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干燥 机组 设计 机械 毕业设计 全套 cad 图纸

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学生毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名 学 号 指导教师 选题情况 课题名称 干燥机组设计 难易程度 偏难 适中 偏易 工作量 较大 合理 较小 符合规范化的要求 任务书 有 无 开题报告 有 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度、出勤情况 好 一般 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩评定： 优 所在专业 意见： 前期工作中较为勤奋、主动。 毕业设计推进速度略快 。 设计过程中有自己独立的见解、思路、方法。虽然设计水平略显稚嫩， 经过一段时间的磨练后设计水平会上升很快。 负责人： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学院（系） ： 机械工程 学院 专 业 ： 机械工程及自动化 学 生 姓 名： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 干燥机组设计 起 迄 日 期 : 20 3 月 22 日 6 月 27 日 设计 (论文 )地点 : 指 导 教 师 : 专业 负责 人 : 发任务书日期 : 20月 12日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业的负责人 审查、系部领导签字后生效。此任务书应 在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规 则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过这次毕业设计使学生初步掌握 机床设计和 机械零件工艺方案的确定方法，夹具设计的基本步骤。掌握技术文件编写的格式。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求 、工作要求等）： 1、课题任务的内容：进行 干燥机组 设计。 2、课题任务的要求： 机组的使用环境：高温、湿度大、腐蚀性环境，厂房洁净度较高，厂房无吊车。 机组的使用状态：长时间连续运行。设备使用寿命：三班制， 20年。 机组设计技术条件：车型：左手车；碳纤维束数： 8束；工艺速度： 1#干燥机 2025m/2#干燥机 15 20m/#、 2#干燥机除辊的加热形式、箱体尺寸及运行速度不同外，其余皆相同。 干燥辊置于干燥室内， 1#机干燥辊内通 80， 水， 2#机干燥辊内通 尺寸： 600 400动精度：装配后辊部径向最大跳动 面处理：辊部表面镀硬铬后精磨并抛光处理，粗糙度 官镜面，铬层保留厚度 设备在考虑到结构强度、刚度、震动之外，还要考虑到噪音，安全操作等因素，力图整机性能稳定，外观轮廓简洁、便于安装、维护。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 一、图纸量要求： 总图纸量大于 4 张 0#图 二、说明书要求 说明书条理清楚，说明正确， 字数大于 字 4主要参考文献： 1机械设计手册联合编写组 . 机械设计手册 M . 北京：化学工业出版社出版 ， 1987. 2（日）桐荣良三 ， 秦霁光等译 . 干燥装置手册 M . 上海：科技出版社出版 ，1988. 3 许镇宇 . 机械零件 M . 北京：高等教育出版社出版 ， 1989. 4 余俊 ， 全永昕等 . 机械设计 M . 北京：高等教育出版社出版 ， 1990. 5 蔡春源 . 新编机械设计实用手册 M . 北京：学苑出版社出版 ， 1990. 6 魏大昌主编 . 化纤机械设计原理 M . 北京：纺织工业出版社出版 ， 1991. 7 高雨声等编 . 化纤设备 M . 北京：纺织工业出版社出版 ， 1993. 8 成大先主编 . 机械设计手册 M . 北京：化学工业出版社出版 ， 2002. 9 于淑娟 ， 姜立军 ， 沙中瑛 ， 张明耀 等 . 碳纤维用聚丙烯腈原丝制备技术的研究进展 J. 高科技纤维与应用， 2003， 28（ 6）： 1 8. 10 王建明 ， 谢育 ， 王光伟 . 热定型对涤纶细特丝微结构和染色性能的影响 J1999， 19（ 1）： 8 13. 11 贺福 . 高性能 碳纤维 原丝与加压水蒸汽牵伸机 J. 高科技纤维与应用， 2004，29（ 6）： 13 18. 12 贺福、李润民等 . 生产 碳纤维的关键设备 碳化炉 J. 高科技纤维与应用，2006， 31（ 4）： 18 20. 13 贺福 ， 杨永岗等 . 创新是我国 碳纤维工业的必由之路 J. 材料导报， 2000， 14（ 11） . 19 20 14 霍肖旭 ,刘红林 ,曾晓梅 . 碳纤维复合材料在固体火箭上的应用 J. 高科技纤维与应用， 2000， 25（ 3）： 1 20. 15 M 1J. A u 蔡旭初译，吴文英校 汽热定型机 适用于含有弹性纤维的圆筒形针织物的整理 J. 国外纺织技术， 2001， 193（ 4）： 112. 16 张文 ,牛建峰 ,李志强 等 . 150t/J. 聚酯工业，2007， 20（ 1）： 11 20. 