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QLB—400×400柱式平板硫化机设计【3张CAD图纸+毕业说明书论文】

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qlb 平板 硫化 设计 全套 cad 图纸 毕业 说明书 仿单 论文
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摘要

平板硫化机主要用于硫化平型胶带,属于液压机械,平板硫化机的主要功能是提供硫化所需的压力和温度。压力由液压系统通过液压缸产生,温度由加热介质蒸汽、导所提供。

柱式平板硫化机全称为柱式液压传动平板硫化机,它的主要结构有底座、工作缸、柱塞、法兰、可动平台、加热板、上横梁和立柱等部件组成。

橡胶平板硫化机具有很多优点包括:1、设备操作可靠;2、维修量少;3,对各种优势的压力热板区,其主要功能是提供用于固化所需的温度和压力。它的主要用途就是硫化平型胶带。与我国传统常使用柱式结构与硫化机相比,具有巨大的优势。根据液压系统的工作介质可分为液压油的压力。根据工作层数分为单层和双层。它的工作原理是液压缸产生压力,加热介质提供温度。

有很多平板硫化机的类型,其范围也很宽,因此其分类可分为:

一、按用处差别可分为:橡胶模制品平板硫化机、 橡胶平带平板硫化机、橡胶V 带平板硫化机、橡胶板平板硫化机。

二、按传动体系可分为:液压式平板硫化机、机械式平板硫化机)、液压机械式平板硫化机。

三、按操纵系统可分为:非自动式平板硫化机、半自动式平板硫化机、自动式板硫化机。

四、按平板加热方法可分为:蒸汽加热平板硫化机、电加热平板硫化机——(在无热源或热源较远的场所使用。特点是温高、易控制、无泄漏,但成本高。实验平板硫化机用于实验室的平板硫化机加热模式。)过热水加热平板硫化机

五、按结构不同可分为:

1,根据框架结构分为:柱,框架式,侧板,连杆,旋转式平板硫化机

2、按加热平板的加热层数分为:单层式和多层式平板硫化机

3、按液压缸的数目分为:单液压缸和多液压缸式平板硫化机

4、根据液压缸的位置:上下缸式平板硫化机;立式、卧式平板硫化机。

连接方式为在工作缸内滑动,为了防止漏油在缸的上方放置两个密封圈,一个与法兰相接触,另一个与柱塞向接触,柱塞上部与可动平台链接,可动平台与下加热板之间有隔热板用螺钉固定,上横梁与上加热板也是中间有隔热板用螺栓固定,上横梁和底座之间用立柱和螺母固定,来确定整个平板硫化剂的稳定性。

它的基本工作原理是油泵通过管道进入缸内使柱塞拖动可动平台缓缓上升,直至上热板上升到对制品加压的作用,进行保压硫化,完成硫化作用缸内油由管道送出,使可动平台带动下热板放回。

我主要设计的是柱式平板硫化机的主要性能参数、主要零部件、传动系统和附属装置。使它们有机的结合在一起,构成完整的柱式平板硫化机。


关键词:柱式平板硫化机、液压传动、工作原理、连接方式。


Abstract

Plate vulcanizing machine is mainly used for vulcanizing flat tape, belong to the hydraulic machinery, plate vulcanizing machine's main function is to provide the necessary sulfide stress and temperature stress generated by the hydraulic system by hydraulic cylinder, the temperature of the steam by heating medium provided by the guide.

Column plate vulcanizing machine called the pillar type hydraulic drive plate vulcanizing machine, its main structure is the base working cylinder piston flange movable platform on the heating plate beam and column and other parts.

Rubber vulcanizing machine has many advantages including: 1, equipment operation and reliable; 2, small amount of maintenance; 3, the advantages of various pressure hot plate area, its main function is provided for the temperature and pressure required to cure. Its main purpose is to cure flat belt. With China's traditional commonly used column structure and vulcanizing machine, has a huge advantage. According to hydraulic system working medium can be divided into hydraulic oil pressure. According to the work layer, the layer is divided into single layer and double layer. Its working principle is hydraulic cylinder pressure, heating medium provides temperature.

There are many types of flat curing machines, its range is also very wide, so its classification can be divided into:

Four, according to the plate heating method can be divided into: steam heating flat plate curing machine, electric heating flat curing machine - (in no heat source or heat source far place use. Features are high temperature, easy control, no leakage, but high cost. The experimental plate curing machine is used for the heating mode of the flat curing machine in the laboratory. Hot plate curing machine with hot water


