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沈阳化工大学科亚学院毕业设计（论文）答辩成绩评定沈阳化工大学科亚学院毕业设计（论文）答辩委员会于 2015 年 6 月 5 日 审查了机械设计制造及其自动化专业 孟繁逸 的毕业设计（论文） 。设计（论文）题目： XK-450A 开炼机设计 设计（论文）专题部分： 系统总设计方案、XK-450A 开炼机的设计计算、参考文献 设计（论文）共 37 页，设计图纸 6 张指导教师： 董林福 评 阅 人： 毕业设计（论文）答辩委员会意见：成绩： 学院答辩委员会主任委员（签章）年 月 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1101 班 学生：孟繁逸毕业设计（论文）题目：XK-450A 开炼机设计毕业设计（论文）内容：1.设计图纸，这和 A1 图不少于四张（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 月 日沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化姓名：孟繁逸 班级：机制 1001 指导教师：董林福我所研究的课题是开炼机，下面是我所做关于开炼机文献综述。随着技术的不断发展，开炼机的结构和性能有了很大改进。在新式开炼机中，采用液压马达作为动力传动装置，使传动平稳，噪音降低；采用自动调心滚柱轴承火填充 MC 尼龙轴衬作为辊筒轴承，以节约电能或轴衬铜材，并简化维护保养；调距装置采用液压结构，具有过载保护功能，调距方便，并可指示工作横压力值；为了适应炼胶工艺的要求，大规格开炼机采用圆周钻孔辊筒，提高温控效果。此外，为安装方便，采用橡胶防震垫取代地脚螺栓；在中小规格开炼机上采用电气制动，简化了制动装置，提高了制动效果。开炼机的一系列改进，使其在技术上达到了一个新的水平。使用开炼机对胶料进行塑炼，是最早应用的一种塑炼方法。它是将生橡胶胶块置于两辊筒之间，借助于辊筒的剪切力作用使橡胶的分子链受到拉伸而断裂，从而获得可塑性。使用开炼机塑炼，其塑炼温度通常控制在 100以下，这种塑炼属于低温机械式塑炼。 采用开炼机塑炼的优点是塑炼胶的可塑性均匀、热可塑性小；所得胶料的收縮性能小; 设备的工艺灵活性较强，适用面宽，投资；较小。因此，开炼机适用于胶种变化多、生产（胶料）用量较少的橡胶制品企业。开炼机塑炼的缺点是操作劳动强度大、生产效率较低、工作条件差。查阅橡胶机械设计 ，此书详尽的介绍了：开炼机的概述（分类、用途、基本结构、工作原理、技术特征等） ；开炼机的主要性能参数（辊筒直径和长度、滚距、速比、接触角、横压力、传动功率、生产能力等） ；开炼机传动系统（传动形式、电机选择等） ；开炼机的主要零部件设计（辊筒、滚筒轴承、横梁与机架、调距装置、安全制动装置、挡胶板及翻胶装置等） 。下面就此文献中一些重要内容作以下摘抄：开炼机的工作原理，胶料在被辊筒挤压的同时，在摩擦力和粘附力的作用下被拉入辊隙中，形成楔形断面的胶条。在辊隙中由于机械力的作用，致使胶料受到强烈的碾压，剪切和撕裂。同时伴随着橡胶分子链的氧化断裂。从辊隙中排除的胶片，由于两个辊筒表面速度和温度的差异而包覆再一个辊筒上，重新返回两辊间，这样多次往复，完成炼胶作用。开炼机的规格用“辊筒工作部分直径 X 辊筒工作部分长度”来表示，单位毫米。例如：XK450，X 表示橡胶，K 表示开炼机，450表示开炼机工作部分的长度是 450 毫米。开炼机传动系统的设计主要包括电动机，减速器，驱动齿轮和速比齿轮的选择与布置。传动系统设计直接影响开炼机的整体布置、结构型式、占地面积、加工制造和使用与维修。为此，设计师必须给予充分重视。开炼机横压力是指胶料对滚筒的径向作用力，它是开炼机机械设计的重要参数。开炼机横压力的计算主要建立在以下三种理论之上：1. 建立在经验统计基础之上的横压力计算。2. 建立在胶料捏炼流体动力理论基础上的横压力计算。3. 建立在相似理论上的横压力计算。由于横压力是开炼机设计的基本参数，所以合理的选择横压力是十分必要的。从理论上准确的计算横压力是困难的。再设计时一般是按所设计的开炼机的规格和主要用途，根据实际资料选择单位横压力，再根据辊筒的工作长度去计算总横压力。另一种方法是按经验统计公式计算横压力，再对计算结果进行充分的分析对比，最后确定横压力，再一种方法是当所设计开炼机规格与所掌握的资料不符时，也可根据已知某种规格开炼机的横压力，按比例法拆算来考虑设计开炼机的横压力值。辊筒是开炼机主要工作部件。因此，对滚筒的设计要求：1) 辊筒影具有足够的机械强度、刚度，以保证 再正常使用时辊筒不损坏。2) 辊筒的工作表面应具有较高的硬度、耐磨性、耐化学腐蚀性和抗剥落性，以保证辊筒具有足够的使用寿命。3) 辊筒应具有合理的几何形状，尽可能消除局部的应力集中，结构设计应便于加工制造。4) 辊筒应具有良好的导热性能，内表面应有足够的传热面积。网上查询青岛科技大学学报（自然科学版） ，书中提到：开炼机是一种古老的橡胶、塑料加工设备,随着科学技术的发展,各种各样的新型炼胶、炼塑设备层出不穷,但开炼机并没因此被淘汰,而是随着橡胶、塑料工业的迅速发展,以及橡塑并用的兴起而日益兴旺。其原因是开炼机有着它自身的独到之处:结构简单,设备投资少,易操作,易观察。我认为这恰恰是开炼机在今天能仍有一席之地的原因。查阅橡胶工业手册：其中关于开炼机安全装置的叙述不叫详尽以及先进;为保护开炼机主要零部件在机器由于发生意外情况而过载时不受损坏，在辊筒轴承前端装有安全装置。基本机构有两种（一）安全片。对安全片的技术要求：1，材料采用 HT150；2，厚度误差不大于 0.05mm；3，每批材料要经过试验后确定厚度；4，安全片的破坏载荷 Q 为每个轴承最大水平横压力的 1.5 倍。 （二）液压安全装置。其原理是当机器发生故障，油压上升，电接点压力表指示动针与调定最大横压力值的固定针相接处时，机器立即停车，放大辊距是负压降低。其中液压调距装置我比较感兴趣让我想起液压可所学知识结合起来分析一下，感觉很有意思。又重新学习一下淡忘的知识。橡胶工业手册中关于开炼机调距装置介绍也比较详细。开炼机调距装置主要有三种。1，手动调距装置。这种调距装置的特点是结构简单，工作可靠，但劳动强度大，适用于中小型规格开炼机。2，液压调距装置。这种调距装置的特点是较电动调距装置简单，操作方便，外形美观。缺点是不易维护，密封要求好，不能自动退回。3，电动调距装置。它的特点是操作方便，工作可靠，缺点是结构较复杂，一般为大规格开炼机所普遍采用。根据工艺要求，开炼机辊筒表面应保持一定的温度，一般不超过 5560，因此辊筒需设置温控装置。