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论文写作模式-便捷式自动青果套装袋的机构设计

2021-03-26 10:33


   随着一带一路的战略方针的实施,我国各方面的经济得到了发展,落后一筹的农林业更是加重了砝码。我国作为青果的原产国,人们对于青果的需求量日益增加,然而对于青果生产的效率却难以满足生产需求。为了缩短工作流程,提高工作效率,针对青果自动套装袋机构进行优化设计。

 
  本篇论文主要针对青果套装袋机构的总体布局,以及工作流程进行了规划设计。在此基础上对青果套装袋机构的工作装置以及传动装置进行了具体的设计,详细描述了开袋以及封装的原理,并进行了实现分段运输的间歇机构的设计。
 
  青果套装袋机构不仅提高了生产效率,而且在一定程度上好还保证了其新鲜程度,因为其真空包装技术的应用。同样这一机构的出现解放了中间流水线的劳动力,实现了青果套装袋的自动化生产,还节约了成本,提高了经济收益。
 
  青果套装袋机构是自动化生产进程中不可缺少的一部分,青果套装袋的好处主要有三个:优点一是可以起到保障青果品质,防止水果在途中造成不必要的损失,从而可以有效的降低破坏青果质量的程度;优点二是可以使得青果的样貌上看上去更加漂亮。
 
  青果作为橄榄科植物胜场与高处,在其采摘过程中免会受到损伤,在其包装运输过程中损伤肯定也是存在的,最后完整到达消费者手中的青果完好率会大打折扣。作为与世界经济交流的林产品,这样的损坏给供货商会造成很大的经济损失。采摘过程的损伤难以规避,那么一种减少青果在包装过程中受到损伤的机构成为市场上的一大需求。对青果包装上一层具有弹性的包装袋这样既可以减少损伤,起到显著的效果。
 
  针对目前我过市场,对青果的套装袋依旧停留在人工的阶段。人工对青果进行套装,不仅效率低,又增加了人工包装过程的损伤,还增加了资金的投入。这样起到的效果几乎微乎其微,所以便携式青果自动套装袋机构的设计满足市场的需求,而且还可以应用到其它农林产品上,具有广阔的市场前景。青果套袋机提高了生产效率,也更加的轻松,成本也变低了。便携式青果自动套装袋机构的设计原则遵循:设计机构简单,便于后序维护检修;操作简单,易上手;运行平稳,安全可靠。该机构的产生,不仅会有广大的市场前景,还节约了经济投入成本,加大我国工业化生产的进程。
 
  1.2国内外同类研究及设计的现况
 
  目前,中国的青果套袋机是最近几年设计出来的,有一定的局限性,成品率也比较低无法达到优质产品危险系数也比较高,并且一些功能也不是很齐全。以及机构的选择不合理导致集其寿命短,这样导致青果他装袋机构性能不受市场欢迎。尽管青果套袋机的市场前景特别光明,而且我国也是青果生产和贸易大国;然而,我国青果套袋机根本程度上还停留在中国制造的阶段,设计和创新的部分太差[4]。
 
  现在而言,在发达国家中,青果套袋可以进行包装的种类多种多样,发达国家的青果套袋机在生产效率和安全性能上都比中国高出一大截。日本作为青果的另一大产地,其自动化套转袋机的生产规模以及结构模式都很先进,又因为其所处地理位置优势,对套装袋机的设计研究投入过很多,所以在套袋工艺和生产线的加工方面都有很多可以学习的地方;在欧洲国家当中,英国的套袋包装工业同样也有许多长处可以借鉴。
 
  随着社会的不断发展和进步,人们对套装袋技术有着跟高的要求了,在青果以及其他产品流通的过程中套袋机有着不可替代的作用。目前,自动化,智能化的套装袋机成为市场上的首选,现在的工业化逐渐处于自动化形式,所以对套装袋的要求也在逐渐的提高,行成自动化,可以提高生产效率,节约成本,让经济投入更少,让机械设备的利用率更高。因此在可见的经济市场下,青果套袋机的市场前景是一片光明。而且生产方便,便捷有效。
 
  1.3设计的研究思路
 
  1.研究设计一台青果套袋机。该设备是一台对青果进行包装套袋的套袋机,安全可靠,方便快捷,准确智能,节约成本是该套袋机的全部优点。进行青果套袋机的布局分析以及工作主要零部件的设计,画出总装配图和布局结构示意图。
 
