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xk550开炼机压盖与机架底座
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沈阳化工大学科亚学院 本科毕业设计题 目： XK550/1000开炼机压盖与机架底座设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1201 学生姓名： 常鸿 指导教师： 王敬伊 论文提交日期： 2016 年 5 月 28 日论文答辩日期： 2016 年 6 月 6 日摘要炼胶设备是橡胶工业中的通用设备，在所有橡胶制品加工中都必须经过炼胶加工工序。因此，炼胶设备是橡胶机械中重要的设备之一。目前的炼胶设备主要有开炼机、密炼机（间歇式生产，目前通用），连续混炼挤出机（连续式生产，橡胶方面正在研究之中，塑料方面已工业化）。在橡胶工业中，混炼车间是整个行业的核心，是橡胶工厂最重要的部门，也是能源消耗大户，占全厂40%，也是目前重点节能的部门或工序之一。它包括烘箱、切胶机、开炼机、密炼机及其辅机。近年来，国外橡胶工业有了迅速的发展，不仅在各个加工技术方面有相当的进步，而且设备方面有很大的发展，广泛地应用电子计算机管理和控制炼胶作业，大大地提高了炼胶系统地自动化水平，同时也引起了炼胶系统的变化。多年来，国外对炼胶系统的技术改革实践证明：首先改革炼胶机及其装置，并使之现代化，以取得较高的劳动生产率、较高的效率和炼胶作业最佳化，才能真正实现炼胶系统技术创新。经过多年的改革，当代炼胶系统尤其是轮胎厂的炼胶系统已发展成自动化水平较高的工程系统。开放式炼胶机简称开炼机，开炼机是橡塑工业中使用历史最悠久的加工设备之一。随着橡塑工业的产生而诞生，随着橡塑工业的发展而发展。成为橡塑工业中加工橡胶、塑料的常用设备之一，也是基本设备之一。据初略统计，目前我国每年生产开炼机5000台。每年还有一定量的开炼机供出口到东南亚等地区。它主要用于天然橡胶的塑炼，生胶与配合剂的混炼，或用作胶料的热炼和胶料的压片之用。它主要由辊筒、机座、机架、传动齿轮、润滑装置、加热与冷却装置、辊温调节装置、安全制动装置及电动机、减速器等组成。其辊筒采用冷硬铸铁制成，其表面经过磨削而形成光滑的表面。辊筒内部为空心结构，根据使用要求，通入蒸汽或冷却水进行冷却。为了调节炼胶过程中辊筒的温度，通过进水管把水导入辊筒内腔，溢流从辊筒一端的喇叭孔进入溢流槽再排出。为了操作上的安全，在开炼机的上端装有安全拉杆，当拉动拉杆后，便自动切断电源，通过电磁抱闸而自动停车。为防止胶料从辊筒两端挤入辊筒轴承部位，装有挡胶板。查阅橡胶工业手册：其中关于开炼机安全装置的叙述不叫详尽以及先进;为保护开炼机主要零部件在机器由于发生意外情况而过载时不受损坏，在辊筒轴承前端装有安全装置。基本机构有两种（一）安全片。对安全片的技术要求：1，材料采用HT150；2，厚度误差不大于0.05mm；3，每批材料要经过试验后确定厚度；4，安全片的破坏载荷Q为每个轴承最大水平横压力的1.5倍。（二）液压安全装置。其原理是当机器发生故障，油压上升，电接点压力表指示动针与调定最大横压力值的固定针相接处时，机器立即停车，放大辊距是负压降低。其中液压调距装置我比较感兴趣让我想起液压可所学知识结合起来分析一下，感觉很有意思。又重新学习一下淡忘的知识。