xk350開煉機(jī)加料段機(jī)筒設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙】
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摘要
XK-350開煉機(jī)是橡膠、塑料機(jī)械中最常用、最基本的設(shè)備之一，主要用于生膠的塑煉、膠料的混煉、混煉膠的熱煉等。目前，我國開煉機(jī)技術(shù)雖然發(fā)展很快、生產(chǎn)品種也較多，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距，有向著個(gè)性化與智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)。本文主要對(duì)XK-350開煉機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括電機(jī)和減速器的選用，工作機(jī)的設(shè)計(jì)工作機(jī)主要的零部件和輔助部件設(shè)計(jì)，制圖軟件的使用等。本文在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用少齒差行星齒輪減速器替代以往的圓柱齒輪減速器，結(jié)構(gòu)更為簡單緊湊，降低了生產(chǎn)成本。并針對(duì)安全生產(chǎn)問題，增加了安全裝置，為以后該機(jī)械的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，開煉機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能有了很大改進(jìn)。在新式開煉機(jī)中，采用液壓馬達(dá)作為動(dòng)力傳動(dòng)裝置，使傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音降低；采用自動(dòng)調(diào)心滾柱軸承火填充MC尼龍軸襯作為輥筒軸承，以節(jié)約電能或軸襯銅材，并簡化維護(hù)保養(yǎng)；調(diào)距裝置采用液壓結(jié)構(gòu)，具有過載保護(hù)功能，調(diào)距方便，并可指示工作橫壓力值；為了適應(yīng)煉膠工藝的要求，大規(guī)格開煉機(jī)采用圓周鉆孔輥筒，提高溫控效果。此外，為安裝方便，采用橡膠防震墊取代地腳螺栓；在中小規(guī)格開煉機(jī)上采用電氣制動(dòng)，簡化了制動(dòng)裝置，提高了制動(dòng)效果。開煉機(jī)的一系列改進(jìn)，使其在技術(shù)上達(dá)到了一個(gè)新的水平。
使用開煉機(jī)對(duì)膠料進(jìn)行塑煉，是最早應(yīng)用的一種塑煉方法。它是將生橡膠膠塊置于兩輥筒之間，借助于輥筒的剪切力作用使橡膠的分子鏈?zhǔn)艿嚼於鴶嗔?，從而獲得可塑性。使用開煉機(jī)塑煉，其塑煉溫度通?？刂圃?00℃以下，這種塑煉屬于低溫機(jī)械式塑煉。
采用開煉機(jī)塑煉的優(yōu)點(diǎn)是塑煉膠的可塑性均勻、熱可塑性??；所得
膠料的收縮性能小; 設(shè)備的工藝靈活性較強(qiáng)，適用面寬，投資；較小。因此，開煉機(jī)適用于膠種變化多、生產(chǎn)（膠料）用量較少的橡膠制品企業(yè)。開煉機(jī)塑煉的缺點(diǎn)是操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率較低、工作條件差。
網(wǎng)上查詢《青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，書中提到：開煉機(jī)是一種古老的橡膠、塑料加工設(shè)備,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種各樣的新型煉膠、煉塑設(shè)備層出不窮,但開煉機(jī)并沒因此被淘汰,而是隨著橡膠、塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,以及橡塑并用的興起而日益興旺。其原因是開煉機(jī)有著它自身的獨(dú)到之處:結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)備投資少,易操作,易觀察。我認(rèn)為這恰恰是開煉機(jī)在今天能仍有一席之地的原因。
查閱《橡膠工業(yè)手冊(cè)》：其中關(guān)于開煉機(jī)安全裝置的敘述不叫詳盡以及先進(jìn);為保護(hù)開煉機(jī)主要零部件在機(jī)器由于發(fā)生意外情況而過載時(shí)不受損壞，在輥筒軸承前端裝有安全裝置。基本機(jī)構(gòu)有兩種（一）安全片。對(duì)安全片的技術(shù)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(yàn)后確定厚度；4，安全片的破壞載荷Q為每個(gè)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(dāng)機(jī)器發(fā)生故障，油壓上升，電接點(diǎn)壓力表指示動(dòng)針與調(diào)定最大橫壓力值的固定針相接處時(shí)，機(jī)器立即停車，放大輥距是負(fù)壓降低。其中液壓調(diào)距裝置我比較感興趣讓我想起液壓可所學(xué)知識(shí)結(jié)合起來分析一下，感覺很有意思。又重新學(xué)習(xí)一下淡忘的知識(shí)。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract
關(guān)鍵詞：開煉機(jī)；液壓馬達(dá)；塑煉；減速器；調(diào)心滾珠軸承；
Abstract
XK-350 open mill rubber, plastics machinery of the most common and one of the most basic equipment,mainly for raw rubber mastication, rubber mixing, mix the soak and the like. At present,open mill technology has developed rapidly, producing more varieties, but compared with theindustrialized countries there is a gap, there is a tendency toward personalization and intelligent direction of development. This paper focuses on XK-350 mill machine design and