啤酒灌裝生產(chǎn)線卸垛機(jī)的設(shè)計(jì).doc

啤酒灌裝生產(chǎn)線之GXPD80天地一號卸瓶垛機(jī)的設(shè)計(jì)論文啤酒灌裝生產(chǎn)線主要組成設(shè)備之一“（GXPD80天地一號）卸瓶垛機(jī)”的設(shè)計(jì)申報中級工程師職稱技術(shù)論文（南京輕工業(yè)機(jī)械廠 物華精密 高志祥）(2009年12月2日)一、 前言全自動卸垛機(jī)是我廠結(jié)合國內(nèi)垛板形式而研制開發(fā)的新一代卸垛機(jī)，它適用于各種聚脂瓶及一次性玻璃瓶的卸垛，并能做到紙板自動回收，垛板自動回收，該機(jī)具有自動化程度高，操作方便，運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。目前我廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的額定生產(chǎn)能力為700瓶/分鐘天地一號卸瓶垛機(jī)，已經(jīng)在廠家平穩(wěn)運(yùn)行并順利通過廠家驗(yàn)收。該卸瓶垛機(jī)經(jīng)過我廠嚴(yán)格檢測后，主要結(jié)果如下：序號檢驗(yàn)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)結(jié)果本項(xiàng)結(jié)論備注1640ml/650ml/330ml共3種瓶型均達(dá)到720瓶/分生產(chǎn)能力完全達(dá)到額定生產(chǎn)能力合格2傳動平穩(wěn)性（主要包括電機(jī)是否過載，傳動噪音等等）傳動相當(dāng)平穩(wěn)合格3氣動的可靠性（主要包括電磁閥，氣路，氣缸等等）可靠合格4設(shè)備完整性（零件，備件）完整合格5外觀（噴涂質(zhì)量等等）合格合格 本人參與該卸瓶垛機(jī)設(shè)計(jì)全程，并且主設(shè)計(jì)了其中的關(guān)鍵設(shè)備部分，下面該卸瓶垛機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)性能和主要設(shè)計(jì)計(jì)算過程作如下敘述。二、 產(chǎn)品介紹：1、 工作原理：電氣圖 啟動整機(jī)：垛輸送：叉車上垛后GK01、GK02檢測到垛，人工拆包，待人工控制的按鈕盒被接通且GK03檢測無垛，M1、M2電機(jī)啟動垛向前運(yùn)行，垛運(yùn)行到GK03擋光時M1、M2停止等待，若 GK05檢測到無垛、JK01檢測到主提升在下位時，M2、M3電機(jī)啟動進(jìn)垛，垛運(yùn)行到GK04擋光時M2電機(jī)停止，M3電機(jī)減速到GK05擋光時停止。主提升開始執(zhí)行卸垛程序，當(dāng)一垛卸完后主提升降至JK01位置時， M3、M4電機(jī)啟動，到GK06擋光時 M3電機(jī)停止（若此時前端在進(jìn)垛則M3電機(jī)不停），若M5電動推桿處于下限位JK10觸發(fā)，M6電機(jī)啟動到GK07擋光時M4、M6電機(jī)停止，同時M5電動推桿啟動抬起升降臺，至JK9觸發(fā)時M5電機(jī)反轉(zhuǎn)降低升降臺至JK10觸發(fā)時停止，完成一次的垛輸送。當(dāng)GK8檢測到滿垛時，警燈的黃燈亮起提示叉車取走垛板。卸垛：當(dāng)垛運(yùn)行至GK05擋光時，M7啟動中速上升，至JK11時 F1、F3工作Q1、Q2、Q3、Q4左右側(cè)門伸出，至CK1、CK3、CK5、CK7觸發(fā)F1、F3斷電，垛上升至GK10觸發(fā)時停止， F5工作驅(qū)動Q5吸盤驅(qū)動氣缸伸出至CK9觸發(fā)F5斷電。同時F7、F9工作真空發(fā)生器工作，吸取紙板，待真空度檢測YK02、YK03觸發(fā)，Q5吸盤驅(qū)動氣缸縮回至CK10觸發(fā)F6斷電， F12工作打開后擋板至CK12觸發(fā)時F12斷電。M8啟動高速后退至JK6減速至JK5觸發(fā)停止。F7、F9斷電，F(xiàn)8、F10工作丟掉紙板（高位）。F11工作放下推桿至CK11、CK13觸發(fā)時停止，M7啟動慢速上升至至JK11停止， M8啟動中速正傳向前推瓶至JK7時，Q8、Q9伸出抬起推板，向前推瓶至JK8時M8停止，完成一層的卸垛。重復(fù)動作至JK3觸發(fā)，卸完最后一層后，M7啟動反轉(zhuǎn)高速下降至JK2時減速至JK1時停止，完成一垛的卸垛動作。在這期間如GK12發(fā)出堵瓶信號，推瓶動作暫停，待GK12檢測取消后自動推瓶，要有觸摸屏有畫面顯示。