毕业设计（论文）-基于PLC的中药磨粉机设计.docx

基于PLC的中药磨粉机设计随着人们生活水平的不断提高，目前人们对于中药保健产品的需求量逐渐提高，其中就包括三七粉、西洋参粉等。而目前市面上存在的中药磨粉机也比较少，且普遍自动化程度并不高。所以，目前中药磨粉机有着很大的发展盈利空间和良好行业前景。本文阐述了国内外中药磨粉设备的发展现状，充分介绍了目前主流磨粉设备的特点，在此基础上首先通过对比各类磨粉机的优劣确定了设计方案。首先，在对系统功能要求进行全面研究分析的基础上，完成了中药磨粉机的总体设计方案。在结构方面，该系统是一个完整的机构组成，其中包括动力装置、驱动装置和整体机架等。通过研究设计的目的确定方案，对中药磨粉机的重要零部件进行设计计算和选型。其次，完成了控制系统的硬件设计和软件设计。硬件设计包括所有组件的选择和PLC外部接线。软件设计包括控制中药磨粉机工作过程的所有程序，如电机启停，运行计时，电缸伸缩等。根据控制方案绘制顺序功能图，再将其转换编写为梯形图程序。最后，为了检查控制系统设计的正确性，利用西门子Step7软件试运行了程序，获得仿真结果实现设计目的。本文设计了一种结构简单、制造方便、适合于药店或小型工厂的中药磨粉设备，利用基于PLC的控制系统使其实现自动化控制，提高了生产效率的同时也节省了人力，具有一定的经济价值。关键词中药磨粉机；结构设计；控制系统；PLCDesignofTraditionalChineseMedicineGrindingMachineBasedonPLCAbstractWiththecontinuousimprovementofpeople'slivingstandards,thedemandfortraditionalChinesemedicinehealthproductsisgraduallyincreasing,includingSanqipowder,Westernginsengpowder,etc.Atpresent,therearerelativelyfewtraditionalChinesemedicinegrindingmachinesonthemarket,andthelevelofautomationisgenerallynothigh.So,currently,traditionalChinesemedicinegrindingmachineshavegreatpotentialfordevelopmentandprofitability,aswellasgoodindustryprospects.ThisarticleelaboratesonthecurrentdevelopmentstatusoftraditionalChinesemedicinegrindingequipmentbothdomesticallyandinternationally,fullyintroducingthecharacteristicsofmainstreamgrindingequipment.Basedonthis,thedesignschemeisfirstdeterminedbycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofvarioustypesofgrindingmachines.Firstly,basedonacomprehensivestudyandanalysisofthesystem,sfunctionalrequirements,theoveralldesignschemeofthetraditionalChinesemedicinegrindingmachinewascompleted.Intermsofstructure,thesystemisacompletemechanicalcomposition,includingpowerdevice,drivingdevice,andoverallframe.Detenninetheplanbystudyingthepurposeofthedesign,andcarryoutdesigncalculationsandselectionofimportantcomponentsofthetraditionalChinesemedicinegrindingmachine.Secondly,thehardwareandsoftwaredesignofthecontrolsystemwerecompleted.HardwaredesignincludestheselectionofallcomponentsandexternalwiringofthePLC.ThesoftwaredesignincludesallprogramsthatcontroltheworkingprocessofthetraditionalChinesemedicinegrindingmachine,suchasmotorstartstop,runningtiming,electriccylinderexpansionandcontraction,etc.Drawasequentialfunctionaldiagramaccordingtothecontrolscheme,andthenconvertitintoaladderdiagramprogram.Finally,inordertoverifythecorrectnessofthecontrolsystemdesign,theprogramwastestedusingSiemensStep7softwareandsimulationresultswereobtainedtoachievethedesignobjectives.ThisarticledesignsatraditionalChinesemedicinegrindingequipmentwithasimplestructure,convenientmanufacturing,andsuitableforpharmaciesorsmallfactories.ItusesaPLCbasedcontrolsystemtoachieveautomaticcontrol,improveproductionefficiency,andsavemanpower,whichhascertaineconomicvalue.KeywordsTraditionalChinesemedicinegrindingmachine;Structuraldesign;Controlsystem;PLC摘要IAbstractII第I章绪论11.1 课题研究背景及研究的目的与意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究目的与意义21.2 中药磨粉机国内外研究现状分析31.2.1 国外研究现状31.2.2 国内研究现状51.3 研究的主要内容和方法8第2章基于PLC的中药磨粉机总体方案设计102.1 中药磨粉机的工艺过程102.2 中药磨粉机结构方案设计102.3 中药磨粉机驱动设计142.4 中药磨粉机控制方案的设计152.5 本章小结15第3章基于PLC控制的中药磨粉机结构设计173.1 关键机构的选择173.1.1 倾斜倒料机构173.1.2 初级粉碎机构173.1.3 开盖机构173.1.4 震动筛机构183.1.5 称重机构183.1.6 残渣剔除机构183.2 倾斜倒料电动缸的选型183.2.1 倾斜倒料机构工作原理183.2.2 倾斜倒料电动缸计算183.3 破碎短轴的设计203.4 齿轮选型计算243.5 中药磨粉机整体结构283.6 本章小结28第4章基于PLC的中药磨粉机控制系统设计304.1 PLC型号的选择304.2 称重传感器型号的选择314.3 VO口分配324.4 外部接线图334.5 系统的顺序功能图344.6 控制系统程序设计354.6.1 程序输入与转换354.6.2 梯形图输出384.7 控制仿真404.8 本章小结42结论44致谢45参考文献46第1章绪论1.1 课题研究背景及研究的目的与意义1.1.1 研究背景人类制粉历史悠久，可以追溯到公元前2000年。当时，人们用手臂和石头将谷物磨成粉末。这种制粉方式虽然简单，但效率低下，需要大量的人力和时间。随着时间的推移，人们开始寻找更加高效的磨粉方式。制粉工艺从古至今有很大差别，不断发展不断进步。在古代，人们使用的磨粉设备主要是石磨，这种设备的磨粉效率较低，需要耗费大量的人力和时间。