机械毕业设计（论文）-罐装生产线电子分选秤系统设计【全套图纸】.doc

摘 要摘 要本文介绍的是罐装生产线中的电子分选秤系统。电子分选秤系统是定量包装商品计量监督管理的重要项目。由于在许多领域中，重量的控制在产品质量控制方面具有其普遍性及适用性，因此，重量选别机的应用范围日益扩大。随着危害分析重点控制系统(HACCP)的落实及渐趋普及化，食品生产工厂对能满足卫生要求且容易清洁的重量选别机的需求相应有所增长。本系统采用PC控制系统、光电感应元件，具备ARC NET及ETHERNET网络通讯功能，整体设计功能完善，操作简单有效，维修简便。本系统是控制产品重量的一种质量控制系统。在食品及药物的生产应用中，可实现检测产品的毛重，是否有漏装，并能对产品按重量进行分级，控制净重，以及自动包装线上的罐装控制等多项功能。本系统分选秤秤体主要由三部分组成:：被称物品的前置送进装置、计量装置、剔除装置。全套图纸，加153893706主传动机构主要由带传动组成。通过这一系列的同步带，系统本身可以调节速度，同时达到传递运动的目的。这部分设计是本次设计的主要任务。本系统安装有称重式传感器，当重量不足或超出时，导杆转向，引导不合格产品送出生产线。关键词 ：电子分选秤；称重传感器；同步带VAbstract This text introduced electronic choose steelyard system of the bottle pack production line. Because in many realms, the control of weight has its catholicity and applicability at the product quality control, therefore, the electronic choose steelyard system is used more and more widely. Along with endanger analysis point control system(HACCP) of implementation and gradually universal, food produce factory to can satisfy a hygiene request and easily sweep of the weight choose dont the need of machine correspond to have a growth. The control system of the this system adoption PC, the electricity light respond a component, have ARC NET and the communication function of the ETHERNET network, the overall design function is perfect, operate in brief and effectively and maintain simple.This system is a kind of quality control system which controls product weight.Whether have already leaked to pack, and can carry on ratings according to the weight to the product, control net weight, and automatically pack an on-line bottle to pack a control to wait several functions.This system cent chooses steelyard, the body mainly constitutes to from three parts: call the ago place of the product send into equip, calculate to equip, pick and get rid of device.The lord spreads to move organization mainly from take to spread to move to constitute. Pass this synchronously take of a series, the system can regulate speed and attain a purpose of deliver sport in the meantime. This part of designs are the main mission of this time design.This system gearing has a weigh type to spread a feeling machine and be weight shortage