  2.本次毕业设计要符合社会的需求,对青果套装袋的组成,性能,生产量,安全系数都有较高的要求,来提高青果套装袋的整体质量,式的青果套装机构的设计更能满足市场需求。
 
  3.本论文青果自动化套装机的设计参考了许多相关文写,进行了大量的数据考察,计算。以及社会青果套装机的需求等有效信息的选取来实现青果套装袋的完成。
 
  4.对目前市场上的机构以及零部件进行优化设计,使整个机构的设计更能满足实际要求。
 
  1.4本章小结
 
  本章内容主要介绍了青果自动套装袋机构的壳体以及研究背景,以及现在社会对其的需求,以及目前市场上这种机构的现状,并引出设计的总体内容。
 
  第2章整体方案设计
 
  2.1总体工艺分析
 
  青果套装袋机构的实际应用就是对果实进行套袋处理,使其减少运送途中水分散失,以及磕碰的损坏,保证其新鲜感以及美观度。因此对其进行工艺分析时,首先应该了解其青果本身的特性,是否可以满足自动式套装袋机构的工作流程。目前市场上使用的自动套装袋机构有很多类型,综合各类套装机以及青果特性,对其样式和工作方式进行优化改进,以达到满足青果包装的要求。最后对所设计的优化方案进程分析校对,这样才能让设计的青果自动套装机构达到预期的效果。
 
  考虑到青果的果实为圆形到纺锤形,外果皮厚,在其包装过程中无法考虑到其尺寸大小一致,硬度不同。因此不管在其进行包装还是对其进行其他处理时,都需提前对青果进行分类处理。针对青果套装袋机构选用对圆形果实包装机对其改进优化。
 
  在确定青果套装袋机构工作流程后,就需要考虑到各部分机构可以实现自动配合功能,令各功能机构有序进行,以达到自动化。自动化功能的实现需要电路控制系统和控制数据处理中心满足所需要求,只有这样才能保证该机构有条不乱的运行。
 
  2.2总体布局分析
 
  青果套装袋机的总体布局大同小异,但其采用的形式却五花八门。在对其总体布局以及工作形式的选择过程中,就应该考虑到以下几点:
 
  (1)青果自身特性;
 
  (2)工作人员的上手程度;
 
  (3)所处的工作环境;
 
  (4)后期维护保养难以程度;
 
  (5)所选机构的优缺点。
 
  综上几点以及结合实际分析,本论文采用模块化机械传动形式进行传送设计。采用机械传动的原因是:青果套装袋机构的各部分零件是在固定位置进行功能的实现的。当其位置固定后,不仅可以完成多流程化的套装,还可以将各种控制数据反馈到数据中心进行处理,有利于自动化控制的实现。模块化的应用有利于发现故障问题所在之处,便于后期的维护保养。整体考虑这样不仅实现的自动化控制,也节约了成本,提高了青果生产的工作效率。
 
  如此看来,结合青果自动套装袋机构对模块化机械传动形式的应用,不难考虑出这种机构各性能的适用性,易上手,可控性强使得它更能迎合青果包装市场。
 
  青果自动套装带机构的设计,优化过程还要考虑到多种因素影响。从自身因素和外界因素两方面来考虑。也就是说还需根据套装机构自身的优缺点去调整改进设计思路布局。传动过程必须平稳快捷,维修必须方便,自动化控制必须反应灵敏真确。综合分析套装机的工作流程以及实际特性功能,确定的套装机整体布局如图2.1所示。
 
  图2.1青果套装袋机够总体布局示意图
 
  2.3工作过程分析
 
  青果套装袋机构中承接青果进入运输带的装置是就是过斗装置,过斗装置就是将青果运送到套装带机构的第一步。考虑到实际情况,工作人员需要亲手将青果导入到过斗中,所以过斗部分的设计需要人性化,不仅要保证青果进入过斗的效率,还要让工作人员操作便捷安全。
 
  青果套装袋机构的工作流程:打开电动机后,机构里面的减速器在牵引下进行工作,电动机输出的高转速经减速器整合调节后达到青果套装袋机构所能达到的最高转速。随着转动轴的运转,运送青果的具有凹形特质的传送带开始工作。考虑到此处的运送带具有一定的倾斜度所以需要,进行适当的速度调节,以满足实际需求。整个机构开始运转,工作人员将分类好准备用于包装的青果放入套装机的装置里,因为青果的自身形状问题,所以装置的设计要比青果大一倍的圆形,这样青果才能顺利的到达传送带上面,从过斗装置均匀落下的青果有序平缓的落到具有凹形槽的传送带上被运到包装线上,党庆国完成包装后最后在被运输到储箱中,这样青果运输全部完成。考虑到青果在过斗装置底部出现成堆的情况,青果的下落不具备均匀性,无法保证一个凹槽只有一个青果。针对这种情况,就需要一个质地柔软的装置将成对的青果在其底部隔离开来,保证下落的均均匀性。传送带的调节虽然不依靠电动机以及减速器的调节,但与电动机以及减速器的角度有一定的关系。图2.2为过斗传送进行工作时的原理示意图。
 
  1-支架2-青果3-过斗4-滚筒5-槽带6-包装生产线7-电动机8-带轮9-减速器10-支
 
  图2.2过斗传送原理示意图
 
  青果到达包装生产线时,一段固定在引导辊的包装袋在经过退卷机构撑开后收纳进入包装袋的青果。随后套装袋机构会出现短暂的停歇,封合机构对其进行封口,抽真空,封切工序。最后在经过凹槽传送带运送到储箱中。如图2.3所示。
 
