机制专业xk350开炼机加料段机筒机械毕业论文(带CAD图）
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xk350开炼机加料段机筒
机制专业xk350开炼机加料段机筒机械毕业论文带CAD图
350 开炼机
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沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文题 目： XK350/1000开炼机加料段机筒设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1201 学生姓名： 李华健 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 XK-350开炼机是橡胶、塑料机械中最常用、最基本的设备之一，主要用于生胶的塑炼、胶料的混炼、混炼胶的热炼等。目前，我国开炼机技术虽然发展很快、生产品种也较多，但与工业发达国家相比还有一定差距，有向着个性化与智能化方向发展的趋势。本文主要对XK-350开炼机进行了设计和计算，包括电机和减速器的选用，工作机的设计工作机主要的零部件和辅助部件设计，制图软件的使用等。本文在结构设计方面，采用少齿差行星齿轮减速器替代以往的圆柱齿轮减速器，结构更为简单紧凑，降低了生产成本。并针对安全生产问题，增加了安全装置，为以后该机械的设计提供参考依据。随着技术的不断发展，开炼机的结构和性能有了很大改进。在新式开炼机中，采用液压马达作为动力传动装置，使传动平稳，噪音降低；采用自动调心滚柱轴承火填充MC尼龙轴衬作为辊筒轴承，以节约电能或轴衬铜材，并简化维护保养；调距装置采用液压结构，具有过载保护功能，调距方便，并可指示工作横压力值；为了适应炼胶工艺的要求，大规格开炼机采用圆周钻孔辊筒，提高温控效果。此外，为安装方便，采用橡胶防震垫取代地脚螺栓；在中小规格开炼机上采用电气制动，简化了制动装置，提高了制动效果。开炼机的一系列改进，使其在技术上达到了一个新的水平。使用开炼机对胶料进行塑炼，是最早应用的一种塑炼方法。它是将生橡胶胶块置于两辊筒之间，借助于辊筒的剪切力作用使橡胶的分子链受到拉伸而断裂，从而获得可塑性。使用开炼机塑炼，其塑炼温度通常控制在100以下，这种塑炼属于低温机械式塑炼。 采用开炼机塑炼的优点是塑炼胶的可塑性均匀、热可塑性小；所得胶料的收縮性能小; 设备的工艺灵活性较强，适用面宽，投资；较小。因此，开炼机适用于胶种变化多、生产（胶料）用量较少的橡胶制品企业。开炼机塑炼的缺点是操作劳动强度大、生产效率较低、工作条件差。网上查询青岛科技大学学报（自然科学版），书中提到：开炼机是一种古老的橡胶、塑料加工设备,随着科学技术的发展,各种各样的新型炼胶、炼塑设备层出不穷,但开炼机并没因此被淘汰,而是随着橡胶、塑料工业的迅速发展,以及橡塑并用的兴起而日益兴旺。其原因是开炼机有着它自身的独到之处:结构简单,设备投资少,易操作,易观察。我认为这恰恰是开炼机在今天能仍有一席之地的原因。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。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 Abstract 关键词：开炼机；液压马达；塑炼；减速器；调心滚珠轴承；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 录 第一章 概述 1 第二章 主要参数确定 4 第三章 传动系统 5 3.1减速器设计计算 5 3.2一级齿轮传动 6 3.3二级齿轮传动 9 3.4轴校核 13 3.4.1轴1 13 3.4.2轴 16 3.4.3轴 20 3.5键的校核 25 第四章 主要零部件设计 26 4.1辊筒 26 4.2辊筒轴承 30 4.3机架和横梁 30 4.4辊距调节装置 30 4.5辊温调节装置 30 4.6润滑系统 31 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论文 第一章 概述 第一章 概述开炼机主要用于：生胶的塑炼、胶料的混炼;混炼胶的热炼、供胶；胶料的压片；胶料中杂质的清除；生胶的破碎、洗涤；再生胶的粉碎、混炼、压片；升橡胶的压片等。此外，它还广泛用于塑料加工和油漆颜料工业生产中。由此将开炼机分为：热炼机、压片机、破胶机、开炼机、粉碎机、提炼机、精炼机和实验用开炼机等。开炼机工作原理：胶料在两个相对回转的辊筒上，依靠不同的速度，在摩擦力作用下被拉入辊距，通过辊距断面的不断缩小，是胶料受到强烈的剪切与挤压，同时在一定温度条件下发生氧化断链，增加可塑性，从而达到炼胶的目的。开炼机的工作条件：1、 胶料与辊筒的接触角必须小于摩擦角，即,此时的胶料能被拉入辊距，辊筒与胶料的摩擦角一般为3840。