ВВЕДЕНИЕ

Машина – автомат (МА) – устройство, работающее в автоматическом режиме и обеспечивающее выполнение заданных технологических операций. Для разработки новых конструкций и усиления принципов работы МА особое внимание обращается на разделение схемы технологического процесса по отдельным операциям. В итоге подбираются основные исполнительные механизмы (ИМ) для их реализации. Механизмы и устройства питания машин – автоматов осуществляют хранение материала или объектов обработки и их подачу в зону выполнения основных технологических операций. Конструкция питающего устройства определяется в первую очередь видом объекта переработки. В машинах – автоматах химических производств исходный полуфабрикат может быть либо в виде сыпучего, жидкого или непрерывного материала, либо в форме штучных объектов обработки. Машины – автоматы должны обладать следующими качествами:

- Производительность;

- Минимальные габаритные размеры;

- Надежность;

- Безотказность работы;

- Работа в различных средах;

- Легкость управления.

В машинах – автоматах существуют передаточные и исполнительные механизмы. Передаточные механизмы позволяют преобразовывать вращательное движение в поступательное. Исполнительные механизмы позволяют формировать действие машины в соответствии с заданным технологическим процессом.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Описание конструкции машины – автомата и принципа работы

2. Расчетная часть

   1. Расчет цикла по заданной производительности

   2. Разбиение всего технологического цикла на отдельные операции

   3. Расчет дозатора

   4. Расчет времени срабатывания дозатора

   5. Расчет пневмоцилиндра для укупоривания емкостей

   6. Выбор электродвигателя

   7. Расчет пневмоцилиндра для нанесения этикеток

3. Построение циклограммы

Заключение

Список используемой литературы

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛИНИИ

И ПРИНЦИПА ЕЕ РАБОТЫ

Машина - автомат представленный на чертеже 01.00.000 ВО состоит из: рамы 1 на которой закреплены: конвейер пластинчатый 2, дозатор по уровню 3, механизм подачи крышек 4, состоящий из бункера, ориентирующего устройства и подающего пневмопривода, механизм для укупорки емкостей пластмассовыми крышками, состоящий из пневмоцилиндра и электродвигателя, механизм для нанесения этикеток, состоящий из мотора-редуктора и пневмоцилиндра

Линия работает следующим образом.

Емкости поступают на конвейер 2 по лотку, после чего конвейером подаются в зону дозирования. По достижении емкостью датчика положения, конвейер останавливается. В дозаторе 3 открывается клапан и происходит дозирование фурацилина в емкость. По окончании дозирования клапан закрывается и конвейер перемещает емкость на следующую позицию, где происходит остановка конвейера и подача крышки. Крышки попадают в бункер 4. Затем они перемещаются в нижнюю часть воздуховода, заполняя его. По мере расходования крышек включается автоматика машины, перемещая крышки по воздуховоду и заполняя бункер-ориентатор. Открывается клапан подачи воздуха из магистрали, что приводит к срабатыванию пневмоцилиндра и опускание крышки. Механизм укупоривания закручивает крышки на емкостях. Затем конвейер перемещает емкость на позицию нанесения этикеток 6. Где происходит срабатывание пневмоцилиндра, который пробивает этикетки, нанесенные на самоклеющую ленту. Движение ленты осуществляется с помощью мотора-редуктора.

2. Расчетная часть

2.1 РАСЧЕТ ЦИКЛА ПО ЗАДАННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Основой для расчета машины – автомата является величина рабочего цикла, которая может быть определена исходя из производительности

Т_т= 1/Q_т = Т_р(2.1)

где Q– заданная производительность машины – автомата (Q=900 бутылок / час), тогда:

Т_т= 3600/900 = 4 с

2.2 Разбиение всего технологического цикла на отдельные операции

Проведем разбиение всего технологического цикла на отдельные операции:

- операция дозирования;

- операция подачи крышек;

- операция укупоривания бутылок крышками;

- операция нанесения этикетки;

- операция перемещения бутылок по конвейеру;

2.3 Расчет дозатора

Общая длительность цикла работы делителя со шнековым питателем определяем по формуле:

, (24)

где τ₁– время заполнения делителя, с;

τ₂– время выдачи продукта из делителя, с;

τ₃– время обратного хода поршня в делителе, с.

Время выдачи продукта из делителя определяется из выражения

, (25)

где Dи Н – диаметр и высота полости дозатора, м;

ϑ – скорость движения поршня при выдаче продукта, м/с, принимаем ϑ=0,05м/с;

м³– объем клея ПВА без учета массы емкости;

где m– масса, кг, задан по условию_кг;

плотность клея ПВА, кг/м³,кг/м³.

Принимаем время обратного хода поршня в делителе равно времени его прямого хода, т.е. с.

с.

2.4 Расчет времени срабатывания дозатора

Время полного цикла работы объемного дозатора Т будет складываться из трех составляющих

Т = τ₁+ + τ₃= 1+1+0,9=2,9 (2.2)

где τ₁, τ₂, τ₃– длительность операций соответственно наполнения, опорожнения и переключения дозатора.

τ₁₌1с

τ₂=1с

τ₃₌V/[µf₍2p/ρ₎^0.5]=0,001/0,5·1·10^-4(2·5·10⁴/880)^0,5]=0,9с (2.3)

2.5 Расчет пневмоцилиндра для укупоривания емкостей.