  1-电动机2-料斗3-青果4-运送带5-退卷机构6-包装袋7-引导辊8-拉撑机构9-运送带10-横封机构11-纵封机构12-纸箱13-减速器14-电动机
 
  图2.3工作原理示意图
 
  2.4本章小结
 
  本章节主要对青果自动化套装机构的工作原理进行分析,以使各部分达到所需功能,让该机构更加立体。
 
  第3章青果套袋机工作装置的设计
 
  3.1封口装置设计
 
  青果套装袋机构对包装好的袋进行封口处理,因为要满足抽取真空的需求,这里会采用一种新的封合方法。采用高温加压的方法,即在高温环境下对其施加一定的压力,可以让包装袋在封口处变得柔软可塑便于缝合,这样不仅可以达到封口的效果,高温下还可以使其收缩以达到真空的需求。结合设计需求与实际情况来考虑,这种特别的封合技术是符合和设计要求的技术[7]。
 
  青果套装袋机构的应用不止应用在青果的包装上,在目前的市场上水果以及其他农林产品斗对其有着需求。由此看来根据不同包装产品的需求不同,所需要封口的技术也是尤为重要的环节。考虑到青果在进行套装袋时不可控因素的影响,以及包装袋的特性和青果本身的特质。所以需要在加压封合过程的合理控制温度的高低,以及压力的而大小,对其损坏程度降到最低。综合以上因素,选择合适的技术,控制温度以及加压数据,不仅节约了成本,也提高了产品的使用率和青果套装袋机的整体性能[8]。
 
  青果套装袋机封口部分采用的是加压方式在高温情况下对青果包装袋进行封口设计。在外力的压迫下,包装袋的两面都会紧密的贴合在一起,而一定合适的温度还可以排除包装袋内的空气以达到包装效果的真空。然而再包装袋封和的过程中,再封合过程中会有很多的因素影响。压力的大小,温度的高低等等。这些都会对封合造成影响,所以封合装置很重要,要固定在一个地方,不能有任何的晃动。本论文设计采用电流加压方式来保证压力的平稳,通过电流的频率来调制压力频率,这样也方便采用电流的方式来制造温度场。因此,采用电流加压制温是符合本次设计需求的[3]。
 
  青果套装袋机在进行封合时,动力输送机构并不是连续运转的,它是采用间歇进给的,留出足够的时间让机器更好的完成封合,这样的就可以满足对青果进行单独包装套袋。间歇式输送进给,也为引导装置封合两大模块提供了中间配合的时间,传动更平稳,更能实现自动化要求生产。
 
  1-调节螺母2-调节套筒3-弹簧4-加热线圈5-电热器锁母6-横封加热器7-可调轴承座8-固定轴承座9-横封辊10-横封辊11-齿轮12-齿轮13-齿轮14-测温器15-螺母16-轴承17-箱18-齿轮
 
  图3.1横向封合装置
 
  1.图3.1所示,为横向封合装示意图。市场上也用来封合的机构是多种多样的,但大多都是采用一对封辊轮就能完成全部封合操作。本论文设计采用一对封辊轮进行封合处理,其工作原理:封辊轮作为封合核心部件,其封辊轮的压紧是由弹簧控制的,弹簧提供的弹力,让两个封辊相互依赖工作,将封辊固定在轴上,可以随着轴承运动,这样的话封辊一定要紧密压紧,这样的话另一端就可以完成长度的调整。的作用下进行工作,但滚筒两端要保持相同的压力,通过锁母机构之间的作用力进行调节,不能使其压力差距太呆。固定好的包装袋受到压力的情况下开始自动封合。
 
  青果套装袋机构中要考虑到真空包装封合功能,这需要其封口和真空同时进行,所以在封和中加入了两种电热器材,采用温度变化原理,来实现真空环境。在实现温度调控中,还需加入温度自动检测装置,当温度过高或者过低时测温器会进行报警,有工作人员进行处理,当温度变化微小时,可实现自动微调功能。
 
  青果套装袋机封和部分主要是依靠滚轮机构完成的,其动力传递原理是轴与齿轮的传动的,传动的架构框架选择,以及电机的选择都需要以此为标准进行设计。
 
  用于封合作用的滚轮机构,滚轮上面一般都加有一顶数量的胡温,这样不仅可以加强其摩檫力同样也提高了封口的下效率。另外考虑到其工作环境的影响,在高温环境下进行封合,长时间工作的情况下,其材料的选择也是影响其稳定与否的关键。本论文设计采用合金结构钢40Cr为材料进行滚轮加工制造处理[11]。
 
  2.青果套装袋机构封合装置采用的是切断式进行分割包装袋的方式进行的。这里需要对选择包装袋的质量进行检测,以选择合适的封切形式,提高其生产效率。
 
  1-电热丝2-挡板3-电热圆丝4-耐热橡皮5-衬板6-压块7-弹簧8-横封压块9-压板10-摇臂11-摇臂12-气缸13-连杆14-连杆15-推杆16-垫板17-铜块18-压板19-弹簧20-拉杆21-垫块22-铜块23-螺母24螺母
 
