甘蔗自动剥皮切断机设计docx.docx
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甘蔗自动剥皮切断机设计docx
摘要
作为农业机械的一种,甘蔗自动剥皮切断机通过人工将甘蔗放入甘蔗自动剥皮切断机中,由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料,当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后,由于剥皮轮是通过电机带动V带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮,然后随着送进滚筒的继续动作,剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置,由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断,切断好的甘蔗自动落入到了该甘蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面,从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断。
本次设计的题目是甘蔗自动剥皮切断机的设计,目前,国内甘蔗自动剥皮切断机的研发也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展,廉价,简单,方便成了甘蔗自动剥皮切断机发展的主题。
关键词:
机械产品;甘蔗自动剥皮切断机;制造;主题
Abstract
Thisgraduationdesignistheoptimizationdesignofdrivingrollerconveyor,firstonthedrivingrollertypeconveyerissummarized;thenanalyzedtheselectionprincipleandcalculatingmethodofdrivingrollerconveyor;thencalculatedbasedonthesedesigncriteriaandabaseisdesigned;thencheckedonthemainpartsselectedconveyor.Isthedriverollerconveyorconsistsoffourmainparts:
drivingdevice,tensiondevice,middlerack,andthemovingpart.Finally,asimpledescriptionoftheinstallationandmaintenanceoftransport.Atpresent,thedriverollerconveyorismovingtowardslongdistanee,highspeed,lowfrictiondirection,aircushionconveyorinrecentyearsisoneofthe.themotiontrajectorywhenthediagonalcurveisslantinglinedothewalkingmotion,robot.TheminiaturewalkingrobotismainlydrivenbyDCservomotor,soastodrivethelegactiondrivensynchronousbeltwheelbyacrankandrockermechanism.
Inthedesign,drivingrollertypeconveyermanufactureandapplication,atpresentourcountrycomparedwithforeignadvaneedleveltherearestilllargegaps,domesticinthedesignandmanufactureofdriving.Thisdesignistheoptimizationdesignofdrivingrollerconveyor.
Keywords:
Drivingroller;Crankshaft;Processingcraft;Significanee
第一章绪论1
1.1课题的来源与研究的目的和意义1
1.2本课题研究的内容4
1.3研究的意义4
第二章甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计5
2.1切断部分设计方案的选择6
2.2切断部分的工作原理6
第三章机械传动部分的设计计算7
3.1电机的选型计算8
3.2带传动的设计计算10
3.3直线导轨的设计计算11
3.4气缸的选型计算12
第四章甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模........13
4.1剥皮轮的三维建模15
4.2V带轮的三维建模17
4.3气缸的三维建模18
4.4甘蔗自动剥皮切断机的三维建模19
4.5
20
第五章甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核
结论25
参考文献26
致谢27
第一章绪论
1.1课题的来源与研究的目的和意义
我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋,皮切断效率始终不高,虽然经过几十年的发展,近期产品的质量较早期有所提高。
但受国产配套件质量及设计水平等的影响,我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距,甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此,为满足市场需求,开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行!
