常德松垛機設(shè)計
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常德松垛機設(shè)計
摘要
2004年1月8日聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織發(fā)表了《2010年全球煙草生產(chǎn)、消費和貿(mào)易預(yù)測報告》指出，從現(xiàn)在到2010年底前，全球?qū)煵莸男枨罅繉⒊掷m(xù)增長，其中，發(fā)達國家吸煙人數(shù)將減少，而發(fā)展中國家對煙草的消費將增加。
報告指出，發(fā)展中國家人口不斷增長、收入不斷增加，導(dǎo)致對煙草的需求量上升、生產(chǎn)量增加，目前，發(fā)展中國家的煙草生產(chǎn)量已超過發(fā)達國家，未來還將進一步增長，在我國煙草的需求量將越來越大。
煙草生產(chǎn)中，煙葉要進過真空回潮，真空回潮后的葉片，由于葉片的水份為15±1%，濕度較大，時間一長很容易出現(xiàn)結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象，影響下一道工序的進行。針對這一問題我們設(shè)計了松垛機來松散物料。本課題將重點介紹松垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，及原理。
關(guān)鍵詞：松垛機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；
Abstract
January 8, 2004, the UN food and agriculture organization of the publication of the 2010 global tobacco production, consumption and trade forecast report points out, from now until the end of 2010, the global demand for tobacco will continue to rise, among which developed countries would reduce smoking in developing countries, and for the tobacco consumption will increase.
Report says, the population in developing countries is growing, income increases unceasingly, lead to rising demand for tobacco production increase, at present, and the tobacco production in developing countries already more than developed countries, the future will also further growth in China, demand for tobacco will become greater and greater.
Tobacco production, tobacco should go through a vacuum, vacuum regain. the early90s, due to the leaf blade for 15 + 1% moisture, humidity is bigger, a long time, the very prone to "Tours, agglomerate phenomenon, influence the next procedure. According to this problem, we designed a loose COINS machine to loose materials. This topic will be introduced the structure of pine heaps machine design, and principle.
Key words: Loose COINS machine ；Structure design
目錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1前言 1
2松垛機篩面物料運動理論 2
2.1篩上物料的運動分析 2
2.2正向滑動 3
2.3反向滑動 4
2.4跳動條件的確定 4
2.5煙葉跳動平均運動速度 5
3.松垛機的工作原理及結(jié)構(gòu)組成 7
3.1松垛機的工作原理 7
3.2松垛機基本結(jié)構(gòu) 8
3.2.1偏心輥裝置 8
3.2.2撥料輥子 8
3.2.3傳動裝置 8
4.松垛機動力學(xué)基本理論 10
5.松垛機參數(shù)計算 14
5.1運動學(xué)參數(shù)的確定 14
5.2松垛機工藝參數(shù)的確定 15
5.3動力學(xué)參數(shù) 16
5.4電動機的選擇 16
5.4.1電動機功率計算 16
5.4.2 選擇電機 17
5.4.3電機的啟動條件的校核 17
6主要零件的設(shè)計與計算 19
6.1軸承的選擇與計算 19
6.1.1軸承的選擇 19
6.1.2軸承的壽命計算 19
6.2皮帶的設(shè)計 20
6.2.1選取皮帶的型號 20
6.2.2傳動比 20
6.2.3帶輪的基準(zhǔn)直徑 20
6.2.4帶速 20
6.2.5確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 20
6.3偏心輥的設(shè)計 22
6.3.1偏心輥的設(shè)計特點 22
6.3.2偏心輥的常用材料 22
6.3.3偏心輥的強度驗算 23
6.4支承彈簧設(shè)計驗算 25
1、彈簧剛度計算 25
結(jié)束語 29
致謝 30
參考文獻 31
1 緒論
1.1前言
煙草生產(chǎn)中，煙葉要進過真空回潮，真空回潮后的葉片，由于葉片的水份為15±1%，濕度較大，時間一長很容易出現(xiàn)結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象，影響下一道工序的進行。
