香皂包装机的设计课件资料.doc

摘 要 热收缩包装作业首先将产品用收缩薄膜裹包起来 使用封切包装机热封必要的口与缝 即完成所谓的预包装作业 然后将预包装的产品通过热收缩设备加热 使薄膜收缩包紧产品 即完成所谓的热收缩作业 本次设计的香皂包装机就是根据热收缩膜进行包装 采用流水线式作业 本文主要 对香皂包装机进行机械和控制部分设计 根据所拟定的设计方案 香皂包装机包括香皂输 送装置 薄膜供料机构 封切装置 热封机构 通过对各部分进行设计完成了电机的选型 传动带的计算 链传动的设计计算以及封切气缸的选型与计算 利用 CAD 二维软件完成 了香皂包装机的整体装配与零件图的设计 利用三菱 PLC 完成了整个控制系统的设计 最 终完成了整个香皂包装机的设计 关键词 热收缩 香皂包装 输送装置 封切装置 第一章第一章 绪论绪论 一 选题背景及其意义一 选题背景及其意义 香皂是日常生活中必不可少的洗涤护理用品 由于香皂有一定的吸水性 而且进入香皂的水分分布不匀以及香皂各部分接触空气的程度不同 会导致水 分挥发的程度也不同 进而使香皂出现裂痕 如果长期存放 香皂原料中含有 的不饱和脂肪酸会被氧 光 微生物等氧化 有时会出现酸败现象 香皂中水 分也会散失 影响使用效果 为了使香皂保存的时间更长 一般都对香皂进行 包装 目前采用的包装形式有软纸 硬纸 塑料包装等 故本课题拟设计一全 自动香皂包装机 既延长香皂的保存期和使用效果 又方便 卫生 具有较大 的现实意义 二 国内外研究现状与发展趋势二 国内外研究现状与发展趋势 2011 年包装行业工业总产值为 9296 39 亿元 以包装行业的工业总产值在 占全国包装业工业总产值 10 计算 2011 年包装行业工业总产值估计达到 900 亿元 企业数量达到 2000 家 我国包装行业能生产六大类三十余个品种的包装 材料 已基本能满足国内制药业的需求 年销售额已占全行业销售额的 15 左 右 在包装行业 大型企业 国有企业较少 民营企业多而散 行业整体规模 偏小 同时面临众多外资品牌的市场侵入 如德国肖特集团挟其雄厚技术经济 实力大举进入中国市场 十二五期间 我国包装行业需要整合 通过企业联合 收购 兼并等多种手段 形成一些大型企业 联合企业 从而推动行业向前健 康发展 中国包装行业发展迅速 包装产业总产值从 2003 年 2500 亿元 发展到 2010 年约 12000 亿元 年复合增长率为 21 由于全球包装行业向亚洲转移 特别是向中国转移 预计未来三到五年中国包装总产值增长将加速 年增长率 大于 21 将继续保持仅仅次于美国的世界第二大包装产品生产国 甚至有望 超越美国 国外对包装行业也是相当重视 因为其中包含了很多自动化技术 也好似 科技的前沿 目前 国际包装机械市场竞争激烈 包装机械发展的总体趋势是趋于 三高 高速 高效 高质量 发展重点趋向于能耗低 自重轻 结构 紧凑 占地空间小 效率高 外观造型适应环境和操作人员心理需求 环保需 求等 国外包装机械的发展趋势体现了现代化先进包装机械的高新技术 特别 是科技与经济发达的欧美及日本等国家生产的包装机械及设备 其技术伴随着 科技和商品经济的发展 已处于国际领先地位 近些年来 发达国家一方面 为满足现代商品包装多样化的需求 发展多品种 小批量的通用包装技术及设 备 同时又紧跟高技术发展步伐 不断应用先进技术 发展和开发应用高新 技术的现代化 专用型包装机械 所应用的新技术有 航天工业技术 热管类 微电子 技术 磁性技术 信息处理技术 传感技术 光电及化学 激光技术 生物 技术及新的加工工艺 新的机械部件结构 如锥型同步齿形带传动等 新的 光纤材料等 使多种包装机械趋于智能化 新的合金材料 高分子材料 复合 材料 