df-300多层纸复合机组滚压牵引部分设计-本科论文

毕业设计说明书第13页DF-300多层纸复合机滚压牵引部分设计1绪论1．1课题的来源，目的，意义1.1.1课题的提出我国复合机工业是改革开放以后发展起来的，由于起步较晚，大部分设备和产品都是通过引进设备消化吸收研制出来的，行业从无到有，从小到大，逐渐发展起来。随着我国工业的迅速发展，我国的机械滚压牵引行业取得了世人瞩目的进步，产品品种的数量不断增加,复合机成为直接为提高人民生活质量服务新兴行业，成为我国机械工业的产业之一，基本上能生产出满足需要的各种各样的产品，并正在不断努力提高、缩小与国外先进水平、先进技术、先进设备的差距。在全行业广大企业、科研单位技术人员及行业工作者的共同努力下，新产品，新技术日益涌现并转化为生产力。复合机的广义定义，是将两层或两层以上相同或不同的材料如布和布.布和纸.布和人造革以及各种塑料、橡胶片材卷材把它们加热到溶化、半溶化状态或者用一种特制粘合剂复合为一体的机械。目前互联网上的复合机搜索经过大部分是带复印功能的数码复合机，因为数码复印件也是具备了复合功能，数码复印件是较为广泛的办公设备，所以在搜索复合机的时候，数码复印件的搜索结果较多。一般说的复合机是指家纺、服装、家具、汽车内饰及其它相关产业中一种复合设备，主要用于各类布料、皮革、膜、纸、海绵等二层或多层的贴合生产工艺。具体又分为有胶复合和无胶复合，有胶复合又分为水胶、PU油胶、热熔胶等，无胶复合工艺多为材料之间直接热压粘合或用火焰燃烧复合。目前，复合机国家标准已实施。用途：（1）.应用在流延膜、透气膜与无纺布等材料上胶贴合。适用于婴儿纸尿裤，医用防护服，食品干燥剂包装袋等行业产品（2）.应用在无纺布等材料上胶复合（贴合）和分切加工。适用于家用空气净化器、汽车空气净化器、空调、冰箱等配套滤材加工。我国复合机工业通过采用吸收前人经验和吸收国外先进技术，在标准水平、设计制造和产品质量方面都有了较大的提高，一些企业的产品质量达到了或接近国外同类机器的先进水平，这些企业采用先进的企业管理体系和质量保证体系，不断改善和提高产品的质量，以质量和售后服务为企业的命脉，解决了用户的后顾之忧。随着国民经济的不断发展，国内市场对复合机机械产品的需求量与日俱增，年产量也逐年提高，复合机企业数量越来越多，市场竞争日趋激烈，从过去静静短缺的卖方市场转变为买方市场。因此产品在技术、性能、价格上的竞争更为激烈。消费者对产品质量以及安全性、经济性、可靠性的要求也越来越高。鉴于安全性，可靠性和成大批量的要求，我们研制开发了这一套DF-300多层纸复合机组。此次设计就是为了解决复合机滚压牵引问题而作的，在大部分的机械中都存在着滚压牵引问题。如果问题严重的话，不仅是资源的浪费，同时，也会造成经济浪费，对人、环境都是不利的。因此，滚压牵引一直是机械中不可忽的问题，不但带来经济损失，还会使生产环境恶化，给工人的身心健康带来隐患，而且会直接影响到工厂的生产、盈利。所以研滚压牵引问题是很重要的。不仅可以节约能源，还可以提高效率。我们的课题就是在这样的情况下产生的。滚压牵引方法(1):干式复合法

干式复合法也叫干法层压复合，其工艺过程是：在基础薄膜(强度较大的复合基层材料)上涂上溶剂型粘合剂，经过热烘道使粘合层材料上粘合剂中的溶剂完全挥发，再与第二层基材经加温加压复合，这种复合不仅适合塑料薄膜之间的复合(如聚丙烯与聚乙烯、聚酯与聚乙烯、尼龙与聚乙烯等的复合)，也适合塑料薄膜与铝箔、纸张之间的复合(如双向拉伸聚丙烯，铝箔与聚乙烯三层复合，玻璃纸、铝箔与聚乙烯三层复合等)。干式复合法采用的粘合剂是用挥发性较强的有机溶剂制备的，其软化点温度应不影响薄膜性质，并且具有良好的粘合性能，再加热时也不会剥离。该法是生产铝箔复合包装材料中最常用的方法。其复合材料广泛用于巧克力、香烟、药品及蒸煮食品的包装。(2);湿式复合法

湿式复合法也叫湿法层压复合，

其工艺过程是：第一层基材(如塑料薄膜、铝箔等)表面涂布水溶性或水乳性粘合剂，在湿润状态下即与第二层基材(如纸、玻璃纸等)一起通过复合装置进行挤压复合，然后再通过热烘道滚压牵引除去溶剂，使两层基材复合在一起。这种工艺所使用的粘合剂多为以水为溶剂韵粘胶液或乳化液，主要有聚乙烯醇、硅酸钠、淀粉、聚醋酸乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物、聚丙稀酸酯、天然树脂等。由于湿法复合所用粘合剂具有水溶性，

因此它的基材至少有一层应当是纸或干法纸或玻璃纸，且不能被水浸湿而引起变形。(3):挤出复合法

挤出复合是将热塑性材料．如PP、PE等，在挤出机内熔融后，挤入平口模成片状热融薄膜作为粘合剂，这种热融薄膜是被拉伸到规定的厚度，再与另外的基材一起，在由金属冷却辊和包胶辊组合的挤压装置进行复合完成。此法工艺简单，无需粘合剂，但加工材料中必须有一个是塑料(树脂)，否则难以成型。(4):热熔复合法

此法是将热熔融粘合剂加热熔解成流动状态后涂复，并立即压粘其他薄膜以进行复合。与干式复合和湿式复合相比，其优点是无需热烘道干燥，复合时间短，节省能源，成本低，并且无溶剂公害。适用于纸、塑料和铝箔等复合。热熔法可采取以下三种加工方式完成复合作业：第一种是帘流复合，是把热熔物用泵从储料槽输送到“模头”(缝宽约0．5mm以下)，经空气加工形成热融物的均匀帘流，再与基材复合，可以多次进行。第二种是缝模复合，

热融物经过缝模器的“口模”，

