400型水溶膜流研成型機(jī)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　2008屆</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料</p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　?。?008屆）</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　400型水溶膜流研成型

2、機(jī)</p><p><b>　　2008 年 6月</b></p><p>　題 目 名 稱：400型水溶膜流研成型機(jī) </p><p>　學(xué) 院（部）：機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>

3、　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 </p><p>　學(xué) 生 姓 名：</p><p>　班 級(jí)：學(xué)號(hào) </p><p>　指導(dǎo)教師姓名：職稱 </p><p>　最終評(píng)定成績(jī)：</p&

4、gt;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　水溶性塑料薄膜（以下簡(jiǎn)稱水溶膜）是一種新穎的綠色包裝材料。它的主要原料是聚乙烯醇及淀粉，能溶于水，降解成無毒無公害的最終產(chǎn)物CO2和H2O。它的應(yīng)用也較為廣泛，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們?nèi)粘Ｉ钪卸加袕V泛的運(yùn)用，且隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)水溶膜的需求量也必將持續(xù)增長(zhǎng)。</p><p>　　本文

5、主要介紹400型水溶膜流研成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)的主要工作原理是：先將原料在一定條件下制成水溶性膠液，然后將膠液流研到鏡面不銹鋼帶（以下簡(jiǎn)稱鋼帶）上，用刮刀將膠液均勻刮開，膠液刮層隨鋼帶轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入烘道烘干，最后剝離成成品膜。烘道的熱源來至布置于系統(tǒng)頂部的熱供送箱和烘道內(nèi)置的紅外電熱管，其內(nèi)的溫度是可控的。刮刀固定于鋼帶的上部，它可以在一定范圍內(nèi)上下調(diào)動(dòng)，通過控制它與鋼帶間的縫隙，來達(dá)到控制水溶膜厚度的目的。鋼帶被焊接成環(huán)形，安裝在一對(duì)

6、大滾筒上，位于生產(chǎn)線后端的為主動(dòng)滾筒，前端的滾筒主要起改向作用，稱改向滾筒，剛帶傳動(dòng)非常類似于平帶傳動(dòng)，但本系統(tǒng)中的鋼帶既是水溶膜成膜的載體，又是動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)十分重要。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水溶膜，烘道，鋼帶傳動(dòng)，滾筒，刮刀</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Water-solub

7、le plastic packaging films (hereinafter referred to water-soluble film) is a new green packaging materials, its main raw material is polyvinyl alcohol and starch, can dissolve in water, degradation of non-toxic pollution

8、-free into the final product of CO2 and H2O. It's also the wider application of the workers, farmers and people in daily life have a wide range of use, and with the enhancement of environmental awareness among the pe

9、ople, the demand for water soluble film will also con</p><p>　　glue evenly, with the strip into the rotation, bake film drying, peeling into the final finished film. Hung Road to the heat source in the syste

10、m to the layout at the top of the heat and bake for sending me the built-in infrared Electric Road tube, the temperature is controllable. Scraper fixed in the upper strip, it can within a certain range from top to bottom

11、 mobilization, through its control of the gap between the strip and to achieve water-soluble film thickness control purposes. Strip was </p><p>　　Keywords: Water-soluble film, Hung Road, belt drive, roller,

12、scraper</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 水溶膜的簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 水溶膜的現(xiàn)狀及展望1</p><p>　　1.3 水溶膜的主要制備方法3&

13、lt;/p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 烘道的設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1.1 主體結(jié)構(gòu)材料的選擇3</p><p>　　2.1.2 整體尺寸和布局3</p><p>　　2.1.3 供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 鋼帶的

14、設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2.1 鋼帶性能的要求6</p><p>　　2.2.2 鋼帶型號(hào)及尺寸的選擇7</p><p>　　第3章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算8</p><p>　　3.1 鋼帶傳動(dòng)8</p><p>　　3.1.1 鋼帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>

15、;　　3.1.2 電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)的選用13</p><p>　　3.1.3 傳動(dòng)滾筒和托輥的設(shè)計(jì)與選用14</p><p>　　3.1.4 軸承的選用與校核 21</p><p>　　3.2 鏈傳動(dòng)23</p><p>　　3.2.1 鏈條的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.2.2 鏈輪的設(shè)計(jì)2