or outrun and lead a pole to change direction and guide an unqualified product to send out a production line.Keyword: The electronic choose steelyard system; Weigh to spread a feeling machine; Synchronous belt 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 中国食品包装机械发展综述11.1.1 我国食品包装机械发展形势良好11.1.2 我国食品包装机械存在的问题11.2 食品包装机械行业发展趋势31.3 罐装生产线概述41.3.1 几种待开发的食品包装机械41.3.2 罐装生产线组成及特点51.3.3 新式装罐及封罐设备61.4 电子分选秤系统介绍71.4.1 电子分选秤概念71.4.2 电子分选秤的构成71.4.3 电子分选秤的功能71.4.4 电子分选秤设计特点71.4.5 电子分选秤技术的最新发展81.4.6 使用分选秤的经济效益91.5 本章小结9第2章 传动系统设计12.1 同步带结构和特点12.1.1 同步带结构12.1.2 同步带特点12.2 名称型号及主要参数22.3 设计计算32.4 同步带失效形式及解决办法62.4.1 同步带失效形式62.4.2 同步带失效形式解决办法102.5 同步带安装要求102.6 同步带传动应用中的几个问题112.7 本章小结12第3章 电子分选秤系统零部件设计13.1 齿轮齿条式摆动气缸13.1.1 概述13.1.2 主要结构参数设计计算13.1.3 齿轮变位对气动气缸性能的影响23.1.4 计算齿轮齿条式摆动气缸耗气量33.1.5 气缸磨损原因33.2 轴承选用43.2.1 滚动轴承的特点与应用43.2.2 滚动轴承的选用原则43.2.3 滚动轴承组合结构设计63.2.4 传动辊轴承的选择83.2.5 同步带轮轴承的选择83.3 本章小结8第4章 自动分选秤系统安全使用与维修14.1 机械设计产生的危险14.1.1 机械危险14.1.2 电气危险14.1.3 热危险14.1.4 噪声危险14.1.5 振动危险24.1.6 辐射危险24.1.7 材料和物质产生的危险24.1.8 设计时忽略人类工效学原则而产生的危险24.2 安全措施24.2.1 规定机器的各种限制24.2.2 最大限度地除去危险或限制风险34.2.3 通知警告使用者有关某些遗留的风险34.3 使用34.4 维修34.5 本章小结3结论1参考文献1附录一1附录二1附录三1附录四1致谢1第1章 绪论第1章 绪论1.1 中国食品包装机械发展综述1.1.1 我国食品包装机械发展形势良好近8年来食品和包装机械行业每年以11%12%的平均增长速度发展，高于同期国民经济增长速度。产品水平上了新台阶，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复杂、技术含量高的设备开始出现。在出口的机械品种中以l食品(乳品、糕点、肉类、水果)加工机、烤箱、封装、贴标签机、纸塑铝复合罐生产设备等机械出1：3较多，食品机械如制糖、酿酒、饮料、液体食品灌装机等设备已开始成套出口。随着人们膳食结构的调整和饮食习惯的改变，促进了食品加工业的快速发展，需要大量高品质的包装机械和食品加工机械。未来几年食品和包装机械的需求量将会大幅度增加。据有关方面预计2010年国内食品和包装机械市场总需求量可达1100亿元。其中进口部分在25亿美元左右，2010年国内食品和包装机械销售额约850900亿元人民币，加上出1：3部分(估计应在810亿美元)，2010年国内食品和包装机械总产值折合现价约为900 1000亿元人民币，即每年保持12%以上的增长率才能满足市场需求。1.1.2 我国食品包装机械存在的问题1.1.2.1 与国外产品差距大我国的食品和包装机械行业近些年来所取得的成绩是显著的，但与国外产品相比仍存在20年的技术差距。我国现有的一些包装机械产品技术含量不高，而国外已将很多先进技术应用在包装机械上，如远距离遥控技术(包括监控)、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等。国内大多以生产单机为主，而国外大多为配套生产，很少单机销售。产品可靠性差，技术更新速度慢，新技术 新工艺、新材料应用少。我国的食品和包装机械单机多、成套少，足特殊要求、特殊物料的设备少。技术含量低的产品多，高技术附加值、高生产率的产品少；智能化设备还处于研制阶段。目前我国的食品和包装机械只有5%达到国外上个世纪90年代水平，20%达到80年代水平。60%才达到国外70年代的水平。与工业发达国家相比，中国食品和包装机械产品品种少30%-40%，技术水平落后2030年。1.1.2.2 重复建设严重食品和包装机械行业的低水平重复是指不顾行业发展要求，重复生产那些成本低、工艺水平比较落后、易于制造的机械产品的现象。