冲压式蜂窝煤成型机[优选课资]

1、 冲压式蜂窝煤成型机冲压式蜂窝煤成型机 1教学类别 冲压式蜂窝煤成型机简介冲压式蜂窝煤成型机简介 冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂 的主要生产设备。这种设备具有结构合理，质 量可靠，成型性能好，经久耐用，维修方便等 优点。目前国内生产的蜂窝煤成型机结构基本 一致，原理基本相同 。 蜂窝煤机主要技术参数：成型高度，冲压次数，成型高度，冲压次数， 料斗数，整机重量，电机功率，成型煤规格。料斗数，整机重量，电机功率，成型煤规格。 我们所设计的蜂窝煤成型机的参数：我们所设计的蜂窝煤成型机的参数： 冲压次数：30次/分 料斗数：1个 电机功率：11KW 2教学类别 冲压式蜂窝煤成型机简介冲压式蜂

2、窝煤成型机简介 成型煤规格成型煤规格 煤饼直径：煤饼直径： 120mm 煤饼高度：煤饼高度： 75mm 孔数：孔数：12孔孔 孔径：孔径：16mm 3教学类别 工作原理及工艺动作过程 冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的 主要生产设备。它将煤粉加入转盘上的模筒中， 经冲头冲压成蜂窝煤。 为了实现蜂窝煤的冲压成型，冲压式蜂窝煤 成型机必须完成五个动作： 1） 粉煤加料 2） 冲头将蜂窝煤压制成型 3） 清除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动 4） 将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模 5） 将冲压成型的蜂窝煤输送装箱 4教学类别 设计任务 1）按工艺动作要求拟定运动循环图。 2）进行冲压脱模机构、扫屑刷

3、机构、模筒转 盘间歇运动机构的选型。 3）机械运动方案的评定和选择。 4）进行飞轮设计。 5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定 机械传动方案。 6）画出机械运动方案简图。 7）传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。 5教学类别 冲压式蜂窝煤成型机的六个工艺动作 （1） 加料：利用粉煤重力打开料斗自动加料，加料：利用粉煤重力打开料斗自动加料， 加料过程需要设计料斗的开关控制机构，以控制加加料过程需要设计料斗的开关控制机构，以控制加 料的量；料的量； （2） 冲压成型：冲头上下往复运动，在冲头行冲压成型：冲头上下往复运动，在冲头行 程的后三分之一进行冲压成型；程的后三分之一进行冲压成型； （3）

4、 脱模：脱模盘上下往复运动，将已冲压成脱模：脱模盘上下往复运动，将已冲压成 型的蜂窝煤压下去而脱离模筒；型的蜂窝煤压下去而脱离模筒； （4） 扫屑：在冲头扫屑：在冲头、脱模盘向上移动的过程中、脱模盘向上移动的过程中 用扫屑刷将煤粉扫除；用扫屑刷将煤粉扫除； （5） 模筒转模间歇转动：完成冲压、脱模、加模筒转模间歇转动：完成冲压、脱模、加 料三个工位的转换；料三个工位的转换； （6） 输送：将成型的蜂窝煤脱模后落在传送带输送：将成型的蜂窝煤脱模后落在传送带 上送出成品。上送出成品。 6教学类别 机构选型机构选型 根据蜂窝煤冲压机的几个基本动作，根据蜂窝煤冲压机的几个基本动作，转盘间歇机构，转盘间

5、歇机构， 冲压成形，扫屑，分别有转盘间歇机构，冲压机构和冲压成形，扫屑，分别有转盘间歇机构，冲压机构和 扫屑机构机构。这三种机构有多种机构形式可供选用。扫屑机构机构。这三种机构有多种机构形式可供选用。 其形态学矩阵如下：其形态学矩阵如下： 三执行机构的形态学矩阵三执行机构的形态学矩阵 冲压机构冲压机构对心曲柄滑块机对心曲柄滑块机 构构 偏置曲柄滑块偏置曲柄滑块 机构机构 六杆冲压机六杆冲压机 构构 扫屑机构扫屑机构附加滑块摇杆机构附加滑块摇杆机构固定凸轮从动件机固定凸轮从动件机 构构 模筒转盘间模筒转盘间 歇运动机构歇运动机构 槽轮机构槽轮机构不完全齿轮机不完全齿轮机 构构 凸轮式间歇凸轮式间