16、4</p><p>　　3.2.3 鏈傳動(dòng)的受力分析27</p><p>　　第4章 主要附屬裝置的設(shè)計(jì)與選用28</p><p>　　4.1 刮刀設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2 刀架的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.3 調(diào)偏裝置的設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.4

17、 熱風(fēng)回流裝置的設(shè)計(jì)31</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ35</b></p><

18、;p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1水溶膜的簡(jiǎn)介</b></p><p>　　水溶膜的外觀和我們?nèi)粘＝佑|的普通薄膜看起來差不多，但兩者在性能上卻相差甚遠(yuǎn)，大家都很清楚后者是白色污染的罪魁禍?zhǔn)?，是一種很難降解的永久污染源。而水溶膜則恰恰相反，它很容易被降解，尤其是它能溶于水，也正因此而得名—水溶膜。水溶膜作

19、為一種的綠色包裝材料,在歐美、日本等國(guó)被廣泛用于水中使用產(chǎn)品的包裝,例如,農(nóng)藥、化肥、顏料、染料、清潔劑、水處理劑等。水溶膜的主要原料是聚乙烯醇(PVA)及淀粉,其所有組分(包括添加的助劑)均為無毒的C、H、O化合物，溶于水后，降解成無毒無公害的最終產(chǎn)物CO2和H2O。</p><p>　　制膜過程中，各組分之間只發(fā)生物理溶解,改善其物理性能、力學(xué)性能、工藝性能及溶水性能,但不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不改變其化學(xué)性能，即：

20、水溶膜從材料到生產(chǎn)成膜都是無毒無污染的【1】。</p><p>　　因此，水溶膜完全可稱為是一種新穎的綠色包裝材料，且隨著人們環(huán)保意識(shí)的上升，其市場(chǎng)也必將越來越廣闊！</p><p>　　1.2 水溶膜的現(xiàn)狀及展望</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)生產(chǎn)銷售的水溶性薄膜主要有高溫型和低溫型2種類型。主要應(yīng)用于在水中使用的產(chǎn)品的包裝、水轉(zhuǎn)移印刷、作為暫時(shí)性載體用于假發(fā)

21、及刺繡的制作過程、用于種子帶、服裝及紡織品包裝、洗滌袋等。</p><p>　　目前國(guó)外生產(chǎn)廠家主要采用流涎法和吹塑法生產(chǎn)水溶性薄膜。主要是日本、美國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等生產(chǎn)銷售此類產(chǎn)品,如法國(guó)GREENSOL公司和美國(guó)WORDWIDE TECHNOLOGY PARTNERS(W.T.P)公司,日本的合成化學(xué)公司等。國(guó)內(nèi)在上世紀(jì)70年代上海塑料制品研究所、四川涪陵地區(qū)塑料三廠先后開發(fā)了PVA薄膜的流涎法和吹塑法,但由于

22、質(zhì)量差,能耗高,因而未能工業(yè)化生產(chǎn)。目前中科院北京塑料研究所正在研究開發(fā)吹塑法生產(chǎn)水溶膜,處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,還未投入實(shí)際生產(chǎn)【1】。</p><p>　　我校包裝機(jī)械研究所在郝院長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，研究開發(fā)了一種水溶膜生產(chǎn)方法——鋼帶流研法，這種方法不僅生產(chǎn)效率較高，而且相比之下能耗也比較低，操作流程簡(jiǎn)單，一條線僅需兩三個(gè)人就可以保證生產(chǎn)。正是因?yàn)榫哂羞@么多優(yōu)點(diǎn)，這種生產(chǎn)方法在國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了很大的市場(chǎng)，隨著技術(shù)的不斷改

23、和成熟，我相信她必定會(huì)繼續(xù)得到不斷的推廣，為創(chuàng)造一個(gè)潔凈的地球作出一定的貢獻(xiàn)!</p><p>　　1.3水溶膜的主要制備方法</p><p>　　目前，制作水溶膜的方法并不是很多，歸納起來比較成熟的有以下幾種：</p><p><b>　　吹塑法生產(chǎn)水溶膜</b></p><p>　　吹塑法生產(chǎn)水溶膜主要以PVA為主要