目前，中国食品和包装机械市场上充斥着成本低、工艺水平比较落后、易于制造的机械产品。产生低水平重复生产现象的原因主要有以下方面：低水平产品科技含量不高，制造工艺简单，所需投人资金少；企业的科研创新能力严重不足，更新换代速度太慢；企业对自己开发出来的新产品没有及时申请专利权加以保护。这种低水平重复现象如果不加以控制，会造成低水平、低档次的产品不断生产出来，对资源造成极大浪费；同时大量这类产品充斥市场，供大于求，造成机械市场的混乱，使合法的知识产权得不到有效的保护，阻碍行业产品的不断升级换代和创新，最终阻碍社会经济向前发展。1.1.2.3 开发能力不足我国食品和包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上开发研究。目前国内的科研、开发投人较少，按规定技术投入可占销售收入的3%，但大多数企业做不到。我们的开发手段落后，现在好一点的企业开展了“甩图版工程”，但真正使用CAD的还很少。产品开发缺少创新。生产手段落后，大部分还是用陈旧的通用设备加工。新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工、轻研究开发、创新不够，不能紧跟市场需求及时提供产品。大多数企业技术人员占总职工总数的比例达不到10%。只有少数企业可以达到年产值5000万元以上的规模。1.1.2.4 知识产权意识淡薄我国食品和包装机械行业缺乏知识产权意识，对自己开发出来的新产品没有及时申请专利权加以保护。往往是一个企业某个产品刚刚开发出来投放市场不久，别的企业很快就仿制出来了，同一种设备产品在短时间内有上千家企业同时投放市场，到最后甚至根本找不到谁是该设备产品的开发者；或者开发者即使想追究其他仿制厂家的责任，也由于没有申请知识产权保护最终只好不了了之。我国食品和包装机械产品的更新换代速度太慢，完全赶不上低水平重复生产的速度。许多的企业忙着就现有产品扩大市场，忙着仿制和抄袭他人的设备产品，根本不去考虑机械产品如何升级换代，如何实现技术创新。1.2 食品包装机械行业发展趋势目前，国际包装机械竞争日趋激烈，未来食品包装机械应配合产业自动化趋势，朝着以下四个方向努力：(1) 市场日趋垄断化专家认为，排名前五十家企业的生产集中度达到50%-60%，继续朝规模化、集团化发展，以追求规模效益。而中小企业在目前资金、技术实力不够雄厚的状况下，不宜盲目引进生产线，可采用转为大型机械企业提供零配件生产的模式。目前我国除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、细菌包装生产线、香烟包装生产线等，在世界包装市场中均被几家大包装机械企业(集团)所垄断。随着国外企业进入我国市场，国内一些无竞争力的包装机械企业将被国外企业收购、兼并或破产，一些包装产品将被几家大企业所垄断，并且垄断的范围逐渐从香烟、饮料包装机械产品扩大列其他包装机械产品。(2) 零部件生产专业化国际包装界十分重视提高食品包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所以食品包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产。这是因为包装机械很多控制部件或结构部件与通用设备相同，可以借用。我国目前包装行业“小而全”、“大而全”的格局应尽快调整。(3) 向智能化发展智能化包装的技术，已经在美国、法国等地投入使用。食品技术研究人员估计，未来20%到40%的食品包装将会应用智能化包装技术。智能化能更有效地保护食品质量，直接显示食品是否新鲜，使消费者不必等到拆开包装之后才发现食物是否已经变质。比如，为延缓食物因氧化而变质，目前普遍的做法是在包装里面放进一个铁粉小包，利用铁的氧化过程来耗掉包装里面的氧气。但有些颇客在食品当中一看见印着勿食字样的小包就不太得劲儿。而新包装是在包装纸里加上一层吸氧的材料，这样可使他们感觉舒服好多。一些保鲜食品需要在低温下保存，否则里面的细菌就会活跃起来，导致食品变质。在包装上贴上能指示时间和温度的新型标志，其中的化学成分便会在温度升高时发生聚合作用。标志的颜色随即相应发生明暗的变化，顾客由此就可以知道食品在什么温度下储存，储存了多久，新鲜的程度到底怎样。(4) 向求精求专发展今后我国食品包装机械业的发展方向是求精求专，靠简单的重复，扩大生产数量，靠向上游、向下游延伸的方法是行不通的。我国包装机械业必须走专业化生产的道路，要发展中高档设备，努力提高技术含量。把产品做精、做细、做专、做强，靠技术进步来推动行业的发展。目前，世界各国对包装机触发展十付重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势，这也是我国包装机械业的发展方向。固此，专家认为，我国的包装机械生产企业并不应求大求全，而是成求精求专。1.3 罐装生产线概述1.3.1 几种待开发的食品包装机械随着包装食品内需扩大以及出口需求的增加，市场上有几种需求旺盛的食品包装机械待开发。(1) 啤酒与饮料罐装成套设备目前，全国的主要啤酒厂有近千家，饮料厂2000余家。