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河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名: 張衛(wèi)強(qiáng) 學(xué) 號: 020501203
設(shè)計(論文)題目： 安全帶軋染整形生產(chǎn)線的設(shè)計
----理帶與浸染紅外定形部分
起 迄 日 期: 2006年3月13日~ 6月24日
設(shè)計(論文) 地點: 河北科技大學(xué)
指 導(dǎo) 教 師: 鄭惠萍
專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人: 張振文
任務(wù)書下達(dá)日期: 2006年3月 1 日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)專業(yè)負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院主管院長簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如：031201106）；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月21日”或“2004-03-21”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生系統(tǒng)地綜合運用所學(xué)知識和技能解決實際問題的能力得到訓(xùn)練，鞏固和加深對所學(xué)知識的理解，擴(kuò)大和補充知識，提高認(rèn)識水平。通過畢業(yè)設(shè)計的實踐，培養(yǎng)調(diào)查研究的習(xí)慣，訓(xùn)練查閱資料、標(biāo)準(zhǔn)、工具書、參考書等獲得有用信息的能力，合理分析選擇計算公式、方法和標(biāo)準(zhǔn)單元，正確設(shè)計計算，用圖紙、說明書等形式表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果。通過畢業(yè)設(shè)計，不僅提高解決問題的獨立工作能力，自學(xué)能力，動腦動手能力，而且應(yīng)建立正確的設(shè)計和科研思想，牢固樹立科學(xué)的實事求是的嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。本畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生機(jī)械設(shè)計、計算機(jī)綜合運用能力得到全面的鍛煉。
2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
國內(nèi)織帶的生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價格昂貴。本課題受企業(yè)委托旨在消化引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一條電腦程控的安全帶軋染整形生產(chǎn)線，以滿足生產(chǎn)需要。本次畢業(yè)設(shè)計完成該生產(chǎn)線堿洗部分的設(shè)計，應(yīng)完成主要工作如下：
（1）調(diào)查研究、收集資料、了解織帶染整的整個生產(chǎn)過程及兩套進(jìn)口生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況；
（2）完成安全帶軋染整形生產(chǎn)線（理帶、浸染紅外定形部分）的總體設(shè)計，要求走帶速度在5~15m/min可調(diào)；
（3）各零部件的設(shè)計；
（4）撰寫設(shè)計計算說明書一份，不少于15000字，
（5）翻譯有關(guān)的外文資料（3000~5000漢字）。
3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕：
（1） 畢業(yè)設(shè)計開題報告
（2） 畢業(yè)設(shè)計外文翻譯（包含原文）
（3） 畢業(yè)設(shè)計要求中應(yīng)該完成的圖紙（包含至少不小于A2的一張手工繪圖的圖紙）
（4） 畢業(yè)設(shè)計計算說明書
4．主要參考文獻(xiàn)：
1 董剛，李建功，潘鳳章.機(jī)械設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002（3）
2 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004（1）
3 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計實用手冊.北京：化工工業(yè)出版社，2004（2）
4 章宏甲，黃誼.液壓傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004（1）
5 成大先.液壓傳動手冊.北京：化工工業(yè)出版社，2004（1）
6 成大先.氣壓傳動手冊.北京：化工工業(yè)出版社，2004（1）
7 陶乃杰.染整工程.北京：紡織工業(yè)出版社,1990：17～21
5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2006年
3月13日 ~ 3月31日
4月01日 ~ 4月22日
4月23日 ~ 5月15 日
5月15日 ~ 6月5日
6月6日 ~ 6月17 日
6月17日 ~ 6月24 日
查閱資料，生產(chǎn)廠家調(diào)研和實習(xí) ，理解畢業(yè)設(shè)計任務(wù)
初步擬定各部分的實施方案，外文資料翻譯，
寫出開題報告，完成開題
總裝圖
主要零部件
編寫設(shè)計說明書
準(zhǔn)備答辯；論文答辯
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
學(xué)院意見：
主管院長：
年 月 日
河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目: 安全帶軋染整形生產(chǎn)線的設(shè)計
----理帶與浸染紅外定形部分
學(xué)生姓名: 張衛(wèi)強(qiáng) 學(xué) 號： 020501203
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師: 鄭惠萍（教授）
2006年4月 13 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 課題背景
近年來，我國人民生活水平穩(wěn)步提高，對汽車的需求量猛增。汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，刺激了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮。作為產(chǎn)品供應(yīng)鏈下游的汽車零部件供應(yīng)商開始借機(jī)進(jìn)行科技更新，汽車安全帶染整加工企業(yè)也高舉科技旗幟。因為一般每條安全帶需要3.2m長的織帶，每輛車至少需要3m~8m長的織帶，加上需要更換、維修的安全帶，所以安全帶的市場需求量很大。但是，安全帶加工需要很高的科技含量，因為安全帶使用過程中要承受較大的沖擊力，必須具有較強(qiáng)的斷裂強(qiáng)度，國際上通用的斷裂標(biāo)準(zhǔn)為5000磅（2270kg），我國GB11549-89中規(guī)定安全帶中連續(xù)安全帶的抗拉強(qiáng)度不得低于22260N，因此安全帶原料必須為高強(qiáng)度滌綸長絲。
然而，令人遺憾的是本輪科技更新多為進(jìn)口國外成熟的高科技安全帶染色生產(chǎn)線，鮮有自主開發(fā)設(shè)計，而國外的安全帶染色生產(chǎn)線科技附加值高，價格一直居高不下。
1.2 滌綸纖維的染色性能[5]
滌綸纖維的強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、干濕抗皺性好，具有很好的服用性能。但是滌綸纖維也有缺點，如易摩擦起球，不易染色。滌綸纖維不易染色是因為結(jié)構(gòu)緊密且缺乏極性基因。
1.3 滌綸纖維的染色技術(shù)[5]
滌綸纖維的染色技術(shù)分為高溫染色和載體染色。
1.3.1滌綸纖維的高溫染色
在滌綸針織物染色中主要采用的方法是高溫染色法。高溫染色法是在130゜C左右溫度條件下進(jìn)行染色。為了獲得高溫必須將染色系統(tǒng)封閉，隨著溫度的升高，染色系統(tǒng)壓力增大（或同時附加壓力），因此這種染色方法也叫做“高溫高壓染色法”。提高溫度是加速分散染料上染滌綸的最好的方法，此外，高溫染色遮蓋效應(yīng)較好，能提高分散染料品種的適應(yīng)性。高溫染色需要高溫高壓染色設(shè)備。
1.3.2 滌綸纖維的載體染色
