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气流输送系统的设计【5张CAD图纸和说明书】

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气流 输送 系统 设计 5张 cad 图纸 说明书
资源描述:

摘要:气流输送技术是一项综合技术,涉及流体力学、材料力学、自动化技术、制造技术等领域,属高新技术项目。气流输送的应用已有100多年的历史,早在1853年邮局就用来输送信件,1883 年港口用于装卸粮食,到20 世纪初开始用于工业生产。近年来,随着生产发展和生产过程日趋自动化,对节约能源和环境保护的要求越来越高,气流输送技术凭借自身的技术特点得到了迅速发展和应用。在不断地探索和创新过程中,气流输送的对象从早期的谷物,面粉和信件迅速扩展到水泥,砂料,化工原料,煤粉等物料。应用的范围遍及粮食,港口,化工,冶金,电力,铸造,食品,医药等领域。输送方式从原始到如今完善,合理,从稀相悬浮输送到浓相浓度的栓流输送,初步解决了气流输送能耗高,管道磨损及物料破碎等问题,提高了气流输送技术的可靠性和经济性。

本文通过对原始材料的分析,采用了吸送式气流输送。吸送式气流输送装置在气流输送技术中是一种较早发展起来的输送方式,目前在世界上使用十分广泛,这是因为它除了具有广泛适应条件外还有许多突出的优点:生产率高,结构简单紧凑,操作灵活方便易实现自动化等。

根据其原始材料,计算其输料管内径,确定输送风速及其风量,同时要计算系统中各项的压力损失。在这些都确定的情况下,根据上述分析计算结果选定适合的风机及其配备电动机,确定确实合理的管道布置方式,最后得出整套输送装置。   


关键词: 吸送式气流输送   输料管内径  压力损失

目   录

1  绪论

   1.1 气流输送简介与发展………………………………………………………  (01)

   1.2 气力输送的类型和特点………………………………………………………(02)

   1.3 气力输送系统的主要部件和设备……………………………………………(02)

   1.4 选本课题的依据和意义………………………………………………………(03)

1.5负压气流输送的发展概况……………………………………………………(04)

1.6选本课题的依据和意义………………………………………………………(05)

2  吸送式气力输送

   2.1 类型……………………………………………………………………………(06)

   2.2 系统组成………………………………………………………………………(07)

   2.3 技术特点………………………………………………………………………(07)

3  系统的设计计算

   3.1 设计的原始材料………………………………………………………………(09)

   3.2 设计程序………………………………………………………………………(09)

   3.3 计算方法………………………………………………………………………(10)

4  主要部件

4.1 管道和管件……………………………………………………………………(22)

4.2 供料装置………………………………………………………………………(24)

4.3 物料分离器……………………………………………………………………(24)

4.4 除尘器…………………………………………………………………………(27)

4.5 卸料器…………………………………………………………………………(28)

结 论…………………………………………………………………………………(32)

参考文献……………………………………………………………………………(33)

致 谢…………………………………………………………………………………(34) 

气流输送系统 

1  绪  论

1.1   气流输送的概况

  

 气流输送(又称气力输送),即利用气流的能量,在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料,是流态化技术的一种具体应用。气流输送装置的结构简单,操作方便,可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送,在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、输送和气流分级等物理操作或某些化学操作。与机械输送相比,此法能量消耗较大,颗粒易受破损,设备也易受磨蚀。含水量多、有粘附性或在高速运动时易产生静电的物料,不宜于进行气流输送。当人们从自然风力吹石卷尘和日常生活中见的吮吸现象得到启示后,就设想到利用气流在管道中运送物料。基于这个想法,早在1810年英国Medhurst就提出了利用管道将邮件作气流输送的方案。因此,气流输送技术乃始于成件物品的筒式输送。数十年后气流输送才开始用来卸送谷物,棉花等散状物料,出现了第一台浮船式气流卸船设备以及固定式的吸粮机设备。这些气流卸船设备问世之后曾经在欧洲各国,特别是在当时的粮食输入大国,如英国,荷兰,德国等获得了应用和普及。

 气流输送具有防尘效果好;便于实现机械化、自动化,可减轻劳动强度,节省人力;在输送过程中,可以同时进行多种工艺操作,如混合、粉碎、分选、输送、冷却;防止物料受潮、污染或混入杂物等优点,因而在铸造、冶金、化工、建材、粮食加工等部门都得到应用。近年来,气流输送技术在以往低压气流输送和高压输送技术的基础上进一步开拓应用。例如,将粉料喷吹送入高温熔化的液态金属中;利用港口吸卸谷物的吸粮机原理将气流输送技术用语高温熔渣的吸出清理;对以往难以输送物料的输送技术;磨损性大的物料的输送技术以及塑料成形体中物件的输送技术等。

 我国从1985年就在港口对气流输送技术进行研究实验并应用于卸船,其他各行业也开发了多种形式气流输送装备在生产上获得了应用。如建立了风送系统的面粉厂,气流输送烟丝,铸造车间型砂气流输送技术也逐渐发展起来。

 除此之外,我国其他行业中气流输送的发展也很快,铸造车间中的型砂,新砂,旧砂,煤粉和粘土粉等造型材料均已实现了气流输送,特别是近年来新一代低风速高混合比气流输送装置的开发和成功应用使我国的气流输送技术水品有很大的提高。 我国早已成立中国机械工程学会物料搬运专业分会,并设立了管道物料输送技术专业委员会。在各行业和地方还成立了粮食、铸造行业的气流输送等专业学组,这一切均将促进气流输送技术在我国的应用和进一步发展。  


