xk550-1000開煉機壓蓋與機架底座設計【含3張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 本科畢業(yè)設計 題 目： XK550/1000開煉機壓蓋與機架底座設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學生姓名： 指導教師： 論文提交日期： 日 論文答辯日期： 日 摘要 煉膠設備是橡膠工業(yè)中的通用設備，在所有橡膠制品加工中都必須經(jīng)過煉膠加工工序。因此，煉膠設備是橡膠機械中重要的設備之一。目前的煉膠設備主要有開煉機、密煉機（間歇式生產(chǎn)，目前通用），連續(xù)混煉擠出機（連續(xù)式生產(chǎn)，橡膠方面正在研究之中，塑料方面已工業(yè)化）。 在橡膠工業(yè)中，混煉車間是整個行業(yè)的核心，是橡膠工廠最重要的部門，也是能源消耗大戶，占全廠40%，也是目前重點節(jié)能的部門或工序之一。它包括烘箱、切膠機、開煉機、密煉機及其輔機。近年來，國外橡膠工業(yè)有了迅速的發(fā)展，不僅在各個加工技術方面有相當?shù)倪M步，而且設備方面有很大的發(fā)展，廣泛地應用電子計算機管理和控制煉膠作業(yè)，大大地提高了煉膠系統(tǒng)地自動化水平，同時也引起了煉膠系統(tǒng)的變化。 多年來，國外對煉膠系統(tǒng)的技術改革實踐證明：首先改革煉膠機及其裝置，并使之現(xiàn)代化，以取得較高的勞動生產(chǎn)率、較高的效率和煉膠作業(yè)最佳化，才能真正實現(xiàn)煉膠系統(tǒng)技術創(chuàng)新。經(jīng)過多年的改革，當代煉膠系統(tǒng)尤其是輪胎廠的煉膠系統(tǒng)已發(fā)展成自動化水平較高的工程系統(tǒng)。 開放式煉膠機簡稱開煉機，開煉機是橡塑工業(yè)中使用歷史最悠久的加工設備之一。隨著橡塑工業(yè)的產(chǎn)生而誕生，隨著橡塑工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。成為橡塑工業(yè)中加工橡膠、塑料的常用設備之一，也是基本設備之一。據(jù)初略統(tǒng)計，目前我國每年生產(chǎn)開煉機5000臺。每年還有一定量的開煉機供出口到東南亞等地區(qū)。它主要用于天然橡膠的塑煉，生膠與配合劑的混煉，或用作膠料的熱煉和膠料的壓片之用。它主要由輥筒、機座、機架、傳動齒輪、潤 滑裝置、加熱與冷卻裝置、輥溫調節(jié)裝置、安全制動裝置及電動機、減速器等組成。其輥筒采用冷硬鑄鐵制成，其表面經(jīng)過磨削而形成光滑的表面。輥筒內部為空心結構，根據(jù)使用要求，通入蒸汽或冷卻水進行冷卻。 為了調節(jié)煉膠過程中輥筒的溫度，通過進水管把水導入輥筒內腔，溢流從輥筒一端的喇叭孔進入溢流槽再排出。為了操作上的安全，在開煉機的上端裝有安全拉桿，當拉動拉桿后，便自動切斷電源，通過電磁抱閘而自動停車。為防止膠料從輥筒兩端擠入輥筒軸承部位，裝有擋膠板。 查閱《橡膠工業(yè)手冊》：其中關于開煉機安全裝置的敘述不叫詳盡以及先進;為保護開煉機主要零部件在機器由于發(fā)生意外情況而過載時不受損壞，在輥筒軸承前端裝有安全裝置?；緳C構有兩種（一）安全片。對安全片的技術要求：1，材料采用HT150；2，厚度誤差不大于0.05mm；3，每批材料要經(jīng)過試驗后確定厚度；4，安全片的破壞載荷Q為每個軸承最大水平橫壓力的1.5倍。（二）液壓安全裝置。其原理是當機器發(fā)生故障，油壓上升，電接點壓力表指示動針與調定最大橫壓力值的固定針相接處時，機器立即停車，放大輥距是負壓降低。其中液壓調距裝置我比較感興趣讓我想起液壓可所學知識結合起來分析一下，感覺很有意思。又重新學習一下淡忘的知識。 關鍵詞： 開煉機； 輥筒； 機座 Abstract Mixing device is a common device in the rubber industry,in processing of all rubber products must pass through rubber processing. Therefore,mixing equipment is one of the important rubber machinery and equipment. Current rubber mixing equipment are opening mixer,mixer (intermittent production, GM is now),the continuous kneading and extruding machine (continuous production,the rubber under study,plastic has been industrialized). In the rubber industry,mixing workshops are the core of the industry, rubber factory is the most important sector,are also big energy users,40% per cent of plant,is one of the key energy conservation department or process. It includes oven,gel machine,mixer,mixer