目 录

  第一章 概述 1

  1.1 平板硫化机的分类与用途 1

   1.1.1 用途 1

   1.1.2 分类 1

  1.2 平板硫化机的作用 2

  1.3 平板硫化机的工作原理和规格与技术特征 2

   1.3.1 工作原理 2

   1.3.2 规格与技术特征 2

  第二章 平板硫化机的主要技术参数的确定 3

  第三章 主要零部件的基础结构设计 4

  3.1 柱塞的设计 4

   3.1.1 柱塞的结构及材料 4

   3.1.2柱塞外径的确定 4

   3.1.3柱塞壁厚的确定 5

   3.1.4柱塞内径及其它尺 6

  3.2工作缸的设计 6

   3.2.1  工作缸的结构及材料 6

   3.2.2 工作缸的结构尺寸 7

   3.2.3 工作缸的其他部分尺寸的确定 7

   3.2.4 工作缸强度校合 9

  3.3 密封装置 10

   3.3.1 密封件 10

   3.3.2 法兰尺寸及法兰螺栓的选择 11

  3.4 立柱与螺母 12

   3.4.1 立柱的选材及尺寸的确定 13

   3.4.2 螺母的选材及尺寸 14

  3.5 上横梁 15

   3.5.1 上横梁的结构及材料 15

   3.5.2 弯矩及弯曲应力的校核 15

   3.5.3 上横梁的最大挠度 17

  3.6 热板 18

   3.6.1 热板的结构及材料的选择 18

   3.6.2 热版内电加热元件的选择 18

  3.7 可动平台 19

   3.7.1 可动平台的结构及选择 19

   3.7.2 平台受载荷及弯矩情况 19

   3.7.3 可动平台挠度的计算 21

   3.7.4 可动平台的校核 21

  3.8 底座 23

   3.8.1 底座的结构和材料 24

   3.8.2 底座的强度校核 24

结 论 27

参考文献 28

致 谢 29




第一章概述


1.1 平板硫化机的分类与用途


1.1.1 用途

    平板硫化机是橡胶产业经常使用的配置之一,其组成构件分别为:工作缸、热板、柱塞等,封闭受力构件,加热机构组成。其作用是提供硫化过程中所需要的压力和温度。

1.1.2 分类

    有很多平板硫化机的类型,其范围也很宽,因此其分类可分为:

一、按用处差别可分为:橡胶模制品平板硫化机、 橡胶平带平板硫化机、橡胶V 带平板硫化机、橡胶板平板硫化机。

二、按传动体系可分为:液压式平板硫化机、机械式平板硫化机)、液压机械式平板硫化机。

三、按操纵系统可分为:非自动式平板硫化机、半自动式平板硫化机、自动式板           硫化机。

四、按平板加热方法可分为:蒸汽加热平板硫化机、电加热平板硫化机——(在无热源或热源较远的场所使用。特点是温高、易控制、无泄漏,但成本高。实验平板硫化机用于实验室的平板硫化机加热模式。)过热水加热平板硫化机

五、按结构不同可分为:

1,根据框架结构分为:柱,框架式,侧板,连杆,旋转式平板硫化机

2、按加热平板的加热层数分为:单层式和多层式平板硫化机

3、按液压缸的数目分为:单液压缸和多液压缸式平板硫化机

4、根据液压缸的位置:上下缸式平板硫化机;立式、卧式平板硫化机。


内容简介:
毕业设计(论文)任务书 机械设计制造及其自动化专业 1102班 学生: 孙向理 毕业设计(论文)题目: 400 400 柱式平板硫化机设计 毕业设计(论文)内容: 折合 张 (含总图 ); 4纸,标准格式。正文不少于 20页(含中英文摘要); 000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 毕业设计(论文)指导教师评阅意见表 专业 机械设计制造 及其自动化 班级 机制 1102 姓名 孙向理 题目 400 400 柱式平板硫化机设计 指 导 教 师 评 语 签字: 年 月 日 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 1 沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 柱式平板硫化机文献综述 姓名:孙向理 班级:机制 1102 指导老师:董林福 摘要 本文分别介绍了国内硫化橡胶模型制品、胶版、橡胶传输带及传送带用的平板硫化机的现状。用国内外对比的方式,对平板硫化机在规格、材料、档次水平、热板温差等方面进行了总结。并认为平板硫化机的发展趋势是材料高强度、高刚度化,产品高档化,热板高压、高温化。液压系统高压化、传送带平板硫化机大型化。由于模型橡胶制品、传送带、橡胶板及合成材料等制品的不断发展,不仅促进了平板硫化机整体水平的提高,而且在结构方面也有很打改进,现就国内外平板硫化机的现状与发展趋势作一简介 。 正文 一、 橡胶模型制品及合成材料平板硫化机的现状 平板硫化机主油缸作用方式,国内单作用柱塞油缸占多数,国外双作用活塞油缸占多数。国内外都以单台主机为主,双联和多联为辅。层数以单、双层为主。 格多样化 平板硫化机结构形式有框式、柱式、侧板式、颚式和回转式之分。其中回转式国内极少生产。目前,国内各橡胶机械 厂除了制造按国家标准 1 规定的规格外,还制造一些非标平板硫化机以满足用户需求。 要零部件材料 平板硫化机主要零部件以高强度、高刚度的材料为主,采用钢件体呈上升趋势,铸铁材料逐渐减少。国内平板硫化机常用材料见表 4。上横梁、下托板(或底座)不管是铸件还是焊接件,其材料分布和结构形状更加合理。青岛化工学院 1989 年起对柱式平板硫化机的上横梁、底座结构进行了优化设计,取得了不少成功经验。 板加热方式及温差 平板硫化机热板的加热方式目前以电、蒸汽为主,也有采用油载体加热热板的。 三种加沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 2 热方式各有优缺点。国内电加热温度可高达 200,但一般热板温差大;蒸汽加热热板温差小,但温度低,一般最高仅为 170;油载体加热可以解决上述温差过大和温度低的问题,但是加热结构比较复杂。国内电加热热板规格,一般在 600下,大于600格的热板绝大多数用蒸汽加热,极少数采用油载体加热。电加热平板硫化机采用热管技术后,可使热板温差降到极小。温度控制精度也得到提高。国外油载体加热形式的应用多于国内。如英国 司 1985 年制造的 204板硫化机组,采用 油载体加热热板,热板温差均匀。湖北派克密封件厂使用的美国制造的油载体加热热板的平板硫化机组,采用电热管加热导热油,系统用两台热油泵交替供导热油。日本二名工机(株)于 1990 年 12 月研制成公称模力为 1800t,热板尺寸为 1500板温差也较均匀。采用导热油加热热板,可节约能源。 内部分硫化机企业的发展情况 2009 年 11 月 6 日,由益阳橡胶塑料机械集团有限公司自主创新研发制造的,国内最大规格的 2 7 16 4m 钢丝蝇芯输送带平板硫化机组新产品通过湖南省经委组织的专家鉴定 。它的产成标志着该公司在大型平板硫化机研发制造上又迈上一个新台阶。 1220液压硫化机在米其林公司泰国工厂使用三年多,至今为零缺陷反馈, 1700 液压硫化机在米其林公司阿尔基亚载重子午胎工厂也运行二年半,至今无缺陷反馈。这在我国轮胎厂形成示范作用。 福建华橡自控技术股份有限公司厦门研发中心设计研发了新型平带平板硫化机系列机组,其为钢丝绳(织物)芯层输送带平板硫化生产线成套设备,适用于硫化三大类输送带的全功能系列机组,是胶带生产厂家的理想设备,也是华橡年度自主创新和程项目之一。 外部分硫 化机企业的产品特点 大竹机械工业株式会社抽真空平板硫化机的特点是将硫化模型用特殊设计的外罩进行气密密封,用真空泵对气密外罩抽真空,排除胶料中的气体,然后和模对制品进行硫化,共生产 11 种规格抽真空平板硫化机。三友商事株式会社经销的是各平板硫化机公司生产的全自动抽真空平板硫化机,主要机种有 12种。 美国 司生产的 450传递式液压平板硫 化机,公称合模力为 器重 17t。快速合模力速度为 s,慢速可调速度为 s,传递力为 12需功率为 40大利亚 00/150尺寸为 1200*1200板间距为 1200 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 3 法国 司拥有橡胶、液态硅橡胶、热塑性弹性体和双料注射成型技术,最近该公司展示了其 卧式平板硫化机,该机带有先进的控制系统和经过改进的合模系统,这种合模力为 255t 的平板硫化机配的模具厚度可达 450板尺寸 55050准注胶量 1000/2000配有其他辅助配 件。 二、 硫化机的发展趋势 械式硫化机正逐渐向垂直升降平移式和垂直升降式高等级轮胎硫化机系列发展。 传统机械式硫化机模具连同横梁的运动为升降翻滚型。模具重心的周期化变化会使活络模的运动间隙难以得到有效控制,对提高活络模的精度及寿命不利。桂林橡胶机械厂通过创新开发出 1525 垂直升降平移式硫化机,并列入国家级重大新产品项目。 压硫化机的比重将越来越大,正逐渐系列化,产业化毫无疑问世界硫化机的发展方向为液压硫化机。我国由于国情所定,在我国轮胎厂使用最广泛的还是机械式硫化机,估计比例在 95%以上。随 着高速公路的快速发展,液压硫化机面临最好的发展机遇。国内有十几家轮胎厂少批量使用液压硫化机,有五至六家橡机厂开发出或正在研制液压硫化机。 化机向高精度化发展 子午线轮胎尤其是高等子午线轮胎的发展对硫化机的精度提出越来越高的要求。机械式硫化机的“去翻转化”及液压硫化机产业化的主要目的就是提高上下模具的对中度尤其是重要精度。三明双轮化工机械有限公司在硫化机调模系统中采用特殊的结构,确保上下模具对中重复精度标准: 25 次均方根小于 下了美国尚未攻下的难关;桂林橡胶机械厂开发出一种三项精度可调 的装胎机构。