安全带轧染整形生产线的设计【含CAD高清图纸和说明书】
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河 北 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 张卫强 学 号: 020501203 设计(论文)题目： 安全带轧染整形生产线的设计 -理带与浸染红外定形部分 起 迄 日 期: 2006年3月13日 6月24日 设计(论文) 地点: 河北科技大学 指 导 教 师: 郑惠萍 专 业 负 责 人: 张振文 任务书下达日期: 2006年3月 1 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，经专业负责人审查、学院主管院长签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；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；4任务书内有关“学院”、“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（如：031201106）；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 771487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GB/T 740894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“2004年3月21日”或“2004-03-21”。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：通过毕业设计，使学生系统地综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力得到训练，巩固和加深对所学知识的理解，扩大和补充知识，提高认识水平。通过毕业设计的实践，培养调查研究的习惯，训练查阅资料、标准、工具书、参考书等获得有用信息的能力，合理分析选择计算公式、方法和标准单元，正确设计计算，用图纸、说明书等形式表达设计思想和结果。通过毕业设计，不仅提高解决问题的独立工作能力，自学能力，动脑动手能力，而且应建立正确的设计和科研思想，牢固树立科学的实事求是的严肃认真的工作态度。本毕业设计使学生机械设计、计算机综合运用能力得到全面的锻炼。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）：国内织带的生产线多为进口，价格昂贵。本课题受企业委托旨在消化引进设备的基础上，开发设计一条电脑程控的安全带轧染整形生产线，以满足生产需要。本次毕业设计完成该生产线碱洗部分的设计，应完成主要工作如下：（1）调查研究、收集资料、了解织带染整的整个生产过程及两套进口生产线的生产情况；（2）完成安全带轧染整形生产线（理带、浸染红外定形部分）的总体设计，要求走带速度在515m/min可调；（3）各零部件的设计；（4）撰写设计计算说明书一份，不少于15000字，（5）翻译有关的外文资料（30005000汉字）。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：（1） 毕业设计开题报告（2） 毕业设计外文翻译（包含原文）（3） 毕业设计要求中应该完成的图纸（包含至少不小于A2的一张手工绘图的图纸）（4） 毕业设计计算说明书4主要参考文献：1 董刚，李建功，潘凤章.机械设计.北京：机械工业出版社，2002（3）2 吴宗泽.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2004（1）3 吴宗泽.机械设计实用手册.北京：化工工业出版社，2004（2）4 章宏甲，黄谊.液压传动.北京：机械工业出版社，2004（1）5 成大先.液压传动手册.北京：化工工业出版社，2004（1）6 成大先.气压传动手册.北京：化工工业出版社，2004（1）7 陶乃杰.染整工程.北京：纺织工业出版社,1990：17215本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2006年 3月13日 3月31日 4月01日 4月22日 4月23日 5月15 日 5月15日 6月5日 6月6日 6月17 日6月17日 6月24 日查阅资料，生产厂家调研和实习 ，理解毕业设计任务初步拟定各部分的实施方案，外文资料翻译，写出开题报告，完成开题总装图主要零部件编写设计说明书准备答辩；论文答辩所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院意见：主管院长： 年 月 日河 北 科 技 大 学毕业设计(论文)开题报告 题 目: 安全带轧染整形生产线的设计 -理带与浸染红外定形部分 学生姓名: 张卫强 学 号： 020501203 专 业: 机械设计制造及其自动化 指导教师: 郑惠萍（教授） 2006年4月 13 日毕业设计（论文）开题报告1 文献综述 1.1 课题背景近年来，我国人民生活水平稳步提高，对汽车的需求量猛增。汽车行业的飞速发展，刺激了相关产业的繁荣。作为产品供应链下游的汽车零部件供应商开始借机进行科技更新，汽车安全带染整加工企业也高举科技旗帜。因为一般每条安全带需要3.2m长的织带，每辆车至少需要3m8m长的织带，加上需要更换、维修的安全带，所以安全带的市场需求量很大。