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MB441
蒸呢
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MB441型蒸呢机设计说明书,MB441,蒸呢,设计,说明书
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任务书系 部指导教师职 称学生姓名专业班级学 号论文题目MB441型蒸呢机设计论文内容目标及进度要求设计内容：设计MB441型蒸呢机。设计目标：1.了解蒸呢机的工作原理、应用场合与常见结构；2.进行MB441型蒸呢机的机械系统方案设计；3.进行有关的运动学、动力学分析与承载能力计算；4.完成设备的工程图设计。设计要求：1.绘制设备的总装图、部分重要零部件的部装图和零件图，图纸工作总量3A0；2.编写毕业设计说明书。指导教师签名： 年 月 日系部审核此表由指导教师填写 由所在系部审核 开题报告课题名称MB441型蒸呢机设计课题类型B-实践应用型指导教师学生姓名学 号专业班级本课题的研究现状、研究目的及意义蒸呢是指毛织物在适当压力与张力的条件下，通过气蒸使其表面变得平整、尺寸变得稳定、光泽变得自然、并且使其手感变得柔软和富有弹性的过程。市场上常用的蒸呢设备大体上分为常压式和高温高压式两种。并且常压式又有单滚筒割闭式、双滚筒开放式和连续式蒸呢机等：高温高压蒸呢机又叫罐蒸机。蒸呢机作为纺织行业系列产品中适用范围最为广泛的设备之一，已经在大多数领域和行业中发挥出了显而易见的作用，而且它凭借着自己大量和广泛的使用，使得纺织品市场得到了迅猛的发展，我们可以根据纺织品的门类和产品的丰富化程度就可以看出，面对迅速发展的市场，大小蒸呢设备将会迎来自己的强势期。在以前蒸呢机还没有出现的时候，在各大行业的产品生产工作中基本上都是依靠着人工的操作在进行，然而在当时生产能力水平较低的情况下那种方式可以满足人们的需求，但是随着市场不断地完善和发展中发生了巨大的变化，机械代替人工已成必然。在这种大趋势的推动下，蒸呢机设计也能够在业内取得自己的成长，机械设备也随着科学技术的快速发展而不断提升，生产能力和生产效率也不断提升，如智能化、自动化、机电一体化等生产技术已经被灵活运用到蒸呢机的研制生产工作中去了，这对于蒸呢机设备的发展和自身的提升来说也是极为有利的形势。总之，我们还是要明白一点的就是：我们都知道，在这个繁荣的经济发展的背后是需要越来越多的高端产品的，所以说随着市场的变化，物质生活质量的不断提高，对产品会有更高的要求，所以蒸呢机如果不能随之改变并且变得更加强大的话，也就会被淘汰。课题类型：课题类型： A-理论探究型 B-实践应用型本课题的研究内容蒸呢机产品的研制，必须依据市场的主流需求，做到与时俱进。熟悉蒸呢机的组成、结构特点以及工作原理。并且根据市场的需求，设计出一种功能齐全的蒸呢机1.首先要通过去图书馆或者网上收集资料，对蒸呢机有一定的了解与见解。(相关书籍与文献的阅读不少于八本)2.根据自己所了解的理论知识绘制出蒸呢机的工作原理图（机械图与电气图都可以）3.将机械图绘制出三维装配图4.进行整机设计和三维建模。设计主要零件和进行强度与刚度的校核5.撰写论文不得少于10000字6.翻译相关英语文献两篇本课题研究的实施方案、进度安排影响蒸呢机所蒸产品的风格和质量的主要因素有：蒸呢温度、蒸呢时间、包布使用时间、包布张力、压辊压力和上机匹数等。为使产品满足质量要求，应合理选择组合好各蒸呢工艺参数，减少内外层色差和边中色差的产生，满足客户产品风格要求。进度安排：1、1-3周，主要进行毕业设计准备工作，熟悉课题，通过上网和去图书馆收集资料，对所研究课题有充分的了解，来进行毕业设计。2、4-5周，明确自己课题研究的任务和目的，构想出一个整体的方案。3、6-7周，进行开题报告的实施，阅读并翻译相关文献。4、8-9周，进行零件以及相关的计算，绘制出工作原理图5、10周，绘制出蒸呢机的三维装配图6、11-13周，撰写毕业设计论文，准备后期毕业设计的答辩活动。已查阅的主要参考文献 1毛慧贤,盛杰侦,张茹兰. 蒸呢包布的开发及其性能研究J.上海纺织科技.2004(01) 2王书宇,李莉. 提高蒸呢包布使用寿命的有效措施J.毛纺科技.1994(03) 3陈怡. 蒸呢工艺中蒸包布的作用J.毛纺科技.1992(02) 4邹清云,殷学义.天丝混纺蒸呢包布的设计与生产J.产业用纺织品.2008(04) 5周国瑞. 蒸呢(罐蒸)包布的研究J.毛纺科技.1987(03) 6 李桂珍.CD2-610型连续蒸呢机用于涤粘中长织物整理的工艺测试J.印染.1985(06) 7李桂珍.CD2-610型连续蒸呢机用于涤粘中长织物整理的工艺测试J.