火腿肠肠衣自动压缩设备结构设计（全套含CAD图纸）
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肠衣自动压缩设备结构设计 摘 要 肠衣自动压缩设备是将圆筒状 压缩，代替目前火腿肠片状外包装膜，简化生产工艺，降低工人的劳动强度，提高生产效率，增强市场竞争力。本文侧重其传动系统的设计，理论上能够实现肠衣的自动压缩，现实中还需进行必要的改进。 首先，本文介绍了 在肉制品包装产业的发展及应用。由此映射出肠衣自动压缩设备的前景。 其次，本文将介绍肠衣自动压缩设备的电机选择，为了提高生产效率，选择的电机能够实现同时带动四台压缩设备。 再次，本文将重点设计和计算传动 设备，通过带轮机构，齿轮机构，链轮机构以实现压缩设备所需要的进给速度。 最后，本文简要叙述了压缩系统部件的尺寸确定，及其理想状态的运动状态。最后的控制系统由于时间关系，已经简化。 关键词： ，压缩设备，传动系统，控制系统 is of on of in in to in of we in to of to on of in to a of of to of of 目 录 1 绪论 . 机械系统方案的简述 .运动方案选择 .电动机类型和结构形式 .选择电动机容量 .电动机的外形 .总传动比的确定及各级传动比的分配 . 理论总传动比总i. 各级传动比的分配 .各轴转速，转矩与输入功率 . 各轴理论转速 . 各轴的输入功率 . 各轴的理论转矩 . 各轴运动和动力参数汇总表 . 传动设计 .V 带传动设计 . . 原始数据 . 设计计算 . 带传动主要参数汇总表 . 带轮材料及结构 .链轮传动设计 . 原始数据 . 选择链轮齿数 . 确定计 算功率 . 选择链条型号和节距 . 计算链条型号和中心距 . 计算链速 v ，确定润滑方式 . 计算压轴力 . 链轮结构设计与计算 . 链轮材料 .齿轮传动设计 . 原始数据 . 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 按齿面接触强度设计 . 按齿根弯曲强度设计 . 几何尺寸计算 . 齿轮结构 .减速器箱体及其附件 . 箱体结构形式及材料 . 箱体主要结构尺寸表 .轴的设计 . 按扭转强度条件计算 . 初步确定轴的最小直径 . 确定轴的尺寸 . 压缩滚轮部件的设计 . 压缩滚轮部件总体设计 . 滚轮结构设计及尺寸计算 . 压缩轴的设计 . 轴支撑座 . 轴 固定支座 . 剪切刀具设计 . 直线滚动导轨设计 .论 .致谢 .肠衣主要用在火腿、香肠等产品的包装上，包装可分成内包装和外包装，外包装主要是使产品与外部隔绝，保证卫生，让消费者了解产品的名称、成分、重量、制造厂家、生产日期等。内包装主要目的是防止在制造过程中产品形状被破坏，保持产品规格化。在市场经济条件下，许多食品包装厂越来越重视生产线的自动化，生产的高效率化。用最低的 成本实现最大的经济效率。 目前，国内火腿、香肠等食品生产厂家普遍使用的是片状 来包装食品，聚偏二氯乙烯的英文缩写 ,它是由偏二氯乙烯单体 (以下简写 过聚合反应生成的高分子化合物。 当今世界上塑料包装材料中综合阻隔性能最好的一种包装材料。 一种优秀的食品包装材料 ,特别是耐高温蒸煮和对氧气、水蒸气、各种气味具有很好的阻隔性。 世界上目前惟一大工业化生产、可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料。用它制造的薄膜在中国获得广泛的应用 ,其中最大用途就是用于 火腿肠肠衣 ,这些应用充分显示了 料的性能和无与伦比的优势。由于它的性能独特 ,在塑料包装材料行业特别是食品包装行业占 据着重要位置。用它作为中间层 , 制造多层复合材料 ,更是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。 我国从 20 世纪 80 年代初开始了 脂实际应用的研究工作 ,首先是火腿肠的诞生将 膜引入中国 , 后以洛阳春都为代表打破美国和日本对此技术的封锁 , 引进了 膜的加工技术和设备 ,开创了中国 膜加工工业。 