機(jī)械四設(shè)計(jì)中華人民共和國教育部

AutoCAD出來。AcrylicyarnpackingmachinemechanicalThearticleintroducestheinstitutionaldesignoftheacrylicyarnpacking,theloadingofacrylicfilamentyarnqualityhasbeenmoreimportantintheprocessofproductionofacrylic.Inthispaperistostudythedesignofasimple,safeandreliableoperationofapackingmachine.Inordertostudythemoresecureandreliablepackingequipment,useoftraditionaldesignanddigitaldesign,someofthemoreimportantinstitutionsoptimizethedesignandtheprincipleofeconomy,toimprovetheorganization,makingitmoresafeandreliable,economicthebest.Thispaperyzestheinstitutionaldesignpartofthepackingmachine,calculatedthroughthedesignofdatathatneedstobedesignedtodeterminetheoverallschemeofthesystemrequirements,design,andinaccordancewiththefunctionofthesystemtomeettheactualproductionofpackingmachines.Throughthedesignofthetransmission,tocompletethedrawingandwalking,itcanbefastandsecureandstableinstalledwiretocompletethedesignofitsvariouspartsandassemblydrawingsbyAutoCADandotherdrawingsoftwarewillmakeitonthedrawingperformanceout. Acrylic;Packing.緒 腈綸絲的簡 裝箱機(jī)的工作原 國內(nèi)外現(xiàn) 本文研究的主要內(nèi)容、意義和目 裝箱機(jī)的功能分析以及工作模 系統(tǒng)的功能分 功能的劃 系統(tǒng)的工作模 裝箱機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研 主架體的設(shè) 運(yùn)動部件的設(shè) 傳動部件的設(shè) 電機(jī)的選 導(dǎo)絲惰 執(zhí)行元件的設(shè) 擺 軸系的計(jì)算與校 結(jié) 8535～85的腈綸。因此，腈綸生產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。為滿內(nèi)市場的需要需大力發(fā)展國內(nèi)腈綸產(chǎn)業(yè)。為在建設(shè)省投資和外匯，腈綸生產(chǎn)工藝與設(shè)備的很有必要。裝箱機(jī)的工作原理如圖1在正常工作時(shí)，裝箱機(jī)在地面是靜止不動，上一級工序生產(chǎn)的腈綸絲被拉絲滾輪拉動以速度v沿z方向下落，在此過程中受x方向的往復(fù)力F驅(qū)動在空中形成一個(gè)擺動曲線；同時(shí)與拉絲滾輪一起沿y往復(fù)運(yùn)動。這樣，腈綸絲就在裝絲箱內(nèi)一層一層鋪疊，直到滿箱為止。由圖可知，腈綸絲在疊絲過程中的z軸方向的下落及沿xy軸兩個(gè)方向的平鋪。）手工過程：純粹依靠人的操作，對于工人的熟練度要求很高，收到各種工作環(huán)境的影響。）半自動過程：此過程中仍然需要工人對疊絲的情況進(jìn)行判斷，3高，并且效率很高，但是初期需要投入的大。通過實(shí)際和查閱相關(guān)的資料，現(xiàn)在國內(nèi)使用的裝箱機(jī)構(gòu)主要以下幾種：1）川崎公司生產(chǎn)的I.P.BOXPLAITER型裝它通x向、y向的運(yùn)動,驅(qū)動系統(tǒng)采用的是馬達(dá)。這種疊絲機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低,缺點(diǎn)是控制不靈活,疊絲工作速度慢,與落絲速度不匹配,而且馬達(dá)需要其它輔助供油系體積大、噪聲大、易漏油。優(yōu)點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡單、速度比較平穩(wěn)，目前基本屬于待淘汰產(chǎn)品。