  图3.2封合装置总图
 
  如图3.2所示,为青果套装袋机构封合装置的总体设计图。该图包括封口以及封切两部分,封口以及封切都是在一部分中同时实现的,考虑到其工作环境的特殊性,需对其进行合理选用。因为实在通电以及加压环境中进行的,包装袋单面受热会使封合过程总出现损坏的情况,为了避免这一不住足,应该在另一面同样进行通电加压,这样便可以满足其需求。
 
  综上所述,结合其需要实现的功能,以及结构原理的选用,确定了其封合装置的原理图。如3.2所示。
 
  3.2退卷装置的设计
 
  如图3.3所示,这是青果套袋机的退卷机构的基本示图,将包装袋固定在引导辊筒的一侧,另一侧由心轴进行紧密连接。包装袋袋的另一端则固定在方形平台上面,可以进行适度的调整。退卷机构作为青果套袋机工作过程中必不可少的组成部分,有着十分重要的意义。当包装袋受都到外力作用的时候,退卷机构可以令包装袋自由转动稳定工作。
 
  1-螺母2-支撑座3-轴承4-包装袋5-弹性挡圈6-心轴7-套筒8-滑套9-键10-垫片
 
  图3.3退卷装置
 
  3.3引导装置设置
 
  引导装置是将包装袋引导到拉撑装置,引导装置中主要组成部分为引导辊,它为包装袋的运输传导提供稳定的支撑以及动力。引导辊的工作原理:首先将引导辊固定在心轴一侧,这样引导辊就可以随着一起自由转动调节。因为引导辊需要一直来回运转,所以其磨损程度比较大,考虑到这一其情况,对引导辊的材料选择必须具备较强的硬度,在外层还需要涂上特制的镀层,使其性质更加稳定,只有这样才能保证其平稳云转。其引导装置设计如下图3.4所示。
 
  1-螺母2-弹簧挡圈3-轴承4-心轴5-辊筒
 
  图3.4引导机构
 
  3.4拉撑装置的设置
 
  拉撑机构的作用就是为包袋撑开提供稳定安全的原动力。包装袋的切割与包装过程以及包装袋从退卷装置下来后是如何完成对青果套袋是由该机构来完成下面的工作流程,拉撑装置的作用是最非常重要的,所以这里青果套袋机中的拉撑装置的选择上应该进行选择结构不复杂的机构。应该采用完全滚筒,提高运送带的整体粗糙度。如图3.5所示。
 
  1-减速电机2-传动带3-轴4-套筒联轴器5-紧定螺钉6-键7-螺钉8-垫片9-拉网滚筒10-轴承座11-轴承12-螺母13-连板轴14-固定滚筒版15-连接板16-连接板17-底座
 
  图3.5拉撑机构
 
  3.5本章小结
 
  本章主要介绍了青果套装袋机构封合,封切,退卷,拉撑等包装过程。结合实际考虑进行方案的确定,这样更保证了设计出来的套装袋机构能个符合市场需求。
 
  第4章青果套袋机传动装置的设计
 
  青果自动套装袋机构各部分配合连接工作都是靠传送装置实现的,传送装置在整个机构中不仅起到是用连接各部工作的,更是支撑了整个机构的框架,它如同人体的骨骼与血液。因此传动部分稳定的运转请各部分能够正常运行的基础,所以合理的设计显得尤为重要。
 
  4.1电动机的选择
 
  电动机作为动力来源,青果套装袋机能否安全稳定的工作依靠动力支持。所以合适的电动机选择,对机构的持续工作,以及成本时间效率的节约具有重要的意义。
 
  电动机的选择要综合多个方面进确定,首先应该考虑到电动机的负载,这是最主要的一点,其次要考虑到其工作环境,运行的要求,自身的性能以及性价比等。下面针对青果套装袋机构对电动机选择从以下几个方进行选择:
 
  1.转速
 
  青果套装袋机构中电动机所提供的转速要满足整个机构对转速的快慢要求,也就是说电动机自带分级减速调节速度的功能。过高的转速影响整个机构的平稳运行,浪费动力,过慢的转速满意带动整个机构的运转。因此合适的转速对青果套装袋机构的安全性能,以及经济成本都有着影响。从电动机开始运转输出的转速值进行设计计算,对计算的结果还要进行综合的筛选[5]。
 
  2.机械特性
 
  机械特性的考虑就是对动机的性能进行分析。所选电动机类型,要考虑到其工作能力,工作时间,以及转速转矩性能都要满组青果套装袋机构的就基本动力要求[8]。
 
  3.运行经济性
 
  电机选择的另一重要因素就是其运行的经济投入。高能耗的电动机选用,需要配合多级减速工作,浪费了成本投入;低能耗的难以满足所需能量。所以根据实际情情况进行分析,在其使用频率较低的部分使用效率不是个很高的电机,在其频繁使用的部分使用效率较高的电机。这样就可以减少能量损耗节约了成本[14]。
 
