Фасовочно-упаковочный автомат, аналогичный модели АРМ-18,5

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Курсовая работа

Фасовочно-упаковочный автомат, аналогичный модели АРМ-18,5

Содержание

Введение

1. Назначение проектируемого оборудования

2. Техническая характеристика

3. Описание конструкции и принципа действия

4. Расчеты основных параметров и конструктивных элементов

5. Технические условия на изготовление и эксплуатацию

6. Мероприятия по технике безопасности

Выводы и заключения

Литература

транспортер рулон цилиндр упаковочный автомат

Введение

Согласно ГОСТу 17527-2003 «Упаковка. Термины и определения» под упаковкой понимается средство или комплекс средств, обеспечивающих защиту продукции от повреждений и потерь, окружающей среды, загрязнений, а также обеспечивающих процесс обращения. Тара - это основной элемент упаковки, представляющий собой изделие для размещения продукции. Перемещение продукта от производителя к потребителю является неминуемой предпосылкой реализации его потребительной стоимости. При этом важно обеспечить полную сохранность количества, качества и товарного вида продукции на всем пути ее следования. С целью защиты продукции от механических, климатических, биологических и других воздействий и обеспечения ее качественной сохранности при транспортировании и хранении применяют различные виды тары и упаковки. Наряду с основной своей функцией - обеспечивать сохранность упакованного товара - тара выполняет и другие. Она способствует ускорению передачи товарно-материальных ценностей от производителей потребителям: облегчает перемещение продукции при погрузочно-разгрузочных работах и внутри складских операциях: обеспечивает безопасные условия труда при переработке упакованных грузов; улучшает учет и организацию сбыта продукции; повышает эффективность использования транспортных средств и складских помещений. Имея оригинальную маркировку, тара выполняет рекламную функцию, доводит до потребителя первые сведения о продукции и правила обращения с ней. Рекламная маркировка на потребительской таре (упаковке) воздействует на покупательский спрос.

Стремление поднять производительность, улучшить и стабилизировать качество изделий требует серьезной перестройки производственных и технологических процессов. Решение этой задачи привело к созданию новых средств автоматизации -- промышленных роботов.

Настоящие техническое описание и инструкции по эксплуатации распространяются на автомат фасовочно-упаковочный, аналогичный модели АРМ - 18,5 и предназначаются для изучения и правильной эксплуатации автомата, а также поддержания его работоспособности.

Задачей курсового проекта является проектирование автомата фасовочно-упаковочного, аналогичного модели АР-18,5.

1. Назначение проектируемого оборудования

Автомат АРМ предназначен для фасовки и упаковки сливочного масла брикетами по 250 и 500 г. при плюсовых температурах. Продукт на автомате фасуются в фольгу алюминиевую кашированную с предварительно отпечатанной этикеткой. Автомат устанавливается на молочных заводах и комбинатах. Он может работать независимо от другого оборудования, а также на поточных линиях.

2. Техническая характеристика

1. Тип автомата карусельный периодического действия.

2. Производительность 20-40 брикетов в минуту.

3. Коэффициент технического использования - 0,86.

4. Температура фасуемого продукта 13-15⁰ С.

5. Регулирование производительности бесступенчатое.

6. Масса брикета 500±7,5; 250±3,5 г.

7. Размеры брикета 120Ч75Ч60; 120Ч75Ч30 мм.

8. Дозатор объемный.

9. Упаковочный материал - фольга алюминиевая кашированная пергамент и ленковер.

10. Ширина рулона 280±2; 220±2.

11. Внутренний диаметр втулки рулона 70 мм.

12. Электродвигатель:

Мощность 1,5 кВт

Скорость вращения 1410 об./мин.

Напряжение 220/380±10%В.

Частота 50±5% Гц.

13. Электродвигатель шнекового редуктора:

Мощность 0,55 кВт

14. Рабочее давление в пневмосистеме 0,45 - 0,6(4,5-6,0) МПа

15. Расход сжатого воздуха 0,013 м³/мин.

16. Габариты автомата:

Длина - 2920 мм

Ширина - 2490 мм

Высота - 1750 мм

17. Масса автомата 1460 кг

3. Описание конструкции и принципа действия

Автомат состоит из следующих основных узлов, соответственно операциям технологического цикла: станины с главным приводом, механизма образования брикетов, формующего стола, дозатора, механизма заделки, транспортера.

