XK350开炼机加料段机筒设计
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XK350开炼机加料段机筒装配图A0.dwg
XK350开炼机加料段机筒设计说明书.doc
前辊筒A1.dwg
轴A2.dwg
摘要
XK-350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-350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。
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。
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。
关键词：开炼机；液压马达；塑炼；减速器；调心滚珠轴承；
Abstract
XK-350 open mill rubber, plastics machinery of the most common and one of the most basic equipment,mainly for raw rubber mastication, rubber mixing, mix the soak and the like. At present,open mill technology has developed rapidly, producing more varieties, but compared with theindustrialized countries there is a gap, there is a tendency toward personalization and intelligent direction of development. This paper focuses on XK-350 mill machine design and calculations, including the motor and gear selection, working machine design, Pro / ENGINEER wlife assisted design software, the main working machine components and accessories design, mapping software use and so on. In this paper, the structural design, the use of small teeth difference planetary gear reducer replace conventional cylindrical gear reducer, the structure is more simple and compact, reducing production costs. And for safety issues, increased safety device, provide a reference for the future of mechanical design.
With the continuous development of technology, structure and properties of open mill has been greatly improved. In the new open mill, a hydraulic motor as a power transmission device, so smooth transmission, noise reduction; using self-aligning roller bearings fire filled MC nylon bushing as roller bearings, bushings to save power or copper, and simplify maintenance; pitch device hydraulic structure, with overload protection, easy to pitch, and may direct the work of the cross pressure; mixing process in order to meet the requirements of large-sized open mill using roller circumferential drilling, raise temperature control effect. In addition, easy installation, replace the bolt with rubber shock pad; use in small and medium size electric brake on the open mill, simpler braking device to increase the braking effect. Open mill a
series of improvements to the technology has reached a new level.
Use of rubber open mill mastication, mastication is a method of the first application. It is the raw rubber block is placed between two rollers, shear force by means of the roll so that the molecular chain of rubber is stretched and broken to obtain plasticity. Use open mill mastication, which mastication temperature is generally controlled at below 100 ℃, belonging to such a low temperature mechanical mastication mastication.
The advantages of using open mill mastication plasticity Plastic compounds are uniformly thermoplastic small; small shrinkage properties of the resulting plastic material; the flexibility of the process equipment is strong for wide investment; small. Accordingly, a refining machine for plastic types changing, production (rubber) less the amount of rubber products businesses. The disadvantage of open mill mastication operating labor-intensive, low productivity, poor working conditions.
Online inquiry "Qingdao University of Science and Technology (Natural Science Edition)", mentioned in the book: the open mill is an old rubber, plastics processing equipment, with the development of science and technology, a variety of new mixing, refining plastic device after another, but did not open mill therefore be eliminated, but with the rubber, the rapid development of the plastics industry, as well as the rise of rubber and used increasingly prosperous. The reason is an open mill has its own unique: simple structure, less investment in equipment, easy to operate, easy to observe. I think this is precisely the open mill is still in place today can cause.
Now "Rubber Industry Handbook": which describes the safety devices on the open mill is not called exhaustive and advanced; for the protection of open mill major components in the machine as a result of unforeseen circumstances overload from damage, the front end of the roller bearing mounted safety devices. There are two basic mechanisms (a) security chip. Security sheet
Technical requirements: 1, the material used HT150; 2, the thickness error is less than 0.05mm; 3, each batch of material to go through a test to determine the thickness; 4, the safety sheet for each bearing failure load Q maximum horizontal transverse pressure 1.5 times. (B) a hydraulic safety device. The principle is that when a machine fails, the oil pressure rises, electric contact pressure gauge needle move and set-largest cross-pressure phase at a fixed needle, the machine stop immediately, amplifying negative roll gap is reduced. Hydraulic pitch which means I am more interested reminds me of hydraulic pressure can combine the knowledge to analyze, I feel very interesting. Again learning about the forgotten knowledge.