但是，安全带加工需要很高的科技含量，因为安全带使用过程中要承受较大的冲击力，必须具有较强的断裂强度，国际上通用的断裂标准为5000磅（2270kg），我国GB11549-89中规定安全带中连续安全带的抗拉强度不得低于22260N，因此安全带原料必须为高强度涤纶长丝。然而，令人遗憾的是本轮科技更新多为进口国外成熟的高科技安全带染色生产线，鲜有自主开发设计，而国外的安全带染色生产线科技附加值高，价格一直居高不下。1.2 涤纶纤维的染色性能5涤纶纤维的强度高、弹性好、耐磨、干湿抗皱性好，具有很好的服用性能。但是涤纶纤维也有缺点，如易摩擦起球，不易染色。涤纶纤维不易染色是因为结构紧密且缺乏极性基因。1.3 涤纶纤维的染色技术5 涤纶纤维的染色技术分为高温染色和载体染色。1.3.1涤纶纤维的高温染色在涤纶针织物染色中主要采用的方法是高温染色法。高温染色法是在130C左右温度条件下进行染色。为了获得高温必须将染色系统封闭，随着温度的升高，染色系统压力增大（或同时附加压力），因此这种染色方法也叫做“高温高压染色法”。提高温度是加速分散染料上染涤纶的最好的方法，此外，高温染色遮盖效应较好，能提高分散染料品种的适应性。高温染色需要高温高压染色设备。1.3.2 涤纶纤维的载体染色在沸腾状态下（100C）分散染料是难以上染涤纶纤维的，但是加入某些有机化合物，则可使染色在常温沸腾下进行，具有这种性能的有机化合物叫做“载体”。利用载体促进涤纶染色的方法叫做“载体染色”。载体染色的最大优点是染色方法简单，不需要特殊染色设备，所以在涤纶染色发展初期大都采用这种方法。1.4 染色机器的分类1染色机器按被染对象可分为纤维、纱线和织物三类染色机，若按染色方法又可分为浸染、卷染和轧染三类染色机。此外，还可以按染色过程是连续还是间歇方式分类， 亦可以按染色机是常压还是高压来分类。目前常用的染色机器分类见图1。下面仅就高温染色机和连续扎染机作简要说明。1.4.1 高温染色机高温染色机一般可分为：高温高压溢流染色机、高温高压喷射染色机、高温高压绳状染色机、高温高压卷染色机、高温高压经轴染色机、高温常压汽蒸染色机等多种。为了适应一些合纤纯纺，混纺，交织的机织物，针织物的高温染色，印花后的高温汽蒸和某些高温处理，以及棉织物的高温连续连漂的需要，近30年来，某些染整设备正向130-210C的高温性能发展。可分间歇式和连续式加工两类。目前，高温染整工序传递热能的介质一般有四种：高温的蒸汽、液体、空气和烟道气。此外，也有将红外线辐射加热技术应用于某些常压高温染整设备以获得高温。因此，根据高温染整工艺的要求和获得高温的方法不同，高温染整设备可分为下列两大类：（1）高温高压染整设备 该类设备获得高温的方法：提高工作液沸点温度；高温饱和空气汽蒸。（2） 高温常压染整设备 该类设备获得高温的方法：高温热空气及烟道气加热；红外线辐射加热；高温蒸汽气蒸。1.4.2 连续轧染机此机是供多种染料不同工艺要求连续轧染的一类平幅染色联合机，可对棉、粘胶纤维、维纶、涤纶及其混纺织物等进行连续轧染，适用的染料有还原染料、活性染料、硫化染料、分散燃料等多种。各种连续轧染联合机的组成虽有差异，但其主要组成单元不外乎以下几种：平幅进布装置、平幅浸轧机、红外线预烘机、热风烘燥机、汽蒸箱、焙烘机、平幅洗布机、J形堆布箱和平幅出布装置等，按染料种类和轧染工艺要求组合使用。习惯上将用分散染料轧染涤纶织物的连续轧染机成为热熔染色机，其余均称为连续轧染机。 图1 染色机的分类1.5 染整设备设计需要注意的问题31.5.1 织带染整加工过程中的张力控制染整多单元联合机在单元间设有“松紧架”，其作用为协调单元间速度微差；动态过程缓冲，防止积布和拉断；设定单元进布的初始张力；故障“越位”起到安全停车，防止事故扩大。松紧架速度微差调节装置，其实质也是一种简易的张力控制装置。当相邻单元间发生线速度差时，产生张力，大于初始张力（由松紧架设定）时松紧架摆臂辊下摆，小于初始张力时摆臂辊上摆，调节单元间速度微差，维持织物进给张力在初始张力周围。两单元间当松紧架设置在织物出轧车进洗槽之间时，则该松紧架的张力设定，仅须设定保证织物平幅进给过程不起皱的初始张力即可；当松紧架设在洗槽出布处时，则松紧架对织物张力的设置，应该在初始张力的基础上，还要增加织物在进给途中因摩擦阻力矩而增加的附加张力。多单元紧式织物进给的初始张力不可减少，以防止导布皱条的产生。附加张力应控制得越小越好，减轻后整理工艺的负担。1.5.2 织带染整加工过程中的速度控制染整机大多数采用多单元速度协调控制系统，松紧架是速度变量的调节器，它对两单元间速度偏差进行变换和运算，把输出速差的电信号反馈入系统的控制器。染机中摆动松紧架用得最多，按不同工况要求，还采用升降式、储布斗式、光电垂环式等装置。静态是两单元间出现速度微差，致使织物进出松紧架张力辊时张力变化，摆臂转轴角位移转换成电信号输出，被控单元速差微调，直至协调单元间无速差运行。松紧架摆臂在有速差角位移时，摆臂松紧架可上摆35，下摆35，上下限位置张力4：1，这是织物在张力辊上包角变化所致，因此，如果因两单元间速度设置不当，形成摆臂偏离水平位置时，应予与调整，重新设置。1.6 染整设备的现状及发展趋势1.6.1 染整设备的现状12我国染整机械与世界先进水平相比，还存在一定的差距，比较突出的两个方面：其一，产品开发缺乏创新性；其二，传感技术和在线检测差距很大，除了一些常规的控制项目如速度、温度、液位等参数的测控外，专用的在线监控项目如色差检测等，国内目前尚在起步阶段，在很大程度上限制了染整机械机电一体化水平的提高，也影响了织物的最终加工质量。