畢業(yè)設計（論文）-XK400 1000開煉機輥筒設計（全套圖紙）

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1、 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： XK400/1000開煉機輥筒設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制1202班 學生姓名： 指導教師： 論文提交日期： 2016年5月29日 論文答辯日期： 2016年6月 7日

2、 畢業(yè)設計任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 機制1202班 學生： 畢業(yè)設計（論文）題目：XK400/1000開煉機設計 畢業(yè)設計（論文）內容：相關文獻檢索 計算說明書一份 1張0#裝配圖，2張零件圖 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 輥筒設計 起止時間：2016.03-2016.06 指導教師： 簽字 年 月 日 摘 要 XK-400型開煉機是橡膠、塑料機械中最常用、最基本的設備之一，主要用于生膠的塑

3、煉、膠料的混煉、混煉膠的熱煉等。 目前，我國開煉機技術雖然發(fā)展很快、生產品種也較多，但與工業(yè)發(fā)達國家相比還有一定差距，有向著個性化與智能化方向發(fā)展的趨勢。 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的進步，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。 全套圖紙，加153893706 多年來，國外對煉

4、膠系統(tǒng)的技術改革實踐證明：首先改革煉膠機及其裝置，并使之現代化，以取得較高的勞動生產率、較高的效率和煉膠作業(yè)最佳化，才能真正實現煉膠系統(tǒng)技術創(chuàng)新。經過多年的改革，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。據統(tǒng)計，目前我國每年生產開煉機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、

5、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，其表面經過磨削而形成光滑的表面。輥筒內部為空心結構，根據使用要求，通入蒸汽或者冷卻水進行冷卻。 XK-400型開煉機的設計包括受力分析、電機和減速器的選用、工作機的計算、主要的零部件和輔助部件設計以及繪制圖紙。 開煉機在結構設計方面，采用行星齒輪減速器替代以往的圓柱齒輪減速器，結構更為簡單緊湊，降低了生產成本。并針對安全生產問題，增加了安全裝置，為以后該機械的設計提供參考依據。 關鍵詞： 開煉機； 星齒輪減速器； 輥筒 I ABSTRACT XK-400 t

6、ype 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 the industrialized coun

7、tries there is a gap, there is a tendency toward personalization and intelligent direction of development. In the rubber industry, mixing plant is the core of the whole industry, is the most important sector of rubber factory, also large energy consumption, accounting for 40% of the plant, is one

8、 step, or the current focus on energy sector. It includes an oven, plastic cutting machine, a refining machine, mixer and auxiliary equipment. In recent years, foreign rubber industry has developed rapidly, not only a considerable progress in the technical aspects of each process and equipment have

9、greatly developed, widely used computer management and control batch jobs, greatly enhance the mixing systematic level of automation, but also caused changes in batch system. Over the years, foreign technology system reform practice of mixing Proof: First mixing machine and apparatus reform and m

10、odernize in order to achieve a higher labor productivity, higher efficiency and optimize batch jobs, in order to truly mixing system to achieve technological innovation. After years of reform, the higher the contemporary batch system, especially tire factory has developed into a mixing system level

11、of automation engineering systems. Open mill is one of the oldest rubber processing equipment used in the industry. With the plastics and rubber industries generation born with the development of rubber industry and development. Become one of the rubber processing industry rubber, plastics equipment

12、 commonly used one, and also the basic equipment. According to statistics, China's annual production of 5,000 open mill. Every year there is a certain amount of open mill for export to Southeast Asia and other regions. It is mainly used for mixing mastication of natural rubber, raw rubber and com

13、pounding ingredients, or as rubber sheeting of soak and glue used. It mainly consists of roller, stand, rack, gear, lubrication equipment, heating and cooling device, roll temperature adjusting device, safety brakes and the motor, reducer and other components. Its roller Chilled cast iron, the surfa

14、ce after grinding to form a smooth surface. Internal hollow roller structure, according to requirements, steaming or cooling water was. This paper focuses on XK-400 type mill machine design and calculations, including the motor and gear selection, the work of the design, the main parts and access

15、ories design and produce drawings. In this paper, the structural design, the use of planetary gear reducer replace conventional cylindrical gear reducer, the structure is more simpler and compact, reducing production costs. And for safety issues, increased safety device, provide a reference for t

16、he future of mechanical design. Key words: Mixing Machine; Planetary gear reducer; Roll. 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計說明書 目錄 目 錄 第一章緒論 1 1.1 畢業(yè)設計課題的目的、意義、國內外現狀及發(fā)展趨勢 1 1.1.1 目的及意義 1 1.1.2 國內外開練機的現狀及發(fā)展趨勢 1 1.2 開煉機的未來展望 4 第二章開煉