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 20 3 月 12 日 3 月 28 日 3 月 29 日 4 月 4 日 4 月 5 日 4 月 11 日 4 月 12 日 4 月 18 日 4月 19日 4月 25日 4月 26日 5月 9日 5月 10日 5月 23日 5月 24日 6月 6日 6 月 7 日 6 月 20 日6 月 21 日 6 月 27 日 熟悉课题，调研，确定设计方案 ，完成开题报告 。 完成外文翻译。 总体设计，方案论证 。 完成 部件设计 初稿 。 部件设计 定稿 。 完成 零件设计 初稿 。 零件 设计 定稿 。 完成 说明书 初稿 毕业设计定稿 论文答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 学院（系） 意见： 学院（系） 主任 ： 年 月 日 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 学 号： 学院（系） : 机械工程学院 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 干燥机组设计 指导教师 : (姓 名 ) (专业技术职务 ) 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 20 6 月 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 (系 )： 专 业： 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 中文翻译符合英文原意，翻译中参考了生产实际中的专业术语。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 一般定位误差补偿 定位误差补偿简介 控制器制造商提供一种能够让你通过已经载入说明书的机床各轴补偿值把任何误差从机床定位系统中消除。直线度定位误差和回转度定位误差可以被补偿。通过应用补偿你可以减少诸如几乎彻底无意义的和机床精度被相当地程度改善的误差。 同时这是一种非常优秀的概念，你必须知道在获得误差补偿值 前，你必须先能够测量在一个轴上许多不同的点的移动部分的预期位置和他的实际位置之间的微小距离。幸运的是有一种方法已经存在：综合使用 光干涉仪系统和定位误差补偿软件补偿包。 需要被测量的误差可能被认为很小，小到只有微米乃至更小。然而，一个轴上的累积误差的影响是相当大的。利用激光去测量这些误差和利用补偿软件去记录误差，一张在轴上各点测量误差表格能够很容易被获得。这些误差能够然后转化为控制器能应用移动部分沿轴离开补偿值。 位误差补软件对标准的 准软件 提供附加的选项。软件提供一种“一步接一步”的用户界面去指导你通过误差补偿程序中各种不同的阶段。 怎样对一台机床进行补偿 对机床进行补偿，你使用能够提供定位误差补偿的软件去为控制器编辑一些程序的设备。这是个简单的任务，你所需要做的是指定在轴上你想要测量的直线度误差的目标位置和软件编辑的程序将自动为你标出。 串行通信设备是常使用来传递程序进入控制器的。一旦那样以后，你将电脑设成数据捕捉模式并开启程序。 移动部件的位置是软件通过激光干涉仪监控的。当控制器停在各个目标位置时，也就是在适当的停留阶段，在他移动到下一个 目标位置前，移动部件的位置将被软件捕捉。这个连续循环将在所有目标位置在要求顺序下访问后停止。数据采集程序因此是完全自动的；所有你所需要做的是观察它。 在捕捉完数据后，你能够分析它在沿轴方向上的直线度位置误差。这是通过标准数据分析执行的，而不是设备附加软件包。 如果你认为补偿是需要的话，你需指定轴上部分需要为直线度误差补偿的起始点和终结点。同时需指出一系列你要求的补偿值和在每个连续补偿点间的距离。软件将计算出误差补偿值。之后你就能将这些输入到控制器中，或者通过使用控制器6 手工输入，或者使用串行通信设备自动输入 。 你之后应该检查控制器应用的补偿符合你的公差要求。做好后，再次运行你的所编的程序并采集数据。如果在分析完补偿数据后，你仍想要进一步的降低误差，你可以在直线度误差已经被测量的轴上增加目标位置，并开始运行新的一段程序。 另一方面，如果你对补偿结果满意，你应该让控制器多次运行。通常是 5 次，每次运行时移动部件移动到一系列随机的目标位置。通过这样，你能够照某一可适用的国家标准或诸如 国际标准获得数据。 在数据采集之后，在各目标位置的误差测量将被存储在一个数据文件。因此它可能维持以前在一个轴上的误差记 录和被应用之后的补偿。这些数据文件能够被复制到软盘为了确保安全而存档，成为将来的参考资料。如果因为任何理由，存储在控制器的误差值将变不可靠的在稍后一段时间，你能够通过转移包含在一些数据文件里的数据很容易恢复它们。 软、硬件要求 为了使用由位置误差补偿软件包提供的工具，你必须使用以下内容： 一个 人计算机或者一个配备有至少 32 兆的随机存储器，一个连续通讯端口，一个具有 格的监视器的兼容计算机。软件不支持单色显示器。硬盘是基本的，软件使用许多大文件夹，在执行误差补偿期间，你将创造几个新的文件。如果 你是使用 光仪，连接电脑到激光仪 制卡片，必须合适。软件也能够被用来和 件和其他激光仪搭配使用。 行通信电缆是用来连接电脑到你控制器上的数据登记项端口。 注意：一些个人计算机使用标准 25 通道 D 型连接器同时使用自动实验系统和手提式计算机一般使用 9 通道连接器。 缆连接需要管理员对误差补偿使用者操纵控制器界面需求主题熟悉。 者类似的激光仪，三脚架和线性光学。 5,8 或者 更先进的计算机。 标准的 性数据捕抓和分析软件。 已经连接的装备如下图 1 所示： 选项 2 个可选择的装置选项可能曾用于测量线性度误差的任务。他们是： 境补偿单元，打印机。 境补偿单元允许软件对连续地并且自动地对变化着的影响通过激光束传递的空气折射指数的环境参数进行补偿。如果不使用这，环境参数（空气温度和材料温度，湿度和气压）必须人工输入。 