火腿腸腸衣自動壓縮設備結(jié)構(gòu)設計

1、目 錄1 緒論.12 機械系統(tǒng)方案的簡述.22.1 運動方案選擇.22.2 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式.3 2.3 選擇電動機容量.3 2.4 電動機的外形.4 2.5 總傳動比的確定及各級傳動比的分配.5 2.5.1 理論總傳動比.5 2.5.2 各級傳動比的分配.5 2.6 各軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩與輸入功率.6 2.6.1 各軸理論轉(zhuǎn)速.6 2.6.2 各軸的輸入功率.6 2.6.3 各軸的理論轉(zhuǎn)矩.6 2.6.4 各軸運動和動力參數(shù)匯總表.73 傳動設計.83.1 v帶傳動設計.8 3.1.1 原始數(shù)據(jù).8 3.1.2 設計計算.8 3.1.3 帶傳動主要參數(shù)匯總表.12 3.1.4 帶輪材料及結(jié)構(gòu).

2、123.2 鏈輪傳動設計.143.2.1 原始數(shù)據(jù).143.2.2 選擇鏈輪齒數(shù).143.2.3 確定計算功率.143.2.4 選擇鏈條型號和節(jié)距.153.2.5 計算鏈條型號和中心距.163.2.6 計算鏈速，確定潤滑方式.173.2.7 計算壓軸力.173.2.8 鏈輪結(jié)構(gòu)設計與計算.183.2.9 鏈輪材料.183.3 齒輪傳動設計.19 3.3.1 原始數(shù)據(jù).19 3.3.2 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù).20 3.3.3 按齒面接觸強度設計.21 3.3.4 按齒根彎曲強度設計.26 3.3.5 幾何尺寸計算.29 3.3.6 齒輪結(jié)構(gòu).303.4 減速器箱體及其附件.30 3

3、.4.1 箱體結(jié)構(gòu)形式及材料.30 3.4.2 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表.313.5 軸的設計.31 3.5.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算.31 3.5.2 初步確定軸的最小直徑.32 3.5.3 確定軸的尺寸.324 壓縮滾輪部件的設計.36 4.1 壓縮滾輪部件總體設計.36 4.2 滾輪結(jié)構(gòu)設計及尺寸計算.37 4.3 壓縮軸的設計.38 4.4 軸支撐座.38 4.5 軸固定支座.39 4.6 剪切刀具設計.40 4.7 直線滾動導軌設計.41結(jié)論.42致謝.43參考文獻.441.緒論腸衣主要用在火腿、香腸等產(chǎn)品的包裝上，包裝可分成內(nèi)包裝和外包裝，外包裝主要是使產(chǎn)品與外部隔絕，保證衛(wèi)生，讓消費者了

4、解產(chǎn)品的名稱、成分、重量、制造廠家、生產(chǎn)日期等。內(nèi)包裝主要目的是防止在制造過程中產(chǎn)品形狀被破壞，保持產(chǎn)品規(guī)格化。在市場經(jīng)濟條件下，許多食品包裝廠越來越重視生產(chǎn)線的自動化，生產(chǎn)的高效率化。用最低的成本實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效率。 目前，國內(nèi)火腿、香腸等食品生產(chǎn)廠家普遍使用的是片狀pvdc膜來包裝食品，pvdc是聚偏二氯乙烯的英文縮寫,它是由偏二氯乙烯單體(以下簡寫pvdc)經(jīng)過聚合反應生成的高分子化合物。pvdc是當今世界上塑料包裝材料中綜合阻隔性能最好的一種包裝材料。 pvdc是一種優(yōu)秀的食品包裝材料,特別是耐高溫蒸煮和對氧氣、水蒸氣、各種氣味具有很好的阻隔性。pvdc 是世界上目前惟一大工業(yè)化生產(chǎn)、

5、可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料。用它制造的薄膜在中國獲得廣泛的應用,其中最大用途就是用于火腿腸腸衣,這些應用充分顯示了pvdc材料的性能和無與倫比的優(yōu)勢。由于它的性能獨特,在塑料包裝材料行業(yè)特別是食品包裝行業(yè)占 據(jù)著重要位置。用它作為中間層, 制造多層復合材料,更是目前塑料包裝行業(yè)技術(shù)進步和技術(shù)創(chuàng)新的前沿陣地。 我國從20世紀80年代初開始了pvdc 樹脂實際應用的研究工作,首先是火腿腸的誕生將pvdc薄膜引入中國, 后以洛陽春都為代表打破美國和日本對此技術(shù)的封鎖, 引進了pvdc 薄膜的加工技術(shù)和設備,開創(chuàng)了中國pvdc 薄膜加工工業(yè)。20世紀90年代末以我國著名的pvdc 薄膜加工