1.2   气流输送的分类 

 

根据颗粒在输送管道中的密集程度,气流输送分为:①稀相输送。固体含量低于100kg/m3或固气比(固体输送量与相应气体用量的质量流率比)为0.1~25的输送过程,操作气速较高(约18~30m/s)。②密相输送。固体含量高于100kg/m3或固气比大于25的输送过程。操作气速较低,用较高的气压压送。间歇充气罐式密相输送。是将颗粒分批加入压力罐,然后通气吹松,待罐内达一定压力后,打开放料阀,将颗粒物料吹入输送管中输送。脉冲式输送是将一股压缩空气通入下罐,将物料吹松;另一股频率为20~40min-1脉冲压缩空气流吹入输料管入口,在管道内形成交替排列的小段料柱和小段气柱,借空气压力推动前进。密相输送的输送能力大,可压送较长距离,物料破损和设备磨损较小,能耗也较省。







内容简介:
Manuf 智力 J 备有工艺(2005):551-559 25.10.1007 / s00170-003-1843-3Masoodb阿巴斯悬 Shayanae 卡拉调查设计和制造机械输送系统,有食品加工。2003 年 3 月 29 日收到:2003 年 6 月 21 日/接受:6 月 23 日/发表在线:2004 年,斯普林格出版社伦敦有限2004 年摘要:本文章介绍了开发方法和技术进行将降低成本和时间的设计、制造和装配的机械输送系统的研究的结果,应用于食品和食品饮料行业。改进后的方法来设计和生产的自动调节式气力输送的组件是基于新的材料、零件、成本、使用规则的设计制造和面向装配的设计。结果在一个测试输送系统验证的好处通过采用改进的技术。整体材料成本和传统的方法相比降低了 19%,整体装配成本相比,降低了 20%。关键字:装配.DFADFM.设计,机械输送。1 介绍输送系统应用于食品和饮料行业高度自动化的定制结构组成的一个大型零件的数量和用来携带产品,如食物纸箱装, 喝的瓶子和罐子在快速生产和组装线。大部分的处理和包装的食品和饮料-在纸箱、持续经营再保险瓶或罐等。在一个被控制 quired 移动速度, 对充填或者装配墨粉寿命结束 -成为。他们的操作需要高效、可靠的我-传送带运输 ,操作时,范围从高架地板-类型的安装类型的连锁店 ,或者带式输送机滚筒驱动系统。近年来,极大的压力来自客户低成本但高效的机械输送系统使得制造商重新检查他们的当前的设计和组装等看看另一种方法和手段来制造更多经济、可靠的输送带,为他们的客户带来方便,目前,悬 Masood(u)bae Shayan 阿巴斯卡拉工业研究所一本史文朋,一本史文朋理工大学,墨尔本, 澳大利亚 3122 山楂,电子邮件:smasood.au:改进后的新零件大多数物料搬运设备,硬件和软件两个方面, 都是高度专业化,呆板的和昂贵的配置、安装维持1。输送带,被固定在以他们的位置和根据他们的同步输送带速度,任何转换的输送系统非常困难和前期陷入沉思。在今天的从根本上改变工业市场,有一个需要执行一种新的制造策略,一个新的系统经营理念, 并提出了一种新的系统控制软件和硬-陶瓷的发展理念 ,可应用于设计的新一代的开放、灵活物料搬运系统2。何鸿燊和 Ranky3模型,提出了一种新的模块化可重构二维和三维的输送系统,包括一个开放的稀土- 可配置的软件体系结构的基础上,CIM-OSA(打开系统架构)模型。指出研究地区输送系统的改进、完善和提高,用于饮料-焦化是非常有限的。大部分的发表的研究论文是指挥用于改善输送系统的操作和交互的系统非常复杂的软件和硬件。本文提出一种研究调查,实践证明,使用当前技术标志、制造和装配型链式的地板上驱动机械输送设备,以减少制造这样的运输机的时间和成本。应用了并行工程的设计和实施的基本原则面向装配的设计制造和4、5,几个关键研究了输送机零部件都是为他们的功能、材料适宜性、强度准则、成本和简化了安装的整体输送系统。这个关键零部件进行了改性用新的形状和几何位置重新设计,以及一些新材料。改进后的设计方法和功能验证了新型平零件上测试了一种新测试,系统设计、制造和组装过程中使用。设计制造和装配 DFMA)近年来,研究在该地区的可制造性设计和装配已成为非常有用,因为他们正在考虑提高工业设施和生产。然而,没有足够的工作完成后, 在该地区输送机的设计 ,特别是相关的组件是使得越来越多的图纸数据与重组。输送过程的设计基于传统的方法。大量的文章发表,investi -DFMA 封闭的相关问题,并将其应用于各种 methodolo -要达成目标 ,使经济、高效和成本证明有效的对这些公司正在调查之中。主要的分类知识就可以影响 DFMA -问题的一般准则为(1) 、(2) 特定公司的最佳(3)进行 resource-specific 过程和或约束。一般指通常适用rules-of-thumb 指南, 到制造领域的设计师应该注意。下面的列表整理了 DFM 指南6。设计最小数目的部分开发一种模块化设计最小化部分变化多功能设计部件multiuse设计零件为便于设计部分的 0.9%的制造避免单独紧固件灵活性:最大化设计为便于装配处理:设计 最小化处理的简报评估的装配方法消除调整避免灵活的组件: 他们很难对付使用零件已知的能力偏执允许的最高部分使用已知的和证明 零售商和供应商在 derated使用零件析出大量的价值观与没有边际最小化组件强调标准化使用尽可能简单的操作使用已知的能力 操作启动和干预措施。 最小化承接的工程更改 批量生产这些设计指导方针应该被认为是“最优的建议 ”。他们通常会导致高质量、低-成本,地设计。偶尔的妥协必须被做,当然。在这些情况下,如果一个指导方针 ,走过去了对市场营销或性能要求 ,下一个最好的选择应选择7。它是指特定公司的最佳实践的内部设计公司开发的条例,通常是在很长一段时间,和设计师是沿袭。这些设计规则是确定的公司等导致质量得以改善吗通过识别和效率的总体关系特定的过程和设计决策。公司使用这样的培训指导方针的一部分给设计师的产品需要大量的手工装配或-维护。值得注意的是 ,大部分的方法论擅长任选一种被快速和容易的开始,或者是被更正式的。例如, 指导方针,布斯罗伊德 Dewhurst8,在 DFA 被视为定量和系统的。而 DFM 指导方针,这仅仅是法则经验丰富的专业人员,是源自于一些定性和不那么正式的9。3传统的输送系统的设计输送系统的设计和制造是一个非常复杂和费时的过程。像每个输送系统一个定做的产品,每个项目不同于其他的项目在规模、产品和布局。该系统设计是基于客户需求, 产品的规格要求。该系统布局必须适合在空间所提供的公司。这个过程的设计规划系统-输送机瞬变电磁法(tem)涉及修改以及可能要花上数天到数月不等或某些情况下十年。一个以最低的成本和最大。最有可能的客户适用性得到认可。图 1 显示一个图解的布局对一典型输送机系统安装在生产线用于标签塑料瓶。输送机系统的不同地区特殊的技术鉴定的名字,一般运用于类似的工业应用。美国证券交易委员会(sec) 的“singlizer”-使产品的声誉形成一条车道从多个车道。“经济放缓的速度表 “降低产品一旦它的出口 ,labeller 填料等。美国证券交易委员会(sec)的“ 大规模流动”-兴是用来跟上高速过程,例如 ,填料,labeller 等。“ 转会表” 的方向发展, 促进转移- 流动。这些不同的目的是输送机部分因此为了控制产品,通过不同的处理流程。一个典型的机械输送系统用于食品应用包括了两百机械根据大小电器部件的系统。一些常见的但又极为重要的组件,可能是标准和积累了家族的输送系统。侧架、间隔臂的酒吧,最后板、覆盖板、内弯板、外板、弯曲的轨道和井(开车,尾巴和奴隶)。大小和数量的变化来表明自己的这些部分的长度的自动调节式气力输送的对应部分的内容和数量的轨迹-ing 的宽度和类型的链所要求的。存在的问题及在当前的设计缺陷、制造和装配机械输送设备多样化、包括:在设计对部分高成本的一些组件长时间参与总装 /维修使用非标零件图 14部分的改进为了识别领域的材料、降低成本劳动的成本分析的主要输送部件进行了研究估计成本的百分比各部分的关系所有这类零件的总成本。这个分析的目的是为了识别关键零部件,主要负责在-压痕的成本,从而探讨输送方式对于降低成本的部分。表 1 显示了一个 50-section 输送机的成本分析系统-瞬变电磁法(tem)。通过分析可知,有 12 个零件组成的 15 达 79%总材料成本的输送系统,在那里的进一步研究的重点改进设计, 降低成本是可能的。从这些,七个部分 ,分别鉴定为关键的部位 (显示的星号符号在表 1)构成最大数量的成分-达 71%的数量,并包括在整体上的资料成本。在这些人之中,三种成分(腿套,侧架和支持渠道)被发现占总数的 50%输送机材料成本。