无机非金属材料等新材料也得到了推广应用 食品包装机械的集成化 智能化 网络化 柔性化将成为未来发展的主流 1 美国包装机械发展现状 美国成型 充填 封口三种机械设备的技术更新很快 美国包装机械工业 主要用户大致可分为食品工业及非食品工业 食品工业包括蔬菜水果 肉类 乳制品 面包 糕点等 非食品工业则包括饮料 医药品 化学品 香烟等 至 20 世纪 80 年代前半期 食品与非食品大致各占一半比例 而最近几年非 食品工业的使用比例则有提高之势 特别是在饮料 电气制品 化学品 电脑 市场的成长最为显著 在食品包装方面 也可见微波 无菌包装等的新技术 美国包装工业已经逐步建立并形成包括包装材料 包装工艺和包装机械完 整而独立的工业体系 其自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统中 代表了先进包装系统的走向 美国的包装机械将新技术和包装自动化操作程序 广泛应用 美国各企业都在致力于从包装材料 设备 销售等方面寻求对全球 市场具有特色的有利包装 正进入一个机电一体化 激光扫描 无线电射频发 射 纳米技术和系统简化的包装新世界 美国将在今后把微电子 电脑 工业 机器人 智能型 图象传感器技术和新材料等新技术越来越广泛地应用在包装 机械中 使包装机械日趋向自动化 高效率化 节能化方向发展 2 德国包装机械发展现状 德国的包装机械在全球占有十分重要的地位 约占世界总产值的五分之一 德国包装机械业出口额占世界总额约三成 德国包装机械在计量 制造 技术 性能方面均属世界一流 其发展趋势为 一是大力提高工艺流程自动化程度 二 是适应变化设计柔性灵活性设备 三是普遍使用计算机仿真设计技术 德国生 产的啤酒 饮料包装成套设备生产速度快 自动化程度高 可靠性好 主要体 现在 工艺流程的自动化 生产效率高 满足了交货期短和降低工艺流程成 本的要求 设备具有更高的柔性和灵活性 主要体现在生产的灵活性 构造的 灵活性和供货的灵活性 以适应产品更新换代的需要 利用计算机和仿真技术 提供成套设备 故障率低 可以进行远程诊断服务 对环境污染少 主要 包括噪音 粉尘和废弃物的污染 德国包装机械设计依据市场调研及市场分析 努力为客户尤其是大企业服 务 以用户需求为前提提供成套设备 为生产企业提供结构性及经济性完整 的系统方案 并用计算机防真技术演示操作给用户 征得用户意见后进行修 改 在为用户提供生产自动线或生产流水设备时 尤其注重成套设备的完整性 无论是高技术 高附加值设备 还是较简单的设备 都按配套性要求提供 德国包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目标 力求所有设备均能 在一个厂家内装置完成 随着新产品开发速度的不断加快 德国包装机械设计普遍采用了计算机仿 真技术 将各种机器元素以数据库方式存入计算机 把图样数字化后输入计 算机 形成三维模型仿照真实工作情况进行操作 能反应出达到的生产率是 多少 废品有多少 生产线各环节是否能匹配生产 客户可根据显示屏显示 曲线一目了然 并可根据客户的意见修改模型 直到使客户或设计者满意 日本自20 世纪60 年代以来 对包装机械的需求猛增 生产得到迅速发展 目前已占据世界包装机械工业的领先地位 包装机械销售额位居全球第二 仅次于美国 日本将包装机械分为三类 即小包装及内包装 外包装和打包机 械 配套机器 如供料器等 日本的食品包装机械 虽然以中小单机为主 但设备体积小 精度高 易于安装 操作方便 自动化程度也较高 日本包装机械主要是抓住两个核心技术 一是计算机技术进入包装机械领 域 二是研制出了伺服马达驱动的包装机械 成功地开发出世界首台微电脑程 控卧式成形装填封口机 