大型卷纸机启动装置设计含proe三维及10张CAD图-独家.zip
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大型卷纸机启动装置设计摘 要近年来,随着国民经济的不断增长,各行各业对纸的要求日益增大,国内造纸行业也进入了一个新的发展时期.卷纸机成为造纸厂必要设备之一。卷纸机的组成部分有卷纸缸、卷纸辊及卷纸辊调节装置、换纸装置、启动装置等。卷纸棍带式启动装置目前有两种:轮胎启动和带式启动,轮胎启动较之带式启动装置它的稳定性较差,不能满足高速纸机的要求,高速纸机上通常选用带式启动装置。为适应高车速需要，本文对大型卷纸机带式启动装置进行设计研究，它由电机、联轴器、气缸、主轴、轴承、带轮、平皮带、连杆等零部件组成。卷纸机通过启动装置变速过程中使空的卷纸棍速度与卷纸缸的速度同步。通过传动方案的拟定,经过电动机的选择及带轮的计算；联轴器的选择；传动零件的设计计算；气缸的选型计算。结合PEROE软件三维建模， AuToCAD软件二维工程出图，最终设计出适用于大型卷纸机的带式启动装置。关键词：卷纸机,减速机,三维建模,工程图ABSTRACT In recent years, with the national economy growing, all walks of life to the requirements of the paper is increasing, the domestic paper industry has entered a new period of development. The rolling paper machine consists of a paper roll, a roll of paper roll and a roll of paper roll adjustment device, a paper changing device, a starting device, etc. Paper rolling stick belt starting device at present, there are two: Tire starting and starting of belt type, tire starting a belt starting device its stability is poor, can not meet the requirements of high-speed paper machine, high speed paper machine usually choose belt starting device.In order to meet the need of high speed, this paper designs the belt type starting device for large reel paper machine, which is composed of reducer motor, shaft coupling, cylinder, variable speed component and so on. Roll paper machine through the starting device speed change process so that the air roll paper speed and roll paper cylinder speed synchronization. Through the transmission scheme proposed, through the calculation of the selection of electric motor and driving device of kinematic and dynamic parameters calculation of shaft; coupling; transmission parts of the design calculation; cylinder selection of the computer, combined with PEROE Three-dimensional modeling software with AutoCAD software for 2D engineering drawings for the large rolls of paper machine belt starting device design.Key words: roll paper