在沸騰狀態(tài)下（100゜C）分散染料是難以上染滌綸纖維的，但是加入某些有機(jī)化合物，則可使染色在常溫沸騰下進(jìn)行，具有這種性能的有機(jī)化合物叫做“載體”。利用載體促進(jìn)滌綸染色的方法叫做“載體染色”。載體染色的最大優(yōu)點是染色方法簡單，不需要特殊染色設(shè)備，所以在滌綸染色發(fā)展初期大都采用這種方法。
1.4 染色機(jī)器的分類[1]
染色機(jī)器按被染對象可分為纖維、紗線和織物三類染色機(jī)，若按染色方法又可分為浸染、卷染和軋染三類染色機(jī)。此外，還可以按染色過程是連續(xù)還是間歇方式分類， 亦可以按染色機(jī)是常壓還是高壓來分類。
目前常用的染色機(jī)器分類見圖1。下面僅就高溫染色機(jī)和連續(xù)扎染機(jī)作簡要說明。
1.4.1 高溫染色機(jī)
高溫染色機(jī)一般可分為：高溫高壓溢流染色機(jī)、高溫高壓噴射染色機(jī)、高溫高壓繩狀染色機(jī)、高溫高壓卷染色機(jī)、高溫高壓經(jīng)軸染色機(jī)、高溫常壓汽蒸染色機(jī)等多種。
為了適應(yīng)一些合纖純紡，混紡，交織的機(jī)織物，針織物的高溫染色，印花后的高溫汽蒸和某些高溫處理，以及棉織物的高溫連續(xù)連漂的需要，近30年來，某些染整設(shè)備正向130-210゜C的高溫性能發(fā)展。可分間歇式和連續(xù)式加工兩類。
目前，高溫染整工序傳遞熱能的介質(zhì)一般有四種：高溫的蒸汽、液體、空氣和煙道氣。此外，也有將紅外線輻射加熱技術(shù)應(yīng)用于某些常壓高溫染整設(shè)備以獲得高溫。因此，根據(jù)高溫染整工藝的要求和獲得高溫的方法不同，高溫染整設(shè)備可分為下列兩大類：
（1）高溫高壓染整設(shè)備 該類設(shè)備獲得高溫的方法：提高工作液沸點溫度；高溫飽和空氣汽蒸。
（2） 高溫常壓染整設(shè)備 該類設(shè)備獲得高溫的方法：高溫?zé)峥諝饧盁煹罋饧訜?；紅外線輻射加熱；高溫蒸汽氣蒸。
1.4.2 連續(xù)軋染機(jī)
此機(jī)是供多種染料不同工藝要求連續(xù)軋染的一類平幅染色聯(lián)合機(jī)，可對棉、粘膠纖維、維綸、滌綸及其混紡織物等進(jìn)行連續(xù)軋染，適用的染料有還原染料、活性染料、硫化染料、分散燃料等多種。各種連續(xù)軋染聯(lián)合機(jī)的組成雖有差異，但其主要組成單元不外乎以下幾種：平幅進(jìn)布裝置、平幅浸軋機(jī)、紅外線預(yù)烘機(jī)、熱風(fēng)烘燥機(jī)、汽蒸箱、焙烘機(jī)、平幅洗布機(jī)、J形堆布箱和平幅出布裝置等，按染料種類和軋染工藝要求組合使用。習(xí)慣上將用分散染料軋染滌綸織物的連續(xù)軋染機(jī)成為熱熔染色機(jī)，其余均稱為連續(xù)軋染機(jī)。
圖1 染色機(jī)的分類
1.5 染整設(shè)備設(shè)計需要注意的問題[3]
1.5.1 織帶染整加工過程中的張力控制
染整多單元聯(lián)合機(jī)在單元間設(shè)有“松緊架”，其作用為協(xié)調(diào)單元間速度微差；動態(tài)過程緩沖，防止積布和拉斷；設(shè)定單元進(jìn)布的初始張力；故障“越位”起到安全停車，防止事故擴(kuò)大。松緊架速度微差調(diào)節(jié)裝置，其實質(zhì)也是一種簡易的張力控制裝置。當(dāng)相鄰單元間發(fā)生線速度差時，產(chǎn)生張力，大于初始張力（由松緊架設(shè)定）時松緊架擺臂輥下擺，小于初始張力時擺臂輥上擺，調(diào)節(jié)單元間速度微差，維持織物進(jìn)給張力在初始張力周圍。
兩單元間當(dāng)松緊架設(shè)置在織物出軋車進(jìn)洗槽之間時，則該松緊架的張力設(shè)定，僅須設(shè)定保證織物平幅進(jìn)給過程不起皺的初始張力即可；當(dāng)松緊架設(shè)在洗槽出布處時，則松緊架對織物張力的設(shè)置，應(yīng)該在初始張力的基礎(chǔ)上，還要增加織物在進(jìn)給途中因摩擦阻力矩而增加的附加張力。多單元緊式織物進(jìn)給的初始張力不可減少，以防止導(dǎo)布皺條的產(chǎn)生。附加張力應(yīng)控制得越小越好，減輕后整理工藝的負(fù)擔(dān)。
1.5.2 織帶染整加工過程中的速度控制
染整機(jī)大多數(shù)采用多單元速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，松緊架是速度變量的調(diào)節(jié)器，它對兩單元間速度偏差進(jìn)行變換和運算，把輸出速差的電信號反饋入系統(tǒng)的控制器。染機(jī)中擺動松緊架用得最多，按不同工況要求，還采用升降式、儲布斗式、光電垂環(huán)式等裝置。
靜態(tài)是兩單元間出現(xiàn)速度微差，致使織物進(jìn)出松緊架張力輥時張力變化，擺臂轉(zhuǎn)軸角位移轉(zhuǎn)換成電信號輸出，被控單元速差微調(diào)，直至協(xié)調(diào)單元間無速差運行。松緊架擺臂在有速差角位移時，擺臂松緊架可上擺35゜，下擺35゜，上下限位置張力4：1，這是織物在張力輥上包角變化所致，因此，如果因兩單元間速度設(shè)置不當(dāng)，形成擺臂偏離水平位置時，應(yīng)予與調(diào)整，重新設(shè)置。
1.6 染整設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.6.1 染整設(shè)備的現(xiàn)狀[12]
我國染整機(jī)械與世界先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，比較突出的兩個方面：其一，產(chǎn)品開發(fā)缺乏創(chuàng)新性；其二，傳感技術(shù)和在線檢測差距很大，除了一些常規(guī)的控制項目如速度、溫度、液位等參數(shù)的測控外，專用的在線監(jiān)控項目如色差檢測等，國內(nèi)目前尚在起步階段，在很大程度上限制了染整機(jī)械機(jī)電一體化水平的提高，也影響了織物的最終加工質(zhì)量。為此，除了加大各行業(yè)間的緊密合作，通過一定的科研投入進(jìn)行重點攻關(guān)開發(fā)研制外，直接將國際上成熟的傳感和測控技術(shù)為我所用也不失為一捷徑所在。
1.6.2 染整設(shè)備的發(fā)展趨勢[13]
（1）新型或改進(jìn)型機(jī)器配備了特殊的裝卸和運輸裝置，以適合加工宜輕柔處理或較難處理的織物， 如含有l(wèi)yocell 纖維或彈性纖維的織物。同時， 許多設(shè)備制造商通過在現(xiàn)有機(jī)織物處理系統(tǒng)上加裝針織物處理裝置來擴(kuò)大其設(shè)備的加工能力。
（2）提高設(shè)備效率、優(yōu)化工藝及降低水、蒸汽、化學(xué)品和能源的消耗量，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙豐收。
（3）采用新的和更先進(jìn)的控制和自動化技術(shù)， 包括更廣泛地使用像西門子公司這樣的全球化工業(yè)供應(yīng)商所提供的PLC (可編程邏輯控制) 技術(shù)。在筒子紗染色方面，自動化機(jī)器人裝卸成為設(shè)備的主要特點， 尤其體現(xiàn)在2家意大利公司—Obem 公司和Bellini 公司的設(shè)備上， 這2家公司都強(qiáng)調(diào)自動化技術(shù)帶來的好處主要是提高產(chǎn)品的質(zhì)量，這比節(jié)約勞動成本更為重要。
（4） 經(jīng)濟(jì)型、小批量加工設(shè)備越來越受到人們的認(rèn)可，因為它們能對時裝領(lǐng)域的需求作出快速反應(yīng)。
（5）“一次即成”的染色原則越來越為人們所接受， 它在改進(jìn)質(zhì)量控制程序的基礎(chǔ)上， 通過內(nèi)在的可再現(xiàn)性來實現(xiàn)。
（6）數(shù)字化噴墨印花的出現(xiàn)， 在現(xiàn)有的網(wǎng)印技術(shù)基礎(chǔ)上，又為人們提供了一種新的選擇， 尤其是在小批量生產(chǎn)中。
２．本課題要研究或解決的問題和采用的研究手段及途徑
2.1 本課題研究的問題
國內(nèi)織帶的生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價格昂貴。本課題受企業(yè)委托旨在消化引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一條電腦程控的安全帶軋染整形生產(chǎn)線，以滿足生產(chǎn)需要。本次畢業(yè)設(shè)計完成該生產(chǎn)線理帶與浸染紅外定形部分的設(shè)計，應(yīng)完成主要工作如下：完成安全帶軋染整形生產(chǎn)線（熱熔與二次出帶部分）的總體設(shè)計，要求走帶速度在5～15m/min可調(diào)。
2.2本課題解決的問題
為了提高生產(chǎn)效率此染機(jī)采用雙走帶方式。首先安全帶進(jìn)入理帶模式，之后對安全帶進(jìn)行浸染和紅外定型。初染的安全帶再進(jìn)行熱熔，使得染料和材料分子充分反應(yīng)。二次出帶后對安全帶進(jìn)行洗滌、紅外烘干，最后理出成品帶。
2.1.1如何實現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)工作
