毕业设计（论文）-丝束切断机的结构设计及其控制系统设计.docx

江苏科技大学本科毕业设计(论文)学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 学生姓名 李远 班级学号 1140206314 指导教师 陈忠 二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文丝束切断机结构设计及其控制系统设计 The design of Tow cutting machine and control system （理工类）： 江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学 院：机械工程学院 专 业： 机械电子工程 学 号： 1140206314 姓 名： 李远 指导教师： 陈忠 职 称： 讲师 毕业设计（论文）题目：丝束切断机结构设计及其控制系统设计一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）丝束切断机由机架（箱）、刀盘组件、压轮、气动模块及传动等部分组成，用于卷入丝束按短纤维规格长度切断。设计内容与要求:1） 文献检索，了解丝束切断机工作原理及常见结构型式，做文献综述；2） 根据给定设计参数（可切断长度38mm短纤维、65mm中长纤维；切断速度280m/min，可切断丝束总旦数160万旦；总体外型尺寸1500LX1700WX1600H）进行机器结构设计；3） 压轮气动系统及调速系统（张力调整，与曳引张力机联动）相关的电气控制图设计等。 4） 切断刀盘的刀刃圆周直径为649毫米。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于1.6万字）；2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3. 二维机器总装图、非标零件图、电路图等折合0号图纸约2张4. 机器三维数字模型。三、完成日期及进度2015年3月2日至2015年6月12日进度安排：1、3.23.10，查阅与消化资料，学习丝束切断机原理与现代设计方法，调查相关领域研究进展，完成开题报告；2、3.113.25，完成丝束机机架（箱）设计、传动方案选择，并完成英文资料翻译； 3、3.264.10 刀盘组件结构设计、传动设计。3、4.115.10，设计压轮的气动控制系统原理图、布线图4、5.115.25，二维工程图绘制；5、5.266.6，撰写毕业设计说明书，并完成答辩准备工作；6、6.9，毕业答辩。四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1 赵罘等， SolidWorks 2014中文版机械设计从零开始M，北京，电子工业出版社，20142 陈桂彬等，气动弹性设计基础M，北京，北京航空航天大学出版社，2010.13 詹迪维，SolidWorks快速入门教程M，北京，机械工业出版社 2010 4 周桂存，涤纶短纤维切断机张力控制技术研究及应用J，电工技术，2014.55 Weiwei Liu，Research on the Knowledge acquirement of Rapid Design for Mechanical ProductsJ，IERI Procedia，2014.76 MD. Hazrat ALI，Design of Mechanical Actuator in 3D CAD SoftwareJ，Procedia Engineering，20137 宋锦春，液压与气压传动M，北京，科学出版社，2014.3 系(教研室)主任： （签章） 2015 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日33江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘要伴随着人类科技的不断进步，各种新型的、高科技的生产原料也随即出现在各个生产领域，而伴随新产品出现的不只是合格的可利用的产品，同时也伴随有许多的次品、废品，这些不合格品由于和合格品的原料、质量、成本都相似，所以不可能将它们丢弃，而应该设法去加工再利用。