and its auxiliary equipment. In recent years,the rubber industry has witnessed rapid development in foreign countries,not only there was considerable progress in the processing technology and equipment has a great development,wider application of computer management and control the mixing job,can greatly improve the refining system,automation level,mixing system is also changing. For years,foreign to refining system technical reformation practice: first reform of rubber mixing machine and device, and modernize in order to achieve higher productivity,higher efficiency and rubber operations optimization,can we truly achieve refining system technical innovation. After years of reform, contemporary rubber system especially the rubber of the tire factory has been developed into a higher level of automation engineering systems. Open rubber mixing machine referred to as mixer,mixer is used in the rubber and plastics industry one of the oldest equipment. With rubber and plastic industry was born,with the development of rubber industry. Processed rubber, rubber and plastic industry one of the plastics commonly used equipment,is one of the basic equipment. According to some statistics,at present China's annual production of mill 5000 units. Every year there is a certain amount of mixer for export to Southeast Asia and other regions. It is mainly used for natural rubber and plastic rubber,crepe and the mixing of ingredients,or as the thermal compound smelting and compound Tablet use. It is mainly composed of roller, frame, frame, transmission gear, lubrication equipment, heating and cooling equipment,roller temperature control devices,safety brake and an electric motor,gearbox and other components. The rollers are made of chilled cast iron, its surfaces are ground to form a smooth surface. Roller interior of hollow structures,depending on their requirements,steaming and cooling water for cooling. In order to adjust the rubber rollers in the process temperature,imported rollers through inlet water Chamber,overflow from the roller tube at one end of the speaker holes into the overflow channel and then discharged. For operational safety,safety lever at the top of an open mill,when after pulling the lever will automatically cut off the power supply,through the electromagnetic brake automatically. To prevent the rubber squeeze