解決方法：本生產(chǎn)線為了實現(xiàn)連續(xù)工作，在上料后經(jīng)過理帶增加了儲帶部分，儲帶部分由兩個大滑塊組成，大滑塊由傳感器控制位置。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)斷料時，滑塊走到極限位置，傳感器測到后系統(tǒng)就會報警，提醒工人及時排除故障。
2.1.2 如何實現(xiàn)雙走帶
解決方法：本生產(chǎn)線采用了雙走帶以提高生產(chǎn)效率,上料時由兩個電機(jī)驅(qū)動的導(dǎo)布輪同時工作,再經(jīng)撥叉理帶輪使兩條坯布同時進(jìn)給。
2.1.3 如何實現(xiàn)浸染
染缸的上方布置了三個軋輥，電機(jī)驅(qū)動中間的軋輥，通過調(diào)整中間的軋輥和左邊的軋輥的配合間距以及電機(jī)速度，來調(diào)整坯布進(jìn)入染缸的速度。
通過調(diào)整中間軋輥和右邊軋輥的間距可以調(diào)節(jié)初染后坯布的扎制濕度。
2.1.4如何使安全帶的濕度在烘染時達(dá)到給定值
解決方法：經(jīng)過染缸初染的安全帶進(jìn)入紅外烘箱進(jìn)行定型。用紅外輻射進(jìn)行熱定型時，通過改變織物與輻射源之間的距離和照射時間以及輻射源的輻射能量來實現(xiàn)安全帶的濕度值。實際生產(chǎn)時可以通過試生產(chǎn)調(diào)整這三個因素,以其達(dá)到符合生產(chǎn)要求的目的。
參考文獻(xiàn)
1 陳任重.染整設(shè)備.北京：紡織工業(yè)出版社，1988；23～32
2 陶乃杰.染整工程.北京：紡織工業(yè)出版社，1990：17～21
3 江圣義，方元祥.印染機(jī)械（上冊）.北京：紡織工業(yè)出版社，1985：261～303
4 江圣義，方元祥.印染機(jī)械（下冊）.北京：紡織工業(yè)出版社，1985：153～198
5 孔繁超.滌綸針織物染整. 北京：紡織工業(yè)出版社，1982：154～260
6 吳立編.染整工藝設(shè)備. 北京：紡織工業(yè)出版社，1993：278～339
7 陳立秋.染整生產(chǎn)過程自動化（上）.染整技術(shù)（第26卷，第4期）.2004（8）：
1～7
8 陳立秋.織物染整加工過程的張力控制.染整技術(shù)（第27卷，第3期）.2005（3）：
45～49
9 余衛(wèi)華.國內(nèi)外染整技術(shù)動態(tài)研討會.四川絲綢（第84期）.2000（3）: 47～49
12 邱靜云.染整機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.紡織導(dǎo)報.2003（4）： 24～27
13 戴銘辛.我國染整設(shè)備目前的發(fā)展態(tài)勢.染整技術(shù)（第20卷，第6期）1998（12）：1～4
14 菲爾.歐文.染整機(jī)械的創(chuàng)新.紡織導(dǎo)報.（第5期）.1999（5）.18～21
15 王國和.汽車安全帶的研究與開發(fā).絲綢silk.1997(1).36～40
16 SONG Xin-yuan. Past, present and future of textile dyeing.dyeing and finishing.2005(9).22～26
17 Cao xuejun.Present situation and developing trend of china’s dyeing and finishing industry.International Editon.2002.8～12
18 LU Run-qiu.New round development of China dyeing and finishing industry.
dyeing and finishing2005(9).10～15
19 LI Hong. Study on Dyeing Behavior of Modified Flax.Journal of Donghua University.2004(5).46～49
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù) 責(zé) 人：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)
學(xué)生姓名： 張衛(wèi)強(qiáng) 學(xué) 號： 020501203
學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
題 目：安全帶軋染整形生產(chǎn)線的設(shè)計
----理帶與浸染紅外定形部分
指導(dǎo)教師： 鄭惠萍（教授）
評閱教師： 齊習(xí)娟 （講師）
2006年6月
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要
汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，刺激了相關(guān)行業(yè)的科技更新，國內(nèi)的汽車安全帶染色生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價格昂貴，受廠家委托設(shè)計一條安全帶染色生產(chǎn)線。本次設(shè)計僅針對生產(chǎn)線的理帶與浸染紅外定型部分的設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計開發(fā)。在相關(guān)廠礦實地調(diào)研和查閱大量資料的基礎(chǔ)上，擬定了總體方案。理帶部分由兩個電機(jī)驅(qū)動的理帶輪同時工作，實現(xiàn)了雙走帶。在理帶部分設(shè)計有儲帶裝置，以滿足生產(chǎn)線的不間斷工作。安全帶經(jīng)過繩狀導(dǎo)布裝置的位置調(diào)整以及整形軋輥的張力調(diào)整后進(jìn)入染缸，初次染色后的安全帶經(jīng)過平幅三輥軋水機(jī)的軋制再進(jìn)入紅外線定型機(jī)臺進(jìn)行干燥定型。從而實現(xiàn)了安全帶染色的第一個工藝，即初染的設(shè)計。本設(shè)計實現(xiàn)了雙走帶提高了勞動生產(chǎn)率，預(yù)計整條生產(chǎn)線加工的安全帶能夠滿足產(chǎn)品的工藝要求。
關(guān)鍵詞: 安全帶 理帶 浸染 定型 染整
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要
Title The design of dying and finishing processing line of automobile safety belt---the equimpments of tidying up, dying, and infrared ray drying up
Abstract
Rapid development of automobile industry, stimulates science and technology renewal of the related industry. Most of safety belt dying machines is imported, the price is expensive, so safety belt dying and finishing production lines will be designed. In this project, equipments of tidying up, dying, and infrared ray drying up are fldesigred. A total project is put forward based on foundation investigating in the related factoring, and reading a greet deal of literatures. The equipment of tiding up is drived by two motors, carrying out a double safety belt to feed. The safety belt entry dye vat modulated by the place of leading device and roll, the first time dyes of safety belt through even three system of the roll of water machines. Then enter the infrared ray dying up to dry and finish, that is the first craft. thus carried out safety belt to dye is the first craft, called beginning. Production of this machines is improved by double safely belt feeding. Safety belt production in this machine will satisfy need.