Сила сопротивления:

Р_с=m·g·f= 20 · 10 = 200H(2.4)

D= {(m·υ/2 · ∆τ+P_c) / 0,785 [P₁–P₂· (1-Ψ²)]}^0,5= {(20 · ½ · 0,04 + 200) / /0,785 · [0,8 – 0,1 · (1-0,3²)]}^0,5=0,02 м (2.5)

Р₁= 0,8 МПа

Р₂= 0,1 МПа

υ= 1

Диаметр поршня D=0,016 м по ГОСТ 6540-68 принимаемD= 0,02 м

d_шт= 0,3 · 0,02 = 0,006 м

Диаметр штока по ГОСТ 6540-68 принимаем d_шт=0,01 м

Время срабатывания τ = 0,03/1 =0,03 с

Время передачи давления по трубопроводу:

τ ₁^{´´´ =} l/υ₃= 2/341 = 0,005 с (2.6)

l= 1,5 ÷2 м

υ₃=341 м/с

Время срабатывания управляющего элемента τ ₁^´= (01÷0,5) с

Время срабатывания пневмораспределителя τ ₁^´´=0,2 с

Определяется безразмерная нагрузка на поршень:

λ_н=Р_с/р₁·S_n= 200/0,4·0,0003=1666666,66 (2.7)

S_n=0,785·D²= 0,785·0,02²= 0,0003 м²(2.8)

Коэффициент пропускной способности подводящей и выходной магистралей:

К_м= μ_b ·S_b/ μ_n ·S_n = (0,7 · 0,0003 · 10^-4) / (0,7 · 0,0003 · 10^-4) = 1 (2.9)

d_т– диаметр подводящей трубы = 0,01 м

толщина трубы b= 0,001 м

Коэффициенты расхода подводящего и выходного трубопроводов:

μ_n= 0,7

μ_b = 0,7

S_b,S_n= (π·d²)/4 = (0,14 · 0,01) / 4 = 0,03 · 10^-4м²(2.10)

Коэффициент отношения объемов:

К_об= К_м·V_нп/V_нв(2.11)

Диаметр трубопровода:

V_нп=V_х+0,785 ·d_т·l= 0,015 м³(2.12)

V_x = 0,1 · V_ц = 0,000000942 м³ (2.13)

V_ц= (π ·d² ·S) / 4 = 3,14 · 0,02 · 0,03 / 4= 0,00000942 м²(2.14)

S– ход поршня = 0,03

V_нв=V_нп+0,785 · (D² –d²)·S= 0,015 + 0,785·(0,02²– 0,01²)·0,03 = 0,015 м²

К_об= 1·0,015 / 0,015 = 1,0

Коэффициент отношения площадей торцов поршня:

К_пп= (D²-d²) /d²= (0,02² +0,01² ) / 0,01²= 5 (2.15)

σ_п=σ_п^´- 0,5·(1-К_пп) = 0,95 – 0,5·(1-5) = 2,95 МПа (2.16)

Р_м= 0,4 МПа

Р_ап= 0,1 МПа

σ_п^´= 0,95 МПа

σ_b^´= 1,2 МПа

σ_b= [σ_b^´- 0,1· (1-К_пп)] · 5·10⁴/ р_м= [1,2 – 0,1 ·(1-1)] · 5 ·10⁴/ 0,4 = 0,002 (2.17)

τ ₁^1V= 3,62 ·10^-3·V_нп·[φ(σ_п) -φ(σ_a)] / µ_n·S_тn (2.18)

σ_a= Р_а/ Р_м= 0,1 /0,4 = 0,25 (2.19)

τ ₁^1V= 3,62 ·10^-3·0,015 ·[1,3-0,25] / 0,75 · 0,03·10^-4= 0,25 с

φ´(σ_в) = 0,58

φ´(σ_а) = 0,45

φ(σ_п) = 1,3

φ(σ_а) = 0,25

σ_п= 5,45 МПа

σ_b= 160000 МПа

τ ₀= 2,53 ·10^-2·V_нв· [φ´( σ_в) -φ´( σ_а)] / µ_n·S_тb·S_a= (2,53·10^-2·0,00016 ·[0,58- 0,45])/ /(0,75·0,25·0,03·10^-4)=0,9 с (2.20)

τ ₁^1V< τ ₀

0,2<0,9

τ _подг= τ ₁^´+ 2 τ₁^´´+ τ ₀= 0,9 +2·0,2 + 0,5 = 1,8 с (2.21)

λ_к= 275,14 · µ_п ·d_т³· (√σ_пост/S_п·P_м) /d³= 275,14·0,7·0,01³·(√5,3 / 0,0003·0,11)/ 0,01³= 0,001 (2.22)

λτ = 1,16 · (К_м+ 3,05) / К_м · (1-0,9 · λ_н) (2.23)

при λ_к ≤ 1

λτ = 1,16 · (1+3,05) / (1-0,9 ·654000) = 0,000006

Действительное время движения поршня

τ_д= 1,31 ·10^-3 ·S_n·D· λ_τ/ µ_n·d_т²= 1,31 ·10^-3·0,003·0,02·0,000079/ 0,7·0,01²=0,000000006 (2.24)

Полное время цикла:

τ = 2 · τ_g + τ_в+ 2· τ _подг (2.25)

τ = 2· 0,000000006 + 0,25+2·1,8 = 3,61 с