专家认为，啤酒罐装机械成套设备应重点开发年产5万吨的中型设备和适度发展年产10万吨以上的大型设备，而高速、低损耗、计量精确、能自动检测等多功能、全自动化设备的前景看好。饮料机械要适应“集中生产主剂，分散罐装饮料”的发展方向，开发现场调配啤酒、饮料的技术和设备。(2) 方便食品生产包装成套设备主要以方便面、方便米饭、挂面、方便粥、馒头、饺子等为代表的方便食品加工包装成套设备需求量愈来愈大。另外，传统食品加工、老年及婴儿食品加工包装设备的前景也很看好。(3) 屠宰及肉类加工与包装机械家禽家畜屠宰机械、肉类加工机械、精制肉深加工机械与分部包装机械是开发方向，特别是大中城市的平价商场更需要包装出售这些产品。近几年来，城市和农村大力发展饲养、屠宰一条龙的养殖业，因此迫切需要完善中、小型家禽家畜屠宰加工包装设备，新购大型屠宰设备，发展分部位分割加工技术设备、包装设备，火腿、肉肠等精制加工包装机械的市场前景也颇为广阔。(4) 粮食及食用油深加工包装设备预计在新世纪初对这些产品的需求将保持较高的增长速度，此外，市场上粮食的中小型包装较受欢迎，需求量很大。因此，开发适用于不同状态的物料、不同包装重量的系列包装设备前景广阔。(5) 果蔬加工保鲜技术设备未来市场上需求的这类产品包括：菜蔬果品分级技术设备、高效率榨汁技术设备、节能的浓缩技术设备、洗净及挑选的袋装鲜果蔬和速冻蔬菜及脱水蔬菜的技术设备；大幅度降低果蔬 粮食、肉类、鱼类、蛋类等食品原料损失的加工机械；采用气调、钴60辐射、流化床等的技术设备和新型实用储藏保鲜技术设备；果蔬加工保鲜运输链设备，如气调保鲜低温库设备、冷藏冷冻运输车、冷藏柜、厨房冰箱等系列设备。1.3.2 罐装生产线组成及特点 自动罐装生产线主要由送料系统、自动洗罐机、自动翻罐机、自动装罐机、电子分选秤系统、自动封罐机、监测系统和自动送罐机等所组成，可以自动完成洗罐、装罐、上盖、封口、运输等生产工序，无级调速、外形美观、生产率高，是实现饮料生产连续化、自动化的理想成套设备。1.3.3 新式装罐及封罐设备1.3.3.1 流量计测式装罐机(1) 灌装量准确在装罐工艺中，FKM系列装罐机采用流量计的测量方法，能更加准确地对灌装量进行测量并加以控制，可用以取代传统的排气管或接触式感应器的方式对罐装液体产品进行装罐。采用这种方式，不论在高、低速运转期间，都能消除影响灌装量的各种因素。而且，可乐等碳酸饮料更可在20以下进行装罐，装罐速度为700-2000罐/分钟。(2) 自动化程度高装罐机采用自动化控制盘监控整个装罐过程，包括压力、液面高度等能实现简单、自动化的操作。在装罐过程中，控制盘显示器上会显示出每个灌装阀的灌装量、异常的灌装阀及维修情报等，让控制员即时监控调整。(3) 应用范围广该套装罐机不仅适用于啤酒、可乐等碳酸饮料，还可用于果汁、茶、咖啡等非碳酸饮料的热灌装。根据生产要求，可选用HU系列碳酸/非碳酸饮料兼用型机器或HT系列碳酸饮料专用机。1.3.3.2 高速易拉罐封罐机(1) 保持罐精度SM系列高速易拉罐封罐机采用自动化润滑油加热、冷却循环系统的方式进行封罐工序，确保油温保持稳定，保证罐的精度。(2) 适用于薄壁罐封罐工艺采用倾斜辊方式以降低卷紧力，以期对薄罐进行有效的紧封，在高速运转时可实现轻柔的传送。(3) 更换罐形快速由于所有零部件均以夹紧方式锁定，更换方便快速，可于1小时内将机器从200/202口径罐更换为适用于206/211口径罐。此外，封罐机采用自动升降装置来设定高度，使罐身高度易于调整;与此同时，中心轴采用自动锁紧及放松机构，在更改罐身高度时可省却人手操作。1.4 电子分选秤系统介绍1.4.1 电子分选秤概念电子分选秤是一种对不连续的预装分立载荷按预先设定重量范围界限，检验被称物品重量的衡器。对不同重量的物品,，根据标称设定差值进行选别。分选秤可检测预包装商品和无包装的物品，用在产品生产流水线上时，装在重力式或容积式自动装料机或罐装机之后，用于重量分选并剔除预先设定的不合格品，或用于被称物品重量分选的分等分。该秤的称量准确度要高于自动装料机或自动灌装机。1.4.2 电子分选秤的构成分选秤秤体主要由三部分组成: 被称物品的前置送进装置、计量装置、剔除装置。1.4.3 电子分选秤的功能分选秤有检重与选别两种功能，具体为：物品种类设定与确认、选别条件设定与确认(品种代码、目标基准值、上限值、下限值、样品数)、累计数设定与确认(偏轻、偏重与适重品的累计)、去皮设定与确认、重量显示方式选择(重量、偏差、平均值)、动态误差修正、自动调零及故障报警(超计量范围、零位出错)等。1.4.4 电子分选秤设计特点市场上一系列新型电子分选秤，其主要设计特点简述如下：(1) 可煮沸消毒的传送带采用特殊可洗轴与防水耐热的传送带，可实现煮沸消毒，降低所需化学清洁剂的使用量，符合环保的要求。此外，将传送带下方平面部分减到最小的设计，有助于减少脏物及灰尘的堆积。大大提高了卫生程度。(2) 易于清洁维修的传送带传送带是以组件式的设计以平直移动的模式进行传送，并采用自动牵引结构，运行顺畅，且拆卸安装容易，方便清宁吉与保养。(3) 符合IP66工业规格经改良的新系列防尘防水性设计，符合整机清洗时的防水浸入IP工业标准规格，实现快速且安全的设备清洗过程。