XK450-1200開煉機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985目 錄前 言1一、文獻(xiàn)綜述2二 、主要參數(shù)的確定92.1 橫壓力的確定92.1.1 臨界角92.1.2 橫壓力的計(jì)算92.2 驅(qū)動效率102.3 生產(chǎn)能力10三、傳動系統(tǒng)133.1 電動機(jī)133.2 減速器133.3 驅(qū)動齒輪133.3.1 確定公式中各計(jì)算數(shù)值143.3.2 計(jì)算許用接觸應(yīng)力143.3.3 計(jì)算:153.3.4 齒輪主要幾何參數(shù)的確定163.4 速比齒輪173.4.1 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)183.4.2 齒輪主要幾何參數(shù)21四、主要零部件的設(shè)計(jì)224.1 輥筒224.1.1 輥筒材料224.1.2 機(jī)構(gòu)形狀與各部分尺寸224.1.3 輥筒的受力分析234.1.4 輥筒的強(qiáng)度計(jì)算254.2 輥筒軸承294.2.1 滑動軸承的結(jié)構(gòu)294.2.2 軸承強(qiáng)度計(jì)算304.3 機(jī)架與壓蓋324.3.1 機(jī)架與壓蓋的強(qiáng)度計(jì)算324.4 調(diào)距裝置384.4.1 調(diào)距裝置的計(jì)算384.4.2 螺桿螺紋的自鎖條件394.5 輥溫調(diào)節(jié)裝置394.5.1 實(shí)際冷卻水消耗的功率414.5.2 冷卻水管進(jìn)水總管直徑的計(jì)算41前 言開放式煉膠機(jī)的發(fā)展回顧和展望 已有100多年歷史的開煉機(jī),目前仍然是國內(nèi)外橡膠企業(yè)使用的主要煉膠設(shè)備之一,雖然其主機(jī)結(jié)構(gòu)無多少變化,但其附屬結(jié)構(gòu)卻在日新月異地不斷改變更新,例如橡膠設(shè)置的使用和不斷改進(jìn),是開煉機(jī)逐漸像自動化程方向發(fā)展,這些變化,使其在技術(shù)水平和性能方面均得到了改進(jìn)和提高。這樣開煉機(jī)不但沒有被密煉機(jī)所取代或淘汰,相反還在不斷發(fā)展。開煉機(jī)不但在一般橡膠企業(yè)里大有市場,就是在輪胎生產(chǎn)中也還占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。由于輪胎制造的需要,目前開煉機(jī)的規(guī)格已經(jīng)達(dá)到了710*2200(2540),前輥線速度達(dá)40m/min,只惦記驅(qū)動功率增至280kw,而且有單電機(jī)驅(qū)動,雙單機(jī)驅(qū)動和直流電機(jī)無限調(diào)速等多種驅(qū)動方式,另有單機(jī)和雙機(jī)聯(lián)動兩種結(jié)構(gòu)形式。輥筒表面形狀有光面和溝槽面兩種類型。溝槽面輥筒的溝槽斷面形狀、大小、分布形式和與軸線的角度有多種多樣,可根據(jù)工藝需要而定。對于輥面溫度控制要求較高者,多采用鉆孔結(jié)構(gòu)。輥筒的支承用滾動軸承取代銅瓦滑動軸承和尼龍滑動軸承。利用滾動軸承作為輥筒支承,具有高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。輥筒調(diào)距由手動、電動發(fā)展到液壓調(diào)距。液壓調(diào)距的控制系統(tǒng)由壓力傳感器、位移傳感器、PLC和觸摸屏等組成,可用它作精確調(diào)距,設(shè)定值與實(shí)際值的誤差在0.2mm以內(nèi)。一、文獻(xiàn)綜述煉膠設(shè)備是橡膠工業(yè)中的通用設(shè)備,在所有橡膠制品加工中都必須經(jīng)過煉膠加工工序。因此,煉膠設(shè)備是橡膠機(jī)械中重要的設(shè)備之一。目前的煉膠設(shè)備主要有開煉機(jī)、密煉機(jī)(間歇式生產(chǎn),目前通用),連續(xù)混煉擠出機(jī)(連續(xù)式生產(chǎn),橡膠方面正在研究之中,塑料方面已工業(yè)化)。在橡膠工業(yè)中,混煉車間是整個行業(yè)的核心,是橡膠工廠最重要的部門,也是能源消耗大戶,占全廠40%,也是目前重點(diǎn)節(jié)能的部門或工序之一。