松垛機的出現(xiàn)很好的解決了這部分問題，在生產(chǎn)中，經(jīng)過真空回潮后的葉片，通過翻箱機構(gòu)進入到松垛機的偏心輥振動區(qū)，使仍然存在的結(jié)團、結(jié)塊煙片通過振動松散，然后通過皮帶輸送，再通過撥料輥再一次將剩余的結(jié)團、結(jié)塊葉片打散，進入到下一工序；松垛機的作用是通過偏心輥振動、撥料輥打散，起到葉片進入松散回潮機前預(yù)松散的作用，并且使葉片流量趨于更加穩(wěn)定，減輕后續(xù)回潮機的工作強度，使煙片松散回潮得更加徹底、水分更加均勻。
2松垛機篩面物料運動理論
2.1篩上物料的運動分析
由文獻[1]可知
關(guān)于篩上物料的分析，如圖2.1所示：
結(jié)束語
本次設(shè)計的常德煙葉松垛機是在消化吸收國外先進技術(shù)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計的大型松垛機。本次設(shè)計主要對煙葉松垛機整機機構(gòu)進行設(shè)計；對松垛機的動力學(xué)分析及動力學(xué)參數(shù)的計算；對電機的選擇及校核；對主要零件進行設(shè)計，通過校核均滿足使用要求；對設(shè)備的環(huán)保及經(jīng)濟評價進行分析計算。
通過本次設(shè)計，對松垛機的知識有了深刻的認(rèn)識，學(xué)會了如何大學(xué)期間所學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐當(dāng)中，對今后的工作和學(xué)習(xí)有非常大的幫助。同時通過本次設(shè)計了解到，我國的篩分技術(shù)在近幾年有了長足的發(fā)展,很多單位已經(jīng)掌握了篩分機械的設(shè)計理論和方法 ,進行了很有成效的研制工作 ,解決了很多實際問題。可以說 ,我國的篩分技術(shù)目前已接近世界先進水平 ,但仍有差距 ,還要努力。在今后 ,要做好以下幾點工作:
1.研究先進篩分理論 ,發(fā)展新型篩分機械。
2.發(fā)展大、重、超重型篩分設(shè)備。
3.研究難篩分物料的篩分機械。
4.提高“三化”程度。
5.加強篩分設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究。
6.搞好引進與吸收工作。
致謝
在XXX老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，本次設(shè)計才得以完成，在整個畢業(yè)設(shè)計期間，從選題、設(shè)計到最后的圖紙和說明書的完成都傾注了指導(dǎo)老師的大量心血，老師以他淵博的知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，指導(dǎo)我如何更好地做好設(shè)計工作。在許多設(shè)計工作中給了我細致無微的指導(dǎo)。此外老師細心的指導(dǎo)和平易近人的作風(fēng)讓我最感動，讓我收獲最大的是他對學(xué)問的一絲不茍的態(tài)度和對知識精益求精的追求。每一個細微的知識都嚴(yán)格要求，使我能順利完成設(shè)計任務(wù)的保證。
同時在設(shè)計中得到了多位老師和同學(xué)的幫助，還有圖書館資料室、學(xué)院機房的老師也給了我很大幫助。
最后，衷心地感謝X老師以及評閱設(shè)計和參加答辯的各位專家、教授。
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1995-09-08.
畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計題目 常德煙廠松垛機的 設(shè)計 學(xué)生姓名 孫東旭 專業(yè)班級 芙蓉 學(xué) 號 7100318 指導(dǎo)教師 覃虹橋 教 研 室 機械設(shè)計教研室 起止時間 2009 年 9 月 1 日 至 2010 年 5 月 24 日 畢 業(yè)設(shè)計的任務(wù)、目的與要求 1 畢業(yè)設(shè)計的任務(wù) 常德卷煙廠生產(chǎn)車間真空回潮后的煙葉片，由于葉片的水份為 15± 1%，濕度較大，時間一長很容易出現(xiàn)結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象，影響下一道工序的進行。經(jīng)過真空回潮后的葉片，通過翻箱機構(gòu)進入到松垛機的偏心輥振動區(qū)，使 仍然存在的結(jié)團、結(jié)塊煙片通過振動松散，然后通過皮帶輸送，再通過撥料輥再一次將剩余的結(jié)團、結(jié)塊葉片打散，進入到下一工序；松垛機的作用是通過偏心輥振動、撥料輥打散，起到葉片進入松散回潮機前預(yù)松散的作用，并且使葉片流量趨于更加穩(wěn)定，減輕后續(xù)回潮機的工作強度，使煙片松散回潮得更加徹底、水分更加均勻。 該設(shè)計要求 煙葉 加工的 生產(chǎn)的 工藝條件，整機工作可靠，造型美觀勻稱，采用電機直連，速度調(diào)節(jié)采用可控硅電子調(diào)節(jié)，設(shè)計能調(diào)節(jié)帶鋸條松緊的新穎調(diào)節(jié)裝置。 該設(shè)計要求按給定的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)車間的布局，完成松垛機 的布置，用 軟 件對松垛機 建模， 自動生成三維圖和二維圖，編寫設(shè)計說明書， 設(shè)計全部零件圖， 進行 強度計算 ，完成設(shè)計其它任務(wù)。 2 畢業(yè)設(shè)計的目的 綜合已學(xué)知識，提高學(xué)生外語水平、專業(yè)水平、計算機水平、綜合能力、創(chuàng)新開發(fā)研究能力以及與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。 3 畢業(yè)設(shè)計的要求 （ 4） 查閱資料，撰寫開題報告，掌握機械產(chǎn)品的基本步驟，將參考文獻 1 譯成中文； （ 5） 分析松垛機的原理性能； （ 6） 運用 軟件對整機中傳動 機構(gòu)建模， 并用 行仿真； （ 7） 設(shè)計 松垛機的張緊結(jié)構(gòu) ，要求有所創(chuàng)新，設(shè)計傳動 機構(gòu) ， 用 對典型零件進行建模，并用 制零 件圖和裝配圖（打印裝配圖與主要零件圖，折合 按學(xué)院規(guī)定的格式撰寫并打印設(shè)計說明書，字?jǐn)?shù)不少于 （ 8） 除給定參考文獻外查《機械傳動》、《機械設(shè)計》等專業(yè)期刊，參考文獻不小于12 篇（至少英文二篇）。 