圓盤形洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)【含9張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家】.zip,含9張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家,圓盤,形洗瓶機(jī),設(shè)計(jì),CAD,開題,報(bào)告,獨(dú)家 圓盤形洗瓶機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 隨著人們對(duì)清洗機(jī)械不斷重視，對(duì)清洗要求也不斷提高，人們開始把目光投向清洗機(jī)械行業(yè)。然而，我國洗瓶機(jī)械還處于剛起步狀態(tài)，洗瓶機(jī)械品種不齊全，自動(dòng)化程度也不高。本論文主要來源于實(shí)際生產(chǎn)車間要求，對(duì)生產(chǎn)線上自動(dòng)洗瓶機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，要求簡化結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備生產(chǎn)、維護(hù)成本。在剖析了一些自動(dòng)化設(shè)施相關(guān)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及洗瓶機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，介紹一種為實(shí)現(xiàn)瓶裝液體飲料自動(dòng)洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)。本文在對(duì)比了相關(guān)設(shè)計(jì)具有一定特性、功能，選擇了最優(yōu)、最符合實(shí)際情況設(shè)計(jì)。還論述了設(shè)備相關(guān)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)子系統(tǒng)中主要功能都進(jìn)行詳細(xì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)，在說明書中也有比較詳細(xì)說明，包括清洗液供送系統(tǒng)設(shè)計(jì)、供瓶傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)、清洗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式；清洗；機(jī)械；單片機(jī) - I - Abstract Along with people’s continuously valuing packaging and the request on packaging continuously raising, people start to turn their concern to packaging machine profession. However, the packaging machine of our country is still placed in just the appearance of start and packaging machine species are not well-found. This topic mainly comes from the requirements of the actual production workshop, and improves the automatic bottle washing machine for the production line. It requires the simplification of the structure and the cost of production and maintenance of the equipment. In this paper, the development status of some automation facilities at home and abroad, and the development trend of bottle washing machine are analyzed, and the design of automatic bottle washing machine for bottled liquid drink is introduced.In this paper, the characteristics and functions of the relevant design are compared, and the best and most practical design is chosen. The design principle and structure design of the equipment are also discussed, and the main functions of each subsystem are detailed and designed. There are also detailed descriptions in the instructions, including the design of the cleaning liquid supply system, the design of the bottle delivery system, the design of the cleaning control system, and the design of the hydraulic control system. Key word: Rotation type; Gear box; Machinery; Headstock. 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1選題背景 1 1.2洗瓶機(jī)械主要特點(diǎn)及分類 1 1.3我國洗瓶機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4國外洗瓶機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 3 第2章 總體方案設(shè)計(jì)和基本內(nèi)容 5 2.1功能與適用范圍 5 2.2洗瓶機(jī)工藝設(shè)計(jì) 5 2.3總體布局 6 2.4主要技術(shù)參數(shù)確定 6 2.5主要設(shè)計(jì)研究內(nèi)容 7 第3章 總體方案設(shè)計(jì)分析與方案選擇 8 3.1設(shè)計(jì)與分析 8 3.1.1功能與應(yīng)用范圍 8 3.1.2 工藝分析 8 3.1.3 執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)要求 9 3.1.4 機(jī)構(gòu)選型 9 3.1.5傳動(dòng)系統(tǒng) 10 3.1.6自動(dòng)控制系統(tǒng) 11 3.1.7機(jī)身 11 3.2 洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu) 11 第4章 清洗液供送系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和選用 13 4.1 輸送管路設(shè)計(jì) 13 4.2 輸送液泵確定 14 4.3閥端孔口流量計(jì)算 15 4.4 清洗時(shí)間計(jì)算 16 第5章 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)供瓶傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 5.1 輸送線方案選用 17 5.2電機(jī)到減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 5.2.1軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩計(jì)算 17 5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 5.2.3軸系部件設(shè)計(jì)計(jì)算 20 5.2.4鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 21 5.2.5輸送線部分計(jì)算 24 第6章 