XK-450开炼机的毕业设计（机械CAD图纸）.doc

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 攀枝花学院本科毕业设计（论文） XK-450开炼机设计学生姓名：学生学号：院 （系）：年级专业：指导教师：助理指导教师： 本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 摘 要XK-450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-450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,Pro/ENGINEER wlife软件辅助结构设计，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。 关键词：XK-450开炼机，Pro-E，结构设计I本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 ABSTRACTXK-450 milling machine is a kind of rubber, plastics machinery,which is most commonly used. XK-450 milling machine was mainly used for : Health adhesive plastic necklace, the rubber compound mixing, and mixing hot necklace.At present, although our nation of opening mixer technology was developing at high speed,there was a huft narrow exsiled between our nation and developed countries. The development of milling machine is on the way to personalization and intelligent direction.The hypothesis describes describes the design of the XK-450 milling machine and the catculation porters, which including the choice of motor and driving , working machine design, Pro/ENGINEER wlifethe software assistant frmanwork design, More attention was paid on the analysis of the struetion of milling machine on function and certification.stlnuctaneously,looking up for cats of connected materiaf is neccery. In this design task, the fewer teeth planetary gear reducer replaced ,it is previous gear reducer. Which makes it is structure simple compact the cost of production. In this hypothesis,safety devices was specialty takers into consideration in which, incidents was decreased drainasticallyKey words: XK-450 Mixing Machine，Pro-E Frmanwork Design, DesignII本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论 