【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)，其結(jié)構(gòu)原理如上圖（ 1— 5）。 在這樣的時間下，編組工位的連續(xù)處理能力為： 小時噸 /12100036001550 ??? 為了能夠完成編組及轉(zhuǎn)向，皮帶長度定為 米，時間為 10秒，則皮帶速度為： V=247。 10 60=15 米 /分鐘。 碼垛工位的設(shè)計 前面已知在編組工位編組時間為 15 秒，也就是說每層垛的碼垛時間至少為 415=60秒 =1分鐘。為了保證 12噸 /小 時的處理能力，也幾是說保證 60 層 /小時 =1層 /分鐘 =5 層 /5 分鐘處理能力，要求在 5 分鐘之內(nèi)碼垛 5 層。在這 5 分鐘之內(nèi)要拋去升降臺的升降時間和上托盤時間及出垛時間。我們根據(jù)已有的設(shè)計經(jīng)驗給拋去時間的這幾個工序分配具體時間： 下降時間 5秒，出垛，上托盤時間 20秒，上升時間 15秒共 40 秒。 于是，其余工序所剩下德爾時間為 5 60－ 40=260秒的時間來完成五層蠟袋的碼垛。平均分配這260秒的時間： 260247。 5=52秒 /層。即在 52秒內(nèi)碼好一層的蠟袋。其中，上面的下降時間 5秒指的是升降臺上已經(jīng)碼好了 5層蠟 袋后由此時的位置下降到最底端所用的間圖 1— 6 碼垛方式圖 推板 皮帶 1 第二袋蠟塊 碼垛機(jī)和升降臺 推板機(jī)構(gòu) 第一袋蠟塊 皮帶 2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 12 在蠟袋傳送的過程中升降臺就可以下降到對應(yīng)的位置了。為了更好的計算分配出碼垛的具體時間，需要對其整個運(yùn)作過程進(jìn)行分析，首先對其機(jī)構(gòu)運(yùn)作簡圖進(jìn)行設(shè)計，如上圖（ 1— 6）： 其流程是： 第一袋蠟塊到位 第二袋蠟塊到位 推板推出同時皮帶 2 停止 推板返回同時皮帶開始傳送 第三袋蠟塊到位 第四 袋蠟塊到位 推板推出并停止 托板對開 升降 臺下降 1 層 托板合并 同時推板返回。 下面就是第二層直至到了第五層，其中前四層每層的具體動作的時間分配為： 第一袋蠟塊到位用時 10秒。第二袋蠟塊到位用時 10秒，推板推出同時皮帶停止工位用時 秒，推板返回同時皮帶開始傳送用時 秒，第三袋蠟塊到位用時 10 秒，第四袋蠟塊到位用時 10秒，推板推出用時 秒（停止 4秒）， 托板對開 用時 2秒，升降臺下降 1層用時 2秒， 托板合并 同時推板返回用時 2秒一共 秒。 到了第五層會有一些不同，其具體流程是： 第一袋蠟塊到位（ 10 秒） 第二袋蠟塊到位 （ 10 秒） 推 板推出同時皮帶 2 停止 （ 秒） 推板返回同時皮帶開始傳送（ 秒） 第三袋蠟塊到位（ 10 秒） 第四袋蠟塊到位（ 10 秒） 推板推出同時皮帶停止傳送（ 秒） 托板對開 （ 2 秒） 升降臺下降到底端（ 5 秒）兩秒之后推板返回 蠟袋 出垛同時升降臺預(yù)升到上托盤位置處上托盤（共 20 秒） 升降臺上升到位（ 15 秒）。 這就是碼垛工位的具體設(shè)計，這個工位是整個石蠟包裝 線最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，我們在設(shè)計的時候都是給了一個設(shè)計時間，其具體時間要綜合具體機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，只要留有一定的時間余量就不會產(chǎn)生沖突或時間不夠的情況。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 13 總體方案圖 經(jīng)過以上的總體方案的分析，綜合各工位數(shù)據(jù)，我們可以得出石蠟包裝線 的總體方案圖，如下圖 1— 7： 圖 1— 7 總體方案圖 各工位的長度由以上計算數(shù)據(jù)給出。爬升工位的長度由升降臺和裝袋工位的高度落差決定，其坡度不宜過大應(yīng)小于 30度。整條流水線由一人輔助，人的位置在裝袋工位，將蠟袋套上撐口機(jī)。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，應(yīng)使裝袋工位的 高度符合人體高度結(jié)構(gòu)。所以其高度在 8001000㎜之間，然后其前后工位的高度由此再適應(yīng)各自的高度，例如，如果鑄蠟機(jī)的高度比較高的話我們可以把疊摞前的皮帶輸送工位做成下坡型的輸送方式，這樣到了裝袋工位就不難使高度調(diào)整到 8001000㎜之間了。后面的 工位落差由爬升段的長度來銜接。 