冲压式蜂窝煤成型机的运动方案设计

冲压式蜂窝煤成型机的运动方案设计

冲压式蜂窝煤机，主要由机身、传动、转盘、拨转、冲头、滑梁、料斗、扫刷、输送等部分组成。

机身有四根立柱，沿梁由偏心齿轮带动，在立柱间上下运行。沿梁下用装有冲头、出煤盘和扫刷装置，机身中间有五孔等分转盘。转盘由拨转部分控制，每拨动一次，转盘转动一等分，料斗对模筒填料一次，冲头对模筒冲压一次，出模一次，扫刷一次。如此不断循环，自动地加料、成型、扫刷、出模。因此，各部分的结构必须完整，各部分的配合必须协调。

（一）机身部分

机身部分主要由底座、顶盖、立柱、扶杆等零件组成。

（二）传动部分

主要由电机、皮带轮、减速装置、联轴器、主动轴、偏心轴、主动齿轮、偏心对轮等零件组成。

（三）转盘部分

由固定盘、转盘齿轮、模筒、模底、上盘、中心周、套管、锁紧螺母、螺杆等零部件组成。转盘受拨转部分控制，蜂窝煤由此成型。

（四）拨转部分

由伞齿轮、拨转立轴、拨转齿轮、凸轮、扇形此轮、定位把钩、主动撞块、从动撞块、拉簧等零件组成。

1、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（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：

∙煤粉加料；

∙冲头将蜂窝煤压制成型；

∙清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；

∙将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；

∙将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。

2、原始数据及设计要求

∙蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；

∙驱动电机：Y180L－8、功率N＝11 kW、转速n＝730 r/min；

∙冲压成型时的生产阻力达到50000N；

∙为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间；

∙由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。

3、设计方案提示

冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计；冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。

冲压和脱模机构可采用对心曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构、六杆冲压机构；扫屑机构可采用附加滑块摇杆机构、固定移动凸轮－移动从动件机构；

模筒转盘间歇运动机构可采用槽轮机构、

不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。

为了减小机器的速度波动和选择较小功率的电机，可以附加飞轮。

4、设计任务

∙按工艺动作要求拟定运动循环图；

∙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；

∙机械运动方案的评定和选择；

∙进行飞轮设计（选做）；

∙按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案；

∙画出机械运动方案简图；

∙对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

8）提供设计总结说明书一份（不少于3000字）。

冲压式蜂窝煤成型机的运动方案设计指导

一、冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求1、功能冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：

∙煤粉加料；

∙冲头将蜂窝煤压制成型；

∙清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；

∙将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；

∙将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。

2、原是数据及设计要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；2）驱动电机：Y180L－8、功率N＝11 kW、转速n＝730 r/min；3）如图1所示位冲头

3、脱模盘5、扫屑刷

4、模筒转盘1的相互位置情况。实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁2连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘附的煤粉。模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置、成型后的模筒进入脱模位置、空的模筒进入加料位置；4）为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间；5）由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大，最大可达50000N，其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值。因此，希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动和减小原动机的功率。6）机械运动方案应力求简单。

二、工作原理和工艺动作分解

根据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作：

1）加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；

2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的二分之一进行冲压成型；

3）脱模：要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。一般可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上；

4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；

5）模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换；

6）输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。

以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，脱模和冲压可以用一个机构完成。因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。

三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图

对于冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个执行构件的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、装配和调试。

冲压式蜂窝煤成型机的冲压机构为主机构，以它的主动件的零位角为横坐标的起点，纵坐标表示各执行构件的位移起止位置。

图2表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环图。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的回程后半段和工作行程的前半段完成，使间歇转动在冲压以前完成。

扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程的前半段完成扫屑运动。

四、执行机构的选型

根据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择表1的常用机构，这一表格又称为执行机构的形态学矩阵。

表1 三执行机构的形态学矩阵

图3（a）表示附加滑块摇杆机构。利用滑梁的上下移动使摇杆OB上的扫屑刷扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。图3（b）表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。

五、机械运动方案的选定和评价

根据表1所示的三个执行机构形态学矩阵，可以求出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动方案数为：

N=3×2×3＝18

现在，我们可以给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等等要求来选择方案。由此可选定两个结构比较简单的方案。

方案Ⅰ：冲压机构为对心曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构。

方案Ⅱ：冲压机构为偏置曲柄滑块机构、模筒转盘为不完全齿轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆机构。