功能目标任务书.

全自动捆钞机的功能原理设计 1 1捆钞机的功能分析与设计要求捆钞机的功能分析与设计要求 全自动捆钞机是金融系统处理纸币的一种自动化办公设备 它用捆扎带将十把 每把一 百张 纸币通过热烫的方式捆扎为一捆 对提高工作效率有重要意义 同时以便于金融系统 之间纸币的清点 运输和保存 解决当前部分单位还在采用的手工捆扎的不规范 不安全的 问题 根据产品设计的创新原则 可靠原则 效益原则 审核原则 拟定了产品功能要求 适 用性要求 性能要求 生产力要求 制造工艺要求 可靠性要求 适用寿命要求 降低成本 要求 人机要求 安全性要求 包装和运输要求 见表 2 1 表 2 1 全自动捆钞机设计要求 1 功 能基本功能 钞票捆扎 2 适 应 性 作业对象 松散纸币 人民币 1 100 元纸币券完整券和损伤券 工况 恒定载荷 环境 摄氏 10 40 相对湿度 40 RH 90 RH 大气压力 70kPa 106kPa 3 性 能 捆扎速度 W01 W02 2 作优度图 如图 2 7 从图中可知 S2更靠近 S S3的经济价还有待提高 降低生产成本是以途径 we wt 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 8 0 60 40 2 S S1 S3 S2 图 2 7 全自动捆钞机优度图 3 作价值剖面图 如图 2 8 通过图 得知方案 2 的技术加权评分值为 7 34 分 各评价目标的打分与它相接近 并较 均匀 其中 5 6 7 项还有待提高 246810246810 0 方案1方案2 gi Pij 图 2 8 全自动捆钞机的价值剖面图 纸币压紧机构与检测装置纸币压紧机构与检测装置 1 1纸币压紧机构的设计纸币压紧机构的设计 1 1 压紧机构的功能原理分析压紧机构的功能原理分析 纸币压紧机构在全自动捆钞机的整体结构中起到非常重要的作用 对整机性能要求起着 决定性作用 压紧机构的合理设计以及压紧力的合理确定将能提高捆扎质量 工作效率 免 纸币的损坏 为了使捆扎后的现钞在调运过程中不出现散钞 丢张的现象 必须使捆扎带在捆扎后产 生足够的张力 所以对纸币在捆扎前需用一定的压力 而压实纸币的力的大小 对捆扎后效 果的影响较大 满足不散捆 不变形 捆扎松紧度不变的要求前提下 应使所用压力为最小 的原则 因为本机对压力控制要求较高 所以为使结构简单 操作方便 采用电动机转速控 制的方法来实现 压紧机构的作用就是利用压力压紧纸币 它用 6mm 7mm 宽的塑料带将十把 每把一 百张 纸币通过热烫的方式捆扎为一捆 以便于金融系统之间纸币的清点 运输和保存 解 决当前部分单位还在采用的手工捆扎的不规范 不安全的问题 它的捆扎工艺过程如图 4 所 示 1 2 压紧机构的原理分案压紧机构的原理分案 自动捆钞机的压紧机构工作过程如下 a 放入纸币 压紧机构电机正转 压紧机构下行 压板压紧纸币 到压力后撞行程开 关 向电脑发出控制信号 执行 b b 主电机转动 进行捆扎工艺 包括送带 抽带 张紧 烫合及切断等过程 完成后 发出信号由电脑控制自动执行 c c 压紧机构电机反转 压紧机构上行 到位后撞行程开关 X 向电脑发出控制信号 电 机停止转动 取出纸币 放入另一捆纸币 自动进行下一自动循环 1 3 压紧机构压紧力的确定压紧机构压紧力的确定 在设计压紧机构的过程中 首先遇到的问题就是一捆松散的纸币压到多大压力以后再进 行塑料带捆扎 才能使打出的纸币捆由于纸币的弹性恢复 并可使塑料带紧紧地扎在纸币 捆上 从而使纸币捆结实牢固 摔不散 抽不出 达到捆扎目的 1 纸币厚度随压力变化的关系 为了获得纸币厚度与压力变化的第一手数据 在压力机上做了实验 用压力机对纸币从 0KN 开始 每间隔 0 5KN 施加不同压力 测出不同压力下对应的纸币厚度 开始用 5 元新 纸币做了 3 次实验 实验数据见表 根据表数据 绘制了纸币厚度随压力变化的关系线 如图所示 后来又用不同面额 不 同厚度 80 180mm 不同新旧程度的纸币做了实验 发现其厚度随压力变化的关系都符合 图所示的曲线 纸币厚度与压力变化 纸币厚度随压力变化曲线 2 压紧机构合理压力的确定 从图可以看到 当压力达到 12 5KN 时 纸币厚度压到 91 1mm 这时 即使再增大压力 其纸币的厚度也不再发生变化 所以 根据最小压力原则 以及在降低制造成本的前提下达 到所需压力要求 确定该全自动捆钞机的压力为 10KN 3 压紧机构压力恒定的意义 压紧机构在压紧纸币的过程中 如果压力不合理 就不能达到预期的效果 压力小 压 不紧纸币 压力太大 会使电机压紧纸币后不能及时发出停止信号 