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平行反方向输送机移载装置设计毕业论文

 2020-02-17 07:02  

摘 要

本次对于平行反方向输送机移载装置的设计是为了完成工件生产线上工件的平行反方向运输。对于这一任务要求,在进行该装置的设计中,将主要任务分成了两个部分来完成设计。一是完成工件在输送机上的水平传输,二是完成工件在两平行方向之间的转移。

毕业设计的主要任务即是完成这两点要求。对于第一点,在设计中采用带式运输机来完成,使用两平行且输送方向相反的带式运输机可以解决工件的平行反方向运输。但随之而来的就是第二个问题,解决工件在两带式运输机之间的转移问题。针对这一点,可以看成是工件在两带式运输机输送带之间的直线运动,设计上是使用了无杆气缸来推动工件进行这一运动。

最后的确定的设计方案则是将该装置设计为两带式输送机与一无杆气缸组合而来的机械,它完成了工件在两输送机上的平行输送以及在两输送机间的移载。

关键词:平行;输送机;移载;设计

Abstract

The design of the transfer device for the parallel reverse direction conveyor is to complete the parallel and reverse transport of the workpiece on the workpiece production line. For this task requirement, in the design of the device, the main task is divided into two parts to complete the design. One is to complete the horizontal transfer of the workpiece on the conveyor, and the other is to complete the transfer of the workpiece between the two parallel directions.

The main task of graduation design is to fulfill these two requirements. For the first point requirement, two parallel and opposite conveying belt conveyors are used in the design to solve the parallel and reverse transport of the workpiece. But what followed was the second problem, which solved the problem of the transfer of workpieces between the two belt conveyors. In this regard, it can be seen as the linear motion of the workpiece between the conveyor belts of the two belt conveyors. The design is to use a rodless cylinder to push the workpiece to perform this movement.

The final defined design for the parallel reverse direction conveyor is a combination of two belt conveyors and a rodless cylinder that completes the parallel transport of the workpiece on the two conveyors and the transfer between the two conveyors.

Key words: parallel; conveyor; transfer; design

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 研究带式输送机研究的目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 课题研究内容、预期目标 2

第2章 设计方案论证 4

2.1 输送机移载装置方案一设计 4

2.2 输送机移载装置方案二 5

2.3 方案论证与比较 5

第3章 主要零部件选型设计 6

3.1 输送机的设计 6

3.1.1 输送带选型设计 6

3.1.2 驱动装置设计选型 7

3.1.3 托辊的选用计算 9

3.2 无杆气缸选型 9

3.2.1 缸径计算 9

3.1.2 气缸的安装形式 10

3.1.3 气缸用光电传感器 11

3.1.4 气缸行程调整单元 11

3.1.5 气缸用流速调节阀 11

3.1.6 气缸维护保养 12

第4章 主要部件的结构设计 13

4.1 气缸安装用脚架结构设计 13

4.2 安装用底座结构设计 13

4.2.1 支柱设计 13

4.2.2 支架设计 16

4.2.3 移载用夹持装置结构设计 17

4.2.4 输送机用皮带支撑型材、盖板结构设计 17

4.3 研究结果分析 19

第5章 结论 20

致谢 21

参考文献 22

第1章 绪论

针对要求输送工件的生产线,平行反方向输送机移载装置的设计要求是进行工件的平行输送。在设计的输送装置中,主要由两个输送方向完全相反的带式输送机来完成工件的平行正、反两方向输送工作,实现工件在两输送带间的移动则由无杆气缸组成。

1.1 课题研究的背景

在用于物料传输的自动输送系统普及的今天,多种多样的各类输送设备都被用于各行业输送线上的物料输送操作。那么,如何设计、选择输送设备,如何安装、布置输送线路就将会影响到整个工作的效益与经济性。

带式输送机采用输送带传输工件,工件的移动主要有输送带的摩擦力提供,在整条输送带上都能运输物料,故其无论运输量还是运输效率都很高。带式输送机也有如安装过程并不困难,结构也不是那么的复杂难懂等好处[1]。在输送物料的过程中也能保持输送速度在恒定的设定数值上,维持长时间的工作负载也使输送效率维持不变,这样就能有较高效益的输送成果[2]。鉴于以上所列种种关于带式输送机的优点,我们可以明眼观察到使用带式输送机进行物料的运输是比较经济实惠的,因此常常能够在各国民经济如煤矿、机械等部门看到输送机运转不休的身影[3]。特别是在一些挖掘、运输煤料的大规模煤矿企业中,带式运输机已成为煤矿输送不可或缺的机械设备[4]。对于生产线上的工件在两平行方向间的移载则由无杆气缸完成,无杆气缸的使用可以节约一半左右的安装空间,且具有工程造价低、在生产线上安装简单、方便日常维护等优点。因此无杆气缸的选择可以很好的满足物料在两个带式输送机间的往复移载工作。

