秸稈打包機設計【4張CAD圖紙、說明書完整打包】

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湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 秸稈打包機 學 院： 興湘學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 2010963024 姓 名： 彭凱 指導教師： 馬秋成 完成日期： 2014.05.28 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 秸稈打包機 學號： 2010963024 姓名： 彭凱 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 馬秋成 系主任： 劉柏希 一、主要內容及基本要求 對已成堆的物料，設計全自動打包機的打包機構，以便于磚塊的運輸和保存。機構應具有的功能包括送料、壓料、打包、推送等。 其技術指標如下： 1、成堆后的尺寸規(guī)格 1000X800X600 2、單根帶捆扎時間 8s 基本要求 1、完成打包機構的方案設計； 2、應用UG軟件進行三維建模和工程圖設計 3、設計計算說明書1份； 4、裝配圖1張，其他零件圖若干，圖紙總工作量折合成零號圖不少于2.5張 5、翻譯英文資料（3000單詞左右）。 二、重點研究的問題 1、輸送設備的設計 2、進帶機構的設計 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 UG軟件學習及知識準備 1～2周 2 文獻檢索與資料查閱 3周 3 總體技術方案設計及計算 4～5周 4 產品的三維建模 6～9周 5 總裝配圖繪制 10周 6 詳細設計并繪零件圖 11～12周 7 撰寫設計計算說明書 13周 8 畢業(yè)答辯 14周 四、應收集的資料及主要參考文獻 ［1］尹章偉，毛中彥. 包裝機械[M]. 北京 :化學工業(yè)出版社，2006.1. ［2］王撫政，魏兵. 《棉花包裝用聚酯捆扎帶》行業(yè)標準介紹[J]. 中國棉花加工，2011,(4)：41-42. [3] 孫桓，陳作模，葛文杰 . 機械原理[M] .北京：高等教育出版社，2006.5 [4] GB 6975-2007，棉花包裝[S].北京：中國標準出版社，2007. [5] 機械設計的相關手冊 [6] UG建模的相關書籍 [7] 打包機的相關專利 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 2010963024 姓名 彭凱 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 秸稈打包機 評價項目 評 價 內 容 選題 1.符合培養(yǎng)目標，體現學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量適當； 3.與生產、科研、社會等實際相結合。 能力 1.有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.有綜合運用知識的能力； 3.具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科有經濟分析能力。 論文 （設計）質量 1.立論正確，論述充分，結構嚴謹合理；實驗正確，設計、計算、分析處理科學；技術用語準確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字通順，有無觀點提煉，綜合概括能力強； 3.有理論價值或實際應用價值，有創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 該生的畢業(yè)設計秸稈打包機，論文選題符合培養(yǎng)目標要求，能體現學科專業(yè)特點，達到了綜合訓練的目的。該生具有較強的文獻查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設計工作中較熟練運用所學知識，畢業(yè)設計技術方案可行，工作量適當，設計思路較清晰，研究內容具有一定的實際應用價值，論文質量較好，同意參加答辯。 評閱人： 2014年 5月 30 日 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 2010963024 姓名： 彭凱 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 31 頁 圖 表 4 張 論文（設計）題目： 秸稈打包機 內容提要： 本課題設計的秸稈打包機的主要任務是將零亂松散的秸稈，壓緊壓實成為一個800 毫米見方的正方體。秸稈打包機分為四個部分，送料機構、液壓動力箱、壓料箱和送料 箱。 其工作流程，送料機構先送料到壓料箱，當置于壓料箱底部的重量傳感器觸發(fā)時， 送料停止，液壓缸啟動開始壓縮壓料箱中的秸稈。