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1、 冲压式蜂窝煤成型机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：成成型型高高度度，冲冲压压次次数数，料斗数，整机重量，电机功率，成型煤规格。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：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冲压式蜂窝煤成型机简介成型煤规格成型煤规格煤饼直径：煤饼直径：1
2、20mm煤饼高度：煤饼高度：75mm孔数：孔数：12孔孔孔径：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
3、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）加加料料：利利用用粉粉煤煤重重力力打打开开料料斗斗自自动动加加料料，加加料料过过程程需需要要设设计计料料斗斗的的开开关关控控制制机机构构，以以控控制制加加料的量；料的量；（2）冲冲压压成成型型：冲冲头头上上下下往往复复运运动动，在在冲冲头头行行程的后三分之一进行冲压成型；程的后三分之一进行冲压成型；（3）脱脱模模：脱脱模模盘盘上上下下往往复复运运动动，将将已已冲冲压压成成型的蜂窝煤压下去而脱离模筒；型的蜂窝煤压下去而脱离模筒；（4）扫扫屑屑：在在冲冲头头、脱脱模模盘盘向向上上移移动动的的
4、过过程程中中用扫屑刷将煤粉扫除；用扫屑刷将煤粉扫除； （5）模模筒筒转转模模间间歇歇转转动动：完完成成冲冲压压、脱脱模模、加加料三个工位的转换；料三个工位的转换；（6）输输送送：将将成成型型的的蜂蜂窝窝煤煤脱脱模模后后落落在在传传送送带带上送出成品。上送出成品。机构选型机构选型根根据据蜂蜂窝窝煤煤冲冲压压机机的的几几个个基基本本动动作作，转转盘盘间间歇歇机机构构，冲冲压压成成形形，扫扫屑屑，分分别别有有转转盘盘间间歇歇机机构构，冲冲压压机机构构和和扫扫屑屑机机构构机机构构。这这三三种种机机构构有有多多种种机机构构形形式式可可供供选选用用。其形态学矩阵如下：其形态学矩阵如下：三执行机构的形态学矩
5、阵三执行机构的形态学矩阵冲压机构冲压机构对心曲柄滑块机对心曲柄滑块机构构偏置曲柄滑块偏置曲柄滑块机构机构六杆冲压机六杆冲压机构构扫屑机构扫屑机构附加滑块摇杆机构附加滑块摇杆机构固定凸轮从动件机构固定凸轮从动件机构模筒转盘间模筒转盘间歇运动机构歇运动机构槽轮机构槽轮机构不完全齿轮机不完全齿轮机构构凸轮式间歇凸轮式间歇机构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）槽轮机构（2）不
6、完全齿轮机构）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。这种机构称为凸轮动盘作单向间歇回转。这种机构称为凸轮式间歇运动机构。式间歇运动机构。（3）凸轮式间歇机构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，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。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，槽轮机构与不完全齿轮相比，
7、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。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。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机构选型和方案比较扫
8、屑机构扫屑机构（）附加滑块摇杆机构（）附加滑块摇杆机构 附附加加滑滑块块摇摇杆杆机机构构是是利利用用在在横横梁梁的的上上下下移移动动使使摇摇杆杆上上的的扫扫屑屑刷刷摆摆动动扫扫除除冲冲头头和和脱模盘上的粉煤屑。脱模盘上的粉煤屑。（）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 固定移动凸轮移动从动件机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。而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑。 比较两者，我们决定选用固比较两者，我们决定选用固定移动凸轮移动从动件机构
9、。定移动凸轮移动从动件机构。机构选型和方案比较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。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。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平面连杆机构在运动的时候有的时候会出现死点