Конструкция автомата выполнена так, что все операции фасовки и упаковки продукта происходит последовательно по кругу. Основным связывающим звеном между основными узлами является стол с находящимся на нем восемью гнездами, расположенными равномерно по окружности под углом 45^о. Технологический цикл работы автомата состоит из следующих операций:

- загрузки бункера продуктом;

- подачи упаковочного материала и нанесения даты дататором;

- отрезки развертки для коробки из ленты упаковочного материала;

- переноса развертки на формующую матрицу;

- проверки наличия развертки на формующей матрице;

- образования коробки и укладки ее в гнездо формующего стола;

- обработки ультрафиолетовым излучением;

- дозировки определенной порции продукта в коробку ( порционирование продукта осуществляется поршневым механизмом; продукт из бункера в дозатор подается при помощи шнеков);

- загибки краев брикета;

- подпрессовки, обеспечивающей плотность и окончательную заделку брикета;

-съемки готовых брикетов с формующего стола на переворачиватель, который переворачивает брикеты на 180^о и подает их на транспортерную ленту.

Примечание: Все операции: образование коробки, дозировка продукта, загибка краев, подпрессовка и съемка готовых брикетов происходят одновременно во всех гнездах формующего стола при его периодическом последовательном перемещении.

Принцип действия: перед началом работы механизм образования коробки заправляется упаковочным материалом. Лента упаковочного материала с рулона, надетого на вал, разматывается механизмом предварительной размотки и проталкивается секторами между ножами, которые отрезают развертку для коробки.

Отрезанная развертка переносится на формующую матрицу сектором и валиком и подается с помощью рычагов под пуансон. Пуансон, передвигаясь внутри формующей матрицы, образует коробку и подает ее в гнездо формующего стола. Стол, перемещаясь, переносит коробку в зону ультрафиолетового излучения, где поверхности коробки обрабатываются ультрафиолетовым излучением бактерицидной лампой. Стол, перемещаясь, переносит коробку к узлу дозировки. Дозатор наполняет коробку определенной порцией продукта. При дальнейшем повороте формующего стола брикет с продуктом перемещается к узлу заделки. После загибки краев гнездо с брикетом перемещается к прессу, который окончательно плотно заделывает брикет. Затем брикет перемещается к механизму съемки и подается на переворачиватель, сбрасывающий его на транспортерную ленту.

Станина с главным приводом является основанием для установки всех механизмов автомата. Она представляет собой массивный корпус, установленный на четырех опорах. На ней размещен главный привод автомата: электродвигатель главного привода, ременная передача, два кулачковых вала с кулачками и зубчатыми колесами, от которых через рычаги, зубчатую и цепную передачи приводятся в движение механизмы остальных групп автомата. Кроме того, на станине размещены механизмы привода гильзы крана дозатора и съемки брикетов с формующего стола на транспортер.

От электродвигателя через ременную передачу вращение передается шестерни вала привода, через зубчатые колеса передается кулачковым валам. От кулачков кулачкового вала приводится в движение: формующий стол, механизм заделки, механизм подпрессовки и съемник брикетов: от кулачкового вала - гильза, поршень и кран дозатора, пуансон образования коробки и механизм подачи развертки.

Механизм образования коробок служит для образования коробки из ленты упаковочного материала и крепится на основном корпусе станины. Между правой и левой стойками размещены пуансон, матрица образования коробки, сектор (механизм переноса развертки), ножи, отрезающие развертку для коробки, секторы упаковочного материала, дататор, тормоз одностороннего действия, механизм предварительного разматывания упаковочного материала, рулонодержатель (вал), механизмы приводов пуансона поршня, отсекателя и фотодатчика контроля развертки.

Механизм образования коробки приводится в движение от главного привода через шестерню. Нижний и верхний валики подачи пергамента и валик переноса развертки вращаются постоянно. Транспортерная лента приводится в движение от промежуточной шестерни.

Пуансон получает возвратно- поступательное движение от кулачка через систему рычагов. Рычаги механизма подачи развертки получают движение от двух кулачков. Наличие развертки под пуансоном контролирует фотодатчик. При отсутствии развертки двигатель автомата останавливается с помощью индуктивного датчика и кулачков. Для повторного включения автомата обязательно отключить дозатор.

Формующий стол предназначен для выполнения технологических операций, связанных с фасовкой и упаковкой продукта и съемом готовых брикетов. Стол имеет восемь гнезд, над которыми монтируются соответствующие механизмы. В гнезда вставлены выталкиватели с подъемниками, которые скользят по регулируемым кулачкам. Поворот формующего стола осуществляется диском с роликами от кулачка.

Дозатор автомата служит для наполнения коробок определенной дозой продукта. Внутри корпуса дозатора автомата АРМ монтируются компенсационный поршень и гильза дозатора с поршнем, при помощи которых производится дозировка. К корпусу дозатора крепится бункер со шнеками. На стойке бункера монтируется двухступенчатый редуктор шнеков. Редуктор получает движение через звездочку и вал.