主要參考文獻與資料： [1] ]000 [2] 辛一行主編 1 卷） [M]械工業(yè)出版社， 1996 [3] 張展主 M] 北京：科學(xué)出版社， 1994 [4] 徐灝主編 M]械工業(yè)出版社， 1991 [5] 聯(lián)合編寫組 M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1981 丁茹、 曲 [6] 卷煙卷接設(shè)備編寫組 北京 :北京出版社 ,1996 [7] 中國輕工總會 第一卷 )北京機械工業(yè)出版 社 ,1995 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )進度安排： （ 1）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書下達時間， 2010 年 10 月 31 日前。 （ 2）畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計（論文）課題調(diào)研階段： 2011 年 1 月 18 日 2 月 25日，收集畢業(yè)設(shè)計（論文）資料。寫出調(diào)研報告。 （ 3）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告階段： 2010 年 11 月 30 日前。 （ 4）畢業(yè)設(shè)計（論文）主要工作階段： 2011 年第 1 周至第 12 周 學(xué)習(xí)軟件基本知識與課題有關(guān)專題部分三周 ,五周用于設(shè)計 ,一周總結(jié)。 （ 5）畢業(yè)設(shè)計結(jié)題、資格審查： 2011 年上學(xué)期第 11 周 2011 年 5 月 2 日 至 6 日 （ 5）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯階段： 2011 年上學(xué)期第 12 周， 2011 年 5 月 14 日至 5 月22 日 課 題 申 報 與 審 查 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 教研室主任（簽名）： 年 月 日 院教學(xué)院長（簽名）： 年 月 日 常德松垛機設(shè)計 摘要 2004 年 1 月 8 日聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織發(fā)表了《 2010 年全球煙草生產(chǎn)、消費和貿(mào)易預(yù)測報告》指出，從現(xiàn)在到 2010 年底前，全球?qū)煵莸男枨罅繉⒊掷m(xù)增長，其中，發(fā)達國家吸煙人數(shù)將減少，而發(fā)展中國家對煙草的消費將增加。 報告指出，發(fā)展中國家人口不斷增長、收入不斷增加，導(dǎo)致對煙草的需求量上升、生產(chǎn)量增加，目前，發(fā)展中國家的煙草生產(chǎn)量已超過發(fā)達國家，未來還將進一步增長 ，在我國煙草的需求量將越來越大。 煙草生產(chǎn)中，煙葉要進過真空回潮， 真空回潮后的葉片，由于葉片的水份為15± 1%，濕 度較大，時間一長很容易出現(xiàn)結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象，影響下一道工序的進行。針對這一問題我 們 設(shè)計了松垛機來松散物料。 本課題將重點介紹松垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，及原理。 關(guān)鍵詞： 松垛機 ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計； , 2004, N of of 010 010, to in in is to at in go a to 5 + 1% is a to we a to be of 目錄 摘要 ................................................................................................................................ I ........................................................................................................................ 緒論 ............................................................................................................................ 1 言 ................................................................................................................... 1 2 松垛機篩面物料運動理論 ......................................................................................... 2 上物料的運動分析 ....................................................................................... 2 向滑動 ........................................................................................................... 3 向滑動 ........................................................................................................... 4 動條件的確定 ............................................................................................... 4 葉跳動平均運動速度 ................................................................................... 