尿素自动拆包简易装置的设计 (1).pdf

第4 1卷 第4期 佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)V o l.4 1N o.4 2 0 2 3 年0 7月 J o u r n a l o f J i a m u s iU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)J u l y 2 0 2 3文章编号:1 0 0 8-1 4 0 2(2 0 2 3)0 4-0 0 9 9-0 3尿素自动拆包简易装置的设计李利娟(闽西职业技术学院,福建 龙岩3 6 4 0 0 0)摘 要:袋装尿素广泛用于化工企业,但旧式拆包工作主要依靠工人来完成,粉尘易外泄,工人劳动强度大,生产效率低。为了保护生产环境,减轻劳动者的工作强度,提高生产效率,设计出一套简易的尿素自动拆包装置,无需人工操作,在传送带尾部由预装切割刀具自动拆包下料,同时加装摆动式刀架,解决了袋料在开袋工作中因吸潮导致结块、不易出料的现象。关键词:自动拆包;切割刀具;摆动刀架;滚筒中图分类号:X 7 0 1.2 文献标识码:A0 引 言随着经济和社会的发展,工业和农业的生产越来越现代化。肥料在工农业生产中发挥着不可或缺的重要作用。尿素在农业生产中可用于生产多种复合肥料;在工业上可作为多种产品的生产原料,应用非常广泛。生产用尿素一般为固态颗粒状,用编织袋包装,使用时需拆包卸料。传统的拆包工作由工人来完成,造成工人劳动强度大,加之劳动环境恶劣导致工人存在健康隐患,同时由于人工的清空率较难控制,低的情况下会造成大量的粉料残留,造成过多的原料浪费,直至导致质量问题,生产效率低,影响企业的发展。因此,亟需一种尿素自动拆包装置来减轻工人的劳动强度,提高粉料的清空率,提高企业效率。拟设计出一套自动拆包简易装置,可将规则码放的规格为8 0 0 mm5 5 0 mm、重量为5 0 k g尿素编织袋进行拆包,并自动倒入到储仓,空袋及杂物不得落入储仓内。此装置可以加快工业生产中破袋投料工作的自动化进程,针对一些流动性好的粉料,清空率可以达九成以上,可以为企业在投料工序上减少原料浪费。同时它是密闭式作业,密闭破袋,保护生产环境。设计的自动拆包简易装置加快了工业生产中破袋投料工作的自动化进程,针对一些流动性好的粉料,清空率可以达九成以上,可以为企业在投料工序上减少原料浪费。1 设计方案1.1 设计构想当物料袋进入自动拆包机设备内部时,首先经过割刀装置。割刀装置会使物料袋呈现条理性破坏,使物料袋内的物料能够及时地从物料袋开口处流出。同时为了提高拆净率,自动拆包机内置的摆动刀架会使破碎的物料袋持续一定时间的转动,使物料袋边角内残余物料都可随之流出,确保排料干净。主要参数:(1)拆包能力一分钟不小于1 0袋;(2)尿素尺寸8 0 0 mm5 5 0 mm2 0 0 mm;(3)拆净率大于9 9%。1.2 总体方案图1 自动拆包机结构装置主要由皮带输送机、挡板式传送带、切割刀具、摆动刀架、滚筒、电机等组成,用输送机将尿素包传送至储料筒仓的入料口附近,然后进行拆包出料。首先,在筒仓外部安装皮带输送机,将尿素包从储料筒仓底部运送至顶部,在输送机尾部安装四把足以将尿素编织袋以平行8 0 mm边完全切开的刀具,实现在输送机尾部与筒仓相接处将尿素大部分卸料1。其次,通过电机带动刀架左右摆动,在重力和收稿日期:2 0 2 3-0 5-1 7基金项目:2 0 2 0年度福建省教育厅中青年教师教育科研项目(J A T 1 9 1 5 3 8)。作者简介:李利娟(1 9 8 4-),女,山西大同人,讲师,硕士,研究方向:机械设计、工程材料。佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年摩擦力的作用下工作,剩余小部分尿素颗粒在刀架的摆动下不断甩出,随前一步卸出的大部分尿素颗粒一起落入筒仓。空袋子由滚筒尾部甩出,置于废带收集处(如图1所示)。为了使尿素和袋子分离得更干净,架子设计为左右摆动模式(如图2所示)。图2 左右摆动刀架2 挡板式传送带设计2.1 传送带设计挡板式输送机的特点是输送能力大,适用范围广,结构简单美观,易维护,输送货物倾角范围大(0 9 0),成本低。挡板式传送带采用工业材料p v c材 料,厚 度6 mm。挡 板 间 距8 0 0 mm,高 度1 1 0 mm。传送带总长3 0 0 0 mm,宽度9 0 0 mm。在传动带表面加厚度为2 mm的粗糙板,为了增加其摩擦力减小挡板的受力。