为此，除了加大各行业间的紧密合作，通过一定的科研投入进行重点攻关开发研制外，直接将国际上成熟的传感和测控技术为我所用也不失为一捷径所在。1.6.2 染整设备的发展趋势13（1）新型或改进型机器配备了特殊的装卸和运输装置，以适合加工宜轻柔处理或较难处理的织物， 如含有lyocell 纤维或弹性纤维的织物。同时， 许多设备制造商通过在现有机织物处理系统上加装针织物处理装置来扩大其设备的加工能力。（2）提高设备效率、优化工艺及降低水、蒸汽、化学品和能源的消耗量，以实现经济效益和环境效益双丰收。（3）采用新的和更先进的控制和自动化技术， 包括更广泛地使用像西门子公司这样的全球化工业供应商所提供的PLC (可编程逻辑控制) 技术。在筒子纱染色方面，自动化机器人装卸成为设备的主要特点， 尤其体现在2家意大利公司Obem 公司和Bellini 公司的设备上， 这2家公司都强调自动化技术带来的好处主要是提高产品的质量，这比节约劳动成本更为重要。（4） 经济型、小批量加工设备越来越受到人们的认可，因为它们能对时装领域的需求作出快速反应。（5）“一次即成”的染色原则越来越为人们所接受， 它在改进质量控制程序的基础上， 通过内在的可再现性来实现。（6）数字化喷墨印花的出现， 在现有的网印技术基础上，又为人们提供了一种新的选择， 尤其是在小批量生产中。本课题要研究或解决的问题和采用的研究手段及途径2.1 本课题研究的问题国内织带的生产线多为进口，价格昂贵。本课题受企业委托旨在消化引进设备的基础上，开发设计一条电脑程控的安全带轧染整形生产线，以满足生产需要。本次毕业设计完成该生产线理带与浸染红外定形部分的设计，应完成主要工作如下：完成安全带轧染整形生产线（热熔与二次出带部分）的总体设计，要求走带速度在515m/min可调。2.2本课题解决的问题 为了提高生产效率此染机采用双走带方式。首先安全带进入理带模式，之后对安全带进行浸染和红外定型。初染的安全带再进行热熔，使得染料和材料分子充分反应。二次出带后对安全带进行洗涤、红外烘干，最后理出成品带。2.1.1如何实现生产线的连续工作 解决方法：本生产线为了实现连续工作，在上料后经过理带增加了储带部分，储带部分由两个大滑块组成，大滑块由传感器控制位置。当生产线出现断料时，滑块走到极限位置，传感器测到后系统就会报警，提醒工人及时排除故障。2.1.2 如何实现双走带 解决方法：本生产线采用了双走带以提高生产效率,上料时由两个电机驱动的导布轮同时工作,再经拨叉理带轮使两条坯布同时进给。2.1.3 如何实现浸染染缸的上方布置了三个轧辊，电机驱动中间的轧辊，通过调整中间的轧辊和左边的轧辊的配合间距以及电机速度，来调整坯布进入染缸的速度。通过调整中间轧辊和右边轧辊的间距可以调节初染后坯布的扎制湿度。2.1.4如何使安全带的湿度在烘染时达到给定值解决方法：经过染缸初染的安全带进入红外烘箱进行定型。用红外辐射进行热定型时，通过改变织物与辐射源之间的距离和照射时间以及辐射源的辐射能量来实现安全带的湿度值。实际生产时可以通过试生产调整这三个因素,以其达到符合生产要求的目的。 参考文献1 陈任重.染整设备.北京：纺织工业出版社，1988；23322 陶乃杰.染整工程.北京：纺织工业出版社，1990：17213 江圣义，方元祥.印染机械（上册）.北京：纺织工业出版社，1985：2613034 江圣义，方元祥.印染机械（下册）.北京：纺织工业出版社，1985：1531985 孔繁超.涤纶针织物染整. 北京：纺织工业出版社，1982：1542606 吴立编.染整工艺设备. 北京：纺织工业出版社，1993：2783397 陈立秋.染整生产过程自动化（上）.染整技术（第26卷，第4期）.2004（8）：178 陈立秋.织物染整加工过程的张力控制.染整技术（第27卷，第3期）.2005（3）：45499 余卫华.国内外染整技术动态研讨会.四川丝绸（第84期）.2000（3）: 474912 邱静云.染整机械的现状及发展趋势.纺织导报.2003（4）： 242713 戴铭辛.我国染整设备目前的发展态势.染整技术（第20卷，第6期）1998（12）：1414 菲尔.欧文.染整机械的创新.纺织导报.（第5期）.1999（5）.182115 王国和.汽车安全带的研究与开发.丝绸silk.1997(1).364016 SONG Xin-yuan. Past, present and future of textile dyeing.dyeing and finishing.2005(9).222617 Cao xuejun.Present situation and developing trend of chinas dyeing and finishing industry.International Editon.2002.81218 LU Run-qiu.New round development of China dyeing and finishing industry.dyeing and finishing2005(9).101519 LI Hong. Study on Dyeing Behavior of Modified Flax.Journal of Donghua University.2004(5).4649 毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负 责 人： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告河 北 科 技 大 学毕业设计说明书(论文)学生姓名： 张卫强 学 号： 020501203 学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目：安全带轧染整形生产线的设计 -理带与浸染红外定形部分 指导教师： 郑惠萍（教授） 评阅教师： 齐习娟 （讲师） 2006年6月 毕业设计说明书（论文）中文摘要汽车行业的飞速发展，刺激了相关行业的科技更新，国内的汽车安全带染色生产线多为进口，价格昂贵，受厂家委托设计一条安全带染色生产线。