Key Words: safety belt tidy up dip-dye finalize the design dyeing and finishing
本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 II 頁 共 Ⅱ 頁
目 錄
1 緒論 1
1.1 染整工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
1.2 本課題要完成的主要工作 2
2 總體方案設(shè)計 2
3 理帶部分設(shè)計及相關(guān)計算 3
3.1 電機(jī)的選擇 3
3.2 減速器的選擇 3
3.3 機(jī)架的選擇 3
3.4 安全帶的張力估算 3
3.5 理帶輪的心軸校核 4
3.6 導(dǎo)布輥的相關(guān)計算 5
3.7 理帶輪部件鍵的校核 6
3.8 理帶輪部件軸承的選用和校核 6
3.8.1 初選軸承型號 6
3.8.2 壽命計算 7
3.9 繩狀導(dǎo)布裝置 8
4 整形軋輥部件相關(guān)設(shè)計及計算 8
4.1 整形軋輥部件設(shè)計 8
4.2 電機(jī)的選擇 9
4.3 減速器的選擇 10
4.4 氣缸的選用 10
4.5 吸邊力的計算 11
4.6 軋輥的設(shè)計及其校核 14
4.6.1 軋輥的設(shè)計 14
4.6.2 上軋輥的設(shè)計及其校核 14
4.6.3 下軋輥的設(shè)計及其校核 16
4.7 導(dǎo)軌的設(shè)計計算 18
4.7.1 導(dǎo)軌的設(shè)計 18
4.7.2 導(dǎo)軌的校核 18
5 浸軋機(jī)的設(shè)計及其相關(guān)的計算 20
5.1 浸軋機(jī)的設(shè)計 20
5.2 平幅三輥軋水機(jī)配套電機(jī)及減速器的選用 20
5.2.1 電機(jī)的選用 20
5.2.2 減速器的選擇 21
5.2.3 液壓缸的選擇 21
5.2.4 軋余率的相關(guān)計算 23
6 紅外整形部件的設(shè)計 24
6.1 紅外定型的目的 24
6.2 紅外輻射定型特征 24
6.2.1 紅外整形部分電機(jī)及減速器的選用 24
6.2.2 減速器的選擇 24
6.3 紅外定型的零件選用 25
結(jié)束語 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 32 頁 共 29 頁
1 緒論
1.1 染整工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
隨著我國支柱產(chǎn)業(yè)——汽車行業(yè)的發(fā)展，將帶來大量的安全帶需求量，一般每條安全帶需要3.2m長的織帶，每輛車至少需要3m～8m長的織帶，加上需要更換、維修的安全帶，因此安全帶的市場需求量很大。這也同時對染整加工行業(yè)提出了新的要求，另外，印染工業(yè)對改善織物外觀，提高織物服用性能，豐富人民物質(zhì)生活和文化生活，繁榮市場及為國家積累資金等方面，都起著重要作用。
在印染工業(yè)生產(chǎn)中，要提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種、增加產(chǎn)量、降低成本，首先要有先進(jìn)的工藝，而先進(jìn)的工藝則必須有先進(jìn)的印染機(jī)械設(shè)備才能實施。我國的印染設(shè)備自20世紀(jì)50年代以來歷經(jīng)54型、65型、71型、74型以及近幾年逐步推廣的96型幾個階段后，目前國內(nèi)染整設(shè)備研究開發(fā)能力和制造水平已有了一定的提高，在產(chǎn)品設(shè)計中采用模塊化、積木化，突出環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)碉電氣拖動穩(wěn)定可靠，開發(fā)了一批新技術(shù)和新設(shè)備。因此，印染機(jī)械是否先進(jìn)、完善，是印染工業(yè)能否向前發(fā)展的重要的因素之一。
近年來，由于石油化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，使合成纖維織物日益增多，對印染機(jī)械的要求也隨之發(fā)生變化。如練漂設(shè)備從履帶式、翻版式、疊卷式發(fā)展到高溫高壓平幅連續(xù)練漂聯(lián)合機(jī)，解決了折皺、擦傷等問題。均勻軋車的制造成功，保證了織物軋染色澤均勻，使用高效平洗機(jī)提高了洗滌效率，節(jié)約了能源，減少了污染等等。
與此同時我們也要看到缺陷和不足，我國染整機(jī)械與世界先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，比較突出的表現(xiàn)在兩個方面：其一，產(chǎn)品開發(fā)缺乏創(chuàng)新性；其二，傳感技術(shù)和在線檢測差距很大，除了一些常規(guī)的控制項目如速度、溫度、液位等參數(shù)的測控外，專用的在線監(jiān)控項目如色差檢測等，國內(nèi)目前尚在起步階段，在很大程度上限制了染整機(jī)械機(jī)電一體化水平的提高，也影響了織物的最終加工質(zhì)量。為此，除了加大各行業(yè)間的緊密合作，通過一定的科研投入進(jìn)行重點攻關(guān)開發(fā)研制外，直接將國際上成熟的傳感和測控技術(shù)為我所用也不失為一捷徑所在。
通過整理近年來染整工業(yè)設(shè)備展覽會現(xiàn)場的報道資料，發(fā)現(xiàn)染整設(shè)備具有以下的發(fā)展趨勢：
（1）新型或改進(jìn)型機(jī)器配備了特殊的裝卸和運輸裝置，以適合加工宜輕柔處理或較難處理的織物， 如含有l(wèi)yocell 纖維或彈性纖維的織物。同時， 許多設(shè)備制造商通過在現(xiàn)有機(jī)織物處理系統(tǒng)上加裝針織物處理裝置來擴(kuò)大其設(shè)備的加工能力。
（2）提高設(shè)備效率、優(yōu)化工藝及降低水、蒸汽、化學(xué)品和能源的消耗量，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙豐收。
（3）采用新的和更先進(jìn)的控制和自動化技術(shù)， 包括更廣泛地使用像西門子公司這樣的全球化工業(yè)供應(yīng)商所提供的PLC (可編程邏輯控制) 技術(shù)。在筒子紗染色方面，自動化機(jī)器人裝卸成為設(shè)備的主要特點， 尤其體現(xiàn)在2家意大利公司—Obem 公司和Bellini 公司的設(shè)備上， 這2家公司都強(qiáng)調(diào)自動化技術(shù)帶來的好處主要是提高產(chǎn)品的質(zhì)量，這比節(jié)約勞動成本更為重要。
（4） 經(jīng)濟(jì)型、小批量加工設(shè)備越來越受到人們的認(rèn)可，因為它們能對時裝領(lǐng)域的需求作出快速反應(yīng)。
（5）“一次即成”的染色原則越來越為人們所接受， 它在改進(jìn)質(zhì)量控制程序的基礎(chǔ)上， 通過內(nèi)在的可再現(xiàn)性來實現(xiàn)。
（6）數(shù)字化噴墨印花的出現(xiàn)，在現(xiàn)有的網(wǎng)印技術(shù)基礎(chǔ)上，有為人們提供了一種新的選擇，尤其在小批量生產(chǎn)中。
由此可見，實現(xiàn)印染工業(yè)現(xiàn)代化必須把工藝、機(jī)械、電器三者結(jié)合起來。
1.2 本課題要完成的主要工作