5 ................................................................................ 7 垛機的工作原理 ........................................................................................... 7 垛機基本結(jié)構(gòu) ............................................................................................... 8 心輥裝置 ............................................................................................. 8 料輥子 ................................................................................................. 8 動裝置 ................................................................................................. 8 .......................................................................................... 10 ...................................................................................................... 14 動學(xué)參數(shù)的確定 ......................................................................................... 14 垛機工藝參數(shù)的確定 ................................................................................. 15 力學(xué)參數(shù) ..................................................................................................... 16 動機的選擇 ................................................................................................. 16 動機功率計算 ................................................................................... 16 擇電機 .............................................................................................. 17 機的啟動條件的校核 ....................................................................... 17 6 主要零件的設(shè)計與計算 ........................................................................................... 19 承的選擇與計算 ......................................................................................... 19 承的選擇 ........................................................................................... 19 承的壽命計算 ................................................................................... 19 帶的設(shè)計 ..................................................................................................... 20 取皮帶的型號 ................................................................................... 20 動比 ................................................................................................... 20 輪的基準(zhǔn)直徑 ................................................................................... 20 速 ....................................................................................................... 20 定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 ............................................................... 20 心輥的設(shè)計 ................................................................................................. 22 心輥的設(shè)計特點 ............................................................................... 22 心輥的常用材料 ............................................................................... 