開題報告-混合稱藥機本體結構設計

附錄開題報告一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義混合稱藥機取代人工稱料、人工混料，在生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上面取得顯著的進步,伴隨著電子技術和傳感器技術的發(fā)展,自動稱藥機系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應用于建筑、飼料、醫(yī)藥衛(wèi)生、模具加工等方面。但是,不同的場合、不同的稱重要求,對稱藥機的要求也有很大的不同,所以需要根據(jù)具體的精度要求和具體功能進行具體的方案設計。目前,混合稱藥機稱料的精度、可靠性、穩(wěn)定性、安全性和生產(chǎn)效率成為混合稱藥機系統(tǒng)研究的重點。藥物混合在如今的各行業(yè)中是很重要的工序。目前，物混合主要有人工混合和機械設備混合，它們各自存在有下列問題，一是人工藥物混合不僅存在運行程序復雜、生產(chǎn)效率低、混合質(zhì)量不均勻；而且要求工人操作熟練程度高，危險系數(shù)大，安全性低；同時不能適用規(guī)模自動化生產(chǎn)；二是機械混合不僅結構復雜、維修困難，粉塵多、浪費大、工作環(huán)境惡劣，而且有機械傳動摩擦，導致機械整體發(fā)熱，造成隱患點多，安全性低。針對上述現(xiàn)有技術中藥物混合存在的問題，本著混合質(zhì)量高，且結構緊湊簡單、使用安全可靠、生產(chǎn)效率高，工作環(huán)境好、可實現(xiàn)規(guī)模自動化生產(chǎn)的藥物混合的原則進行本課題的設計?；旌蠙C的應用涉及各行各業(yè)，如制藥行業(yè)，化工行業(yè)，建筑行業(yè)等等，特別是粉末混合機被廣泛地應用在每個行業(yè)。但粉末混合操作相當復雜，特別是由于粉料的性質(zhì)對混合的效果影響很大食品、化工、制藥、機械工業(yè)以及農(nóng)副產(chǎn)品等領域。其次，自動稱量裝置的應用領域非常廣泛,比自動稱量裝置的應用不僅提高了勞動效率、減輕了工人的勞動強度,而且在很大程度上提高了配料的精度、保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。自動稱量裝置的代表產(chǎn)品是針對固體粉末狀物料或者細小顆粒物料———食品加工中的面粉、白糖等稱量。在進入稱量之前要進行烘干等前處理工序,以保證達到自動稱量裝置的要求條件即固體粉末、微粒以保證稱量精度。物體質(zhì)量計量滲透在生活的方方面面中，其發(fā)展也經(jīng)過了很長時間。在國內(nèi)外，稱量技術較早的被運用于食品、化工、制藥、機械工業(yè)等領域。進幾年來國內(nèi)相關行也迅速發(fā)展，大大的提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著計算機和測控技術的不斷進步與發(fā)展，人們對稱重系統(tǒng)的要求也越來越高，傳統(tǒng)以來的稱重系統(tǒng)已是使用高精度萬用表測量稱重傳感器的輸出電壓，操作復雜且誤差大，難以滿足人們的要求，而且，很多領域的一些用間接的測量容積體積來實現(xiàn)側重量的方法也存在諸多問題。稱重傳感器是當前應用最為廣泛的稱量器件之一。隨著科技的發(fā)展,對工業(yè)衡量、稱量技術和量具的要求日漸提高,在稱重傳感器生產(chǎn)過程中,其精確度的檢測變得越來越重要。由電阻應變式稱重和測力傳感器所組成的電子稱和測力儀器已廣泛應用于各工礦企業(yè)的稱重和試驗研究基地的稱重測力系統(tǒng)。由于應變式稱重傳感器精度高、動態(tài)性能好及安裝維護使用方便等許多優(yōu)點，已在稱重測力領域中占主要地位。根據(jù)最近國際力與質(zhì)量委員會發(fā)表的會議錄報導，目前稱重測力計中以傳感器發(fā)展最快，稱重測力傳感器占總測力計的百分之九十以上，而稱重測力傳感器中以電阻應變式稱重測力傳感器為當前的主流。而在傳送裝置方面隨著我國經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)步的發(fā)展，物料輸送技術和設備在物料輸送方面的設計應用，正是輸送行業(yè)之所需。