17、機的工作原理 5 2.1 用途 5 2.2 基本結構 5 2.3 工作原理 6 第三章主要參數的選擇與計算 8 3.1 輥筒直徑與輥距 8 3.2 輥筒回轉速度與速比 8 3.3 驅動功率的確定 9 3.4 橫壓力的確定 10 3.4.1 根據膠料涅煉的流體動力學理論基礎 10 3.4.2 利用推薦值來計算橫壓力 11 3.5 生產能力的確定 11 第四章傳動系統(tǒng)的設計計算 12 4.1 傳動形式 12 4.2 電動機的選擇 12 4.3 速比齒輪組 13 4.4 傳動齒輪組 15 5.1

18、 輥筒的設計 19 5.1.1 輥筒的材料和基本要求 19 5.1.2 輥筒的結構圖和各部分尺寸 19 5.2 輥筒的計算 20 5.3 輥筒軸承 22 5.4 機架與壓蓋 22 5.5 機架底梁的應力計算 23 5.6 壓蓋的強度計算 24 5.7 調矩裝置 25 5.7.1 調距螺紋的計算 25 5.7.2 螺紋自鎖條件 26 5.7.3 螺母臺肩的計算 26 5.8 輥溫調節(jié)裝置 27 5.8.1 輥溫調節(jié)裝置 27 5.8.2 實際冷卻水消耗的確定 28 5.9 潤滑系統(tǒng) 29

19、 5.10 制動裝置 29 總結 30 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計說明書 第一章緒論 第一章緒論 1.1 畢業(yè)設計課題的目的、意義、國內外現狀及發(fā)展趨勢 1.1.1 目的及意義 開放式煉膠機，簡稱開煉機。開煉機產生于20世紀50年代，生產技術基本是沿襲前蘇聯的，起形式以開放式傳動為主。隨著開煉機的出現，我國的橡膠制造業(yè)得到了飛速的發(fā)展，但是存在著技術發(fā)展相對滯后、市場化程度不高、機械加工手段不過現今、接觸國際市場較晚一級國產液壓元件和系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差等問題。 開煉機一直處在動

20、態(tài)的發(fā)展之中，所以，我們要依靠自主研發(fā)力量推動開煉機的快速發(fā)展，逐步完善產品性能，達到國際先進水平，增強開煉機在市場的競爭力，推動我國橡膠事業(yè)的發(fā)展。 1.1.2國內外開練機的現狀及發(fā)展趨勢 (1)目前我國開煉機的產品量最高，出口也最多。由于技術簡單，國內2/3橡膠機械廠家都生產，產品趨同，造成市場過剩，因殺價致成微利，甚至虧損。前些年，無錫橡膠機械一廠生產的新型傳動開煉機采用汽車傳動齒輪，僅因噪音很低，就一直賣得很火，還曾出口到日本美國，至今久賣不衰。另一種新型輥筒開煉機，輥筒中鉆孔電加熱，中控仍可以水冷，與當今熱門的橡膠共混相適應，且可橡塑一機兩用，也曾銷的很好，然而，最能代表當今先進

21、水平的大功率熱煉壓片機，用鉆孔輥筒加熱滾動軸承配硬齒面全封閉減速器，卻因質好而價高，至今很難銷售。既然國情如此，不妨以汽車為鑒。同樣是價高者難銷，但其不斷推出新車型，以新面貌促進銷售，開煉機也開始開發(fā)特異功能。如混煉醫(yī)用硅橡膠或食品加工用的橡膠，需鍍鉻輥筒；混煉CR需不黏輥筒；混煉高生熱橡膠需要速冷輥筒；還有可以進行反應交聯的控溫輥筒。 (2)國內開煉機推陳出新；近幾年來，隨著橡膠共混理念的研究和應用，特別是動態(tài)交聯共混理念的出現，高分子“合金”的開發(fā)，已經成為高分子材料的最經濟最有效的途徑。 開煉機是一個最古老的煉膠設備。多年來，開煉機主要適用于天然膠或常規(guī)塑料，他的速比恒定，龍紋及測溫

22、均不靈敏，如果不加以改造，很難適應橡塑共煉等新要求。不論是用橡膠增強塑料還是塑料增強橡膠，還是用來熱煉，以及某些合成膠或橡膠共混煉的黏滾、脫輥、甚至包后輥的工藝操作，現有開煉機都是無能為力的。 而開煉機新型輥筒的研制，主要針對橡膠共混要求場均勻靈敏，卻又通過調溫和控溫，間接得到適宜的粘度場，以補償現有開煉機剪切速率難以調節(jié)，剪切粘度難以控制的弊端。 實踐證明，新型輥筒設計新穎經濟適用，技術先進，深受塑料廠和橡膠廠使用者的歡迎?，F已獲得實用新型專利，并發(fā)布廣告。目前正在進行系列化放大設計，以適應開煉機的多規(guī)格、多品種的要求。 （3） 新輥筒的設計特點：傳統(tǒng)輥筒存在著局限性 ，經過反復的是要