22 心輥的強度驗算 ............................................................................... 23 承彈簧設(shè)計驗算 ......................................................................................... 25 1、彈簧剛度計算 ................................................................................................. 25 結(jié)束語 .......................................................................................................................... 29 致謝 .............................................................................................................................. 30 參考文獻 ...................................................................................................................... 31 第 1 頁 1 緒論 煙草生產(chǎn)中，煙葉要進過真空回潮， 真空回潮后的葉片，由于葉片的水份為 15± 1%，濕度較大，時間一長很容易出現(xiàn)結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象，影響下一道工序的進行。 松垛機的出現(xiàn)很好的解決了這部分問題，在生產(chǎn)中，經(jīng)過真空 回潮后的葉片，通過翻箱機構(gòu)進入到松垛機的偏心輥振動區(qū)，使仍然存在的結(jié)團、結(jié)塊煙片通過振動松散，然后通過皮帶輸送，再通過撥料輥再一次將剩余的結(jié)團、結(jié)塊葉片打散，進入到下一工序；松垛機的作用是通過偏心輥振動、撥料輥打散，起到葉片進入松散回潮機前預(yù)松散的作用，并且使葉片流量趨于更加穩(wěn)定，減輕后續(xù)回潮機的工作強度，使煙片松散回潮得更加徹底、水分更加均勻。 第 2 頁 2松垛機 篩面物料運動理論 由文獻 [1]可知 關(guān)于篩上物料的分析，如圖 示： 圖 機 上物料運動 松垛機 運動學(xué)參數(shù)（振幅、振次、篩面傾角和振動方向角）通常根據(jù)所選擇的物料運動狀態(tài)選取。篩上物料運動狀態(tài)直接影響 松垛機 的篩分效率和生產(chǎn)率，所以為合理地選擇篩子的運動參數(shù)，必須分析篩上的物料的運動特性。 松垛機 的篩面通過偏心輥上下震動 松垛機 ，篩面的位移方程式可用下式來表示： ??? c o sc o s)180c o s ( ?????? t （ 2 ??? s 80s ???? t （ 2 式中 : A—— 振幅 ; ? —— 偏心輥 之回轉(zhuǎn)相角， ? =? t; ? —— 偏心輥 之回轉(zhuǎn)角速度； t —— 時間。 求上式中的 x 和 y 對時間 t 的一次導(dǎo)數(shù)與二次導(dǎo)數(shù)，即 得 篩面沿 x 和 y 方向上的速度和加速度： ?? ? t （ 2 ?? y ? t （ 2 第 3 頁 ?? ? t （ 2 ?? y ?? t （ 2 由運動特征，來研究篩子上物料的運動學(xué)。物料在篩面上可能出現(xiàn)三種運動狀態(tài)：正向滑動、反向滑動和跳動。 當(dāng) 煙葉 與 篩面一起運動時，其位移、速度和加速度與篩面的相等。篩面上質(zhì)量為 葉 動力平衡條件： 對質(zhì)量為 m 的顆粒受力分析（如圖 2 1、 煙葉 重力： G （ 2 2、 篩面對顆粒的反作用力，由 2c o s s i m g m a m A t? ? ?? ? ? ?可以得到： 2c o s s i nN m g m A t? ? ??? （ 2 式中 ? 為篩面傾角 3、 篩面對 煙葉 的極限摩擦力為： 2( c o s s i n )F f N f m g m A t? ? ?? ? ? （ 2 式中 f 為顆粒對篩面的靜摩擦系數(shù)。 顆粒沿著篩面開始正向滑動時臨界 條件： c o g F m a? ??（ 2 將 F ， 2與 （ 2替代，且 f （ ? 為滑動摩擦角 ） ， 簡化整理得： 2c o s ( ) s i n ( )? ? ???? ? ? （ 2 式中，k?為正向滑始角。 令 c o s ( )?? ? ?，則： 23 0 s i n ( )??? （ 2 式中由上式得知，正向滑動系數(shù) 1 第 4 頁 當(dāng) 1的時候，可以求得使 煙葉 沿著篩面產(chǎn)生正向滑動時最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該為： m i n 2s i n ( )30 ???? （ 2 為了使 煙葉 沿著篩面產(chǎn)生正向滑動，必須取篩子轉(zhuǎn)數(shù)。 臨界條件為： s i g F m a? ??（ 2 將 F ， 2與 （ 2替代，并簡化后： 2c o s ( ) s i n ( )? ? ??? ? ? ? （ 2 式中：q?—— 反向滑始角 反向滑動系數(shù) 則可以得到： 23 0 s i n ( )??? （ 2 由上式可以知道，反向滑動條件 1 當(dāng) 1時，可以求得使物料沿著篩面反向滑動的最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該是： m i n 2s i n ( )30 ???? （ 2 為了使 煙葉 沿著篩面產(chǎn)生正向滑動，必須使篩子轉(zhuǎn)數(shù)。 顆粒產(chǎn)生跳動的條件是顆粒對篩面法向壓力 0N? 。 即 c o g m a? ?，或者是 2c o s s i ? ??。 由此可以得到： 2c o s c o s 1s i k k??? ?? ? ? ? （ 2 式中： 物料跳動系數(shù) d?—— 跳動起始角 第 5 頁 k —— 振動強度， 2 拋射強度，它表明物料在篩面上跳動的劇烈程度。 上式可以寫成： 0 223 0 c o s 3 0 c o ss i n d ? ? ???（ 2 當(dāng) 1時或者 1，則顆粒出現(xiàn)跳動。 