它包括烘箱、切膠機(jī)、開煉機(jī)、密煉機(jī)及其輔機(jī)。近年來,國外橡膠工業(yè)有了迅速的發(fā)展,不僅在各個加工技術(shù)方面有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步,而且設(shè)備方面有很大的發(fā)展,廣泛地應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)管理和控制煉膠作業(yè),大大地提高了煉膠系統(tǒng)地自動化水平,同時也引起了煉膠系統(tǒng)的變化。多年來,國外對煉膠系統(tǒng)的技術(shù)改革實(shí)踐證明:首先改革煉膠機(jī)及其裝置,并使之現(xiàn)代化,以取得較高的勞動生產(chǎn)率、較高的效率和煉膠作業(yè)最佳化,才能真正實(shí)現(xiàn)煉膠系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)過多年的改革,當(dāng)代煉膠系統(tǒng)尤其是輪胎廠的煉膠系統(tǒng)已發(fā)展成自動化水平較高的工程系統(tǒng)。一、用途開煉機(jī)主要用于:1.生膠的塑煉、破碎、洗滌、壓片;2.膠料的混煉、壓片以及膠料中的雜質(zhì)清除;3.混煉膠的熱煉、供膠;4.再生膠的粉碎、混煉、壓片。此外,它還廣泛應(yīng)用于塑料加工和油漆顏料工業(yè)生產(chǎn)中。從目前來看,開煉機(jī)的用途還是很廣泛的,現(xiàn)在在許多方面用密煉機(jī)可以代替,但開煉機(jī)仍有實(shí)際意義。1.在中、小型廠是必備的設(shè)備。因?yàn)槊軣挋C(jī)的投資大,而且密煉機(jī)的用途不如開煉機(jī)的廣泛。2.某些對熱敏性強(qiáng)的混煉膠可避免早期硫化,而便于散熱,必須用開煉機(jī)混煉。3.某些生產(chǎn)廠家混煉各種不同顏色的膠料,只用開煉機(jī)便于清洗。4.特殊用途橡膠,如丁腈加強(qiáng)膠開煉機(jī)基本結(jié)構(gòu)開煉機(jī)主要由輥筒、軸承、機(jī)架、壓蓋、傳動裝置、調(diào)距裝置、潤滑系統(tǒng)、輥溫調(diào)節(jié)裝置和緊急制動裝置等組成(見下圖)。開煉機(jī)雖然大小不同,但其基本結(jié)構(gòu)都是大同小異的。下面我們要了解幾種不同結(jié)構(gòu)的開煉機(jī)1、 老 式傳 動 開 煉 機(jī) 2、新 型 傳 動 3、雙電機(jī)傳動式開煉機(jī)4、帶翻膠裝置開煉機(jī) 開煉機(jī)的工作原理開煉機(jī)為什么能夠把高彈性的生膠轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌伤苄誀顟B(tài)的塑煉膠呢?如何把橡膠與各種配合劑均勻混合在一起?這是因?yàn)殚_煉機(jī)在煉膠過程中主要是依靠兩個相對回轉(zhuǎn)的輥筒對膠料產(chǎn)生擠壓、剪切作用,經(jīng)過多次捏煉,以及捏煉過程中伴隨的化學(xué)作用,將橡膠內(nèi)部的大分子鏈打斷,使膠料內(nèi)部的各種成分摻和均勻,而最后達(dá)到煉膠的目的。從輥筒間隙中排除的膠片,由于兩個輥筒表面速度和溫度的差異而包覆在一個輥筒上,重新返回兩輥間,這樣多次往復(fù),完成煉膠作用。在塑煉時促使橡膠的分子鏈由長變短。彈性由大變??;在混煉時促使膠料各組分表面不斷更新,均勻混合。在間歇操作的開煉機(jī)上,加料后膠料反復(fù)通過輥距數(shù)次,最后切割下片。如圖22所示。在用作連續(xù)操作的開煉機(jī)上,膠料從輥筒的一端連續(xù)的加入,按煉膠工藝規(guī)定的時間反復(fù)通過輥筒數(shù)次,從輥筒的另一端連續(xù)切割所要求膠條。 圖22間歇煉膠過程圖三、強(qiáng)化煉膠效果,必須具備四個條件經(jīng)過上面分析討論可知,要想完成煉膠操作及得到較好的煉膠效果,應(yīng)實(shí)現(xiàn)下面四點(diǎn):1、使膠料摩擦角大于接觸角()以便把膠料帶入輥距;2、使前后輥速(線速度)不想等,以便對輥隙中的膠料進(jìn)行強(qiáng)烈的擠壓和剪切;3、煉膠時,需要切割翻膠,以破壞膠料的封閉回流線,加強(qiáng)物料的分散效果;4、煉膠過程中不斷調(diào)整輥距,以改變速度梯度,提高煉膠效果。