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机械毕业设计1592一次性拖鞋鞋底自动下料系统设计——复合机设计
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机械毕业设计1592一次性拖鞋鞋底自动下料系统设计——复合机设计,机械毕业设计论文
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本 科 生 毕 业 设 计 毕业设计题目 一次性拖鞋鞋底自动下料系统设计 复合机设计 学 生 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 指 导 教 师 完 成 日 期 2014 年 06 月 04 日 nts I 中文 摘要 一次性拖鞋市场前景良好，所以企业对生产设备自动化提出了要求。要求在不减速产能的同时尽量减少工人的人数，而且产品的质量也要提高。所以我们在布料的上料时采用针板定型，在张力控制上我们选择磁粉离合器来控制。并且复合后在去除应力后不在像以前那样进行收卷工作，而是直接的进行下料工作。这样节约了更多劳动力，但是对复合下料机的设计提出了严苛的要求。 根据这些设计思路，我将设计划分成几个部分然 后在组合起来这样就提高了设计效率 ，提高机械化程度，减少人工的参与，这样既能够减少成本又能够提高设计效率。我们在 设计中主要使用了 CAD、 Solidworks 等工程制图软件进行绘图和结构分析，并对一些重要的部件进行必要的计算和校核。 关键词：复合机，磁粉离合器，结构设计 nts II Abstract Disposable slippers and good market prospects, so enterprises for theproduction equipment automation requirements are put forward. To reduce the number of workers in the non reducing capacity at the same time, but also to improve the product quality. The composite material of this design proposesdemanding. After the comprehensive consideration of the above, I will of this design is to make the link between each process, improve the degree of mechanization,reducing the manual participation, not only can reduce the cost and can improve the design efficiency. The design of the main use of the CAD, Solidworks and other engineering drawing software drawing and structure were analyzed, andcalculation and checking necessary for some important parts. Keywords: composite machine， magnetic powder clutch， structure design nts III 目录 中文摘要 Abstract 第一章 绪论 . 1 1.1 课题背景、目的及意义 . 1 1.1.1 课题背景 . 1 1.1.2 课题目的及其意义 . 2 1.2 产品技术要求 . 3 第二章 复合机总体设计选择 . 4 2.1 复合机总体方案设计 . 4 2.2 复合上料机工作原理 . 5 2.3 传动方案的选择 . 6 2.4 恒张力控制方案的选择 . 7 第三章 动力传动部分设计 . 9 3.1 复合机运动传动链设计 . 9 3.1.1 加热滚筒的电机选择 . 9 3.1.2 电机减速器选择 . 14 3.1.3 加热滚筒链设计 . 15 3.1.4 胶辊链设计 . 17 3.2 绒布面料张力、速度控制计算选择 . 19 3.2.1 针板定位器电机选择 . 19 3.2.2 张力控制系统设计 . 19 第四章 复合机的主体结构设计 . 25 4.1 复合机自动上料机构设计 . 25 4.1.1 自动上料方案的构思 . 25 4.1.2 绒布布料的自动上料机构设计 . 