石蠟包裝線的流程圖如圖 18： 疊摞機(jī) 推動機(jī)構(gòu) 撐口機(jī) 縫口機(jī) 爬升工位 編組機(jī) 托盤庫 升降臺 鑄蠟機(jī) 125005 0 04 0 0 0 1 0 0 04006302 0 0 0 2 5 0 012001 2 0 01 5 0 0內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 14 圖 1— 8 石蠟包裝流 程圖鑄蠟機(jī)出口 傳送 疊摞 傳送 裝袋 縫口 傳送 編組 碼垛 托盤 出垛傳送 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 15 第 二 章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計及計算 推出機(jī)構(gòu)的整體方案 確定 在設(shè)計 推出機(jī)構(gòu)的過程中需要考慮撐口機(jī)及裝袋 人員的 位置，設(shè)計如下圖 (21)所示 ， 圖 21 推出機(jī)構(gòu)簡圖 其工作過程如下： 當(dāng)蠟塊由 V速度的皮帶傳送到輥子處后，此前在撐口機(jī)處已經(jīng)由人工加好了蠟袋，并由撐口機(jī)將其撐開，然后有推出機(jī)構(gòu)的推板將到位的蠟塊第一次推出，此時，速度為 V 的皮帶繼續(xù)在傳送蠟塊，推板將蠟塊第一次推出后返回，輥子繼續(xù)在旋轉(zhuǎn)，之后由速度為 V的皮帶再傳送一摞蠟塊，蠟塊到位后推出機(jī)構(gòu)由電氣開關(guān)控制啟動，推板第二次推出，此時，兩摞蠟塊都被推入蠟袋，然后推板返回，在這個過程中，輥子沒有停止過。當(dāng)兩摞蠟塊都裝入袋后，撐口機(jī)松口，然后 有另一個推出機(jī)構(gòu)將裝好的蠟袋推出，推到速度為 V1的皮帶上使蠟袋做之后的工序（如縫口）。 推出機(jī)構(gòu)的動力推動裝置的選擇有以下三種方案可選擇： 方案一， 選用液壓傳動。利用液壓傳動的優(yōu)點是質(zhì)量輕傳動平穩(wěn)慣性小承載力大，容易實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)過載保護(hù)，機(jī)構(gòu)簡化便于實現(xiàn)自動化。其缺點是液壓元件制造要求精度高，油液受溫度的影響容易污染影響性能，發(fā)生故障也不容易發(fā)現(xiàn)和排V 1V推出機(jī)構(gòu) 2 皮帶 2 輥子 皮帶 1 推出機(jī)構(gòu) 1 撐口機(jī) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 16 查。 方案二，選用機(jī)械手。利用機(jī)械手抓取可以實現(xiàn)靈活性高的優(yōu)點，自動化程度高。但其也有弊端，比如說成本高，占用空間大 不易于維修。 方案三，選用氣壓傳動 。利用氣壓傳動 以空 氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設(shè)置回收的油箱和管道 ， 與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。 其缺點是噪音較大，總輸出力不超過 40KN，但用于推動的力足夠了。 綜上三個方案，我們進(jìn)行比較，不難確定選用方案三。 推出相關(guān)參數(shù)的計算 具體操作流程是： 人工上袋 撐口機(jī)夾緊袋 推出機(jī)構(gòu)第一次推出蠟塊 推出機(jī)構(gòu)返回 推 出機(jī)構(gòu)第二次推出蠟塊 推出機(jī)構(gòu) 返回 撐口機(jī)放松蠟袋被推出。 這些過程具體的分配時間為： 上袋時間 2秒，夾緊 1秒，推出機(jī)構(gòu)第一次推出 ，推出機(jī)構(gòu)第一次返回 1秒，蠟塊傳送時間為 4秒，推出機(jī)構(gòu)第二次推出 2 秒，推出機(jī)構(gòu)第二次返回 ，蠟袋推出 2秒每袋裝袋時間 16秒。 裝一袋蠟塊共用時 15秒。連續(xù)處理能力為： x36005015? 由上式計算得出 X=12噸 /小時。正好滿足設(shè)計要求。所以在設(shè)計時按照以上的時間來設(shè)計裝袋前的皮帶的具體長度和結(jié)構(gòu)。 時間的長度 已知每 秒由疊摞工位傳送一摞蠟塊，可以推出在一分鐘之內(nèi)由疊摞工位推出的蠟塊摞數(shù)： 60247。 = 估算為 8摞，這 8 摞占有皮帶的長度為 8 =，約為 4米。即緩沖段的長度是 4米。速度是 15米 /分鐘。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 17 這段皮帶的長度和速度是由 16 秒的上袋時間來控制的。當(dāng)裝袋工位沒袋時，要求這段皮帶能承載 16 秒的時間內(nèi)由緩沖段皮帶傳送過來的蠟塊，由于每閣 送一摞。所以在 16秒時間內(nèi)只要能夠放置兩摞蠟塊就可以。 