关键词： 开炼机； 辊筒； 机座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 Chinas 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 录 第一章绪论 1 1.1 开炼机的工作原理 1 1.2 开炼机的结构形式 2 1.3 控制方式智能化 3 1.4 开炼机结构形式的历史发展与现状 4 第二章 主要参数的选取与计算 5 2.1 主要参数确定 5 2.2 传动原理图 5 2.3 电动机和减速器的选择 6 2.3.1 速比齿轮的参数确定 6 2.3.2 强度校核 7 第三章 主要零部件 10 3.1 辊筒的设计 10 3.1.1 辊筒的主要结构 10 3.1.2 横压力计算 10 3.1.3 辊筒计算 12 3.1.4 辊筒与轴承间隙的确定 17 3.2 横梁和机架 18 3.2.1 机架的强度计算 18 3.2.2 压盖的强度计算 24 3.2.3 安全系数与许用应力 25 3.4 润滑系统 26 3.5 制动装置 27 第四章调距装置 28 4.1 调距螺杆的计算 28 4.2 螺杆螺纹的自锁条件 29 4.3 螺母计算 29 第五章辊温调节装置 30 5.1 辊筒冷却计算 30 5.2 实际冷却水消耗的确定 32 5.3 冷却水管进水管直径的计算 32 第六章 结论 33 参考文献 34 致谢 35沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第一章绪论第一章 绪论1.1 开炼机的工作原理开炼机的工作原理是对原料的混合炼塑，用载有热量、能够产生相对运动的两根辊筒同时工作。工作的时候，原料需加在两根工作的辊筒之间，由于辊筒的旋转速度不同，工作表面上的温度也大不相同，所以辊面上的物料受到辊筒之间的热传导和摩擦力的作用，使其渐渐地温度上升而软化，并粘在辊面上。当这些原料进入两辊筒的工作面间缝隙时，因为辊面间的间隙很小，两辊面的旋转速度不同，使这部分物料受到剧烈的挤压、剪切和捏合作用，这种原料间的复杂的相对运动，使得原料本身产生一摩擦力，有摩擦力产生摩擦热。除此之外，还有辊筒表面的传导热量，由于其内在因素和外界条件的综合作用，使辊筒上的原料软化，产生塑化，呈显出熔融状态；再加上工人将原料在辊筒间不断地搅拌，使物料得到均匀的混合、塑化。进而形成产品。那么，原料在开炼机上加工时，为了得到良好的炼胶效果，应具备哪些条件呢？基于以上问题，将从以下两个方面进行讨论，即分别从力学角度和流变学角度加以讨论。辊筒的速比，辊筒的间距，物料的容量，操作方式，加工的温度，捏炼的时间以及其他多种因素影响着开炼机塑化与混合均化物料的效果。为了使得物料承受更大的剪切作用，两个辊筒之间必须有一定的速度差异。当辊距一定时，较大的辊筒速度差，对开炼机的剪切速度是大有裨益的，其可以提高开炼机对物料的剪切速率。另外，辊筒间距的大小也明显地影响着开炼机剪切，挤压物料的效果。压延机在工作状态下，开炼机的工作顺序是在压延机前、在混合机后，他的作用是把混合均匀的物料进行混炼、塑化，提供均匀的融融料给压延机，使压延机制作出更好的产品提供保障。在生产电缆料时，开炼机可以直接把按配方混合好的粉状料制作成熔融料，然后再压塑成片状带，然后用切粒机切成粒状。在地板革生产线上，开炼机可直接提供底层涂料。也可把回收的废旧塑料薄膜（片）开炼机上重新炼塑回制。开炼机结37构十分简便，制造过程也相对容易，同时操作也易于掌握，维修装配方便，所以，塑料制品受到了企业的大力追捧。1、 加热方法多年来，开炼机主要用于炼胶，加工温度较低，温度控制简单而粗糙，一般进水温差仅有1C左右。近年来，塑料应用以及橡塑并用日益增多，用开炼机炼塑及进行橡塑共混时，所需温度比炼胶要求高的多。加工一般热塑性塑料温度为130-180C，个别可达200-220C。目前试用的有蒸汽加热和电加热两种。蒸汽加热虽然时间段，功率消耗小，加热方法简单，但是仅适用于有现成高压锅炉的厂家，且蒸汽加热温度不稳定，温控难度大，温度大小受锅炉压力的限制。而电加热温控方便，工作环境清洁，不需要高温锅炉，尤其适用于中小型厂家，目前非常盛行。