24、原料,添加水及其它助劑通過擠出吹塑機(jī)吹塑成膜，類似于目前通用朔料薄膜的生產(chǎn)，這里不做過多介紹。</p><p><b>　　流涎法生產(chǎn)水溶膜</b></p><p>　　這種生產(chǎn)方法工藝與傳統(tǒng)的塑料薄膜成型工藝有所不同,它的工藝過程是:采用先將原料制成固含量為18%～20%的水溶性膠,然后將水溶性膠液通過管道堆聚在鋼帶表面，隨著鋼帶的傳動(dòng)，固定于機(jī)架（鋼帶上部）上的刮

25、刀將膠液均勻刮開，將其涂布于鋼帶表面，通過控制刮刀與鋼帶間的縫隙來控制膜的厚度。隨著鋼帶的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，表面涂有水溶性膠液的鋼帶進(jìn)入有較高溫度的烘道內(nèi)，膠液內(nèi)的水分蒸發(fā)至規(guī)定水分后,切邊、剝離、收卷，獲得成品膜，工藝流程圖如圖1.1所示【2】。</p><p>　　圖1.1 水溶膜生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖</p><p>　　本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)這種方法，設(shè)計(jì)一條最高生產(chǎn)速度達(dá)7m/min的水溶膜生產(chǎn)線，因所

26、生產(chǎn)的膜的寬度為400mm，故將該生產(chǎn)線命名為：400型水溶膜流研成型機(jī)，通過以后章節(jié)將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1烘道的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　烘道，顧名思義就是起烘烤作用的通道，它是水溶膜成膜的主要場(chǎng)所，為膠液的蒸發(fā)提供熱量，因此烘道應(yīng)當(dāng)具備一下幾點(diǎn)特征：首先

27、，烘道應(yīng)該具有一定的空間，為成膜提供一定的場(chǎng)所；其次，它應(yīng)該能夠提供足夠的熱量，而且應(yīng)該是可控的，這樣才能控制膠液蒸發(fā)成膜的速度；最后，既然烘道是一個(gè)能夠提供熱能的空間，那它就必須有一定的保溫能力。當(dāng)然，烘道作為系統(tǒng)的主要可視部分，不僅要有實(shí)用的堅(jiān)實(shí)結(jié)構(gòu)，它還應(yīng)該具有優(yōu)美的外觀。</p><p>　　2.1.1主體結(jié)構(gòu)材料的選擇</p><p>　　烘道采用鋼架焊接結(jié)構(gòu)，主鋼架采用規(guī)格為5

28、0mm×50mm的方鋼管，因整個(gè)系統(tǒng)承載重量輕，且自重也較低，方鋼管的壁厚選為1.4mm。兩側(cè)邊豎直方向的立柱上需安裝可開拉的門，為了便于安裝門和與主鋼架焊接，側(cè)邊立柱選用50mm×100mm的矩形鋼管，壁厚也選為1.4mm。各段材料，均采用手工下料，再用普通電弧焊機(jī)焊接。</p><p>　　焊接好的機(jī)架表面（除兩側(cè)邊裝門以外）均有蒙皮，且都是雙層的，這是因?yàn)槔锩嬉b耐高溫保溫材料—玻璃纖維

29、，位于鋼帶緊邊的下邊還有一層分隔層，將烘道分成兩個(gè)腔。蒙皮和分隔層都選用白鐵皮，采用鉚接的方法，鉚在機(jī)架上，白鐵皮的厚度選1mm。</p><p>　　2.1.2整體尺寸和布局</p><p>　　烘道的主要作用是為膠液干燥提供一個(gè)熱溫環(huán)境，涂布在鋼帶上的膠液，在烘道內(nèi)會(huì)有一個(gè)往還的過程，鋼帶在烘道內(nèi)往返運(yùn)行的這段時(shí)間正是膠液成膜的過程。一般情況下水溶性膠液的含水量在80％左右，而成品膜的