要求辊筒与胶料的接触角s 安全校核V剖面的疲劳强度 V剖面应力集中系数 （3-34） 故按配合引起的扭应力、应力幅、平均应力： （3-35）绝对尺寸影响系数 表面质量 V剖面安全系数： （3-36）取S=1.5-1.8 Ss 安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：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轴图3-4 轴和受力分析图 （3-39） R1v=2091.55N R2v=8155.41N 合成弯矩图： 图3-5 扭矩图 校核轴的强度： （3-40） 查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面： 剖面因H7/k6配合的应力集中系数： 剖面因过渡圆角的应力集中系数： 故按剖面过渡圆角校核： (3-44) 剖面产生的扭应力，应力幅，平均应力为： (3-45) (3-46)绝对尺寸影响系数： =0.68 =0.68表面质量 =0.941 =0.941 (3-47) 取S=1.5-1.8 S S 安全轴承的校核:(选用深沟球轴承，型号：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轴图3-6 轴和受力分析图 图3-7 扭矩图 查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面 剖面因配合（ ） 剖面 剖面因键槽 按剖面的圆角校核： T=613800 剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为： 绝对尺寸影响系数 表面质量 取S=1.5-1.8 SS 剖面安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：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键的校核 p=100-120 轴上的键： (3-50) 轴上的键（两个）： 轴上的键两个 键的校核全部合格驱动齿轮小齿轮材料 45# 调质 HBS1=240大齿轮材料 45# 常化 HBS2=200选取小齿轮齿数Z1=22 I=3.54则Z2=22x3.54=77.8 取Z2=78 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为大驱动齿轮扭矩。选小齿轮 45# 调质 HBS1=240；大齿轮 45# 常化 HBS2=200 取Z2=28 (3-51) 又速比齿轮为满足辊距调整要求，大辊距的开炼机速比齿轮应采用渐开线长齿形。其齿全高H=(2.5-2.6)m 齿顶高H1=(1.1-1.2)m 齿根高h2=1.4m 。齿宽b=(12-15)m。否则，会由于辊距过大造成齿的啮合条件恶化，影响齿轮寿命。齿全高h=2.5m=45mm,h1=1.1m=19.8mm取h1=20mm,则h2=25mm,齿宽b=15m=270mm。按弯曲强度校核Hh,强度满足。按弯曲强度校核强度满足。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 主要零部件设计 第四章 主要零部件设计4.1辊筒辊筒的材料一般采用冷硬铸铁。他的特点是内部韧性好，强度大。表面坚强，耐磨耐腐蚀。冷硬铸铁辊筒分为普通冷硬铸铁和合金冷硬铸铁，本设计中采用合金冷硬铸铁。辊筒的结构有两种：中空结构和圆周钻孔结构。本设计采用中空结构。辊筒的受力分析：开炼机的辊筒工作时守有较大的横压力，摩擦力，温度手里，大小驱动齿轮和速比齿轮的作用力。此外，辊筒的自重作用必须考虑。胶料对辊筒的横压力：Pp=109666.1千克 = 驱动齿轮的作用力 大驱动齿轮的圆周作用力经电机、减速器、大驱动齿轮传来的扭矩，是提供前后混加工胶料的需要，故由前后辊共同承担，既Mk=Mk1+Mk2 在炼胶时刻近似的认为Mk1=Mk2。 (4-1) 为大驱动齿轮轴线与垂直先偏移角 径向力 -压力角20 T=332.8kg 速比齿轮的作用力：当速比很小时刻近似的认为：两滚筒的扭矩之和即为大驱动齿轮的扭矩Mk。则Mk=Mk1+Mk2 (4-2) 径向力 T1=458.9kg自重 后辊重： (4-3) 速比齿轮重： 大驱动齿轮重： 辊筒的强度计算：辊筒的强度计算包括：支反力，弯矩，扭矩和危险断面强度的计算。计算时，虽然前后辊筒的工作条件相似，为安全起见，看做后滚筒沿全长传递全部扭矩。此外它的一端要承受驱动齿轮的作用力。另一端又要承受速比齿轮的作用力，起工作条件较前辊恶劣。所以只对后辊计算就可以了。辊筒的支反力计算： 水平方向支反力; (4-4)垂直支反力 合成支反力： =55132.9kg =56029.0kg辊筒弯矩和弯应力计算：a) 弯矩图：图4-1 受力分析图如图，以辊筒中部位计算断面，其最大弯矩为 (4-5) (4-6)DH-计算外径。 a- 内外径比 b) 剪应力计算： (4-7) (4-8)C) 辊筒的强度计算：根据辊筒的抽离状态时属于弯曲和扭转联合作用下的符合应力。根据力学强度理论，可按修正后的第二强度理论计算工作用力。 （4-9） 强度满足D)考虑温度应力对其强度的影响辊筒的温度应力是由于辊筒内外表面的温度差产生的。机械应力与温度应力同时作用于辊筒。 强度条件应符合：机+温 温度应力 （4-10） -线膨胀系数。 