XK-160A开炼机设计【含4张CAD图纸+说明书完整资料】
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含4张CAD图纸+说明书完整资料
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沈阳化工大学科亚学院本科毕业说明书 题 目： XK-160A开炼机设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1101 学生姓名： 王金峰 指导教师： 董林福 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1101学生：王金峰毕业设计（论文）题目：XK-160A开炼机设计毕业设计（论文）内容：1.设计图纸，折合A1图不少于4张(含总图)；2.设计计算说明书统一用A4纸，标准格式。正文不少于20页（含中英文摘要）； 3.查阅技术资料的文献综述3000字以上；毕业设计（论文）专题部分：主机设计起止时间： 2015年3月6日至 2015年6月5日指导教师： 签字 2015年 3 月 6 日摘要 开炼机全名又叫做开放式炼胶机，它是橡胶工业中最基本最不可缺少的设备，同时也是三大炼胶设备之一，它是一种使用最早的，结构简单的最基本的橡胶机械，并且很早就应用到了橡胶工业中。开炼机主要作用有：生胶塑炼、胶料混炼、混合胶热炼、供胶，胶料压片，清除胶料中杂志：生胶的破碎、洗涤;再生胶破碎、混炼、压片；生橡胶的压片制作等。 结合生产生活实际与学校要求，本论文研究了XK-160液压马达开炼机的基本设计与主要参数的计算，主要用于实验室橡胶的混炼，本论文通过经验公式计算传动功率，确定横压力，采用液压装置，通过装在辊筒上的液压马达，使开炼机驱动部分及其简单，这样使开炼机的占地面积得到了很大的减小，并使开炼机具有传动性能好、制动性能号、噪音低、可变速和传动柔性好等优点。对辊筒、机架及横梁单独设计，进行压力分析，并计算其强度。滚筒轴承使用双列向心球面滚子轴承，摩擦损失小、节能；采用手动调节装置，调距方便快捷；使用液压安全装置，免除安全垫片破损后停机更换的不方便；采用冷却水冷却，防止温度过高塑料变性。 本论文设计的开炼机具有以下特点： （1）结构简单，占地面积小。开炼机的动力装置为液压电机，电机直接将扭矩传递给前辊筒与后辊筒，使动力传送链减短，减少了传送过程中的损耗，减小了开炼机的体积，使占地空间大幅减少，使用户的厂房排布更加方便、节省资金。 （2）安装调整方便、快捷。液压传动开炼机结构小巧，安装时只需调整机体和辊筒部分的精度就可以实现开炼机的正常运转。 （3）维护保养容易。由于本次设计的开炼机结构简单，没有太多复杂、精密的零件，所以液压传动开炼机很容易进行维护保养，及时没有很专业的机械设备原理知识的普通工人再进行一段时间的学习后也能对开炼机进行维护保养，并且液压电机的安装和拆卸都非常简单，有一两个人就可以完成开炼机的维护保养，可以节省大量的时间和雇佣专业人员的支出，为用户节省大量的资金和精力，使用户把更多精力放在产品质量上。 （4）安全性能极好。开炼机的动力源为液压电机，这种电机缓冲性能好，可以实现辊筒的快速制动，并且有一定的缓冲时间，便于辊筒在很小的转动角度内实现制动，而且不会对设备造成大的冲击，对设备的损害降到最低，不但延长了设备的使用寿命，而且还最大限度的保护人员安全，使工人安心的进行生产操作。关键词：液压系统、辊筒、轴承、调距装置、安全装置Abstract Open smelting machine full name is also called open rubber mixing machine, it is the rubber industry in the most basic most indispensable equipment, and it is also one of the three mixing equipment, it is using the first, simple structure of the most basic rubber machinery and very early in the application to the rubber industry. Open smelting machine main functions: rubber plastic refining, rubber mixing, mixed hot glue mixing, glue, rubber sheeting, remove rubber magazine: Rubber crushing, washing; regenerated rubber crushing, mixing, tabletting; raw rubber sheeting production etc. Combined with