30、含水量在17％左右，當(dāng)干膜溫度在75℃左右，平均熱風(fēng)速度在2.8m/s時(shí)，干膜時(shí)間的t，一般需要2min～3min，這里取t的中間值t=2.5min計(jì)算，生產(chǎn)速度V按設(shè)計(jì)要求最大速度V=7m/min計(jì)算，則烘箱的最小長(zhǎng)度=8.75m，考慮到其它非穩(wěn)定因素，為了保證能安全持續(xù)生產(chǎn)，這里將烘道的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為11m。</p><p>　　由于烘道較長(zhǎng)，為了便于運(yùn)輸和安裝，將其分為前、中、后三段，其中前段將又分為兩部分，前

31、面一部分主要裝有刀架、改向滾筒、流研口等，這部分是敞開的，后段則是密閉的烘道，兩段復(fù)合在一起，統(tǒng)稱機(jī)架前段，總長(zhǎng)約為4.5m，其中烘道的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為3m；中段和后段則均為純粹的烘道，長(zhǎng)度均設(shè)計(jì)為4m，那么整條線的長(zhǎng)度L=4.5+2×4=12.5m，且三段的排列方式是直線型，詳情請(qǐng)參看附錄圖1。</p><p>　　由于要在烘道內(nèi)形成一個(gè)熱風(fēng)循環(huán)，所以將烘道分為上下兩個(gè)腔，鋼帶的緊邊在上腔運(yùn)行，松邊在下腔運(yùn)

32、行，中間用白鐵皮分隔開，熱風(fēng)從上腔進(jìn)入，循環(huán)經(jīng)過下腔后，用抽風(fēng)機(jī)抽入上腔繼續(xù)循環(huán)，這樣即可形成熱風(fēng)循環(huán)，又能提高熱能利用率。</p><p>　　上腔的頂部均勻的開有四個(gè)熱風(fēng)入口，入口下端約100mm處設(shè)有熱風(fēng)分配篩，熱風(fēng)分配篩底面距離鋼帶約200mm，熱風(fēng)通過熱風(fēng)分配篩后，可以防止熱風(fēng)直接吹在膠液表面上。上腔除開有熱風(fēng)入口外，還均勻排布有電熱管，同樣電熱管距離鋼帶約200mm，它們可以直接加熱膠液，使整個(gè)系統(tǒng)的

33、熱功率大為提高。</p><p>　　上腔的高度，可按下式求得：</p><p>　　=200+100=300mm。</p><p>　　下腔主要是鋼帶的松邊在里邊運(yùn)行，為了防止松邊擦到底面，設(shè)計(jì)時(shí)要求松邊最低點(diǎn)離底面高度，鋼帶的下垂量可按式（2.1）計(jì)算：</p><p>　　h=a/2×tan

34、 （2.1）</p><p>　　式中：a—滾筒的軸心距，12000mm；</p><p>　　--松邊最低點(diǎn)與水平面的夾角，要求3°～5°，計(jì)算時(shí)取大值5°</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式可得：</p><p><b>　　h=525mm<

35、;/b></p><p>　　則下腔所需高度應(yīng)滿足式（2.2）</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　式中：r—滾筒的半徑，r=250mm</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入可得：</b></p><p><b>　　925m

36、m</b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)將圓整為1000mm，那么烘道的整體高度H可按式（2.3）計(jì)算：</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中:a—機(jī)架方鋼管的邊長(zhǎng)，a=50mm</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式可得：</p><p><b&g

37、t;　　H=1450mm</b></p><p>　　由于機(jī)架的總體高度不高，不便于操作者的操作，因此在烘道下邊焊接有支腿，高度均為150mm，烘道的每段四個(gè)角各一個(gè)，共有12個(gè)支腿。為了能夠在不太平整的地面上工作，每個(gè)支腿上都設(shè)有地腳螺釘，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整生產(chǎn)線高度。</p><p>　　烘道在寬度方向的要求:本條生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)時(shí)要求能夠生產(chǎn)400mm的產(chǎn)品，那么所需滾筒的寬

38、度=630mm（具體計(jì)算過程見下一章），加上滾筒與兩邊機(jī)架的空隙余量=35mm，再加上機(jī)架結(jié)構(gòu)方鋼管的寬度d=50mm，整機(jī)寬度可按式（2.4）計(jì)算：</p><p>　　=+2+2d=800mm （2.4）</p><p>　　2.1.3供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　生產(chǎn)線的熱源主要