随着科技的发展，磨粉设备的工作原理也发生了改变。现代的磨粉机采用了电力或其他能源，能够更加高效地完成磨粉的工作。研磨设备由古代的石磨发展到现代的磨粉机，经历了很长的历史。在古代，石磨是人们使用最多的磨粉设备。这种设备由两块石头组成，一块是下石，一块是上石，上石用力转动磨碎谷物。这种磨粉方式虽然简单，但是卫生条件较差，容易受到石头颗粒的污染。现代的磨粉机采用了更加先进的技术，能够更加高效地完成磨粉的工作，并且卫生条件更好，能够更好地保障食品的安全。磨粉机的发明和发展，解决了大规模磨粉的需求。在工业化时代，人们需要更多的粮食和面粉来满足日益增长的人口需求。磨粉机的发明和发展，使得大规模磨粉变得更加容易和高效。现在，磨粉机已经成为了食品加工行业中不可或缺的设备之一。磨粉机的工作性能不断提高，广泛应用于食品、冶金、建材、化工、矿山等多个领域。现在，磨粉机已经成为了各个行业中的重要设备之一。在食品加工行业中，磨粉机被广泛应用于生产面粉、豆浆等食品。在冶金行业中，磨粉机被用来磨制金属粉末。在建材行业中，磨粉机被用来制造水泥。在化工和矿山行业中，磨粉机被用来磨制化工原料和矿石。随着科技的发展，磨粉机的工作性能不断提高，未来还将有更多的应用领域。磨粉机在不同行业中的应用磨粉机最初适用于食品行业的粮食制粉，有辑式、锥式和盘式三种形式，不同类型的磨粉机有各自的优势。好的磨粉机可以提高材料利用率和产品质量，因此在不同行业中也得到了广泛的应用。除了食品行业，磨粉机还被用于冶金、建材、制药等行业。尤其是随着中药材制粉的需求逐渐增加，磨粉机在中药行业中也得到了广泛的应用。然而，目前市面上的中药磨粉设备尚未达到高标准，自动化程度一般,存在发展空间。因此，磨粉机厂家需要继续提高设备的质量和自动化程度,以满足不同行业的需求。在冶金行业中，磨粉机被用于磨矿石，以提高矿石的品位和产量。较好的磨粉机可以将矿石磨成更细的颗粒，从而提高提取效率。在建材行业中，磨粉机被用于磨碎水泥和石灰石。较好的磨粉机可以将水泥磨成更细的颗粒，从而提高混凝土的强度和耐久性，同时也可以提高石灰石的利用率。在制药行业中，磨粉机被用于制造药物和医疗材料。较好的磨粉机可以将药物磨成更细的颗粒，从而提高药效和制备过程的稳定性。总的来说，磨粉机在不同行业中都有着广泛的应用，其重要性不可忽视。未来，磨粉机厂家需要继续提高设备的性能和自动化程度，以适应不同行业的需求。中药磨粉行业需要商用市场推动发展。在现代社会中，越来越多的人开始关注中药的保健作用，这也使得中药磨粉行业获得了更多的发展机会。但是，中药磨粉的制作过程需要大量的人力和物力，往往会导致成本过高。因此，开发自动化中药磨粉设备能够快速、高效、节能、降低设备投资，成为了当前行业发展的重要方向。本设计以PLC为核心，使用定时等自动控制功能实现自动循环磨粉。通过精确的控制，能够保证制粉的精度和稳定性，同时还能够适应不同药材的磨粉要求，满足不同用户的需求。与传统制粉方式相比，自动化设备能够节省人力物力，提高制粉效率，减少制粉过程中的浪费。自动化设备能够方便人们使用，节约材料，提高自动化水平，适应社会需要，符合节约型社会的要求。在现代社会中，人们越来越注重效率和环保，自动化设备能够满足这些需求，同时还能够为中药磨粉行业带来更多的机遇和发展空间。因此，中药磨粉行业需要进一步推广和应用自动化设备，以满足市场需求，推动行业的快速发展。1.1.2 研究目的与意义随着社会经济的不断发展，人们对食品药品质量的要求也越来越高，中药养生产品的需求量也在逐年增加。然而，小型中药磨粉机在使用过程中存在一些问题，如细度不够、自动化程度低等，这些问题影响了生产效率和产品质量。为了解决这些问题，设计中型中药磨粉机成为一个必要的选择。在结构上，我们进行了优化设计，并引入了PLC自动控制系统，以提高自动化水平和生产效率。通过这些改进，我们可以更好地满足市场需求，提高产品质量和生产效率。基于PLC控制技术，我们还可以提高控制的灵活性和精确性，降低人力成本和节约材料，进一步提高竞争优势。通过这些技术手段，我们可以更好地满足市场需求，提高产品质量和生产效率。当然，在设计中型中药磨粉机时，我们还要考虑如何提高设备带来的经济效益，这是至关重要的。通过优化设计和引入新技术，我们可以在不影响产品质量和生产效率的前提下，降低生产成本，提高设备的经济效益。