清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用 27 6.1洗瓶機(jī)儲(chǔ)液箱尺寸確定 27 6.1.1儲(chǔ)液箱容量設(shè)計(jì)計(jì)算 27 6.1.2儲(chǔ)液箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 6.2罐裝方法與定量方法的設(shè)計(jì)與選用 28 6.2.1清洗方法 28 6.2.2定量方法 29 第7章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用 30 7.1水箱液位控制 30 7.2執(zhí)行系統(tǒng)控制 31 第8章 機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 32 8.1負(fù)載移動(dòng)力計(jì)算分析 32 8.2運(yùn)動(dòng)分析 32 8.3液壓缸參數(shù)確定 32 8.4計(jì)算設(shè)計(jì)液壓缸各工作階段工作壓力、流量和功率 33 8.5液壓缸壁厚和外徑設(shè)計(jì)計(jì)算 33 8.6 液壓缸工作行程確定 33 8.7確定缸蓋厚度 34 8.8最小導(dǎo)向長度確定 34 8.9缸體長度確定 34 8.10選擇液壓元件 35 8.11液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 35 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 - 5 - 第1章 緒論 1.1選題背景 近半個(gè)世紀(jì)以來，洗瓶機(jī)，經(jīng)歷了從無到有，從簡單的手動(dòng)清洗自動(dòng)化的發(fā)展完全封閉的，社會(huì)的發(fā)展，洗瓶機(jī)生產(chǎn)帶來極大的促進(jìn)作用和要求對(duì)洗瓶機(jī)生活的各個(gè)方面，不同的是，洗瓶機(jī)的發(fā)展越來越受到重視和公眾關(guān)注。 縱觀國內(nèi)外，近半個(gè)世紀(jì)以來，洗瓶機(jī)的發(fā)展具有很多重大意義： （1）究的基礎(chǔ)上，加工產(chǎn)品的種類得到了極大地豐富，提高了清洗質(zhì)量。自動(dòng)洗瓶機(jī)能比僅是模仿人的行為有更多的功能和處理方式，更適用于現(xiàn)代生產(chǎn)實(shí)踐中。 （2）在實(shí)際生產(chǎn)中，一些特殊物品需要填寫，清洗機(jī)械可以大大改變屏蔽操作，也可以避免造成環(huán)境污染。 （3）避免材料浪費(fèi)的清洗過程，生產(chǎn)成本也得到了降低。 （4）可以減少對(duì)操作人員的需求，人工成本降低，生產(chǎn)效率得到提高。自動(dòng)清洗生產(chǎn)效率通常是手動(dòng)清洗幾倍，甚至是幾百倍，將提高經(jīng)濟(jì)效益，大大提高生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)力需求，從而降低企業(yè)的勞動(dòng)力成本。 在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)重的社會(huì)背景下，因此，自動(dòng)清洗生產(chǎn)線的需求是越來越迫切的，自動(dòng)洗瓶機(jī)也經(jīng)歷了從無到，從自動(dòng)化程度低，自動(dòng)化智能化的發(fā)展，自動(dòng)洗瓶機(jī)是一種快速的臉出現(xiàn)在眼前人。而自動(dòng)洗瓶機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化產(chǎn)品，生產(chǎn)，設(shè)計(jì)，完美的設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，自動(dòng)洗瓶機(jī)的成本也得到了相應(yīng)的降低，也能為生產(chǎn)企業(yè)帶來方便，生產(chǎn)和節(jié)省成本。而自動(dòng)洗瓶機(jī)是合適生產(chǎn)要求和質(zhì)量保證的設(shè)計(jì)制造，是一個(gè)特點(diǎn)很多自動(dòng)化設(shè)計(jì)。 1.2洗瓶機(jī)械主要特點(diǎn)及分類 在一個(gè)小類別的產(chǎn)品生產(chǎn)是主要的洗瓶機(jī)，洗瓶機(jī)的分類：從材料清洗的角度可分為，液體自動(dòng)洗瓶機(jī)，全自動(dòng)洗瓶機(jī)械，自動(dòng)洗瓶機(jī)等。它們是適用于膏狀產(chǎn)品的清洗，液體產(chǎn)品的清洗，顆粒物清洗，自動(dòng)清洗粉末的對(duì)象。液體洗瓶機(jī)是一種特殊用途的專用機(jī)，具有多種多樣的類型。清洗劑品不僅形式也是豐富多樣的，其中大部分是根據(jù)變化的具體設(shè)計(jì)要求進(jìn)行清洗。由于變化的需求在生產(chǎn)實(shí)際，很多自動(dòng)洗瓶機(jī)廠家提出了更智能，更高效的性能要求，使洗瓶機(jī)械的性能不斷提高也得到了極大的豐富。 1.3我國洗瓶機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 我國洗瓶機(jī)械制造業(yè)起步較晚，洗瓶機(jī)械制造行業(yè)的前1960基本上是一個(gè)真空，那時(shí)還停留在手工操作階段的清洗生產(chǎn)模式，相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)效率相對(duì)落后。一直到上世紀(jì)70年代左右，青島，煙臺(tái)，上海，北京，一些從國外引進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化清潔生產(chǎn)線，包括意大利西門子公司，西德塞茨公司，羅馬尼亞梅勒公司，和美國的公司相關(guān)產(chǎn)品，幫助我國的一些飲料生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)效率的生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)和設(shè)備，也促進(jìn)了中國萌發(fā)了洗瓶機(jī)械行業(yè)。從國內(nèi)一些機(jī)械廠家開始，在借鑒和吸收國外洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)液體洗瓶機(jī)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自主研發(fā)，同時(shí)填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)的空白在我國。 但是，應(yīng)該知道，洗瓶機(jī)的發(fā)展和中國的國際先進(jìn)水平之間的巨大差距自上世紀(jì)80年代以來，中國通過全自動(dòng)清洗設(shè)備進(jìn)行采購從國外，引進(jìn)日本三菱含氣飲料清洗生產(chǎn)線，ESENG，制造技術(shù)，吸收我國的自動(dòng)清洗生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和技術(shù)的本質(zhì)，技術(shù)進(jìn)步是典型的和常見的清潔生產(chǎn)線，也是清洗設(shè)備的主流發(fā)展方向。一些方便的罐頭產(chǎn)品，如礦泉水瓶或飲料瓶洗瓶機(jī)械設(shè)備，基本上都取得了國內(nèi)的技術(shù)水平，但也基本滿足需求，填補(bǔ)了國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)。先后推出了一系列聚酯飲料瓶自動(dòng)生產(chǎn)線，南京輕工集團(tuán)自主研發(fā)，特別是采用了瓶的洗瓶機(jī)，旋蓋機(jī)三位一體的設(shè)計(jì)理念，吸收了法國，德國，美國的設(shè)計(jì)先進(jìn)的傳動(dòng)技術(shù)，控制技術(shù)，自動(dòng)清洗閥技術(shù)，并填寫瓶蓋并滿足多個(gè)清洗瓶容器的生產(chǎn)。整個(gè)生產(chǎn)線采用PLC程控和創(chuàng)新，增加了觸摸屏控制技術(shù)，在同行業(yè)中處于二十世紀(jì)，代表了行業(yè)的領(lǐng)先水準(zhǔn)。 目前，我國已擁有國內(nèi)近兩百多家的洗瓶機(jī)械批量設(shè)計(jì)、生產(chǎn)銷售的廠家，洗瓶機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還帶動(dòng)了其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還形成了近千家的相關(guān)配件生產(chǎn)的廠家，以及洗瓶機(jī)國家科技研院所。