一种集分类与压扁于一身的易拉罐处理机

2011-03-23李涛涛马铭柱陈定方张高作

湖北工业大学学报 2011年4期

李涛涛,马铭柱,陈定方,张高作

(1武汉理工大学智能制造与控制研究所,湖北武汉 430063;2青岛海西重机固定资产管理部,山东青岛 266530;3中国海洋大学MBA教育中心,山东青岛 266000)

在废旧易拉罐的分类回收中,需要按照易拉罐的材制进行分类,然后按类别进行金属的熔炼、回收等.现在的分类回收主要靠人工,而且回收的易拉罐其形状未经压扁,在运输过程中占用不必要的运输空间[1].本文设计出易拉罐分类压扁装置—新型易拉罐自动分类处理机,可以较好解决上述问题.

1 整机机构设计

该易拉罐分类处理机主要由送料传送机构、电磁分离装置和回收压扁机构组成.该易拉罐自动分类处理机可以实现准确分离大量错乱堆积的铁制、铝制混合易拉罐的目的.

1.1 送料传送装置

1.1.1 送料装置设计送料装置的主要作用是对混合的铁制易拉罐与铝制易拉罐加以约束和梳理,将它们以单排的方式输送到传送带上,使它们进行单排传送.

它由一个倾斜的板子和周围的挡板组成.将易拉罐倒入送料装置后,在自身重力作用下,它们会沿着斜板下滑,在周围板子约束下以单排形式到达送料口处,然后落到传送带上.送料装置如图1所示.

1.1.2 传送装置设计在该机器中,使用传送带作为传送装置.为了防止在传送过程中易拉罐从传送带掉落下来,在传送带的两旁装了合适高度的挡板(图2).

1.2 电磁分离装置

1.2.1 电磁铁的设计电磁铁是电磁分离装置核心构件,它的作用是在机器工作过程中提供吸引力,将铁制易拉罐从传送带上吸引出来.由于该机器电磁铁的功能与起重电磁铁中的电磁铁有异曲同工之妙,所以,拟在该机器中采用与起重电磁铁同种类型的电磁铁——圆盘式电磁铁.其结构组成及外形如图3所示.

图3 圆盘式电磁铁示意图及圆盘式电磁铁

在该机器中,电磁分离装置由两个相同的电磁铁构成,它们对称布置于传送带两侧.双电磁铁的设计旨在提高机器的工作效率,为了防止易拉罐在传送带上进行传送的过程中由于受到双侧吸引而发生混乱,在传送带的中间放置一个隔板,这样便使易拉罐在隔板双侧同时进行单排传送,很好地提高了工作效率.双电磁铁效果如图4所示.

图4 结构效果图

1.2.2 电磁铁工作控制电路在设计过程中,运用装有电磁继电器和自动间断式工作的电路开关来实现电磁铁工作状态的转变.电磁铁工作控制电路如图5所示.

图5 电磁铁控制电路

在该电路中,电磁铁的工作状态由电磁继电器控制,而电磁继电器中电流的有无由自动开关控制,自动开关间歇性工作,每隔相应的时间就会自行断开、闭合.当自动开关断开时,电磁继电器处于断电状态,与衔铁相连的接线柱接通上端的接线柱,电磁铁处于工作状态,对易拉罐进行吸引分离;而一段时间后,自动开关闭合,电磁继电器的电路接通,电磁继电器产生磁场,将衔铁吸下.此时,下端的接线柱接通,电磁铁中的电流被切断,磁性消失,释放已吸引的铁制易拉罐.

1.3 回收和压扁装置

压扁装置安装在回收箱体内部.它们的主要作用是先对分离完毕的易拉罐进行量的积累,然后将适当数量的易拉罐压扁.

吸引铁制易拉罐的电磁铁磁性消失后,铁制易拉罐在自身重力作用下掉入已经放置好的回收箱中,而铝制易拉罐则是在被传送到传送带的末端时,掉入放置好的回收箱中.回收箱的设计如图6所示.

图6 回收箱的设计

2 基于3dmax的工作过程仿真

2.1 基于solidworks的特征模型的建立

产品的总体设计过程主要包含总体方案设计、性能优化与仿真、结构特征建模、分析评价4个部分[2].因此,完成整机机构设计后有必要对其进行仿真分析,以便优化分析设计结果.

在三维建模软件Solidworks中建立送料传送装置、电磁分离装置、回收压扁装置等各个组成部分三维模型,并进行整机的虚拟装配完成整机虚拟样机.虚拟装配前可以考虑2种方案[2-3]:方案一,直接插入零件完成整个装配过程、先完成需要的子装配体,插入子装配体完成整个装配;方案二,选用方案时因人而异,装配前考虑方案的优化对装配完成后的后期工作有很好的帮助.