直接喷射到背辊上(面上覆有基材)，依据材料品种的不同用途而掌握其涂布量。第三种是辊式复合，所采用的辊式涂布机与造纸工业的涂布机大体相同，复合机分类(1):双胶复合机：用途：该机适用于面料、无纺布、海绵等织物表面上胶复合。特点：采用双浆槽，可以两层面料同时上胶，提高粘合牢度。(2):胶点转移复合机：用途：该机适用于纺织品、无纺织品、透气膜等织物之间复合。特点：采用胶点转移及喷胶方法将胶水均匀转移到里布上，或薄膜上，然后与面布进行复合。(3):火焰复合机用途：适用于海绵与其它纺织品及无纺制品的复合。特点：采用于阻燃海绵作粘合原料，无需胶水。经过火焰喷射使之溶化粘合，尤其适用于毛绒、鹿皮绒的粘合，具有环保、手感好、耐水洗等特点。(4):网带复合机用途：该机适用海绵、布类、EVA、人革及无纺布等上胶复合。采用耐高温网带压着，提高贴合平整性，提高产品的粘合力，同时占地少。本机采用变频同步控制，实现复合主烘筒出布与复合收卷同步工作，使用更加方便。特点：采用耐高温网带压著，提高产品的贴合平整度及粘合力，操作方便。(5):喷胶复合机用途：该机适用于纺织品、无纺织品等织物之间复合。\o"查看图片"

(6):喷胶复合机特点：采用喷胶方法将胶水均匀转移到里布上，然后与面布进行复合。滚压牵引机构理论依据牵引滚压部分的结构如图1所示．主牵引辊经链传动随电机以恒定的速度转动，气压缸通过弧形杠杆驱动滚压辊，把复合纸紧压在主牵引辊上，滚压辊依靠摩擦力随主牵引辊一起转动．单层纸上胶复合后，经导纸杆进人主滚压辊牵引部分(纸的走向为：导纸杆一上滚压辊一主牵引辊一下滚压辊一导纸杆)，最后由导纸杆把复合纸引送到切纸部分。我们的生产线有以下几部分组成：印刷、上纸、涂胶、烘干、牵引滚压、裁纸、接纸、总体布局等，共有八人设计，每人负责一部分的设计。我们的生产任务是按法定工作日，每日单班计算产量，年产量为300万米。这样的年产量可以缓解一下市场的需求压力。而我负责滚压牵引部分的设计．1.1.2课题的来源本课题是横向来源“DF-300多层纸复合机组”的滚压牵引部分。主要工作是滚压牵引部分的研究。1.1.3课题的研究目的本项目研制的滚压牵引技术适用于生产各种厚度的纸垫用纸。我们所研制的这套DF-300多层纸复合机组技术可以降低劳动强度，提高自动化程度，以解决新型用纸生产效率太低的问题．1.2造纸行业行情与发展1.2.1造纸机械行业概况造纸机械通常包括制浆、造纸、完成等专用设备，以及电气传动、自动化、计算机控制、环保等通用设备。造纸机械行业是专业性非常强的行业，同时造纸机械涉及的技术领域又比较广，如机械、化工、材料、防腐、压力容器、自动控制等。我国巨大的纸张需求为造纸机械提供了广阔的发展空间。根据预测，我国“十一五”计划末，纸和纸板产量将达8500万吨，新增产量将达500～1000万吨，按目前我国造纸机械行业所能提供的生产能力，仅能满足不到1/3的国内市场需求。据统计，1995年，造纸企业10万吨以上规模仅16家；到2005年，增加到了90家，其工厂所需设备基本都依赖于国外的进口设备。我国造纸机械企业的发展却很慢，难以满足国内造纸行业的需求。国内造纸行业发展不平衡，国内造纸厂对造纸机械的选择主要依据是价格、技术、可靠性、售后服务等方面。资金较为充裕的企业，如外商独资、合资或享受国家贴息贷款的企业，对造纸机械及纸张产品的要求较高，因此，这类企业往往选择全部或部分关键设备进口。对这部分客户，目前国内造纸机械生产厂家还难满足其要求，只能在大宗产品(如纸板等)方面有部分国产化设备。但这一部分企业只是少数，真正大多数的是改革开放以后发展起来的民营企业或股份制企业。它们当中的一部分虽然有一定资金实力，但对进口设备的价格，以及过大规模的投资都有力不从心的感觉，而对产品质量的要求又较高，因此，它们是国产造纸机械发展的直接促进者。另外一部分则仍然在低水平上生产，虽然也想有技改的打算，但资金、管理、技术等方面的限制使其裹足不前，极具发展潜力。国内造纸机械行业取得了很大的进步，尤其是最近15年，有一些其它行业如航空、造船等参与造纸机械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提高。出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、开发新产品具有很高的热情。但这个行业的基本局没有大的变化，主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不稳定，技术水平偏低。这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍需要很大程度上的发展，一方面低档产品生产过剩，竞争激烈、利润下降；另一方面，对高档产品的需求又难以胜任。产生问题的原因主要有以下几点：1.资金短缺、缺乏投资。造纸行业的发展吸引了大量的资金，如外资、国家贴息贷款、民间资本等。然而造纸机械行业吸收的外资很少，民间资本的投入更少。2.产品趋同，缺乏特色。生产的产品技术含量低，导致价格竞争，利润下降，企业发展缺乏后劲。3.国内较大的造纸企业，对国产设备普遍不认同，依赖进口设备，使国内有实力的造纸机械厂的产品难以扩大销路。4.人才参差不齐。自主开发产品和创新的能力，甚至消化吸收国外同类产品的能力都很弱。5.到目前为止，造纸机械技术取得的进步，几乎都是仿制国外产品，极少有自主知识产权的产品。1.2.2造纸机械行业发展对策（1）、体制、资金问题国产造纸机械的发展首先缺乏资金，而资金缺乏又与企业运行体制有很大关系。目前，在国内造纸机械市场上，最为活跃的、发展较快的几乎都是民营企业或股份制企业。