详细分析了每一种 12 考虑到零件的原则进行并行 en -工程、设计制造和面向装配的设计,和研制了一种新的改进设计,每宗10 。德-改进设计的尾巴的一些选定的主要部件5.腿套附件的重新设计在一个输送系统,腿是安装在侧架保持整个输送系统在了地板上。现有的设计工作的自动调节式气力输送的腿,但是花费也很昂贵的制造、他们有稳定的问题,并会造成延误发货。延迟通常是造成这些部分不到位从超过- 供应商准时。最关键的规格要求为输送机是: 带式输送机 强度负荷稳定性简化了安装安逸的灵活性(调整高)。图 2 显示的所有部件的使用现有的设计输送机的腿。指定的密码是零件编号表 2 中所描述的,体现了一种 的一个故障成本。完整的劳动时间要求组装系统性的腿。现有的腿设置由塑料腿括号内的命令来自海外,不锈钢管, 腿切成指定的尺寸,腿管子塑料的调整 ,是哪一种管夹到腿是在底部 ,如图 2。凸耳 ,切成大小、钻孔、焊接而成广场到腿管螺栓角度拉条和背衬板,以支持腿支架螺栓。#各部分的表 2 意味着这个号码在每个部分元件的数量和质量是特殊的。腿各部分的设计。公司利用这个设计为许多年,但一个常见的投诉。据报导,客户是不稳定的脚。从最初的调查, 就变得很明显就是不锈钢管的声誉之间和塑料腿支架(部分在图 1 和第 3 部分。 2)没有刚性足够了。连接这些零件是唯一一个 6 毫米螺栓。有时,当输送系统正载着满载荷、观察发现产品输送机的腿是不稳定的,并引起了机械震动。其中最主要的原因是由于一个单一的螺栓连接两端的凸耳在第三部分和部分的输送机可靠性具有重要物质和要求。为了满足顾客的期望立即改正。考虑到存在的问题输送机腿德标志和客户的喜好,一个新设计的输送机腿被发展。一般的强度和稳定性腿被认为是主要的标准。在新的设计方案的观点,但其他的考虑简单的计, 海外部分的安逸装配环节的调试。图 3 显示,新设计的输送机的腿总成 ,和表 3给出了描述和造价的每一部分。图 3 显示,新设计仅由五个主要的各部位为输送机的腿比八种主要的部件旧的设计。在旧的设计、塑料腿支架,腿塑料调节和腿管子管是最贵的项目成本核算的 72%的腿总成。表 1。输送机关键零部件,基于部件成本分析产品说明 腿设置侧架支持渠道弯曲轨迹Rt.滚子轴尾轴间隔条支持穿带支持一端穿条数量6880400813939135 40013239材料应用塑料腿+ SS 管2 5.m m SS C信道 SS塑料20 直径的 S 轴35 直径不锈钢50X50X6 SS4010 毫米塑料塑料花费(%) 20.22 16.07 15.00 14.36 6.70 6.27 5.43 5.36 3.01 1.88 改进的可能是的是的是的没有是的没有是的是的是的是的终板盖板弯板转矩臂支架槽盖弯板内总关键零部件398189782 5.m m / SS1 6.m m S / S2 5.m m / SS6 毫米的飞船空间站板不锈钢 2 5.m m / SS1.57 1.29 1.21 0.97 0.66 100.00没有是的是的是的是的是的表 2。成本分析对老腿设计组装部分描述。1 塑料腿支架5 腿管子塑料调整6 凸4 角度拉条7 背衬板2 腿管3 螺栓8 总装配成本(焊接)图 2图 3表 3。成本分析对新设计的腿总成 (部分描述)1 不锈钢角(50503 毫米 )3 腿塑料调整4 交叉 brassing5 螺栓2 背衬板结果,那些部分都已经被一种不锈钢角的影响并提出了一种新的塑料腿调整降低生产成本的腿 assem -bly 由接近 50%。因此零件的总数量的腿从 19 日已减少到 15 和总成本为每回合的设置减少了 55 美元的新设计。新输送机腿设计、测试时, 被发现更为安全、稳定的比旧的设计。消除零件号 1 个月和 5 从老式输送机设计作出了新的设计更加稳定和刚性的。此外,宽度, 钉在十字架上支撑也有提高,而不是两个螺栓的山一个在旧的设计。这样就提供了整个输送机腿的设置额外的力量。6 侧架的重塑边框架是首要支持输送系统提供体力输送机及几乎所有的零件安装在它。侧架的预计也会有一个刚性的力量来提供必要的支持给所有的荷载进行了输送机。它也可适应所有相关的输送机组件的装配。关键的考虑的一面框架设计是:侧架的大小(深度)强度的材料易于装配易于制造图 4 显示了侧架尺寸和参数。侧架的使用,在现有的设计深度尺寸 (尺寸 H 在图 4)调查时, 发现之间的距离间隔的酒吧,轴(孔尺寸和回报 G 和 F,如图 4)降低的时候,就像有了一些不必要的两个人之间的距离。更为重要的一点, 定义之前先检查一下设计参数,以确保带来另外两份关系更加密切, 返回链不会赶上间隔条而输送机在运行。该模型的新球队的框架设计画在计算机辅助设计(CAD),以确保所有的规格是声音部分是放置在位置和检查的间隙很适合。通过这一原则的可制造性设计的新球队的框架设计是对称的,以便它适用于所有类型侧架的。这个变化将减小尺寸的一边所有通径的框架显著链。表 4 显示的维度上的比较旧的设计和新设计的侧架为同一链类型。图 4表 4。新的和旧的侧架尺寸参数它指出整体规模(深度 )的输送机有什么期望减少 241 mm 199 毫米(尺寸 H),节约了 42 毫米不锈钢在每侧架马努-factured 。因此,从一个不锈钢薄板毫米,1500 3000 股老设计参数只允许六 3 米长的侧架但随着新的设计参数,现在它是可能的生产 7 侧架 3 米长从同样的表大小。用于的资料数量也是再保险侧架认为为更深入的研究。据估计,约 55%总成本的输送系统都花在材料。目前的资料用于侧架是 2.5 毫米厚污点-304 钢的等级食物少。目前,还有其他的材料市场上可以买到的厚度, 可以选择作为一个选项。为此,一位挠度分析进行了预测 ,如果有任何其他类型的资料西装能够取代现有的资料,这样它才不会没有通过它的强度标准。分析 6.1 挠度侧架图 5 给出了确定的实验系统实践新球队的框架下,在 X,Y 方向不同加载条件。随着新的设计参数的一组侧架的生产调查挠度等 1 6.m 米厚的不锈钢侧架。一段侧架螺栓与间隔条和回归测试-轴是组装做这个实验。获得的结果挠度运用可变荷载侧架的一个区段通过一个液压。显示在图 5,挠度表放置在垂直(Y)和横向 (X)轴来测量吗任何阅读上观察到的侧架。应用的负荷是通过对侧架的液压机向下方向。侧架的支持上从同样的位置那里的腿是安装在侧架。8 的轨迹输送机路段观察任何异常在大负载。负载的应用于实验输送机部分在估算和高于实际负荷欺诈-在真正输送机系统条件应用。输送设备的通常用来携带下的荷载一公吨,每米工业应用于食品和饮料行业。掣普珥-应用大量的轮廓点是估计偏转对侧架在高负载下。数字 6 和 7 取得成果的通过实验对输送机的四个进程和部分六轨,分别。从获得的结果,观察 2 KN 下挠度值的荷载作用下,几乎是在 2 毫米图 5图 6 图 7类型的部分。在一定情况下,1.6 毫米不锈钢侧架的设计,可以一种可能的选择在现有的输送机侧架的设计。据预计,有更大的部分, 对输送带挠度的侧架的意志呆在允许范围内,也就是说,5 毫米。主要的是为什么这个试验是确保侧架裂纹不扣在高负载下。因此没有对于任何证据屈曲发生的各种类型的部分使用。但预计也,经验教训的基础上工程师和调查研究,在当前完整的总成后, 输送设备想像的力量,这将进一步额外减少可靠性偏斜对侧架。例如, 挠度,对于每一套测量实验的意义。与安装在侧架腿,部队将行为相反的方向,将极大推动侧架里面。完整的观察可见特发性肺纤维化-保护的这个假设当一个完整可以得出结论输送机是内制造和测试试验的基础上的新设计参数。所有的实验结果,得到了令人满意的结果 ,它是骗人的 -那 1.6 毫米不锈钢 304 侧架品位是专为输送带,对于食物和饮料行业指定的指导方针下负载。制造的成本节约这个地区有显著的自预计 80%的材料的用量在一个输送系统是不锈钢做的。6.2 侧架成本分析物料检讨和挠度的分析表明了现有 2.5 毫米不锈钢薄板设计是一个在身边的时候我是谁框架的食品和饮料输送机应用。alysis 也显示,1.6 毫米厚的不锈钢薄板即可作为一种替代性材料为侧架,这将履行令人满意。表 5 显示一个比较成本的旧的,新设计的侧架, 哪个表明,节约每侧架在新设计是 37 亿美元(例如: 一个储蓄的 50.1%)。除此之外,节约成本,减少侧架从尺寸 241 mm 199 mm 也将允许生产一个额外侧架的 30001500 毫米不锈钢。在图纸上。新设计的改善是开展了好几个其他关键的部位,如支持渠道,还滚子轴上 ,穿条间隔的酒吧,支持和支持,一端穿带导致更多的成本和劳动的储蓄和缓解肌肉吉诺比利-成和组装等。例如,新的设计的支持总成 (包括支持渠道穿带和一端穿条)要求降低若干进程,减少磨损的纸条厚度、使用一个新的 M 截面通道和规定使用不同种类的链给人们提供了一种节约成本的 33.7%实验结果表明,改进的设计。