當(dāng) 1??可求得物料開始跳動時的最小轉(zhuǎn)數(shù)為： ???s i nc o （ 2 為了使物料產(chǎn)生跳動，必須取篩子的轉(zhuǎn)數(shù) 由于目前使用的 松垛機 采用跳動狀態(tài)，因此要討論跳動終止角，跳動角及運動速度。 動平均運動速度 煙葉 從振動相角d?起跳，到振動相角b?跳動終止時，沿 x 方向的位移為： 2s d ?? ?? = 22s ? ??? gV d ? （ 2 式中葉 起跳時沿 x 方向的運動速度： ? s （ 2 由此，則： 2)(s i i n ????? d ??（ 2 同 一時間內(nèi) ,篩面位移為： ]c o s)[ c o s (c o sc o s3 ???? ??????（ 2 煙葉 在每個循環(huán)中 ,對篩面的位移為： ??? ?43= 221 s i ns i n [ c o s ( ) c o s ]2d d ? ? ? ? ? ??? ? ? ? （ 2 第 6 頁 當(dāng)篩子在近似于第一臨界轉(zhuǎn)數(shù)下工作時 ,即 ??360? ，則上式中方括號內(nèi)的數(shù)值接近于零。 故得到： 221 s i ns i n 2d ? ? ???? （ 2 物料跳動平均速度： ]).(s 0 2???? d ???（ 2 當(dāng) ??360? 時 ,則dd ?0? , 0? ? , 因此 , 式（ 2以化簡為： ??? 2s ? dd 2 或者化簡為： d?? （ 2 由式（ 2式（ 2,可以將式（ 2簡為 : )1(30 ?v??（ 2 按 照上式計算得的結(jié)果與實際相比 ,計算值較大 ,因為未考慮物料特點 ,摩擦和沖擊等因素 上式應(yīng)該乘以修正系數(shù)0k, ?k, 所以： )1(300 ?v??（ 2 第 7 頁 工作原理及結(jié)構(gòu)組成 工作原理 如圖 示 圖 過翻箱喂料機的翻斗將物料全部翻送到偏心輥上，由于輥是偏心 的，旋轉(zhuǎn)時第 1個輥轉(zhuǎn)到直徑最大點時，第 2 個輥轉(zhuǎn)到直徑最小點，第 3 個輥轉(zhuǎn)到直徑最大點，第 4 個輥轉(zhuǎn)到直徑最小點，第 5 個輥轉(zhuǎn)到直徑最大點，一高一低，象振篩一樣將物料震散，同時將物料向前運送，達到預(yù)松散的目的。各輥之間的中心距不可調(diào)，輥之間的最小間隙、最大間隙均為固定值，保證最小的煙片不能從兩輥之間掉到皮帶面上，物料都是經(jīng)過最后一個輥后才掉到皮帶面上，這樣可以防止皮帶與輥之間由于間距小而堵料，也能保證物料都是經(jīng)過震散后才落到皮帶上。偏心輥減速機輸出轉(zhuǎn)速快，皮帶減速機輸出轉(zhuǎn)速慢，減速機變頻調(diào)速，這樣能保證皮帶上的物料 布滿一定厚度。偏心輥內(nèi)管為 ，外包不銹鋼板制成截面為五角星狀的偏心輥，不銹鋼可以防止煙片的腐蝕，美觀大方，有很強的實用價值。 第 8 頁 本結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計 的煙草 松垛機 是由 偏心輥裝置 、 撥聊輥子 、傳動裝置等部分組成。 偏心輥裝置如圖 示 心輥裝置圖 第 1 輥作為主動 偏心輥 裝有 偏心輥 裝減速機，減速機的對側(cè)裝有單排鏈輪， 2、 3、 4輥裝有雙排鏈輪，第 5 輥裝有單排鏈輪，第 1 輥帶動第 2 輥，第 2 輥帶動第 3 輥，第 3輥帶動第 4 輥，第 4 輥帶動第 5 輥，各輥之間通過鏈條鏈輪進行傳動。 各輥的旋轉(zhuǎn)方向相同，運行速度相同，能保證物料向前傳遞。 撥料輥子裝置如何 示 料輥子裝置 撥料輥子的作用是葉片在松垛機中打撒后進入皮帶輪震動松散。 如圖 示 第 9 頁 圖 動裝置 傳動裝置的松垛機的動力裝置，進料口， 撥料輥、傳送帶、偏心輥的運動都是由傳動裝置控制 第 10 頁 力學(xué)基本理論 由文獻 [1]可知： 慣性 松垛機 的振動系統(tǒng)是由振動質(zhì)量（篩箱和振動器的質(zhì)量）、彈簧和激振力（由回轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的）構(gòu) 成。為了保證篩子的穩(wěn)定工作，必須對慣性 松垛機 的的振動系統(tǒng)進行計算，以便找出振動質(zhì)量、彈簧剛性、偏心塊的質(zhì)量矩與振幅的關(guān)系，合理地選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質(zhì)量矩。 圖 動系統(tǒng)力學(xué)模型圖 圖 示 煙葉 松垛機 的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定振動器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機體 (篩箱 )的重心重合．激振力和彈性力通過機體重心。此時，篩子只作平面平移運動。今取機體靜止平衡時 (即機體的重量為彈簧的彈性反作用力所平衡時的位置 )的重心所在點 o 作為固 定坐標(biāo)系統(tǒng) (原點，而以振動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心 1o 作為動坐標(biāo)系統(tǒng)( 1x 1o 1y )的原點。 偏心重塊質(zhì)量 m 的重心不僅隨機體一起作平移運動 (牽連運動 )， 而且還繞振動器的回轉(zhuǎn)中心線作回轉(zhuǎn)運動 (相對運動 )，則其重心的絕對位移為： x + 1x ＝ x + ? x +t? y + 1y ＝ y + ?y+t? 式中： r —— 偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn) 偏心輥 線的距離。 第 11 頁 ? —— 偏心輥 之回轉(zhuǎn)角度， ? ＝ t? ,? 為 偏心輥 回轉(zhuǎn)之角速度 ,t 為時間。 偏心質(zhì)量 m 運動時產(chǎn)生的離心力為： )co s( 222 ????? ?? （ 4 )s 222 ????? ?? （ 4 式中 ? ? 偏心質(zhì)量 m 在 x 與 y 方向之相對運動離心力或稱激振力。 在 煙葉 松垛機 的振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量 M 上的力除了還有機體慣性力 ??? ?? 和 (其方向與機 體加速度方向相反 )、彈簧的作用力 ? 