machine, reducer, three dimensional modeling, engineering drawing目录大型卷纸机启动装置41 绪论41.1 课题的提出及背景41.1.1国内外卷纸机的发展现状41.1.2课题的提出91.2基本内容及技术方案91.3卷纸机带式启动装置结构及工作原理92 基本结构选型计算102.1带式卷纸机启动装置电机的计算选型102.2平皮带传动的计算112.3电机输出联轴器选型计算132.4主轴计算132.5气缸的计算选型143 强度校核计算163.1主轴的强度校核163.2健的强度校核173.2.1联轴器与电机连接健的强度校核183.2.2联轴器与主轴连接健的强度校核183.2.3主带轮与主轴连接健的强度校核183.3轴承寿命校核计算193.3.1主轴轴承寿命计算193.3.1带轮轴承寿命计算193.3.2轴承润滑204 卷纸机启动装置说明214.1主轴传动结构224.2从动轮传动结构225附件的设计235.1动轴连杆的设计235.2连杆（1）的设计235.3从动带轮的设计245.4主轴承安装座设计245.5平皮带材料的选取255.6支架的设计256安装注意事项266.1平键的安装要求266.2轴承安装注意事项266.3联轴器安装注意事项27总结27致 谢29参考文献30大型卷纸机启动装置1 绪论卷纸机作为造纸行业的终端设备，其存在大大提高了造纸行业的技术水平及生产效率。卷纸机从原理上可分为圆筒式表面卷取与轴式卷取;从结构上可分为手动式和液压或气动式;从机架导轨形式上可分为水平式与倾斜式。卷纸机一个重要部件为卷纸棍,卷纸棍带式启动装置目前有两种:轮胎启动和平皮带式启动。轮胎式起卷装置，它由减速电机、汽车轮胎、可调支座等组成.即减速电机使轮胎按卷纸缸一定比例线速度转动，当新卷纸辊空靠上后，卷纸辊传动侧联轴器表面靠轮胎摩擦力来启动卷纸辊，使其线速度与卷纸缸线速度相等。（即等于造纸机的工作车速）。对于大批量生产,轮胎式起卷装置因有稳定性较差,不能满足高速纸机的要求。因此本文讨论与设计大型卷纸机的启动动装置为带式启动装置。1.1 课题的提出及背景1.1.1国内外卷纸机的发展现状造纸工业是现代世界电信制造和汽车之后的第三大行业,集中度高，资金，技术和能源密集型产业的大型现代化基础产业与国民经济和社会发展文明，是密切相关的，纸和纸板消费量是衡量一个国家现代化和文明。美国、加拿大、日本、芬兰、瑞典、德国等发达国家，造纸工业已成为制造业十大支柱之一。 近年来，随着国民经济的不断增长，各行各业对纸的需求日益增大，国内造纸行业也进入了一个新的发展时期。自20世纪80年代以来，中国的造纸工业的生产和消费量的年均增长12.92%和10.65%，特别是自2000年以来，生产和消费量的年均增长率为13.44%、10.76%，中国已成为世界上社区的造纸工业生产、消费和进口的国家。但是，中国的造纸工业还没有突破性的“环境与资源结构的瓶颈，所以仍然是好的。产业结构，提高生产集中度，有效地促进了技术装备，对环境的污染，大大降低了水资源和能源消耗是一个重要的战略意义,目前我国造纸机械或工业发展滞后中国造纸工业的发展，成为制约中国造纸工业的产品和提高市场竞争力的重要因素之一。卷纸机发展情况国产卷纸机与造纸机一样，很长一段时期停留在窄幅，慢速，手控之中，卷纸辊从卷纸机的副臂转到主臂的过程，或是引纸，换卷均靠手工操作来完成。这无疑劳动强度较大，又不安全，且卷成的纸卷内松外紧，另外在纸卷端面形成蜷曲的荷叶状，造成几十层纸的质量下降或报废。这种结构的卷纸机，其卷纸辊与缸面间的线压力，是靠卷纸辊自重与辊子上缠绕纸页的重量迭加形成的，随着纸卷直径的增加，线压力亦逐渐增大，造成纸卷“硬度”的提高，出现纸卷内松外紧现象。一旦工作车速在 200m/min 以上时，这种卷纸机工作就很难胜任。在纸幅超过 2400mm 时，卷取纸卷工况处境就更为恶劣在这种情况下，进口数量的快速、高效、环境友好型的大型造纸设备已成为中国造纸工业的可持续发展是一种有效的方法,随着造纸机工作车速的不断提高,幅宽的增大,纸种的增加,相应对卷纸机的结构设计、功能的发挥提出新的要求,本文对卷纸机启动装置经行了分析,与研究设计。 卷纸机是造纸机后的第一套完成设备。靠卷纸辊的自身重量及冷缸转动的摩擦力作用带动卷纸机下来的纸张进行均匀的缠卷，所以卷纸机使纸张更均匀，可以满足不同纸张的需要。近10多年来，世界各国也包括我国的广大造纸工作者和造纸机械制造厂商，都在努力研究改进卷纸技术和提高卷纸机性能。在20世纪80年代前的100多年里，世界各国的造纸机主要是使用传统的老式卷纸机，也称作第一代卷纸机。而在1992年出现了第二代卷纸机。