硬度低、纤维组织结构交织紧密、拉力大、形状不固定等是纺织纤维类制品的特点，因此想把纺织纤维材料进行切碎，剪断处理是一件非常麻烦的事。为了解决这个难题，人们研发了纤维切断机。但纤维的规格越短其所需要的加工精度就越高，因此作为生产短纤维的设备，最关键的就是如何能连续稳定且精确地将纤维材料切断到所需要的纤维长度。本设计中的纤维切断机是将由曳引张力机提供的丝束经导丝器绕到刀盘上，然后经压轮加压，稳定的切断丝束的一种机器。在设计过程中，综合运用了solidworks和AutoCAD等软件完成切断机结构设计，其中涉及到了大量的标准件选型、非标结构件结构设计。最后运用所学的PLC知识，完成气动系统的控制设计。关键词：纤维切断；控制系统；solidworks；PLC控制AbstractAlong with the continuous progress of human science and technology, new, raw materials for the production of high-tech ensue in all areas of production, and with the new product is not only qualified available products, also accompanied with many substandard and waste products, these substandard goods due to product and qualified raw materials, quality, costs are similar, it is not possible discard them, and should try to reprocessing and utilization.Hardness is low, the structure of fibrous tissue intertwined closely, tension, shape is not fixed is one kind of textile fiber products, therefore, to the textile fiber materials were chopped, cut processing is a very troublesome thing. In order to solve this problem, people have developed fiber cutting machine. But fiber specifications in the shorter the machining accuracy is high, so as the staple fiber for the production of the equipment, the key is how to continuous and stable and accurate the fiber material cut to the required length fiber.The design of fiber cutting machine is will be provided by the traction tension machine tow yarn guide around the knife on the plate and the pressure wheel pressure, stable cut tow of a machine.The design of fiber cutting machine is will be provided by the