  综上几点要求,本论文对电动机选型采用三相异步交流电动机,它具有工作性能稳定的优点可以实现传送带的平稳运送。电动机的转速要与传送带的转速保持一致,传送带的速度与其承载重量,传送带的强度、宽度等有着联系。当传送带进行向上运送青果的过程时,一定会收到自身重力的影响,还有一些摩擦力的影响,那么在这种情况下一定要减慢传送带的速度。如果传送带是在平行运送青果,那么则相反可以提高速度[8]。
 
  选取传送带速度:V=1.68m/s
 
  依据公式得出:
 
  (4-1)
 
  根据计算得出输送带的有效拉力为1980N,从而确定了滚筒直径的长度为450mm。在一般情况下进行不间断的运作,对于环境条件要求比较苛刻。
 
  (1)选取电动机的类型。
 
  在计算得出的条件下,确定出来三相异步交流电动机的型号种类。
 
  (2)选择电动机的容量。
 
  电动机工作效率:
 
  (4-2)
 
  电动机的工作效率为(4-3)
 
  电动机工作时所需求的功率为
 
  (4-4)
 
  所以:
 
  根据上述计算所得,确定了电动机额定功率为
 
  (3)确定电动机的传动比以及转速。
 
论文写作模式-便捷式自动青果套装袋的机构设计
  根据电动机的转速公式:
 
  (4-5)
 
  算出引导辊筒的转速:
 
  (4-6)
 
  由计算结果分析,并查阅相关资料找到两种满足需求的电机,分别为Y133S-2和Y133S-5。这两中电动机的基本参数见下表4-1。
 
  表4-1电动机技术数据
 
  方案排序 电动机种类 额定功率/KW 满载转速/r/min 电动机质量/kg 传动比
 
  1 Y133S-2 4.35 2908.0 62.0 43.49 2.80 4.58 3.68
 
  2 Y133S-5 4.35 1396.0 64.0 21.87 2.20 3.42 2.56
 
  由上表数据对比得出在同步同样满足的情况下,第二组的性价比更实用,所以本论文选取Y133S-5进行设计计算。
 
  4.2传动比分配
 
  1.总传动比为
 
  (4-7)
 
  所以:
 
  2.分配传动比
 
  根据运送青果的要求以及电机多方面考虑,选取带传动比为:
 
  (4-8)
 
  所以:
 
  取:,
 
  分析统计传动信息计算的结果
 
  各轴的转速:
 
  各轴的功率:
 
  根据公式:(4-9)
 
  各轴扭矩:
 
  综合上述确定传动装置方案如图4.1所示
 
  1-V带传动2-电动机3-圆柱齿轮减速器4-联轴器5-传输带6-滚筒
 
  图4.1带式运送机的传动方案
 
  4.3支架的设计
 
  支架的结构选择上角钢是不二之选,角钢从结构上可以分成不同的受力机构零件。同时角钢也是机件与机件之间紧密连接的不可或缺的元件[8]。角钢的使用在各种工程建筑当中。
 
  角钢为断面型材质的碳素结构钢,他一般用于连接金属框架作为支撑节点,因为其具有较高的稳定性,并且他还具有一定的可塑性,硬度大等优点。
 
  根据以上叙述,将角钢做为框架的重要支撑材料,所以对角钢型号以及尺寸进行了设计。本论文选取五号角钢,其尺寸为:48x48x5。角钢截面如图4.2所示。
 
  图4.2热轧等边角钢截面
 
  4.4传送带的设计
 
  青果套装袋机中,各环节配合工作都是通过传送带将青果运送到各个部分进行的,传送带就如整个机构的血液一般。所以传送带的设计是其中必不可少的一个环节。传送带的宽度,强度,密度会对其转速产生影响,传送带的材料选择会影响到对青果运送途中的损坏程度。当所选的传送带不满足各项要求时就无法提高青果的生产包装效率,所以对于工作过程中皮带能否持续满足所要求的工作要求进行验证和探究是一个不能忽视的过程[16]。
 
  青果套装袋机构中,传送带必须在其满载的情况下完成其正常的输送工作。青果经过斗装置落到传送带上面,结合实际考虑到青果大小以及之后的工作流程,则需让青果单独分开运送,而不是成对的运送,所以这里的传送带选用槽型带运送青果。过都装置让青果均匀落下,槽型带凹槽盛放单个青果并将其运送到后面的包装生产线。所以槽型传送带的凹槽长度矿都要符合青果的尺寸,槽型带是由引导辊靠摩檫力带起运动的,所以槽型带材料的选择也是尤为关键的。
 