當推桿觸動行程開關時，液壓缸停止 壓料，推桿將壓好的包推出壓料箱，包在被推入出料箱的同時開始穿絲打包，當被完全 推出后，再進行人工擰絲捆扎。 該機械有兩組液壓機構，可以實現秸稈的兩次四面加壓，以保障壓實壓牢。入料 口做了加大，以防止掉落及浪費。壓料箱上部有切割刀，以防止草料壓面不平整對儲存 運輸帶來不便。機械多處設置加強肋板，保障機械壽命，傳動采用鏈傳動使用壽命更長。 指導教師評語 彭凱同學畢業(yè)設計期間，針對秸稈機械打包問題，查閱了相關文獻資料，設計了含送料機構、打包機構和出料機構的桔稈打包機，繪制了產品二維工程圖。所設計的桔稈打包機，原理正確，但結構不太合理，裝配連接關系表達不清，圖紙尺寸標注欠規(guī)范。 同意參加畢業(yè)答辯，建議評定成績“及格”。 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 根據答辯情況，答辯小組同意其成績評定為 。 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 經答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設計）成績評定為 。 答辯委員會主任： 年 月 日 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1.1 本課題研究的目的意義 3 1.2 秸稈打包機存在的問題 3 1.3 本課題的指導思想及解決的主要問題 4 第二章 打包機功能設計 5 2.1 打包機開車的初始化 5 2.2 手動操作功能 5 2.3 自動操作功能 5 2.4 打包機的輔助工作運行方式 5 2.5 故障報警功能 5 2.5.1 故障類別 6 2.5.2 常見的故障檢查項目 6 第三章 總體設計 7 3.1總體方案的設計 7 3.1.1送料箱方案的設計 7 3.1.2壓料箱方案的設計 8 3.1.3送料箱的設計 9 3.1.4總體結構的設計 9 3.2秸稈打包機各運行動作簡介 10 第四章 機械系統(tǒng)的設計 12 4.1傳動方案的選擇 12 4.1.1鏈傳動的選擇 12 4.1.2鏈輪的選擇 14 4.1.3電動機的選擇及調速方式 15 4.2傳動軸的設計 20 4.2.1軸結構的設計 20 4.2.2軸上零件的固定方法 20 4.3壓料箱的設計 21 4.4出料箱的設計 21 第五章 總結與展望 22 參考文獻 23 致 謝 24 附錄 1 摘 要 秸稈打包機 中國是一個迅速崛起的發(fā)展中農業(yè)大國，在保護環(huán)境的前提下，要實現國民經濟的持續(xù)增長，必須改變傳統(tǒng)的能源利用和能源生產方式，開發(fā)利用生物質資源，生產清潔能源是一項必然的選擇。秸稈類生物質可再生能打包后作燃料，使其得到高品位的利用，是未來可再生能源、資源的一個發(fā)展方向。 秸稈打包機是專門為農業(yè)部門設計制造的，將松散的干牧草壓縮后打成緊包，方便了運輸，并節(jié)省了存儲空間，還有防塵、防水、不易腐敗變質、不易燃燒等優(yōu)點。秸稈打包機是包裝設備一種，因其綜合運用了機、電、氣一體化技術，被廣泛地用于工農業(yè)生產。相對于原有的手工捆扎，秸稈打包機提高了物件的包裝速度，降低了廠商的成本，提高了經濟效益，顯著消除減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。? 論文全面收集了國內外秸稈打包機工作裝置設計的有關資料，對秸稈打包機的各種工況進行了分析，總結了秸稈打包機工作裝置的設計要求，針對總體的工藝要求和設備情況，確定了總體的設計方案。 關鍵詞：秸稈打包機，總體機構 ABSTRACT Straw packaging equipment China is a large developing agricultural country which develops quickly. On the premise of environment protection, China should change the traditional energy use, energy production way and develop and utilize the biomass resources in order to the realization of continuous economic development. Producing clean energy is an inevitable choice. Raw materials such as straw can be used as fuel after packaged. They can be used in a high efficiency and developed to be a future direction of renewable energy and resources. Straw packaging equipment is specially designed for the agriculture section. It is often used