废电池分选设备的设计方形电池筛分与装箱机构课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,废电池分选设备的设计（方形电池筛分与装箱机构）,毕业设计,1,废电池分选设备的设计（方形电池筛分与装箱机构）毕业设计1,摘 要,ABSTRACT,目录,第一章 概述,第二章 废电池回收文献综述,第三章 废电池分选设备的用途、规格、主要技术性能及特点,第四章 废电池分选设备的总体设计,第五章 废电池分选设备的总体设计,第六章 废电池分选设备的运动设计,第七章 动力设计计算,第八章 筛选滑道结构设计,第九章 主要零件的计算,第十章 电池筛选机构与滑轨机构技术经济分析,结束语,参考文献,2,摘 要2,概述,妥善处理废旧电池及有机固化物，利国利民，势在必行！,废电池分选设备是一种将各种混杂的废电池进行机械分类并装入不同包装容器的机器。现在回收的废电池中混杂各种电池，例如：钮扣电池、普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、氢镍电池、镉镍电池、锂离子电池，形状有圆形扁平装、圆形柱状、长方形等不同形状，同时含有各种不同生活垃圾，例如：废纸、废塑料、口香糖等。通过了解不同电池的结构、成份等特点，参考现有国内外专利和上一届学生的毕业设计等资料（上一届学生的毕业设计设计了圆柱电池的筛分设备，吹风除杂设备），确定最终废电池分选设备的设计（方形电池筛分与装箱机构）设计方案。,3,概述 妥善处理废旧电池及有机固化物，利国利民，势在必行！3,研究内容,通过机械的方式筛除圆形扁平状、圆形柱状等非方形电池，并把所筛选出来的方形电池按型号尺寸不同或材料不同分装不同的箱中保存以便二次回收废物利用处理。,现如今提高分选记得分选速度的关键问题在于增加机械手的数量，但是由于机械手昂贵，对于目前的机械手分选设备是可望而不可及的。所以我在设计中准备采用磁力加物理斜坡的方式，通过力学计算，筛选出一部分特殊材料（可以被磁铁吸附）的电池，用圆形振动筛板剔除过小纽扣电池于小型圆柱形干电池，并尝试用其他纯机械手法筛选出尽量多的电池，在最后几步中穿加,PLC,检测拨叉分选，生产线技术分选，尽量避免使用机械手。,4,研究内容 通过机械的方式筛除圆形扁平状、圆形柱状等非方形电池,实现方法及预期目标,方案一：,利用磁力分选，在传送轨道两遍加电磁铁，通过定时的通断先筛选出一部分磁导性较好或体积比较小的电池，然后在通过传感器，筛选出体积大直径高的电池，其余电池再通过圆形筛板筛去圆形电池，留下方形电池。,优点是筛选效率高，但由于需要用到电磁铁与传感器，成本较大，机械方面需要设计的内容较少，故不优先考虑。,方案二：,多层筛板分选，利用电池尺寸不同的特点，为每种电池各设计一个筛板，从上到下以筛孔从大到小排列，通过层层筛选，把每种尺寸的电池详细按种类分开。,优点是纯机械只有一种运动方式，达成容易，但由于电池种类过多，所以需要的筛板也较多，机器传动会比较困难，而且由于筛板容易造成分选率低等问题，而且会造成机械过大，工作量过大，故不优先考虑。,方案三：,先利用筛板初步筛选，把混淆在一起的电池先分成一堆一堆的，在通过简单的机械或者物理手法进行分选。,此方法具备方案二的优点，并且由于不是一次分开虽然会导致效率下降，但相应的分选率会提高，而且不需要采用传感器或电磁铁等设备，节约成本，工作量适中，故优先考虑。,5,实现方法及预期目标方案一：利用磁力分选，在传送轨道两遍加电磁,分选装置总流程图,6,分选装置总流程图6,方形电池分选方案图,7,方形电池分选方案图7,设备用途及机构特点,方形圆形电池以及纽扣电池的区分，并且最终装箱：,接受已经经过吹风机构去除垃圾的未分类电池。,筛选,5,号电池，,7,号电池，以及纽扣电池，其中纽扣电池直接装箱，,5,号电池与,7,号电池送到二次电池分选机构进行进一步分选。