这是有用的但并非强制需要一个打印机获得在误差补差运行过程的不同阶段的数据复制。例如，对于软件生成的一些数据文件夹能够被 打印出和检查，也许能找出控制器现在的配置，或者也许检查一个显示在补偿之前与之后的线性度误差的曲线。如果打印机是可用的，这种类型的数据能够在执行其他任务的同时被打印出和检查。 误差补偿包 一般情况 软件必须执行自动定位误差补偿对于标准 为控制器用不同方法操作，就有一种软件包对应一种控制器类型。例如他们在部分程序中说明不同地机床参数和使用不同的惯例。 为了在一个有特殊控制器类型的机床上执行定位误差补偿，你必须先安装适用控制器的软件。其后，但你开始执 行来自于 序组的定位误差补偿软件，你能够因而选择你机床控制器的选项。 软件 需要执行定位误差补偿的软件是由 供的。请注意每一个控制器模型具有一个单独的 个 含“一般”误差补偿软件成分和特定成分以支持特殊的控制器类型。 安装软件 安装是通过执行“安装”键。该程序复制 文件到你计算机硬盘的目录里。这个目录是引述 录。 至于安装程序的详细资料，查阅在线使用导向软件安装主题。 其他需要的文件 机床定义文件 除此特殊控制 器类型的软件之外，另外的文件叫做机床定义文件（ 安装。这个文件对于 含部分程序模版和默认设置界面。机床定义文件被赋予使用关联控制器软件相同的名字。 例如： 为 32 和 列控制器的机床定义文件。 配置文件 件包含当前配置信息，它是使用 差补偿软件。这个是一个由 供的缺省名文件，另外 件能够通过在文件夹中使用不同名字改变配置和存储而被创造出。 语言文件 诸 如 件包含菜单正文，对话框，帮助文件和错误信息，是使用 捉分析软件。 类似的，诸如 件包含菜单正文，对话框，帮助文件和错误信息，是使用 差补偿软件。 误差补偿设备 定位误差补偿软件提供的设备，附加于 校准软件，能使你测量沿机床一个轴上定位误差。一旦误差被测量，软件通过产生一系列的补偿值对其清零补偿。这些补偿值直接被传 输到控制器。这样在机床轴上的误差能够被补偿。通过在其他轴上重复程序，整个机床能够被补偿。 定位误差软件能够使你执行下列东西： 为控制器创造一部分程序。这样的程序指示机床移动到指沿轴定点并停留几秒钟同时校准软件测量位置误差。 自动地测量移动部件相对于参考位置的位置，在每个端点指定部分程序，并为之后的误差分析储存这些读数。 为控制器编辑一些误差补偿值，在移动部件实际位置（被激光干涉仪系统所测量）和理论的控制器起始位置。 通过经 接传送用新设置的值代替控制器中存在的误差补偿值。 储存误差补偿值因而他们能 够通过随机数据分析软件检测。 浏览，编辑，打印各类数据和配置文件。 使用简单的通信设备访问控制器。 数据文件类型 创造一个包括建立，获取和维护各类数据，以及沿着机床轴线测量各点错误的程序是应该被重视的。数据以文件形式被保存在电脑的硬盘上。因为数据的多样性，被存为多种文件格式，并以他们的扩展名来识别。 例如，文件名句点后的三个字符。 6 种使用下列扩展名的文件被广泛应用。 分程序文件 通常，这是由位置误差补偿软件创建的，但是，你也可以用文字编辑器创建自己的文件。它包括指示控制 器移动机床移动部件的命令。补偿软件可自动创建部分程序使移动部件在不同的点沿着一指定轴线安置。因此，使软件可以在这些点上测量位置误差。创建部分程序非常简单，因为你不需要知道控制器用来安置移动部件的特定命令和进给值。如果有必要，你可以创建和保留一个部分程序当机床被补偿时得到的数据库，这样，你可以比较在一定时间内的结果。一旦 件被建立，他就可以通过 信链接被发送，并在任何地方运行被选择的控制器。 线性数据文件 这个文件是在激光校准软件捕获到数据时创建的。它包括当控制器停止机床移动部分的一 系列位置 (例如目标 ), 之后 , 在目标位置和实际位置之间的误差将被测量出来。在这类文件中包含的数据实质上是当机床某一轴补偿时测到的误差的记录。如果几条轴在同一时间补偿，每一条轴都会产生一个 件。建议在补偿好一条轴或者机床的所有轴之后，把 件复制到软盘上。并把软盘保存在安全地方，以防以后再次查阅。 原始机床参数文件 这个文件是由误差补偿软件建立的 . 所包含的数据从机床控制器通过 软盘转移或者手动输入。下载是首选方法，但是实际上要取决于控制器支持什么。 (例如 , 一些控制器不支持 信链接 )。文件保存当前控制器机床参数的数值。如果，在之前一个轴被补偿，文件也可以保存当前控制器使用的补偿值。如果轴没被补偿，补偿值为零。 据明确为一台机器。并且一般只需要生成一次。文件被存在电脑硬盘上，在之后的误差补偿时可能再次被使用。 轴的表格文件 (误差补偿时的文件 ) 此文件由误差补偿软件创建，并包含每一个补偿轴的信息。信息包括用来定义被补偿部分的极限 , 及在这些极限之间计算出的错误补偿值。它还包括机床所用的件的详细资料 , 这还能够使任何存在的补偿时段 继续。总之，它提供了一个关于轴如何被调整的概要。 新机床参数文件 当一个或多个机床轴被补偿时则创立此文件。 件被误差补偿软件用来储存需要和新补偿值一起变动的机床参数值，在软件计算完每一个轴之后。 床定义文件 这个文件由 建，包含各式针对某一特定控制器的数据。数据识别当一个部分程序被建立时，某些延伸设备和控制器的特定命令默认值。 所有这些文件储存为 式，因此可用任何文本编辑器和文字处理器读出和打印。因为这些文件是基于文字，它们也可以被修改编辑。但是，除了 者件，他们应该没有必要修改。如果修改的话，结果会搞乱软件。 当修改 件时，你应该十分了解控制器从部分程序读取的命令，否则，当运行的时候，控制器可能执行意料之外的动作。 在大多数情况下， 件只有 2 个你可能需要修改的部分。其一包括用来让信链接控制器的默认设置。有经验的使用者可能会想修改 件的第二个部分，包含软件用来创建部分程序的模板信息。当编辑这个部分的时候， 你可以添加特定的控制器命令 (G 代码 )，可根据你的需要设置控制器。参考自定义机床定义文件主题寻求更多信息。