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冲压式蜂窝煤成型机冲压式蜂窝煤成型机简介冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备。这种设备具有结构合理，质量可靠，成型性能好，经久耐用，维修方便等优点。目前国内生产的蜂窝煤成型机结构基本一致，原理基本相同。蜂窝煤机主要技术参数：成型高度，冲压次数，料斗数，整机重量，电机功率，成型煤规格。我们所设计的蜂窝煤成型机的参数：冲压次数：30次/分料斗数：1个电机功率：11KW冲压式蜂窝煤成型机简介成型煤规格煤饼直径：120mm煤饼高度：75mm孔数：12孔孔径：16mm工作原理及工艺动作过程冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备。它将煤粉加入转盘上的模筒中，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤的冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：1）粉煤加料2）冲头将蜂窝煤压制成型3）清除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱设计任务1）按工艺动作要求拟定运动循环图。2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。4）进行飞轮设计。5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。6）画出机械运动方案简图。7）传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。冲压式蜂窝煤成型机的六个工艺动作（1）加料：利用粉煤重力打开料斗自动加料，加料过程需要设计料斗的开关控制机构，以控制加料的量；（2）冲压成型：冲头上下往复运动，在冲头行程的后三分之一进行冲压成型；（3）脱模：脱模盘上下往复运动，将已冲压成型的蜂窝煤压下去而脱离模筒；（4）扫屑：在冲头、脱模盘向上移动的过程中用扫屑刷将煤粉扫除；（5）模筒转模间歇转动：完成冲压、脱模、加料三个工位的转换；（6）输送：将成型的蜂窝煤脱模后落在传送带上送出成品。机构选型根据蜂窝煤冲压机的几个基本动作，转盘间歇机构，冲压成形，扫屑，分别有转盘间歇机构，冲压机构和扫屑机构机构。这三种机构有多种机构形式可供选用。其形态学矩阵如下：三执行机构的形态学矩阵冲压机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压机构扫屑机构附加滑块摇杆机构固定凸轮从动件机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇机构由形态学矩阵可，可以求出冲压机的机械运动方案数为N=3*2*3=18机构选型和方案比较模筒转盘间歇运动机构槽轮机构能将主动构件的等速连续运动，转换为从动件的间歇运动。槽轮机构常用于步进。转位，分度转动中，是一种较普遍的机构。（1）槽轮机构（2）不完全齿轮机构不完全齿轮机构是由齿轮演变过来的，又称为间歇齿轮机构及欠齿轮机构。它也能将主动轮的等速连续转动转换为从动轮的间歇运动。当圆柱形凸轮做等速回转运动时，从动盘作单向间歇回转。这种机构称为凸轮式间歇运动机构。（3）凸轮式间歇机构三者比较，凸轮式间歇机构要求凸轮的加工精度很高，在一定程度上也提高了成本。所以将其排除。槽轮机构与不完全齿轮相比，两者的机构都比较简单，而且工作可靠。虽然不完全齿轮的从动轮停歇的次数和每次停歇的时间，以及每次转动的转角等的选择范围相对槽轮来说比较大，但是其在从动轮开始和终止运动时角速度有突变，冲击角大；而槽轮在设计合理的前提下，拨销进入和退出啮合时，运动较为平稳。综上所述，决定选用槽轮机构作为间歇机构。机构选型和方案比较扫屑机构（１）．附加滑块摇杆机构附加滑块摇杆机构是利用在横梁的上下移动使摇杆上的扫屑刷摆动扫除冲头和脱模盘上的粉煤屑。（２）．固定移动凸轮移动从动件机构固定移动凸轮移动从动件机构是利用横梁的上下运动，固定移动凸轮使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑。比较两者，我们决定选用固定移动凸轮移动从动件机构。机构选型和方案比较冲压机构冲压机构有对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构和平面四连杆机构。对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构都属于曲柄滑块机构。平面四杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，并且低副不易磨损又易于加工，以及能由本身几何形状保持接触等。平面连杆机构在运动的时候有的时候会出现死点现象，通常在曲柄上安装飞轮借飞轮的惯性闯过死点。根据上述分析和比较，我们选用对心曲柄滑块机构。机构选型和方案比较送料机构利用粉煤重力打开料斗自动加料。经过考虑，我们决定选用凸轮机构为开关来控制加料的量。由于我们的凸轮机构需要水平放置，当杆件运动到最远端时，无法利用重力让其自己下落回来，所以我们决定选用盘形槽凸轮机构。