所以在今后的社會發(fā)展當中我們要不斷的創(chuàng)新，不斷的發(fā)展，從而找到輸送原料最省錢、最省力的方法和設備。隨著現(xiàn)代科技和制造技術的發(fā)展和進步，為了尋求經(jīng)濟、合理地輸送、規(guī)劃系統(tǒng)的最優(yōu)配置及管理，物料搬運已由以往純粹的搬運、裝卸作業(yè)來達到移送的目的之外，逐漸發(fā)展成為當今將物料的選擇、識別、分類、包裝、保管以及物流信息傳輸包括在內(nèi)具有復合機能之物流系統(tǒng)的新觀念。二、研究的基本任務、重難點本次設計的主要任務是對混合稱藥機本體結構進行設計，首先了解混合稱藥機的工作原理，掌握混合稱藥機的功能和結構。需對混合稱藥機的加藥裝置、混藥裝置進行設計計算。并且繪制稱藥機總裝設計圖及各個零件圖。本次設計的難點和重點是稱藥機的加藥裝置和混藥裝置的設計計算。三、研究方法步驟及措施1、研究步驟（1）根據(jù)任務書大量查閱、收集相關混合稱藥機的資料、對所收集的有關本課題的文獻仔細閱讀，并總結相關內(nèi)容；詳細了解混合稱藥機的工作原理，功能結構。（2）從機械設計的角度出發(fā)，根據(jù)設計任務書和所搜集的有關資料提出大體的混合稱藥機的設計方案，了解本課題的主要內(nèi)容和研究方向，以及設計的重難點。（3）確定基本參數(shù)，根據(jù)任務要求確定的參數(shù)繪制出各部件的草圖。（4）使用CAXA、ProE等軟件完成二維、三維圖的繪制，完成各個零件圖以及裝配圖的繪制。（5）利用ansys軟甲進行校核計算并完成說明書的編寫。（6）總結分析設計報告，完成ppt，準備答辯；2、方法及措施1.確定設計任務，根據(jù)任務書學校圖書館所查找的資料及利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字圖書館的便利條件搜集混合稱藥機的有關文獻，分析總結所搜集的相關資，了解混合稱藥機發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展背景，以及混合稱藥機的國內(nèi)外的研究狀況，現(xiàn)實和理論意義。2.閱讀相關資料，了解混合稱藥機的設計的過程、原理，并整理，為以后的深入提供資料。針對混合稱藥機的設計的要求，搜集學習相關軟件。3.在根據(jù)設計任務書的主要內(nèi)容和相關的基本要求在老師的指導和探討下進行設計，逐步解決在設計過程中遇到的難題。深入設計出混合稱藥機的加藥裝置，混藥裝置，以及稱藥機的稱藥等裝置，4.最后進行各方面的校核，再反復修改，最終定稿，完成設計說明書的撰寫任務。四、設計工作進度安排1周大量查閱相關文獻了解混合稱藥機的原理構造2周以及完成開題報告和文獻綜述3周查閱文獻和機械設計手冊，初步定出設計方案。4周完善并且準備開題答辯5周具體結構方案設計6周整體結構的設計初步完成整體結構二維圖7周整體結構的計算并繪制出二維圖8周系統(tǒng)設計并繪制二維圖9周部件設計并繪制二維圖10周檢查所有圖紙，準備中期答辯11周技術設計12周部件設計并繪制三維圖13周零件設計繪制三維圖，完成三維裝配圖14周繼續(xù)完善裝配圖，三維圖15周完成理論設計說明書16周完善說明書準備答辯目前，稱量機械一般采用容積法和稱重法稱量物料。容積法是以容積來計量物料的數(shù)量，由于不需要稱重裝置，結構簡單，計量速度快，但是計量精度稍差，定量計量精度依賴于物料視比重的穩(wěn)定性，受物料松散程度、顆粒大小均勻程度、吸濕性、溶解性等物理化學性質(zhì)的影響較大，對物料的特性有一定的要求，變換被稱物料或定量值很不方便。稱重法是以重量來計量物料的數(shù)量，通常采用機械秤或電子稱重設備進行稱量，與容積法相比，結構復雜，計量速度相對較慢，但具有較高的稱量精度。稱量法對物料的適應性強，可以靈活變換稱量物料及定量值，但稱量速度偏低卻是阻礙其發(fā)展的主要原因。近年來，隨著稱量技術的不斷發(fā)展，全電子化的定量秤的性能也越來越穩(wěn)定可靠，通過采用電子稱量裝置，使靜態(tài)稱量準確度大大提高，但在企業(yè)加工連續(xù)生產(chǎn)過程中，其動態(tài)準確度仍不能保證。