一種文件雜物回收打包裝置的機械結構設計

一種文件雜物回收打包裝置的機械結構設計,一種,文件,雜物,回收,打包,裝置,機械,結構設計 畢 業(yè) 設 計（論 文） 設計(論文)題目： 一種文件雜物回收打包裝置的機械結構設計 學生姓名： 二級學院： 班　　級： 提交日期： 目錄 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 緒 論 1 2 廢紙打包機的總體設計方案 2 2.1 廢紙打包機的簡介 2 2.2 廢紙打包機的結構設計 2 2.3 廢紙打包機的動力設計 2 2.4 廢紙打包機的控制設計 2 2.5 廢紙打包機的打包回收設計 2 3 液壓系統(tǒng)的設計 3 3.1 壓縮室的設計 3 3.2 液壓缸的設計 3 3.3 液壓元件的設計 4 3.4 油箱的設計 5 4 總結 6 參考文獻 7 III 摘要 一種文件雜物回收打包裝置的機械結構設計 摘 要 本文首先對分析了打包機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，同時指出本課題研究的意義和價值，接著說明本課題所設計裝置的總體方案，闡述設計的新型廢紙打包機的工作原理及其各個結構設計的方案，然后對廢紙打包機中最核心的部分——液壓系統(tǒng)進行詳細的設計說明，最后總結本次課題，并預估設計的廢紙打包機的發(fā)展前景。 關鍵詞：廢紙打包機；結構設計：液壓系統(tǒng) Abstract Mechanical structure Design of a kind of document and debris Recycling and packing device Abstract This paper first analyzes the present situation and development trend of the baler, and points out the significance and value of the research, and then explains the overall scheme of the device designed in this paper. This paper expounds the working principle of the new type of waste paper baling machine and the schemes of each structure design, and then gives a detailed description of the hydraulic system, which is the most core part of the waste paper baling machine, and finally summarizes this subject. The development prospect of the waste paper baling machine is forecasted. Key words: Waste paper baling machine; Structure design;Hydraulic system 第1章 緒論 1 緒 論 1.1 國內(nèi)文件雜物打包機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 據(jù)中國造紙協(xié)會調(diào)查資料，2016年全國紙及紙板生產(chǎn)企業(yè)約2800家，全國紙及紙板生產(chǎn)量10855萬噸，較上年增長1.35％。消費量10419萬噸，較上年增長0.65％，人均年消費量為75千克（13.83億人）。2007~2016年，紙及紙板生產(chǎn)量年均增長率4.43％，消費量年均增長率4.05％。主要生產(chǎn)的是新聞紙、印刷書寫紙、生活用紙、包裝用紙、白紙板、箱紙板、瓦楞原紙等。由此可見中國造紙業(yè)也在隨著經(jīng)濟的快速增長而在高速的發(fā)展中。然而在這個快速發(fā)展的背后也存在著不少問題。造紙業(yè)的高速發(fā)展消耗了大量的能源，并且也引發(fā)了許多環(huán)境問題，資源和環(huán)境污染這兩大問題也是制約造紙業(yè)發(fā)展的重要因素。在國內(nèi)紙制品消耗如此巨大的提前下，廢紙就成為了一種有著很高價值的可回收資源，不僅可以節(jié)約原料、能源，還可以減少廢物排放，從而保護環(huán)境。因此廢紙的回收是造紙業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟必不可少的一環(huán)。 廢紙打包機能夠提高廢紙回收的效率，但同時我國現(xiàn)有廢紙打包機的主要集中在大型的廢品回收站和造紙企業(yè)，所以實際我國廢紙的回收利用率并不高，使得設計出一種小巧高效率的廢紙打包機變得有意義。 