Бункер заполняется продуктом, который шнеками подается в гильзу. Заполненная продуктом гильза поворачивается отверстием в сторону крана. В это время кран с ползуном опускается вниз и открывается. Поршень выжимает определенное количество продукта в кран и, следовательно, в коробку, находящуюся в гнезде формующего стола, а отсекатель отсекает продукт от крана.

Механизм заделки служит для завертки наполненных брикетов. Лапки концевой заделки подгибают концевые стенки брикета, а лапка боковой заделки - одну боковую стенку. При повороте стола подгибается вторая боковая стенка. Заполненные брикеты подаются под механизм подпрессовки, где окончательно формуется брикет.

Транспортер служит для съема и отвода брикетов от формующего стола. Он подсоединяется к автомату шестерней. С формующего стола брикеты подаются на переворачиватель, который переворачивает брикет заделанной стороной вниз, чтобы при транспортировании они не разворачивались.

Дататор состоит из корпуса, в отверстие которого установлена ось с восемью цифровыми дисками. Ось зафиксирована винтом.

Установленные на оси рычажки входят в прорезы корпуса. Концы рычажков входят в углубления ступиц цифровых дисков, фиксируя их в определенном положении. Рычажки от самопроизвольного выскакивания из углублений предохраняют пружины. Прокручиванием дисков на оси устанавливаются нужный набор цифр.

Механизм центрирования. Механизм состоит из механического и пневматического привода. Принцип действия: как только фотодатчик фиксирует метку, электрический сигнал подается в пневмораспределитель и он через штуцер сжатый воздух подает в нижние полости пневмоцилиндров. Штоки цилиндров поднимаются вверх, тем самым поднимаются сектора и подача упаковочного материала прекращается.

Датчик индуктивный срабатывает от выпуска кулачков и электрическая цепь готова для передачи сигнала из фотодатчика. Длительность фазы регулируется двумя кулачками. Как только датчик индуктивный сходит с выступа кулачка, электрическая цепь прерывается и сектора опускаются.

Длину протягивания упаковочного материала установить на 3..5 мм больше шага нанесенного рисунка.

4. Расчёт основных параметров и конструктивных элементов

Расчет ленточного транспортера

1. Требуемую ширину конвейерной ленты выбираем в соответствии с размерами брикета 120х75х60. Принимаем В=200 мм.

2. Определяем погонную массу q_к движущихся частей конвейера (средняя масса движущихся частей конвейера на 1 м его длины) по формуле:

, кг/м

где - погонная масса рабочей ветви конвейера, кг/м;

q_л - погонная масса конвейерной ленты, кг/м;

- погонная масса вращающихся частей роликоопор рабочей ветви конвейера кг/м;

q_p^p= ,кг/м

q_k^p=1+15,6=16,6 , кг/м

где m_р - масса вращающихся частей одной роликоопоры рабочей ветви конвейера (ориентировочно равна 0,6 массы всей роликоопоры), кг;

l_р - шаг роликоопор рабочей ветви конвейера, м;

- погонная масса холостой ветви конвейера, кг/м;

- погонная масса вращающихся частей роликоопор холостой ветви конвейера кг/м;

q_p^х=, кг/м

q_k^х=1+26=27,кг/м

где m_х - масса вращающихся частей одной роликоопоры холостой ветви конвейера, кг;

l_х - шаг роликоопор холостой ветви конвейера, м.

q_k=16,6+27=43,6 ,кг/м

3. Определяем необходимую тяговую силу F₀ конвейера по формуле:

, Н

где w - коэффициент сопротивления (при роликоопорах с подшипниками качения w = 0,018 - 0,035; при опорах скольжения w = 0,04 - 0,06);

Принимаем w=0,018;

L_г - длина проекции конвейера на горизонтальную плоскость, м;

L=2,92 м

q - погонная масса груза, кг/м; q=10кг/0м;

q_к - погонная масса движущихся частей конвейера, кг/м;

q_k=43,6кг/м

Н - высота подъема (знак плюс) или опускания (знак минус) груза, м;

H=0,6 м;

g - ускорение свободного падения, м/с²; g=9,81 м/с²

k_к - коэффициент, учитывающий геометрические и конструктивные особенности конвейера (длину, конфигурацию, расположение привода и натяжной станции); k_к = 1,2 - 2, 2;

Принимаем k_k=1,2

F_п.р не учитываем.