综上所述，中药磨粉机的设计和改进是必要的，它不仅可以帮助我们更好地满足市场需求，提高产品质量和生产效率，还可以降低生产成本，提高设备的经济效益。这些技术手段在未来的发展中也将起到越来越重要的作用。1.2 中药磨粉机国内外研究现状分析1.2.1 国外研究现状现代磨粉机械是一种用于将物质磨成粉末的机械设备。在世界范围内，对于现代磨粉机械的研究最早始于欧美日等工业发达国家。这些国家在磨粉机械的研究和发展上已经取得了很大的成果，并且在这方面已经比其他国家更加成熟。研究设备包括谷物磨粉机、超微粉碎技术药物磨粉机、气动粉碎机等。其中，搅拌磨粉机最早在1928年被提出，并逐渐成为一种新型高效超细粉碎机。Drais公司成功开发了一种具有较大能量密度的DCP环形搅拌磨机，这种磨机的能耗较低，效率较高。爱立许公司也生产制造了一款MaXXMill磨粉机，其设计更为先进，性能更为优越。目前，德国和日本正在发展亚微米纳米超细搅拌磨，如SC型ZR120离心式超细搅拌磨。这种磨机具有更高的粉碎效率和更低的能耗，是目前磨粉机械领域的一个重要发展方向。总之，现代磨粉机械的研究和发展已经取得了很大的成就，但是还有很多挑战需要克服。未来随着技术的不断进步和需求的不断增加，磨粉机械的发展将会更加迅速和广泛。盘式磨粉机是一种新型的磨粉设备，由联合制粉系统公司于2002年在美国市场上推出。自此之后，国外学者从不同的角度对盘式磨粉机展开了大量的研究。法国学者通过建立SEL理论与磨片齿形设计的联系，对盘式磨粉机的磨粉效率进行了深入研究。在SEL理论的指导下，磨片齿形得到了优化，磨粉效率得到了显著提高。盘式磨粉机磨盘间隙调整方法的创新，盘式磨粉机的磨盘间隙调节一直是一个难点问题。为解决这一问题，BruceR.Crossley等人利用带测振动的传感器的控制系统对磨盘间隙进行调节，实现了高精度的调节。同时,OlaM.Johanson等根据温度与间隙规律，开发出了一种新的磨盘间隙调节方法，实现了更加稳定的磨粉效果。2012年,土耳其Milleral公司推出了一款名为Multimilla的磨粉机。该磨粉机配备了自动润滑系统，能够自动为磨粉机的各个部件进行润滑，有效减少了部件磨损，提高了磨粉效率。SImILAGO磨粉机是土耳其Alapala集团的一款新型磨粉设备。该磨粉机采用了特殊材料制成的驱动磨辐传送带，无需润滑，大大减少了设备的维护成本。同时，传送带的设计也使得磨粉效率得到了一定的提升。综合来看，盘式磨粉机在不断的研究和创新中，不断实现着更高效、更稳定、更节能的磨粉效果。相信在未来的发展中，盘式磨粉机还将迎来更多的突破和创新。图1-1Multimilla磨粉机Masuko粉碎机开启了新的磨粉技术时代。这款粉碎机的磨粉部分采用了上下分布、间隙可调的磨盘组成，这种设计不仅大大提高了磨粉的效率，还能够确保磨出的产品质量稳定，因此广受人们的欢迎。这款粉碎机的磨盘组合与分离操作非常简单方便，使用者可以随时拆卸并进行清理。这样不仅能够保证产品的清洁卫生，还能够延长机器的使用寿命。由于Masuko粉碎机具有如此多的优点，它在食品加工行业中得到了广泛的应用。无论是食品行业的大型企业，还是小型加工厂，都可以使用这款粉碎机进行食材的磨粉处理。总的来说，Masuko粉碎机的出现为食品加工行业带来了革命性的变化。它的高效、易于维护以及广泛的适用性，让它成为了许多企业和加工厂的首选设备。图1-2Masuko磨粉机1.2.2 国内研究现状我国磨粉机械的发展历史虽然相对较晚，但是磨粉技术却有着悠久的历史。在现代化的生产中，自动化程度越来越高，磨粉机械也不例外。然而，近现代自动化主导的磨粉机械方面的研究起步较晚且相对较为落后。现在，随着我国经济的不断发展和技术的不断提高，我国磨粉机的发展速度也不断提高。制造出了很多新式磨粉机，这对于我国的制造业和食品加工业都有着重要的意义。国内的谷物粉碎机主要有气流粉碎机、机械冲击式粉碎机、胶体磨机等。其中，气流粉碎机是一种主要通过高速气流或过热蒸汽带动物料进行高速运动，达到制粉的目的的机器。它具有粉碎效率高、能耗低、粒度分布均匀等特点，因此在食品加工、化工、医药等领域得到了广泛应用。除了气流粉碎机外，机械冲击式粉碎机和胶体磨机也是常用的谷物粉碎机。机械冲击式粉碎机采用机械冲击的方式进行粉碎，适用于较硬的物料，如大豆、玉米、小麦等。而胶体磨机则采用磨盘和磨盘之间的磨擦力进行粉碎，适用于粘性较大的物料，如芝麻酱、花生酱等。