相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的皮切断能力和质量,为企业的生产的年产能方面,以及经济效益方面能够带来显著的进步,同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。
随着国际标准化(SIO)的实施,世界甘蔗自动剥皮切断机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代,美国的HUGE公司将新开发的甘蔗自动剥皮切断机应用到该公司的子公司---一个生产甘蔗自动剥皮切断机的机械公司,经过几年的运行,为该公司创造了不菲的利润。
继美国HUGE公司之后,德国的DESTO公司也看到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的利润所在,投
入了相当大的人力和精力来开发研制甘蔗自动剥皮切断机皮切断机,并且与二十
世纪中期投入到了北美等市场。
当前,全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力,都大力进行甘蔗自动剥皮切断机的研发工作。
现在国外等著名甘蔗自动剥皮切断机的品牌中,都有甘蔗自动剥皮切断机的销售,全世界甘蔗自动剥皮切断机的应用越来越广泛。
有一点值得注意的是,甘蔗自动剥皮切断机的市场,由最初的日本,欧洲,已经渗透到北美市场,因此甘蔗自动剥皮切断机是当今甘蔗自动剥皮切断机生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。
西方资本主义国家有
巨大的甘蔗自动剥皮切断机销售市场,机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。
目前国外特别是美国正在考虑发展甘蔗自动剥皮切断机的功率最大化,产能
最优化的问题。
自“九•五”期间甘蔗自动剥皮切断机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划,以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的甘蔗自动剥皮切断机。
我国从1953年开始生产甘蔗自动剥皮切断机,于1958年自行设计制造皮切
断半径在50、70、90、120、500等甘蔗自动剥皮切断机的甘蔗自动剥皮切断机
之后,为了适应甘蔗自动剥皮切断机生产厂家的需要,1959年又制造了500、
1000、1200等大直径的甘蔗自动剥皮切断机。
为了满足甘蔗自动剥皮切断机生产工业发展需要,我国于1970年研制了大
型甘蔗自动剥皮切断机。
经运转实践证明效果很好。
同年,福建的金明公司更是大量引入外来技术人才,全身心地投入到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的研发中,利用丰富的人力资源和设备,研发出了多种可夹持不同直径甘蔗自动剥皮切断机的皮切断机,与同年12也投入市场,获得了非常大的经济利润。
近几年又研制出PX1400/170甘蔗自动剥皮切断机,其设计能力为1750t/h,实际达到2508t/h,是设计值的1.6倍。
目前机械式甘蔗自动剥皮切断机将逐渐被全自动甘蔗自动剥皮切断机所代
替。
传统的机械式的甘蔗自动剥皮切断机已经不能完全满足当今市场的需要,迫
切需要各种多功能的甘蔗自动剥皮切断机来满足市场需求,如是福建金明公司加
大人力开发出了五个规格十四种类型的甘蔗自动剥皮切断机,然而我国机械人业
所需的甘蔗自动剥皮切断机全部依赖进口,这使得国产机械人配备甘蔗自动剥皮切断机后,成本增加很大,而装备自行开发生产甘蔗自动剥皮切断机,其成本提
高不大,说明甘蔗自动剥皮切断机的市场前景令人乐观。
传统的甘蔗自动剥皮切
断机的产品图如下图1-1、图1-2所示:
图1-1甘蔗自动剥皮切断机
图1-2甘蔗自动剥皮切断机
1.2本课题研究的内容
本次设计主要针对甘蔗自动剥皮切断机进行设计,从甘蔗自动剥皮切断机的整体方案出发,然后具体细化出具体内部结构,其具体内部结构主要包括以下几个方面:
(1)通过网络和图书馆查找各种关于甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的相关资料,对甘蔗自动剥皮切断机进行方案的比较和预定。
(2)分析甘蔗自动剥皮切断机的结构与参数
(3)确定设计总体方案
(4)确定具体设计方案
(5)甘蔗自动剥皮切断机图纸的绘制。
(6)说明书的整理
1.3研究的意义
本论文主要研究运用SolidWorks对甘蔗自动剥皮切断机进行设计。
通过对甘蔗自动剥皮切断机进行设计,来了解甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。
该课题来自于甘蔗自动剥皮切断机机械公司的生产实际,通过设计出甘蔗自动剥皮切断机,从而来掌握甘蔗自动剥皮切断机的整个设计生产流程,培养工程意识。
我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋,皮切断效率始终不高,虽然经过几十年的发展,近期产品的质量较早期有所提高。
但受国产配套件质量及设计水平等的影响,我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距,甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此,为满足市场需求,开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行!