the actual production and living and school requirements, this paper studied xk-160 hydraulic motor to open the basic design of the mixer and the main parameter calculation, mainly for laboratory rubber mixing, this paper through the empirical formula calculation power transmission and determine the horizontal pressure, hydraulic device is used, by installing the hydraulic motor on the roller, open smelting machine driving part and simple, so that open smelting machine area has been reduced greatly, and the open smelting machine has good transmission performance, braking performance, and low noise, transmission and transmission flexible etc. advantages. Separate design of roller, frame and beam, stress analysis, and calculate its strength. Roller bearing using double row radial spherical roller bearing, friction loss, save energy, adopts the manual adjusting device, distance adjustment is convenient and quick; hydraulic safety device, exempt from safety gasket damaged after shutdown replacement of inconvenient; cooling water is used for cooling to prevent high temperature plastic degeneration. The design of the paper mill has the following features: (1) the structure is simple, and the area of land is small. Use hydraulic motor as the power device of the mixer, directly to the torque transmitted to the two roller, greatly reduced the power transmission process, the floor space is greatly reduced, users of the plant row not more convenient and save money. (2) the installation adjustment is convenient and fast. Hydraulic transmission open smelting machine structure is compact, installation just adjustment body and roller part accuracy can be achieved on the normal operation of the mill. (3) maintenance easy. Due to the design of open smelting machine has the advantages of simple structure, so hydraulic transmission open smelting machine maintenance is very easy and the installation and the disassembly of hydraulic motor are very simple, can save a lot of maintenance time, for the user to save a lot of money and energy. (4) the safety performance is excellent. Open smelting