6、專家、洛陽春都高級工程師范書德先生為代表的一批包裝材料研究工作者,嘗試著將pvdc 塑料應用到其它包裝領(lǐng)域,并取得了成功。 通過采用pvdc 共擠薄膜對肉制品進行包裝,可以延長肉制品的保鮮期,大大提高了肉制品在長途運輸中的儲存期,擴展了肉類加工企業(yè)的銷售領(lǐng)域,可以覆蓋到國內(nèi)外遠距離的市場。 圓筒狀pvdc包裝膜壓縮技術(shù)在國內(nèi)應用較少，研究領(lǐng)域接近空白，但是在當今最優(yōu)化生產(chǎn)，最大經(jīng)濟效率化，激烈競爭化的社會，力求創(chuàng)新成為產(chǎn)品保證市場競爭的基石，在競爭激烈的浪潮中，如何實現(xiàn)成本最小化，提高生產(chǎn)效率，是一個企業(yè)值得深刻思考的問題。2.機械系統(tǒng)方案的簡述2.1運動方案選擇 現(xiàn)代機械通常由動力機、傳動系

7、統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。此外，為了保證機器的正常運轉(zhuǎn)還需要控制系統(tǒng)，用來控制機械各組成部分協(xié)調(diào)運作。由于設計的多解性和復雜性，滿足某種功能要求的機械系統(tǒng)運動方案可能會有很多種，因此，在考慮機械系統(tǒng)運動方案時，除了滿足基本的功能要求外，還應該遵循以下原則：1.機械系統(tǒng)盡可能簡單 機構(gòu)運動鏈盡量簡短 在保證實現(xiàn)功能要求的前提下，應盡量采用構(gòu)件數(shù)和運動副少的機構(gòu)，這樣能夠簡化機械的構(gòu)造，減輕重量，節(jié)省材料，避免浪費，降低成本。此外，也可以減少由零件的制造誤差形成的運動鏈的積累誤差。 選擇運動副 高副機構(gòu)可以減少構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)，設計簡單。但是低副機構(gòu)的運動副元素加工方便，容易保證配合精度以及有較高的

8、承載能力。在一般情況下，應優(yōu)先考慮低副機構(gòu)，而且盡量少用移動副；執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律要求復雜，采用連桿機構(gòu)很難完成精確設計時，應考慮采用高副機構(gòu)。 選擇原動機 機械系統(tǒng)的運動與原動機的形式密切相關(guān)。目前，電動機、內(nèi)燃機使用最廣泛，應結(jié)合具體情況靈活選擇。2.盡量縮小機構(gòu)尺寸 機械的尺寸和重量隨選擇的機構(gòu)類型不同而有很大差別，在相同的傳動比情況下，周轉(zhuǎn)輪系減速器的尺寸和質(zhì)量比普通定軸輪系減速器要小的多。在連桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)中，可利用齒輪傳動時節(jié)圓作純滾動的原理，或者利用杠桿放大或縮小的原理來縮小機構(gòu)尺寸。3.機構(gòu)應具有良好的動力特性 機構(gòu)在機械系統(tǒng)中不僅傳遞運動，同時還要傳遞動力，因此要選擇有較好

9、動力學特性的機構(gòu)。 采用傳動角較大的機構(gòu) 要盡可能選擇傳動角較大的機構(gòu)，以提高機器的傳動效率，減少功耗。 采用增力機構(gòu) 對于執(zhí)行構(gòu)件行程不大，而短時克服工作阻力很大的機構(gòu)，應采用增力的方法，即瞬時有較大機械增益的機構(gòu)。 采用對稱布置的機構(gòu) 對于高速運轉(zhuǎn)的機構(gòu)，其作往復運動和平面一般運動的構(gòu)件以及偏心的回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力和慣性力矩較大，在選擇機構(gòu)時，應盡可能考慮機構(gòu)的對稱性，以減少運轉(zhuǎn)工程中的動載荷和振動。4.機械系統(tǒng)應具有良好的人機性能任何機械系統(tǒng)都是有人類設計的，并且用來服務人類，而且大部分機械都是有人老操作和使用，因此在機械設計的同時，必須考慮人的生理特點，以求得人與機械系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。 圖