印染.1985(06)指导教师意见指导教师签名： 年 月 日 MB441型蒸呢机设计MB441 type steam machine design.摘 要蒸呢机是毛纺厂后整理工序的关键设备。毛织物经过蒸呢处理，可获得柔和而又富有弹性的手感，可增加自然光泽，可使织物表面平整挺括，仿佛是用熨斗熨过一样。20世纪90 年代后期，化纤面料大量上市，多用蒸呢机进行出厂前的最后处理，使外观质量得到大幅度的改善。但是，在MB441型蒸呢机研制成功之前，国产的唯一蒸呢设备一N711型蒸呢机，在设计上存在许多严重缺陷，生产效率又低，不能满足国内毛纺厂的生产要求。在这种情况下，原纺织工业部将研制新型蒸呢机的任务安排到一家纺织机械厂，并且上报国家经委，列人国家科技攻关项目。该厂经四年的努力，于20世纪80年代末将机器研制成功，投放市场得到广泛应用。关键词：蒸呢机 面料 效率AbstractThe decatizing machine is the key equipment in the finishing process of the woolen mill. The wool fabric is steamed, can obtain the soft and bountiful hand feeling, can increase the natural burnish, can make the fabric surface smooth and clean, as if is pressed by the iron. In the late 1990s, a large number of chemical fiber fabrics were listed in the market, and the steam machine was used for the final treatment before delivery, which greatly improved the appearance quality.However, before the type MB441 decatizing machine successfully developed, homegrown decatizing equipment only N711 decatizing machine, there are many serious defects in the design, production efficiency is low, can not meet the requirement of the domestic production of the woolen mill. In this case, the original textile industry department will develop the task of the new type of decatizing machine to a textile machinery factory, and report to the national economic and social commission, the national science and technology research project. After four years efforts, the factory successfully developed the machine in the late 1980s, and it was widely used in the market.Keywords: The decatizing machine social commission目录摘 要3Abstract41绪论61.1 蒸呢机的国内外研究现状及发展趋势61.2 课题的背景及其意义61.3 基本内容及解决的关键问题61.4 课题研究情况综述61.5 设计的主要工作及任务62 机器的总体设计72.1机器的部件组成及总体布局72.2 机器各部件设计72.2.1机架部件设计72.2.2蒸呢辊筒部件设计82.2.3 加压辊部件设计122.2.4 进布机构设计142.2.5导布辊部件设计152.2.6衬布辊部件设计172.2.7 出布机构设计202.2.8 机械传动部件设计232.2.9 抽气管路部件设计272.2.10 进汽回水管路部件设计292.2.11 气动控制系统设计342.2.12 电气系统设计353 蒸呢机的设计过程和总图设计373.1蒸呢机的设计过程37参考文献38致 谢11绪论1.1 蒸呢机的国内外研究现状及发展趋势蒸呢机是毛纺厂后整理工序的关键设备。