10、现象，通常在曲柄上安装飞会出现死点现象，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，我们选用对心根据上述分析和比较，我们选用对心曲柄滑块机构。曲柄滑块机构。 机构选型和方案比较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。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，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，所以用重力让其自己下落回来，所以我们决定选用盘
11、形槽凸轮机构。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，如图所示，杆件通过一个销子，嵌在凸轮得槽里面，这样杆件就嵌在凸轮得槽里面，这样杆件就可以随凸轮自如运动了。可以随凸轮自如运动了。机械系统的运动循环图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。 传动方案设计传动方案设计传动机构的选用与比较 带带传传动动是是利利用用张张紧紧带带轮轮上上的的传传动动带带，借借助
12、助带带和和轮轮的的摩摩擦擦( (或或啮啮合合) )来来传传递递运运动动和和动动力力的的。带带传传动动由由于于具具有有传传动动平平稳稳，结结构构简简单单，造造价价低低廉廉，不不需需润润滑滑油油和和缓缓冲冲吸吸震震等优点，在机械中被广泛应用。等优点，在机械中被广泛应用。 带带传传动动可可分分为为摩摩擦擦传传动动和和啮啮合合传传动动两两大大类类，摩摩擦擦传传动动型型是是利利用用传传动动带带和和带带轮轮之之间间的的摩摩擦擦力力来来传传递递运运动动和和动动力。结构简单，传动平稳，过载可打滑。力。结构简单，传动平稳，过载可打滑。 选用摩擦型带传动中的选用摩擦型带传动中的V V形带传动机构。形带传动机构。
13、由于机构的转速较小，如果只用一级带传动来减速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。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。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动画机构尺寸计算槽轮的设计及计算槽轮的设计及计算1槽数槽数z：六工位式转盘，所以选择六工位式转盘，所以选择z=6，销数选销数
14、选1.2.运动系数运动系数:=t2/t1=pi-（2pi/z）/2pi=（z-2）/2z=1/3蜂蜂窝窝煤煤成成型型机机的的生生产产能能力力：30次次/min，所所以以主主动动件件拨拨盘盘的的运运动动时时间间t1为为60s/30次次=2s，进进而而得得知知槽槽轮轮在在一一个个运运动动循循环环中中的的运运动动时时间间t2=t1*=2*1/3=0.667s,停停歇歇时时间间为为2s-0.667s=1.333s.机构尺寸计算槽轮的设计及计算槽轮的设计及计算3.中心距中心距a及圆销半径及圆销半径r由机构情况确定由机构情况确定取取a=300mmr=30mm4.槽轮每次转位时主动件的转角槽轮每次转位时主动
15、件的转角2=120，槽间角槽间角22=360/z=60主动件拨盘圆销的中心半径主动件拨盘圆销的中心半径R1R1=a*sin=300*sin30=150mm槽轮的外圆半径槽轮的外圆半径R2R2=（a*cos）+r所以所以R2=262mm槽轮的槽深槽轮的槽深hha(+cos-1)+r所以所以h139.8mm取取h=140mm机构尺寸计算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
16、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)/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=6250N50000N6250NR2RFs蜂窝煤成型机冲压变化曲线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=（150*2pi/60）=15.7rad/sJ=(Emax-Emin)/=4509.9/(0.15*15.7 )=121.
17、98kg*m 飞轮的形状为圆盘形，飞轮距为md =8J取d=1000mm则m=8J/d =8*121.98/1 =975.84kg选用钢作为制作飞轮的材料，其密度=7800kg/m,则宽度b=4m/(pi*d *)=4*975.84/(pi*1 *7800)=159.3mm所以飞轮为一个直径为1000mm，厚为159.3mm的圆盘。机构尺寸计算机构尺寸计算凸轮的计算x_:=Which0=x2Pi/3,50*(1-Cos3x/2),2Pi/3=x4Pi/3,100,4Pi/3=x2Pi,50*(1+Cos3x/2)Plotsx,x,0,2Pi用Mathematica软件来计算凸轮轮廓线凸轮凸轮位移位移曲线曲线vx_=Dsx,xWhich0=x(2Pi)/3,150/2Sin(3x)/2,(2Pi)/3=x (4 Pi)/3, 0, (4 Pi)/3 = x 2 Pi, (-(150/2)Sin(3x)/2Plotvx,x,0,2Pi凸轮凸轮速度速度曲线曲线x_=Dvx,xWhich0=x(2Pi)/3,(450Cos(3x)/2)/22,(2Pi)/3=x(4Pi)/3,0,(4Pi)/3=xAutomatic左图便是得到的凸轮轮廓线曲线，它的推程为250-150=100mm完