23、和研究，在輥筒結果和傳熱方式上，均采用新穎和使用的設計，其突出的獨到之處是實現了高效率的熱量傳遞和靈敏的溫度調節(jié)。因而，不僅能夠高溫快速進行煉膠還可以低溫剪切膠料，更加適應了在低溫下進行的橡膠共混。 本設計采用沿輥筒周邊鉆孔加熱原件，利用電刷導入（出）的直接加熱金屬主體的方法。其輥筒采用鋼制結合的結構，表面噴焊硬化處理。這樣既可以保證輥筒的硬度和耐磨性，又可以保證周邊鉆孔的可行性，且可以保證輥筒中空和周邊鉆孔后的強度和剛度。與傳統(tǒng)的電熱輥筒相比，新輥筒不僅保留了老輥筒應有的功能，在確保其特長前提下有獨到之處。 升溫快 與傳統(tǒng)加熱方式相比較，其熱量傳遞路線縮短了8到16倍，且不經過空氣等中

24、間雜志，故而升到相同的溫度，其時間還不到原來的6%，從而縮短了輔助時間提高了單機的工作效率。 輥溫高 新設計的輥筒，其節(jié)能效果可達250℃以上,比傳統(tǒng)輥溫增長了25~50%,從而擴大了該輥筒的高溫塑煉范圍，并使工藝上有了更廣泛的使用余地。 節(jié)能 新設計的滾筒，其節(jié)能效果可以達到75%以上，以Φ16×320mm開煉機為例，中心插管式電加熱，升溫200℃需要18min，整個過程耗電4.32×10000KJ。 工藝適應面廣 采用新型滾筒的開煉機，投資一臺就可以實現煉膠、塑煉、共混以及其他高分子材料的加工等多種功能。 調溫快且控溫靈 由于熱源離輥筒面近，故不僅輥面溫度均勻，且可以隨意快速調節(jié)及

25、控溫。 易于加工且造價便宜。 （4）將速比齒輪放在減速箱內；在橡膠廠中，速比齒輪的磨損和更新成了一個比較突出的問題。為了解決這一問題，有些橡膠廠考慮將開煉機的傳遞路線改為；電機—聯軸器—減速器—萬象聯軸器—輥筒的傳遞方式。減速箱內有兩個低速輸出軸分別帶動兩個輥筒。由于輥筒和減速器輸出用萬象聯軸器連接，能保證輥距調節(jié)的需要，這種傳動形式改變了速比齒輪的工作條件，解決了由于輥距調節(jié)帶來受力嚙合位置變化問題。這將有效的延長了輥筒的使用壽命，降低了維護成本，提高了開煉機的整體水平。 （5）開煉機的冷卻加熱方法： 冷卻：多年來開煉機主要用于橡膠的塑煉，加工溫度低，溫度控制簡單而粗糙，主要是通過

26、熱傳導式溫度降低，由于循環(huán)水的流速過低，膠料本身導熱性差，加之輥內表面的浮渣急速降低導熱性，致使膠料難以下降。 目前已有的方法有： 在強度允許的范圍內，盡量減薄輥筒的壁厚。 對輥筒內表面機型加工，去除沙皮。 往輥內壁注入稀鹽酸，以去除碳酸鈣積垢，提高傳熱效率。 往輥內腔投入小石頭，利用石頭的攪拌加速水的循環(huán)。 目前正采取的方法有： 采用強制循環(huán)，使冷卻水受迫流動，以加速導熱，降低膠溫。 將冷卻水更換成冷凍水由一臺冷凍機向幾臺煉膠機供水，從而穩(wěn)定煉膠質量，節(jié)約用水。 將中空輥筒改成周邊鉆孔輥筒，提高冷卻效率。 加熱： 煤氣加熱、蒸汽加熱、電加熱 以上看出開練在冷卻加熱發(fā)那

27、個面雖然有一些改進，但與其他橡膠、塑料加工設備相比較仍然很落后。面對突飛猛進的科學技術的發(fā)展，木料及配合劑等材料的不斷更新、橡膠并用的開發(fā)和應用，開煉機的改造以成為一種趨勢。相信不久，開煉機將以嶄新的面貌展現在橡膠、塑料加工設備的先進行列中。 （6）新型開煉機對老式開煉機的改造： ① 調距裝置，調距裝置采用了手動—蝸桿—絲杠—絲母的調距裝置，用指針進行顯示。但規(guī)格大的開煉機用手動來進行調距不方便。后來，在開煉機上采用了電動一行星擺線減速器—蝸桿—渦輪—絲杠傳動的調距裝置，到達了調距速度快、減輕強度的目的 ② 潤滑系統(tǒng)，老式開煉機用油來潤滑。80年代在開煉機上采用稀有潤滑，用齒輪泵對輥筒進

