分件供送螺杆与星型拨轮设计说明书教材.docx
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分件供送螺杆与星型拨轮设计说明书教材
一设计概述2
二四段式分件供送螺杆与星型拨轮参数的设计3
2.1星型拨轮的设计3
2.2螺杆螺旋线的组合特征3
2.3螺杆螺旋线的基本参数4
2.4组合螺旋线的设计5
2.41螺杆输入等速段螺旋线5
2.4.2螺杆变加速段螺旋线6
2.4.3螺杆等加速段螺旋线7
2.4.4螺杆输出等速段螺旋线9
三设计小结10
四参考文献11
设计概述
1.1设计的目的
这个课程设计是一个重要的实践性教学环节,也是提高我们这些工科学生工程设计能力的一个重要途径。
是让我们这些包装机械专业方向的学生学好专业知识课程和充分利用所学资源进行设计分析的重要方法,对我们以后的学习工作具有非常重大的意义。
1.1.1设计的基本数据
袋装机生产能力为6000瓶/小时;
包装容器容积5升;被包装产品为食用油。
1.1.2设计任务
1、1张1号图纸;
2、3张零件图;
3、设计说明书3000字。
1.1.3设计起止时间
开始时间:
2015.6.15
结束时间:
2015.6.26
变螺距螺杆与星形拨轮组合供送装置简图
四段式分件供送螺杆与星形拨轮装置的参数确定
2.1星形拨轮的设计
图2.1所示为星形拨轮的结构简图
图2.1星形拨轮的结构简图
为了满足课程设计任务要求,据市场调研的结果,得到5升的油瓶底面
半径为p=80mm高h=250mm假定设星形拨轮齿数为Zb=6;根据Q=n*Zb故得到拨轮的转速为nb=16.7r/min;拨轮同时传送两个被供送体时入手所需距离为140mm因被供送体的直径直径为2p=160mm高h=250mm则取拨轮的节距为Cb=300mm设拨轮节圆半径为&,因为容器以等间距定时供送,贝U
2卩•Rb二Cb・Zb
Rb二5・Zb/(2二)
则拨轮的节圆半径为Rb=286.62mm
拨轮高度依据被供送体的高度为hb=200mm
拨轮转速与螺杆转速的关系应满足:
n^—,则螺杆的转速可确定。
Zb
n=16.7x6=100r/min
2.2螺杆螺旋线的组合特征
在工件传送过程中,有的能顺利导入螺旋槽,有的却被螺杆端面阻挡甚至同输送过来的其他瓶罐产生冲撞,另外还可能使输出过程出现:
“局部断流”现象
面对这些错综复杂的工作状况,为了更好地实现缓冲和“定时整流”的目的,对分件供送来说,就不宜采用螺距全是Cb的等螺距螺杆,而应在螺杆的进中附近配备可调式减速装置,使瓶罐自动减速相互靠近,以便逐个依次顺利地导入螺旋槽内,接着再增速达到预定间距,借助拨轮有节奏地引导到包装工们。
因此,当螺杆应用于高速度分件定时供送时,其螺旋线最标准的组合模式最好是四段式:
1输入等速段,螺距小于Cb,有助于稳定的导入口
2变加速度段,加速度由零增至某最大值,以消除冲击。
3等加速段,与输送带拖动瓶罐的摩擦作用力相适应,采用等加速运动规
律使之增大间距,以保证在整个供送过程中与螺旋槽有可靠的接触摸点而不易晃动和倾倒。
4输出等速段,使螺距等于Cb,以改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态,这对供送导形瓶罐尤为重要。
2.3螺杆螺旋线的基本参数
参阅图2.2,所示为四段式变螺距螺杆。
通常螺杆的前端多呈圆锥台形,而后端则有同瓶罐主体半径「相适应的过渡角,以利改善导入效果,缓和输入输出两
端的陡振和磨损,延长使用寿命。
设螺杆的内外直径各为d。
=2r°,D=2R,为使
螺旋槽对瓶罐产生适宜的侧向力,一般取R=(0.7〜1.0)(r0•「)。
wss-waa
[J-I-恤-
一1Y.
