毕业设计（论文）-自动铝罐粉碎机的结构设计

大连交通大学2013届本科生毕业设计（论文）目 录第一章 绪论11.1前言和意义11.2国内外发展水平及趋势21.3自动铝罐粉碎机的原理3第二章 方案甄选及具体结构设计52.1刀座结构设计52.2执行机构结构设计52.3驱动方式设计6第三章 主要功能部件传动设计73.1刀轴传动设计73.2带传动设计7第四章 三维建模和平面图134.1三维建模辅助设计结构134.2平面绘图表达具体理念14第五章 实际操作注意细则16第六章 日常维护17谢 辞18参考文献19第一章 绪论全套图 纸加扣 3346389411或30122505821.1前言和意义自动粉碎机是在自动化生产过程中使用的一种能跟自动对放入其进料槽中的铝罐进行挤压撕裂罐体功能的自动化加工装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种十分实用方便的新型装置。自动粉碎机能代替人类劳动不间断地对社会生活中回收的铝罐等废弃金属容器进行高效的压缩撕裂，从而达到减少铝罐存放空间，降低运输成本的目的。同时为铝罐在溶解工厂中的加工步骤提供初步的粉碎预处理，由于罐体的先行粉碎撕裂，金属罐融化提炼金属的工艺过程效率得到了显著提高。自动铝罐粉碎机适合中、小批量的生产，可以节省大量的一线劳动力，在许多废品回收中心安置几台这样的机器，可以及时的处理从城市生活区中回收回来的大量废弃金属管，从而节省宝贵的生活工作空间，同时又保护了城市生活环境。粉碎机结构紧凑，适应性强，工作稳定可靠，越来越受到回收在加工行业、环保行业和金属冶炼等行业的青睐。 图-11目前，在国内相当一部分地区的回收工业工厂的的一线流水线上依旧是有工人们手工完成对金属罐的预处理。随处可见的是生活中街边废品工作者费力的对铝罐进行脚踩手砸的即时处理，这种工作不仅费时费力，而且由于铝罐在食品行业中使用率的飞速增长，这样“原始”的处理方式越发显得杯水车薪，收效甚微。众所周知铝罐罐体在进行破碎的时候由于铝片边缘十分锋利尖锐，很容易对直接接触铝罐的劳动者人身造成伤害，为了减少这些不必要的成本损失，采用自动铝罐粉碎机替代人工工作是一个明智之举。1.2国内外发展水平及趋势因为具有优良的性能和低廉的成本，金属罐一直是市场上主营饮料产品的包装材料。近年来，随着饮料消费量的激增，金属罐的数量也突飞猛进，全世界每年约生产各种金属罐为4100亿只，其中饮料罐约为3200亿只。在工业发达国家，再生有色金属的利用占原生有色金属的30%左右，再生有色金属正逐渐成为人类宝贵的第二资源。中国金属罐包装饮料消费量已从1992年564亿只增至2001年的681亿只。据悉，目前世界铝消费中约26%来自再生铝。为促进资源节约型社会的建成，实现可持续发展，对市场上各种金属罐的回收再利用显得尤为重要。图-2目前国内市场上有各式各样特种加工的粉碎机，加工对象不同，粉碎机类型也不同，例如油脂粉碎机、金属粉碎机、木料粉碎机、塑料粉碎机等；按其功能不同粉碎机又可分为螺纹式小型粉碎机、不锈钢除尘粉碎机、高速小颗粒粉碎机、气流粉碎机等。目前国内许多粉碎机厂家起步时间较晚，信息和技术普遍滞后，但通过20多年的摸索创新，中国自主研发生产的粉碎机已经达到国际先进水平。市场产品优秀性能：易拉罐粉碎机可以将露露罐、红牛饮料罐、啤酒罐、机油桶、油漆罐等各种易拉罐破碎成团状颗粒状。 最新型易拉罐粉碎机与原有型号相比具有以下无可替代的优势： 1、整机配置除尘系统，杜绝粉尘污染。 2、 加大进料口80*60cm，粉碎处理能力比原有型号提高18% 3、设计18.5kw、30.kw、37kw等多种主机电机型号，供用户按需选择。 4、配置自动喂料及出料铁铝分离，可将粉碎后成品中铁和铝一次性分离。 