现在又一种新型加热辊筒，即在离辊筒便面不远处进行周边钻孔，将电加热棒插入空中，加热辊面，不需传热媒介，传热距离近，又不受辊筒内腔铸造沙皮的影响，所以传热效率高，预热升温快，不产生无功消耗。另外，轴颈，轴承和齿轮温度较低，机台的工作条件得以改善。这种方法除了具有加热作用外，还可以对加工物料进行冷却降温。同一般得低温开炼机一样，冷却水进入辊筒空腔进行循环冷却，冷却水与加热器无接触，又可以进行低温强剪炼胶，更适用与在最低温度下进行橡塑混炼，可满足不同加工对象的不同工艺条件下的一机多用。但由于铸造时辊筒的白口层很难保证厚薄一致，给周边钻孔带来了一定的困难，这就要求必须对辊筒材料进行改进。改进后的辊筒为钢制组合结构，表面喷焊硬化处理。由于这种加热方法的传热效率高，节省能源，工艺适用性广，今后将在橡胶塑料，尤其橡塑并用方面得到广泛地应用。2、 传动方式目前，使用的最多的仍是传统的传动方式-由三相异步电动机，圆柱齿轮减速器，大小驱动齿轮为传动动力。虽然这种传动方式机台的体积庞大，大小驱动齿轮直径相差悬殊，润滑条件也差，但此种传动机台的成本低，Z系列减速器制造方便，价格低廉，安装位置低，整体布局合理，因此它一直得到广泛应用。也有使用行星摆大小驱动齿轮。不足之处是这种方式需要增高电机和减速器的安装位置，用行星摆线减速器成本高，不易维修，传动轴为悬臂梁，强度较差。目前又兴起一种先进的硬齿面齿轮减速器，这种减速器体积小，速比大，精度高，噪音小，且润滑跳进好，是一种比较有前途的传动方式。3、 辊筒轴承辊筒轴承虽然仅是开炼机的一个零部件，但它对机台的使用起着非常重要的作用。常用的辊筒轴承一般为青铜类滑动轴承，在良好的条件下只要保证最大压力,以及内表挤压力压压，轴承的承载能力及使用寿命是没问题的，但一般情况下，开炼机的工作环境十分恶略，尤其是混炼，各种粉尘随辊筒的旋转浸入轴承，污染摩擦副，使摩擦系数增高造成摩擦磨损的恶性循环，以致使轴承频繁损坏。滚动轴承可以降低辊筒轴承的摩擦，具有省电的特点。目前，在大、中型开炼机上已有采用双列滚柱轴承的，不足之处，轴承外径大，附件多，结构复杂，造价高。近年来发展起来的铸型尼龙轴承引起了橡塑行业的极大关注。这种轴承耐磨，抗压，吸震，自润性好，而且轻便便宜，适于在重载、污秽的工作条件下使用。不足之处，铸型尼龙导热性差，热膨胀系数大，所以不适用于炼塑的高温开炼机。目前有些厂家提出利用耐高温的酚醛树脂为轴承材料，也有的提出在轴承体上钻孔，通过冷却水降低轴承轴颈出的温度。4、 制动装置众所周知，开炼机的主要工作件-辊筒，暴露于外面，开炼机的操作又以手工为主，所以不安全因素较多。对于开炼机，紧急制动是一个非常重要的问题。目前开炼机是用哪个的制动方法为机械制动和电气制动两种。机械制动常用的是电磁抱闸块式制动装置，这种方法简单而可靠，但需要增设一套机械制动装置。其中摩擦片等机械零件也会因为磨损而需经常更换、调正。电气制动常用的是能耗制动，能耗制动方法简化了机台的机械结构，投资少，不受尘埃和油垢的影响。并且由于无运动摩擦件，无需维修。不足之处，需外接供给能量。近年来，又出现了一种新的制动方法-自励发电制动，它是利用异步电动机转子剩磁和旋转动能来实现快速制动的。总之，开炼机目前的使用状况比较落后，有许多需要研究和改进的地方，相信不久，他将一顽强的生命力和崭新的面貌展现在未来的橡胶塑料工业中。图1-1 间歇炼胶过程图1加料2捏炼3切割胶料图1-2 连续炼胶过程图1切胶刀2带状胶条1.2 开炼机的结构形式 开炼机虽然均为电动机驱动，但由于其制造先后以及其工艺条件的不同，传动系统结构也种类繁多，其中就包括开式传动结构、闭式传动结构和双联传动结构。(1) 开式传动结构早期的开炼机基本都是采用开式传动。开式传动结构简便，价格便宜，传动部分不够紧凑，安装调整也极其复杂。轴承基本采用铜或尼龙材质的滑动轴承，调距方式大多是手动。