Key words：Rolling Mill; Hydraulic Motor; Plastic Refining; Reducer; Aligning Ball Bearing;
目 录
第一章 概述 1
第二章 主要参数确定 4
第三章 传动系统 5
3.1减速器设计计算 5
3.2一级齿轮传动 6
3.3二级齿轮传动 9
3.4轴校核 13
3.4.1轴1 13
3.4.2轴Ⅱ 16
3.4.3轴Ⅲ 20
3.5键的校核 25
第四章 主要零部件设计 26
4.1辊筒 26
4.2辊筒轴承 30
4.3机架和横梁 30
4.4辊距调节装置 30
4.5辊温调节装置 30
4.6润滑系统 31
结论 33
参考文献 34
致谢 35
第一章 概述
开炼机主要用于：生胶的塑炼、胶料的混炼;混炼胶的热炼、供胶；胶料的压片；胶料中杂质的清除；生胶的破碎、洗涤；再生胶的粉碎、混炼、压片；升橡胶的压片等。此外，它还广泛用于塑料加工和油漆颜料工业生产中。
由此将开炼机分为：热炼机、压片机、破胶机、开炼机、粉碎机、提炼机、精炼机和实验用开炼机等。
开炼机工作原理：胶料在两个相对回转的辊筒上，依靠不同的速度，在摩擦力作用下被拉入辊距，通过辊距断面的不断缩小，是胶料受到强烈的剪切与挤压，同时在一定温度条件下发生氧化断链，增加可塑性，从而达到炼胶的目的。
开炼机的工作条件：
1、胶料与辊筒的接触角α必须小于摩擦角ρ，即α<ρ,此时的胶料能被拉入辊距，辊筒与胶料的摩擦角ρ一般为38°40’。要求辊筒与胶料的接触角α<35°。
2、前后辊筒必须具有不同的线速度，以产生一定的速度梯度，用胶料在辊距e的条件下受到挤压与剪切。
开炼机的基本结构：它主要由辊筒、辊筒轴承、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组成。
开炼机的技术特征;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。
我国开炼机的使用现状及发展前景
开炼机，即开放式炼胶机，是一种古老的橡胶塑料加工设备。早在1820年就出现了人力带动的单辊槽式炼胶机。双滚筒开炼机于1826年应用于橡胶加工生产中，至今已有170多年的历史。
我国涉及制造大型开炼机始于1956年，五十多年来开炼机设计和制造水平有了很大提高。到目前为止，国产开炼机已成为系列，并完成部分规格的设计。
现在，尽管随着科学技术的发展出现了多种新型饿炼胶炼塑设备，但开炼机并没有因此被淘汰，而且随着我国橡胶工业和塑料工业的迅速发展，以及橡塑并用的推广而日益完善。这是因为开炼机有着它自身的独到之处，即结构简单，成本低，易操作，
易观察，更换物料清理方便，试用于小批量，多品种的加工生产等。
下面就从四个方面叙述我国开炼机的试用现状及一些发展。
一、加热方法
多年来，开炼机主要用于炼胶，加工温度较低，温度控制简单而粗糙，一般进水温差仅有1°C左右。近年来，塑料应用以及橡塑并用日益增多，用开炼机炼塑及进行橡塑共混时，所需温度比炼胶要求高的多。加工一般热塑性塑料温度为130---180°C，个别可达200---220°C。目前试用的有蒸汽加热和电加热两种。蒸汽加热虽然时间段，功率消耗小，加热方法简单，但是仅适用于有现成高压锅炉的厂家，且蒸汽加热温度不稳定，温控难度大，温度大小受锅炉压力的限制。而电加热温控方便，工作环境清洁，不需要高温锅炉，尤其适用于中小型厂家，目前非常盛行。
现在又一种新型加热辊筒，即在离辊筒便面不远处进行周边钻孔，将电加热棒插入空中，加热辊面，不需传热媒介，传热距离近，又不受辊筒内腔铸造沙皮的影响，所以传热效率高，预热升温快，不产生无功消耗。另外，轴颈，轴承和齿轮温度较低，机台的工作条件得以改善。
这种方法除了具有加热作用外，还可以对加工物料进行冷却降温。同一般得低温开炼机一样，冷却水进入辊筒空腔进行循环冷却，冷却水与加热器无接触，又可以进行低温强剪炼胶，更适用与在最低温度下进行橡塑混炼，可满足不同加工对象的不同工艺条件下的一机多用。
但由于铸造时辊筒的白口层很难保证厚薄一致，给周边钻孔带来了一定的困难，这就要求必须对辊筒材料进行改进。改进后的辊筒为钢制组合结构，表面喷焊硬化处理。
由于这种加热方法的传热效率高，节省能源，工艺适用性广，今后将在橡胶塑料，尤其橡塑并用方面得到广泛地应用。
二、传动方式
目前，使用的最多的仍是传统的传动方式--------由三相异步电动机，圆柱齿轮减速器，大小驱动齿轮为传动动力。虽然这种传动方式机台的体积庞大，大小驱动齿轮直径相差悬殊，润滑条件也差，但此种传动机台的成本低，Z系列减速器制造方便，价格低廉，安装位置低，整体布局合理，因此它一直得到广泛应用。