继续转动会使电机堵转 发生损坏 所以必须合理地确定压紧机构的压力 1 4 压紧机构传动参数设计压紧机构传动参数设计 1 电动机的选择 为提高工作效率 以及考虑到安全操作的要求 压紧机构在压紧纸币的过程中 工作台 如图 的移动速度必须控制在 0 01m s 同时根据分析得到捆钞机纸币厚度与压力变化关系 得到所需捆钞机的压力为 10KN 捆钞机所需的压力F 10000N 捆钞机工作台的移动速度 0 01m s 机械传动的总功率 80 总 总 wP P 1000 FPW 总 总 1000 F P KWP 1250 801000 1 0010000 总 工作台 如图 的移动速度必须控制在 0 01m s 初步选择丝杆的螺距 P 5mm 可知 丝杆的转动速度 n 2r s 则 涡轮的转动速度 n2 120r min 传动比 u Z Z n n i 1 2 2 1 根据 机械设计 表 11 1 如图 12 ZZi 1Z2Z 12 ZZi 1Z2Z 5 6 29 3114 30 2 29 61 7 15 4 29 61 29 821 29 82 计算得 min 3600 16801rn 按工作要求和条件 选用三相笼型异步电动机 封闭式结构 电压 3800V Y 型 堵转转矩最大转矩 电动机型号额定功率 kw满载转速 r min 额定转矩额定转矩 Y801 20 7528252 22 2 1 5 压紧机构的润滑 散热和维护压紧机构的润滑 散热和维护 润滑油的种类很多 需根据蜗杆 蜗轮配对材料和运转条件合理选用 在钢蜗杆配青铜 蜗轮时 常用的润滑油见表 全损耗系统用油牌号 L AN 68100150220320460680 运动粘度 v40 cSt 61 2 74 8 90 110 135 165 198 242288 352 414 506 612 748 粘度指数 不小于 90 闪点 开口 0C 不低于 180200220 倾点 0C 不高于 8 5 润滑油粘度及给油方法 润滑油粘度及给油方法 一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择 对于闭式传动 常用的润滑油粘度及给油方法见表 对于开式传动 则采用粘度较高的齿轮油或润滑旨 如 果采用喷油润滑 喷油嘴要对准蜗杆啮入端 蜗杆正反转时 两边都要装有喷油嘴 而且要 控制一定的油压 蜗杆传动的相对滑动速度 0 11 2 50 5 5 10 10 15 15 25 25 载荷类型重重中 不限 不限 不限 不限 运动粘度 v40 cSt 90050035022015010080 喷池润滑时的喷油压力 MPa 给 油 方 法油 池 润 滑 喷池润 滑或油 池润滑 0 723 润滑油量 对闭式蜗杆传动采用油池润滑时 在搅油损耗不致过大的情况下 应有适当的油量 这样不 仅有利于动压油膜的形成 而且有助于散热 对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动 浸油深 度应为蜗杆的一个齿高 当为蜗杆上置式时 浸油深度约为蜗轮外径的 1 3 end 2 2纸币压紧机构的检测装置纸币压紧机构的检测装置 2 12 1 检测装置的作用检测装置的作用 为了使对纸币在捆扎前需用一定的压力 捆扎后的现钞在调运过程中不出现散钞 丢张 的现象 必须使捆扎带在捆扎后产生足够的张力 满采用电动机转速控制的方法来实现 该检测装置的主要作用是检测电动机的转速 合理控制压紧机构所施加的压紧力 达到 捆扎的质量要求 提高工作效率 同时避免电动机在已经将纸币压紧后继续加压而损坏电动 机 2 2 检测装置的控制原理检测装置的控制原理 该检测装置如 图 检测装置在压紧机构施加压力时 根据在 A 点的速度检测数据通过整形电路将信号装换 为电信号 电信号通过计数器开始计数 计数结果通过锁存器进入译码器 译码器将实际数 据检测结果传递给单片机 与单片机中的预设值相比较 当实际检测数值达到预定设置时 即电动机转速降低到设定转速时 单片机发送控制信号 电动机停止转动 检测装置在压机机构卸除压力时 当电动机接收到捆扎带切断信号时 单片机发送电动 机启动信号 电动机反转 压紧机构工作台向下移动 图 2 3 检测装置的控制流程检测装置的控制流程 单 片 机 按 键 光耦 隔离 电动 机转 转速 检测 显 示 光耦 隔离 电 机 驱 动 电 动 机 总结总结 我们本次设计的全自动捆扎机在主要技术参数方面得到改进 捆扎机的主要技术参数包 括 捆扎速度 压紧力矩 消耗功率 参考文献参考文献 1 1 全相文 机械系统设计 2000 2 2