Машина для укладання та пакування пачок з вафлями в гофрокартонні ящики

Машина працює таким чином. Заздалегідь, в залежності від кількості рядів виробів, що поступають на стіл для формування шару 12 і їх розмірів по ширині встановлюють бокові пластини 13 рухомі напрямні.

В залежності від висоти виробів виставляється площадка формування шару, приймальний стіл 5 і регулюється хід підйомно-опускної платформи 10 за допомогою рухомих упорів 16.

Рис. 2 - Механізм формування штабеля

Підйомно-опускна платформа 10 зі штирями 11 опускається і штабель лягає на стулки 2.

Сформований штабель переміщується штовхачем 4 на приймальний стіл 5.

На малюнку 1 та 2 зображений пристрій в процесі роботи; на рис. 3 - приймальний стіл, боків і напрямні пластини і підйомно-опускна платформа із встановленими на ній штирями; на рис. 4 - конструкція пластин, що регулюються і утворюють напрямний мундштук; на рис. 5 зображено кантувач тари; на рис. 6 - привідні гребінчасті стулки.

Рис. 3 - Загальний вигляд

В залежності від розмірів штабеля виробів, що формується, встановлюється пластина 18, яка відповідає розмірам задньої поверхні штабеля, встановлюється штовхач 4, бокова і верхня напрямні пластини, що регулюються, також встановлюється кантувач тари 8 з упорами 19 та приводом 9.

Штирі 11 на підйомно-опускній платформі 10 розміщуються тільки лише під формуючим штабелем виробів. При цьому, якщо штабель виробів складається з двох і більше рядів, то під кожним наступним рядом штирі встановлюється нижче попередніх для запобігання явища заклинювання при переміщенні штабеля виробів із штирів на приймальний стіл 5 (рис. 4, 5).

Рис. 4 - Конструкція пластин, що регулюється

Рис. 5 - Кантувач тари

Рис. 6 - Гребінчасті стулки

В машині використовуються гребінчасті стулки (рис. 6), які мають паралелогрмний механізм 7, та горизонтальні ланки 9, які зв'язані з пневмоциліндром 6.

Якщо штабель виробів складається з одного ряду чи вироби мають незмінні геометричні форми, то переміщення штабелю на приймальний стіл можна виконувати з нижнього шару виробів.

Вироби 3 подаються транспортером 1 на площадку формування шару 12. Після набору шару виробів рамки 20 з набірними гребінчастими стулками 2 відводяться з-під формуючого шару виробів, який опускається на шар виробів, сформований на площадці 12. Після цього за допомогою привода 21 підйомно-опускна платформа 10 переміщується у верхнє положення. При цьому штирі 11 входять в отвори, виконані в площадці формування шару 12 і піднімають сформований штабель виробів. Після цього рамки 20 повертаються в початкове положення, а закріплені на них стулки 2 входять в зазори між штирями 11. Підйомно-опускна платформа 10 повертається в початкове положення, а штабель виробів лягає на гребінчасті стулки 2.

Після набору штабеля виробів він переміщується штовхачем 4 на приймальний стіл 5, а далі переміщується у попередньо встановлений у нактовачі гофрокартонний ящик 22.

В нашому випадку використовується гофрокартонний ящик №42 з розмірами:

довжина l=369 mm

ширина b=280 mm

висота h=222 mm.

3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунок приводного роликового конвеєра

Вихідні дані: довжина L=2000 мм; розташований під кутом 20; для транспортування штучних вантажів (гофрокартонні ящики) розмірами 360*280*222 мм, вагою 12,6 кг; ящики поступають на конвеєр з інтервалом часу t=17 с.

Продуктивність конвеєра:

Швидкість переміщення вантажу по конвеєру V=0.2 m/c.

Визначимо кількість вантажів, що знаходяться на конвеєрі:

Приймаємо ролики діаметром Dp=48 mm; довжиною lpol =510 мм; вага обертової частини ролика Gp=5,5 кг; діаметр цапфи ролика d=18 мм; f =0,015; =0,05 см.

Відстань між роликами:

lp=(1/3…1/4)* lpol= 152 мм.