,分选,1,号电池，,2,号电池与方形电池，其中方形电池直接装箱，,1,号电池与,2,号电池送到二次电池分选机构进行进一步分选。,将分离开的每种电池进行装箱等待下步处理。,能够进行快速大量的筛选工作，在保证筛选率的同时提高筛选效率，不采用传统机械手与传感器的分选方式，进一步提高分选效率，降低成本。采用板材冲压焊接等加工方式使机械重量大幅度减轻，方便入料与出料。筛板采用互换性设计，分别设计不同电池筛选的不同筛板，有一定调整性，若某块板在实际应用中不合适或者损坏可以更换或从新设计一个板，减少损失。,8,设备用途及机构特点方形圆形电池以及纽扣电池的区分，并且最终装,筛箱的总体方案设计,筛体部分采用分层结构，筛板倾斜,10,，筛板用硬质塑料一次成型，避免加工中产生的变形，并且若有型号上的改变也容易更换。筛箱四壁箱体采用金属构造，框架可使用槽钢，上箱体设计方便安装筛板并且在上下箱体接触部分设计滚轮以减轻电机带动曲柄滑块机构的扭矩。上箱体前后箱板之间设计一个辅助支撑板减少两侧箱板应力集中。利用曲柄滑块装置使上箱体左右震动，并且在左右箱板添加海绵减震。选择低转速高扭矩的电机，通过计算合适的振动频率，通过,V,带减速达到合适的输入转速。,9,筛箱的总体方案设计 筛体部分采用分层结构，筛板倾斜10，筛,筛选装置示意图,10,筛选装置示意图10,废电池分选设备的总体设计,11,废电池分选设备的总体设计 11,箱体尺寸,筛箱的第一层筛网需要筛除,5,号及比,5,号电池更小尺寸的电池，,5,号电池的直径为,14mm,，,2,号电池的直径为,25mm,，为了保证筛选率，第一层筛网直径至少为,16mm,，预选,18mm,。,第一层筛板设计有,19,排筛孔，每排筛孔尺寸为,18mm800mm,，中间间隔距离为,32mm,，整体尺寸为,1000mm1000mm,，为避免加工变形与应力集中，筛孔两遍做成圆滑状。铝合金密度根据掺入金属不同，大概为,2.52.88,之间，计算时取,2700KG/M3,。,筛箱的第二层筛网需要筛除,7,号电池及纽扣电池，,7,号电池直径为,11mm,，由于和,5,号电池直径差距较小，取直径平均数为筛网孔径，第二层筛网孔径为,12.5mm,。,第而层筛板设计有,19,排筛孔，每排筛孔尺寸为,12.5mm800mm,，中间间隔距离为,37.5mm,，整体尺寸为,1000mm1000mm,。塑料密度约为,1,011,05,之间,计算时取,1050KG/M3,。,筛箱的底层是个有筛孔的筛板，纽扣电池最大的直径为,11.6mm,，大多数纽扣电池直径小于,10mm,，形状扁平，高度最高为,5.4mm,，所以在快到出口处开出横向长度为,10mm,，宽,6mm,的多排细孔，虽然不能保证回收所有的纽扣电池，但是能保证通过筛网的都是纽扣电池，由于纽扣电池中含有较为贵重的金属，所以通过机械去除其他电池方便收集。,第一层筛板设计有,5,排横向筛孔，每个筛孔尺寸为,10mm6mm,每个筛孔之间间距为,15mm,，一排横向分部,39,个，第二排与第一排呈交叉分部，中间间隔距离为,50mm,，整体尺寸仍为,1000mm1000mm,但有筛孔的尺寸仅为前中半部分,1000mm250mm,长度。,筛板与筛板之间的高度距离为,80mm,，能够保证电池平铺又考虑到电池从上层跌落时自由落体的时间不会过长而产生大量势能对筛板寿命造成影响。,第一层筛板由于需要接受上方输入的大量电池，所以需要用耐腐蚀的，有较强弯扭强度的轻便金属，例如铝合金。第二三层筛板由于不会像第一层筛板一样输入大量电池，所以只需要用耐腐蚀性较好的非金属材料，例如塑料。,筛板厚度初定为,10mm,。,12,箱体尺寸筛箱的第一层筛网需要筛除5号及比5号电池更小尺寸的电,箱体工作质量估算,筛体重量约为：,（,1000100010+4101000104,）,/1092700+10001000103/1091050=71.28+31.5=102.78kg,筛体上电池若设其为纯滑动摩擦，摩擦系数采用铁与塑料的均值,=0.15,进行受力分析,斜坡角度为,10,，设电池为,1,号电池，查到,1,快,1,号电池的重量约为,0.088kg/,粒,F=,（,mgsin10-mgcos10,）,=ma a=0.34m/s2,S=1m=at2 t1.73s,所以当斜坡角度为,10,的时候，为保证电池的筛选率，至少筛体需要在,2,秒内往返,4,次，故皮带轮输出轮转速至少为,120r/min,。