在我國七十年代中期時，廢紙打包機已經(jīng)開始投入使用，到了八十年代，大噸位的液壓打包機也已經(jīng)出現(xiàn)，這種液壓打包機壓力噸位大、自動化程度高、使用壽命長，廢紙的密度得到提高，減少了包裝成本和運輸成本。但這種大噸位的液壓打包機占地面積大，需要專人操作，普及率不高。 1.2 課題研究的意義 （1） 廢紙的回收能夠減少造紙業(yè)原料供應的壓力，造紙業(yè)的高速發(fā)展不能僅僅依賴于進口原料，我們需要提高我國國內(nèi)的廢紙回收量和回收利用率。 （2） 能夠節(jié)約資源，減少環(huán)境污染。廢紙的再利用遠遠比原生纖維制漿所需要的水耗、能耗、化學品消耗的小，同時造紙過程中的造成的污染也更小。 （3） 實現(xiàn)造紙業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。廢紙的回收利用的價值體現(xiàn)在廢紙已經(jīng)經(jīng)過蒸煮和漂洗，雜質更少，污染更小，可以實現(xiàn)低消耗，低排放的節(jié)約型、環(huán)境友好型的循環(huán)經(jīng)濟。 1.3 課題研究的方向 我國的廢紙回收量不高的主要原因在于用于廢紙回收的方式太少，主要集中于廢紙回收站和造紙廠，在這些地方有著大型的廢紙打包機，廢紙回收的效率也較高。但本課題的研究方向是設計一種小型便捷的文件雜物回收打包機，可以將它安放于人口集中處：車站、學校、大型商場等，增加收集廢紙的地點，從而提高廢紙的回收量 7 第2章 廢紙打包機的總體設計方案 2 廢紙打包機的總體設計方案 2.1 廢紙打包機的簡介 紙打包機主要是由五大系統(tǒng)組成，即機械系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)組成，能夠全自動的實現(xiàn)廢紙的收集、壓縮，打包、存放。 2.2 廢紙打包機的結構設計 目前市場上的打包機主要有兩種：立式和臥式打包機。臥式打包機自動化程度高，壓縮力大，出包效率高，但是臥式打包機的占地面積大，使用場地具有一定的局限性；立式打包機占地面積小，但壓縮力小，自動化程度不高。綜合市場上打包機的特點同時結合本課題的設計方向，選擇設計一種自動化程度高的立式打包機。 2.3 廢紙打包機的動力設計 廢紙打包機的動力系統(tǒng)主要有三種：電機傳動、液壓傳動和氣壓傳動。電機傳動結構松散，重量較大，實現(xiàn)的運動比較簡單；氣壓傳動工作環(huán)境具有局限性，工作壓力小，所以不適合作為動力源；液壓傳動結構更加緊湊，更加的輕便，可以設計成復雜的機械運動。壓縮力打，可以實現(xiàn)高自動化，但也有一定的缺點：行程短，對環(huán)境溫度要求高，制作精度要求高，維修難度較大。綜合三種方式，選擇液壓傳動作為動力源。 2.4 廢紙打包機的控制設計 廢紙打包機的控制系統(tǒng)主要是由位置傳感器和稱重傳感器組成。位置傳感器分為兩種：直線位移傳感器和角位移傳感器。根據(jù)需要選用的是直線位移傳感器，這種傳感器具有工作原理簡單、可靠性強的特點，當托盤上升到設定的距離時，傳感器能夠及時響應。稱重傳感器是可以將質量信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號的裝置。紙張的密度一般在0.3-0.35g/cm3，設計的打包機可以打包的紙張的體積大小是40×20×20cm。取密度為0.32g/cm3，算出紙張的質量為5120g，所以當紙張質量達到5000g時，稱重傳感器響應。 整體的控制思路是當稱重傳感器檢測到托盤內(nèi)的紙張質量有5000g時，啟動液壓裝置，推動托盤向上移動，到達位移傳感器設定的60cm高度時，下方液壓裝置停止，上方液壓裝置啟動，按設定的壓縮時長60S，對壓縮室里的紙張進行壓縮。完成壓縮后，上方液壓桿退回，下方液壓桿繼續(xù)啟動頂出壓縮好的廢紙塊，完成打包后送入收集處。 2.5 廢紙打包機的打包回收設計 打包機的自動打包和回收需要的設備是兩個可以繞箱體內(nèi)進行順逆時針旋轉的薄膜壓緊裝置和機械臂。當壓縮完成后，下方中間的一個液壓桿將廢紙塊頂出時，上下間隔1cm的兩個薄膜壓緊裝置分別做順、逆時針運動，對其進行打包，時長60s，之后左側機械臂啟動，夾住廢紙塊，送入右側的存放處。存放處同樣有一個位置傳感器，當收集到的廢紙塊到設定的90cm時，門上的指示燈會閃爍，提示工作人員收走存滿的廢紙塊。 第3章 液壓系統(tǒng)設計 3 液壓系統(tǒng)的設計 3.1 壓縮室的設計 打包機的要求尺寸:0.4x0.2x0.2m 設計尺寸：0.45x0.25x0.3m 材料選擇：HT200 壁厚：10—30mm 抗拉強度бmin=200MPa 打包時壓力為1t，壓縮推力是9800N，壓力為10MPa，壁厚選擇20mm [бbs]=F/A=(9800x4)/(0.252xπ）=0.2MPa<[б] τ=F1/Abs=F/2Dh=4900/（2x0.32x0.3）=2.6MPa 壓縮室側壁拉應力 Бmax=Mmax/W 其中W=bh2/6=0.25x0.32/6=3750mm2 Mmax=fxh=4900x0.3=1470N·m 所以бmax=0.392MPa<[б] 所以強度滿足要求。 