粉料气流分装机的设计-毕业设计论文.docx

本科毕业设计（论文）题 目： 粉料气流分装机的设计 系 （院）： 学生姓名： 专 业： 班 级： 指导教师： 2015年 月 日诚信承诺 本人_声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成，论文所利用的一切资料均符合论文著作要求，且在参考文献中列出。 签名： 日期： 摘 要摘要粉料分装机主要用于各种粉类物料的定量分装，尤其是在医用药粉的分装上应用广泛，装量小要求精度高。本文介绍了各种粉料分装机的工作原理和发展前景，并对所设计的气流式粉料分装机的工作原理进行了介绍，对分装机进行了整体结构的设计与计算。本分装机整体机构主要包括：分装头部件和主传动机构。分装头部件采用气流式分装头，利用真空完成吸粉和吹粉过程。主传动系统通过主电机来驱动，经过一个标准减速器，再经由一个间歇运动变速器产生间歇运动，最后经过一系列的齿轮传动将运动传递到输送带、分瓶拨轮机构带动相应部件的运动。两个部分的运动之间是相互协调的，通过控制面板来控制。本设计设计合理、结构简单、工效高、操作维护方便，不会造成二次污染。关键词 ：粉料；分装机；气流；分装头；间歇运动机构IAbstractAbstractThe powder material racking machine is mainly used in many kinds of powder class material in the quota subpackage, in particular it is widely used in the medicinal powder subpackage,and the installed capacity is small ,required accuracy is high.This article introduces the working principle and the prospects for development several kinds of powder material racking machines. This article also introduces the working principle of the air distributing head Powder Meterial Racking Machine,and describes the designing and calculation to the structure of the whole machine.This machine mainly includes two parts: Subpackage forehead and Master drive system. The distributing head part adopts airflow distributing head, using vacuum suction powder and powder blowing process. The master drive system actuates through the host electrical machinery, to pass through a standard gearbox, and then pass through a incomplete gearbox which is used to creat intermittent motion. At last through a series of gear-meshing the motion is deliveried to the moving parts including the conveyer belt, the Institutions for bottles and the Roller Cypriot