并且粗糙板留有刀道,目的是为了防止刀与传送带过于靠近,把传动带损坏,也为了更好把袋子切出口子,如图3所示。图3 挡板式传动带2.2 选择电动机的类型查手册2取机械效率:传送齿轮传动效率1=0.9 7,滚动轴承效率2=0.9 96=0.9 4(球轴承)联轴器传动效率3=0.9 9,驱动刀架摆动齿轮传动效率4=0.9 6所以电动机所需工作功率为=1234=0.8 6 7动载荷系数:K=1.2 2(K在1.11.5)输出功率:P0=F V=2 2 0 00.2=4 4 0W总传动效率:电动机所需功率:P=P01.3=6 6 0W实际配备的电动机功率,应在计算值上增加1 5%2 0%。实际电动机功率为:0.6 6 kW1 2 0%=7 9 2W查手册2,选择电机型号Y C 1 0 0 L 6,额定功率P=8 0 0W,转速n=1 0 0 0 r/m i n。3 滚筒装置设计电机通过减速箱变速后带动滚筒在一定转速下转动,滚筒通过低速转动对尿素编织袋进行离心甩料,主要依靠机械作用进行工作。滚筒装置内装有一个碳素结构钢材质的滚筒,滚筒周围分布着许多小孔,尿素颗粒就是通过这些小孔自由落入筒仓。出料后的尿素编织袋在自身重力作用下,自由落下,随着滚筒的不断转动,编织袋被反复托起和落下,并在微小倾角作用下缓慢由尾部甩出1。图4 刀架摆动组成图5 刀架转动副4 张紧装置4.1 张紧装置的作用传送带工作一段时间后,会因为塑性变形和磨损而松弛,导致张紧力下降,传动能力下降,因此需要及时将带重新张紧。张紧装置的作用是保证传送带保持必要的初张力,保证胶带与驱动轮间有足够的摩擦力,以免在传动滚筒上打滑,并保证两托辊间传送带的垂度在规定的范围内,避免物料散落;还可以补偿传送带在传动过程中产生的塑性伸长和过渡工况下弹性伸长的变化3。研究选用螺旋式张紧装置,利用人力旋转螺杆来调节传送带的张力。它的结构简单紧凑,张紧行程约为3 0 mm4 5 mm。4.2 张紧装置的技术要求(1)自动调节张紧力。传送带工作一段时间后,张紧力会发生变化,张紧装置应能自动调节张紧力,保证传送带始终保持必要的张力。(2)响应速度快。响应速度是衡量张紧装置性001第4期李利娟:尿素自动拆包简易装置的设计能好坏的重要标准。(3)为了满足皮带输送机在动力传输以及皮带下垂量要求,设备在启动时张力值约为平稳运行时张力值的1.31.5倍。(4)在工况过渡过程中,应能将输送带中出现的动力效应减至最低,以防损坏输送机4。4.3 张紧装置的布置带式输送机中,张紧装置的布置是否合理,直接影响输送机的正常运转以及带在带轮上的打滑。因此,张紧装置布置时,应遵循以下原则:(1)张紧装置尽量布置在传送带的松边且靠近大带轮处。(2)考虑张紧装置张紧力的作用区域,必要时可以布置两个张紧装置5。(3)传送带绕入和绕出张紧滚筒的分支方向,应与滚筒位移线平行,且施加的张紧力要通过滚筒转动中心5。5 刀与架子摆动的设计装置设有四把高度1 3 0 mm的刀,刀的高度要比平放的尿素袋高度低一些。刀子厚度为2 mm,采用T 1 0材料,锋利无比。刀片与刀架的连接是可拆卸的。刀子和架子总长1 7 0 0 mm。架子的摆动由电机,减速器,联轴器,偏心轮,弹簧及相应的支架组成(如图4所示)。偏心轮也是凸轮的一种,转动中心与几何中心不重合,偏心轮主要的目的是产生振动即可,像电动筛子,手机里面的振动器,大部分偏心轮都是圆形轮,因为圆形轮制造方便,工艺简单。在电机的驱动下,经由减速器带动偏心轮转动,基于偏心轮的特点,转动时带动刀架摆动。刀架摆幅2 0 c m,每分钟7 0次。每杆中间设有转动副(如图5所示),以实现一定幅度范围内的摆动。6 联轴器的选用联轴器是机械传动中的重要部件,一般由两个半联轴器组成,两个半联轴器分别与主动轴和从动轴联接,使两根轴一同回转并传递转矩,有时也可作安全装置。选用联轴器时,通常根据使用要求和工作条件确定合适的类型。因本装置需要电动机的输出与工作机械的联接,故选用弹性套柱销联轴器。弹性套柱销联轴器制造简单,装拆方便,可以缓和振动和冲击。7 创新点及应用7.1 创新点(1)自动拆袋,提高效率。输送机将输送带上的物料送至传送带与,自动拆袋,废物袋进入收集器进行集中处理。相较传统的工作方式,节约了人力成本,生产效率提高3 6倍,同时安全性方面有较大提升。(2)维护方便,改善环境。装置简易,结构紧凑,设计成本低,安装快捷,维护方便。尿素在拆袋和分离过程中完全封闭,每个工序均可设除尘装置,无粉尘泄漏,噪音低,改善工人的工作环境。7.2 推广应用(1)该设备可适用于防爆区、食品级、有毒物质等特殊情况的场合。