并实现实用化 以此为契机在短短时间之内各种包 装机开始装载微电脑 之后 又陆续研制成功世界上首台装载有热管的热封机 机器 并投入实用 向众多包装机械厂家提供该设备 实现了热封机设备的 低能源化和质量 性能的提高 日本研制出的伺服马达驱动包装机械 使包装 机械行业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级 机械性能的柔软 性 系统化程度迅速提高 使日本的包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔 的销售空间 食品包装是日本包装机械的最大应用领域 食品包装机械产值一 直占其包装机械总产值的一半以上 日本的包装机械生产企业目前有400多家 中小型企业居多 日本虽然是世界最大的包装机械生产国家之一 但与欧洲的 德国和意大利等包装机械大国相比 日本包装机械出口额及其占产值的比例都 不大 1 3 研究内容研究内容 本课题是对香皂进行热收缩膜包装设计 通过对香皂包装机进行整体设计 完成的主要内容如下 1 熟悉香皂包装机的工作原理 对各种包装原理进行熟悉并掌握 2 拟定香皂包装机的包装方案 比较各自的优缺点 确定包装机的最佳方案 3 对传送装置 供膜装置 热切装置以及热收缩装置进行计算 包括对电机 的选型计算 带传动的设计计算 链传动的设计 封切气缸的设计计算 供料 收料驱动辊的设计 4 对传动轴 轴承进行校核 完成香皂包装机的整体装配设计 5 利用三菱 PLC 对整个包装过程进行控制 完成梯形图和电气原理图 6 完成设计说明书的编写 第二章第二章 香皂包装方案的确定香皂包装方案的确定 2 1 香皂包装工作流程香皂包装工作流程 香皂包装工艺过程可概括如下图 2 1 所示 香皂置于传送带上 供料 辊开始供薄膜 香皂进入薄膜包装区 气缸推动切刀 包装后封切 三边 进入加热区加热 四面封口处薄 膜收缩 进入收料区 图 2 1香皂包装机的工作流程 1 将香皂放置在传送带上进行传送 传送带可以提高输送效率 2 利用热收缩膜在一定温度下进行收缩的原理 在将香皂包装后进行加 热使薄膜收缩在一起贴在香皂上 2 2 研究思路研究思路 根据对上述动作过程的分析 可以将自动香皂全自动包装机分为如下几部 分装置 动力装置 输送装置 供膜装置 封切装置 热收缩装置 随着科技的进步和 plc 控制的广泛应用 在设计机械系统的时候同时应用 到 plc 控制已经是现代化的机械系统中不可或缺的一项内容 各装置应用如下 1 动力装置 选择电动机作为动力装置 传动稳定 并且电动机功率稳定 易于控制 配套减速器等 2 输送装置 由皮带轮构成 电动机通过联轴器和带动皮带轮转动 香皂 在传送带上源源不断地输送 3 热压闸装置 薄膜密封 用 plc 控制 在香皂带着薄膜碰到预设的传 感器的时候 装置动作 热封切刀将香皂上的薄膜切断 4 供膜装置 薄膜供给系统是包装设备的主要机构之一 主要由机架总成 膜卷安装机构 膜卷状态检测机构 储存机构等组成 机架总成根据包装设备 具体结构设计 在总成上合理布局安装所有的部件 膜卷安装机构用来安装包 装材料 5 热收缩装置 同样用 plc 控制 在设定的位置放传感器 当带着塑封好 了的香皂经过时 触发动作 吹出热风 使得薄膜受热收缩 贴在香皂上 热 收缩就完成了 热收缩装置参考 2 1 所示 图 2 1 热收缩装置示意图 1 输送带 2 风帘 3 加热室 4 发热元件 5 循环风机 6 出风口 7 导轨 8 冷风机 2 3 设计方案的拟定设计方案的拟定 初步拟定的香皂包装机的设计方案如图 2 2 所示 1 传送带 2 V 带 3 小斜坡 4 红外线传感器 5 热切封刀 6 薄膜 7 控制器 