25 4.1.3 针板定位压布机构设计 . 28 nts IV 4.2 复合机蘸胶部分设计 . 29 4.2.1 复合机蘸胶部分设计要求 . 29 4.2.2 复合机胶辊部分设计 . 30 4.2.3 复合机刮胶部分设计 . 32 4.2.4 复合机胶槽部分设计 . 33 4.3 复合机复合压料带自动纠偏设计 . 33 4.3.1 复合机复合压料带自动纠偏设计初衷 . 33 4.3.2 复合机复合压料带自动纠偏设计 . 33 总结 . 36 致 谢 . 37 参考 文献 . 37 nts 1 第一章 绪论 1.1 课题背景、目的及意义 1.1.1 课题背景 一次性拖鞋的优点及发展前景： 首先，一次性拖鞋在生产时，是较为方便的。因为一次性拖鞋的各种尺寸大小都是一定的，生产时较为容易。且不像那些可以循环利用的棉质拖鞋对拖鞋面料的要求较高，一次性拖鞋对面料的要求是非常低的。厂家在生产时不用考虑过多的因素，只需一个合适的尺寸，就能快速生产出很多的一次性拖鞋。 其次，一次性拖鞋具有较好的防水防滑性和通 气性。由于一次性拖鞋设计的各种特点，使得一次性拖鞋具备了各种优点，如通气性、防水防滑性、吸水性等等。这样的话，一次性拖鞋穿起来就会起到防滑等作用。鉴于这种种优点，酒店可以放心选用一次性拖鞋，因为客人不仅喜欢干净卫生的拖鞋，也会非常喜欢穿起来很放心的拖鞋。 最后，一次性拖鞋非常轻便且穿起来相当软和舒服。虽说一次性拖鞋生产较为简单，成本较低，但它的舒适性、柔软性等是不容置疑的，穿起来是很舒服的。因此酒店可以放心选购，选择干净卫生的一次性拖鞋为客人提供服务。 中国是世界上人口最多的国家，未来中国依 然是鞋产品消费最具潜力的市场之一，特别是 一次性拖鞋 市场。有业内人士称，世界鞋业的总产量是世界人口的2-3 倍亚洲人均消费鞋量为 1.2 双左右，根据瑞士银行最新的估计：随着亚洲国家经济的不断发展，人们消费能力和意识的不断增强，以及农村消费水平的大幅提升，未来十年亚洲人均消费量必将突破 3双，即 100 多亿双的消费总量，强大的市场消费潜力必将有效支撑亚洲鞋业可持续发展并全面 打开亚洲鞋业蓬勃发展的空间。 染整机械现状及发展前景： 近两年来，国内外染整新工艺、新技术、新设备不断涌现，显示出全球印染机械行业蓬勃发展的势头。节能、环保、高效是 21 世纪染整工业可持续发展的方向，短流程以及无水加工技术、无制版印花技术、低温等离子处理等新技术和自动化 技术是未来染整机械的发展趋势。 目前染整设备技术发展总的趋势是：向环境保护、节能降耗、省时高效、短nts 2 流程方面发展，重视无水加工技术、无制版印 花技术、低温等离子处理等新技术；另一重要趋势是广泛采用自动化技术，传动系统采用交流变频多单元同步调速系统；在控制系统方面，广泛应用可编程控制器 (PLC)或工业计算机控制 (IPC)，参数在线监控普遍应用，提升了染整设备的自动化程度，使工艺稳定性、重现性得以大幅度提高。 随着染整工业的发展，以电子计算机为主体的现代信息控制技术，已渗透到染整机械各个领域。染整设备机电仪一体化、自动化、人机对话、工艺设定、自动检测与控 制、远程诊断等手段广泛使用。 在生态染整环保技术方面，国际纺织业界发展很快，国内外制造商都更加注重环保节能，染色设备在设计方案中注重设备的效能，有利于生态环保，力求做到染色工艺优化，减少化学药剂和能源的消耗，以达到高效、高速、短流程的目的。 染整生产呈现短流程、高效率等发展趋势，与之相适应的短流程、高效率工艺设备，主要有冷轧堆前处理、湿短蒸前处理、卷布丝光、冷轧堆染色、湿短蒸染色、卷轧染色及高给液装置等。 纺织品个性化、舒适化、功能化、时尚化的潮流，促使染整设备向适应小批量、多品种以及 一机多用的趋势发展。 当前世界染整潮流是以生态观念来开发新技术和新设备的，并结合工艺、染化料、助剂等多渠道着手研发。如采用无水加工技术，无制版印花技术，低温等离子处理技术、纳米技术、生物酶技术等，使得印染后整理工艺流程更短，生产效率更高，产品性能更好。新技术和新设备主要有以下几个方面： 针织物连续处理新工艺。针织物连续式平幅染整加工，不仅改善了质量，对织物损伤小，且具有良好的灵活性和重现性，并且可降低约 10 15的生产成本。 1.1.2 课题目的及其意义 随着旅游市场的蓬勃发展 ，人们对旅游的品质要求越来越高，所以推动了旅游用品的快速发展 .同时劳动力的缺少 ,使用工单位的用工成本上升，促使企业开始向技术提升的方向转变，自动拖鞋鞋底下料机也是在这个时期根据市场需求产生的。 为了降低企业的生产成本，和提高产品的竞争力，所以研发高效的染整机械nts 3 投入生产是势在必行的。