institutions. The motion of the two parts is regulated by the Control panel. The design is reasonable, the structure is simple, the work efficiency is high, the operation and maintenance is convenient, and it will not cause the two pollution.Key Words：Powder material; Racking machine; Air distributing head; Intermittent motion organizationII目 录.目录摘要.I Abstract. II摘 要I第一章 绪论11.1课题研究背景与意义11.2分装机介绍11.2.1分装机介绍11.2.2分装机分类31.3国内外发展现状51.3.1国外发展状况51.3.2国内发展状况61.3.3存在的问题61.4本课题主要研究内容7第二章 分装机整体设计方案82.1技术参数82.2工艺方案拟定82.3 总体布局82.4 本章小结9第三章 分装系统的设计103.1 分装头的设计103.1.1分装头的工作原理103.1.2分装盘的设计103.2 搅粉筒的设计113.3 装粉筒的设计123.4粉剂吸附隔离塞的改进133.5 本章小结14第四章 传动系统的设计154.1主电机的选择154.2 标准减速器的选择154.3不完全齿轮变速装置的设计164.3.1传动齿轮的设计及校核164.3.2轴的设计及校核184.3.3减速器中轴承的选择及校核224.4带轮及带轮轴的结构设计234.4.1带轮及平带的选择234.4.2带轮轴的设计244.4.3带轮轴上轴承的选择254.4.4轴承座的设计254.5传动系统中两种锥齿轮的设计校核264.5.1长轴端锥齿轮的设计校核264.5.2减速箱与间歇运动变速器之间锥齿轮的设计校核284.6拨瓶转盘机构294.7其他零件304.8本章小结31第五章 机架的设计325.1机架的常用材料325.1.1铸造机架常用材料325.1.2焊接机架的常用材料325.1.3非金属机架常用材料325.2相关的结构设计33结论与展望34参考文献35附 录37致谢46IVXXXX大学XXXX学院2016届毕业设计（论文）第一章 绪论1.1课题研究背景与意义随着我国经济高速的发展以及人们对医疗健康的重视程度越来越高，医药市场持续快速扩大。医药工业销售收入从2000年的1686亿元增长至2009年的9539亿元，复合增长率为21.23%1。自从我国国民经济增长和国家对制药行业强制性推行GPM (药品生产质量管理规范)认证制度以后，药品包装机械的发展取得了长足的进步，规模化、自动化等高技术含量的设备开始出现，据了解，目前我国生产制药装备的企业己达800余家，产品品种规格超过3000种。但这与国际先进水平相比还存在着很大的差距，国产医药包装机械不能完全满足商品化和国际化的发展要求，对于先进的药品包装设备仍主要依赖于进口。因此研究高水平的医药包装机械，不仅能满足速度、精度、质量、卫生条件等方面的要求，而且能适应多品种、多规格的需要2具有重要意义。在药剂生产中，粉针剂所占市场份额较大，粉针剂主要指固体物料的粒度在1mm以下的集合体。这种剂型有利于促进药物的溶解与吸收、提高药物的生物利用度，并且容易制成其他剂型，以适应多种给药途径的需要由于药品包装的卫生要求很严格，釆用填充机械可以有效避免人手和药品的直接接触，减少了对产品的污染,同时由于机械填充速度快，药品在空气中停留时间短，也会减少被污染的机会，有利于药品的卫生3。所以本课题针对粉针剂这种药品的充填装置进行设计，其研究成果具有广泛应用性。此设计能满足药量计量精确、填充速度快、卫生性、广泛适用性等要求。1.2分装机介绍1.2.1分装机介绍分装机的应用非常广泛，从食品分装加工到药剂分装加工，还有建筑材料的分装加工，到处都有分装机的影子。