国有或集体企业应加快股份制改造，尽量明晰产权关系，使各个企业在市场上有平等、公平竞争的机会。使真正在管理上、技术上、营销及服务上有过人之处的企业尽快脱颖而出，早日完成资本的积累，为进一步发展打下坚实的基础。建立一个规范的市场，使经营好的企业得到发展，经营不好的企业被淘汰是行业及行政管理部门一项紧迫的任务。应研究、制定相关的市场游戏规则，逐步形成以技术标准、法规等技术、经济壁垒为主的市场管理体系。企业产权明晰了，市场游戏规则建立了，企业发展就能走向良性循环。这时候，国产造纸机械发展的资金问题才能真正落实，而且得到有计划的长期投入。造纸机械的发展不可能长期依靠国家的投资和贷款，这只能是治标而不治本。依靠企业自身的力量逐步投入是一个方面，但可能比较缓慢。如果国产设备在市场前景、运行机制、规范程度上能够吸引发展资金，那么民间资金或者外资都是应该利用的。（2）、技术、人才问题国内造纸机械行业所需的技术和管理人才对该行业的发展起很大的作用，尤其是企业上规模，产品上档次以后，对技术和管理人才的要求会更高。目前国内的现状是许多企业技术人员配具不齐，层次不高，难以胜任技术水平较高的产品的开发和服务、优化产品的结构和性能。许多企业的技术人员都是以前做低档产品时成长起来的，当产品的性能和速度提高以后，以前的许多知识和经验需要更新和积累。企业的人才培养主要依靠自己，因为造纸机械技术需有深厚的相关理论和技能，有很强的专业性、工艺性，还需要不断积累经验。这也要求技术人员首先要有较高的层次，其次要在实践中不断探索和总结。（3）、拓展国际市场拓展国际市场是两个方面：一是寻求与国际大公司合作，为其部分配套；二是开拓发展中国家市场，成套出口。通过与大公司合作，可以积累许多管理、制造方面的经验，获取一些有益的知识和信息，充分利用国外的管理、资金、技术等优势。同时，也可能有一定的资本积累，为进一步发展打下基础。开拓发展中国家市场，是因为我国造纸机械在规模、价格、技术上有优势，比较适合于该市场的需求，可为国产造纸机械寻求更大的市场空间，可进一步完成资本的积累。（4）、寻求准确市场定位，加强分工合作目前国内大部分造纸机械企业都有大而全或小而全的弊端，造成产品雷同，价格过度竞争，质量、性能参差不齐且不稳定，生产成本难以降低。目前造纸行业正处在一个上档次、上规模的发展时期，这对造纸机械行业同样是一个调整行业分工，甚至资产重组，重新寻求市场定位的大好时机。因为不是少数企业，甚至可以说大部分企业都不能满足现阶段造纸厂商对机械产品在技术、质量、精度、调试，甚至加工周期等方面的要求。。2对本课题的总体设计2.1总体思路总体设计思路：在驱动电机的驱动下，通过链子传动使牵引滚子转动；滚压滚子通过气压缸提供压力把防渗漏技术纸紧压在牵引辊上，并随着牵引滚一起转动，同时要保持牵引滚一定的温度，使防渗漏技术纸保持干燥状态。上述各主要单元相互依靠机械和气压传动，电器配合。以提高滚压牵引技术切纸效率，降低成本。机组的滚压牵引部分设计分三大部分：第一部分：主牵引滚压部分，有气压缸作用下滚压部分和链子作用下主牵引轮的恒温转动部分。第二部分：辅助牵引滚压部分，有气压缸作用下滚压部分和链子作用下牵引轮的转动部分。第三部分：防止纸带走偏部分，由气压缸，光电元件，导轮，传感器等部件组成。工作方式有两种：主动和辅助联合牵引滚压和单独一套滚压牵引装置。主动和辅助联合牵引滚压方式工作原理：纸带在上胶后进行一次滚压牵引，在烘干后再加一次滚压牵引，在切纸之前再加一次总的滚压牵引。单独一套滚压牵引装置方式工作原理：只在在切纸之前加一次总的滚压牵引。2.2详细设计2.2.1方案一：纸带在上胶后进行一次滚压牵引，这时我们把气缸垂直向下，通过气缸的压力压紧纸带，使他紧靠牵引轮上，使胶更可靠的和纸带融合在一起，牵引轮在链子的带动下保持纸带恒定的速度，这样的辅助牵引滚压设置要每隔１。５米安置一套，以保证纸带的受力均匀。在烘干后再加滚压牵引，这种设置和前面结构一样，也是保证纸带受力均匀在切纸之前再加一次总的滚压牵引。在烘干后，即在切纸前，我们在这设置了主牵引滚引装置，主牵引轮在链子的带动下匀速转动，为了增加摩擦力，我们在主牵引轮的光滑钢表面是加一层橡胶。为了保证辊子的外表温度为１３０度左右，以保证前面的烘干程度，我们在主牵引轮的里面通入热油。考虑到前面的轴承辊子等综合摩擦力，我们在这里安置了最大的牵引部分，在牵引轮的上下表面分别设置了一个滚压辊子，并且在每个滚压辊上的两头安置一对压紧气缸，通过杠杆的作用，把压力作用在牵引辊上，依靠摩擦力的作用牵引辊拖动纸带以一定的速度前进。在前进过程中，为了防止纸带的走偏，我们在烘干过程中设置了纠偏装置，纠偏装置在纸带的上方安置了一对并排放置的光电元件，两个光电元件左右相差２厘米，在光电元件的后头设置了一套纠偏的机械装置，以气压缸为驱动装置，气压缸通过接受光电元件的控制信号，推动支架前后摆动，又有杠杆在支架的支撑下带动纸带轮左右摆动才进而实现对纸带的纠偏。2.2.2方案二：考虑到机构的简洁性，我们只在上胶和烘干都完后，在切纸机构的前部只设置一套牵引滚压装置。主牵引轮在链子的带动下匀速转动，为了增加摩擦力，我们在主牵引轮的光滑钢表面是加一层橡胶。为了保证辊子的外表温度为１３０度左右，以保证前面的烘干程度，我们在主牵引轮的里面通入热油。考虑到前面的轴承辊子等综合摩擦力，我们在这里安置了最大的牵引部分，在牵引轮的上下表面分别设置了一个滚压辊子，并且在每个滚压辊上的两头安置一对压紧气缸，通过杠杆的作用，把压力作用在牵引辊上，依靠摩擦力的作用牵引辊拖动纸带以一定的速度前进。