滚筒的结构设计

1、第3章滚筒的结构设计滚筒为圆柱形零件，一般分为主动滚筒和从动滚筒，滚筒主要由滚动 体、中心轴、卡簧和滚筒壳组成，需要其能保证稳定可靠的低摩擦滚动， 将电机的圆周运动转化为直线运动。滚筒的生产主要有辊体初车、初校静 平衡、轴头过盈装配焊接、精车和精校动平衡等工序组成。若对形位公差 如圆度、圆柱度和直线度等要求在0.2mm以下的，则在精车后需要上外圆磨床或轧辊磨床磨削加工。对表面硬度有要求的，则需要增加热处理工 序。滚筒成型后，出于防锈防腐、耐磨和支撑的需要，还需要表面处理或 包覆如喷漆、镀锌、TEFLON喷涂、包橡胶、镀铬、陶瓷喷涂和氧化等工序4。3.1滚筒最小直径的确定按照国标标准的有关规定，

2、滚筒直径根据胶带形式、强度、紧边和松 边张力以及滚筒类型由下式确定。dm360（SL = 360（50 30） =0.0237m=23.7mmB 550000.28所以滚筒最小直径为0.0237mm ，为了保证滚筒和台面的相配合，选择滚筒直径d=27mm,式中dmin为滚筒直径（对于胶面滚筒指光筒直径），Sl为胶带紧边张力，S2为胶带松边张力， B为胶带宽度，a为胶带包角,许用传递能力，35kN /m22kN/ m （帆布胶带20kN /m2人造纺材芯胶带钢绳芯胶带55kN /m2)3.2滚筒轴直径的确定按疲劳强度计算P（L L3） 0.14R D/2 W WnP (35)/23W d /32

3、P (S1 S2)/23Wn d3/16所以滚筒轴的直径d为d 3 32P(L L3) 1.12RD=332 80/2 27 1.12 20/2 27 门 =6mm3.14 50按刚度计算-(314 4L2)24 EJ式中f为轴弯曲产生的扰度，取f= ( 1/20001/3000) , L2 为轴承间距，E为材料弹性模量，低碳钢2E 2.1 106kg/cm2，J 为轴惯性矩，J d /64所以滚筒直径d 48PL(3L 4l2) = 4 8 80/2 27(3 3502 4 272) =9.7mm 丫 3E f 3 3.14 2.1 106 150/ 2000由此可得两滚筒的直径，取其中最大

4、值为设计值，即取d=10mm3.3幅板厚度的确定幅板厚度的计算式为(PLK 2KJ ) =2.35mm式中h为幅板厚度，27.3 (1 R2(存R r1/r220/26K为与半径比率有关的无因次系数InR)27.3 1 0.782(2 ln0.78)3.14 1 0.782460.78E 3L1r1为幅板内圆半径，即轮毂外径，2为幅板外圆半径，即滚筒外壳内径，3为幅板外滚筒的转角，3=1/1000rad ，L1为滚筒幅板间距，如果是焊接幅板等厚时，确定了转角3后，根据材料力学及弹性力学的相关知识推导出来。当滚筒为铸焊结构时，所确定的幅板厚度，可以看成是幅板 中径截面厚度。为了确定转角3，必须首

5、先确定轴和幅板的力矩分配系数MoM1000mm ，幅x一般在之间取值，对于焊接滚筒，直径小于性时，3 2EJ(M Mo)2 EJML1(1 x)2EJPLL1 (1 x)2EJ40 27 297072 2.1 106 3.14 104/6456.8板为刚性时，x=0.3-04 ;对于焊接滚筒，直径大于1000mm ，幅板为软幅板厚度的确定，是一项比较复杂的工作，求出幅板厚度后，还需要 进行应力分析，等厚幅板危险应力点再幅板内径上，对幅板来说，内径应 力和圆周应力就是主应力，26Mr/h6M可由下式得到Mr(r,2(1122(22rr rr11 222 22r rrr3 cosZ(R21)ln

6、R(R21)G)G)/h2(R21)r3r2 r2 2(1 R2) r InriD经过计算和分析，得出当 r几或板的主应力为0时Mr、M为最大值，此时，幅6Mr maxr12G 3(1 R2)r,h2(R2 1)1 nR (R2 1)12 364 1/1000(1 0.782)20 2.52(0.782 1)ln 0.78 (0.782 1)1.9MPa6Mmax12G 3 (1 R2)2 2 2r1h (R1)lnR (R 1)212 364 0.5 1/1000(1 0.78 )20 2.52(0.7821)1 n 0.78 (0.7821)0.95MPa在校核幅板强度时，一般只需要r即可