前后辊筒的速度比是通过安装在辊筒一端的速比齿轮来实现动作。由于前后辊筒的动力直接靠速比齿轮传递，而且生产过程中辊距需要调整，造成了速比齿轮的啮合不能处于理想状态，所以开式传动开炼机的传动齿轮寿命非常，传动效率不理想。(2) 闭式传动结构20世纪末开始出现了有闭式传动结构的开炼机，由于其多方面的优点，迅速成为了当时开炼机产品的标准形式。该结构形式的开炼机将传动系统部分完全统一起来，把传动齿轮以及速比齿轮全部集中到一个箱体中，同时其减速机采用的是双轴输出结构，输出轴与辊筒之间采用万向联轴器连接。该结构较开式传动结构有了很大的提高。首先，将传动部分集中的统一起来，便于其操作，同时齿轮的啮合精度和机械效率较之前大大提高，不仅延长了该设备使用寿命，而且降低了无用功的消耗。 (3) 双联传动结构双联传动开炼机是我国近几年开发出的一种特殊结构的开炼机，它由1台主电机和1 台减速机驱动，减速机的双侧输出轴各驱动两个辊筒，减速机与辊筒之间通过齿型联轴器连接。1.3 控制方式智能化在开炼机产品结构发生日新月异变化的同时，开炼机的控制方式也在相继的发生翻天覆地的变化，控制系统的安全、高效、人文、合理和智能化逐渐闯入人们的视野。从前的控制系统只针对单机进行简单的操作，很少与其它设备进行联合工作，显然上述的这些缺点已经不能满足人们对于开炼机的要求。而如今，由于PLC技术的不断发展，一些新的科技技术被不断的运用到到机械行业中，开炼机实现了PLC程序控制，并与前后配套设备之间实现了通讯控制，可以根据生产过程的工作情况确定启动、停止、紧急制动、调整辊筒线速度或自动调整辊距等等的工作状态，甚至可以在恶劣的工作条件下实现无人看守。这是开炼机发展的一小步，确是人类机械发展史上的一大步。1.4 开炼机结构形式的历史发展与现状我国机械设备的智能化起步相对较晚。其中，开炼机真正运用到成产中是在20世纪50年代末期，生产技术基本是沿袭前苏联的，规格只有400，450和560等少数几种，结构形式以开式传动为主。80 年代，随着我国机械工业的飞速发展和全球经济的复苏，汽车、石油以及高分子材料等工业得到迅猛发展，带动了相关行业的生产规模不断扩大，一些新工艺、新设备也随之应运而生，特别是橡胶行业，不断开发出各种新型橡胶生产设备，开炼机的产品规格和结构形式也有了极大发展，主要表现在产品规格系列化、结构形式多样化和控制方式智能化。开炼机的应用范围还在不断的朝着多元化发展，就大多数情况而言，开炼机的生产就是生产中的中间环节，也是生产中必不可少的环节，需要与和他相配合的生产设备组合成生产线配套，使用的时候，而与开炼机配套的密炼机、压延机等设备规格较多，产能也各不相同，因此，为满足使用要求，我国又陆续开发出了360，550，610，660 和710 等多种规格开炼机，而且每种规格都形成了一系列的产品以满足不同的需求。 在开炼机产品结构发生重大变化的同时，开炼机控制方式也更加趋于完善状态，开始重视控制系统的安全、高效、合理和智能化。以往开炼机的控制系统只针对单机进行操作，极少与其它设备进行通讯，操作也十分的危险和麻烦。如今我国开炼机的技术水平和安全性能正在朝着国际的先进水平迈进，但随之与其相配的设备及其他相关技术的进一步发展，开炼机仍然存在着较大的上升空间，尤其是设备在结构方面。沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第二章 主要参数的选取与计算第二章 主要参数的选取与计算2.1 主要参数确定： 开炼机的规格：5501000前辊筒线速度：18.46m/min辊筒速比：1：1.27电机功率：45KW一次性投料量：20-35kg2.2 传动原理图：图2-1 传动原理图1、速比齿轮2、滚动轴承3、后辊筒4、传动系统5、减速器6、电动机7、前辊筒2.3 电动机和减速器的选择常用电动机为三相异步电动机，一般选用鼠笼式转子封闭自扇冷式异步电机，也有选用绕线式异步电动机的，后者启动性能比前者好，但可靠性差，价格高，前者结构简单，防尘启动性能虽然不如绕线式异步电动机来得大，但由于开炼机多是空车启动的，故启动性能可以满足开炼机的要求。