to package the loose dry grass tightly which is compressed. Straw packaging equipment makes the transportation convenient and can save storage space. It can be prevented from dust, water, metamorphism and burning. Straw packaging equipment is a kind of packaging equipments. It is widely used in the field of industrial and agricultural production because it has used multiply the machines, electricity and gas integration technology. Compared to the original hand-tied way, straw packaging equipment improves the speed of packaging, reduces the cost of the manufacturers, increases the economic benefits, significantly reduces labor intensity and reduces the elimination of energy and resource consumption. The paper collects some design materials of the packaging equipment from home and abroad. It analyzes the various working situation about straw packaging equipment and summarizes the design demand of the packaging equipment. Moreover, it determines the design program of the hydraulic system which aims at the design requirements and the situation of equipment of the installation of requirements. Key words: Straw packaging equipment ， hydraulic system 第一章 緒論 1.1 本課題研究的目的意義 環(huán)保節(jié)能成為國家發(fā)展主導潮流，節(jié)能減排是近多年來最為流行的環(huán)?？谔枴Ｗ鳛榛厥召Y源設備的打包機行業(yè)符合大勢所趨。需求量在只前的基礎上會穩(wěn)定的發(fā)展下去。 在多年的高速發(fā)展下,我國液壓秸稈打包機的市場規(guī)模進一步擴大，主要一些企業(yè)發(fā)展勢頭良好，近年主要企業(yè)的生產規(guī)模有進一步的擴大趨勢。行業(yè)需求旺盛。產品供不應求。市場發(fā)展勢頭喜人。 江蘇地區(qū)農作物豐富, 有大量的秸稈物料, 同時由于經濟發(fā)展迅速, 電力供應非常緊張, 因此,秸稈發(fā)電在這里發(fā)展前景非?？春谩，F在在該地區(qū)運行的發(fā)電項目都采用的軟質發(fā)電, 也就是我們所說的黃色秸稈, 主要包括稻草、小麥秸稈等草類農作物秸稈, 這些物料具有體積大、重量輕、密度小等特點, 為滿足鍋爐燃燒發(fā)熱量, 保證單位時間內的上料量, 需要打捆至規(guī)定的體積和重量后輸送至爐膛內燃燒。 秸稈發(fā)電的利用大大緩解了煤礦的利用，減少了煤礦燃燒所產生的有害氣體的排放，對環(huán)境保護起著一定的作用，也響應了國家節(jié)能減排的號召，對08年奧運會的開展起著一定的有利作用。[1] 1.2 秸稈打包機存在的問題 從國外的經驗來看, 燃料的收集、儲運和運送是電廠運行的瓶頸, 因此, 進行壓縮打包是解決問題的關鍵所在。目前國內大多數打包機是采用測繪或類比的方式設計的, 在配套動力的確定、主要工作部件的結構參數、壓縮頻率和喂入量等工作參數的確定中存在很多問題。在物料壓縮過程中對其影響因素的分析對比, 有利于我們對打包機的參數優(yōu)化設計。 先選定3 個可能的影響因素, 分別為含水率、加載速度、初始密度。在每個影響因素下取三個水平,每個水平重復試驗5 次, 得到位移與對應壓力數據,對取得數據進行處理。 （1）加載速度的影響 在喂入量、含水率等條件相同的情況下, 在10mm/min,20mm/min,40mm/min 三個不同的加載速率下進行試驗, 每個加載速度重復五次實驗。對試驗數據用SAS 軟件分析處理進行方差分析, 加載速度對于一定壓縮密度時的壓縮壓力影響作用顯著。 