常用的辊温调节装置有：开式辊温调节装置。特点是结构简单，冷却效果好，并可调节水量。缺点是耗水量大。闭式辊温调节装置。冷却效果不是很好，但是结构紧凑，耗水量少。钻孔辊筒温控装置。由于冷却水道贴近工作表面，因此钻孔辊道冷却效果好，但结构复杂，成本高。对于大规格的热炼机和压片机需采用这种方式。当开炼机发生故障和出现人身安全问题时，拉近紧急刹车装置，切断电源，制动装置立即刹车，以保障操作者的人身安全和机器免受损坏。制动方式通常有机械制动、能耗制动、自励发电制动和反接制动数种。开炼机还有一些附属装置。一、翻胶装置。用途：翻胶装置配套安装在压片机上，一接卸翻胶代替人工割胶、打三角包和翻胶等动作，使压片机翻胶操作机械化，减轻劳动强度。对于 XK450,主要性能参数压辊和牵引辊尺寸直径 158mm，长度 1200mm,牵引辊速度，24.28m/min,胶片往返速度 2.34 次/ min. 开炼机工作故障查找分析和排除。辊筒轴承部位过热，温度超 100。 辊筒工作面温度偏低，加料量过大，造成辊筒轴承负载过大，使润 滑油膜层破坏，结果使轴衬载压面得不到充分润滑轴承温度因摩擦热过髙而 升温。应停止加料，把辊筒工作面温度加热升高到工艺要求温度，然后再减 少加料量。 润滑油输入轴承压力低或输入润滑油量偏少，也可能是输油管路堵 塞，应停车检查润滑油供应系统。 轴承体冷却循环水流通不畅或冷却水流量小，应加大冷却水流量或 检査疏通管路。 辊筒轴颈或轴衬严重磨损，滑动面粗糙，应停车检修、磨光两零件 滑动接触面或换轴衬。辊筒工作面间距离不能调小 辊筒工作面间距离不能调小。 辊筒工作面直径磨削过小， 速比齿轮啮合发生干涉.应修正齿顶髙。 轴承衬磨损严重，内孔直径过大，应换轴承衬。辊筒调距间隙尺寸不准确。 调距装置中的安全垫片磨损严重或损坏，检查维修或换安全垫片。 调距螺杆或螺母严重磨损，应检修更换磨损严重件。旋转工作辊筒突然停转。 两辊筒工作面间距离过小，辊筒工作严重超载，应适当调大辊距间 隙。 辊筒工作面温度过低，应清除辊面上原料，给辊筒继续加热升温， 达到工艺要求温度后再投料生产。 一次加料量过大，应适当减少料量。 辊筒轴承部位润滑油不足，轴颈与轴承衬抱轴；压停车， 卸下轴承 体，检修磨光轴颈和轴衬。通过对开炼机相关资料的查询让我更深刻的了解了开炼机。 沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文 题 目: XK-450A 开炼机设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1101 学生姓名： 孟繁逸 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 4 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1101 班 学生：孟繁逸毕业设计（论文）题目：XK-450A 开炼机设计毕业设计（论文）内容：1.设计图纸，这和 A1 图不少于四张（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 月 日摘摘 要要 开放式炼胶机简称开炼机，又称双困混炼机。是橡，塑制品加工应用最早最广泛的基本设备之一。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，并以橡胶或树脂为主要成分的原材料经过剪切、混合，制成符合生产加工胚形材料。 本次毕业设计课题是 XK-450 开炼机。随着社会的不断进步及技术的不断更新，新型的开炼机具有大辊径、高辊速、大驱动功率等特点。开炼机主要由辊筒、滚筒轴承、调距装置、机架及横梁、传动装置、调温装置、安全及之动作装置与几座等组成。本文主要针对开炼机的传动系统本分做了主要的分析和计算，这次设计的传动系统采用一台异步电机通过圆柱齿轮减速器、驱动齿轮、速比齿轮而带动两个辊筒以不同的线速度相对回转，这是各类型开炼机普遍采用的一种传动形式，这种开炼机结构简单、工作可靠制造容易且成本低但是缺点是传动效率相对较低、不易维护、寿命短；此外设计了辊筒的结构和尺寸，对开炼机的机架和梁部分也做了弯矩合力的校核分析，对其他的及其部件也做了简单的分析和选配。关键词关键词：开炼机； 传动系统； 结构形式Abstract Open rubber mixing machine as open smelting machine, also called double mixer. It is one of the most basic equipments for the processing of rubber and plastic products. It is through two level settings and with different line speeds of the relative rotation of the roller and rubber or resin as the main component of raw materials after the cutting, mixing, into line with requirements of production and processing of the proembryo material. This graduation project is the XK-450 mill. With the continuous progress of the society and technology, the new type of mill has the characteristics of large roll diameter, high roll speed, high driving power and so on. Open smelting machine mainly by the roller, roller bearings, adjustable distance device, a frame and a beam, transmission device, a thermostat, and safety operation device and a and so on. This article mainly aims at the sub transmission system of mill are analyzed and calculated mainly, an asynchronous motor through