國內(nèi)織帶的生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價格昂貴。本課題受企業(yè)委托旨在消化引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一條電腦程控的安全帶軋染整形生產(chǎn)線，以滿足生產(chǎn)需要。本次畢業(yè)設(shè)計完成該生產(chǎn)線理帶與浸染紅外定形部分的設(shè)計，主要完成如下工作：（1）深入廠礦實地調(diào)研；（2）相關(guān)文獻(xiàn)資料查閱；（3）完成安全帶軋染整形生產(chǎn)線中理帶與浸染紅外定型設(shè)備的總體設(shè)計及其零部件的設(shè)計，要求走帶速度在5m/min～15m/min可調(diào)。
2 總體方案設(shè)計
為了提高生產(chǎn)效率此染整加工生產(chǎn)線采用雙走帶方式。上料時由兩個電機(jī)驅(qū)動的導(dǎo)布輪同時工作,再經(jīng)撥叉理帶輪使兩條坯布同時進(jìn)給。安全帶經(jīng)過撥叉、整形軋輥、
調(diào)整支架的理帶后再進(jìn)入下個機(jī)架，目的是使安全帶平直無折痕的進(jìn)入下道生產(chǎn)工序，同時，特意增加了儲帶部分，儲帶部分由兩個大滑塊組成，大滑塊由傳感器控制位置。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)斷料時，滑塊走到極限位置，傳感器測到后系統(tǒng)就會報警，提醒工人及時排除故障。之后對安全帶進(jìn)行浸染和紅外定型。軋液機(jī)的總體設(shè)計是染缸上方是三橡膠輥的軋液裝置，染缸槽的容積設(shè)計時盡量選用大的尺寸，槽內(nèi)裝有兩個導(dǎo)布輥，以盡量的增加浸漬時間，達(dá)到上色均與，牢靠的目的，紅外定型部分采用了遠(yuǎn)紅外電熱管，省電節(jié)能。為了使染色浸透牢靠，初染的安全帶再進(jìn)行熱熔，使得染料和材料分子充分反應(yīng)。二次出帶后對安全帶進(jìn)行洗滌、紅外烘干，最后理出成品帶。
3 理帶部分設(shè)計及相關(guān)計算
3.1 電機(jī)的選擇
考慮到初始理帶部分，理帶輪的功用是將安全帶上料，電機(jī)的負(fù)載不會很高，故而初選電機(jī)的型號為：YVP90S—6型，額定功率：0.75KW，額定轉(zhuǎn)速：1000 r/min 。
3.2 減速器的選擇
考慮生產(chǎn)線布局要求結(jié)構(gòu)緊湊，并且行星齒輪減速器和其它類型減速器比較具有尺寸小，重量輕的特點，故而選用行星齒輪減速器。
由于生產(chǎn)線要求安全帶的走帶速度為5m/min～15 m/min可調(diào),取理帶輪導(dǎo)布輥的線速度為15m/min
i= 4.867 圓整后 i=5
所以初選采用一級傳動且與機(jī)架連接方式為底座連接的行星齒輪減速器， 型號為 NAD200，傳動比為 i=5
3.3 機(jī)架的選擇
機(jī)架選用60×60方管，理帶和儲帶機(jī)架的聯(lián)結(jié)采用螺栓，機(jī)架與地面用地腳螺栓固定，作為加強(qiáng)機(jī)架剛度或支撐部件的方管則與機(jī)架焊接聯(lián)結(jié)。
3.4 安全帶的張力估算
儲帶部分安全帶承受大滑塊的配重，可以近似認(rèn)為安全帶的張力和滑塊的重力是一對平衡力。
大滑塊的重力 G==496.8N
所以張力近似可以認(rèn)為是 T=G/6=596.8N/6=96N
3.5 理帶輪的心軸校核
按當(dāng)量彎矩法校核，設(shè)計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖
圖1 理帶輪心軸的校核
已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。
兩軸承之間的截面是危險截面Me max=1562Nm
所以滿足剛度要求
3.6 導(dǎo)布輥的相關(guān)計算
導(dǎo)布輥的主要作用是支承和引導(dǎo)安全帶上料，使安全帶按一定的方向運行。同時，也給與安全帶一定的張力。本設(shè)計理帶部分共安裝有9只固定導(dǎo)布輥。
以下僅就安全帶以卷繞角60°滑過固定導(dǎo)布輥時的受力進(jìn)行分析。
圖2 安全帶以卷繞角60°滑過固定導(dǎo)布輥
如圖2所示，設(shè)安全帶進(jìn)入導(dǎo)布輥一端的經(jīng)向張力為T。，輸出一端的經(jīng)向張力為T1，導(dǎo)布輥輥面與安全帶的滑動摩擦力為f1，則有
根據(jù)歐拉定律：
式中μ1為安全帶與輥面的滑動摩擦系數(shù)。查表為μ1=0.57。
經(jīng)整理得
f1=T。（—1）
T。= 96N
f1= T。（—1）=96N×1.6
=153.6N
由此可知，安全帶經(jīng)過固定導(dǎo)布輥后其張力必然增大。
3.7 理帶輪部件鍵的校核
理帶輪部件中心軸和理帶輪的的聯(lián)接選用最常用的普通A型平鍵，鍵的基本參數(shù)如下：
鍵長 l=10，b=2，h=2。
鍵的剪切：
其中 T---轉(zhuǎn)矩，
D---軸的直徑，
l---鍵的工作長度，
B---鍵的寬度，
鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力及許用擠壓壓強(qiáng)，，查《機(jī)械設(shè)計手冊》表4-3-17根據(jù)前面的已知數(shù)據(jù)，可得
<<=90
鍵或鍵槽工作面的擠壓或磨損
K鍵與心軸的接觸高度，2，平鍵K=。
=3.5<<=90
3.8 理帶輪部件軸承的選用和校核
3.8.1 初選軸承型號
因為軸承只承受徑向載荷，選用徑向接觸軸承中的深溝球軸承，深溝球軸承摩擦因數(shù)小，允許極限轉(zhuǎn)速高，價格低廉，應(yīng)用廣泛。根據(jù)軸頸選用6300軸承，選用脂潤滑方式，查GB/T276得軸承的性能參數(shù)為：C=25500，=15200，=8500。
3.8.2 壽命計算
1）當(dāng)量載荷
由于軸承不受軸向載荷，所以軸承的軸向載荷=0，查表得X=1，Y=0，=1.3。
故
=1.3=1.3
=1.3=1.3
<
==1274N
2）計算軸承壽命
=
=
式中ε=3
3）極限轉(zhuǎn)速計算
C/=25500/1274=20
β=arctan（）=0
查表得 載荷系數(shù)=1.0
載荷分布系數(shù)=1.0
故 =1.0×1.0×8500=8500>1728
計算結(jié)果表明，選用6300型深購求軸承能滿足要求
3.9 繩狀導(dǎo)布裝置
為使安全帶在上料時不過分左右擺動 ，以正常的位置進(jìn)入工作機(jī)臺，設(shè)計有繩狀導(dǎo)布裝置，有瓷圈、撥叉1、撥叉2。如圖4所示。
瓷圈裝在鐵支架上，加添橡膠板填料，以免破裂。鐵支架表面涂漆處理，防止鐵銹污染安全帶。
4 整形軋輥部件相關(guān)設(shè)計及計算
4.1 整形軋輥部件設(shè)計
整形軋輥部件又稱平幅導(dǎo)布器。裝在儲帶部分進(jìn)布口的前方，目的是使安全帶進(jìn)料按照一定的位置進(jìn)行，不過分左右游動，并能平直無折痕的進(jìn)入機(jī)臺。
按照工作原理可以將平幅導(dǎo)布器分為釋壓型和擺動型兩類，目前廠礦普遍采用釋壓型。
圖3繩狀導(dǎo)布裝置
本設(shè)計采用釋壓型平幅導(dǎo)布器，考慮到壓力過大時不僅會使織物產(chǎn)生壓痕，還會影響安全帶的纖維堅牢度，故而釋壓機(jī)構(gòu)采用氣動型，用氣缸作為壓縮空氣源。
圖4 氣動平幅導(dǎo)布器示意圖
1--安全帶 2--不銹鋼輥 3--橡膠輥 4--頂桿 5--氣膜 6--氣閥 7--觸桿
8--壓縮空氣源
圖4為氣動平幅導(dǎo)布器示意圖，它由機(jī)頭、支架和壓縮空氣源三部分組成。機(jī)頭是主要功能部件，分左右兩只。每只上有小輥一對（一只是橡膠制的，一只是不銹鋼制的）頂桿、氣膜、氣閥、觸桿等。機(jī)頭安裝在機(jī)架上，并可回轉(zhuǎn)一定的角度。一般使小輥軸線與安全帶的緯向保持10°～20°。當(dāng)安全帶正常走帶時，氣閥打開。壓縮空氣通過氣膜和頂桿使兩只機(jī)頭上的小輥全部壓在安全帶上，產(chǎn)生相等的吸邊力。如果安全帶左偏到一定程度，邊部碰到觸桿，使左邊機(jī)頭的氣閥關(guān)閉，氣膜上的氣壓釋放而使橡膠輥在自重作用下后倒。原先緊壓安全帶的左側(cè)一對小輥脫開。左側(cè)吸邊力消失。安全帶被拉向右側(cè)。反之，就拉向左側(cè)。這樣就校正了安全帶走帶過程中出現(xiàn)的歪斜。使安全帶在允許范圍內(nèi)游動。