然后 ，你并不需要编辑这些文件，除非你对控制器的命令和功能工作完全熟悉 (例如它的 G 代码 )。 附件 2：外文原文 a to in by be By to an of is is an it be to be to of at an a of a to be be to be in of a or of an an be to to a of at an be be as is is as an to a to of a is o a by to a is a to do is to to it is of is by As at of is by a it is on to in is to do is to it to is in If is of to of or by s or by by To do to of at by a if to is to a of in By of or 30a at be in a It is to a of in an be to a in at a by in of n to by C or at 2 Mb a A is a of of be If to be be to on Cs 5Ts a 9 in of or 5, 8 T4 or is as - wo of be to of A to in of If is be It is to a to of at an of by be to is or to a If a is of be is he to is as an to in in is of In to on a a of s he to is is a of to of is by a on s is of to of n to of a is a DF is as is DF 2 is by by is as CF be by it in a a by by he to to an of a by a of In in be By on a be to a a to to an a of to at of in a of to of by in of by so be by to t be a at of a of a of is in on to of it is in by to of is by a It to by to at a to at It is to a do to to or If a of a is to a of PP it be to a it be is by It a of of of of in of is a of an of a is If in TL is It is TL to a an or of a be in a in to be to at a is by it be by it it by or it is e.g t of If an on a by If an MP is to a to be is on be at is by an 毕业设计 (论文 ) 作 者 : 学 号： 学院 (系 ): 机械工程 学院 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 干燥机组设计 指导者： 评阅者： 20 6 月 毕业设计说明书（论文）中文摘要 碳纤维的品质在很大程度上取决于原丝。制造品质优异的原丝的主要制约因素有聚合体中共聚单体类型、纺丝方法及工 艺、拉伸工艺、干燥致密化程度、上油工艺及油剂类型。 干燥致密化一般在上油后用热辊或热风进行干燥致密化。干燥致密化温度越低越好，但过低，油剂不能浸入，孔隙不能削减，长时间进行干燥致密化也不好，实质上干燥致密化温度在 110 190 的温度范围较好。 本干燥机（组）采用逐步升温的分段致密化工艺，先将水的为 100% 150% 的溶胀态纤维在 100 300 的热辊上干燥到水 30% 以下，然后再用 110140 的热辊将纤维干燥至水 2% 以下，这样对纤维进行缓慢的致密化，可防止产生皮芯结构，并可 防止单丝间并丝。 本文介绍了制取高性能碳纤维原丝的关键设备之一 干燥机（组）的结构组成及研究概况，对主机主要零部件：辊筒轴部件、传动齿轮受力情况进行了分析研究；对辊筒轴及齿轮进行了强度校核；对轴承寿命进行了计算；对保温部件进行了方案比较和结构设计；对润滑部件进行了润滑方式的选择和润滑装置设计及计算。 本文完成了干燥机（组）的设计和计算的整个过程，对碳纤维干燥致密化设备有了进一步的了解和一些创新。 关键词 碳纤维 干燥致密化 热辊 干燥机（组） 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 he of is by AN AN as of in by of be to AN by to or by t or t by is by 10 90 a is 50% 00 00 0% of 00 40 to o to % of , to to to a of of of in in of We do on of as of of of to to to to of to We a of 购买后包含有 咨询 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 碳纤维干燥致密化设备 干燥机（组）的结构设计 摘 要 碳纤维的品质在很大程度上取决于原丝。制造品质优异的原丝的主要制约因素有聚合体中共聚单体类型、纺丝方法及工艺、拉伸工艺、干燥致密化程度、上油工艺及油剂类型。 干燥致密化一般在上油后用热辊或热风进行干燥致密化。干燥致密化温度越低越好，但过低，油剂不能浸入，孔隙不能削减，长时间进行干燥致密化也不好，实质上干燥致密化温度在 110 190 的温度范围较好。 