本次设计仅针对生产线的理带与浸染红外定型部分的设备进行了设计开发。在相关厂矿实地调研和查阅大量资料的基础上，拟定了总体方案。理带部分由两个电机驱动的理带轮同时工作，实现了双走带。在理带部分设计有储带装置，以满足生产线的不间断工作。安全带经过绳状导布装置的位置调整以及整形轧辊的张力调整后进入染缸，初次染色后的安全带经过平幅三辊轧水机的轧制再进入红外线定型机台进行干燥定型。从而实现了安全带染色的第一个工艺，即初染的设计。本设计实现了双走带提高了劳动生产率，预计整条生产线加工的安全带能够满足产品的工艺要求。 关键词: 安全带 理带 浸染 定型 染整毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The design of dying and finishing processing line of automobile safety belt-the equimpments of tidying up, dying, and infrared ray drying up AbstractRapid development of automobile industry, stimulates science and technology renewal of the related industry. Most of safety belt dying machines is imported, the price is expensive, so safety belt dying and finishing production lines will be designed. In this project, equipments of tidying up, dying, and infrared ray drying up are fldesigred. A total project is put forward based on foundation investigating in the related factoring, and reading a greet deal of literatures. The equipment of tiding up is drived by two motors, carrying out a double safety belt to feed. The safety belt entry dye vat modulated by the place of leading device and roll, the first time dyes of safety belt through even three system of the roll of water machines. Then enter the infrared ray dying up to dry and finish, that is the first craft. thus carried out safety belt to dye is the first craft, called beginning. Production of this machines is improved by double safely belt feeding. Safety belt production in this machine will satisfy need. Key Words: safety belt tidy up dip-dye finalize the design dyeing and finishing 本科毕业设计说明书（论文） 第 II 页 共 页目 录1绪论11.1 染整工业的现状及发展趋势11.2 本课题要完成的主要工作22总体方案设计23 理带部分设计及相关计算33.1 电机的选择33.2 减速器的选择33.3 机架的选择33.4 安全带的张力估算33.5 理带轮的心轴校核43.6 导布辊的相关计算53.7 理带轮部件键的校核63.8 理带轮部件轴承的选用和校核63.8.1 初选轴承型号63.8.2 寿命计算73.9 绳状导布装置84 整形轧辊部件相关设计及计算84.1 整形轧辊部件设计84.2 电机的选择94.3 减速器的选择104.4 气缸的选用104.5 吸边力的计算114.6 轧辊的设计及其校核144.6.1 轧辊的设计144.6.2 上轧辊的设计及其校核144.6.3 下轧辊的设计及其校核164.7 导轨的设计计算184.7.1 导轨的设计184.7.2 导轨的校核185 浸轧机的设计及其相关的计算205.1 浸轧机的设计205.2 平幅三辊轧水机配套电机及减速器的选用205.2.1 电机的选用205.2.2 减速器的选择215.2.3 液压缸的选择215.2.4 轧余率的相关计算236 红外整形部件的设计246.1 红外定型的目的246.2 红外辐射定型特征246.2.1 红外整形部分电机及减速器的选用246.2.2 减速器的选择246.3 红外定型的零件选用25结束语27致谢28参考文献29本科毕业设计说明书（论文） 第 32 页 共 29 页1 绪论1.1 染整工业的现状及发展趋势随着我国支柱产业汽车行业的发展，将带来大量的安全带需求量，一般每条安全带需要3.2m长的织带，每辆车至少需要3m8m长的织带，加上需要更换、维修的安全带，因此安全带的市场需求量很大。