锯齿式皮清机的智能化改造-本科毕设论文.docVIP

1 前言 1.1 课题背景 棉机设备是保证棉花加工质量最基本的条件。美国生产成套棉花加工机械设备的棉机厂只有3家，但其棉花加工技术装备遍及世界各地，平均每个扎花厂的规模达8-10万担，职工总数在30人左右。我国自1998年棉花流通体制改革以来，由于棉花加工企业市场准入机制不完善，行业管理者缺位，轧花厂发展迅猛，2003年全国轧花厂已经发展到12000家左右，但平均每个轧花厂的加工规模仅为0.8-1万担，每个加工厂的职工总数却在100人以上，因此需要更加高效的棉花加工设备来推动整个棉花产业的发展。 锯齿皮棉清理机是用于清除皮棉中的杂质和疵点，改善皮棉的外观形态，提高皮棉质量的一种高效清理皮棉的设备，它在现代棉花加工工艺中起着重要的作用。现在市场行销的皮棉清理机，主要有两种通用机型-空气流通气流型和可控棉胎锯齿型。空气流通气流型皮棉清理机，没有锯齿、毛刷、或运动部件。它们对改善棉花等级的作用，不如锯齿式皮棉清理机大，但是它们可减少棉包重量损失。锯齿式皮棉清理机不仅可以改善皮棉的等级划分，它们同时也能使斑点棉混级，以便使其中一部分进入“白”等级，并且减少草和书皮含量。 由于传统锯齿式皮棉清理机的排杂刀机构调整起来比较麻烦，而且对工人的技术要求较高，其工作性能已不能满足现代棉花产业的要求，但我国国内生产的棉机大部分都是这种传统的皮棉清理机，如果想一下子实现其整体的换代，不是很现实，因此最好的办法就是在现有传统皮棉清理机的基础上进行智能化改造，这样既能充分利用现有的资源，又能实现皮棉清理机的技术升级。 1.2 课题意义 棉花是关系国计民生的重要战略物资，也是仅次于粮食的第二大农作物。棉花是涉及农业和纺织业两大产业的重要商品，是全国一亿多棉农收入的重要来源；对涉及数百万职工的纺织工业，是生产的主要原料和出口创汇的重要商品；关系到供销合作社棉花经营企业广大职工的切身利益；对于广大人民群众，是不可缺少的生活必需品。棉花对我国国民经济的发展有着重要的影响。因此对棉花的生产和加工变得尤为重要，目前我国所种植的棉花品种主要是陆地棉，而本课题研究的锯齿式皮棉清理机处理的就是陆地棉，经过皮棉清理机处理过的棉花一般能提升一个或半个等级。因此对皮棉清理机的智能化改造有着非常现实的重大意义！ 1.3 总体设计方案分析 本次设计通过单片机来实现整体的控制，驱动部分由六个电动推杆和一个步进电机组成。通过电动推杆的伸长或缩短带动曲柄结构转动，曲柄机构通过销连接实现排杂刀挡板的开合，通过挡板的开或合就可以控制排杂刀的工作状态—排杂或不工作。把安装排杂刀的墙板与安装刺辊的墙板分成两部分，把安装排杂刀的那部分墙板做成可移动的。在步进电机的作用下，经过滚珠丝杠螺母副把转动变直线运动，用螺母副带动排杂刀和墙板整体移动，从而可以实现排杂刀与刺辊间隙的智能调整。在单片机的控制作用下，用八个按键来实现上述机构的开合、进退及停止，并用LED灯来显示它们的开合状态。 2 机械结构设计 在充分研究了传统型锯齿式皮棉清理机6MQP400-2000C的基础上，本课题加入了排杂刀挡板和排杂刀托架两个可控制部分，对排杂刀挡板的控制可以实现对排杂刀的控制，排杂刀托架可以调整排杂刀与刺辊之间的间隙，从而实现智能控制。总体框架图如图21 图21 总体框架图 2.1 通过电动推杆的伸长或缩短来带动曲柄机构的转动，曲柄机构再通过锥销的连接于排杂刀挡板连在一起，这样就能实现电动推杆对排杂刀挡板开合的控制，通过对排杂刀挡板开合的控制就可以实现对排杂刀工作状态的控制即排杂或不工作。如图22所示。 图22 排杂刀挡板机构 2.可移动托架把安装排杂刀的墙板与安装刺辊的墙板分开，并且在它们之间安装直线滚动导轨，这样就可以实现安装排杂刀墙体的整体移动。在两墙板之间分别焊接上两块横板并打上螺孔，用来实现直线滚动导轨的安装，具体结构如图23所示。 图23 滑动导轨 可移动墙体通过螺栓与两个横板连接，两个横板再通过与三脚架的连接实现与滚珠丝杠螺母副的连接。这样在步进电机的动力作用下，经过滚珠丝杠螺母副把转动变为直线运动，从而带动装有排杂刀墙体的整体移动，这样就能实现排杂刀与锯齿辊间隙的智能调节。步进电机通过螺栓与横板的连接固定，滚珠丝杠通过轴承座与横板连接固定。具体结构图如图24所示。 图24 可移动机构连接图 2.3电动推杆的固定 如图2.5所示，用它来与电动推杆尾部的安装孔相配合，其立柱部分做成台阶状，以防止支撑板与电动推杆的干涉，并配合插销固定，其尾部直接焊接在墙板的横板上，如图2.6所示。 图2.5 电动推杆支撑架 图2.6 电动推杆的固定  3机械结构.1直线滚动导轨的选型 导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对于滑动导轨而言，它有以下几方面的优点： （1）定位精度高