总的来说，我国磨粉机械的发展虽然起步较晚，但是随着技术的不断提高和市场的不断需求，磨粉机械的发展速度还是非常快的。未来，随着技术的不断创新和改进，相信我国的磨粉机械一定会更加先进、高效、智能化。MQL06气流粉碎机就是一款由潍坊艾尔派粉体技术设备有限公司推出的气流粉碎机，如图14所示。而机械冲击式粉碎机主要通过电机带动高速旋转的转子，与原料发生撞击，使物料破碎，到达高效制粉的效果。图1-4MQL06气流粉碎机图1-5为CZM型机械冲击式粉碎机，也是目前非常常用的磨粉机，它在谷物磨粉上有着很广泛的运用12。胶体磨是利用高速旋转的磨子与固定的磨子的相对运动，产生强烈的摩擦、剪切，使物料有效地发生粉碎113。1磨体2-电机3.机架4-皮带轮5-皮带6-主轴7-粉碎磨盘8-分机转子9-锤头IO-给料口II-定子板12-出料口3进风口14-多孔档板15-透视口图1-5CZM型机械冲击式粉碎机MMR型磨粉机实现了智能化控制，通过伺服技术调节料门大小和喂料混转速，确保喂料均匀，达到稳定研磨效果，减少磨棍损伤和降低电耗。此外，快慢辑采用模块化设计，整体拆卸，缩短了磨辗更换时间，是国内唯一一家可实现磨辗整体快速拆装的磨粉机。为了避免喂料辑停转而磨辐仍然转动，引起磨辗损坏，该磨粉机引入了电容料位传感装置。同时，为了及时掌握料斗内物料积存信息，料斗内增加了堵料传感器，能够直接将信息传递给控制器，更好地控制磨粉机的运行。然而，国内的磨粉机目前实现自动控制的效果不如手动，这是需要改进的地方。此外，辐式磨粉机的寿命相较于盘式磨粉机短许多，且在磨辐损坏时不同型号很难第一时间更换，这也是需要解决的问题。总之，MMR型磨粉机是一款智能化控制的磨粉设备，具有自动化程度高、研磨效果稳定、磨棍损伤小、电耗低等优点。但在使用中仍需注意辐式磨粉机的寿命和更换问题，以及自动控制的改进。MR型磨粉机：智能伺服控制技术的应用近年来，随着工业自动化的不断发展，自动化生产设备已经成为了现代工业领域的重要组成部分。在这样的大背景下，MR型磨粉机的出现是值得关注的。该设备采用了智能伺服控制技术，具有以下几个优点：首先，MR型磨粉机可以调节料门大小和喂料混转速，确保喂料均匀,降低电耗。这意味着，该设备可以精确地控制磨辗的工作状态，从而提高了生产效率和产品质量。其次，MR型磨粉机采用快慢辑模块化设计，可整体拆卸，缩短磨辗更换时间。这种设计方法可以提高设备的可维护性和可靠性，减少生产过程中的停机时间，增加了生产效率。第三，MR型磨粉机引入了电容料位传感装置，防止发生喂料辑停转而磨辑仍然转动，引起磨辗损坏。这种技术可以减少设备的损坏率，延长设备的使用寿命，降低了设备维护的成本。第四，MR型磨粉机料斗内增加了堵料传感器，直接将料斗内物料积存信息传递给控制器。这种设计方法可以实现设备的智能化控制，减少了人工操作的干扰，提高了生产效率。最后，近年来，国内的磨粉机自动控制效果不如手动，根式寿命短，不同型号更换困难。但是，MR型磨粉机的出现打破了这种状态，它的自动化控制效果更好，辑式寿命更长，而且不同型号的更换也更加容易。综上所述，MR型磨粉机采用了智能伺服控制技术，具有调节料门大小和喂料混转速、快慢辑模块化设计、引入电容料位传感装置、料斗内增加堵料传感器等多种优点。在国内磨粉机市场上，MR型磨粉机的出现无疑将会带来新的变革和发展。L3研究的主要内容和方法本文主要研究的是基于PLC的中药磨粉机，本次设计的中药磨粉机采取粉碎辐和磨粉刀二级破碎磨粉的设计原理，旨在更充分的对中药材进行磨粉。本文对基于PLC的中药磨粉机进行了机械结构设计与控制系统设计,其中机械结构设计包括总体结构设计和关键零部件的设计，而控制系统设计可分为软件设计与硬件设计。本文从各个方面对中药磨粉机的设计进行了详述。本文主要研究内容如下：1 .阐述课题背景，对国内外相关研究现状进行总结和分析；2 .根据主要技术指标，在分析国内外研究现状基础上制定总体设计方案，并阐明方案制定依据；根据所要求的技术指标，分析各种类型的磨粉机结构的优缺点，进一步设计出总体方案，并说明设计依据。并阐明方案制定依据；3 .对中药磨粉机进行机械结构设计；完成破碎幅轴、齿轮等零部件的具体结构设计-，利用SolidWorks软件对中药磨粉机进行三维建模，并同时利用CAD软件进行二维图纸的绘制。