技術(shù)特征一、規(guī)格表示開煉機(jī)的規(guī)格用“輥筒工作部分直徑輥筒工作部分長度”來表示,如5501500,單位是毫米。我國部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表示方法是在輥筒直徑數(shù)字之前冠以漢語拼音符合,以表示機(jī)臺的用途。由于國產(chǎn)密煉機(jī)以成系列,且絕大部分前后輥筒直徑相同,因此,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了長徑比,一般只用輥筒直徑表示。如XK400:X表示橡膠,K表示開煉機(jī),400表示輥筒直徑;SK400:S表示塑料,K表示開煉機(jī),400表示輥筒直徑;X(S)K400:X(S)表示橡膠塑料通用,K表示開煉機(jī),400表示輥筒直徑。對于一些特殊用途的專用開煉機(jī),還要增加一個符合,如XKP400:其中P表示破膠機(jī);XKA400:其中A表示熱煉機(jī)。二、技術(shù)特征機(jī)臺的技術(shù)特征是我們比較關(guān)心的,因?yàn)槲覀冊谶M(jìn)行廠房設(shè)計(jì)時,機(jī)臺的技術(shù)特征就顯得比較重要,技術(shù)特征主要表明機(jī)器的性能參數(shù),有些可在產(chǎn)品總目錄及樣本上查到,較詳細(xì)的應(yīng)找說明書。對開煉機(jī)來講,技術(shù)特征應(yīng)包括:輥速、速比、功率、煉膠容量、輥距調(diào)整范圍以及外形安裝尺寸和傳動方式等。國產(chǎn)煉膠機(jī)的規(guī)格與技術(shù)特征見下表。煉膠機(jī)規(guī)格(mm)速比前輥線速度(m/min)主電機(jī)功率(kw)一次加料(kg)用途650210055015005508004501200400100035090016032016032011.11.21.31.251.351.21.31.21.31.21.31.251.35速比可調(diào)32282624191710可調(diào)11595755540285.55.515045702000公斤/時3050203515252壓片塑煉、混煉、熱煉破膠塑煉、混煉、熱煉塑煉、混煉、熱煉塑煉、混煉、熱煉實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)用主要技術(shù)參數(shù)開煉機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)確定是進(jìn)行該設(shè)備設(shè)計(jì)的重要工作,有必要對開煉機(jī)的幾個重要參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真地討論。輥筒工作表面的直徑與長度輥筒是開煉機(jī)的主要工作零件。它的工作表面直徑和長度是表示設(shè)備規(guī)格和生產(chǎn)能力的重要參數(shù)之一。目前,開煉機(jī)的輥筒工作表面直徑和長度已由國家進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。D,L,加工能力,產(chǎn)量Q,當(dāng)D一定,L,輥筒變形,撓度,安全性。對開煉機(jī)來講,主要用于膠料的粗加工,橫壓力變大,因此,在輥筒設(shè)計(jì)時,必須保證足夠的強(qiáng)度和剛度。輥筒的輥距定義:兩輥筒表面的最小距離稱之為輥距。單位用mm,me表示。一、輥筒回轉(zhuǎn)速度1、定義:輥筒回轉(zhuǎn)速度,常以輥筒表面的線速度V(m/min)來表示,或以輥筒的轉(zhuǎn)速(1/rad)來表示。二、速比f1、定義:開煉機(jī)輥筒的速比即是主動輥(后輥)與其被動(前輥)筒的線速度之比。一般用f表示,即式中:f-兩輥筒的速比v1、v2-分別表示后輥筒和前輥筒的線速度,單位m/min。從實(shí)踐中知道,增加速度梯度,膠料所受的剪切作用加強(qiáng),能夠強(qiáng)化煉膠,提高煉膠效果,對提高質(zhì)量是有利的,但速度梯度增加過大,由于剪切作用強(qiáng),摩擦生熱快,膠料溫度T也隨之上升,這樣,膠料粘度下降,對提高煉膠質(zhì)量不利。所以速度梯度不能取很大,也不能取的過小,據(jù)一般資料介紹,對于膠料的塑煉、混煉一般取=7500/min左右為最佳。實(shí)際操作可根據(jù)工藝要求,在不致產(chǎn)生焦燒的情況下,可短時間內(nèi)減小輥距。