图2.2变螺距螺杆
对供送正圆柱形容器,其圆弧半径为「=80mm螺杆的内外半径分别为ro、R,则可取
(2-1)
至于r。
的值,一般情况下主要根据螺杆芯部及其支轴的结构尺寸等因素加以确定。
实际中也可从满足某种工艺要求的角度来考虑这个问题,例如供送安瓿,为防止倾倒挤碎,应选用较大的螺杆内径和较小的螺旋角。
因为设计要求供送主
体瓶灌的尺寸为:
直径为2°=i60mm高h=250mm为满足设计任务要求,我们先暂取供送螺杆的内径为ro=l5Omm根据式(2-1)取螺杆的外径R=200mm2.4组合螺旋线的设计
2.4.1输入等速段
螺杆等速段的螺距应取为
S01=2「(2-2)
式中厶一一两相邻容器间的平均间隙(一般为几毫米,主要与容器加工精
度有关)暂取丄"0mm,则螺杆等速段的螺距为801=160+10=170
设等速段螺旋线的最大圈数为咕(通常取为1〜1.5),中间任意。
口1兰咕,我们在这取i1m",对应螺旋角
(2-3)
tan5二S01
nD
式中D为螺杆的直径,D=2R=400mm.
则螺旋角tana01=170/400n=0.1354(2-4)
对其单头外螺旋线,因其展开图形为一条斜直线,故相应的周向展开长度
L|=二Dh,L1m=1256mm(2-5)
轴向长度出,H1m=170mm(2-6)
供送速度V)=S>1*n=170mm*100r/min=283.3mm/s(2-7)
对于图1.1所示的变螺距螺杆与星形拨轮组合供送装置,包装容器的供入速度「另有控制要求:
当:
r:
:
:
:
0时,依靠送带对包装容器的摩擦拖动作用加速,以接近于螺杆的初始供送速度。
当■r■■0时,借助于可调式波形尼龙板或刷板等缓冲装置使其减速。
据此可求得供入段的输送长度
式中%——容器与输送带的滑动摩擦因数
匚Tm=:
1-:
0-(Cb~'SoJn(2-9)
设计时,要尽量小m值,拨轮节距和螺杆转速都不宜过大,以免加快链板工作表面磨损,引起容器强烈的振动。
242螺杆变加速段螺旋线
针对满足包装容器供送平稳的要求,选取该段螺杆的供送加速度a2,使a2由零值依正弦函数变化规律增加到某一最大a,则
式中t2、t2m分别表示被供送容器移过行程H2及其最大值H2m所需的时间。
由边界条件得知:
当t2=0时,H2=0,V2=V0=283.3mm/s;而当t^t2m时,
2at
a2二a,故可确定各待定系数:
q=a,c2-:
0经,c3=0。
将5、C2、c3
各值代入式(2-12),得
2m^2i2\
出=S°1i2=-(--sin_)
(2-14)
可以证明,该段螺旋线的展开图形是由一条斜直线和一条按摆线投影规律变化的曲线叠加而成的曲线
由于此段外螺旋线的周向展开长度L2"Di2,L2m=JIDi2m=2512mm将此值代
入式(2-14),得H2
+
2
4ai2m
L2
-sin
二丄2)
2L27
二2n2
(2-15)
视L2为自变量,对上式求导,可求出该段外螺旋线的螺旋角:
2
其最大值为
2m=0^2^二二Dntan:
2m(2-21)
兀m
由于可知,当其他条件一定时,变加速段的外螺旋螺旋角、螺距和供速度均随螺旋圈数的增大而增大。
若取i2=0,则〉2m01,:
2m0,a0=0,符合螺杆的前两段的位移、速度及加速度曲线的衔要求。
243螺杆等加速度段螺旋线
设螺杆等加速度段的供送加速度a3=a,则相应的供送速度及轴向位移为
3二站3云C4(2-22)
H3=5专Uc&s(2-23)
式中13――被供送容器移过行程H3所需要的时间
由边界条件可知:
当t3=0时,H3=0,:
3»2m,故可确定各特定各系数:
C4=®m,C5=0。
将C4和Cs值代入(2-23),得