39、有兩部分：帶有鼓風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)箱、固定于烘道上腔的電熱管。</p><p>　　熱風(fēng)箱是本系統(tǒng)的主要熱源和風(fēng)源，裝在整條線的上方，每段烘道均裝有一套，熱風(fēng)箱總體形狀呈長(zhǎng)方體狀，其內(nèi)橫向裝有3排，每排12根電熱管，一端裝鼓風(fēng)機(jī)，另一端裝熱風(fēng)入口。為了保溫，熱風(fēng)箱的壁都是用白鐵皮做的雙層壁，夾層內(nèi)塞有保溫材料。熱風(fēng)箱長(zhǎng)度方向?yàn)?080mm，橫剖面圖是400×400mm的方形，夾層的寬度為50mm，保溫材料在此除

40、具有保溫性能外，還應(yīng)具有耐高溫、不燃等性能，根據(jù)對(duì)其性能的要求，本處所選材料為玻璃纖維。</p><p>　　熱風(fēng)箱的外觀結(jié)構(gòu)如圖2.1所示（圖中除去了兩頭的接頭）。</p><p>　　圖2.1 熱風(fēng)箱結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　熱風(fēng)從熱風(fēng)箱吹出后，并不是直接吹在涂有膠液的鋼帶表面上，而是經(jīng)過一篩裝熱風(fēng)分配器后，進(jìn)入烘道上腔的，這樣可以防止為成膜的膠液在強(qiáng)氣流

41、的干擾下，產(chǎn)生波紋狀突起，熱風(fēng)分配篩外形如圖2.2所示。</p><p>　　1-安裝法蘭 2-篩狀底 3-吊臂</p><p>　　圖2.2 熱風(fēng)分配篩</p><p>　　獨(dú)立電熱管，它們固定于烘道內(nèi)頂部，鋼帶緊邊的上方，是本系統(tǒng)的輔助熱源，不能提供熱風(fēng)，僅起到直接加熱膠液、加速膠液蒸發(fā)的作用。它們排布的較稀疏，每段烘道內(nèi)裝有3～4根，采用吊架鉚接在頂板上【

42、3】，如圖2.3所示。</p><p>　　1-吊架 2-烘道頂部 3.電熱管</p><p>　　圖2.3 烘道內(nèi)電熱管固定方法</p><p><b>　　2.2 鋼帶的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　之所以把鋼帶的尺寸設(shè)計(jì)作為整體設(shè)計(jì)的一部分，就是應(yīng)為鋼帶在本系統(tǒng)中有這十分重要的作用，那么有關(guān)其尺寸及材料的選

43、擇也是至關(guān)重要的。因此，下面單就鋼帶總體設(shè)就的要求作進(jìn)一步的說明。</p><p>　　2.2.1 鋼帶性能的要求</p><p>　　在本系統(tǒng)中鋼帶是靠一對(duì)滾筒帶動(dòng)的，做類似平帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，其示意見圖2.4鋼帶既是水溶膜成膜的載體，又是動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，且一般是在高溫環(huán)境中，處于張緊狀態(tài)工作，因此這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)十分重要。</p><p>　　圖2.4 剛帶傳動(dòng)示意圖&

44、lt;/p><p>　　首先，鋼帶作為膜的載體，其表面必須具有較高的光潔度和抗膠液腐蝕的能力。鋼帶的光潔度決定膜的成膜質(zhì)量和剝離難易，抗膠液腐蝕的能力則影響鋼帶的使用壽命，因鋼帶工作時(shí)，要與膠液長(zhǎng)時(shí)間接觸，因此鋼帶必須要有較高的抗腐蝕的能力。</p><p>　　其次，鋼帶作為傳動(dòng)裝置，其起到的作用類似于平帶傳動(dòng)中的皮帶，必須具備一定的抗拉和抗彎強(qiáng)度，且長(zhǎng)時(shí)間的工作于高溫環(huán)境中，還要有一定的耐