from both ends roller and roller bearing parts with rubber baffle. Now "Rubber Industry Handbook": which describes the safety devices on the open mill is not called exhaustive and advanced; for the protection of open mill major components in the machine as a result of unforeseen circumstances overload from damage, the front end of the roller bearing mounted safety devices. There are two basic mechanisms (a) security chip. Security sheet Technical requirements: 1, the material used HT150; 2, the thickness error is less than 0.05mm; 3, each batch of material to go through a test to determine the thickness; 4, the safety sheet for each bearing failure load Q maximum horizontal transverse pressure 1.5 times. (B) a hydraulic safety device. The principle is that when a machine fails, the oil pressure rises, electric contact pressure gauge needle move and set-largest cross-pressure phase at a fixed needle, the machine stop immediately, amplifying negative roll gap is reduced. Hydraulic pitch which means I am more interested reminds me of hydraulic pressure can combine the knowledge to analyze, I feel very interesting. Again learning about the forgotten knowledge. Key words: Mixing Machine; Rollers ; Frame 目 錄 第一章緒論 1 1.1 開煉機的工作原理 1 1.2 開煉機的結構形式 2 1.3 控制方式智能化 3 1.4 開煉機結構形式的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 4 第二章 主要參數(shù)的選取與計算 5 2.1 主要參數(shù)確定 5 2.2 傳動原理圖 5 2.3 電動機和減速器的選擇 6 2.3.1 速比齒輪的參數(shù)確定 6 2.3.2 強度校核 7 第三章 主要零部件 10 3.1 輥筒的設計 10 3.1.1 輥筒的主要結構 10 3.1.2 橫壓力計算 10 3.1.3 輥筒計算 12 3.1.4 輥筒與軸承間隙的確定 17 3.2 橫梁和機架 18 3.2.1 機架的強度計算 18 3.2.2 壓蓋的強度計算 24 3.2.3 安全系數(shù)與許用應力 25 3.4 潤滑系統(tǒng) 26 3.5 制動裝置 27 第四章調距裝置 28 4.1 調距螺桿的計算 28 4.2 螺桿螺紋的自鎖條件 29 4.3 螺母計算 29 第五章輥溫調節(jié)裝置 30 5.1 輥筒冷卻計算 30 5.2 實際冷卻水消耗的確定 32 5.3 冷卻水管進水管直徑的計算 32 第六章 結論 33 參考文獻 34 致謝 35 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)設計 第一章緒論 第一章 緒論 1.1 開煉機的工作原理 開煉機的工作原理是對原料的混合煉塑，用載有熱量、能夠產(chǎn)生相對運動的兩根輥筒同時工作。工作的時候，原料需加在兩根工作的輥筒之間，由于輥筒的旋轉速度不同，工作表面上的溫度也大不相同，所以輥面上的物料受到輥筒之間的熱傳導和摩擦力的作用，使其漸漸地溫度上升而軟化，并粘在輥面上。當這些原料進入兩輥筒的工作面間縫隙時，因為輥面間的間隙很小，兩輥面的旋轉速度不同，使這部分物料受到劇烈的擠壓、剪切和捏合作用，這種原料間的復雜的相對運動，使得原料本身產(chǎn)生一摩擦力，有摩擦力產(chǎn)生摩擦熱。除此之外，還有輥筒表面的傳導熱量，由于其內在因素和外界條件的綜合作用，使輥筒上的原料軟化，產(chǎn)生塑化，呈顯出熔融狀態(tài)；再加上工人將原料在輥筒間不斷地攪拌，使物料得到均勻的混合、塑化。進而形成產(chǎn)品。 那么，原料在開煉機上加工時，為了得到良好的煉膠效果，應具備哪些條件呢？基于以上問題，將從以下兩個方面進行討論，即分別從力學角度和流變學角度加以討論。 輥筒的速比，輥筒的間距，物料的容量，操作方式，加工的溫度，捏煉的時間以及其他多種因素影響著開煉機塑化與混合均化物料的效果。