machine power source for the hydraulic motor, can achieve a roller rapid braking, the roller in very small rotation angle realize brake and not of the equipment caused by shock and arrogant limit protection equipment and personnel safety.Keywords: hydraulic system, roller, bearing, distance adjusting device, safety device 引言开放式炼胶机在我国规模化生产化工机械中设备起步较晚。其中，从20世纪50年代开始就有了第一代的开炼机，其生产技术和产品的参数基本是前苏联开创的，其他国家只是做了改进，那是的开炼机规格只有直径为400、450和560等少数几种型号，远远没有现在这样行成系列，那是的开炼机结构也很简单，其传动形式以古老的开式传动为主要传动，到了80年代，世界进入了一个新的机械时代，科技不断进步，世界开始复苏，各种机械都有了很大的改进，我国的机械工业也得等到了空前的发展，期中以汽车、石油以及高分子材料等工业领域为代表的高端机械领域的发展最为快速，并且带动了相关行业的生产规模不断扩大，随着新的生产需要的不断出现，原有的一些材料已经满足不了新的要求，随之而来的是一些新工艺、新设备。为了达到生产要求，各个行业都在进行改进创新，特别是橡胶行业，形形色色的新型橡胶生产设备不断涌现，开炼机的产品规格和结构形式也有了极大发展，满足了不断出现的新要求，同时不断向着结构形式多样化和控制方式智能化发展。 在控制方式上，更加趋于完善，开始重视控制系统的安全、高效、合理和智能化。以往开炼机的控制系统只能针对主机进行控制操作，限于技术水平的落后与限制，极少与开炼机上的其它设备进行控制通讯，设备的控制和操作非常麻烦，经常需要操作人员进行复杂、繁琐的操作。目前，由于计算机控制工程的不断发展，科技水平的不断进步，一些新技术被不断应用到机械产品中，开炼机实现了智能的电脑程序控制，并与开炼机配套设备之间实现了通讯控制，操作者可以根据不同的生产线上的不同工作情况来决定机器的启动、停止、紧急制动、调整辊筒线速度或自动调整辊距等工作状态，以往这都是不可能的，甚至在恶劣的工作条件下可以实现全自动控制，不需要人员进行看守，最大限度的保障了工作人员的人身安全。开炼机实现智能控制既可以提高生产效率，又可以避免一些安全事故的发生，防止人员收到伤害的同时也减少了开炼机自身的磨损，延长设备的使用时间，提高设备的利用率。 在材料和工艺上，开炼机辊筒的进展主要在下列四个方面。一是辊筒的材质的改变，由原来的普通冷硬铸铁辊筒发展到现在的合金冷硬铸铁辊筒。辊筒工作表面硬度由原来的HS65?72提高到现在的HS68?75,很大程度的提高了辊筒的耐磨性；二是原来的辊筒的中空式温控结构发展为现在的圆周钻孔式温控结构，使辊筒表面温度的控制更为均匀、灵敏和准确；三是辊筒工作表面形状的改变，例如热炼用的开炼机辊筒的工作表面按需要开有不同形式的沟槽，增强了开炼机的吃胶能力和热炼功能，使产品性能得到提高；四是辊筒安设电热装置，提高了辊筒的工作温度，以适应加工塑料的需要。开炼机传动齿轮大量使用了如20CrMnMo等合金钢材材料，齿面大大硬度提高，齿轮更加耐磨，具有更高的接触强度和弯曲强度。现在采用磨齿加工技术后，齿轮齿形精度和啮合度得到了很大提高，开炼机传动系统的传动效率在这种科技的应用下明显提高，而且使机器在运行时更加稳定，噪声大大降低，在性能提高的同时更加环保，使工人有了一个良好的工作空间。 主传动系统的进展是主传动系统中减速器的改进，首先是采用单电机双出轴和双电机双出轴两种结构形式。通过尼龙棒销万向联轴器分别驱动两个辊筒，取消了传统结构中的大小驱动齿轮和速比齿轮，并将这些功能设计在减速器中。从而改变了减速器的结构形式，并赋予了新的传动功能。这种传动结构改变了开炼机整机结构，使结构更加紧凑，同时使开炼机的外形更加美观。但由于取消了大小齿轮的驱动功能，在一般电机功率下，有时会感到机器力量不足。减速器进展的另一种形式是齿轮经过表面硬化处理的硬齿面减速器。采用这种减速器使得开炼机整体尺寸减小，而且噪音特别小。但对减速机的齿轮材质和加工工艺要求很高。对于小规格开炼机，利用市售汽车用螺旋锥形齿轮组装成特殊减速器，具有结构紧凑、噪音小的特点，怛仅适用于XK-360下的开炼机。 动力装置由交流电机，变跫油泵、油箱和其它附件组成。在主传动动力装置上，开炼机的动力通常由电动机提供。为了消除刚性传动的缺点，英国公司利用液压装置和液压马达驱动开炼机。并使开炼机驱动部分极为简单。只有在辊筒辊轴上的液压马达，减小了开炼机的体积，节约了占地面积，并使开炼机具有传动惯性小、制动性能好、噪音低、可变速和传动柔性好等优点。 