10、2.1 壓縮設備機構(gòu)布局圖2.2電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)直流電動機需直流電源，結(jié)構(gòu)復雜，成本高且一般車間都接有三相交流電，所以選用三相交流電動機。又由于y系列籠型三相異步交流電動機其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、起動性能較好、價格低等優(yōu)點均能滿足工作條件和使用條件。根據(jù)需要運送型砂，為防止型砂等雜物掉入電動機，故選用封閉式電動機。根據(jù)本裝置的安裝需要和防護要求，采用臥式封閉型電動機。y(ip44)籠型封閉自扇冷式電動機,具有防止灰塵或其他雜物侵入之特點。故優(yōu)先選用臥式封閉型y系列三相交流異步電動機。2.3選擇電動機容量由于壓縮設備主要靠滾輪與軸之間的摩擦力來壓縮腸衣，所需要的力較小，

11、故選擇的電機y132s-8,同時帶動四臺壓縮設備。實現(xiàn)資源的最大化利用的同時也保證工人工作的安全性，提高生產(chǎn)效率。表2.1電機型號及參數(shù)電動機型號額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩滿載轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量kgy132s-82.2750 2.0710632.4電機的外形 圖2.2 電動機示意圖（1） 圖2.3 電動機示意圖（2） 圖2.4 電動機示意圖（3）表2.2 電機的安裝及外形尺寸型號尺 寸habcdeadgadachdly132-8132216140893880210332101353154752.5總傳動比的確定及各級傳動比的分配2.5.1 理論總傳動比 未壓縮腸衣進給速度5

12、m/min,則取進給速度為8m/min。 選取壓縮滾輪的直徑d=50 mm ； （2.1） 由式（2.1） ； 總傳動比 ；2.5.2 各級傳動比的分配（1）v帶傳動的理論傳動比 初取 （2）直齒圓柱齒輪的理論傳動比 初?。?）鏈輪的理論傳動比 2.6各軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩與輸入功率 設定電動機軸為0軸， 減速器高速軸為1軸， 減速器低速軸為2軸， 大鏈輪軸為3軸。2.6.1 各軸理論轉(zhuǎn)速 2.6.2 各軸的輸入功率 2.6.3 各軸的理論轉(zhuǎn)矩 （2.2） 由式（2.2）得 2.6.4 各軸運動和動力參數(shù)表2.3 運動和動力參數(shù)匯總表軸號理論轉(zhuǎn)速（r/min）輸入功率（kw）輸入轉(zhuǎn)矩(nmm)理論傳動

13、比電動軸7102.22.963第軸236.62.0918.443第軸78.92.0282.4311.54第軸51.21.9473.5933.傳動設計3.1 v帶傳動設計3.1.1 原始數(shù)據(jù)電動機功率 kw 電動機同步轉(zhuǎn)速 r/min電動機滿載轉(zhuǎn)速 r/minv帶理論傳動比3單向運轉(zhuǎn)、雙班制、工作機為帶式運輸機3.1.2 設計計算（1）確定計算功率 （3.1） 根據(jù)雙班制工作，即每天工作16小時，工作機為帶式運輸機， 由表2.4查得工作系數(shù)ka=1.1表3.1 工作情況系數(shù)工況空、輕載啟動每天工作小時數(shù)/h16載荷變動微小液體攪拌機、通風機和鼓風機、離心式水泵和壓縮機、輕載荷輸送機1.1 由公式

14、（3.1）得 =1.12.2= 2.42 kw（2）選取普通v帶帶型 由圖3.1 根據(jù)，nd確定選用普通v帶a型。 圖3.1 普通v帶選型圖（3）確定帶輪基準直徑 和 a.初選 小帶輪基準直徑=140mm b.計算 mm 根據(jù)普通v帶輪的基準直徑系列標準 圓整=400mm，（4）確定普v帶的基準長度和傳動中心距根據(jù)公式0.7（+） 2（+) （3.2）根據(jù)公式（3.2）得 0.7（140+400）mm 2（140+400)mm 378mm a 01080mm初步確定中心距 a 0 = 500mm （3.3） 由式（3.3）得 根據(jù)v帶基準長度系列標準圓整后 取= 1800 mm 。 計算實際中