8 热烘 道 9 电动机 10 辊子 11 薄膜回收装置 12 电动机 图 2 2 香皂包装机的设计方案 如图 2 2 所示为香皂包装机的设计方案 人工将香皂放置到传动带上进行输 送 传送带通过电机带动带轮进行传送 薄膜通过供料辊通过驱动轮牵引 与 回收轮构成了一个闭合的回路 香皂进过斜置的滑道进入包装区 在供料辊和 回收辊之间薄膜形成了一个 L 型 香皂依靠辊子输送的动力进入薄膜内 相当 于香皂的上下面被薄膜覆盖 然后上方的封切气缸推动推板 推板上装有三把 切刀 将包装后的香皂三面的薄膜切断 由于是辊子支撑皮带而且皮带具有一 定的韧性 而且剪切力很小 因此皮带不会被切断 切断后然后进入热封去 通过高温将薄膜收缩 实现了包装的过程 第三章第三章 传动系统的设计计算传动系统的设计计算 3 1 输送装置的设计计算输送装置的设计计算 通过上节的设计方案 可以得知香皂的输送是通过带轮传动 下面对香皂 的输送装置进行设计计算 3 1 1 电机的选择与计算电机的选择与计算 由于香皂重量较轻 本设计的传送带通过带轮与传送带通过滚动摩擦来实 现传送 这种传送带经过测试 使用寿命为 5 年以上 因此电机需要克服带轮 与传送带之间的摩擦 已知每块香皂的重量为 0 2KG 传送带的速度设计为 v 1m s 假设传送带上的香皂数量为 30 个 传送带与辊子的摩擦系数为 0 3 下面对电机进行计算 1 电机的功率计算 0 3 0 2 10 30 118PFvmgvW 根据所设计带轮的直径 D 125mm 可以求出带轮的转速 10001000 1 60 152 min 3 14 125 v nr D 初步选定三相异步电动机 Y801 4 额定转速 满载转速为1500 minnr 1440r min 额定功率为 0 55KW 为封闭式笼型三相异步电动机电动机 其型 号及参数如表 3 1 表 3 1 电机的基本参数 型号额定功率 KW 转速 r min 电流 A 效率功率因数 Y801 40 5515006730 76 2 减速器的选择 已知上面求出带轮的转速 n 152r min 可以算得总传动比 常用的减速机有摆线针轮行星减速机 齿轮减速机 三角皮 1500 9 8 152 w n i n 带减速机以及圆柱蜗杆减速机 一般根据功率 转速来选择减速机 选用时优 先考虑传动效率高的齿轮减速机和摆线针轮行星减速机 四种减速机基本参数 如下表 3 2 所示 表 3 2 四种减速机基本参数 减速机类型特 性参数摆线针轮减齿轮减速三角皮带减速机圆柱蜗杆减速 速机机机 传 动比 i 87 912 64 53 2 9680 15 输 出轴转 r min 17 16065 250200 50012 100 输 入功率 kw 0 04 550 55 3150 55 2000 55 55 传 动效率 0 9 0 950 95 0 960 95 0 960 80 0 93 根据结构布置形式 需要选择输入轴与输出轴垂直的减速器 常见的有蜗 轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器 由于选择的电动机的转速 1500r min 而本 设计的输出转速为 152r min 比较二种减速器可知 行星齿轮减速机一般应用 与输入轴与输出轴平行的场合 来自 机械设计课程设计手册 吴宗泽编写 针对本设计选用行星减速机 本设计选择减速比为 10 的行星减速电机 3 1 2 同步轮的设计同步轮的设计 1 三角带别名 V 带 有帘布芯结构和绳芯结构两种 分别由包布 顶胶 抗拉 体和底胶四部分组成 帘布芯结构的三角带制造方便 抗拉强度高 价格低廉 应用广泛绳芯结构的三角带韧性好 适用于转速较高的场合 1 