辊筒轴承一般采用铜轴衬为耐磨材料的滑动轴承。这种轴承摩擦系数大、耗铜多，目前除部分和塑炼开炼机仍使用外，新式开炼机大都采用滚动轴承或用填充尼龙或钢背复合材料及铝、锡合金轴承取代。以达到节约铜材、减小摩擦、节约能耗的目的。在翻胶装置上，根据需要并取代手工翻胶，在XK-400以上开炼机上均可配置翻胶装置。开炼机安装翻胶装置除可降低操作强度外，还可增大开炼机的装料容量、减少废料、提高胶料工艺质量、减少能耗。有资料报导，开炼机装设翻胶装置后，每年可产生经济效益约8万元。 一些新的附属装置不断得到开发和应用。气动和电动切刀装置的开发使胶片的切割和输送更加方便、快捷。 在联轴器上，国外一些开炼机制造公司，主电机输出轴和减速器输入轴之间采用液压联轴器相联。这种联轴器具柔性传动的特点，可防止损坏机器，更进一步的延长了机器的使用寿命，变相怎加了经济效益。目 录 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8190 第一章概述 PAGEREF _Toc8190 1 HYPERLINK l _Toc1702 第二章主要参数确定 PAGEREF _Toc1702 3 HYPERLINK l _Toc3494 2.1辊筒直径与辊距 PAGEREF _Toc3494 3 HYPERLINK l _Toc6185 2.2辊筒回转速度与速比 PAGEREF _Toc6185 3 HYPERLINK l _Toc26821 2.3横压力 PAGEREF _Toc26821 3 HYPERLINK l _Toc31350 2.3.1滚筒受力分析 PAGEREF _Toc31350 3 HYPERLINK l _Toc32522 2.3.2横压力计算 PAGEREF _Toc32522 3 HYPERLINK l _Toc14283 2.3.3单位横压力 PAGEREF _Toc14283 4 HYPERLINK l _Toc8127 2.4传动功率 PAGEREF _Toc8127 4 HYPERLINK l _Toc16428 第三章传动系统 PAGEREF _Toc16428 6 HYPERLINK l _Toc26932 3.1传动型式 PAGEREF _Toc26932 6 HYPERLINK l _Toc21921 3.2速比齿轮的参数确定 PAGEREF _Toc21921 7 HYPERLINK l _Toc1663 3.3电机的选择 PAGEREF _Toc1663 9 HYPERLINK l _Toc19301 3.4液压元件的选择 PAGEREF _Toc19301 9 HYPERLINK l _Toc2149 3.5油箱容积的确定 PAGEREF _Toc2149 11 HYPERLINK l _Toc14268 第四章主要零部件设计 PAGEREF _Toc14268 12 HYPERLINK l _Toc6759 4.1辊筒 PAGEREF _Toc6759 12 HYPERLINK l _Toc30020 4.1.1辊筒的材料 PAGEREF _Toc30020 12 HYPERLINK l _Toc7489 4.1.2结构形状与各部尺寸 PAGEREF _Toc7489 12 HYPERLINK l _Toc30716 4.1.3辊筒受力分析 PAGEREF _Toc30716 13 HYPERLINK l _Toc14947 4.1.4辊筒强度计算 PAGEREF _Toc14947 15 HYPERLINK l _Toc23385 4.1.5考虑温度对其强度的影响 PAGEREF _Toc23385 17 HYPERLINK l _Toc24615 4.2辊筒轴承 PAGEREF _Toc24615 17 HYPERLINK l _Toc31260 4.2.1轴承类型及材料 PAGEREF _Toc31260 17 HYPERLINK l _Toc21719 4.2.2滚动轴承结构尺寸滑动机构 PAGEREF _Toc21719 17 HYPERLINK l _Toc9672 4.2.3轴承强度计算 PAGEREF _Toc9672 19 HYPERLINK l _Toc16062 4.3机架和横梁强度计算 PAGEREF _Toc16062 19 HYPERLINK l _Toc750 4.3.1机架强度计算 PAGEREF _Toc750 19 HYPERLINK l _Toc12757 4.3.2压盖的强度计算 PAGEREF _Toc12757 24 HYPERLINK l _Toc30887 4.4调距装置 PAGEREF _Toc30887 26 HYPERLINK l _Toc6096 4.5辊温调节装置 PAGEREF _Toc6096 28 HYPERLINK l _Toc21736 参考文献 PAGEREF _Toc21736 30 HYPERLINK l _Toc11668 致谢 PAGEREF _Toc11668 31沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 概述 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 概述 第一章概述 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以不同的线速度相对回转的辊筒，将以橡胶或树脂为只要成分的原料经剪切、挤压作用而使其塑化、混合，制成符合生产加工要求的坯形材料。