the gear reducer, driving gear, gear ratio and drives two rollers with different linear speed of relative rotation of transmission system using this design, this is a form of transmission of various types of universal mill using this open smelting machine has the advantages of simple structure, reliable work, easy manufacture and low cost but the drawback is that the transmission efficiency is relatively low, easy maintenance, short service life; in addition the structure and size of the roller design, on the frame and beam part of mill has also made the analysis of bending moment force checking, on the other part and also made a simple introduction and analysis matching boxKey words: the drive system; the transmission system; the structure form 目录第一章 前言 .11.1 概述 .11.2 加热方法.11.3 传动方式.21.4 辊筒轴承.31.5 制动装置.3第二章 主要参数确定 .42.1 技术参数 .42.2 横压力的确定.42.3 驱动功率.42.4 生产能力.5第三章 传动系统 .63.1 传动系统图 .63.2 减速器设计计算.63.3 轴校核：.143.3.1 轴：.183.3.2 轴：.223.4 键的校核.26第四章 主要零部件计算 .284.1 辊筒.284.2 辊筒轴承.324.3 机架和横梁.324.4 辊距调节装置.324.5 辊温调节装置.334.6 润滑系统.33结论 .35参考文献 .36致谢 .37沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 前言0第一章 前言 开炼机，开放式炼胶机，是一种古老的橡胶和塑料加工设备。早在 1820，它有一个单一的滚槽机由人力驱动。1826 用于生产橡胶辊厂，至今已有 170 多年的历史。我国参与的大型开炼机的生产开始于 1956，五十年以上开轧机的设计和制造水平有了很大的提高。到目前为止国内开炼机已成系列，和一些规格设计完成。 现在，尽管随着科学技术的发展，出现了多种新的饿橡胶开炼机塑化装置，但并没有因此被淘汰，随着中国橡胶工业的推广和塑料工业的迅速发展，以及橡胶和日趋完善。这是因为开炼机有自己独特的，如结构简单，成本低，操作简便，易于观察，对清洗材料在小批量试制更换方便，多品种的加工生产。 从以下四个方面叙述开炼机的现状及发展。1.11.1 概述概述 开炼机主要用于：橡胶塑炼，橡胶混合；混合热炼，供胶；复方片剂中的杂质去除；橡胶；橡胶粉碎，清洗；再生橡胶粉碎，混合，压片；生橡胶片。此外，它还广泛用于塑料加工和油漆颜料工业生产。 本文将分为：热轧机，压片机，破胶机，开炼机，研磨机，磨浆机，用搅拌机磨浆机和实验，等。 开炼机的工作原理：在两辊相对旋转的复合，依靠不同的速度，摩擦作用下被拉入辊距，通过远离萎缩的部分是由强烈的剪切和挤压，在一定的温度条件下发生断链和氧化，增加塑性化合物，从而实现复合。 1.21.2 加热方法加热方法 多年来，开炼机主要用于混合，加工温度低，温度控制简单、粗糙，一般进水温度只有 1 摄氏度。近年来，塑料和橡胶的和不断增长的应用程序，用开炼机混炼塑料和橡胶混合，温度比橡胶高要求。130 - 180 C 一般热塑性塑料加工沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 前言1温度，个人可以达到目前 200 - 220 C.两种蒸汽加热和电加热试验中使用的.蒸汽加热虽然时间，功率消耗小，加热方法简单，但只有现成的高压锅炉生产的蒸汽，加热温度不稳定，温度控制的难度，由锅炉压力极限温度的大小。电加热温度控制方便，工作环境清洁，不需要高温锅炉，特别是中小型企业，是目前非常流行的。 现在有一个新的加热辊型，即从辊不会远离表面周围的钻孔，电加热棒插入空气和加热辊表面，无传热介质，传热距离近，且不受辊腔铸造沙皮犬的影响，因此传热效率预热温度高，速度快，不产生无功功率消耗。此外，轴颈轴承和齿轮，温度越低，机器的工作条件可以提高。除了采暖效果，该方法还可以冷却的冷却材料。一般有低温开炼机，冷却水进入机腔循环冷却，冷却水在没有接触加热器是在较低的温度和高剪切混合和更适用于橡胶混炼温度最低，可以对机多采用不同的处理对象的不同工艺条件下满足。 但由于白层流延辊很难保证厚度一致，钻孔周围带来一定的困难，这就需要我们对轧辊材料的改进。钢结构改进的滚筒，表面喷涂硬化处理。由于该加热方式，传热效率高，节能，技术适用性广，在塑料和橡胶，特别是塑料和使用得到广泛应用。 1.31.3 传动方式传动方式 目前，使用最多的仍然是传统的传输方式-的三相异步电动机，圆柱齿轮减速器，传动机构的传动尺寸。尽管这种类型的驱动机体积庞大，驱动齿轮的直径大小差异和润滑条件差，但成本这种传输机低，Z 系列减速机制造方便，价格低廉，安装位置低，整体布局合理，所以它一直被广泛使用。 也有采用行星减速器。由于减速器的体积小，速度比大，所以传动齿轮的传统尺寸被淘汰。不足的是这种方法需要增加电机和减速器的安装位置，与行星减速器的成本高，维护困难，传动轴的悬臂梁，强度差。 目前，和一种先进的硬齿面齿轮减速器的兴起，这种减速器体积小，传动比大，精度高，噪音小，润滑跳进井是传输的一种有效途径沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 前言2 1.41.4 辊筒轴承辊筒轴承 虽然滚子轴承是轧机的一部分，但它起着非常重要的作用，在使用本机。 常用的青铜滑动轴承滚子轴承在良好的条件下，只要保证最大压力，和片材挤出压力差压力小于或等于压力的承载能力的轴承和使用寿命是没有问题的，但在正常情况下，开炼机的工作环境十分恶略，尤其是混合，与滚筒旋转浸渍轴承摩擦副的各种污染粉尘，使摩擦系数增大导致摩擦和磨损的恶性循环，使轴承频繁损坏 滚动轴承可以减少摩擦滚柱轴承，具有节能的特点。