20 世纪 90 年代末以我国著名的 膜加工 专家、洛阳春都高级工程师范书德先生为代表的一批包装材料研究工作者 ,尝试着将 料应用到其它包装领域 ,并取得了成功。 通过采用 挤薄膜对肉制品进行包装 ,可以延长肉制品的保鲜期 ,大大提高了肉制品在长途运输中的储存期 ,扩展了肉类加工企业的销售领域 ,可以覆盖到国内外远距离的市场。 圆筒状 装膜压缩技术在国内应用较少，研究领域接近空白，但是在当今最优化生产，最大经济效率化，激烈竞争化的社会，力求创新成为产品保证市场竞争的基石，在竞争激烈的浪潮中，如何实现成本最小化，提高生产效 率，是一个企业值得深刻思考的问题。 动方案选择 现代机械通常由动力机、传动系统和执行机构三部分组成。此外，为了保证机器的正常运转还需要控制系统，用来控制机械各组成部分协调运作。由于设计的多解性和复杂性，满足某种功能要求的机械系统运动方案可能会有很多种，因此，在考虑机械系统运动方案时，除了满足基本的功能要求外，还应该遵循以下原则： 机构运动链尽量简短 在保证实现功能要求的前提下，应尽量采用构件数和运动副少的机构，这样能够简化机械的构造， 减轻重量，节省材料，避免浪费，降低成本。此外，也可以减少由零件的制造误差形成的运动链的积累误差。 选择运动副 高副机构可以减少构件数和运动副数，设计简单。但是低副机构的运动副元素加工方便，容易保证配合精度以及有较高的承载能力。在一般情况下，应优先考虑低副机构，而且尽量少用移动副；执行构件的运动规律要求复杂，采用连杆机构很难完成精确设计时，应考虑采用高副机构。 选择原动机 机械系统的运动与原动机的形式密切相关。目前，电动机、内燃机使用最广泛，应结合具体情况灵活选择。 机械的尺寸和重量随选择的机构类型不同而有很大差别，在相同的传动比情况下，周转轮系减速器的尺寸和质量比普通定轴轮系减速器要小的多。在连杆机构和齿轮机构中，可利用齿轮传动时节圆作纯滚动的原理，或者利用杠杆放大或缩小的原理来缩小机构尺寸。 机构在机械系统中不仅传递运动，同时还要传递动力，因此要选择有较好动力学特性的机构。 采用传动角较大的机构 要尽可能选择传动角较大的机构，以提高机器的传动效率，减少功耗。 采用增力机构 对于执行构件行程不大，而短 时克服工作阻力很大的机构，应采用增力的方法，即瞬时有较大机械增益的机构。 采用对称布置的机构 对于高速运转的机构，其作往复运动和平面一般运动的构件以及偏心的回转构件的惯性力和惯性力矩较大，在选择机构时，应尽可能考虑机构的对称性，以减少运转工程中的动载荷和振动。 任何机械系统都是有人类设计的，并且用来服务人类，而且大部分机械都是有人老操作和使用，因此在机械设计的同时，必须考虑人的生理特点，以求得人与机械系统的和谐统一。 图 压缩设备机构布局图 动机类型和结构型式 根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于 Y 系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电 动机。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。 Y(型封闭自扇冷式电动机 ,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。故优先选用卧式封闭型 Y 系列三相交流异步电动机。 择电动机容量 由于压缩设备主要靠滚轮与轴之间的摩擦力来压缩肠衣，所需要的力较小，故选择 的电机 时带动四台压缩设备。实现资源的最大化利用的同时也保证工人工作的安全性，提高生产效率。 表 机型号及参数 电动机型号 额定功率 步转速 r/大转矩 额定转矩 满载转速 r/量 13250 10 63 机的外形 图 电动机示意图（ 1） 图 电动机示意图（ 2） 图 电动机示意图（ 3） 表 电机的安装及外形尺寸 型号 尺 寸 H A B C D E C 32 216 140 89 38 80 210 33 210 135 315 475 传动比的确定及各级传动比的分配 理论总传动比总5m/取进给速度为 8m/ 选取压缩滚轮的直径 D=50 2（ 由式（ m i n/i n/2 12 w ； 总传动比 1 0 各级传动比的分配 （ 1） V 带传动的理论传动比带带i （ 2） 直齿圆柱齿轮的理论传动比齿齿i（ 3） 齿带 总链 轴 转速，转矩与输入功率 设定电动机轴为 0 轴， 减速器高速轴为 1 轴， 减速器低速轴为 2 轴， 大链轮轴为 3 轴。 