我国硫化机的精度完全能满足世界著名轮胎公司对轮胎硫化的要求,与世界著名的硫化机厂家比较,我国硫化机在精度上毫不逊色,多项精度指标处于世界领先水平。 化机的控制系统向智能化,网络化发展控制系统是轮胎硫化机的重要组成部分。我国硫化机厂家不断追踪国内外控制领域的新技术,不懈努力提高硫化机的可靠性,稳定性及自动化程度。外温控制采用 环调节系统。触摸屏工控电脑取代机械式三针记录仪,提高了控制精度,减少了维护费用。同时增加了历史参数查询,产量统计,闪光报警,工艺储存, 监控,网络联 接等功能。对硫化机进行群控,每台上位机可以实时监控多达 32 台硫化机。对轮胎等效硫化进行研究,预计不久将有智能硫化机问世。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 4 化机的配套件向国际品牌化发展 我国硫化机厂家比以往任何时候更注意配套件选择。配套件从大至液压站小至阀门、开关都倾向用进口件。高精度的主机和国际品牌的配套件,使得我国产硫化机具有较高的价格性能比。在与世界著名厂家招标竞争中,我国硫化机往往更具有竞争力,大多不战而胜。我国加入 ,进口配套件关税降低,国外著名配套件品牌在我国都有代理商,配套件选用国际品牌的比例会更高。 化 机的研制与轮胎制造技术与工艺的良好结合不同的轮胎制造技术与工艺对硫化设备提出不同的要求。我国硫化机厂家根据不同的轮胎制造技术相继开发成功“皮耐力型”,“米其林型”,“固特异型”“普利司通型”硫化机。桂林橡胶机械厂针对氮气硫化工艺,开发出专用的充氮硫化的中心机构,并获国家专利。北京橡胶工业设计研究院与轮胎厂合作开发出高温硫化机,大大降低硫化时间,改善轮胎硫化质量。最近桂林橡胶机械厂开发出一种“等压变温”硫化新工艺。 化机标准与国际接轨,更注重产品的安全性我国有硫化机设计,制造的国家标准,需要进一步修正 ,与国际标准接轨,尤其是在产品安全性方面。桂林橡胶机械厂主导产品硫化机都通过德国 司的 证,蒸汽室通过阿斯米压力容器认证。三明化工机械有限公司的 2160 硫化机通过 司的 证。桂林橡胶机械厂和三明化工机械有限公司对硫化机都进行有限元分析。这些措施,主要目的是提高产品的可靠性,安全性。 化机厂家更重视产品创新,更重视知识产权保护不可否认,我国硫化机曾走过“测绘仿制”道路,但是随着我国加入国际知识产权公约,我国硫化机厂家更注重产品创新,同时运用专利保护自己。在互联网上查询,近两年国内 关于硫化机的专利达十多项,其中桂林橡胶机械厂已获专利六项。几乎硫化机的每一个部位都有专利保护。垂直升降机械式硫化机系列就是具有自主知识产权的产品。 国硫化机将更大踏步走向国际市场 我国硫化机厂家始终认为我国硫化机市场只是世界硫化机市场的一部分。我国硫化机有着批量出口法国米其林公司,美国固特异公司,日本普利司通等良好记录,这在国际市场上为我国硫化机树起无形广告。同时我国硫化机注重世界市场的开拓,作世界硫化机行业的小巨人。 2000 年桂林橡胶机械厂将一台重达三十吨的实物摆到 际橡胶展, 2005 年又 参加 ,这充分体现我们开拓市场的信心和决心。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 5 由于大宽度,巨型输送带的发展,促进了大型平板硫化机的开发。国内益阳橡胶机械厂 1983 年自行设计,制造了具有中国特色的 55300*8000*1 框式平板硫化机。呼和浩特市橡塑机械厂制造了 55250*8750*1 框式平板硫化机。益阳橡胶机械和铁岭化工机械厂先后制造了 1200*8500*2 和 200*8500*2 双层框式平板硫化机。 我国大型平板硫化机,虽然近年来有很大发展,但与国外工业国 家比,仍然存在产品规格少,质量水平低,自动化程度低,特别是大型平板硫化机的设计与制造方面山还有很大差距。另外,如液压件,电器件等配套产品可靠性差,液压系统容易漏油等。 二 液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一,世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为 350 亿美元。据统计,世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的 2%而我国只占 1%左右,这充分说明我国液压技术使用率较低,努力扩大其应用领域,将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独 特的优点,如 :液压技术具有功率重量比大,体积小,频响高,压力、流量可控性好,可柔性传送动力,易实现直线运动等优点;气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点,并易与微电子、电气技术相结合,形成自动控制系统。因此,液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来,液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争,如:数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此,必须努力发挥液压气动技术的优点,克服缺点,注意和电子技术相结合,不断扩大应 用领域,同时降低能耗,提高效率,适应环保需求,提高可靠性,这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标,也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 总结 液压产品技术发展趋势由于液压技术广泛应用了高科技成果,如:自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等,使传统技术有了新的发展,也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此,走向 21 世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。 减少损耗,充分利 用能量液压技术在将机械沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 6 能转换成压力能及反转换过程中,总存在能量损耗。为减少能量的损失,必须解决下面几个问题:减少元件和系统的内部压力损失,以减少功率损失;减少或消除系统的节流损失,尽量减少非安全需要的溢流量;采用静压技术和新型密封材料,减少摩擦损失;改善液压系统性能,采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。 