分装机在日常的生产生活中扮演着重要的角色。在很多行业，诸如医药、食品、粉末冶金等行业，我们需要对粉体进行定量加料或者分装。当前粉体定量包装过程中存在速度比较低，误差相对较大，环境污染严重等缺陷。我们需要设计高性能的粉体加料系统，在提高粉体的定量生产效率、节约资源、改善工作环境、加强环保和安全生产等方面进行改进。所以，对粉体加料分装系统开展结构设计、性能分析以及应用研究，具有很大的现实意义和重要的实用价值。小于一定粒径的颗粒组合我们通常叫做粉体。它是一种干燥、分散的固体粒子组成的细小颗粒,和普通的颗粒不完全相同。总的来讲粉体比颗粒的粒径尺寸更加细微。粉体的分类如表1-1所示5。表1-1 粉体的分类粉体类粉体颗粒粗粒块状不规则块体颗粒直径范围200目200目-3mm3mm-12mm12mm纤维,绞索状在需要进行定量包装的物料中,粉体占有相对比较大的比例。粉体的宏观表现由它的基本物理特性所决定。在粉体处理过程中,经常会出现的两个问题是偏析和架桥。因为粉体流动过程中的不通畅造成了粉体的偏析和架桥。偏析是由于粉体流动时粒度分布不均匀导致的。同时,由于偏析致使颗粒较大的粉粒分散在边缘并且浮在粉体的表层。所谓的架桥是指粉体在自由卸料的时候,由于微小颗粒相继排出而大颗粒由于相互的支撑作用形成的球表面。在粉体的运输和包装过程中,经常会出现由于粉体阻塞料斗的排料口,从而导致无法正常工作。分装机作为粉针剂生产中最为关键的设备将不断受到业内人士的关注，其之所以受关注是因为分装机还没能像其它制剂设备那样得到快速发展，同时粉针剂在药品市场所占份额的潜在性也同样受到关注。分装机从整体结构上来分，主要有气流式分装机和螺杆式螺旋下料分装机。从其应用对象上来分又有液体分装机、粉料分装机和大颗粒分装机。各种分装机的工作原理和结构都有其不同之处。气流式分装机，原理是利用真空吸取定量容积粉剂，再通过净化干燥压缩空气将粉剂吹入抗生素瓶内。螺杆式分装机，原理是通过控制螺杆的转速，来量取定量粉剂再分装到抗生素瓶内。粉料分装机的计量方式主要分三种：体积定量、称重定量和螺杆旋转定量方式。1.2.2分装机分类1、步进电机螺杆粉剂分装机国内的分装机主要是采用自动双头螺杆分装机，对国产自动双头螺杆式分装机而言，目前为止大致可分为3个技术时期：第1代为螺杆装量由步进电机与集成电路控制的技术；第2代为螺杆装量由步进电机与PLC控制的技术；第3代为螺杆装量由伺服电机与PLC控制的技术。控制技术方面已经非常成熟，只是在针对不同性质的粉料分装时，对螺杆的要求不同，因此在很多分装机上都是在分装不同的粉料时换不同螺距的分装螺杆，采用不同规格的螺杆、粉杯、下料嘴组合，来完成对不同性质的粉料的分装。螺杆分装机特别适用于粉针剂分装机。步进电机螺杆粉针剂分装机械事制药工业自动化流水线中的主要设备之一。目前应用的分装机有齿轮单头螺杆分装机或气流式分装机，他们均以传统的机械方式来控制粉针剂的装量精度。以应用较广的齿轮式单头螺杆分装机为例，由于机械齿轮传动中不可避免的间隙和惯性，使装量误差高达±7%以上，药粉容易散落在外，造成损耗。每分钟分装瓶数仅达60瓶左右，加上调节装量大小必须停机用人力进行，更进一步地影响了分装效率。该类型分装机的动作是这样实现的：它由送粉盒、螺旋送料口、空瓶输入和成品输出系统、瓶塞震动给料器及真空吸盘、拨瓶盘和导向凸轮、机壳、电源、分装头所组成。在分装头的上方设有一个步进电机，步进电机与分装头的下粉轴相连接。步进电机轴插入下粉轴端部的开口螺纹孔内，然后通过螺母紧固，并经下粉轴下端的吊轴与装粉螺杆连在一起。步进电机受控制系统设定的脉冲数控制。当步进电机驱动时，带动装粉螺杆旋转。由于步进电机是将输入电脉冲变换成角位移的控制电机，角位移与输入脉冲数成严格的正比例。输入脉冲停止时，步进电机能立即锁定，这样它就没有积累误差，因而精确地控制了装粉螺杆的旋转度数，从而保证了粉针剂的装量精度。