这种新设计的辊轴的回报-用一种节约成本和减少 50% 44.5%的劳动力时间。这种新设计间隔酒吧提供费用估计从节省 25%的旧的设计。7 一个在测试设计实施的输送系统设计改进的实施零件和部件进行设计,图灵测试和组装的一个较为完整的输送系统。这新的和改进的测试和验证输送机当时性能与实际产品(塑胶瓶 )。分析了成本 还进行了比较 sis 是整体成本的储蓄,在这个测试输送机与所涉及的费用与一个相同的输送机基于陈旧的设计7。新的考试输送机是一种类型(图 8),共有三个不同的部分的总长度 5 米。部分 six-track C1 是一段截面 C2 输送机,加入是一个 six-track 弯曲 90输送机。这是连接到输送机补体C3,它是一段 eight-track 输送机的部分, 称为杂合-国家的两种不同类型的枷锁,标签和力量。测试输送含有共有 26主要部分。图 9 所示的是用于测试的测试输送机在合作产品开发流程公司。性能和效率的新测试方法的输送机和它的重要的新零件进行了光滑、无噪音的表演-通过观察极佳的产品开发流程的空的塑胶喝瓶输送链条。所有的器官和输送系统发现良好的静动态性能充分展示功能。一个完整的成本分析在测试输送机进行了研究为了衡量不同新与旧的设计也在组装评价缓解和减少劳动expendi -真正的。部件数量,所用的原材料、生产成本进行了计算和百分比等各个部分的存款每一部分和整体系统进行测定。 图 8图 98 结果和讨论最关键的面积来查看是否考虑是新的支持通道的设置和滴盘中加入已经执行用较少的劳动消耗。注意的是,也已经向确保劳动者已经工作有效地工作。纽约时报用于组装的输送系统是在意料之中的对取决于心情的工人和其他外部前沿空中管制官-工具。但是努力达到尽可能密切的时间制造的输送设备。一项研究揭示了证明成本分析的事实:生产成本节约40%或更多达到了八改良设计部分节约成本实现了 26%,34%在其他三个部分组成。在高成本部分 ,最大的储蓄为实现轴侧架 ,还辊,腿集和支持穿条纹的。的总费用降低了 19%的输送机。整体劳动力成本在装配的输送机降低了 20%。研究表明,该储蓄完成主要输送机的零件 ,达到或超过设计不是设计专业。其中最主要的变化,这些变化输送机系统的影响是设计的修订侧架的设计参数,这也会影响到这些变化在其他地方, 都是同盟。其次,发展支持新的 M 剖面的通道随著标准磨损条添加到巨大的成就在新的输送机的设计。完成从全新的设计减少了劳动也做出了重大影响成本和流水线上提高了产品设计和制造。同时也注意到,它是由 categorising 间隔棒不同数量的轨迹 im -证明了选拔程序的设计。新输送机制度已成为更经济且有效的成本和需求使用额外的增强材料被淘汰出局。9 结论在设计和制造机械输送系统-等方面,有相当不足的研究工作的输送机设计优化,特别是缺乏应用技术来设计改进在这样的系统。在为了提高成本和订货至交货的时间在输送系统瞬变电磁法(tem) 、一个完整的故障分析 ,这也是一种试输送机等久了进行评估的高消费地区于输送机马努-成。分析运用原则的支持可制造性设计,为提高面向装配的设计在不牺牲的功能设计和运行的系统。一种新的式输送机设计提出了一种基于所有建议的修改的自动调节式气力输送的组件。该建议验证了输送系统以及在考试的时候所采用的合作公司。结果证明见 sub -cessful 与整体的储蓄 ,在成本和 19%下降 20%总劳动成本。研究结果显示,应用 DFMA 的规则, 设计和组装的费用的一个情结像机械输送系统为食品加工即可戏剧性的减少。参考1. 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KaraAn investigation into design and manufacturing of mechanical conveyors systemsfor food processingReceived: 29 March 2003 / Accepted: 21 June 2003 / Published online: 23 June 2004 Springer-Verlag London Limited 2004Abstract This paper presents the results of a research investi-gation undertaken to develop methodologies and techniques thatwill reduce the cost and time of the design, manufacturing andassembly of mechanical conveyor systems used in the food andbeverage industry. The improved methodology for design andproduction of conveyor components is based on the minimisa-tion of materials, parts and costs, using the rules of design formanufacture and design for assembly. Results obtained on a testconveyor system verify the benefits of using the improved tech-niques. The overall material cost was reduced by 19% and theoverall assembly cost was reduced by 20% compared to conven-tional methods.Keywords Assembly Cost reduction Design DFA DFM Mechanical conveyor1 IntroductionConveyor systems used in the food and beverage industry arehighly automated custom made structures consisting of a largenumber of parts and designed to carry products such as foodcartons, drink bottles and cans in fast production and assemblylines. Most of the processing and packaging of food and drink in-volve continuous operations where cartons, bottles or cans are re-quired to move at a controlled speed for filling or assembly oper-ations. Their operations require highly efficient and reliable me-chanical conveyors, which range from overhead types to floor-mounted types of chain, roller or belt driven conveyor systems.In recent years, immense pressure from clients for low costbut efficient mechanical conveyor systems has pushed con-veyor manufacturers to review their current design and assemblymethods and look at an alternative means to manufacture moreeconomical and reliable conveyors for their clients. At present,S.H. Masood (a117) B. Abbas E. Shayan A. KaraIndustrial Research Institute Swinburne,Swinburne University of Technology,Hawthorn, Melbourne 3122, AustraliaE-mail: smasood.aumost material handling