然而，從眼前的現(xiàn)實(shí)來看，中國的洗瓶機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，與國際先進(jìn)主流技術(shù)相比較，存在較大差距。我國全自動(dòng)洗瓶機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造，主要是引進(jìn)國外產(chǎn)品后進(jìn)行的創(chuàng)新，學(xué)會(huì)吸收其技術(shù)的精華，進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以工藝會(huì)有很多的限制，甚至有一些基本形式的成套設(shè)備。生產(chǎn)質(zhì)量也不能滿足商家對(duì)洗瓶機(jī)的要求，也缺少相應(yīng)的高質(zhì)量的配用套件，直接導(dǎo)致了我國生產(chǎn)的設(shè)備沒有自主研究的技術(shù)進(jìn)步，國內(nèi)的洗瓶機(jī)設(shè)備只能夠滿足中小型飲料廠需求。此外，在流水線控制技術(shù)、可靠性能和在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制方面存在相當(dāng)大的差距。在大型設(shè)備設(shè)計(jì)方面的差距是更大的，國產(chǎn)的清洗設(shè)備還不能滿足國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)需要。 目前，我國擁有近200的洗瓶機(jī)批量設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和銷售的廠家，洗瓶機(jī)行業(yè)的發(fā)展也LED對(duì)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也是近1000的配件生產(chǎn)廠家的形成，與國家科學(xué)技術(shù)研究所的洗瓶機(jī)。然而，眼前的現(xiàn)實(shí)，該洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)在中國，與國際先進(jìn)技術(shù)相比，仍有比較大的差距。中國自動(dòng)洗瓶機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)，制造，主要是引進(jìn)國外產(chǎn)品進(jìn)行分析，吸收技術(shù)，設(shè)計(jì)的本質(zhì)，在工藝上還有很多的局限性，甚至一些配套的基本設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量不能滿足。對(duì)洗瓶機(jī)的需求是缺乏高質(zhì)量的裝備，一套LED裝備直接對(duì)我國生產(chǎn)的設(shè)備沒有獨(dú)立的研發(fā)和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，中國生產(chǎn)的洗瓶機(jī)設(shè)備只能滿足中小型工廠和MED的需求。此外，在管道控制技技術(shù)上有著比較大的差距，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)控制的性能可靠。在大型設(shè)備設(shè)計(jì)差距較大，國內(nèi)清洗設(shè)備已經(jīng)不能滿足國內(nèi)企業(yè)的需要。洗瓶機(jī)的發(fā)展具有以下發(fā)展趨勢(shì)： （1）豐富的功能?？蛇m應(yīng)液體，乳膏，粉末，顆粒和其他的清洗劑，即使在冷、熱飲料也可以實(shí)現(xiàn)包裝，玻璃瓶和聚酷瓶都可以進(jìn)行清洗。 （2）洗瓶機(jī)的智能化發(fā)展。為了滿足洗瓶機(jī)性能的需要，為了達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效益，洗瓶機(jī)正朝著高性能，高智能化的方向發(fā)展。 （3）高含金量的科技。整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制程度會(huì)越來越高，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將更加方便，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和精準(zhǔn)測(cè)量。一般來說，技術(shù)的發(fā)展，洗瓶機(jī)將建立一系列的機(jī)械，空氣，電子，電氣，液壓，光線，聲音，在一個(gè)高的和新的控制技術(shù)和磁技術(shù)。 （4）整體結(jié)構(gòu)簡單。洗瓶機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單、合理，洗瓶機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造的廠商都在努力使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更簡單，重量輕，零件在機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)量也在減少，但總體性能的設(shè)備，但在提高，要控制和降低成本，又方便也可以使它更容易操作，故障維修更方便。 1.4國外洗瓶機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 只知道所謂的液體洗瓶機(jī)，顧名思義就是用于液體進(jìn)入相應(yīng)的容器機(jī)械設(shè)備，因?yàn)槿祟愰_始使用器皿盛放液體，存在相應(yīng)的液體清洗。在早期，只有純手工清洗現(xiàn)實(shí)生活，用手和手柄等輔助工具來提高清洗效率，或者使用長柄勺，直接向容器的充填完全淹沒在手工清洗。直到19世紀(jì)中旬，隨著機(jī)器設(shè)備和虹吸裝置的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)越來越受歡迎。然而，直到一系列液體洗瓶機(jī)的完成，大規(guī)模生產(chǎn)，設(shè)計(jì)和銷售在20世紀(jì)。 大約在1980年代，美國的Horix、Kiefe和美國Brritr開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造能夠用于液體清洗的機(jī)器設(shè)備。Kiefe成功的生產(chǎn)出由一個(gè)商家定制的第一臺(tái)洗瓶機(jī)；Horix公司不甘愿落后，在二十世紀(jì)初，首次采用了重力原理進(jìn)行清洗洗瓶機(jī)的理論，復(fù)制了番茄醬的自動(dòng)清洗功能，重力是一種更有效的清洗方式，今天，Horix公司仍然對(duì)這種洗瓶機(jī)進(jìn)行著生產(chǎn)；20年代初，這三家洗瓶機(jī)生產(chǎn)公司又同時(shí)推出了圓盤形洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，其中美國Brritr公司成功生產(chǎn)出了真空洗瓶機(jī)拓寬了洗瓶機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，從20世紀(jì)初期到如今，洗瓶機(jī)械的設(shè)計(jì)發(fā)展的極為迅速。 在20世紀(jì)80年，美國的horix，kiefe和brritr美國三家公司開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用于液體清潔機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造。kiefe成功生產(chǎn)出由一個(gè)臺(tái)灣商人定制的第一臺(tái)洗瓶機(jī)；horix公司不甘落后，自20世紀(jì)起，第一臺(tái)灌裝機(jī)采用重力原理和番茄醬清洗自動(dòng)復(fù)制。重力清洗是一種更有效的清潔方法。今天，HORIX公司仍然是生產(chǎn)洗衣機(jī)。美國三瓶洗衣機(jī)產(chǎn)品公司已開始旋轉(zhuǎn)洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，BrrITR公司在美國制造的真空洗瓶機(jī)將自動(dòng)洗瓶機(jī)成功，從上世紀(jì)20年代到現(xiàn)在，洗瓶機(jī)快速發(fā)展。 