目前，大中型开炼机具有双列圆柱滚子轴承，不足，轴承外径，多个附件，结构复杂，成本高。 尼龙轴承在近几年的发展已经在橡胶工业中引起了很大的关注。这种轴承的耐磨，抗压，吸气，好，便携，适用于重载、肮脏的工作条件下使用。模具的尼龙导热系数的不足，热膨胀系数大，所以不适合冶炼冶炼机温度高。目前，一些厂商提出了耐高温酚醛树脂作为轴承材料，也有的提出在轴承体钻孔，通过冷却水降低轴承轴颈的温度。1.51.5 制动装置制动装置 众所周知，开炼机的主要工作部分，辊，裸露在外，开炼机操作手册的基础，所以，不安全因素多。轧钢机，紧急制动是一个非常重要的问题。目前，它是机械制动和电气制动两种制动方法。 常用的机械制动电磁制动块式制动装置，该方法简单可靠，但需要增加一套机械制动装置。如摩擦片和其他机械部件也会因磨损，需要经常更换，音。电气制动是常用的能耗制动，能耗制动的方法，简化了机械结构，投资少，无灰尘和油脂的影响。因为没有运动摩擦部件，无需维护。短缺，需要提供能量。 近年来，一种新的方法自励发电机制动刹车，它是利用异步电动机的转子剩磁和转动动能实现快速制动。总之，开炼机目前的使用状况相对落后，有许多的研究和改进是必要的，相信很快，他将一个顽强的生命力和新的面貌展现在未来的橡胶和塑料工业。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3第二章 主要参数确定2.12.1 技术参数技术参数开炼机的规格：（1）450 1200 （2）辊距 0.1mm-8mm （3）前辊线速度 18.9m/min （4）速比 f=1:1.25 （5）横压力 Pp=108000N （6）驱动功率 55 千瓦 （7）生产能力 70.1kg/h2.22.2 横压力的确定横压力的确定利用胶料提炼流体动力学理论基础 12fpD KA A1.27f D450mm45cm (剪切计算系数)=17.0K P868.3/千克厘米 PpP LPp104193千克利用推荐值查表 =900 千克/厘米Px =10 L=120cm Pp=109666.1 千克PpcosPxL通过对比，横压力为 Pp=109666.1 千克2.32.3 驱动功率驱动功率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4 有经验公式：11220.45 N92LR92 1.252.4kw2有公式： 1222N3LVf( )2R1 f( )1.35 10 N26.1kw选择电机功率为 55kw。 电机：Y280M-6N=980r/min 电压 380 v2.42.4 生产能力生产能力 (2-1)60Q/qt千克小时 q(一次容胶量)=60 千克 =0.93 千克/升 t=40 分钟 Q=83.7 千克Q60 60 0.93 4083.7千克沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统5第三章 传动系统3.13.1 传动系统图传动系统图图 3-1 传动系统 开炼机的传动系统的设计主要包括电动机、减速器、驱动齿轮和速比齿轮的选择与布置。 电动机 Y280M-6 n=980r/min P=55kw 减速器 选择标准减速器 IQ75-12.5 i=12.643.23.2 减速器设计计算减速器设计计算 0 轴：（电动机） 0P55kw0n980r / min 30009.559.55 55 10 T535.97N m980Pn轴： （高速轴）10PP55 0.9954.45kw联10nn980r / min 3119.559.55 55 10T1530.61N m980Pn轴： （中间轴）21PP54.45 0.97 0.9952.29kw齿承121980n238.44r / min4.11ni沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统6 32229.559.55 52.29 10 T2094.32N m238.44pn轴： （低速轴）32PP52.29 0.97 0.9950.21kw齿承23238.44n78.43r / min3.04ni 3.2 一级齿轮传动：339.55 50.21 10 T6113.80N m78.43选材及热处理：小齿轮：40Cr 调质 241-286HBS 263 大齿轮：ZG310-570 正火 156-217HBS 186设计准则：先按解除强度设计，再按弯曲强度校核3.接触强度设计：初定螺旋角 ，1412Zcos0.985初取 KtZ2 t=1.1 ZE=188.9MPa1/2 取 a=0.5 ui4.11 tantan20 tarctan()arctan()20.562coscos14narctan(tan cos )arctan(tan14 cos20.562 )13.14b HZ(2cos b/cos t /sin t)2.43 910N6 300 24 60 9802.54x10N912 N0.62 10NuZN1=1.0 由图 5-17 得 ZN2=1.05 ZX1=ZX2 =1.0 取Hmin S1.0 WZ1.0LVR12Z0.925 16Hlim720MPa Hlim470MPa由得 N1X1WLVRlim1720 H1() ZZZZ662.4MPalim21.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.92HSHN2X2WLVRlim2470 H2() ZZZZ454.02MPamin1.0 1.05 1.0 1.0 0.92HSH H 1H2454.02MPa1/312atu1265.87HEIBKTauZ Z Z ZH（）沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统7 na280mmm0.0070.2 xa1.965.6取模数nm4取12 cos2 280cos14 Z26.5827144.11 1nmu取 21ZuZ109.24110取1Z272Z11021 i4.07zz实4.11 4.07 0.97%4.11 100%i 修正螺旋角 12coscos41102711.88322 280nrcmZZrc14 27d1110.32coscos11.883nm Z24 110d2449.44coscos11.883nm Z113.14 110.32 980V5.658m/s60 