對三個不同加載速度下壓縮壓力隨壓縮密度變化趨勢圖進行分析, 如圖1-1 所示, 壓縮密度相同時,隨著加載速度的增加壓縮壓力在減小, 因此, 在設計打包機時, 選擇合適的加載速度很重要, 不僅可以提高壓縮效率, 還在一定程度上可以減少能耗。但需要注意的是提高加載速度易造成秸稈散捆, 所以對秸稈壓縮還需進行流變學研究, 以找到合適參量。 （2） 喂入量的影響 在加載速度、含水率相同的條件下, 選擇稻草的喂入量分別為160g、200g、240g 時進行壓縮試驗, 每種喂入量下重復試驗5 次。 喂入量對應的概率小于0.01 說明喂入量對一定密度下的壓縮壓力影響高度顯著。在喂入量不同時, 稻草在壓縮過程中, 壓縮壓力隨壓縮密度的變化趨勢如圖1-2 所示。根據分析結果已知喂入量對壓縮壓力有顯著影響, 影響結果如圖1-2。在壓縮過程中達到相同壓縮密度時, 壓縮壓力隨著喂入量的增大而增大。 (3) 含水率的影響 在加載速度、喂入量相同的條件下, 選擇含水率分別為4%、9.8%、14%時進行壓縮試驗, 每個含水率條件下重復5 次試驗。含水率對應的概率小于0.01、F 值為212.17 說明含水率對一定密度下壓縮壓力的影響高度顯著。不同含水率下壓縮壓力隨壓縮密度變化趨勢如圖1-3 所示, 可知壓縮密度相同時含水率越低所需壓縮壓力就越大。但由于此次研究的對象是用于發(fā)電項目, 對原料的含水率有一定的限制,因此, 試驗時應該在規(guī)定范圍內取秸稈的含水率。 結論 1) 喂入量、含水率及加載速度對稻草在閉式壓縮過程都有影響。在相同壓縮密度下, 隨喂入量增加, 壓縮力增大; 含水率增大, 壓縮力減小; 加載速度增大可使壓力減小。 2) 分析壓縮曲線, 壓縮過程分松散和壓緊兩個主要階段, 但在壓縮后程還存在一個階段, 但在此階段稻草很小的變形引起壓縮力急劇上升, 因此對生產沒有實際意義。另外, 各個因素在壓緊階段比松散階段的影響要顯著。[2] 1.3 本課題的指導思想及解決的主要問題 由于經濟發(fā)展迅速, 電力供應非常緊張, 因此,秸稈發(fā)電在這里發(fā)展前景非常看好?，F在在該地區(qū)運行的發(fā)電項目都采用的軟質發(fā)電, 也就是我們所說的黃色秸稈, 主要包括稻草、小麥秸稈等草類農作物秸稈, 這些物料具有體積大、重量輕、密度小等特點, 為滿足鍋爐燃燒發(fā)熱量, 保證單位時間內的上料量, 需要打捆至規(guī)定的體積和重量后輸送至爐膛內燃燒。從國外的經驗來看, 燃料的收集、儲運和運送是電廠運行的瓶頸, 因此, 進行壓縮打包是解決問題的關鍵所在。 第二章 打包機功能設計 2.1 打包機開車的初始化 關閉所有電控柜的門,接通電控柜上的電源開關。 在操作臺和打包機預壓側的3個“緊急停車”按鈕開關必須是在“ON”位置。 需要開機起動,點動操作臺上的“液壓電機啟動”按鈕,則“液壓系統(tǒng)啟動”指示燈亮,表示液壓系統(tǒng)接通。 如果需要關閉液壓系統(tǒng),點動“液壓電機停止”按鈕,則液壓源斷開,同時,“液壓系統(tǒng)啟動”指示燈滅。 點動操作臺上的“控制電源通”按鈕,綠色的控制燈亮,表示控制電源接通。 點動“送料風機啟動”按紐,則按照時間順序,集料箱電機、布料箱電機、送料風機依次接通,同時“送料風機接通”燈亮。 如果需要關閉風機,點動“送料風機停止”按紐,則按照時間順序,送料風機、布料箱電機、集料箱電機依次停止,同時“送料風機接通”指示燈滅。 2.2 手動操作功能 設計了多種功能的開關按紐,指示燈等,實現了打包機所需手動操作的全部功能,其中包括:稱量系統(tǒng)手動操作的功能;預壓系統(tǒng)手動操作的功能;主壓系統(tǒng)的手動操作的功能。 2.3 自動操作功能 設計完成了自動操作運行方式,它是打包機進行生產打包的主要工作方式,該方式將稱量系統(tǒng)、預壓系統(tǒng)、主壓系統(tǒng)運行全部自動化,是電氣自動控制設計的核心。 2.4 打包機的輔助工作運行方式 (1)主壓手動,預壓手動,秤接通方式:此方式主要用之于手動打包。當自動操作打包停止時,打包機內預壓次數尚未完成,則此時可在該方式下完成剩余次數打包。當然,正常工作時,預壓系統(tǒng)未完成的預壓次數還應該在自動工作方式下繼續(xù)運行完成。 (2)主壓自動,預壓自動,秤斷開方式:此方式主要用于空載試車,便于維修工試車。 (3)主壓自動方式: 此方式主要用于空載試車,便于維修工維修。 (4)旋轉柱清掃方式:此方式主要用于旋轉柱清掃,便于維修工清掃秸稈。 2.5 故障報警功能 設計了許多故障報警功能,以便及時發(fā)現故障點。 2.5.1 故障類別 故障主要劃分為3類。 (1)主壓故障:當發(fā)生此類故障時,對應的主壓故障指示燈亮。 (2)預壓故障:當發(fā)生此類故障時,對應的預壓故障指示燈亮。 (3)稱量故障:當發(fā)生此類故障時,對應的稱量故障指示燈亮。 2.5.2 常見的故障檢查項目 打包機操作臺上安裝有故障顯示器,該顯示器可顯示出如下常見故障:旋轉柱不在極限位置報警;壓料箱不在正確位置報警;預壓壓料箱不在正確位置報警;主壓壓料箱未提起報警;壓料箱同步控制報警;制動器故障報警;提升缸不在正確的懸吊位置報警;秤故障報警;推料板卡住報警;垂直擋料板故障報警。