20世纪末又出现了崭新的现代卷纸机，也称第三代卷纸机，诸如Valmet公司的OptiReel Plus 卷纸机、Voith Sulzer公司的Sirius卷纸机和原Beloit公司的TNT卷纸机。(1) 第一代卷纸机自从Alexander Pore发明第一代卷纸机以来，已应用了100多年。这种卷纸机有轴式和辊式两种形式，应用最多的是辊式卷纸机，也称表面卷纸机，适用于中低速各种形式造纸机。辊式卷纸机3主要由卷纸缸和一对放卷纸轴的摇臂支架组成。卷纸轴压在卷纸缸上部的表面上，卷纸缸为主动回转的辊简，卷纸是靠纸卷压向卷纸缸产生的摩擦力被动回转而卷纸的。因此，卷成纸卷的紧密度取决于纸卷与卷纸缸之间的线压力。对于老式辊式卷纸机，没有调节线压力的装置。为了使纸卷紧密度均匀一致，后来才增设了气动加压缸装置，可以调节线压力，提高卷纸质量(如图1.1所示)。与此同时，在换辊时为了使待卷纸轴的线速度与卷纸缸的线速度一致，有的传统卷纸机增设了待卷纸轴的加速装置，以避免换辊时造成过多的纸张损失。(2) 第二代卷纸机针对第一代卷纸机的缺点，第二代卷纸机的设计目标就是采用一切可行的措施，把卷纸中造成的损纸量降低到最低限度。Valmet公司在开发研制第二代卷纸机时，把它命名为“无损纸”卷纸机。世界上第一台第二代卷纸机OptiReel 卷纸机，于1992年安装在UPMKymmene Kaukas纸厂，并试车成功，投入生产。第二代卷纸机比第一代卷纸机损纸量降低5，即提高整体生产效率5。对于年产20万t的LWC生产线，年增产1万t。(3) 第三代卷纸机第三代卷纸机也就是现代卷纸机，在20世纪90年代中后期才出现。Valmet公司的OptiReel Plus。 卷纸机，Voith Sulzer公司的Sirius卷纸机和原Beloit公司的TNT卷纸机，都是第三代卷纸机。OptiReel Plus卷纸机是由Valmet公司推出的现代化卷纸机。1999年3月首次投产，是当今世界上最先进的现代化卷纸机。已成功地应用在新闻纸、超级压光纸、低定量涂布纸、超低定量涂布纸、涂布和未涂布高级文化用纸等多种现代化高速造纸机以及现代化后加工生产线上，进行卷纸和再卷纸作业。OptiReel Plus （如图1.2）卷纸机操作性能优良、运行性能良好。在生产大直径纸卷、减少损纸量、提高生产效率、改善卷纸质量、优化纸卷结构、保护纸张表面性能等方面具有突出的优点。国产卷纸机与造纸机一样，长期停留在窄幅、慢速、手控的水平上。卷纸辊从卷纸机的副臂转到主臂的过程，或是引纸、换卷，均靠手工操作来完成。劳动强度较大，又不安全。卷成的纸卷外紧内松，在纸卷端面形成卷曲的荷叶状，造成几十层纸的质量下降或报废。这种结构的卷纸机，其卷纸辊与缸面问的线压力，靠辊子自重与辊子上缠绕纸页的重量迭加而形成的线压，随着纸卷直径的增加，线压力亦会增大，这就会造成纸卷“硬度”的提高，从而造成纸卷内松外紧。一旦工作车速在200r/min以上时，这种卷纸机则很难胜任。在纸幅超过2400mm 时，处境就更为恶劣。国外的造纸机械厂商在20世纪90年代就对卷纸机做了大量的调查研究和开发研制工作，推出了崭新的现代化卷纸机。而我国的卷纸机仍是装备水平低、性能差。然而，我国纸和纸板的产量近些年却居世界第二、三位，在年产3400万t的情况下，若开发应用上现代化卷纸机，那就是对挖掘我国造纸工业潜力做出的一大贡献。卷纸机是配置在造纸机最末端的一个联动设备。它的主要功能是将纸机生产出的纸幅卷成纸辊，便于后加工工序进一步加工。在纸张生产中，卷纸也是非常重要的技术之一。卷纸机的性能直接影响卷纸质量、纸卷结构、纸张损失、纸机和后加工工序的整体生产效率以及企业的经济效益；同时，还影响印刷用户的印刷质量、印刷效率和印刷过程的运行性能。卷纸机运行性能的好坏直接影响造纸机的生产效率。卷纸机按照卷曲原理可分为两种:轴式卷纸机和圆筒式卷纸机。轴式卷纸机的卷纸轴被直接带动旋转。卷曲时的圆周速度等于： 式中：r 及 D-缠卷的卷曲半径及直径，其数值在卷曲过程中逐渐增大。 -纸卷的角速度。当纸的线速度一定时(与造纸机相应的线速度)，纸卷的角速度应该不断的降低。圆筒式卷纸机卷曲的纸卷是支撑在按要求的线速度转动的卷纸缸上，并由卷纸缸借摩擦力带动。随着纸卷卷曲直径的增大，纸卷的转速不断降低，所以不需要在卷纸轴(辊)上装设变速装置。由于圆筒式卷纸机的操作简单，并且能卷曲直径很大的纸卷。所以大多数的造纸机上普遍采用圆筒式卷纸机。然而，轴式卷纸机也具有一些优点：可方便地借改变纸幅拉力来调整卷曲紧度；对沿横向幅宽上纸幅不均匀性不太敏感。