2 = 取整為 1米。速度為 15米 /分鐘。 綜上，在裝袋前的工位的設(shè)計參數(shù)為： 15米 /分鐘，緩沖段長度為 4米； 15米 /分鐘，長度是 1米； 氣壓缸的 參數(shù)計算 由設(shè)計任務(wù)可以知道，要驅(qū)動的負(fù)載大小位 50Kg，考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考慮到機(jī)械爪的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時，常用到負(fù)載率 β： 。 表 21 負(fù)載率與運(yùn)動速度的關(guān)系 阻性負(fù)載 慣性負(fù)載的運(yùn)動速度 v 100mm/s 100~500mm/s 500mm/s β = ≤ ≤ ≤ 運(yùn)動速度 v=330mm/2s=165mm/s。由《機(jī)械設(shè)計手冊》查得呢絨與鋼的摩擦系數(shù) μ=。氣缸的負(fù)載： 0 /FF?? (21) 0F mg?? (22) 50 10? ? ? 215N? 故氣缸的負(fù)載 F=430N。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 18 氣缸內(nèi)徑的確定 表 22 氣缸的 理論輸出力計算公式 形式 雙作用氣缸 單作用氣缸 預(yù)縮型 預(yù)伸型 拉力 24Dp? 2 24 tD p F? ? 1tF 推理 22()4 D d p? ? 1tF 22 2()4 tD d p F? ?? 由表 21 可算得氣缸的內(nèi)徑： 04FD p?? （ 23） 4 ??? ? ? 式中 F0氣缸的輸出拉力 ， N p氣缸的工作壓力， 取 p= 按照 GB/T23481993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取 D=40 mm。 氣缸缸筒壁厚的確定 一般氣壓缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比≤ 1／ 10， 取壁厚為 4mm。 氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計算 2 PPDp? ?? (24) 式中 δ 缸筒壁厚， m pp試驗?zāi)蛪毫Γ?Pa，取 pp= σ p缸筒材料許用應(yīng)力， Pa，其計算公式為 bp n??? （ 25） σ b缸筒材料抗拉強(qiáng)度， Pa 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 19 n安全系數(shù)，一般取 6~8 材料取 Q235 鋼，由機(jī)《械設(shè)計手冊》查得：σ b=375~500MPa。取σ b=400MPa， 故可求得 σ p=50MPa。 同時求得： 66320 .0 4 1 .5 0 .4 1 02 5 0 1 02 .4 1 02 .4ppDpmmm????? ? ??????? 按公式計算出的壁厚通常都很薄，加工比較困難，實際設(shè)計過程中一般都需按照加工工藝要求適當(dāng)增加壁厚，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋁合金管 [2]。 缸筒材料常用 20 鋼無縫鋼管、鋁合金 2Al鑄鐵 HT150 和 HT200 等。國外缸徑8~~25mm 的小型氣缸缸筒與缸蓋的鏈接為不可拆的滾壓結(jié)構(gòu)，缸筒材料選用不銹鋼 ，壁厚為 ~，表 23 列出了鋁合金管和無縫鋼管生產(chǎn)廠供應(yīng)的壁厚和氣缸采用的壁厚： 表 23 氣缸缸徑對應(yīng)的壁厚 壁厚/mm 材料 缸徑 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 鋁合金2Al2 壁厚 ~3 ~4 ~5 20鋼無縫鋼管 3 ~5 ~6 綜上所述，取氣缸壁厚δ =4mm 符合要求。 連接與密封 氣缸的連接與密封直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確的選用連接和密封裝置，對保證氣缸正常工作有著十分重要的意義 。 缸筒與缸蓋的連接形式主要有拉桿式螺栓連接、螺釘式、鋼筒螺紋、卡環(huán)等，本氣缸四根采用拉桿式雙頭螺栓連接，由于工作壓力小于 1MPa，不需 要強(qiáng)度校核。根據(jù)許用靜載荷，查 《機(jī)械設(shè)計手冊單行本》 表 22158，分別選用 M1 M6的螺栓。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)說明書 20 對于活塞與氣缸筒之間采用兩個 Y型密封圈，其它摩擦副均使用