对现今的一次性拖鞋的生产企业进行调研，发现在拖鞋生产的鞋底复合下料这方面，劳动力浪费比较大，单送布就需要两个人，布料收卷也要两个人，最后下料部分，在原有的产能上也要两个人才能完成生产出来的复合布料的下料工作。 设计的初衷是在原有的 基础上，把一些简单的动作利用机构去实现，这样在减少设备更新的资金投入，也符合低碳环保的社会理念，同时从基础回炉重做，实现降低企业的使用成本。 1.2 产品技术要求 布料复合速度 24m/min 布料宽度 1.6m 绒布布料卷直径 0.8m 海绵布料卷直径 1.5m nts 4 第二章 复合机总体设计选择 2.1 复合机总体方案设计 图 1 总体方案示意图 初步的设计方案分为上料部分，复合部分，去应力部分，下料切割部分。按照任务安排我负责上料和复合部分。 图 2 复合机结构图 nts 5 海绵布料和绒布布料分别放在复合机的两端。机械采用电机驱动，配合气动辅助驱动。而且复合机的生产产品种类不只是设计时的两张面料复合，所以在设计的时候一定要保证机器的柔性。所以在很多构件上采用可调节的设计，比如：电动机加装变频器，蘸胶辊可以调节浸没深度，张紧机构可以调节张紧力，在放卷的张力和速度的控制上采用磁粉离合器控制，通过控制电流的大小来控制张力和速度。 图 3 复合总布局示意图 2.2 复合上料机工作原理 复合上料机的工作原理是，两种布料通过张紧定型，给其中一种布料上胶，然后让两种布料汇 合一起进入加热滚筒进行加热使胶液凝固，从让两种布料复合在一起。成品布料从加热滚筒出来后再让布料在机器顶部的导布辊上慢慢通过进行自然冷却然后去应力，最后进入下料机下料。 nts 6 图 4 上料示意图 复合上料机的两种待复合面料分别布置在机器的两端，把占据空间比较大的海绵布料放在复合机的一段的外侧这样在就能够让机器安排的比较紧凑，绒布布料则放在复合机和下料机之间利用布料在复合后冷却干燥的空间。加热滚筒和蘸胶辊都是通过同一个电机带动的，而针板定型机由独立的电动机驱动。 海绵上料路线： 海绵布料卷 导布张紧器 导布辊 导布辊 蘸胶辊 压紧辊 加热滚筒 绒布上料路线： 绒布布料卷 导布张紧器 导布辊 导布辊 针板链 导布辊 导布张紧器 加热滚筒 最后成品布料从加热滚筒出来，在布局较长的导布辊上冷却。 2.3 传动方案的选择 带传动的特点： 带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点，在传动中心距较大的情况下应用较多。 链传动的特点： 链传动与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的 径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，nts 7 链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时链传动能在高温和潮湿的环境中工作。 与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低。在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多。 链传动的主要缺点是：只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。 根据设备使用环境和远距传动的特点，所以传动方案的选择只能在链传动和带传动中选择。 根据链传动的特点和带传动的特点最 后选择链传动的方案。 根据选择的链传动，从而绘制的传动简图： 图 5 复合机传动链简图 2.4 恒张力控制方案的选择 在染卷机的设计中，最重要的一项技术条件是：在机器运转中，随着布卷直径的不断变化，织物的运行速度和张力应保持恒定。这是保证染色质量的重要条件。 为了实现这一技术条件，各厂家的设计各有不同。目前国内外卷染机的传nts 8 动系统，主要有以下几种方法： （ 1） 机械传动 如丹麦汉力逊（ HENRIKSEN) 公司的 VH-SUPER 型卷染机，在齿轮传动链中采用螺旋弹簧控制摩擦辊与摩擦盘的摩擦力，使 速度和张力保持恒定。 但是根据国内引入此产品的企业反映，该产品设计复杂，维修困难。 （ 2） 液压传动 采用液压泵 比例电磁阀 液压马达无级调速系统，控制速度和张力。采用这种控制方式的产品比较多，如意大利美赛拉（ MEZZERA ）公司的 VGJ 型卷染机、西班牙阿悉萨（ ASISA)公司的 JIGGER 1450 型卷染机，以及西班牙泰派（ TEPA)公司的 THT 83 型卷染机等 这种传动方式的最主要缺点是动了消耗大，如 泰派（ TEPA)公司的 THT83 型卷染机，其公称宽度为 2000mm，最大布卷直径为 1250mm，其主泵 电动机功率为 11kW。