100060000d n 115.658 27541.5360 1000100d n由（）VA K1.15K1.0且 ba0.5 280140mm齿宽140 1.271110.32bd Ka1.2 K1.125AVKK K KaK1.0 1.15 1.125 1.21.55da1d12ha*m110.322 1 4118.32 tantan20atarctan()arctan()20.39coscos11.883an b1dd1cos t103.41mmb2dd2cos t421.281arccosarccos103.41at129.071118.32bdda沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统82arccosat222.932bdda1a1.682tan29.07tan20.39110 tan22.93tan20.39Ztsin140sin11.8832.33.14 4nbm121Za0.77a12Zcos0.989barctan(tan cos t)arctan tan11.883cos20.3911.154 12cos2 0.981Zh=2.45cossin0.937 0.348zbatat 12HE2 1hZ Z Z Z 11ktbduu 22 1.55 5306102.45 188.9 0.77 0.989386.49MPa H454.02MPa140 110.325.07 4.07齿根弯曲疲劳强度：9N16 300 24 9802.54 109N20.62 10 518 b Flim290MPa F11lim1290 2414MPamin1.4 1.0 1.0ststNXFYSFYYY Flim2160MPa F2229MPa 33127Zv128.7811.883ZCOSCOSZv2117.23图 5-14 YFa1=2.61,YFa2=2.22;图 5-15 Ysa1=1.625， Ysa2=1.81计算11 1 11.883Y2.31Y0.9120120 ：，沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统9式 5-48：220.250.750.250.7511.154Y0.681.68COSbCOSa计算尺跟弯曲应力： 121F111nFaKTbd mYYsa Y Y 2 1.55 5061069.1MPa F1414MPa140 110.32 4 2.61 1.625 0.68 0.9 F265.5MPa F2229MPa齿轮几何参数：Z127Z2110u4.0711 52 59，4Mt4.09coscos11.883nm1Dt110.32,d2449.44cosnm zDa1118.32,da2457.44Df1d1 2 ha* c* m110.322 1 0.25 x4100.32,df2439.4411A2802122 110.32449.44ddB2b140mmb1b25 10150mmi3.04 选材及热处理：小齿轮：40Cr 241-286HBS 263设计准则：先按解除强度设计，再按弯曲强度校核3.接触强度设计：初定螺旋角 14，12Zcos0.985初取 122tEKtZ1.0, Z188.9MPaui3.04 a0.5取tantan20tarctan()arctan()20.562coscos14antarctan(tan cos t)arctan(tan14 cos20.562 )13.14 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统10122cosZh()2.43cossinbatat 9N16 300 24 60 238.440.62x1091N20.20x10Nu由图 5-17 得 ZN1=1.05，ZN2=1.115，ZX1=ZX2=1.0，, SHmin1.0取Zw1.0ZLVR=0.92 由 5-16 得： Hlim1720MPaHlim2470MPaN1X1Wlim1720 h1() ZZZZ=1.05 1.0 1.0 0.92695.52MPalvrmin1.0LVRHSH N1X1WLVRlim2470 h2() ZZZZ1.15 1.0 1.0 0.92482.126MPamin1.0HSH H 1H2482.126MPa 1312 H 1H2482.12atu1341.86mm6MPaHEIBKTauZ Z Z ZH（） 取=6nm2 cos2 400cos14Z132.0232163.041namu取取 98 Z1=32 Z2=98 Z2uZ197.342 i3.061ZZ实3.063.04i0.66%3.04 100% 修正螺旋角 cos12arccos4983212.83922 400narcmZZa16 32d1196.92coscos12.839nm Z26 32d2603.08coscos12.839nm Zx沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统11ln13.14 196.92 238.44V2.457m/s60 100060000d由 5-4 且 Ka=1.0 12.457 320.79100100bvZKv1.04 ba a0.5 400200mm齿宽2001.271196.92bdK1.07K1.2AVKK K KaK1.0 1.04 1.07 1.21.335da1d12ha*m196.922 1x6208.92 da2d22ha*m603.082 1 6615.08 tantan20tarctan()arctan20.47coscos12.839an db1d1coa t184.49mm db2d2cos t565mmt1arccos1arccos184.4927.991208.92dbdat2arccos223.282dbda11.6921 tan1tan2 tan2tanzatatZatatsin200sin12.8392.363.14 6nbm121Za0.769a12Zcos0.987barctan(tan cosat)12.057122cosZh2.44cossinbatat12HE221hZ Z Z Z482.126MPa11KTbduu 齿根弯曲疲劳强度：9N16 300 24 980 602.54x10沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统12 9N20.62x10 YN1YN21.0SFmin1.41X2YY1.0XSTY25-18b