28、行強制潤滑并且在管路上安裝了油指示器，便于觀察和調節(jié)油量。后來，對開煉機的油箱進行了統(tǒng)一的規(guī)定。 各種類型的開煉機的構造是大同小異的，主要有輥筒、滾珠軸承、輥距調整裝置、上橫梁、機架和底座等幾部分組成。并且很多部件是標準件，其規(guī)格是一定的，這對開煉機在傳統(tǒng)意義上的改進提供了有效的根據。 采用無地腳螺栓底座，開煉機始于大功率，低速轉動的機械設備，扭矩大震動也大，整體尺寸大。以前為了保證開煉機的穩(wěn)定性采用了深基礎，大地腳螺栓的辦法，安裝費時、費力、費物。80年代初在開煉機上采用了整體機座，去掉地腳螺栓。整體機座抵消了電機—減速器—驅動齒輪間的內扭矩，底座下墊入橡膠減少震動的辦法是可行的。它節(jié)省

29、了基本的使用費用，加快了安裝速度。 1.2開煉機的未來展望 開煉機在技術上經過100年的發(fā)展歷史，在結構上和性能上取得了很大的進展和提高，但這些改造和提高不可能改進開煉機對橡膠的加工，根據特性和加工的要求目前只能對撕裂和涅煉的方式進行加工，而這種方式進行加工的最好設備 除了密煉機就是開煉機了，因此，根據物料加工的特點，相信開煉機在今后橡膠行業(yè)中不但不會退出其應有的地位，而且將到達進一步的發(fā)展。其結構和性能將越來越完善，越來越好。回顧幾十年的歷史，開煉機的生產基本上經歷了從單一規(guī)格型號到多種規(guī)格型號的過程；從老式開煉機到現在的生產過程，把比較先進的技術，工藝一級新材料應用到開煉機上。開煉機

30、在今后相當長的歷史時期內仍然是橡塑業(yè)最主要的加工設備之一。 28 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計說明書 第二章開煉機工作原理 第二章開煉機的工作原理 2.1 用途 開煉機是橡膠工業(yè)中的主要加工設備之一。它主要用于生膠的塑煉；膠料的混煉、烘膠；膠料的壓片；膠料中雜質的清除；生膠的破碎、洗滌；再生膠的粉碎、混煉、壓片等。此外，還廣泛地用于塑料加工和油漆顏料工業(yè)生產中。開煉機能夠大規(guī)模穩(wěn)定地生產出質量較好的混煉膠料，來滿足不同廠家的不同要求，為橡膠產品的生產帶來了方便。 2.2 基本結構 各種類型的

31、開煉機的基本構造是一樣的差別很小。主要由輥筒、輥筒軸承、輥距調距裝置、機架、傳動裝置、安全制動裝置、機座組成。開煉機的基本結構如圖2—1所示。 圖 2—1開煉機的基本結構 2.3 工作原理 開煉機之所以能夠把高彈態(tài)的生膠轉換成具有可塑性的塑煉膠或者把塑煉膠與各種配合劑均勻混合。是因為開煉機的兩個輥筒以不同的表面速度相對回轉，膠料在被輥筒擠壓的同時，在剪切力和粘附力的作用下被拉入輥隙中，形成楔形斷面的膠條。在輥隙中由于機械力的作用，致使膠料受到強烈的碾壓、剪切和撕裂。同時伴隨著橡膠分子鏈的氧化與斷裂。從輥隙中排出膠片，由于兩個輥筒表面速度和溫度的差異，膠料包裹在一個輥筒上，并且重新返

32、回到兩個輥筒之間，這樣多次往復完成煉膠作用。在塑煉時促使橡膠分子由長變短，彈性由大變??；在混煉時促使各組分表面不斷更新，均勻混合。 開練的工作條件：再煉膠過程中，當膠料包裹一個輥筒后，兩輥筒之間還有一定數量的堆積膠，這些堆積膠不斷被轉動的輥筒拉入輥隙中去，而新的堆積膠又不斷形成。這些堆積膠對煉膠效果的影響非常大的。若堆積膠過多，過多的堆積膠便不能進入輥隙，只能原地的抖動，此時煉膠效果明顯下降，若堆積膠過少便不能形成穩(wěn)定地操作。由此可見，確定適量的堆積膠是必要的。 實踐證明要使膠料進入輥隙，膠料與滾筒之間的接觸角α必須小于摩擦角ρ，如圖2—2受力分析的角度看，煉膠是膠料對輥筒產生徑向作用，于