本干燥机（组）采用逐步升温的分段致密化工艺，先将水的为 100% 150% 的溶胀态纤维在 100 300 的热辊上干燥到水 30% 以下，然后再用 110 140 的热辊将纤维干燥至水 2% 以下，这样对纤维进行缓慢的致密化，可防止产生皮芯结构，并可防止单丝间并丝。 本文介绍了制取高性能碳纤维原丝的关键设备之一 干燥机（组）的结构组成及研究概况，对主机主要零部件：辊筒轴部件、传动齿轮受力情况进行了分析研究；对辊筒轴及齿轮进行了强度校核；对轴承寿命进行了计算；对保温部件进行了方案比较和结构设计；对润滑部件进行了润滑方式的选择和润滑装置设计及计算。 本文完成了干 燥机（组）的设计和计算的整个过程，对碳纤维干燥致密化设备有了进一步的了解和一些创新。 关键词：碳纤维；干燥致密化；热辊，干燥机（组） 购买后包含有 咨询 1 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 of he of is by AN AN as of in by of be to AN by to or by t or t by is by 10 90 a is 50% 00 00 0% of 00 40 to o to % of , to to to a of of of in in of We do on of as of of of to to to to of to We a of 许静波：干燥机（组）设计 2 目 录 1、绪论 5 5 5 6 2、干燥机总体设计 7 7 7 构形式及传动方式 8 9 9 9 9 （ 1）传动箱体 9 （ 2）传动轴 10 （ 3）干燥辊部件设计及校核 10 （ 4）齿轮设计和强度校核 17 （ 5）轴承型号选择及寿命校核 18 温 部件 18 （ 1）框架 18 （ 2）保温壁结构 18 （ 3）保温门 19 （ 4）导轨 19 滑部件 19 （ 1）润滑方式及润滑装置的选择 19 （ 2）稀油集中润滑系统的设计计算 20 （ 3）油泵选择 21 （ 4）油箱设计 21 购买后包含有 咨询 3 （ 5）过滤装置形式、选择及计算 22 23 3、总结和展望 26 4、致谢 27 5、参考文献 28 燥机（组）设计 1、绪 论 碳纤维号称军民两用的材料之王：同钛、钢、铝等金属材料相比，在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等优点，广泛应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、 许静波：干燥机（组）设计 4 国际碳纤 维供给难以满足旺盛的需求：飞机制造等军工领域、风力发电等工业领域是03年以来碳纤维需求快速增长的主要原因，同时由于碳纤维技术主要掌握在日本三大巨头之中，扩产估计要到 07年以后能够完成，碳纤维前景仍然看好。 我国碳纤维企业力争突破：我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口，但华皖碳纤维、少数科研院所及山东光威集团都力争在碳纤维生产方面获得突破。 吨净利 25万元 碳纤维盈利分析：目前军工级碳纤维（ 3售价为 200万元 /吨，民用碳纤维（ 12K）的售价为 55 万元 /吨，而碳纤维的生产成本为 18 万元 /吨，如以民用碳纤 维为例，其毛利为 37 万元 /吨，即便加上 3 万吨的营业费用和 33%的所得税率，民用碳纤维的净利润也用 25 万元 /吨，如果考虑军品销价和 33%的所得税减免，则其吨净利将达到 170万元 /吨。 为了摆脱长期受制于人的局面，提高新型复合材料领域的生产工艺和技术水平从而促进国防和民用工业的技术进步，近年来，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为我国的一项战略任务，并列入“ 863”计划。上世纪 90年代以来，国内陆续成立了几家碳纤维企业，致力于实现这一高技术材料的国产化，但到目前都没有突破性进展。 碳纤维，顾名思义，纤维中 碳的成份占有 90以上。从分子组成来看，是属于无机纤维。但目前主要通过有机高分子纤维后处理来获得驱逐，后处理过程主要是要驱逐非碳元素，使之形成高度结晶的石墨结构。对于高强度碳纤维 7量达到 294关聚丙烯睛原丝预氧化、碳化的过程比较复杂，研究的文献很多。但高性能碳纤维与原丝性能的关系文献中很少涉及，更没有高性能原丝买卖发生。但几乎达成一致的共识是：生产高性能碳纤维必须要有高性能原丝。同时可以认为进行超高分子量聚合体的制备及其干湿法细旦高强 题的关键所在。 当前，除极个别单位外，大多数准备引进项目的技术和设备水平属国际中下等，产品碳纤维也是这个档次，引进后的消化、吸收与创新是面临的重大课题。因此，在引进的同时应该组织自己的技术队伍，在消化吸收的基础上求创新。如果只是沿着别人的脚印前进，就永远是跟在别人后面，不会占据制高点。从大量国外资料可以清楚地看出，即使他们生产的碳纤维质量和产量占据世界榜首，但其新思维、新方法、新设备、新成果仍不断涌现，而不是墨守成规。日本东丽、 东邦人造丝和三菱人造丝公司的小丝束碳纤维产量占世界总产量的 74左右 (表 1)，而这 3个公司发表的专利也相当多。例如：东丽公司目前生产的碳纤维 拉强度最高 ( 单丝直径最细 (可代表世界先进水平，但公司最新专利报道，其实验室已研制出新一代碳纤维，抗拉强度已达到 单丝直径降到 同时，该公司还开发截面形状为三叶形的 拓宽其用途。 基础研究是创新之源，已引起各级领导和有关 单位的重视，上下认识一致，有的已开始实施，这是提高我国碳纤维工业技术水平的关键之一。目前国家“ 863 计划”以及有关购买后包含有 咨询 5 部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持。