devices, both hardware and software, arehighly specialised, inflexible and costly to configure, install andmaintain 1. Conveyors are fixed in terms of their locations andthe conveyor belts according to their synchronised speeds, mak-ing any changeover of the conveyor system very difficult and ex-pensive. In todays radically changing industrial markets, there isa need to implement a new manufacturing strategy, a new systemoperational concept and a new system control software and hard-ware development concept, that can be applied to the design ofa new generation of open, flexible material handling systems 2.Ho and Ranky 3 proposed a new modular and reconfigurable2D and 3D conveyor system, which encompasses an open re-configurable software architecture based on the CIM-OSA (opensystem architecture) model. It is noted that the research in thearea of improvement of conveyor systems used in beverage in-dustry is very limited. Most of the published research is directedtowards improving the operations of conveyor systems and inte-gration of system to highly sophisticated software and hardware.This paper presents a research investigation aimed at im-proving the current techniques and practices used in the de-sign, manufacturing and assembly of floor mounted type chaindriven mechanical conveyors in order to reduce the manufactur-ing lead time and cost for such conveyors. Applying the con-cept of concurrent engineering and the principles of design formanufacturing and design for assembly 4, 5, several criticalconveyor parts were investigated for their functionality, materialsuitability, strength criterion, cost and ease of assembly in theoverall conveyor system. The critical parts were modified andredesigned with new shape and geometry, and some with newmaterials. The improved design methods and the functionality ofnew conveyor parts were verified and tested on a new test con-veyor system designed, manufactured and assembled using thenew improved parts.2 Design for manufacturing and assembly (DFMA)In recent years, research in the area of design for manufacturingand assembly has become very useful for industries that are con-552sidering improving their facilities and manufacturing methodol-ogy. However, there has not been enough work done in the areaof design for conveyor components, especially related to the is-sue of increasing numbers of drawing data and re-engineeringof the process of conveyor design based on traditional methods.A vast amount of papers have been published that have investi-gated issues related to DFMA and applied to various methodolo-gies to achieve results that proved economical, efficient and costeffective for the companies under investigation.The main classifications of DFMA knowledge can be iden-tified as (1) General guidelines, (2) Company-specific best prac-tice or (3) Process and or resource-specific constraints. Generalguidelines refer to generally applicable rules-of-thumb, relat-ing to a manufacturing domain of which the designer shouldbe aware. The following list has been compiled for DFMguidelines 6. Design for a minimum number of parts Develop a modular design Minimise part variations Design parts to be multifunctional Design parts for multiuse Design parts for ease of fabrication Avoid separate fasteners Maximise compliance: design for ease of assembly Minimise handling: design for handling presentation Evaluate assembly methods Eliminate adjustments Avoid flexible components: they are difficult to handle Use parts of known capability Allow for maximum intolerance of parts Use known and proven vendors and suppliers Use parts at derated values with no marginal overstress Minimise subassembliesFig.1. Layout