第2章 總體方案設(shè)計(jì)和基本內(nèi)容 2.1功能與適用范圍 過去，傳統(tǒng)的液體清洗型沉淀在工藝過程中，存在許多實(shí)際問題，如：清洗精度不精準(zhǔn)，具有一定的生產(chǎn)周期疲勞，生產(chǎn)效率低，存在材料浪費(fèi)等充填工藝過程。同時(shí)，工人的作業(yè)環(huán)境不好，太高，提高了廠家的人工成本，可能影響工人的身心健康，幾乎沒有良好的質(zhì)量控制和灌裝過程中的瓶裝液體，雜質(zhì)如細(xì)菌。容易混入。 在確定洗瓶機(jī)的性能，我們需要注意以下問題： （1）性能可靠。一般來說，如果有豐富的清洗功能，必然會(huì)增加操作環(huán)節(jié)，這可能會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)。本設(shè)計(jì)的前提是該洗瓶機(jī)性能可靠，并能用洗瓶機(jī)實(shí)現(xiàn)，清洗操作穩(wěn)定可靠。 （2）用于實(shí)際生產(chǎn)。通常一個(gè)多功能洗瓶機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)和開發(fā)，現(xiàn)在洗瓶機(jī)廠家還可以根據(jù)用戶的不同需求，靈活地增加或修改部分的組合，實(shí)現(xiàn)不同的使用情況。 2.2洗瓶機(jī)工藝設(shè)計(jì) 洗瓶機(jī)的工藝設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)，為本文的分析及瓶自動(dòng)洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)確定。需要考慮以下問題： （1）清洗法： 1）清洗方法可以保證灌漿質(zhì)量。 2）當(dāng)幾個(gè)清洗的方法，選擇易于實(shí)施，易于控制，清洗和高效。 （2）機(jī)械設(shè)計(jì)： 1）根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際需求確定機(jī)械類型。 2）機(jī)械式可根據(jù)生產(chǎn)率的測(cè)定選擇。 （3）清洗過程，清洗過程和工作數(shù)量： 1）清洗程序完成清洗操作序列。事實(shí)上，清洗方法已經(jīng)決定清洗程序。 2）充填工藝路線：包括清洗材料，清洗材料的運(yùn)輸，并交付成品制劑清洗充填過程中。 運(yùn)動(dòng)要求和機(jī)制的選擇： 在一個(gè)設(shè)計(jì)的形式運(yùn)動(dòng)的確定和根據(jù)性能要求，總體設(shè)計(jì)是基于設(shè)計(jì)中的形式運(yùn)動(dòng)的確定和根據(jù)性能要求的適用范圍和條件進(jìn)行的，結(jié)合執(zhí)行器的過程和運(yùn)動(dòng)分析的確定。 2.3總體布局 總體布局是自動(dòng)洗瓶機(jī)的總體設(shè)計(jì)包含所有組件和相關(guān)組件，在合理的分配體。 全自動(dòng)洗瓶機(jī)的部件和組件包括以下： （1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安排 （2）傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 （3）操作條件的安排 （4）選擇支護(hù)形式 （5）總體布局規(guī)劃 2.4主要技術(shù)參數(shù)確定 本液體自動(dòng)清洗洗瓶機(jī)的課題，是由瓶裝水清洗廠提出的。 設(shè)計(jì)要求：對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)中運(yùn)用的圓盤型液體洗瓶機(jī)進(jìn)行一些技術(shù)上的改進(jìn)，使旋轉(zhuǎn)型清洗生產(chǎn)線性能、生產(chǎn)效率能 有大的提高。 用途：用于清洗低粘度的液體飲料（如飲料、礦泉水等）。 清洗規(guī)格：清洗瓶裝水水。清洗瓶是規(guī)格為：瓶體直徑50mm體積為500ml。 清洗材料：塑料瓶。 清洗能力：10，0000 瓶/天。 清洗時(shí)間：＜12s/次。 設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)簡單，低制造成本，工作穩(wěn)定性能較穩(wěn)定，便于控制，維修簡單。 洗瓶機(jī)械的主要技術(shù)指標(biāo)： （1）清洗液體粘度小于1Pa/s （2）清洗速度6 次/min。 （3）清洗容器尺寸范圍：高度20mm-200mm，截面直徑<70m。 2.5主要設(shè)計(jì)研究內(nèi)容 (1) 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)的清洗液供送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (2) 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)的供瓶傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (3) 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)的清洗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (4) 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 - 8 - 第3章 總體方案設(shè)計(jì)分析與方案選擇 3.1設(shè)計(jì)與分析 3.1.1功能與應(yīng)用范圍 用 途：用于清洗低粘度的液體飲料（如飲料、礦泉水等）。 清洗規(guī)格：清洗瓶裝水。清洗瓶是規(guī)格為：瓶體直徑50mm體積為500ml。 清洗材料：塑料瓶 清洗能力：10，0000 瓶/天 清洗時(shí)間：＜12s/次 設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)簡單，低制造成本，工作穩(wěn)定性能較穩(wěn)定，便于控制，維修簡單。 （1）清洗液體粘度小于1Pa/s （2）清洗速度6 次/min。 （3）清洗容器尺寸范圍：高度20mm-200mm，截面直徑<70mm （4）系統(tǒng)壓力：0.5MPa-3MPa。 3.1.2 工藝分析 （1）確定機(jī)器類型 1）工位 工人的位置可以理解為一個(gè)工人的工作手冊(cè)的內(nèi)容或在生產(chǎn)線的工人..在實(shí)際生產(chǎn)中，工人的關(guān)注和經(jīng)驗(yàn)是有限的，所以生產(chǎn)線質(zhì)量不能設(shè)計(jì)太大，此外，生產(chǎn)線清洗也不宜太復(fù)雜，然后使用選定的單站洗瓶機(jī)。由于其相對(duì)簡單，它可以很好地控制生產(chǎn)成本，而且維護(hù)也非常方便。 2）運(yùn)動(dòng)形式 液體自動(dòng)洗瓶機(jī)的輸送運(yùn)動(dòng)形式，大多數(shù)采用間歇運(yùn)動(dòng)式或者連續(xù)運(yùn)動(dòng)式兩種運(yùn)動(dòng)類型。 連續(xù)運(yùn)動(dòng)式：具有生產(chǎn)批量大，成產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，但是其存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在高精度控制要求的前提下，有著較高的生產(chǎn)成本，維護(hù)相對(duì)較難。 間歇式運(yùn)動(dòng)：不是很大的生產(chǎn)批量，有著比較簡單的結(jié)構(gòu)，非常簡單的控制，相對(duì)較低的成本。 因此，根據(jù)制造商的設(shè)計(jì)要求，間歇式運(yùn)動(dòng)用于供給和運(yùn)輸塑料瓶。 （2）清洗程序、工藝路線和工位數(shù)的設(shè)計(jì)確定 1）清洗程序：瓶在輸送帶清洗，液壓缸推動(dòng)頂，推到清洗口清洗，清洗完成后，液壓缸，再由輸送帶到下一個(gè)操作程序交付。 2）工藝路線 也有許多類型的單臺(tái)液體清洗的工藝流程，如線性分布，和旋轉(zhuǎn)式電源。在本設(shè)計(jì)中，我們需要降低生產(chǎn)成本，提高了洗瓶機(jī)的性能，和控制的方便和效率，因此我們選擇線性分布的技術(shù)路線。 3）工位數(shù) 因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)量不是特別大，所以我們打算選擇一個(gè)站的生產(chǎn)程序。