開煉機(jī)的速度梯度規(guī)定如下:用途計(jì)算速度梯度的輥距e梯度值塑煉、混煉、熱煉、壓片3mm15002200/min試驗(yàn)用小規(guī)格開煉機(jī)用1500/min生產(chǎn)用大規(guī)格開煉機(jī)用2200/min破碎、粉碎1.5(破碎)、2(粉碎)7500/min傳動功率傳動電機(jī)功率是開煉機(jī)傳動設(shè)計(jì)的一個主要依據(jù)。1、要求:(1)啟動力矩要大;(2)轉(zhuǎn)速要恒定;(3)可以正反轉(zhuǎn);(4)有耐超負(fù)荷的特性;(5)封閉性能要好。2、電機(jī)選擇:根據(jù)上述要求,一般選用Y、YR三相異步電動機(jī)。生產(chǎn)能力定義:單位時間內(nèi)開煉機(jī)的產(chǎn)量稱為開煉機(jī)的生產(chǎn)能力。以公斤/小時表示。傳動系統(tǒng)一、傳動型式開煉機(jī)的傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電動機(jī)、減速器、驅(qū)動齒輪和速比齒輪的選擇與布置。傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響開煉機(jī)的整體布置、結(jié)構(gòu)型式、占地面積、加工制造和使用維護(hù)。為此,設(shè)計(jì)時要給予充分的重視。開煉機(jī)的傳動型式頗多,大體上按下述方法分類:開煉機(jī)工作時負(fù)荷變動較大,又考慮到有時需要負(fù)載啟動?;鞜捙c壓片時粉狀配合劑飛揚(yáng)易引起電動機(jī)短路,故對開煉機(jī)用電動機(jī)的要求是:1啟動扭矩要大;2具有超負(fù)荷特性,要求Mmax/M額定為22.5倍以上;3能夠正反轉(zhuǎn)動;4轉(zhuǎn)速要恒定;5制動性能要好;6混煉、壓片機(jī)電動機(jī)應(yīng)采用封閉型。近年來,國外開煉機(jī)有采用低速同步電動機(jī)直接驅(qū)動的。它的優(yōu)點(diǎn)是:功率因數(shù)高,不需配置減速器。它的缺點(diǎn)是:電動機(jī)成本高、體積大,操作與維護(hù)都不方便,故在國內(nèi)產(chǎn)品中尚未采用。參 考 文 獻(xiàn)1 機(jī)械工程師手冊 第二版S 機(jī)械工業(yè)出版社 2883052 成大先主編,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第四版 第四卷M 化學(xué)工業(yè)出版社出版2004:53150,192206 3 楊順根主編,橡膠機(jī)械安裝 維護(hù) 保養(yǎng)和檢修M 1999.1,化學(xué)工業(yè)出版社4 濮良貴,紀(jì)名剛主編,機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)M 2002.1,高等教育出版社 5 張美麟,閻華,張莉彥編,機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)M 2001.12,化學(xué)工業(yè)出版社 二 、主要參數(shù)的確定開煉機(jī)規(guī)格:主要參數(shù):1、輥距 取4mm 2、前后輥速比 f=1:1.27 3、前輥筒線速度 24.3m/min 4、主機(jī)功率 55千瓦 5、一次加料量 30-50公斤2.1 橫壓力的確定2.1.1 臨界角 取合力作用線與水平作用線的夾角 取2.1.2 橫壓力的計(jì)算a、 建立在經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的橫壓力的計(jì)算式中:總橫壓力,;計(jì)算系數(shù),開煉機(jī),=1.31.5;速比;后輥線速度,因此;兩輥筒的平均直徑,cm;輥筒指數(shù),其值為;輥距,cm;輥筒工作部分長度,cm;b、 建立膠料捏煉流體動力理論上的橫壓力計(jì)算單位橫壓力式中,剪切計(jì)算系數(shù) =17.0;因此 c、 利用推薦值橫壓力 2.2 驅(qū)動效率由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: 式中:92計(jì)算系數(shù)(天然橡膠):輥筒工作部分長度,米輥筒的半徑,米因此選擇的電機(jī)功率為55千瓦選擇電機(jī)為Y280M-6 n=980轉(zhuǎn)分 電壓=380V2.3 生產(chǎn)能力一次容膠量升生產(chǎn)能力三、傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括:電動機(jī)、減速器、驅(qū)動齒輪和速比齒輪的選擇與布置。