德國AUTEFAUNI-BOX3000這種疊絲機(jī)x向、y向運(yùn)動分別采用框架結(jié)構(gòu)的往復(fù)平移和擺斗的由同步帶傳動。其優(yōu)點(diǎn)是裝絲箱定位精度高且由于機(jī)械結(jié)構(gòu)原因擺動速度不夠高造成疊絲效果不理想存在褶皺較多。這種類型的疊絲機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)與IP.BOXPLAITER疊絲機(jī)類似且結(jié)構(gòu)更笨重絲速安祥機(jī)電成套設(shè)備生產(chǎn)的HV系列打包機(jī)。該打包機(jī)主體系統(tǒng)是控制系統(tǒng)。同樣也有體積大、噪聲大等缺點(diǎn)。經(jīng)常性問題是，由于預(yù)壓系統(tǒng)壓力過高，電機(jī)長期過載而燒損總體來說, 疊絲設(shè)備與腈綸生產(chǎn)線其它工序設(shè)備一樣，目前均以采用交流變頻電機(jī)傳動變頻調(diào)速和軟啟動計(jì)算機(jī)和可編程控制（PLC）控制為發(fā)展方向。多數(shù)國產(chǎn)設(shè)備與國際水平仍有較大差距，亟待加快新技術(shù)的應(yīng)用，以提高國產(chǎn)設(shè)備機(jī)電水平。腈綸絲共分為兩種：短絲和長絲。10年來，中國經(jīng)濟(jì)保持健康發(fā)產(chǎn)能;技術(shù)不斷進(jìn)步，品種質(zhì)量也明顯提升未來10隨著種和質(zhì)量要求越來越高盡管中國腈綸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍于市場需求的變化技術(shù)開發(fā)力量還較薄弱，但某些品種已受到市場的廣泛青睞。而長絲相對于短絲來說，利潤空間更高一些，所以廠家希望增加長絲的產(chǎn)量。裝箱機(jī)的裝箱功能是長絲生產(chǎn)包裝的一道非常重要的工序，其箱質(zhì)量的好壞直接影響到以后的生產(chǎn)質(zhì)量以及效率。目前國內(nèi)所使用的裝箱機(jī)，因?yàn)榇嬖谝恍┤秉c(diǎn)，致使存在堆絲的現(xiàn)狀，由于裝箱功能的不過關(guān)，影響以后的各個(gè)工序。本次研究后節(jié)省成本，降低生產(chǎn)費(fèi)用，并且有可能的話可以推廣的類似的化工產(chǎn)品生產(chǎn)中。定所需的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算。裝箱機(jī)主要有以下幾個(gè)部分組成：三臺交流電機(jī)以及配套的件；完成拉絲、擺動、平移三種運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其附屬部件；拉絲滾輪的氣動傳動機(jī)構(gòu)及其其他一些部件。分；支撐架體是整個(gè)裝箱機(jī)的主體承重部分，它也為各部件的安裝提供了平臺。裝箱機(jī)是一套自動化程度較高、使用性很強(qiáng)的纖設(shè)備，具有以下主要功能：1）綸絲束x、y方向,且工作速度應(yīng)隨上道工序出絲速度變化,在一定范圍內(nèi)無級可調(diào)。檢測功能：1.檢測整個(gè)裝箱機(jī)在運(yùn)動過程中的位置，防止裝箱機(jī)構(gòu)超出正常的應(yīng)該所在的位置，如果超出，則應(yīng)該停止工作。2.檢測烘干機(jī)箱體內(nèi)的存絲數(shù)量，根據(jù)的數(shù)量來調(diào)整速度。3.檢測裝箱機(jī)體內(nèi)的裝絲數(shù)量，若超過一定的重量，則應(yīng)該停止裝絲。4.檢測裝箱機(jī)處理由操作面板來的各種控制輸入信號，執(zhí)行工作、停止命令，啟動停止按鈕氣缸的控制：為了安全起見，裝箱機(jī)的工作的時(shí)候氣缸必須閉緊，當(dāng)氣缸打開是，裝箱機(jī)也不允許工作。手動自動切換：為了預(yù)防特殊情況的發(fā)生，速度調(diào)整需要分為手動和自動兩種模式，在手動下，三個(gè)電機(jī)可分別調(diào)整。在自動模式下，系拉絲、擺動、平移的速度調(diào)節(jié)：在手動模式下可分別加快或減慢各自的速度。滾輪單獨(dú)工作控制作為整條腈綸生產(chǎn)線的一部分，疊絲機(jī)必須保證能連續(xù)工作不停機(jī)。為防止裝置發(fā)生意外故障造成生產(chǎn)停止，設(shè)置了構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)行，而不管其余二臺電機(jī)和相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)如何，系統(tǒng)就可以保證前面生產(chǎn)的腈綸絲可以被取出運(yùn)走，避免生產(chǎn)線停止。XY處理。腈綸絲裝箱機(jī)的工作示意圖zxyzxy

