啤酒灌装生产线
主要组成设备之一“（GXPD80天地一号）卸瓶垛机”
的设计
——申报中级工程师职称技术论文
（轻工业机械厂物华精密高志祥）
(2009年12月2日)
一、前言
全自动卸垛机是我厂结合国垛板形式而研制开发的新一代卸垛机，它适用于各种聚脂瓶及一次性玻璃瓶的卸垛，并能做到纸板自动回收，垛板自动回收，该机具有自动化程度高，操作方便，运行平稳等特点。

目前我厂自行设计和生产的额定生产能力为700瓶/分钟天地一号卸瓶垛机，已经在厂家平稳运行并顺利通过厂家验收。

该卸瓶垛机经过我厂严格检测后，主要结果如下：
本人参与该卸瓶垛机设计全程，并且主设计了其中的关键设备部分，下面该卸瓶垛机的原理、结构性能和主要设计计算过程作如下叙述。

二、产品介绍：
1、工作原理：
电气图
启动整机：
垛输送：
叉车上垛后GK01、GK02检测到垛，人工拆包，待人工控制的按钮盒被接通且GK03检测无垛，M1、M2电机启动垛向前运行，垛运行到GK03挡光时M1、M2停止等待，若GK05检测到无垛、JK01检测到主提升在下位时，M2、M3电机启动进垛，垛运行到GK04挡光时M2电机停止，M3电机减速到GK05挡光时停止。

主提升开始执行卸垛程序，当一垛卸完后主提升降至JK01位置时，M3、M4电机启动，到GK06挡光时M3电机停止（（若此时前端在进垛则M3电机不停），若M5电动推杆处于下限位JK10触发，M6电机启动到GK07挡光时M4、M6电机停止，同时M5电动推杆启动抬起升降台，至JK9触发时M5电机反转降低升降台至JK10触发时停止，完成一次的垛输送。

当GK8检测到满垛时，警灯的黄灯
亮起提示叉车取走垛板。

卸垛：
当垛运行至GK05挡光时，M7启动中速上升，至JK11时F1、F3工作Q1、Q2、Q3、Q4左右侧门伸出，至CK1、CK3、CK5、CK7触发F1、F3断电，垛上升至GK10触发时停止，F5工作驱动Q5吸盘驱动气缸伸出至CK9触发F5断电。

同时F7、F9工作真空发生器工作，吸取纸板，待真空度检测YK02、YK03触发，Q5吸盘驱动气缸缩回至CK10触发F6断电，F12工作打开后挡板至CK12触发时F12断电。

M8启动高速后退至JK6减速至JK5触发停止。

F7、F9断电，F8、F10工作丢掉纸板（高位）。

F11工作放下推杆至CK11、CK13触发时停止，M7启动慢速上升至至JK11停止，M8启动中速正传向前推瓶至JK7时，Q8、Q9伸出抬起推板，向前推瓶至JK8时M8停止，完成一层的卸垛。

重复动作至JK3触发，卸完最后一层后，M7启动反转高速下降至JK2时减速至JK1时停止，完成一垛的卸垛动作。

在这期间如GK12发出堵瓶信号，推瓶动作暂停，待GK12检测取消后自动推瓶，要有触摸屏有画面显示。

2、主要工艺流程：
进垛→输送→到位提升→首层吸纸板→夹瓶推瓶→
储罐输送→主提升上升→循环运行
3、主要单元组成：
（1）输送台1；
（2）输送台2；
（3）输送台3；
（4）输送台4；
（5）输送台5；
（6）垛板收集；
（7）出瓶台；
（8）主提升；
（9）推瓶装置；
（10）层板吸取装置；
（11）操作平台；
（12）卸垛附件；
4、主要技术数据：
（1）额定生产能力：700瓶/分
（2）瓶型：650ml/640ml/325ml；
（3）垛板尺寸：1000mmX1200mmX（140—150）mm；
（4）进垛高度：550mm；
（5）出瓶高度：3500mm；
（6）电源要求：AC380V；3PH；50HZ；
（7）电机型号：SEW电机；
（8）操作平台高度：2700mm。