这也同时对染整加工行业提出了新的要求，另外，印染工业对改善织物外观，提高织物服用性能，丰富人民物质生活和文化生活，繁荣市场及为国家积累资金等方面，都起着重要作用。在印染工业生产中，要提高产品质量、扩大品种、增加产量、降低成本，首先要有先进的工艺，而先进的工艺则必须有先进的印染机械设备才能实施。我国的印染设备自20世纪50年代以来历经54型、65型、71型、74型以及近几年逐步推广的96型几个阶段后，目前国内染整设备研究开发能力和制造水平已有了一定的提高，在产品设计中采用模块化、积木化，突出环境保护，强碉电气拖动稳定可靠，开发了一批新技术和新设备。因此，印染机械是否先进、完善，是印染工业能否向前发展的重要的因素之一。近年来，由于石油化学工业的不断发展，使合成纤维织物日益增多，对印染机械的要求也随之发生变化。如练漂设备从履带式、翻版式、叠卷式发展到高温高压平幅连续练漂联合机，解决了折皱、擦伤等问题。均匀轧车的制造成功，保证了织物轧染色泽均匀，使用高效平洗机提高了洗涤效率，节约了能源，减少了污染等等。与此同时我们也要看到缺陷和不足，我国染整机械与世界先进水平相比，还存在一定的差距，比较突出的表现在两个方面：其一，产品开发缺乏创新性；其二，传感技术和在线检测差距很大，除了一些常规的控制项目如速度、温度、液位等参数的测控外，专用的在线监控项目如色差检测等，国内目前尚在起步阶段，在很大程度上限制了染整机械机电一体化水平的提高，也影响了织物的最终加工质量。为此，除了加大各行业间的紧密合作，通过一定的科研投入进行重点攻关开发研制外，直接将国际上成熟的传感和测控技术为我所用也不失为一捷径所在。通过整理近年来染整工业设备展览会现场的报道资料，发现染整设备具有以下的发展趋势：（1）新型或改进型机器配备了特殊的装卸和运输装置，以适合加工宜轻柔处理或较难处理的织物， 如含有lyocell 纤维或弹性纤维的织物。同时， 许多设备制造商通过在现有机织物处理系统上加装针织物处理装置来扩大其设备的加工能力。（2）提高设备效率、优化工艺及降低水、蒸汽、化学品和能源的消耗量，以实现经济效益和环境效益双丰收。（3）采用新的和更先进的控制和自动化技术， 包括更广泛地使用像西门子公司这样的全球化工业供应商所提供的PLC (可编程逻辑控制) 技术。在筒子纱染色方面，自动化机器人装卸成为设备的主要特点， 尤其体现在2家意大利公司Obem 公司和Bellini 公司的设备上， 这2家公司都强调自动化技术带来的好处主要是提高产品的质量，这比节约劳动成本更为重要。（4） 经济型、小批量加工设备越来越受到人们的认可，因为它们能对时装领域的需求作出快速反应。（5）“一次即成”的染色原则越来越为人们所接受， 它在改进质量控制程序的基础上， 通过内在的可再现性来实现。（6）数字化喷墨印花的出现，在现有的网印技术基础上，有为人们提供了一种新的选择，尤其在小批量生产中。由此可见，实现印染工业现代化必须把工艺、机械、电器三者结合起来。1.2 本课题要完成的主要工作国内织带的生产线多为进口，价格昂贵。本课题受企业委托旨在消化引进设备的基础上，开发设计一条电脑程控的安全带轧染整形生产线，以满足生产需要。本次毕业设计完成该生产线理带与浸染红外定形部分的设计，主要完成如下工作：（1）深入厂矿实地调研；（2）相关文献资料查阅；（3）完成安全带轧染整形生产线中理带与浸染红外定型设备的总体设计及其零部件的设计，要求走带速度在5m/min15m/min可调。2 总体方案设计为了提高生产效率此染整加工生产线采用双走带方式。上料时由两个电机驱动的导布轮同时工作,再经拨叉理带轮使两条坯布同时进给。安全带经过拨叉、整形轧辊、调整支架的理带后再进入下个机架，目的是使安全带平直无折痕的进入下道生产工序，同时，特意增加了储带部分，储带部分由两个大滑块组成，大滑块由传感器控制位置。当生产线出现断料时，滑块走到极限位置，传感器测到后系统就会报警，提醒工人及时排除故障。之后对安全带进行浸染和红外定型。轧液机的总体设计是染缸上方是三橡胶辊的轧液装置，染缸槽的容积设计时尽量选用大的尺寸，槽内装有两个导布辊，以尽量的增加浸渍时间，达到上色均与，牢靠的目的，红外定型部分采用了远红外电热管，省电节能。为了使染色浸透牢靠，初染的安全带再进行热熔，使得染料和材料分子充分反应。二次出带后对安全带进行洗涤、红外烘干，最后理出成品带。3 理带部分设计及相关计算3.1 电机的选择 考虑到初始理带部分，理带轮的功用是将安全带上料，电机的负载不会很高，故而初选电机的型号为：YVP90S6型，额定功率：0.75KW，额定转速：1000 r/min 。 3.2 减速器的选择 考虑生产线布局要求结构紧凑，并且行星齿轮减速器和其它类型减速器比较具有尺寸小，重量轻的特点，故而选用行星齿轮减速器。 由于生产线要求安全带的走带速度为5m/min15 m/min可调,取理带轮导布辊的线速度为15m/min i= 4.867 圆整后 i=5 所以初选采用一级传动且与机架连接方式为底座连接的行星齿轮减速器， 型号为 NAD200，传动比为 i=5 3.3 机架的选择机架选用6060方管，理带和储带机架的联结采用螺栓，机架与地面用地脚螺栓固定，作为加强机架刚度或支撑部件的方管则与机架焊接联结。3.4 安全带的张力估算储带部分安全带承受大滑块的配重，可以近似认为安全带的张力和滑块的重力是一对平衡力。