(4) 提高生产线兼容性结合多种传送带速度功能与总体自动信号系统(TTS)，能作为对IP66规格的补充使生产线兼容性得到提高。值得一提的是，在一般设备中，要是输出的称量信号不正确，所要求的称量精度及不合格产品的剔除都无法实现，而本系统具备处理称量时所需反应时间及剔除不合格产品时需要延时等多项参数的整体管理功能，例如，只要在称量前输入产品的长度资料称量过程及剔除信号的输出都会自动进行设定，有助于解决上述问题。1.4.5 电子分选秤技术的最新发展(1) 电子分选秤自适应、自动调整、自我诊断、远程遥控操作最新的电子分选秤产品已朝智能化方向发展，针对不同的被检物品的大小和计量速度，可自动决定最合适筛选及计量的时间；当ROM/RAM、A/D、光电装置、通讯等异常时，有提示并采取措施，实现自动调整、自我诊断的功能；由于最新的分选秤具备了ARC NET及ETH-ERNET网络通讯功能，使得系统可以实现与前道工序的电脑组合秤集中控制，以及远程遥控操作、过程反馈控制。(2) 重量分选与金检、X射线异物检测一体化近几年，电子分选秤向着小巧、多功能方向发展，金属检测、X射线异物检测与分选一体化的重量分选秤已经问世。目前一般的金属检测器可检测出(0.8-1.0)mm的金属异物，检测速度可达(40-60)m/min。但金属检测器不能检测出诸如毛发、线头、骨头、玻璃等异物。为此一种最新的X射线异物检测器应运而生，解决了毛发、线头、骨头、玻璃等异物的检测问题，检测速度可达65m/min。(3) 重量分选与装箱物流检测集成化近来世界各工业国又开始把电子分选秤的功能进一步扩展到了仓储装箱自动化管理。一种集重量分选、装箱几何尺寸检测、射频自动识别编码、外形图像识别等技术于一身的集成化输送检测设备已经用于物流管理系统。(4) HACCP技术安全体系HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point), 即危害分析与关键控制点体系。目前是欧美国家、世界卫生组织食品生产市场准入的要求体系。最新的HACCP管理体系，将食品安全理念融入到设计过程中，而不是传统的最终产品检验。我国认证认可监督管理委员会在2002年发布了食品生产企业危害分析与关键控制点(HACCP) 管理体系认证管理规定，要求所有出口食品加工企业一定要尽快完成HACCP认证工作，获得食品出口“通行证”。近来中国食品、饮料行业空前发展，要求分选秤符合国际HACCP食品安全卫生体系标准的呼声日益高涨，由此能满足HACCP要求的电子分选秤也被推向了市场。1.4.6 使用分选秤的经济效益由于电子分选秤是一种检验秤，它可以将前道生产工序中的不合格品甄别出来并加以剔除，因此其经济与社会效益是很可观的。现以食品行业500g/瓶、20瓶/箱的灌装果汁饮料为例，选用称量范围为(1-10)kg的CMA10型电子分选秤进行分选。每瓶饮料以3元计，假设工人以每瓶多灌装5g计，整箱20瓶饮料则多装100g，价值0.6元。一台分选秤测量速度为50箱/min，24000箱/8h，一年按300天计，则720万箱/年的产量，光原料就可节省432万元/年。另外，由于采用了自动分选秤，无需人工上下搬动检测，从而降低了劳动强度、提高了生产效率。1.5 本章小结本章简要介绍了我国包装机械行业的现状与趋势，还着重介绍了罐装生产线概念及电子分选秤的组成、功能、设计特点及经济效益。69第2章 传动系统设计第2章 传动系统设计电子分选秤系统主要依靠带传动进行传动，为了保证精确的速度控制，使用同步带传动。带传动是利用张紧在带轮上的带，借助它们的摩擦或啮合，在两轴间传递运动或动力。根据带传动原理不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类。前者过载可以打滑，但传动比不准确，后者可保证同步传动，故称为同步带传动。近年来，同步带传动在包装机械中的应用日益增多。2.1 同步带结构和特点2.1.1 同步带结构同步带，也称为同步齿形带，有梯形齿同步带和弧齿同步带2种。梯形齿同步带的工作面为梯形齿，承载层为玻璃纤维绳芯、钢丝绳等的环形带，外面包覆氯丁胶或聚氨脂橡胶。弧齿同步带的工作面为弧齿，承载层为玻璃纤维、合成纤维绳芯的环形带，外面包覆氯丁胶。同步带的横载面为矩形，带面具有等距横向齿，带轮轮面也制成相应的齿形，工作时靠带齿与轮齿啮合传动，如图1所示。2.1.2 同步带特点由于带与带轮无相对滑动，能保持2轮的圆周速度同步。同步带传动具有如下优点：(1)传动比恒定；(2)结构紧凑；(3)由于带薄而轻、抗拉强度高，故带速可达40m/s，传动比可达10，传递功率可达220Kw； (4)效率较高，约为0.98；(5)比齿轮传动、链传动噪声小；(6)清洁，不需润滑，维护简单；(7)带的张紧力小，作用在轴和轴承上压力小。它的缺点是缺乏象能打滑的皮带所提供的对过载和突然起动的保护性能；带及带轮价格较高，对制造、安装要求高。2.2 名称型号及主要参数 当同步带弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线，称为节线，通常位于承载层的中线。