of conveyor sys-tem for labelling plasic bottles Emphasise standardisation Use the simplest possible operations Use operations of known capability Minimise setups and interventions Undertake engineering changes in batchesThese design guidelines should be thought of as “optimalsuggestions”. They typically will result in a high-quality, low-cost, and manufacturable design. Occasionally compromisesmust be made, of course. In these cases, if a guideline goesagainst a marketing or performance requirement, the next bestalternative should be selected 7.Company-specific best practice refers to the in-house designrules a company develops, usually over a long period of time, andwhich the designer is expected to adhere to. These design rulesare identified by the company as contributing to improved qualityand efficiency by recognising the overall relationships betweenparticular processes and design decisions. Companies use suchguidelines as part of the training given to designers of productsrequiring significant amounts of manual assembly or mainte-nance. Note that most of the methodologies are good at eitherbeing quick and easy to start or being more formal and quanti-tative. For example, guidelines by Boothroyd and Dewhurst 8on DFA are considered as being quantitative and systematic.Whereas the DFM guidelines, which are merely rules of thumbderived from experienced professionals, are more qualitative andless formal 9.3 Conventional conveyor system designDesign and manufacturing of conveyor systems is a very com-plex and time-consuming process. As every conveyor system isa custom-made product, each project varies from every otherproject in terms of size, product and layout. The system design553is based on client requirements and product specifications. More-over, the system layout has to fit in the space provided by thecompany. The process of designing a layout for a conveyor sys-tem involve revisions and could take from days to months or insome instances years. One with the minimum cost and maximumclient suitability is most likely to get approval.Figure 1 shows a schematic layout of a typical conveyorsystem installed in a production line used for labelling ofplastic bottles. Different sections of the conveyor system areidentified by specific technical names, which are commonlyused in similar industrial application. The “singlizer” sec-tion enables the product to form into one lane from multiplelanes. The “slowdown table” reduces the speed of productonce it exits from filler, labeller, etc. The “mass flow” sec-tion is used to keep up with high-speed process, e.g., filler,labeller, etc. The “transfer table” transfers the direction of prod-uct flow. The purpose of these different conveyor sections isthus to control the product flow through different processingmachines.A typical mechanical conveyor system used in food and bev-erage applications consists of over two hundred mechanical andelectrical parts depending on the size of the system. Some ofthe common but essential components that could be standard-ised and accumulated into families of the conveyor system areside frames, spacer bars, end plates, cover plates, inside bendplates, outside bend plates, bend tracks and shafts (drive, tail andslave). The size and quantity of these parts vary according to thelength of conveyor sections and number of tracks correspond-ing to the width and types of chains required. The problems andshortcomings in the current design, manufacturing and assemblyof mechanical conveyors are varied, but include: Over design of some parts High cost of some components Long hours involved in assembly/maintenance Use of non-standard partsTable 