如图所示，杆件通过一个销子，嵌在凸轮得槽里面，这样杆件就可以随凸轮自如运动了。机械系统的运动循环图冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。模筒转盘的工作行程，在冲头工作行程的前部和回程的后部，使间歇转动在冲压以前得以完成。扫屑要求在冲头回程后半段至工作行程前半段完成。送料凸轮则要求在转盘间歇机构运转时停止运动，转盘机构停止运动时开始运动。传动方案设计传动机构的选用与比较带传动是利用张紧带轮上的传动带，借助带和轮的摩擦(或啮合)来传递运动和动力的。带传动由于具有传动平稳，结构简单，造价低廉，不需润滑油和缓冲吸震等优点，在机械中被广泛应用。带传动可分为摩擦传动和啮合传动两大类，摩擦传动型是利用传动带和带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。结构简单，传动平稳，过载可打滑。选用摩擦型带传动中的V形带传动机构。由于机构的转速较小，如果只用一级带传动来减速的话，所需转轮半径太大，所以采用两级传动。第一级为带传动，第二级为齿轮传动。向槽轮机构传动时，齿轮的转动方向发生变化，需要用一对圆锥齿轮来改变方向。总体及各部分方案简图加料、冲压及脱模机构槽轮机构曲柄滑块机构扫屑机构整体简图机构动画机构尺寸计算槽轮的设计及计算1．槽数z：六工位式转盘，所以选择z=6，销数选1.2.运动系数τ:τ=t2/t1=[pi-（2pi/z）]/2pi=（z-2）/2zτ=1/3蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min，所以主动件拨盘的运动时间t1为60s/30次=2s，进而得知槽轮在一个运动循环中的运动时间t2=t1*τ=2*1/3=0.667s,停歇时间为2s-0.667s=1.333s.机构尺寸计算槽轮的设计及计算3.中心距a及圆销半径r由机构情况确定取a=300mmr=30mm4.槽轮每次转位时主动件的转角2α=120，槽间角2β2β=360/z=60主动件拨盘圆销的中心半径R1R1=a*sinβ=300*sin30=150mm槽轮的外圆半径R2R2²=（a*cosβ）²+r²所以R2=262mm槽轮的槽深hha(λ+cosβ-1)+r所以h139.8mm取h=140mm机构尺寸计算飞轮的设计及计算在周期性变速稳定运转的过程中，一个运转周期内，等销驱动力距作的功是等于等效阻抗力矩作的功的。但在运转周期内的任一时刻，等效驱动力矩做的功不等于等效阻抗力矩做的功，从而使得机械的运动速度发生波动。过大的波动速度会影响机械的工作性能。这种速度波动可以通过在机械中安装就有较大转动惯量的飞轮来进行调节。飞轮的转动惯量：J=(Emax-Emin)/δω等效最大阻力为50000N，阻力存在时可近似认为是线性变化，假定驱动力为常值，则驱动力P=0.5*50000*(0.5pi)/2pi=6250N50000N6250NπR2πRFs蜂窝煤成型机冲压变化曲线Emax-Emin=0.5*（50000-6250）*（7/8）*（pi/2）*0.15=4509.9N从减小飞轮的尺寸考虑，将飞轮安装在高速轴上，则ω=（150*2pi/60）=15.7rad/sJ=(Emax-Emin)/δω²=4509.9/(0.15*15.7²)=121.98kg*m²飞轮的形状为圆盘形，飞轮距为md²=8J取d=1000mm则m=8J/d²=8*121.98/1²=975.84kg选用钢作为制作飞轮的材料，其密度γ=7800kg/m³,则宽度b=4m/(pi*d²*γ)=4*975.84/(pi*1²*7800)=159.3mm所以飞轮为一个直径为1000mm，厚为159.3mm的圆盘。机构尺寸计算凸轮的计算[x_]:=Which[0=x2Pi/3,50*(1-Cos[3x/2]),2Pi/3=x4Pi/3,100,4Pi/3=x2Pi,50*(1+Cos[3x/2])]Plot[s[x],{x,0,2Pi}]用Mathematica软件来计算凸轮轮廓线12345620406080100凸轮位移曲线v[x_]=D[s[x],x]Which[0=x\(2\\[Pi]\)\/3,150\/2\Sin[\(3\x\)\/2],\(2\\[Pi]\)\/3=x\(4\\[Pi]\)\/3,0,\(4\\[Pi]\)\/3=x2\\[Pi],\(-\(150\/2\)\)\Sin[\(3\x\)\/2]]Plot[v[x],{x,0,2Pi}]123456-60-40-20204060凸轮速度曲线[x_]=D[v[x],x]Which[0=x\(2\\[Pi]\)\/3,\(450\Cos[\(3\x\)\/2]\)\/2\^2,\(2\\[Pi]\)\/3=x\(4\\[Pi]\)\/3,0,\(4\\[Pi]\)\/3=x2\\[Pi],\(-\(\(450\Cos[\(3\x\)\/2]\)\/2\^2\)\)]Plot[a[x],{x,0,2Pi}]123456-100-5050100凸轮加速度曲线arametricPlot[{(f[x]+150)Cos[x],(f[x]+150)Sin[x]},{x,0,2\[Pi]},AspectRatio-Automatic]-200-100100-200-100100200左图便是得到的凸轮轮廓线曲线，它的推程为250-150=100mm