4.2 電機(jī)的選擇
本生產(chǎn)線染整加工的安全帶帶寬為48mm，厚度為1mm。為提高生產(chǎn)加工效率采用雙走帶模式，考慮到帶寬將輥子的有效寬度H設(shè)計為200 mm。線壓力 ‘為50kg/ cm。
輥子壓力=50kg/ cm 200 mm=1000kg=10000N
兩個輥子之間的摩擦力=0.4810000N=4800N
其中取不銹鋼和尼龍9（加30%玻璃纖維填充物）在無潤滑時的摩擦因數(shù)為μ=0.48
安全帶走帶速度為5m/min～15 m/min可調(diào)，當(dāng)V=15 m/min時
負(fù)載功率為
要求走帶速度可調(diào)，故選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min
4.3 減速器的選擇
電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min
i=3.768 圓整后取i=4
所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動比i=4
4.4 氣缸的選用
取整形軋輥下面的小軋輥進(jìn)行受力分析。當(dāng)其受到氣缸左面頂桿的作用時，受力簡圖如下。
圖5 氣缸的受力分析
其中，F(xiàn)1為推桿的推力，F(xiàn)2為軋輥自重G和軋輥所受安全帶的拉力T。
T取280N，導(dǎo)布輥的重量
、分別是、的作用點和鉸鏈中心的距離
缸徑的計算
單向作用的氣缸，活塞桿上輸出的推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作的總阻力，公式為：
氣缸工作時的總阻力與眾多因素有關(guān)，如運動部件的慣性力、背壓阻力、密封處的摩擦力等。以上因素可以載荷率η的形式計入公式：
其中：，
式中：是彈簧的反作用力；p是氣缸的工作壓力；D是活塞直徑；C是彈簧剛度；是彈簧預(yù)壓縮量，??；s是活塞行程，；G是彈簧材料的切變模量，；是彈簧鋼絲直徑，??；是彈簧的平均直徑，；n是彈簧的有效圈數(shù)，。
=
則單向作用氣缸直徑：
D圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，選擇10A—5系列氣缸，型號：10A—5CS63165。
4.5 吸邊力的計算
吸邊力的產(chǎn)生及其影響因素,與安全帶的物理狀態(tài)密切相關(guān)。由于安全帶是柔性體，當(dāng)它的經(jīng)向張力增大到一定程度時，就會產(chǎn)生一從左右兩側(cè)指向中間的力Ta，使安全帶產(chǎn)生緯向收縮，這就是緯向張力。如果這時這是安全帶與一被動導(dǎo)布輥接觸，被動導(dǎo)布輥將在徑向摩擦力的反作用力的作用下回轉(zhuǎn)。同時，由于輥面軸向摩擦力的存在，阻止了安全帶的緯向收縮，如圖5所示。
如果被動導(dǎo)布輥與安全帶緯向成ａ角，情況就不一樣了，如圖6所示。
取安全帶與輥面相接觸一點A來看，該點的經(jīng)向張力分量可分解為切向的TAt和軸向的TAs。由于被動導(dǎo)布輥的轉(zhuǎn)動的條件不變，有
Tt = ∑TAt = f
因此，現(xiàn)在安全帶的經(jīng)向張力增量，將大于前述的a=0時的狀況。同時，
圖6 吸邊力的產(chǎn)生
圖7 吸邊力的受力分析
出現(xiàn)Ta﹥fa，使安全帶向左滑移。要阻止這種滑移，就需增加fa，使fa=T
本設(shè)計的平幅導(dǎo)布器中，使用一對沿軸向?qū)ζ浣?jīng)向施加一定壓力P的小棍來實現(xiàn)，圖所示設(shè)安全帶與輥面間的軸向靜摩擦系數(shù)為μa，則軸向靜摩擦力為
fa=2μaP
通過增大P，就可得到足夠的fa，使之與Ta平衡，參見圖8，阻止安全帶的軸向滑移。但在增大P的同時，又使T增大，從而使Tt也增大。當(dāng)然由力矩平衡式
可知，此時ft也增大，但由于本設(shè)計的平幅導(dǎo)布器的小棍中安裝有滾動軸承，其滾動摩擦系數(shù)μ很小，因此，ft增大也很小。于是有Tt﹥ft，即
的緯向分力FX，就是吸邊力
圖8 吸邊力的計算
式中，T=280N，a取15°，，P為氣缸推桿的推力，P=160N，r為軋輥心軸的小徑，r=12mm，R為軋輥的的大徑。R=50 mm。
=126N
故而吸邊力的大小為126N。
4.6 軋輥的設(shè)計及其校核
4.6.1 軋輥的設(shè)計
主動軋輥的輥面采用不銹鋼材料，被動軋輥的輥面由棉麻纖維的織物層疊，經(jīng)過高壓壓制而成，這種纖維可以避免織物在經(jīng)過軋點時受損傷及縫頭在經(jīng)過軋點時發(fā)生斷裂。
輥體用HT200制成，其厚度不應(yīng)小于15mm,本設(shè)計取厚度為20 mm。為了使軋輥運行平穩(wěn)，輥體的內(nèi)孔需經(jīng)過車加工，并校核靜平衡。輥體的表面，經(jīng)加工后應(yīng)無氣孔，夾灰等缺陷，主動軋輥系不銹鋼材質(zhì)，要求更高，應(yīng)無芝麻點。
4.6.2 上軋輥的設(shè)計及其校核
首先計算上軋輥的強(qiáng)度，設(shè)在軋輥工作部分的全長內(nèi)，其負(fù)載是均勻的。略去織物和軸承等的摩擦而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的影響，由下圖可知，
式中，P---軋輥總載荷，包括軋輥自重；
q---軋輥的均勻載荷密度；
l---軋輥工作部分的長度。
軋輥中間部分的最大彎矩為
=（120N+280N）（350mm/4-200/8）
=25000N
式中，L為軋輥兩軸承中點之間的距離。
軋輥的抗彎截面模量為
圖9 上軋輥的校核
0.1/D
式中，D---軋輥外徑，不包括膠層；
d---軋輥內(nèi)徑 ；
---軋輥內(nèi)外徑平均值，=（D+d）/2；
---軋輥壁厚，=（D-d）/2
取D=86mm,d=60mm。所以有：
=73 mm ，=13 mm，代入W式計算得
W=0.76
許用彎曲應(yīng)力為
=25000N/0.76=3.23 kpa
對鋼，～9.8kpa
對鑄鐵，～1.96kpa
上軋輥系不銹鋼材質(zhì)，故而滿足要求。
4.6.3 下軋輥的設(shè)計及其校核
平幅導(dǎo)布器的下軋輥為主動輥，它受到傳動扭矩和上軋輥對它的彎矩作用；而上軋輥則主要受到下軋輥的彎矩作用，它受到的由安全帶，軸承等的摩擦力矩作用很小，可以忽略不計。
由于下軋輥受力較大，對下軋輥進(jìn)行彎曲應(yīng)力分析：
圖10 下軋輥受力校核
最大彎曲正應(yīng)力計算公式：
式中：是下軋輥的最大彎矩，是對中性軸z的抗彎截面模量，對于圓柱形截面，D是橫截面的直徑。
下軋輥中點處的彎曲應(yīng)力：
下軋輥第一軸肩處的彎曲應(yīng)力：
下軋輥第二軸肩處的彎曲應(yīng)力：
下軋輥材料為45號鋼，許用彎曲應(yīng)力
所以，
軋輥撓度的計算
軋點實際壓力P：
軋點線壓力
通軸和非通軸兩種結(jié)構(gòu)的軋輥都可按等截面梁的撓度計算式計算其最大撓度值：
式中：為軋輥的最大撓度（cm）；L為軋輥兩軸承中心距（cm）,；為軋輥面公稱寬度（cm），；E為軋輥體材料的彈性模量,；J為軋輥體截面圖形的慣矩,。
=
軋輥的許用相對撓度值1/6000～1/7000
軋輥的相對撓度值< 1/6000
4.7 導(dǎo)軌的設(shè)計計算
4.7.1 導(dǎo)軌的設(shè)計
整形軋輥部件中由于下面的軋輥要上下移動以調(diào)整安全帶的張緊力，故而需要滑道的設(shè)計。