5、主要性能和特点：
（1）机器操作方便、安全及可靠，运行相当平稳。

（2）采用完全自动收集垛板，自动收集纸板。

（3）配有触摸屏控制系统,有手动、自动控制，产量显示，故障报警显示分页，各电机、气缸均可
手动控制。

（4）全线采用立体平面式设计，运转可靠，占地面积小。

三、主要设计计算：
1、主要部件计算：
该机按700瓶/分的产量进行设计，所以该生产线对主提升的速度及设备可靠性要求相当高，因此对设备的设计和核算显得尤为重要，本文将具体介绍该部件的设计过程。

2、传动动力计算：
序号项目公式数值单位备注一、设计参数
1 工件重量G1 1000 kg 最重工件与最轻工件的平均重量
2 最重工件与
最轻工件的
重量差
G`=G1*10% 100 kg
按10%计
算
3
工件重心到
立柱中心L1 780 mm
备注：根据机械设计手册当两侧滑架为刚性联结时，取ε=0。

所以设计该设备减速机型号：
SEW ：R87DV132S4/BMG/2WE/M1/180
P=5.5kw，I=41.74
对主提升生产节拍要求速度计算：
按瓶型为650ml时，提升所需要的速度（七层瓶体）：主提升电机转速：n主=34 r/min
主提升链条线速度：u线=Pi*D链轮直径* n主
=3.14X0.303X34=32.3 m/min 满足该卸瓶垛机对主提升设计时的单段速度要求。

四、电气控制要求：
电气运行参考本论文第二部分产品介绍其中的工作原理部分。

以下为电气控制要求
1、本机中有整机欠压保护YK01，保护时整机急停。

2、本机在输送台（2）侧边要有防止未拆包的瓶垛进入主
机的按钮盒并在触摸屏旁边设置拆包确认按钮（在触摸屏上做也可以）。

3、优化程序使运行机器运行平稳。

4、配有触摸屏控制系统,有手动、自动控制，产量显示，
故障报警显示分页，各电机、气缸均可手动控制。

5、配置操作台安放在操纵平台上，力求操作简单。

6、操作台选用左右触摸屏，保证须同时动作的减速机能
在同一分页上。

7、配备警示灯，防护网上设置复位按钮盒。

admini - 说: (2009-12-07 12:15:41)
一、主要设计计算：
1、运行速度计算：
该机按36000瓶/小时的产量进行设计，箱子的长度为510mm，每箱装24瓶，所以设计的产量就应该保证每小时最少有效输送1500只，或者是每分钟25只（YPXI25型号的意义就在此），如果箱子是挨个连续输送的，输送链的速度就应该为每分钟25×0.51=12.75米，在实际的情况下箱子是隔开输送的，大概间隔一只箱子的距离，这样速度就应为12.75×2=25.5米/分，另外洗箱机的速度应比整线高出20%～50%左右的输送能力（经验数据），按1.5倍考虑，则最终的设计速度应为25.5×1.5=38.25米/分。

2、传动动力计算：
由上面知，箱输送链速度最高为V=38.25米/分，链轮的节
圆直径为D=178.48mm，所以链轮的转速为：
n2=V/πD=38.25/（π×0.17848）
=68.66转/分
一般选用4级电机，则减速比i=1470/68.66=21.41，
传动电机功率的计算：
假定每只箱子重7.5公斤，两条链条重60公斤，每只箱子上承受7.5公斤的喷洗压力，房最多可排9只箱子，链条与导槽（材料为尼龙1010）的滑动摩擦系数按μ=0.34计算（查《机械设计手册》得），则摩擦力：
F1=μN1=0.34×（（7.5+7.5）×9+60）×9.8=649.74牛，
传动功率：
P1=F1.V=649.74×38.25/60=414.21瓦，
在卡箱的情况下链条与箱子之间产生滑动摩擦F2所消耗的功率：
P2= F2.V
F2=μN2=0.34×（7.5+7.5）×9×9.8=449.82牛
P2= F2.V=449.82×38.25/60=286.76瓦
所以总功率：
P=P1+P2=414.21+286.76=700.97瓦
考虑5%其它传动摩擦损耗（如轴承转动，链条链轮传动等）所以P=700.97×1.05=736.02千瓦，取0.75千瓦。