结构简单 制造 安装精度要求不高 使用维护方便 适用于两轴中心局较 大的场合 2 传动平稳 噪音低 有缓冲吸振作用 3 过载时 传动带会在带轮上打滑 可以防止薄弱零件的损坏 起安全保护作 用 但 V 带轮的外廓尺寸大 传动效率低 不能保证准确的传动比 2 同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层 外覆以聚氨酯或氯丁橡胶的环形带 带的内周制成齿状 使其与齿形带轮啮合 同步带特点 1 传动准确 工作时无滑动 具有恒定的传动比 2 传动平稳 具有缓冲 减振能力 噪声低 3 传动效率高 可达 0 98 节能效果明显 4 维护保养方便 不需润滑 维护费用低 5 速比范围大 一般可达 10 线速度可达 50m s 具有较大的功率传递范围 可达几瓦到几百千瓦 6 可用于长距离传动 中心距可达 10m 以上 由于本设计的装置所需的功率和转速均较低 因此选用同步带为本设计的传动 设计 下面对设计中出现的同步带轮进行计算 1 额定功率的计算 1 2 0 55 0 850 56 caA PK PKW 2 小带轮转速计算 已知小带轮的转速 152r minn 3 选定同步带带型和节距 由同步带选型图 3 2 可以看出 由于在这次设计中功率转速都比较小 所以带的 型号可以任意选取 现在选取 H 型带 节距mmPb 7 12 表 3 3 工作情况系数看 A K 图 3 2 同步带选型图 4 选取主动轮齿数 1 z 查表 3 3 知道小带轮最小齿数为 14 现在选取小带轮齿数为 31 5 小带轮节圆直径确定 b Pz d 1 1 12 7 31 3 14 125mm 表 3 4 小带轮最小齿数表 6 大带轮相关数据确定 由于系统传动比为 1 所以大带轮齿数 节距 2 31z 12 7 b Pmm 7 带速 v 的确定 3 14 125 152 0 99 60 100060 1000 dn vm s max v 8 初定周间间距 根据公式 2 7 0 21021 ddadd 得 0 175500mmamm 现在选取轴间间距为 320mm 9 同步带带长及其齿数确定 0 L 2 2 0 a 21 dd 2 3203 14 125 125 2 1032 5mm 10 带轮啮合齿数计算 有在本次设计中传动比为 1 所以啮合齿数为带轮齿数的一半 即 15 m z 11 基本额定功率的计算 0 P 查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表 3 4 可以知道 1000 2 0 vmvT P a 2100 85N m 0 448kg m a T 所以同步带的基准额定功率为 2 1KW 0 P 2 2100 850 448 1 1 1000 表 3 5 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量 12 计算作用在轴上力 r F r F v Pd1000 2100N 3 1 3 输送带的选择输送带的选择 轻型输送带主要包括 PVC 输送带 橡塑制品输送带 PU 输送带 PVC 输送带 厚度 1 0 1 5 2 0 1 8 2 5 3 0 3 5 4 0 5 0 6 0 9 0 皮带 颜色 白色输送带 深蓝绿色输送带 黑色输送带 绿色输送带 表面为光滑 PVC 胶 面 底面为导电纤维的原织物 接头形式为锯齿形或阶梯斜接或金属扣接头广泛 应用于食品 药品 电子 烟草 印刷 包装 纺织等生产流水线皮带 橡塑制品输送带 厚度 0 5 1 5 1 0 1 5 1 5 2 0 2 0 3 01 0 2 0 该产品 具有橡胶塑料的综合优点 性能卓越 应用范围广泛 