45、高溫性質(zhì)。</p><p>　　此外，鋼帶是靠焊接連接成環(huán)的，焊接的質(zhì)量直接影響成膜的質(zhì)量和鋼帶的使用壽命，因此對(duì)鋼帶的焊接性能要求較高。</p><p>　　2.2.2 鋼帶型號(hào)及尺寸的選擇</p><p>　　根據(jù)以上對(duì)鋼帶的性能的要求，本生產(chǎn)系統(tǒng)選擇鏡面不銹鋼帶，既不會(huì)生銹，也具有較高的光潔度，且其強(qiáng)度也比較高。針對(duì)生產(chǎn)對(duì)鋼帶的要求，查機(jī)械手冊(cè)【4】選擇型號(hào)為

46、1Cr17Ni7的不銹鋼耐熱冷軋鋼帶，其力學(xué)性能見表2.1。</p><p>　　表2.1 1Cr17Ni7不銹鋼帶的力學(xué)性能</p><p>　　因鋼帶在系統(tǒng)中必須焊接成環(huán)形，且系統(tǒng)對(duì)焊接的質(zhì)量要求較高，為了便于焊接和增強(qiáng)鋼帶的使用壽命，鋼帶的厚度選為1mm；考慮到制膜的寬度及切邊等因素，剛帶的寬度設(shè)計(jì)為560mm；鋼帶的長(zhǎng)度有兩部分組成，上下水平部分和繞在滾筒上的兩段半圓部分，因?yàn)閮?/p>

47、滾筒的軸心距為a=12000mm，半徑為R=250mm（數(shù)據(jù)來自第3章），如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 滾筒半徑機(jī)軸心距</p><p>　　鋼帶的總長(zhǎng)，代入數(shù)據(jù)可得L=25570mm，因安裝鋼帶的滾筒在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，且鋼帶在安裝時(shí)存在一定的誤差，所以這個(gè)長(zhǎng)度僅是一個(gè)大概數(shù)值，具體數(shù)值可在25500mm-25600mm間選定，本文把25600mm作為計(jì)算數(shù)據(jù)，有關(guān)鋼

48、帶的抗拉強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度校核在下一章有具體說明。</p><p>　　第3章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　在本系統(tǒng)中，主動(dòng)力來源于一個(gè)三相異步調(diào)頻變速電動(dòng)機(jī)，其功率不是很大。動(dòng)力將經(jīng)過三個(gè)傳動(dòng)部分傳給滾筒，它們以次是：與電動(dòng)機(jī)現(xiàn)串聯(lián)的減速機(jī)、鏈傳動(dòng)、剛帶傳動(dòng)，其中鋼帶的傳動(dòng)至關(guān)重要。</p><p>　　本章將對(duì)電動(dòng)機(jī)的選用以及這三個(gè)傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和說明

49、，下面將對(duì)鋼帶傳動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。</p><p><b>　　3.1鋼帶傳動(dòng)</b></p><p>　　采用鋼帶傳動(dòng)是本系統(tǒng)一大特點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，前面已經(jīng)說過，剛帶傳動(dòng)既是傳動(dòng)裝置，又是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，雖然它類似平帶傳動(dòng)，但又絕不能看成平帶傳動(dòng)，剛帶傳動(dòng)有許多新的、鋼帶傳動(dòng)所獨(dú)有的特征，下面將對(duì)剛帶傳動(dòng)做出具體的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3

50、.1.1鋼帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　鋼帶傳動(dòng)中較為重要的部分就是一對(duì)傳動(dòng)滾筒，滾筒的設(shè)計(jì)也就顯得至為重要。在這對(duì)滾筒中，位于機(jī)器后端的為牽動(dòng)滾筒，即把動(dòng)力從與之相連的動(dòng)力源傳遞給鋼帶。前端的為改向滾筒，主要起改向作用，鋼帶繞過其半周后改向。傳動(dòng)類型與平帶傳動(dòng)相似，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 傳動(dòng)滾筒類型</p><p>　　