而同规格的采用磁粉离合器传动的，其主传动电动机功率仅为5.5kW。 （ 3） 直流电动机传动 采用硅整流 直流电动机 减速器传动系统。 （ 4） 交流电动机 变频调速传动 交流电动机传动和交流变频调速传动是近年国内新研制的产品。传动系统结构简单是其优点，但控制精度可能不高。 与以上四种传动方式不同，采用了交流电动机 磁粉离合器 微机控制系统。在染整机械的设计中，这是一项技术创新。经证实，该系统具有动力消耗小，控制精度高，维修技术容易掌握等优点。 nts 9 第三章 动力传动部分设计 3.1 复合机运动传动链设计 3.1.1 加热滚筒的电机选择 电机类型的选择： 根据电机的工作环境选择电动机的类型 安装方式：选用卧式电动机 防护型式：选用封闭自扇冷式，可在潮湿、多尘埃、高温、有腐蚀性气体或易受风雨的环境中工作 调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机。负载平稳、长期稳定工作的设备，应采用一般笼型三相异步电动机。 电动机额定电压的选择： 电动机额定电压的选择一般选择与供电电压一致，普通工厂的供电电压为 380V或 220V，因此中小型交流电机的额定电压大都是 380V 或 220V，因为是三相 异步电机所以选用 380V 的电压。 电动机额定转速的选择： 电动机的额定转速要根据生产机械的具体情况来选择。 要求调速的中高转速生产机构上使用的电动机额定转速的选择应结合生产机械转速的要求，选取合适传动比的减速装置，我们选用行星减速器和链传动减速装置。 根据复合机技术要求的生产能力 24m/min ，和根据电机负载情况选择的电机类型。初步选择 1440r/min。 电动机容量的选择 根据复合机的运动状态及给定条件计算负载功率 975 nMkNN bcnr 式中 rN 驱动滚筒时，电动机的最大功率（ kW）； cnN 传动系统的输出功率（ kW）； 传动系统的总效率，设 8.0 ； bk 计算的不确定因数， 21bk ，取 bk =2； nts 10 n 加热滚桶的最高转速（ r/min）， m i n/09.55.1m i n/m24(m a xm a x rmDvn 滚筒最大直径）织物最大速度）; M 机器运转时的各项阻力矩之和，321 MMMM 。 式中各项阻力矩的含义及计算 1M 织物的最大张力力矩（ mkgf ）， mk gfmNmNM 151 5 075.02 0 01 2M 加热滚筒轴承的最大摩擦力矩（ mkgf ）， fGRM 2 。 式中 f 轴承的摩 擦因数。根据实测，安装后此数据远远大于手册中所给 的数据，调心球轴承 0275.0f ； G 加热滚筒的估计重量（ kgf ）， kgfG 2000 。 R 轴承的回转半径（ m） mmmR 04.040 代入公式得 mk gfmk gfM 2.204.02 0 0 00 2 7 5.02 3M 各导布辊轴承摩擦力矩（ mkgf ） 根据测算估计 mkgfM 23 阻力矩之和： mk gfmk gfM 2.19)22.215( 机器正常运转时电动机的最大功率： WWNr 2 509 758.0 09.52.192 因为海绵布料的直径的限制，所以机器要比较平凡的启动，故应计算复合机的起动功率。在起动过程中，电机除了克服前述的织物张紧 力和摩擦力之外，还要克服机械的惯性力矩。此惯性力矩按下式计算： sjM -惯 式中 sJ 构件的转动惯量； 构件的角加速度。 nts 11 复合机在起动过程中，构成惯性力矩的构件分别是：加热滚筒、导布辊、绒布布卷、海绵布卷。 设定起动参数： 起动时间：设起 动时间为 2s。染整机器的起动时间一般控制在 10s 之内，此设计之所以如此设计有三个原因：首先是因为布卷的转动惯量较大，其次是为了避免起动冲击，最后是角速度比较小。 初速度： min/00 mv 末速度： maxvvt 式中 maxv 织物最高运转速度， min/24max mv ； 末速度差值因数， 995.0975.0 ，取 99.0 。 代入上式得 smmmvt /3 9 6.0m i n/76.23m i n/99.024 下面分别计算各机构的惯性： 1gM 加热滚筒的惯性力矩（ mN ），按下式计算：111 sg JM 式中 1sJ 加热滚筒的转动惯量（ 2mkg ）。加热滚筒外径 mD 5.1 ，内径md 46.1 ，长度 ml 2 ，重量 kgfG 20001 ，有 )(2 2211 rRmJ s 1m 加热滚筒质量， kgm 20001 1R 加热滚筒外圆半径， mR 75.01 ； 1r 加热滚筒内圆半径， mr 73.01 ； 则 22221 4.1095)73.075.0(22000 mkgmkgJ s 1 加 热 滚 筒 的 角 加 速 度 （ 2/srad ）， 加热滚筒外圆半径）速度）起动时加热滚筒运行加(11 Ra 。 