廢電池分選設(shè)備的設(shè)計(方形電池篩分與裝箱機構(gòu))

1、廢電池分選設(shè)備的設(shè)計（方形電池篩分與裝箱機構(gòu)） 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師：王科社指導(dǎo)教師：王科社 班級（學(xué)號）：班級（學(xué)號）：機械0802班 2008010055 姓名：姓名：張凌宇摘 要ABSTRACT目錄第一章 概述第二章 廢電池回收文獻綜述第三章 廢電池分選設(shè)備的用途、規(guī)格、主要技術(shù)性能及特點第四章 廢電池分選設(shè)備的總體設(shè)計第五章 廢電池分選設(shè)備的總體設(shè)計第六章 廢電池分選設(shè)備的運動設(shè)計第七章 動力設(shè)計計算第八章 篩選滑道結(jié)構(gòu)設(shè)計第九章 主要零件的計算第十章 電池篩選機構(gòu)與滑軌機構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析結(jié)束語參考文獻概述概述 妥善處理廢舊電池及有機固化物，利國利民，勢在必行！ 廢電池分選設(shè)備是一種

2、將各種混雜的廢電池進行機械分類并裝入不同包裝容器的機器。現(xiàn)在回收的廢電池中混雜各種電池，例如：鈕扣電池、普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、氫鎳電池、鎘鎳電池、鋰離子電池，形狀有圓形扁平裝、圓形柱狀、長方形等不同形狀，同時含有各種不同生活垃圾，例如：廢紙、廢塑料、口香糖等。通過了解不同電池的結(jié)構(gòu)、成份等特點，參考現(xiàn)有國內(nèi)外專利和上一屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計等資料（上一屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計了圓柱電池的篩分設(shè)備，吹風(fēng)除雜設(shè)備），確定最終廢電池分選設(shè)備的設(shè)計（方形電池篩分與裝箱機構(gòu)）設(shè)計方案。研究內(nèi)容研究內(nèi)容 通過機械的方式篩除圓形扁平狀、圓形柱狀等非方形電池，并把所篩選出來的方形電池按型號尺寸不同或材料不同分

3、裝不同的箱中保存以便二次回收廢物利用處理。 現(xiàn)如今提高分選記得分選速度的關(guān)鍵問題在于增加機械手的數(shù)量，但是由于機械手昂貴，對于目前的機械手分選設(shè)備是可望而不可及的。所以我在設(shè)計中準備采用磁力加物理斜坡的方式，通過力學(xué)計算，篩選出一部分特殊材料（可以被磁鐵吸附）的電池，用圓形振動篩板剔除過小紐扣電池于小型圓柱形干電池，并嘗試用其他純機械手法篩選出盡量多的電池，在最后幾步中穿加PLC檢測撥叉分選，生產(chǎn)線技術(shù)分選，盡量避免使用機械手。實現(xiàn)方法及預(yù)期目標實現(xiàn)方法及預(yù)期目標方案一：方案一：利用磁力分選，在傳送軌道兩遍加電磁鐵，通過定時的通斷先篩選出一部分磁導(dǎo)性較好或體積比較小的電池，然后在通過傳感器，篩

4、選出體積大直徑高的電池，其余電池再通過圓形篩板篩去圓形電池，留下方形電池。優(yōu)點是篩選效率高，但由于需要用到電磁鐵與傳感器，成本較大，機械方面需要設(shè)計的內(nèi)容較少，故不優(yōu)先考慮。方案二：方案二：多層篩板分選，利用電池尺寸不同的特點，為每種電池各設(shè)計一個篩板，從上到下以篩孔從大到小排列，通過層層篩選，把每種尺寸的電池詳細按種類分開。優(yōu)點是純機械只有一種運動方式，達成容易，但由于電池種類過多，所以需要的篩板也較多，機器傳動會比較困難，而且由于篩板容易造成分選率低等問題，而且會造成機械過大，工作量過大，故不優(yōu)先考慮。方案三：方案三：先利用篩板初步篩選，把混淆在一起的電池先分成一堆一堆的，在通過簡單的機械