由经验公式计算功率得 （2-1）选择电机为Y280M-8 封闭式三相异步电动机电压为380 伏。其中：电机转速980r/min，额定功率45KW。2.3.1 速比齿轮的参数确定前后辊筒速比速比是1：1.27，中心距a700mm。传递扭矩是通过速比齿轮传递的。当速比很小时，可近似认为两辊筒扭矩相等，速比齿轮扭矩之和即大驱动齿轮扭矩：MKMK1+MK2材料选择：小齿轮为45#钢调质处理HBS=236HBS大齿轮为45#钢正火处理HBS=189.5HBS选取齿轮模数为m=12中心距a=700mm齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径 （2-4）查表得齿宽系数为：d=0.6所以齿宽b=dd1=280mm2.3.2 强度校核 按接触强度校核查表得，使用系数；根据，7 级精度，动载系数；由于是直齿轮，；查表用插值法查得7 级精度、小齿轮悬臂布置时 =故载荷系数 =查表得 （2-5）者小值为许用应力齿顶圆压力角： （2-6） （2-7） （2-8）查表 区域系数 （2-9）校核安全。 按齿根弯曲疲劳强度校核 查表得 另取 求得 （2-10）其中S=1 （2-11）经校核安全。沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第三章 主要零部件第三章主要零部件的设计3.1 辊筒的设计开炼机的辊筒是其完成作业的主要部件，它直接参与炼胶过程，所以，它对开炼机性能的影响很大，因此，对开炼机辊筒的设计、制造和使用非常重要。辊筒的材料一般采用冷硬铸铁，它的特点是内部韧性好、强度大、表面层的组织硬、耐磨损，同时辊筒还要求有足够的强度和刚度，以保证辊筒的正常使用而不会被损坏，与此同时，辊筒表面还要求较大的硬度、耐磨性、耐化学腐蚀和抗剥落性，同时要有合理的几何形状来尽可能地消除应力集中，其结构设计应有利于制造。除上述特点外，辊筒要求有良好的导热性。 3.1.1 辊筒的主要结构冷硬铸铁辊筒分为普通冷硬铸铁和合金冷硬铸铁，本次设计取用普通冷硬铸铁。辊筒结构有两种：中空结构和圆周钻孔结构，本次设计中取用中空结构。辊筒的主要结构及主要尺寸如下图3.1 所示：图3.1 辊筒结构及主要尺寸3.1.2 横压力计算辊筒受力分析：开炼机的辊筒工作时受到很大的横压力、摩擦力和温度应力，同时还包括速比齿轮的作用力。因此要精确计算横压力值是很困难。通常是以测定后计算辊筒每厘米长度上的横压力的值作为设计依据.胶料对辊筒的径向作用力为P（横压力），P 要分为水平分力PX 与垂直分力PY，如图3-2所示。图3-2 受力分析其中 （3-1）式中横压力，kg； 垂直横压力，kg； 水平横压力，kg； 横压力的合力角。取。由测定得出PX后可求P值； （3-2）单位横压力的确定：工程上，一般采用经验公式 （3-3）式中f速比； D辊筒工作部分直径，cm ； 剪切系数，由经验取推荐单位横压力为。所以总横压力 （3-4）3.1.3 辊筒计算开炼机辊筒在胶料的横压力作用下产生很大的弯曲应力，齿轮作用力与辊筒重量仅占受力总值的10%左右，为了方便计算，这部分的力一般可忽略不计。基于此，就可按照横压力，温度应力和由扭矩产生的剪切应力进行粗略估计计算，确定辊筒尺寸。辊筒计算可按下列向个步骤进行： 弯矩的计算：辊筒总横压力P 按下式计算： 支点反力为： （3-5）中间截面的弯矩为： （3-6）式中P单位横压力，kg/cm； 水平单位横压力，kg； 轴承的支点反力，kg； L辊筒工作部分长度，cm； 轴承支点间的距离，cm。 