毛织物经过蒸呢处理，可获得柔和而又富有弹性的手感，可增加自然光泽，可使织物表面平整挺括，仿佛是用熨斗熨过一样。20世纪90 年代后期，化纤面料大量上市，多用蒸呢机进行出厂前的最后处理，使外观质量得到大幅度的改善。但是，在MB441型蒸呢机研制成功之前，国产的唯一蒸呢设备一N711型蒸呢机，在设 计上存在许多严重缺陷，生产效率又低，不能满足国内毛纺厂的生产要求。蒸呢机已经在企业、工厂等地方得到了广泛的应用，故而对蒸呢机的研究与设计就具有很高的使用意义和经济价值。1.2 课题的背景及其意义蒸呢机作为纺织行业系列产品中适用范围最为广泛的设备之一，已经在大多数领域和行业中发挥出了显而易见的作用，而且它凭借着自己大量和广泛的使用，使得纺织品市场得到了迅猛的发展，我们可以根据纺织品的门类和产品的丰富化程度就可以看出，面对迅速发展的市场，大小蒸呢设备将会迎来自己的强势期。1.3 基本内容及解决的关键问题弄清要设计的蒸呢机的基本原理，设计的传动方案，并确定最优方案，还要进行必要的几何运算和结构设计，最后确定关键零件的尺寸，并校核等。1.4 课题研究情况综述在这种大趋势的推动下，蒸呢机设计也能够在业内取得自己的成长，机械设备也随着科学技术的快速发展而不断提升，生产能力和生产效率也不断提升，如智能化、自动化、机电一体化等生产技术已经被灵活运用到蒸呢机的研制生产工作中去了，这对于蒸呢机设备的发展和自身的提升来说也是极为有利的形势。1.5 设计的主要工作及任务通过对课题任务书的仔细阅读，并进行分析，可以确定本文的主要任务如下：1)根据课题要求，对蒸呢机的基本原理及国外现状进行分析，确定蒸呢机装置传动方案，进行几何计算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺寸，并对其进行强度校核等；2)完成蒸呢机装置各个零件的总体装配；3)绘制主要零件图和一张总体装配图，总图纸量达3A0；2 机器的总体设计2.1机器的部件组成及总体布局1）机架部件。这是机器的骨架，主要由左墙板、右墙板、左臂架、右臂架、撑挡、撑 杆、蒸箱罩壳、升降门、动力柜等件组成。2）蒸呢辊筒部件，包括辊筒转动的传动机构和刹车机构。3）加压辊部件。4）进布机构，包括衬布扩幅辊、织物扩幅辊、紧布管架等件。5）导布棍部件，包括206mm、60mm、150mm等导布棍。6）衬布辊部件，包括衬布张力控制机构和衬布校正机构。7）岀布机构，包括落布辊、摆布斗及其传动机构。8）机械传动机构，包括蜗轮减速器、卷绕器。9）抽汽管路部件，包括抽汽鼓风机、消声器等。10）进汽回水管路部件。11）气动控制系统。12）电气控制系统。2.2 机器各部件设计2.2.1机架部件设计机架部件是机器的骨架。机架的主体是一个龙门式框架，它是由左墙板和右墙板经上撑挡结合件、下撑挡结合 件、撑杆等零件组合而成。龙门式框架的上部是由罩壳结合件及升降门组成的蒸箱。在龙门式框架的下部及右墙板的外侧，安装机器的其余各部件，其左伸臂和右伸臂用于安装落布辊部件。升降门在蒸呢过程中，在“内汽外抽”和“外汽内抽”程序中是关闭的，而在“抽 冷”程序中则是打开的。升降门的开启和关闭由气缸控制。当活塞杆伸缩时，经吊索结合 件再经两组滑轮又经升降门两端的吊板拉动升降门开启或关闭。升降门的行程为440mm。蒸箱由五件罩壳结合件组成，为了防止漏汽，在各罩壳的联结处及罩壳与墙板的连接处均采用橡胶条密封。升降门的密封也是设计时要考虑的问题。升降门在滑道中滑动，既要灵活又不能有过大的间隙。蒸箱的密封性能是很好的，经试验测量，在“内汽外抽”程序中，可在蒸箱内形成 200mraH20的负压。为了防止负压过大损坏罩壳，在升降门的下缘设有密封胶帘，当负压过大时胶帘会打开，使蒸箱内外连通。蒸箱有良好的密封，不但可防止蒸汽泄漏，减少能量消耗，而且还可提高蒸呢效率。在蒸箱内抽冷产生负压以后，会使蒸呢棍筒内外的压力差增大，这有利于蒸汽气流或抽冷时的冷空气气流穿透织物卷。2.2.2蒸呢辊筒部件设计蒸呢辊筒部件是蒸呢机的核心部件，所以此部件的设计是否成功，对机器生产效率和产品质量有决定性的影响。旧机型设计上存在的缺陷，反映最大的问题就是本部件设计不当所造成的。所以蒸呢辊筒部件的设计就应该从解决这些问题开始。1.旧机型蒸呢辊筒漏水问题的分析与新机型的解决方案旧机型蒸呢辊筒漏水问题的分析蒸呢辊筒漏水是如何发生的呢？这要从蒸呢加工的机理和蒸呢辊筒的结构两个方面进行分析。在蒸呢的过程中的“内汽外抽”程序中，要向蒸呢棍筒内输入大量的饱和蒸汽，其流量最大可达100kg/h甚至更多，用于提高织物的温度和湿度。蒸汽在与辊筒内处于低温状态的各零件接触后立即会产生很多冷凝水。在进行辊筒的结构设计时，应设法将这些冷凝水都集中起来并输送到辊筒外面去。