為了使得物料承受更大的剪切作用，兩個輥筒之間必須有一定的速度差異。當輥距一定時，較大的輥筒速度差，對開煉機的剪切速度是大有裨益的，其可以提高開煉機對物料的剪切速率。另外，輥筒間距的大小也明顯地影響著開煉機剪切，擠壓物料的效果。 壓延機在工作狀態(tài)下，開煉機的工作順序是在壓延機前、在混合機后，他的作用是把混合均勻的物料進行混煉、塑化，提供均勻的融融料給壓延機，使壓延機制作出更好的產(chǎn)品提供保障。在生產(chǎn)電纜料時，開煉機可以直接把按配方混合好的粉狀料制作成熔融料，然后再壓塑成片狀帶，然后用切粒機切成粒狀。在地板革生產(chǎn)線上，開煉機可直接提供底層涂料。也可把回收的廢舊塑料薄膜（片）開煉機上重新煉塑回制。開煉機結 35 構十分簡便，制造過程也相對容易，同時操作也易于掌握，維修裝配方便，所以，塑料制品受到了企業(yè)的大力追捧。 一、 加熱方法 多年來，開煉機主要用于煉膠，加工溫度較低，溫度控制簡單而粗糙，一般進水溫差僅有1°C左右。近年來，塑料應用以及橡塑并用日益增多，用開煉機煉塑及進行橡塑共混時，所需溫度比煉膠要求高的多。加工一般熱塑性塑料溫度為130---180°C，個別可達200---220°C。目前試用的有蒸汽加熱和電加熱兩種。蒸汽加熱雖然時間段，功率消耗小，加熱方法簡單，但是僅適用于有現(xiàn)成高壓鍋爐的廠家，且蒸汽加熱溫度不穩(wěn)定，溫控難度大，溫度大小受鍋爐壓力的限制。而電加熱溫控方便，工作環(huán)境清潔，不需要高溫鍋爐，尤其適用于中小型廠家，目前非常盛行。 現(xiàn)在又一種新型加熱輥筒，即在離輥筒便面不遠處進行周邊鉆孔，將電加熱棒插入空中，加熱輥面，不需傳熱媒介，傳熱距離近，又不受輥筒內腔鑄造沙皮的影響，所以傳熱效率高，預熱升溫快，不產(chǎn)生無功消耗。另外，軸頸，軸承和齒輪溫度較低，機臺的工作條件得以改善。 這種方法除了具有加熱作用外，還可以對加工物料進行冷卻降溫。同一般得低溫開煉機一樣，冷卻水進入輥筒空腔進行循環(huán)冷卻，冷卻水與加熱器無接觸，又可以進行低溫強剪煉膠，更適用與在最低溫度下進行橡塑混煉，可滿足不同加工對象的不同工藝條件下的一機多用。 但由于鑄造時輥筒的白口層很難保證厚薄一致，給周邊鉆孔帶來了一定的困難，這就要求必須對輥筒材料進行改進。改進后的輥筒為鋼制組合結構，表面噴焊硬化處理。 由于這種加熱方法的傳熱效率高，節(jié)省能源，工藝適用性廣，今后將在橡膠塑料，尤其橡塑并用方面得到廣泛地應用。 二、 傳動方式 目前，使用的最多的仍是傳統(tǒng)的傳動方式--------由三相異步電動機，圓柱齒輪減速器，大小驅動齒輪為傳動動力。雖然這種傳動方式機臺的體積龐大，大小驅動齒輪直徑相差懸殊，潤滑條件也差，但此種傳動機臺的成本低，Z系列減速器制造方便，價格低廉，安裝位置低，整體布局合理，因此它一直得到廣泛應用。 也有使用行星擺大小驅動齒輪。不足之處是這種方式需要增高電機和減速器的安裝位置，用行星擺線減速器成本高，不易維修，傳動軸為懸臂梁，強度較差。 目前又興起一種先進的硬齒面齒輪減速器，這種減速器體積小，速比大，精度高，噪音小，且潤滑跳進好，是一種比較有前途的傳動方式。 三、 輥筒軸承 輥筒軸承雖然僅是開煉機的一個零部件，但它對機臺的使用起著非常重要的作用。 常用的輥筒軸承一般為青銅類滑動軸承，在良好的條件下只要保證最大壓力,以及內表擠壓力σ壓≦[σ]壓，軸承的承載能力及使用壽命是沒問題的，但一般情況下，開煉機的工作環(huán)境十分惡略，尤其是混煉，各種粉塵隨輥筒的旋轉浸入軸承，污染摩擦副，使摩擦系數(shù)增高造成摩擦磨損的惡性循環(huán)，以致使軸承頻繁損壞。 滾動軸承可以降低輥筒軸承的摩擦，具有省電的特點。目前，在大、中型開煉機上已有采用雙列滾柱軸承的，不足之處，軸承外徑大，附件多，結構復雜，造價高。 近年來發(fā)展起來的鑄型尼龍軸承引起了橡塑行業(yè)的極大關注。這種軸承耐磨，抗壓，吸震，自潤性好，而且輕便便宜，適于在重載、污穢的工作條件下使用。不足之處，鑄型尼龍導熱性差，熱膨脹系數(shù)大，所以不適用于煉塑的高溫開煉機。目前有些廠家提出利用耐高溫的酚醛樹脂為軸承材料，也有的提出在軸承體上鉆孔，通過冷卻水降低軸承軸頸出的溫度。 四、 制動裝置 眾所周知，開煉機的主要工作件----輥筒，暴露于外面，開煉機的操作又以手工為主，所以不安全因素較多。對于開煉機，緊急制動是一個非常重要的問題。目前開煉機是用哪個的制動方法為機械制動和電氣制動兩種。 機械制動常用的是電磁抱閘塊式制動裝置，這種方法簡單而可靠，但需要增設一套機械制動裝置。其中摩擦片等機械零件也會因為磨損而需經(jīng)常更換、調正。電氣制動常用的是能耗制動，能耗制動方法簡化了機臺的機械結構，投資少，不受塵埃和油垢的影響。并且由于無運動摩擦件，無需維修。不足之處，需外接供給能量。 近年來，又出現(xiàn)了一種新的制動方法----自勵發(fā)電制動，它是利用異步電動機轉子剩磁和旋轉動能來實現(xiàn)快速制動的。 總之，開煉機目前的使用狀況比較落后，有許多需要研究和改進的地方，相信不久，他將一頑強的生命力和嶄新的面貌展現(xiàn)在未來的橡膠塑料工業(yè)中。 圖1-1 間歇煉膠過程圖 1－加料2－捏煉3－切割膠料 圖1-2 連續(xù)煉膠過程圖 1－切膠刀2－帶狀膠條 1.2 開煉機的結構形式 開煉機雖然均為電動機驅動，但由于其制造先后以及其工藝條件的不同，傳動系統(tǒng)結構也種類繁多，其中就包括開式傳動結構、閉式傳動結構和雙聯(lián)傳動結構。 (1) 開式傳動結構 早期的開煉機基本都是采用開式傳動。開式傳動結構簡便，價格便宜，傳動部分不夠緊湊，安裝調整也極其復雜。軸承基本采用銅或尼龍材質的滑動軸承，調距方式大多是手動。前后輥筒的速度比是通過安裝在輥筒一端的速比齒輪來實現(xiàn)動作。由于前后輥筒的動力直接靠速比齒輪傳遞，而且生產(chǎn)過程中輥距需要調整，造成了速比齒輪的嚙合不能處于理想狀態(tài)，所以開式傳動開煉機的傳動齒輪壽命非常，傳動效率不理想。 (2) 閉式傳動結構 20世紀末開始出現(xiàn)了有閉式傳動結構的開煉機，由于其多方面的優(yōu)點，迅速成為了當時開煉機產(chǎn)品的標準形式。該結構形式的開煉機將傳動系統(tǒng)部分完全統(tǒng)一起來，把傳 動齒輪以及速比齒輪全部集中到一個箱體中，同時其減速機采用的是雙軸輸出結構，輸出軸與輥筒之間采用萬向聯(lián)軸器連接。該結構較開式傳動結構有了很大的提高。首先，將傳動部分集中的統(tǒng)一起來，便于其操作，同時齒輪的嚙合精度和機械效率較之前大大提高，不僅延長了該設備使用壽命，而且降低了無用功的消耗。 (3) 雙聯(lián)傳動結構 雙聯(lián)傳動開煉機是我國近幾年開發(fā)出的一種特殊結構的開煉機，它由1臺主電機和1 臺減速機驅動，減速機的雙側輸出軸各驅動兩個輥筒，減速機與輥筒之間通過齒型聯(lián)軸器連接。 1.3 控制方式智能化 在開煉機產(chǎn)品結構發(fā)生日新月異變化的同時，開煉機的控制方式也在相繼的發(fā)生翻天覆地的變化，控制系統(tǒng)的安全、高效、人文、合理和智能化逐漸闖入人們的視野。從前的控制系統(tǒng)只針對單機進行簡單的操作，很少與其它設備進行聯(lián)合工作，顯然上述的這些缺點已經(jīng)不能滿足人們對于開煉機的要求。而如今，由于PLC技術的不斷發(fā)展，一些新的科技技術被不斷的運用到到機械行業(yè)中，開煉機實現(xiàn)了PLC程序控制，并與前后配套設備之間實現(xiàn)了通訊控制，可以根據(jù)生產(chǎn)過程的工作情況確定啟動、停止、緊急制動、調整輥筒線速度或自動調整輥距等等的工作狀態(tài)，甚至可以在惡劣的工作條件下實現(xiàn)無人看守。這是開煉機發(fā)展的一小步，確是人類機械發(fā)展史上的一大步。 1.4 開煉機結構形式的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 我國機械設備的智能化起步相對較晚。其中，開煉機真正運用到成產(chǎn)中是在20世紀50年代末期，生產(chǎn)技術基本是沿襲前蘇聯(lián)的，規(guī)格只有Φ400，Φ450和Φ560等少數(shù)幾種，結構形式以開式傳動為主。80 年代，隨著我國機械工業(yè)的飛速發(fā)展和全球經(jīng)濟的復蘇，汽車 、石油以及高分子材料等工業(yè)得到迅猛發(fā)展，帶動了相關行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，一 些新工藝、新設備也隨之應運而生，特別是橡膠行業(yè)，不斷開發(fā)出各種新型橡膠生產(chǎn)設 備，開煉機的產(chǎn)品規(guī)格和結構形式也有了極大發(fā)展，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)格系列化、結構 形式多樣化和控制方式智能化。 開煉機的應用范圍還在不斷的朝著多元化發(fā)展，就大多數(shù)情況而言，開煉機的生產(chǎn)就是生產(chǎn)中的中間環(huán)節(jié)，也是生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)，需要與和他相配合的生產(chǎn)設備組合成生產(chǎn)線配套，使用的時候，而與開煉機配套的密煉機、壓延機等設備規(guī)格較多，產(chǎn)能也各不相同，因此，為滿足使用要求，我國又陸續(xù)開發(fā)出了Φ360，Φ550，Φ610，Φ660 和Φ710 等多種規(guī)格開煉機，而且每種規(guī)格都形成了一系列的產(chǎn)品以滿足不同的需求。 在開煉機產(chǎn)品結構發(fā)生重大變化的同時，開煉機控制方式也更加趨于完善狀態(tài)，開始重視控制系統(tǒng)的安全、高效、合理和智能化。以往開煉機的控制系統(tǒng)只針對單機進行操作，極少與其它設備進行通訊，操作也十分的危險和麻煩。 如今我國開煉機的技術水平和安全性能正在朝著國際的先進水平邁進，但隨之與其相配的設備及其他相關技術的進一步發(fā)展，開煉機仍然存在著較大的上升空間，尤其是設備在結構方面。 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)設計 第二章 主要參數(shù)的選取與計算 第二章 主要參數(shù)的選取與計算 2.1 主要參數(shù)確定： 開煉機的規(guī)格：φ550×1000 前輥筒線速度：18.46m/min 輥筒速比：1：1.27 電機功率：45KW 一次性投料量：20-35kg 2.2 傳動原理圖： 圖2-1 傳動原理圖 1、速比齒輪2、滾動軸承3、后輥筒4、傳動系統(tǒng)5、減速器6、電動機7、前輥筒 2.3 電動機和減速器的選擇 常用電動機為三相異步電動機，一般選用鼠籠式轉子封閉自扇冷式異步電機，也有選用繞線式異步電動機的，后者啟動性能比前者好，但可靠性差，價格高，前者結構簡單，防塵啟動性能雖然不如繞線式異步電動機來得大，但由于開煉機多是空車啟動的，故啟動性能可以滿足開煉機的要求。 