5、或者物理手法進行分選。此方法具備方案二的優(yōu)點，并且由于不是一次分開雖然會導(dǎo)致效率下降，但相應(yīng)的分選率會提高，而且不需要采用傳感器或電磁鐵等設(shè)備，節(jié)約成本，工作量適中，故優(yōu)先考慮。 設(shè)備用途及機構(gòu)特點方形圓形電池以及紐扣電池的區(qū)分，并且最終裝箱： 接受已經(jīng)經(jīng)過吹風(fēng)機構(gòu)去除垃圾的未分類電池。 篩選5號電池，7號電池，以及紐扣電池，其中紐扣電池直接裝箱，5號電池與7號電池送到二次電池分選機構(gòu)進行進一步分選。 分選1號電池，2號電池與方形電池，其中方形電池直接裝箱，1號電池與2號電池送到二次電池分選機構(gòu)進行進一步分選。 將分離開的每種電池進行裝箱等待下步處理。 能夠進行快速大量的篩選工作，在保證篩選率

6、的同時提高篩選效率，不采用傳統(tǒng)機械手與傳感器的分選方式，進一步提高分選效率，降低成本。采用板材沖壓焊接等加工方式使機械重量大幅度減輕，方便入料與出料。篩板采用互換性設(shè)計，分別設(shè)計不同電池篩選的不同篩板，有一定調(diào)整性，若某塊板在實際應(yīng)用中不合適或者損壞可以更換或從新設(shè)計一個板，減少損失。 篩箱的總體方案設(shè)計篩箱的總體方案設(shè)計 篩體部分采用分層結(jié)構(gòu)，篩板傾斜10，篩板用硬質(zhì)塑料一次成型，避免加工中產(chǎn)生的變形，并且若有型號上的改變也容易更換。篩箱四壁箱體采用金屬構(gòu)造，框架可使用槽鋼，上箱體設(shè)計方便安裝篩板并且在上下箱體接觸部分設(shè)計滾輪以減輕電機帶動曲柄滑塊機構(gòu)的扭矩。上箱體前后箱板之間設(shè)計一個輔助支

7、撐板減少兩側(cè)箱板應(yīng)力集中。利用曲柄滑塊裝置使上箱體左右震動，并且在左右箱板添加海綿減震。選擇低轉(zhuǎn)速高扭矩的電機，通過計算合適的振動頻率，通過V帶減速達到合適的輸入轉(zhuǎn)速。廢電池分選設(shè)備的總體設(shè)計廢電池分選設(shè)備的總體設(shè)計 箱體尺寸篩箱的第一層篩網(wǎng)需要篩除5號及比5號電池更小尺寸的電池，5號電池的直徑為14mm，2號電池的直徑為25mm，為了保證篩選率，第一層篩網(wǎng)直徑至少為16mm，預(yù)選18mm。第一層篩板設(shè)計有19排篩孔，每排篩孔尺寸為18mm800mm，中間間隔距離為32mm，整體尺寸為1000mm1000mm，為避免加工變形與應(yīng)力集中，篩孔兩遍做成圓滑狀。鋁合金密度根據(jù)摻入金屬不同，大概為2.

8、52.88之間，計算時取2700KG/M3。篩箱的第二層篩網(wǎng)需要篩除7號電池及紐扣電池，7號電池直徑為11mm，由于和5號電池直徑差距較小，取直徑平均數(shù)為篩網(wǎng)孔徑，第二層篩網(wǎng)孔徑為12.5mm。第而層篩板設(shè)計有19排篩孔，每排篩孔尺寸為12.5mm800mm，中間間隔距離為37.5mm，整體尺寸為1000mm1000mm。塑料密度約為101105之間,計算時取1050KG/M3。篩箱的底層是個有篩孔的篩板，紐扣電池最大的直徑為11.6mm，大多數(shù)紐扣電池直徑小于10mm，形狀扁平，高度最高為5.4mm，所以在快到出口處開出橫向長度為10mm，寬6mm的多排細孔，雖然不能保證回收所有的紐扣電池，