從而實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)，使機(jī)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化。 3.1.3 執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)要求 （1）輸送系統(tǒng)：運(yùn)行平穩(wěn)，并可在指定的時(shí)間到指定的加油平臺(tái)運(yùn)。 （2）施工設(shè)備：起重設(shè)備可以清洗輸送帶隨著清洗瓶的頂部，可以起到很好的輔助作用。為了提高清洗效率，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)需要推到相關(guān)的塑料瓶在指定位置的時(shí)間。 （3）液體清洗：清洗操作需要性能穩(wěn)定，清洗精度也需要高。 （4）產(chǎn)品輸出：清洗完畢，而且集裝箱推到清洗過程，并最終交付機(jī)制將清洗容器輸出。 3.1.4 機(jī)構(gòu)選型 （1）供液系統(tǒng)的供給機(jī)制 當(dāng)洗瓶機(jī)清洗的溶液粘度低，送瓶系統(tǒng)方案可以選擇液壓泵的合適的模型，在實(shí)際的生產(chǎn)洗瓶機(jī)也可以用液位差，使液體接近自身重力清洗完成。但高水平的清洗時(shí)間。清洗速度是不確定的。因此，液體清洗精度存在很大的影響，不穩(wěn)定，不易控制液體輸入量，也穩(wěn)定了清洗也不利。所以在我們的設(shè)計(jì)中，整個(gè)系統(tǒng)將選擇一套交付塑料瓶液壓供給系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 液壓位置沒有嚴(yán)格的限制，利用液壓系統(tǒng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。安裝的布局非常靈活的主動(dòng)性。不要形成更復(fù)雜的清洗系統(tǒng)。 運(yùn)行過程中可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速控制。運(yùn)動(dòng)的勻速運(yùn)動(dòng)是均勻的。操作更加方便，并且微控制器的使用也容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 液壓元件和液壓系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)基地，配件的基礎(chǔ)，國家對(duì)液壓元件進(jìn)行了規(guī)范，我們選擇了有關(guān)零件的類型時(shí)，只是根據(jù)不同的模式選擇，在相關(guān)設(shè)備需要維修，也可以迅速補(bǔ)充型，似乎沒有太多的麻煩。 單位質(zhì)量的輸出功率比較大，并具有更好的動(dòng)態(tài)性能。因此，液壓傳動(dòng)的選擇作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （2）為供給機(jī)制和充灌瓶的設(shè)計(jì)與選擇： 板式輸送機(jī)的選擇，板輸送方式簡單，容易設(shè)計(jì)和維護(hù)。 （3）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的選擇： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)過程的分析，可以選擇液壓缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3.1.5傳動(dòng)系統(tǒng) 各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)比較： （1）帶傳動(dòng)：帶驅(qū)動(dòng)是使用兩個(gè)或更多個(gè)滑輪彼此以磁帶作為一個(gè)柔性的拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞部件的間接的形式，它可以采取的皮帶和皮帶輪或接合到驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)或力在工作之間的摩擦的優(yōu)點(diǎn)。適應(yīng)傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)功率小，結(jié)構(gòu)尺寸比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，低噪聲、沖擊和振動(dòng)的皮帶傳動(dòng)，可減輕其他駕駛員的收入，常用于高速傳動(dòng)。然而，距離驅(qū)動(dòng)中心的距離變化相對(duì)較大，不能應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)較長的距離。皮帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，要求不高安裝的優(yōu)點(diǎn)。然而，彈性腰帶驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)和打滑的情況下，我們不能保證傳動(dòng)比的精度，此外，磨損的結(jié)果和撕裂長期過程相關(guān)聯(lián)，具有相對(duì)短的驅(qū)動(dòng)壽命一般。 （2）鏈傳動(dòng)：鏈條驅(qū)動(dòng)是適用之間的兩個(gè)或更多個(gè)鏈輪嚙合的鏈條驅(qū)動(dòng)作為柔性拉動(dòng)元件。瞬時(shí)傳動(dòng)比鏈傳動(dòng)還不能確定，并與沖擊和振動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)器，所以，鏈驅(qū)動(dòng)通常是更常用的底部高速傳輸和驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合要求不太嚴(yán)格，不適合于高速傳輸，并一傳動(dòng)比要求更精確的場(chǎng)合。 （3）齒輪傳動(dòng)：瞬時(shí)速比不變，效率高，體積小。齒輪的尺寸較小，其圓周速度和功率適用于各種場(chǎng)合。 （4）蝸桿傳動(dòng)：蝸桿傳動(dòng)帶傳動(dòng)速度大，運(yùn)動(dòng)傳遞性能比較平穩(wěn)，但蝸輪的相對(duì)低效率和蠕蟲需要消耗更多的非鐵金屬的制造。其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動(dòng)比的傳動(dòng)比被確定并平穩(wěn)，噪音低，并且可以從瑣碎的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，以防止發(fā)生意外。 （5）螺旋傳動(dòng)：傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪音，無噪比，可以適用于微調(diào)，它可以從瑣碎的機(jī)構(gòu)進(jìn)行。它最大的特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，只需要很小的轉(zhuǎn)矩，就能獲得較大的軸向力。 （6）連桿機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、連桿連桿觀察平面和兩種形式的空間連接可以做成連續(xù)的、勻速的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換成更復(fù)雜的軌跡，可以實(shí)現(xiàn)一些快速的康復(fù)運(yùn)動(dòng)，但相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位置相對(duì)。 3.1.6自動(dòng)控制系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)為液體清洗過程有序，自動(dòng)化，洗瓶機(jī)，輸送系統(tǒng)，以及所有執(zhí)行系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)裝置，并配有自動(dòng)控制裝置中，為了實(shí)現(xiàn)有序和自動(dòng)化生產(chǎn)，提高防效。 選用單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)智能控制。 