由經(jīng)驗公式計算功率得 （2-1） 選擇電機為Y280M-8 封閉式三相異步電動機電壓為380 伏。 其中：電機轉速980r/min，額定功率45KW。 2.3.1 速比齒輪的參數(shù)確定 前后輥筒速比速比是1：1.27，中心距a＝700mm。 傳遞扭矩是通過速比齒輪傳遞的。當速比很小時，可近似認為兩輥筒扭矩相等，速比齒輪扭矩之和即大驅動齒輪扭矩：MK＝MK1+MK2 材料選擇：小齒輪為45#鋼調質處理HBS=236HBS 大齒輪為45#鋼正火處理HBS=189.5HBS 選取齒輪模數(shù)為m=12 中心距a=700mm 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 （2-4） 查表得齒寬系數(shù)為：φd=0.6 所以齒寬b=φd·d1=280mm 2.3.2 強度校核 ⑴ 按接觸強度校核 查表得，使用系數(shù)； 根據(jù)，7 級精度，動載系數(shù)； 由于是直齒輪，； 查表用插值法查得7 級精度、小齒輪懸臂布置時 = 故載荷系數(shù) ′ ′ ′ = 查表得 （2-5） 者小值為許用應力 齒頂圓壓力角： （2-6） （2-7） （2-8） 查表 區(qū)域系數(shù) （2-9） 校核安全。 ⑵ 按齒根彎曲疲勞強度校核 查表得 另取 求得 （2-10） 其中S=1 （2-11） 經(jīng)校核安全。 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)設計 第三章 主要零部件 第三章主要零部件的設計 3.1 輥筒的設計 開煉機的輥筒是其完成作業(yè)的主要部件，它直接參與煉膠過程，所以，它對開煉機性能的影響很大，因此，對開煉機輥筒的設計、制造和使用非常重要。輥筒的材料一般采用冷硬鑄鐵，它的特點是內部韌性好、強度大、表面層的組織硬、耐磨損，同時輥筒還要求有足夠的強度和剛度，以保證輥筒的正常使用而不會被損壞，與此同時，輥筒表面還要求較大的硬度、耐磨性、耐化學腐蝕和抗剝落性，同時要有合理的幾何形狀來盡可能地消除應力集中，其結構設計應有利于制造。除上述特點外，輥筒要求有良好的導 熱性。 3.1.1 輥筒的主要結構 冷硬鑄鐵輥筒分為普通冷硬鑄鐵和合金冷硬鑄鐵，本次設計取用普通冷硬鑄鐵。 輥筒結構有兩種：中空結構和圓周鉆孔結構，本次設計中取用中空結構。 輥筒的主要結構及主要尺寸如下圖3.1 所示： 圖3.1 輥筒結構及主要尺寸 3.1.2 橫壓力計算 輥筒受力分析： 開煉機的輥筒工作時受到很大的橫壓力、摩擦力和溫度應力，同時還包括速比齒輪的作用力。因此要精確計算橫壓力值是很困難。通常是以測定后計算輥筒每厘米長度上 的橫壓力的值作為設計依據(jù).膠料對輥筒的徑向作用力為P（橫壓力），P 要分為水平分力PX 與垂直分力PY，如圖3-2所示。 圖3-2 受力分析 其中 （3-1） 式中——橫壓力，kg； ——垂直橫壓力，kg； ——水平橫壓力，kg； —橫壓力的合力角。取。 由測定得出PX后可求P值； （3-2） 單位橫壓力的確定： 工程上，一般采用經(jīng)驗公式 （3-3） 式中f——速比； D——輥筒工作部分直徑，cm ； ——剪切系數(shù)， 由經(jīng)驗取推薦單位橫壓力為。 所以總橫壓力 （3-4） 3.1.3 輥筒計算 開煉機輥筒在膠料的橫壓力作用下產(chǎn)生很大的彎曲應力，齒輪作用力與輥筒重量僅占受力總值的10%左右，為了方便計算，這部分的力一般可忽略不計?；诖?，就可按照橫壓力，溫度應力和由扭矩產(chǎn)生的剪切應力進行粗略估計計算，確定輥筒尺寸。輥筒計算可按下列向個步驟進行： ⑴ 彎矩的計算： 輥筒總橫壓力P 按下式計算： 支點反力為： （3-5） 中間截面的彎矩為： （3-6） 式中P——單位橫壓力，kg/cm； ——水平單位橫壓力，kg； ——軸承的支點反力，kg； L——輥筒工作部分長度，cm； ——軸承支點間的距離，cm。 ⑵ 扭矩計算：有上面分析可知：后輥筒傳遞全部的扭矩： （3-7） 式中N——電機額定功率，45KW； n——后輥筒轉速，18.46r/min； 總——傳到后輥筒上的總效率，總＝0.85～0.95。 后輥筒扭矩一部分用于煉膠，一部分通過速比齒輪傳到前輥筒，兩個輥筒共同承受橫壓力和加工膠料的摩擦扭矩，所以前后輥筒的扭矩相同。 圖3-3 輥筒受力情況 ⑶ 強度計算： 輥筒受力是屬彎曲和扭轉聯(lián)合作用下的復合應力。根據(jù)生產(chǎn)實踐可按下式計算： （3-8） 式中 --復合應力，； --彎曲應力，； --剪切應力，； K ——修正系數(shù)，對鑄鐵K＝1/3； M彎—— 危險斷面上最大彎矩； W ——抗彎截面模量，； MK ——扭矩kg·cm； Wp ——抗扭截面模量，。 空心圓柱體的抗彎截面模量W 為： (3-9) 空心圓柱體的抗扭截面模量Wp 為： (3-10) 式中； d ——輥筒工作部分內徑，d=25cm； D——輥筒工作部分外徑，D=40cm； MK——危險斷面上扭矩，kg·cm； Wp——抗扭截面模量，。 所以： (3-11) ⑷ 溫度應力對其強度的影響 輥筒的溫度應力是由于輥筒的內外表面溫度差造成的，機械應力和溫度應力同時作用在輥筒上。