33、是輥筒亦對膠料產生一個大小相等方向相反的反作用力Q(正壓力) ；又由于輥筒相對回轉，輥筒表面與膠料接觸時，輥筒對膠料產生切向力T（摩擦力）。把徑向力Q分為Qx和Qy；切向力T分解為Tx和Ty?？梢娝椒譃镼x、Tx用來擠壓膠料，稱為擠壓力；垂直分為Ty則將膠料拉近輥隙中。為了保證膠料能被拉入輥隙中必須是Ty>Qy.否則膠料只能在輥筒上抖動，不會通過輥距。 圖 2—2 開煉機的工作條件 切向力（摩擦力）T為： T=Q 式中 Q—正壓力 μ—膠料與輥筒的摩擦系數。 因 μ=tgρ, 故T=Q·tgρ ρ—摩擦角 切

34、向分力： Ty= Q·tgρ·cosα 垂直分力： Qy=Q·sinα 為使煉膠機正常操作必須：Ty≥Qy， 即Q·tgρ·cosα≥Q·sinα 所以 tgρ≥t 即 ρ≥α 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計說明書 第三章主要參數選擇與計算 第三章主要參數的選擇與計算 開放式煉膠機的規(guī)格用“輥筒工作部分直徑×輥筒工作部分長度”來表示，單位為毫米。國產開煉機的規(guī)格系列：Φ650×2100mm，Φ450×1200mm，Φ160×320mm。我國頒布標準規(guī)定的表示方法是在輥筒直徑數字前冠以

35、漢語拼音符號，以表示機臺的用途，如XK-160，其中X表示橡膠用，K表示開煉機，160表示輥筒工作部分直徑為160mm。又如XKP-450表示工作部分直徑為450mm的破膠機。 根據《橡膠工業(yè)手冊》第九冊（上冊）11頁，可以確定Φ160×320開煉機，速比為1:1.35，前輥筒線速度8m/min，主電機的功率為7.5kw，一次投膠量為2—4kg。 3.1 輥筒直徑與輥距 輥筒直徑指輥筒工作部分直徑。在設計時一般符合標準系列的規(guī)定。如有特殊需要可根據機臺的用途參照有關資料確定。 兩輥筒表面間的最小距離為輥距。輥距的大小對電能的消耗、一次容量、煉膠效果均有影響。應指出的是，輥距的變化對功率

36、的消耗的影響是復雜的，一般認為；在一定范圍內輥距增大，膠料通過輥距的變形功減小，功率消耗亦小。 3.2 輥筒回轉速度與速比 輥筒的回轉速度，常以輥筒表面回轉的線速度（米/分）或輥筒的轉數（轉/分）來表示。 輥筒線速度的大小取決于開煉機的規(guī)格和設備的機械化水平。由表3-1可得出Φ400×1000mm開煉機的線速度為10-12m/min。 表3-2 滾筒直徑與線速度 輥筒直徑（mm） 輥筒線速度（m/min） 輥筒直徑（mm） 輥筒線速度（m/min） 150—200 300—400 400—600 10—12 12—20 2

37、0—28 600—660 750—810 25—32 34—40 兩輥筒速度之比稱之為速比（參見圖3-1），其式為： f=v1/v2 （3-1） 式中： f—速比； v2—后滾筒（快速輥筒）線速度，米/分 v1—前滾筒（慢速滾筒）線速度，米/分 通過計算得出速比f=1.35. 圖3-1 輥筒速比 3.3 驅動功率的確定 根據《橡膠機械設計手冊》第二章中的經驗公式： N=2.7vLD0.4千瓦

38、 （3-2） 式中： V—前后輥平均線速度，米/分 L—輥筒工作部分長度（米） D—輥筒的直徑（米）。 經計算得N=3.32 kw。 3.4 橫壓力的確定 橫壓力是橡膠在輥筒間距對輥筒作用的徑向壓力，是開煉機的重要原始數據之一。橫壓力的大小主要取決于被加工膠料的性質，溫度，輥距，輥筒規(guī)格和速比等多種因素，一次要精確計算橫壓力很困難，通常是以測定值計算輥筒1cm長度上的橫壓力作為設計依據。橫壓力的計算如圖3-2所示。 圖3-2 橫壓力的計算 3.4.1根據膠料涅煉的流體動力學理論基礎 p

39、 （3-3） 式中： D— 輥筒直徑，即為400mm Kp—剪切計算系數，由于是實驗用開煉機，故Kp=176N/cm2。 經計算有：P=7990N/cm 取推薦值：P=500 kg/cm 故總橫壓力Pp=PL=799000N 式中： L=100cm。 3.4.2 利用推薦值來計算橫壓力 Px=Ppcosβ （3-4） β=10° 故Px=Ppcos10°=7.871