F₀=

4. Определяется максимальное статическое натяжение конвейерной ленты F_max по формуле:

, Н

где k_s - коэффициент, вычисляемый по формуле ;

е - основание натурального логарифма (е = 2,7183);

f - коэффициент сцепления барабана с конвейерной лентой (для стальных барабанов f = 0,1 - 0,3; для барабанов футерованных резиной f = 0,15 - 0,4);

Принимаем f= 0,3.

б - угол обхвата барабана лентой, рад.Принимаем б=30^о.

K_s=

F_max=1x103,56=103,56 ,H

5. Определяем необходимое минимальное число тяговых прокладок Z_min в применяемой резинотканевой конвейерной ленте по формуле:

F_max= 103,56 H

k_р - максимально допустимая рабочая нагрузка тканевой тяговой прокладки, Н/мм (например, для резинотканевых лент: прочностью 100 Н/мм k_р = 10 - 12 Н/мм; прочностью 200 Н/мм k_р = 25 - 20 Н/мм);

Принимаем k_p=10.

В - ширина выбранной конвейерной ленты, мм; B=200мм.

Z - число тяговых прокладок в принятой конвейерной ленте.

Z=0,05

Принимаем Z= 1.

6. Определяем наименьший диаметр приводного барабана для принятой резинотканевой конвейерной ленты по формуле:

, мм

где k - коэффициент, зависящий от типа ткани тяговых прокладок ленты (например, для ткани БКНЛ-65 k = 125; для ткани ТА-100 k = 140; для ткани ТК-200 k = 160; для ткани ТА-300 k = 200);

Принимаем k=160.

Z - число тяговых прокладок в принятой конвейерной ленте. Z=1.

D_п.б.^min=160х1=160 мм

По вычисленному значению принимаем = 160.

Диаметры концевых и натяжных барабанов принимаются равными 0,8 D_п.б.

0,8х160=128 мм

7. Определяем мощность N₀ на приводном валу конвейера по формуле:

, кВт

где F₀ - тяговая сила конвейера, Н;

F_o=103,56 H;

v - скорость движения конвейерной ленты, м/с;

v=2 м/мин;

з_б - КПД приводного барабана ленточного конвейера, вычисляемый по формуле:

w_б - коэффициент сопротивления барабана; w_б = 0,03 - 0,05;

Принимаем w_б= 0,04;

k_s = 1 (высчитан в 4 пункте).

з_в=

N_o = ,кВт

8. Определяем мощность N привода конвейера (с учетом коэффициента запаса) по формуле:

 , кВт

где k_п - коэффициент запаса: k = 1,1 - 1,35; Принимаем k=1,2.

N₀ = 0,215, кВт;

з - КПД передач от двигателя к приводному валу конвейера.

з =0,962

N = , кВт

9. Определяем частоту вращения вала приводного барабана конвейера n_п.б по формуле:

, об./мин

где v = 2, м/мин;

D_п.б = 160, м.

п_n.б.=, об/мин

10. Определяем необходимое передаточное число i между валами электродвигателя и приводного барабана по формуле:

где n - скорость вращения вала электродвигателя, п = 1410 об./мин.

i=

11. Составляем кинематическую схему привода конвейера, выбираем соответствующий редуктор и другие передаточные механизмы с разделением передаточного число i по ступеням передачи вращения. Затем уточняем скорость движения конвейерной ленты v_ф, исходя из фактического передаточного числа привода по формуле:

, м/с

где D_п.б = 160, м;

n = 1410, об./мин;

i_ф -5924,36.

V_ф== 1,99 , м/с

Принимаем фактическую скорость движения конвейерной ленты v_ф =2 м/с.

Расчет устройства размотки рулона

Рассчитываем крутящий момент М_К, обеспечивающий вращение разматываемого рулона:

, Н•м

где М_Т - момент сил трения в опорных подшипниках, воспринимающих вес рулона и вращающихся с ним частей, Н •м;

М_И - момент, обусловленный инерцией разгоняемого рулона и вращающихся с ним частей (вала, конусных втулок и др.), Н •м;

М_ТМ - момент, создаваемый тормозным устройством, Н •м.

При симметричном расположении рулона на приводном валу рулоноразматывателя и одинаковых опорных подшипниках вала, момент сил трения определяется по формуле:

, Н •м

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

М - масса разматываемого рулона и вращающихся с ним частей (вала, конусных втулок и др.), М = 30кг;

d - диаметр опорного подшипника по поверхности трения, d= 0,12 м;

f - коэффициент трения в опорном подшипнике, f=0,02.

M_T =0,5x9,81x30x0,12x0,02=0,353 Hм

Момент, обусловленный инерцией разгоняемого рулона и вращающихся с ним частей (вала, конусных втулок и др.), определяется по формуле:

, Н •м

где - суммарный момент инерции рулона и вращающихся с ним частей (вала, конусных втулок и др.)