Кількість роликів конвеєра

Приймаємо Z1=14 шт.

Опір переміщенню вантажу при постійному русі по роликовому конвеєру.

Розрахункова потужність двигуна:

Установочна потужність:

N=Kз*Nдв=1,2*0,049=0,059 кВт

Kз=1,2 - коефіцієнт запасу.

Визначаємо частоту обертання роликів:

По каталогу вибираємо мотор-редуктор типу МПз2-31,5

Електродвигун типу 4АХ71А6З3 потужністю N=0.37 кВт і частотою обертання n=920 об/хв.

Номінальна частота обертання вихідного валу мотор-редуктора n=28 об/хв; допустимий крутний момент на вихідному валу Т=12 кгс*м (рис. 7).

Рис. 7 - Схема вузла для укладання пачок пошарово: 1-пневмоциліндр; 2- штир; 3-рама

3.2 Розрахунок клинопасової передачі

Вихідні дані: N=0.37 кВт, n1 =28 об/хв, U=1

Розраховуємо крутний момент на швидкохідному валу:

По даному розрахунковому крутному моменті згідно таблиці приймаємо переріз пасу “Б” з розмірами: bP=14,00 mm; h=10,5 mm; b0=17 mm; y0=4mm; F1=1,38 cm2/

Приймаємо діаметр меншого шківа 140 мм.

Розраховуємо діаметр більшого шківа

dp2=dp1*U*(1-)=140*1*(1-0.01)=138.6 mm

Згідно ГОСТ 17383-73 приймаємо стандартний діаметр шківа dp2=140 мм.

Знаходимо фактичне передаточне число:

Визначимо швидкість паса:

Розраховуємо частоту обертання відомого вала:

Визначаємо міжосьову відстань згідно рекомендацій:

a=1.05*dp2=1.05*140=147 mm

Розраховуємо довжину паса:

Приймаємо стандартну довжину паса L=1000 mm.

Згідно стандартної довжини паса уточнюємо дійсну міжосьову відстань:

Мінімальна міжосьова відстань для зручності монтажу та зняття пасів:

амін=а-0,01L=304+0.025*1000=329 mm

Максимальна міжосьова відстань для створення натягу та підтягування паса при витяжці:

амакс=а+0,025L=304+0,025*1000=329 мм

Кут обхвату пасом шківа:

Вихідна довжина паса: L=2240 мм

Відносна довжина паса: L/L0=1000/2240=0,45

Коефіцієнти довжини GL=0.86. Вихідна потужність при dp1=140 мм і V=0,205 м/с рівна N0=1,07 кВт.

Коефіцієнт кута обхвату близько 1

Поправка до крутного моменту на передаточне число:

Т=2,1 Н*м

Поправка до потужності:

Nu=0.0001*Tu*n=0.0001*2.1*28=0.0059 кВт

Коефіцієнт режиму роботи при вказаному навантаженні:

СР=0,84

Розраховуємо допустиму потужність на один пас:

Розрахункова кількість пасів: Z=N/[N]=0.37/0.777=0.48

Коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження: CZ=1

Визначаємо дійсну кількість пасів в передачі:

Z1=Z/ CZ=0.48/1=0.48

Приймаємо Z1=1 шт.

Сила початкового натягу одного клинового пасу:

q=0.18 кг/м - погонна маса пасу.

Зусилля, яке діє на вали передачі:

Розміри обода шківів:

lP=14 мм; h=10,8 мм; b=4,2 мм;

l =190,4 мм; hmin=8 мм; L1=360; r =1,0 мм; f=12,5 мм.

Зовнішні діаметри шківів:

dl1=dp1+2b=140+2*4.2=148.4 mm

dl2=dp2+2b=140+2*4.2=148.4 mm

Ширина обода шківів:

M=(Z1-1)l+2f=(1-1)*0.01+2*12.5=25 mm

3.3 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму вузла для укладання пачок пошарово

Вихідні дані:

тиск повітря в магістралі:

Рм=0,4МПа;

хід виконавчого механізму при укладанні пачок в один шар:

S=0.05 m

час спрацювання механізму:

T=0.85 c

ефективна площа вхідного отвору:

fr=4*10-6 m2;

початкова і приведена координати поршня:

х01=х02=0,01 м;

зусилля необхідне для піднімання продукції:

Рруш=125 Н.