6、歇 机构机构 由形态学矩阵可，可以求出冲压机的机械运动方案数为 N=3*2*3=18 7教学类别 机构选型和方案比较机构选型和方案比较 模筒转盘间歇运动机构 槽轮机构能将主动构件的等速连续运 动，转换为从动件的间歇运动。槽轮机构常 用于步进。转位，分度转动中，是一种较普 遍的机构。 （1）槽轮机构）槽轮机构 （2）不完全齿轮机构）不完全齿轮机构 不完全齿轮机构是由齿轮演 变过来的，又称为间歇齿轮机 构及欠齿轮机构。它也能将主 动轮的等速连续转动转换为从 动轮的间歇运动。 8教学类别 当圆柱形凸轮做等速回转运动时，从当圆柱形凸轮做等速回转运动时，从 动盘作单向间歇回转。这种机构称为凸轮动盘作单向

7、间歇回转。这种机构称为凸轮 式间歇运动机构。式间歇运动机构。 （3） 凸轮式间歇机构凸轮式间歇机构 三者比较，凸轮式间歇机构要求凸轮的加工精度很高，三者比较，凸轮式间歇机构要求凸轮的加工精度很高， 在一定程度上也提高了成本。所以将其排除。在一定程度上也提高了成本。所以将其排除。 槽轮机构与不完全齿轮相比，两者的机构都比较简单，槽轮机构与不完全齿轮相比，两者的机构都比较简单， 而且工作可靠。虽然不完全齿轮的从动轮停歇的次数而且工作可靠。虽然不完全齿轮的从动轮停歇的次数 和每次停歇的时间，以及每次转动的转角等的选择范和每次停歇的时间，以及每次转动的转角等的选择范 围相对槽轮来说比较大，但是其在从动

8、轮开始和终止围相对槽轮来说比较大，但是其在从动轮开始和终止 运动时角速度有突变，冲击角大；而槽轮在设计合理运动时角速度有突变，冲击角大；而槽轮在设计合理 的前提下，拨销进入和退出啮合时，运动较为平稳。的前提下，拨销进入和退出啮合时，运动较为平稳。 综上所述，决定选用槽轮机构作为间歇机构。综上所述，决定选用槽轮机构作为间歇机构。 9教学类别 机构选型和方案比较机构选型和方案比较 扫屑机构扫屑机构 （）附加滑块摇杆机构（）附加滑块摇杆机构 附加滑块摇杆机构是利用在横梁的附加滑块摇杆机构是利用在横梁的 上下移动使摇杆上的扫屑刷摆动扫除冲头和上下移动使摇杆上的扫屑刷摆动扫除冲头和 脱模盘上的粉煤屑。脱

9、模盘上的粉煤屑。 （）固定移动凸轮移动从动件机构（）固定移动凸轮移动从动件机构 固定移动凸轮移动从动件机固定移动凸轮移动从动件机 构是利用横梁的上下运动，固定移动构是利用横梁的上下运动，固定移动 凸轮使带有扫屑刷的移动从动件顶出凸轮使带有扫屑刷的移动从动件顶出 而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑。而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑。 比较两者，我们决定选用固比较两者，我们决定选用固 定移动凸轮移动从动件机构。定移动凸轮移动从动件机构。 10教学类别 机构选型和方案比较机构选型和方案比较 冲压机构 冲压机构有对心曲柄滑块机构，冲压机构有对心曲柄滑块机构， 偏置曲柄滑块机构和平面四连杆机构。偏置曲柄滑块机构和