動態(tài)定量稱重的兩個關鍵問題:一是稱重精度;二是稱重速度。這兩個方面都必須同時考慮，同時兼顧。動態(tài)定量稱重過程含有時變、非線性以及隨機干擾等因素。當加快稱重速度時，物料沖擊和空中飛料等干擾因素將影響稱重精度;為提高稱重精度，有時就不得不降低稱重速度。在快速自動稱量中如何提高動態(tài)稱量準確度，一直是企業(yè)急需解決的難題。另外，同時實現(xiàn)高稱重精度和高稱重速度的動態(tài)定量稱重技術也是計量領域的難題之一。我國目前稱重范圍在29kg～100kg電子秤，計量準確度和速度以及其他性能指標，與國外同類產(chǎn)品接近，但是25kg以下的小計量電子秤，尤其是0.5kg～5kg的計量，與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。我國小計量電子秤稱重技術還需要進一步豐富和完善。因此，在保證稱量精度的同時提高稱量速度是本研究努力的目標?；旌线^程是制藥過程的關鍵環(huán)節(jié)之一，藥物混合的均勻度不僅影響產(chǎn)品的外觀，而且影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性。因此有必要對混合過程中藥物粉末均勻度進行分析和控制，來確保藥品的安全、有效。參考文獻馬興，張博，蔣曉輝．一種動態(tài)自動稱量技術［J］．兵工自動化，2012，31(4):69－74．中華人民共和國國家標準.JJG1036-2008電子天平檢定規(guī)程[S].北京:中國標準出版社,2008.姚福來，孫鶴旭.通用設備的節(jié)能優(yōu)化控制方法和調(diào)度方法［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2012:127-146.王繁生.帶式輸送機柔性多體動力學分析方法研究[D].中國礦業(yè)大學,2010.楊志冬．一種適用于粉狀及顆粒物料的自動稱量裝袋機:中國專利，ZL201120290153．6［P］．2012－04－25．宋偉剛．特種帶式輸送機設計［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2007．［9］王凱，馮連芳．混合設備設計［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2010陳培媛．平面轉彎帶式輸送機設計方法及其應用［D］．沈陽:東北大學，2005．商振宇，王偉星，國占一．平面轉彎帶式輸送機設計淺談［J］．科技與企業(yè)，2013(21):334．路甬祥.液壓氣動技術手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2007.劉樹陽．飼料混合機的類型及最佳混合時間的介紹［Ｊ］．養(yǎng)殖技術顧問，2011，（2）：172YAOFL，SUNHX.Optimalcontrolinvariable-speedpumpingstations［C］//The2011IEEEInternationalConferenceonMechatronicsandAutomation，2011:23972401.ZHAOGuo-jun,LIZhong-hu,ZHANGXiang.DesignofPowderyRareEarthMaterialsQuantitativeWeighingandAutomaticPackagingControlSystem[J].InstrumentTechniqueandSensor,2016(4):46—53.LIUZhan-yue.PCLControlofFertilizers’AutomaticWeighingandQuantitativePacking[J].ChemicalEngineering&Equipment,2012(3):48—50.MALi-juan.ApplicationofFuzzyControlAlgorithminQuantificationalPackagingMachine[J].PackagingEngineering,2013,34(1):92—95.