calculations, including the motor and gear selection, working machine design, Pro / ENGINEER wlife assisted design software, the main working machine components and accessories design, mapping software use and so on. In this paper, the structural design, the use of small teeth difference planetary gear reducer replace conventional cylindrical gear reducer, the structure is more simple and compact, reducing production costs. And for safety issues, increased safety device, provide a reference for the future of mechanical design.
With the continuous development of technology, structure and properties of open mill has been greatly improved. In the new open mill, a hydraulic motor as a power transmission device, so smooth transmission, noise reduction; using self-aligning roller bearings fire filled MC nylon bushing as roller bearings, bushings to save power or copper, and simplify maintenance; pitch device hydraulic structure, with overload protection, easy to pitch, and may direct the work of the cross pressure; mixing process in order to meet the requirements of large-sized open mill using roller circumferential drilling, raise temperature control effect. In addition, easy installation, replace the bolt with rubber shock pad; use in small and medium size electric brake on the open mill, simpler braking device to increase the braking effect. Open mill a
series of improvements to the technology has reached a new level.
Use of rubber open mill mastication, mastication is a method of the first application. It is the raw rubber block is placed between two rollers, shear force by means of the roll so that the molecular chain of rubber is stretched and broken to obtain plasticity. Use open mill mastication, which mastication temperature is generally controlled at below 100 ℃, belonging to such a low temperature mechanical mastication mastication.
The advantages of using open mill mastication plasticity Plastic compounds are uniformly thermoplastic small; small shrinkage properties of the resulting plastic material; the flexibility of the process equipment is strong for wide investment; small. Accordingly, a refining machine for plastic types changing, production (rubber) less the amount of rubber products businesses. The disadvantage of open mill mastication operating labor-intensive, low productivity, poor working conditions.
Online inquiry "Qingdao University of Science and Technology (Natural Science Edition)", mentioned in the book: the open mill is an old rubber, plastics processing equipment, with the development of science and technology, a variety of new mixing, refining plastic device after another, but did not open mill therefore be eliminated, but with the rubber, the rapid development of the plastics industry, as well as the rise of rubber and used increasingly prosperous. The reason is an open mill has its own unique: simple structure, less investment in equipment, easy to operate, easy to observe. I think this is precisely the open mill is still in place today can cause.