40、0N Py=sin10°=1.39×105N 3.5 生產能力的確定 有經驗公式 Q—生產能力，千克/小時 γ—膠料的重量，千克/升；取0.9-1.2kg/dm3 q—一次容膠量，升； t—一次煉膠時間，分；取t=40min α—設備利用系數，取α=0.85-1.90 其中q=KDL=（0.0065-0.0085）×16×32 經計算得： Q=6.12kg/h 故該類型的開煉機的產量為6.12kg/h 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計說明書 參

41、考文獻 第四章傳動系統(tǒng)的設計計算 4.1 傳動形式 開煉機的傳動系統(tǒng)的設計主要包括電機、減速器、大驅動齒輪、小區(qū)動齒輪和速比齒輪的選擇與布置。傳動系統(tǒng)的設計直接影響開煉機的整體布置、結構形式、占地面積、加工制造和使用維護，它是開煉機設計的重要環(huán)節(jié)，不容忽視。 圖 4-1傳動系統(tǒng) 1-速比齒輪；2-軸承；3-輥筒； 4-聯軸器； 5-傳動系統(tǒng)；6-電機 4.2電動機的選擇 常用的電動機為三相異步電機，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機的，后者啟動性能比前者啟動性能好，但可靠性差，價格高，前者結構簡單，防塵

42、啟動性能雖然不如繞顯示異步電機來的大，單由于開煉機多是空車啟動，故啟動性能可以滿足開煉機的要求。 有經驗公式得： （4-1） 由于Φ400×1000mm以下規(guī)格的開煉機的計算結果是偏高的，因此取N=7.5kw。 查《機械設計手冊》第五卷，第23篇常用電動機、電器及其它查得，電機的類型為Y系列減速異步電動機減速器。電動機的型號YCJ-225，其主要參數為：額定功率：7.5kw；轉數：54r/min；額定轉矩；1128N·m。 4.3 速比齒輪組 根據前后輥筒速比確定速比齒輪的速比為；1:1.27，中心距a=410mm。 選擇直齒圓柱齒輪傳動，為一般工作及其選用

43、七級精度（GB1095-88）. 材料選擇； 查《機械設計手冊》選擇小齒輪材料為40Cr（調質）硬度為280HBS，大齒輪材料為45#鋼硬度為240HBS，二者相差40HBS. 選取齒輪模數為m=8 由于 a=m()/2 =1.27 得出z1=45 z2=57 則d1=mz1=360mm d2=mz2=456mm 齒頂高 ha=ha*m=8mm 齒根高 hf=（ha*+c*）=10mm 齒全高 h= hf+ ha=18mm 齒寬b=（12~15）m=96~120mm 取值b1=120mm b2=

44、110mm 按照接觸強度校核 KA=1.5 KV=1.1 Kα=1 K= KA KV KαKβ=2.23 查表得： KHN1=0.98 KHN2=0.85 σHlim1=600MPa σHlim2=500 MPa []=K*=510MPa。 其中：S=1 取兩者最小值為許用應力，即許用應力為632.5 MPa 齒頂圓壓力角 查表得：ZE=189.8MPa 區(qū)域系數ZH=2.5 ＜632.5 MPa 經校核安全，校核齒根彎曲疲勞強度 查表得： YFa1=2.97 ， YFa2=2.69 ，YSa1=1.5

45、2，YSa2=1.575， ?σFE1=500 MPa σFE2=380 MPa 另取 KFN1=0.95 KFN2=0.97 求得： []=0.85*500/1.4=304MPa。 其中：S=1.4 則： ＜[σF]1 ＜[σF]2 經校核安全 4.4傳動齒輪組 選擇直齒圓柱齒輪傳動，為一般工作機器選用七級精度（GB10095-88） 材料選擇：查《機械設計手冊》； 選擇小齒輪材料為40Cr（調質）硬度HBS=280MPa， 大齒輪材料為45鋼（調質）硬度HBS=240 MPa 驅動齒輪材料為45鋼（調質）硬度HBS=24

46、0 MPa 傳動比： i=i1·i2=0.4 初步確定：z1=37，z2=42，z3=15 推出： d1=mz1=295mm，d2=mz2=335mm，d3=mz3=120mm 推出：da1=d1+2ha*m=312mm da2=d2+2ha*m=352mm da3=d3+2ha*m=135mm 推出：db1=d1cosα=278mm db2=d2cosα=316mm db3=d3cosα=112mm 圓周速度： 校核齒面接觸疲勞強度： 選齒輪精度等級為8級，按點擊驅動載荷平穩(wěn)面取KA=1.0 另有 取Kv=1.02 齒寬計算 取φα=0.