traction tension machine tow yarn guide around the knife on the plate and the pressure wheel pressure, stable cut tow of a machine.In the design, the software such as AutoCAD and SolidWorks is used to complete the structural design of the cutting machine, which involves a lot of standard parts selection and structure design of non-standard structure. At last, the control design of pneumatic system is accomplished by using PLC knowledge.Keywords: fiber cutting；control system；PLC control；SolidWorks目录第1章 绪论-1 1.1 纤维切断机的简介-11.2 纤维切断机的分类-11.3 用solidworks设计的优点-3第2章 切断机的结构设计-42.1 切断机机架的结构设计-62.2 刀盘的结构设计-72.2.1 刀盘整体结构的设计-82.2.2 刀盘限位元件的设计-92.2.3 刀片的结构设计-102.2.4 切断刀刀数的确定-112.2.5 刀片与刀盘的养护-112.3 切断机驱动装置的设计-122.3.1 电动机的选型-122.3.2 蜗轮蜗杆减速器的选择-132.3.3 联轴器的选择-142.3.4 刀盘主轴的设计-152.3.5 主轴轴承座的选择-202.4 丝束导丝器的结构设计-202.5 压轮部分结构设计-212.5.1 压轮整体结构及要求 -222.5.2 气缸部分的结构设计-232.5.3 滚轮部分的结构设计 -25第三章 气动部分控制系统的设计-26 3.1 PLC控制系统的设计-27总结-28致谢-29参考文献-30第一章 绪 论1.1纤维切断机的简介随着化纤行业的迅猛发展和市场需求的不断提升，人们对纤维产品的质量要求也随之提高。在很多应用纤维的领域都需要超短纤维例如将超短纤维用于手糊成型或模压成型等诸多应用领域对所需的纤维长度提出了更高的要求。这些产品要求纤维形式和切断长度的多样性。其广泛应用于卫生产品、无纺用品、造纸、油漆及混凝土等可塑性材料的增强等。但硬度低、纤维组织结构交织紧密、拉力大、形状不固定等是纺织纤维类制品的特点，因此想把纺织纤维材料进行切碎，剪断处理是一件非常麻烦的事。为了解决这个难题，人们研发了纤维切断机。纤维切断机作为纺丝后处理生产线上一台主要设备，是一种应用范围非常广泛的通用切断设备，它可以将多种不同类别的原料按照不同的要求进行剪断处理，达到人们对于物料的需求，而且对纤维切断长度质量指标影响较大。它将曳引张力机连续供给的丝束卷到切断刀盘上，经压轮加压，按照规定的长度进行切断，切断好的纤维既可作为成品打包。根据不同的需要，选用不同的刀盘及插入不同数目的刀片，可切断丝束长度成38毫米短纤维、65毫米中长纤维及不规则长度的毛型纤维等，切断机的正常速度为280米/分，能够切断的丝束总旦数160万旦。主要类型分为旋转滚刀式纤维切断机、铡刀式切断机、平行刀片式切断机等。1.2纤维切断机的分类方式根据切断前的丝束状态可将切断方式分为湿切断和干切断；根据切断机握持丝束的方法可分为沟轮式切断和滚压式切断（一）湿切断和干切断 所谓湿切断，是将经过拉伸卷曲后的湿丝束先进性切断，然后再干燥定型。而干切断是将卷曲后的湿丝束先进性干燥定型，然后再将干丝束切断。湿切断和干切断相比，具有如下缺点： 纤维的切断长度不易控制，超长纤维多； 油剂水份对橡胶压辊有影响； 切断后湿纤维开松不均匀影响定型的均匀性； 短纤维在干燥定型时易紊乱打结，使纺织加工时开松困难。因此，生产中一般采用干切断方式。