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：Rolling Mill; Hydraulic Motor; Plastic Refining; Reducer; Aligning Ball Bearing;
目 錄
第一章 概述 1
第二章 主要參數(shù)確定 4
第三章 傳動(dòng)系統(tǒng) 5
3.1減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.2一級(jí)齒輪傳動(dòng) 6
3.3二級(jí)齒輪傳動(dòng) 9
3.4軸校核 13
3.4.1軸1 13
3.4.2軸Ⅱ 16
3.4.3軸Ⅲ 20
3.5鍵的校核 25
第四章 主要零部件設(shè)計(jì) 26
4.1輥筒 26
4.2輥筒軸承 30
4.3機(jī)架和橫梁 30
4.4輥距調(diào)節(jié)裝置 30
4.5輥溫調(diào)節(jié)裝置 30
4.6潤滑系統(tǒng) 31
結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
致謝 35
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 概述
第一章 概述
開煉機(jī)主要用于：生膠的塑煉、膠料的混煉;混煉膠的熱煉、供膠；膠料的壓片；膠料中雜質(zhì)的清除；生膠的破碎、洗滌；再生膠的粉碎、混煉、壓片；升橡膠的壓片等。此外，它還廣泛用于塑料加工和油漆顏料工業(yè)生產(chǎn)中。
由此將開煉機(jī)分為：熱煉機(jī)、壓片機(jī)、破膠機(jī)、開煉機(jī)、粉碎機(jī)、提煉機(jī)、精煉機(jī)和實(shí)驗(yàn)用開煉機(jī)等。
開煉機(jī)工作原理：膠料在兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的輥筒上，依靠不同的速度，在摩擦力作用下被拉入輥距，通過輥距斷面的不斷縮小，是膠料受到強(qiáng)烈的剪切與擠壓，同時(shí)在一定溫度條件下發(fā)生氧化斷鏈，增加可塑性，從而達(dá)到煉膠的目的。
開煉機(jī)的工作條件：
1、 膠料與輥筒的接觸角α必須小于摩擦角ρ，即α<ρ,此時(shí)的膠料能被拉入輥距，輥筒與膠料的摩擦角ρ一般為38°40’。要求輥筒與膠料的接觸角α<35°。
2、 前后輥筒必須具有不同的線速度，以產(chǎn)生一定的速度梯度，用膠料在輥距e的條件下受到擠壓與剪切。
開煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：它主要由輥筒、輥筒軸承、輥距調(diào)節(jié)裝置、機(jī)架、傳動(dòng)裝置、加熱與冷卻裝置、安全制動(dòng)裝置和機(jī)座組成。
開煉機(jī)的技術(shù)特征;開煉機(jī)的規(guī)格用輥筒工作部分直徑x輥筒工作部分長度來表示，單位毫米。
我國開煉機(jī)的使用現(xiàn)狀及發(fā)展前景
開煉機(jī)，即開放式煉膠機(jī)，是一種古老的橡膠塑料加工設(shè)備。早在1820年就出現(xiàn)了人力帶動(dòng)的單輥槽式煉膠機(jī)。雙滾筒開煉機(jī)于1826年應(yīng)用于橡膠加工生產(chǎn)中，至今已有170多年的歷史。
我國涉及制造大型開煉機(jī)始于1956年，五十多年來開煉機(jī)設(shè)計(jì)和制造水平有了很大提高。到目前為止，國產(chǎn)開煉機(jī)已成為系列，并完成部分規(guī)格的設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在，盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了多種新型餓煉膠煉塑設(shè)備，但開煉機(jī)并沒有因此被淘汰，而且隨著我國橡膠工業(yè)和塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及橡塑并用的推廣而日益完善。這是因?yàn)殚_煉機(jī)有著它自身的獨(dú)到之處，即結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易操作，
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 概述
易觀察，更換物料清理方便，試用于小批量，多品種的加工生產(chǎn)等。
下面就從四個(gè)方面敘述我國開煉機(jī)的試用現(xiàn)狀及一些發(fā)展。
一、 加熱方法