(2)拆卸、分离等输送设备可一起使用,完成物料的运输和储存功能。相关配套产品:管道链式输送机、气动输送机设备(适用于水泥包装机)等,可根据实际需要选用。(3)滚筒式自动拆包出料装置适用于不同颗粒大小袋装料的出料需求;本装置在技术、工艺及经济上均具有很大的使用价值,不仅改善工人劳动条件,降低劳动成本,提高企业经济效益,而且在使用过程中装配简单,维修方便,零件来源广,工作中因设备损坏造成的损失很小1。参考文献:1 邱启明,江国栋.自动拆包出料装置的设计J.施工技术,2 0 1 8(9):3 1-3 3.2 闻邦椿,张义民,鄂中凯,等.机械设计手册 M.第5版.北京:机械工业出版社,2 0 1 0.3 郭建山.大倾角皮带机传动滚筒与拉紧装置的选型研究J.科技信息,2 0 1 1(1 9):7 3,1 1 1.4 赵道军.长运距、大倾角、高强度带式输送机的研究D.西安:西安理工大学,2 0 0 7.5 张海明.带式输送机拉紧装置及其选用J.煤炭技术,2 0 0 9(7):3-5.D e s i g no faS i m p l eD e v i c e f o rA u t o m a t i cU n p a c k i n go fU r e aL IL i j u a n(M i n x iV o c a t i o n a l&T e c h n i c a lC o l l e g e,L o n g y a nF u j i a n3 6 4 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:B a g g e du r e ai sw i d e l yu s e di nc h e m i c a lc o m p a n i e s,a n dt h ea m o u n to fu r e au s e di sl a r g e,b u t t h eo l d-s t y l eu n p a c k i n gw o r k i sm a i n l yd o n eb yw o r k e r s,d u s t i s e a s y t o l e a k,w o r k e r s l a b o ri n t e n s i t y i sh i g h,a n dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y i s l o w.T h i sp a p e r d e s i g n s a s i m p l eu r e a a u t o m a t i cu n p a c k i n gd e v i c et op r o t e c tt h ep r o d u c t i o ne n v i r o n m e n t,r e d u c el a b o ri n t e n s i t y,i m p r o v ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y.T h e r e i sn om a n u a lo p e r a t i o nr e q u i r e d,a tt h ee n do f t h ec o n v e y o rb e l t,t h ec u t t i n gt o o la u t o m a t i c a l l yu n p a c k sa n dd i s c h a r g e sm a t e r i a l s,a n da s w i n g i n g t o o l r e s t i s i n s t a l l e da t t h e s a m e t i m e t os o l v e t h ep h e-n o m e n o nt h a t t h eb a gm a t e r i a l i s a g g l o m e r a t e da n dd i f f i c u l t t od i s c h a r g ed u e t om o i s t u r e a b s o r p t i o nd u r-i n gb a go p e n i n gw o r k.K e yw o r d s:a u t o m a t i cu n p a c k i n g;c u t t i n gt o o l;s w i n g i n gt o o lh o l d e r;r o l l e r101