,取皮带轮输出轮转速,150r/min,的时候，若当,4,层都是,1,号电池计算每秒可输入电池：,1000/59194=128,粒 重量约为,1280.088=11.264kg,，若输入其他电池，则数量增加，但单个电池的质量减小，所以按照,2,秒为电池落入筛体到电池被筛选离开筛体之间的单位时间，则电池的重量为,22.52kg,。,所以筛体总重量预估为,125kg,。,13,箱体工作质量估算筛体重量约为：13,废电池分选设备的运动设计,由于电池分选系统运动部分就是筛箱的左右往复运动，所以用曲柄连杆机构就能达到，利用电机通过减速器减到合适的转速之后通过皮带轮传递到曲柄连杆机构上，曲柄连杆机构一边连接筛箱箱体达到带动箱体左右振动的目的。,在电池通过滑轨时由于需要达到分选的目的而不是随意的自由落下，所以要根据电池下滑的最慢时间来确定每次释放电池的间隔，通过步进电机控制间隔时间，通过隔断来进行运输与赋予电池下滑初速度。,14,废电池分选设备的运动设计 由于电池分选系统运动部分就是筛箱的,动力设计计算,曲柄滑块机构尺寸,决定滑块的往复的行程为,H=100mm,，则,OB=50mm,，当,B,到达垂直距离时，使,OC=100mm,，所以曲柄长度,BC=157.97mm,。,15,动力设计计算 曲柄滑块机构尺寸15,电动机选择,为了机构能运动起来，我们要选择相应的电动机。电动机的输出功率主要用于筛选箱体的往复运动，经计算筛选箱体的总质量为,125kg,，由于曲柄滑块机构带动筛箱左右振动而不是上下振动，所以需要负载的,F=mg,，在筛箱下面安装滑轮，在筛体上面设置滑轨，,取,0.02,，,F=25N,，再考虑惯性问题,F,惯,=ma,，皮带轮输出轮转速为,150r/min,，通过计算机运动仿真,Vmax=0.76m/s,，,amax=3.36m/s,P=1253.36+25=445W,所以振动筛所需功率为,445W,；,V,带传送的效率,1=0.96,滚动轴承的效率,2=0.99,弹性柱销联轴器效率,2=0.96,总效率,总,=123=0.9124,电动机所需的功率为,Pd=Pw/=487W,所以选用,Y2-802-6,的一般异步电机，其额定转速为,900r/min,，额定功率为,0.55kw,，最大转矩,2.0,，最小转矩,1.5,，质量为,17kg,。,16,电动机选择 为了机构能运动起来，我们要选择相应的电动机。电动,计算轴的输入功率与转矩,17,计算轴的输入功率与转矩 17,18,18,筛选滑道结构设计,设计分选滑道的目的有以下两个：,1.,利用滑动摩擦与滚动摩擦系数的不同，电池在经过滑道的时候会消耗不同的势能，当角度一定时，方形电池和圆形电池离开滑道时候拥有的动能不同，飞离的距离不同，以达到分开方形电池与圆形电池的目的。,2.,利用滑道上安装的挡板，使大于,2,号电池直径的,1,号电池由挡板进入掉落轨道，最终掉进收集箱中。,19,筛选滑道结构设计 设计分选滑道的目的有以下两个：19,机构及主要零件空间布置,20,机构及主要零件空间布置20,滑道主视图与设计依据,21,滑道主视图与设计依据21,轴承布局,由于只有,3,个安装轴，其中,2,个轴基本不受到扭矩与切应力，所以在校核的时候只校核了输入轴。,输入轴是安装在垂直减速器之后，竖直安装，受到轴向力与径向力，两边用角接触球轴承固定，一端安装在下箱体上，用皮带轮盒支撑另一端，皮带轮盒焊接在下箱体上，中间用键安装输入皮带轮。,输出轴安装在下箱体上，与下箱体固定，只承受径向力，中间经过滑动轴承连接轴与输出皮带轮，输出皮带轮上打孔，