本生产系统卷曲后丝束含水量少，又经过冷却输送带吸去多余水份，纤维基本上处于干燥状态，因而也采用干切断方式。（二）沟轮式切断和滚压式切断沟轮式切断过程：丝束经张力调整后进入切断机，被一对旋转着的沟轮夹持，借水平方向旋转的切断刀从沟轮的沟槽中通过，将夹持在沟轮上的丝束切断。沟轮式切断机生产力小，目前大多为国内小型化纤企业采用。滚压式切断过程：丝束经张力调整后进入切断机，被层层缠绕在作回旋运动的刀盘轮上，刀盘轮外缘周围排列固定刀片，刀刃向外，刀背向内辐射排列。当丝束在刀盘轮上缠绕足够厚度时，受到压辊的压力作用，由于压力从外层向内层逐渐传递，最终将内层丝束切断，切断纤维纤维利用刀盘转盘的离心力进行开松后，进入打包机。滚压式切断机和沟轮式切断机相比，具有以下优点：生产能力大：滚压式切断机的丝束切断速度高，为200300米/分，最高可达500米/分。切断丝束的纤度亦大，为167333万分特（150300万旦）切断纤维质量好：滚压式切断机在切断丝束时，切断刀以准确的角度与丝束接触，从而保证切断纤维端部整齐，减少超长和倍长纤维的数量；另外，滚压式切断机是靠压力切断的，故不会产生切断热，在纤维的端部不会产生融化粘连。纤维的开松性能好：滚压式切断机切断纤维后，不需要特殊的开松装置，因刀盘转轮的高速旋转，产生离心力，可使切断纤维开松。滚压式切断机运转时噪声小，切断刀的连续切断周期长；沟轮式切断机切断纤维，是靠丝束和刀刃的撞击，而滚压式切断机切断纤维是靠压力切断，刀和丝束无撞击，所以刀刃不易钝，后者切断刀连续切断周期约为前者切断刀的10倍。但滚压式切断机换刀时间长，磨刀较困难，切断刀片加工制造也较复杂。现有设备中用于加工短纤维多采用铡刀式切断机：铡刀式切断机是采用一对垂直平面方向进行直线运动的刀片，同步带动进给装置的送料导辊将被切的丝束喂入切断口，采用挡块固定所需的切断长度，完成剪切工作。铡刀式切断机对所切断的丝束要求不高，可加工各种规格形式的材料，甚至是各种不同类型的边角余料。但是其切断效率较低，切断长度的精确性较差。滚压式切断方式更适用于大规模生产。本生产系统生产能力为每日50吨，故也采用滚压式切断机。1.3用solidworks软件进行设计的优点本设计研究平台采用美国Solid Works 公司推出的基于Windows 操作系统开发的机械设计软件SolidWorks，可以以拉伸、旋转、扫描、放样等特征形式形成实体。SolidWorks极大改进了用户创建和修改特征的方法，实时显示相应的变化，大多数特征和尺寸可以根据拖动等操作实现实时的变化。实时3D（Instant3D） 可帮助设计人员实时查看所做的更改，从而使设计更改更为直观。Instant3D提供了所有的模型修改工具使得设计更加方便。 圆角专家（FilletXpert） 用户可在一系列的倒角方案中选择，而不必担心特征顺序，FilletXpert可帮助用户更直观地选择在零件上进行圆角处理。此外还为用户提供了相应的工具，借助此工具，用户可以在一系列边线选择方案中进行切换，直到找到最适合设计要求的方案为止。 装配专家（AssemblyXpert） AssemblyXpert分析装配性能并建议用户可能的增强性能的方案。在某些情况下，用户可以让软件对装配做出修改以提高性能。 草图专家（SketchXpert） 草图专家增强了删除线的功能，可以显示要删除的尺寸和几何关系。此外草图专家已经拓展到3D草图的设计。尺寸专家（DimXpert） 尺寸专家使用户可以自动标注3D的模型尺寸以供后续的制造环节使用，DimXpert根据ASMEY14.41-20033D规范自动创建形位(?)尺寸和公差。 尺寸专家可以对尺寸标注的完整性进行检查，并用不同的颜色显示尺寸标注的情况，其中尺寸标注正确的用绿色高亮显示;如果过度约束，则显示红色;欠约束则显示为黄色。 在3D零件中创建的尺寸和公差可自动显示在工程图中，其操作模式与“工程图模式”环境完全相同。 大型装配管理工具 SolidWors比以往更快的速度处理大型装配体，可以更有效的实现对大型装配体的管理和设计。