  槽型带的尺寸,工作环境,材质的选取,以及性价比都是影响青果套装袋机构的因素,所以合适的槽型带选取是提高生产包装效率的另一途径。
 
  结合上述几点分析,为保证青果套装机在其传送过程中合理有序的进行,本论文在设计中选取三角带进行设计,在运送青果的过程中转速高的话那么就要用韧性好一点绳芯结构的三角带,转速不高那么相反,则选用强度大的帘布结构的,三角带还有很多的特点:1.过载保护功能,当过载时,带轮打滑避免零件损坏,提高设备使用寿命;2.传动平稳噪声小;3.V型带制造方便精度低;4.V型带还有一个便于维修保养的优点[8]。
 
  运输的皮带有多种选择,也很好区分,多导式皮带和凹槽形式的皮带。这两种皮带的性能都非常好,无论是从耐用性还是稳定性都非常合适。
 
  进行综合考虑,青果套袋机的运输带的选择上应将V型带作为首选目标。
 
  1.运输皮带带速的数据参考和选取
 
  在本次设计中,最重要的方面就是运输青果槽带的速度。传送青果的速度直接影响到各部分能否完美配合完成对青果的包装,也决定了数据处理控制中心的准确程度。所以对传送带速度的设计计算是必不可少的。
 
  结合实际对传送带的设计考虑以下几点:
 
  (1)传送带的速度不受青果重量的影响。
 
  (2)皮带速度高的运送带按要求来讲应该长一点。
 
  (3)通常情况下,当运送带运的青果多时,则速度的范围为0.68m/s-1.5m/s。
 
  (4)青果包装完成后运送到储箱的速度要超过1.5m/s[18]。
 
  (5)速度一般选取范围最小值。
 
  (6)要足够柔软以免损伤到青果。
 
  由上最后确定青果运送带的速度为:V=0.8m/s。
 
  2.传送带计算
 
  (1)确定计算功率Pca
 
  由计算数据和参数统计分析,所需滚筒轴的计算功率Pca=3.756kW,其转速n1=56.35r/min。
 
  (2)选取V带的种类
 
  根据(1)中的数据分析可以得出,由V带的性能决定v带的种类选取。
 
  (3)运输皮带的速度的取值以及带轮基准直径dd的取值的分析和确定。
 
  (4)普通V带的基准长度Ld的取值和传动中心距a0的取值的分析和确定。
 
  得出:0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)(4-10)
 
  所以:680mm≤a0≤2200mm
 
  按照实际情况考虑,人工投放青果的位置是在青果套袋机的顶端。当人员进行生产时,会从青果套装机的上端进行投放。那么这个地方就很容易发生故障,所以要优先考虑到人员投放的生产过程中的安全问题,所以送网机构的具体位置取决于工作人员工作时的状态,是站立工作还是坐着工作,所以在这一方面的设计要结合实际情况进行设计。青果套袋机工作过程中的显示设备,应该放着安全可靠的地方且利于工作人员随时观察。
 
  根据传送皮带基准长度的公式:
 
  (4-11)
 
  根据数据分析得:
 
  =5468.8mm
 
  根据《V带的基准长度系列和长度系数Kl表》取
 
  Ld=5632mm
 
  (5)计算实际中心距a
 
  (6)传送带槽宽的确定
 
  本次设计的套袋主要是对青果进行考虑,只需对青果的平均尺寸进行测量。
 
  (7)带轮材料及结构
 
  带轮材料选用C型铁。C型铁的材料型号也有很多种,一般情况下采用的C型铁的材料型号为HT160。特定情况下也能采用材料型号为HT220的C型铁[8]。
 
  (8)选择传送皮带的张紧装置
 
  传送带中不可或缺的一环就是张紧装置,它存在几个基本作用:传送带要具有一定的张力才能预防打滑;弥补传送皮带在工作过程中发生的弾变形变的改变量;能够提供给传送皮带必要时的动力。可以细微调节传送带的位置,对传送带运送安全和稳定都发挥了不可或缺的作用。再运作过程中,皮带的张力不足的地方进行张紧装置的固定,这样就会大大提高张紧力。张紧装置的固定一定要合理,便于固定。[8]。
 
  张紧装置一般情况下会有多种方案,螺旋式的张紧调节装置是最优选择,如图4.3所示。
 
  1-螺杆??2-滚筒??3-机架??4-可移动式滚筒轴承座
 
  图4.3螺旋拉紧装置
 
  引导滚筒支座的两端由滑架的上表面承受着,而可以滑动的滑架可以在引导辊上做小范围的移动[6]。滚筒的顶端装有一个螺旋调节装置,它可以通过调节张力大小让包装袋在螺旋作用下缓缓撑开,为包装青果准备。这种装置的操作结构简单,能够实现所需要求。螺旋式的张紧调节装置,如图4.4所示。
 
  1-滚筒??2-框架??3-重锤
 
  图4.4重锤式张紧调节装置
 
  引导辊固定在支座一端,包装袋悬挂在支座的另一端,框架2沿着导轨能够自由移动,并且由于滚轴自身很重,可以保证传送带受张力的影响下无视停滞的状态[8]。该装置一般安装在滚筒附近或者传送带下端,运送过程中看可能会造成包装袋卡进其他机构损坏零件,这是他的一大不足。
 