也有使用行星摆线减速器。由于这种减速器体积小，速比大，从而取消了传统的总结
目前，开炼机的使用状况比较落后，仍有许多需要研究和改善的地方。如：橡胶防震垫取消庞大的基础施工，为重型设备移位提供方便，并消除噪音，减少了机器运转对厂房和地基产生的震动外力和冲击力。另外调距装置安全垫片的选材及装卸方式，还有机架可采用焊接件以降低其重量。同时，也可以改变其外观。
开炼机主要用于天然橡胶的塑炼，生胶与配合剂的混炼，或用作胶料的热炼和胶料的压片之用。它主要由辊筒、机座、机架、传动齿轮、润滑装置、加热与冷却装置、辊温调节装置、安全制动装置及电动机、减速器等组成。
多年来，国外对炼胶系统的技术改革实践证明：首先改革炼胶机及其装置，并使之现代化，以取得较高的劳动生产率、较高的效率和炼胶作业最佳化，才能真正实现炼胶系统技术创新。
这是因为开炼机在搅拌过程中主要依靠两个相对回转辊的橡胶材料挤出、剪切，经过反复的捏炼过程与化学反应，内部橡胶的分子链中断，使各种成分的塑料材料混合均匀，最终达到复合。由于在薄膜辊缝中排除，由于在两个辊面上的速度和温度的差异而涂上了滚筒，滚筒之间的回流，如此反复，完全混炼效果。当链形成时，橡胶的分子链由长变短。从大到小的弹性；在搅拌时间，以促进表面的橡胶材料的组合物，不断更新，均匀混合。
那么，胶料在开炼机上加工时，应具备哪些条件才能得到良好的炼胶效果呢？我们将从两个方面进行讨论，即分别从力学角度和流变学角度加以讨论。
辊筒速比，辊筒间距，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化物料的效果。
本次开炼机设计流程为：按照机械设计方法进行安排设计，首先对于主要参数进行机械计算并合理选取。然后是各个主要组成部分的选择及设计，电动机、辊筒、机架、调距装置和调温装置的设计及组装。设计并计算辊筒速比，辊筒间距，物料容量，操作方式，加工温度，捏炼时间等多种影响着开炼机塑化与混合均化物料的效果的因素。最后根据所有计算以及合理选择进行组装，即通过建模软件和cad图纸对于设计零件进行建模和装配。
随着橡胶工业的不断发展，开炼机在逐步的完善和不断的更新。在自动化流水混炼作业线中，由于挤出压片机、密炼机和连续混炼机等设备的应用和发展，开炼机的使用范围已显著缩小，但在中、小型工厂中，特别在再生胶和小批量特殊胶种以及胶料的生产中，应用仍较为普遍。
减速器设计中有许多需要特别注意的地方。减速器轴承的选择一定要慎重，本设计中选用的是深沟球轴承，并不是很好，虽然合格，但是经过多次失败的校核才选定的。所以为了节省时间，可以初选易校核的轴承类型。
减速器设计中，两级传动中的相互啮合的两个齿轮材料尽量不要一样，以避免产生粘合现象。
总之，开炼机在日益发展的橡胶工业中，不仅不会被淘汰，而且会日益发展，尤其是橡塑并用的开炼机。
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致 谢
在本次设计中，得到了老师的大力帮助。使我在设计中了解到许多书本上没有的知识，获得了许多关于实际应用的知识，并掌握了机械制图的许多技巧，使我将大学四年所学的知识融汇贯通，并能熟练运用。使我在本次设计中获益匪浅。这次设计中所学的知识和总结的经验对我将来从事设计工作具有巨大的实际意义。
在这里首先要感谢我的指导老师。王老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为烦琐，但是王老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩吴老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
四年的大学生活是我不但学到了许多专业知识，更教会了我许多做热你的道理。明白要想做好事先得学做人。在沈阳化工大学科亚学院的四年是我人生中最后的学生时代，学生生涯即将结束，但在人生的道路上学习的道路还很远，我会永远以身为沈阳化工大学科亚学院的学生为荣，争取为学校争光。
最后，感谢培养了我四年的母校。感谢学校领导，辅导员老师，以及各任课教师的帮助。在完成此次毕业设计后，我明白自己还应该感谢家人及同学们的包容和支持，感谢父母一直以来的关心和爱护，即将毕业走入社会，希望自己如父母师长的期望一般，走出自己的道路。
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