11.1 课题背景11.2 开炼机设计及发展11.3 开炼机设计的意义及其基本要求11.4开炼机设计的基本内容22 XK-450开炼机总体方案设计32.1 XK-450开炼机基本结构32.2 XK-450开炼机工作原理32.3 减速机方案设计42.4 工作机的方案设计42.4.1 增加安全装置42.4.2 增加除垢轮42.4.3挡胶板方案设计52.5 总体方案拟订及确定52.5.1 总体方案拟订52.5.2总体方案确定63 XK-450开炼机主要性能参数确定73.1辊筒直径与辊筒长度及捏炼容量确定73.2辊距的确定73.3辊筒工作速度与速比83.3.1辊筒工作速度83.3.2辊筒速比83.4辊筒横压力分析93.4.1 物料对辊筒作用力93.4.2 横压力基本概念113.4.3横压力影响因素133.5开炼机传动功率13 3.6 XK-450开炼机的生产能力144 XK-450开炼机传动系统设计154.1 传动形式154.2传动电机的选择154.2.1 选择电动机系列154.2.2 选择电动机的容量154.2.3 确定电动机转速164.3减速器的设计174.3.1 减速机类型的选择174.3.2 减速机的具体型号确定184.4传动制动装置设计185 XK-450开炼机主要零部件及Pro/E辅助设计205.1 XK-450开炼机辊筒设计205.1.1 辊筒的基本要求205.1.2 辊筒的材料205.1.3辊筒结构形状与各部分尺寸215.1.4辊筒受力分析225.1.5辊筒的总体尺寸确定235.1.6 辊筒Pro/E辅助设计及实体造型245. 2 XK-450开炼机辊筒轴承设计265.2.1 滑动轴承的结构及性能要求265.2.2 滑动轴承结构尺寸275.2.3轴承与轴劲间隙确定285.2.4滑动轴承的总体尺寸确定295.2.5 滑动轴承Pro/E辅助设计及实体造型305.3调距装置设计345.3.1调距装置基本结构345.3.2调距装置工作原理355.3.3调距装置基本部件尺寸确定355.3.4调距装置Pro/E辅助设计及实体造型375.4 XK-450开炼机机架与横梁装置设计405.4.1开炼机机架的联系与结构405.4.2开炼机机架材料、基本尺寸设计415.4.3机架Pro/E辅助设计及实体造型435.5辊问调节装置设计455.5.1辊温调节装置结构465.5.2辊温调节装置主要零部件选择465.5.3辊温调节装置Pro/E辅助设计及实体造型475.6 XK_450开炼机安全装置设计505.6.1安全装置的选择505.6.2安全垫片的参数选择506 XK-450开炼机附属装置设计516.1挡胶板设计516.1.1挡胶板结构设计516.1.2挡胶板结构及尺寸设计516.2 开炼机润滑系统设计526.2.1 XK-450开炼机润滑系统选择526.2.2 XK-450开炼机润滑系统基本参数确定536.2.3油路管道设计546.3除垢轮设计54结 论55参考文献56致 谢57本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 1 绪 论1.1 课题背景毕业设计（论文）是我们在学校学习的最后的一门课程，也是对自己在大学中所学知识的一个全面的检验。本课题的设计题目来自于实际的生产中的一个塑料、橡胶机械产品的设计。要求对各部分零部件总体设计。本课题的题目是：XK-450开炼机设计。在毕业设计中要求我们要运用所学的知识，勤动脑，培养独立的思考能力，要有创新的精神。1.2 开炼机设计及发展 开放式炼胶机（mill for rubber）简称开炼机，又称双辊捏炼机。它是通过两个水平设置并一不同的线速度相对回转的辊筒，将以橡胶或树脂为主要成分的原料经过剪切、挤压作用而使其塑化、混合，制成符合生产加工要求的坏形材料。开炼机是橡、塑制品加工应用最早、最广泛的基本设备之一。随着社会的进步及技术的不断更新，历经了百余年的发展历史，开炼机在结构及控制上都不断地改进、完善，已由最初的人力，单辊、槽式简陋型炼胶机，发展成为目前门类齐全、综合适应性强、配套设施逐步完备、技术性能不断提高的新型橡塑原材料加工设备。新型开炼机具有大辊径、高辊速、大驱动功率、高度机械自动化操作的特点。