220 /198.0/2 0396.0 smsmt vva t ，mR 75.01 ，故 221 /2 6 4.075.0 /1 9 8.0 sra dm sm 。 nts 12 代入公式得 mNsr a dmkgMg 290/264.04.1095 2212gM 海绵布卷惯性力矩（ mN ），按下式计算 ：222 sg JM 式中 2sJ 海绵布卷的转动惯量（ 2mkg ）。海绵布卷最大外径 mD 5.1 ，内径 md 2.0 ，长度 ml 6.1 ，重量 kgfG 202，有 )(2 2222 rRmJ s 2m 海绵布卷质量， kgm 202 2R 海绵布卷外圆半径， mR 75.02 ； 2r 海绵布卷内圆半径， mr 1.02 ； 则 22222 725.5)1.075.0(220 mkgmkgJ s 2 海 绵 布 卷 的 角 加 速 度 （ 2/srad ）， 海绵布卷外圆半径）速度）起动时海绵布卷运行加(22 Ra 。 220 /198.0/2 0396.0 smsmt vva t ，mR 75.02 ，故 222 /2 6 4.075.0 /1 9 8.0 sra dm sm 。 代入公式得 mNsr a dmkgMg 5114.1/264.0725.5 2223gM 绒布布卷惯性力矩（ mN ），按下式计算：333 sg JM 式中 3sJ 绒布 布卷的转动惯量（ 2mkg ）。绒布布卷最大外径 mD 8.0 ，内径 md 2.0 ，长度 ml 6.1 ，重量 kgfG 603 ，有 )(2 2233 rRmJ s 3m 海绵布卷质量， kgm 603 3R 海绵布卷外圆半径， mR 4.03 ； 3r 海绵布卷内圆半径， mr 1.03 ； nts 13 则 22223 1.5)1.04.0(260 mkgmkgJ s 3 海 绵 布 卷 的 角 加 速 度 （ 2/srad ）， 绒布布卷外圆半径）速度）起动时绒布布卷运行加(33 Ra 。 220 /198.0/2 0396.0 smsmt vva t ，mR 4.02 ，故 222 /4 9 5.04.0 /1 9 8.0 sra dm sm 。 代入公式得 mNsr a dmkgMg 5245.2/495.01.5 223其余构件同理计算得： 4gM 被动胶辊惯性力矩（ mN ）， mNMg 8.145gM 主动胶辊惯性力矩（ mN ）， mNMg 3.256gM 导布辊惯性力矩（ mN ）， mNMg 8.06各构件惯性力矩之和： 654321 ggggggg MMMMMMM mN )8.03.28.15.25.1290( mN 9.298 根据以上计算的机器起动时惯性力矩和前面计算的阻力矩，计算电动机的起动功率： 9550)( nMMKN gbrs 式中 bK 计算的不确定因数， 21bK ，取 bK =2； M 各项阻力矩之和， mNmk gfM 16.1 8 82.19 ; gM 各机构惯性力矩之和， mNMg 9.298； n 加热滚筒的最高转速， min/09.5 rn ； 传动系统的总效率，设 8.0 。 代入公式得 nts 14 WWNrs 65095508.0 09.5)9.29816.188(2 由于机器运转时电动机比较频繁起动，而且是 16h 工作制，所以应按功率消耗较大的起动功率来选择电机。 选用的电动机型号是 Y90S-4， 1.1kW,1400r/min 3.1.2 电机减速器选择 根据 布料复合速度 24m/min，按照下式计算出末端执行件的转速。 回转体最大直径）织物最大速度）(m a xm a xDvn 加热滚筒上布料的入料线速度是 24m/min,滚筒直径是 d=1.5m。 m in/09.55.124 ra dn 蘸胶辊上海绵的入料线速度是 24m/min,蘸料辊直径是 d=0.17m。 m in/94.4424 ra ddn 根据选择的电动机转速 1400r/min 为输入转速，两个输出转速分别是加热滚动的转速 n=5.09r/min,蘸胶辊的转速 n=44.94r/min。按照下式计算两个传动链的总传动比。 输出输入总 nni 电动机 加热滚筒的传动比 05.27509.514001 总i电动机 蘸胶辊的传动比 15.3194.441 4 0 02 总i根据链传动的性质，传动链是低速级的，一般传递的功率在 100kW 以下，链速不超过 15m/s，推荐使用的最大传动比 8max i 。 