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小型件自动装箱系统设计.rar

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    编号:20180802233208820    类型:共享资源    大小:801.30KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    小型 自动 装箱 系统 设计
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    I摘要本文主要设计了一种以 AT89S51 单片机为核心的产品自动装箱控制系统,能够对自动化生产流水线上的产品进行精确的计数和装箱。主体部分采用两条传送带,一条是包装箱传送带,另一条是产品传送带。对产品计数采用光电传感器,并与单片机 AT89S51接口,再通过单片机对交流电机的控制,实现产品的自动装箱。本设计的内容分为两部分:物品传动皮带机构设计,单片机控制电路设计。其中物品传动皮带机构与带式输送机的结构相似,该带式输送装置由输送带,托辊,驱动装置,拉紧装置等组成。而单片机控制部分主要分析了单片机与光电传感器协同工作和数据处理等方面。通过单片机对电动机等各机械部分的控制来实现系统要求,从而达到自动化生产的水平。关键词 自动装箱;单片机;光电检测;输送装置IIAbstractThis paper has mainly designed an automatic packing control system for products. The core is monolithic computer of AT89S51. It carries on the precise counting and packing for the products on the automation process line. The main part uses two conveyor belts. One is package conveyor belt, and the other is product conveyor belt. The photoelectric sensor is used for the product counting and connects with the monolithic computer of AT89S51. The monolithic computer controls the motor. At last it realizes the automatic packing. This design divides into two parts. One is the design of goods transmission belt, and the other is the design of circuit control of monolithic computer. The goods transmission belt is similar to the belt conveyor's structure, this conveyor belt is installed by the conveyor belt, the supporting roller, the drive, the tightening device and so on. The joint operation between monolithic computer and photoelectric sensor has been analyzed in the section of circuit control. The data processing also has been analyzed. We can achieve the requirements of system through the control on mechanical part, the motor and so on, thus reach the level of producing in automation.Keywords automatic packing monolithic computer electro-optic examination transportation equipment III目 录1 绪论 ..............................................................................................................................................11.1 背景介绍 .............................................................................................................................11.2 方案确定 .............................................................................................................................11.3 设计方案综述 .....................................................................................................................22 带式输送装置设计 ......................................................................................................................32.1 带式输送装置的结构与应用 ..............................................................................................32.2 输送带的选择与计算 .........................................................................................................32.2.1 输送带的确定 .............................................................................................................42.2.2 输送带宽度的选择 .....................................................................................................42.2.3 输送带运行速度的选择 .............................................................................................42.2.4 输送带接头的选择 .....................................................................................................52.3 托辊的选择 .........................................................................................................................52.4 滚筒的选择 ..........................................................................................................................62.5 输送带牵引力计算 ..............................................................................................................72.5.1 输送带的运动阻力和有效载荷 .................................................................................72.5.2 输送带的牵引力 .......................................................................................................112.6 带的强度校核 ....................................................................................................................122.7 驱动装置的设计与计算 ...................................................................................................122.7.1 电动机的选择计算 ....................................................................................................132.7.2 减速器的选型 ...........................................................................................................142.7.3 联轴器的选择 ...........................................................................................................152.8 拉紧装置的选择 ...............................................................................................................153 单片机控制电路设计 ................................................................................................................173.1 单片机控制系统的控制要求 ...........................................................................................173.2 光电检测装置的设计 .......................................................................................................173.2.1 光电传感器的基本原理 ............................................................................................183.2.2 传感器的选择 ...........................................................................................................193.2.3 传感器的位置确定 ...................................................................................................193.3 单片机控制系统的设计 ...................................................................................................203.3.1 单片机的概述 ...........................................................................................................20学 院 毕 业 设 计 (论 文 )II3.3.2 单片机的应用 ...........................................................................................................203.3.3 单片机的发展趋势 ...................................................................................................213.3.4 AT89S51 单片机的基本结构 ....................................................................................213.3.5 AT89S51 单片机的主要引脚及功能 ........................................................................233.3.6 存储器和 I/O 接口电路 ...........................................................................................253.3.7 复位操作及复位电路 ...............................................................................................253.3.8 时钟电路 ...................................................................................................................263.3.9 单片机控制的过程 极其流程图 ...............................................................................263.3.10 