旧机型蒸呢辊筒的设计，正是由于没有解决好这一问题才造成了严重的漏水问题。图2.1 N711型蒸呢机辊筒漏水分析图MB441型蒸呢机蒸呢親筒内部结构设计找到了旧机型蒸呢辊筒漏水的原因，新机型蒸呢辊筒内部结构设计就有了方向。MB441型蒸呢机蒸呢辊筒内部结构如上图所示。设计要点如下：（1）提高蒸汽挡汽罩的安装位置，其安装高度由旧机型的140mm提高到250mm，从而可大大减小蒸汽喷射时的冲击力，因而也就减小了它的反射力。（2）加宽挡汽罩的宽度，加大其弧面半径，使反射回来的蒸汽气流沿着弧面折射到接水斗上（见图中的蒸汽折射路线）。经过这两次折射，蒸汽中的水分与蒸汽分离，冷凝水集中在辊筒心轴的V形槽中，经回水管排出。（3）加宽接水斗的宽度至690mm，增大接水范围。经计算，接水斗加宽后肋板的存水仰角为12.73，其存水量可达0.35L，是旧机型的3.5倍。经实践证实，以上的改进设计效果很好，使辊筒漏水问题得到解决。2.采用滚动轴承解决辊筒转动沉重问题（1）蒸呢辊筒采用滚动轴承支承的可行性分析N711蒸呢机的蒸呢辊筒采用铜衬支承，转动十分沉重，起动转矩竟达20kgfmm，有时需人力推动才能起动。为解决这一问题，设计者在经过现场考察和资料分析后决定采用滚动轴承。其理由是：1）轴承的工作温度虽然很髙，但最高只有100kgfm，还是在滚动轴承允许的工作范围内。2）虽然在潮湿的环境下普通滚动轴承易锈蚀，但可以通过合理的密封来防止锈蚀。3）采用髙温润滑脂，可保证滚动轴承安全运转。（2）滚动轴承的选择1）轴承类型的选择：蒸呢辊筒两轴承的跨度（即安装距离）是比较大的，接近2m， 而且要保证其较高的装配精度比较困难，根据这种情况应选择双列向心球面球轴承（即调心球轴承）。但是蒸呢辊筒的工作条件有一个特殊的情况：其工作温度有大幅度的变化，在汽蒸时工作温度可达100尤，但抽冷时其工作温度又会降到室温，在冬季可能降到10尤，而且变化频繁，20rain左右变化一次。而且安装轴承的辊筒心轴、辊筒闷头、辊筒皮由于材质不同，工作温度不同，它们的热胀量会有很大的差别。所以设计时要求两个轴承中只有一个实施轴向定位，另一个则是轴向浮动的。如果选用双列球面球轴承，由于它不能承受较大的轴向力，在浮动时在轴向阻力的作用下有可能出现卡死现象。基于以上的考虑，设计时选择了单列向心球轴承，即深沟球轴承。2）轴承型号的选择：1.初始条件：安装轴径：140mm。径向载荷：Fr=500辊筒重量9.8+250（织物重量）9.82轴向载荷：Fa=0工作转速：nmax= 15. 9r/min； nmin=5. 3r/min。初定轴承使用寿命： 50000h。根据上列初始条件，初选轴承型号为6028。2.当量动载荷按下式计算：P = xFr+ yFa式中 P当量动载荷（N）Ft径向载荷（N），Fr=3675N；Fa轴向载荷（N），Fa=0；x径向因数，x = l；y轴向因数，Y=0.代人公式得P = （l x3675 +0）N=3675N3.基本额定动载荷按下式计算： C=fhfmfdfnfTPc式中c基本额定动载荷计算值（N）;P当量动载荷（N），P=3675N；fh寿命因数，当额定寿命为50000h时，fh =4. 64;L速度因数，当nmax = 16r/min 时，fn = 1. 277;L力矩载荷因数，fm=1.5;fd冲击载荷因数，fd=1；fT温度因数，fT =l；cr轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，初选轴承为6028, cr=89500No 代人公式得c=4.641.511.27713675=20029.8N89500N即根据轴承的运行条件计算的基本额定动载荷的计算值远小于初选轴承可承受的基本额 定动载荷，仅为其1/4.5.轴承寿命计算：以运转总转数计的轴承寿命（r）可按下式计算：L=（cp）106式中c轴承的额定动载荷（N），此轴承只承受径向载荷，初选轴承为6028, cr = 89500N；P轴承的当量动载荷（N），P=3675N;e寿命指数，球轴承=3.代人公式得L=(895003675)3106r=14444.3106r以运转小时计的轴承寿命（h）,可按下式计算:Lh=106L60n式中n轴承的转速（r/min），n = 16r/min代入公式得Lh=10614444.36016h=15046145.8h50000 206mm导布辊的包角外，还提高了衬布的运行位置以防止与衬布卷的最大卷径干涉 150mm导布辊的作用，是把衬布的运行路线牵引到衬布辊的后方，为设置衬布校正的传感器留出空间。出布时为驱动落布机构运转，在206mm导布辊的外端设置了一个超越离合器。出布时辊筒在衬布的拖动下顺时针转动，使星轮29逆时针转动，经滚柱27将其外环一链轮 24楔紧，使之同步转动，再经链条传动，使落布机构运转。