3.1 電動機(jī)Y280M-6 n=980轉(zhuǎn)分3.2 減速器選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器:ZLY160-9 I=12.643.3 驅(qū)動齒輪齒輪材料的選額:小齒輪材料為40鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火,齒面硬度為4855HRC大齒輪材料調(diào)質(zhì)硬度為217255HBS后輥速度為24.31.27=30.86 m/min選取小齒輪齒數(shù)為 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式:3.3.1 確定公式中各計(jì)算數(shù)值 初選 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 查得 查得材料的彈性影響系數(shù) 3.3.2 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查得接觸疲勞壽命系數(shù)為 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù),故取3.3.3 計(jì)算:取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) (a) 按接觸強(qiáng)度校核驗(yàn)算公式:(1) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (2) 確定齒寬 取 (3) 計(jì)算圓周速度 (4) 計(jì)算 (5) 確定(6) 驗(yàn)算 因?yàn)榕c比較接近,故參數(shù)不用修正。(b) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核校核公式:(1) 確定公式中各數(shù)值 計(jì)算(2) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù)(3) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所以,滿足強(qiáng)度要求3.3.4 齒輪主要幾何參數(shù)的確定(1) 基本參數(shù): (2) 分度圓直徑計(jì)算: (3) 中心距計(jì)算:(4) 齒寬: 3.4 速比齒輪速比齒輪的速比。兩齒輪中心距,傳遞扭矩是再通過速比齒輪傳動的,當(dāng)速比很小時,可以近似的認(rèn)為:量輥筒扭矩相同。速比齒輪的扭矩之和即為大驅(qū)動齒輪扭矩 選:小齒輪:鋼調(diào)質(zhì)及表面淬火。大齒輪: 調(diào)質(zhì)取: ?。?為滿足輥筒調(diào)整要求,大輥筒的開煉機(jī)速比齒輪應(yīng)采用漸開線長齒輪其全高,齒頂高,齒根高。齒寬。否則,會由于輥距過大造成齒的嚙合條件惡化,影響齒輪的使用壽命。所以全齒高 取 則 齒寬 3.4.1 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式:(1) 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 初選 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩選齒寬系數(shù) 查得 查得材料的彈性影響系數(shù) (2) 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查得接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù) 因?yàn)?