新的“快速查看”“选择性开”选项可以使用户能够快速查看大型装配体，动态选择所需设计的零部件(未选中的其它零部件不会装入内存，但会保持其相关的配合关系。)大大节省了计算机资源。此外，可以通过FeatureManager按照特征类型、特征名称、草图、文件夹、配合关系、以及用户定义标签等进行查询和筛选，实现对大型装配体的有效管理。 设计活页夹（DesignClipart） DesignClipart允许用户重用DWG文件中的视图、表格甚至图像，或者SolidWorks的零件和装配体的草图和特征。DesignClipart将DWG和SolidWorks文件进行“分解”提取有用的数据进行重用。通过DesignClipart可帮助二维CAD的用户更快地将自己有的设计转到SolidWorks中，而SolidWorks用户可通过更轻松地重用数据节省设计时间。 DriveWorksXpress DriveWorksXpress可以使SolidWorks的用户可将重复性的设计任务自动化，从而节省宝贵的时间，进行高附加值的设计。DriveWorksXpress是一个设计自动化工具，能够自动生成零件、装配体和工程图，尤其对变形产品更为有效。更可实现对最佳设计方法的记录，实现设计的知识管理。 通过自动创建零件、装配体和工程图使设计过程自动化：定义设计规则，然后让软件生成需要的设计更改。 确保始终符合设计规则和标准：可按照预定义的规则创建相应的设计环节，从而排除由人为迭代引致设计错误所带来的风险。 允许获取和重用知识：企业中最有价值的资产就是知识，然而不幸的是，很多时候只有少数人掌握这些知识，如果失去了这些人，就会失去关键的业务。通过DriveWorks可以获取并存储公司的设计规则，然后无限期地重用这些规则。 缩短投标工程和制造周期：由于DriveWorks能自动生成可交付的产品，例如零件、装配体和工程图，因此节省了工程师的时间，使他们能够将精力集中在重要的工作上，例如开发新的、具有创意的产品。同时由于设计环节错误减少，加上交付给制造环节的时间大大缩短，从而提高了制造过程的效率。 可制造性分析DFMXpress DFMXpress是先进的检验工具，众所周知，产品的大部分成本在设计之初就已经确定了。DFMXpress允许工程师和设计师在设计流程的最前端，通过识别难于制造、制造成本很高、或者不可能制造的区域来检查他们设计的可制造性。如可检查其设计的腔槽、深槽、深孔的铣削 可加工性或最小圆角半径和镗孔退刀槽的车削可加工性等。公差分析（TolAnalyst) TolAnalyst是一个公差分析工具，他可以确定公差对零部件和装配体的影响。通过TolAnalyst，用户可以对零件和装配体进行最坏情况下的公差累计分析，了解那些公差最有可能引起设计失败，哪些不影响设计目标的实现(可以放宽其公差要求，从而降低加工成本)，并且可通过实时的数据显示，用户可以反复修改多种公差变化的情况，找到最合适的解决方案。 SolidWorks运动管理器（MotionManager） SolidWorks新的运动管理器（MotionManager）将动态装配体运动、物理模拟、动画和COSMOSMotion整合到了一个易于使用的用户界面。新的运动管理器有基于时间轴的关键帧，还能根据时间控制马达、重力和弹簧。现在用户只需要设置一次，就能看到装配体如何运动。部件如何互动，还可以创建演示，以及获得零部件的速度和加速度以供验证。 此外，新版SolidWorks中推出了三种新的配合类型： 螺纹配合引导螺纹类型运动; 路径配合允许沿着具有纵倾、偏转和摇摆控制的路径运动; 线性/线性耦合器配合允许零部件间的相对运动。 COSMOSWorksDesignInsight洞察力设计 SolidWorks继续使用COMSOS向越来越多的设计人员提供设计验证功能。 COSMOSWorksDesignInsight使用户可以轻松的确定设计中对结构完整性影响最大的部分。一旦确定了这些关键部位。设计师就可以明智的决定如何取消不必要的材料或者采用其他备选设计方案。