3.1.7機(jī)身 為適應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以及生產(chǎn)的批量的要求，機(jī)身設(shè)計(jì)要能承載一定載荷，具有穩(wěn)定性。 3.2 洗瓶機(jī)總體結(jié)構(gòu) 當(dāng)洗瓶機(jī)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，有兩種喂養(yǎng)方式，直線型和旋轉(zhuǎn)型可以選擇發(fā)送。 線性：清洗容器沿直線運(yùn)動(dòng)和定期，清洗結(jié)束時(shí)，時(shí)間停止了。 旋轉(zhuǎn)式：在清洗容器周圍的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中液清洗。 直線洗瓶機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，生產(chǎn)成本低，而且易于維護(hù)，但工作效率不為旋轉(zhuǎn)型洗瓶機(jī)好。顯然，本設(shè)計(jì)選用直線式是比較符合要求。 洗瓶機(jī)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)如圖： 圖3.2 圓盤形洗瓶機(jī) - 51 - 第4章 清洗液供送系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和選用 4.1 輸送管路設(shè)計(jì) 對(duì)輸液管大小的測(cè)定： 解決方案存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐和需要解決運(yùn)輸?shù)捷斠汗?，一般?chǔ)罐和管道敷設(shè)洗瓶機(jī)儲(chǔ)液罐輸液管道之間。 首先，需要設(shè)計(jì)內(nèi)徑與管道壁厚合理： (1)圓管內(nèi)徑 首先，假設(shè)輸液管管道的的內(nèi)直徑為 d(m)，橫截面積為 A(m )，清洗液體在輸液管內(nèi)的流速為 u(m/s)，流量體積為 v(m / s )，因?yàn)椋? A=1/4×π×d^2 (4-1) u=V/A (4-2) 故得: d=4V/(π×u) W----管內(nèi)質(zhì)量流量（kg/s） r----液體的密度（kg /m3） Gb----每瓶清洗液體的質(zhì)量（kg） Qmas --洗瓶機(jī)最大的生成能力（pcs/h） 故寫出： V=wp=Gb×Qmas3600×pm3s (4-3) Gb=p×v=1.0×103×500×10-6=0.5kg (4-5) Q_mas=14000( pcs/h) P=1.0×103Kg/s 所以：V=0.5×140001000×3600=0.0023(m3/s) 維護(hù)的前提下，在管的恒定流速，根據(jù)該理論，如果增加液體的速度，減小直徑和設(shè)備的投資成本，從而降低了成本，但在這種情況下，往往要增加輸送液體物料所需的功率，但也增加了運(yùn)行成本。 因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)乃俣?，和選擇一個(gè)平衡點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，取u=3m/s 所以： D=4vπ×u=0.1m=100m (4-6) (2)圓管壁厚 輸液管需要輸送液體，一般要具有較好的韌性、耐腐蝕的特性，圓管的管壁厚度，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選用厚度：t=5mm 4.2 輸送液泵確定 液體的輸送，需要在單位時(shí)間內(nèi)，會(huì)有一定量的液體輸送到洗瓶機(jī)儲(chǔ)液罐的原材料，可以利用高架罐液位差，也可以用泵作為動(dòng)力源。由于高架罐的存在是不方便控制液體量不足的，按照計(jì)算的連續(xù)性方程可以知道液體原料的高架罐，在秋天會(huì)影響液體的壓力和壓力可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定管?？傊?，輸送泵作為動(dòng)力源使用，洗瓶機(jī)儲(chǔ)液罐。 為了求出管子的損失壓頭，首先需要計(jì)算出雷諾系數(shù)： Re=d×u2×pu=0.03×0.6×140003600×1.0×10-3×(50×10-3)2×1.0×10-3 (4-7) 其中： u2=Gb×Qmas3600×p×A=0.03×0.6×140003600×1.0×103×501×10-3 (4-8) hf=λ×Ld×u22×g=0.035×200.03×0.45=10.5m (4-9) 在這個(gè)基礎(chǔ)之上，查表可得標(biāo)準(zhǔn)彎頭阻力系數(shù)=0.75，球心閥全部打開時(shí)候的阻力系數(shù)=6.4，進(jìn)口阻力的系數(shù)=0.5，=1，則可計(jì)算阻力損失壓頭： h1=2×2×ξ1+2×ξ2+ξ3+ξ4×u22×g=2×2×0.75+2×0.64+1×0.45=7.1m (4-10) 取Z1=0,Z2=3,所以管路設(shè)計(jì)中將多出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭，那么損失壓頭為： h=h+ξ1u22×g=17.6+0.75×0.45=18.0m (4-11) 將相關(guān)數(shù)值代入，可得: He=Z2+P2ρ×g+u22×g+h=3+10.04+0.45+18.0=31.5m (4-12) 則可計(jì)算輸液泵功率： p=He×wη=He×Gb×Qmas3600×0.7=31.5×0.6×140003600×0.7=1.05kw (4-13) 4.3閥端孔口流量計(jì)算 液體充液閥孔體積計(jì)算，根據(jù)流動(dòng)的一般公式：V=AU(m/s) 其中，A——孔口橫截面積（m） U——孔口液體流速（m/s） 溶液的流量孔板，清洗閥端孔的截面0-0與儲(chǔ)液罐2-2剖面，通過建立伯努利方程可以得到： 設(shè)儲(chǔ)液箱表面積S1,速度折算系數(shù)： K0=(A0S1)2 ,根據(jù)液體連續(xù)性原理可得相應(yīng)的液體流速： U3=A0S1×U0=U0×K0 (4-14) 綜上可得 V=C×A02×g×h (4-15) H=?Z+?Pρ×g (4-16) Z3+U322×g+P3ρ×g=Z0+P0ρ×g+h (4-17) 進(jìn)行到此可以觀察到，溶液的流量體積V，主要取決于三個(gè)參數(shù)：孔流通面積A0、通道流速系數(shù)C、孔截面壓頭H。 （1） 通道流速系數(shù)C 當(dāng)液體原料通過清洗閥通道，降低阻力，通道流量系數(shù)C值會(huì)更大，但不管多老，總是小于1。一般來說，C的值可以通過實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，并可通過計(jì)算法計(jì)算。 如果清洗閥的結(jié)構(gòu)和操作條件是已知的，然后查找表可以通過阻力系數(shù)的確定及部分。但閥門的各部分阻力系數(shù)不僅是為了獲得比較困難，彼此之間的影響，使流量系數(shù)的速度會(huì)降低，這種情況下修改相關(guān)系數(shù)。 一般建議之間的校正因子。這種修正后的流速系數(shù)： C'=ηc (4-18) 清洗低粘度的液體，一般取0.5。 （2）孔口出流區(qū) 使充液流的穩(wěn)定性，在瓶的尺寸允許的條件下，應(yīng)盡可能采取大孔的流通面積，對(duì)假設(shè)的孔口出流區(qū)，也應(yīng)盡可能地增加外周長度浸潤的截面不雷諾茲系數(shù)，所以當(dāng)充能更順利。 4.4 清洗時(shí)間計(jì)算 因?yàn)闇y(cè)量液體和清洗嘴伸入清洗速度不同，要求不同的距離，所以在清洗過程中的液流V應(yīng)該是可變的，它是一個(gè)功能孔段壓頭。 為自定義的定量假設(shè)杯子的橫截面積，當(dāng)從噴嘴高度的液體是H，流量公式： V=-S0dzdt=cA02g(?Pρg+H) (4-19) 上式可轉(zhuǎn)化為： Dt=-S0dzcA02g(?Pρg+H) (4-20) 則可通過微積分求得液料全部注入瓶中所需的清洗時(shí)間： T1=-Z2Z2S0dzcA02g(?Pρg+H)=2S0cA02g(?Pgρ+Z1-?Pgρ+Z1) (4-21) 其中：Z1--定量杯充滿液料時(shí)距離管口的高度（m） Z2--定量杯流完液料時(shí)距離管口的高度（m） 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，可算得清洗時(shí)間t=5.4s，經(jīng)驗(yàn)證該時(shí)間符合實(shí)際要求。 