nts 15 表 1 行星减速器 选型简表 电动机型号是 Y90S-4， 1.1kW,1400r/min 经常几次尝试性选择发现选择传动比63i 的行星减速器型号： HZW-16 3.1.3 加热滚筒链设计 电动机 加热滚筒的总传动比 05.2751 总i，行星减速器的传动比63i 。因为行星减速器输出轴到加热滚筒的输入轴为一级链传动。所以传动比可以根据下式计算 37.46305.2751 行星总链 iiim in/22.22m in/631 4 00 r a dr a dn 主动轮取小齿轮齿数 171 z ，大齿轮的齿轮 7537.31712 ziz 链。 确定计算功率按下式计算 PKKPzAca 式中 caP 链的计算功率； aK 链的工况系数，查表得 0.1aKzK 主动链轮齿数系数，查图得 55.1zK P 电动机的额定功率 kWP 1.1 代入式中计算 kWPca 7 0 5.11.155.10.1 根据 kWPca 705.1及 m in/22.22 radn 主动轮查图得 16A-1。在查阅表的，链条nts 16 节距为 mmp 4.25 。 根据已经定好中心距 mma 1262 ，相应的链长节数可以根据下式计算 58.1 4 5)2(22 21221 apzzzzpaL p 取链长节数 146pL节。 计算链速 v ，确定润滑方式 smsmpznv /16.0/100060 4.251722.22100060 11 由 smv /16.0 和链号 16A 1，查图表可知应采用定期人工润滑 同时应为中心距比较长，所以还需要一个张紧轮，张紧轮的齿数为 17z 。张紧方式为定期偏心调节 排布简图如下 图 6 主传动链张紧方案示意 nts 17 3.1.4 胶辊链设计 电动机 蘸胶辊的总传动比 15.312 总i，行星减速器的传动比 63i 。因为行星减速器输出轴到蘸胶辊的输入轴为升速传动。因为空间布 局的情况所以选用两级升速传动，传动比可以根据下式计算 02.216315.312 行星总链总 iii02.2 13412 zzzzi链总m in/22.22m in/631 4 00 r a dr a dn 主动轮选取主动轮齿数 171 z ， 173z根据计算大齿轮的齿轮 212 z ， 284 z 。 计算第一级传动链 确定计算功率按下式计算 PKKPzAca 式中 caP 链的计算功率； aK 链的工况系数，查表得 0.1aKzK 主动链轮齿数系数，查图得 55.1zK P 电 动机的额定功率 kWP 1.1 代入式中计算 kWPca 7 0 5.11.155.10.1 根据 kWPca 705.1及 m in/22.22 radn 主动轮查图得 16A-1。在查阅表的，链条节距为 mmp 4.25 。 根据已经定好中心距 mma 836 ，相应的链长节数可以根据下式计算 84.84)2(22 21221 apzzzzpaL p 取链长节数 85pL节。 nts 18 计算链速 v ，确定润滑方式 smsmpnzv /20.0/100060 4.252122.22100060 3 由 smv /20.0 和链号 16A 1，查图表可知应采用定期人工润滑 计算第二级传动链 确定计算功率按下式计算 PKKPzAca 式中 caP 链的计算功率； aK 链的工况系数，查表得 0.1aKzK 主动链轮齿数系数，查图得 55.1zK P 电动机的额定功率 kWP 1.1 代入式中计算 kWPca 7 0 5.11.155.10.1 根据 kWPca 705.1及 m in/45.27 radn 主动轮查图得 16A-1。在查阅表的，链条节距为 mmp 4.25 。 根据已经定好中心距 mma 321 ，相应的链长节数可以根据下式计算 01.48)2(22 23443 apzzzzpaL p 取链长节数 48pL节。 计算链速 v ，确定润滑方式 smsmpnzv /33.0/100060 4.252845.27100060 4 由 smv /33.0 和链号 16A 1，查图表可知应采用定期人工润滑 nts 19 3.2 绒布面料张力、速度控制计算选择 3.2.1 针板定位器电机选择 电机类型的选择： 根据电机的工作环境选择电动机的类型 安装方式：选用卧式电动机。防护型式：选用封闭自扇冷式，可在潮湿、多尘埃、高温、有腐蚀性气体或易受风雨的环境 中工作 调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机。负载平稳、长期稳定工作的设备。 电动机额定电压的选择 电动机额定电压的选择一般选择与供电电压一致，普通工厂的供电电压为380V 或 220V，因此中小型交流电机的额定电压大都是 380V 或 220V，因为功率要求不高选用 220v 功率计算如复合机主电动机，经计算选用 200w，转速 1500r/min,自带 1：50的减速器。