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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ω为 100%－150% 的溶胀态纤维在 100－300℃ 的热辊上干燥到水ω 30% 以下，然后再用 110－140℃ 的热辊将纤维干燥至水ω 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
The construction design of the drier(set)
Abstract
The quality of carbon fiber is directly influenced by the quality of PAN precursor.The factors that restrict the quality of PAN precursor, such as the type of polymerization monomer in the polymer, spinning method and technique, tensile technique, compacting level by drying, oiling technique and the type of oil, must be paid great attention to prepare the PAN precursor with good properties.
Compacting by drying turn to proceed with hot roller or hot breezes after oiling generally. Compacting by drying turn the temperature more low more good, but over low, oil can't dipping into it, or bore cleft can't cutting down, long hours proceeding compacting by drying turning is not better too, substantially compacting by drying turning temperature between 110℃ and 190℃ scope than good .
Cent a hot roller for finely turning craft, first aqueous ω is between100% and 150% dissolving bulge appearance fiber between 100℃ and 300℃ that this drier(set) adoption gradually heat top dry arrive 30% of water ω below, then use the hot roller between 100℃ and 140℃ to o aridity fiber to below 2% of water ω, proceed the slow-moving and fine turning to the fiber like this, can prevent to produce the skin core construction, combining can prevent single silk turn to a bunch of silk.
This paper introduced the composition and structure and the abstract of research about the the one of the original and silky key in carbon fiber in high performance equipmentses—the construction of the drier(set). We do research on the main accessories of the host, such as the Roller stalk parts, the drive wheel geard of the power under stress.We check the intensity of the axle and the surface of the gear;Proceeded the calculation to the bearings life span. proceeded to the heat preservation parts the project compare to design with the construction;to lubricate the parts proceeded the choice of the lubrication method with lubricate to equip design and calculations.
This paper completes the whole progress from the design and calculating about the drier(set). We now have a better knowledge and creative of the drier(set).
Key words: carbon fiber;compacting;hot roller;dryer( set)
目 录
1、绪论………………………………………………………………………5
1.1碳纤维应用现状及其发展前景…………………………………………5
1.2碳纤维后处理设备市场背景……………………………………………5
1.3本课题研究的主要内容…………………………………………………6
2、干燥机总体设计…………………………………………………………7
2.1拟订设计方案……………………………………………………………7
2.1.1根据设计任务书及工艺要求简图尺寸确定设计方案………………7
2.1.2确定干燥机结构形式及传动方式……………………………………8
2.2技术设计和工作设计……………………………………………………9
2.2.1根据拟定方案绘制总装图和各部件图………………………………9
2.2.2主要零部件的设计及校核……………………………………………9
2.2.2.1主机部件……………………………………………………………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
2.2.2.2 保温部件…………………………………………………………18
（1）框架 …………………………………………………………………18
（2）保温壁结构 …………………………………………………………18
（3）保温门 ………………………………………………………………19
（4）导轨 …………………………………………………………………19
2.2.2.3 润滑部件…………………………………………………………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
（5）过滤装置形式、选择及计算 ………………………………………22
2.2.3电气控制 ……………………………………………………………23
3、总结和展望 ……………………………………………………………26
4、致谢 ……………………………………………………………………27
5、参考文献 ………………………………………………………………28
GZ-0000干燥机（组）设计
1、绪 论
1.1碳纤维应用现状及其发展前景：
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、GOLF球棒等体育休闲领域。
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（3-6K）的售价为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T800H、T1000抗张强度达到6～7GPa，模量达到294GPa更是如此。有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PAN基原丝的纺丝成形和后处理工艺研究是当务之急，问题的关键所在。
1.2碳纤维后处理设备市场背景：
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T1000，抗拉强度最高 ( 7.02GPa)、单丝直径最细(5.3um)，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9.03GPa，比T1000提高了28.6％；单丝直径降到3.2um，比T1000细了39.6％。同时，该公司还开发截面形状为三叶形的PAN原丝及碳纤维，以拓宽其用途。
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”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化
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