啤酒灌装生产线卸垛机的设计.doc

学习资料收集于网络，仅供参考啤酒灌装生产线主要组成设备之一“（GXPD80天地一号）卸瓶垛机”的设计申报中级工程师职称技术论文（南京轻工业机械厂 物华精密 高志祥）(2009年12月2日)一、 前言全自动卸垛机是我厂结合国内垛板形式而研制开发的新一代卸垛机，它适用于各种聚脂瓶及一次性玻璃瓶的卸垛，并能做到纸板自动回收，垛板自动回收，该机具有自动化程度高，操作方便，运行平稳等特点。目前我厂自行设计和生产的额定生产能力为700瓶/分钟天地一号卸瓶垛机，已经在厂家平稳运行并顺利通过厂家验收。该卸瓶垛机经过我厂严格检测后，主要结果如下：序号检验项目和标准要求检验结果本项结论备注1640ml/650ml/330ml共3种瓶型均达到720瓶/分生产能力完全达到额定生产能力合格2传动平稳性（主要包括电机是否过载，传动噪音等等）传动相当平稳合格3气动的可靠性（主要包括电磁阀，气路，气缸等等）可靠合格4设备完整性（零件，备件）完整合格5外观（喷涂质量等等）合格合格 本人参与该卸瓶垛机设计全程，并且主设计了其中的关键设备部分，下面该卸瓶垛机的原理、结构性能和主要设计计算过程作如下叙述。二、 产品介绍：1、 工作原理：电气图 启动整机：垛输送：叉车上垛后GK01、GK02检测到垛，人工拆包，待人工控制的按钮盒被接通且GK03检测无垛，M1、M2电机启动垛向前运行，垛运行到GK03挡光时M1、M2停止等待，若 GK05检测到无垛、JK01检测到主提升在下位时，M2、M3电机启动进垛，垛运行到GK04挡光时M2电机停止，M3电机减速到GK05挡光时停止。主提升开始执行卸垛程序，当一垛卸完后主提升降至JK01位置时， M3、M4电机启动，到GK06挡光时 M3电机停止（若此时前端在进垛则M3电机不停），若M5电动推杆处于下限位JK10触发，M6电机启动到GK07挡光时M4、M6电机停止，同时M5电动推杆启动抬起升降台，至JK9触发时M5电机反转降低升降台至JK10触发时停止，完成一次的垛输送。当GK8检测到满垛时，警灯的黄灯亮起提示叉车取走垛板。卸垛：当垛运行至GK05挡光时，M7启动中速上升，至JK11时 F1、F3工作Q1、Q2、Q3、Q4左右侧门伸出，至CK1、CK3、CK5、CK7触发F1、F3断电，垛上升至GK10触发时停止， F5工作驱动Q5吸盘驱动气缸伸出至CK9触发F5断电。同时F7、F9工作真空发生器工作，吸取纸板，待真空度检测YK02、YK03触发，Q5吸盘驱动气缸缩回至CK10触发F6断电， F12工作打开后挡板至CK12触发时F12断电。M8启动高速后退至JK6减速至JK5触发停止。F7、F9断电，F8、F10工作丢掉纸板（高位）。F11工作放下推杆至CK11、CK13触发时停止，M7启动慢速上升至至JK11停止， M8启动中速正传向前推瓶至JK7时，Q8、Q9伸出抬起推板，向前推瓶至JK8时M8停止，完成一层的卸垛。重复动作至JK3触发，卸完最后一层后，M7启动反转高速下降至JK2时减速至JK1时停止，完成一垛的卸垛动作。在这期间如GK12发出堵瓶信号，推瓶动作暂停，待GK12检测取消后自动推瓶，要有触摸屏有画面显示。2、 主要工艺流程：进垛输送到位提升首层吸纸板夹瓶推瓶储罐输送主提升上升循环运行3、 主要单元组成：（1） 输送台1；（2） 输送台2；（3） 输送台3；（4） 输送台4；（5） 输送台5；（6） 垛板收集；（7） 出瓶台；（8） 主提升；（9） 推瓶装置；（10） 层板吸取装置；（11） 操作平台；（12） 卸垛附件；4、 主要技术数据：（1） 额定生产能力：700瓶/分（2） 瓶型：650ml/640ml/325ml；（3） 垛板尺寸：1000mmX1200mmX（140150）mm；（4） 进垛高度：550mm；（5） 出瓶高度：3500mm；（6） 电源要求：AC380V；3PH；50HZ；（7） 电机型号：SEW电机；（8） 操作平台高度：2700mm。5、 主要性能和特点：（1） 机器操作方便、安全及可靠，运行相当平稳。（2） 采用完全自动收集垛板，自动收集纸板。（3） 配有触摸屏控制系统,有手动、自动控制，产量显示，故障报警显示分页，各电机、气缸均可手动控制。（4） 全线采用立体平面式设计，运转可靠，占地面积小。三、 主要设计计算：1、 主要部件计算：该机按700瓶/分的产量进行设计，所以该生产线对主提升的速度及设备可靠性要求相当高，因此对设备的设计和核算显得尤为重要，本文将具体介绍该部件的设计过程。2、 传动动力计算：主提升传动示意图序号 项目公式数值单位备注一、设计参数1工件重量G11000kg最重工件与最轻工件的平均重量2最重工件与最轻工件的重量差G=G1*10%100kg按10%计算3工件重心到立柱中心L1780mm4滑架重量G2316kg5滑架重心到立柱中心L2500mm6滑架滚轮间距L3600mm7吊重间距L4151.78mm8升降行程S2273mm9链条重量G45kg/m 10最大运行速度Vmax32m/min生产节拍要求11加减速时间t2s12驱动轮半径r151.78mm13回转摩擦增量0.0114传动总减速比I41.74二、配重重量计算1理论配重重量G3=S*G4+ G2+G1/2827.365kg2设计配重重量G3=G3*95%785.996kg重量计算误差取5%,配重偏小3实际配重重量 