各轴理论转速 m i n/710m 102312010各轴的输入功率 各轴的理论转矩 9550（ 由式（ 各轴运动和动力参数 表 动和动力参数汇总表 轴号 理论转速（ r/ 输入功率（ 输入转矩(N理论传动比 电动轴 710 410 3 第轴 410 3 第轴 510 轴 510 V 带传动设计 原始数据 电动机功率 2.2 电动机同步转速 750动机满载转速 710电n r/ 带理论传动比 带i 3 单向运转、双班制、工作机为带式运输机 设计计算 （ 1）确定计算功率（ 根据双班制工作，即每天工作 16 小时，工作机为带式运输机， 由表 得工作系数 作情况系数 工况 空、轻载启动 每天工作小时数 /h 16 载荷变动微小 液体搅拌机、通风机和鼓风机)、离心式水泵和压缩机、轻载荷输送机 公式（ =（ 2）选取普通 V 带带型 由图 据定选用普通 V 带 A 型。 图 通 V 带选型图 （ 3）确定带轮基准直径1小带轮基准直径140mm 2d 4 2 01 4 031 据普通 V 带轮的基准直径系列标准 圆整 2400 （ 4）确定普 V 带的基准长度和传动中心距 根据公式 20 时，选用 V35m/S,直径较大，功率较大时用 35 钢、 40 钢或高速小功率用工程塑料。 批量大时，可选用压铸铝合金或其它合金。 （ 2） 带轮的结构 V 带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径为 d 小于等于 的轴颈时，可采用实心式，当 d 300，可采用腹板式，当 d 300时 100，可采用孔板式，当 d 300，可采用轮辐式。所以小带轮选用实心式，大带轮选用轮辐式。 图 小带轮结构图 图 小带轮三维实物图 图 大带轮结构图 图 大带轮三维实物图 轮传动设计 原始数据 输入转矩 T= N入功率 P=链轮转速 78.9 r/动比 i = 选择链轮齿数 小链轮的齿数 z 不宜过小，一般 z 17，小链轮的齿数也不宜太大，会增大传动的总体尺寸而且还容易发生跳链和脱链。所以选取小链轮的齿数 1z =17 ， 则大链 轮的齿数为 2z = 1 =17=大链轮齿数 2z =27 确定计算功率 由表 得工况系数 表 况系数 从动机械特性 主动机械特征 平稳运转 电动机、汽轮机和燃气轮机、带有液力耦合器的内燃机 平稳运转 离心式的汞和压缩机、印刷机械、均匀加料的带式输送机、纸张压光机、自动扶梯、液体搅拌机和混料机、回转干燥炉、风机 图 得主动链轮齿数系数 排链， 图 主动链轮齿数系数 则计算功率为 = 选择链条型号和节距 根据 1n =78.9 r/由图 选链号 20A 图 A 系列、单排滚子链额定功率曲线 由表 得链条节距为 p = 表 子链规格和主要参数 号 节距 P 滚子直径 1d 内链节内宽1b 销轴直径 2d 内链板高度 2h 排距 抗拉载荷 单排 双排 5 170 计算链条型号和中心距 初选中心距 0a=(3050)p 取0a=40 则 p = =1270 相应的链长节数为0212210 )2(22 （ 001)2 1727(2 2717402 2 =链长节数02 节。 zz zL p 表 心距计算系数 1f 121zz 1f 8 21zz = 由表 得中心距计算系数 1f = )(2 211 （ 由公式 )(2211 p = )2717( =1268.9 计算链速 v ，确定润滑方式 100060 由公式 1 s 由图 得， v =s 链号为 20A ，应采用滴油润滑。 图 润滑范围选择图 计算压轴力 e= 链轮水平布置时的压轴力系数 则压轴力为 9 7 链轮结构设计与计算 图 轮结构图 表 子链链轮的主要尺寸 名称 计算公式 小链轮 大链轮 分度圆 顶圆 1m a 根圆 1f 毂厚度 k 200 链轮材料 链轮轮齿要具有足够的耐磨性 和强度，由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大，故小链轮应采用较好的材料制造。 