2、 主要工藝流程：進(jìn)垛輸送到位提升首層吸紙板夾瓶推瓶儲罐輸送主提升上升循環(huán)運(yùn)行3、 主要單元組成：（1） 輸送臺1；（2） 輸送臺2；（3） 輸送臺3；（4） 輸送臺4；（5） 輸送臺5；（6） 垛板收集；（7） 出瓶臺；（8） 主提升；（9） 推瓶裝置；（10） 層板吸取裝置；（11） 操作平臺；（12） 卸垛附件；4、 主要技術(shù)數(shù)據(jù)：（1） 額定生產(chǎn)能力：700瓶/分（2） 瓶型：650ml/640ml/325ml；（3） 垛板尺寸：1000mmX1200mmX（140150）mm；（4） 進(jìn)垛高度：550mm；（5） 出瓶高度：3500mm；（6） 電源要求：AC380V；3PH；50HZ；（7） 電機(jī)型號：SEW電機(jī)；（8） 操作平臺高度：2700mm。5、 主要性能和特點(diǎn)：（1） 機(jī)器操作方便、安全及可靠，運(yùn)行相當(dāng)平穩(wěn)。（2） 采用完全自動收集垛板，自動收集紙板。（3） 配有觸摸屏控制系統(tǒng),有手動、自動控制，產(chǎn)量顯示，故障報警顯示分頁，各電機(jī)、氣缸均可手動控制。（4） 全線采用立體平面式設(shè)計(jì)，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，占地面積小。三、 主要設(shè)計(jì)計(jì)算：1、 主要部件計(jì)算：該機(jī)按700瓶/分的產(chǎn)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以該生產(chǎn)線對主提升的速度及設(shè)備可靠性要求相當(dāng)高，因此對設(shè)備的設(shè)計(jì)和核算顯得尤為重要，本文將具體介紹該部件的設(shè)計(jì)過程。2、 傳動動力計(jì)算：主提升傳動示意圖序號 項(xiàng)目公式數(shù)值單位備注一、設(shè)計(jì)參數(shù)1工件重量G11000kg最重工件與最輕工件的平均重量2最重工件與最輕工件的重量差G=G1*10%100kg按10%計(jì)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滑架滾輪間距L3600mm7吊重間距L4151.78mm8升降行程S2273mm9鏈條重量G45kg/m 10最大運(yùn)行速度Vmax32m/min生產(chǎn)節(jié)拍要求11加減速時間t2s12驅(qū)動輪半徑r151.78mm13回轉(zhuǎn)摩擦增量0.0114傳動總減速比I41.74二、配重重量計(jì)算1理論配重重量G3=S*G4+ G2+G1/2827.365kg2設(shè)計(jì)配重重量G3=G3*95%785.996kg重量計(jì)算誤差取5%,配重偏小3實(shí)際配重重量 800kg考慮綜合因素本次配重重量三、以最高速勻速上升狀態(tài)對滑架側(cè)進(jìn)行受力分析有下列兩等式成立F=2N*+G1+G2N*L3=G1*L1+G2*L2-F*L41滑架與立柱正壓力N=（G1*L1+G2*L2-G1*L4-G2*L4）/（L3+2*L4）1212kg2滑架與立柱運(yùn)動摩擦系數(shù)0.033滑架端鏈條、皮帶拉力F=2N*+G1+G2+G1489kg4配重端鏈條、皮帶拉力F1=G3786kg5驅(qū)動軸處拉力差F2=F-F1703kg6驅(qū)動軸承座受力F3=F+F22275kg7驅(qū)動軸附加載荷f=F3*23kg8鏈條、皮帶重量F4=S*G411kg9功率計(jì)算拉力F5=F4+F2+f737kg10初算電機(jī)功率p=F*10*V/60/0.95/10003.88kw減速機(jī)傳動效率0.9511驅(qū)動電機(jī)功率選擇P5.5kw12功率安全系數(shù)S1.413驅(qū)動軸扭矩Mn= F5*r/1000111.84kgm14電機(jī)減速機(jī)型號R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/減速機(jī)，15電機(jī)減速機(jī)扭力矩Ma3470Nm16電機(jī)減速機(jī)服務(wù)系數(shù)SEW-fB1.2517扭力矩安全系數(shù)S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn14.018運(yùn)動部分質(zhì)量m= G1+G2+G3+F4+302173.4kg頂部鏈條重量30kg19運(yùn)動部分轉(zhuǎn)動慣量J1=mr2/i20.0287kgm220驅(qū)動軸及減速機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J20.004kgm2估算21電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J30.0448kgm222慣性加速度（J1+J2）/J30.74四、加速上升狀態(tài)1加速度a=v/t0.25m/s22滑架端鏈條、皮帶拉力F6=(1+a/10)F1526kg3配重端鏈條、皮帶拉