扭矩计算：有上面分析可知：后辊筒传递全部的扭矩： （3-7）式中N电机额定功率，45KW； n后辊筒转速，18.46r/min； 总传到后辊筒上的总效率，总0.850.95。后辊筒扭矩一部分用于炼胶，一部分通过速比齿轮传到前辊筒，两个辊筒共同承受横压力和加工胶料的摩擦扭矩，所以前后辊筒的扭矩相同。图3-3 辊筒受力情况 强度计算：辊筒受力是属弯曲和扭转联合作用下的复合应力。根据生产实践可按下式计算： （3-8）式中 -复合应力，； -弯曲应力，； -剪切应力，； K 修正系数，对铸铁K1/3； M弯 危险断面上最大弯矩； W 抗弯截面模量，； MK 扭矩kgcm； Wp 抗扭截面模量，。空心圆柱体的抗弯截面模量W 为： (3-9)空心圆柱体的抗扭截面模量Wp 为： (3-10)式中； d 辊筒工作部分内径，d=25cm； D辊筒工作部分外径，D=40cm； MK危险断面上扭矩，kgcm； Wp抗扭截面模量，。所以： (3-11) 温度应力对其强度的影响辊筒的温度应力是由于辊筒的内外表面温度差造成的，机械应力和温度应力同时作用在辊筒上。内层拉应力为：其强度满足条件：， 式中： 表示辊筒所受的机械应力； 表示辊筒所受的温度应力；式中弯矩产生的应力， 热应力，热应力 内按下式计算： (3-12)式中R、r辊筒外、内半径，cm； 膨胀系数，对于铸铁1.210-5 1/开 E弹性模数，对于铸铁E1.2106 分别为辊筒内、外表面的温度，一般-1518 温差太大时， 热应力也甚大，易引起辊筒断裂，故冷却必须在辊筒运转中缓慢进行； 泊松系数，对于铸铁0.25。 = (3-13) (3-14) (3-15) 许用应力与安全系数 辊筒的安全系数 (3-16)式中 安全因数系数，取（按停车事故）； 载荷性质系数，； 应力集中系数，铸铁辊取； 截面系数，； 工艺系数，考虑冷硬层影响，取； 质量验收系数，单件检查，取； 所以 故取 许用应力作用在辊筒上的载荷，其性质为对称循环载荷，以疲劳限为基准。 (3-17)3.1.4 辊筒与轴承间隙的确定辊筒与轴承的间隙要适当，间隙过大，会影响到轴承的精度和使用寿命；间隙过小容易卡住和发烧。 轴颈的热膨胀轴颈所受的热膨胀 (3-18)式中： 为轴颈膨胀系数，取； 为轴承的最大工作温度，取； 为轴承工作的室内温度，取。 代入后得到轴承的热膨胀。 保证运转的间隙按配合的最小间隙选取。 制造公差带和安装精度最小公差带0.1mm，安装精度0.15/1000，则3 取0.10.2mm。在这里取3 = 0.2mm。由于温度不高，轴承体热膨胀而引起的间隙就不予以考虑了。综上有：最小间隙min = 1 +2 =0.28mm；最大间隙max =1 +2 +3 = 0.48mm。根据计算值进行调整有： min = 0.3mm ； max = 0.5mm 。3.2 横梁和机架机架是开炼机的支撑部件，它应有足够的强度，以承受机械的全部作用力，同时应有足够的刚度，受力而弯曲的变形不超过允许值，以保证安装在其上的机械零部件相对位置的准确性。机架的结构可以分为闭式、拆分式和开放式三种，开放式机架被广泛地采用，本设计亦是采用开放式机架，它由立臂、下横梁和上横梁组成，立臂和下横梁为一个整体，上横梁是活动的，以便于拆装和装修。选材：要求具有足够的强度与刚度，耐冲击振动。故本设计选用铸铁有HT300。特点是具有良好的铸造性能，价格低廉，并且有挤压和吸震能力。3.2.1 机架的强度计算机架零件形状复杂，并且受有复合的应力，还时常受到外界因素的影响。如制造的残余应力、基础上沉的影响等，因而，很难计算其刚度和强度。设计时，通常根据机器的工作要求，并和同类型相似的机器比较，拟定机架的结构形式和尺寸，然后再做粗略的计算机架主要受力如图3-4所示，辊筒轴承支反力的水平分力（或）与垂直分力与。