本文运用大学所学的知识,提出了甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验,构建了甘蔗自动剥皮切断机总的指导思想,从而得出了该甘蔗自动剥皮切断机的优点是高效,经济,并且校正质量高,运行平稳的结论。
通过设计甘蔗自动剥皮切断机,要求学生掌握大学四年所学到的知识,了解机械原理,机械设计,以及传动机构设计等方面的知识,综合运用三维绘图软件,二维绘图软件对机械设备进行设计。
通过本次毕业设计,综合提高学生的实际应
用水平和设计能力
相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的皮切断能力和质量,为企业的生产的年产能方面,以及经济效益方面能够带来显著的进步,同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。
第二章甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计
2.1切断部分设计方案的选择
本次设计的甘蔗自动剥皮切断机通过人工将甘蔗放入甘蔗自动剥皮切断机
中,由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料,当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后,由于剥皮轮是通过电机带动V带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮,然后随着送进滚筒的继续动作,剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置,由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断,切断好的甘蔗自动落入到了该甘蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面,从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断。
本次设计的甘蔗自动剥皮切断机方案简图如下图2-1所示:
图2-1甘蔗自动剥皮切断机方案简图
2.2甘蔗自动剥皮切断机的工作原理
本次设计的甘蔗自动剥皮切断机的工作原理为:
通过人工将甘蔗放入甘蔗自
动剥皮切断机中,由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料,当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后,由于剥皮轮是通过电机带动V带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮,然后随着送进滚筒的继续动作,剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置,由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断,切断好的甘蔗自动落入到了该甘
蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面,从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断其中电动机和气缸电磁阀都需要通过由PLC控制系统来控制,实现其按照顺序完成动作。
第三章机械传动部分的设计计算
3.1电机的选型计算
根据甘蔗自动剥皮切断机系统的要求,应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式,在决定电动机功率时考虑到电动机的发热,允许过载能力启动能力等问题,现选用比较适合的丫系列三相异步电动机,这是由于丫系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当,因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性,供配套出口及引进设备替换。
选取功率为1.0KW,额定电压:
380V,频率:
50HZ,额定转速为1440rpm,额定转矩2.3N.m,型号为丫100-2,电动机选用三角型启动方法启动。
具体电机选型计算方法如下:
N=^,W=4(KW)
G—甘蔗自动剥皮切断机的生产能力,1000kg/h
W~切断1kg甘蔗耗用能量,其值与甘蔗直径有关,d小则w大,当d=60mn,取w=0.0030kw.h/kg。
—传动效率,取0.75
所以根据N=4kw,n=1500r/min得Y112M-4电机的结构。
具体的电机外观图如下图3-1所示:
图3-1电机外观图
3.2机械传动部分的设计计算
3.2.1带传动的设计计算
(1)设计功率Pd
Pd-Ka*P=0.25=1.0kw
Ka=1.2
P—传递的功率
(2)选定带型
根据Pd和①选取普通V带C型,山—小带轮转速,为1350r/min
(3)传动比
n“1440
i0=1.76n2=1=818018r/min
i1.76
(4)小带轮基准直径dd1(mm
由B1表8—1—12和表8—1—14选定
dd1=100mm>d=75r/min
1min
(5)大带轮基准直径dd2(mr)i
dd2=i=1.76勺00=15°cm
由B3表8—7得dd2=150mm
(6)带速验算
■dd1ni-:
・ioo1440
v-7.54m/s:
:
:
Vmax=25-30m/s
601000601000
(7)初定轴间距a0(mr)
a^2(dd-dd2)-190mm
(8)
所需带的基准长度Ld0(m)
=228028080
24><280
=650mm
带型选择为A—900
(9)实际轴间距a
L.-L.