第5章 瓶裝液體自動(dòng)洗瓶機(jī)供瓶傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 輸送線方案選用 瓶輸送系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)板輸送中有著廣泛的應(yīng)用，板輸送機(jī)可輸送各種散狀物料或貨物的水平或傾斜方向在工業(yè)領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于生產(chǎn)線。能夠運(yùn)輸?shù)南鄬?duì)重量和大的材料或貨物的運(yùn)輸，可以在較高的溫度下更快。 （1）板式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 1）輸送能力； 2）柔性輸電線路布局； 3）運(yùn)行穩(wěn)定可靠 4）使用范圍寬； 5）牽引鏈強(qiáng)度高，可長距離輸送； 6）在輸送過程中可加工各種工藝。 （2）布局形式： 為了滿足清洗生產(chǎn)線的基本要求，布局形式簡化，并采用臥式布局，這是線性的瓶裝水的自動(dòng)洗瓶機(jī)的設(shè)計(jì)。 （3）對(duì)刮板輸送機(jī)的主要部件： 1）牽引鏈； 2）底板； 3）驅(qū)動(dòng)程序； 4）緊零件； 5）機(jī)架。 5.2電機(jī)到減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 參考目前的生產(chǎn)實(shí)踐中，電動(dòng)機(jī)的選擇，建議選擇電機(jī)類型：YH100l - 2，且速度2700r／min，額定功率，額定電流6A和轉(zhuǎn)彎滑10%，功率因數(shù)為0.87 5.2.1軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩計(jì)算 第一軸的轉(zhuǎn)速等于電機(jī)轉(zhuǎn)速為2700（軸1相連，電機(jī)通過聯(lián)軸器） 第二軸的轉(zhuǎn)速的軸與鏈輪的轉(zhuǎn)速，可從上述輸送線的計(jì)算得： n2=700r/min 傳動(dòng)比為： i=n1n2=2700700=3.86 (5-1) 各軸功率的計(jì)算： 第一根軸：P1=P×η1=3×0.99=2.97kw (5-2) 第二根軸：P2=P1×η1=2.97×0.97=2.88kw (5-3) 軸的扭矩計(jì)算： T1=9.55×106×P1n1=9.55×106×2.972700=10505N.mm (5-4) T2=9.55×106×P2n2=9.55×106×2.88700=39291N.mm (5-5) 能夠從以上內(nèi)容得出如下表格的數(shù)據(jù)： 軸輸出功率、轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)比及效率： 表5.2 軸號(hào) 轉(zhuǎn)速 輸出功率 P(kw) 輸出轉(zhuǎn)矩 T(N.mm) 傳動(dòng)比 效率 電機(jī)軸 2700 3 1 1 軸 2700 2.97 10505 3．86 0．99 軸 700 2.88 39291 0.97 5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸的材料 因?yàn)檩S工作環(huán)境比較特殊所承載的載荷通常是變載荷，或者變應(yīng)力，因此材 傳動(dòng)部分：它是軸之間的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和傳輸，以及支持是機(jī)器運(yùn)動(dòng)的重要組成部分。 由于軸向的工作環(huán)境是比較特殊的負(fù)載通常是可變荷載，或過敏，所以材料需要具有良好的韌性和強(qiáng)度。在表面的軸和軸承相對(duì)滑動(dòng)軸，還需要找到的材料具有良好的耐磨性。 （2）材料的選擇（常用材料和熱處理方式的選擇）： 1）球墨鑄鐵：具有良好的沖擊吸收適應(yīng)性，應(yīng)力集中可轉(zhuǎn)化為較復(fù)雜的形狀，但韌性較低； 2）：45鋼：正火或回火熱處理；使用Q235、Q27 5 255、普通低碳鋼作輕或不重要場(chǎng)合； 3）合金鋼：常用的40Cr和合金鋼，合金鋼可用于重載特性，適用于輕或耐磨的工作環(huán)境。熱處理或杰姆斯火處理，可以提高合金鋼的強(qiáng)度，但應(yīng)力集中更敏感，容易發(fā)生事故，因此粗糙表面應(yīng)設(shè)計(jì)相對(duì)較低，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要設(shè)法消除或減少應(yīng)力集中。主軸的剛度，這就要求，是軸的軸的軸，由于合金鋼和碳鋼低彈性模量，它不應(yīng)該使用更昂貴的鋼。 （3）一般可以用鋼空白一片空白，也需要有鑄坯。 （4）主軸直徑 計(jì)算公式： d≥c×3pn (5-6) 其中：c----與材料的許用應(yīng)力有關(guān) p----軸的傳動(dòng)功率（kw） n----軸的轉(zhuǎn)速（r/min） 則：d≥117--106×314=0.37×117--106=43.29--39.22 (5-7) 因?yàn)檩S上有雙鍵，所以d有必要增加7% d=43.29×1.07=46.32mm,取d=60mm （5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1）計(jì)算轉(zhuǎn)矩：T=9550×pn=9500÷140×7=477.5N.m (5-8) 查表的 K=1.5，則Tc=477.5×1.5=716.25 2）為了使軸向夾緊，有必要取與配合的軸長度要小一些; 3）定位軸肩直徑一般需要增大不小于5mm； 4）綜上取軸徑d=60mm，軸段長L=82mm； 5）據(jù)此查手冊(cè)確定鍵的尺寸參數(shù)。 選用A型鍵14*9*75及A型鍵18*11*70 （6）蓋子相關(guān)的尺寸計(jì)算： 由軸徑線速度選密封形式 V=π×d×n60×1000=3.14×60×14060×1000=0.43m/s (5-9) 當(dāng)v<5m/s時(shí)，能夠使用氈圈密封； 當(dāng)v>10m/s時(shí)，用皮碗密封； 當(dāng)v=6m/s----30m/s時(shí)，用非接觸式密封。 V=0.44m/s<5m/s,所以使用氈圈密封。 （7）2.軸肩選取?60d9 1）查手冊(cè)選直徑。 2）軸承凸出點(diǎn)與箱外活動(dòng)件須留15mm----25mm間隔。 留出尺寸43mm。 （8）動(dòng)軸承相關(guān)的尺寸： 1）軸承選擇時(shí)，因?yàn)槭窃谇耙恢睆缴显O(shè)計(jì)安裝步驟，也能使加工更方便，而且尾數(shù)為0或5，或用前一段直徑，或在起軸肩，取軸承內(nèi)徑?55k6； 2）選用適當(dāng)?shù)妮S承，經(jīng)查手冊(cè)得尺寸參數(shù)后，選用30211正裝，尺寸： d×D×T=55(mm)×100(mm)×22.77(mm) (5-10) 3）按dn值選軸承潤滑形式 dn>2×100000r(min.mm) 時(shí)，可以用潤滑油。 （9）其他相關(guān)尺寸： 1）傳動(dòng)組件與軸肩一般又緊密配合； 2）根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要，軸截面應(yīng)小于車輪的長度，以獲得致密的軸向定位，以87。 3）軸向定位需要使用套，肩，領(lǐng)子，彈性圈等部件固定，套筒的選擇和定位項(xiàng)圈，項(xiàng)圈直徑。 其中的轉(zhuǎn)盤軸如圖： 圖5.1 轉(zhuǎn)盤軸 5.2.3軸系部件設(shè)計(jì)計(jì)算 軸系部件包括：傳動(dòng)軸，軸承，傳動(dòng)件以及鍵。 已知條件：軸承是應(yīng)用于輸送線上的，轉(zhuǎn)速，軸頸，軸承所承受的徑向載荷R=2000N，軸向載荷為500N，要求使用壽命=5000h。 得到相應(yīng)的動(dòng)載荷Pr。 軸類零件包括：傳動(dòng)軸，軸承，齒輪和鍵。 軸承采用傳動(dòng)線、轉(zhuǎn)速、滑動(dòng)軸承，徑向載荷R = N，軸向載荷500N，使用壽命為50000h。在復(fù)雜加載荷條件下，利用X和Y根據(jù)查表可得到深溝球軸承的系數(shù)。