5、最新型易拉罐粉碎机由减速电机驱动，在开机启动易拉罐粉碎机设备的时候噪音很小，比一般的易拉罐粉碎机要少用20%的电量。 6、成品颗粒大小直径2-60mm可任意调节，出料细碎均匀。 7、机身密布式加筋板，双面焊接，确保机身坚固耐用。 国际上粉碎行业发展主要目标是提高细度的同时提升产量，能够扩大应用范围，例如能对纤维性的、硬度大、韧性大、粘性及弹性等物料粉碎的开发应用，低温粉碎机、带气体氛围的粉碎机也是目前国外很多厂家研制的重点。国际上粉碎机械生产大国主要有日本和德国，仅仅日本就有粉碎机厂几百家，每年的产量更是达到惊人的数目，产品包容量大，适用范围广，技术优势无法比拟，每二年一次的国际粉体展也吸引大量的客商云集日本，给日本厂商提供了一个很好的宣传和展示的舞台，日本的细川、奈良、日清，德国的阿尔帕等一些大公司，无论在规模、技术开发、宣传、行政管理等思维理念也是国内许多厂家难以与其抗衡的原因所在。1.3自动铝罐粉碎机的原理刀座箱是铝罐粉碎机的核心工作部件，而里面不间断旋转工作的刀片是对铝罐罐体进行压缩撕裂的直接零部件。刀片是一个金属板，三叶刀片有三个伸出端在外沿，一个洞在中心。中心的洞为六边形，使刀具能够固定在刀轴上。端点距离刀片外圆一般为1/2或1/3易拉罐直径长度。刀片之间的摆放成六十度角度，当刀轴带动刀片转动时，刀片对较大的金属罐罐体在施加径向剪压力的同时会在轴向上产生一个挤压力，这样能提高粉碎机进料效率，提高单位时间的加工量。两个刀轴之间配合紧密，刀片之间有隔板分开，隔板的厚度正好为刀片厚度，两个刀轴将刀片交错嵌入配合，这使得两个刀片间距足够小可以产生强大的剪切力对铝罐罐体进行破碎。随着刀轴带动刀片相向运动，铝罐被刀片“咬住”，刀片前端将铝罐压扁并带入更深的刀缝。由于刀片外圆采用偏心设计，刀铝罐罐体被刀片夹住时，罐体离开刀轴的速度不一样，就造成了罐体的撕裂破碎。图-3本文设计制造的自动过滤性粉碎机在刀座外面添加了一个过滤罩，上面的金属网格会对离开刀座的破碎罐体进行筛选，将较大的金属碎屑卷入过滤罩，运送至刀座上方的进料槽，重复破碎过程。用户可以通过对网格大小的调整，控制粉碎机处理碎屑的颗粒大小。图-4第二章 方案甄选及具体结构设计2.1刀座结构设计在粉碎过程中施加于物料的外力有压轧、剪切、冲击（打击）、研磨四种。压轧主要用在粗、中碎，适用于硬质料和大块料的破碎；剪切主要用在破碎或粉碎，适于韧性或纤维性物料的粉碎；冲击（打击）主要用在粉碎和解聚，适于脆性物料的粉碎；研磨主要在超细粉碎以及超微粉碎，适于中细度粉碎后的超微粉碎。 根据以上规律，铝罐及其他类型金属罐的粉碎方式应该选择剪切类。刀座主体采用铸造成型，铸铁材料的箱体可以吸收刀具工作时冲击所产生的震动，具有很好的耐磨性及抗压抗震性，同时经济上铸铁也是比较合适的选择。刀轴选用45号钢材料的六方轴，因为刀轴主要是为刀片提供扭矩，而且扭力的分布宽度大，合乎条件的键槽会大大降低轴的力学性能，所以选用六方轴可以为刀片提供稳定可靠地扭力的同时，保证轴较长的使用寿命和稳定的工作条件。2.2执行机构结构设计自动铝罐粉碎机功能执行机构包括：进料槽，粉碎腔，过滤罩，清洁指板。1,、进料槽：进料槽为上宽下窄结构，底部与粉碎腔上开口相联接，具有整理从外部倒入的易拉罐、稳定进料速率的功能。槽身为焊接结构，组成薄板厚10mm，底板设计有沉头孔，能与粉碎腔上盖进行联接。由于出色的整料能力，可以考虑输送带自动加料。2、粉碎腔：粉碎腔的核心部件是刀座，刀座由刀轴、刀轴盖与刀轴座构成，其中刀轴盖与刀轴座是铸造成型，采用铸铁是因为考虑到铸铁底座能很好的吸收刀轴剪切金属时产生的冲击力。刀轴通过轴承与刀座相接，通过端盖固定，具有良好的自由度和稳定性。