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基于SolidWorks对全自动超声波洗箱机结构设计

发表时间: 2017/8/25 作者: 武涛*马希直 来源: 互联网
为了提高回收空瓶及空瓶塑料周转箱的洁净度,研制了一款全自动超声波洗箱机。对现有超声波洗箱机的水箱结构和主传动装置进行了改进, 并重新设计了进出箱装置和箱笼,然后利用SolidWorks对改进后的超声波洗箱机的洗箱主机、进箱装置和出箱装置进行了结构设计,最后完成全自动超声波洗箱机的虚拟样机,为后续的运动仿真提供了设计基础。
 

    在饮料行业中,回收空瓶及空瓶塑料周转箱的清理问题一直困扰着生产企业,用户在消费完瓶装饮料后,瓶和箱体处于非常凌乱的状态。如果这些空瓶及空瓶塑料周转箱在进入生产线之前不清理,必将会导致产品质量问题,严重可能还会损坏设备。如果花费人工清理,一则跟不上生产速度,二则清理不彻底,费工费时。因此需要研发一款全自动超声波洗箱机来提高回收空瓶及空瓶塑料周转箱的洁净度。国内已有专家对该类洗箱机进行了研究,但不能满足目前的需要。

    本文对现有的超声波洗箱机的水箱结构及主传动装置进行了改进,对进出箱装置和箱笼进行了重新设计,利用SolidWorks对改进后的超声波洗箱机进行三维结构设计,完成了全自动超声波洗箱机的虚拟样机设计。

    1 全自动超声波洗箱机的工作原理

    全自动超声波洗箱机由洗箱主机,进箱装置,出箱装置,管路,电气控制系统构成。如图1所示。

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    图1 全自动超声波洗箱机

    全自动超声波洗箱机的主要清洗机理是利用超声波的超声空化作用,由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械震动而传播到清洗溶剂中,在液体中产生每秒数十万次振动,振动生成大量微小气泡,这些气泡在连续的作用下,会迅速增长,然后突然破裂,产生冲击波,在气泡周围产生几千个大气压的压力和局部高温,这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力使被清洗物上的污垢乳化、分散、脱离,达到清洗的目的。

    全自动超声波洗箱机主传动系统采用链传动实现传动,结构简单,稳定可靠,故障点少。接触清洗液的部件材质为不锈钢材质(个别防锈处理)及工程塑料。设备水箱通体不锈钢焊接,并用型钢加固。主传动减速电机可调速,有制动功能,可准确定位。滚轮与轨道的接触为钢和工程塑料的接触,摩擦系数低,噪音小。水箱内清洗液的温度通过控制阀控制蒸汽在管路内的蒸汽流量及水温。水源采用洗瓶机生产时温热水槽流出的热水通过水泵为设备水箱补水和喷淋,以起到节能环保的作用。补水阀门为自动控制阀门,保证水箱水位。设备水箱内产生的漂浮物被箱笼产生的水波推到排脏斗,后经大口径排污管道排出。

    2 洗箱机的改进

    与现有的超声波洗箱机比较,本洗箱机在水箱和主传动上进行了改进,进出箱装置和箱笼进行了重新设计。

    2.1 水箱的改进

    (1)水箱前后板上的视口窗尺寸增大,方便安装或拆卸的箱笼从视口窗进出,从而减少检修时的危险工作。

    (2)排水管口增加滤网,防止管口排水时被脏物堵塞。

    (3)箱体横撑改为角钢,侧板和超声波震板的交接处采用角钢加固,既可增加水箱储水时的承压能力,又可作为固定箱体横撑的基座。

    (4)排脏斗高低落差变小,一是可以节省材料;二是深度变小,清理脏物方便。

    (5)可换导轨由塑料改为不锈钢,强度增加,以防频繁更换。

    2.2 主传动的改进

    链传动被动轮轴的轴承座滑动位置变长,主链可张紧到位。

    2.3 进出箱装置整体重新设计

    推箱装置的直线导轨由原来的两根圆形导轨改为一根重型的工字型导轨,避免两根导轨平行度不好,导致滑块卡阻现象。

    2.4 箱笼整体重新设计

    (1)摒弃原来的弹簧压盖固定箱子在箱笼位置的模式,改为箱笼直通,两侧导轨实现挡箱,可减少箱笼复杂零件和装配步骤;可杜绝因箱笼上的弹簧受力而导致箱体变形引发的一系列问题,如:变形后导杆被卡,压盖升降不畅,固定不了箱子,导致箱子不能完全进笼,易卡到侧板上的零件,入水时瓶子漂浮,翻入水下的箱盖易卡住超声波震板,出水时瓶子下坠倒水不净或直接掉出箱子;两侧导轨进出箱的位置设计成斜坡形,可保证进出箱圆滑不卡。

    (2)箱盖上开孔部位扩展,倒水时瓶子易出水。

    (3)箱笼不使用连接螺栓,杜绝因超声波震动螺丝脱落而导致的箱笼解体问题。

    3 基于SolidWorks全自动超声波洗箱机的结构设计

    3.1 洗箱主机的设计

    洗箱主机由超声波水箱、输送链装置、箱笼、轨道、超声波换能器等构成。

    3.1.1 水箱

    如图2所示。水箱由304不锈钢板焊接,并用不锈钢型钢加固。在超声波水箱侧面箱壁开设进箱口、出箱口、定位口、推箱口、观察窗、溢流口和漂浮排污口,视口由有机玻璃板遮挡;超声波水箱在两端箱笼上方设置喷淋管,在箱进入水面前在瓶中注满水,充分利用超声波清洗瓶内部。底部设置有蒸汽加热管和超声波换能器。超声波换能器固定在侧板上,方便从侧面底部的清理门清理水箱底部脏物;超声波水箱底部略微倾斜并设置沉积排污管道,喷淋及补水系统通过进水管与水泵和洗瓶机排放水的过滤水箱的箱体连通,水泵前设有过滤器。

    水箱由钢板组合、输送链导轨、扭矩限制装置、换能器支架、调整脚座、调整底脚、挡箱轨道、定位轨道、定位轨道安装角钢、连接块、箱体横撑等组成。

    钢板组合由侧板、前后板、底板、底筋、加固角钢、顶筋、观察斗折板、排脏斗折板、方管、上前板、桥架等组成。

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    图2 水箱三维图




责任编辑:郝秋红