通过上述软件完成洗车设备的整体结构，最终完成中药磨粉机的装配。4 .对所设计的结构进行必要的校核计算；5 .设计控制系统实现对中药磨粉机的控制，包括控制系统硬件和软件的设计，对中药磨粉机实现自动化控制。选用PLC做为控制系统和核心，选用合适的PLC型号并设计出基于PLC的控制系统，根据控制功能需要进行I/O口的分配，在确定I/O口的数量后，利用CAD绘制PLC外部接线图以及控制系统电气原理图，根据控制需求完成顺序功能流程图的绘制,并利用软件完成控制程序的编写，使用西门子S7-200软件进行仿真，完成控制部分的设计。第2章基于PLC的中药磨粉机总体方案设计基于PLC控制的中药磨粉机的总体方案包括磨粉方式的选择和机械结构的设计以及控制方案设计，为满足实际使用需求并增加经济效益，需选择成本较低、工作方式简单、磨粉效率较高的设备。2.1 中药磨粉机的工艺过程磨粉工艺的类型及其特点磨粉工艺是将原料通过磨碎机械粉碎成细粉的过程，一般应用于粮食、中药、化工等行业。根据物料含水量的不同，磨粉工艺可分为干法、半干法和湿法三种类型。首先，干法粉碎工艺是一种广泛应用的硬脆性物料的超细粉碎工艺。该工艺的特点是工艺过程简单，无需后续的过滤、干燥等脱水设备，比较好实现自动控制，并且使用起来的运行费用相对较低。其次，半干法加工包括洗后干磨、调质后磨粉和浸泡、干燥后磨粉等过程。这种工艺适用于粮食磨粉比如大米等，可以改善特性指数，提升磨粉的品质。再次，湿法工艺是将原料悬浮于载体液流中进行粉碎，易获得更微细的粉碎物。但是，该工艺的能量消耗非常大，且需要后续的脱水、干燥等设备，使用成本较高。需要注意的是，磨粉过程中会对物料颗粒产生损伤，不同的磨粉工艺会对粮食制品产生不同的物理性能影响。因此，在选择磨粉工艺时，需要根据原料的种类和特性进行合理选择。例如，针对中药磨粉机的设计，可以选择干法工艺作为本次磨粉工艺。通过这种工艺，可以保证中药粉碎的品质和稳定性，达到更好的治疗效果。总之，磨粉工艺是一种重要的工业制造过程，不同的工艺类型有其各自的优缺点。在实际应用中，需要根据原料的实际情况进行选择，以达到最佳的粉碎效果和经济效益。2.2 中药磨粉机结构方案设计对于中药磨粉机的结构方案设计，首先要根据具体要求对磨粉机设备的类型进行选择，目前市面上存在许多形式的磨粉机，它们在结构上有着巨大的差异，在具体实现的功能效果上也有很大的不同之处，也都有各自的优点和缺点，它们常见的应用领域也各有不同，其中目前市面上最常见的主要有以下几种形式。一、球磨机：空心圆筒磨机是一种常见的矿石磨矿设备，其工作原理是将物料和研磨体同时放入筒体内，随着筒体的转动，研磨体被带到一定高度抛落撞击物料，从而将物料击碎和破碎。原料通过空心轴颈给入空心圆筒进行磨碎，圆筒内装有各种直径的磨矿介质。磨矿介质和原料在离心力和摩擦力的作用下随着筒体达到一定的高度，脱离筒体内壁抛射下落或滚下，由于冲击力而击碎矿石。磨矿介质相互间的滑动运动对原料也产生研磨作用。磨碎后的物料通过空心轴颈排出。空心圆筒磨机适用于脆性较高的物体，例如水泥、建筑材料、耐火材料和玻璃生产等行业。其优点在于磨矿介质和物料的磨碎效果好，磨矿介质的摩擦力和冲击力可以将物料破碎成较小的颗粒，而且磨矿介质相互间的滑动运动也会对原料产生研磨作用，从而提高了磨碎效率。此外，空心圆筒磨机具有结构简单、操作方便、维护简单等优点。总之，空心圆筒磨机是一种重要的矿石磨矿设备，其工作原理简单，应用广泛。在工业生产中，空心圆筒磨机可以大大提高生产效率，降低生产成本，是一种不可或缺的设备。如图21所示。图2-1球磨机二、搅拌磨：搅拌磨是一种重要的粉碎设备，广泛应用于不同领域。根据搅拌方式的不同，搅拌磨可以分为四种类型：棒式搅拌磨、盘式搅拌磨、螺旋式搅拌磨和叶轮式搅拌磨。其中，叶轮式搅拌磨由搅拌轴和若干叶轮组成，是一种高效的粉碎设备。叶轮式搅拌磨具有许多优势。首先，它的介质运动空间大，可以以较高转速工作，产生较高搅拌磨效率和较细产品粒度。其次，叶轮具有工作面积大、承受磨损能力强等特点，相比搅拌棒和搅拌盘更具优势。这些特点使得叶轮式搅拌磨在多个领域得到广泛应用。在叶轮式搅拌磨中，物料在搅动下做多维循环剧烈运动，碰撞、摩擦、挤压力等作用使其粉碎。这种粉碎方式可以高效地将物料粉碎成所需的细度，而且能够保持产品的均匀性和一致性。