进布时各机构的运转方向相反，超越离合器处于滑脱状态，落布机构静止不动。在三个导布辊中，60导布棍强度最低，应校核其强度。校核过程如下：（1）60mm棍径向载荷计算：按下式计算Q=2FMAXsin2式中 FMAX 衬布最大径向张力(kgf), FMAX=200kgf; 衬布包角（度），=63.带入公式得 Q=2200sin632kgf=209kgf(2) 60mm棍最大弯矩按下式计算： Mmax=qcl8（2-）式中 q 导布辊承受的均布载荷（kgf/cm），q=Qc=209186kgf/cm；C 均布载荷的作用长度（cm），c=186cm；L 导布辊两轴承之间的距离（cm），l=243.5；Y 均布载荷作用长度与两支点距离之比，=cl=186243.5.代入公式得： Mmax=209186186243.58（2-186243.5）kgfcm=7863.6kgfcm(3) 60mm导布辊弯曲强度校核：已初定导布辊危险截面的尺寸如下：外径D=60mm，内径d=50mm，材料为1Cr18Ni9Ti管。按下式校核：wmax=MmaxWw式中wmax导布辊承受的最大弯曲应力（kgf/cm2）； Mmax导布辊承受的最大弯矩（kgfcm）； Mmax=7863.6kgfcmW危险截面的抗弯截面系数（cm2），W=16D（D4-d4）=166（64-54）cm3=21.96cm3；w 材料的许用弯曲应力（kgf/cm2），材料为1Cr18Ni9Ti，-1 =45N/mm2=458.7kgf/cm2.代入公式得w=7863621.96kgf/cm2=358.1 kgf/cm2458.7 kgf/cm2wmax206mm导布棍驱动落布机构运转， 将织物输送出去。3）在蒸呢过程中驱动蒸呢親筒正向低速运转，使织物能均勻地受热。在此过程中，衬布辊和落布辊则处于静止状态。1.机械传动系统图设计传动系统的设计，首先从传动系统图设计开始。初始条件如下：1）在主要技术参数中已规定织物的运行速度如下：低速15 20min，中速22.530m/min,高速45 60m/min。辊筒转速不变，织物运行速度随织物卷径的增大而增大。2）蒸呢辊筒的直径为900mm，布卷的最大卷径为1200mm。3）衬布辊的外径为200mm，最大衬布卷径为600mm。4）在蒸呢辊筒部件设计中已初定大齿圈的参数为：m=5mm, z = 190；与其啮合的齿轮参数为：m =5mm, z = 21。5）在衬布辊部件设计中已计算：当张力控制气缸的压力为2.5kgf/cm2时，衬布张力为18461kgf。由传动系统的功能决定，传动系统可分为以下两条传动链，见图2.6:1）驱动蒸呢辊筒转动的传动链；006咯2）出布时驱动衬布辊转动的传动链。图2.6 机械传动系统图（1）蒸呢辊筒运转传动链设计，此传动链由电动机、蜗杆传动、链传动、齿轮传动组成。蒸呢辊筒的转速按下式计算： n=nDz1z2z3z4z5z6式中n蒸呢辊筒转速（r/min）； nD电动机转速：高速nD=2840r/min，中速nD=1430r/min，低速nD=910r/min； z1蜗杆，头数z1=2，模数m=5mm； z2蜗轮，齿数z2=40，模数m=5mm； z3链轮，节距p=15.875mm，齿数z3=21； z4链轮，节距p=15.875mm，齿数z4=21； z5齿轮，模数m=5mm，齿数 z5=21； z6大齿圈，模数m=5mm，齿数z6=190.代入公式得 n=28401430910240212121190r/min=r/min织物的运行速度为高速：v=15.7（0.91.2）m/min=44.459.2m/min中速：v=7.9（0.91.2）m/min=22.329.8m/min低速：v=5（0.91.2）m/min=14.118.8m/min设计时应考虑设计中应考虑蜗杆传动的自锁问题。蒸呢棍筒和布卷的转动惯量比较大，如果蜗杆有自 锁特性，停车时会产生冲击，损坏零件。(2)衬布辊运转传动链设计衬布辊的运转必须与出布时织物运行的速度协调，因此不能设独立的动力输人机构，而应该从蒸呢辊筒的传动链中输入动力。当蒸呢辊筒选择了 低、中、高三种不同的速度时，衬布辊传动链也会随之发生变化，使两者始终保持一定的传 动比。但是出布时衬布的运行速度是个变量，随蒸呢辊上织物卷径的变小而降低。与此相反，衬布辊的收卷速度却随卷径的增大而上升。如何解决这一矛盾？有两个方案可供选择：用“差速器”，即差动轮系；用滑差离合器来驱动衬布辊。设计者选择了后者。之所以作出如此选择是出于如下的考虑：1）差速器机构复杂，制造成本较高，用户维修难度大。2）滑差离合器机构筒单，成本低，运转平稳，无噪声，维修容易，动力消耗小。