力F7=(1-a/10)G3766kg4驅(qū)動軸處拉力差F2=F-F1760kg5驅(qū)動軸承座受力F3=F+F22292kg6驅(qū)動軸附加載荷f=F3*23kg7鏈條、皮帶重量F4=S*G411kg8功率計(jì)算拉力F5=F4+F2+f794kg9初算電機(jī)功率p=F*10*V*0.8/60/0.95/10003.34kw減速機(jī)傳動效率0.95、按最大速度80%計(jì)算10驅(qū)動電機(jī)功率選擇P5.5kw11功率安全系數(shù)S1.612驅(qū)動軸扭矩Mn= F5*r/1000120.50kgm13電機(jī)減速機(jī)型號R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180/減速機(jī)，14電機(jī)減速機(jī)扭力矩Ma3470Nm15電機(jī)減速機(jī)服務(wù)系數(shù)SEW-fB1.2516扭力矩安全系數(shù)S扭力矩=Ma*SEW-fB/Mn13.7備注：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊當(dāng)兩側(cè)滑架為剛性聯(lián)結(jié)時，取=0。所以設(shè)計(jì)該設(shè)備減速機(jī)型號：SEW ：R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180P=5.5kw，I=41.74 對主提升生產(chǎn)節(jié)拍要求速度計(jì)算：按瓶型為650ml時，提升所需要的速度（七層瓶體）：主提升電機(jī)轉(zhuǎn)速：n主=34 r/min 主提升鏈條線速度：u線=Pi*D鏈輪直徑* n主=3.14X0.303X34=32.3 m/min滿足該卸瓶垛機(jī)對主提升設(shè)計(jì)時的單段速度要求。四、電氣控制要求：電氣運(yùn)行參考本論文第二部分產(chǎn)品介紹其中的工作原理部分。以下為電氣控制要求1、 本機(jī)中有整機(jī)欠壓保護(hù)YK01，保護(hù)時整機(jī)急停。2、 本機(jī)在輸送臺（2）側(cè)邊要有防止未拆包的瓶垛進(jìn)入主機(jī)的按鈕盒并在觸摸屏旁邊設(shè)置拆包確認(rèn)按鈕（在觸摸屏上做也可以）。3、 優(yōu)化程序使運(yùn)行機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)。4、 配有觸摸屏控制系統(tǒng),有手動、自動控制，產(chǎn)量顯示， 故障報警顯示分頁，各電機(jī)、氣缸均可手動控制。5、 配置操作臺安放在操縱平臺上，力求操作簡單。6、 操作臺選用左右觸摸屏，保證須同時動作的減速機(jī)能 在同一分頁上。7、 配備警示燈，防護(hù)網(wǎng)上設(shè)置復(fù)位按鈕盒。admini - 說: (2009-12-07 12:15:41)一、主要設(shè)計(jì)計(jì)算：1、運(yùn)行速度計(jì)算：該機(jī)按36000瓶/小時的產(chǎn)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，箱子的長度為510mm，每箱裝24瓶，所以設(shè)計(jì)的產(chǎn)量就應(yīng)該保證每小時最少有效輸送1500只，或者是每分鐘25只（YPXI25型號的意義就在此），如果箱子是挨個連續(xù)輸送的，輸送鏈的速度就應(yīng)該為每分鐘250.51=12.75米，在實(shí)際的情況下箱子是隔開輸送的，大概間隔一只箱子的距離，這樣速度就應(yīng)為12.752=25.5米/分，另外洗箱機(jī)的速度應(yīng)比整線高出20%50%左右的輸送能力（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)），按1.5倍考慮，則最終的設(shè)計(jì)速度應(yīng)為25.51.5=38.25米/分。2、傳動動力計(jì)算：由上面知，箱內(nèi)輸送鏈速度最高為V=38.25米/分，鏈輪的節(jié)圓直徑為D=178.48mm，所以鏈輪的轉(zhuǎn)速為：n2=V/D=38.25/（0.17848）=68.66轉(zhuǎn)/分一般選用4級電機(jī)，則減速比i=1470/68.66=21.41，傳動電機(jī)功率的計(jì)算：假定每只箱子重7.5公斤，兩條鏈條重60公斤，每只箱子上承受7.5公斤的噴洗壓力，房內(nèi)最多可排9只箱子，鏈條與導(dǎo)槽（材料為尼龍1010）的滑動摩擦系數(shù)按=0.34計(jì)算（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得），則摩擦力：F1=N1=0.34（7.5+7.5）9+60）9.8=649.74牛，傳動功率：P1=F1.