叶轮式搅拌磨适用领域广泛，包括金属片状粉末、食品、高档涂料、汽车漆、油墨、颜料、催化剂、有机物料等。这些领域对于产品粒度、均匀性和一致性的要求非常高，叶轮式搅拌磨可以满足这些要求，并且有着局效、节能、环保等优点。总之，叶轮式搅拌磨是一种高效的粉碎设备，具有广泛的应用领域和许多优点，将在未来的发展中继续发挥重要作用，如图2-2所示。图2-2搅拌磨三、气流磨：气流粉碎机是一种利用高速气流来实现干式物料超细粉碎的设备。其核心部件包括粉碎喷嘴、分级转子、螺旋加料器等。在工作时，物料通过螺旋加料器进入粉碎室，此时压缩空气通过特殊配置的超音速喷嘴向粉碎室高速喷射，物料在超音速喷射流中加速，并在喷嘴交汇处反复冲击、碰撞，从而实现粉碎。被粉碎的物料随着上升气流进入分级室，由于分级粒子高速旋转，粒子既受到分级转子产生的离心力，又受到气流粘性作用产生的向心力，当粒子受到离心力大于向心力时，即分级径以上的粗粒子返回粉碎室继续冲击粉碎，分级径以下的细粒子随气流进入捕集器收集，而气体则由引风机排除。气流粉碎机具有广泛的适用范围和高粉碎细度的特点。它可以用于超硬的金刚石、碳化硅、金属粉末、陶瓷色料等材料的粉碎加工。然而，气流粉碎机的成本较高，工作中相对容易发生损坏等问题，维修成本也较高。因此，在使用气流粉碎机时，需要特别注意设备的操作和维护，以确保其正常工作和长期使用。总之，气流粉碎机是一种高效、精细的粉碎设备，在现代工业生产中有着广泛的应用前景。虽然存在一些问题，但只要正确使用和维护，就可以为工业生产带来高效、可靠的服务，如图23所示。-M42a压气体3-et三&禳粉群物H与气澹出口图2-3气流磨四、辐式磨：辐式磨粉机是一种常见的磨粉设备，由磨辐、筛网、传动装置和机架等组成。其主要工作原理是利用一对相向差速转动的等直径圆柱形磨根，对均匀地进入研磨区的物料产生一定的挤压力和剪切力，使物料破碎。物料研磨的过程是：物料由盛料斗流到慢辐上，再由慢辐将物料喂入到快慢根之间，物料受到两磨辐的压力和剪力而被碾碎。磨碎的物料经磨根下方的出料口进入圆筛，细粉在风力和毛刷作用下，通过筛网由出粉口流出，数渣由圆筛一端的出数口流出。辑式磨粉机的优点是磨粉效率高、设计制造成本低、结构稳定不易损坏，常应用于冶金、建材、粮食磨粉和药材磨粉等行业。在冶金行业，辐式磨粉机可以用于磨制矿石和金属粉末；在建材行业，可以用于磨制水泥和石灰；在粮食磨粉行业，可以用于磨制小麦等谷物；在药材磨粉行业，可以用于磨制各种药材。总之，辑式磨粉机具有广泛的应用前景和重要意义，其高效、稳定的特点使其成为各行业磨粉设备的首选图2-4辐式磨粉在许多制药、化妆品、食品等行业中，磨粉是一个重要的工序。为了满足工艺流程和产品质量的要求，磨粉方式的选择至关重要。本文将介绍一种综合比较多种形式的磨粉方式，以及如何结合设计要求，选择合适的磨粉方式来提高药材细度和工作效率，提升产品的经济效益。综合比较多种形式的磨粉方式是一个必要的步骤。磨粉方式包括辐式、机械冲击破碎式、强制磨粉等多种形式。这些磨粉方式各有优缺点，需要根据实际情况进行选择。在选择磨粉方式时，需要结合设计要求进行考虑。针对不同的产品，其磨粉要求和工艺流程都不同。因此，需要根据工艺流程和产品质量要求,选择合适的磨粉方式。在某些情况下，需要采用多种磨粉方式相结合的方式，以达到更好的效果。针对药材，本文采用粉碎短和磨粉刀进行两级磨粉。这种磨粉方式可以有效提升药材的细度和工作效率。通过粉碎瓶和磨粉刀的相互作用，可以将药材磨成更细的粉末，提高其可溶性和吸收性。同时，这种磨粉方式也具有较高的工作效率，可以快速地将药材磨成所需的粉末。通过选择合适的磨粉方式，可以提高产品的经济效益。在制药、化妆品、食品等行业中，产品的质量和工作效率都是非常重要的。通过选择合适的磨粉方式，可以提高产品的质量和工作效率，减少生产成本，提高经济效益。总之，磨粉方式的选择对于产品质量和经济效益都具有重要意义。在选择磨粉方式时，需要综合比较多种形式的磨粉方式，并结合设计要求，选择合适的磨粉方式来提高药材细度和工作效率，提升产品的经济效益。2.3 中药磨粉机驱动设计本次中药磨粉机设计需要实现自动控制功能，包括自动开关盖、自动倾斜倒料和自动推出料渣功能。为了实现这些动作，需要选择最适合的驱动方式，包括液压、气压和电动。液压驱动具有动力大、惯量大的优点，但由于液压油在温度变化时会影响性能，且可能出现液压油泄露等缺点。