15、心距a （5）驗算主輪上的包角 （3.4） 由式(3.4)得：= 主動輪上的包角合適（6）計算v帶的根數(shù)z （3.5） 基本額定功率；額定功率的增量；包角修正系數(shù)； 長度系數(shù)； 由表3.2 得 表3.2 單根普通v帶的基本額定功率帶型小帶輪基準直徑/mm 轉(zhuǎn)速700r/min轉(zhuǎn)速800r/mina1400.740.83 由表3.3得 表3.3 單根普通v帶的額定功率的增量帶型傳動比轉(zhuǎn)速700r/min轉(zhuǎn)速800r/mina0.090.10 由表3.4 得 表3.4 包角修正系數(shù)包角度數(shù)0.930.92 由表3.5 得表3.5 v帶的基準長度系列及長度系數(shù)基準長度帶長修正系數(shù)a1800mm0.9

16、9 = 取z=4根（7）確定帶的初拉力 （3.6） v帶單位長度質(zhì)量 表3.6 v帶的單位長度的質(zhì)量帶型y zabcdeq/(kg/m)0.020.060.100.180.300.610.92 由表3.6 查得 =0.10 kg/m 由式3.6得 =138.65 n 應使帶的實際出拉力 （8）計算作用在軸上的壓軸力fp （3.7） 由式3.7得 =1068.05 n3.1.3 帶傳動主要參數(shù)表3.7 帶傳動主要參數(shù)匯總帶型mmzdd1mmdd2mmammf0nfpna18004140400475.82138.651068.053.1.4 帶輪材料及結(jié)構(gòu)（1）帶輪的材料 帶輪材料常采用ht150

17、或ht200,另外還有灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等。根據(jù)帶速選擇材料: v20-30m/s時，選用ht200， v35m/s,直徑較大，功率較大時用35鋼、40鋼或高速小功率用工程塑料。 批量大時，可選用壓鑄鋁合金或其它合金。 （2）帶輪的結(jié)構(gòu)v帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)，當帶輪基準直徑為d小于等于2.5倍的軸頸時，可采用實心式，當d300mm時，可采用腹板式，當d300mm同時d-d100mm時，可采用孔板式，當d300mm時，可采用輪輻式。所以小帶輪選用實心式，大帶輪選用輪輻式。 圖3.2 小帶輪結(jié)構(gòu)圖 圖3.3 小帶輪三維實物圖 圖3.4 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 圖3.5 大帶輪三維實物圖3.

18、2鏈輪傳動設計3.2.1 原始數(shù)據(jù) 輸入轉(zhuǎn)矩 = nmm輸入功率 =2.028 kw小鏈輪轉(zhuǎn)速 =78.9 r/min傳動比 =1.54 3.2.2 選擇鏈輪齒數(shù) 小鏈輪的齒數(shù)z不宜過小，一般z17，小鏈輪的齒數(shù)也不宜太大，會增大傳動的總體尺寸而且還容易發(fā)生跳鏈和脫鏈。所以選取小鏈輪的齒數(shù)=17 ， 則大鏈輪的齒數(shù)為= =1.5417=26.18 取大鏈輪齒數(shù)=273.2.3 確定計算功率由表3.8查得工況系數(shù)=1.0 表3.8 工況系數(shù)從動機械特性主動機械特征平穩(wěn)運轉(zhuǎn)電動機、汽輪機和燃氣輪機、帶有液力耦合器的內(nèi)燃機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)離心式的汞和壓縮機、印刷機械、均勻加料的帶式輸送機、紙張壓光機、自動扶

19、梯、液體攪拌機和混料機、回轉(zhuǎn)干燥爐、風機1.0 由圖3.6查得主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.52，單排鏈，圖3.6 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) 則計算功率為 =1.01.521.947 kw =2.959kw3.2.4 選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)=2.959kw ，=78.9 r/min 由圖3.7可選鏈號20a圖3.7 a系列、單排滾子鏈額定功率曲線由表3.9查得鏈條節(jié)距為=31.75mm 。表3.9 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)iso鏈號節(jié)距滾子直徑內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬銷軸直徑內(nèi)鏈板高度排距抗拉載荷單排雙排31.7519.0519.5610.1926.4236.45951703.2.5 計算鏈條型號和中心距 初選中心距 =(3

20、050) 取=40 則=1270 mm 。 相應的鏈長節(jié)數(shù)為= （3.8） = =102.06 取鏈長節(jié)數(shù)=102節(jié)。 表3.10 中心距計算系數(shù)80.24978 =8.5， 由表3.10查得中心距計算系數(shù)=0.24978 （3.9） 由公式3.9得 =1268.9 mm3.2.6 計算鏈速，確定潤滑方式 （3.10） 由公式3.10得 m/s 由圖3.8查得，=0.709m/s 鏈號為20a ，應采用滴油潤滑。圖3.8 潤滑范圍選擇圖3.2.7 計算壓軸力 有效圓周力為：=4173.5 n 鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù) ， 則壓軸力為 n3.2.8 鏈輪結(jié)構(gòu)設計與計算圖3.9鏈輪結(jié)構(gòu)圖表3.1