沿-z沿±y繞yx式21的要求:vxvy

vz

（2-vxvy分別為腈綸絲在x、y兩個(gè)方向的速度。vz為腈綸絲下落的速度三種不同的運(yùn)動：X、YZ方向的落絲。在運(yùn)動過程中，方向的速度應(yīng)等于XY平移方向采用的是框架移動，要想使速度較快比較，只好是擺斗移動較快，落絲速度大2.5m/s，整個(gè)框架和擺斗都需要進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動設(shè)計(jì)時(shí)使

vy

vx，從而只要滿足式（2-2）vzvxl

式 —擺斗的長度ω—擺斗轉(zhuǎn)動的角速度裝箱機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的功能在第2零件和整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)架的必須要滿足強(qiáng)度的要求。整個(gè)動機(jī)架是整個(gè)裝箱機(jī)的支撐部分，裝箱機(jī)的在導(dǎo)軌上移動，電動機(jī)帶動軸運(yùn)動，在軸上連接兩個(gè)帶輪來動。行程開框 加速 帶行程開1俯視圖如圖所示：運(yùn)動機(jī)架的外框采用厚8mm的冷拔無縫方形焊接而成，并和支承、固定拉絲滾輪的前后側(cè)板、電機(jī)支承板焊接成一個(gè)整體。支撐機(jī)20況下,支撐機(jī)架可減輕30%產(chǎn)。裝箱機(jī)在工作時(shí)，需要拉絲滾輪拉動腈綸絲下落，因此需要一定的力來運(yùn)動，所以安裝拉絲滾輪的時(shí)候還應(yīng)該保證較高的平行度。拉絲滾輪可通過軸承座連接后側(cè)板上，因此側(cè)板也需要較高的表面精度。此外，根據(jù)更換產(chǎn)品方便和維修的原理，兩個(gè)拉絲滾輪之間的間距需要可調(diào)，因此第一個(gè)拉絲滾輪可以通過軸承座直接連接在機(jī)壁上，而另外一個(gè)則通過軸承座連接在兩塊活動支板上，活動支板在驅(qū)動部件的作用下可以繞著某一個(gè)支撐點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到分開和合緊的目的。擺斗機(jī)構(gòu)則是通過軸承座連接在底部。前面已經(jīng)，因?yàn)闀恢狈磸?fù)的運(yùn)動，瞬時(shí)沖擊比較大，所有用同步帶傳動。嚙合型帶傳動一般也稱為同步帶傳動。它通過傳動帶內(nèi)表面上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應(yīng)齒槽的嚙合來傳遞運(yùn)動。同步帶傳動具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動和動力，故帶與帶輪之間無相對滑動，能保證準(zhǔn)確的傳動比。同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體，這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。傳動時(shí)的線速度可達(dá)50m/s，傳動比可達(dá)10率可達(dá)98%。傳動噪聲比帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需油潤滑，比摩擦帶長。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。所以同步帶廣泛應(yīng)用于要求傳動比準(zhǔn)確的中、小功率傳動中。緊方式，如果松動，則可采用調(diào)節(jié)螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。且考慮相關(guān)的系數(shù)。v

首先根據(jù)公式1為25m/s，首先確定大帶輪的直徑為260mm，則滾筒需要滿足的速度為25m/s設(shè)計(jì)的帶輪機(jī)構(gòu)為加速機(jī)構(gòu)。2

選擇電機(jī)的時(shí)候還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場的情SE系列的電機(jī)可以很好的滿足我們的需要電機(jī)的項(xiàng)目型號功率k比拉絲滾輪的電機(jī)R47DT90S1.10.15框架平移電機(jī)KA37DT90L1.23.36擺斗的電機(jī)R37DT80N0.7511.83表對于R系列斜齒 電機(jī)來說，它的結(jié)構(gòu)形式為電機(jī)輸出軸線器輸出軸線相平行；而對于KA系列電機(jī)來說，電機(jī)的轉(zhuǎn)動線與相配備器的輸出軸線是垂直的。我們選用KA系列電機(jī)中的輸出軸器，電機(jī)器側(cè)面留有通軸孔，如圖所示。 重量輕，非常適用于生產(chǎn)中。1400rmin又因?yàn)殡姍C(jī)，可以選取的轉(zhuǎn)速有140r/min2n23.141402.5m/s,又v