[3] 第三章 總體設計 3.1總體方案的設計 3.1.1送料箱方案的設計 本課題設計的秸稈打包機的主要任務是將零亂松散的秸稈，壓緊壓實成為一個800毫米見方的正方體，重量大約800千克左右。根據打成包的大小和打包的過程，可將秸稈打包機分為四個部分來分別設計：送料機構、液壓動力箱、壓料箱和送料箱，如圖3-1。 圖3-1 由于要將秸稈運送到有一定高度的壓料箱中，所以送料機構要從低到高將秸稈運送，因此送料機構采用有一定傾斜度的履帶是運輸，將秸稈緩慢的送到壓料箱中。常用的輸送帶有兩種：輸送帶和輸送鏈。 輸送帶按照用途可分為阻燃輸送帶、尼龍輸送帶、耐磨輸送帶、耐熱輸送帶、耐高溫輸送帶、耐寒輸送帶和耐酸堿輸送帶等類型。其中耐磨輸送帶選用棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布作為帶芯，覆蓋較耐磨的膠料，強度高，伸長率小，耐磨性能優(yōu)越，是運送秸稈的良好選擇之一。 輸送鏈可分為滾子式，平板式等類型。滾子式輸送鏈的輸送板采用的是扁鋼，耐磨性和強度均高于耐磨輸送帶。送料機構運送的對象是零亂松散的紙制品，諸如：紙張、紙箱、包裝袋、一次性飯盒，大多帶有大量塵土、沙粒和水分。在露天粉塵的環(huán)境中抗老化防腐蝕的能力是耐磨運輸帶所不能比擬的，所以在權衡之下，選擇輸送鏈送料方式更能滿足惡劣工作環(huán)境的要求。 輸送鏈的外側選用薄的片剛作為擋板來阻擋運動是卷入大顆粒的塵土或其他雜質，防止輸送鏈被卡住，以便于輸送鏈正常的工作。在輸送鏈板的兩側采用擋板來形成運送秸稈的槽路。帶動運輸鏈轉動的主動軸放在送料機構的上端如圖3-1所示，采用電動機作為驅動提供動力。 3.1.2壓料箱方案的設計 送料裝置將秸稈運送到壓料箱之后，在液壓推桿的壓力下將散亂的秸稈壓縮，這一動作是在壓料箱中實現的，之后將壓好的秸稈推出壓料箱。在將秸稈推出壓料箱的同時，對秸稈進行切割，將其上部不規(guī)則不緊實的部分切掉，然后將料推入送料箱。壓料箱如圖3-2。 圖3-2 壓料箱 根據要實現的動作，下面簡單介紹壓料箱的設計方法： 在液壓推桿的作用下，壓料箱的箱體要承受相當大的推力，這就要求壓料箱能夠承受足夠大的推力，壓料箱要有足夠的強度和疲勞強度。所以在設計時，沿著推力的方向采用遍布的加強筋的設計方案，此方案既可以減少材料，減小重量，降低成本，有可以滿足強度的要求。 在壓料箱的中間距地部1米處安置一把切割秸稈的橫向刀，將秸稈上部未被壓到松散的部分切掉，并使受壓后的秸稈包有規(guī)則的外形，以便于運輸儲存。 在壓料箱的上部安置一個接料口，將送料機構送來的秸稈接受到壓料箱中。接料口的外形為上口大下口小的斗形，其作用是將絕大部分送來的秸稈接受到壓料箱，避免秸稈落到外部，防止資源和能源的浪費。 壓料箱的示意圖和相關機構如圖所示。[5] 3.1.3送料箱的設計 秸稈壓縮打包后，由推桿推入送料箱。送料箱的作用是零時存儲打壓好的包，并對從包的頂部將包在壓實，因為包在被推出切割后，由于秸稈的韌性包不可能被切的整整齊齊，還會有毛躁粗劣的刀痕等，所以還有必要從頂部在進行擠壓，使其形狀更規(guī)則。 在送料箱的頂部置一推力不太大的液壓缸，以此來對包進行再次的壓實，壓平上部粗糙的毛邊，是上部平整便于堆放運輸。 圖3-3出料箱示意圖 在送料箱的底部以槽鋼作為導軌作為秸稈包的支撐。送料箱的長度為兩米，可以承載兩個包，這樣工人就有足夠的時間對包機型人工穿絲將包從縱向扎緊。 送料箱和相關機構的示意圖如圖3-3所示。[6] 3.1.4總體結構的設計 秸稈打包機由四大部件組成：送料機構、液壓動力箱、壓料箱和送料箱，各個部件的設計方案上面已經詳述。下面講述一下四大部件之間的裝配方式。 液壓動力箱和壓料箱用螺栓相連接，壓料箱和送料箱也用螺栓相連接，送料箱不和這三個部件接觸，而是孤立在外與壓料箱的送料口平行對齊。各個大部件的安裝示意圖如圖3-4所示。[7] 圖3-4 3.2秸稈打包機各運行動作簡介 秸稈打包機打包的打包過程中的各個動作是以上四大部件相互協作完成的，動作的啟動管理控制都是有PLC來完成的。工作人員可以通過觸摸屏上的控制面板對機器實行控制。 秸稈打包機的主要動作流程如圖3-5所示。 圖3-5秸稈打包機的主要動作流程圖 當工人開啟機器，按下啟動命令后，送料機構首先開始啟動，秸稈通過輸送鏈緩慢的源源不斷地通過接料口進入壓料箱，當置于壓料箱底部的重量傳感器觸發(fā)時，送料機構停止送料。此時送料停止，液壓缸啟動開始壓縮壓料箱中的秸稈。當推桿觸動行程開關時，液壓缸停止壓料，推桿將壓好的包推出壓料箱，同時由壓料箱中的刀對秸稈壓縮包進行切割。包在被推入出料箱的同時開始穿絲打包，當包被完全推入出料箱的時候穿絲完成，此時有工人進行人工擰絲捆扎。在包被完全推入出料箱的時候，送料機構開始送料，然后如此的循環(huán)往復。 第四章 機械系統(tǒng)的設計 4.1傳動方案的選擇 4.1.1鏈傳動的選擇 送料機構中的驅動是靠電動機來實現的，電動機與主動軸之間的距離比較遠，由此選定的傳動方案為帶傳動或鏈傳動。 帶傳動是具有中間撓性件的一種傳動，所以： 1） 能緩和載荷沖擊； 2） 運行平穩(wěn)，無噪聲； 3） 制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴格； 4） 過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞； 5） 可增加帶長以適應中心距較大的工作環(huán)境（可達15m）。 