21、1 滾子鏈鏈輪的主要尺寸名稱計算公式小鏈輪大鏈輪分度圓152.71mm313.83mm齒頂圓173.35mm162.02mm334.47mm324.89mm齒根圓133.66mm294.78mm輪轂厚度20mm20mm3.2.9 鏈輪材料鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強度，由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應采用較好的材料制造。表3.12 鏈輪常用的材料及齒面硬度材料熱處理熱處理后的硬度應用范圍15、20滲碳、淬火、回火5060hrc，有沖擊載荷的主、從動鏈輪35正火160200hbs在正常工作條件下，齒數(shù)較多（）的鏈輪40、50、zg310570淬火、回火4050h

22、rc無劇烈振動及沖擊的鏈輪15cr、20cr滲碳、淬火、回火5060hrc有動載荷及傳遞較大功率的重要鏈輪（）35simn、40cr、35crmo淬火、回火4050hrc使用優(yōu)質(zhì)鏈條的重要鏈輪q235、q275焊接后退火140hbs中等速度、傳遞中等功率的較大鏈輪普通灰鑄鐵淬火、回火260280hbs的從動輪夾布膠木功率小于6、速度較高、要求傳動平穩(wěn)和噪音小的鏈輪 由表3.12可知選擇小鏈輪材料為20號鋼，選擇大鏈輪的材料為普通灰鑄鐵。 3.3齒輪傳動設計3.3.1 原始數(shù)據(jù) 輸入轉(zhuǎn)矩= nmm 小齒輪轉(zhuǎn)速=236.7 r/min 齒數(shù)比 由電動機驅(qū)動單向運轉(zhuǎn)、每天工作16小時、工作壽命為10

23、年、工作機為帶式運輸機、載荷較平穩(wěn)。（設每年工作日為300天）3.3.2 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）選擇直齒圓柱齒輪傳動。（2）工作機速度不高，選擇齒輪精度為7級精度（gb 1009588）.（3）材料的選擇表3.13 常用齒輪材料及其力學特性材料牌號熱處理方式強度極限屈服極限硬度齒芯部齒面ht250250170240ht300300188255ht350350197269qt500-5?；?00147241qt600-2600229302zg310-570580320156217zg340-64065035016922945580290162217zg340-640調(diào)質(zhì)7003

24、802412694565036021725530crmnsi110090031036035simn75045021726938simnmo70055021726940cr70050024128645調(diào)質(zhì)后表面淬火2172554050hrc40cr2412864855hrc20cr滲碳后淬火65040030058-62hrc20crmnti110085012crni110085032020crni1200110035035craia調(diào)質(zhì)后氮化（氮化層后）950750255321850hv38crmoaia1000850夾布塑料1002535 由表3.13選擇小齒輪材料為40(調(diào)質(zhì))，硬度為275

25、hbs；大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)），材料硬度為236hbs，二者材料硬度差為39hbs。（4）初選小齒輪齒數(shù)（5）修正傳動比 修正后的帶輪傳動比 鏈輪傳動比 取63 、互為質(zhì)數(shù)。（6）工作壽命計算 （小時）3.3.3 按齒面接觸強度設計 （3.11）（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) 2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3）由表3.14選取齒寬系數(shù)表3.14 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置狀況兩支承相對于小齒輪做對稱布置兩支承相對于小齒輪做不對稱布置小齒輪做懸臂布置0.91.4（1.21.9）0.71.15（1.11.65）0.40.64）由表3.15查得材料的彈性影響系數(shù)。表3.15 彈性影響系數(shù) 齒輪 材料 彈性模量e/mpa 配對齒輪材料灰鑄鐵球墨鑄鐵鑄鋼 鍛鋼夾布塑膠鍛鋼162.0181.4188.9189.856.4鑄鋼161.4180.5188球墨鑄鐵156.6173.9灰鑄鐵143.75）由圖3.10查得按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限。圖3.10 調(diào)質(zhì)處理鋼的6）由公式（3.12）計算應力循環(huán)次數(shù)。 （3.12） 7）由圖3.11查得接觸疲勞壽命系數(shù)