3.2 液壓缸的設計 3.2.1 缸筒和活塞桿的設計 （1）液壓缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑設計 廢紙打包機的工作負載為1000KN,液壓缸的推力應該大于等于其工作時的力。 根據(jù)需求，設計液壓缸的壓力P為10MPa。 由公式F=PxπD2/4可得 D=0.3568m，取D=0.35m 活塞桿的外徑為d=0.7D=0.24m （2） 液壓缸的設計 液壓缸選的材料是無縫鋼管，許用應力б在100—110MPa這里取б=100Mpa 由上可知P=10MPa，D=0.35m 由此可計算液壓缸的壁厚： X:б’=F/S= PD/(π§）≦100MPa Y:б”=F’/S’=PLD/2L§’≦100MPAa 計算可得§’≧17.5mm 所以壁厚為20mm 因為0.3≧§/D≧0.08，所以§≧PmaxD/（2.3бs-3Pmax） 其中Pmax為缸筒工作時的最高工作壓力，бs為缸筒材料的許用應力 計算可知符合要求。 （3） 缸蓋固定螺栓的選用 可以選擇GB/T5783-2000 M20X125 六角螺栓 對螺栓進行校核： ds≧б（F為液壓缸負載；K為螺紋擰緊系數(shù)，K=1.12-1.5；Z為螺栓個數(shù)；б為螺栓材料的許用應力，取600MPa） 所以可得ds≧18.6mm，可得選用的螺栓符合要求。 3.2.2 液壓缸的密封裝置 密封裝置主要是用來防止液壓油泄露，良好的密封可以保證液壓系統(tǒng)的正常運轉。不好的密封會使得系統(tǒng)和元件的泄露加大，從而造成系統(tǒng)的壓力和效率降低，嚴重時也可能造成系統(tǒng)不能正常工作，所以選擇正確的密封裝置尤為重要。 選用的密封裝置特點：（1）良好的密封性，有一定的彈性，在工作時可以彌補工件之間的磨損或者制造誤差（2）良好的穩(wěn)定性 密封裝置的材料耐腐蝕，耐高溫 （3）摩擦力小，使用壽命長 （4）結構簡單，方便后期維護 密封材料的選擇：選用聚氨酯，這種材料的耐油性比另一種丁腈橡膠好，同時還有較好的彈性還有耐磨性，因此廣泛地用作密封材料。 密封的方法：采用密封圈密封，這種密封方式是液壓系統(tǒng)中應用最廣泛的。 密封圈的類型：常見的密封圈有3種，O形密封圈，格萊圈和Y形密封圈。這里選用Y形密封圈，它的截面為Y形，它的密封性、穩(wěn)定性耐壓性較好，同時摩擦阻力小，使用壽命長。 3.3 液壓元件的設計 主油缸的有效面積A=πD2/4 （其中D=0.35m）所以A=0.096m2 求工作中的最大工作壓力P1 P1=F/A (其中F=1000KN） 所以P1=10.4x10^6pa，再計算上壓力損失ΔP=0.3MPa 所以液壓泵的最大工作壓力為P=P1+ΔP=10.7MPa 液壓泵的流量：q=πD2v/4=72.122L/min （其中v=s/t s=1.5m t=2min） 泄露系數(shù)K取1.1，所以最大供油量qp=1.1q=79.33L/min 綜上所述確定液壓泵和驅動電機的型號：查閱機械設計手冊可知，選用A7V28型斜軸式變量柱塞泵，它的額定壓力為35MPa，排量為28.1ml/r，額定轉速為3000r/min，穩(wěn)定工作環(huán)境下流量為84.3L/min，所以能夠保證輸出流量79.33L/min。 電機的總效率：Pp總=Ppqp/ηp=34.7KW 通過查閱機械設計手冊選用YVP系列變頻調(diào)速三相異步電動機，型號為YVP225s-4,額定功率為37KW,額定電流70A，額定轉速1500r/min。 3.4 油箱的設計 油箱是用于儲存液壓系統(tǒng)中所需的液壓油的，具有散熱、排氣以及沉淀液壓油中的雜質的功能。本設計采用的是閉式油箱，可以防止外來雜質進入油箱中。油箱采用的是鍍鋅鋼板，具有耐油腐蝕性。油箱的總容量包含有油液容量和空氣容量，油液容量是指油箱中油最多時的容量，要留出油液容量的10%-15%用作空氣容量，目的在于給油液膨脹和泡沫留有空間，促進空氣分離。本設計中選用的油箱尺寸為600X400X400mm 第4章 總結 4 總結 廢紙打包機時實現(xiàn)文件雜物等紙質類回收利用的重要設備，對資源的循環(huán)利用具有重要意義，本設計的液壓打包機具有結構簡單，操作方便，自動化程度高，壓力大，壓縮廢紙的密度大，從而減少了空間，降低了運輸成本。本設計填補補了目前我國市場小型液壓打包機的空白，擴大了回收廢紙的范圍，不僅僅有著經(jīng)濟價值，還有著社會價值，可以幫助人們養(yǎng)成回收廢紙的意識，為保護環(huán)境貢獻自己的一份力量。因此我相信本設計具有很大的發(fā)展前景，可以被市場和人們所接納。 參考文獻 [1] 程志紅.機械設計[M].南京：東南大學出版社，2006 [2] 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