啤酒灌装生产线卸垛机的设计说明

1、啤酒灌装生产线主要组成设备之一 “（GXPD8天地一号）卸瓶垛机”的设计 申报中级工程师职称技术论文（轻工业机械厂物华精密高志祥）（2009年12月2日）、前言全自动卸垛机是我厂结合国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72

2、0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r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

3、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，至U 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

4、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

5、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t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；

6、(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：1000mmX1200mmX140150)mm(4)进垛高度：550mm(5)出瓶咼度：3500mm(6)电源要求：AC380V 3PH 50HZ(7)电机型号：SEW电机；(8)操作平台高度：2700mm5、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

7、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。口专2、 传动动力计算:主提升传动示意图、设计参数1 工件重量G11000 kg最重工件与最轻工件的平均重量最重工件与2最轻工件的重量差3工件重心到_立柱中心4 滑架重量滑架重心到 立柱中心滑架滚轮间 距7吊重间距升降行程G'=G1*10%10Ckg按 10%+L1G2L2L3L4S780316mmkg500600151.78 -2273mmmmmmmm9链条

8、重量G45kg/m10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、最咼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-

9、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+G'1489kg4配重端链条、皮带拉力F仁 G3'786kg5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* 卩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

10、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/M1/18减速机，15电机减速机 扭力矩Ma347CNm16电机减速机 服务系数SEW-B1.2517扭力矩安全 系数S 扭力矩=Ma*SEWf1M n14.018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2 2J仁mr/i0.0287kgm20驱动轴及减 速机转动惯 量J20.004kgm估算21电动机转动 惯量J30.0448kgm22惯性加速度(J1+J2) /J30.74四、加速上

11、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)G3'766kg4驱动轴处拉F2=F-F176(kg力差5驱动轴承座受力F3=F+F22292kg6驱动轴附加载荷f=F3* 卩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、按取大速度80%+ 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/100

12、0:120.50kgm13电机减速机型号R87DV132S4/BMG/2WE/M1/18减速机，14电机减速机 扭力矩Ma3470Nm15电机减速机 服务系数SEW-B1.2516扭力矩安全 系数S 扭力矩=Ma*SEW-B/M n13.7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， 1=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=3.14

13、X0.303X34=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

14、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25 X 0.51=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12.75 X2=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

15、的设计 速度应为25.5 X 1.5=38.25 米/分。2、传动动力计算：由上面知，箱输送链速度最高为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/ n D=38.25/ （nX 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)的滑动摩擦系数按卩=0.34计算(查机械设计手册得)，则摩擦力：F仁卩 N仁0.34 X ( 7.5+7.5 )X 9+60)X 9.8=649.74 牛，传动功率：P1=F1.V=649.74