51、兩端的滾筒起到的作用和平帶傳動(dòng)中的帶輪相類似，下面按照平帶傳動(dòng)模型對(duì)其進(jìn)行受力分析。首先，把該系統(tǒng)看成理想的帶傳動(dòng)，即先忽略鋼帶的自重，求其個(gè)點(diǎn)的受力情況。下面用“逐點(diǎn)計(jì)算法”計(jì)算鋼帶各點(diǎn)的張力與阻力【5】，各點(diǎn)力的分布如圖3.2所示。</p><p>　　現(xiàn)在把鋼帶的受力理想化，將其分為緊邊繞入主動(dòng)滾筒受力點(diǎn), 緊邊繞出改向滾筒受力點(diǎn)，松邊繞出主動(dòng)滾筒受力點(diǎn)，松邊繞入主動(dòng)滾筒受力點(diǎn)，緊邊與托輥接觸受力點(diǎn)共五處受

52、力點(diǎn)，下面用“逐點(diǎn)計(jì)算法”計(jì)算鋼帶各點(diǎn)的張力與阻力。</p><p>　　圖3.2 鋼帶受力逐點(diǎn)計(jì)算法</p><p>　　各點(diǎn)受力可用下列各式（3.1～3.3）表達(dá)：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p&

53、gt;<b>　　（3.3）</b></p><p>　　式中：─鋼帶松邊繞出主動(dòng)滾筒點(diǎn)的張力，kgf；</p><p>　　─鋼帶松邊繞入改向滾筒點(diǎn)的張力，kgf；</p><p>　　─鋼帶緊邊繞出改向滾筒點(diǎn)的張力，kgf；</p><p>　　─鋼帶緊邊繞入主動(dòng)滾筒點(diǎn)的張力，kgf；</p><

54、p>　　─鋼帶松邊運(yùn)行阻力，kgf；</p><p>　　─鋼帶在改向滾筒上的阻力，kgf；</p><p>　　─鋼帶緊邊運(yùn)行阻力（與托輥間的摩擦力），kgf；</p><p>　　—?jiǎng)冸x薄膜阻力，取2N（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。</p><p>　　將上列各式合并得式（3.4）：</p><p><b>　?。?/p>

55、3.4）</b></p><p>　　由于薄膜自重可以忽略不計(jì)，且鋼帶松邊是自由傳動(dòng)因而</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　─鋼帶每米自重，kg/m;</p><p>　　─兩滾筒中心距，

56、M；</p><p>　　─托輥?zhàn)枇ο禂?shù)，取為0.025；</p><p>　　改向滾筒阻力由式（3.6）計(jì)算：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　式中：─改向滾筒阻力系數(shù)，由于鋼帶在滾筒上的包角接近180°，因此取=0.05。將上列各式整理可得式（3.7）：</p>

57、;<p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　主動(dòng)滾筒繞入點(diǎn)和繞出點(diǎn)的受力必須符合歐拉公式（3.8），鋼帶才不會(huì)在滾筒上打滑，</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　式中：─鋼帶與滾筒間的摩擦系數(shù)，查表取=0.15；</p><p>　　─

58、鋼帶在滾筒上的包角，=；</p><p>　　將式（3.7）和式（3.8）聯(lián)立，可得式（3.9）：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入以上各式可得</p><p><b>　　=9.6kgf</b></p><p><b>

59、;　　==9.6kgf</b></p><p><b>　　=11.3kgf</b></p><p><b>　　≈15.4kgf </b></p><p>　　鋼帶在主動(dòng)滾筒上所需圓周力的計(jì)算如式（3.10）</p><p><b>　?。?.10）</b><

60、;/p><p>　　式中：─驅(qū)動(dòng)滾筒的阻力，單位為kgf，可通過式（3.11）計(jì)算；</p><p>　　─刮刀的阻力，kgf，通過實(shí)驗(yàn)可取0.2</p><p>　　=（0.010.02）（） （3.11）</p><p>　　聯(lián)立（3.10）和（3.11）兩式得</p&

61、gt;<p><b>　　≈6.4kgf</b></p><p>　　在式=（0.010.02）（）的計(jì)算中，取較大值0.02參與計(jì)算。</p><p>　　鋼帶安裝并焊接好后，施加一定的預(yù)緊力使鋼帶張緊，鋼帶在滾筒上產(chǎn)生壓力，從而產(chǎn)生摩擦力。在理想狀態(tài)下，鋼帶在不工作時(shí)兩邊拉力相等，都等于，且鋼帶兩邊都是張緊的，如圖3.3所示。</p>