使用开炼机捏炼物料，其工作温度低、加工材料性能易于保证，工艺操作过程可视性强、便于清理，且结构简单、价格低廉，尤其适合于材料种类多变、工作温度控制严格及一些特种物料的加工。但是，开炼机生产一般说来自动控制程度低、劳动强度大、安全性差、工作效率低，尚难以适应连续性大规模地生产我国设计制造大型开炼机始于1955年，几十年来开炼机的设计和制造水平有了很大的提高。近几年来国产新型结构开炼机不断的涌现，有力地促进了开炼机的开发。1.3开炼机设计的意义及其基本要求开炼机是橡胶制品加工的基本设备之一，主要用于：生胶的塑炼，胶料的混炼，混炼胶的热炼、供胶，胶料中杂质的清除，生胶的破碎、洗涤等。近几年，随着塑料、橡胶制品工业的不断发展，对橡胶加工设备提出了新的要求。开炼机需要更进一步的完善和更新。对XK-450开炼机的设计的基本要求可以总结为产品质量、生产实际需求情况、生产率和生产成本四个方面。这四者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在保证使用性能前提下，尽可能的降低成本。因此，好的设计方案是质量、生产率和经济效益的统一表现。1.4 开炼机设计基本内容橡胶制造业中广泛应用的开炼机，是橡胶产品制造个流程中最重要的设备之一，生产实际中塑料、橡胶制品加工的质量、工作效率及使用的可靠性，都对开炼机的不断完善和更新有着决定性的要求。开炼机一般都由电机、减速机和工作机构组成的。由于不同型号的开炼机工艺范围、设备性能要求等不尽相同，因此每一型号的开炼机总体结构和所需元件等方面都有自己的特点，但设计的步骤和方法则基本相似。57本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 2 XK-450开炼机总体方案设计开炼机是塑料橡胶制品加工的基本设备之一。其基本要求是产品质量、生产效率和经济效益。因此，XK-450开炼机的设计应在保证使用性能前提下，提高生产效率，降低生产成本。因此，好的设计方案是产品质量、生产率和经济效益的统一表现。2.1 XK-450开炼机基本结构 XK-450开炼机同其它各种类型开炼机的基本结构是大同小异的。它主要由辊筒、辊筒轴承、辊据调整装置、机架及横梁、传动装置、调温装置、安全制动装置和基座组成。同时XK-450开炼机根据不同的工作状况，也有不同的辅助装置。其主要的辅助装置由翻胶装置、挡胶装置、胶片切割与冷却装置组成。2.2 开炼机的工作原理 开炼机工作时，两个锟筒以不同的线速度相向回转。集中投放于锟筒上方的堆积物料由于锟筒表面的摩擦和黏附作用而被带入辊隙（roll gap）之内，逐渐形成楔型断面的料条，辊隙内物料受到强烈的挤压、剪切。因为极大的机械撕裂作用，同时伴随着高分子材料分子链的氧化裂解，物料得以塑化；剪切使物料产生的形变，增加了各组分之间的界面，从而使其分布混合；足够大的剪切应力也使物料分散开来。经辊隙而后排出的物料，由于两个辊筒的线速度和表面温度的差异而包覆于前辊筒上并重返回两辊筒之间，周而复始。一定时间后，经多次机械作用并因巨大的剪切形变所释放的能量，物料便逐渐趋于塑化并均匀混合，最终达到预期的捏炼效果，切割物料、下片，批料加工结束。开炼机多属于间歇性操作，加工过程重复轮回。其工作过程如图21所示。图21 开炼机的工作过程锟筒速差、锟筒间距、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匀物料的效果。2.3 减速器的方案设计根据设计和使用要求，初步拟订以下三种方案：（1）圆锥-圆柱齿轮减速器，其结构紧凑，占地面积小，但工作时容易发生噪音，使用寿命短。（2）少齿差行星齿轮减速器，它的特点是结构简单、体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、承载能力强、制造成本较低。（3）圆柱齿轮减速器，采用圆柱齿轮减速器，制造简单，互换性好，装配和维修方便，工作平稳无噪声，但占地面积较大。综合设计要求与生产实际，从生产率和经济性角度考虑，选用第（2）种方案-少齿差行星齿轮减速器。2.4 工作机的方案设计开炼机设计技术已日趋成熟，其主要零部件的设计方案不变，针对安全生产和高效率生产的需要，主要应对安全制动和增加生产效率的方案进行认真的分析比较，使工作机更加优化。