Flim1290MPa11lim1290 2 F414MPamin1.4 1.0 1.0STSTNXFYSFYYY Flim2160MPa F2229MPa图 5-14 Fa1Y2.55Fa2Y2.22515图计算Ysa11.64,Ysa21.8111 1 12.839Y2.36 1,Y0.893120120 ：式 5-48：220.250.75cos0.250.75cos 12.057Yt0.681.69bc计算齿根弯曲应力：1121f11nFasaKTbd m YY Y Y 2 1.335 209432060.09MPa200 196.92 6 2.55 1.64 0.68 0.893 F1414MPaf257.74MPa F2229MMPa齿轮的几何参数：Z132,Z298,u3.06,12 50 206Mt6.15coscos12.839nm, d2=603.0816 32D1196.32coscos12.839nm zDa1208.92,da2615.08, Df1d1ha* C* m196.9221 0.256181.92 df25811a12196.92603.0840022dd沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统13 B2b200mmb1b2510210mm齿轮受力情况：齿轮 1 22 530610Ft9619.47N1110.32Td圆周力 F aFttan9619.47tan11.8832024.16N 轴向力 tan9619.47tan20Fr3576.30Ncoscos11.883Ftan径向力齿轮 2 2T2 2094320Ft9319.69N1339.44d FaFttan9319.69tan11.8831961.09N Fttan n9319.69tan20Fr3464.85Ncoscos11.883齿轮 3 2T2 2094320Ft21270.77N1196.92d FaFttan21270.77tan12.8394847.83N Fttan n21270.77tan20Fr7940.44Ncoscos12.839齿轮 4 2T2 6113800Ft20275.25N1603.08dFaFttan20275.25tan12.8394620.94N Fttan n20275.25tan20Fr7568.81Ncoscos12.8393.33.3 轴校核轴校核：轴 1：沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统14图 3-2 轴和受力分析图 R1H 441Ft 3289619.47 328R1H7154.62N R2H 441Ft 1139617.47 113R2H2464.85N Fa d1R1V 441Fr 32802R1v2913.10N Fa d1R2v 441Fr 11302R2v663.20NMHR1H 1137154.62 113808472.06N mmMv1R2v 328663.20 328217529.6N mmMv2R1v 1132913.10 113329180.3N mmT530610N mm沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统15图 3-3 扭矩图11222222HM1MMv1808472.06217529.6837225.3011222222HM2MMv2808472.06329180.3872918.52Mca1M2872918.5211222222Mca2M1aT837225.300.6x530610895713.75Mca3aT0.6 530610318366Mca3ca14.74wMca2ca6.67w 1 b69MPa查表1ca b安全校核、剖面的疲劳强度。剖面因键槽引起的应力集中系数由表知：K=1.93Kt=1.44因此按此配合引起的应力应集中计算剖面所产生的扭应力、应力幅、平均应力：沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统16MAXT12.28MPawtmaxam6.14MPa2绝对尺寸影响系数 0.700.76表面质量 0.9160.916剖面的安全系数：1SSKa() m 19914.951.44x6.140.916x0.760.1x0.614取S=1.5-1.8 Ss 安全校核 V 剖面的疲劳强度 V 剖面应力集中系数 d90D110.324.0645r50.05590rdK1.91K1.60，故按配合引起的扭应力、应力幅、平均应力： 3530610max3.64MPa0.2 90Twtmaxam1.82MPa2绝对尺寸影响系数 0.640.72表面质量 0.916 0.916V 剖面安全系数：1199SS43.29Ka1.60x1.82() m0.916x0.720.1x1.82 （）取S=1.5-1.8 Ss 安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：6216）A2024.16A2024.160.04544800cor， e YACor0.028 0.22 1.99 Y=1.820.056 0.26 1.71 e=0.24沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统17 1222R1(R1hR1v7724.94）A0.260.241R 1222R2R2hR2v2552.5A0.260.242RP10.56R1YA0.56 7724.94 1.82 2024.168009.94P20.56R2YA0.56 2552.5 1.82 2024.165113.37 合格6310L10h55143.314400 1 5500060 9808009.943.3.13.3.1 轴轴：沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统18图 3-4 轴和受力分析图 R1H 443F t1 339Ft2 1490 R1H14286.05N R2H 443F t1 104Ft2 2940 R2H16304.41N449.44196.92R1v 443Fr1 339Fa1Ft2 149Fa2022R1v=2091.55N449.44196.92R2v 443F r1 104Fa1Ft2 294Fa2022R2v=8155.41NMh1R1h 10414286.05 1041485749.2NmmMh2R2h 