大滑块的重力 G=496.8N所以张力近似可以认为是 T=G/6=596.8N/6=96N3.5 理带轮的心轴校核按当量弯矩法校核，设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图图1 理带轮心轴的校核已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。两轴承之间的截面是危险截面Me max=1562Nm所以满足刚度要求3.6 导布辊的相关计算导布辊的主要作用是支承和引导安全带上料，使安全带按一定的方向运行。同时，也给与安全带一定的张力。本设计理带部分共安装有9只固定导布辊。以下仅就安全带以卷绕角60滑过固定导布辊时的受力进行分析。图2 安全带以卷绕角60滑过固定导布辊如图2所示，设安全带进入导布辊一端的经向张力为T。，输出一端的经向张力为T1，导布辊辊面与安全带的滑动摩擦力为f1，则有根据欧拉定律： 式中1为安全带与辊面的滑动摩擦系数。查表为1=0.57。经整理得 f1=T。（1）T。= 96Nf1= T。（1）=96N1.6 =153.6N 由此可知，安全带经过固定导布辊后其张力必然增大。3.7 理带轮部件键的校核理带轮部件中心轴和理带轮的的联接选用最常用的普通A型平键，键的基本参数如下：键长 l=10，b=2，h=2。键的剪切：其中 T-转矩， D-轴的直径， l-键的工作长度， B-键的宽度， 键联接的许用挤压应力及许用挤压压强，查机械设计手册表4-3-17根据前面的已知数据，可得=90键或键槽工作面的挤压或磨损K键与心轴的接触高度，2，平键K=。=3.5=903.8 理带轮部件轴承的选用和校核3.8.1 初选轴承型号因为轴承只承受径向载荷，选用径向接触轴承中的深沟球轴承，深沟球轴承摩擦因数小，允许极限转速高，价格低廉，应用广泛。根据轴颈选用6300轴承，选用脂润滑方式，查GB/T276得轴承的性能参数为：C=25500，=15200，=8500。3.8.2 寿命计算1）当量载荷 由于轴承不受轴向载荷，所以轴承的轴向载荷=0，查表得X=1，Y=0，=1.3。故 =1.3=1.3=1.3=1.31728计算结果表明，选用6300型深购求轴承能满足要求 3.9 绳状导布装置 为使安全带在上料时不过分左右摆动 ，以正常的位置进入工作机台，设计有绳状导布装置，有瓷圈、拨叉1、拨叉2。如图4所示。瓷圈装在铁支架上，加添橡胶板填料，以免破裂。铁支架表面涂漆处理，防止铁锈污染安全带。4 整形轧辊部件相关设计及计算4.1 整形轧辊部件设计整形轧辊部件又称平幅导布器。装在储带部分进布口的前方，目的是使安全带进料按照一定的位置进行，不过分左右游动，并能平直无折痕的进入机台。按照工作原理可以将平幅导布器分为释压型和摆动型两类，目前厂矿普遍采用释压型。图3绳状导布装置本设计采用释压型平幅导布器，考虑到压力过大时不仅会使织物产生压痕，还会影响安全带的纤维坚牢度，故而释压机构采用气动型，用气缸作为压缩空气源。图4 气动平幅导布器示意图1-安全带 2-不锈钢辊 3-橡胶辊 4-顶杆 5-气膜 6-气阀 7-触杆8-压缩空气源 图4为气动平幅导布器示意图，它由机头、支架和压缩空气源三部分组成。机头是主要功能部件，分左右两只。每只上有小辊一对（一只是橡胶制的，一只是不锈钢制的）顶杆、气膜、气阀、触杆等。机头安装在机架上，并可回转一定的角度。一般使小辊轴线与安全带的纬向保持1020。当安全带正常走带时，气阀打开。压缩空气通过气膜和顶杆使两只机头上的小辊全部压在安全带上，产生相等的吸边力。如果安全带左偏到一定程度，边部碰到触杆，使左边机头的气阀关闭，气膜上的气压释放而使橡胶辊在自重作用下后倒。原先紧压安全带的左侧一对小辊脱开。左侧吸边力消失。安全带被拉向右侧。反之，就拉向左侧。这样就校正了安全带走带过程中出现的歪斜。使安全带在允许范围内游动。4.2 电机的选择本生产线染整加工的安全带带宽为48mm，厚度为1mm。为提高生产加工效率采用双走带模式，考虑到带宽将辊子的有效宽度H设计为200 mm。线压力 为50kg/ cm。辊子压力=50kg/ cm 200 mm=1000kg=10000N两个辊子之间的摩擦力=0.4810000N=4800N 其中取不锈钢和尼龙9（加30%玻璃纤维填充物）在无润滑时的摩擦因数为=0.48安全带走带速度为5m/min15 m/min可调，当V=15 m/min时负载功率为 要求走带速度可调，故选用变频调速电机，型号为YCT160-6B 额定功率为2.2KW 调速范围是760r/min76 r/min4.3 减速器的选择 电机的调速范围为760r/min76 r/min i=3.768 圆整后取i=4所以选用NGW行星齿轮减速器，型号为NAD200 传动比i=44.4 气缸的选用 取整形轧辊下面的小轧辊进行受力分析。当其受到气缸左面顶杆的作用时，受力简图如下。图5 气缸的受力分析其中，F1为推杆的推力，F2为轧辊自重G和轧辊所受安全带的拉力T。T取280N，导布辊的重量、分别是、的作用点和铰链中心的距离缸径的计算单向作用的气缸，活塞杆上输出的推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作的总阻力，公式为：气缸工作时的总阻力与众多因素有关，如运动部件的惯性力、背压阻力、密封处的摩擦力等。以上因素可以载荷率的形式计入公式：其中：，式中：是弹簧的反作用力；p是气缸的工作压力；D是活塞直径；C是弹簧刚度；是弹簧预压缩量，取；s是活塞行程，；G是弹簧材料的切变模量，；是弹簧钢丝直径，取；是弹簧的平均直径，；n是弹簧的有效圈数，。