节线长度为同步带的公称长度。在规定的张紧力下，带的纵截面上相邻两齿对称中心线的直线距离称为带的节距，它是同步带传动的一个主要参数。 同步带分单面有齿和双面有齿2种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿排列的不同，有DA型（对称齿形）和DB型（交错齿形）之分，如图2所示。带型即节距代号，有7种，分别为MXL最轻型、XXL超轻型、XL特轻型、L轻型、H重型、XH特重型、XXH超重型。根据国家标准GB/T11616-1989，同步带的齿形尺寸包括节距、齿形角2、齿根厚s、齿高、带高、齿根圆角半径和齿顶圆角半径，如图3所示。并规定了同步带的节线长度系列及其极限偏差，由带长代号表示节线长度。国标也规定了同步带宽度b。系列，由带宽代号表示带宽尺寸。同步带的英文名为Timing Belt，也称为Synchronous Belt或Cogged Belt.同步带的产品型号按带长代号、双面带类型、带型和带宽代号的顺序编写。单面带：带长代号 带型 带宽代号240 H 100带型节距12.7mm带宽代号100带宽25.4mm带长代号240节线长609.60mm 双面带：带长代号 双面带类型 带型 带宽代号带宽代号100带宽25.4mm240 DB H 100带型节距12.7mm带长代号240节线长双面带交错齿型2.3 设计计算同步带传动的设计计算内容为设计功率、选定带型和节距、小带轮齿数、小带轮节圆直径、大带轮齿数、大带轮节圆直径、带速、轴间距、带长及其齿数、小带轮啮合齿数、基本额定功率、带宽、作用在轴上的力、带轮的宽度和带轮结构形式。已知传送速度30罐/分，电机功率1.5-3.0kW。小带轮转速：电机同步带，传动比i=1，初定轴间距为75mm。(1) 设计功率式中：P-传递的功率(kW) ；-载荷修正系数；因为包装机械，16h两班制，故=1.7，初选传递功率为0.02kW，则(2)选定带型和节距根据设计功率和小带轮转速，由同步带选型图选取带型、节距。电机同步带选用XL型带，节距=5.080mm，齿形角2为50，齿根厚s为2.57mm，齿高为1.27mm，带高为2.30mm，齿根远角半径为0.38mm，齿顶远角半径为0.38mm。 (3)带轮齿数 小带轮齿数应大于或等于小带轮的最小齿数。根据带型和小带轮转速可查得。带速v和安装尺寸允许时，尽可能选取较大值。大带轮齿数，i为传动比。电机同步带最小带轮齿数为10，选，则=23； (4)带轮节圆直径，电机同步带带轮节圆直径37.21mm，取37mm。 (5)带速v式中为最大带速。通常XL，L型，为50m/s；H型为40m/s；XH、XXH型，为30m/s。电机传输同步带带速0.97m/s；(6)初定轴间距 初定轴间距可根据上述公式计算，或根据结构要求来确定。电机同步带轴间距=75mm； (7)带长及其齿数z由查同步带的节线系列表选取标准节线长及其齿数z。电机同步带节线长=381.0mm，齿数为75，带长型号为150。(8)实际轴间距a(9)小带轮啮合齿数一般要求小带轮啮合齿数6，若过少，会引起齿侧工作表面过快磨损。(10)基本额定功率式中：-各带型基准宽度的额定功率(kW)； -宽度为的带的许可工作应力（N）； m-宽度为的带单位长度的质量(kg/m)。查表得H型带=2100N，m=0.448kg/m(11)带宽式中：啮合齿数系数 ；-同步带的基准宽度(mm)；应按同步带宽度系列表选取标准值一般应小于小带轮节圆直径。查表得XL型带(12)作用在轴上的力Fr(13)带轮的宽度根据带轮的槽型和挡圈的设置情况，从同步带带轮的宽度系列中选取宽度=10.4mm。(14)带轮的节径d和外径查表得XL型带的节径为37.19mm，外径为36.68mm。2.4 同步带失效形式及解决办法2.4.1 同步带失效形式同步带的失效形式大致有以下几种：(1) 横向断裂断裂是同步带最常见的一种失效形式，即其外包覆层与强力层被强行破坏、拉断，断面呈无规则锯齿状，强力层断裂处纤维参差不齐。从外观上看分别有以下几种断裂形式：(a)外观无任何磨损情况下的断裂；(b)齿根切后造成的断裂；(c)带边缘磨损后造成的断裂；(d)带背磨损后造成的断裂。带无磨损情况下断裂的原因，除了带本身的质量问题外，主要是负载过大，如外负载超过额定值、突然开停车、过大的张紧力等。切齿与齿根切一般不易造成断裂失效，但若切齿后的残余部分滞留在带轮中未被及时清除，则当其旋转至啮合部位时会顶起同步带，造成拉力突然增大而断裂。(2) 纵向断裂这种断裂常常将同步带分成两半或几半。此类失效除带本身的质量外，则仅限于有张紧轮的传动系统中。这是因为同步带传动中常会由于摩擦而产生一定量的粉尘，有时粉尘会积聚在张紧轮上形成一凸起点，在与同步带的碾压以及粉尘不断的积聚中该凸起将会逐渐扩大，以至于形成凸包或凸环，对带产生切割作用而使带纵向断裂。(3) 齿型均匀磨损 一般情况下，此种磨损均在齿受力的一面产生，齿型被磨尖或磨短，每个齿的磨损量基本相同。