2.4.1 增加安全装置开炼机的工作环境恶劣，使用时不安全因素较多，在以往生产中发生人身和机器事故也不少。由此可见，有必要增加安全装置以提高安全生产。为防止在炼胶过程中胶料的横压力超载或由于操作不当或有金属物落入辊距中可能产生巨大的作用力，危及机器与人身安全，在开炼机上安装安全垫片，并把它与调距装置设计为一个整体。安全垫片的作用是当开炼机超负荷时，一但负荷超过垫片材料的剪切强度，垫片便被切断，此时辊距便增大，横压力急剧下降，这就保护了辊筒、机架等部件。2.4.2 增加除垢轮在开炼机的炼胶过程中，由于胶料温度的升高，粘性的增加，将使得辊胶料的质量降低。因此需要对辊温进行调节，调节所用的水在长期的流动过程中，使得辊筒内部淤积了不少水垢，降低了辊温的调节效率。为此，在两辊筒内部增加了两个除垢轮。在生产过程中，速比齿轮带动辊筒转动，除垢轮及时的清除淤积在辊筒内部的水垢，水垢流入水池，在辊温调节装置的入口处增加一过滤装置，以防止水垢及其他杂质的流入以不影响温度的正常调节。2.4.3挡胶板方案设计在炼胶过程中，为了防止塑料、胶料末飞溅，进入轴承与辊颈结合处，影响正常转动。在两辊筒间安装挡胶板。挡胶板的结构形式主要有两种：整体式和组合式。整体式挡胶板构造简单，成本低，使用性能差。组合式挡胶板构造较复杂，但装卸方便，使用性能好。从产品质量和生产效率角度考虑，选用组合式挡胶板。2.5 总体方案拟订及确定 查阅开炼机相关资料，吸取前人经验，综合考虑上述部分零部件的改进方案，拟订出入下设计方案：2.5.1总体方案拟订（1）以异步电动机为动力源，连接块式制动器，通过圆柱齿轮减速器驱动小驱动齿轮，从而驱动后辊筒，并通过速比齿轮驱动前辊筒。同时采用手动调距装置、滚动轴承、开式辊温调节装置和安全垫片作为安全装置。传动关系如图22（a）所示。图22（a）异步电动机通过圆柱齿轮减速机的传动（2）以异步电动机为动力源，连接块式制动器，通过圆锥圆柱减速器驱动小驱动齿轮，从而驱动后辊筒，并通过速比齿轮驱动前辊筒。同时采用电磁调距装置、滑动轴承、闭式辊温调节装置和安全垫片作为安全装置。传动关系如图22（b）所示。图22（b）异步电动机通过圆锥圆柱齿轮减速机的传动（3）以异步电动机为动力源，连接块式制动器，通过行星摆线减速器驱动后辊筒，并通过速比齿轮驱动前辊筒。同时采用手动调距装置、滑动轴承、闭式辊温调节装置和安全垫片作为安全装置。传动关系如图22（c）所示。图22（c）异步电动机通过行星摆线减速机的传动2.5.2总体方案确定主电机通过制动器传动到行星齿轮减速器，通过速比齿轮传递运动和动力给辊筒，以满足生产需要。在设计时，首先从产品质量和经济性出发，较以往落后的开炼机增加了安全装置和辊温调节装置中的除垢轮。以保证生产的高效率和安全性。综合考虑设计要求与生产实际，从生产率和经济性角度考虑，选用第（3）种方案,通过行星摆线减速器驱动辊筒。本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 3 XK-450开炼机主要性能参数确定XK-450开炼机的主要性能参数直接影响开炼机的加工能力、安全性能等。同时，对产品的质量也有很大的影响。因此要对主要的性能参数加以确定。3.1 辊筒直径与辊筒长度及捏炼容量确定 辊筒直径与辊筒长度是指辊筒工作部分的直径与长度，单位多以毫米（mm）表示。开炼机辊筒的这两个数据一般应符合国家标注系列的规定。因此XK-450型开炼机的辊筒的工作直径:D=450mm,辊筒的工作长度：L=1200mm。 辊筒直径与辊筒长度影响着机台的捏炼容量（加工能力）、受力状态及能量消耗。辊筒直径与辊筒长度越大，开炼机的加工能力、所承受的作用力及能量消耗也越大。 捏炼容量是指开炼机的一次投料量，该值的确定是否合理，不仅仅影响开炼机的生产能力，而且也关系着捏炼物料的质量。合理的捏炼容量是根据物料在全部包覆于前辊筒表面后、并在两辊筒上方还存有适量的堆积料来确定的，一般可按经验公式予以计算 qKDL 式（3.1）式中 q 一次加料量，L ； K 经验系数，K0.00650.0085 ； D 辊筒直径，cm ； L 辊筒工作部分长度，cm 。 