这种结构由于采用了步进电机与分装头的连接，消除了已有齿轮传动中不可避免的间隙和惯性，使得粉针剂装量精度从±7%提高到±3%。分装速度从每分钟60瓶提高到了120瓶，减少了药料的损耗。链霉素，氨苄青霉素优品率从原来70%提高到99.7%，且减轻了劳动强度。图1-1 分装机示意图图1-1是螺杆式分装机的机构示意图。这种结构的分装头能够以较高精度完成一些药粉的分装，但是对另一些物理性质不一样的材料，例如，流速极快的粉和有粘稠度的粉来说，分装起来就有了一定的困难，只能靠改变螺杆的螺距、搅拌叶角度和粉嘴式样来解决是远远不够的，不是漏粉而引起装量超出要求，就是螺杆粘上好多药粉而无法分装，因此，需要更换下料螺杆和喷嘴，来保证分装的正常进行。因此该分装头还有一定的不足。2、气流式粉剂分装装置气流分装机是粉针生产中的一种分装设备。气流分装机的填充药粉原理是利用真空定量吸入药粉，再经压缩空气吹出药粉装瓶，如图1-2所示。工作时，分量盘按顺时针方向间歇旋转，分量盘圆周上均匀分布8个定量孔，当定量孔处于垂直向上工位时完成真空定量吸入药粉，定量孔转到垂直向下工位时完成压缩空气吹出药粉装瓶。分量盘和调量毛刷是该机直接接触药粉的核心部件，其中调量毛刷是采用极细的不锈钢丝束制成，通过密排钢丝之间的间隙对真空（吸入药粉时）或压缩空气（吹出药粉时）进行过滤、分流、细化，使之均匀分散柔和地作用于药粉上，保证药粉在吸入和吹出的过程中稳定成型，不松散，不飞扬，从而完成分装操作。即相当于一个微孔过滤器。由于其过滤孔径达到微米级，且受到分量盘定量孔空间限制，无法制成这么小的过滤器，所以采用这种结构来实现过滤功能。图1-2 气流式分装机分装原理1.3国内外发展现状国内的分装机主要是采用自动双头螺杆分装机，对国产自动双头螺杆式分装机而言，目前为止大致可分为3个技术时期：第1代为螺杆装量由步进电机与集成电路控制的技术；第2代为螺杆装量由步进电机与PLC控制的技术；第3代为螺杆装量由伺服电机与PLC控制的技术。控制技术方面已经非常成熟，只是在针对不同性质的粉料分装时，对螺杆的要求不同，因此在很多分装机上都是在分装不同的粉料时换不同螺距的分装螺杆，采用不同规格的螺杆、粉杯、下料嘴组合，来完成对不同性质的粉料的分装。1.3.1国外发展状况国外粉针剂分装机发展大体经历了简单机械化、初级自动化、自动分装生产线、计算机控制的高度自动化生产线等几个发展阶段。目前，美国、日本、德国的粉针剂分装机普遍引入计算机控制，提高了生产效率及自动控制的精确性和可靠性。日本早在昭和20年代开发出粉针剂分装机，提高了药品分装的卫生性6。德国制造商Wueste在新型容积式粉末、颗粒充填机的基础上研制出了一种Preminer2000旋转式真空粉末充填机。该机通过重量检测装置连续检测每个充填头的输出量，使容积密度偏差及时得到补偿。控制系统釆用微机控制，并设有一个产品数据库显东屏,可显示配料和在最小及平均重量范围以内的运行参数。这种机型特别适用于粉针剂、巧克力粉和调味粉等难充填产品的包装7。荷兰Calumatic公司已研发出有8个分装头的螺杆分装机，其最高速度为300瓶/min，主要运动均使用控制电机完成,并带有检测和保护系统，自动化程度高，但在后期使用中发现，这种分装机只适用于物性较好的粉针剂，并且很难改变充填规格。近年B+S公司研发出高速单/双头螺杆式分装机(300瓶/min)，把传统的双轨双头式输送方式改为一轨双头的形式，它的成功主要靠伺服电机的应用8。1.3.2国内发展状况我国粉针剂分装机部分程度上己与当前国际上最新技术进展实现了同步，但总体水平还是存在很大差距9。大多数产品技术含量较低，产品差异程度低，成熟产品技术易模仿和抄袭,造成低水平重复,阻碍了对分装机的技术创新和发展。在产品研发的资金来源、试验条件、产品的稳定性、自动控制和人性化设计等方面也没有达到国际领先水平。国内制药企业使用的分装机，一类是国外引进设备，另一类就是八十年代后期，国内以乡镇企业为主生产的国产设备。国外设备由于成套引进价格较高，维护、使用不便，增加了生产投资成本。