10、平面四连杆机构。 对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块 机构都属于曲柄滑块机构。平面四杆机机构都属于曲柄滑块机构。平面四杆机 构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规 律，并且低副不易磨损又易于加工，以律，并且低副不易磨损又易于加工，以 及能由本身几何形状保持接触等。及能由本身几何形状保持接触等。 平面连杆机构在运动的时候有的时平面连杆机构在运动的时候有的时 候会出现死点现象，通常在曲柄上安装候会出现死点现象，通常在曲柄上安装 飞轮借飞轮的惯性闯过死点飞轮借飞轮的惯性闯过死点 。 根据上述分析和比较，我们选用对心根据上述分析和比较，我们选用对

11、心 曲柄滑块机构。曲柄滑块机构。 11教学类别 机构选型和方案比较机构选型和方案比较 送料机构 利用粉煤重力打开料斗自动加料。利用粉煤重力打开料斗自动加料。 经过考虑，我们决定选用凸轮机经过考虑，我们决定选用凸轮机 构为开关来控制加料的量。由于构为开关来控制加料的量。由于 我们的凸轮机构需要水平放置，我们的凸轮机构需要水平放置， 当杆件运动到最远端时，无法利当杆件运动到最远端时，无法利 用重力让其自己下落回来，所以用重力让其自己下落回来，所以 我们决定选用盘形槽凸轮机构。我们决定选用盘形槽凸轮机构。 如图所示，杆件通过一个销子，如图所示，杆件通过一个销子， 嵌在凸轮得槽里面，这样杆件就嵌在凸轮

12、得槽里面，这样杆件就 可以随凸轮自如运动了。可以随凸轮自如运动了。 12教学类别 机械系统的运动循环图机械系统的运动循环图 冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。模筒转 盘的工作行程，在冲头工作行程的前部和回程的后部，使间 歇转动在冲压以前得以完成。扫屑要求在冲头回程后半段至 工作行程前半段完成。送料凸轮则要求在转盘间歇机构运转 时停止运动，转盘机构停止运动时开始运动。 13教学类别 传动方案设计传动方案设计 传动机构的选用与比较 带传动是利用张紧带轮上的传动带，借助带和轮的带传动是利用张紧带轮上的传动带，借助带和轮的 摩擦摩擦( (或啮合或啮合) )来传递运动和动力的。带传动由于具有传来

13、传递运动和动力的。带传动由于具有传 动平稳，结构简单，造价低廉，不需润滑油和缓冲吸震动平稳，结构简单，造价低廉，不需润滑油和缓冲吸震 等优点，在机械中被广泛应用。等优点，在机械中被广泛应用。 带传动可分为摩擦传动和啮合传动两大类，摩擦传带传动可分为摩擦传动和啮合传动两大类，摩擦传 动型是利用传动带和带轮之间的摩擦力来传递运动和动动型是利用传动带和带轮之间的摩擦力来传递运动和动 力。结构简单，传动平稳，过载可打滑。力。结构简单，传动平稳，过载可打滑。 选用摩擦型带传动中的选用摩擦型带传动中的V V形带传动机构。形带传动机构。 由于机构的转速较小，如果只用一级带传动来减速由于机构的转速较小，如果只

14、用一级带传动来减速 的话，所需转轮半径太大，所以采用两级传动。第一级的话，所需转轮半径太大，所以采用两级传动。第一级 为带传动，第二级为齿轮传动。为带传动，第二级为齿轮传动。 向槽轮机构传动时，齿轮的转动方向发生变化，需向槽轮机构传动时，齿轮的转动方向发生变化，需 要用一对圆锥齿轮来改变方向。要用一对圆锥齿轮来改变方向。 14教学类别 总体及各部分方案简图 加料、冲压及脱模机构 15教学类别 槽轮机构 16教学类别 曲柄滑块机构 17教学类别 扫屑机构 18教学类别 整体简图 19教学类别 机构动画机构动画 20教学类别 21教学类别 机构尺寸计算 槽轮的设计及计算槽轮的设计及计算 1槽数槽数