开炼机是橡塑加工应用最早的设备之一，并且因为其简单的特点得到很多国家的使用，应用范围广泛。随着社会的科技水平的进步及技术的不断创新，又历经了百余年的发展，开炼机不管实在结构上还是在控制装置上都在进行不断地改进、完善，已由最初的人力为动力，单辊、槽式结构的简陋型炼胶机，发展成为目前种类规格最齐全、综合适应强、配套设备及设施完善、技术性能不断提高的新型橡塑原材料加工设备。 开炼机的基本结构：其主要由辊筒、减速器、驱动齿轮、速比齿轮、滑动轴承、辊距调节装置、机架、传动装置、加热与冷却装置、安全制动装置和机座等组成。工作原理：胶料在俩个相对回旋的辊筒上，依靠不同的速度，在摩檫力的作用下被拉入辊距，通过辊距断面的缩小，使胶料受到强烈的剪切和挤压，同时在一定温度条件发生氧化断链，増加可塑度，从而达到捏炼效果，切割物料，下片，批料加工结束。开炼机多属于间歇性操作，加工过程从复轮回。 开炼机工作要求(如图1-1):图1-1 开炼机的工作过程 胶料与辊筒的接触角必须小于摩擦角，即即FtT，此时胶料能被拉入辊筒。辊筒与胶料的摩檫角p般为3840，要求辊筒与胶料的接触角35。 前后辊筒必须具有不同的线速度，易产生一定的速度梯度，使胶料在辊距e的条件下受到挤压剪切 橡胶及塑料加工用开炼机的型号以X(S)K表实，并在其后以辊筒工作部分直径（mm）标示机台的规格。国外还有以辊筒工作部分直径（mm）*辊筒工作部分长度(mm)来表示机台的规格，单位亦可以用英寸（in）。沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 主要参数确定 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 主要参数确定 第二章主要参数确定2.1辊筒直径与辊距 开炼机规格1601603202.2辊筒回转速度与速比 前辊线速度 辊筒速比：1:1.252.3横压力2.3.1滚筒受力分析 （如图2-1）图 2-1 辊筒受力图2.3.2横压力计算经验公式： 2.3.3单位横压力 2.4传动功率经验公式： 千瓦， 式中： N开炼机平均功率，千瓦 L辊筒的工作长度，米 V前后辊平均线速度，米/分 D辊径，米 2.5生产能力：单位时间内开炼机的产量为： 其中： Q生产能力Kg/h q一次加料量 r胶料的重度r=0.91.2 设备利用系数0.850.9 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统 第三章传动系统3.1传动型式 1-速比齿轮；2-轴承；3-辊筒；4-联轴器；5-液压马达；6-液压泵；7-电机 图3-1 传动系统图 传动系统的设计（如图3-1）包括电动机，液压泵，液压和速比齿轮的选择与布置。传动型式为液压马达传动，液压系统的特点： (1)易于实现无极调速，通过调节流量就可以实现无极调速，而且调速范围大，最大可达到2000:1，容易获得极低的速度。 (2)传递运动平稳。靠液压油的连续流动传递运动，液压油几乎不可压缩，具有吸振他力,因此执行元件运行平稳。 (3)承栽能力大，液压传动是将液压能转化为机械驱动执行元件做功的，因系统很 容鉍获得很大的液压能，因此驱动执行元件做功的机械能也大，即承载能力大。 (4)元件使用寿命长，因元件在油中工作，润滑条件充分，可延长其使用寿命。 (5)易于实现自动化。系统的压力、流量和流动方向容易实现调节和控制，特别是与电气、电子和气动控制联合起来使用时，能使整个系统实现复杂的程序动作，也可方便地实现远程控制。 (6)易于实现过载保护。液压传动采取了多种过载保护措施，能自动防止过载避免发生事故。 (7)易于实现标准化、系列化和通用化。 (8)体积小、质量轻、结构紧凑。综上所述，选择液压系统最为合适。3.2速比齿轮的参数确定 根据前后辊筒速比确定速比齿轮的速比为：1:1.25,中心距a=160mm。传递扭矩是通过速比齿轮传递的。当速比很小时，可近似认为两辊筒扭矩相等，速比齿轮扭矩之和即为马达的扭矩。Mk=Mkl+Mk2 材料选择： 小齿轮为40Cr调质处理HBS=280MPa 大齿轮为45#钢调质处理HBS = 240MPa 选取齿轮模数为m = 8 中心距a = 160m
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