傳動比

v

帶輪的確定：首先設(shè)計(jì)功率

pdk0pm1.21100w式 載荷修正系 n22.5600.0562426r/pb12.7mm.1428i2570小帶輪節(jié)圓直徑確定

dz1Pb 導(dǎo)絲惰輥主要起到對絲束轉(zhuǎn)向的作用,經(jīng)梳理后的絲束能平整地進(jìn)入裝箱機(jī)。由于惰輥是靠與絲束間的摩擦力工作的(而非驅(qū)動輥),在鍍鉻的金屬輥面會產(chǎn)生很高的溫度(75 左右),既會影響表面的絲束質(zhì)量,同時(shí)也極易發(fā)生絲束纏輥事故,特別是在工作環(huán)境溫度高的夏季。為了解決纏絲的問題，更換為簡單易用的導(dǎo)絲環(huán)，導(dǎo)絲惰輪起到的作用主要是使絲束轉(zhuǎn)向，因此更換為導(dǎo)絲環(huán)后能從更本上解決拉絲滾輪驅(qū)動電機(jī)松動、同步帶脫落等問題。機(jī)械結(jié)構(gòu)離不開執(zhí)行元件的驅(qū)動，執(zhí)行元件分為、氣壓和電氣式，由于兩個(gè)滾輪之間堅(jiān)間距的調(diào)節(jié)并不需要太高的精度，所以采用氣壓傳動即可。這種傳動的優(yōu)點(diǎn)是:1.以空氣為工作介質(zhì)。來源方便，不污染環(huán)境。2. 氣動動作迅速、反應(yīng)快、簡單、管路不易堵塞系統(tǒng)有故障時(shí)容易排除。成本低，具有過載保護(hù)功能。由于進(jìn)入裝箱機(jī)絲束的形體不完全固定,致使兩拉絲輥輪之間的相更不能使其換向 氣相互作用達(dá)到平衡,當(dāng)拉絲輥輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),就會產(chǎn)生很 受力不穩(wěn)定性,容易造成卡、纏輥停車。保證動作的同步性。

圖 滾輪拉緊機(jī)的是45號鋼焊接而成的。vzvxl式中l(wèi)—擺斗的長度ω—擺斗轉(zhuǎn)動的角速度若擺斗的速度不平穩(wěn)，則會造成裝箱時(shí)絲束重復(fù)堆疊，而且不穩(wěn)定的擺動也會對一些機(jī)械部件造成沖擊，會使零件的使用縮短。增大驅(qū)動帶輪的直徑可以有效的改變這種狀態(tài)，在擾動力矩不變的情況下，由MJ效的改善擺斗的問題。擺斗處的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400rmin，減速比為1183120rmin,48mm,120mm。傳動比 i=120/48=2.則與擺斗相連的帶輪的轉(zhuǎn)速為48rminlv/2.5/23.144860軸系是軸，軸承和安裝于軸上的傳動體，密封件及定位組件組成。其主要功能是支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動。軸系按其在傳動鏈中所處高，而作為執(zhí)行件的主軸對保證機(jī)械功能，完成機(jī)械主要運(yùn)動有著直接在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，向拉絲滾輪和擺斗傳遞轉(zhuǎn)矩的軸主要是要考慮旋轉(zhuǎn)的精度以來保證系統(tǒng)傳動的平穩(wěn)性。平穩(wěn)性主要是由直線度和圓柱度等體現(xiàn)的。因此，設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)@幾方面提出了較高的公差要求。由于軸的加工與安裝誤差，以及受載后軸的撓曲變形，軸和內(nèi)外圈軸線在工作中不可能保持重合，會產(chǎn)生一定的偏斜。因此，選用能夠自動的溝球軸承來支撐軸的旋轉(zhuǎn)。荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向，深溝球能自動補(bǔ)償軸和外殼孔中心線的相對偏斜，從而保證軸承正常工作狀態(tài)的能力稱調(diào)心。本次設(shè)計(jì)中，給平移運(yùn)動傳遞轉(zhuǎn)矩的軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)就以它為例進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1010M2(T3dmin