15、z ： 六工位式转盘，所以选择六工位式转盘，所以选择z=6，销数选销数选1. 2.运动系数运动系数 : = t2 /t1= pi-（2pi/z）/ 2pi=（z-2）/2z =1/3 蜂窝煤成型机的生产能力：蜂窝煤成型机的生产能力：30次次/min，所以主动件拨盘所以主动件拨盘 的运动时间的运动时间t1为为60s/30次次=2s，进而得知槽轮在一个运进而得知槽轮在一个运 动循环中的运动时间动循环中的运动时间t2= t1*=2*1/3=0.667s,停歇时间停歇时间 为为2s-0.667s=1.333s. 22教学类别 机构尺寸计算 槽轮的设计及计算槽轮的设计及计算 3.中心距中心距a 及圆销半

16、径及圆销半径r 由机构情况确定由机构情况确定 取取a=300 mm r=30 mm 4.槽轮每次转位时主动件的转角槽轮每次转位时主动件的转角2=120，槽间角槽间角 2 2=360/z=60 主动件拨盘圆销的中心半径主动件拨盘圆销的中心半径R1 R1=a*sin=300*sin30=150 mm 槽轮的外圆半径槽轮的外圆半径R2 R2 =（a*cos） +r 所以所以 R2=262 mm 槽轮的槽深槽轮的槽深h ha(+ cos-1)+r 所以所以 h139.8 mm 取取 h=140 mm 23教学类别 机构尺寸计算机构尺寸计算 飞轮的设计及计算 在周期性变速稳定运转的过程中，一个运转周期内

17、， 等销驱动力距作的功是等于等效阻抗力矩作的功的。 但在运转周期内的任一时刻，等效驱动力矩做的功不 等于等效阻抗力矩做的功，从而使得机械的运动速度 发生波动。 过大的波动速度会影响机械的工作性能。这种速 度波动可以通过在机械中安装就有较大转动惯量的飞 轮来进行调节。 24教学类别 飞轮的转动惯量： J=(Emax-Emin)/ 等效最大阻力为50000N，阻力存在时可近似认为 是线性变化，假定驱动力为常值，则驱动力 P=0.5*50000*(0.5pi)/2pi=6250 N 50000N 6250N R2R F s 蜂窝煤成型机冲压变化曲蜂窝煤成型机冲压变化曲 线线 25教学类别 Emax-

18、Emin =0.5*（50000-6250）*（7/8）*（pi/2）*0.15=4509.9 N 从减小飞轮的尺寸考虑，将飞轮安装在高速轴上，则 =（150*2pi/60）=15.7 rad/s J=(Emax-Emin)/ =4509.9/(0.15*15.7)=121.98 kg*m 飞轮的形状为圆盘形 ，飞轮距为 md=8J 取 d=1000 mm 则 m=8J/d=8*121.98/1=975.84 kg 选用钢作为制作飞轮的材料，其密度=7800 kg/m ,则宽度 b=4m/(pi*d*)=4*975.84/(pi*1*7800)=159.3 mm 所以飞轮为一个直径为1000

19、mm，厚为159.3 mm的圆盘。 26教学类别 机构尺寸计算机构尺寸计算 凸轮的计算 x_ := Which0 = x 2Pi/3, 50*(1 - Cos3x/2), 2Pi/3 = x 4Pi/3, 100, 4Pi/3 = x 2Pi, 50*(1 + Cos3x/2) Plotsx, x, 0, 2Pi 用Mathematica软件来计算凸轮轮廓线 123456 20 40 60 80 100 凸轮凸轮 位移位移 曲线曲线 27教学类别 vx_ = Dsx, x Which0 = x (2 Pi)/3, 150/2 Sin(3 x)/2, (2 Pi)/3 = x (4 Pi)/3,