基于这一原因，国内药机设备制造厂纷纷研制国产设备，但由于自动化水平较低,工艺落后,难以被制药企业选用10。1.3.3存在的问题国内大多数药厂所釆用的机型均为国产螺杆式分装机，其存在的问题主要有以下几个方面：(1)生产能力很难达到技术指标值。比如，双头螺杆式分装机的生产能力是在理想状态下确定的，一般双头螺打杆式分装机生产能力名义指标为120瓶/min，但是达到这个能力的前提条件是粉针剂的流动性较好、装量要大于0.5g且所装容量在2-l0ml范围。只要其中一项条件发生变化，其生产能力便会下降。但是，能满足上述3个条件的粉针剂只是部分品种，所以，必然有部分分装机的生产能力处在低于120瓶/min的状况。由于此原因，国内分装机只能在名义生产能力指标的80%-90%状态下正常生产，分装机的生产能力是达不到预期值的。(2)药品规格变化的适应性差。大规范GMP改造时期粉针剂生产线所配置的分装机规格一般为中等装量或7ml抗生素瓶，但近几年随着药品包装规格趋于低等装量与大容量瓶子规格的变化，当时的设备配置与现状已难以匹配。一般来说，分装机瓶子直径的增大或装量的减小都可导致产量相应减少，特别是装量越小其控制分装精度越难,因此往往只有通过降低速度的方法来确保分装精度。可见，装量或瓶子规格变化会导致生产能力降低。(3)计量精度低。对于采用螺杆式的粉针剂计量与充填系统，计量螺杆旋转的传动过去多为机械传动，其结构比较复杂，调节繁锁，而且计量精度很难达到标准。1.4本课题主要研究内容本课题以粉针剂分装机的间歇计量与连续充填装置为对象,设计出一种适合粉针剂分装的高速度、高精度、低能耗的装置。本产品涉及医药、食品、化工行业中精细粉剂的分装装置，是一种气流式分装装置。该设计主要包括料斗、搅拌部分、传动机构、进瓶拔轮和气流式分装头。它们装在机架上，进瓶拔轮两邻拔齿节圆的弦长与双排气流式分装头的轴向亮相邻分装空的孔距相等，进瓶拔轮的安装轴与气流式分装头的安装轴垂直，两轴心的水平等于进瓶拔轮分度圆半径。它的结构简单、性能可靠。工效高、价格低，是适合我国国情的一种好的分装粉剂的装置。第二章 分装机整体设计方案2.1技术参数1、机器技术性能： 该设计要适应多种药粉的分装，主要用于流动性较好的抗生素等粉针剂；分装机装量范围大，调节装量有粗调和细调；2、分装机主要技术参数(1)生产能力：30120瓶分；(2)装量范围：0.065克/瓶，装量误差±3；(3)适用于525ml规格的瓶子。3、对设计的要求本设计应符合GMP要求，适用于结晶粉、喷雾干燥粉、冷冻干燥粉等药物。2.2工艺方案拟定粉针剂生产工艺流程大致如下：准备玻璃瓶、胶塞、药粉装粉盖胶塞轧铝盖贴签。装粉是粉针剂生产的关键工序；分装后要及时盖塞以免引起二次污染，因此装粉与盖塞是在同一装置上先后进行的。轧盖是防绷弹的手段，但为避免污染，轧盖与装粉、盖塞分开进行。本设计主要考虑送瓶、药粉的分装及胶塞输送与盖塞等装置。根据工艺流程和生产要求可确定，粉针分装机平面工艺布置如图2-1。图2-1 粉针平面工艺布置2.3 总体布局根据设计要求和以上确定的工艺方案，粉针分装机总体上应包括如下结构：(1)贮瓶进瓶装置（包括贮瓶盘、送瓶转盘及进瓶轨道等）；(2)主工作盘部件（包括分装转盘及相关定位装置）；(3)喂料与分装装置（包括喂料送粉机构、分装头等）；(4)出瓶机构；(5)动力与传动系统； (6)机架部件（用以连接和支承各部分，内部安装有关传动部分）。 图2-2 整体示意图技术方案：如图2-2所示，包括输送部件、进瓶拨轮和排气流式分装头，它们装在机架上，进瓶拨轮为二进一停间歇式，进瓶拨轮两相邻拨齿节圆的弦长与双排气流式分装头的轴向两相邻分装孔的孔距相等，进瓶拨轮的安装轴与双排气流式分装头的安装轴垂直，两轴心的水平距离等于进瓶拨轮的分度圆半径，小于气流式分装头的半径+瓶的高度（R分+h瓶HR分）。采用一个进瓶拨轮，实现双排气流式粉剂的单排分装。所述的进瓶拨轮为二进一停间歇式即进瓶拨轮每转两个齿停顿一次亦即每次进二个瓶再停歇一次，停歇期间配合双排气流式分装头完成装粉工序，进瓶拨轮只需一个。