常规产品为一光一毛 特例 为双面光 双面毛应用于食品 电子 烟草 印刷包装 纺织 印染 化工 邮政 机场 制 茶 轮胎 冶金等中载负荷传送 冶金 建材木材 邮政 化工等重载物料传送 作为 工艺加工皮带 广泛应用于各行业 各领域的生产流水线上 除白色食品卫生级外 其余均进行防静电处理 PU 输送带 厚度 0 8 1 4 2 5 白色 绿色 应用行业 食品行业 巧克力涂装 饼 业的输送带线 根据所输送的产品为香皂 香皂的重量较轻可以选用 1mmPU 输送带 输送 带下面增加底板进行支撑 3 2 封切装置的设计封切装置的设计 3 2 1 气缸的选型与计算气缸的选型与计算 封切装置是利用气缸推动推板 在推板上固定三把切刀 通过切刀与输送 带之间的剪切作用将薄膜切断 下面对封切气缸进行计算 估算要驱动的负载大小为 100N 考虑到气缸未加载时实际所能输出的力 受气缸活塞和缸筒之间的摩擦 活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响 在研究 气缸的性能和确定气缸的缸径时 常用到负载率 100 气缸的理论负载 气缸的实际负载 由 液压与气压传动技术 可得下表 3 5 表 3 5 气缸的运动状态与负载率 惯性负载的运动速度 v 阻性负载 静负载 smm 100 smm 500 100smm 500 8 0 65 0 5 0 3 0 运动的速度 v 200mm s 因此取 0 5 所以实际的气缸缸负载的大小为 0 200 F FN 气缸内径的确定 1 表 3 6 为气缸内径的确定公式 表 3 6 气缸内径计算公式 项目计算公式 双作用气缸 推力 pm F P F D pm 23 1 P F D pm 6 1 23 1 缸径 拉力 po F P F D pa 27 1 P F D pa 65 1 23 1 计算 D 30mm 式中 F 为气缸的输出拉力 P 为气缸的工作压力MPaP4 0 按照 GB T2348 1993 标准进行圆整 取 D 32 mm 2 活塞杆直径的确定 由 d 0 3D 估取活塞杆的直径 d 10 mm 表 3 6 为活塞杆直径系 列表 表 3 9 活塞杆直径系列 mm 4568101214161820222528 32364045505663708090100110125 140160180200220250280320360400 3 缸筒长度的确定 缸筒的长度 S L B 30 L 为活塞的行程 B 为活塞厚度 B 0 6 1 0 D 32mm 由于气缸的行程 L 400mm 所以有 S L B 30 462mm 导向套滑动面的长度 A 滑动面的长度 A 在 D80mm 时 可取 A 0 6 1 0 d 所以 A 25mm 最小导向的长度 H 根据经验 当气缸最大的行程为 L 缸筒的直径为 D 最小导向的长度为 H 代入数据 即最小导向长度 H 为 40 mm 活塞杆的长度 l L B A 80 400 32 25 80 537mm 4 气缸筒的壁厚的确定 由 液压气动技术手册 可查得气缸筒的壁厚能根据薄避筒计算公式进行计算 式中 缸筒的壁厚 m 缸筒的内径 m 缸筒承受的最大工作压力 MPa 缸筒 材料许用应力 MPa 实际缸筒壁厚的取值 对于一般用途气缸约取计算值的 7 倍 重型气缸约取计算值的 20 倍 再圆整到标准管材尺码 参考 液压与气压传动 缸筒壁厚强度计算及校核 我们的缸体的材料选择 45 钢 n 为安全系数 一般取 n 5 缸筒材料的抗拉强度 Pa P 缸筒承受的最大工作压力 MPa 当工作压力MPa16p 时 P 1 5p 当工作 压力MPa16p 时 P 1 25p 由此可知工作压力大于 0 6 