在軸承類型的選擇是未知的，試算的方法需要暫時(shí)= 0.08，則E = 0.22 由于A/R=50/2000=0.025,查得X=0.56,Y=1.99可求得： Pr=XR+YA=0.56×2000+1.99×500=2115N (5-11) （2）計(jì)算軸承所需要的徑向額定載荷Cr 由于軸承溫度不高，與工作負(fù)荷只有輕微的影響，查表： ft=1,fp=1.1 按公式有： Cr=fp×prft(60nLh106)13=22001N (5-12) （3）選擇軸承型號(hào) 查詢滾動(dòng)軸承國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272—93，選的6211軸承，該軸承取： Cr=25700N>Cr=22001N ; Cσ=15300N; 又因?yàn)椋? ACσ=50015300=0.0349 (5-13) 所以，再用線形插值法可計(jì)算得e=0.23，適用于本設(shè)計(jì)。 5.2.4鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)形式可分為：機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)三大類。 機(jī)械傳動(dòng)：機(jī)械部件來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)使用，機(jī)械傳動(dòng)分為齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)帶傳動(dòng)。 傳輸有很多優(yōu)點(diǎn)。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)沒有彈性滑動(dòng)和滑移現(xiàn)象。此外，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比是準(zhǔn)確的。另外，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)功率大，過載能力強(qiáng)，小體積的傳動(dòng)條件相同。張力較小，作用在軸向壓力較??；在高溫、潮濕、粉塵、污染等不利條件下。鏈條的主要缺點(diǎn)：只能用于平行軸之間的傳動(dòng)，成本高，易磨損，易伸長，傳動(dòng)穩(wěn)定性差，操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加的動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不適合用在快速反向傳輸上。 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和傳輸?shù)男问教卣鳎渹鲃?dòng)能夠滿足需求。 （1）確定鏈輪齒數(shù)Z1,Z2: 取Z1=21。 Z2=i×d1=n1n2×d1=700140×21=105<120 (5-14) 速比i： 通常i≤6，此外，若載荷平穩(wěn)，尺寸允許可取i=8----10。 （2）確定鏈條節(jié)距P： 計(jì)算功率：pc=p×kA (5-15) 式中：P----額定功率 kA----工作情況系數(shù) 因?yàn)楣ぷ飨鄬?duì)平穩(wěn)，所以查表得：kA=1.0 所以pc=p×kA=1.0×7.5=7.5kw (5-16) 特定條件下，單排鏈傳遞功率p0 p0≥pcKz×Ki×Ka×Kp=6.14 (5-17) （3）根據(jù)p0，n的數(shù)值，查表，查得節(jié)距P和鏈號(hào)： 鏈號(hào)05B，節(jié)距P=8mm，排距pt=5.64mm,滾子外徑dr=5mm， 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=3.0mm 銷軸LX=8.6mm，極限拉伸載荷Q1=4400N，質(zhì)量q=0.81kg/m （4）確定中心距a和鏈條節(jié)數(shù)Lp。 1）如果中心距比較小，增加循環(huán)次數(shù)會(huì)相應(yīng)增加，磨損疲勞將會(huì)加速，還容易發(fā)生跳齒。 2）如果中心距的選擇，它可以減少鏈條的磨損，可延長生命，但可能會(huì)有抖動(dòng)，和大小相應(yīng)增加。 3）則鏈條長度為： L=2×a0p+z1+z22+pa0z2-z22π=2×300P+21+1052+7.5300105-212×3.14=195.6mm (5-18) 4）Lp圓整，取偶數(shù)L=196。 5）計(jì)算中心距實(shí)際距離： a=p4[L-z1+z22+(L-z1+z22)2-8×(z2-z12×π)2 =7.54[196-21+1052+(196-21+1052)2-8×(105-212×π)2 =301.7mm (5-19) 6）a的差值為1.7mm<2mm----5mm。所以我們是能夠選用這樣的取值。 進(jìn)行驗(yàn)算： V=z1×n1×p60×1000=21×700×7.560×1000=1.84m/s (5-20) 該取值是在范圍內(nèi)的，我們也能夠去選這個(gè)值使用。 （5）計(jì)算壓軸承力Q ?=k0×FE (5-21) 式中有效拉力 FE=1000pcv=1000×7.51.844076.1N (5-22) （6）設(shè)計(jì)鏈輪的主要尺寸 1）材料選用：45鋼，并且需要經(jīng)過沾火。 材料要求：材料需要有一定的強(qiáng)度和耐磨性，與小鏈輪材料比大鏈輪的材料強(qiáng)度與耐磨性。 2）主要尺寸： A節(jié)圓直徑 d1=psin(1800Z1)=8sin(180021)=53.3 (5-23) d2=psin(1800Z2)=266.7 (5-24) B齒頂圓直徑 da=p×0.45+ctg1800Z1-0.08=8×0.45+ctg180021=57.68 (5-25) da=p×0.45+ctg1800Z2-0.08=8×0.45+ctg1800105=270.96 (5-26) C齒根圓直徑 df=d1-dr=53.5-5=48.3 (5-27) df=d2-dr=277.7-5=261.7 (5-28) D齒側(cè)凸圓最大直徑 dg=p×ctg1800Z1-1=0.×ctg180021-1-0.08=45.28 (5-29) 選dg=45mm，查表得dk=26mm。 dg≤p×ctg1800Z1-1-0.08=258.56 (5-30) 則選dg=250mm。 E最大齒根距離 LX=df ----偶數(shù)齒 Lx=cos90。Z×d-dt ----奇數(shù)齒 根據(jù)上述公式： Lx=cos90。21×5-5=48.15 (5-31) Lx=cos90。21×266.6-5=260.2mm (5-32) F軸面主要尺寸 ba=1.6mm rx=13.5mm bf=7.1mm h=6.4mm ra=0.5mm pt=5.64mm 3）鏈輪結(jié)構(gòu) 我們以中小直徑的鏈輪為總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。鏈輪齒形鏈輪齒形，一方面需要保證環(huán)節(jié)順利地進(jìn)入和退出嚙合，另一方面，減少鏈條嚙合沖擊應(yīng)該接觸應(yīng)力。最后的鏈輪也容易處理。 4）鏈輪的維護(hù) 鏈輪安裝注意事項(xiàng)：當(dāng)軸安裝，沒有搖擺和傾斜，在相同的傳動(dòng)部件，在兩鏈輪端需要保持同一平面。當(dāng)鏈輪中心距小于50cm，允許偏差1毫米的存在；當(dāng)鏈輪中心距大于0.5米，可以允許偏差2毫米的存在。但是鏈輪的安裝過程中，不允許有摩擦傳動(dòng)副，因?yàn)槿绻麅奢喥钸^大，比較容易產(chǎn)生斷鏈，會(huì)增加摩擦，從而加速齒輪的磨損。改變鏈輪時(shí)，注意檢查和調(diào)整偏移量。鏈輪磨損嚴(yán)重，為了保證高效，我們應(yīng)該更換新的鏈輪或次新鏈輪。正常情況下，不僅需要更換新鏈輪或新鏈輪，還需要更換兩個(gè)新鏈輪。否則，由于網(wǎng)孔不完善，可以加速新鏈輪或鏈輪的磨損過程。 此外，當(dāng)鏈輪齒在一定程度上磨損時(shí)，也可以及時(shí)投入使用，這也就意味著調(diào)整鏈輪的使用，延長其使用時(shí)間，降低成本，提高資源的利用率。 對(duì)鏈輪的保養(yǎng)，機(jī)器存儲(chǔ)沒有投入生產(chǎn)使用，鏈輪應(yīng)拆除，并用煤油清洗。最后，涂上機(jī)油或黃油，放在干燥的地方。為了防止銹病的發(fā)生，但也要防止資源浪費(fèi)。 5.2.5輸送線部分計(jì)算 （1）原始數(shù)據(jù)及資料 物品重：10kg 材料：塑料制品 形狀：圓柱形 最的大橫向尺寸： 60*10=600 需要考慮托盤存在的間隙，可以取最大橫向尺寸為700mm。 設(shè)計(jì)最大輸送能力：20000瓶/小時(shí)。 （2）輸送底板寬度： 1）底部寬度可以選擇，然后選擇材料的大小，和校準(zhǔn)檢查全做。