9、但是能保證通過篩網(wǎng)的都是紐扣電池，由于紐扣電池中含有較為貴重的金屬，所以通過機械去除其他電池方便收集。第一層篩板設(shè)計有5排橫向篩孔，每個篩孔尺寸為10mm6mm每個篩孔之間間距為15mm，一排橫向分部39個，第二排與第一排呈交叉分部，中間間隔距離為50mm，整體尺寸仍為1000mm1000mm但有篩孔的尺寸僅為前中半部分1000mm250mm長度。篩板與篩板之間的高度距離為80mm，能夠保證電池平鋪又考慮到電池從上層跌落時自由落體的時間不會過長而產(chǎn)生大量勢能對篩板壽命造成影響。第一層篩板由于需要接受上方輸入的大量電池，所以需要用耐腐蝕的，有較強彎扭強度的輕便金屬，例如鋁合金。第二三層篩板由于不

10、會像第一層篩板一樣輸入大量電池，所以只需要用耐腐蝕性較好的非金屬材料，例如塑料。篩板厚度初定為10mm。 箱體工作質(zhì)量估算篩體重量約為：（1000100010+4101000104）/1092700+10001000103/1091050=71.28+31.5=102.78kg篩體上電池若設(shè)其為純滑動摩擦，摩擦系數(shù)采用鐵與塑料的均值=0.15進行受力分析斜坡角度為10，設(shè)電池為1號電池，查到1快1號電池的重量約為0.088kg/粒F=（mgsin10-mgcos10）=ma a=0.34m/s2S=1m=at2 t1.73s所以當斜坡角度為10的時候，為保證電池的篩選率，至少篩體需要在2秒內(nèi)往

11、返4次，故皮帶輪輸出輪轉(zhuǎn)速至少為120r/min。取皮帶輪輸出輪轉(zhuǎn)速150r/min的時候，若當4層都是1號電池計算每秒可輸入電池：1000/59194=128粒 重量約為1280.088=11.264kg，若輸入其他電池，則數(shù)量增加，但單個電池的質(zhì)量減小，所以按照2秒為電池落入篩體到電池被篩選離開篩體之間的單位時間，則電池的重量為22.52kg。所以篩體總重量預(yù)估為125kg。廢電池分選設(shè)備的運動設(shè)計廢電池分選設(shè)備的運動設(shè)計 由于電池分選系統(tǒng)運動部分就是篩箱的左右往復(fù)運動，所以用曲柄連桿機構(gòu)就能達到，利用電機通過減速器減到合適的轉(zhuǎn)速之后通過皮帶輪傳遞到曲柄連桿機構(gòu)上，曲柄連桿機構(gòu)一邊連接篩箱

12、箱體達到帶動箱體左右振動的目的。 在電池通過滑軌時由于需要達到分選的目的而不是隨意的自由落下，所以要根據(jù)電池下滑的最慢時間來確定每次釋放電池的間隔，通過步進電機控制間隔時間，通過隔斷來進行運輸與賦予電池下滑初速度。 動力設(shè)計計算動力設(shè)計計算 曲柄滑塊機構(gòu)尺寸曲柄滑塊機構(gòu)尺寸 決定滑塊的往復(fù)的行程為H=100mm，則OB=50mm，當B到達垂直距離時，使OC=100mm，所以曲柄長度BC=157.97mm。電動機選擇電動機選擇 為了機構(gòu)能運動起來，我們要選擇相應(yīng)的電動機。電動機的輸出功率主要用于篩選箱體的往復(fù)運動，經(jīng)計算篩選箱體的總質(zhì)量為125kg，由于曲柄滑塊機構(gòu)帶動篩箱左右振動而不是上下振動