故取(4) 計(jì)算取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) (a) 按接觸強(qiáng)度校核驗(yàn)算公式:(1) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 (2) 確定齒寬取 取 (3) 計(jì)算圓周速度 (4) 計(jì)算 (5) 確定 (6) 驗(yàn)算因比較接近,故參數(shù)不用修正,滿足強(qiáng)度要求(b) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算中心校核公式:(1) 確定公式中的數(shù)值 計(jì)算 (2) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù) (3) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所以滿足強(qiáng)度要求3.4.2 齒輪主要幾何參數(shù)(1) 基本參數(shù) (2) 分度圓直接計(jì)算 (3) 中心距計(jì)算 (4) 齒寬 四、主要零部件的設(shè)計(jì)4.1 輥筒4.1.1 輥筒材料輥筒是開煉機(jī)的主要工作零件,必須具有足夠的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱性能,其材料一般采用冷硬鑄鐵,這種鑄鐵表面堅(jiān)硬,耐磨耐腐蝕,內(nèi)部韌性好,強(qiáng)度大,易導(dǎo)熱,制造容易,造價低。4.1.2 機(jī)構(gòu)形狀與各部分尺寸輥筒結(jié)構(gòu)有兩種:一種為中空結(jié)構(gòu),另一種為圓周鉆孔結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用中空結(jié)構(gòu)。輥筒各部分尺寸為:輥筒工作部分長度: 輥筒內(nèi)徑: 輥筒直徑: 輥筒長度: 輥筒傳動部分直徑: 輥筒傳動部分長度: 輥筒肩部直接: 圓角: 4.1.3 輥筒的受力分析開煉機(jī)的輥筒工作時受較大的橫壓力、摩擦力、溫度應(yīng)力、大小驅(qū)動齒輪和速比齒輪的作用力。由于膠料橫壓力的作用,輥筒要承受彎曲應(yīng)力,由于膠料的摩擦力和軸承的摩擦力作用,輥筒要承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,可見輥筒實(shí)際上是受有彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力。此外,輥筒的自重作用都必須給予考慮。由于輥筒內(nèi)外溫度差而引起的溫度應(yīng)力和冷硬鑄造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力都對輥筒強(qiáng)度有影響,在精確計(jì)算時都應(yīng)考慮。但內(nèi)應(yīng)力計(jì)算困難,一般可在安全系數(shù)中考慮即可。(1) 膠料對輥筒的橫壓力式中: 總橫壓力,橫壓力的水平分力、垂直分力,(2) 驅(qū)動齒輪的作用力a. 大驅(qū)動齒輪的圓周作用力式中:作用在大驅(qū)動齒輪上的扭矩,大驅(qū)動齒輪的節(jié)圓直徑,經(jīng)電機(jī)、減速器、大驅(qū)動齒輪傳動的扭矩是提供前后輥筒前后輥筒加工膠料的需要,故由前、后輥共同承擔(dān)。即 ,但在煉膠過程中可初略認(rèn)為: 圓周作用力的水平分力和垂直分力為:式中:大小驅(qū)動齒輪軸線與垂直線偏移角 一般取b徑向力:式中: 為壓力角,取(3) 速比齒輪的作用力在煉膠時前輥筒的扭矩是通過速比齒輪傳動的,當(dāng)速比很小時,可以近似認(rèn)為兩輥筒的扭矩相等,速比齒輪的扭矩之和即為大驅(qū)動齒輪的扭矩式中 后輥筒速比齒輪的扭矩, 前輥筒速比齒輪的扭矩,圓周作用力 徑向力 (4) 重力 后輥筒 速比齒輪重 大驅(qū)動齒輪重 4.1.4 輥筒的強(qiáng)度計(jì)算(1) 輥筒支反力的計(jì)算 a 水平方向支反力b 垂直方向 c 合成支反力(2) 彎矩的計(jì)算輥筒的受力分析情況如上圖:輥筒的總橫壓力:支點(diǎn)反力和為:中間截面的彎矩:其最大彎矩式中:F總橫壓力,;單位橫壓力,水平單位橫壓力,中間截面的彎矩,軸承支點(diǎn)反力; 輥筒工作部分長度;輥筒支點(diǎn)間的距離;(3) 扭矩的計(jì)算:由后輥筒傳遞的全部扭矩式中:電機(jī)額定功率,后輥筒轉(zhuǎn)速,從電機(jī)至后滾筒的總傳動效率,取(4) 強(qiáng)度計(jì)算輥筒工作時受有彎曲和扭矩聯(lián)合作用下的復(fù)合應(yīng)力,根據(jù)力學(xué)中的強(qiáng)度理論,可按修正后的第二強(qiáng)度理論計(jì)算工作應(yīng)力。