帶傳動和摩擦傳動一樣，也有下了缺點： 1） 有彈性滑動和打滑，使效率降低和不能保持準確的傳動比（同步帶除外）； 2） 傳動同樣大的圓周力時輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大； 3） 帶的壽命較短。 帶傳動的應用范圍很廣。帶的工作速度一般為5 m/s～25 m/s，使用高速環(huán)形膠帶時可達60 m/s；使用錦綸片平帶時，高達80 m/s。膠帆布平帶傳動功率小于500 kW,普通V帶傳動功率小于700kW。 和帶傳動相比，鏈傳動的主要優(yōu)點是： 1） 沒有滑動； 2） 工況相同時，傳動尺寸比較緊湊； 3） 不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較?。? 4） 效率較高，約為98% ； 5） 能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用。 鏈傳動的缺點是： 1） 只能用于平行軸間的傳動； 2） 順時速度不均勻，高速運轉時不如帶傳動平穩(wěn)； 3） 不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應用； 4） 工作時有噪聲； 5） 制造費用比帶傳動高。 從以上的優(yōu)缺點中可以看出來，同步齒形帶和套筒滾子鏈都適合用于將電動機的轉矩傳送到主動軸。但由于秸稈打包機工作環(huán)境大多是在露天的，經常受到日曬雨淋，工作時塵土較多，工作環(huán)境惡劣，為了能夠延長秸稈打包機的壽命，套筒滾子鏈比同步帶輪更適合條件。由于傳遞功率和轉矩較大，本課題中采用的是雙排鏈，，相關參數參照下表4-1。 表4-1 ISO鏈號： 12A 外或中鏈板高度：h3max|mm 15.62 鏈條通道高度：h1min|mm 18.34 節(jié)距： p|mm 19.05 過渡鏈節(jié)尺寸①：l1min|mm 7.9 測量力|雙排： N 560 滾子直徑：d1max|mm 11.91 過渡鏈節(jié)尺寸①：l2min|mm 9.14 抗拉載荷|雙排：min|kN 62.3 內節(jié)內寬：b1min|mm 12.57 過渡鏈節(jié)尺寸①：c|mm 0.1 銷軸全寬|雙排：b5max|mm 49.8 銷軸直徑：d2max|mm 5.96 排距： pt|mm 22.78 內鏈板高度：h2max|mm 18.08 套筒孔徑：d3min|mm 5.98 內鏈節(jié)外寬：b2max|mm 17.75 外鏈節(jié)內寬：b3min|mm 17.81 運輸鏈負責承載運輸秸稈，需要較大的抗拉載荷系數，選用的是單排滾子鏈，采用中碳鋼淬火處理，硬度>40 HRC～45HRC,其示意圖如圖4-2所示，相關參數見下表4-2。[8] 表4-2 ISO鏈號： 64B 外或中鏈板高度：h3max|mm 90.17 鏈條通道高度：h1min|mm 91.08 節(jié)距： p|mm 101.6 過渡鏈節(jié)尺寸①：l1min|mm 47.07 測量力|雙排： N 7960 滾子直徑：d1max|mm 63.5 過渡鏈節(jié)尺寸①：l2min|mm 47.07 抗拉載荷|單排：min|kN 1120 內節(jié)內寬：b1min|mm 60.96 過渡鏈節(jié)尺寸①：c|mm 0.2 銷軸全寬|單排：b5max|mm 130.9 銷軸直徑：d2max|mm 39.4 排距： pt|mm 119.89 內鏈板高度：h2max|mm 90.17 套筒孔徑：d3min|mm 39.45 內鏈節(jié)外寬：b2max|mm 92.02 外鏈節(jié)內寬：b3min|mm 92.15 4.1.2鏈輪的選擇 電動機上小鏈輪的計算： 一、小鏈輪節(jié)距和中心距的確定 1、 小鏈輪齒數：Z1=Z3 2、 鏈節(jié)數：Lp=（z1+z2）/2+2a/p+{（z2-z1）/2π}2p/a =（23+46）/2+2×（100p/p）+（23/2π）2p/100p =34.5+200+0.134 =234.6 ，取Lp=235 3、 傳動功率：PO≥Kap/KzKp=1.2×7.5/1.23=5.08 kW 其中Ka=1.2，Kz=1.23，Kp=1 4、 鏈節(jié)距：P=19.05 5、 中心距： =1969.29 ，取 二、小鏈輪基本尺寸的計算 1、 齒溝圓弧半徑：r1=0.5025dr÷0.05=6.034775 ，取r1=6 2、 齒角溝半角（°）：°/2=55°-60°/z=52.39° 工作段圓弧半徑：r2=1.3025drcos（°/2）÷0.05=15.56 3、 工作段圓弧中心角（°）：β=18°-56°/z=18°-56°/23=15.57 4、 齒頂圓弧中心坐標： V=1.3drsin（180°/z）=2.10 5、 