本设计中主要介绍了进瓶装置、分装装置、传动系统和机架的设计。2.4 本章小结本章主要介绍了分装机的整体设计方案，包括确定工艺路线，分析工作过程，从而对总体进行布局。第三章 分装系统的设计粉剂分装充填系统是气流分装机的重要组成部分。粉剂分装充填系统功用是充填粉剂，通过搅拌和分装转盘进行粉剂定量，在真空和压缩空气辅助下周期性地将粉剂分装于瓶内。粉剂分装充填系统主要由装粉筒、搅粉斗、粉剂分装转盘、传动装置、升降机构等组成。3.1 分装头的设计3.1.1分装头的工作原理气流式分装头属于容积计量式，是利用气流原理实现真空吸取定量容积的粉针剂，再通过净化干燥、压缩空气等工序将粉剂吹入抗生素瓶内，从而完成一定容积的粉针剂计量分装。在这种分装系统中，分装头中的分装孔与高压和负压气源相连。进粉时负压接通，将与排气流式分装头相连的料斗中的粉剂吸入分装孔一定容积的粉腔内，装粉时，负压关闭，高压气流接通，将粉腔内的粉剂吹出粉腔进入停歇中的进瓶拨轮的瓶子内。3.1.2分装盘的设计粉剂分装转盘是气流分装机实现定量分装的主要部件。分装转盘是由不锈钢制成的圆柱体，分装转盘上有8等分分布单排（或2排）直径一定的光滑圆孔,即分装孔。圆孔中有可调节的粉剂吸附隔离塞，通过调节隔离塞顶部与分装盘圆柱面 的距离（即孔深)就可调节粉剂充填量。分装转盘后端面有与装粉孔数相同且和装粉孔相通的圆孔，靠分配盘与真空和无菌压缩空气相连,实现分装头在间歇回转中的吸粉和卸粉。如图1-1所示，其工作工程为：图3-1 粉剂分装转盘(1)吸粉:圆盘转至计量孔(处于料斗下方)一端面阔接通真空一从料斗中吸入粉末；(2)吹粉:圆盘转至计量孔(处于容器上方)一端面阀接通压缩空气一计量孔吹出粉末至容器中。3.2 搅粉筒的设计搅粉筒位于装粉筒前下方，顶部通过方口与装粉筒相连，下部与粉剂分装转盘相连。主要由上连接板、前后挡板和活动密封块、左挡板和刮板、右挡板和活动密封块、水平放置的4片搅拌叶片所组成。揽拌叶片每吸粉1次旋转1圈，其作用是将装粉筒落下的药粉保持疏松并压进粉 剂分装转盘的定置分装孔中。搅拌叶片的设计成败将决定计量速度与精度的控制效果。圆柱体的搅袢叶片只能松动粉杯上部分的粉体，对于粉杯底部与分装盘之间间隙空间不起任何作用，只能适用一般装量规格与流动性行较好的粉体分装。当计量高點性粉针剂或装量规格小时，圆柱体的搅拌叶片将会使大量粉剂黏结在粉杯底部，不能完成下粉过程，此时应设计一种在搅拌同时能让粉体产生向上递升作用的揽拌叶片结构。当计量装量规格大、爽滑性较差的粉体或装置高速度运行时，使用普通搅拌叶片会出现粉杯底部与搅粉筒之间间歇断粉，严重时装量不易控制，此时应设计一种在掠袢的同时能把粉体向下方传递的结构。本设计中分装的对象为高點性粉针剂,所以为了使搅拌叶片能让粉体产生向上递升的作用，所设计的搅拌叶片旋转方向与分装盘旋转相反，其结构如图3-2所示。图3-2 搅拌叶片3.3 装粉筒的设计装粉筒由不锈钢圆筒体和内装单独驱动贴近筒体底部的双叶垂直揽拌器组成。筒上部有装粉口,筒底靠前部位开有方口与搅粉斗相连。装粉筒如图3-3所示，搅粉斗如图3-4所示。图3-3 装粉筒图3-4 搅粉斗3.4粉剂吸附隔离塞的改进粉剂吸附隔离塞有活塞柱和吸粉柱，其端部滤粉部分用烧结金属或细不锈钢纤维压制的隔离刷，外罩不锈钢丝网。充填量的凋节由粉剂隔离塞在分装孔的位置确定，可调节吸粉柱端部螺杆在螺母上的位置或旋转吸粉柱端部的滑块嵌入有阿基米德曲线凹槽的装量调节盘的角度来实现装量的调节。目前，原机所用的调量毛刷是捆绑式不锈钢丝束结构，其如图3-5所示。该毛刷结构简单，使用方便。在工作时，压缩空气和真空从毛刷一侧吹过，透过毛刷分流过滤，完成吸入和吹出药粉过程。其结构就像我们生活中擦地用的拖把一样。捆绑式毛刷的不足之处，在于手工捆绑时无法保证不锈钢丝束均匀分布，造成钢丝分布疏密不匀，且丝束整体外形轮廓圆不规范。