多年來，開煉機(jī)主要用于煉膠，加工溫度較低，溫度控制簡單而粗糙，一般進(jìn)水溫差僅有1°C左右。近年來，塑料應(yīng)用以及橡塑并用日益增多，用開煉機(jī)煉塑及進(jìn)行橡塑共混時(shí)，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(gè)別可達(dá)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(shí)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(yuǎn)處進(jìn)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(nèi)腔鑄造沙皮的影響，所以傳熱效率高，預(yù)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(jī)臺(tái)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(duì)加工物料進(jìn)行冷卻降溫。同一般得低溫開煉機(jī)一樣，冷卻水進(jìn)入輥筒空腔進(jìn)行循環(huán)冷卻，冷卻水與加熱器無接觸，又可以進(jìn)行低溫強(qiáng)剪煉膠，更適用與在最低溫度下進(jìn)行橡塑混煉，可滿足不同加工對(duì)象的不同工藝條件下的一機(jī)多用。
但由于鑄造時(shí)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(duì)輥筒材料進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的輥筒為鋼制組合結(jié)構(gòu)，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(yīng)用。
二、 傳動(dòng)方式
目前，使用的最多的仍是傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式--------由三相異步電動(dòng)機(jī)，圓柱齒輪減速器，大小驅(qū)動(dòng)齒輪為傳動(dòng)動(dòng)力。雖然這種傳動(dòng)方式機(jī)臺(tái)的體積龐大，大小驅(qū)動(dòng)齒輪直徑相差懸殊，潤滑條件也差，但此種傳動(dòng)機(jī)臺(tái)的成本低，Z系列減速器制造方便，價(jià)格低廉，安裝位置低，整體布局合理，因此它一直得到廣泛應(yīng)用。
也有使用行星擺線減速器。由于這種減速器體積小，速比大，從而取消了傳統(tǒng)的大小驅(qū)動(dòng)齒輪。不足之處是這種方式需要增高電機(jī)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(dòng)軸為懸臂梁，強(qiáng)度較差。
目前又興起一種先進(jìn)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(jìn)好，是一種比較有前途的傳動(dòng)方式。
三、 輥筒軸承
輥筒軸承雖然僅是開煉機(jī)的一個(gè)零部件，但它對(duì)機(jī)臺(tái)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(dòng)軸承，在良好的條件下只要保證最大壓力,以及內(nèi)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(jī)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(zhuǎn)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(dòng)軸承可以降低輥筒軸承的摩擦，具有省電的特點(diǎn)。目前，在大、中型開煉機(jī)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)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(guān)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(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大，所以不適用于煉塑的高溫開煉機(jī)。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(dòng)裝置
眾所周知，開煉機(jī)的主要工作件----輥筒，暴露于外面，開煉機(jī)的操作又以手工為主，所以不安全因素較多。對(duì)于開煉機(jī)，緊急制動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題。目前開煉機(jī)是用哪個(gè)的制動(dòng)方法為機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩種。
機(jī)械制動(dòng)常用的是電磁抱閘塊式制動(dòng)裝置，這種方法簡單而可靠，但需要增設(shè)一套機(jī)械制動(dòng)裝置。其中摩擦片等機(jī)械零件也會(huì)因?yàn)槟p而需經(jīng)常更換、調(diào)正。電氣制動(dòng)常用的是能耗制動(dòng)，能耗制動(dòng)方法簡化了機(jī)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，投資少，不受塵埃和油垢的影響。并且由于無運(yùn)動(dòng)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(dòng)方法----自勵(lì)發(fā)電制動(dòng)，它是利用異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子剩磁和旋轉(zhuǎn)動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)的。