選用材料：HT200，鑄鐵是應(yīng)用最廣泛的滑動導(dǎo)軌材料，它具有良好的耐磨性和抗震性，鑄鐵導(dǎo)軌常與支撐部件或支座連成一體。本設(shè)計采用HT200 ，利用電接觸加熱淬火。
導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)取用燕尾形和矩形組合形式，如下圖所示，用矩形導(dǎo)軌承受較大的顛覆力矩產(chǎn)生的壓力，用燕尾形導(dǎo)軌作側(cè)作用面，減少一個壓板接觸面，調(diào)整間隙簡便，夾緊容易。
圖11 導(dǎo)軌的設(shè)計
4.7.2 導(dǎo)軌的校核
導(dǎo)軌面的主要損壞形式是磨損，而導(dǎo)軌的磨損由于導(dǎo)軌表面的比壓（單位面積上的壓力）有密切關(guān)系，隨著比壓增大，導(dǎo)軌的磨損量也增大，此外，導(dǎo)軌面的接觸變形又與比壓近似的成正比，在初選定導(dǎo)軌的尺寸后，應(yīng)校核導(dǎo)軌面的比壓，使其限制在允許范圍內(nèi)。
導(dǎo)軌面上的沿長度方向的比壓按直線規(guī)律分布，作用在導(dǎo)軌面上的集中載荷位于導(dǎo)軌長度方向的中點，比壓按矩形分布。
作用在導(dǎo)軌面上的外載荷可以簡化為一個垂直作用在導(dǎo)軌中部的集中力F和一個顛覆力矩M，如下圖所示，
導(dǎo)軌的平均比壓Pm為：
式中， F---作用在導(dǎo)軌面上的法向力（N）；
S---導(dǎo)軌的承載面積，S=La，（mm）；
L---導(dǎo)軌接觸面長度（mm）；
a---導(dǎo)軌接觸寬度（mm）；
---許用平均比壓，查表得=1.2～1.5 ，許用最大比壓=2.5～3.0
圖12 導(dǎo)軌的校核圖
當(dāng)力與力矩同時作用時，導(dǎo)軌比壓成梯形分布，
式中 M----導(dǎo)軌面上的彎曲力矩,本設(shè)計導(dǎo)軌L=2000 mm，a=60 mm?；瑝K的配重塊產(chǎn)生顛覆力矩，計算得M=4.26×103N
所以有=1.4 ，所以導(dǎo)軌的設(shè)計滿足比壓條件。
5 浸軋機(jī)的設(shè)計及其相關(guān)的計算
5.1 浸軋機(jī)的設(shè)計
浸軋機(jī)是染整設(shè)備的主要單元之一，它由軋車，軋液槽，和傳動裝置組成，主要用于漂染印整等加工過程中織物的濕處理。染整生產(chǎn)中去除紡織品中水分的方法，通常采用先機(jī)械脫水，而后再經(jīng)過烘燥。
下圖是浸軋機(jī)的設(shè)計簡圖。
缸體的設(shè)計
染缸上方是三橡膠輥的軋液裝置，染缸槽的容積設(shè)計時盡量選用大的尺寸，槽內(nèi)裝有兩個導(dǎo)布輥，以盡量的增加浸漬時間，達(dá)到上色均與，牢靠的目的。
本設(shè)計的染缸容積為：
V=300mm×270 mm×100 mm
軋液槽的材料選用不銹鋼，它具有一定的耐腐蝕性能，并且具有質(zhì)量較輕，槽內(nèi)清潔
圖13 浸軋機(jī)設(shè)計簡圖
工作方便的特點。
軋液槽內(nèi)的液面自動控制，選用T用M394型浮筒式液面控制器。
5.2 平幅三輥軋水機(jī)配套電機(jī)及減速器的選用
5.2.1 電機(jī)的選用
同比生產(chǎn)線的其它部件，電機(jī)選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min
5.2.2 減速器的選擇
電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min
i=3.768 圓整后取i=4
所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動比i=4
5.2.3 液壓缸的選擇
1）作用在活塞上的總機(jī)械載荷F包括兩部分：
① 第一部分是活塞桿上所受的外部載荷。它主要包括沿液壓缸活塞運動方向的工作阻力、導(dǎo)軌摩擦力和運動部件在啟動制動過程中的慣性力。即：
=++
② 活塞和活塞桿密封處的摩擦力
所以作用在活塞上的總機(jī)械載荷F：
③ 在工作部件啟動、制動或換向過程中，活塞上所受的平均慣性力：
式中：g——重力加速度，9.8 m/s2；
G——運動部件的重量（N）；
——時間內(nèi)的速度變化值（m/s），取= 0.1m/s；
——啟動或制動的時間(s)，取= 0.01s。
運動部件的重量包括軋輥、軋輥支撐件和軸承的重量，軋輥的重量。
=
④ 密封裝置引起的摩擦力的計算方法與密封裝置的類型有關(guān)。當(dāng)工作壓力時，密封裝置的摩擦力。
——克服液壓缸密封件的阻力所需的空載壓力（Pa），取= 0.25MPa；
——進(jìn)油工作腔的有效面積，暫定。
=。
運動時密封裝置的摩擦力是啟動時的一半。
⑤ 平幅三輥軋水機(jī)的軋點線壓力為400N/cm～900400N/cm,取兩軋輥之間的壓力為10KN,每個液壓缸活塞運動方向的工作阻力：
導(dǎo)軌摩擦力。
（2確定液壓缸的工作面積和流量
F——活塞上的最大外部載荷（N）；
——液壓缸的有效工作壓力（Pa），取；
——液壓缸的機(jī)械效率，主要考慮密封處的摩擦損失，取= 0.95
=
液壓缸直徑，選取標(biāo)準(zhǔn)值
選擇輕型拉桿式液壓缸，額定壓力為3.5MPa,缸徑為80mm，活塞桿直徑35mm,推力17.94KN，拉力15.75KN。
5.2.4 軋余率的相關(guān)計算
軋車是浸軋機(jī)的主要部分，它由軋輥，軸承，加壓裝置，機(jī)架，傳動和防護(hù)裝置組成。主動軋輥的輥面用硬橡膠制成，被動軋輥的軋面用軟橡膠制成。
利用軋車去液，只能除去織物中的一部分自由液分，平幅三輥軋水機(jī)，一般也只能使織物的干基含水率，也稱軋余率達(dá)到60%～70%，所謂干基軋余率即軋后織物的含水量與完全無水的織物重量之比，它的表達(dá)式如下：
式中，W—軋余率； —軋液后織物的質(zhì)量； G----完全無水份的織物重量。
完全無水份的織物重量較難測定，為了方便起見，工廠常用Gx表示烘干回潮后織物的重量進(jìn)行計算。則Wx為濕基軋余率，濕基軋余率比干基軋余率在數(shù)值上要小一些，其表達(dá)式如下：
濕基軋余率與干基軋余率的關(guān)系如下：
即
式中，X---織物標(biāo)準(zhǔn)回潮率。
表1 織物標(biāo)準(zhǔn)回潮率
織物原料
回潮率（%）
織物原料
回潮率（%）
棉
毛
絲
麻
黏膠纖維
醋酯纖維
7～8
12～15
9～10
8～10
12～14
6.5
錦綸
滌綸
晴綸
維綸
3.5～5
0.4～0.5
1.2～2
5
在上述情況下，即使在增加壓力或增加軋輥，軋余率（干基）也很少能達(dá)到50%以下，但功率消耗和機(jī)械磨損卻急劇增加，所以烘干前軋水有一定的經(jīng)濟(jì)限度。
6 紅外整形部件的設(shè)計
6.1 紅外定型的目的
滌綸屬于熱塑性纖維，所謂熱塑性，即纖維受熱時具有可塑性質(zhì)，滌綸纖維的熱定型就是利用合成纖維的這一特性，在一定的張力下進(jìn)行熱處理加工。
安全帶染整加工過程中的熱定型是染整加工中的必經(jīng)工序，滌綸針織物之所以必須經(jīng)過熱定型，一方面是適應(yīng)織物染整加工過程的需要，另一方面是滿足服用要求。
熱定型的目的可以歸結(jié)為：
1）使織物線圈穩(wěn)定，紋路清晰，門幅穩(wěn)定，防止在染整加工中花型改變，布面發(fā)毛，皺縮不平。
2）防止在繩狀染色時生成折痕和卷邊，避免造成條花，色斑，邊淺，色差等染色毛病。
3) 消除染整過程中生成的折皺，使布面平整，并調(diào)整門幅，使織物達(dá)到規(guī)定的幅寬和單重。
4） 提高織物的抗皺性能及免熨燙性能，并能對防止起毛起球起顯著作用。
滌綸針織物除了用對流方法進(jìn)行熱定型外，也可用輻射方法進(jìn)行定型，常見的輻射源即紅外線輻射器。
6.2 紅外輻射定型特征