在使用时，压缩空气或真空从毛刷侧面出入，导致气流强度不均匀，药粉受力不均难以成型，在吸入和吹出药粉时易飞散开，造成原料药粉浪费，影响生产成品率。同时，由于不锈钢丝束疏密不均，钢丝间间隙大小不一，经常产生脱丝、开叉现象，使用时易造成药粉颗粒堵塞，不但影响装量精度，而且清洗比较困难。图3-5 捆绑式毛刷结构示意图改进后调量毛刷结构改为套管式，如图3-6所示。其原理是将调量毛刷端部制成套管形式，把不锈钢丝束箍在套管内，通过拉紧作用，使钢丝在套管内自动均匀紧密排列，达到疏密均匀，外形轮廓圆规范。然后端部收口，使不锈钢丝束紧密牢固地箍在套管内。与原捆绑式相比，改进后的毛刷钢丝经拉紧、压实、收口后在套管内排列紧密均匀，不锈钢丝束外轮廓圆规范，不会产生松散开叉或脱丝现象，使用时气流由调量杆侧面小孔(3mm)进出，经由中心小孔(2mm)透过不锈钢丝束芯部作用于药粉上，受力均匀，吸附性好，不易堵塞，拆装方便，使用寿命长。图3-6 改进后的毛刷结构示意图3.5 本章小结本章主要讲述了分装机分装装置的设计。分装装置是分装机的主要工作部分，气流式分装机的分装系统主要工作器件是分装盘。第四章 传动系统的设计内部传动系统是该分装机的主要动力来源。电机的转动传递传来经过一个标准齿轮减速箱，将转动速度降到本机器所需要的速度，然后再经过一个能产生间歇运动的变速器，输出的运动才是系统需要的运动，再运动通过各级传动传递到各个工作部件，带动机器的运转。4.1主电机的选择主电机为输送带、滚塞机构和拨轮机构提供动力。三个部件的功率均未知，现估计来进行计算：传送带轮消耗的功率约为=100W，取功率系数=10有P=10×=1kW根据要求选取电动机型号如表4-1所示:表4-1 电动机型号及性能参数型号额定功率/kW满载时转速/r.min-1电流/A效率/%YEJ100L1-42.214205.081该电机的安装尺寸如表4-2所示。表4-2 电动机的安装尺寸机座号HABCDEFGGD100L1001601406328608247因为分瓶机构的功率未知，只知道输送带装置的消耗功率，且功率比较大，取功率系数10，以确保电机功率的足够大。4.2 标准减速器的选择根据所选电机的转速1420r/min-1，再参考所需的转速40 r/min-1，因此所选的减速器的传动比为i=35.5根据输入功率查机械设计手册第四卷表16-2-39DCZ型减速器公称输入功率得：传动比为i=35.5的减速器，其公称中心距a=160mm。查机械设计手册第四卷表16-2-30可知该标准减速器的外形及尺寸。4.3不完全齿轮变速装置的设计4.3.1传动齿轮的设计及校核1）选定齿轮的类型、精度等级、材料级齿数a.本变速器为一级齿轮变速，采用直齿圆柱齿轮传动。b.本变速器的输入转速为标准齿轮的低速输出端，速度不高，故选用7 级精度。c.材料选择。查机械设计手册确定主动轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。d.齿轮齿数试选z1=z2=232）按齿面接触强度来设计由公式3-1:a.试选载荷系数为Kt=1.3b.齿轮传递转矩=4.775×10N.mmc.取齿宽系数d=0.3d.查机械设计手册取材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2e.查机械设计手册按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限Hlim=600MPaf.由式g.查机械设计手册查得齿轮的基础疲劳寿命系数=0.90h.取齿轮的失效率为1%，安全系数S=1a. 由式=540MPa3）计算a.计算齿轮的分度圆直径d1t=57.64mmb.圆周速度=0.0905m/sc.齿宽b=25.90mmd.计算齿宽与齿高之比b/h模数mt=2.83mm齿高=5.64=10.22e.