MPa小于 16 MPa P 1 5p 1 5 0 6 0 9MPa 0 3mm 参照下表 3 10 选取气缸筒的壁厚圆整取 7 mm 表 3 10 气缸筒的壁厚 mm 气缸直径 5080100125160200250320 材 料 壁 厚 铸铁 HT15 33 78101012141616 钢 A3 45 5788991112 铝合金 8 1212 1414 17 5 气缸进排气口直径 0 d的选择 v 空气流经进排气口的速度 取 v 12 m s 因此代入数据得 0 d 14 014 mm 6 排气口直径的选择 由表 3 11 所示 选取排气口的直径为 10mm Q 工作压力下输入气缸的空气流量 V 空气流经进排气口的速度 表 3 11 气缸进排气口直径 mm 汽缸内径 D气缸进排气口直径 0 d 408 506310 80100125157 活塞杆的校核 由于所选活塞杆的长度 L 为 10d 所以不但要校核强度校核 还要进行稳定性校核 综合考虑活塞杆的材料选择 45 钢 参考 机械设计手册单行本 由 液压气动技术手册 式中 0p F 活塞杆承受的最大轴向压力 N 0p F 1633N K F 纵向弯曲极限力 N K n 稳定性安全系数 一般取 1 54 综合考虑选取 2 K 活塞杆横截面回转半径 对于实心杆 K d 4 代入数据 K 25 4 6 25mm E 材料弹性模量 钢材PaE 11 1011 2 J 活塞杆横截面惯性矩 4 m d 活塞杆的直径 m L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为 537mm 代入数据得NFK685 2 因为 0p F 1 34 所以活塞杆的稳定性满足条件 强度校核 由公式 nd 为安全系数 一般取 n 5 缸筒材料的抗拉强度 Pa代入数据得 NFK685 2 因此 0P F 1 34 所以活塞杆的稳定性满足条件 45 钢的抗拉强度为MPa600 则dmm 16 4 所以强度满足要求 综上所述 活塞杆的稳定性和强度满足要求 图 3 8 亚德客单杆气缸 气缸的选型参照 ISO6432 标准 结合以上计算选用缸径为 32mm 行程为 400mm 的亚德客标准气缸 代号为 SC32X400 3 2 2 切刀的设计切刀的设计 切刀是切断薄膜的关键部分 本设计的切刀有主切削刃和副切削刃 主切削刃的角度 为 45 切口处的厚度为 3mm 切刀通过螺丝安装在气缸推板上 利用气缸的推力作用 以及输送带上底板的支撑作用实现剪切 切刀的材质选用 45 钢 一共设计成三把切刀 将 香皂切断 香皂的两侧各有一把切刀 后面有一把切刀 如图 3 9 所示为切刀的结构设计 图 3 9 切刀的设计 3 3 热收缩装置的设计热收缩装置的设计 热收缩装置包括输送装置以及加热装置 加热装置利用发热元件如电阻丝可以实现热 收缩 输送装置利用链传动拖动辊子进行输送 下面重点对输送装置进行设计 3 3 1 电机的选型与计算电机的选型与计算 计算功率 1 假定链条的移动速度1m s 一个香皂的重量0 2kg 由参考文献 2 知电动机输出功率 ww Pp 0 式中 工作机所需功率 w p 带传动与工作机之间的传动总效率 w WWW VFP 其中 驱动力 0 2 10 3060 w FmgN 工作速度 1m 代入数据得 60 10 06 wWw PFVKW 链驱动的牵引功率P 初步设定小链轮的转速为250r min 根据单排滚子链额定功率曲线如表3 1所示选择单排链 额定功率P 1 2KW 相比较肥皂的输送功率 肥皂的输送功率可以忽略不计 选择卧式调速电机 PL32 1500W 40 1000 电机功率 P 1 5KW 额定转速为 1000r