  综合性能性价比以及结构等方面的考虑螺旋式退卷机构是最佳选择。
 
  4.5转轴的设计
 
  1.转轴的整体分析
 
  在本次设计当中,青果套袋机工作中转轴的设计是绝对的核心部分。设计的转轴是机器运行中所有重量的载体,而且对于机器中转矩的传动起了一个非常显著的作用。因此,青果套袋机的工作状态和结构装置都是有转轴的功能所决定的。因此转轴数据如果不符合实际应用,例如转轴质量太差、转轴寿命太短、转轴结构太过复杂灯因素,则极大程度会造成非常严重的后果以及相当严重的损失。因此,青果套袋机中转轴的设计那是最重要的一个环节[21]。
 
  转轴作为机械设备中最易损坏的部分,是因为其工作过程中循环应力的突变造成的。而转轴又作为青果套装机构中重要的零部件,所以转轴的设计同样是非常重要的。经过对设计要求的考虑,这里确定碳素钢为转轴的材料组成。
 
  碳素钢的型号有很多种,如何选取正确的型号需要参考每种型号的性能比以及是否符合本设计的最终要求。45号的碳素钢的主要作用就在于能够产生对速度的大小调节以及对齿轮传动效率的操控。考虑到转轴的实际工作要求还需对45号碳素钢进行热处理,增大其刚度。
 
  转轴设计计算
 
  由前面的计算可知,转轴上的功率P=3.658kW,转速N=65.210r/min
 
  已知滚筒的分度圆直径为:d=400mm
 
  根据圆周力的计算公式
 
  (4-12)
 
  所以圆周力为
 
  (4-13)
 
  根据式(4-13)可以初步得出转轴的最小直径的数值。由于转轴材料45号碳素钢经过热处理。根据轴常用几种材料的T表,取A0=120。其中T为许用扭转切应力。
 
  所以:
 
  根据主传动轴实际的工作情况,确定主传动轴的结构图如4.5所示。
 
  图4.5主动轴的结构
 
  根据分析比对的主传动轴、传送带、支架的选择以及轴承的选择标准。对于设计本机器的动力系统以及传动系统所得到的各种数据进行筛选和校对。对于本机器至关重要的间歇机构也进行了详细的分析。其各个参数见表4-3所示,其结构如图4-6所示。
 
  表4-3深沟球轴承6201参数汇总
 
  轴承代号 d D B rs da Da ras Cr C0r
 
  6230 50.0 80.0 18.0 1.20 56.0 78.0 1.0 32.0 22.70
 
  图4.6深沟球轴承
 
  4.6间歇机构的设计
 
  1.间歇机构的整体分析
 
  青果套装机构封合装置动力的来源是该部分气缸的作用,进行包装封合的所需时间间歇为1s-2s,这样机构就会有2秒的停献时间。因此,间歇机构的的设计就应运而生了。
 
  在运输中,要保证一定的时间间隔,这样才有充足的时间去完成封合过程,所以要在青果套装机里装有一个间歇机构,再运作的过程中会有一定的停歇时间,这样的话就会有足够的时间进行封合,才能够保证封合装置的封合。封合的质量好坏取决于间歇机构能否达到预期的停留时间,停留时间太短青果包装不合格,停留时间太长,包装流程无法顺利进行下去,所以对间歇机构的设计具有重要意义。
 
  常见的间歇机构有四种,这里主要介绍一下槽轮间歇机构和棘轮间歇机构。槽轮间歇机构由于角度一直变化,所需配合要求相对较高;棘轮间歇机构保证了中心角度的整数倍却阻碍了转角的变化;其中有的机构结构复杂难以操控,在工作中进行操纵的改装的难度系数很大[22]。
 
  因为不完全齿轮机构基本结构复杂而不凌乱,操作起来比较简单,稳定性和安全性比较高。在进行设计的时侯,可以从动轮运动和静止的时间差上进行微微的调节。
 
  间歇机构的数据计算
 
  (1)本论文设计中的青果套装袋机够选用不完全齿轮作为传动装置。
 
  (2)由于青果套装袋机构的设计不需要太高的精度,所以可以对其精度等级降低要求。
 
  (3)本论文中的青果套装袋机间歇机构大小不完全齿轮选择材质不同,大齿轮比小齿轮的硬度高2个等级,这样既满足了间歇机构基本要求,也节省了经济成本。
 
  (4)经过参数的数据整理确定出大小不完全齿轮的齿数为z2=220=40。
 
  根据公式:
 
  (4-14)
 
  这样可得:
 
  由计算的模数m=3.858,根据就近原则去模数m=4.
 