1.2 研究带式输送机研究的目的及意义 

进行物料输送时,加快输送机工作时的输送速度,能提高物料的输送效率,这能很好的降低物料在输送机上进行输送的工作时间,获得高效益[5]。此外,对于输送机运输的物料,增加输送机输送速度可以减小输送带带宽,减少输送带的单位负载载荷,降低输送机上传送带受力,这样能降低输送带在工作中的疲劳与日常磨损损耗,节约工程造价成本[6]。此外,提高输送机输送速度还可以减小所使用传动滚筒直径,延长输送机上所用托辊的使用年限。因此提高输送带输送速度可以明显提高输送系统的平日工作的效益[7]

研究改善输送机系统各部件如驱动装置等的性能要求,包括传送带的强度、耐磨损、疲劳强度等性能。通常来说,独立的单个零件的问题都会影响整个机器,造成机械整体运行时的故障[8]

尽量减少维护工作。数据表明,维护工作良好的输送机系统可靠运转率可达90%以上。而在技术突破后,一些带式输送机呈现出输送距离长、运输带分布广、输送物料范围广等不同特征,因这个原因,就使得不易对大范围内布置的输送机进行日常的维护与检修[9-10]。这很可能降低输送机系统可靠运转率。

节能与经济性,现在能源价格不断飞涨,在散装物料的运输之中每吨运输成本也随之上涨。虽然带式输送机仍是输送机械中损耗能源最少的装置,但在一些长距离运输系统中,有些下运输机系统处于发电状态运行,这样的话带式输送机在这种情况下用量越大,能源消耗也就越是平白亏损,因而进一步的优化输送系统设计也是势在必行,这方面就要合理的进行功率计算,不能太浪费能源[11]

1.3 国内外研究现状

带式输送机技术的研究发展在国外演变得日新月异,国外的技术发展主要有两个不一样的方向[12]。其一的方向,带式输送机的各种功能在不断地研究进展下日益多样,且应用范围至今在慢慢扩大,这一方向的代表输送机实例有大倾角、管状、转弯等各类型带式输送机不等;另一方向是于带式输送机本身的技术来说国外发展正日益精进,长距离输送物料的带式运输机、提高输送量的输送机、提升输送速度的运输机等各种机型更是技术攻坚的主流。这一方向的核心在于带式输送机的动态分析等等的不断发展与应用,这一技术的成果则在于带式输送机的运行性能以及可靠性得到了极大改善。如德国莱茵褐煤公司的Hambach褐煤露天矿,具有当今之世最大的轮斗挖掘机、排土矿和带式输送机系统。其地面带式输送机总长超过110km,带宽为2800mm,带速为7.5m/s [13]

我国在带式输送机这方面的研究发展则有不同之处。在我国,更多的带式运输机的研究是与煤矿运输的需求相结合的。在前十几年煤矿业得到国家大力支持的情况下,带式输送机的研究成果也如雨后春笋般层出不穷,几十年里各类输送机应运而生[14]。在各类的煤矿企业中,根据煤矿输送的工作环境、输送物料的不同而生产制造出各种品种、类型繁多的输送机。如很多的技术发展都是结合了煤矿运输的矿井井下用带式输送机的工作要求而产生的。又如运输物料中输送带首、尾部高度过大造成输送带倾斜过大角度的带式运输机和进行物料大间距运输的带式输送机等成套机械设备,这些装置专用于煤矿运输时从矿井下运输煤料等情况[15]。这些输送机的研究对输送机技术及其主要部件的成果要求不可谓不高,这也是我国带式运输机研究发展的巨大突破[16]

1.4 课题研究内容、预期目标

本次毕业设计需要完成一种平行反方向输送机移载装置的设计。主要内容在于完成物料在正、反两个平行方向的运输以及平行传送带间的物料移载工作。对于工件在两平行方向的运输可以采取两输送方向相反的输送机,对于工件在两平行方向的移载运动可以借助无杆气缸、带式输送机、机械臂等完成。针对这些初步的构想,可以论证怎样的机械组合可以较好的完成预期的工件工作目标。预期目标为完成主要零部件的结构设计以及基于CATIA的装置整体建模,绘制出该装置完整、清楚的结构装配图等。

第2章 设计方案论证

设计的主要内容为针对输送工件生产线,实现工件反方向平行输送,工件尺寸规格为100×60×20mm。针对输送的工件,以100(长)×60(宽)mm为底面,20mm为物料高度进行传输。由此,初步选择输送带带宽为120mm。设工件为钢铁件,其密度为7.86g/cm2 ,则工件质量为