刀轴的设计转速约为30r/min，刀轴由减速电机驱动，啮合式刀片组，将易拉罐彻底粉碎；选用特种刀片，刀片硬度不低于HRC55（锉刀的HRC硬度是51度）。具有强固构造，密布式加强筋板，保证箱体的强固。3、过滤罩：负责将过大的金属罐碎屑重新回收，并由电机带动送回进料槽落下。过滤罩由金属骨架和金属网组成，通过调节金属网格的大小，可以根据需要控制加工产品颗粒的大小，从而能充分满足市场需求。4、清洁指板：一个金属片，一端是半圆形凹槽面，另一端是焊接上的插片。这个半圆形的凹槽面安置于非常接近刀具间的间隔片边缘的位置，一防止破碎物料在刀具间隙内积累。另外可视情况在采用可控扭矩联轴器（SSP-马达过载保护），安装在电机马达和减速箱之间的装置，当破碎机过载、承受扭力过大时，联轴器立即打滑，停止传送扭力，从而保护马达免受过载对其的破坏。2.3驱动方式设计本自动铝罐粉碎机有两部分需要动力驱动，一个是由主电机输出的动力接入刀轴，切削力与摩擦力主要消耗的工作部分；另一个是拨轮系统，由单独的小电机带动，主要负责给过滤罩的转动提供动力，这部分的力量较小，所以电机所需功率也较小。主电机输出轴与主带轮联接，通过三根皮带将动力输出到与ZD10圆柱齿轮减速器相连的从带轮上，进一步降低速率。减速器的输出轴通过HL型弹性柱销联轴与“一变二”变速器输入轴相连，将动力同等的输入到粉碎腔的两个刀轴中，同时让两根轴反向旋转。小电机型号为Y90S-2，为拨轮系统提供动力，拨轮系统是两个平行的轴，上面固定有与过滤罩同宽的拨轮，通过拨轮旋转产生的摩擦力带动过滤罩旋转。零件材料为45号钢，由于零件本身的作用，考虑到其在运行过程中会经常的正、反向行驶，并经常“离合”，故零件在工作过程中经常承受交变及冲击性载荷，齿轮面也应该有较强的的硬度，因此应该选用锻件，以便金属纤维不被切断，保证工件的工作可靠性。由于零件为大批生产，而且零件的尺度不大，可以采用模锻成型，从而提高生产率，保证加工精度。定位基准的选择是拟定零件加工路线的、确定法加工方案之前的重要工作。基准选择的合理、可靠，直接影响到加工质量和生产效率。对于保证零件的尺寸精度和位置精度有着决定性的作用。同时可以使生产率得到提高。反之就会出现各种问题，更有甚者还会造成大批废品零件，使生产无法正常进行。第三章 主要功能部件传动设计3.1刀轴传动设计扭矩公式:T=9550P/n T是扭矩，单位N·m P是输出功率，单位KW n是电机转速，单位r/min扭矩公式：T=973P/n T是扭矩，单位Kg·m P是输出功率，单位KW n是电机转速，单位r/min自动粉碎机中，马达输出至刀轴为止共经过两次扭矩放大，第一次由主带轮通过普通V带传送到从带轮上，速度减小，扭矩成反比增大；第二次是变速箱的档位作用产生的。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。马达从启动到达定转速所转角度=120°。=dt=tdt=(1/2)t2=2=2×3.14×(120/180)=4.187/s2 (为定转速角速度 ,为启动加速度) = (/t) = 3.14×(120/180)=2.094/s惯性矩 I=(/t)=3.14×(120/180)=2.094/s 扭矩 T=I×=4.81×4.187=20.16 kg.m2/s2 功率 W=T×=(20.16×2.094 kg.m2/s2/s)/(9.8m/s2)=4.31kgf.m/s3.2带传动设计首先计算功率Pc，查表得工况系数KA1.2，于是有PcKAP1.2×89.6 kW。选取V带型，根据Pc 9.6 kW、n1 1460 r/min，从图-5中选用A型V带。由表查得带轮基准直径并验算带的速度。小带轮的最小基准直径dd1min 75mm，从基准直径系列中选取dd1 90mm。然后计算大带轮的基准直径dd2；