（1）式中d——軸的直徑（mm（N·mm（N·mm[σ-1]——許用疲勞應(yīng)力45號鋼σ1]查得為240MPa。當(dāng)扭取0.3，由于1最小的dmin14.mm初步設(shè)計(jì)的軸如圖1所示圖 軸的示意圖所以只需要進(jìn)行的是正應(yīng)力的受力分析。2所示ABCD M圖 受力分析簡在正常工作的時(shí)候，整個(gè)平移框架的質(zhì)量約為500kg，并且導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)大約為0005，在初始階段的拉力會非常小，可以忽略不計(jì)。整較慢0.1s內(nèi)從0變化到0.15msF=ma牛頓第二定律可得所受的力大約為1500N左右。整個(gè)裝置在兩個(gè)受力點(diǎn)所受的力是相RA=RD=750N。并且由平衡方程式ΣMB=0及ΣMC=0，求出RB=RC750N。這樣則可以計(jì)算出最大的彎矩為Mmax=45N·m。根據(jù)強(qiáng)度條件式（2）

Mmax[

式 WZ——抗彎截面模量

m3σ（MPa）

max7.2MPaσ100MPaσmaxσ6mm的冷拔無縫方形焊接而成，并且和支承、固定拉絲滾輪的前后側(cè)板、電機(jī)支承H138mm.導(dǎo)軌的截面形狀如圖33導(dǎo)軌的截面示意圖由此，我們需要分析導(dǎo)軌的受力，看其是否滿足強(qiáng)度的要求。根據(jù)材料照梁進(jìn)行受力分析。受力圖如圖4所示：圖 導(dǎo)軌的受力分析簡l=2.6m500kg，是由兩個(gè)導(dǎo)軌共同支撐的。350mm力可以計(jì)算出為P1P2250982450Nv=f( 據(jù)材料力學(xué)所學(xué)的知識，在幾種載荷的共同作用下，任一截面的彎矩等于各個(gè)載荷單獨(dú)作用時(shí)該截面彎矩的代數(shù)和。因此，設(shè)力P1P2作用點(diǎn)的坐標(biāo)分別為ab，查表可知P1P2所引起的彎曲變形v1、v2分別為：v P1(la)x(2ala2x2v P(la)v [(xa)3(2ala2)xx3] (0≤ vP2(lb)x(2blb2x2 P(lb)v [(xb)3(2blb2)xx3] 式 E—彈性模I 慣性實(shí)際P1P2作用于一點(diǎn)引起的撓度。因此作用于一點(diǎn)的情況計(jì)算來驗(yàn)證強(qiáng)度。設(shè)合P=P1P2用于點(diǎn)xl2(l2x23所以x 處，ｖ會出l2(l2x23P(lx)[l2(lx)29vmax9若把vmax看作關(guān)于x的函數(shù)，則v’max(x)=0的點(diǎn)x0是負(fù)載沿導(dǎo)軌運(yùn)動時(shí)使導(dǎo)軌撓度最大點(diǎn)。設(shè)l–x=y，則 (x)

(l2y2)323y2(l2y2)12P9 P9

vmax

（4，得Plv （3-P4900Nl26mI102

cm4E196~216GPa，金鋼的彈性模量E186~206GPa180GPa求出導(dǎo)軌的最大撓度v97104m000037l強(qiáng)度滿足使用要求。本次設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行的腈綸絲裝箱機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，主要通過一下幾個(gè)方面進(jìn)行：裝箱機(jī)構(gòu)，以滿足市場的要求。足生產(chǎn)實(shí)際的要求。根據(jù)AtuoCAD整個(gè)裝置簡明易懂。本次設(shè)計(jì)僅僅是進(jìn)行的機(jī)構(gòu)方面，因?yàn)樽陨砟芰Φ牟蛔?，并未對控劉向鋒，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)系列課程：機(jī)械設(shè)計(jì)教程，清華大學(xué)出版社20082009王黎欣，機(jī)械