其主要缺点在于车速高于150-180m/s 时，领纸过程需要复杂的自动控制设备，纸卷直径较小，所以在低速的、对调整纸卷进度要求较高的而特别是需要松卷纸卷的造纸机上，或者需要在造纸机上将纸幅纵切成两个或多个纸卷时仍可使用多轴式卷纸机。另外，从结构上可分手动式与液压或气动式；从机架导轨形式可分倾斜式与水平式。卷纸机因铸造加工缺陷、内应力及超负荷运行等原因常会出现局部损坏现象，如卷纸缸缸面缺损、缸面划伤等。常规的修复方法是采用焊接，但焊接常常会导致零件产生热变形或热应力，特别是薄壁件。而且有的零件材质是铸铁、铝合金、钛合金一类难焊材料，均不易采用焊接修复方法。针对上述问题，发达国家多采用高分子复合材料进行现场修复，其中成熟的有美嘉华技术体系。其是一种“冷焊”技术，可以避免热应力变形，同时材料良好的附着和抗压、抗腐蚀等综合性能，可以最大限度地满足各种设备部件的使用要求，从而在最低成本的投入下有效保证生产。相对传统方法，该方法可以实现免拆卸、免机加工现场修复，维修费用低、周期短，在卷纸缸的维护保养中起到越来越重要的应用。在很多地方上面其实还有很大的相似之处。不同仅仅是在：1）卷纸机卷的纸卷比较松软，内部可能会有破损或断头，两侧边缘不整齐，纸幅宽度等多不能直接使用于纸加工或印刷等机器。2）复卷机的过程主要完成三个任务：其一，切除原纸毛边；其二，将整幅原纸分切成若干符合用户规格的幅宽；其三，控制成品纸卷的卷径，使之符合出厂规格。到底如何选择机器还是看要做什么而定，如果要是生产卫生纸有复卷机就可以了。1.1.2课题的提出在卷纸机换转的过程中,使空的卷纸辊由静止到速度与主传动装置(卷纸缸)的速度同步,这样可以有效避免静止卷纸辊与运动着的卷纸缸接触过程中引起的设备损坏,以及能够使得换转的动作的顺利完成.本设计拟采用带式结构解决以上问题。1.2基本内容及技术方案随着卷纸机车速的不断提高，宽度增加，增加卷纸机的结构 和功能提出了新的要求。卷纸机从原理上可分为圆筒式表面卷取与轴式卷;从结构上可分为手动式和液压或气动式;从机架导轨形式上可分为水平式与倾斜式。卷纸机一个重要部件为卷纸棍,卷纸棍带式起动装置目前有两种:轮胎起动和带式起动。轮胎式起卷装置，它由减速电机、汽车轮胎、可调支座等组成.即减速电机使轮胎按卷纸缸一定比例线速度转动，当新卷纸辊空靠上后，卷纸辊传动侧联轴器表面靠轮胎摩擦力来启动卷纸辊，使其线速度与卷纸缸线速度相等。（即等于造纸机的工作车速）。对于大批量生产,轮胎式起卷装置因有稳定性较差,不能满足高速纸机的要求。因此本文讨论与设计大型卷纸机的启动动装置为带式启动装置。卷纸机分为圆筒式卷纸机和轴式卷纸机两种。而大多数的造纸上普遍采用的均是圆筒式卷纸机。圆筒式卷纸机的特点是：将抄造好的原纸由舒展辊的下方进入卷纸缸的缸面，然后被不断地卷到压靠在卷纸缸表面的卷纸辊上。卷纸辊被卷纸缸所带动，并以卷纸缸相同的线速度将纸幅卷到辊面上。在卷取过程中卷纸辊和卷纸缸表面之间需要保持一个稳定的线压力。此线压力是由机器两侧的次级臂和气缸来实现的。通过调节进气压力可得到所需要的线压力。当纸卷直径达到要求尺寸后，通过换纸装置上的绳子将纸幅横向划破，同时，纸幅被引到另一个空卷纸辊上，开始下一次工作循环。1.3卷纸机带式启动装置结构及工作原理大型卷纸机启动装置设计(带式启动装置的设计)。实验装置主要由交流电机、联轴器、带轮、减速器装置、汽缸、卷纸辊、轴承等重要部件组成。启动装置为交流电机通电通过联轴器、轴承带轮,皮带与卷纸锟摩擦带动卷纸辊在与卷纸缸接触之前提前运转,其线速度与卷纸缸线速度相等,达到同步运转效果。卷纸辊启动,换纸工作时,卷纸辊与卷纸缸间线压力靠气控调节气缸内的压力，确保纸卷内外松紧一致，纸卷圆度良好，纸卷“硬度”适中。卷纸机的副臂与主臂都装有气缸卷纸辊与卷纸缸面接触形成的线压力即调节气缸中的气压而得到有效控制。通常线压力为 1.3-2.6N/mm,经过一个横向汽缸退动一个斜向汽缸,利用平面四杆结构原理使卷纸辊以电机轴为中心,一直相切与卷纸辊汽缸进行圆弧往复运,卷纸棍与电机轴通过尼龙皮带摩擦连接,来保证电机,卷纸棍与卷纸钢能过平稳的运行,来达到卷纸的最佳效果。其基本结构如下图1.3所示：图1.3卷纸机启动装置示意图2 基本结构选型计算2.1带式卷纸机启动装置电机的计算选型卷纸机相关参数如下：工作车速 v=1400m/min=23.3m/s卷纸线压力 2N/mm卷纸锟规格 8305000mm卷纸锟上齿型联轴器外径 506mm由公式: v=r=2nr （2.1）卷纸锟半径r=830/2=415mm 则卷纸锟的转速：n=v2r=23.323.140.415=8.94r/s =536.4r/min由线压力可计算卷纸最小拉力：整个卷纸锟的线压力为F=25000=10000N 方向为卷纸锟径向指向轴心橡胶与纸的滚动摩擦系数约为=0.1则纸张需要最小的拉力为： F=F （2.2）=0.110000=1000N由此可计算卷纸锟的功率： P=Fv1000 （2.3）P=23.310001000=23.3kw则可计算所需的电机功率为： P=p （2.4）轴承传动效率为0.98联轴器传动效率0.99皮带传动效率 0.95总传动效率=0.9850.9920.95=0.85故所需电机功率为P=23.30.85=27.4kw综合考虑选择Y型三相交流电机Y200L-4，其额定功率为30kW，同步转速1500r/min，满载转速为1470r/min。