在前进过程中，为了防止纸带的走偏，我们同样在烘干过程中设置了纠偏装置，纠偏装置在纸带的上方安置了一队并排放置的光电元件，两个光电元件左右相差２厘米，在光电元件的后头设置了一套纠偏的机械装置，以气压缸为驱动装置，气压缸通过接受光电元件的控制信号，推动支架前后摆动，又有杠杆在支架的支撑下带动纸带轮左右摆动才进而实现对纸带的纠偏。2.3方案的比较：第二种方案在纸带韧性，强度足够的情况，也可以作为一种方案，并且这种方案结构简单；但我们所设计的机组是可以对不同层次的纸带进行加工的，所以当纸带比较薄时，或者韧性和强度不足的情况下，纸带就可能发生变形扭曲，甚至发生拉断，并且在上胶后如果不立即加一道滚压牵引装置。第一种方案恰好解决了上述诸类问题，所以我们选用了第一种方案。3电动滚筒的设计3.1电动滚筒功率的确定3.1.1滚筒圆周电动力的计算由F=F1+F2+F3+F4+F5F1：由于中间轴重量产生的摩擦阻力之和F2：纸捆滚筒产生的摩擦阻力F3：滚筒重量产生的摩擦阻力之和F4：滚筒内由于油的重量产生的摩擦阻力之和F5：气缸压力产生的摩擦阻力之和按要求我们选用三纸捆，每个纸捆的重量为200kg。所以全部纸捆的重量为600kg。C：滚动轴承的模拟摩擦系数，取C=0．025所以F1=cmg=0．025x3x200x9．81=147．15N根据切纸机组的工作要求，拟订每隔1．5m处设置对滚压牵引锟子。考虑到整个流水生产线的要求，又考虑到上肢部分和烘干部分的所需要的滚压牵引的数量，拟定锟压牵引共计10对，即20个。主动锟选直径为400mm，内臂厚15mm，滚压锟直径选为300mm，内臂厚15mm，锟子长度为1．5mm。所以：由于每个锟子重量产生的摩擦阻力为F：F=cmg=cg[x9。4110=0。0259。81[9．4110=62．7728所以由于滚子总重量产生的摩擦阻力之和：F2=20F=2062。7728=1255．456按照工作要求，我们需选用内径为80mm的双作用缓冲气缸，其压力选用4x10Pa每个压锟要用2个压力气缸，共用20个气缸。每个气缸产生的压力产生的摩擦阻力F=CF=0．0250．080410/4=1226．5625N所有气缸产生的摩擦阻力之和F4=20F=20122．6525=2453．125N按照工作要求，要保证主牵引锟保持140度的恒温，所以主牵引锟内充入热油。由于热油产生的摩擦阻力之和：F3=cmg=0．025x9．81[(0．37-0．08)]1．50．810=30．1488N由于中间轴产生的总重量：F5=20cmg=200．0250．089．41109．81=231．888N所以：电动滚筒圆周力：F=F1+F2+F3+F4+F5=147．15+1255．46+30．1488+2453．125+231．888=4117．7718N3.1.2电动滚筒功率的计算P=FVV：圆筒表面线速度按照工作要求，我们每年生产产量为300万米，单班制每天工作8小时，除去工作节假日，每年只剩300天的工作时间。V=300x10/（300x8x3600）=0.34722m/s考虑到其它各种因素的要求，又按照《电动滚筒设计和选用手册》的标准，取v=0.35m/s。所以，P=FV=4117．7718x0.35=1441.22013w输送机所须电机的表达式：P=P/（KW）P：输送机所须电机的功率P：输送机所须电机的轴功率：机械效率=分别是电动滚筒的机械效率和滚筒表面效率对于胶表滚筒：==0．89所以：P=P/=1441.22013w/0.89=1.6191KW根据JB/T7330——94电动标准：取其为4KW根据JB/T7330—94电动滚筒选用标准取之安全系数为1．7，所以定为电动滚筒的最终功率为4kw3.2电动滚筒主要零部件的设计计算3.2.1电动滚筒采用的材料轴类材料：根据结构,轴可以分为实心轴和空心轴,常用的材料为优质中炭钢,尤以45钢最常用。滚动体使用的材料：电动滚筒直径大于或等于320mm的,都采用钢板焊接的滚动体。选用具有一定强度,韧性和良好的焊接性能的Q235号钢。端盖,左右法兰轴,及支座材：都采用铸铁材料。都采用HT150。电动滚筒采用的密封材料：电动滚筒的密封可以分为两类：即结合面的静密封和旋转轴的动密封,所有的密封材料都是非金属,都是橡胶材料,静密封采用液态密封胶,动密封采用单骨架式油封。电动滚筒采用密封件：电动滚筒的常用密封件主要是唇形密封圈(骨架式橡胶油封),这种密封圈主要是用来防止油的渗透和灰尘的进入,在我们要求严格的电动滚筒中,将两只唇形密封圈并排使用。唇形密封圈的材质采用耐油合成橡胶,最高工作温度为150度,最高工作压力可以达0．1MPa。3.2.2电动滚筒筒体的包裹层：电动滚筒筒体包裹层的作用：电动滚筒的包裹层,是指电动滚筒筒体上用化学或机械的方法包裹上一层非金属的防滑保护层。这包裹层一般不可拆卸,特殊的才可以拆卸进行更换。在电动滚体作为驱动装置的情况下,滚动包裹层是用来增大传动时输送带与筒体表面的摩擦系数,以减少输送带在筒体表面的滑移和相互摩损,提高温度运行的牵引力,延长输送带和电动滚体的使用寿命,甚至为采用薄壁电动滚筒筒皮创造条件。只有微型电动滚筒作为辊子输送机上电动辊子使用,或者在大型输送式输送上作为电动托辊使用时,包裹层主要是用来减少噪声,延长滚动体使用寿命。滚筒表面摩擦系数：摩擦系数是摩擦力与摩擦面上垂直负荷的比值,为一常数。与摩擦副材料、负荷与施加负荷的速度、摩擦表面相对移动的速度、摩擦偶件表面及周围的各种介质如水、湿气及污物等因素有关,还与摩擦偶件的温度状态有关。不同包裹层的传动滚筒和橡胶带之间的摩擦系数列于表13-1,在这里选用0。45。