所以，将数据代入上式，XK-450开炼机的捏炼容量为：qKDL=0.008X45X120=43.2 L3.2 辊距的确定 两辊筒工作表面之间的最小距离称之为辊距，单位以毫米（mm）表示。辊距的大小对开炼机的捏炼效果、一次加料量、承受载荷及能量消耗都有影响，所以这是一个重要的操作变量。 辊速与速比一定时，较小的辊距会产生较大的剪切力和挤压力。辊距越小，开炼机的捏炼效果越好，与此同时又因料片薄所致冷却的改善而使其机械捏炼效果又进一步的提高。另外辊距越小，亦会加快物料混合时的分散速度；但是，过小的辊距也加大了生热与升温速度，并使堆积物料量增加，散热困难，反之也影响了物料的混合分散的效果；而且还使物料通过辊距的速率减缓并加大了机台的负荷与能量消耗。所以，辊炼时随着配料剂的不断加入，物料容量增多，辊距也应逐步的很大，以保持辊筒上方存料的适量并改善机台的受力状况。XK-450开炼机的大小应根据物料的特性、工艺要求并随操作过程的 进行由专用的调距装置来调节。生胶块在破胶时辊距保持在22mm；橡胶在塑炼时的辊距在1妈妈mm以下，包辊分段塑炼时的辊距为1.55mm；混炼时辊距为38mm。3.3 辊筒工作速度与速比 辊筒工作速度与速比是开炼机的又一重要操作参数，其值的大小密切关系到开炼机的加工能力、工作效率及能量消耗。3.3.1辊筒工作速度 辊筒工作速度（roll line speed）常以辊筒表面回转的线速度V（m/min）或辊筒转数n（r/min）来表示，并多以前辊筒的辊速为标记。增大辊速可有效地提高剪切速率并有利于提高生产能力，但机台受到的作用力及功率消耗也随着增大，并致使摩擦生热与料温升高。 开炼机的辊筒工作速度的大小取决与辊筒规格的大小，机器附属设施的完善程度及工艺加工的需要等因素。一般地说，较大规格辊筒、具备较为齐全附属设施的开炼机，辊筒工作速度亦较大；不同用途的机台辊筒工作速度亦不同。 XK-450开炼机的机械性能本身及其附属设施都有了很大的发展。因此，其辊筒的工作速度也有了相应的提高，XK-450开炼机的辊筒直径为450mm，其工作速度可达22m/min。3.3.2辊筒速比由上面的叙述可知，开炼机的两辊筒的速度一般是不同的，则定义两辊筒线速度之比为速比，其表达式为 f=v1/v2 式（3.2） 式中 f速比 V1后辊筒线速度，m/min ； V2前辊筒线速度，m/min ；在辊距处，假定辊筒表面物料的流动速度即为辊筒线速度，那么物料沿辊距e的平均速度梯度（velocity gradient）(见图21)为 式（3.3）式中 速度梯度， ；辊距, 。 可见，速度梯度随速比的增大和辊距的减小而增大，而且仅当速比f1时增大辊筒线速度才可能有效地提高速度梯度。速度梯度越大，则物料受剪切的作用及机械的动力消耗也越大，因此物料内部的摩擦加剧致使生热与料温亦随之加大。XK-450开炼机的速比主要根据其规格、机械化水平，同时参考橡胶机械设计表2-4，结合生产实际水平，前辊速度为23m/min。参考橡胶机械设手册，选用速比f=1.27。3.4辊筒横压力分析 根据流体捏炼理论，将位于两辊筒间隙内被捏炼物料视为不可压缩的牛顿型流体，其通过辊隙时呈现黏性流体的流动状态，且流态物料对辊筒作用有正压力。开炼机在工作过程中，辊隙内物料对辊筒正压力的大小及其分布直接关系到物料在辊隙中流动时的速度分布、剪切应力分布。3.4.1 物料对辊筒作用力由流体动力理论的研究得知，当物料的辊筒直径相等（）、辊距相等（）、辊距为两辊筒间隙中沿着辊隙（无量纲坐标，）方向着一维等温流动（满足润滑近似的假定）时（见图31），物料对辊筒径向压力的分布如图31中曲线所示。可见，物料在辊隙范围内的流动过程中，其压力分布是不均等的。 （1）在物料初入辊隙的吃料看口（），物料尚未承受辊筒压力，故压力 。 （2）在辊距前方近处（），物料压力达到最大值。 （3）在辊距处（），压力，减至最大压力的一半。 （4）在物料脱辊处（），物料压力恢复至正常压。图31 辊隙中压力分布辊筒间物料的流速分布与上述辊筒间物料压力的变化密切相关。速度分布如图32（a）所示。以压力最大值的位置为界，将辊筒间的流道分为两个区域，得到如下分析结果。（1）在区域内（出料区），压力梯度 ，表示沿流道力逐渐减小，压差作用向前，形成正向压力流。