紅外線之所以被物體吸收并加熱物體，乃是由于當(dāng)紅外輻射的振動頻率與物體分子的固有頻率或轉(zhuǎn)動頻率一致時，能引起分子原子的強(qiáng)烈協(xié)振，從而擴(kuò)大了以平衡位置為中心的振幅，增加運動能量，使物體的溫度升高。
6.2.1 紅外整形部分電機(jī)及減速器的選用
同比生產(chǎn)線的其它部件，電機(jī)選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min
6.2.2 減速器的選擇
電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min
i=3.768 圓整后取i=4
所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動比i=4
6.3 紅外定型的零件選用
根據(jù)工藝要求，需要對安全帶進(jìn)行多次烘染，我負(fù)責(zé)生產(chǎn)線的初染環(huán)節(jié)中就有第一次烘染。烘燥是采用熱能汽化的方式，脫除經(jīng)過機(jī)械脫水后的濕織物上的殘余水分，使織物中的水分降到該織物纖維的自然回潮率以下的過程。初染后的烘燥為了滿足的工藝目的是避免降低堿液或染液的濃度，保證下道工序的正常進(jìn)行。
我的下道工序是安全帶的熱溶染色，查資料后得知，紅外線烘燥主要用于化纖織物的熱溶染色的預(yù)烘。故而烘染機(jī)選用的是紅外線烘燥機(jī)，紅外線烘燥機(jī)是利用輻射傳熱的加熱方式來進(jìn)行烘燥。紅外線烘燥的優(yōu)點是烘燥溫度高，車速快，產(chǎn)量高，質(zhì)量好，可防止泳移，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，耗用金屬材料少，造價便宜，操作方便，占地面積小等。
對于絕對黑體的輻射，有兩個重要的規(guī)律。
1）黑體的溫度升高，其輻射能量按溫度的四次方成比例增加，有關(guān)系式：
式中：—單位時間內(nèi)單位輻射面積的黑體輻射能
---黑體的輻射系數(shù)
T----黑體的絕對溫度
2）黑體的溫度升高，其輻射峰值波長向短波方向移動。
式中，---輻射峰值波長
T------黑體的絕對溫度
實際物體的輻射由下式確定：
式中，《1，為黑體的溫度；
，為實際物體的輻射系數(shù)。
安全帶帶寬為48mm，厚度為1mm，應(yīng)選用中紅外線，以烘燥效率為主?？椢镌诤嬖?，上色，固色過程中，主要依靠吸收~5的中紅外線，輻射體表面相應(yīng)溫度為550℃，產(chǎn)生此類紅外線的遠(yuǎn)紅外電熱管結(jié)構(gòu)如下圖，其最大的優(yōu)點是耗電少，可以比普通電熱紅外輻射器節(jié)電30.5%。
圖14遠(yuǎn)紅外電熱管
1— 接線裝置 2—絕緣子 3—南大膠 4—不銹鋼管 5—電熱絲 6—氧化鎂 7—涂層
本紅外整形部件由計算機(jī)進(jìn)行調(diào)控，實際生產(chǎn)前應(yīng)通過試生產(chǎn)綜合調(diào)控安全帶的走帶速度，遠(yuǎn)紅外電熱管的輻射能量，來達(dá)到安全帶的濕度烘燥到給定值。
結(jié)束語
轉(zhuǎn)瞬之間，三個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束。這次設(shè)計是我在大學(xué)里最重要的一次設(shè)計。它是對我四年大學(xué)所學(xué)知識的總結(jié)，又為我即將走出校園，邁上工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我收獲很多。
這次畢業(yè)設(shè)計貫穿了所學(xué)的大多數(shù)課程，通過這次設(shè)計使我對所學(xué)得課程有了更深的認(rèn)識。原因是：第一，這是非常實用的設(shè)備，有很大的發(fā)展趨勢，非常大的發(fā)展?jié)摿?。第二，這個設(shè)計需要準(zhǔn)備的知識多，與機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)關(guān)系密切，對我來說是一個很好的鍛煉機(jī)會。第三，這個設(shè)計對我以后工作也是一個很大的幫助，無論是在找工作過程中還是參加工作后，這都是一種基礎(chǔ)，使我更有信心從事這一方面的工作。另外，通過畢業(yè)設(shè)計也提高了自己自學(xué)和獨立思考的能力，以及如何查閱資料，如何選擇經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計方案的思維，進(jìn)一步的開闊了我的設(shè)計思維、設(shè)計理念。
本次畢業(yè)設(shè)計，我完成了安全帶染色生產(chǎn)線中軋染與紅外定型部分的設(shè)計，學(xué)習(xí)了一些先進(jìn)的設(shè)計理念，比如，設(shè)計時采用了雙走帶模式從而大大提高了勞動生產(chǎn)率，為了生產(chǎn)線的不間斷工作特意設(shè)計的儲帶部分，同樣有異曲同工之妙，設(shè)計過程查閱了大量染整加工方面的文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)到了一些基本的染整機(jī)械的知識，為了增加零件的通用性能，特意把儲帶部分的導(dǎo)布輥和滑塊的導(dǎo)布輥做的一致。紅外定型部分的加熱裝置選用了遠(yuǎn)紅外加熱器，節(jié)能低能耗及無污染響應(yīng)了節(jié)能政府的號召，當(dāng)然，不可避免的會出現(xiàn)問題和不足之處，懇請大家批評指正。
致謝
本次設(shè)計是整個大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和深化過程。在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中，我們系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了與機(jī)械相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課，并在金工實習(xí)和赴洛陽第一拖拉機(jī)廠的實習(xí)中，掌握了一定的生產(chǎn)實踐能力，加深了對以往所學(xué)知識的理解。而這次的畢業(yè)設(shè)計，不僅鞏固了我的實踐能力，進(jìn)一步加深了對所學(xué)知識的理解，更重要的是使我對如何進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械設(shè)計有了很大的認(rèn)識。
畢業(yè)設(shè)計貫穿了所學(xué)的大多數(shù)課程，并且鍛煉了我們的計算機(jī)繪圖能力，這為我們的今后熟練運用計算機(jī)繪圖打下了基礎(chǔ)。
本次設(shè)計經(jīng)歷了設(shè)計—修改—再設(shè)計的過程，反復(fù)多次的進(jìn)行。在此期間，通過鄭惠萍教授耐心的指導(dǎo)，開闊了我的思路，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西，從而使我進(jìn)一步地對本專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，老師及時幫我解決了設(shè)計中遇到的問題，并且耐心的指導(dǎo)，使我的設(shè)計得以順利的進(jìn)行。在這里我要再次感謝鄭老師對我的幫助和關(guān)心。
同學(xué)的幫助也讓我受益匪淺，不僅解決了問題，而且增進(jìn)了友誼，在此對他們表示感謝。
最后，在即將離開大學(xué)之際，對在四年學(xué)習(xí)生活中幫助過我的老師同學(xué)們致以最真誠的感謝！
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