14916304.41 1492429357.09NmmMv1R1v 1042091.55 104217521.2NmmMv2R2v 1498155.41 1491215156.09Nmm449.44449.44Fa18155.41440696.14Nmm22 196.92196.92Fa24847.83477317.34Nmm22合成弯矩图： 122621485749.2217521.21.5x10122621485749.2440696.141.55x10 122622429357.091215156.092.7x10122622429357.09477317.342.5x10沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统19图 3-5 扭矩图 6T0.6 209432012565921.3x10 1226621.51.3x101.98x10 1226621.551.3x102.02x10 1226622.71.3x103x101226622.41.3x102.73x10校核轴的强度：63T1.3x10ca7.52MPa0.1x120W633x10ca13.65MPa0.1x130查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面：剖面因 H7/k6 配合的应力集中系数： K1.95K1.497剖面因过渡圆角的应力集中系数： K1.87K1.60故按剖面过渡圆角校核：11222222M189 R1HR1V18914286.052091.552728847.232728847.2T2094320 max12.420.1X130MW amax12.42m0剖面产生的扭应力，应力幅，平均应力为：330.6T0.6x2094320max2.86MPa0.20.2 130dmaxam1.43MPa2绝对尺寸影响系数： =0.68 =0.68表面质量 =0.941 =0.9411SS31.24Kam（）1SS7.38Ka()m1222S SS7.18(SS) 取S=1.5-1.8 S S沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统21安全轴承的校核:(选用深沟球轴承，型号：6124)AFa3Fa24847.82 1961.092886.74NA2886.740.047061800C YACore0.028 0.22 1.99 Y=1.820.056 0.26 1.71 e=0.247 1222R1(R1hR1v14438）A0.20e1R 1222R2R2hR2v18249A0.16e2R P1R114438P2R2182496310L10h35471.3144005500060 238.448009.94合格3.3.23.3.2 轴轴：沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统22图 3-6 轴和受力分析图 R1h 449Ft 13220275.25 132R1H5960.65N R2H 449Ft 132 R2H14314.60N Fa d4R1v 449Fr 13202R1v878.21NFa d4R2v 449Fr 31702 R2v8447.02N Mv1R2v 1328447.02 1321115006.64N mm Mv2R1v 317878.21 317278392.57N mm T6113800N m沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统23图 3-7 扭矩图11222222HM1MMv11889526.051115006.642193980.0611222222HM2MMv21889526.05278392.571909924.38Mca1M12193980.061222Mca2M2aT4135709.04Mca3T0.6 61138003668280Mca3ca50.32WMca2ca23.93W查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面剖面因配合（ ） 76HHSHmin1.0取K1.95K1.50，剖面 140 120D25drdr0.04K1.87K1.58，剖面因键槽 K1.81K1.60，按剖面的圆角校核：11222222M303 R1HR1V3035960.65878.211825574.40T=613800 3M1825574.40max10.560.1120W剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为：3M6113800max17.69MPa0.2120WTmaxam8.85MPa2绝对尺寸影响系数 0.730.72表面质量 0.9410.941沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统251SKam 1551.58x8.850.941 0.720.1 8.857.21SKam268 1.87 10.560.941 0.730 9.3211222222S S9.32 7.2S5.70SS9.327.2 取S=1.5-1.8 SS 剖面安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：6220）A=4620.94，A4620.94 0.05879000Cor e YACor0.056 0.26 1.71 Y=1.700.084 0.28 1.55 e=0.261 1222R1R1HR1V60250.77e1AR 1222R2R2HR2V16621.07 0.278e2ARP10.56R1YA0.56 6025 1.70 4620.948009.94P20.56R2YA0.56 16621.07 1.70 4620.9417161.76合格6310L10h35355.3144009400060 78.4317161.76沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统263.43.4 键的校核键的校核p=100-120轴上的键：18 11 1254T4 530610p30 p160 11125 18dh轴上的键（两个）： 32 18 1254T4 2094320p38 p1130 1812532dh 32 18 1804T4 2094320p24 p1130 1818032dh轴上的键两个 32 18 16044 6113800p76 p1120 1816032Tdh 22 14 1604T4 6113800p74 p180 1416022dh 键的校核全部合格驱动齿轮小齿轮材料 45# 调质 HBS1=240大齿轮材料 45# 常化 HBS2=200选取小齿轮齿数 Z1=22 I=3.54则 Z2=22x3.54=77.8 取 Z2=78 因为它是一个封闭式齿轮传动，齿轮硬度小于 hbs350。