13、，所以需要負載的F=mg，在篩箱下面安裝滑輪，在篩體上面設(shè)置滑軌，取0.02，F(xiàn)=25N，再考慮慣性問題F慣=ma，皮帶輪輸出輪轉(zhuǎn)速為150r/min，通過計算機運動仿真Vmax=0.76m/s，amax=3.36m/sP=1253.36+25=445W所以振動篩所需功率為445W；V帶傳送的效率1=0.96 滾動軸承的效率2=0.99 彈性柱銷聯(lián)軸器效率2=0.96總效率總=123=0.9124電動機所需的功率為Pd=Pw/=487W所以選用Y2-802-6的一般異步電機，其額定轉(zhuǎn)速為900r/min，額定功率為0.55kw，最大轉(zhuǎn)矩2.0，最小轉(zhuǎn)矩1.5，質(zhì)量為17kg。 計算軸的輸入功率

14、與轉(zhuǎn)矩計算軸的輸入功率與轉(zhuǎn)矩 篩選滑道結(jié)構(gòu)設(shè)計篩選滑道結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計分選滑道的目的有以下兩個： 1.利用滑動摩擦與滾動摩擦系數(shù)的不同，電池在經(jīng)過滑道的時候會消耗不同的勢能，當角度一定時，方形電池和圓形電池離開滑道時候擁有的動能不同，飛離的距離不同，以達到分開方形電池與圓形電池的目的。 2.利用滑道上安裝的擋板，使大于2號電池直徑的1號電池由擋板進入掉落軌道，最終掉進收集箱中。 軸承布局 由于只有3個安裝軸，其中2個軸基本不受到扭矩與切應(yīng)力，所以在校核的時候只校核了輸入軸。 輸入軸是安裝在垂直減速器之后，豎直安裝，受到軸向力與徑向力，兩邊用角接觸球軸承固定，一端安裝在下箱體上，用皮帶輪盒支撐另一

15、端，皮帶輪盒焊接在下箱體上，中間用鍵安裝輸入皮帶輪。 輸出軸安裝在下箱體上，與下箱體固定，只承受徑向力，中間經(jīng)過滑動軸承連接軸與輸出皮帶輪，輸出皮帶輪上打孔，用螺栓連接連桿，形成曲柄連桿機構(gòu)。 滑道軸是用于安裝反“卐”機構(gòu)的輸入軸，一端接聯(lián)軸器與液壓馬達相連，兩端均選用深溝球軸承。 V帶傳動的計算帶傳動的計算 滾動軸承的驗算滾動軸承的驗算 聯(lián)軸器的選擇與驗算聯(lián)軸器的選擇與驗算 選擇聯(lián)軸器時需要考慮： 1.所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減震功能的要求。 2.聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低引起的離心力大小。對于高速傳動軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器。 3.兩軸相對位移的大小和方向。 4.聯(lián)軸器的可靠性和工

16、作環(huán)境。 5.聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。 綜上所述，本機構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)速較小，減速器與軸連接不需要緩沖或者減震，離心力一般，兩軸相對位移大小較小，工作環(huán)境不惡劣，可靠性需要較高。 按照制造安裝維護的方便以及成本，選擇剛性聯(lián)軸器-GY2。 潤滑與密封方式的選擇潤滑與密封方式的選擇 由于軸承全部為敞開式設(shè)計，無法采用油潤滑，所以所有的軸承潤滑均采用脂潤滑，潤滑脂材料選擇鈣基潤滑脂(GB/T 4911987)。電池篩選機構(gòu)電池篩選機構(gòu)與滑軌機構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析與滑軌機構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析 廢舊電池的危害已經(jīng)被人們?nèi)找婵粗?，怎么樣能夠更快速更有效的處理他們，這是關(guān)鍵。但其在回收和再利用過程中如果處理不好，必然會