Необхідне зусилля визначаємо за формулою:

Рруш=Fk*Pm;

Pm-робочий тиск у пневмоциліндрі. Звідси:

Fk=Pруш/Рм=125/0,4*102=3,125 см2.

Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня і штока:

Діаметр поршня:

Приймаємо DП=32 мм

Розраховуємо площу робочої поверхні поршня:

штока:

Площа вихлопної порожнини:

Fn2 = Fn1-FШ=0,0008-0,000785=0,000015 м2

Маса рухомих частин пневмопривода 0,4 кг

Приведена до поршня маса вантажу та частин привода:

m=mb+mn=12.0+0.4=12.4 кг

Рівняння руху вантажу:

xI=0.435 sin (7.39t)

xII=0.059(1-cos(7.39t))

x=0.059-0.00939sin(7.39t)

Результуюча всіх сил опору:

P(t)=Pc.тp+mb*g*f+P2(F1-F2)=40+12*9.8*0.3+105(0.0008-0.000785)=76.82 H

Pc.тp=40 Н - сила опору рухомих частин.

Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.

Q=q*n*

q=2V-об'єм повітря необхідний для виконання одного циклу

n - кількість циклів

- 1,1…1,3 - коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати.

V=R2L=3.14*1.62*5=40.2 см3

q=2*40,2=80,4 см3

Q=80,4*70,5*1,3=7377,88 см3/хв

Розрахунок виконавчого пневмомеханізма для розкривання та закривання стулок.

Стулки являють собою складний кривошипно-шатунний механізм.

Для підбору та розрахунку пневмоциліндру необхідно знайти приведену масу стулок. Для цього необхідно розглянути всі положення цих стулок при заданому ході пневмоциліндра (рис. 7).

Рис. 7 - Розрахункова схема стулок

Будемо розглядати одну (праву) стулку, так як вони ідентичні одна одній.

Розрахункова формула представляє собою рівняння рівноваги моментів інерції

Спростивши праву і ліву частини:

IO2=IO3=1/3 m3(4)l2

IS2=0,1m2l2 - сила інерції другої ланки.

Для знаходження приведеної маси необхідно хід пневмоциліндра поділити на окремі ділянки, для визначення мпрмакс.

Для цього задаємося синусоїдальним законом руху штока пневмоциліндра.

x = S/T (1-cos at)

t - поточне значення часу, с;

a=2/T, відповідно:

x=S/T(1-cos2/T*t).

Для знаходження необхідних швидкостей та кутових прискорень w2, w3, w4, w5, необхідно побудувати план швидкостей.

Алгоритм побудови.

Знаходимо швидкість т. О за формулою

S=0,04 м - хід штовхача;

T=1,15 с - час одного циклу роботи;

t - поточне значення;

Рис. 8 - Кінематична схема стулок

t1=Т/6, t2=(Т/6)*2, t3=(Т/6)*3

V0=0,04/1,15*(1-cos2/1.15*t2)

Визначаємо швидкість т. А:

VA=V0+VAO/OA

VA=V02+VAO2/O2A

Визначення швидкості т. В методом подібності:

ab/O2A=AB/O2Aab=O2A*AB/O2A$

Знаходимо швидкості т. С, т. S4, S5.

Визначимо кутові швидкості: w3=w4=VA/lO2A;

Розглянувши плани швидкостей можна зробити висновки, що вони по числовим значенням однакові, лише змінюється напрямок, тому розглядаємо любий один план швидкостей і визначаємо потрібні швидкості:

Va=pa*V=69*0.00056=0.0386 m/c

Vb=pb*V=138*0.00056=0.076 m/c

Vc=Vb=0.076 m/c

Vs3=Vs4=Va=0.039 m/c

Vs5=Vc=0.076 m/c

w3=w4=Va/lO2A=0.039/0.182=0.21 c-1

w2=0.195 c-1; Vs2=0.032 m/c

Для розрахунку сил інерції приймаємо:

mР.Ч.Ц.=0,4 кг

m2=0,450кг

m3=0,700 кг

m4=0,700 кг

Відповідно:

Is2=0.1m2l12=0.1*0.450*0.16*0.16=7.2*10-3

Io2=Io3=1/3m3l22=1/3*0.700*0.29=6.7*10-2

Обчислюємо приведену масу стулок:

Так як стулки ідентичні, то загальна приведена маса буде:

mПР=27,4 кг.