COSMOSWorksDesignInsight是一种在产品设计中标识工程要素和减少材料成本的直观办法。 总之，SolidWorks2012秉承了SolidWorks界面简洁、功能强大、操作方便等特点，有效的帮助工程师提高开发质量、缩短开发周期、从而为客户设计出多的优秀产品，同时为了满足不同用户的需求，SolidWorks还有针对性的推出了SolidWorks、SolidWorksOfficeProfessional、SolidWorksOfficePremium、COSMOS和PDMWorksEnterprise解决方案。第二章 切断机的结构设计本设计中所要设计的切丝束断机其总体结构如图2-1所示。图21 切断机总体结构示意图1驱动装置 2机架 3导丝器 4刀盘 5压轮通过图21，我们可以很清楚的看出丝束切断机的工作过程和工作原理。左图中1是丝束切断机的驱动装置，即电机通过同步齿形带带动蜗轮蜗杆减速器转动，蜗轮蜗杆减速器输出轴通过联轴器和切断机主轴相连接，主轴另一端连接着刀盘，主轴轴身安装有两个轴承座。右图中我们可以看出，丝束经导丝器引导后绕到刀盘上，再刀盘转动的过程中压轮压紧丝束，这样就可以实现连续而稳定的切断丝束。2.1切断机机架结构设计本设计中的机架为角钢螺钉连接件，用来装配切断机其他所有的部件。其外形尺寸为1490（长）1695（宽）1600（高）毫米。我们都知道，角钢的两端都是各为90的两个矩形边，这样在机架对角处的连接就会出现冲突，为了实现角钢之间的连接，我决定把每个角钢的一端切削成45的尖端，如图22，23所示，这样角钢之间就可以实现很好的连接。图22 将角钢剪切成45角 图23 角钢的连接示意本次设计所选用的角钢为4号热轧等边角钢，其参数为宽40毫米，厚3毫米。通过solidworks软件实现角钢建模及其配合，装配出机架的外形，如图24所示。然后我在角钢支架外面用厚度为2毫米的铁皮蒙上，角钢和铁皮之间用采用螺钉连接，最后机架的整体外形如图25所示。24 角钢支架 25机架整体外形示意图2.2切断机刀盘的结构设计2.2.1切断刀刀数的确定 切断刀刀数的确定主要取决于生产纤维品种的切断长度和刀盘刀刃外径，查与纤维切断机有关的资料可知切断刀刀数的计算公式如下：切断刀刀数=（刀盘刀尖外径+切断常数）切断长度 （21）式中：切断常数是综合考虑丝束张力、丝束卷曲程度、压辊间距、轧辊压力等影响因素的一个经验常数，根据生产实际，常数为30毫米。此切断刀盘刀尖外径为649毫米。根据式（21）和以上数据，可以计算生产不同品种纤维时的切断刀刀数。当生产棉型纤维时，切断长度为38毫米，所需切断刀刀数为：切断刀刀数=（649+30）38 =56（把）生产中长纤维时，切断长度为51毫米时，所需切断刀刀数为：切断刀刀数=（649+30）51 =42（把）切断长度为65毫米时，需切断刀切断刀刀数=（649+30）65 =33（把）生产毛型纤维时，其切断长度为不等长，从70毫米到100毫米呈一定长度分布，故刀盘上设计刀间距从70毫米起逐渐加大，每个间距增大1.277毫米，最后增至100毫米，整个刀盘装有25把刀。由上面三种情况可知，只有当生产棉型纤维时，切断长度为38毫米，所需要的切断刀刀数最多，所以刀盘上需开刀槽最少56个。本设计以切断棉型纤维为例，故在刀盘上开56各刀槽。2.2.2刀盘整体结构的设计本论文设计了一种新的切断机刀盘，包括切断刀片以及用于安装所述切割刀片的刀盘本体，所述刀盘本体包括相互同轴且间隔设置的第一刀盘以及第二刀盘，所述第一刀盘与所述第二刀盘均呈圆盘状结构，所述第一刀盘以及第二刀盘的外圆周表面上相互对应且均匀的设置有若干刀槽，所述切割刀片安装在所述刀槽内，所述第一刀盘远离所述第二刀盘的一侧以及所述第二刀盘远离所述第一刀盘的一侧分别设置有用于限制所述切割刀片沿所述刀盘本体轴向移动的限位元件：本设计所述的切断机刀盘结构简单，刀片拆装方便，切割精度高，能够适用于加工精度要求高的纤维产品，切割完成后纤维产品落料顺畅且能够有效的提高生产效率，如图26、27所示。