17、產(chǎn)生新的污染源，給環(huán)境和人體健康造成極大危害。去年兩會期間，一位政協(xié)委員就此事提交提案，引起國家有關(guān)部門高度重視，整頓廢舊鉛酸蓄電池回收和再生鉛行業(yè)勢在必行。通常廢舊電池是經(jīng)過制定回收點進行回收，然后在經(jīng)過運輸，送往電池處理地點，最終通過專業(yè)設(shè)施對其進行回收和再利用。在這個處理的過程中不難發(fā)現(xiàn)，廢舊電池的處理要經(jīng)過一段繁瑣的過程，期間的運輸費用，處理費用占很大一部分。我設(shè)計的廢舊電池處理設(shè)備，是通過簡單機械對各種電池進行分類，除雜和裝箱。通過一套完整程序?qū)U舊電池分選出來，這樣在進行下一步的處理和再利用上，明顯提高的效率，同時便于儲存和運輸。大大提高了經(jīng)濟適用性，從經(jīng)濟角度講，廢電池的回收設(shè)備

18、可以減少運輸費用和儲存費用。更是對環(huán)境保護起到積極作用。 結(jié)束語結(jié)束語 首先在這里先感謝指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計的王老師。做這個畢設(shè)主要是因為重金屬的危害性，舊電池的回收以及處理勢在必行。而要完成廢舊電池的處理，就離不開電池的分類，因為只有把不同的電池分開處理才能更好的回收利用電池內(nèi)的重金屬。因此做好這個廢舊電池的分選設(shè)備是完全必要的。我設(shè)計的這套機械對于廢舊電池的回收有一定的作用，為社會的環(huán)保建設(shè)盡了自己的一份力量。經(jīng)過三個月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了電池分選及裝箱系統(tǒng)的設(shè)計，從開始接到論文題目到設(shè)計方案的確定，再到論文文章的完成，每走一步對于我來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)。這也是我在大學(xué)期間獨立完成的項目

19、之一。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識，也有很多感受。其中由于各方面原因沒有把設(shè)計完善的做出來也是遺憾。通過這次設(shè)計我開始獨立的學(xué)習(xí)和探索，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己的頭腦從模糊到逐漸清晰，使自己的設(shè)計逐步完善起來，每次改進都使我更加完善自己的思路，讓我充分意識到電池分選的重要性以及難度。機械設(shè)計的本質(zhì)在于創(chuàng)新和改進，設(shè)計，就是有預(yù)見性地收集和規(guī)定制造新機械所需的數(shù)據(jù)和資料。預(yù)見性主要是依靠個人經(jīng)驗，相關(guān)資料，他人指導(dǎo)。完整意義的機械設(shè)計，應(yīng)該從構(gòu)思起，直到機器完全穩(wěn)定生產(chǎn)。這是一個不斷創(chuàng)新、修正、總結(jié)的過程，最富價值則是經(jīng)過構(gòu)思后繪出的“草圖”和包含設(shè)計所需各項資料數(shù)據(jù)，規(guī)格、功能、機構(gòu)、材

20、料、形狀、尺寸、布置、加工、安裝、檢測等的計劃圖。這次作者及的經(jīng)歷使我受益匪淺，我感受到做設(shè)計時要真正的用心去做一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程。沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，對自己的研究就不會有所突破，那也就不叫設(shè)計，希望這次特殊的經(jīng)歷能讓我在以后的工作學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)前進。參考文獻參考文獻1 王海英,徐倩等.電池自動分選系統(tǒng)的設(shè)計J.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2002，21（3）：56-58.2 李世環(huán),劉洪明,萬泉應(yīng)等.二次電池內(nèi)阻檢測自動分選裝置J.儀器儀表用戶雜志，2005,12（4）：:45-47.3 程從彬，李革臣,王海英等.高速電池自動分選機研究與設(shè)計J.應(yīng)用能源技術(shù)，2011，5：10-12.4 萬永明.廢舊電池回收處理機：中國，02222062.3P.2002-03-295 蘇志明.歐盟電池法提高貿(mào)易商責任感J.中國質(zhì)量報，2006年，002版：1-16 魏長寬.廢舊手機電池回收利用研究D.青島，中國海洋大學(xué)，2008.7 萬永明.廢舊電池回收分解頭：中國，00222863.7P.2001.1-1-138 天津大學(xué).基于傳感器的