许多材料和设备专家也扎扎实实的做了大量工作。无疑，“十一五”将是我国碳纤维工业产业化的黄金时代。 1. 3本课题研究的主要内容： 碳纤维是适应宇航、航空、原子能等尖端工业技术发展的需要而研制开发的一种新材料，具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、耐腐蚀、高导电和热导、低热膨胀、自润滑和生物体相容性好等综合性能，是理想的 耐烧蚀、结构和功能性复合材料组元，已成为开发各种高性能复合材料 (可缺少的原料，是发达国家梦寐以求的第四代工业原材料。 目前碳纤维的制备方法可分为两种：一种是有机纤维前驱体法，另一种是气相生长法。当今工业化生产的主要是前者，由有机纤维（原丝）在一定的张力、温度下，经过一定时间的预氧化、炭化处理等过程制成。 本人所在单位为中国纺织机械协会会员厂之一，长期致力于化纤后处理设备的研究开发及制造。在碳纤维原丝设备的设计和制造加工上目前处于国内领先地位，先后为山东威海、吉林、安徽等地研究开发了 21辊联 合牵伸机、蒸汽加热箱、热水牵伸机组、上油机、水洗机等碳纤维原丝制备设备，为碳纤维的研究开发作出了积极的贡献。 西安 研制生产出高性能碳纤维，与我单位签定了部分碳纤维原丝制备设备研制协议，由我方根据其碳纤维生产工艺要求为其设计制造成套处理设备，干燥机是其中重要的配套设备之一。此次设计我参考了紧张热定型机和松弛热定型机等化纤后处理设备，结合碳纤维干燥和定型原理的特性，采用了不少新工艺和新方法，以满足碳纤维加工工艺要求。确保经过本干燥机处理后的碳纤维含水量降低 、温度升高、纤维内应力被清除、使用性能得到明显改善，实现碳纤维的干燥致密化，从而得到高强度的碳纤维，有利于后道处理工序的进行。 据设计任务书及工艺要求简图尺寸确定设计方案 构的型式：在后处理联合机中，热辊干燥机是关键技术，涉及到干燥和定型效果，并直接影响到纤维的质量。因此确定设计方案十分重要，结合我厂多年生产化纤后处理设备的经验，根据设计任务书要求，并考虑到实际设备加工和制造及运输等诸多因素，采取将 26只干燥定型辊筒分布于两台机 上，一台九辊机，一台十七辊机，其中十七辊许静波：干燥机（组）设计 6 又一分为二，即由九辊 +八辊组成，通过装配结合在一起。 燥辊的排列：辊筒布置和尺寸根据委托方提供的工艺要求确定。辊筒的排列有卧式和立式两种。卧式结构特点是操作简便。立式结构特点是占地面积较少。考虑到操作方便需要，因此采用卧式结构。 20十七辊干燥机 九辊干燥机图 1 干 燥 机 （ 组 ） 型 式 及 排 列720720(595)720(595)燥辊的加热：根据纤维的品种、旦数和加工速度等条件的不同，通常采取的加热方式有电加热、蒸汽加热或油加热等几种，根据厂方公用工程情况，采用热水和蒸汽 加热。由于蒸汽加热温度反应迅速，测量准确，所有辊筒设计均按采用蒸汽加热方式。蒸汽加热是利用其汽化热，当蒸汽压力不变时，汽化热高，温度稳定。辊筒内可通 节蒸汽压力，以达到不同工艺温度要求，辊筒温度一般在 110180之间。蒸汽压力达到 ，辊筒温度达到最高为 180。可由温度检测系统测得并由温度显示器显示出来。蒸汽由进气管沿三个方向（ 120均分）进入辊筒内，沿辊筒母线迂回加热后由排气管排出。 常采用的是虹吸原理。由于虹吸弯管不 能承受较大的冲击力，受到震动和机械应力后易变形，需要经常更换。同时虹吸管加热时辊筒表面因旋转造成辊筒表面温度不均匀，而影响碳纤维的干燥和定型效果，所以我采用了本厂最新研制的另一种加热方式 夹套式加热，即干燥辊为可拆式结构，用不锈钢无缝钢管制作，表面镀硬铬，借助法兰连接在辊轴上，当通入热水或蒸汽加热时，热水或蒸汽从辊轴内孔中的一无缝钢管进入，经内隔套加热辊内壁，然后从干燥辊轴孔内另一无缝钢管间隙内流出，由于辊筒轴与排气管之间有一空气隔层，以使蒸汽不与辊筒轴直接接触，不仅可以降低热量损失，还能降低辊轴和箱提温 度。由于辊轴回转，故在轴端进出水接头处采用新型旋转接头。这种加热方式可使辊筒表面温度恒定，误差可控制在 购买后包含有 咨询 7 42 31图 2 辊 筒 空 气 隔 层1 - 进 气 2 - 排 气 3 - 空 气 隔 层 4 - 辊 筒 定干燥机结构形式及传动方式： 干燥机组分为两台设备组成，各单机结构形式一致，以便于设计和制造，设计时将干燥机主要分为三大部分：主机部件、保温部件和润滑部件。 根据委托方要求和方便设备维修，确定传动方式为：电机 摆线针轮减速器 主机（传动轴 辊筒轴），这样使得主机的结构简化，便于制造和检修，摆线针轮减速器系通用标准件，质量有可靠保证，减速系统出现故障可以直接通过更换减速器来完成，不会因本干燥机组维修停车而造成整条生产线的长时间停止运行，可以极大地提高生产效率。 许静波：干燥机（组）设计 8 45557952十七辊干燥机九辊干燥机蒸汽蒸汽回水 保温门电机带减速器电机带减速器保温门蒸汽回水蒸汽图 3 干 燥 机 结 构 型 式 及 传 动 方 术设计和工作设计： 干燥机（组） 总装图一张、九辊干燥机主机部件图一张、保温部件图一张、润滑部件图一张 ，十七 辊干燥机主机部件图一张、保温部件图一张、润滑部件图一张。 （ 1） 传动 箱体 参照同类牵伸机箱体和根据辊筒宽度确定箱体宽度，根据纤维工艺要求和辊筒排列尺寸确定箱体长度，根据丝束进出高度确定箱体高度。 箱体材料采用 有油标、放油螺塞，箱盖（加垫），设呼吸型加油孔及箱盖密封垫。箱体留有热油循环的进出口。箱体侧面有观察口（有机玻璃）。考虑可加工性，十七辊干燥机箱体结构一分为二，即八辊、九辊各一台，各用一台动力。安装时组合在一起，安装在调整垫铁上，垫铁上设有 于设备调整，调整距离 50高度微调孔 节高度 8 购买后包含有 咨询 9 图 4 传 动 箱 体 结 构 示 意 图8801674880443216743730 4080（ 2） 传动轴：由于辊筒轴内要通蒸汽，所以轴后需要安装旋转接头或者其它接口部件，因此增加一传动轴，将动力传递至箱体内。