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1、便携式易拉罐压缩装置的设计沙俊男;尤锋;咸帅康;顾燕;程洋【摘 要】为了解决小型废品收购厂和私人废品收购处易拉罐储运难的问题,利用曲 柄滑块原理,设计了一种便携式易拉罐压缩装置.该装置不仅能够减小易拉罐储运体 积,而且能够提升压缩效率,满足小型用户使用要求.期刊名称】现代制造技术与装备年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P3-4,7)关键词】 易拉罐;压缩装置;设计 【作 者】 沙俊男;尤锋;咸帅康;顾燕;程洋【作者单位】 南通理工学院机械工程学院,南通 226001;南通理工学院 机械工程学院,南通 226001;南通理工学院机械工程学院,南通 226001;南通理工学院机
2、械工程学院,南通 226001;南通理工学院 机械工程学院,南通 226001正文语种】 中文易拉罐压缩设备根据机型可分为立式机型和卧式机型，现有易拉罐压缩设备主要以大型压缩设备为主，有点动、手动和半自动等工作方式，操作较方便。另外，还具有顶出装置和压缩、延时和自动回程等功能，能进行定压成型和定程成型操作，且 工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性较大。本文基于曲柄滑块原理， 设计制作了一款便携式、成本低且效率较高的压缩装置。1 传统易拉罐压缩装置存在的问题传统易拉罐压缩装置由于体型较大，滑块行程较长，只供废品收购站使用，压缩装 置还需要一个固定的空间放置，无法轻易移动和搬运，受空间限
3、制较大。在人工回 收易拉罐过程中，大量易拉罐不便收纳和运输，而且目前市场上易拉罐压缩机制作 过于繁琐，成本较高，一台压缩机往往高达十几万。本文设计的便携式易拉罐压缩 装置可以自动地将易拉罐压缩成饼，减少了回收再利用过程中运输、冶炼损耗，提 高易拉罐回收率，降低成本。2 便捷式压缩装置机械结构设计机械结构是易拉罐压缩装置的重要组成部分，压缩装置结构的好坏直接影响压缩装 置运行性能。便携式易拉罐压缩装置设计内容主要包括动力机构、传动机构、执行 机构和存储机构等部分设计。2.1 动力机构设计经测试得知50kg重的物体足以压扁任意种类易拉罐。本文设计过程中，根据实际 要求，查找机械设计手册，选择 YC
4、J 系列齿轮减速三相异步电动机，具体型号为 YCJ13290LF2-4，额定功率为1.5kW，输出转速58r/min，输出转矩为232/Nm, 输出轴直径为32mm，中心高为132mm，电动机电路为Y型接法。电动机各尺 寸如表 1 所示。2.2 传动机构根据电动机的输出轴直径，选择联轴器，具体数据如表2所示。曲柄连杆机构通过曲柄带动滑块左右移动，结构如图1所示。点A连接着电动机 转轴，点 B 固定在电动机转轴圆盘上不是圆心的一点，电动机转动带动 B 点圆周 转动，实现了滑块在水平面上的运动；滑块C右边固定一挡板，将易拉罐放在滑 块和挡板的中间，通过电动机转动带动滑块滑动来实现对易拉罐的压缩。在
5、滑块靠 近挡板底部开一个洞，被压缩后的易拉罐靠着重力落入下方的存放装置中。这样就 简单构成了一个易拉罐压缩装置。图1 曲柄连杆机构表1电机尺寸(单位：mm )机座号安装尺寸/mm B B/2 C D E F G H K孑陵攵S215 15037 32 80 10 27 132 15 4 M10 夕卜形尺寸(AA) AB (BB) (GA) (HA) HD LJ 40 260 192 35 25 265 295 A 132表2联轴器尺寸型号公称转矩/Nm质量/Kg GY5 400 8000 32 82 120 68 3652 8 0.007 5.43 许用转速/(r/min )轴孔直径/mm 轴
6、孔长度/mm D b S/mm D1/mm /mm b1/mm /mm 转动惯量/ (Kgm2)2.3 执行机构在设计压缩装置前，首先收集了目前市场上所有类型易拉罐尺寸形状攵据，如表3 所示。首先设计BC部分，根据测量获得数据，设计压缩箱的大小为80mmx80mmx500mm的箱体，从正方形一面拉伸切除70mmx70mmx498mm,再选择一 长方形面拉伸切除一 多边形，如图2所 示。表3易拉罐尺寸样式种类上底面直径/mm圆柱直径/mm下底面直径/mm高度 /mm类型难易压缩程度种类1 60.14 65.6 64.40 91.3旺仔牛奶 难种类2 59.04 64.84 44.08 114.6