2.机械传动系统功率计算（1）机械传动系统动力消耗分析及计算机械传动系统的工作可分为以下三个阶段：1）进布阶段：蒸呢棍筒以中速或髙速运转，同时，除落布机构外，各辊筒也都在运转。织物和衬布被卷绕在蒸呢辊筒上。在运行中还要对织物和衬布施加经向张力，织物的张力不大于l0kgf，衬布的张力最小值为36.7 12. 2kgf，最大值为18461.3kgf。2）蒸呢阶段：蒸呢辑筒以低速运转，以便使织物卷受热均匀。其余各辊筒均处于静止状态。3）出布阶段：蒸呢棍筒放卷，织物被落布机构输出折叠在推布车上，衬布被卷绕在衬布棍上。比较上述三个阶段，以进布阶段的动力消耗为最大。因为衬布张力很大，蒸呢棍筒收卷时要消耗很大的动力。进布阶段的动力消耗主要有两个方面，分别计算如下（织物张力很小，忽略不计）：1、进布时衬布经向张力形成的负载力矩计算：进布时衬布的经向张力是不断增大的, 当蒸呢親筒的卷径达到最大值时，衬布张力最大，负载力矩此时也达到最大值。 最大负载力矩（kgfm）按下式计算： Mmax=12DmaxFmax式中Dmax蒸呢辊筒最大卷径（m），Dmax=1.2m； Fmax衬布经向张力最大值（kgf），Fmax=184kgf。代入公式得 Mmax=121.2184kgfm=110.4kgfm2、蒸呢辊筒转动时的摩擦力矩按下式计算: Mm=krG式中k滚动轴承摩擦因数，轴承为单列向心球轴承，k=0.002；r轴承回转半径（m），r=87.5mm=0.0875mm；G轴承的径向载荷（kgf），辊筒重量为500kgf，织物重量为250kgf，G=（500+250）kgf=750kgf。代入公式得 Mm=0.0020.0875750kgfm=0.13125kgfm（2） 机械传动系统最大功率计算及电动机选型，机械传动系统最大功率（kw）可按下式计算：N=KbMn975式中 N机械传动系统最大功率（kw）； Kb计算不准确因素，Kb=11.6，取Kb=1；M机械运转时的最大阻力矩（kgfm），M=Mmax+ Mm=（110.4+0.13）kgfm=110.53 kgfm；m蒸呢辊筒转速（r/min），高速n1=15.7r/min，中速n2=7.9r/min，低速n3=5r/min机械传动效率（r/min），蜗杆传动1=0.8，链传动2=0.96，齿轮传动3=0.97，=0.80.960.97=0.745. 代入公式得高速：1110.515.79750.745kw=2.39kw中速：1110.57.99750.745kw=1.2kw低速：1110.559750.745kw=0.76kw根据以上数据，选择的三速异步电动机型号为YD112M-6/4/2,其功率为1.1kw/2kw/2.4kw。2.2.9 抽气管路部件设计抽汽管部件的作用是，当在蒸呢辊筒的内部或外部输人蒸汽的时候，就在与之对应的外部或内部从蒸呢机中向外抽汽，使辊筒内外形成一定的压力差，从而使蒸汽能穿透织物卷。这就是蒸呢过程。在抽冷过程中，将蒸箱的门打开，从棍筒内抽汽，使之形成一定的负压，使冷空气穿透织物卷，使织物迅速降温，完成定形处理。抽气管路部件图如图2.7所示。其零件目录见下表。代号名称数量代号名称1气缸盖28法兰三通2气缸29抽汽管3活塞210弯头4缸架211消声器组件5五通缸体112罗茨鼓风机组件6活塞杆213法兰接头画#:雒缠駟csooz-寸函图2.7 抽气管路部件图 部件由抽汽鼓风机组件、消声器组件、抽汽管路、五通缸体、气动缸体等件组成。抽汽管路分为内抽管路和外抽管路，由气缸控制。当某一气缸2的下腔进汽时，活塞3升起，通过活塞杆6拉动抽汽活塞7上升，打开抽汽口，再经左右两墙板上的内抽风道或外抽风道，使蒸呢辊筒的内部或外部与鼓风机相通。鼓风机的运转，是与抽气活塞同步动作的，在抽气活塞升起后，立即开始抽汽。鼓风机的风量为15m3/min，风压为2000mmH20，消声器可使鼓风机的噪声降低20dB。抽汽管路部件设计中最重要的问题是密封。在每一处管路、接头、缸体等处的连接处都设有密封件。由于密封较好，机器的抽冷效率比N711型蒸呢机提高了25%30%。2.2.10 进汽回水管路部件设计进汽回水管路部件的功能有两项：将蒸呢所需的蒸汽输送到机器的相应部位；将蒸 呢中产生的冷凝水排放到地沟。1.进汽回水管路部件设计进汽回水管路部件图如图2.8所示。本部件由进汽管路和回水管路两部分组成。（1）进汽管路设计 进汽管路由以下三部分组成：1）汽源管路。由进汽截止阀6、安全阀3、缓冲管2、压力表1及汽水分离器10组成。 截止阀6与车间蒸汽网络相连。安全阀在系统中起超压保护作用，蒸汽管路的工作压力为 1.53kgf/cm2，安全阀控制的压力为5 kgf/cm2。管路压力由压力表1显示。输人的蒸汽要先经汽水分离器10将冷凝水分离。