和( x 和 y 方向的剛度，彈簧作用力的方向永遠是和機體重心的位移方向相反 )及阻尼力 ?和? (c 稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體運動速度方向相反 )。 在單 偏心輥 振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量 M 上的力除了和之外，還有機體的慣性力和（其方向與機體的速度方向 相反）、彈簧的作用力，（表示彈簧在方向的剛度），及阻尼力（稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體的運動方向相反）。 當(dāng)振動器在作等速 煙葉 周運動時，將作用在機體 M 上的各力，按照理論力學(xué)中的動靜法建立的運動微分方程式為： ? ? x ?? co ?? ??? （ 4 ? ? ? s ?? ???式中： M —— 機體的計算質(zhì)量 ?（ 4 式中： 振動機體質(zhì)量 。 篩子的物料重量 。 物料的結(jié)合系數(shù) ， 5.0? 根據(jù)單 偏心輥 松垛機 運動微分方程式的全解可知，機體在 x 和 y 偏心輥 方向的運動是自由振動和強迫振動兩個簡諧振動相加而成的，事實上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動在機器工作開始后就會逐漸消失，因此，機體的運動就只剩下強迫振動了。所 第 12 頁 以，只需要討論公式的特解： ? ?xx ? ?? co s ； ? ?yy ? ?? s （ 4 其特解為： ? ? 22???x??? ? ? 21t a n ??? ?? ? （ 4 ? ? 22????? ? 21t a n ??? ?? ?（ 4 式中： 角為機體的振幅和相位差和方向機體的振幅；和為和?。 系統(tǒng)的自振頻率為： ?（ 4 下面根據(jù)圖 分析 煙葉 松垛機 的幾種工作狀態(tài)： 低共振狀態(tài) ： 即 ? ? 2?? 若取 ? ? 22 ?? ，則機體的振幅 。在這種情況下，可以避免篩子的起動和停車時通過共振區(qū)，從而能提高彈簧的工作耐久性，同時能件小 偏心輥 承的壓力，延長 偏心輥 承的壽命，并能減少篩子的能量消耗，但是在這種工作狀態(tài)下工作的篩子，彈簧的剛度要很大，因此，必然會在地基及機架上出現(xiàn)很大的動力，以致引起建筑物的震振動。所以，必須設(shè)法消 振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。 幅和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系曲線 :共振狀態(tài) 即 ? ? 2?? 。振幅 A 將變?yōu)闊o限大。但由于阻力的存在，振幅是一個有限的數(shù)值。當(dāng)阻力及給料量改變時，將會引起振幅的較大變化。由于振幅不 第 13 頁 穩(wěn)定，這種狀態(tài)沒有得到應(yīng)用。 :超共振狀態(tài) ，這種狀態(tài)又分為兩種情況： （ 1） n 稍 大于 即 K 稍小于 。若取 2? ，則得 ? 。因為 ，所以篩子起動與停車時要通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的其它優(yōu)缺點與低振狀態(tài)相同。 （ 2） ，即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時， ? ? 2??? 。從圖可以明顯地看出：轉(zhuǎn)速愈高，機體的振幅 A 就愈平穩(wěn)，即 松垛機 的工作就愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)的優(yōu)點是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機架的動力就愈小，因而不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多的彈簧，篩子的構(gòu)造也簡單。目前設(shè)計和應(yīng)用的 松垛機 ，通常采用這種工作狀態(tài)。為了減少篩子對地基的動負荷，根據(jù)振動隔離理論，只要使強迫振動頻率 ? 大于自振動頻率 P? 的五倍即可得到良好的效果，采用這種工作狀態(tài)的篩子，必須設(shè)法消除篩子在起動時， 由于通過共振區(qū)而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。目前采用的消振方法如前所述。 第 14 頁 數(shù)計算 由文獻 [1]選取和計算 松垛機 運動學(xué)： 參數(shù) 振動機械的工作平面通常完成以下各種振動：簡諧直線振動、非簡諧直線振動、煙葉 周振動和橢 煙葉 振動等。依賴上述各種振動，使物料沿工作面移動。當(dāng)振動機械采用不同的運動學(xué)參數(shù)（振幅、頻率、振動角和傾角）時，便可使物料在工作面上出現(xiàn)下列不同形式的運動：相對運動、正向滑動、反向滑動和拋擲運動。 ，根據(jù)篩子的用途選取， 煙葉 松垛機 一般取～ 5，直線 松垛機 宜取4；。難篩物料取大值，易篩物料取小值。篩孔小時取大值，篩孔大是取小值。本次設(shè)計 煙葉 松垛機 ， 選取 4? 振動強度 K 的選擇。主要受材料強度及其構(gòu)件剛度等的限制，目前的機械水平 ～ 8 的范圍內(nèi)， 松垛機 則多取 3～ 6。本次設(shè)計選擇 K=4。 對于單 偏心輥 松 垛機 的傾角為： 作預(yù)先分級用 00 20~15?? 作最終分級用 00 對于 煙葉 松垛機 一般取 015 ～ 025 ，振幅大時取小值，振幅小時取大值。 本次設(shè)計采用的 煙葉 松垛機 取 020?? 。 篩箱振幅 A ；是設(shè)計篩子的重要參數(shù)，其值必須適宜，以保證物料充分分層，減少堵塞，以利透篩。通常取 A =3～ 6中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。本次設(shè)計選取 A =5 動頻率 n ： 按照9000002? 和所確定的 A 值可以求解出頻率值。 r 845520c 005900 000 0 ???????? ? （ 5 際振動強度 K 按照下式計算： 第 15 頁 ???? 52109 （ 5 在本設(shè)計中 ????? ?? 4 551095252 ，所以符合振動強度要求。 篩子的實際強度： K ； 即篩子的頻率和振幅分別為： A=5 n=845 。 