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机械设计制造及其自动化-防爆网自动收放装置结构设计

发布文件：2025-03-24 16 次 50金币

防爆网自动收放装置结构设计

摘要

防爆网是一种由铁丝展开成螺旋状的螺旋钢丝网，其又称为防爆墙或防爆笼，它是现代社会防爆警察维护社会治安的重要军事装备，用于对预定区域进行隔离，防止暴力恐怖犯罪，保护人民生命财产安全。由于防爆网为螺旋状，在其闲置时，为了便于收纳，常需要将螺旋状防爆网并拢或收拢在一起，而在布设时，则需要将螺旋状防爆网按照适当的距离展开。

本文参考了国内外大量文献资料,根据机械设计原理及方法设计了一种防爆网布障车自动收放装置,防爆网自动收放装置是根据实际中螺旋状防爆网的形状特点,专门为提高生产效率,降低劳动强度等而研制的一种自动化机械设备。。

关键词：防爆网；自动收放；机械

一、设计简述

车辆防爆网自动收放系统是实现汽车路的技术智慧型,能够保证道路安全,进而保证道路安全、提升城市交通质量、改变城市的交通条件、减少能量使用,在较完整的公路交通设施平台上,将新型的智慧交通概念和技术融合并应用于城市交通的整体环境,从而实现车、路、人。汽车防爆网与自动收放系统所注重的是整体性、实时性、安全性,和以前的汽车运输技术与管理方法有着根本性的差异。

随着智能交通系统的发展,美国不断探索并发展交通避碰、驾驶员和司机监护、和乘车人员安全状况保障等项目。欧洲目前正在推动发展聪明的约束技术,致用信息技术和通讯技术的道路交通安全发展规划,已经展开了优化人机界面和交通安全技术的远程信理"智能道路"的探索与演示,以及利用高标准的使用者技术改善了隧道系统的安全性,并发展为事故报警体系等。澳洲也不断用交通智能化信息系统新科技提升高速公路安全性。美国政府曾经是当今世界上公路建设最发展的大国之中,上个世纪五十年代中期就已开展根据办公计划实行大面积修建,目前美国政府已完成了横竖交叉、四通八达的发展现代化公路运输网络系统,全国机动车总里程数已达十万高速。但由于国民和社会发展,高速公路交通量与日俱增,使交通堵塞、道路拥堵和交通肇事的问题不断加剧。对于公路占地大,环境和资金欠缺等多种问题,目前已不再是以建设更多公路的方式来解决,转而致力于利用高新技术改变目前公路网的基础设施条件和优化交通系统,以改善目前城市道路的通行能力,满足当前和未来机动车流量大幅增长的发展需要。

二、设计过程

（一）拟定工艺过程和传动方案

本次设计的防爆网自动收放装置主要完成实现将防爆网收拢并规整放置于车厢内部以及将防爆网按照适当的间距放松展开放置于地面上预定位置。在防爆网放松展开的过程中，首先将收拢的防爆网放置于车厢内，通过主电机驱动蜗杆、涡轮、同步带轮A、同步带轮B和拨轮旋转，其中两个拨轮相向旋转，在该对拨轮轮齿的拨动下，使防爆网放松展开，并且随着车辆向前行驶，使防爆网按照适当的间距放置于地面上预定位置处；而在防爆网放松展开的过程中，首先通过主电机驱动蜗杆、涡轮、同步带轮A、同步带轮B和拨轮旋转，其中两个拨轮相向旋转，在该对拨轮轮齿的拨动下，使防爆网收拢，并且随着车辆向前行驶，使防爆网逐圈收拢放置于车厢内并压紧；综合分析防爆网的工作原理和工作过程，初步拟定传动机构简图如下。

图 1 防爆网自动收放装置运动简图

1、防爆网的定量挤压采用气动方式，用压缩空气将防爆网原料从盛料斗中吹出，盛料斗应采用不锈钢制作，以保证布障安全。

2、防爆网的定量挤压采用气动方式控制，通过一个小型气缸控制盛料斗的开闭实现定量挤压。

3、防爆网原料的加热采用不锈钢电加热板进行加热，不锈钢电加热板内置加热管，加热速度快，效率高。

4、加热盘的横向移动要采用螺杆传动方法,采用螺杆传动,使电机的回转过程变换成直线运动,将加热板横向移动到设备的制定位置。

5、加热板的横向移动传动方式采用电机带动同步带传动的方式，同步带传动具有轻便，价格低廉，运动平稳等特点。

6、防爆网的收卷并拢通过气动方式，通过一个气缸推动上压板，将上压板压制在下方的加热板上，达到成形的目的。同时，上压板上也采用不锈钢内置加热板的结构形式，可实现对防爆网的加热。