2.2平皮带传动的计算该结构采用平面四连杆机构，拐臂上安装三个带轮，其中一个带轮直接通过联轴器与电机连接，为了保证带轮线速度相同，故带轮直径相同。带轮直径计算如下：由于卷纸锟通过安装在其上的联轴器与电机驱动的平带摩擦带动。故平带的线速度与安装在卷纸锟上联轴器的线速度相等。V=D1n=0.5063.14536.4/60=14.2m/sD1 -卷纸锟上的联轴器外径为506mm。因此带轮的线速度为14.2m/s，故带轮轮径按下式进行计算：d=6001000vn =600100014.23.141470=185mmn-电机满载转速平带截面面积公式： A=PCKKP0 （2.5）PC=KAP带轮P带轮=27.40.990.98=26.6kW KA-工况系数查表取1.2 K-包角修正系数，查表取1 K-传动布置系数，查表取1P0-胶带单位截面积所能传递的基本额定功率，查表取2.9kW/cm2故 A=1.226.6112.9=11cm2=1100mm2平带厚度计算： S=n （2.6）-每层厚度n-层数查表选取4层 d40=18540=4.6mm S=n=44.6=18.4带宽：bAS=110018.4=59.8mm取标准带宽为63mm。故带轮直径为185mm，查表取带轮宽度为71mm。作用在轴上的力： （2.7）查表 ： =1.8Mpa 由于三个带轮直径相等故带轮包角 =180Fr=21.811001=3960N2.3电机输出联轴器选型计算电机轴的输出扭矩:Td =9550Pn （2.7） = 955027.41470=178N.m KA-工况系数查表取1.2Tcd = KATd=1781.2=213.6N.mY型三相交流电机Y200L-4，其输出轴直径为55mm，故查表选取刚性联轴器型号为GY7，其公称转矩为1600N.m，许用转速为6000r/min，轴孔直径为48-63mm，故满足使用要求。2.4主轴计算按扭转强度法估算高速轴的直径，计算公式如下： dminC3Pn （2.8）=120327.41470=31.8mm C-常数，轴的材料为45号钢，查表选取C=120 由于轴上有键槽，故最小轴径应当增大3%-5%,计算得最小轴径为：31.81.05=33.39mm根据所选的联轴器轴孔直径范围为48-63，故主轴的最小轴径选取48mm，满足安装及强度要求。主轴结构尺寸计算说明：主轴结构方案如下图2.1所示：图2.1主轴结构示意图主动轴作为最重要的旋转部件之一，其一定需要满足足够的强度和较高的疲劳性能，故在设计时严格按照公式（2.8）执行，同时材料需要选择强度较高的合金钢，本文选择45号钢。轴1-2段与联轴器相连接，联轴器型号确定，其最小内径为48mm，根据公式（2.8）计算的结果，主轴最小轴径33.39mm，故该段轴径为d12=48mm，长度为联轴器内孔长度112mm，即L12=112mm。轴2-3段为过渡轴，同时作为联轴器的轴肩，一般轴肩取5mm,故该处直径d23=58mm长度为L23=15mm。轴3-4段，该处安装轴承6212，根据轴承内径为60mm,轴承宽度为22，故该轴段直径d34=60mm，L34=22mm。轴4-5段为过渡轴，同时也作为轴承内环的轴肩，一般轴肩高度为5mm，故该处轴直径d45=70mm，根据结构需要长度L45=189mm。轴5-6段，该处安装轴承6212，根据轴承内径为60mm,轴承宽度为22，故该轴段直径d56=60mm，L56=22mm。轴5-7段为过渡轴，同时作为主动轮的轴肩，设计主动轮内径为48mm,故该处轴径d67=58mm，长度根据结构需要L67=40mm。轴7-8段，该段安装主动轮，主动轮内径为48mm，宽度为71mm，故选取轴径d78=48mm,长度L78=69mm。2.5气缸的计算选型皮带连杆机构重量大约为G=118kg，气缸风压工作压力为p=3kgf/cm2，该结构受力分析如下：图2.2皮带机构受力示意图说明： F1-气缸实际推力 F2-气缸实际推力的分力 G-皮带机构重力118kgf（该机构重心靠近最左侧带轮，为保守计算将重心与最左侧带轮中心重合） -气缸安装推力夹角33F2=F1COSF2=GF1=G/COS=118/COS33=140.7kgf因此气缸的实际推力需要满足140.7kgf的条件。