考虑到使用寿命和加工方便，传动齿轮尺寸大小与干燥辊轴上齿轮大小保持一致，即速比 i=1： 1。 （ 3） 干燥辊部件设计及校核： 干燥辊结构：通常干燥辊多为悬臂式，也有采用双支承式的，考虑到实际操作和使用方便，选用悬臂式。 11108 975 631 2 4图 5 干 燥 辊 部 件 结 构1 - 旋 转 接 头 2 - 后 盖 3 - 隔 套 4 - 齿 轮 5 - 挡 油 环 6 管 7 - 前 盖 8 - 出 水 管 9 - 轴 1 0 - 辊 筒 1 1 - 端 盖许静波：干燥机（组）设计 10 轴承：进口轴承，轴承公差等级 6级。 齿轮：硬面斜齿轮（ 45#），螺旋角 =15，制造精度 6级。齿轮传动噪音 50齿轮设计及强度校核略） 速比：箱体内 1： 1 （九辊配减速器 i=104，十七辊配减速器 i=121） 干燥辊尺寸： 600 400#机干燥辊内通 80， 2#机干燥辊内通 筒表面设计温度： 110 180 C。 结构：二进二出夹套式，外圆直槽通道夹层结构，旋转接头供水、汽并有回路。 运动精度：装配后辊部径向最大跳动 料：辊部及辊侧面为 1件为 45。轴的辊颈部位（辊的内侧面 与传动箱体侧面之间的一段）焊接不锈钢夹套，夹套壁厚 近干燥辊一侧的轴承端盖也为不锈钢材料，主要是为了防锈防腐和美观。 表面处理：辊部表面镀硬铬后精磨并抛光处理，粗糙度 官镜面，铬层保留厚度 辊筒呈悬臂式，通过双列向心球面滚子轴承（耐高温，大间隙）固定在箱体上。它包括封口法兰、内、外套、隔条、进出水法兰部分。内套由无缝钢管加工而成，外套采用不锈钢无缝钢管，两者过盈量为 于无缝钢管与 20 钢的焊接性能好，封口法兰、隔条、进出水法兰均采用 20 钢。焊后回火处理，以 消除内应力，并进行气密试验，筒外表面镀耐磨硬铬，镀层厚度为 600 辊筒轴采用 45钢，经调质处理达到 25，辊筒轴与辊筒采用大法兰连接，以便于拆卸。进、排气管与辊筒连接处采用聚四氟乙烯板进行密封。 受力分析： 丝束进入干燥机以后，经过最初几个干燥辊时，它会在辊筒表面打滑，随着干燥辊数的增加，打滑呈逐渐减小的趋势，最后以干燥辊的线速度同步前进。 在一般情况下，越在后面的干燥定型机构，其负载越大，所以在对辊轴进行受力分析时，选择第二干燥机 （十七辊）作为对象。下图为第二干燥机的受力图。丝束绕经第一个干燥辊后，其张力由 1，绕经第二个干燥辊后，其张力由 2由于张力渐次变小，所以在整个干燥辊筒中，前面两个受力较大。考虑到丝束与辊筒表面间存在相对的摩擦运动，丝束的张力可以用下式计算出来： 0式中： 第一牵伸辊前的丝束张力 1 第一牵伸辊后的丝束张力 e 然对数的底） 摩擦系数 丝束与辊筒之间的包角 同理可得 1 购买后包含有 咨询 11 2 图 6 牵 伸 辊 受 力 图T 0T 1T 2T 3T 5T 4已知 00取 计算得 =： 00 200 有： 强度计算 在设计干燥定型设备时，干燥辊是一个比较重要的部件，因为它是整个机器的核心，必须要对它的强度进行校核计算，同时也要对其挠度进行校核。 以第二干燥机的第二个干燥辊为例，作用在干燥辊上的力有：丝束进、出牵伸辊时的张力 伸辊外伸部分的重量 合力设定为“ P”。 其受力图如下所示。 许静波：干燥机（组）设计 12 1 0 1 5 4 2 55 4 0 1 9 1 4 9 6 . 57 3 11 2 2 7 . 52 1 2 . 5600170170图 7 干 燥 辊 受 力 图 算合力 根据丝束绕经辊筒的前进路线，将辊筒所受的力作用点假想成 E 点，如牵伸辊受力图示，得出各作用力的方向与大小如下图所示。 对牵伸辊的受力进行合成， 2合力为 T， T 与 G 合力为 P， 2已通过计算得出，而辊筒重量约为 308得 P=460 图 8 图 解 法 求 合 力 咨询 13 P =P 460 G M =m 注： 作用点至截面 2 2 =（ 2 =G M = m 注： 为： M=（ 2 =（ 2 = m 为： T= M =M/W =T/中： W 抗弯断面模量，已知轴的直径为 ，内孔 值 W= ( =10n 抗扭断面模量，其值 许静波：干燥机（组）设计 14 04= ( =10有： = 10 =106（ N/ =（ 10 =106（ N/ =，对于 45#钢： =54 N/ =30 40N/据计算所得的危险截面应力小于所用材料的许用应力，因此轴的强度足够。 挠度计算： 干燥辊外伸端的挠度，一般由以下四个部分的挠度迭加而成，即： a、由于载荷 处的挠度 1为： 1= 6 2l2(（ 2 =6 2 （ 2 查得弹性模量 E=1010Kg/ 而 惯性矩 J= ( 64=10 X 支承 的距离； 两支承间的距离； 代入，得 1=10m） b、载荷 处的转角 1为： 1=（ P 1+32 21（222 =(P 2 1+32 2 其中， 代入，得 1=10于转角 1而产生的形变增量 2为： 2= 1 L = 1 买后包含有 咨询 15 =10m） =c、将干燥辊筒看成受均布载荷 P/燥辊外伸端的挠度 3为： 3=P P 8入，得 3=d、作用在第二干燥辊和相邻各辊筒上的丝束张力差，产生齿轮 们沿力 ，在点 为： 2=14346l( =F 6过图解法（见下图），求出 F=入，得 2=10于转角 2而产生的形变量 4为： 4=（ L+x =（ =10m） = T 1图 9 T 1 、 T 2 在 合 力 P 上 的 分 力 T = 1+ 2+ 3+ 4 许静波：干燥机（组）设计 16 =159 =般情况下，在不计滚动轴承处的间隙时，辊长不超过 1 米的辊筒，其外伸端的最大挠度若小于 符合要求。 通过以上计算，干燥辊部件的强度及挠度，均符合安全规范。 （ 4）齿轮设计和强度校核（参照机械设计 计算齿轮的工作转矩 10611 b=106 106N 720 N m 齿轮材料 ：硬面斜齿轮（ 45#），螺旋角 =15。 