  按照接触强度所算得的不完全齿轮的分度圆的直径d1=72.2mm。
 
  得到不完全小齿轮的完整齿数:
 
  不完全大齿轮完整齿数:
 
  z2=2×z1=36.1,取z2=36。
 
  (5)计算分度圆的直径:
 
  d1=z1×m=18×4=72mm
 
  d2=z2×m=36×4=144mm
 
  (6)计算齿轮的中心距:
 
  (7)计算齿轮的宽度:
 
  选取B2=72mm,B1=77mm。
 
  取不完全小齿轮齿数Z1=4,不完全大齿轮齿数Z2=28。
 
  根据公式:
 
  (4-15)
 
  所以。不完全小齿轮转一圈,间歇时间为t=0.74s;不完全大齿轮运动时间为t=0.254s。
 
  4.7本章小结
 
  本章主要对电动机,传送带,支架,间歇机构进行了分析计算。为青果套装袋机构确定了‘心脏’以及‘骨架’部分,并对实现停歇的间歇架构进行了设计计算。
 
  第5章
 
  自动化电路控制系统
 
  光依靠机构的设计对其实现自动化是不现实的,所以对其青果自动化套装袋机构的设计还需加入控制电路模块。本论文设计所需的自动化模块为温度压力传感器,光电计数器,时间计时器。各种检测将有序的信号传回到控制中心,控制中心对信号集中处理,并对机构各部件产生控制,这样既可以实现青果套装机构的自动化生产。自动化的实现对提高机械设备的生产效率具有重要的意义。
 
  光电计数器被安装在与凹槽平行的位置处,这样不仅可以对检测到青果是否准确无误的落到凹槽传送带,还可以对该批装箱的青果数量进行计数检测,使其具体化。
 
  温度压力传感器均被安装在封合装置中,当封合过程中出现高温,或者压力过高时会发出警报,提醒工作人员对其进行处理。
 
  计时器被安装在间歇机构上,检测其停顿时间是否达到所需要求,当时不满足要求时,计时器则会将信息反馈到控制中心,对其进行合理调控。
 
  5.1光电计数器
 
  光电传感器安装在“V”字形传送带平行的地方,它类似于一种开关,当无光线进入传感器,它可以执行“+1”或“-1”指令,加减一可以由控制板控制。当青果在凹槽V型带上遮光实行+1指令,没有时则会实行-1指令,这样就保证了计数模块的准确性。光电计数器电路图如5-1所示。
 
  图5.1光电计数器电路图
 
  5.2温度压力传感器
 
  温度压力传感器均被安装在封合装置中,当封合过程中出现高温,或者压力过高时会发出警报,提醒工作人员对其进行处理。温度压力传感器的选用灵敏数值由青果包装袋的属性进行控制,因为过温度,压力都是影响封合的主要因素。本论文设计中选取应变片式压力传感器,由于温度的变化需要持续监督,所以选用热敏电阻传感器。温度压力传感器电路图如下图5.2所示。
 
  图5.2温度压力传感器电路图
 
  5.3计时控制器
 
  计时器被安装在间歇机构上,检测其停顿时间是否达到所需要求,当时不满足要求时,计时器则会将信息反馈到控制中心,对其进行合理调控。计时控制器电路图如下图5.3所示。
 
  图5.3计时控制器电路图
 
  5.4本章小结
 
  本章主要对控制元件选取,实现青果套装袋机构的自动化生产。检测元件将数字信号传送到控制中心进行处理,由数据处理中心发出指令来实现各部件配合生产。
 
  结论
 
  本次设计在设计的过程中对青果套袋机的设计简单的进行了思考和总结,总结了青果套袋机这个设计的不足之处,在以后的设计当中进行相应的改良和创新。总结如下:
 
  1.本次毕业设计最终的目的是设计一台能对青果进行套袋包装使青果美观且减少青果损害的青果套袋机。通过一系列的资料参考和信息处理,该青果套袋机从一定程度上来讲已经完成了最初的要求。这里只需要工作人员进行少量的操作就能够完全实现青果套袋机的自动化,节约了大量时间和成本。
 
  2.该青果套装袋机还需人工将采摘下来的青果投入到过都装置中,所以并不能完全的实现自动化;该青果套袋机在正常情况下使用寿命是很长的,如果在高温高压情况下可能有所减短。
 
  3.本论文对青果套装机的设计主要从工作效率以及投入成本来考虑,其较目前市场上的套装机具有较高的性价比。
 
  4.该青果套袋机所要求的工作环境温度条件比较苛刻的,但在常温下的工作能力是非常不错的,空气中应该保持较高的湿度,因为在干燥情况下会造成青果套袋机机体因长时间工作而产生高热量会发生危险。所以也禁止在有危险的环境中进行人工操作。
 
  5.该青果套装机机构设计简单合理,可以被各规模的机械厂生产制造。并对该机构进具体模块化,便于故障的检修以及后期的维护修理。
 
  6.在本次设计过程中,设计要求的青果皆类似于圆形果实,选取市场上普遍尺寸的青果来进行数据整理和计算的。而还有一些青果体积太大或者太小无法应用于本次设计,原因就是一些特殊化的情况无法作为标准的依据。
 
  


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