气缸的效率一般为85%，故理论推力为： F理论=F1/0.85=140.7kgf/0.85=165.5kgf由公式: F理论=SP （2.9） S-气缸内径面积故：S= F理论/P=165.5/3=55.2cm2则气缸内径为：D=4S （2.10） =455.23.14=8.4cm=84mm3 强度校核计算3.1主轴的强度校核 主轴受力分析如下图3.1，其主要受到带轮的轴向力Fr,轴承1与轴承2的支反力F1和F2，以及电机的扭矩T。 图3.1主轴受力分析图由上图可得：F2=F1+FrF2(L1+L2)=F1L1+Fr(L1+L2+L3)平带计算中已知Fr=3960N故:F2-F1=3960N696F2-276F1=3960（276+420+177）696F2-276F1=3457080696（3960+F1)-276F1=3457080F1=1669NF2=2291N已计算电机输出转矩T=178N.m故主轴所受弯矩及当量弯矩如下图3.2所示：图3.2主轴受弯矩图由此可知主轴危险截面在安装轴承2位置处。最大当量弯矩为442.8N.m。由公式校核危险截面的弯曲应力： b=M当量W-1b (3.1)W为轴的抗弯截面系数： W=d332=0.1d3 (3.2)其中该处轴径d=60mm，故计算得：b=442.80.10.063=20.5MPa查表得45号钢的许用应力-1b=75MPa 故主轴的强度满足要求。3.2健的强度校核键连接是通过键实现轴和轴上零件间的周向固定以传递运动和转矩。其中，有些类型还可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联接。本设计中键连接为普通平键连接，平键按用途分有三种：普通平键、导向平键和滑键。平键的两侧面为工作面，平键连接是靠键和键槽侧面挤压传递转矩，键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点，因而应用广泛。联轴器与主带轮共用了三种普通平健,符合GB1095-2003，该三种平健均为A型。规格如下: 161070 1497014960 键联接所承受的应力，由式（3.3）进行计算： p=2Tcd kld (3.3) l 接触有效长度。 k键与轮毂键槽接触高度，k=0.5h。d该段轴轴径。Tcd=213.6N.m（前文已计算）3.2.1联轴器与电机连接健的强度校核联轴器与电机连接健应力计算如下：电机轴直径为d=55mm该健长度70mm,高度h=10mmp1=2213.610000.51070-1655=28.8MPa查表得许用挤压应力p=110MPa，p1=28.8MPap。3.2.2联轴器与主轴连接健的强度校核联轴器与主轴连接健应力计算如下：主轴直径为d=48mm该健长度70mm,高度h=9mmp2=2213.610000.5970-1448=35.3MPa查表得许用挤压应力p=110MPa，p1=35.3MPap。3.2.3主带轮与主轴连接健的强度校核联轴器与主轴连接健应力计算如下：主轴直径为d=48mm该健长度60mm,高度h=9mmp3=2213.610000.5960-1448=43MPa查表得许用挤压应力p=110MPa，p1=43MPap。3.3轴承寿命校核计算3.3.1主轴轴承寿命计算轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化。该轴的轴承为深沟球轴承6212，属于滚动轴承的一种，便于采购及维护保养。查表得动载为C=47.8KN。由主轴的受力分析已算出两个轴承的径向力为：F1=1669NF2=2291NF2F1校核轴承2的寿命即可。轴向力 ， ，取冲击载荷系数 ， 轴的转速n=1470r/min轴承的寿命计算按公式计算如下： 大于一般的机械设计要求，即两班制，三年质保期的时间为17280h。所以，轴承的使用完全满足要求。3.3.1带轮轴承寿命计算选择该轴的轴承为6208。查表得动载为C=29.5KN。该轴承共四个，分别安装在两个从动带轮里，根据的受力分析可知该轴承仅受皮带的轴向作用力Fr=3960N，每个从动轮安装两个轴承，故每个轴承的径向力为：F1=F2=Fr/2=3960/2=1980N校核任一轴承的寿命即可。轴向力 ， ，取冲击载荷系数 ， 带轮的转速n=1470r/min轴承的寿命计算按公式计算如下： 大于一般的机械设计要求，即两班制，三年质保期的时间为17280h。所以，安装在带轮上轴承的使用完全满足要求。