- момент инерции разматываемого рулона, кг•м²;

m_Р - масса рулона, m_p=15 кг;

R_Р и r_Р - радиусы рулона и его осевого отверстия соответственно, 0,2 и 0,07 м соответственно;

J_p= _, кг/м²

- суммарный момент инерции вала и вращающихся с ним частей рулоноразматывателя, кг•м²;

m_В - масса вала и вращающихся с ним частей (конусных втулок, колец подшипников, шкива передачи вращения и др.), m_в=10 кг;

R_В - радиус вала, R_в=0,05 м;

J_в= , кг/м²

J_У= 0,3367+ 0,0125= 0,3492, кг/м²

- угловая скорость, с^-1;

щ =, с^-1;

- угловой путь, пройденный радиусом за время t, рад;

б_р= рад;

- угловое ускорение, с^-2;

е=, с^-2;

t - время углового ускорения, с;

v - наибольшая скорость разматывания ленты, м/с;

D_Р - наружный диаметр рулона, м;

б_Р - угол ускорения (разгона) рулона, град.

М_и=0,3492 Нм

Момент, создаваемый тормозным устройством, для остановки разматываемого рулона, может быть определен по формуле:

, Н •м

М_тм=57,36-0,353=57,07 Нм

По вычисленному значению М_ТМ выбирается или проектируется соответствующий тормозной механизм рулоноразматывателя.

М_к= 0,353+57,36+57,07=114,78 Нм

Мощность привода рулоноразматывателя определяется по формуле:

, Вт

где k - коэффициент запаса по мощности привода; k = 1,1 - 1,3;

Принимаем k=1,1;

щ - угловая скорость разматываемого рулона, с^-1; щ=20, с^-1;

з - общий КПД привода. з=0,94

N_д=1,1 , Вт

Максимальная сила сопротивления продвижению ленты Р_max определяется по формуле:

, Н

где - сила сопротивления, обусловленная трением продвигаемого участка ленты по опорной поверхности, Н;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

m₁ - масса продвигаемого участка ленты, кг;

f₁ - коэффициент трения между продвигаемой лентой и опорной поверхностью;

Р₁= 9,81х2,25х0,04=0,88 Н;

- сила сопротивления, обусловленная ускорением (инерцией) продвигаемого участка ленты при подаче, Н;

а - ускорение продвигаемого участка ленты в цикле подачи, м/с²;

Р₂= 2,25х2= 4,5 Н;

 - сила сопротивления, обусловленная ускорением (инерцией) неприводного прижимного валка подачи, Н;

- момент инерции неприводного прижимного валка подачи, кг•м²;

J_в= 0,0125 кг•м² - высчитали при расчете крутящего момента;

R_в= 0,05 м; е_в= 28,736 с^-2;

Р₃= Н;

- сила сопротивления, обусловленная компенсационной петлей, при ее наличии между механизмом вращения рулонов и подачи ленты, Н;

m₂ - масса ленты, образующей компенсационную петлю и находящегося в петле ролика, кг; m₂= 0,8 кг;

ц - угол между вертикалью и линией, соединяющей нижнюю точку компенсационной петли с осью верхнего направляющего ролика,ц град.;

Р₄= Н;

- сила, обусловленная сопротивлением разматываемого рулона, если он установлен в неприводном рулоноразматывателе, Н;

М_К - крутящий момент, обеспечивающий вращение разматываемого рулона, Н•м;

R_p - радиус разматываемого рулона, м.

Р₅= Н;

Р_max= 0,88+4,5+7,184+4,178+573,9=590,64 Н;

Рассчитаем тяговое усилие Т_п, которое должен развивать механизм подачи для продвижения ленты без проскальзывания:

 , Н

где N_З - сила зажатия ленты захватным органом (валками) подачи, N_з=12000 Н;

f - коэффициент трения скольжения между захватным органом (валками) и продвигаемой лентой, f=0,03;

z - число приводных подающих органов (валков) в подаче, z=2;

k - коэффициент запаса тянущего усилия подачи (k = 1,2 - 1,3);

Принимаем k=1,2;

Р_max - максимальная сила сопротивления продвижению ленты, Р_max= 590,64Н. Т_п= 12000х0,03х2=720 ? 1,2х590,64=708, 76, Н;

Максимальное удельное усилие прижима р_уд.max, обеспечивающее подачу ленты парой валков, кинематически соединенных зубчатой передачей, определяется по формуле:

, Н/м

где В - ширина продвигаемой ленты, В=0,2 м.