=则单向作用气缸直径：D圆整为标准值，选择10A5系列气缸，型号：10A5CS63165。4.5 吸边力的计算 吸边力的产生及其影响因素,与安全带的物理状态密切相关。由于安全带是柔性体，当它的经向张力增大到一定程度时，就会产生一从左右两侧指向中间的力Ta，使安全带产生纬向收缩，这就是纬向张力。如果这时这是安全带与一被动导布辊接触，被动导布辊将在径向摩擦力的反作用力的作用下回转。同时，由于辊面轴向摩擦力的存在，阻止了安全带的纬向收缩，如图5所示。如果被动导布辊与安全带纬向成角，情况就不一样了，如图6所示。取安全带与辊面相接触一点A来看，该点的经向张力分量可分解为切向的TAt和轴向的TAs。由于被动导布辊的转动的条件不变，有Tt = TAt = f因此，现在安全带的经向张力增量，将大于前述的a=0时的状况。同时，图6 吸边力的产生图7 吸边力的受力分析出现Tafa，使安全带向左滑移。要阻止这种滑移，就需增加fa，使fa=T本设计的平幅导布器中，使用一对沿轴向对其经向施加一定压力P的小棍来实现，图所示设安全带与辊面间的轴向静摩擦系数为a，则轴向静摩擦力为 fa=2aP通过增大P，就可得到足够的fa，使之与Ta平衡，参见图8，阻止安全带的轴向滑移。但在增大P的同时，又使T增大，从而使Tt也增大。当然由力矩平衡式可知，此时ft也增大，但由于本设计的平幅导布器的小棍中安装有滚动轴承，其滚动摩擦系数很小，因此，ft增大也很小。于是有Ttft，即的纬向分力FX，就是吸边力图8 吸边力的计算 式中，T=280N，a取15，P为气缸推杆的推力，P=160N，r为轧辊心轴的小径，r=12mm，R为轧辊的的大径。R=50 mm。=126N故而吸边力的大小为126N。 4.6 轧辊的设计及其校核4.6.1 轧辊的设计主动轧辊的辊面采用不锈钢材料，被动轧辊的辊面由棉麻纤维的织物层叠，经过高压压制而成，这种纤维可以避免织物在经过轧点时受损伤及缝头在经过轧点时发生断裂。辊体用HT200制成，其厚度不应小于15mm,本设计取厚度为20 mm。为了使轧辊运行平稳，辊体的内孔需经过车加工，并校核静平衡。辊体的表面，经加工后应无气孔，夹灰等缺陷，主动轧辊系不锈钢材质，要求更高，应无芝麻点。4.6.2 上轧辊的设计及其校核首先计算上轧辊的强度，设在轧辊工作部分的全长内，其负载是均匀的。略去织物和轴承等的摩擦而产生的转矩的影响，由下图可知，式中，P-轧辊总载荷，包括轧辊自重； q-轧辊的均匀载荷密度； l-轧辊工作部分的长度。轧辊中间部分的最大弯矩为 =（120N+280N）（350mm/4-200/8） =25000N式中，L为轧辊两轴承中点之间的距离。轧辊的抗弯截面模量为图9 上轧辊的校核 0.1/D式中，D-轧辊外径，不包括胶层； d-轧辊内径 ； -轧辊内外径平均值，=（D+d）/2； -轧辊壁厚，=（D-d）/2取D=86mm,d=60mm。所以有：=73 mm ，=13 mm，代入W式计算得W=0.76许用弯曲应力为=25000N/0.76=3.23 kpa对钢，9.8kpa对铸铁，1.96kpa上轧辊系不锈钢材质，故而满足要求。4.6.3 下轧辊的设计及其校核平幅导布器的下轧辊为主动辊，它受到传动扭矩和上轧辊对它的弯矩作用；而上轧辊则主要受到下轧辊的弯矩作用，它受到的由安全带，轴承等的摩擦力矩作用很小，可以忽略不计。由于下轧辊受力较大，对下轧辊进行弯曲应力分析：图10 下轧辊受力校核 最大弯曲正应力计算公式：式中：是下轧辊的最大弯矩，是对中性轴z的抗弯截面模量，对于圆柱形截面，D是横截面的直径。下轧辊中点处的弯曲应力：下轧辊第一轴肩处的弯曲应力：下轧辊第二轴肩处的弯曲应力：下轧辊材料为45号钢，许用弯曲应力所以，轧辊挠度的计算轧点实际压力P：轧点线压力通轴和非通轴两种结构的轧辊都可按等截面梁的挠度计算式计算其最大挠度值：式中：为轧辊的最大挠度（cm）；L为轧辊两轴承中心距（cm）,；为轧辊面公称宽度（cm），；E为轧辊体材料的弹性模量,；J为轧辊体截面图形的惯矩,。=轧辊的许用相对挠度值1/60001/7000轧辊的相对挠度值 1/60004.7 导轨的设计计算4.7.1 导轨的设计整形轧辊部件中由于下面的轧辊要上下移动以调整安全带的张紧力，故而需要滑道的设计。选用材料：HT200，铸铁是应用最广泛的滑动导轨材料，它具有良好的耐磨性和抗震性，铸铁导轨常与支撑部件或支座连成一体。本设计采用HT200 ，利用电接触加热淬火。 导轨结构取用燕尾形和矩形组合形式，如下图所示，用矩形导轨承受较大的颠覆力矩产生的压力，用燕尾形导轨作侧作用面，减少一个压板接触面，调整间隙简便，夹紧容易。 图11 导轨的设计4.7.2 导轨的校核导轨面的主要损坏形式是磨损，而导轨的磨损由于导轨表面的比压（单位面积上的压力）有密切关系，随着比压增大，导轨的磨损量也增大，此外，导轨面的接触变形又与比压近似的成正比，在初选定导轨的尺寸后，应校核导轨面的比压，使其限制在允许范围内。导轨面上的沿长度方向的比压按直线规律分布，作用在导轨面上的集中载荷位于导轨长度方向的中点，比压按矩形分布。作用在导轨面上的外载荷可以简化为一个垂直作用在导轨中部的集中力F和一个颠覆力矩M，如下图所示，导轨的平均比压Pm为：式中， F-作用在导轨面上的法向力（N）；S-导轨的承载面积，S=La，（mm）；L-导轨接触面长度（mm）；a-导轨接触宽度（mm）；-许用平均比压，查表得=1.21.5 ，许用最大比压=2.53.0 图12 导轨的校核图当力与力矩同时作用时，导轨比压成梯形分布，式中 M-导轨面上的弯曲力矩,本设计导轨L=2000 mm，a=60 mm。