總之，開煉機(jī)目前的使用狀況比較落后，有許多需要研究和改進(jìn)的地方，相信不久，他將一頑強(qiáng)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。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 主要參數(shù)確定
第二章 主要參數(shù)確定
開煉機(jī)的規(guī)格：
主要參數(shù)：
①輥距0.1-----8mm ②前輥線速度 18.7m/min③速比f=1:1.27④橫壓力Pp=91388.4千克⑤驅(qū)動(dòng)功率55千瓦⑥生產(chǎn)能力83.7千克/小時(shí)
⑴橫壓力的確定
a、利用膠料提煉流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)
（2-1）
(剪切計(jì)算系數(shù))=17.0
千克
b、利用推薦值
查表 =900千克/厘米
β=10° L=100cm ∴Pp=91388.4千克 （2-2）
通過對(duì)比，橫壓力為Pp=91388.4千克
⑵驅(qū)動(dòng)功率
⒈有經(jīng)驗(yàn)公式： （2-3）
⒉有公式：
∴選擇電機(jī)功率為40kw。 電機(jī)：Y280M---8
N=980r/min 電壓 380 v
⑶生產(chǎn)能力
（2-4）
q(一次容膠量)=60千克 γ=0.93千克/升 t=40分鐘
∴Q=83.7千克
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)
第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)
圖3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
1.速比齒輪 2.滾動(dòng)軸承 3.后輥筒 4.傳動(dòng)系統(tǒng) 5.減速器。6.電動(dòng)機(jī) 7.前輥筒
傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括電動(dòng)機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)齒輪和速比齒輪的鏈接與布置。
㈠ 電動(dòng)機(jī) Y280M---8 n=980r/min P=40kw
㈡ 減速器 選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器 IQ75---12.5 i=12.64
3.1減速器設(shè)計(jì)計(jì)算
0軸：（電動(dòng)機(jī)）
（3-1）
Ⅰ軸： （3-2）
Ⅱ軸： （3-3）
Ⅲ軸：
3.2一級(jí)齒輪傳動(dòng)：
⒈選材及熱處理：小齒輪：40Cr 調(diào)質(zhì) 241-286HBS 263
大齒輪：ZG310-570 正火 156-217HBS 186
⒉設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：先按解除強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按彎曲強(qiáng)度校核
3. 解除強(qiáng)度設(shè)計(jì)：初定螺旋角 ，
初取KtZ2ε t=1.1 ZE=188.9MPa1/2 取 φa=0.5
（3-4）
（3-5）
ZN1=1.0 由圖5-17得ZN2=1.05 ZX1=ZX2 =1.0 取
修正螺旋角β
（3-6）
（3-7）
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：
（3-8）
圖 5--14 YFa1=2.61,YFa2=2.22;圖5--15 Ysa1=1.625， Ysa2=1.81
計(jì)算 （3-9）
式5-48：
計(jì)算尺跟彎曲應(yīng)力：
（3-10）
齒輪幾何參數(shù)：
（3-11）
（3-12）
3.3二級(jí)齒輪傳動(dòng)
⒈選材及熱處理：小齒輪：40Cr 241--286HBS 263
⒉設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：先按解除強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按彎曲強(qiáng)度校核
3. 解除強(qiáng)度設(shè)計(jì)：初定螺旋角
初取
由圖5----17得ZN1=1.05，ZN2=1.115，ZX1=ZX2=1.0，,
ZLVR=0.92 由5---16得：
（3-13）
（3-14）
取98 ∴Z1=32 Z2=98
修正螺旋角β
由 且 Ka=1.0
（3-15）
（3-16）
（3-17）