800kg考虑综合因素本次配重重量三、以最高速匀速上升状态对滑架侧进行受力分析有下列两等式成立F=2N*+G1+G2N*L3=G1*L1+G2*L2-F*L41滑架与立柱正压力N=（G1*L1+G2*L2-G1*L4-G2*L4）/（L3+2*L4）1212kg2滑架与立柱运动摩擦系数0.033滑架端链条、皮带拉力F=2N*+G1+G2+G1489kg4配重端链条、皮带拉力F1=G3786kg5驱动轴处拉力差F2=F-F1703kg6驱动轴承座受力F3=F+F22275kg7驱动轴附加载荷f=F3*23kg8链条、皮带重量F4=S*G411kg9功率计算拉力F5=F4+F2+f737kg10初算电机功率p=F*10*V/60/0.95/10003.88kw减速机传动效率0.9511驱动电机功率选择P5.5kw12功率安全系数S1.413驱动轴扭矩Mn= F5*r/1000111.84kgm14电机减速机型号R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/减速机，15电机减速机扭力矩Ma3470Nm16电机减速机服务系数SEW-fB1.2517扭力矩安全系数S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn14.018运动部分质量m= G1+G2+G3+F4+302173.4kg顶部链条重量30kg19运动部分转动惯量J1=mr2/i20.0287kgm220驱动轴及减速机转动惯量J20.004kgm2估算21电动机转动惯量J30.0448kgm222惯性加速度（J1+J2）/J30.74四、加速上升状态1加速度a=v/t0.25m/s22滑架端链条、皮带拉力F6=(1+a/10)F1526kg3配重端链条、皮带拉力F7=(1-a/10)G3766kg4驱动轴处拉力差F2=F-F1760kg5驱动轴承座受力F3=F+F22292kg6驱动轴附加载荷f=F3*23kg7链条、皮带重量F4=S*G411kg8功率计算拉力F5=F4+F2+f794kg9初算电机功率p=F*10*V*0.8/60/0.95/10003.34kw减速机传动效率0.95、按最大速度80%计算10驱动电机功率选择P5.5kw11功率安全系数S1.612驱动轴扭矩Mn= F5*r/1000120.50kgm13电机减速机型号R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/减速机，14电机减速机扭力矩Ma3470Nm15电机减速机服务系数SEW-fB1.2516扭力矩安全系数S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn13.7备注：根据机械设计手册当两侧滑架为刚性联结时，取=0。所以设计该设备减速机型号：SEW ：R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180P=5.5kw，I=41.74 对主提升生产节拍要求速度计算：按瓶型为650ml时，提升所需要的速度（七层瓶体）：主提升电机转速：n主=34 r/min 主提升链条线速度：u线=Pi*D链轮直径* n主=3.14X0.303X34=32.3 m/min满足该卸瓶垛机对主提升设计时的单段速度要求。四、电气控制要求：电气运行参考本论文第二部分产品介绍其中的工作原理部分。以下为电气控制要求1、 本机中有整机欠压保护YK01，保护时整机急停。2、 本机在输送台（2）侧边要有防止未拆包的瓶垛进入主机的按钮盒并在触摸屏旁边设置拆包确认按钮（在触摸屏上做也可以）。3、 优化程序使运行机器运行平稳。4、 配有触摸屏控制系统,有手动、自动控制，产量显示， 故障报警显示分页，各电机、气缸均可手动控制。5、 配置操作台安放在操纵平台上，力求操作简单。6、 操作台选用左右触摸屏，保证须同时动作的减速机能 在同一分页上。7、 配备警示灯，防护网上设置复位按钮盒。admini - 说: (2009-12-07 12:15:41)一、主要设计计算：1、运行速度计算：该机按36000瓶/小时的产量进行设计，箱子的长度为510mm，每箱装24瓶，所以设计的产量就应该保证每小时最少有效输送1500只，或者是每分钟25只（YPXI25型号的意义就在此），如果箱子是挨个连续输送的，输送链的速度就应该为每分钟250.51=12.75米，在实际的情况下箱子是隔开输送的，大概间隔一只箱子的距离，这样速度就应为12.752=25.5米/分，另外洗箱机的速度应比整线高出20%50%左右的输送能力（经验数据），按1.5倍考虑，则最终的设计速度应为25.51.5=38.25米/分。2、传动动力计算：由上面知，箱内输送链速度最高为V=38.25米/分，链轮的节圆直径为D=178.48mm，所以链轮的转速为：n2=V/D=38.25/（0.17848）=68.66转/分一般选用4级电机，则减速比i=1470/68.66=21.41，传动电机功率的计算：假定每只箱子重7.5公斤，两条链条重60公斤，每只箱子上承受7.5公斤的喷洗压力，房内最多可排9只箱子，链条与导槽（材料为尼龙1010）的滑动摩擦系数按=0.34计算（查机械设计手册得），则摩擦力：F1=N1=0.34（7.5+7.5）9+60）9.8=649.74牛，传动功