液压驱动在工业机械中广泛应用，能够提供高功率、高扭矩和高速度，适用于大型机械。气压缸驱动可以消除机械装置之间的碰撞，提高机械装置的性能，但由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。气压驱动在轻型机械中应用广泛，具有简单、轻便、易维护的特点。电动缸使用精密的滚珠或滚柱丝杠替代了液压系统，具备更加安全和环保的优势，且噪音低于液压驱动。在性能上，电动缸更加稳定，运作速度和功率范围均有所提升，并能提供更高的位置精度。电动驱动在小型机械中应用广泛，具有占地面积小、功能强大、易于维护等优点。在本次中药磨粉机的设计中，需要考虑到机械的稳定性、可靠性和效率，同时兼顾成本和使用寿命。根据不同的应用场景，可以选择液压、气压或电动缸作为驱动方式，以实现最佳的效果和性能。在实际应用中，还需要结合具体情况进行适当调整和改进，以满足用户的需求和要求综上所述，由于电动缸具有控制精度更准确，噪音小等优点，本次中药磨粉机设计拟采用电动缸实现开盖装置、倾倒装置的驱动。2.4 中药磨粉机控制方案的设计为了使中药磨粉机能够更加智能，提高便利性，需要使其拥有更高的自动化水平，于是拟引入自动控制系统。而目前市面上机电设备大多使用基于单片机控制系统或基于PLC的控制系统。单片机又称单片微控制，是把一些电子元件成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，相当于一个微型计算机，它具有体积小、质量轻、价格便宜的优点，广泛的用于机电控制系统中。PLC全称为可编程控制器，可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时.、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。PLC是一套比较成熟的控制系统，有着相当的通用性。综合上文对于单片机和PLC的综合分析，结合本次对于中药磨粉机控制系统的设计需求，为了更好更方便的完成磨粉工作的顺序控制，拟采用基于PLC的控制系统来实现中药磨粉机的控制。2.5 本章小结本章主要介绍了基于PLC控制的中药磨粉机总体方案，首先对于磨粉机工艺方式进行综合的阐述和论证来确定磨粉的工艺过程，其次对于磨粉机设备的形式进行了阐述、对比和选择，将结构方案设计为辑式和刀盘破碎相结合的磨粉机结构，最后又对控制方式进行了阐述对比和选择，也对于控制方案拟实现的功能进行阐述。至此确定基于PLC的中药磨粉机设计总体方案第3章基于PLC控制的中药磨粉机结构设计在进行机构设计时决定先使用Solidworks三维建模软件对样机结构进行建模分析，借助三维实体的模型构造可以对机械结构有更加直观的感知,能够在设计中不断修正和优化设计方案。Solidworks是一款风靡全球的商业设计软件，它具有强大的三维建模能力，可以满足使用者从设计模型到加工生产整个过程中的设计要求。3.1 关键机构的选择本次设计中，中药磨粉机主要结构包含倾斜倒料机构、初级粉碎给料机构、开盖比盖机构、打粉机构、中药残渣振动筛机构、称重机构、残渣剔除机构。3.1.1 倾斜倒料机构倾斜倒料机构：倾斜倒料机构是采用电动缸推动中药磨粉主体，实现倾斜，使物料再重力的作用下，随着倾斜角度倒出，进行筛分机构，倾斜角度以30。为倾斜最好效果，根据勾股定理可以求得电动缸行程为150mm。3.1.2 初级粉碎机构初级粉碎机构：初级粉碎机构是采用一对破碎辐进行粉碎，实现初级粉碎的机构，其结构是采用一组主动破碎辑，一组从动破碎辑，主动破碎辐与行星齿轮减速器链接，采用电机进行驱动，从动馄与主动短采用齿轮互相咬合的方式来实现扭矩的相互传递。通过初级粉碎可以将包括三七在内的质地较为坚硬的药材粉碎成小块，使得后续获得的药粉能够有更好的细度。3.1.3 开盖机构开盖机构采用电动缸推动中药粉碎机盖体进行开闭结构，以便于实现开关盖的自动控制，盖与磨粉机主体之间是采用较接的方式进行链接，这样的连接方式比较可靠也比较常见。3.1.4 震动筛机构为了有效的筛出符合细度的药粉，需要将磨粉完成的药粉进行过筛处理，为了能够充分的过筛，拟设计震动筛来筛选药粉。本次设计的震动筛机构是采用电机带动偏心轮，偏心轮通过关节轴承链接振动筛，再通过电机减速机实现旋转功能，从而带动震动筛可以高速循环前