物料在辊筒拖曳与压力作用下流动，流道内各层物料的流速均大于辊筒表面线速度，速度沿流道呈“超前速度分布” 。 （2）在辊距处，超前现象尤为明显，在中心流层（）处物料的最大流速远大于辊筒表面线速度。 （3）在区域内（进料区），压力梯度，表示沿流道压力逐渐加大，形成反压力流，流道内各层物料的流速均小于辊筒表面线速度，速度沿流道呈“滞后速度分布” 。 （4）在“滞后速度分布”区内，随着的减小，流道内会出现一驻点，其中心流层（）处物料的流速等于零。（5）在区域内，物料的流速较为复杂。位于辊壁附近物料的流速为正，而中心流层附近物料的流速为负，从而形成物料旋转运动（涡流）。在积料处的这种旋转运动对促进物料的均匀混合是有益的。（6）在处，即压力极大值处和物料脱辊处，因为，所以各层物料的流速均等于辊筒表面线速度。（7）当两个辊筒工作速度不同（）时，物料在辊隙中的流速分布则与上述辊速相等时的速度分布不同见图32（b），即物料的流线与辊隙中心呈“非对称性”分布，涡流区域减小并偏向低速辊筒一侧。（a）v1=v2时 辊隙中的速度分布 （b）v1v2时 辊隙中的速度分布图32 辊隙中的速度分布根据上面辊筒间物料的流速分析，可以进而得知辊隙中物料速度梯度分析（见图33）。（1）沿流道的各处截面，其中心流层的速度梯度为零，即；而在辊表面处物料的速度梯度皆为最大。（2）在处，即压力极大值和压力极小值（物料脱辊）处，截面任意部的速度梯度为零，即。（3）沿流道的不同截面，在辊筒表面位置的速度梯度有所不同，其极大值位于区间的两截面处。 （4）当两个辊筒工作速度不同时（）时，沿流道的各处截面上的速度梯度均不为零。（5）提高辊距速度、减小辊距可以相应增大速度梯度。图33 辊隙中的速度梯度分析3.4.2 横压力基本概念将物料在辊隙范围内对辊筒的径向总合压力称之为横压力，因其具有将配对辊筒分离的趋势，故又称之为分离力。横压力是开炼机工作时所承受的主要负荷之一，其量值的大小影响到机器工作的安全可靠性能、使用寿命及辊筒能量的消耗。由上述物料压力曲线分析及实验测量可以近似求得横压力作用位置。横压力作用线与水平线之间的夹角称之为合力角。根据物料种类、工作温度、辊距值等因素的变化，一般在范围之内，横压力可以分解为水平横压力和垂直横压力，如图34所示。图34 横压力计算 式（3.4） 式（3.5）若把辊筒工作部分纵长1cm 上的横压力称为单位横压力（horizontal separating force per unit length）,并以表示，那么总的横压力为 式（3.6）式中 横压力，N ； 水平横压力，N ；垂直横压力，N ；合力角 ；单位横压力，N/min ；辊筒工作部分长度，cm 。开炼机在实际捏炼物料的过程中其横压力的数值是变化的。在开始的几分钟横压力达到最大值。其后由于胶温提高、胶料变软，横压力随之而下降，当胶料的可塑度均匀后，横压力的变化也就不大了。3.4.3横压力影响因素辊筒所受横压力的大小受多种因素的影响，主要取决于物料的性质、加工温度、辊距、辊筒线速度与速比和辊筒的规格等。（1）物料性质 物料越硬、横压力越大，例如硬胶料的混炼与热炼较天然胶塑炼的横压力要大。（2）加工温度 物料温度越低，横压力越大，例如冷破胶比预热到后再破胶，横压力要大1015。（3）辊距 辊距越小，横压力越大。（4）辊筒工作速度与速比 这两个参数对横压力的影响比较复杂。从流变学的观点分析，辊速与速比越大，物料在短时间内产生大的变形，横压力会相应增加；但在此同时，物料温度亦会升高，使横压力相对减小，两方面有相互抵消的作用，故横压力增加不大。（5）辊筒规格 同样的加工状况，在不同规格的开炼机上所得的横压力值则不同。开炼机的规格越大，被加工的物料量越多，横压力就越大。3.4.4横压力计算与确定根据流体动力理论中奈维斯托克斯（Navier Stoker）方程式，在上述已定的基本假设条件下可以近似获得物料对辊筒的单位横压力 式（3.6）式中 单位横压力，N/cm ；辊筒直径，cm ；速比；剪切系数，N/。 根据XK-450开炼机的被加工物料、工艺过程、辊筒速度、辊距等因素的影响，将数据代入上式，XK-450开炼机的单位横压力为 。