方案并加以评定,之后确定
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- 蜂窝煤 设计 说明书