煙葉 松垛機 的物料運動速度計算： v /)t a 00 ??? （ 5 式中：取修正系數(shù)0K≈ V )20t a ????=s 藝參數(shù)的確定 由文獻 [2]選取設(shè)計 松垛機 工藝參數(shù)： 1.工藝參數(shù)包括篩面的長度和寬度 、 篩分效率 。 篩面的長度和寬度 由 公式： ?Q 中： Q—— 處理量 ， Q=375t/h F—— 篩面 的工作面積 q—— 單位時間處理量 ,q=50 2/ 可得出 F=m ,選取篩面長度 L=以 B=F/L=在篩分作業(yè)中，篩分效率是衡量 篩分過程的質(zhì)量指標(biāo)。篩什效率是指篩下產(chǎn)物重量與原料中篩下級別 (篩下級別是指原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料 )重量的比值。篩分效率一般以百分?jǐn)?shù)表示。篩分效率可按下式計算： )100( )(100 ????? a 式中 a —— 原料中篩下產(chǎn)物含量的百分?jǐn)?shù)； ? —— 篩上產(chǎn)物中篩下級別含量的百分?jǐn)?shù)； 第 16 頁 將 原科和篩上產(chǎn)物進行精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果即可算出篩下級別含量 a 及 ? 。篩分所用篩面的篩孔尺寸和形狀，應(yīng)與測定篩分效率所用的篩子相同。 篩分機械的篩分效率與物料的粒度特性、物科的濕度、篩孔形狀、篩面傾角、篩面長度、篩面的運動特性及生產(chǎn)率等因素有關(guān)。不同用途的篩分機械對篩分效率有不同的要求。 表 常德 型 煙葉 松垛機 的運動學(xué)參數(shù)和工藝參數(shù) 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 篩面長度 面寬度 動強度 4 拋射強度 4 篩面傾角 200 振動方向角 —— 篩箱振幅 5子頻率 845理量 50t/h 物料運動速度 振動器偏心質(zhì)量及偏心距的確定： 由文獻 [3] 工作時，彈簧剛度小，故振幅計算式中 K 值可以略。 對于單 偏心輥 松垛機 ： ()M m A m r? ? ? （ 5 式中 M— 振動機體質(zhì)量， M=m — 偏心塊質(zhì)量， A— 篩箱振幅， A=5mm r — 偏心距， r=24號表示 心在振動中心的兩個不同方向上。 由式（ 3， m=r?45 ?=91慣性 松垛機 的功率消耗主要是由振動器為克服篩子的運動阻力而消耗的功率 N 和克服 偏心輥 在 偏心輥 承中的摩擦力而消耗的功率 來確定。 電機的功率為： 第 17 頁 ? ? ? ??1775003 ?? 千瓦 （ 5 式中： C — ，阻力系數(shù)，一般 拋擲指數(shù)較小時， . 承內(nèi)圈直徑，— rm 4 5?轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)數(shù)，— ? 傳動效率，— 。 滾動軸承的摩擦系數(shù)—f ， 01.0?f 。 這里對于滾子 偏心輥 承選取 002.0?f 。 ? ? ? ? 7 5 0 0 50 0 2 0 3 ? ??????N =上式可求 N= 選擇電機 由文獻 [17]，選擇傳動電機型號為 型— 4160 其額定功率為 n 慣性 松垛機 起動時，電動機需克服偏心質(zhì)量的靜力矩和摩擦力矩，起動后由于慣性作用，功率消耗較少，因而需選用高起動轉(zhuǎn)矩的電動機。因此，按公式計算的功率，必須按起動條件校核： ?(5式中 : — 電機的其動轉(zhuǎn)矩； — 電機的額定轉(zhuǎn)矩； 0M—— 松垛機 偏心重量的靜力矩與 偏心輥 承的摩擦靜力矩之和 9550電9550? 146015 =·m (5 i ? ? (5式中： i—— 速比 ? —— 起動力矩系數(shù) 取 ? =2.1 i =451460= (5 第 18 頁 因此有 i ? ? = (50M=? (5式中 '0心輥 承的摩擦力矩之和 '0M= 式中 心輥 承的摩擦力矩 91? 2)30 ??m (5式中 20 ?(5將 ? ·m 91? ·m (5將 '0M=·m 將 '00M=m 于以滿足 ?,電機起動校核合格。 表 動機性能 型 號 型— 4200 轉(zhuǎn)速 460? 功率 第 19 頁 6主要零件的設(shè)計與計算 的選擇與計算 的選擇 根據(jù) 松垛機 的工作特點，應(yīng)選用大游隙單列向心 煙葉 柱滾子 偏心輥 承。 按照基本額定動載荷來選取 軸 承 ?(6式中： C —— 基本額定動載荷來 P —— 當(dāng)量動載荷 2? =91? (608452 ??)2 = (6— 壽命系數(shù)， 次設(shè)計選取 2.5 轉(zhuǎn)速系數(shù)，103 = (6 將數(shù)據(jù)帶入公式 (得 C = = 文獻 [17]，選 84， 偏心輥 承型號 3徑 110徑 245 的壽命計算 偏心輥 承的壽命公式為： 10L=( (6式中 : 1006 r ? —— 為指數(shù)。對于球 偏心輥 承， ? =3；對于滾子 偏心輥 承， ? =10/3。 計算時，用小時數(shù)表示壽命比較方便。這時可將公式 (寫。則以小時數(shù)表示的偏心輥 承 壽 命 為 ： hL=? (6式中： C —— 基本額定動載荷 C = 第 20 頁 n —— 軸 承轉(zhuǎn)數(shù) P —— 當(dāng)量動負荷 選取額定壽命為 6000h。 將已知數(shù)據(jù)代入公式 (： 3/106 )4560 10 ??=15249h>6000h 滿足使用要求。 因此設(shè)計中選用 軸 承的使用壽命為 15249 小時。 帶的設(shè)計功率 = 15 = (6式中 : — 工況系數(shù)，查 [11,22 9 得 P —— 傳遞的額定功率， P =15據(jù)輪轉(zhuǎn)數(shù) 1n =1460 文獻 [16],[22 1，選 B 型皮帶。 i =451460= (61． 選擇小帶輪的基準(zhǔn)直徑1 文獻 [16],[22 14 和 [22 1選取124. 選擇大輪的基準(zhǔn)直徑2 2d=i ?1224=388 查 [11,22 14 取200帶速 帶速常在 V =5～ 25m/s 之間選取 V =100060 11? 100060 ??=s (6心 距和帶的基準(zhǔn)長度 心 距 按 ?0 ?2(1 選取 ,因此有 ?0 ?1280,選 ?0=600 第 21 頁 所需基準(zhǔn)長度0d