H3=:
2mt3■—t3(2-24)
2
设等加速度段螺旋线的最大圈数为i3m通常取(3〜5),我们取i3m=4,中间
任意值0S3l3m,由于t3=i3,且令当量螺距
n
-2m
n
二■:
Dtan2m
•n
(2-25)
由式(2-23),解出等加速段的位移为
(2-26)
可见,等加速段螺旋线的展开图形是一条斜直线和一条抛物线规律变化的曲线叠加机而成的曲线。
将此段外螺旋线展开长度:
L3才Di3,L3m=5024mm(弋入上式,可求得轴向位
a2
九仙°2宀2口2「3
(2-2
7)
视L3为自变量,对上式求导,刚等加速度段外螺旋线的螺旋角及其最大值分
别为:
由以上两式导出
2
(2-30)
m(Cb—Soi)a二
2i2m■":
i3m
可得等加速段的加速度为:
a=68.47mm/s
这表明,等加速段的供送加速度与螺杆转速度的平方成正比;当星形拨轮节距和等速度段螺距保持定值时,适当地增加后两段螺旋线的总圏数,有助于降低螺杆的供送加速度,或提高螺杆转速。
根据式(2-26),可求得等加速段限定区间(1
其最大值
再将C4值代入式(2-22)得
其最大值
3m"Dntan:
3m(2-34)
以上表明,当其他条件一定时,螺杆等加速度段的外螺旋线螺旋角、螺距和供送速度同样随螺旋圈数的增大而增大。
若取i^0,则&3二a2m,2m,
a3二a,符合螺杆后两段的位移、速度及加速度曲线的衔接要求2.4.4螺杆输出等速段螺旋线
对输出等速段,为改善星形拨轮齿槽的结构形式及其啮入状态,使该段螺距
S4=Cb=300mm设等速段螺旋线的最大圈数为i4m(通常取为1〜1.5),中间任意0引4「4m,我们在这取i4m=1,对应螺旋角
tan:
04
「D
(2-35)
根据边界条件可得供送速度4=3m
式中D为螺杆的直径,D=2R=400mm.
则螺旋角tana04=0.239(2-36)
对其单头外螺旋线,因其展开图形为一条斜直线,故相应的周向展开长度
轴向长度
最后,为便于设计计算和机械加工,将式(2-30)的a值分别代入式(2-14)和式(2-26)(以此类推),经整理得:
4i;n(Cb-S01)加2'/Ccc\
H2=Soii2+2b2-sin2(2-39)
兀(2l2m"I3m)j2l22小丿
S01
rr)(如i3)i3
2(2i2m二i3m)二
(2-41)
综上所述,螺杆等速段的最大轴向长度日伽仅与螺距S01和圈数i1m有关,变
加速段和等加速段的最大轴向长度H2m、H3m与拨轮节距Cb、螺距S1及圈数:
2皿、i3m有关。
则通过上式(2-40)可得变加速段的长度为
H2m=362.80mm
通过式(2-42)可得等加速段的长度为
Hsm=1002.8mm
至此,可求出供送螺杆三段式组合螺旋线展开图形的轴向及周向全长:
H1厂H1mH2mH3m^m(2-43)
(2-44)
即螺杆螺旋线轴向和周向长度各为
H1-4=170+362.80+1002.8+300=1835.6mm
L1-4=1256+2512+5024+1256=10048mm
三设计心得
本次对分件供送螺杆与星形拨轮装置的设计,前后花了两个星期的时间,在这两个星期的时间里,是一次较全面的设计实践活动,也是一次对所学知识的综合应用。
在设计过程中,不仅学到了许多知识,而且还加强了我的工程素质,对我以后的工作学习,有非常重大的意义,这种意义不光是配养了自己和同学一起团队合队协调的能力,更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计
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