泄漏控制泄漏控制包括:防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个方面。今后,将发展无泄漏元件和系统,如发展集成化和复合化的元件和系统,实现无管连接,研制新型密封和无泄漏管接头,电机 油泵组合装置等。无泄漏将是世界液压界今后努力的重要方向之一。污染控制过去,液压界主要致力于控制固体颗粒的污染,而对水、空气等的污染控制往往不够重视。今后应重视解决:严格控制产品生产过程中的污染,发展封闭式系统,防止外部污染物侵入系统;应改进元件和系统设计,使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量;开发油水分离净化装置和排湿元件,以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元江及检测装置。 主动维护开展液压系统的故障预测,实现主动维护技术。必须使液压系统 故障诊断现代化,加强专家系统的开发研究,建立完整的、具有学习功能的专家知识库,并利用计算机和知识库中的知识,推算出引起故障的原因,提出维修方案和预防措施。要进一步开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件,开发液压系统自补偿系统,包括自调整、自校正,在故障发生之前进行补偿,这是液压行业努力的方向。机电一体化机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化,充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下:液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化;提高液压元件性能,在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求,发展与计算机直接接口的高频,低功耗的电磁电控元件;液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断;电子直接控制元件将得到广泛采用,如电控液压泵,可实现液压泵的各种调节方式,实现软启动、合理分配功率、自动保护等;借助现场总线,实现高水平信息系统,简化液压系统的调节、争端和维护。 液压 术充分利用现有的液压 计软件,进行二次开发,建立知识库信息系统,它将构成设计 销售 设计的闭环 系统。将计算机防真及适时控制结合起来,在试制样机前,便可用软件修改其特性参数,以达到最佳设计效果。下一个目标是,利用 术支持液压产品到零不见设计的全过程,并把 及现代管理系统集成在一起建立集成计算机制造系统( 使液压设计与制造技术有沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 7 一个突破性的发展。新材料、新工艺的应用新型材料的使用,如陶瓷、聚合物或涂敷料,可使液压的发展引起新的飞跃。为了保护环境,研究采用生物降解迅速的压力流体,如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介质替代矿物液压油。铸造工艺的发展,将促进液压元件性能的提高,如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用,可优化元件内部流动,减少压力损失和降低噪声,实现元件小型化。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 文献综述 8 参考文献 1 董林福 王琳琳,橡胶工业 2008 2 成大先,机械设计手册第三版(第一卷)化工工业出版社 3 乐卫勤 , 橡胶技术与装备 1999 年 第 1 期 4 庞兴华 . 机械设计基础 . 北京 : 机械工业出版社 , 2009 5 杨沿平 , 机械精度设计与检测技术基础 . 北京 : 机械工业出版社 2004 6 黄梦 , 现代橡塑 2005 年 第 5 期 7 谢立 , 世界橡胶工业 2001 年 05 期 8 唐金松 , 简明机械设计手册 上海 : 上海科学技术出版社 , 2009 9 吕百龄, 21 世纪我国橡胶工业发展趋势,橡胶技术与装备 2004 年 第 5 期 10 王三民 , 机械设计计算手册 北京 : 化学工业出版社 2009 11 蒋志刚 ,平板硫化极硫化参数系统 刊 1999,25 12 濮良贵、纪名刚 . 机械设计 . 北京 : 高等教育出版 社 , 2006 沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本科生毕业设计成绩考核评价表 答辩小组: 年 月 日 毕业设计 名 称 400 400 柱式平板硫化机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班级 1102 姓名 孙向理 评价人 权重 评价点 得分 指导教师 10 图纸完备、整洁,设计说明书的撰写质量 5 分析、计算、论证的综合能力 5 能综合运用所学知识和专业知识,独立工作能力强 5 毕业实习表现、进度表书写情况 评阅人 10 设计的有重大改进或独特见解,有一定应用价值 5 设计的难度和工 作量,结合本专业情况 5 计算、图纸、公式、符号、单位是否符合工程设计规范 5 说明书的条理性、语言、书写、图表水平 答辩小组 10 设计规格符合要求及答辩规范程度 10 答辩挂图准备情况 10 答辩中思维敏捷,知识面宽厚程度 10 回答问题的正确性,有无错误 10 是否有创新意识,设计是否有新意 教师、评阅人和答辩小组按以上各条的相应评价点给出得分,合计总分数。 在总成绩分数中, 90为优秀, 80为良好, 70中等, 60及格,不足 60 分为不及格,列入本表右侧成绩栏中。 注意:有严重抄袭现象的学生成绩应定为不及格,有抄袭现象但不严重的学生成绩应降档处理。指导教师、评阅人及答辩小组对此应切实注意,如有不可解决的分歧,可交于院系答辩委员会裁定。 合计分数 成绩 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 年 月 日 审查了 机械设计制造及其自动化 专业 孙向理 的毕业设计(论文)。 