3.3.2轴承润滑滚动轴承的润滑根据速度因数进行选择，速度因数dn d与轴承配合轴径的直径，主轴为60 mm。 n工作转速，主轴的转速为1470r/min。dn=601470=88200mm r/min选择脂润滑，考虑其工作情况，不属于高速和高温场合，因此选用一般的轴承脂润滑即可。轴承润滑的注意事项：在轴承的使用过程润滑是重要的一环，因此，很多人认为润滑脂用的越多对轴承越好，其实不然。润滑脂的用量其实也有个度。 一般轴承内不应装满润滑脂，以装到轴承内腔全部空间的1/2-3/4即可；水平轴承填充内腔空间的2/3-3/4；垂直安装的轴承填充腔内空间的1/2（上侧），3/4（下侧）；在容易污染的环境中，对于低速或中速的轴承，要把轴承和轴承盒里全部空间填满；高速轴承在装脂前应先将轴承放在优质润滑油中，一般是用所装润滑脂的基础油中浸泡一下，以免在启动时因摩擦面润滑脂不足而引起轴承烧坏。4 卷纸机启动装置说明本次设计的卷纸机启动装置其结构如下图4.1所示：图4.1卷纸机启动装置结构示意图其结构主要由：1-支架，2-电机，3-联轴器，4-轴承安装座，5-主带轮，6-皮带，7-从动轮，8-连杆（1），9-气缸（1），10-主连杆，11-气缸（2）等组成。工作原理说明：先由气缸11充风，将推动连杆10一端绕主轴中心线向上运动使从动轮7上的平皮带6与卷纸锟接触，再由电机2旋转，通过联轴器3带动安装在主轴上的主动轮5旋转，使皮带按相应的线速度运动，从而带动卷纸锟旋转，当卷纸锟速度与卷纸缸速度相近后，气缸11排气，气缸9充风对连杆8形成推力，从而机构绕主轴中心线转回初始位置，如此往复循环。电机选择Y系列的三相异步电动机，其具有高效、节能、启动转矩高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。联轴器采用凸缘式刚性联轴器，因其无补偿相对位移的能力，故要求两轴有良好的对中性能，其构造简单，成本低，可传递较大扭矩。 4.1主轴传动结构根据带轮需要工作的特点，该主轴传动结构一端通过联轴器与电机相连，中间安装两个轴承，轴承装在轴承支撑座上，另一端与主动轮相连。如下图4.2所示：图4.2主轴传动结构结构说明：1-平键，2-平键，3-联轴器，4-轴承，5-轴承安装座，6-主轴，7-轴承，8-带轮压板。其中联轴器通过平键1与电机轴相连，联轴器与平键2与主轴相连从而传递电机的扭矩，轴承4安装在轴承安装座5内，其作为轴的一个支撑点，轴承7安装在连杆上，连杆套在轴承安装座外部作为另一个支点，同时辅助连杆绕轴旋转。带轮压板通过螺栓固定在主轴上，防止带轮窜动。其具有结构紧凑，空间利用率低，功能性强等优点。4.2从动轮传动结构本设计中，从动轮共有两个，其安装方式基本相同，如下图4.3所示：结构说明：1-轴承，2-轴套，3-轴，4-螺母，5-衬套，6-弹性挡圈。轴承1安装在从动轮里，轴套2与轴承内圈、连杆接触用于固定轴承轴向的位置，螺母4安装在轴上，轴的端部经机加工出匹配的螺纹，该螺母固定连杆防止轴向窜动。衬套5镶嵌在连杆孔内，轴与衬套接触，起到保护连杆的作用，同时便于维修及更换。其具有结构紧凑，功能性强，能够满足设计的要求，空间占用率低等特点。图4.3从动轮传动结构5附件的设计5.1动轴连杆的设计由结构可知，改装置中包括2根连杆，其中一根与主轴上的轴承安装座外壳相连，该连杆为主动杆，绕主轴可以旋转一定角度，连杆上设有气缸安装座用于支撑气缸（1）给连杆（1）施加力。该连杆另一端设计U型结构，U型结构两边开有通孔，连杆（1）通过轴穿过通孔与之相连。其外形图如下图5.1所示：图5.1主轴连杆示意图5.2连杆（1）的设计连杆（1）两端通过轴安装两个带轮，其安装与主轴连杆固定为一夹角，由气缸推动主轴连杆，连杆（1）随动，同时安装在其上的带轮也跟着随动与卷纸锟联轴器接触。其上设计有气缸安装座其结构图图5.2所示：图5.2 连杆（1）示意图连杆采用Q235低碳钢，具有良好的塑性和焊接性能，成型能力很好，所有很多型材（如角钢、圆钢、工字钢、槽钢等材质很多为q235），并具有一定的强度，适合于桥梁、建筑等工程结构，实用性能好，价格相对也很便宜，性价比高。5.3从动带轮的设计 从动带轮安装插在连杆（1）两端的两根轴上，该带轮的设计优点为带轮与轴承腔为一体，轴承安装在带轮的轴承腔里，皮带转动，则带轮绕着两个轴承进行旋转运动。其示意图如下图5.3所示：图5.3 从动带轮示意图5.4主轴承安装座设计主轴承安装座的作用为支撑主轴，支撑连杆，连杆可以在轴承座上做旋转运动，该座为铸造加工件，加工配合精度要求高，其中阶梯孔设计能够将轴承外圈固定，满足运用的需求，其固定架采用流线型设计，强度高，避免应力集中的产生，另外由于结构较为复杂，需要用铸造的方式将基本外形毛坯铸好再进行机械加工。