內層拉應力σ為： 其強度滿足條件：， 式中： 表示輥筒所受的機械應力； 表示輥筒所受的溫度應力； 式中——彎矩產(chǎn)生的應力， ——熱應力， 熱應力 內按下式計算： (3-12) 式中R、r——輥筒外、內半徑，cm； α ——膨脹系數(shù)，對于鑄鐵α＝1.2×10-5 1/開 E——彈性模數(shù)，對于鑄鐵E＝1.2×106 ——分別為輥筒內、外表面的溫度，一般＝-15℃～18 溫差太大時， 熱應力也甚大，易引起輥筒斷裂，故冷卻必須在輥筒運轉中緩慢進行； ε——泊松系數(shù)，對于鑄鐵ε＝0.25。 = (3-13) (3-14) (3-15) ⑸ 許用應力與安全系數(shù) ① 輥筒的安全系數(shù) (3-16) 式中 ——安全因數(shù)系數(shù)，?。ò赐＼囀鹿剩?； ——載荷性質系數(shù)，； ——應力集中系數(shù)，鑄鐵輥??； ——截面系數(shù)，； ——工藝系數(shù)，考慮冷硬層影響，?。? ——質量驗收系數(shù)，單件檢查，??； 所以 故取 ② 許用應力 作用在輥筒上的載荷，其性質為對稱循環(huán)載荷，以疲勞限為基準。 (3-17) 3.1.4 輥筒與軸承間隙的確定 輥筒與軸承的間隙要適當，間隙過大，會影響到軸承的精度和使用壽命；間隙過小容易卡住和發(fā)燒。 ⑴ 軸頸的熱膨脹 軸頸所受的熱膨脹 (3-18) 式中： ɑ為軸頸膨脹系數(shù)，取； 為軸承的最大工作溫度，??； 為軸承工作的室內溫度，取。 代入后得到軸承的熱膨脹。 ⑵ 保證運轉的間隙 按配合的最小間隙選取。 ⑶ 制造公差帶和安裝精度 最小公差帶0.1mm，安裝精度0.15/1000，則Δ3 取0.1～0.2mm。 在這里取Δ3 = 0.2mm。 由于溫度不高，軸承體熱膨脹而引起的間隙就不予以考慮了。 綜上有： 最小間隙Δmin = Δ1 +Δ2 =0.28mm； 最大間隙Δmax =Δ1 +Δ2 +Δ3 = 0.48mm。 根據(jù)計算值進行調整有： Δmin = 0.3mm ； Δmax = 0.5mm 。 3.2 橫梁和機架 機架是開煉機的支撐部件，它應有足夠的強度，以承受機械的全部作用力，同時應有足夠的剛度，受力而彎曲的變形不超過允許值，以保證安裝在其上的機械零部件相對位置的準確性。 機架的結構可以分為閉式、拆分式和開放式三種，開放式機架被廣泛地采用，本設計亦是采用開放式機架，它由立臂、下橫梁和上橫梁組成，立臂和下橫梁為一個整體，上橫梁是活動的，以便于拆裝和裝修。 選材：要求具有足夠的強度與剛度，耐沖擊振動。故本設計選用鑄鐵有HT300。特點是具有良好的鑄造性能，價格低廉，并且有擠壓和吸震能力。 3.2.1 機架的強度計算 機架零件形狀復雜，并且受有復合的應力，還時常受到外界因素的影響。如制造的殘余應力、基礎上沉的影響等，因而，很難計算其剛度和強度。設計時，通常根據(jù)機器的工作要求，并和同類型相似的機器比較，擬定機架的結構形式和尺寸，然后再做粗略 的計算機架主要受力如圖3-4所示，輥筒軸承支反力的水平分力（或）與垂直分力與。為簡化計算值（或）及（或）值，同樣忽略輥筒重量、齒輪等的作用力。為了計算方便，把機架分為立柱和橫梁兩部分分別計算。 圖3-4 機架綜合受力圖 ⑴ 立柱部分受力如圖3-5所示 圖3-5 立柱受力 a. 立柱與壓蓋成鉸鏈連接，在作用下產(chǎn)生反作用力，與方向相反。 b. 立柱與底梁是一個整體，將A 端視為固定端，當作用后產(chǎn)生反力，與方向相反。為保證不變形，引起一個反彎矩，其方向是順時針。 因是齒輪硬度小于HBS350的閉式齒輪傳動，所以按齒面接觸疲勞強度設計，然后按傳動的齒根彎曲強度校核。 速比齒輪 速比齒輪的速比為1.27.兩齒輪中心距a=450mm，傳遞。扭矩是通過速比齒輪傳動的，當速比很小時，可以近似的認為：兩輥筒的扭矩相等。速比齒輪的扭矩之和即 圖3-6 底梁彎矩 c. 計 算 支 點 反 力 ：； (3-19） 其垂直分力： （3-20） d. 彎矩計算如圖3-3、3-7所示。 斷面： 斷面： e. 應力計算： 式中工作應力， 截面模量， ——許用應力， ——立柱的彎矩或。 圖3-7 彎矩圖 ⑵ 機架低梁的應力計算 機架底梁受力情況如圖3-6 所示 支點反力： （3-21） （3-22） （3-23） （3-24） （3-25） （3-26） （3-27） （3-28） 求出合成彎矩： 在彎矩作用下，應力為： （3-29） 式中M——據(jù)上計算出彎矩后繪出彎矩圖，求其最大彎矩， W——截面模量， 在立臂受力作用下，底梁同時受拉力，其拉應力為： （3-30） 式中F——截面面積， 機架底梁的總應力為： （3-31） 3.2.2 壓蓋的強度計算 壓蓋的危險斷面如圖3-8的v—v所示，其應力為： （3-32） 式中 所以 圖3-8壓蓋受力分析 3.2.3 安全系數(shù)與許用應力 機架受力屬變載荷，許用應力應按脈動彎曲疲勞限為基準。 許用應力： 式中 n——安全系數(shù)。 ⑴ 機架的許用應力為： HT300： ⑵ 壓蓋的許用應力為： HT300： 3.4 潤滑系統(tǒng) 1. 油杯潤滑特點： 本次設計是采用油杯中的節(jié)油口向軸承滴油進行潤滑，油杯滴油潤滑的特點是結構簡便，操作方便，環(huán)保省油。而且它的供油量可以由節(jié)油口進行控制，通常滴油量以每3~8秒一滴最佳，那是因為過多的油量會引起軸承溫升增加。缺點是對潤滑油的粘度有一定限制，不可以使用粘度大的潤滑油，同時散熱效果差。