7、可乐，雪碧， 易种类3 49.74 52.68 52.74 131.82红牛，椰 汁等难种类4 53.28 56.52 43 145.66可口可乐等易种类5 54 65.62 44.32 167.08 哈尔滨啤酒等 易图2连杆设计然后再在底部切除一个尺寸为15mmx70mmx5mm的长方体作为出料槽。滑块联接在滑动杆上，滑动杆由三个圆柱组成，尺寸分别为5mmx36mm、10mmx1mm、10mmx1mm,如图3所示。推盘模型如图4所示，为压缩易拉 罐直接接触工作面，推盘，推杆，压缩槽三维装配模型如图 5 所示。图3 滑动杆图4 推盘图5 装配模型设计圆盘圆心距推槽左端面为105mm，圆心距底面
8、距离为212mm。当圆盘和推 杆一直线时，为最短长度，经计算最小长度为281.03mm，初步选定长度为 285mm ;当圆心在曲柄上时，右端空余距离为280mm，大于最大易拉罐长度， 满足要求。圆盘和曲柄选用M10螺栓和螺母联接，并用垫片相互配合，如图6所 示。图6圆盘安装图2.4 存储机构易拉罐存储机构设计为壁厚为 2mm 的铁皮箱，上方有两条长方体铁棍，尺寸为20mmx20mmx496mm,用来放置电动机的底座。在铁皮箱一边的上方焊接一 块铁板，用来放置执行机构，如图 7 所示。图 7 存储装置3 压缩装置的控制电路设计3.1 电路组成压缩装置电路由主电路、控制电路和信号电路三部分组成，左
9、侧为主电路，中间为 控制电路、右侧为信号电路，如图 8 所示。图8压缩装置的电路主电路由三相电源（L1、L2、L3 ）、低压断路器（自动空气开关）QA0、熔断器 FA、接触器QA1的三对主触点、热继电器BB的热元件和笼型三相异步电动机 MA组成。控制电路由熔断器FA2、热继电器BB的动断触点、停止按钮SF1、起动按钮SF2、 接触器QA1的电磁线圈和辅助动合触点组成。3.2 工作原理起动时，操作人员首先合上低压断路器QAO,主电路引入三相电源；然后操作人 员按下起动按钮SF2，控制电路电流由相线L3开始，经溶断器FA2、热继电器 BB的动断触点、停止按钮SF1的动断触点、已经闭合的起动按钮SF
10、2触点、接触 器QA1的电磁线圈和熔断器FA2，最终回到相线L2，形成回路。接触器QA1电磁线圈得电后，产生电磁吸力，使位于主电路中的三对动合主触点 QA1闭合。同时，位于控制电路中，且与起动按钮SF2并联的辅助触点QA1也 闭合。位于主电路中的三对动合主触点QA1闭合后，电动机MA得电，在全电压下开始 起动运转；位于控制电路中的辅助触点QA1闭合后，使接触器QA1电磁线圈拥 有两条得电回路：其一是操作人员还在按压的起动按钮SF2 ;其二是已经处于闭合 状态的接触器辅助触点QA1。此时，操作人员松开起动按钮SF2，SF2触点断开， 接触器电磁线圈仍然可以通过辅助触点QA1保持得电状态，进而使电
11、动机保持得 电状态并持续运转。当操作人员按下停止按钮SF1,电动机即可停转。按下停止按钮SF1后，电动机 动断触点断开，接触器QA1电磁线圈失电，使得接触器同名主触点和辅助触点均 断开。接触器三对主触点QA1断开后，电动机失电，在惯性作用下持续运转一段 时间后停止转动。3.3 工作过程 操作人员启动电机，电机转动，输出转矩和转速。电动机输出轴上街联轴器，另一 端接圆盘。圆盘和输出轴同转速转动，圆盘上靠边缘一孔联接推杆推动压缩盘在压 缩槽内做水平压缩运动；被压缩的易拉罐压缩到一定程度后会由底端出料口自由掉 落在存储箱中。由于本设计压缩装置采取人员手动放料，因此转速比较低，且输出 转矩必须足够压缩
12、不同材料易拉罐。试验证明，所选择的电动机符合设计要求。4 结语通过测试验证了便携式易拉罐压缩装置工作效率较高，制造成本低，结构简单，相比大型压缩机更符合小型厂家需求。本文基于文献检索和SoldWorks软件，提出了便携式易拉罐压缩装置三维建模设计方法。同时，对系统硬件进行了详细介绍。 总之，使用三维建模的方法对压缩装置进行设计，可以提高设计效率，优化机械结 构，设计好的结构部件可直接用 3D 打印机打印出来。参考文献【相关文献】1 成大先机械设计手册M.4版北京：化学工业出版社，2016.2 成大先机械设计手册M.2版北京：化学工业出版社，2016.3 凌永成机电传动控制M.北京：机械工业出版社，2017.4 王先奎机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2007.