包裹层常用花纹结构形式：对于电动滚筒来说,包裹层的花纹结构应满足下述要求。具有快速排水、排除泥浆及其他细小颗粒材料的自净作用。沟槽不应该影响输送带的正常直行运转,即不会使输送带跑偏,最好具有防止跑偏的作用。具有显示磨损的功能。由于多种原因,滚筒表面的磨损是不均匀的,沟槽的花纹结构就能显示这种磨损的不均匀性,及时提醒操作者改进措施。增加散热面积,而又不过多提高包裹层表面受压面上的单位压力。这二者是相互矛盾的。从散热来说,沟槽越多越好;从减少有效面上的单位压力,也就是提高摩擦系数来说沟槽应越少越好,所以在实际工作中,在满足一定许用面压值下,应尽量使用沟槽多的包裹层。应易于制造,花纹应易于拼接,采用冷粘工艺时,对粘接工艺无过分要求。应便于清除包裹层表面可能粘附的泥沙等污物。目前常用的包裹层花纹结构是人字形沟槽包裹层：普通的人字形沟槽花纹,目前在人字形花纹中使用得最多,基本上都能满足对花纹结构的要求。图中带孔的人字形包裹层,孔中可在包裹前或包裹后充填导热性好、摩擦系数更高的材料,如环氧树脂陶瓷、酚醛树脂陶瓷等,在特殊情形下,孔可只作散热通道。但是人字形沟槽一般只实用于单向运转的带式输送机,对人字形沟槽的人字夹角左右应对称,冷粘时也应注意对中,否则输送带易往一边偏跑。为了便于粘接不同直径的滚筒,采用对称人字,不采用输送带上常用的两边花纹错开一些距离的人字形。包裹层常用材料：随着工业的发展,滚筒包裹层材料的种类越来越多,对包裹层的技术要求也越来越高。要求包裹层面胶耐摩、底胶有更高的拉伸强度和良好的粘接性能;要求电动滚筒的包裹层有更好的导热性能和耐热性。从而也出现了一些较高导热系数的适合电动滚筒使用的橡胶包裹层,这些包裹层在制备时,只是选择了导热性较好的填充剂。在选择包裹层时,除考虑材料牌号和花纹结构以外,还要注意外观质量,特别是底胶面如果出现喷霜或泛白,说明胶料中有些配合剂过量或使用了相容性较差的配合剂,在室温下这些配合剂迁移至橡胶表面所致。底胶面出现喷霜或泛白现象,对粘接性能有严重影响,一般应绝对避免使用。在采用热硫化粘接或包裹时,还要选择胶料中含水分少、含低沸物少的材料,因为这些都是产生气体的来源,直接影响粘接或包裹质量。包裹层与滚筒筒体的粘接：橡胶与金属的粘接共有四种方法,最早采用的是黄铜法和硬质胶法(或称硫化法),其后发展了胶粘剂法和直接法,镀黄铜法系通过电解沉积使黄铜层(与合金)沉积到被粘金属表面,使橡胶与金属粘接。赌铜法粘接电动滚筒包裹层：因为微型电动滚筒和电动辊子的包裹层常制成标准薄壁管,管壁比滚筒直径略小。为防止包裹层在滚筒运转过程中松动或左右移动,用镀铜法将胶质包裹层与筒体粘接在一起是最简便的方法。首先将筒体表面用非氰化法镀上黄铜层,层厚一般以0．20为佳。镀层中铜含量70%~75%,其余为锌,铅含量不宜超过0．5%,锡不宜超过0．1%,可达最佳粘接效果,粘接强度在6．1~7．0MPa。氯丁橡胶对黄铜的胶接性较好,筒体表面镀黄铜以后,不用任何胶粘剂,将备好的包裹层胶管紧密地套上即可。3.2.3滚筒的主要零部件3.2.3.１右法兰轴（前轴）电动滚筒有两根支撑着。右法兰轴（统称右轴）系指一端与传动装置连接而另一端固定在支座上的轴。右轴借助与支座固定在传送机的机架上，它是支撑电动滚筒本身自重及承受传诵带拉力的主要零件。由于电动滚筒的形式不同，右轴有固定式和旋转式两种。为了保障滚筒体旋转，在滚筒体的端盖与右轴之间装有轴承。若是右轴与传动装置的输出部分连接时，右轴与滚筒体连接并且以相同的速度旋转。这时的轴承装在支座与右轴之间。右轴与左轴的轴头形式通常是一致的，轴头有铣扁的，有铣成方形的等。前轴与传动装置连接方式，可以采用平键连接，用平键连接的分体右轴便与加工，与齿轮箱体焊接或铸造为一体的右轴加工工艺比较复杂。右轴在电动滚筒体外部与支座连接的那一部分，为了防止生锈，通常采用涂漆或电镀的方法。分体式和焊接式的右轴材料多为45号钢，它的承载能力大，但成本高。铸造式右轴传递功率目前为22kw，功率再大电动滚筒的右轴都采用45号钢，而且是焊接式，这样可以简化电动滚筒的结构。左法兰轴（后轴）左法兰轴（简称左轴）系指一端与电动机定子壳体连接，另一端与支座连接的轴。它与右轴一样，通过支座固定在传送机上。左轴与右轴共同支撑电动滚筒自身的重量，共同承受着电动机的反转矩。由于左轴的一端与电动机定子壳体连接，所以它是不旋转的。左轴通常借助与法兰盘与定子壳体连接，左轴与法拉盘的连接方式可以用平键，也可以用焊接方式。左轴绝大多数是空心轴，电动机的引出线从左轴引出比从右轴引出更方便，可以不必绕过传动装置。为了便于电动滚筒的安装，左轴和右轴的轴头形式是一致的。对于旋转式右轴，因为支座中装有轴承，右轴的支座比左轴的支座体积大，左右不对称。分体式和焊接式左轴的材料为45号钢，分体式左轴的加工工艺简单，焊接式与铸造式左轴的加工工艺较为复杂。端盖端盖即装在滚筒体两端的壳盖。端盖与滚筒体之间用螺钉连接，与滚筒体构成电动滚筒的旋转壳体，端盖分为右端盖和左端盖，或称前端盖和后端盖，他们分别与右轴和左轴相对应。端盖是电动机将动力传递到滚筒体的中介零件。动力就是通过右端盖或齿圈传递到滚筒体上。总之，右端盖与传动装置的输出部分连接，用以传递动力。对于旋转式右轴的电动滚筒，右轴与右端盖之间用连接盘连接。右端盖与固定轴之间为轴承室，装有滚动轴承。对于固定式右轴的电动滚筒，左，右端盖与固定轴之间均为轴承室，分别装有滚动轴承。这里的轴承起着支撑端盖与滚筒体旋转的作用，承受着相当大的径向力。一般采用深沟球轴承。