所以，根据齿面接触疲劳强度设计，然后根据齿轮的齿根弯曲强度校核速比齿轮1.27 的齿轮比，速度比。两齿轮中心距为 450mm 的传输。的扭矩通过传动比，沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统27当比例很小，可近似认为：两辊转矩相等。这比齿轮扭矩传动齿轮的转矩。对齿轮 45 #是 hbs1 = 240 和 45 #往往是 hbs2 = 200 取 Z2=28 Z122Z222x1.2727.9取，则1 a2m Z1Z22am18Z1Z2又因为速比齿轮为了要满足辊距调整要求，大辊距的开炼机的速比齿轮应该采用有渐开线的长齿形。它的齿全高H=(2.5-2.6)m 齿顶高 H1=(1.1-1.2)m 齿根高 h2=1.4m 。齿全高h=2.5m=45mm,h1=1.1m=19.8mm取 h1=20mm,则 h2=25mm,齿宽 b=15m=270mm。按弯曲强度校核 Hh,强度满足。按弯曲强度校核F1 f1, F1 f2。强度满足。沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算28第四章 主要零部件计算 4.14.1 辊筒辊筒 轧辊材料冷硬铸铁。他的特点是良好的内在韧性，强度。表面耐磨性强。冷硬铸铁辊分为普通冷硬铸铁和合金冷硬铸铁，用于合金冷硬铸铁的设计。 滚筒的结构有两种：中空结构和孔结构。本设计采用中空结构。滚筒的受力分析：开炼机辊看较大的轧制压力，摩擦，温度的手，传动齿轮的齿轮比的大小和力量。此外，必须考虑重力辊胶料对辊筒的横压力：Pp=109666.1 千克 = PpxPp cos10108000千克PpyPp sin1019043.3 千克驱动齿轮的作用力大驱动齿轮的圆周作用力2Mk P1d千克 经过电机盒减速器还有大驱动齿轮传过来的扭矩，他们是提供前后混加工胶料的需要，因此由前后辊共同承担，为 Mk=Mk1+Mk2 在炼胶时候相接近的认为成Mk1=Mk2。97400N1Mk124961.9kg cm1nMk224961.9kg cm Mk2Mk249923.8kg cm2Mk2P914.3kg1d为大驱动齿轮轴线与垂直先偏移角15 Pxpcso883.1kgPyPsin236.6kg径向力 -压力角 20TP tanT=332.8kg TxTsin86.1kg TyTcos321.5kg Tx86.1kg Ty321.5kg沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算29 速比齿轮的作用力：当速比很小的时候可以近似的认为：两滚筒的扭矩相加的总数即为大驱动齿轮的扭矩 Mk。则 Mk=Mk1+Mk22Mk149923.8 10P11260.7kg122 18d圆周作用力径向力 T1=458.9kgT1P1 tan458.9kg。 自重后辊重： 2220.450.270.36Vx1.21.2x0.145222（）22230.260.140.3/ 20.330.28 21.530.206m22 33G1V7.8 100.2061.6 10 kg3 G11.57 10 N速比齿轮重： d1396mm,337.8x10 kg / m223330.3960.29G20.280.28 7.8 109.81.2 10 NG21.2 10 N22大驱动齿轮重： 337.8 10 kg / m22341.0920.29G30.220.22 7.8 109.8 9.81.4 10 N22辊筒的强度计算： 辊筒的强度计算一般有：弯矩，之反力，扭矩和危险断面强度的计算。 计算时，虽然前后辊筒的工作条件相似，为安全起见，看做后滚筒沿全长传递全部扭矩。此外，传动齿轮的力是在一端驱动。齿轮的另一侧也承受力，比前辊工作条件差。所以只有在滚动计算可以。辊筒的支反力计算：水平方向支反力; Ppx b PxTxbcT1 a2Rcx54840.3kgbPpx bT1 abTxPxc2Rbx54415.6kgb垂直方向支反力沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算30PpyG2bPyTyG3bcP1 G2a2Rcy11480.2kgb（）PpyG2bP1 G1 abPyTyG3c/2Rby8864.3kgb合成支反力： =55132.9kg =56029.0kgRbRc辊筒弯矩和弯应力计算：a)弯矩图：图 4-1 受力分析图沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算31如图，以辊筒中部位计算断面，其最大弯矩为2R bP LM28 Mx3303040kg kgMy679240kg cmM3372156.6kg cm3434DH 1 aWDH1 a（）DH-计算外径。 a- 内外径比 DHD2430da0.6Dh342W0.1 431 0.66920.3cm 2Mw487.3kg /cmWb) 剪应力计算： 2MkcmWpkgMk49923.8kg cm 34Wp0.2Dh1 a13840.6249923.83.6kg /cm13840.6 C) 辊筒的强度计算：根据辊筒的抽离状态时属于弯曲和扭转联合作用下的符合应力。根据力学强度理论，可按修正后的第二强度理论计算工作用力。12221 u1u2w0.332w4u（）（）212221 0.331 0.332 487.3487.3kg /cm2 487.34 3.6 强度满足 D)考虑温度应力对其强度的影响辊筒的温度应力是由于辊筒内外表面的温度差产生的。机械应力与温度应力同时作用于辊筒。强度条件应符合： 机+ 温温度应力E tbthZH2(1)沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算32-线膨胀系数。 51x10/ C A 6 E1.2x10 kg /cm R45cmr27cm2ZH104.5kg /cm在炼胶机正常操作时，辊筒的内部要通冷却水。因而其温度应力应该是是外层受压，内层受拉。外表面：弯矩引起的为拉应力。2H487.3kg /cm弯 总