a 式中:泊松比,對鑄鐵; 最大彎曲應(yīng)力,; 最大扭矩剪應(yīng)力,;b 式中:輥筒計(jì)算斷面最大彎應(yīng)力,; 輥筒計(jì)算斷面最大彎矩;抗彎斷面系數(shù),;式中:輥筒工作部分外徑; 輥筒工作部分內(nèi)徑;內(nèi)外徑比,;c 式中:輥筒計(jì)算斷面最大扭矩,; 抗扭斷面系數(shù),;所以(5) 應(yīng)力計(jì)算開煉機(jī)煉膠過程中通過冷卻水冷卻時,對輥筒內(nèi)表面的影響較大,需要進(jìn)行溫度應(yīng)力驗(yàn)算。輥筒外表面受熱伸張打,產(chǎn)生壓應(yīng)力,但輥筒承受能力大,對溫度的影響不大。輥筒內(nèi)表面冷卻后,熱伸張少,產(chǎn)生拉應(yīng)力,與彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力跌加,影響強(qiáng)度。內(nèi)層拉應(yīng)力為:式中:熱應(yīng)力,由彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力,;式中:輥筒工作部分外半徑,; 輥筒工作部分內(nèi)半徑,; 膨脹系數(shù),對于鑄鐵; 彈性模量,對于鑄鐵; 輥筒工作部分外表面的溫度,; 輥筒工作部分內(nèi)表面的溫度,; 泊松系數(shù),對于鑄鐵,一般為,溫度太大時,熱應(yīng)力也大,易引起輥筒斷裂,故冷卻時,必須在運(yùn)轉(zhuǎn)中緩慢進(jìn)行。(6) 許用應(yīng)力與安全系數(shù)a 輥筒的安全系數(shù)式中:安全因數(shù)系數(shù),取(按停車事故考慮); 計(jì)算系數(shù),取(按輥筒初略計(jì)算考慮); 載荷性質(zhì)系數(shù),; 應(yīng)力集中系數(shù),鑄鐵輥筒取; 截面系數(shù),取; 工藝系數(shù),考慮冷硬層的影響,;質(zhì)量驗(yàn)收系數(shù),單位檢查??;從而得:b. 許用應(yīng)力 式中:取。4.2 輥筒軸承開煉機(jī)輥筒軸承承受的負(fù)荷大,速度低,速度較高,本設(shè)計(jì)采用滑動軸承,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,成本低。尼龍軸瓦用材料為填充MC尼龍。本設(shè)計(jì)采用HT200。4.2.1 滑動軸承的結(jié)構(gòu)軸承體的內(nèi)孔直徑: 軸承體高度: 軸襯長度: 輥徑長度壁厚: 軸襯外徑: 取過盈系數(shù),取間隙選擇時應(yīng)考慮:軸頸與軸承的間隙要適當(dāng),間隙過大,影響精度和使用壽命。間隙過小,易卡住和發(fā)燒。設(shè)計(jì)時,間隙的選取在保證具有良好的潤滑條件下選擇小值。(1) 軸頸的熱膨化式中:軸頸線膨脹系數(shù); 軸承最大工作溫度 ; 室內(nèi)溫度 ;(2) 保證回轉(zhuǎn)間隙按配合的最小間隙選取。取(3) 制造公差和安裝精度, (4) 軸承體熱膨脹系數(shù),由于溫度不高,該項(xiàng)可以不考慮。由此:最小間隙:最大間隙:輥筒工作面上的兩端面與軸承端面的軸向間隙,應(yīng)考慮輥筒的熱膨脹,制造商的長度公差,軸承間隙配合公差,輥筒轉(zhuǎn)時的必要間隙和輥筒端面的不垂直度等。軸向間隙,4.2.2 軸承強(qiáng)度計(jì)算按最大單位壓力驗(yàn)算: 式中: 軸承上最大壓力,; 軸承上的最大支反力,; 輥徑直徑,; 輥徑支撐部分長度,; 軸襯的許用壓力,; 取4.3 機(jī)架與壓蓋開煉機(jī)機(jī)架承受工作時的全部作用力,要求具有足夠的強(qiáng)度與剛度,耐中期振動。其材料要求具有良好的鑄造性能,價格低廉以吸震抗壓能力,通過選用鑄鐵HT250或HT300。4.3.1 機(jī)架與壓蓋的強(qiáng)度計(jì)算(1) 機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算 機(jī)架的主要受力情況如圖:為了簡化計(jì)算,這里吧機(jī)架分離成立梁和橫梁兩部分。 