在炼胶机正常操作时，辊筒内部通冷却水。因而温度应力是外层受压，内层受拉。 外表面：弯矩引起的为拉应力。 总H=弯H-ZH=328.8 此时强度满足。 内表面: 总H=弯H+ZH=396.9此时强度也满足 综上所述，辊筒的强度满足。4.2辊筒轴承 辊筒轴承所承担的负荷是很大的，且速度低温度高。目前管饭采用的是滑动轴承。在大型炼胶机中已开始应用滚动轴承。 本设计采用滑动轴承。其特点是结构简单、制造方便、成本低。 滑动轴承由轴承体和轴衬两部分组成。4.3机架和横梁 机架是开炼机的支撑部件，他应具有足够的强度，以承受机械的全部作用力。同时，它应具有足够的刚度，受力而弯曲的变形不超过许可值，以保证安装在其上的机器零部件相对位置的准确性。 机架的结构可分为闭式，拆卸式和开始三种。开式机架被广泛地采用，它由立臂、下横梁和上横梁组成。力臂和下横梁为一整体，上横梁是火的，便于迁装和装修。4.4辊距调节装置 开炼机的调距范围一般在0.1-15mm之间，常用的调距装置按动力形势可分为:手动调节装置。起特点操作方便，结构紧凑，工作可靠。 机械式调距装置的螺杆和螺母一般采用矩形或梯形弹头螺纹，为了是啮合螺纹个圈受力平均，螺纹工作全书一般不大于10圈。4.5辊温调节装置 开炼机的平均功率一部分小号在传动装置的摩擦损失上，约占平均功率的20%，想周围空气散失的热量及胶料带走的热量约占平均功率的10%，其余70%平均功率转化为u热量，由冷却水导走。4.6润滑系统 开炼机的润滑系统是滚筒轴承的润滑。本设计采用稀油润滑。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结 总结 目前，开炼机的使用状况比较落后，仍有许多需要研究和改善的地方。如：橡胶防震垫取消庞大的基础施工，为重型设备移位提供方便，并消除噪音，减少了机器运转对厂房和地基产生的震动外力和冲击力。另外调距装置安全垫片的选材及装卸方式，还有机架可采用焊接件以降低其重量。同时，也可以改变其外观。 开炼机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。 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。 这是因为开炼机在搅拌过程中主要依靠两个相对回转辊的橡胶材料挤出、剪切，经过反复的捏炼过程与化学反应，内部橡胶的分子链中断，使各种成分的塑料材料混合均匀，最终达到复合。由于在薄膜辊缝中排除，由于在两个辊面上的速度和温度的差异而涂上了滚筒，滚筒之间的回流，如此反复，完全混炼效果。当链形成时，橡胶的分子链由长变短。从大到小的弹性；在搅拌时间，以促进表面的橡胶材料的组合物，不断更新，均匀混合。 那么，胶料在开炼机上加工时，应具备哪些条件才能得到良好的炼胶效果呢？我们将从两个方面进行讨论，即分别从力学角度和流变学角度加以讨论。辊筒速比，辊筒间距，物料容量，操作方式，加工温度，捏炼时间等多种因素影响着开炼机塑化与混合均化物料的效果。 本次开炼机设计流程为：按照机械设计方法进行安排设计，首先对于主要参数进行机械计算并合理选取。然后是各个主要组成部分的选择及设计，电动机、辊筒、机架、调距装置和调温装置的设计及组装。设计并计算辊筒速比，辊筒间距，物料容量，操作方式，加工温度，捏炼时间等多种影响着开炼机塑化与混合均化物料的效果的因素。最后根据所有计算以及合理选择进行组装，即通过建模软件和cad图纸对于设计零件进行建模和装配。 随着橡胶工业的不断发展，开炼机在逐步的完善和不断的更新。在自动化流水混炼作业线中，由于挤出压片机、密炼机和连续混炼机等设备的应用和发展，开炼机的使用范围已显著缩小，但在中、小型工厂中，特别在再生胶和小批量特殊胶种以及胶料的生产中，应用仍较为普遍。 减速器设计中有许多需要特别注意的地方。减速器轴承的选择一定要慎重，本设计中选用的是深沟球轴承，并不是很好，虽然合格，但是经过多次失败的校核才选定的。所以为了节省时间，可以初选易校核的轴承类型。 减速器设计中，两级传动中的相互啮合的两个齿轮材料尽量不要一样，以避免产生粘合现象。 总之，开炼机在日益发展的橡胶工业中，不仅不会被淘汰，而且会日益发展，尤其是橡塑并用的开炼机。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 参考文献 参考文献1 雷天觉. 新编液压工程手册M. 北京：北京理工大学出版社， 1998.2 成大先. 机械设计手册M. 化学工业出版社，1994.3 周士昌. 液压系统设计图集M. 北京：机械工业出版社. 2003.7.4 王兴天. 注塑技术与注塑机M. 北京：化学工业出版社. 2005.5.5 董林福，赵艳春主编. 液压与气压传动M. 北京：化学工业出版社 2005.6 张利平. 液压站M. 北京：化学工业出版社 2008.7 刘朝儒，彭福荫，高政一.机械制图M. 北京：高等教育出版社，2001.8 张利平. 液压传动系统及设计M. 北京：化学工业出版社，2005.9 陆望龙. 实用塑料机械液压传动故障排除M.
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