初步方案混合稱藥機工作流程示意圖進料：目前的上料方式有人工投料,集裝袋吊機投料,真空吸料,空氣壓料,泵進料等。人工進料效率低，成本高，一般用于無法通過機械上料的特殊場合，集裝袋吊機投料用于大型生產(chǎn)大批量生產(chǎn)場合，泵進料一般用于液態(tài)物料進料。這里采用進料采用真空輸送機。真空輸送機的優(yōu)勢：真空輸送機、真空上料機是一種借助于真空吸力來傳送顆粒和粉末狀物料的輸送設備，被廣泛用于制藥，食品，化工，陶瓷，飼料，顏料，染料，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和科研領域。使用真空輸送機可大大減少車間內(nèi)的粉塵污染，提高清潔度，顯著提高生產(chǎn)能力，并大量節(jié)約人力，減少污染，安全可靠。真空輸送機、真空上料機為密閉負壓稀相輸送設備，整個輸送過程在密閉的系統(tǒng)內(nèi)進行，不會發(fā)生任何粉體泄露，操作人員不必忍受重體力的搬運，享受低噪音的工作環(huán)境?？捎糜谳斔透黝惲鲃有院玫姆蹱铑w粒狀物料！真空輸送機的特點：1、安全：整個輸送過程在密閉的系統(tǒng)內(nèi)進行，不會發(fā)生任何粉體泄露；對特殊物料可配套氮氣保護裝置。2、簡易：真空輸送機可方便的拆卸與安裝；設備沒有易使物料堆積的間隙或死角，表面易于目測檢查。3、可靠：真空輸送機只有很少的運動部件，僅出料底閥。真空泵沒有運動部件。因此，維修和配件的需求很少，具有最大操作可靠性。4、經(jīng)濟：更快更大輸送能力，同時能耗低，研發(fā)努力的結果。使用UV真空輸送機可更大程度地降低能源消耗。5、操作可靠：真空輸送機被設計成具有持久耐用的結構。這一內(nèi)置的穩(wěn)定質(zhì)量保證了長期的無故障操作，生產(chǎn)突然中斷的現(xiàn)象不會發(fā)生。綜上所訴進料裝置采用真空輸料機。儲料裝置：儲料裝置選用一般的儲料倉，方便進料和粗加料即可。儲料倉：為能實現(xiàn)既能儲備物料又能將物料順利卸出的目的，料倉一般設計成組合式的上下兩部分。上部主要是考慮存放物料，故設計成圓柱體，其截面大小及高度依所需儲存的物料量而定；其下部主要考慮將物料順利卸出，由于它受卸料口大小，物料流動性質(zhì)即物料休止角及物料與倉壁的摩擦角的影響，設計為截頭圓錐。靜電容料位開關：為了檢測加料的物料是否加滿及出料時物料是否出完，所以需要在料斗上下裝上靜電容料位開關來來檢測物料多少。激振器：顆粒形狀、粒度分布，尤其是粒群堆放狀態(tài)，它對粉料料層阻力以及運動過程中影響能量損耗的摩擦阻力等有密切聯(lián)系，同時倉壁對顆粒的摩擦阻力也存在著不同程度的影響，因此，儲料倉上需要加激振器，以方便粗加料。激振器豎向安裝在料斗上，電機啟動，安裝在電機上的偏心塊作離心運動，使料斗在水平方向產(chǎn)生振動，此振動又通過料斗傳給倉內(nèi)物料，消除了料倉內(nèi)部物料的結拱、結管、芯流、偏析等現(xiàn)象，使粉料像流水一樣連續(xù)不斷的從出料口排出。料斗示意圖粗加料、運輸：現(xiàn)在的物料輸送技術主要有氣力輸送技術、管道輸送技術等。然而在輸送設備方面，現(xiàn)在大量采用各類物料輸送和處理設備，例如帶式輸送機、斗式提升機、螺旋式輸送機、氣力輸送裝置及刮板輸送機等。1氣力輸送技術利用氣流來輸送物料，通過管道將其輸送到指定地點的方法叫做氣力輸送。氣力輸送的應用和優(yōu)缺點氣力輸送具有防塵效果好，便于實現(xiàn)機械化、自動化的優(yōu)點，可減輕勞動強度，節(jié)省人力。它的主要缺點是動力消耗較大、設備價格高，并且設備復雜，所以不適用于本次設計。2管道輸送技術管道輸送技術又分為漿體管道輸送技術，容器式管道輸送技術。漿體管道輸送技術近10年來我國鐵路建設的持續(xù)發(fā)展以及高速公路建設的日新月異，重視對環(huán)衛(wèi)的發(fā)展和考慮對燃煤的限制，大力發(fā)展節(jié)煤技術，大型水利工程的建設，長江口航道建設及對江河湖泊的整治以及對各種工業(yè)廢水、生活廢水的處理，漿體管道輸送技術仍將得到重視和發(fā)展，不適用于本次設計。