设计(论文)题目: 400 400 柱式平板硫化机设计 设计(论文)专题部分: 主机设计 设计(论文)共 29页,设计图纸 4 张 指导教师: 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 )答辩记录 专业班级 : 机制 1102 学 号: 311202314 姓 名 : 孙向理 答辩内容记录 : 记录人: 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目: 400 400 柱式平板硫化机设计 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机制 1102 学生姓名: 孙向理 指导教师: 董林福 论文提交日期: 2014 年 12 月 8 日 论文答辩日期: 2015 年 6 月 5 日 摘要 平板硫化机主要用于硫化平型胶带,属于液压机械,平板硫化机的主要功能是提供硫化所需的压力和温度。压力由液压系统通过液压缸产生,温度由加热介质蒸汽、导所提供。 柱式平板硫化机全称为柱式液压传动平板硫化机,它的主要结构有底座、工作缸、柱塞、法兰、可动平台、加热板、上横梁和立柱等部件组成。 橡胶平板 硫化机具有很多优点包括: 1、设备操作可靠; 2、维修量少; 3,对各种优势的压力热板区,其主要功能是提供用于固化所需的温度和压力。它的主要用途就是硫化平型胶带。与我国传统常使用柱式结构与硫化机相比,具有巨大的优势。根据液压系统的工作介质可分为液压油的压力。根据工作层数分为单层和双层。它的工作原理是液压缸产生压力,加热介质提供温度。 有很多平板硫化机的类型,其范围也很宽,因此其分类可分为: 一、按用处差别可分为:橡胶模制品平板硫化机、 橡胶平带平板硫化机、橡胶 V 带平板硫化机、橡胶板平板硫化机。 二、按传动体系可 分为:液压式平板硫化机、机械式平板硫化机)、液压机械式平板硫化机。 三、按操纵系统可分为:非自动式平板硫化机、半自动式平板硫化机、自动式板硫化机。 四、按平板加热方法可分为:蒸汽加热平板硫化机、电加热平板硫化机 (在无热源或热源较远的场所使用。特点是温高、易控制、 无泄漏,但成本高。实验平板硫化机用于实验室的平板硫化机加热模式。)过热水加热平板硫化机 五、按结构不同可分为 : 1,根据框架结构分为:柱,框架式,侧板,连杆,旋转式平板硫化机 2、按加热平板的加热层数分为:单层式和多层式平板硫化机 3、按液压缸的 数目分为:单液压缸和多液压缸式平板硫化机 4、根据液压缸的位置:上下缸式平板硫化机;立式、卧式平板硫化机。 连接方式为在工作缸内滑动,为了防止漏油在缸的上方放置两个密封圈,一个与法兰相接触,另一个与柱塞向接触,柱塞上部与可动平台链接,可动平台与下加热板之间有隔热板用螺钉固定,上横梁与上加热板也是中间有隔热板用螺栓固定,上横梁和底座之间用立柱和螺母固定,来确定整个平板硫化剂的稳定性。 它的基本工作原理是油泵通过管道进入缸内使柱塞拖动可动平台缓缓上升,直至上热板上升到对制品加压的作用,进行保压硫化,完成硫化作用 缸内油由管道送出,使可动平台带动下热板放回。 我主要设计的是柱式平板硫化机的主要性能参数、主要零部件、传动系统和附属装置。使它们有机的结合在一起,构成完整的柱式平板硫化机。 关键词: 柱式平板硫化机、液压传动、工作原理、连接方式。 is to s is to by by of by by is on 1, 2, of 3, of is to is to s a to be to is is of is so be A, to of be to be to be to be (in no or no is of in to be 1, to is , to of is , to of , to of in in in to in of a to on on is to of It is of to on of in by is I of is of in a of 目 录 第一章 概述 . 1 板硫化机的分类与用途 . 1 途 . 1 类 . 1 板硫化机的作用 . 2 板硫化机的工作原理和规格与技术特征 . 2 作原理 . 2 格与技术特征 . 2 第二章 平板硫化机的主要技术参数的确定 . 3 第三章 主要零部件的基础结构设计 . 4 塞的设计 . 4 塞的结构及材料 . 4 塞外径的确定 . 4 塞壁厚的确定 . 5 塞内径及其它尺 . 6 作缸的设计 . 6 工作缸的结构及材料 . 6 作缸的结构尺寸 . 7 作缸的其他部分尺寸的确定 . 7 作缸强度校合 . 9 封装置 . 10 封件 . 10 兰尺寸及法兰螺栓的选择 . 11 柱与螺母 . 12 柱的选材及尺寸的确定 . 12 母的选材及尺寸 . 14 横梁 . 15 横梁的结构及材料 . 15 矩及弯曲应力的校核 . 15 横梁的最大挠度 . 17 板 . 17 板的结构及材料的选择 . 17 版内电加热元件的选择 . 18 动平台 . 18 动平台的结 构及选择 . 18 台受载荷及弯矩情况 . 19 动平台挠度的计算 . 20 动平台的校核 . 21 座 . 23 座的结构和材料 . 23 座的强度校核 . 24 结 论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 概述 1 第一章 概述 板硫化机的分类与用途 途 平板硫化机是橡胶产业经常使用的配置之一 ,其组成构件分别为: 工作缸、热板 、柱塞等 ,封闭受力构件,加热机构组成。其作用是提供硫化过程中所需要的压力和温度。 类 有很多平板硫化机的类型,其范 围也很宽,因此其分类可分为: 一、按用 处差别 可分为:橡胶模制品平板硫化机、 橡胶平带平板硫化机、橡胶V 带平板硫化机、橡胶板平板硫化机。 二、按传动 体系 可分为:液压式平板硫化机、机械式平板硫化机)、液压机械式平板硫化机。 三、按操纵系统可分为:非自动式平板硫化机、半自动式平板硫化机、自动式板 硫化机。 四、按平板加热方 法 可分为:蒸汽加热平板硫化机、电加热平板硫化机 (在无热源或热源较远的 场所 使用。特点是温高、易控制、无泄漏,但成本高。实验平板硫化机用于实验室的平板硫化机加热模式。)过热 水加热平板硫化机 五、按结构不同可分为 : 1,根据框架结构分为:柱,框架式,侧板,连杆,旋转式平板硫化机 2、按加热平板的加热层数分为:单层式和多层式平板硫化机 3、按液压缸的数目分为:单液压缸和多液压缸式平板硫化机 4、 根据液压缸的位置:上下缸式平板硫化机;立式、卧式平板硫化机。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 概述 2 板硫化机的作用 橡胶平板硫化机具有很多优点包括: 1、设备操作可靠; 2、维修量少; 3,对各种优势的压力热板区,其主要功能是提供用于固化所需的温度和压力。它的主要用途就是硫化平型胶带。与我国传统常使用柱式结构与硫化机相比 ,具有巨大的优势。根据液压系统的工作介质可分为液压油的压力。根据工作层数分为单层和双层。