47、4 求得各齒寬： b1=φα·α1=126.4mm b2=φα·α2=91.2mm 推出 Kβ1=1.1 Kβ2=1.03 取Kα=1.1 計算載荷系數： K1=KAKVKβ1Kα=1.0×1.02×1.1×1.1=1.23 K2=KAKVKβ2Kα=1.0×1.02×1.03×1.1=1.16 齒頂圓壓力角： 推出 ： tan =0.51 tan =0.49 tan =0.69 端面重合度： 推出： 查表得：KHN1=1.07，KHN2=1.19, KHN3=1.03; σ

48、Hlim1=600MPa，σHlim2=550MPa，σHlim3=600MPa； 推出： 取三者最小值為許用應力，即許用應力為618MPa。 齒面接觸應力： 經校核安全 校核齒根彎曲應力 查表得： z1=37， z2=42， z3=15 YFα1=2.43， YFα2=2.38, YFα3=2.98 YSα1=1.66, YSα2=1.67, YSα3=1.50, σFE1=380MPa， σFE2=380MPa， σFE3=380MPa， 另取KFN1=1.98， KFN2=0.97， KFN3=0.95， 其中

49、，疲勞強度安全系數S=1.0第五章主要零部件的設計 5.1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。 5.1.1輥筒的材料和基本要求 輥筒必須具有足夠的強度，硬度和導熱性能。輥筒的材料一般采用冷硬鑄鐵，他的特點是內部韌性好、強度大、表面的組織硬、耐磨損。冷硬鑄鐵輥筒分為普通冷硬鑄鐵和合金冷硬鑄鐵。本設計采用普通冷硬鑄鐵。輥筒的結構有兩種：中空結構和圓周鉆孔結構，本設計采用中空結構。 5.1.2輥筒的結構圖和各部分尺寸 查《橡膠工業(yè)手冊》，輥筒內各個部分尺寸關系如表所示 輥筒工

50、作不分長度 L=（1.3~3.2）D 輥筒軸頸長度l=（1.05~1.35）d1 輥筒軸頸直徑 d1=（0.63~0.7）D 連接部分長度l1 =（0.85~1.0）d1 輥筒內徑 D1=(0.55~0.62)D 油溝尺寸A=（0.07~0.12）D 輥筒連接部分直徑d4=（0.83~0.87）d1 圓角 R=(0.06~0.08)d1 輥筒肩部直徑d2=（1.15~1.2）d1 圓角 r1=（0.05~0.08）d1 圖

51、5-1 輥筒 經計算得： 輥筒工作長度為：L=1000mm 輥筒內徑：d=0.6D=0.6400=240mm 輥頸直徑：=0.66D=0.66400=260mm 輥頸長度：=1.1=1.1260=286mm 輥筒傳動部分直徑： =0.8=0.8300=240mm 輥筒傳動部分長度：=1.1=1.1240=264mm 5.2輥筒的計算 彎矩的計算：輥筒的受力情況如下圖 支點反力RB和RC為 :RB=RC=F／2=8000N 中間截面的彎矩M彎為： M彎=RBL1／2－PL2／8=1.48×107N·mm 強度計算： 計算： σ合=41MPa 溫度應力計算：

52、 開煉機煉膠過程中通冷卻水時對輥筒內表面的影響較大，需進行溫度應力驗算，輥筒外表面受熱伸張大，產生壓應力，但輥筒承壓能力大，對溫度影響不大，輥筒內表面冷卻后，熱伸張少，產生拉應力，與彎矩產生的拉應力疊加影響強度，內層拉應力σ為： 式中σz內為熱應力： σ彎內由彎矩產生的應力。 σ彎內= σ彎·d／D=22.6N／mm2 則σ=22.6+14=36.66N／mm2 許用應力與安全系數n1=K1K2K3K4K5K6K7 K為安全因數，取1.2（按停車事故）； K為計算系數，取1.1； 為載荷性質系數，為1.5； 為應力集中系數，為1； 為截面系數，取1.2； 為工

53、藝因數，取1.25； 為質量驗收因數，取1.05。 所以n1=2.5 許用應力：是作用在輥筒上的載荷，屬對稱循環(huán)載荷，計算時以疲勞強度極限為基礎。所以輥筒安全。 5.3 輥筒軸承 選用調心滾子軸承。型號為：13517.對于滾動軸承通常根據載荷和轉數來選擇再驗算其耐久性，開煉機軸承耐久性不小于5000小時。 滾動軸承壽命計算公式：Lh=106／60n（c／p）ε=135100h﹥5000h 故所選軸承滿足壽命要求。 5.4 機架與壓蓋 輥筒軸承支反力：RB=RC=80000N 其水平分力： RBX=RCX=RB·COSα合=78780N 其垂直分力：RBY=RCY=R