每个端盖有两处需要密封，一处是端盖与滚筒体连接处的结合面，此处可以采用纸垫或密封胶进行密封；另一处是固定轴与滚动轴承处的旋转密封，这里可以采用骨架式密封圈进行密封。用毛毡或唇形密封圈均可以起到防尘作用。端盖的材料为HT200灰口铸铁，铸件中一定不能有沙眼等缺陷，以免降低材料的强度或造成渗漏油。端盖与滚筒体配合处的止口尺寸一般采用较松的配合，加工端盖时一定要保证止口处与轴承室的同轴度，否则影响电动滚筒的顺利安装和正常运转。支座支座的上端支撑并固定着电动滚筒的左轴和右轴，支座的下端借助与螺栓固定在机架上。这样支座便将电动滚筒牢牢固定住。支座与左轴和右轴的轴头形式相适应。支座中心高H决定电动滚筒在机架上安装位置的高低，是一个重要的参数。对于固定式右轴的电动滚筒，支座的结构可以很简单，它可以借助与平键，圆轴两侧铣扁或其他形式与左轴或右轴连接。固定式右轴的两个支座相同，左右对称，便于电动滚筒的安装。电动滚筒支座的材料是HT200灰口铸铁的。。3.2.3滚筒直径的确定由功率15KW带速0.35m/s，和带宽1.2m，其所须电动滚筒的直径由JB/T7330——94取D=600mm滚动体受力分析：滚动体视为简支架，两端支撑的端盖在水平面内均为铰支，作用在的力有F，F，F，F其中，F=（F+F）/2K（N）F：滚筒上平均输送带上的张力F：滚筒上输送带上的紧边张力F：滚筒上输送带上的松边张力F：滚筒上外加压力K：允许过载系数，取为1．05F：圆周力因为：F=F-FF=Fe所以F=F：输送带与滚筒摩擦系数，在干燥环境取0．4：滚筒的圆包角。取2．1rad所以F=F=1。76F=4117．7718x2．316/（2．316-1）=46020NF=F-F=0．76F=19874NF=（F+F）/2K=（0．76+1．76）F/（2K）=1．2F=2．54x26150/（2x1．05）=31380N附图3.1：滚动体的受力M为滚筒所受的扭矩：FD/2=4117．7718x0．6/2=123(N．m)设输送带平均张力F沿滚筒长度L均匀的分布在滚筒上，所以滚筒单位程度长度上所受的力：Q=F/L所以：M=qL/8=FL/8=0．125FL=0．125x313801=3922．5N．m按根据第四强度理，合成弯矩M：M=N．M或者合成应力：=《=（）N/mm：弯矩作用下的正应力：扭矩作用下的剪应力（）：许用应力论根据第四强度理，取：（）=/1．5电动滚筒的筒体取材料为Q235A钢制造，该钢的=235MPa,其许用应力（）=156．7MPa，取筒体的厚度R为12mm。而：=M=M/WN/mm=M/（2W）N/mmW：抗弯截面系：W=Rt．R/16=0．1963RxRxtmm所以：==M/（0．1963RxRxt）=5．093M/(RxRxt)=5．093x3922．5x1000/(200x200x12)=41．17N/mm=M/W=M/（2W）=2．547M/(RxRt)=2．547x1235x1000/(200x200x12)=27．75N/mm===27．74N/mm<（）=156.7N/mm所以计算强度校验通过。再按中长壳理论，验证筒体的允许临界载荷=1/5xxEt/RN/mm=1/5xN/mmE：钢的弹性模量，取206000MPa：泊松比，取0。3K：系数；K=0．85Z；Z=（L/R）（L/t）；所以：K=0．85Z=0．85（（L/R）（L/t））=0．85x（25x16．67x0．954）0=0．85x89．03=75．675=1/5xxEt/R=1/5x(1/1．652)x(206000x12/200)=1/5x7481．8=1498。36N/mm=1/5x=1/5x0．904x75．675x206000/(1600/12)=158．54N/mm由计算结果可知，该电动筒实际产生的应力比允许的临界应力均小得多，所以滚筒是安全的。滚动体厚度的计算根据国内外实践经验，其经验公式：t=5094．24P：功率。取15KWV：带速。取0．35m/s所以：t=5094．24=5094.24x15/（0.35x300）=11.8mm取为12mm3.3电动滚筒中间轴及其辅助零件的设计计算3.3.1初步确定轴的最小直径按照《机械设计》式15—2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调制处理，根据《机械设计》表15—3，取A=112于是得：d=AP3：输上的输出功率kw取之为4kwN3：轴的转速m/min所以nvt=60x0．5=30m/mind=A==57．28mm输出轴的最小直径显然是安装轴承的最小直径，考虑到其它因素的影响，我们取传动轴的最小直径为70mm，并取之为相配对的深沟球轴承6014。轴的另一端用链轮驱动，选之为相配的链。根据《机械设计》表6—1，取普通平链25x14mm，在轴的另一端选用直径为100mm的轴颈，并选用与之相配对的深沟球轴承6020。3.3.2拟定轴上零件的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度在端轴的结构设计为满足轴的定位要求，轴的左右两端分别制出一轴肩，分别为5mm，故取3~4段为75mm，7~8段为90mm。并且在轴的中间开一圆孔，以便热油从中间通过。使整个机体保持恒温。拟定圆孔的直径为80mm，这根轴随电机带动的链子一起旋转，是一根旋转轴，起到支撑和旋转扭矩的作用。它和滚筒另一端的固定轴一起支撑滚子。此根轴的左端轴直径为90mm，长度为30mm，1~2段直径为70mm，长度为250mm，3~4段长度为50mm，孔直径为80mm的长度为500mm，轴的周向开四个通热油的小孔，直径都是15mm，以便热油由此进入整个筒体，使滚筒表面保持恒定的温度。