汽水分离器为迷宫式结构，冷凝水留在底部从回水管排除，蒸汽从顶部进人机器。汽源管路通径为50mm。2）内汽管路。由汽水分离器输出的蒸汽分为两路，其中内汽管路由蒸汽电磁阀9、进 汽管4等件组成。进汽管4与蒸呢輥筒内的内喷汽管相联，供给内汽。3）外汽管路。由蒸汽电磁阀8、活接头、弯头及进汽管17等件组成。进汽管17与蒸 呢棍筒外的外喷汽管连接，供给外汽。蒸汽电磁阀8和9由电气自动控制系统控制。内汽、外汽管路的通径均为40mm。 256256图2.8 进汽回水管路部件图（2）回水管路设计 进人蒸呢机的蒸汽，每小时为几十公斤。在蒸呢过程中，除少量蒸汽由抽气管路排除外，大部分都化作冷凝水留在机器中。冷凝水是陆续产生的，必须及时排除，因此设计了回水管路。回水管路由以下三部分组成。1）汽水分离回水管路。由回水管11、窥视镜15、截止阀19、疏水器13组成。回水情况及水位高低由窥视镜观察，截止阀19处于开路状态，产生的冷凝水随时都可由疏水器排除。回水管路还有一条支路，由截止阀12、回水管20等件组成。当冷凝水过多、排除不及时时，打开截止阀直接排岀。此截止阀处于常闭状态。2）筒内回水管路。由回水管14、窥视镜18及疏水器等件组成。回水管14与蒸呢辊筒回水管相连，可将蒸呢辊筒内经接水斗集中在辊筒芯轴v形槽中的冷凝水排除。此回水管路也有一条支路可直接回水。3）蒸箱回水管路。回水管5经活接头21与蒸箱相连，可将蒸箱底部的冷凝水直接排出。上述各主回水管路，通径均为20mm，支路的通径均为15mm。 2.蒸呢过程热交换分析计算蒸呢机在蒸呢过程中，用蒸汽对织物加热，同时也对蒸箱内的零件加热，使它们的温度由室温升至100，然后经过“抽冷”使它们的温度再降回到室温。这个过程就是热量交换过程。下面对此过程进行分析计算。 （1）在“内汽外抽”阶段的热交换分析计算初始条件：1） 织物卷及蒸箱内零件的温度为室温，设室温为20.2）蒸汽管道压力为1.53 kgf/cm2（表压）取平均值为2.25 kgf/cm2，绝对压力为3.25 kgf/cm2。3）穿透织物卷的压力差p=0.2 kgf/cm2（表压）。内喷汽管流量（kg/h）按下式计算： Q=2827.4vD2式中 v饱和蒸汽管内流速(m/s)，v=18.1m/s（经验数据）；饱和蒸汽密度（kg/m3），当表压为2.25 kgf/cm2（绝对压力为3.25 kgf/cm2）时，=1.732kg/m3；D内喷汽管直径（m），D=40mm=0.04m。代入公式得Q=2827.418.11.7320.042kg/h=141.8kg/h=2.363kg/min内汽外抽蒸呢过程分析：在内汽电磁阀尚未开启时，蒸呢辊筒内外的温度都是20，压力都是1atm（latm = 101325Pa）o当电磁阀开启后，内喷汽管开始喷出蒸汽。但蒸汽不能立即开始穿透织物卷，因为蒸汽从喷汽管中喷出后压力立即下降到与辊筒内压力相同。由于蒸呢辊筒是封闭的，网眼裹着织物卷，回水管也需积水达到一定数量才能排水，所以蒸汽只能积存在辊筒内对筒内零件加热。于是筒内的压力迅速上升，当压力大于织物卷的阻力时， 蒸汽通过辊筒皮上的网眼穿透织物卷，在织物纤维的缝隙中对织物进行“受迫对流换热”。 穿透织物卷的最小相对压力，应不大于0.21 kgf/cm2（表压），绝对压力为1.2 kgf/cm2 = 117680Pa。这也是蒸呢机的最髙工作压力。在此压力下蒸汽的温度为104，织物和蒸呢辊筒零件的最高温度为100，所以此蒸呢机称为“常温常压蒸呢机”。内汽外抽阶段热交换计算：在蒸呢辊筒内，当压力尚未达到织物卷的穿透压力时，辊筒内的空气和机械零件先受热，与蒸汽进行“受迫对流换热”。在热量交换中，它们接受的热量可按下式计算： Q=CpTm式中 Q受热体在热交换中获得的热量（J）； Cp受热体的定压比热容J/（kg）； T受热体的温升（）；m受热体质量（kg）。a辊筒内空气获得的热量计算： Cp当空气为20时，Cp=1.005KJ/（kg）； T筒内空气的温升，T=（100-20）=80； m筒内空气的质量，m=v，式中为空气密度，当温度为20时1.205 kg/m3，V为空气体积，V=1.133m3。代入公式得 Q1=1.005801.2051.133KJ=109.77KJ=109770Jb辊筒内机械零件受热量计算：辊筒皮、肋板、挡汽罩、接水斗均为纯铜板件，厚度均为3mm，受热时比织物升温快。纯铜Cp=386 J/（kg），T=80，m（各纯铜件的质量和）=334kg。 Q2=38680334J=10313920J辊筒轴心的材料为不锈钢，导热系数为纯铜的1/25，壁厚为6mm，在受热的几分钟内约1/3的质量受热。