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：
5---18b
（3-18）
計(jì)算
式5----48：
計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：
（3-19）
齒輪的幾何參數(shù)：
（3-20）
, d2=603.08 （3-21）
,
齒輪受力情況：
齒輪1 （3-22）
（3-23）
（3-24）
齒輪2 （3-25）
齒輪3 （3-26）
齒輪4 （3-27）
3.4 軸校核
3.4.1軸1
圖3-2 軸Ⅰ和受力分析圖
（3-28）
（3-29）
圖3-3 扭矩圖
（3-30）
（3-31）
校核Ⅰ、Ⅱ剖面的疲勞強(qiáng)度。Ⅰ剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由表知： Kσ=1.93
Kt=1.44
故按配合引起的應(yīng)力集中計(jì)算Ⅱ剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力、應(yīng)力幅、平均應(yīng)力：
（3-32）
（3-33）
絕對(duì)尺寸影響系數(shù)
表面質(zhì)量
Ⅱ剖面的安全系數(shù)：
取[S]=1.5---1.8 S>[s] 安全
校核V剖面的疲勞強(qiáng)度 V剖面應(yīng)力集中系數(shù)
（3-34）
故按配合引起的扭應(yīng)力、應(yīng)力幅、平均應(yīng)力：
（3-35）
絕對(duì)尺寸影響系數(shù)
表面質(zhì)量
V剖面安全系數(shù)： （3-36）
取[S]=1.5---1.8 S>[s] 安全
軸承的校核：（選用深溝球軸承，型號(hào)：6216）
e Y
0.028 0.22 1.99
∴Y=1.82
0.056 0.26 1.71
∴e=0.24
（3-37）
（3-38）
∴合格
3.4.2軸Ⅱ
圖3-4 軸Ⅱ和受力分析圖
（3-39）
∴R1v=2091.55N
∴R2v=8155.41N
合成彎矩圖：
圖3-5 扭矩圖
校核軸的強(qiáng)度：
（3-40）
查表[σb]-1=59MPa σca<[σb]-1安全
校核Ⅰ、Ⅱ剖面得疲勞強(qiáng)度：
Ⅰ剖面： =0.042 Kσ=1.07，Kτ=1.44
Ⅱ剖面有鍵槽：Kσ=1.81，Kτ=1.60
按過度圓角校核： (3-41)
(3-42)
絕對(duì)尺寸影響系數(shù) ，
表面質(zhì)量
(3-43)
取[S]=1.5----1.8 S>[S] 安全
校核Ⅳ、Ⅴ剖面：
Ⅳ剖面因H7/k6配合的應(yīng)力集中系數(shù)：
Ⅳ剖面因過渡圓角的應(yīng)力集中系數(shù)：
故按Ⅳ剖面過渡圓角校核：
(3-44)
Ⅵ剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力，應(yīng)力幅，平均應(yīng)力為：
(3-45)
(3-46)
絕對(duì)尺寸影響系數(shù)： εα=0.68 ετ=0.68
表面質(zhì)量 βα=0.941 βτ=0.941
(3-47)
取[S]=1.5----1.8 S> [S]
∴安全
軸承的校核:(選用深溝球軸承，型號(hào)：6124)
Y
0.028 0.22 1.99
∴Y=1.82
0.056 0.26 1.71
∴e=0.247
(3-48)
∴合格
3.4.3軸Ⅲ
圖3-6 軸Ⅲ和受力分析圖
圖3-7 扭矩圖
查表[σb]-1=59MPa σca<[σb]-1安全
校核Ⅰ、Ⅱ剖面的疲勞強(qiáng)度。Ⅰ剖面因過渡圓角
= Kσ=1.66，Kτ=1.45
Ⅱ剖面 =0.05 Kσ=1.842,Kτ=1.577
按過渡圓角校核：Ⅱ剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力、應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為：
絕對(duì)尺寸影響系數(shù)
表面力量
(3-49)
取[S]=1.5---1.8 S>[S] 安全
校核Ⅳ、Ⅴ剖面
Ⅳ剖面因配合（ ）
Ⅳ剖面
Ⅴ剖面因鍵槽
按Ⅳ剖面的圓角校核：
T=613800
Ⅳ剖面產(chǎn)生的扭應(yīng)力、應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為：
絕對(duì)尺寸影響系數(shù)
表面質(zhì)量
取[S]=1.5----1.8 S>[S] ∴Ⅳ剖面安全
軸承的校核：（選用深溝球軸承，型號(hào)：6220）
A=4620.94，
Y
0.056 0.26 1.71
∴Y=1.70
0.084 0.28 1.55
∴e=0.261
∴合格
3.5鍵的校核
[σp]=100-----120
Ⅰ軸上的鍵：
(3-50)
Ⅱ軸上的鍵（兩個(gè)）：
Ⅲ軸上的鍵兩個(gè)
鍵的校核全部合格
驅(qū)動(dòng)齒輪
小齒輪材料 45# 調(diào)質(zhì) HBS1=240
大齒輪材料 45# ?；? HBS2=200
選取小齒輪齒數(shù)Z1=22 I=3.54
則Z2=22x3.54=77.8 取Z2=78