表 轮常用的材料及齿面硬度 材料 热处理 热处理后的硬度 应用范围 15、 20 渗碳、淬火、回火 50605z ，有冲击载荷的主、从动链轮 35 正火 160200正常工作条件下，齿数较多（ 25z ）的链轮 40、 50、 70 淬火、回火 4050剧烈振动及冲击的链轮 1520碳、淬火、回火 5060动载荷及传递较大功率的重要链轮（ 25z ） 354035火、回火 4050用优质链条的重要链轮 接后退火 140等速度、传递中等功率的较大链轮 普通灰铸铁 淬火、回火 26028052 z 的从动轮 夹布胶木 功率小于 6速度较高、要求传动平稳和噪音小的链轮 由表 知选择小链轮材料为 20 号钢，选择大链轮的材料为普通灰铸铁。 轮传动设计 原始数据 输入转矩 T = N齿轮转速 236.7 r/数比 3i 由电动机驱动单向运转、每天工作 16 小时、工作寿命为 10 年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为 300 天） 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （ 1） 选择直齿圆柱齿轮传动。 （ 2） 工作机速度不高，选择齿轮精度为 7 级精度（ 009588） . （ 3） 材料的选择 表 用齿轮材料及其力学特 性 材料牌号 热处理方式 强度极限 屈服极限 硬度 齿芯部 齿面 250 170240 00 188255 50 197269 常化 500 147241 00 229302 80 320 156217 50 350 169229 45 580 290 162217 调质 700 380 241269 45 650 360 217255 30100 900 310360 3550 450 217269 3800 550 217269 4000 500 241286 45 调质后表面淬火 217255 40500 241286 48550渗碳后淬火 650 400 300 580100 850 121100 850 320 201200 1100 350 35质后氮化 （ 氮化层后） 950 750 255321 8508000 850 夹布塑料 100 2535 由表 择小齿轮材料为 40 调质 )，硬度为 275齿轮材料为 45 号钢（调质），材料 硬度为 236者材料硬度差为 39 （ 4） 初选小齿轮齿数 201z （ 5） 修正传动比 修正后的带轮传动比 04 0012 链轮传动比 链带 总齿 取 63 1z 、 2z 互为质数。 （ 6） 工作寿命计算 4 8 0 0 0163 0 010 时） 按齿面接触强度设计 3211 （ （ 1） 确定公式内的各计算数值 1） 试选载荷系数 3.1计算小齿轮传递的转矩 41 3）由表 取齿宽系数 1d表 柱齿轮的齿宽系数d装置状况 两支承相对于小齿轮做对称布置 两支承相对于小齿轮做不对称布置 小齿轮做悬臂布置 d ）由表 得材料的弹性影响系数 。 表 性影响系数 齿轮 材料 弹性模量 E/ 配对齿轮材料 灰铸铁 球墨铸铁 铸钢 锻钢 夹布塑胶 锻钢 钢 88 球墨铸铁 灰铸铁 5） 由图 得按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 001 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 502 。 图 调质处理钢的 6）由公式（ 算应力循环次数。 60（ 811 0 0 N 7）由图 得接触疲劳寿命系数 K。 图 接触疲劳寿命系数，可根据经验在网纹区内取 8）计算接触疲劳许用应力。 取失效率为 1%，安全系数 S=1， （ 由式 M P i M P i （ 2） 计算 1）试算小齿轮分度圆直径入 H 中较小的值。 带入
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