min 传动系统的执行机构主要指链传动 通过链轮的转动驱动辊子实现香皂的传动 3 3 2 链传动链传动 1 选择链轮齿数 本次设计的链传动主动轮和从动轮大小相等 这样能保证链条的水平移动 因此链传动 的传动比为 1 由表选链轮齿数 z1 23 2 确定计算功率 查表 3 12 可知工况系数 1 0 A K 表 3 12 链传动工况系数表 A K 输入动力种类 载荷种类 内燃机 液力传动电动机或汽轮机内燃机 机械传动 平稳载荷 1 01 01 2 中等冲击载荷 1 21 31 4 较大冲击载荷 1 41 51 7 查机械设计手册可获齿数系数得 单排链 则计算功率为 Z K 1 32 1 0 1 5 1 5Kw PKP ACa kW 3 选择链条型号和节距 根据和 n1 250r min 查手册得 可选 10A 型滚子链 链条节距 ca P 1 5kw P 15 875mm 4 计算链节数和中心距 初选中心距为 30 50 30 50 15 875mm 476 7 794mm 考虑到加热装置 0 ap 的整体尺寸 取 700mm 相应的链长节数为 0 a 2 02121 P 0 2aZ ZZZP2 7002323 L 111 p2a215 8752 取链长节数112 P L 查表可获得中心距计算系数 则链传动的最大中心距为 1 f 0 24467 1P12 a2L 0 24476 15 8752 1122323692f pzzmm 5 计算链速 v 确定润滑方式 11 Z Pn23 15 875 250 v1 52m 60 100060 1000 s 由 v 1 52m s 和链号 10A 查手册可知 可采用滴油润滑的方式 6 计算压轴力 p F 1 5 F10001000986 1 52 e P N v 3 4 轴的设计 传动轴在传递过程中功率较大 可以采用 45 根据机械设计手册查得 A0 115 A0 的范围在 110 118 之间 带入下式得 3 0min N P Ad d 轴径最小处的直径 P 轴传递的额定功率 P 0 2KW n 轴的转速 n 125r min A 按 定的系数 根据前面外框轴的最大功率和最大转速计算得 考虑到链轮以及它们之间的键连接 取 33 min0 0 2 11513 45 125 P dAmm N 显而易见 最小轴段为安装和固定轴承座的部分 选用的轴承座位 min 20dmm UCP204 内径为 20mm 拟定轴的结构方案如图 图 3 10 轴的方案 2 各轴段直径与长度的确定 1 2 轴段 此段主要安装轴承座和电机轴 根据所选轴承座对的直径为 20mm 取 1 2 段左边连接电机轴右边连接轴承座 因此此轴段的长度即轴承座的宽度 12 20dmm 加上联轴器的长度 取 1 2 轴段长度 12 42Lmm 2 3 轴段 此轴段主要安装链轮 根据链轮的宽度以及定位套筒的长度 根据链轮的 直径取 根据链轮的宽度以及安装需要 取 2 3 轴段长度 23 30dmm 23 23Lmm 3 4 轴段 此轴段为轴肩 主要对两边的链轮进行定位 防止轴向窜动 进行定位 取该轴段直径 轴段长度 34 35dmm 34 100Lmm 4 5 轴段 此轴段主要安装链轮 根据链轮的宽度以及定位套筒的长度 根据链轮的 直径取 根据链轮的宽度以及安装需要 取 4 5 轴段长度 45 30dmm 45 23Lmm 5 6 轴段 此段主要安装轴承座和电机轴 根据所选轴承座对的直径为 20mm 取 1 2 段左边连接电机轴右边连接轴承座 因此此轴段的长度即轴承座的宽度 56 20dmm 加上联轴器的长度 取 1 2 轴段长度 56 42Lmm 4 轴上倒角与圆角 设计轴端倒角 C2 5 轴的受力分