7、防爆网的展开成形采用电机传动，由于展开成形的速度不高，因此需要对电机的转速进行减速，以便达到合理的展开速度，满足生产产量的要求。

8、为使设备美观及维护方便，整机设备采用方钢管焊接而成，焊接结构牢固可靠，承载力大，结构稳定。

9、为使用设备维护方便，将电机等动力源设备放置在机器底部位置处，维护时，只需将相应的门板打开即可。

10、为使设备使用方便，根据人们的操作习惯，将设备的控制器，开关，按钮，显示屏等设备放置在设备的右端。

（二）拟定设备主要技术参数

防爆网在收放过程中,收拢、布设更加准确,保障了产品的上乘质量.防爆网的收放装置安全性能较好,耐高温,可保障持续制造生产,使用效率较高,是目前中国国内市场制造优质防爆网产品的最佳理想设备,防爆网采取了不锈钢展开的循环工作法,并配有一对防爆网收拢或展开的拨轮,具备省时省力节俭能源的功用,一机械多用,一个机械器能够同时具有收拢和放展防爆网的功能，适应了用户的各种要求,电热防爆网收放装置价格合理也极大的提高了工作效率。

现初步拟定防爆网自动收放装置设备的主要技术参数如下：

设备名称：防爆网自动收放装置

工作电压：三相380V

功率：3kW

防爆网外形尺寸：φ20*300mm

产量：8公斤/小时

机器重量：50公斤

外形尺寸：1500×1000×800mm

材质：不锈钢

三、防爆网自动收放装置详细设计

3.1 电机的选择

初步估计1kg防爆网约有20个，则根据产量要求，每小时生产8kg防爆网约有160个，加热板横向移动160个来回，初定设备的长度为1500mm，则加热板一个横向移动来回运动距离为3000mm，电机通过同步带传动与螺杆连接，传动比为i=1，则可计算处加热板横向移动的最大速度为：

螺杆的螺距可根据下式计算：

根据电机转速的相应规格，初定电机同步转速为1440r/min，则螺杆螺距为：

取整，取

根据使用条件，选择螺杆的直径为25mm，则丝杠的转动惯量为：

电加热板自重约5.5kg，则其他负荷的转动惯量为：

若电机自身的转动惯量为：0.00123加在电机轴上的转动惯量为：

综合考虑各方面因素，选Y系列三相异步电机，型号为Y90S-4。

则按照电动机选者好后代原则,根据蜗杆轴承的齿轮比可初步确定一级传动蜗杆的齿轮比为i1=30,而二级传动的牙轮传动的齿轮比确定为i2=3.2。

（1）总传动比

由选定的电动机满载转速n0和工作机主动轴转速n3，可得传动装置总传动比为i＝n1/n4＝960/11.67＝84

（2）传动装置传动比分配

i＝i1×i2式中i1，i2分别为减速器的一级传动蜗轮级齿轮和二级传动齿轮的传动比。

一级蜗轮的传动比取i＝21，则二级齿轮的传动比为i2＝i/i＝84/21＝4

4.传动装置运动和动力参数的计算

（1）各轴转速

n2＝n1＝960r/min

n3＝n1/i＝960/21＝46r/min

n4＝n1/（i×i2）＝960/82=11.67r/min

（2）各轴输入功率

P1=5.5×0.99=5.445KW

P2=5.445×0.72×0.98×0.99=3.83KW

P3=3.83×0.98×0.99=3.68KW

P4=3.68×0.99×0.98=3.58KW

（3）各轴的输入转距

3.2 涡轮蜗杆传动设计

采用渐进的蜗杆GB/T10085-1998,根据库存钢材的现状,同时考虑到传动的效率不太大转速也不太高,故蜗杆传动采用四十五钢,但由于加工需要效率高些,而且耐磨性也更好,故蜗杆的传动螺纹齿面用淬火,硬度一般在45-55HRC,而蜗轮结构则采用铸锡磷铜,金属模铸,为节省宝贵的金属,仅齿圈用铜生产,而轮心采用灰铸铁HT100生产。

按齿面接触疲劳强度进行设计

根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距