齒形半角：r/2=17°-64°/z=14.22 6、 齒頂圓弧半徑：r3=dr{1.3cos（r/2）÷0.8cosβ-1.3025)-0.05 =5.98（1.26+0.77-1.3025）-0.05 =8.61 7、 工作段直線部分長度：bc=dr{1.3sin（r/2）-0.8sinβ)} =5.98（0.319-0.2147） =242 8、 e點至齒溝圓弧中心連的距離： =p{1÷（2r1-dr）/d} =19.05{1÷（2×6.03475-11.91）/140} =19.07 三、小鏈輪軸向尺寸的確定 1、尺寬：bf1=0.93b1=11.94 2、齒側倒角：ba=0.13p=2.4765 3、齒側半徑：rx=19.05 4、齒全寬：bfm=（m-1）pt÷bf1=34.72 小鏈輪和電動機軸之間用鍵連接，將電動的的轉矩輸出傳動給雙排滾子鏈，再由滾子鏈帶動主動軸轉動。主動軸再帶動運輸鏈轉動，最終實現對秸稈的運輸。[9] 4.1.3電動機的選擇及調速方式 根據感應電動機的轉速特性表達式可知，調速方式有三大類：頻率調節(jié)、磁極對數調節(jié)和轉差率調節(jié)，比較成熟和廣泛應用的有8種通用調速技術，如圖4-1所示。 圖4-1電動機調速方法 一、變極對數調速方法 這種調速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數達到調速目的，特點如下： 1） 具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好； 2） 無轉差損耗，效率高； 3） 接線簡單、控制方便、價格低； 4） 有級調速，級差較大，不能獲得平滑調速； 5） 可以與調壓調速、電磁轉差離合器配合使用，獲得較高效率 的平滑調速特性。 本方法適用于不需要無級調速的生產機械，如金屬切削機床、升降機、起重設備、風機、水泵等。 二、變頻調速方法 變頻調速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內大都使用交－直－交變頻器。其特點： 1） 效率高，調速過程中沒有附加損耗； 2） 應用范圍廣，可用于籠型異步電動機； 3） 調速范圍大，特性硬，精度高； 4） 技術復雜，造價高，維護檢修困難。 　　本方法適用于要求精度高、調速性能較好場合。 三、串級調速方法 串級調速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調速的目的。大部分轉差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產生附加的裝置，把吸收的轉差功率返回電網或轉換能量加以利用。根據轉差功率吸收利用方式，串級調速可分為電機串級調速、機械串級調速及晶閘管串級調速形式，多采用晶閘管串級調速，其特點為： 可將調速過程中的轉差損耗回饋到電網或生產機械上，效率較高； 裝置容量與調速范圍成正比，投資省，適用于調速范圍在額定轉速70％－90％的生產機械上； 調速裝置故障時可以切換至全速運行，避免停產； 晶閘管串級調速功率因數偏低，諧波影響較大。 本方法適合于風機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。 四、繞線式電動機轉子串電阻調速方法 繞線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。 　五、定子調壓調速方法 當改變電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉速。由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，因此最大轉矩下降很多，其調速范圍較小，使一般籠型電動機難以應用。為了擴大調速范圍，調壓調速應采用轉子電阻值大的籠型電動機，如專供調壓調速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯頻敏電阻。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當調速在2：1以上的場合應采用反饋控制以達到自動調節(jié)轉速目的。 調壓調速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調壓方式有串聯飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調壓等幾種。晶閘管調壓方式為最佳。調壓調速的特點： 1) 調壓調速線路簡單，易實現自動控制； 2) 調壓過程中轉差功率以發(fā)熱形式消耗在轉子電阻中，效率較低。 3) 調壓調速一般適用于100KW以下的生產機械。 六、電磁調速電動機調速方法 電磁調速電動機由籠型電動機、電磁轉差離合器和直流勵磁電源（控制器）三部分組成。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導通角，可以改變勵磁電流的大小。 