图26 刀盘的整体结构图27 刀盘的爆炸视图刀盘架外圆周开有放射状的刀槽，用来插入切断刀，切断刀插入后，刀刃圆周直径为649毫米，刀盘安装在驱动轴连接的法兰面上，以销子和螺栓固定。刀盘后圆盘上开有结头槽，用来处理结头。由曳引张力机送入的丝束随着刀盘的转动卷到刀盘中放射状插入的刀刃外圆周，由压轮加压，切断丝束成所需长度，切断好的丝束通过刀盘架的内腔，从前面的喇叭口排出。2.2.3刀盘限位元件的设计由于上下两个刀盘的刀槽是贯通的，为了保证刀片在运行过程中不会掉落，我设计了一个刀盘限位元件，如28图所示。限位元件为两块刀盘盖板，两块刀盘盖板分别设置在刀盘本体的两端，刀盘盖板通过螺栓与刀盘本体相连。刀盘盖板为环形结构，其的外径大于刀槽的槽底位置的直径，刀盘盖板的外径小于刀盘本体的直径，且刀盘盖板的内径小于刀槽的槽底位置的直径。刀盘盖板与第一刀盘以及第二刀盘非设置有刀槽的位置有一定重叠，在重叠位置的刀盘盖板上设置有通孔，第一刀盘和第二刀盘上与通孔位置对应的设置有螺栓孔，两块刀盘盖板通过螺栓分别与第一刀盘以及第二刀盘相连接。图28 刀盘限位元件2.2.4切断刀片的结构设计如图29所示，切割刀片的厚度与刀槽的宽度相对应，使所述切割刀片卡在所述刀槽中，切割刀片沿刀盘本体轴线方向的运动由限位元件进行限制，在所述切割刀片的装夹过程中并不施加可调节的夹紧力，使切割刀片的装卸过程无需对刀盘本体上其它元件进行操作，可直接装取切割刀片，方便切割刀片的拆卸。为了保证纤维切断质量，必须保证切断刀的锋利度，切断刀是采用粉末冶金的一种含钴的特殊材料，锋利但比较脆，碰到浆块丝易在刀刃上形成缺口。操作人员应该经常检查刀刃情况，以根据情况，把切断刀掉头使用或换新刀。切断刀可经磨刀机磨刃，重复使用34次。图29切断刀片的结构2.2.5刀片和刀盘的养护刀盘是切断机的一个重要部件，刀盘如有变形或者损伤，都会给丝束切断质量带来不良影响，易造成产品质量超倍长降等。因此，在生产中，应精心操作，避免缠丝而造成刀盘损伤。在更换切断刀或更换损坏的刀盘以及纺丝改型如纺中长、毛型等时，需对刀盘进行拆装或更换。拆装刀盘应按照下列顺序进行：（1）按动主操作开关箱的停止按钮，使切断机停止。（2）手动压轮的转换开关，使压轮从刀盘退出。（3）打开溜槽前的活动门，将刀盘夹具插入刀盘上的夹具孔里，刀盘夹具插入后旋转一下，再向外轻拉，确认刀盘夹具牢固的装入夹具孔内。（4）用扳手旋松刀盘上的螺栓，从驱动轴法兰面上卸下刀盘，顺着刀盘夹具退出。（5）按上述顺序安装刀盘。当切断刀变钝或有缺口，需进行更换时：先松开刀片压盖螺栓，取下刀片定位压盖，抽出切断刀，清除刀槽里的夹丝，再把切断刀调一下头或换新刀插入刀槽，上好压盖，应注意刀刃必须向外。为了提高刀盘的强度，以及减少刀盘拆装次数，目前制作了从刀盘前面插刀的新型刀盘，它具有以下优点：从刀盘前面插刀，不必拆下刀盘，大大减少了换刀的工作量和停机时间；其次，从前胶木圆盘上开插刀槽，避免了插刀槽与结头槽在一块胶木圆盘上造成的强度薄弱环节，提高了刀盘的使用寿命。备用的刀盘要平放在干燥处，不能直立或斜放，以防变形。2.3切断机驱动装置的设计本设计中的切断机驱动装置由变速电机，同步齿形皮带和带轮，蜗轮蜗杆减速器、驱动主轴及装配刀盘的法兰座、连轴节、轴承等组成。变速电机输出轴通过同步齿形带传动至蜗轮蜗杆减速器输入轴，蜗轮蜗杆减速器输出轴通过齿链式连轴节与主轴连接，驱动刀盘运转。2.3.1电动机的选型（1）选择电动机类型Y系列的电动机为全封闭自扇冷或水冷式笼型三相异步电机，用于空气中有易燃、易爆、或腐蚀性气体的场合。它适用于电压为380V且无特殊要求的机械上，如泵、马达和机床等。（2）选择电动机功率电动机所需工作功率为： Pd=Pw/ （22）工作机所需功率Pw（kW）为： Pw=Fv/1000 （23）传动装置的总效率为： =1234 （24）查表确定各部分的效率为：同步齿形带传动效率1=0.93，蜗轮蜗杆减速器的传动效率2=0.8，蜗轮蜗杆减速器轴承传动效率3=0.98， 齿链式联轴器的传动效率3=0.99，代入式24得：=0.930.80.9840.99=0.6794且由曳引张力机提供的丝束张力大约为1000N。