在最右端轴直径为70mm，上装有6014轴承。这一段长为30mm，右端轴的总长为800mm。左端轴的结构设计左端轴是一个固定轴，它不随滚动体一起滚动。以便在左端通入热油，保持体的恒温，并且在左端轴上设有套筒。在套筒上钻有直径为40mm的圆孔，以便使使用过的热油回收。其具体结构可以这样拟定。在轴的最左端直径为70mm的轴上装有一个轴承为6014，其长度为30mm为固定轴承，在轴承右端开有一个高50mm的轴肩，在直径为80mm上装有一个特制的套筒，套筒上开有圆孔，使用过的热油可以从这里回收回容器中再循环使用。套筒和轴用链连接。套筒的最右端上表面用轴承6036固定在滚体上，下表面用深沟球轴承固定在右端的旋转轴上。选用深沟球轴承<6020。上表面轴承通过高为5mm的轴肩和一圆形螺母固定在套筒上，上端与电动滚筒的上表面相连，上面没什么固定，它可以在上面在误差允许的范围内作左右轻微的滑动。右边套筒的下表面通过轴承6018和右边的轴的左端相连。左端轴的具体长度拟定为：最左端的轴承处为30mm，最右端的套筒轴承处为30mm，套筒总长为70mm，轴的总长为800mm。在轴上固定有直径为50mm的孔，以便使热力油通过此轴流入滚体内，并且在端口处开有螺纹口和外面的管螺纹相连，通过这个螺纹口可以将使用过的热力油回收到指定的容器中。套筒通过链25x14和固定轴相连。轴上零件的周向定位套筒，传动法兰盘和轴的周向定位均采用平链连接，由轴的直径是80mm。根据（GB/T1095—1979）查得平键截面bxh=25x14mm，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，故选用其与轴配合H/n滚动轴承的周向定位是借用过渡配合来保证的，此时选轴的直径尺寸公差为m。轴上圆角和倒角尺寸：参考〈〈机械设计〉〉表15—2，取轴端倒角为3x45，各轴肩处的圆角半径为5mm。求轴上的载荷由以上的设计计算可知，功率p=4kw,带速v=0．35m/s,筒长为1500,直径为600mm,筒体厚度为t=12mm,钢为45号钢。由〈〈电动滚筒设计与选用手册〉〉式（7—7）圆周驱动力：F=1000p/v=1000x4/0．5=8000N按式（7—3）：紧边张力：F1=2F=2x8000=1600N按式（7—4）松边张力：F2=F8000N按式（7—5）平均张力：F=1。575F=1．575x8000=12600N按式（7—6）扭矩：M=FD/2=8000x0．6/2=2400N．M按式（7—8）弯矩：M=FL/8=12600x1．5/8=2362．5NM电动滚筒的总质量：M=M+M=[(0．4-0．37)1．5/4+x0．4x0．015/4]x9．41x10+(0．37-0．08)x800/4+x0．08x9．41x10/4=[0．0272+0．001884]x9．41x10+81．954+47．2758=273．68+81．954+47．2758=402．9098kg电动滚筒重量产生的压力：F=Mg=9．81x402．9089=3952．545N；方向垂直向下轴的受力如图：其中：F=F=F/4=3952．545/4=988．13NF=F/2=3952．545/2=1976．2725NF=f=F/2=3952．545/2=1976．2725N在水平方向上：F1=F3=F/4=12600/4=3150NF2=F/2=12600/2=6300NF=F=F/2=12600/2=6300N在垂直方向上的力矩：在2点处：M=FxL=1976．2725x0．03=59．2882NM在3点处：M=F0．08-Fx0．73=1976．2725x0．8-988．13x0．73=1587．02-721．335=859．685NMM在5点处：M=－fx0．03=-59．29NM在水平方向上的力矩：在2点处：M=Fx0．03=6300x0．03=189NM在3点处：M=F-F1x0．73=6300x0．8-3150x0．73=5040-2299．5=2754．5NM在5点处：M=Fx0．03=-189NM在2处的力矩：M===198。08NM在3处的力矩：M===2885。54NM在4处的力矩：M===198．08NM由此可知,2,4点是危险截面。按第四强度理论进行强度校核,并取=0。6。轴的计算应力：在2点：===198．04x2/0．013665=28285．7<[]在4点：===980．22/0。00683264=143461．39<[]前已选的选定轴的材料为45钢,调质处理。由表15-1查得=60MPa,因此<[],所以安全。3.4滚压滚筒中间轴及辅助零件的设计计算3.4.1拟定轴上的零件的装配方案根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度中间轴的结构设计为满足轴的定位要求，轴的两端分别制出一轴肩，分别高为5mm，故此轴两头直径为70mm，中间一段直径为80mm，直径为70mm段长为30mm，直径80mm段长为1340mm，这根轴靠纸带的牵引力随电动滚筒一起转动，是一根旋转轴，起到支撑和抵制旋转扭矩的作用。在轴的两端直径为70mm上分别装有6014轴承。此根轴的总长度为1400mm。求轴上的载荷以上的设计计算可知，带速v=0.35m/s,筒长L=1400mm,筒体厚度t=12mm,钢为45号钢，直径为300mm，内径为270mm，中间轴为80mm附图3.4：轴的受力：滚压滚筒的总质量：M=[x（0．