它的工作原理是液压缸产生压力,加热介质提供温度。 板硫化机的工作原理和规格与技术特征 作原理 我设计的平板硫化机,属于一种圆筒型,工作时,模具通过气缸自动推拉到模板自动退出和模板可以自动打开一角, 能够方 便于取出 成型的 制品。与锁模式持有主缸压力的电加热是由电加热,加热 。上下螺母固定在立柱上从而固定上横梁,这样就可以调节上下横梁间的间距。在 工作时,具体的动作过程如下: 装料 合模 入模 平台上升 顶压 放气 保压硫化 平台下降 出模开模 制品取出 完成循环。 格与技术特征 一般情况下,平板硫化机的规格使用的是加热版的规格来表示 。例如: 110/350*400平板硫化机。 110: 代表平板硫化机 所使用的 公称吨位, 350*40代表 加热板“宽度 *长度”,单位为毫米。 工作液的压力一般为:水压为 120公斤 /厘米 2 油压力: 160, 200, 320, 125公斤 /厘米 2 主要技术特征包括:热板规格 , 型式,公称吨位,层数 ,公称吨位 , 热板间隔,柱塞 的 最大行程,机台尺寸,重量等。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 平板硫化机的主要技术参数的确定 3 第二章 平板硫化机的主要技术参数的确定 平板硫化机的技术参数如下: ( 1) 公称合模力 2) 热板规格 400 400 3) 热板层数 2 层 ( 4) 热板间距 125 5) 加热方式 电加热 ( 6) 最高加热温度 200 ( 7) 主机柱塞最大行程 250 8) 工作液压 16阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 4 第三章 主要零部件的基础结构设计 塞的设计 平板硫化机必不可少的 零件之一包括柱塞,它与液压缸、法兰、密封装置构成了传送亚能量的装置,用来把液体的亚能量转变为动能,动能用来带动平台和横梁。 塞的结构及材料 按照平板硫化机的吨位多少来确定柱塞的构造方式,我是根据工作缸的液压变更情况,平台的速度及行程来设计的。 材料选择上可以根据结构,炼制方法,和强度来选择,综合来看选用 择 着足够的耐弯度和抗压强度,工作表面积强度大。炼制方法多种多样,选择余地大。 中: 2D 柱塞外径, 平板硫化机的公称吨位, 100, 000 公斤 P 工作液的最高压力为 200kg/ 07 8 0 0 0 0 02 根据橡胶机械设计 60262 柱塞采用中空结构,由于柱塞直径 50 ,因此有必要降低柱塞的重沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 5 量,工作缸的底部和柱塞底适应地层剖面。 选用 错误 !未找到引用源。 )1(2 y 铸铁的许用抗压应力 , kg/ kg/式中 y 铸铁的抗压强度极限,根据橡胶机械设计下册,第八章,当用铸铁制造柱塞时 y =1000 1200kg/取 2/1000 N 柱塞的安全系数 n=5 7 取 n=5 K:常数,铸铁的柱塞 k=2 2r 柱塞的外半径, 302/22 P:工作液的最高压力, 2/200 60 16022 8 0 01(130 规定 取 30 塞内径 1D 00302260221 为了柱塞的长度准确,所以要考虑到工作缸的长度和主机安装的状况,现在还没有办法完全确定,能在以后的计算中确定。其结构如图 3 1所示。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 6 图 3塞结构简图 柱塞与平台连接:刚性连接,在边墙柱槽,两个半环柱塞卡住,紧固螺栓、平台,半环的大小是确定的: 轴向厚度 30 内径 200 外径 260 柱塞轮廓的底部要与圆筒的底部,以减少活塞的内部应力,该柱塞在端剖面应采用大圆弧过渡连接,壁厚逐渐应一致的筒壁。由以上设计及计算可得柱塞的基本结构。 作缸的设计 工作缸是平板硫化机传递力量的主要 部件 ,它属于厚壁容器高压力下运行。 工作缸的结构及材料 在装有密封部件的工作缸的缸的开口处的里面加工一个带有沟的槽,密封装置就安装在沟槽的里 面,柱塞的长度比较小,还有只有在拆开垫台跟柱塞的时候才能跟换密封圈。柱塞然后放下到圆筒的底部,与工作缸的上槽暴露更换密封圈,且结构不密封在低压力。但如果带盖密封装置,密封圈可以把戒指持有人,可以大大提高密封性能。 所以根据以上的各种因素综合考虑,选取 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 7 作缸的结构尺寸 工作缸的直径是根据活塞直径的选择,和活塞的直径略大于活塞直径。柱塞的直径大于活塞直径。 工作缸内腔直径: 852543 工作缸壁厚的确定 铸造的工作缸: )12(3 中: 3r 工作缸的内半径, 3 材料许用抗拉应力, kg/ 式中 b 材料抗拉强度极限, kg/2/5700 n 工作缸的安全系数, 75n ,取 n=5 2/1 1 4 05/5 7 0 0/ P 工作液压 2/200 因此 虑铸造会产生偏心、气孔等缺陷和保证零件有足够的紧密度,取 50作缸外径 4D 85502285234 作缸的其他部分尺寸的确定 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 8 ( 1) 过渡圆半径 n 取 0 ( 2) 球底半径 3)21( 3r 工作缸内半径 23 取 2 2 30 ( 3) 工作缸凸肩的高度确定 为了 防止 曲 线 过渡区产生应力 相聚 ,取凸肩处圆角半径 )r 取 ( 4) 导向长度 22 ) 2D 柱塞外径 602 82 为了密封油进油以增强密封效果, 15保留出来 。 ( 5) 初算工作缸内腔总深度 321 式中: s 柱塞最大行程 s=200I 密封装置长度 初选 1I =50I 导向长度 82 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 9 3I 其他长度 取 63 8 45678502 0 0 密封件必须确定深度后应进行调整,由于长度的柱塞缸的深度估计,并考虑翼缘厚度 20度为 100塞的深处,和平台深入 20 因此 2 4201 0 0203 8 4 。 作缸强度校合 柱塞的细长比 10250/530 ,短柱。没有检查他的稳定性,其应力应考虑按照纯压缩压力。当使用上述形式的柱塞跟工作缸的时候,其存在升降的速度比较慢,最为严重的就是当柱塞完全靠自重下降时,没有办法控制下降速度。所以我把工作缸跟整体铸造在一起来解决这个问题,就是把工作缸和底座铸造在一起,并且用两个小的合模固定在底座的两侧,用这两个小的油缸来解决快速升降的要 求。 