1. Conveyor critical parts based on parts cost analysisProduct description Qty Material used Cost (%) Improvement possible (Yes/No)Leg set68 Plastic leg + SS tube 20.22 YesSide frame80 2.5 mm SS 16.07 YesSupport channel400 C channel SS 15.00 YesBend tracks 8 Plastic 14.36 NoRt. roller shaft139 20 dia. SS shaft 6.70 YesTail shaft 39 35 dia. Stainless steel 6.27 NoSpacer bar135 50X50X6 SS 5.43 YesSupport wear strip400 40 10 mm plastic 5.36 YesSupport side wear strip132 Plastic 3.01 YesEnd plate 39 2.5mm/SS 1.88 YesCover plate 39 1.6 mm S/S 1.57 NoBend plates 8 2.5mm/SS 1.29 YesTorque arm bracket 18 6 mm S/S plate 1.21 YesSlot cover 97 Stainless steel 0.97 YesInside bend plate 8 2.5mm/SS 0.66 YesTotal 100.00Critical parts4 Areas of improvementIn order to identify the areas of cost reduction in material andlabour, a cost analysis of all main conveyor parts was conductedto estimate the percentage of cost of each part in relation to thetotal cost of all such parts. The purpose of this analysis was toidentify the critical parts, which are mainly responsible for in-creasing the cost of the conveyor and thereby investigate meansfor reducing the cost of such parts.Table 1 shows the cost analysis of a 50-section conveyor sys-tem. The analysis reveals that 12 out of 15 parts constitute 79%of the total material cost of the conveyor system, where furtherimprovements in design to reduce the cost is possible. Out ofthese, seven parts were identified as critical parts (shown by anasterisk in Table 1) constituting maximum number of compo-nents in quantity and comprising over 71% of overall materialcost. Among these, three components (leg set, side frame andsupport channel) were found to account for 50% of the totalconveyor material cost. A detailed analysis of each of these 12parts was carried out considering the principles of concurrent en-gineering, design for manufacture and design for assembly, anda new improved design was developed for each case 10. De-tails of design improvement of some selected major componentare presented below.5 Redesign of leg set assemblyIn a conveyor system, the legs are mounted on the side frame tokeep the entire conveyor system off the floor. The existing designof conveyor legs work, but they are costly to manufacture, theyhave stability problems, and cause delays in deliveries. The delayis usually caused by some of the parts not arriving from over-seas suppliers on time. The most critical specifications requiredfor the conveyor legs are:554 Strength to carry conveyor load Stability Ease of assembly Ease of flexibility (for adjusting height)Figure 2 indicates all the parts for the existing design ofthe conveyor leg. The indicated numbers are the part numbersdescribed in Table 2, which also shows a breakdown of cost an-alysis complete with the labour time required to assemble a com-plete set of legs. The existing leg setup consists of plastic legbrackets ordered from overseas, stainless steel leg tubes, whichare cut into specified sizes, leg tube plastic adjustments, whichare clipped onto the leg tube at the bottom as shown in Fig. 2.Lugs, which are cut in square sizes, drilled and welded to the legtube to bolt the angle cross bracing and backing plate to supportleg brackets bolts. The # of parts in Table 2 signifies the numberof components in each part number and the quantity is the con-sumption of each part in the leg design. Companies have usedthis design for many years but one of the common complaintsreported by the clients was of the instability of legs.From an initial investigation, it became clear that the connec-tion between the stainless steel tube and plastic legs bracket (partFig.2. Existing