電磁轉差離合器由電樞、磁極和勵磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機械聯系，都能自由轉動。電樞與電動機轉子同軸聯接稱主動部分，由電動機帶動；磁極用聯軸節(jié)與負載軸對接稱從動部分。當電樞與磁極均為靜止時，如勵磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對N、S極性交替的磁極，其磁通經過電樞。當電樞隨拖動電動機旋轉時，由于電樞與磁極間相對運動，因而使電樞感應產生渦流，此渦流與磁通相互作用產生轉矩，帶動有磁極的轉子按同一方向旋轉，但其轉速恒低于電樞的轉速N1，這是一種轉差調速方式，變動轉差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉矩和轉速。電磁調速電動機的調速特點： 1） 裝置結構及控制線路簡單、運行可靠、維修方便； 2） 調速平滑、無級調速； 3） 對電網無諧影響； 4） 速度失大、效率低。 本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時低速運行的生產機械。 七、液力耦合器調速方法 液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中。殼中充入一定量的工作液體，當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產機械運轉。液力耦合器的動力轉輸能力與殼內相對充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉速，作到無級調速，其特點為： 1） 功率適應范圍大，可滿足從幾十千瓦至數千千瓦不同功率的需要； 2） 結構簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價低； 3） 尺寸小，能容大； 4） 控制調節(jié)方便，容易實現自動控制。 本方法適用于風機、水泵的調速。 本課題中送料機構運行速度較慢對調速的范圍要求較高，采用變頻調速方式。型號為YCT2004B，電動機尺寸如圖4-2所示。 圖4-2 表4-3電動機參數 型 號 拖動電動機功率（KW） 額定轉矩（N.m） 調速范圍（r/min） 轉速變化率（%） 重量（kg） CT200 4B 7.5 47.7 1250-125 <2.5 224 機座號 A A/2 WB WC D E 基本尺寸 基本尺 寸 基本尺寸 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極 限 偏 差 基 本 尺 寸 極 限 偏 差 200 -4B 318 159 356 50 ±15 38 +0.018 +0.002 110 ±0.43 機座號 安裝尺寸 外形尺寸 F G H K AB AC AD HD L 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 位置度偏差 200 -4B 10 0 -0.036 33 0 -0.2 200 0 -0.5 19 +0.43 0 1.5 410 430 235 485 860 4.2傳動軸的設計 4.2.1軸結構的設計 ? 軸的結構和形狀取決于下面幾個因素：（1）軸的毛坯種類：（2）軸上作用力的大小及其分布情況；（3）軸上零件的位置、配合性質及其聯接固定的方法；（4）軸承的類型、尺寸和位置；（5）軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求?？梢娪绊戄S的結構與尺寸的因素很多，設計軸時要全面綜合的考慮各種因素。 秸稈打包機中的主動軸材料為40Cr，承受拉力 N,軸上的載荷FQ N,軸的類型和尺寸如圖4-3 所示。 圖4-3主動軸示意圖 此軸的傳動方式采用花鍵傳動方式，為了減輕軸的重量采用中空的設計方法，加工時軸分為兩根分別對軸進行粗加工，然后將兩根軸焊接起來，之后再進行半精加工、精加工。 4.2.2軸上零件的固定方法 一、周向固定 此傳動軸上要裝配的零件有：鏈輪、軸套、軸承和軸端擋圈。鏈輪的周向固定方法采用花鍵的方式；軸套和軸承采用過盈配合的方式實現周向固定。 二、軸向固定 軸左端的鏈輪采用軸肩、套筒和軸承端蓋的方式實現軸向的固定；軸右端第一個鏈輪采用軸肩和軸端螺釘擋圈的方式固定；軸右端第二個鏈輪采用軸肩、套筒和軸承端蓋的方式實現軸向的固定。 密封方式采用石棉橡膠墊片，在軸轉動過成中由于發(fā)熱引起的軸的軸向伸長量可以有墊片進行補償，避免了軸由于發(fā)熱而引起的變形。[10] 4.3壓料箱的設計 壓料箱對強度的要求是最高的，要承受液壓推桿的推力，但還要以節(jié)省材料降低成本為要求之一精心設計。壓料箱的底盤采用HT200，骨架采用角鋼焊接而成，在角鋼的四周應用鋼板焊接組成箱體。為了滿足強度的要求在箱體的外圍焊接20mm寬扁鋼作為加強筋。 在壓料箱的中間部位焊接V型刀對壓實后的秸稈進行切割。 刀的示意圖如圖4-5所示。 圖4-5 V型刀示意圖 4.4出料箱的設計 出料箱的作用是暫時存放壓實的秸稈包，在出料箱進行人工穿絲捆扎。出料箱的骨架是有由角鋼焊接而成，材料位Q235