容器式管道輸送技術除PCP在中國已進行了基礎研究和建立短距離中試線取得階段成果外，其余的上述技術研究開發(fā)和應用尚屬空白。目前用于城市垃圾和工業(yè)廢棄物的集收和處理系統(tǒng)以及建材和礦材的運輸。此外，由于中國是世界上煤炭資源蘊藏豐富的國家之一，CLP是輸煤運輸?shù)淖詈梅绞?。不適用于本次設計。3斗式提升機優(yōu)點:結構簡單，占地面積小，提升高度大(一般12～20m，最高可達30～60m)，密封性好，不易產(chǎn)生粉塵。缺點:料斗和牽引件易磨損，對過載的敏感性大。4刮板輸送機刮板輸送機是一種傳統(tǒng)輸送設備，多用于輸送粉塵、顆粒和粉塊狀物料，可完成水平輸送和傾斜輸送工作。刮板輸送機的性能特點:刮板輸送機主要用于水平輸送，也可以用于150°角以內(nèi)的傾斜輸送，輸送過程中可實現(xiàn)多點進料和多點出料。5螺旋式輸送機螺旋式輸送機工作原理利用螺旋把物料在固定的機(料槽)推移進行輸送。優(yōu)點:構造簡單，橫截面尺寸小，制造成本低，密封性好，操作方便，便于改變加料和卸料位置。缺點:輸送過程中物料易過碎。輸送機零部件磨損較重，動力消耗大。輸送長度較小(小于40m)。輸送能力較低。傾斜輸送時傾角小于20。6帶式輸送機帶式輸送機優(yōu)點帶式輸送機是輸送機中使用最為普遍的型式。它具有構造簡單，工作可靠，自重較輕，操作方便等優(yōu)點，膠帶輸送機可用來在水平方向或坡度不大的傾斜方向輸送各種散堆裝貨物和重最較輕的成件貨物。在裝車機和卸車機中膠帶輸送機用以接收從斗式提升機拋來的貨物，并把它裝入車內(nèi)或卸至貨位上。帶式輸送機缺點膠帶易受磨損，而膠帶的價值約占輸送機全部價值的40%。帶式輸送機的坡度不能太大，否則物料因重力作用將自動滾下，一般不得大于20度，摩擦力大的如木塊可達到28度。工廠中常用于運送煤、碳石、水泥、石灰、石、砂及一般固體化學粱品等。本次設計任務較為適宜的勻輸方式有螺旋式輸送機、帶式輸送機。考慮到清理和裝配成本選用帶式運輸送，并且螺旋式輸送機用于傳輸顆粒物磨損大。帶式輸送機需要注意的地方(1)加料要均勻、料應加在輸送帶的中心線附近，防止帶的振動或走偏。(2)盡量使加料的初速方向與帶的運動方向相同。減小加料速度，以減輕帶的沖擊。(3)輸送散物料時，注意清掃輸送帶的正反兩面，保持帶與滾筒及托輥間的清潔，減少磨損。(4)保證潤滑。及時加注潤滑劑，以減小摩擦阻力。(5)經(jīng)常檢查和調(diào)整帶的張緊程度，防止帶過松而使輸送帶產(chǎn)生振動或走偏。進料的速度與電機轉速無關所以不需要傳送帶速度有太大要求，所以不需要減速器等裝置，電機則按扭矩選用一般的防爆電機即可。傳動裝置示意圖從儲料斗內(nèi)持續(xù)出來的物料通過傳送帶傳到另一端，進入精加料裝置。η—總傳動效率（η=η1*η2）其中：η1皮帶效率η2傳送帶效率η=0.95*0.95=0.90傳送帶拉力定位F=40N，電機轉速n1=750rpm，卷筒直徑暫定D=60mm傳送帶轉速n=n1*η=750*0.9=675n=60*1000*v/πD傳送帶速度v=n*π*D/60*1000=675*3.14*60/60*1000=2.2m/sP=F*V/1000*η=2.2*40/1000*0.9=95w精加料、稱量：目前，稱量機械一般采用容積法和稱重法稱量物料。容積法：容積法是以容積來計量物料的數(shù)量，由于不需要稱重裝置，結構簡單，計量速度快，但是計量精度稍差，定量計量精度依賴于物料視比重的穩(wěn)定性，受物料松散程度、顆粒大小均勻程度、吸濕性、溶解性等物理化學性質(zhì)的影響較大，對物料的特性有一定的要求，變換被稱物料或定量值很不方便。所以此處不宜應容積法進行稱量。稱重法：稱重法是以重量來計量物料的數(shù)量，通常采用機械秤或電子稱重設備進行稱量，與容積法相比，結構復雜，計量速度相對較慢，但具有較高的稱量精度。稱