因是齒輪硬度小于HBS350的閉式齒輪傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后按傳動(dòng)的齒根彎曲強(qiáng)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(dòng)的，當(dāng)速比很小時(shí)，可以近似的認(rèn)為：兩輥筒的扭矩相等。速比齒輪的扭矩之和即為大驅(qū)動(dòng)齒輪扭矩。
選小齒輪 45# 調(diào)質(zhì) HBS1=240；大齒輪 45# 常化 HBS2=200
取Z2=28 (3-51)
又速比齒輪為滿足輥距調(diào)整要求，大輥距的開煉機(jī)速比齒輪應(yīng)采用漸開線長齒形。其齒全高
H=(2.5----2.6)m 齒頂高H1=(1.1----1.2)m 齒根高h(yuǎn)2=1.4m 。齒寬b=(12-----15)m。否則，會(huì)由于輥距過大造成齒的嚙合條件惡化，影響齒輪壽命。
∴齒全高h(yuǎn)=2.5m=45mm,h1=1.1m=19.8mm
取h1=20mm,則h2=25mm,齒寬b=15m=270mm。
⒈按彎曲強(qiáng)度校核σH≦[σ]h,∴強(qiáng)度滿足。
⒉按彎曲強(qiáng)度校核
∴強(qiáng)度滿足。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 主要零部件設(shè)計(jì)
第四章 主要零部件設(shè)計(jì)
4.1輥筒
輥筒的材料一般采用冷硬鑄鐵。他的特點(diǎn)是內(nèi)部韌性好，強(qiáng)度大。表面堅(jiān)強(qiáng)，耐磨耐腐蝕。冷硬鑄鐵輥筒分為普通冷硬鑄鐵和合金冷硬鑄鐵，本設(shè)計(jì)中采用合金冷硬鑄鐵。
輥筒的結(jié)構(gòu)有兩種：中空結(jié)構(gòu)和圓周鉆孔結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用中空結(jié)構(gòu)。
⑴輥筒的受力分析：開煉機(jī)的輥筒工作時(shí)守有較大的橫壓力，摩擦力，溫度手里，大小驅(qū)動(dòng)齒輪和速比齒輪的作用力。此外，輥筒的自重作用必須考慮。
①膠料對(duì)輥筒的橫壓力：Pp=109666.1千克
∴ =
②驅(qū)動(dòng)齒輪的作用力
大驅(qū)動(dòng)齒輪的圓周作用力
∵經(jīng)電機(jī)、減速器、大驅(qū)動(dòng)齒輪傳來的扭矩，是提供前后混加工膠料的需要，故由前后輥共同承擔(dān)，既Mk=Mk1+Mk2 在煉膠時(shí)刻近似的認(rèn)為Mk1=Mk2。
(4-1)
為大驅(qū)動(dòng)齒輪軸線與垂直先偏移角
徑向力 α-------------壓力角20°
∴T=332.8kg
③速比齒輪的作用力：當(dāng)速比很小時(shí)刻近似的認(rèn)為：兩滾筒的扭矩之和即為大驅(qū)動(dòng)齒輪的扭矩Mk。則Mk=Mk1+Mk2
(4-2)
徑向力 ∴T1=458.9kg
④自重 后輥重： (4-3)
速比齒輪重：
大驅(qū)動(dòng)齒輪重：
⑵輥筒的強(qiáng)度計(jì)算：
輥筒的強(qiáng)度計(jì)算包括：支反力，彎矩，扭矩和危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度的計(jì)算。
計(jì)算時(shí)，雖然前后輥筒的工作條件相似，為安全起見，看做后滾筒沿全長傳遞全部扭矩。此外它的一端要承受驅(qū)動(dòng)齒輪的作用力。另一端又要承受速比齒輪的作用力，起工作條件較前輥惡劣。所以只對(duì)后輥計(jì)算就可以了。
?輥筒的支反力計(jì)算：
水平方向支反力;
(4-4)
垂直支反力
合成支反力： =55132.9kg =56029.0kg
?輥筒彎矩和彎應(yīng)力計(jì)算：
a) 彎矩圖：
圖4-1 受力分析圖
如圖，以輥筒中部位計(jì)算斷面，其最大彎矩為 (4-5)
(4-6)
DH-------計(jì)算外徑。 a------ 內(nèi)外徑比
b) 剪應(yīng)力計(jì)算：
(4-7)
(4-8)
C) 輥筒的強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)輥筒的抽離狀態(tài)時(shí)屬于彎曲和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用下的符合應(yīng)力。根據(jù)力學(xué)強(qiáng)度理論，可按修正后的第二強(qiáng)度理論計(jì)算工作用力。
（4-9）
∴強(qiáng)度滿足
D)考慮溫度應(yīng)力對(duì)其強(qiáng)度的影響
輥筒的溫度應(yīng)力是由于輥筒內(nèi)外表面的溫度差產(chǎn)生的。機(jī)械應(yīng)力與溫度應(yīng)力同時(shí)作用于輥筒。
強(qiáng)度條件應(yīng)符合：σ機(jī)+σ溫<[σ]
溫度應(yīng)力 （4-10）
α-----線膨脹系數(shù)。
在煉膠機(jī)正常
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