故所需电机的功率为：Pd=Fv/1000=10004.6710000.67946.87（kW）因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，查机械设计手册可知，Y系列电动机技术数据，选用电机型号：Y132M-4。该电机可防水滴、铁屑、棉絮以及其它物件沿垂直方向掉入电机内部，它可作为泵、机床等机械的动力源使用。该电机性能如下：额定功率：7.5KW同步转速：1500r/min满载转速：1440r/min额定转矩：2.2Nm电 压：380V在电机输出轴部分选用圆盘制动器，其作用是：（1） 切断机停止时，防止刀盘在丝束张力作用下发生倒转。（2）运转过程中，遇到紧急情况停车时，作为机械制动。圆盘制动器的调节要适当，太紧易把电机卡死或增加负荷，太松则刹车制动失灵。2.3.2蜗轮蜗杆减速器的选择蜗轮蜗杆减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。蜗轮蜗杆减速器输出转速与切断刀盘刀刃圆的直径之间的关系式为：V=Nd （25）式中 V切断刀盘线速度（米/分）； N蜗轮蜗杆减速器输出转速（转/分）；d切断机刀盘刀刃圆的直径。由毕业设计任务说明书已给数据可知，切断机刀盘刀刃圆的线速度V=280米/分，将数据代入式25计算，那么可知蜗轮蜗杆减速器输出的的转速为：N=2800.649=137.4（转/分）根据所选电动机的额定功率为7.5kW，输入转速为1440转/分，需要输出的转速为137.4转/分，可知是一级传动，传动比为：I=ndN=1440137.4=10.5由以上这些数据，查机械设计手册选定蜗轮蜗杆减速器的型号为： TJ-BKD100，该蜗轮蜗杆减速器外观及性能参数如图210所示。，图210 TJ-BKD100蜗轮蜗杆减速器外形总长为322毫米、总宽为260毫米，总高度为337毫米；输入轴的直径为28毫米；输出轴的直径为41毫米；2.3.3联轴器的选择本设计选择链条式联轴器。链条联轴器是利用公用的链条，同时于两个齿数相同的并列链轮啮合，不同结构型式的链条联轴器主要区别是采用不同链条，常见的有双排滚子链联轴器、单排滚子链联轴器、齿形链联轴器、尼龙链联轴器等。链条联轴器具有结构简单（四个件组成）、装拆方便、拆卸时不用移动被联接的两轴、尺寸紧凑、质量轻、有一定补偿能力、对安装精度要求不 高、工作可靠、寿命较长、成本较低等优点。可用于纺织、农机、起重运输、工程、矿山、轻工、化工等机械的轴系传动。适用于高温、潮湿和多尘工况环境，不适用于高速、有剧烈冲击载荷和传递轴向力的场合，链条联轴器应在良好的润滑并有防护罩的条件下工作。联轴器的计算转矩： Te=TK=9550PwnKwKKzKtTn（Nm） （26）式中 T-理论转矩，Nm Pw-驱动功率，Fv/1000=4.67 kW； n-工作转速，137.4 r/min; Kw-动力机的系数，查表取1.0； K-工况系数，查表取1.5； Kz-启动系数，查表取1.0； Kt-温度系数，查表取1.5； Tn-公称转矩，Nm。将数据代入式（26）计算得：Te=730.32Nm且由上面选取的蜗轮蜗杆减速器的输出轴直径为41毫米，可知联轴器的轴径。经计算选取联轴器的型号为：KC-6018，其参数表21。表21 KC-8018链条式联轴器参数表轴径（mm）螺栓 最大转速（rmp）最大扭矩（Nm）重量(kg)41M10250018106.22.3.4刀盘主轴的设计刀盘主轴的设计包括结构设计和工作能力计算。合理的结构和足够的强度是轴的设计必须满足的基本要求。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。如果轴的结构设计不合理，则会影响轴的加工和装配工艺，增加制造成本，甚至影响轴的强度和刚度。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算包括轴的强度、刚度和震动稳