, Н/м

Для недопущения пластической деформации материала ленты подающими валками максимальное удельное усилие прижима р_уд.max должно быть меньше допустимого удельного усилия прижима [р_уд.], которое определяется из формулы Герца - Беляева:

, Н/м

где - предел текучести материала ленты, = 320х10⁹ Н/м²;

Е - модуль упругости (модуль Юнга) материала ленты, Е= 1,2х10³ Н/м²;

R_В - радиус приводного валка подачи, R_В = 0,05м.

, Н/м

Проектировочный расчет пневмоцилиндра.

Диаметр поршня пневмоцилиндра определяем по формуле:

D=1, 26 • ;

где m- масса поршня и присоединенных к нему подвижных частей пневмоцилиндра, кг

s- высота подъема стола, м

t_д - время движения поршня, с;

G = m • g - нагрузка, обусловленная массой поршня и присоединительных к нему подвижных частей, Н;

P_т - технологическая нагрузка, Н;

Р_м -давление в пневмосети, МПа;

Р_а - атмосферное давление, МПа;

m = 4,5 кг;

S = 0,79 м;

t_д = 1 с;

G = 4,5*9,8 = 44,1 Н;

Рм=0,4 Мпа;

Ра=0,1 МПа.

Пневмоцилиндр участвует в процессе поднятия подъемного стола с наполненным маслом коробом. Следовательно:

P_т = Рст + Рк,

где

Рст - технологическая нагрузка стола;

Рк - технологическая нагрузка короба с маслом;

Р_ст = 180 МПа;

Р_к = 200 МПа;

Рт = 180+200=380 Мпа;

, мм

Принимаем большее ближайшее значение диаметра поршня из следующего параметрического ряда установленного ГОСТ 26059-83, в том числе: 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 100; 125; 150; 200; 250 и 300 мм.

Принимаем D=50 мм. Определяем коэффициенты расхода подводящей (м_пл) и отводящей(м_ол) пневматических линий привода по формуле:

м = ,

где е - среднее значение относительного давления, изменяющегося в пределах

е = 0,5…1,0. Принимаем е = 0,75;

о - коэффициент потерь, вычисляемый по формуле:

;

где

л - коэффициент трения воздуха о стенки трубопровода: л = 0,02 ;

l_р - расчетная длина воздухопровода, м;

D_T - диаметр воздухопровода (D_T = 0,016 м).

Расчетная длина подводящей линии:

l_пл = l_т1 + l_т2 + l₁ + l₂ + l₃ + l₅+l₇+l₉;

где

l_т1 - длина трубопровода от цилиндра до пневмораспределителя; (l_т1 = 1 м - из фактической компоновки привода);

l_т2 - длина трубопровода от распределителя до пневмовентиля питающей магистрали (l_т2 = 3,5 м) ;

l₁, l₂, l₃, l₄, l₅, l₆, l₇ и l₉ - эквивалентные сопротивления вентиля, фильтра-влагоотделителя, редукционного клапана, манометра, маслораспылителя, пневмоглушителя, пневмораспределителя и дросселя соответственно.

Их значения определяем по табл. на стр. 153 [1] (Герц Е.В. «Расчет пневмоприводов»).

(Из табл. на стр. 153 [1] эквивалентные сопротивления составляют:

пневмораспределителя (l₇) - 3,4 м;

маслораспылителя(l₅) - 5 м;

редукционного клапана (l₃) - 1,5 м;

фильтра (l₂) - 2,7 м;

пневмодросселя (l₉) - 0,4 м;

вентиля (l₁) - 0,4 м;

пневмоглушителя (l₆) - 2,5 м.

l_пл = 1 + 3,5 + 0,4+ 2,7 + 1,5 + 5 + 3,4+0,4 = 17,9 м.

Коэффициент потерь подводящей линии:

Расчетная длина отводящей линии:

l_ол = l_т1 + l₇ + l₆ = 1 + 3,4 + 2,5 = 6,9 м;

Коэффициент потерь отводящей линии:

о_ол = 0,5 • 0,02 • 6,9 / 0,016 = 4,3

Коэффициент расхода подводящей линии:

Коэффициент расхода отводящей линии:

Расчет времени рабочего цикла пневмоцилиндра

Время рабочего цикла пневмоцилиндра складывается из подготовительного периода (t_подг), времени движения (t_дв) поршня и заключительного периода(t_закл),

t_рц = t_подг + t_дв + t_закл

Подготовительный период включает в себя время переключения пневмораспределителя (t_р), время распространения воздушной волны (t_в) и время наполнения рабочей полости пневмоцилиндра от атмосферного давления до давления начала движения (P_к) (t_н);

t_подг = t_р + t_в + t_н.

Время переключения пневмораспределителя (t_р) определяют по его паспортным данным и часто им пренебрегают.