Вихідні дані для розрахунку пневмоциліндру:

тиск повітря в магістралі:

Рм=0,40 МПа;

ефективна площа вхідного отвору:

Fl=4*10-6 м2

початкова і кінцева приведені координати поршня:

Хо1=Хо2=0,01 м

зусилля необхідне для піднімання штоку:

Рруш=351,2 Н

Необхідне зусилля можна визначити за формулою:

Рруш=Fk*Pm

Рм - робочий тиск в пневмоциліндрі

Fk - площа, яка визначається як різниця площі поршня і штока

Fk=Рруш/Рм=351,2/40=7,024 см2

Виходячи з площі Fk підбираємо діаметр поршня і штока:

Fш=d2/4=3.14*100/4=78.5 mm2

F пор= Fk+ Fш=78,5+7,024=85,5 мм2

Діаметр поршня:

Приймаємо Dп=32 мм

Площа робочої поверхні поршня:

штока:

Площа вихлопної порожнини поршня:

Fп2= Fп1- Fш=8,04*10-4-7,85*10-5=7,255*10-4м2

Результуюча всіх сил опору:

P(t) = Pc.mp.+mBgF+P2(F1-F2)=40+12.5*9.81*0.3+105(8.04*10-4-7.85*10-5)=139.5 H.

Pc.mp.=40 H - сила опору рухомих частин пневмоприводу;

F = 0,3 - коефіцієнт тертя.

Розрахунок витрат стисненого повітря пневмоциліндром.

Q=q*n*

q=2V - об'єм повітря необхідний для виконання одного циклу

V=R2L=3.14*2.5*2.5*23=451.375 cm2

q=2V=2*451.375 = 902.750 cm3

n - кількість циклів n=38

=1,1…1,3 - коефіцієнт, що враховує невиробничі витрати;

Q = 2*451,375*38*1,3=44595,85 см3/хв.

3.4 Розрахунок виконавчого пневмомеханізму для зштовхування штабеля пачок в ящик

Вихідні дані до розрахунку:

тиск повітря в магістралі:

Рм=0,4 МПа

хід виконавчого механізму:

S=0.23 м

Час спрацювання механізму T=0,85 с

ефективна площа вхідного отвору: fl=4*10-6 м2

початкова і кінцева приведені координати поршня:

Хо1=Хо2=0,01 м

Зусилля необхідне для спрацювання:

Р руш = 246 Н

Зусилля необхідне для спрацювання визначаємо з формули:

Рруш = Fk*Рм

Рм- робочий тиск в пневмоциліндрі,

Fk - площа, яка визначається як різниця площі штока і поршня.

Fk=Рруш/Рм=246/40=6,14 см2

Виходячи з величини значення Fk підбираємо діаметри поршня D і штока d.

3.5 Розробка циклограми роботи машини та розрахунок суміщення робочих органів

Циклограма машини - це сукупність циклограм робочих органів. В нашому випадку ми складаємо проектну циклограму, щоб вірно визначити тривалість робочого циклу машини і отримати потрібну продуктивність.

Відповідно до структурної схеми спочатку набираємо штабель висотою сім пачок, а потім зіштовхуємо його в ящик. Одночасно з набором штабеля в нас відбувається операція відведення заповненого ящика, а також подача порожнього ящика для завантаження в нього наступного штабеля виробів.

Ми розробили прямокутну циклограму пристрою у масштабі 1 с=5, 83 мм врахувавши час спрацювання пневмоциліндрів і забезпечили потрібну продуктивність пристрою.

Циклограма роботи машини: I - стулки; II - підйомний стіл; III - штовхач; IV - подача ящика; V - утримувач клапанів; 1 - робочий хід; 2 - холостий хід; 3 - вистій.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7