同步带传动如同齿轮传动，其节距应相同方能正确啮合，但由于同步带是橡胶制品，具有一定的弹性，因此，在受力情况下其节距将会有一定的伸长，同步带轮的节距与同步带的节距误差较大或者同步带受到较大的张紧力，都会造成两者的非正常啮合而使同步带齿型磨损。另外，带轮的齿型不标准也会磨损带齿。(4) 齿型不均匀磨损 这是一种不常见的磨损形式，其特点为以带上某一组齿或某几个齿为起点(这些齿基本无磨损)，其余齿有规律的磨损量递增，在磨损严重处齿型齿廓已基本上被磨光或产生切齿现象，而后，其磨损量又逐渐递减直至起始齿。观察发现，在同步带轮节距与同步带节距误差较大的情况下，加上张紧力不够，使带在轮齿上时常产生爬齿现象，此时易产生齿型不均匀磨损。(5) 切齿其现象为同步带上的某几个齿乃至大部分齿从根部以上被强行切掉，其主要原因有三：(a)同步带本身的质量问题；(b)同步带的带齿在传动中的受力超过本身抗剪强度的极限以至被切掉；(c)带齿在传动过程中处于非正常磨损状态，齿型减薄至许用强度以下导致切齿。(6) 齿根切(见图1)同步带齿根部出现凹陷，其切人深度与形式视同步带与带轮的啮合方式而定，切人形式有根切凹槽平行于带宽方向的，也有根切凹槽倾斜于带宽方向的，而切人深度则与使用时间的长短以及同步带张紧力的大小有关。此类失效随着时间的堆移常伴随发生切齿现象，这多是由于带轮齿型不对或装配不当使轮齿与带齿无法正确啮合所造成。在后一种清况下，除安装不当造成主动带轮的轴线倾斜外，过大的张紧力也会造成带轮轴线的倾斜，如图2所示，当带轮中心线与带中心线的夹角不等于90度时，轮齿与带齿在进人啮合时的齿型显然是非共扼的，其啮合关系也遭到破坏，从而造成齿根切而且根切的凹槽倾斜于带宽方向，即凹槽一头大一头小有时甚至小头无根切。一般情况下，当根切严重时会发生切齿现象。(7) 起层(如图3)起层现象为同步带上的某几个齿或某部分齿连同齿根部的胶板与强力层分离，从而造成同步带失效。造成此种失效的原因，除同步带本身的质量问题外，主要在于张紧轮转动不畅以及设计时考虑不周而使张紧轮压人过深。因为张紧轮转动不畅甚至不转将会导致张紧轮表面与带表面直接摩擦，使同步带整体温度升高而造成高温老化;张紧轮压入过深(见图4)和压紧力过大，则使同步带在超强的交变应力中工作，其应力值和循环次数达到或超过极限值，造成同步带的过早老化并发生疲劳破坏，使带基与本体分离。(8) 带侧磨损表现为磨损后的带宽明显小于原带宽，有时甚至只剩下原带宽的1/ 2或更窄，被磨损边缘有时异常光滑，就象新带一样，有时则毛边翻飞即强力层外露，加强纤维绳破断起毛造成翻边的一种现象。产生此种现象的原因有三:一是两带轮轮宽对称平面的位移度超差;二是带轮挡边形状不规范;三是张紧轮支撑架变形，如图5所示。一般，两带轮轮宽对称平面的位移度应不超过带宽的2%-3%。而带轮挡边内侧应有一定的倾斜角，一般应大于150，以保证带出现偏移时能被推回正常位置;但有的带轮挡边为直角边，这样极易造成割带，因此应注意此类挡边对带造成的危害。另外，张紧力过大还会造成两带轮轴的弯曲，从而使同步带偏离正常位置造成割带现象，这也应引起注意。(9) 带背面磨损此类磨损一般仅限于有张紧轮且为外张紧式的同步带传动结构中，其表现形式为同步带背面起皮、出现凹坑、沿带宽方向产生龟裂、擦痕等，严重时造成带的横向与纵向断裂。其实，第二种磨损形式即是此类磨损的特殊形式。综上所述，同步带带轮尺寸的正确与否，张紧轮对带所施加张紧力的大小、方向等的正确与否，都和同步带的过早失效有关。因此，正确调整与安装同步带传动机构，是解决此问题的关键。2.4.2 同步带失效形式解决办法以下，就各种失效形式逐一给出较为可行的解决办法。(1) 横向断裂：(a)开车时用点动方法，以避免突然起动时的强大冲击力；(b)减少或正确调整张紧力；(c)检查张紧装置正确与否，并正确调整之。(2) 纵向断裂：(a)采用内张紧方式；(b)张紧边放在传动装置的下方；(c)如有可能，加装内部排风扇以便排出粉尘；(d)定期检查张紧轮表面并除尘。(3) 齿型均匀磨损：(a)更换标准带轮；(b)适当调松张紧力。(4) 齿型不均匀磨损：(a)更换标准带轮；(b)适当调紧张紧力；(c)更换新同步带。(5) 切齿：(a)更换标准带轮；(b)适当调松张紧力；(c)检查两带轮轴线的平行度并调整；(d)检查同步带质量并更换。(6) 齿根切：(a)更换标准带轮；(b)检查两带轮轴的平行度，如超差应予以调整；(c)适当调松张紧力。(7) 起层：(a)按标准调整张紧力并尽可能松些；(b)选择比原带长稍短一些的带，张紧轮的包带角应小于400，这样可以减小带所受到的交变应力以延长使用寿命。(8) 带侧磨损：(a)检查带宽对称平面的位移度，如超差予以调整；(b)检查带轮挡边是否有150以上的倾斜角，如无则更换；(c)检查张紧轮支架角度，如超差则予以调整；(d)检查张紧力大小或适当调松张紧力。(9) 带背面磨损：(a)最好改为内张紧方式；(b)适当调松张紧力；(c)定期清洁张紧轮表面；(d)定期检查张紧轮内轴承是否润滑良好并加注适量的润滑脂，注意切勿过量。2.5 同步带安装要求由于同步带传动具有一定的特殊性，因此，其安装精度也有一定的要求。