Время распространения воздушной волны (t_в) определяем, по формуле:

t_в = l_тр / а ,

где

l_тр - длина трубопровода от распределителя до пневмоцилиндра

l_тр = 1 м;

а - скорость распространения звука в воздухе: а = 341 м/с (при t = 290 К)

t_в = 1 / 341 = 0,003 с.

Время наполнения рабочей полости пневмоцилиндра определяется по формуле:

,

V_о - начальный объём рабочей полости;

V₀¹ = (0,1 - 0,15) • F • S - вредное пространство рабочей полости пневмоцилиндра перед поршнем; F - площадь поперечного сечения пневмоцилиндра;

S - ход поршня;

d_т - диаметр подводящего трубопровода;

l_т - длина подводящего трубопровода;

P_кон - давление в конце этапа наполнения;

P_кон = Р_страг. = (0,6-0,7) • P_м ;

P_нач - давление в начале этапа наполнения; P_нач = P_а

P_м = 0,4 - 0,6 МПа - рабочее давление в пневмомагистрале;

м_н - коэффициент расхода.

f - площадь поперечного сечения подводящей линии:

f = 3,14 • 0,8² / 4 = 0,5 см² ;

P_кон = Р_страг. = (0,6-0,7) • P_м

P_кон=0,6 •0,4=0,24 МПа

t_подг = t_р + t_в + t_н = 0 + 0,003+ 0,04 = 0,043 с .

Время срабатывания (движения) поршня без учета дросселирования и демпфирования определяется по формуле:

где

V1 = F • S - приращение объёма полости наполнения пневмоцилиндра, см³;

p_м - магистральное давление в пневмосети;

p_дв = (0,6 - 0,7) • рм - давление в рабочей полости при движении поршня;

р_п = (1,7-2) • Ра - давление противодействия.

Рдв=0,6*0,4=0,24 МПа

Рп=1,7*0,1=0,17 МПа

Так как скорость движения поршня регулируется с помощью дросселей и кроме этого в конце движения применяется демпфирование, то время движения поршня уточняем по величине скорости движения:

t_дв=S/V_ср=0,79/0,4=1,97 с

где

S = 0,79 м - ход поршня;

Vср = 0,4 м/с - средняя скорость при подъёме поршня.

1,97 0,7

Время срабатывания привода t_ср = t_подг + t_дв = 0,043 + 1,97 = 2 с.

Время нарастания давления в рабочей полости до (рм) определяется по формуле:



где

р_к - давление в рабочей полости цилиндра в конце заключительного периода.

Время падения давления в выхлопной полости определяется по формуле:

где

k - показатель адиабаты (для воздуха k = 1,4); еа = 0,5 - 1,0 - относительное давление (принимаем е = 0,75); р_пк - противодавление в зоне выхлопа в конце заключительного периода

р_а / р_пк = 0,95 = е_вк

Вычисляем по приведенным формулам t_зак и t_в._зак :

t_зак=3,62•10^-5•162+1550/0,220•0,5•(0,95-0,24/0,4)=0,19 с

tв_зак=2,53•10^-4•162/(0,336•0,75^{(1,4-1)/2*1.4}) • (0,95-0,1/0,17)=0,046 с

Так как t _зак. ? tв_зак., то из них принимаем большее значение, т.е.t_зак. = 0,19 с.

Определяем продолжительность рабочего цикла пневмоцилиндра:

t_рц=t_ср+t _закл=2+0,19 =2,19 с

Проверочный расчет усилия, развиваемого пневмоцилиндром.

Диаметр поршня D = 50мм; диаметр штока d_ш = 15 мм. Уплотнение - резиновые манжеты: ширина манжеты уплотнения поршня В = 8 мм; ширина манжеты уплотнения штока b = 5 мм; рабочее давление в пневмомагистрали р_м = 0,4 МПа.

Рабочее усилие, развиваемое пневмоцилиндром, определяется по формуле:

,

где Q_п - сила, создаваемая давлением сжатого воздуха на поршень.

Q_п=(р?D²/4)•p_m=(3,14•50²/4)•0,4=785 Н

Q_прд - сила противодействия движению поршня

Q_прд=(р?(D²-d_ш²)/4)•p_п=(3,14•(50²-15²)/4•0,17=303,6 Н

T_пор - сила, создаваемая трением поршня о стенки цилиндра:

Т_пор=м_о?р?D?B?p_m=0,1•3,14•50•8•0,4=50,2 Н

где м_о = 0,09 - 0,15 - коэффициент трения в уплотнениях (принимаем м_о = 0,1);

Т_шт - сила, создаваемая трением штока о уплотнения в крышке цилиндра.