s=539N/据齿轮可能出现的最低硬度 机械设计附录图 8线，取 70N/计算主要参数：因为辊间距已经由工艺限定，因此确定齿轮直径需要按照工艺尺寸计算，参考表 8 ，齿数 Z2=d/m 112，齿宽 b1=0 确计算两齿轮分度圆直径 d1= 圆周速度 V=601000s 考虑到齿轮传动噪音 50以仍然采用 6 级制造精度。 接触疲劳强度校核： 许用应力 H 应力循环次数 0 300 8 60 1500=108 参照图 8；取 ， ， 85 N/触应力 H= （ 12 112 u 1u ;.1;00=112/100=图 8图 8图 8 （ 1/ ） 1/2=（ 1/2= H= （ 5 7 2 0 0 ）1 11 = 安全。 弯曲疲劳强度校核 查附录图 8 线， 35 N/1/=112/ =图 8 35/用应力 购买后包含有 咨询 17 F 由图 8， 1， ， ， F=235 1 1 1 1/331 N/曲应力 2 T1/ 图 8 图 8 = =1120 = 2 5720000/（ 80 6） 安全 通过以上计算，可以得出齿轮的强度完全符合使用要求。 （ 5）轴承型号选择及寿命校核：（参考资料：机械设计手册） 传动轴轴承：选 3624型轴承。轴承寿命校核（略） 干燥辊轴轴承：前轴承选 3534型，后轴承选用 3528型。考虑到前轴承受载最大，承受主要负荷，选择对其进行寿命校核。 查表 25r=705000N， 45000N。 由前计算结果知轴承承受的径向负荷 2000 5720/ +（ 460+210+135）4303N, 轴向负荷 2000 5720/ =4561N。 考虑生产能力扩大提高空间，对所有负荷均 乘以 已知轴的转速 n=1500/121=径 d=170荷平稳，要求轴承寿命为20年（ 20 365 24=175200h），现校核轴承寿命。 因 表 25e 于 561/14303=e 表 25 X= Y=量动负荷为 14303 2+3 4561 2=43386N 由表 25 n=r=705000/43386=，查得 00000 h 175200h 满足要求，故前轴承应用 3534型轴承。 温部件： （ 1） 框架：用 10#槽钢焊接而成，通过螺栓与传动箱体联接固定在一起。 （ 2） 保温壁结构：干燥室的各向保温壁为空心夹结构，内部加筋以增加整体强度，内衬保温材料 超细玻璃棉；保温壁内外表面由不锈钢板制造，内部支撑结构为碳钢材料。所有干燥辊均置于干燥室内，干燥室相对密闭，尤其保温部件与箱体衔接处均填上石棉布。靠近干燥辊一侧的传动箱体侧面有不锈钢夹层结 构的保温壁。干燥室的顶棚为保温许静波：干燥机（组）设计 18 结构，开有排气孔，并配闭合蝶阀。干燥室两侧面为不锈钢夹层保温结构，分别根据委托方要求开有进丝、出丝口，方便操作。 （ 3）保温门：干燥室正面设计为若干扇保温门，其中九辊为 5扇门、 17 辊为 8扇门，门的运动方向与辊轴线方向一致，门的运动行程设计为 2000合状态下门的内壁与干燥辊外侧面距离小于 120主要考虑到打开后箱内温度较高而操作人员需要到中间操作的状况，保温门上设有把手。 方案：轨道在地面上，门下装有滚轮，可沿轨道前后推拉 (图略 ) 。 方案：导轨在上面，门上方 装滚轮，悬挂在顶架上，可沿轨道前后推拉。 1 2 3 4 5 6图 1 0 保温门结构1 - 门 2 - 导 向 滚 轮 3 - 支 架 4 - 拉 手 5 - 保 温 棉 6 - 调 节 螺 栓两种方案比较： 方案的优点是结构简单、成本较低，操作方便；缺点是轨道在地面上，操作人员在上面迅速行走不便，影响生产线运行，而且时间长了地面轨道上容易积累杂物，造成移动门开关困难。 方案的缺点是结构复杂些、成本增加，优点是同样操作方便。同时轨道在上方，不会影响到操作人员的行走、工作，且不容易有杂物进入。 两种方案比较，采取第种方案。 （ 4）导轨：考虑到距离较长，且所有保温门均悬挂在导轨上，因此采用无 缝钢管与矩形钢管联结在一起的焊接结构，无缝钢管起导向作用。矩形钢管起加强刚性和防止变形作用。 滑部件 （ 1）润滑方式及润滑装置的选择： 由于稀油润滑一般来讲摩擦系数低，选择具有冷却作用，而且不必拆开机件就可更换购买后包含有 咨询 19 润滑油。考虑到干燥机温度高和委托方厂房的实际情况，采取两台设备共用热油冷却循环装置（稀油润滑站，含循环管路系统）一套，集中连续压力润滑方式。稀油润滑站外置，由油箱、油泵、过滤器、阀等组成，通过管子输送定量的润滑油到干燥机内各润滑点。 123678图 1 1 稀 油 润 滑 站 原 理 图1 - 油 箱 2 - 过 滤 器 3 - 透 气 孔 盖 4 - 电 动 机 5 - 齿 轮 油 泵6 - 溢 流 阀 7 - 单 向 阀 8 截 断 阀 9 - 单 向 节 流 阀出油口1出油口2出油口3回油口1回油口2回油口3排油口MM94 5（ 2）稀油集中润滑系统的设计计算： 润滑油的选择：由于循环润滑系统要求润滑油抗氧化安定性较高、机械杂质要少，以保证系统长期的清洁。根据设备的工作范围（运动速度、载荷大小、运动情况）、周围环境（温度、潮湿条件、尘屑状况）、摩擦副表面（间隙、加工精度、表面位置）等因素，通常选用普通国产机械油。国产机械油是一种工业用中质润滑油，广泛用于纺织工业的纱锭、各种机床及其它各种机械的润滑。根据润滑油泵类型可选用运动粘度 50 厘斯左右的50 #机械油： 但由于干燥机工作温度较高，环 境温度在 38间，考虑到设备高温条件的状况，所以选用 4402热定型机润滑油，此润滑油具有良好的高温性能和材料适应性，无毒，不腐蚀金属，并可与酚醛石墨绸纹板匹配使用，在高温条件下结焦极少，适宜于印染工业热定型机的针链及其它类似机械的润滑，使用温度可达220 18。 耗油量 Q： Q= 轮啮合处耗油量 Q1=T 1 齿轮传动摩擦损失所产生的热量