3/4+x0。3x9．41x10=[0．0187929+0．008478+0。0070336]x9．41x10=0．0266743x9．41x10=251kg由滚压滚筒质量产生的压力：F1=mg=251x9．81=2462．31N由于气缸的作用产生的压力有以上的计算可以知道：P=4x10Pa，气缸活塞直径mm。两头气缸产生的压力F：F2=2x4x10xx0．080=9812．5N滚压辊子产生的扭矩：Ｔ＝Ｃ（Ｆ１+Ｆ２）C：辊子轴承摩擦系数，取为０．０２５所以：T=0．025(9812．5+2462．31)=0．025x12274．81=306．87NM在2点处弯矩：M=F2x0．08/2=9812．5x0。08/2=392．8NM在中间最高时弯矩：M=F2x0．7/2-(F1+F2)/2x(0．7-0．08)/2=9812．5x0．7/2-(2462．31+9812．5)x0．31/2=3434．375-1902．5965=1531．78NM由分析计算易断定此轴中间截面是危险截面。按弯扭合成的强度理论第四强度理论进行强度校核：===1562．2161/0．00005024=3．1x10<[]前已选定轴的材料为４５钢，调质处理。由＜＜机械设计＞＞表１５－１可以得=60MPa，因此<[]，所以安全。3.5预计计算轴承的寿命根据工作条件选用深沟球轴承，又已知径向载荷F，轴向载荷F=0轴径D＝70mm，预计计算寿命Lh’=130000h。3.5.1计算轴承的轴向和径向载荷轴承的径向载荷：F=(F1+F2)/2F1：电动滚筒产生的压力F2：汽缸产生的压力F=(3952．545+4906．25)/2=4429．3975F=0(1)计算轴承的转速N===11．94r/min(2)求比值：=0根据＜＜机械设计＞＞表１３＿５，<e3.5.2初步计算当量动载荷ＰP=f(XF+YF)按照＜＜机械设计＞＞表１３＿６，取f=1．2，按照表13＿5，Ｘ＝0.56现暂时选一近似中间值：Y=1。5P=1．2x0．56x4429．3925=2976．55N3.5.3求轴承应有的基本额定动载荷值：C=P=2976．55x=5903．07N按照设计手册取6014。这轴承的基本额定静载荷C=30000N。验算如下：（1）求相对轴向载荷对应的值，对深沟球轴承f=14。7，相对轴向载荷fF/C=14．7x0/30000=0。对应的e值为０．２８－０．３０，Ｙ值为１．５５－１．４５。（2）。用线形插值法求Ｙ值：Y=1．45+=1．55所以：Ｘ＝０．５６，Ｙ＝１．５５所以：P=1．2x(0．56x4429．3925+1．55x0)=2976．288N验算６０１４轴承的寿命：Lh=(c/p)=(5903．07/2976．288)=136124．67h满足要求。3.6键联结的设计校核：键联结是应用最广的联结，靠侧面传递力矩，对中良好，装卸方便，电动滚筒经常使用的是普通平键，键的宽x高应符合标准规定，所以键的计算主要是按传递的扭矩确定键的长度，或者验算键联结的强度。3.6.1选择键联结的类型和尺寸：选用圆头普通平键，根据D＝80mm由表＜＜机械设计＞＞６—１得键的截面尺寸：宽度b=25mm,高度h=14mm取键长=70mm3.6.2校核键联结的强度：键轴轮辇的材料都是钢，由＜＜机械设计＞＞表6—2查得挤压压力[]＝１１０ＭＰa。键的工作长度L=L-b=70-20=50mm。接触高度k=0．5h=0。5x14=7mm。由＜＜机械设计＞＞式（6－1）===133>[]可见联结的挤压强度不够。考虑到相差很大，因此改为双键。相隔180，双键的工作长度Ｌ＝1．5x50=75mm。所以：===88<[]（合适）3.7紧固件的计算：作用在联结结合面的载荷为转矩Ｍ３，所以要求联结要预紧。受转矩后，被连接件不得有相对滑动，为防螺栓松动，常用弹性垫圈增加摩擦力。各螺栓的预紧力P：P=K：可靠性系数取1．3f：结合面间的摩擦系数取０．２r：联结螺栓所在圆的半径z：螺栓的数量M3=1600NP===4875N按铰制孔联结，各螺栓所受力相等：R=；并取K=1．3,f=0。2得预紧力：P=6．5R螺栓的公称应力面积：A=mm[]：螺栓许用拉应力N/mm；[]=；取n=4：螺栓的屈服强度，N/mm;从＜＜机械设计＞＞表５－８查得＝４００ＭＰa所以：A==＝42．25mm螺栓的公称直径：D=1．118+t=3．8939+1=4．8939<10。T：螺距，mm；取d=10mm。所以合适。3.8包覆层的沟槽尺寸：考虑到滚筒表面的能够排除输送带运行时带来的水，泥浆及其他污物，沟槽走向角一般取120——140度，没有保护的场合宜用120度。沟槽尺寸：沟槽间距n和走向角之间有下列关系：n1=n/sin=n=sin：沟槽走向角,取120mm：包覆层厚度取13．5mm：包覆层沟槽深度取6．5mm[n]：等分数；沟槽宽度取8mm沟槽中心矩取60mm光面包覆层取9mm包覆层许用面压值计算：包覆层单位表面积上一般取许用面压值：[P]=pn/(n-m)=1．575/(RBm)=1．575x=810．686N/m=0．081N/mm因为[P]《=0。5，所以取q<=0．5或q>0．5的包覆层都可以。3.9油温的设计计算：电动滚筒的壁比较薄，可以按平面薄壁处理。有＜＜传热学＞＞式2－19：Q==：导热系数。钢的为４７．５；橡胶的为０．５：壁厚。钢的为１５mm，橡胶的为１２mmＱ：热损失。取５０Ｗ/mＴ１：内壁温度。Ｔ２：外壁温度。取１３０度。所以：Ｑ＝=50=Q==50=由以上两式可得：t=130．62，有上可