为简化计算值（或）及（或）值，同样忽略辊筒重量、齿轮等的作用力。为了计算方便，把机架分为立柱和横梁两部分分别计算。图3-4 机架综合受力图 立柱部分受力如图3-5所示图3-5 立柱受力a. 立柱与压盖成铰链连接，在作用下产生反作用力，与方向相反。b. 立柱与底梁是一个整体，将A 端视为固定端，当作用后产生反力，与方向相反。为保证不变形，引起一个反弯矩，其方向是顺时针。 因是齿轮硬度小于HBS350的闭式齿轮传动，所以按齿面接触疲劳强度设计，然后按传动的齿根弯曲强度校核。速比齿轮 速比齿轮的速比为1.27.两齿轮中心距a=450mm，传递。扭矩是通过速比齿轮传动的，当速比很小时，可以近似的认为：两辊筒的扭矩相等。速比齿轮的扭矩之和即图3-6 底梁弯矩c. 计 算 支 点 反 力 ：； (3-19）其垂直分力： （3-20）d. 弯矩计算如图3-3、3-7所示。断面：断面：e. 应力计算：式中工作应力，截面模量，许用应力，立柱的弯矩或。图3-7 弯矩图 机架低梁的应力计算机架底梁受力情况如图3-6 所示支点反力： （3-21） （3-22） （3-23） （3-24） （3-25） （3-26） （3-27） （3-28）求出合成弯矩： 在弯矩作用下，应力为： （3-29） 式中M据上计算出弯矩后绘出弯矩图，求其最大弯矩，W截面模量，在立臂受力作用下，底梁同时受拉力，其拉应力为： （3-30） 式中F截面面积，机架底梁的总应力为： （3-31）3.2.2 压盖的强度计算压盖的危险断面如图3-8的vv所示，其应力为： （3-32）式中所以图3-8压盖受力分析3.2.3 安全系数与许用应力机架受力属变载荷，许用应力应按脉动弯曲疲劳限为基准。许用应力： 式中n安全系数。 机架的许用应力为：HT300： 压盖的许用应力为：HT300：3.4 润滑系统1. 油杯润滑特点： 本次设计是采用油杯中的节油口向轴承滴油进行润滑，油杯滴油润滑的特点是结构简便，操作方便，环保省油。而且它的供油量可以由节油口进行控制，通常滴油量以每38秒一滴最佳，那是因为过多的油量会引起轴承温升增加。缺点是对润滑油的粘度有一定限制，不可以使用粘度大的润滑油，同时散热效果差。油杯滴油润滑适用于低速轻载工作温度较低的场合。 2.浸油润滑特点 把轴承的一小部分没入润滑油中，轴承工作后将油液带入到轴承的其余部分，使轴承中充满油液的一种润滑方式。浸油润滑是目前一种较为普遍和方便的一种润滑方式。当考虑到浸油润滑时的搅拌损耗及温度的问题，对于水平轴，轴承部分浸入到润滑油中的高度应有要求，一通常将油面控制在轴承最下面滚动体的中心处左右。浸油润滑的优点是润滑充分，缺点是供油量不易调节，浸油润滑一般适用于低速或中速场合，在低转速轴承上使用较为普遍。 所以本次设计选用旋盖式油杯润滑，其型号为：油杯A200G/311543.5 制动装置开炼机仅在设备发生故障时，拉动紧急制动装置，制动器在切断电源后起作用。开炼机制动器的基本要求：控制机构便于工人操作，且开机时制动装置要保证时刻处于正常工作状态。在空转制动后，前辊筒惯性回转圈数不得超过1/4圈。制动器通常安装在电动机与减速器之间的联轴器上，为便于紧急制动，操纵装置安装在工人可快速触碰到的位置操作位置。目前电磁抱闸式和带式制动这两种制动装置在开炼机上应用较为广泛。由于电磁抱闸式制动简单可靠，故国内外大部分炼胶机构均采用它。本次设计也采用电磁抱闸式制动装置。沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第四章 调距装置第四章调距装置开炼机的调距范围一般在0.115 毫米之间，常用的调距装置，按动力形式可以分为：手动式、电动式、手-电动式、液压传动式。本设计采用的是手动调距装置，其特点是：调距方便，准确，结构紧凑，但是劳动强度大，不能在负荷下调距。