滑块的配重块产生颠覆力矩，计算得M=4.26103N所以有=1.4 ，所以导轨的设计满足比压条件。5 浸轧机的设计及其相关的计算5.1 浸轧机的设计浸轧机是染整设备的主要单元之一，它由轧车，轧液槽，和传动装置组成，主要用于漂染印整等加工过程中织物的湿处理。染整生产中去除纺织品中水分的方法，通常采用先机械脱水，而后再经过烘燥。下图是浸轧机的设计简图。缸体的设计染缸上方是三橡胶辊的轧液装置，染缸槽的容积设计时尽量选用大的尺寸，槽内装有两个导布辊，以尽量的增加浸渍时间，达到上色均与，牢靠的目的。本设计的染缸容积为：V=300mm270 mm100 mm轧液槽的材料选用不锈钢，它具有一定的耐腐蚀性能，并且具有质量较轻，槽内清洁图13 浸轧机设计简图工作方便的特点。轧液槽内的液面自动控制，选用T用M394型浮筒式液面控制器。5.2 平幅三辊轧水机配套电机及减速器的选用5.2.1 电机的选用同比生产线的其它部件，电机选用变频调速电机，型号为YCT160-6B 额定功率为2.2KW 调速范围是760r/min76 r/min5.2.2 减速器的选择 电机的调速范围为760r/min76 r/min i=3.768 圆整后取i=4所以选用NGW行星齿轮减速器，型号为NAD200 传动比i=45.2.3 液压缸的选择1）作用在活塞上的总机械载荷F包括两部分： 第一部分是活塞杆上所受的外部载荷。它主要包括沿液压缸活塞运动方向的工作阻力、导轨摩擦力和运动部件在启动制动过程中的惯性力。即：=+ 活塞和活塞杆密封处的摩擦力所以作用在活塞上的总机械载荷F： 在工作部件启动、制动或换向过程中，活塞上所受的平均惯性力：式中：g重力加速度，9.8 m/s2； G运动部件的重量（N）；时间内的速度变化值（m/s），取= 0.1m/s；启动或制动的时间(s)，取= 0.01s。运动部件的重量包括轧辊、轧辊支撑件和轴承的重量，轧辊的重量。= 密封装置引起的摩擦力的计算方法与密封装置的类型有关。当工作压力时，密封装置的摩擦力。克服液压缸密封件的阻力所需的空载压力（Pa），取= 0.25MPa；进油工作腔的有效面积，暂定。=。运动时密封装置的摩擦力是启动时的一半。 平幅三辊轧水机的轧点线压力为400N/cm900400N/cm,取两轧辊之间的压力为10KN,每个液压缸活塞运动方向的工作阻力：导轨摩擦力。 （2确定液压缸的工作面积和流量 F活塞上的最大外部载荷（N）；液压缸的有效工作压力（Pa），取；液压缸的机械效率，主要考虑密封处的摩擦损失，取= 0.95=液压缸直径，选取标准值选择轻型拉杆式液压缸，额定压力为3.5MPa,缸径为80mm，活塞杆直径35mm,推力17.94KN，拉力15.75KN。5.2.4 轧余率的相关计算轧车是浸轧机的主要部分，它由轧辊，轴承，加压装置，机架，传动和防护装置组成。主动轧辊的辊面用硬橡胶制成，被动轧辊的轧面用软橡胶制成。利用轧车去液，只能除去织物中的一部分自由液分，平幅三辊轧水机，一般也只能使织物的干基含水率，也称轧余率达到60%70%，所谓干基轧余率即轧后织物的含水量与完全无水的织物重量之比，它的表达式如下： 式中，W轧余率； 轧液后织物的质量； G-完全无水份的织物重量。完全无水份的织物重量较难测定，为了方便起见，工厂常用Gx表示烘干回潮后织物的重量进行计算。则Wx为湿基轧余率，湿基轧余率比干基轧余率在数值上要小一些，其表达式如下：湿基轧余率与干基轧余率的关系如下：即 式中，X-织物标准回潮率。表1 织物标准回潮率织物原料回潮率（%）织物原料回潮率（%）棉毛丝麻黏胶纤维醋酯纤维78121591081012146.5锦纶涤纶晴纶维纶3.525在上述情况下，即使在增加压力或增加轧辊，轧余率（干基）也很少能达到50%以下，但功率消耗和机械磨损却急剧增加，所以烘干前轧水有一定的经济限度。6 红外整形部件的设计6.1 红外定型的目的涤纶属于热塑性纤维，所谓热塑性，即纤维受热时具有可塑性质，涤纶纤维的热定型就是利用合成纤维的这一特性，在一定的张力下进行热处理加工。安全带染整加工过程中的热定型是染整加工中的必经工序，涤纶针织物之所以必须经过热定型，一方面是适应织物染整加工过程的需要，另一方面是满足服用要求。热定型的目的可以归结为：1）使织物线圈稳定，纹路清晰，门幅稳定，防止在染整加工中花型改变，布面发毛，皱缩不平。2）防止在绳状染色时生成折痕和卷边，避免造成条花，色斑，边浅，色差等染色毛病。3) 消除染整过程中生成的折皱，使布面平整，并调整门幅，使织物达到规定的幅宽和单重。4） 提高织物的抗皱性能及免熨烫性能，并能对防止起毛起球起显著作用。涤纶针织物除了用对流方法进行热定型外，也可用辐射方法进行定型，常见的辐射源即红外线辐射器。6.2 红外辐射定型特征红外线之所以被物体吸收并加热物体，乃是由于当红外辐射的振动频率与物体分子的固有频率或转动频率一致时，能引起分子原子的强烈协振，从而扩大了以平衡位置为中心的振幅，增加运动能量，使物体的温度升高。6.2.1 红外整形部分电机及减速器的选用同比生产线的其它部件，电机选用变频调速电机，型号为YCT160-6B 额定功率为2.2KW 调速范围是760r/min76 r/min6.2.2 减速器的选择 电机的调速范围为760r/min76 r/min i=3.768 圆整后取i=4所以选用NGW行星齿轮减速器，型号为NAD200 传动比i=46.3 红外定型的零件选用根据工艺要求，需要对安全带进行多次烘染，我负责生产线的初染环节中就有第一次烘染。烘燥是采用热能汽化的方式，脱除经过机械脱水后的湿织物上的残余水分，使织物中的水分降
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