参数如下： Cp=460 J/（kg），m=1021/3kg，T=80代入公式得 Q3=4608010213J=1251200J闷头为灰铸铁件，壁厚时20mm，导热系数是纯铜的1/10，在受热的几分钟内约1/3的质量受热。参数如下： Cp=470 J/（kg），T=80，m=135217kg=38.6kg代入公式得 Q4=47038.680J=1451360Jc织物卷受热计算：参数如下： Cp=1360 J/（kg），T=80，m=250kg对织物的加热分为“内汽”和“外汽”两次，设内汽加热时为所需热量的60%。以上各值代入公式得 Q5=1.361000802500.6J=16320000Jd各受热体受热总量计算： T= Q1+ Q2+Q3+ Q4+Q5=29446250J=29446.25KJe蒸汽消耗量按下式计算： W=Qi“式中Q内汽阶段所需热量（KJ），Q=29446.25KJ； i“饱和蒸汽的焓，当喷汽管压力平均值为2.25 kgf/cm2，蒸汽温度为140时，i”=2733.1KJ/kg。代入公式得W=29446.252733.1kg=10.77kgf内汽蒸呢时间（min）按下式计算：t=WQ式中W内汽阶段蒸汽消耗量（kg），W=10.77kg；Q内喷汽管流量（kg/min），Q=2.363kg/min。 代入公式得t=10.772.363min=4.56min取内汽蒸呢时间为6min2.2.11 气动控制系统设计气动控制系统由气源处理元件、气缸、电磁阀等件组成，气动原理图如图2.9所示。抽冷阀门气缸加压气缸蒸呢辊简制动气魟衬布纠偏气缸升降门开关门气缸衬布张力控制气缸图2.9 气动原理图气动控制系统由气源回路和七组换向回路组成。考虑到多数用户没有集中供气系统，所以设计了独立的气源。随机附带一台空气压缩机。气动控制系统和电气控制系统结合，实现了蒸呢过程的程序控制。换向控制回路比较简单，由换向阀和气缸组成。但以下三组回路除换向控制之外还要进行压力控制，分述如下：（1）加压气缸控制加压气缸是控制加压辊施加在织物卷上的压力的。由于织物品种不同，施加的压力也要有所不同，所以设置了减压阀C4。当气缸的压力24 kgf/cm2时， 加压辊对织物卷的压力为50100kgf。气缸压力由压力表D4显示。（2）蒸呢辊筒刹车气缸控制蒸呢辊筒和织物卷的转动惯量比较大，因此设置了刹车机构。但刹车太快又会造成冲击，损坏织物，所以在控制回路上设置了减压阀C3,用来控制制动力矩的大小。气缸的压力应不大于0.5 kgf/cm2。数值由压力表D3显示。（3）衬布张力气缸控制由于织物品种不同，在进布时要求衬布的经向张力也有所不 同。衬布的张力由张力气缸控制，当气缸的压力为0.52.5 kgf/cm2时，可使衬布产生12184kgf的张力。气缸的压力由减压阀C2控制，由压力表D2显示。衬布的张力不是恒定的，在气缸压力调定之后，随衬布辊卷经的减小而增大，变化幅度为300%。要实现张力的恒定控制较难，目前尚无相应的气动控制元件可选，故要求操作者在进布的过程中手动调节。2.2.12 电气系统设计1.电气系统的组成MB411A型蒸呢机的电气系统设计与MB441型不同，它采用了微机控制器。图中电气元件见表4-12。由图可知，其电气系统可分 为以下两部分：(1)主回路 主回路采用380V50Hz电网供电，由自动空气开关QF1连接。主回路有三台交流异步电动机。其中抽汽鼓风机由于功率较大，也釆用了自动空气开关QF2进行短路保护和过载保护。主传动电动机和空气压缩机则釆用熔断器进行短路保护，采用热继电器进行过载保护。驱动蒸呢辊筒转动的主传动电动机为三速异步电动机，其低、中、高三种速度分别由交流接触器KM3、KM4、KM5控制。在进布和出布时蒸呢辊筒的回转方向相反，所以电动机的运转方向也是正反两个方向。其运转方向分别由交流接触器KM6和KM7控制。（2）控制回路由以下三部分组成：1）强电控制回路，此回路由以下电路组成：1.交流接触器线圈控制电路，用来控制三台电动机的运转。交流接触器线圈为KM1 KM7。2.蒸汽电磁阀线圈YV1和YV2控制电路，用来控制两个蒸汽电磁阀阀门的开关。3.气动电磁换向阀线圈YV3YV9控制电路。由此控制气缸去完成各项机械动作。2）衬布光电校正控制回路。光电控制装置即光电开关，由光电转换器、光电继电器组成。光电转换器包括光电发射头和光电接收头。其工作原理如图4-32所示。光电发射头和接收头分别安装在衬布布边的两侧，A与1是亮通，B与以为暗通。当布边向右偏移时，A 射出的红外光束被接收，使光电继电器SA1闭合并输出信号至微机控制器，由微机控制 使固态继电器K15的0点导通，电磁阀线圈YV8-1得电，由气缸推动使衬布辊左移，带动 布边左移将
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