leg design assembly with partnames shown in Table 1Table 2. Cost analysis for old leg design assemblyPart no. Part description # of parts Qty Cost Source1 Plastic leg bracket 2 2 $ 30.00 Overseas5, 6 Leg tube plastic adjustment 4 2 $ 28.00 Overseas4 Lug 2 2 $ 4.00 In-house7 Angle cross bracing 1 1 $ 5.00 In-house2 Backing plate 2 2 $ 4.00 In-house3 Leg tube 2 2 $ 25.00 In-house8 Bolts 6 6 $ 3.00 In-houseTotal assembly cost (welding) $ 15.00 In-houseTotal 19 17 $ 114.001 and part 3 in Fig. 2) was not rigid enough. The connectionsfor these parts are only a single 6 mm bolt. At times, when theconveyor system was carrying full product loads, it was observedthat the conveyor legs were unstable and caused mechanical vi-bration. One of the main reasons for this was due to a single boltconnection at each end of the lugs in part 3 and part 7. The sta-bility of the conveyor is considered critical matter and requiresrectification immediately to satisfy customer expectations.Considering the problems of the existing conveyor leg de-sign and the clients preferences, a new design for the conveyorleg was developed. Generally the stability and the strength ofthe legs were considered as the primary criteria for improve-ment in the new design proposal but other considerations werethe simplicity of design, minimisation of overseas parts and easeof assembly at the point of commissioning. Figure 3 shows, thenew design of the conveyors leg assembly, and Table 3 gives adescription and the cost of each part.Figure 3 shows that the new design consists of only five mainparts for the conveyors leg compared to eight main parts in theold design. In the old design, the plastic leg bracket, the legtube plastic adjustment and the leg tube were the most expensiveitems accounting for 72% of the cost of leg assembly. In the new555Fig.3. New design for leg assembly with partnames in Table 3Table 3. Cost analysis for new design leg assemblyPart no. Part description # of parts Qty Cost Source1 Stainless steel angle (50503 mm) 2 2 $ 24.00 In-house3 Leg plastic adjustment 2 2 $ 10.00 Overseas4 Cross brassing 1 1 $ 7.00 In-house5 Bolts 8 4 $ 4.00 In-house2 Backing plate 2 2 $ 4.00 In-houseTotal assembly cost $ 10.00 In-houseTotal 15 11 $ 59.00design, those parts have been replaced by a stainless steel angleand a new plastic leg adjustment reducing the cost of leg assem-bly by almost 50%. Thus the total numbers of parts in the leghave been reduced from 19 to 15 and the total cost per leg setuphas been reduced by $ 55 in the new design.The new conveyor leg design, when tested, was found to bemore secure and stable than the old design. The elimination ofpart number 1 and 5 from old conveyor design has made the newdesign more stable and rigid. In addition, the width of the crossbracing has also been increased with two bolts mount instead ofone in old design. This has provided the entire conveyor leg setupan additional strength.6 Redesign of the side framesThe side frame is the primary support of a conveyor systemthat provides physical strength to conveyors and almost all theparts are mounted on it. The side frame is also expected to havea rigid strength to provide support to all the loads carried onthe conveyor. It also accommodates all the associated conveyorcomponents for the assembly. The critical considerations of sideframe design are: Size of side frame (depth) Strength of the material Ease for assembly Ease for manufacturingFigure 4 shows the side frame dimension and parameters.The side frame used in existing design appears to be of rea-sonable depth in size (dimension H in Fig. 4). From the
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