Т_шт=м_о?р?d?b?p_п=0,1•3,14•15•5•0,17=4 Н

Рабочее усилие пневмоцилиндра составляет:

P=785-303,6-50,2-4=427,2 Н

Определяем силу, противодействующую движению поршня:

Р_пр=2•m•S / t_дв² +G+P_m=2•4,5•0,79/1,97²+44,1+380=425,9 Н

Так, как Р = 427,2 Н > Р_пр = 425,9 Н, то пневмоцилиндр рассчитан правильно и условиям задачи удовлетворяет.

5. Технические условия на изготовление и эксплуатацию

Для регулирования и настройки автомата применяются штангенциркуль с пределами измерения 0..125 мм, линейка с пределами измерения 0..300 мм и комплект ключей. Регулирование автомата сводится к регулированию его производительности, сцепления механизма образования коробки, положения выталкивателей, дозатора, механизма заделки, подпрессовки, транспортера. Производительность автомата регулируется преобразователем частоты, с помощью потенциометра. Для работы на автомате необходимо:

1. Повторно смазать специальным холодным раствором при помощи кисти и промыть холодной водой внутреннюю поверхность бункера, шнеки, отсекатель наружную поверхность крана.

2. Внимательно осмотреть автомат, убедиться в отсутствии посторонних предметов.

3. Проверить крепления формующих деталей.

4. Заправить автомат упаковочным материалом.

5. Выключить дозатор и заполнить бункер продуктом. При выключенном редукторе шнеков дозатора заполнить бункер автомата АРМ на 2/3 своего объема. Включить редуктор шнеков дозатора до тех пор, пока не образуется валик из продукта.

6. Пустить электродвигатель кнопкой «Пуск».

7. Когда формующий стол заполниться коробками, включить дозатор ручкой.

8. Отрегулировать массу брикета.

6. Мероприятия по технике безопасности

К работе на автомате допускаются лица, прошедшие обучение по его эксплуатации.

Необходимо соблюдать следующие правила:

- содержать в чистоте рабочее место, наружную поверхность автомата и его рабочие органы, соприкасающиеся с продуктом;

- не загружать рабочее место посторонними предметами.

Запрещается:

- включать автомат, не предупредив об этом окружающих и не убедившись в его исправности;

- включать электродвигатель, если предохранительный щит не опущен вниз;

- во время работы автомата снимать ограждения, смазывать его, протирать формующий стол и гнезда, вынимать из гнезд некачественные брикеты;

- работать с незаземленным автоматом;

- во время подъема и опускания тележки находиться слишком близко от нее;

- работать с пустым дозатором более 5 минут;

- отключать микровыключатель, выключающий электродвигатель, при поднятом предохранительном щите;

- работать в незастегнутой одежде;

- оставлять посторонние предметы и инструмент на автомате.

Первые 100 часов с начала эксплуатации автомата необходимо работать с минимальной производительностью, чтобы дать приработаться всем частям. Затем нагрузку можно увеличить до полной.

Выводы и заключение

Данный курсовой проект был выполнен на основе чертежей и сведений полученных на ОАО «Гомельский жировой комбинат».

Создание автоматического оборудования связано с большим объемом проектировочных расчетов узлов и механизмов. В проекте были произведены следующие расчеты:

1. Проектировочный расчет пневмоцилиндра;

2. Расчет ленточного транспортер;

3. Расчет устройства размотки рулона.

Расчет показал, что для их осуществления необходимо пользоваться не только литературой по ряду дисциплин, но также должна присутствовать и «инженерная мысль».

Знание работы и устройства машины позволят совершенствовать ее на предприятии в зависимости от изменяющихся условий производства и научно - технического прогресса.

При выполнении курсового проекта овладели навыками составления технической и конструкторской документации. В данном проекте также были разработаны вопросы охраны труда и окружающей среды, что немаловажно при упаковке пищевой продукции.

Литература

1. Практическое пособие по проектировочному расчету электронагревателей для полимерных материалов. Разработал Шипинский В.Г. - Гомель: ГПИ, 1998 - 52 с.

2. Оборудование для производства тары и упаковки. В 2 ч. Ч. 2: практ. Пособие к лаб. Работам по одноим. Дисциплине для студентов специальности 1-36 20 02 “Упаковочное производство” днев. Формы обучения / авт. - сост. В.Г. Шипинский. - Гомель: ГГТУ им. П.О.Сухого, 2006.-25с.

3. Кузьмин А. В., Марон Ф. Л. Справочник по расчётам механизмов подъёмно-транспортных машин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Выш. шк., 1983.-350 с.

Размещено на Allbest.ru