3.5开炼机传动功率传动功率是指开炼机驱动辊筒捏炼物料所消耗的能量，相当于辊筒表面线速度与辊面接触物料所受剪应力之积。开炼机在加工物料过程中消耗较大的能量，而且在一个加工周期内功率的消耗是不均横的。在捏炼开始的很短时间内即达到最大值，其值可为其后稳定量的23倍以上；随着捏炼时间的延长，物料温度升高并可塑度增加而使之软化，功率消耗逐渐下降。辊距对功率消耗有相当明显的影响。辊距增大，一方面使物料在辊距中的变形减小，功率消耗亦减小；而且由于辊距增大使横压力下降，引起摩擦扭距下降，因此使得功率消耗亦减小。物料的硬度越大、温度越低，功率消耗越大，并且冷胶块较预热至后的破胶功率消耗增加3040。辊筒线速度增大，增加了单位时间内物料在辊距内经受捏炼的次数，因此积累了较大的的变形所消耗的功率也随之增大。可是辊速的增大却也使得物料我额度升高而变软，使功率消耗因此有所下降。低速综合两种效应，功率因辊速增大而增大所以，根据XK-450开炼机的实际工作情况，主电机选择笼型三相异步电动机，其功率为75。3.6 XK-450开炼机的生产能力单位时间内开炼机的产量称为开炼机的生产能力，单位以Kg/h表示。XK-450开炼机是以间歇性操作为主的开炼机，其生产能量可按下式计算 / 式（3.6）式中 生产能力，Kg/h ；一次加料量， ；物料密度，Kg/ ；一次捏炼时间，min ；设备利用系数，一般取为0.850.90 。将数据代入上式，XK-450开炼机的生产能力为:G6043.20.830.8918010.64Kg/h本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 4 XK-450开炼机传动系统设计开炼机的传动系统的设计主要包括电动机、减速器、传动制动装置、驱动齿轮和速比齿轮的选择与布置。传动系统的设计直接影响到开炼机的整体布置、结构形式、占地面积、加工制造和使用与维护。为此，在XK-450开炼机设计中要得到充分的认识。4.1 传动形式 根据XK-450开炼机的总体方案设计可知，XK-450开炼机的传动形式是以异步电动机为动力源，连接块式制动器，通过行星摆线减速器驱动后辊筒，并通过速比齿轮驱动前辊筒。同时采用电磁调距装置、滑动轴承、闭式辊温调节装置和液压安全装置作为安全装置。传动关系如图22（c）所示。其传动方案的特点是取消了大小驱动齿轮，采用万向连轴器减速比较大，但是摆线齿轮加工困难，使用寿命短。从总体效益来讲，开炼机此种传动形式是最佳方案。4.2传动电机的选择开炼机工作时负荷变动较大，又考虑到有时需要负载启动。混炼与压片时粉状配合剂飞扬易引起电动机短路，故对开炼机用电机的要求主要有：（1）启动扭矩要大；（2）具有超负荷特性，要求倍以上；（3）能够正反转动；（4）转速要恒定；（5）制动性能要好；（6）电机应才用封闭型。常用电机为三相异步交流电动机，一般选用鼠笼式转子封闭自扇冷式异步电机，也可选用扰线式异步电动机。后者启动性能比前者好，但可靠性差，价格高。前者结构简单，防尘启动性能虽然不如扰线型异步电机来得大，但是由于开炼机多是空车启动的，故启动性能可以满足开炼机的要求。4.2.1 选择电动机系列 按工作要求以及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y系列。4.2.2 选择电动机的容量在炼胶过程中，传动电动机的功率消耗是不均匀的，在炼胶开始很短的时间内达到最大值。其值常为工作数分钟后电动机负荷的23倍。这是由于炼胶机开始时胶料为块状，弹性与硬度都较高，故必然消耗较大功率，随着炼胶时间的加长、胶料升温并变软，功率消耗下降。按滚筒旋转阻力矩计算开炼机的传动功率：辊筒旋转时产生的阻力矩有两个，一个是克服胶料变形的阻力矩，另一个是克服摩擦阻力矩。而总阻力矩M=+ 公斤厘米式中 M辊筒旋转的总阻力矩，公斤厘米 ；克服胶料变形的阻力矩，公斤厘米 ；克服轴承摩擦的阻力矩，公斤厘米 。克服胶料变形的阻力矩：= 公斤厘米 式（4.1）式中 横压力水平分力，公斤 ；D辊筒直径，厘米 ；横压力合力角，取10。代如数据求得=900120450.1736=843930 公斤厘米；克服轴承摩擦的阻力矩：=（P+G） 公斤厘米 式（4.2）式中 P横压力，公斤 ；G滚筒重力，公斤 ；d辊颈直径，厘米 ；轴承摩擦系数 。