主程序的设计 ..........................................................................................................284 辅助设备的设计 ........................................................................................................................314.1 驱动头架的尺寸确定 .......................................................................................................314.2 拉紧尾架的尺寸确定 .......................................................................................................314.3 中间架的尺寸确定 ............................................................................................................314.4 传料板的尺寸确定 ...........................................................................................................31结论 ...............................................................................................................................................32致 谢 ...............................................................................................................................................33参考文献 .......................................................................................................................................34附录 ...............................................................................................................................................35附录 1........................................................................................................................................35附 录 2........................................................................................................................................46学 院 毕 业 设 计 (论 文 )III1 绪论1.1 背景介绍在现代化的工业生产中,常常需要对产品进行计数、装箱。如果用人工不但麻烦,而且效率低、劳动强度大。随着微机控制的普及,特别是单片机的应用,给自动装箱系统的设计带来了极大的方便。近年来,包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展,使的包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障,以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成绩。2002 年 11 月 3 至 7 日在芝加哥举行的国际PACK EXPO 上,我们可以看到多家自动化公司展示的最新的包装设备和新技术。这些经济实用的自动化技术将会成为未来的发展力量,可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。在中国,自动化技术还未成熟,还需要长时间的发展,所以将会有很大的空间来发展此技术。这也是未来的发展方向和趋势。中国的经济高速度发展也需要这项技术来促进和加速,相信在自动化技术成熟以后,中国的经济也将有飞跃性的进步。当前中国的经济发展格局也是非常的需要高技术来支持。这样中才会有稳定的发展状态。向西部发展的经济战略思想必然需要有高技术随之转移,生产也将需要自动化技术的支持,这样发展高技术自动化也就是必然的趋势通过此题目的设计可以把大学四年所学的专业知识融会贯通于实际并能锻炼独立思考的能力,努力发展成未来的技术骨干,为中国的发展贡献一份力量,也使得我们能适应未来中国以及世界自动化技术的发展趋势。1.2 方案确定根据工况以及本设计的要求,确定以下方案:托辊:选用平行上下托辊。滚筒:本设计运送的产品较轻,载荷不大,所需的功率也不大,所以选用光面滚筒,钢板焊接。驱动装置:根据工况以及设计要求,考虑成本,本设计选择电机-减速器作为整个方案的驱动装置,由电机通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动。拉紧装置:本设计输送装置长度较短,比较各种拉紧装置,选用螺旋拉紧装置。选取 500mm 的拉紧行程。 单片机:选用 AT89S51 单片机,是一种低功耗、具有在线编程 Flash 程序存储器的单片机。学 院 毕 业 设 计 (论 文 )21.3 设计方案综述此自动装箱系统利用传感器检测产品,并与单片机接口,输出的开关信号来驱动电动机,经过减速器减速,再带动传动滚筒,实现传送带的传送。两个检测装置分别检测包装箱是否到位和产品数量以控制相应电动机的启、停,从而带动相应传送带传送,最终实现精确计数,自动装箱。设计意义:此自动装箱系统从原料到包装实现了自动化,解决了手工装箱慢、容易计数出错等问题。该方法技术可靠,成本较低,可大大提高工效,减轻工人劳动强度以及减少产品损耗、工伤事故等。可应用于食盐、味精、洗衣粉、医药化工、农药、饲料等的自动装箱。学 院 毕 业 设 计 (论 文 )32 带式输送装置设计2.1带式输送装置的结构与应用带式输送装置是一种广泛应用的连续输送装置。工作原理是:由挠性输送带作为物料承载件和牵引件的连续输送设备,根据摩擦传动的原理,由传动滚筒带动输送带进行物料的传递与运输。它结构简单,工作可靠,造价低廉,适用性强。特别对工作节拍没有严格要求、比较干燥的生产场所,可用于柔性或半柔性的自动包装线,输送带、盒、箱等产品或散粒、块状产品。带式输送装置一般由传动滚筒,改向滚筒,输送带,托辊,拉紧装置等组成。如下图2-1所示为输送装置原理图。挠性输送带2绕在上、下托辊之上,由传动滚筒驱动,拉紧装置6用于调节输送带的拉紧力,以保持输送带的输送能力。