(2.1)

对于平行反方向输送机移载装置,主要的设计内容在于物料在正、反两个平行方向的运输以及平行传送带间的物料移载。对于物料的在平行方向的运输采取使用两带式运输机来完成。对于物料的移载可以使用如无杆气缸、带式运输机等机械来完成。这里初步采取两种设计方案,即使用两带式输送机完成平行运输及使用无杆气缸完成工件移载运动,或使用两带式运输机完成平行运输及使用一带式运输机作移载工件的装置。

2.1 输送机移载装置方案一设计

图2.1 输送机移载装置方案一设计简图

该方案主要由两带式运输机与一无杆气缸组成,前者负责工件的平行反方向运输,后者完成工件在两运输机间的移载。当工件被右侧输送机传输到无杆气缸的滑块处,无杆气缸会产生动作将工件转移到左侧的输送带上。在工件被转移到左侧后,左侧输送带会提供工件一个摩擦力带动工件进行图示速度方向的移动。

在这一方案中,两平行的带式运输机设计选型上操作容易、安装方便,也便于日常维护 ,同时也能很好进行工件的平行输送。无杆气缸则是负责移载工作,将其从右侧输送带移至左侧输送带。采用无杆气缸也节约了装置的安装空间,也容易实现工件的移载。综合来看该设计方案选用部件简单、设计计算容易,也能满足提出的运输要求,可行性很高。

2.2 输送机移载装置方案二

该方案由主要由三个带式运输机组成,竖直的两运输机完成工件的平行反方向运输,水平的运输机则完成工件在两竖直运输机间的移载。当右侧输送带传输工件到带横向布置

图2.2 输送机移载装置方案二设计简图

的输送带时,横向输送带有挡块将工件竖直方向的速度降低为零,同时横向输送带会带动工件横向移动,当工件到达左侧输送带时,同样也是这个过程,则完成工件的平行反方向运输。重复安装三个带式运输机的工作操作会很简单,同时也便于日常的输送带维护工作。

2.3 方案论证与比较

比较这两种方案,两者相同的地方在于都使用了两个输送方向相反的输送带完成工件的平行反方向输送。不同之处在于两种方案处理工件的横向移载方法不同。第一种方案使用了无杆气缸作执行机构,这节约了很大一部分的安装空间,而根据运输工件100×60×20mm的尺寸规格,可见在生产线上工件并不大,工件质量不足一千克,故输送设备选择较小的为好,而无杆气缸负载能力也能很好的满足负载工件移载的要求。而第二种方案连续使用了三个带式输送机,这造成安装空间过大,这对于运输如100×60×20mm规格的工件来说不太合适。故选择第一种方案完成平行反方向输送机移载装置的设计。

第3章 主要零部件选型设计

3.1 输送机的设计

3.1.1 输送带选型设计

通过论证两种方案优劣,这里选择的是第一种方案进行平行反方向输送机移载装置的设计,设计中第一步是带式运输机的选型。选型设计中对带速的选择会影响接下来进行输送工作时物料输送的多少,一般采用较大的带速较合适。

通常的选择输送带带速的原则有这些要点。

(1)输送带速度要根据带式输送机工作条件如温度、湿度等来决定。另外,安装地点如车间与露天安装时也选择不同。其还跟输送物料的性质有关,如其粒度、成分、重量等息息相关。

(2)如果选用的输送机布置不是水平而是存在一定倾斜的角度且该角度不是很小,或是输送机输送物料距离不大,则宜选择更小一点的传输速度为好;而对于设计为输送物料的传输距离偏长或是输送物料质量过大的带式输送机则传输速度选择应是更高。

(3)在输送物料的硬度比起普通输送物料的硬度大的情况下,这些物料在输送过程中会对输送带造成一定程度上的磨损,这种情况下最好选择降低带速以降低输送带在与物料相对运动中造成的大量磨损。

根据工件在输送带上的输送条件,假设最多有两个工件同时在输送带上,输送带运输物料重量为2×943.2=1.8864kg,运输物料为规则的钢件。国标中查询得名义带速为0.2m/s,0.25m/s,0.315m/s,0.4m/s,0.5m/s,0.63m/s,0.8m/s,1.0m/s,1.25m/s,1.6m/s,2.0m/s,2.5m/s,3.15m/s,3.55m/s,4.0m/s,4.5m/s,5.0m/s,5.6m/s,6.3m/s,7.1m/s。

按照标准带速系列选择带速,此处初选带速v为1.0m/s。

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