所以可以确定 工作缸的结构,如图 3工作时,气缸内部压力作用下,环向应力t,产生的径向应力 r 和轴向应力 z , 三个应力的应力均小于许用应力 。 此时外压 02 P ,内压 2/200 三向应力为: ( 1) 径向应力: 2/160- ( 2) 周向应力: )/()( 21222122 式中: 2r 工作缸外半径 2 1r 工作缸内半径 1 21 /548 ( 3) 轴向应力: )( 21221 2/194 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 10 极限 2/5700 工作缸的安全系数, 75n ,取 n=5 许用抗拉应力 2/1 1 4 0/ 三种应力均小于许用应力。 故本设计安全,校验合格。 图 3作缸 封装置 封件 该密封装置的重要组成部分和工作缸柱塞组件。平板硫化机的正常运行依赖于工作 缸密封结构的完整性 。 对密封装置的要求是: ( 1)密封 机能 要好,密封 配置 必 需坚持优秀 的密封性, 避免 造成工作液的流失,影响液压的保持。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 11 ( 2)结构简单,结构的整体密封消耗金属材料饿,制造方便,不需要很高的加工精度和光洁度,制造成本低 ( 3)耐久性好,安装和拆卸方便。 ( 4)摩擦阻力要小。这个不但为了减少动力消耗,而且也可以减少柱塞表 采用 U 型轴用聚酯密封圈 它属于半自紧式密封结构。液压压力增加密封度,预紧螺钉固定初始密封力可以,适用于工作压力小于或等于32工作条件。该密封圈及其支撑环均为标准件。 这种密封圈的结构简图如图 3 另外在法兰断面开槽,放入 0型橡胶圈。 图 3兰尺寸及法兰螺栓的选择 法兰材料的选取: 法兰的内圈外径 602 法兰螺栓中心线直径 350 兰压环的厚度 15兰压盖的厚度 螺栓材料的选取: n 选取 2.1n 螺栓许用拉应力 M 0 4 0/ 暂取螺栓: 14个 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 12 工作液压: 200kg/法兰压环面积: 22122 9)(7 8 5.0 法兰压盖受力为: 密封系数 取 K=此 6 26 20 单个螺栓承受载荷: 02 112/ 残余的预紧力为: 4 5 3 2) 螺栓总拉力: 75530 根据受力计算单个螺栓直径: 暂时选取 14个 螺栓。 按照 2680满足要求。 考虑到螺栓间距的问题,因此只要螺栓的个数是 14个以上就能满螺栓间距。 所以选择 14个螺栓。 柱与螺母 柱的选材及尺寸的确定 立柱使用螺母固定在横梁上,所以立 柱要带有螺纹,材料选用钢材。一个大的硫化机螺母有时开口,用于安装有秩序。柱连接梁的受力情况,以及移动平台的导轨,使柱有足够的强度和刚度,结构应确保连接两公司之间的交叉,避免工作中发生晃动。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 13 立柱的主要材料是 45#钢,结构为一根两端带有一定长度梯形螺纹的细长杆,四根立柱与横梁构成一个密闭的空间框架。 每根立柱插入段所承受的应力: 2其中 2P 柱塞的公称吨位 0000 K 预紧影响系数 K 取 K= 1.5 n 立柱系数 n=4 确定立柱的螺纹内径 根据柱的拉伸强度,拉伸力小于材料的许用应力柱 得: 4212 4 21 其中: 材料的许用应力, kg/1d 立柱螺纹的内直径, P 立柱的承 受力, 00002 3 材料的屈服强度极限, n 材料的安全系数 n=3 则: 2/80803/2 4 0 8 0 5 0 041 即取内径为 形螺纹的公称直径为 70 螺距 0 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 14 立柱的长度随平板硫化机上横梁与平台间的最大距离而定,具体长度绘图后得出。 柱与下横梁与外部连接的紧固螺母,其特点是结构简单,加工容易,但安装难以调节,反复调整螺母的位置到下横梁平衡的需要,和螺钉处有应力集中,长期使用会使螺母松动。 四跟立柱分布情况,如图 3 图 3柱分布图 母的选材及尺寸 螺母的材料为 螺母呈圆柱形,均匀开四个槽,螺纹尺寸与立柱螺纹相吻合。 外形尺寸: 外径 取 10 高度 0 横梁和螺母的接触面应 当 加工 精细 ,使其 平均 接触, 密切 配合。 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 15 横梁 横梁的结构及材料 上横梁和底座用于承受板的压缩过程中产生的力,连接柱形成一个坚固的封闭框架。 上横梁的材料通常为铸铁,在这里我选用的是 40。在受力时,液压缸内压力经模具作用于热板上,以至作用于上横梁,上横梁可以看做是一个自由放置,在两支点上受均匀布载荷的梁。 矩及弯曲应力的校核 在上部梁的荷载加载,弯曲应力沿中心负荷最大,和危险截面在中部的边缘,即 -截面。 ( 1) -截面强度校核 最大弯矩为: )2(4 其中 50 , 50 5m a x 109)24565(48 0 0 00 -截面形心 的形状及尺寸位置,如图所示: 图 3横梁 -截面形心位置: 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 16 68529168(2 268529108 2261 262 截面惯性矩 1J : 433331 2 1 43 抗弯截面模量 1W : 3211 8 2 1 4 -截面的应力: 21m a 5 5 8 38 0 0 0 0 w 2/680 w ( 2) 截面的强度计算 一共有 4 个立柱,每一个立柱承担公称吨位的力,在上横梁的支持臂里面用螺母紧固立柱,所以在拧紧螺母时会发生预紧力,这时候要思考在立柱上承受的力加大。 92004 界面的弯矩: 其中 1I 立柱支持臂圆孔中心直接面的距离,取 61158164(2 161158164 2221 162 截面惯性矩 J : 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 主要零部件的基础结构设计 17 4333 抗弯截面模量: 327 0 4 0 横梁的最大挠度 )48(3 8 4 331m a 其中: E 材料的弹性模数,灰口铸铁, 取 26 /1015.1 )4060440608( 21 4101 0 15384 8 0 0
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本文标题:QLB—400×400柱式平板硫化机设计【3张CAD图纸+毕业说明书论文】
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