安装时，对两轴线的平行度要求为0.10-0. 15mm。轮宽对称平面的位移度为带宽的2%。中心距偏差(无张紧装置时)为0. 3mm以下。另外，由于带传动在一般情况下其带轮轴均为悬臂支撑，因此，除带轮轴本身的安装精度外，张紧轮对带所造成的压力是影响带轮轴夹角的关键，过大的压紧力会造成两悬臂轴的弯曲，即增大带轮轴夹角，这是造成同步带失效的主要原因之一。因此，在设计时应尽可能减少张紧装置，如必须使用，最好采用内张紧式或尽可能缩短带长，从而减少张紧轮的压人深度。除张紧装置外，同步带轮的齿型、节距等技术数据的正确与否、相配两带轮形状的一致性等均会影响同步带传动的质量与寿命。圈4带轮的安装要求带的预紧力对其传动能力、寿命和轴压力都有很大影响。为了得到合适的预紧力，可在带与带轮的切边中点处加一垂直于带边的载荷，使切边长每100mm产生1.6mm的挠度来保证。2.6 同步带传动应用中的几个问题(1) 带轮使用寿命及齿形精度对同步带传动有重要影响。超过使用寿命,齿廓形状变化，带齿与带轮轮齿不能正确啮合，则会造成同步齿形带在短期内失效。(2) 带轮的材质、齿面硬度等对传动质量有重要影响。带轮最常见的失效形式是齿面磨损和点蚀，因此带轮齿面应有足够的耐磨性和接触强度。一般带轮材料可选用中碳钢或中碳合金结构钢,例如45#，40Cr，35SiMn等，进行正火或调质处理，使齿面硬度为200260 HB。较高的强度和表面硬度，良好的韧性，方可满足工程实际需要，因硬度适中,故可在热处理以后精切齿廓。(3) 同步齿形带传动中，为避免同步带从带轮一侧滑脱，带轮必须有挡盘，挡盘应比带的背面高出12 mm,并有约为5o的倾角。(4) 当带轮转速大于极限转速时，必须进行动平衡，小于极限转速时，只需作静平衡，经平衡检测后，带轮的残余不平衡量应不大于允许值。(5) 带轮安装发生偏斜，则带侧面紧压在挡盘上，造成带侧面磨损加剧。因此，安装时必须注意带轮轴线的平行度，使各带轮的传动中心平面位于同一平面内。(6) 带过载或预紧力过大时将导致齿距差，从而产生啮合干涉与齿面磨损，过载时，承载能力大为下降。因此，同步齿形带应用中一定要防止过载，并选择合适的预紧力。同步带传动的缺点之一就是高速运转时其传动噪音比平带及V带的传动噪音大。随着同步带传动的应用，特别是在高速高精度的定位传动、精密输送等方面日益广泛应用，人们的认识也在深入。以前人们普遍认为，与普通带传动相比，同步带能实现无滑差传动，但承载能力小，噪声也有所增大；加大同步带的齿距虽然可提高其承载能力，最小带轮直径势必扩大，噪声也会加剧，同时啮合的齿数将减少。随着同步带传动的应用,特别是在高速高精度的定位传动、精密输送等方面日益广泛应用，人们的认识也在深入。以前人们普遍认为，与普通带传动相比，同步带能实现无滑差传动，但承载能力小，噪声也有所增大；加大同步带的齿距虽然可提高其承载能力，但最小带轮直径势必扩大，噪声也会加剧，同时啮合的齿数将减少。在通常情况下，同步齿形带的传动噪音中主要包括两方面，一个是由于带横向振动产生的振动噪音，另一个是来自带与带轮合产生的冲击噪音。在我国,机械、化工、纺织等众多行业所用同步带多为直齿同步齿形带传动，在高速传动中，传动不平稳、噪音大等成为同步齿形带传动的重大问题，其噪声状态与缓和冲击的性能虽比链条好，但不如V带和平型带。联系到斜齿圆柱齿轮传动，其啮合性能好，重合度大，相应地提高了齿轮的承载能力，使传动平稳，噪音减小。因此，在高速同步带传动中，研究、推广使用圆弧齿斜齿同步齿形带传动具有重要意义。2.7 本章小结本章是电子分选秤的传动系统设计，主要介绍同步带传动的结构、特点。设计计算选用同步带，介绍了同步带的失效形式和解决办法。第3章 电子分选秤系统零部件设计第3章 电子分选秤系统零部件设计电子分选秤是一种对不连续的预装分立载荷按预先设定重量范围界限，检验被称物品重量的衡器。对不同重量的物品,，根据标称设定差值进行选别。当检测出不合格产品时，传感器将信号传递给微机控制系统，控制系统发出控制信号给气缸，气缸带动导杆将不合格产品剔除。3.1 齿轮齿条式摆动气缸3.1.1 概述齿轮齿条式摆动气缸以压缩空气为动力。具有不同于电动机、内燃机等其它原动机的特征。这种气缸的优点有：(1)受周围环境温度、湿度、腐蚀性物质及粉尘的限制小；(2)在有爆炸性气体(如瓦斯)的环境里也能够安全地使用；(3)不污染大气，仅排气中含有少量润滑油形成的油雾；(4)结构简单，单位蕈量的功率较大；(5)可超负荷运转，因超负荷而停转时，将负荷减轻会再次起动；(6)能在带负荷的条件下起动。齿轮齿条式摆动气缸结构简单，容易加工和制造，因而广泛使用。根据啮合齿轮和齿条齿数的不同，齿轮齿条式摆动气缸又分为相同齿数的和不同齿数的两种。3.1.2 主要结构参数设计计算3.1.2.1 确定气缸类型及参数由于摆动角较小，功率也不大。为保证转角和转速稳定精确，选用齿轮齿条式摆动气缸。选用缸径F30mm的摆动气缸。由书查得F30mm的齿轮齿条式摆动气缸参数使用流体：空气；动作方式：双作用；最高使用压力：1MPa；最低使用压力：0.1MPa；环境和流体温度：0-60（但未冻结）；齿隙：无齿隙；摆动角度允差：4；