立柱部分 受力如圖為了簡化計(jì)算,忽略輥筒的重量和齒輪等的作用a. 立柱與壓蓋呈鉸鏈連接,在作用下產(chǎn)生反作用力,與方向相反。b. 立柱與橫梁是一個整體,將端視為固定端,當(dāng)作用后產(chǎn)生反力,與方向相反。為保證不變形,引起一個反彎矩,為順時針方向。c. 計(jì)算支反力和。d. 計(jì)算彎矩 對于立柱A點(diǎn)的彎矩: 截面處的彎矩: 截面處的彎矩: e. 計(jì)算應(yīng)力式中:截面模量:立柱的彎矩,或許用應(yīng)力,;合格 機(jī)架底梁應(yīng)力計(jì)算 受力情況如圖 底梁的彎矩: 求合成彎矩:在彎矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力為:式中:根據(jù)上訴計(jì)算彎矩后繪出彎矩圖,求得最大彎矩;截面模量; 所以在立柱受力作用下,底梁同時受到拉力,其拉應(yīng)力為:式中:拉力,;截面面積,;機(jī)架底梁的總應(yīng)力為:合格(2) 壓蓋的強(qiáng)度計(jì)算壓蓋的危險截面 如下圖的v-v所示,其應(yīng)力為:;式中;(2) 安全系數(shù)與許用應(yīng)力許用應(yīng)力式中:安全系數(shù) 機(jī)架安全系數(shù):;取;式中:安全因素系數(shù),;計(jì)算系數(shù),;載荷性質(zhì)系數(shù),;應(yīng)力集中系數(shù),;所以 壓蓋的安全系數(shù): 式中:安全因素系數(shù),其余與機(jī)架相同:壓蓋HT2040 4.4 調(diào)距裝置開煉機(jī)的調(diào)距范圍一般在之間,常用的調(diào)距裝置分為:手動調(diào)距裝置、液壓調(diào)距裝置、電動調(diào)距裝置。本設(shè)計(jì)采用手動調(diào)距裝置,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,操作方便。4.4.1 調(diào)距裝置的計(jì)算 (1) 螺桿強(qiáng)度的計(jì)算機(jī)械式調(diào)距裝置的螺桿和螺母一般采用矩形或梯形單頭螺紋,為了是嚙合螺紋各圈受力均勻,螺紋工作圈數(shù)一般不大于10圈。調(diào)距螺桿主要承受橫壓力的水平分力,其次是扭矩作用,因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用手動調(diào)距,故扭矩可忽略。在驗(yàn)算調(diào)距螺桿的積壓強(qiáng)度時,其應(yīng)力為:設(shè)計(jì)螺桿時,其直徑為: 式中:個軸承上的最大橫壓力,;許用擠壓應(yīng)力,;螺桿材料的剪切系數(shù),梯形或矩形螺紋的,取1.25;螺桿的螺紋內(nèi)徑,;螺桿與螺母的受力均為變載荷,其許用積壓應(yīng)力為:式中:脈動積壓疲勞極限;鋼材的脈動拉亞疲勞極限為:而螺桿材料一般用,此時為:(2) 安全系數(shù):式中:安全因素系數(shù),;計(jì)算系數(shù),;載荷性質(zhì)系數(shù),;應(yīng)力集中系數(shù),;許用擠壓應(yīng)力為:4.4.2 螺桿螺紋的自鎖條件其自鎖條件必須滿足;即,摩擦角要大于螺紋升角。通常:,為摩擦系數(shù)。鋼對青銅的,。螺紋升角一般取。4.4.3 螺母臺肩的計(jì)算螺母臺肩高度式中:一個軸承上的最大橫壓力,;螺母外胎直徑,;螺母外徑,;許用應(yīng)力,;脈動彎曲疲勞極限,鑄鐵HT200的式中:安全系數(shù)安全系數(shù),??;計(jì)算系數(shù),?。慌c的比值,取;式中:應(yīng)力集中系數(shù),??; 取4.5 輥溫調(diào)節(jié)裝置開煉機(jī)的平均功率一部分小號在傳動裝置的摩擦損失上,約占平均功率的20%,向周圍空氣散失的熱量及膠料帶走的熱量約占平均功率的10%,其余70%平均功率轉(zhuǎn)化為熱量,由冷卻水道走。4.5.1 實(shí)際冷卻水消耗的功率由于一般取 (進(jìn)、出冷卻水溫差),故冷卻水消耗量可近似計(jì)算為:式中:電機(jī)功率,冷卻水耗水量。查表取 取 4.5.2 冷卻水管進(jìn)水總管直徑的計(jì)算進(jìn)水總管的直徑式中:冷卻水耗水量;水的流速,??;取。50
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