代入数据可求得=（105416+1630）300.05=160569 公斤厘米。若两个辊筒平均转速为n（转/分），传动效率为，则电动机的功率为： N= 千瓦 式（4.3）式中 n两辊平均转速，转/分；机械传动效率，按照经验取0.9。将数据代入上式，可求得电机功率N=95 千瓦根据橡胶机械设计，在实际选择电动机的功率时，应比上述计算值小1.52倍。4.2.3 确定电动机转速已知主轴轴转速为：减速系统的传动比为36，所以电动机转速为： 根据容量和转速由3中349页可查出有三种适用的常用电动机型号如下表4-1所示：表41 常用电机型号型号功率（kw）转速（r/min）280M551000315S55750215M55600图41电机外形安装图综合考虑到生产中应用的经济性与合理性，参照经验选择，选Y280M-6型电动机来提供辊筒动力。电动机315S的主要外形和安装尺寸如下表4-2所示。表42 Y280M-6电机外形尺寸中心高外形尺寸L（AC/2+AD）HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD280815685645457368248017022864.3减速器的设计4.3.1 减速机类型的选择根据已知参数：电机额定功率，减速传动比。初步拟订以下三种方案：（1） 通过圆锥-圆柱齿轮减速器的传动。采用圆锥-圆柱齿轮减速器，结构紧凑，占地面积小，但工作时容易发生噪音，使用寿命短。（2）用异步电机通过少齿差渐开线行星齿轮减速器的传动。它的特点是结构简单、体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、承载能力强、制造成本较低等优点。（3）采用圆柱齿轮减速器的传动。采用圆柱齿轮减速器，制造简单，互换性好，装配和维修方便，工作平稳无噪声，但占地面积较大。综合设计要求与生产实际，从经济和使用性能角度考虑，选用第（2）种方案-少齿差行星齿轮减速器。其传动的方案如图4-2所示：图42 行星齿轮减速器传动方案4.3.2 减速机的具体型号确定根据机械设计手册，根据实际工况选择ZJ1250 型行星齿轮减速机，基本参数见表43所示。表43减速机安装尺寸输出轴直径（）110mm输入轴直径（D）360mm输出轴长度（）210mm输入轴长度（）450mm电机总长（）2325mm电机总高（H）1730mm44传动制动装置设计开炼机的结构虽然不算复杂，但是在使用时的不安全因素较多，较其他橡塑原材料加工机器更易发生人身与机械故障。对此除了在开炼机上须设置安全装置外，还应在传动系统中设立制动装置。制动装置的作用是要确保机器在发生意外情况或发现机器有不良倾向时，立即切断电源，瞬间制动相应传动轴，使辊筒在尽量短的时间内停止工作，以保障操作人员的人身安全和机器免遭损坏。对制动转装置的要求是：控制位置要适合于操作人员的使用方便；装置要保证经常处于正常状态；空运转制动后，前辊筒继续回转不得超过辊筒的1/4。制动装置一般安装在电机与减速器间的连轴节上，而控制其动作的操纵构件则应装在操作人员工作位置的附近，操纵机构常见的形式或是设在机器上方的拉杆或是装在机器底部的脚踏板或是两者兼备。同时，制动装置有机械制动装置和电气制动装置。根据XK-450开炼机的实际工作状况，将操纵机构设在机器上方的拉杆，这样有利于工作人员的操纵。同时，制动装置选择断电机械制动装置。因为构造简单、散热好，瓦块有充分和较均匀的退距，调整间隙方便。对于直形制动臂，制动大小u转向无关，制动轮轴不受弯曲作用力。但是包角与制动转矩小，制造臂带式制动器复杂，拉杆系统复杂，外形尺寸复杂。应用较广，适用与工作频繁及空间较大的场合。实现机械制动的前提是制动装置在制动时，闸瓦对制动轮的摩擦制动功应等于或大于开炼机的转动部件的转动动能。当XK-450开炼机发生事故时，触动拉杆，使行程开关动作，此行程开关完成两个动作，一个是切断主电机电源，一个是切断电磁线圈电源，在重锤的作用下抱闸制动，完成制动作用。因此，选用JWZ短行程电磁铁制动器。5 XK-450开炼机主要零部件及Pro/E辅助设计开炼机的主要零部件包括：辊筒、辊筒轴承、调距装置、机架与横梁及安全装置等。根据开炼机 的使用特点和其