54、B·SINα合=13890N 為了方便把機架分為支柱和橫梁兩部分分別計算： 立柱部分 圖5-3 立柱分析 立柱與壓蓋呈鉸鏈連接，在Rcx作用下沉聲反作用力Rbx，與Rcx方向相反； 立柱與橫梁是一個整體，將a端面視為固定端。 計算支點力Ra和Rbx： Ra=11／16Rcx=54165N RB=5／16Rcx=24620N (4)計算彎矩；對立柱A點的彎矩Ma=3／16Rcx·L=3／16×78780×300=4432656 計算應力 σ==29.4N／mm2 5.5機架底梁的應力計算 機架底梁的

55、受力情況如下圖所示 支點反力RA1，RB1，RA2，RB2的計算如下： RA1=RCY(b+c)2(L+2a)／L3=13892×(160×132)2×(400+215)／4003=11421 RB1=RCYα2[L+2(b+c)]／L3=2471N RA2=1524N RB2=10329N 合彎矩MA=MA1+MA2120631N·mm MB=111670N·mm M=1643830N·mm 機架和底梁的綜合力為9.0N／mm2 5.6壓蓋的強度計算 壓蓋的危險面如圖所示 圖5-5 壓蓋

56、危險面截面分析 其應力為：σ=σB+σm 其中σm=0.2N／mm2 σB=RB／A=0.46N／mm2 ( RB=24620N A=235×60=14100mm2) 所以σ=0.65N·mm2 安全系數與許用應力： 機架受力屬于變載荷，許用應力應按脈動彎曲疲勞極限σ0為基礎 許用應力σ0為[σ0]=σb／n 式中σ0=61σbN／mm2 n為安全系數 n=3.5—4.5 當機架的材料為HT250，其許用應力為：[σ0]=σb／n=34—44 N／mm2 所以機架的橫梁的總應力σ＜[σ0]，因此是安全的。 當壓蓋的材料為HT20-4

57、0時，其許用應力為[σ0]=30—40 N／mm2 壓蓋的應力σ＜[σ0]，因此是安全的。 5.7調矩裝置 開煉機的調距范圍一般在0.1-15mm，常用的調矩裝置動力形式分為；手動式，電動式和液壓式。本設計采用手動裝置，其特點是操作方便，結構緊湊，工作可靠。其基本結果如圖所示 1- 手輪；2-螺桿；3-渦輪；4-螺桿；5-機架；6-螺母； 2- 7-安全片；8-安全墊片；9-前輥筒軸承 圖5-6 手動調距裝置 5.7.1調距螺紋的計算 調距螺紋主要承受橫壓力的水平壓力，其次是扭矩作用。因本設計采用手動調距，故扭矩可以忽略不計。調

58、矩裝置的螺桿和螺母一般采用矩形或梯形半透螺紋，為了使嚙合螺紋各圈受力均勻，螺紋工作圈數不大于10圈。 計算調距螺桿的擠壓強度時，其應力為σiy=4P／πd12ξ 式中：P一個軸承的最大橫壓力；ξ螺桿材料的剪切系數，梯形或矩形螺紋的為ξ=1.2-1.3，這里取1.25. d1螺紋的內徑mm。 σiy許用壓應力，螺桿與螺母為均勻變載荷，其許用壓力為：σiy=σ01／n 式中：σ01為脈動拉壓疲勞極限，鋼材的σ01=1.42×[0.23×（σs+σb）] 螺桿材料為45鋼，此時σ01為： σ01=1.42×[0.23×（360+160）]=317N／mm2 安全系數n為：n=K1·K

59、2·K3·K4=1.1×1.05×1.94×1=2.3 式中K1安全因素的系數，取1.1，K2計算系數，取1.05， 許用應力σ01=137N/mm2 5.7.2螺紋自鎖條件 滿足摩擦角ρ大于螺紋升角α。通常tanρ=f=0.1-0.15,f為摩擦系數，鋼對銅的f=0.1—0.15，ρ=2-8°，α一般取4-5°。 5.7.3螺母臺肩的計算 螺母臺肩的厚度：δ= 螺母臺肩應力按下式計算：σ=3p（D1-D）／2πDδ2≤[σ0] [σ0]=σ0／n 其中σ0=0.6σb。 鑄鐵HT200的σ0=0.6×200=120N／mm2 安全系數n為：n=K1·K2·K3·K4=1.1×1.05×1.64×1=2.0 式中K1安全因素的系數，取1.1，K2計算系數，取1.05，K3=σb／σ0=1.64， K4應力集中系數，在D與D1連接處應有圓角Y或45°補強角，否則會因尖角引起應力集中，所以K4取1。 由此，許用應力[σ0]=120／2=60N/mm2 δ==20mm σ=3p（D1-D）／2πDδ2=56.6≤[σ0]=60N/mm2