油杯滴油潤滑適用于低速輕載工作溫度較低的場合。 2.浸油潤滑特點 把軸承的一小部分沒入潤滑油中，軸承工作后將油液帶入到軸承的其余部分，使軸承中充滿油液的一種潤滑方式。浸油潤滑是目前一種較為普遍和方便的一種潤滑方式。當考慮到浸油潤滑時的攪拌損耗及溫度的問題，對于水平軸，軸承部分浸入到潤滑油中的高度應有要求，一通常將油面控制在軸承最下面滾動體的中心處左右。浸油潤滑的優(yōu)點是潤滑充分，缺點是供油量不易調節(jié)，浸油潤滑一般適用于低速或中速場合，在低轉速軸承上使用較為普遍。 所以本次設計選用旋蓋式油杯潤滑，其型號為：油杯A200G/31154 3.5 制動裝置 開煉機僅在設備發(fā)生故障時，拉動緊急制動裝置，制動器在切斷電源后起作用。開煉機制動器的基本要求：①控制機構便于工人操作，且開機時制動裝置要保證時刻處于正常工作狀態(tài)。②在空轉制動后，前輥筒慣性回轉圈數(shù)不得超過1/4圈。 制動器通常安裝在電動機與減速器之間的聯(lián)軸器上，為便于緊急制動，操縱裝置安裝在工人可快速觸碰到的位置操作位置。目前電磁抱閘式和帶式制動這兩種制動裝置在開煉機上應用較為廣泛。 由于電磁抱閘式制動簡單可靠，故國內外大部分煉膠機構均采用它。本次設計也采用電磁抱閘式制動裝置。 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)設計 第四章 調距裝置 第四章調距裝置 開煉機的調距范圍一般在0.1～15 毫米之間，常用的調距裝置，按動力形式可以分為：手動式、電動式、手-電動式、液壓傳動式。本設計采用的是手動調距裝置，其特點是：調距方便，準確，結構緊湊，但是勞動強度大，不能在負荷下調距。圖4-1為本設計所采用的手動調距的樣圖。 1-蝸桿 2-蝸輪 3-絲杠 4-調整螺母 5-絲杠頭 6-平衡器 7-安全片 8-刻度盤 9-手輪 圖4-1 手動調距的樣圖 4.1 調距螺桿的計算 調距螺桿主要承受橫向力的水平分力，其次是扭矩作用，在手動式中，因扭矩極小，可以忽略不計。 計算調距螺桿的擠壓強度時，其應力： （4-1） P—一個軸承上的最大橫壓力； ζ—螺桿材料的剪切系數(shù)，梯形或矩形的為1.2～1.3，這里ζ=1.25； d1— 螺紋的內徑mm； —許用擠壓應力，螺桿與螺母受到的是均勻變載荷其許用擠壓應力為 式中：為脈動拉壓疲勞極限，鋼材的， 螺桿材料為45 鋼，此時為： 安全系數(shù)n = K1×K2×K3×K4 = 1.1 ×1.05×1.94×1 = 2.3 式中：K1 為安全系數(shù)質數(shù)（影響停車）取1.1； K2 為計算系數(shù)取1.05； ； K4 為應力集中系數(shù)，取1； 許用擠壓應力。 4.2 螺桿螺紋的自鎖條件 其自鎖條件必須滿足。即摩擦角ρ要大于螺紋升角α。通常: f為摩擦系數(shù)，鋼對青銅之 f=0.10～0.15，。α為螺紋升角，一般取。 4.3 螺母計算 圖4.8 螺母臺 螺母臺肩厚度δ的計算見圖4.8 臺肩厚度δ按下式計算： 4-2 螺母臺肩的應力σ按下式計算： （4-3） 式中p—個軸承上最大橫壓力，p=55102kg； D1—螺母外臺直徑，18cm； D— 螺母外徑，14cm； —許用應力，。 其中—脈動彎曲疲勞限，，鑄鐵 HT20—40 的為： 安全系數(shù)n 按下式確定： k1——安全因素，1.1； k2——計算系數(shù)，1.05； ； k4——應力集中系數(shù)，取1。 所以 （4-4） （4-5） 設計安全。 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)設計 第五章 輥溫調節(jié)裝置 第五章輥溫調節(jié)裝置 根據(jù)煉膠工藝要求，開煉機輥筒表面應保持一定溫度，一般不超55～60℃，因此輥筒內腔需裝有冷卻裝置。 常用輥溫調節(jié)裝置有開式輥溫調節(jié)裝置、閉式輥溫調節(jié)裝置以及鉆孔輥筒溫控裝置。本設計采用開式輥溫調節(jié)裝置，其特點是結構簡單，冷卻效果好，成本低，但耗水量大。 5.1 輥筒冷卻計算 開煉機所有消耗的功轉化為熱量，重要消耗在三個方面： ⑴ 被膠料吸收的熱量Q1 ⑵ 向周圍空氣散失的熱量Q2 ⑶ 被冷卻水帶走的熱量Q3 這三部分熱量之和： （5-1） 式中： ； N 電機的功率KW， N = 7.5KW； η 機械傳動效率，取0.8～0.9； 則Q = 3600×5.25×0.80 = 15120KJ/h 被膠料吸收的熱量為： （5-2） 式中：G生產(chǎn)能力kg/h； C 膠料比熱容，C = 1.675KJ/kjk； 向周圍空氣中散失的熱量 （5-3） 式中： A—是兩輥筒工作部分的表面積， ； Hk-—對流傳熱系數(shù)； hp— 輻射傳熱系數(shù)； T輥—輥筒表面溫度K； T空氣—周圍空氣溫度K； D—輥筒工作部分直徑m； L—輥筒工作部分長度m； 被冷卻水帶走的熱量； 從而冷卻水的耗量 （5-4） 式中： C—是水的比熱容KJ/kjk； P—是水的密度； ΔT—是進水溫度K； 5.2 實際冷卻水消耗的確定 ，?。? N 電機的功率KW； 5.3 冷卻水管進水管直徑的計算 進水管直徑（mm）按下式計算 （5-5） 其中q 是冷卻水的耗水量 v 是冷卻水的速度，在一般水壓情況下v 取0.9～2m/s，分水管及噴水管水孔截面積S 總和不應大于總進水管截面積A。即ns>k，這里v 取1m/s。 式中： n 是分水管或噴水孔數(shù)量； s 是分水