铸件的特点可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等，适应范围广。 铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低，铸件的尺寸与质量几乎不受限制，铸件的形状、尺寸与零件很接近，因而减少了切削加工的工作量，可节省大量金属材料。其基本的工艺方法是砂型铸造，还有多种特种铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造等。本安装座铸件材料采用铸铁HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。该零件在加工时一定要注意铸件不能有夹渣，气孔等影响强度的缺陷。其示意图如下图5.4所示：图5.4 轴承安装座示意图5.5平皮带材料的选取平皮带是传动带的一种。包括普通平皮带、编织带、复合平皮带、高速带等。本设计中用的是普通平皮带，由数层挂胶帆布粘和而成，有包边式和开边式两种。其特点包括：抗拉强度较大，预紧力保持性能较好，耐湿性较好，但过载能力较小，耐热、耐油性较差等。普通平带的长度可根据需要截取，然后将其端部联接起来。平带的接头应保证平带两侧边的周长相等，以免受力不均，加速损坏。5.6支架的设计支架示意图5.5如下所示：图5.5 支架示意图支架采用普通Q235钢板进行拼装焊接，该支架采用桁架结构，由四根立柱支撑电机及轴承座的安装板，立柱之间分别焊接两根加强板，该支架的立柱上伸出气缸安装座板，安装座板下部采用三角形加强筋进行焊接，提高其强度。支架底部焊接稍大的平板，便于平稳放置。6安装注意事项6.1平键的安装要求（1）装配前应检查键的直线度、键槽对轴心线的对称度和平行度。（2）普通平键的两侧面与轴键槽的配合一般有间隙。重载荷、冲击、双向使用时，须有过盈。键两端圆弧应无干涉。键端与轴槽应留有零点一零mm的间隙。（3）普通平键的底面与键槽底面应贴实。6.2轴承安装注意事项由于深沟球轴承制造精度高，安装方法运用不当，不仅会造成深沟球轴承的损坏，还会减少使用寿命。所以在安装是不能马虎大意，按照正确的安装步骤来安装，确保深沟球轴承的正常运行。采用压入法安装，轴承内圈与轴紧密配合，外圈与轴承座孔较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管(铜或软钢)。轴承外圈与轴承座孔紧密配合，内圈与轴为较松配合时，将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装时内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时压紧轴承内圈和外圈的端面。6.3联轴器安装注意事项联轴器的正确安装能改善设备的运行情况，减少设备的振动，延长联轴器的使用寿命。联轴器安装前先把零部件清洗干净，清洗后的零部件，需把沾在上面的洗油擦干。在短时间内准备运行的联轴器， 擦干后可在零部件表面涂些透平油或机油，防止生锈。对于需要过较长时间投用的联轴器，应涂以防锈油保养。对于应用在高速旋转机械上的联轴器，一般在制造厂都做过动平衡试验，动平衡试验合格后画上各部件之间互相配合方位的标记。在装配时必须按制造厂给定的标记组装，这一点是很重要的。如果不按标记任意组装，很可能发生由于联轴器的动平衡不好引起机组振动的现象。联轴器法兰盘上的联接螺栓时经过称重的，使每一联轴器上的联接螺栓能做到重量基本一致。如大型离心式压缩机上用的齿式联轴器，其所用的联接螺栓互相之间的重差一般小于0.05g。因此，各联轴器之间的螺栓不能任意互换，如果要更换联轴器联接螺栓的某一个，必须使它的重量与原有的联接螺栓重量一致。此外，在拧紧联轴器祫联接螺栓时，应对称、逐步拧紧，使每一联接螺栓上的锁紧力基本一致，不至于因为各螺栓受力不均而使联轴器在装配后产生歪斜现象，有条件的可采用力矩扳手。各种联轴器在装配后，均应盘车，看看转动情况是否良好。总结本文是围绕卷纸机启动装置的设计，实现了卷纸锟卷纸前的旋转，应用本机器后，可使卷纸的顺利进行，保证纸张不会因为速度差而被破坏。该机的关键部分是四连杆摇臂机构，因为该机构可以绕主轴旋转而达到控制与卷纸锟接触和分离的目的。本文从卷纸机的发展入手，分析几代卷纸机的特点，同时分析轮胎式卷纸机启动装置，及不需要附加的启动装置的优缺点。最终采
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