传动滚筒驱动输送带的能力与输送带在传动滚筒上的包角大小有关,包角大时传动能力大,而改向滚筒就用于增大传动包角。带式输送装置的各辊轴轴承都采用滚动轴承,以减小运转中的摩擦阻力和功率消耗。图 2-1 输送装置原理图1-改向滚筒;2-输送带;3-上托辊;4-传动滚筒;5-下托辊;6-拉紧装置2.2 输送带的选择与计算输送带是带式输送机的牵引构件及承载构件,用于输送物料和传递动力, 是带式输送机的重要组成部分,约占带式输送机总成本的30%~40%左右。它贯穿输送机的全长,在设备检修中占很大比重。同时,输送带在带式输送机中既是货物的承载机构,又是带式输送机的牵引机构,因此,不仅需要足够的强度,而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本,更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。学 院 毕 业 设 计 (论 文 )42.2.1 输送带的确定输送带结构型式分为织物心输送带和钢丝绳心输送带,由上覆盖胶、心层、下覆盖胶组成,上、下覆盖胶的作用是保护心层不受损坏和不受周围工作环境的影响。心层材料有棉帆布、尼龙帆布、聚酯帆布和钢丝绳。织物心层输送带可根据拉力大小选取层数,棉帆布心输送带层数为3-8 层,尼龙帆布心输送带层数为2-6 层,聚酯帆布心输送带层数为3-6 层,当达到最大层数仍不能满足拉力要求时,采用钢丝绳心输送带。自动包装机所用带式输送装置多为轻型或特轻载荷类型,要求传送带结构紧凑、轻巧。根据输送机类型、结构以及工况,考虑经济成本,此设计的输送带心层材料选用4层的棉帆布带。2.2.2 输送带宽度的选择输送成件物品的输送带,按所输送的最大物件的对角线长度,再加约 100mm 余量约定所需要的输送带宽度,见图 2-2 所示,再根据标准带宽考虑到运输的包装箱不大,选取宽度为 500mm。此时要求包装箱的对角线长度 A 不宜大于 400mm。因为包装箱传送带所承受的重量大于产品传送带,所以下面选择计算包装箱传送带,产品传送带的各参数可与其相同。图 2-2 输送带宽2.2.3 输送带运行速度的选择输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数,在输送量一定时,适当提高带速,可减少带宽。对水平安装的输送机,可选择较高的带速,输送倾角越大带速应偏低,向上输送时带速可适当高些,向下输送时带速应低些。输送成品件时的产品输送带速度 见式(2.1)v式nl(2.1)式中 ——输送带速度,m/s,包装线上输送块状物件取值常小于 1.25m/s;v学 院 毕 业 设 计 (论 文 )5——每秒钟输送成件物品的件数,此处 n=5 件;n——输送带上成件物品节距,等于物品长度与两件之间的间距之和,此处l;0.2m所以,产品输送带速度 ,包箱输送带可选用与此同样的速.51/.25/vsms度为 1m/s。2.2.4 输送带接头的选择 带式输送机输送带的接头有搭铆接,皮带扣连接,硫化胶粘接及化学胶粘接等方式。不同的连接方式接头效率不同。橡胶帆布带以优质硫化粘接最好,一般硫化粘接次之,皮带扣连接再次,搭接铆接最差。接头效率等于接头处最大破坏强度与输送带的极限强度的比值。为了此传送带有足够长的使用寿命,选用优质硫化粘接。2.3 托辊的选择托辊是用于支承输送带及输送带上所承载的物品,保证输送带稳定运行的装置。它是整个输送装置中的重要部件, 使用数量多, 形式多样, 价格昂贵。托辊选择是否合理,影响带式输送机的使用、维修, 更会影响带式输送机使用寿命。托辊可分为:承载托辊、回程托辊。其中承载托辊分为:槽形托辊、缓冲托辊、调心托辊、平行上托辊等。回程托辊可分为:平行下托辊、螺旋托辊、V形托辊等。托辊辊子的直径与输送机带宽、带速和承载能力有关系, 与输送机长度和倾角无关。托辊直径与带宽的关系托辊辊径与长度应符合《GB/T99021991带式输送机托辊基本参数与尺寸》的规定, 见表2-1(单位mm)。表 2-1 托辊直径与带宽的关系托辊直径 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 240063.5 √76 √ √89 √ √ √108 √ √ √ √ √133 √ √ √ √ √ √ √159 √ √ √ √ √ √ √ √194 √ √ √ √ √219 √ √在确定带速的情况下, 托辊辊子的转速不能太大。在同样寿命情况下, 转速大, 使用时间就短,转速小, 使用时间就长。但辊子的直径不能太大,辊子直径太大, 整个输送机不配套, 初期投资成本就高。一般规定: 辊子的转速不能超过600r/min。托辊直径与学 院 毕 业 设 计 (论 文 )6输送机带速的关系见表2-2。表2-2 托辊辊径与带速、转速的关系(r/min)辊径(mm) 0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 2.5 3.15 4.0 5.0 6.589 172 215 268 344 429 537108 142 177 221 283 354 442 557133 144 180 230 287 359 453 575159 120 150 192 240 300 379 481 601194 123 158 197 246 310 394 492219 275 349 436 567已确定输送带宽度B=500mm,且带速v=1m/s,再综合以上情况, 根据表2-1和表2-2, 选用托辊直径89mm。因输送带承载的载荷并不大,所以分别选择平行上托辊和平行下托辊为承载托辊和回程托辊。2.4滚筒的选择滚筒分传动滚筒和改向滚筒。传动滚筒是传递动力的主要部件传动滚筒根据承载能力分轻型、中型和重型三种。轻型:轴承孔径 80-100mm。轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。中型:轴承孔径 120-180mm。轴与轮毂为胀套联接。重型:轴承孔径 200-220mm。轴与轮毂为胀套联接,筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。传动滚筒是将驱动装置的动力,通过摩擦力传递给输送带的部件。通常情况下,根据轴与轮毂之间的连接方式,传动滚筒有钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。钢板焊接滚筒轴与轮毂之间采用键连接,能承受中小型载荷;铸焊滚筒轴与轮毂之间采用胀套连接,避免了由于键连接而削弱轴的强度,因此这种结构形式的滚筒可承受较大的负荷,且便于安装和拆卸。滚筒表面有光面和胶面两种形式,在功率不大,环境湿度小的情况下,可采用表面摩擦因数小的光面滚筒;在功率大,环境又潮湿,容易打滑的情况下采用表面摩擦因数大的胶面滚筒。胶面的作用是增大传动滚筒与输送带之间的摩擦力。胶面滚筒有铸胶和包胶两种工艺型式,铸胶滚筒胶面厚且耐磨,质量好,但工艺复杂,价格高;包胶滚筒工艺简单,成本低。胶面滚筒有光胶面、人字型沟槽和菱形沟槽三种型式。当采用人字型沟槽胶面滚筒时,应注意其方向性,人字型尖应朝向滚筒的转动方向,菱形胶面滚筒用于双向运输的输送机。用于重要场合的滚筒最好采用硫化橡胶覆面;当有阻燃、隔爆条件要求时,应采用相应措施。此处运送的产品较轻,所需的功率也不大,所以选用光面滚筒。改向滚筒的作用是改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。增
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