所以输出转速为 300r/min。 3.2.2 张力控制系统设计 张力、速度控制的核心是磁粉离合器，首先介绍一下磁粉离合器： 在很多手册上把磁粉离台器归类到电磁离合器类别中进行了较详细的介绍，虽然所介绍的和电磁离合器同类，但是它和概念中的电磁离合器有着本质的区别。尽管两者都有励磁后工作的相同控制特性，但输出特性却有着巨大的差异：电磁离合器励磁后靠被衔铁压紧了的摩擦片间的相互摩擦力传递转矩，励磁电流恒定，传递的转矩也基本恒定：而磁粉离台器励磁后 ,足通过填充于工作间隙的被磁化了的磁粉链传递转矩，改变励磁电流可以改变磁粉的磁状态进而能调节传递的转矩，输出的转矩可 控并且随着励磁电流的改变而基本成线性变化。一般的离合器和制动器结构差异较大、功能各异，而磁粉离合器和磁粉制动器却具有基本相同的结构和特性，将输出端加以固定就可以完成离合器和制动器的相互转化。这种独特的性能和结构，决定了磁粉离合器、制动器有别于其它同类产品的特殊用途： ( 1)快速离合与制动 (2)载荷控制与过载保护： (3)载荷测试和测试加载 (4)无级调速 (5)张力控制 (6)换向和伺服驱动等等。因此，磁粉离合器和磁粉制动器更多的是做为自动控制和自动调节元件，和相应的控制系统配套，越来越广泛的用于各个工业领域 。 nts 20 磁粉离合器、制动器的工作原理与特性： 磁粉离台器原理（以柱形转子、外壳静止、伸出轴、自然冷却型产品为例）。图 7 磁粉离合器原理图 嵌装着线圈的部分为磁轭，主动转子 ,和被动转子之间用轴承隔离，在主动转子的内外之间形成了两个同心的圆柱形空隙，外面为空气隙，内面为工作隙。在工作隙中，加入导磁率高、耐热性好的磁粉。当主动构件回转而线圈不通电励磁时，工作隙中的磁粉由于离心力作用被压附在主动转子的内壁上，主、从动转子之间没有力的相互作用，也就没有转矩的传递，被动转子与主动构件处于完全脱离状 态，即“离”。当励磁线圈通电时，沿着磁轭 主动转子 磁粉 从动转子 磁粉 主动转子 磁轭产生工作磁通，在磁通的作用下，磁粉沿磁通方向呈链状连接起来，称磁粉链。此时磁粉链与工作面之间产生摩擦力，磁粉与磁粉之间产生抗剪力，磁粉链把两个回转体连接在一起传递转矩，即“合”。磁粉链的接合力的大小由磁轭励磁后的磁场强度所决定。由此可见，磁粉离合器具有三种工作状态： 当磁粉离合器励磁电流足够大时，从动转子与主动转子的接合力足够大而连成一体，处于“同步”工作状态； 当磁粉离合器励磁电流逐渐减 小到一定值时，磁粉离合器虽仍能传递扭矩，但接合力减小而出现滑转，从动件转速低于主动件转速，磁粉离合器处于“滑差”工作状态 当磁粉离合器励磁电流小于某数值时，磁粉离合器所能传递的转矩小于负载力矩，从动件转速为零，磁粉离合器处于全滑差工作状态。 nts 21 需要着重指出的是，无论是在同步工作状态或滑差工作状态，由于磁粉链的接合是非刚性连接，当负载的扭矩超过磁粉离合器的传递力矩时，磁粉链的抗剪力不足以抵抗外力的作用，主从动转子之间出现打滑或处于滑转工作状态，这一性能是磁粉离合器的最重要的卖点之一，张力控制， 限载启动，过载保护，负载控制等都是这一性能的运用。对于磁粉制动器来说，制动转子固定，制动转矩全 部转化为负载转矩，即制动器始终在滑差状态下工作。处于滑转状态的磁粉离合器、制动器会将由滑差转矩与转速所消耗的功率全部转化为热量，使工作器件的温度升高。磁粉离合器、制动器必须在允许温升的条件下工作。 磁粉离合器、制动器的主要优良特性： 输出转矩大致和励磁电流成正比，在额定电流和额定转矩范围内有较好的线性关系。转矩控制的范围广，控制的精度高，能用简单方法来实现转矩的大范围调整和精密微调，通过调节控制 电流就能十分方便的调节输出转矩，控制功率小（约为输出功率的 1%左右），输出转矩大 (可达数万 Nm)，为简化控制方式提供了方便。因此，同样的使用功能下，具有较简单的结构和较低的成本。 在某一特定励磁电流下，输出转矩与转速无关，大体上是一恒定值，不受同步或滑差等使用条件的影响，即使滑差转速改变较大，所传递的转矩基本保持不变。这一特性是磁粉离合器和磁粉制动器有别于其它种类产品的独特性能之一，在载荷控制和过载保护、载荷试验与加载、张力控制及伺服驱动等应用场合，就允分利用了这一特点。 结构不同，散热状况差异较大。 散热状况决定着使用功率的大小，尤其是在滑差状态下工作，几乎是唯一的选择条件。磁粉离合器、制动器的相对体积较大，相对热容量较大，一般不会影响使用。对于某些种类的产品，如水冷、强制风冷及外壳加有铝散热翅的产品，散热条件要优于一般产品，相对滑差功率要大的多，完全可以满足一些特殊使用的场合的要求。 接合平稳，动作迅速，响应快，无接合冲击，无控制和运行噪音。