图4-1为本设计所采用的手动调距的样图。1-蜗杆 2-蜗轮 3-丝杠 4-调整螺母 5-丝杠头 6-平衡器 7-安全片 8-刻度盘 9-手轮 图4-1 手动调距的样图4.1 调距螺杆的计算调距螺杆主要承受横向力的水平分力，其次是扭矩作用，在手动式中，因扭矩极小，可以忽略不计。计算调距螺杆的挤压强度时，其应力： （4-1） P一个轴承上的最大横压力； 螺杆材料的剪切系数，梯形或矩形的为1.21.3，这里=1.25； d1 螺纹的内径mm； 许用挤压应力，螺杆与螺母受到的是均匀变载荷其许用挤压应力为 式中：为脉动拉压疲劳极限，钢材的，螺杆材料为45 钢，此时为： 安全系数n = K1K2K3K4 = 1.1 1.051.941 = 2.3 式中：K1 为安全系数质数（影响停车）取1.1； K2 为计算系数取1.05； ； K4 为应力集中系数，取1；许用挤压应力。4.2 螺杆螺纹的自锁条件其自锁条件必须满足。即摩擦角要大于螺纹升角。通常:f为摩擦系数，钢对青铜之 f=0.100.15，。为螺纹升角，一般取。4.3 螺母计算图4.8 螺母台螺母台肩厚度的计算见图4.8台肩厚度按下式计算： 4-2 螺母台肩的应力按下式计算： （4-3） 式中p个轴承上最大横压力，p=55102kg； D1螺母外台直径，18cm； D 螺母外径，14cm； 许用应力，。其中脉动弯曲疲劳限，铸铁 HT2040 的为： 安全系数n 按下式确定： k1安全因素，1.1； k2计算系数，1.05； ； k4应力集中系数，取1。 所以 （4-4） （4-5）设计安全。沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第五章 辊温调节装置第五章辊温调节装置根据炼胶工艺要求，开炼机辊筒表面应保持一定温度，一般不超5560，因此辊筒内腔需装有冷却装置。常用辊温调节装置有开式辊温调节装置、闭式辊温调节装置以及钻孔辊筒温控装置。本设计采用开式辊温调节装置，其特点是结构简单，冷却效果好，成本低，但耗水量大。5.1 辊筒冷却计算开炼机所有消耗的功转化为热量，重要消耗在三个方面： 被胶料吸收的热量Q1 向周围空气散失的热量Q2 被冷却水带走的热量Q3这三部分热量之和： （5-1） 式中： ； N 电机的功率KW， N = 7.5KW； 机械传动效率，取0.80.9；则Q = 36005.250.80 = 15120KJ/h被胶料吸收的热量为： （5-2） 式中：G生产能力kg/h； C 胶料比热容，C = 1.675KJ/kjk； 向周围空气中散失的热量 （5-3） 式中：A是两辊筒工作部分的表面积， ；Hk-对流传热系数；hp 辐射传热系数；T辊辊筒表面温度K；T空气周围空气温度K；D辊筒工作部分直径m；L辊筒工作部分长度m；被冷却水带走的热量； 从而冷却水的耗量 （5-4） 式中： C是水的比热容KJ/kjk； P是水的密度； T是进水温度K；5.2 实际冷却水消耗的确定 ，取； N 电机的功率KW；5.3 冷却水管进水管直径的计算 进水管直径（mm）按下式计算 （5-5）其中q 是冷却水的耗水量v 是冷却水的速度，在一般水压情况下v 取0.92m/s，分水管及喷水管水孔截面积S 总和不应大于总进水管截面积A。即nsk，这里v 取1m/s。 式中： n 是分水管或喷水孔数量； s 是分水管或喷水孔截面积； A 是总水管截面积或每个辊筒内管截面积； 则： 。沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业设计 第六章 结论第6章 结论开炼机在技术上经过一百多年的发展，其结构、
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