7、。根据弹性力学理论，幅板在弯曲力矩M。的作用下，其转角 3可以表达为2 2M0 (R 1)1 nR (R 1)34 G(R 1)G Eh3/12(12)2.1 102 2.53/12(1 0.52)364由以上式子得到因为R几仃2<1 ,最大应力发生在幅板内径上,即发生在rr°,0位r max3M°(R2 1) r1h2(R2 1)置上。为了确定rmax最大时的相应高度 h，则M。Mh340 13 2.53h32JK1L12.532 3.14 104/64 0.067297512.7N ?MK1-(12)(ln R33.14(10.52)(ln 0.780.782 1

8、)0.782 10.067带入求导可求出h，所以当h=0.6mm时,rmax最大，因此,在确定幅板厚度时，应确保h以提高滚筒寿命。3.4轮毂尺寸的确定B1L3/(0.40.6);采用过盈连轮毂的宽度为B1，采用锁紧器连接时,接时，B11.68d轮毂的直径(外径)Dn计算Dn dN. C 1C X. 4C 3s 29302E(E0)0.95Cr (65 0.075 s)/1001.36其中dN为轮毂内径（过盈连接时，dN就是配合直径d' , d'=1.05d ;锁紧器连接时，dN为锁紧器外径），当采用锁紧器连接时，P'就是锁紧器外环与轮毂之间的压强，此时P'vd

9、dzLsK2MMn P v d2当采用过盈连接时,P'就是轴与轮毂之间的压强，此时P'2Mn2v d2lK综上计算得到Dn大小为：DN100.95 1.0.95 、4 0.95 310mm3.5滚筒厚度的确定滚筒体厚度的确定是滚筒设计中最无法确定的一个尺寸，至今没有令 人满意的方法，主要是由于胶带与滚筒体之间的压力分布很难确定。太厚 浪费材料且影响滚筒的稳定，太薄强度不够。因此，一般认为，只要滚筒 的厚度大于等于幅板厚度即可。同时设计可以参考表3.1选用表3.1滚筒体厚度滚筒直径/mm滚筒冗长度/mm180020002400280063016188001820222210002

10、02224241250202224261500222424261800222426283.6滚筒壳和滚筒轴的数控加工工艺滚筒主要由4个部件组成，其中轴承和卡簧为标准间件，滚筒轴和滚 筒壳为非标件，因为应用在动态称重领域，对滚筒的要求非常高，市场上 普通的标准滚筒根本不能满足要求。必须要保证滚筒轴和壳的密度均匀， 主动滚筒表面滚花，增加和输送带之间的摩擦。滚筒壳和轴都属于轴类零件，轴类零件是机器中经常遇到的典型零件 之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋 转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和 螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零

11、件可分为光轴、 阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴，大于 20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称 为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其 技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，主要要求如下：1.尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。轴类零件中支承轴颈的精度要求最 高，为IT5IT7 ;配合轴颈的尺寸精度要求可以低一些，为IT6IT9。2.形状精度高。3.位置精度高，其一般轴的径向跳动为0.010.03，高精度的轴为0.0010.005。4.表面粗糙度比一般的零件高，支承轴颈和重要 表面的表面粗糙度Ra常为0.10

12、.8um，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度 Ra为0.83.2um。轴类零件一般常用的材料有45钢、40Cr合金钢、轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn ，还有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr 等。轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸件。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织 沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、 直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的 轴大都采用锻件。另外轴类零件的毛坯还需要经过热处理。轴的结构设计原则：1）节约材料，减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸，或大的截面系 数

13、的截面形状。2）易于轴上零件的精确定位，稳固装配拆卸和调整。3）采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施。4）便于加工制造和保证精度。 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经 济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制 订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理 等技术要求，且要研究 产品装配图，部件装配图及验收标准。2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料-锻造一正火一粗加工一半精 加工f渗碳f去碳加工（对不需提高硬度部分）f淬火f车螺纹、钻孔或 铣槽一粗磨一低温时效一半精磨一低温时效一精磨。3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件 轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光 滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。4 ）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位 基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表 面为精基准 5 。滚桶壳的材料为外径 23mm ，内径 17mm 的 304 不锈钢无缝管，当 今机加工技术非常先进，轴类零件的加工也比较容易。主要加工工序为先 外夹，加工出轴