磁粉离合器、制动器励磁线圈通电后，磁粉由松散状态到在工作间隙形成磁粉链时有一个延时过程，这过程在驯化时较明显，正常连续工作时很短，这使磁粉离合器还略带有 滞后的特性。断开激磁电流时剩余转矩非常小，略等于空载转矩，因此在断开时不会发生延迟回转现象。 nts 22 磁粉离合器、制动器的静特性 (见图 2)：电流 转矩曲线 图 8 磁粉离合器静特性 从曲线中可以看出，磁粉离合器的转矩曲线分为三个区域：非线性段、线性段和饱和段。在非线性段，当电流为 0 时转矩为不等于 0 的一个固定值 空转转矩 T0，这是由于轴承、密封摩擦以及剩磁的综合作用结果，一般较好的产品T0 3%Tn。线性段是磁粉离合器的主要工作区间，由公称转矩对应的上升曲线的工作点和同一励磁电流对应下降曲线上的工作点的转矩 之差 T 与公称转矩 Tn之比的百分数为回线宽度系数， T对磁粉离合器的控制性能影响较大，设计和制造质量好的产品 T 较小 ( T 10%Tn)，一般产品 T 15%Tn。磁粉离合器、制动器的最大转矩一般都在线性段之内，饱和段则较少使用。 根据原有的工程案例和现在的结构情况，把原有的放卷张力控制机构进行改造。在针板主动轮上加装磁粉离合器，进行有动力源的放卷张力控制。放卷张力控制机构如图。 nts 23 图 9 恒张力控制方案 其工作原理如下： 该机构是闭环自动控制系统。电动机运转时通过联轴器、减速器经过链轮链条驱动磁粉离合器 运转，再通过轴、链轮针板链条运动，布料通过针板定型固定在链条上。布料在放卷时沿着箭头方向运动，在张力检测辊上形成径向的张力。由于检测辊的轴承座在垂直方向是浮动的，使其承受的径向拉力经传力杆，作用到荷重传感器的触头上。检测机构使荷重传感器承受的作用力恰等于布料的张力。将检测的张力值输入电脑，与设定值比较并进行“差值控制”，即当两者不相符时由电脑输出指令调整磁粉离合器的励磁电流，改变其输出转矩，从而改变布料的张力，使差值为零。 磁粉离合器的选择 机器在运转的时候布卷的直径一直在减小而张力保持恒定，所以控制张力的磁粉离合器都是处于连续滑差运转状态。 处于连续滑差运转状态的磁粉离合器，按如下三个参数来选择：转速范围、转矩范围、滑差功率。 磁粉离合器的转速范围计算。磁粉离合器的转速范围很宽，一般为m in/15000 rad ，但是如应用的范围偏高，则滑差功率就偏大，发热和磨损亦偏大。所以，用在连续滑差运转状态下的磁粉离合器应尽量降低其转速，但是最nts 24 低输出转速应不低于 min/2015 r ，否则可能使控制不 够稳定。 因为磁粉离合器安装的位置其基本转速可以计算出来： m in/89.2332.024 rn 符合转速要求。 磁粉离合器的滑差功率计算。滑差功率是磁粉离合器的重要技术参数之一。他是磁粉离合器产生温升的重要热源之一，所以在磁粉离合器选型时，要对此参数进行计算。 放卷时滑差功率计算：磁粉离合器与链轮直接相连，控制放卷时的恒张力运行。其滑差功率按下式计算： m a xm a x164.0 FVP 式中 maxV 织物运行的最高速度（ m/min)， min/24m ax mV maxF 织物运行的最大张力（ kgf）， kgfNF 41.202 0 0m a x 。 代入上式得 WP 32.8041.2024164.0 磁粉离合器扭矩范围的计算 上面计算了起动时各构件的阻抗力矩和惯性力矩之和为mk g fMM g 7.49)5.302.19(。据此，可按下式计算磁粉离合器的额定转矩： )(m a xm a x gcgc MMnnM 式中 maxgn 链轮的最高转速， m in/89.23m a x rn g ； maxcn 磁粉离合器转速， min/45m ax rn c 。 代入上式得 mNmk g fMc 57.25858.397.4945 89.23根据磁粉离合器的规格，确定选择型号 CF50B，额定转矩 mNMc 500最大滑差功率 8kW。满 足机器要求 nts 25 第四章 复合机的主体结构设计 4.1 复合机自动上料机构设计 4.1.1 自动上料方案的构思 复合机在复合的过程中，因为绒布布料的经纬张力的原因必须有两个人人工上料，所以在实现自动复合下料的技术动作的时候，必须解决自动上料的过程，不然机器的使用价值就大大降低。 为了实现自动上料，就必须去了解工人在复合的时候如何控制绒布布料进入复合。经过观察发现上料的时候，工人要把绒布布料的边线对齐海绵布料。同时发现，海绵布料的张力和变形比较小不容易跑偏，只要在海绵布料的料卷上加上限位，就能实现海 绵在上料的过程中不会跑偏完成复合过程。 4.1.2 绒布布料的自动上料机构设计 为了实现绒布布料的自动上料
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