dd0900-886
a:
a0280=177mm
022
(10)小带轮包角-1
dd^_dd1'
=180丄57.3
a
s80j
=18057.3
287
=164
(11)单根V带的基本额定功率P1
根据系统工况,我们可以取p1=0.37kw
(12)i^1时单根v带型额定功率增量P1
根据系统工矿,在这里我们取P1=0.15kw
(13)V带的根数Z
4.8
(1.320.15)0.960.87
ka—小带轮包角修正系数取0.96
kL—带长修正系数查取0.87
(14)单根V带的预紧力&
F^500(2^^1)Pdmv2kaZv
2548
=500
(1)0.17.542
0.9647.54
=134(N)
m—V带每米长的质量(kg/m)查B1表8—1—24,取0.1k/gm
(15)作用在轴上的力卩:
:
(16)
带轮的结构和尺寸
带轮是传动系统的传动组件之一,需要有足够的刚度和强度才能满足要求根据系统的需求,我们可以选择铸铁作为带轮的材料,因为铸铁的强度和刚度方面度能够满足系统的需求。
带轮的材料为HT20Q查B1表8—1—10得基准宽度制V带轮轮槽尺寸,根
据带轮的基准直径查B1。
3.2.2直线导轨的设计计算
直线导轨在机械传动中经常遇到,主要用在移动部分,在甘蔗自动剥皮切断
机中,主要是和汽缸配合使用的,直线导轨的传动精度的好坏,与甘蔗自动剥皮切断机的皮切断效果有直接的关系。
1直线轴承的选择
用于测试的POh工程塑料支架;钢架适用于工作温度;不锈钢轴承适用于水,蒸汽,硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所,按下列公式确定型轴承的计算。
硬度:
硬度系数FHHRC58I勺硬度,hrc52-58,FH=0.6-1.0FH=1。
FT的温度系数:
工作温度小于100C,FT=1,温度100oc-125oc,FT=1.0-0.95。
接触系数FC:
每根轴装一套轴承,FC=1.0
每根轴装二套轴承,FC=0.81
每根轴装三套轴承,FC=0.72
每根轴装四套轴承,FC=0.66
载荷系数FW
小于15米/分钟的速度,无冲击,无振动,FW=1.0-1.5;
小于60米/分钟的速度,超调量小或振荡,FW=1.5~2.0;
运行速度大于60米/分钟,或有更大的冲击,振动,FW=2.0〜5.0。
时间是生命的LH=(10000X1)/2*L(S*N1*60)(单位:
小时)L:
长
度寿命(万米),
LS:
工作行程(米),
N1:
每分钟往复次数
根据系统工况,我们知道,皮切断部位的往返移动形成为300MM工作时间
每天8小时,负载15KG期望寿命Lh=5000小时,试选择轴承型号。
按以上工作条件:
FH=1.0,FT=1.0,FC=0.81
运行速度V=10.210=2m/min,
属于一般冲击,选取FW=2.0
直线轴承润滑和灰尘:
轴承厂是涂上防锈油,使用时需要添加润滑油。
低噪音润滑脂,常用的有2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙1/3,
在轴承使轴的摩擦,造成非预期的轴承损坏。
铁将大大降低轴承的使用寿命,灰尘和污物阻塞球体保持航道,不能转动,造成损坏,橡胶球架。
密封轴承可用于一般的无尘车间,如木工机械,在尘土中铸造机械等许多场合,在两端的轴承和密封,以防止灰尘和降低油品损耗。
轴承载荷和冲击载荷下的生活:
运动和变化,或当轴承是固定的,本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触。
外部硬盘进入轴承,而且在表面压痕的形成,超过一定限度,直线的永久变形,这将阻碍运动平稳,振动和噪声引起的振动,将进一步削弱周围的物质,造成恶性循环,凹面积扩大,基本额定静载荷由永久变形有限公司。
静态负荷容量等于钢球直径的1/10000球环的两个时间之间的
接触点的永久变形,称为基本额定静载荷CO轴承的使用,影响是难以衡量的,常用的静态负荷选择适当的安全系统,保证轴承静负荷不超过额定静负荷。
静载荷P0=C0/FS选择轴承,振动和冲击。
FS1FS2~71.5,由振动和冲击的场所。
由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度,对裂纹形成的较弱的部分,然后用金属片状剥离表面的接触,这被称为疲劳剥落。