计算载荷系数根据=0.09.5m/s齿轮精度为7级查机械设计手册得动载系数Kv=1.02所选齿轮为直齿轮，假设100N/mm，查机械设计手册得=1.2根据齿轮的工作场合查表取使用系数=1.25齿轮精度为7级精度，齿轮相对于支撑非对称分布时带入数据得=1.421由b/h=10.22，=1.421查机械设计手册得=1.30故载荷系数=1.989f.按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径由式d1=d1t带入数据得d1=66.42mm=30.89mm取b=31mmg.计算模数m=2.887mm取整得齿轮的模数m=3mm，=69mm4）验算带入数据得：Ft=90.47N/mm100N/mm经验算模数m=3mm，齿宽b=31mm的齿轮满足强度要求。5）变速器齿轮的相关数据两啮合齿轮的模数m1=m2=3mm齿数z1=7（全齿时为23齿），z2=23，两齿轮的中心距a=69mm主动齿轮为不完全齿轮，起结构示意图如4-1所示：图4-1 不完全齿轮4.3.2轴的设计及校核1）主动轴的尺寸设计及校核a.初步估算轴的最小直径d选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴径不大，做成实心轴。由表4-3取=110，轴的转速n=40r/min，将各数据带入公式4-1中得：mm (4-1)表4-3 轴材料的T及A。值轴的材料45T/MPa2345A。126103P 轴传递的功率，kWT 许用扭转切应力，/MPaA。 系数，下述情况时，T取较大值，A。取较大值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小轴向载荷、轴只作单向旋转；反之，T取较小值，取A。=103因为两个齿轮大小一样，其中主动齿轮为不完全齿轮，为了保证主动齿轮的刚度要求，将齿轮做成实心的。b拟定轴上零件的装配方案该轴为本变速器的输入轴，输入轴端与一锥齿轮相连接，安装齿轮需要有轴肩，还要通过键来固定周向的相对运动。轴上还有轴承、不完全齿轮等部件，通过对轴上部件的合理布置确定轴的结构如图4-2所示：图4-2变速器主动轴该轴的一端装一个锥齿轮与标准减速箱的输出轴上的主齿轮啮合，将运动传递到间歇运动变速箱中，在箱体中的部分通过平键连接与一不完全齿轮相连接。两处平键的尺寸查机械设计手册（GB/T10951979）键槽用键铣刀加工，轴与不完全齿轮连接的平键型号：b×h=87（GB/T10951979）键槽用键铣刀加工，长为25mm。轴端与锥齿轮连接处的平键型号b×h=55（GB/T10951979）键槽用键铣刀加工，长为14mm。为保证良好的对中性，则带轮轮毂的公差配合为：H7/n6。取轴端倒角为1×45°，各轴肩处加工出退刀槽。c主动轴的受力校核对轴进行受力分析并画弯矩图，如图4-4所示：对整个轴进行受力分析，列方程有： （4-2）以左边轴承为支点列方程有： （4-3）以右边轴承为支点列方程有： （4-4）对轴进行扭转受力分析列方程有：齿轮传递的转矩为：动力输入端锥齿轮所受的径向力即为该轴右端垂直于轴的力F14-3 轴的受力、弯矩、扭矩图F1值大小由公式4-5得： （4-5）有=1706.82N将带入式4-5中得由式4-2计算出转矩M1=M2=T=该轴的弯矩、扭矩图如图4-3所示：进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面D）的强度，根据式4-6及上述计算结果，并取=0.6，轴的计算应力：mm3 （4-6） 轴的计算应力，MPaW 轴的抗弯截面系数，mm3D 轴的直径，mm前已经选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得-1=60MPa，因此，<所以安全合理。通过对轴上零件的合理布置，根据轴承的型号以及所确定的齿轮的宽度等数据来确定轴的各段直径及各轴段宽度如图4-4所示：图4-4 变速箱主动轴的外形尺寸2）从动轴的尺寸设计及校核从动轴的结构与主动轴结构相似，从动轴的尺寸结构如图4-5所示：图4