在安装过程中,润滑,密封在正常情况下,轴承失效是绝大多数人的疲劳失效,寿命一般在轴承,是指
轴承疲劳寿命。
额定寿命直线轴承是50000米,通过定义基本额定动载荷确保。
由于轴承的寿命是分散的,使用同样的材料,同样的过程,使用相同的轴承寿命的条件是不一样的,所以轴承基本额定动载荷C被定义为一组相同的轴承在相同的条件下运行50000米,没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。
由于本次汽缸通过直线导轨驱动皮切断部位往复移动,其中皮切断部位的重
量为15KG我们可以采用一边一组直线导轨,两边轴承座为固定式的,中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。
六个导向光杆加上丝杆螺母,这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N根据此次的皮切断部位的移动方式和距离,我们选择HNKS列直线导轨系列。
323气缸的选型计算
根据系统工况可知,甘蔗自动剥皮切断机的是通过气缸推动锁紧块来进行皮切断装置的水平移动的,根据已知条件可知:
对皮切断装置的制动所需要的力为120N,
已知甘蔗自动剥皮切断机皮切断装置部位各个零件的重量以及其他零部件
的总重量为30KG根据公式F=P*S=0.5(取气压0.6Mpa)*S,可得S=31.5mm式中:
F是所需要的输出力;
P是系统压力;
S就是活塞面积;
n是安全系数,一般气缸水平使用取1.5,垂直使用取2.0;
于是算出气缸缸径为63mm行程根据实际情况我们选择150,所以我们选择
AIRTAC63X15标准型气缸。
第四章甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模
4.1剥皮轮的三维建模
图4-1剥皮轮三维图
4.2V带轮的三维建模
图4-2V带轮三维图
4.3气缸的三维建模
图4-3气缸三维图
4.4甘蔗自动剥皮切断机的三维建模
图4-4甘蔗自动剥皮切断机三维图
mt
f-r+LCcL
ss----Qs
第五章甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核
5.1滚动轴承强度的校核计算
本次甘蔗自动剥皮切断机的设计选取的轴承是深沟球轴承,具体的滚动轴承的选取过程如下:
(1)滚动轴承的选择
滚动轴承为深沟球轴承6205,=751KNCor=1360KNe-0.95,=0.87。
(2)寿命验算
轴承所受支反力合力
Rb^沁―R;z=;762.2421265.152—240.3N;
对于深沟球轴承,派生轴向力互相抵消。
FBa",Fea二Fa=975N;
得:
:
:
e;
Rb
PBr=RB¥FBa=1240.30.87x0.95=1241N;
按轴承B的受力大小验算:
10
Lh=9.36109h=2.34105年;
所以此轴承合格。
5.2机架强度的校核与计算
机架的选择根据甘蔗自动剥皮切断机上面的所有组成部件,剥皮量的多少和
重量来定,方通机架受力分析得出,由分析得出甘蔗自动剥皮切断机机架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。
本次设计的机架图
纸如下图7所示:
图7机架图
(lOOOOKg+(1000X20N)=30000N;
根据方通承载力计算公式:
M=Pac/L(M弯矩,P集中力,a集中力距支座距离,c集中力距另一支座距离,
L跨度,L=a+c)
bhhh
W=
12(仅用于截面)
f=M/WC材料的许用应力(弹性抗拉强度/安全系数)。
M=Pac/L=11960xL本次设计初定L为1200mm
则M=13456N.M
b^h^h^h
W=2
12,初定方通为140x40x6。
计算W得出10-42cm
M13456N46
由于f==2=1212.3510Pa=12.1210Pa
W10.42cm2
折算后位270Mpa查的普通碳素结构钢Q235A的抗拉强度为375~500Mpa由于
270Mpa远远小于375Mpa所以方通满足强度要求。
结论与展望
本次毕业设计的题目是甘蔗自动剥皮切断机的设计,直到今天,毕业设计总算接近尾声了,通过这次对于甘蔗自动剥皮切
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