62、<p>　　圖3.3 鋼帶在理想非工作狀態(tài)下示意圖</p><p>　　但在實(shí)際情況下，鋼帶的段受自重的影響有一定的下垂，即鋼帶下段并不是水平繞進(jìn)滾筒的，而是與水平面存在一個(gè)夾角，在實(shí)際操作中一般將控制3°5°范圍內(nèi)，如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4鋼帶實(shí)際工況示意圖</p><p>　　從圖中很容易看出，重力Go是一定值

63、，當(dāng)?shù)慕嵌仍叫r(shí)，則鋼帶必須提供較大的力Fo來平衡Go，為了達(dá)到更高的安全系數(shù)，現(xiàn)取較小的角度3°對(duì)鋼帶進(jìn)行如圖3.5的受力分析。</p><p>　　圖3.5 鋼帶最低點(diǎn)受力分析</p><p>　　用正交分解法，可得式（3.12）</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　式中：

64、─鋼帶受拉內(nèi)應(yīng)力，N；</p><p>　　─鋼帶繞如滾筒時(shí)與水平面的夾角，計(jì)算中取3°；</p><p>　　─鋼帶下段的重力，可用式（3.13）求得。</p><p><b>　　（3.13）</b></p><p>　　式中：q—每米鋼帶的質(zhì)量</p><p>　　Lo—鋼帶下段的

65、長(zhǎng)度，近似等與兩滾筒的軸心距；</p><p>　　g—重力加速度，取10N／㎏。</p><p>　　聯(lián)立（3.12）和（3.13）兩式得：</p><p><b>　　（3.14）</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（3.14），可得：</p><p><b>　　≈5072N

66、</b></p><p>　　即鋼帶在不工作和工作時(shí)，都必須施加至少5072N的力，才能使鋼帶拉緊在規(guī)定的下垂角度范圍內(nèi)，且拉力Fo始終作用于鋼帶內(nèi)部，屬于鋼帶內(nèi)力，不對(duì)外做功，主要起拉緊鋼帶的作用。</p><p>　　當(dāng)鋼帶工作時(shí)鋼帶的緊、松邊受力應(yīng)在這個(gè)拉力的基礎(chǔ)上分別加上、，即:緊邊拉力=5223N，松邊拉力=5166N，整條鋼帶所受最大拉力為鋼帶緊邊繞入滾筒處，即力，

67、現(xiàn)在用它鋼帶的抗拉強(qiáng)度按式（3.15）進(jìn)行校核【6】。</p><p><b>　　（3.15）</b></p><p>　　式中：F—鋼帶所受的拉力；</p><p>　　A—鋼帶的橫截面積。</p><p>　　把數(shù)值代入式（3.15）中可得：</p><p><b>　　≈9.33

68、MPa</b></p><p>　　查表2-1可得，該鋼帶的許用應(yīng)力，可以看出，所以鋼帶的抗拉強(qiáng)度是安全。</p><p>　　鋼帶繞在滾筒上時(shí)要引起彎曲應(yīng)力，可設(shè)鋼帶的彎曲應(yīng)力為（單位為MPa），在下一節(jié)的滾筒設(shè)計(jì)中將會(huì)將會(huì)對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算。</p><p>　　3.1.2電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的選用</p><p>　　在上一節(jié)中，我

69、們已經(jīng)求出鋼帶在傳動(dòng)過程中受力最大點(diǎn)在鋼帶緊邊繞入點(diǎn)，且在該點(diǎn)所受最大力=15.4kgf，下面我們可以用式（3.16）來求鋼帶在實(shí)際傳動(dòng)中所需的功率：</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中:g—重力加速度,這里取10N/</p><p>　　V—鋼帶的運(yùn)行速度，這里取最大速度7m/min計(jì)算，且計(jì)算時(shí)單位化

70、為m/s</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入式（3.16）得：</p><p><b>　　≈18w</b></p><p>　　選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮到機(jī)械傳動(dòng)中的功率損失、系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)有較大慣性，需較大的啟動(dòng)功率以及電動(dòng)機(jī)本身也存在一定的功率損失等情況，故所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于鋼帶傳動(dòng)所需功率，它們間的關(guān)系可用式（3.17）表示：</p>

71、;<p>　　= （3.17）</p><p>　　式中：n—?jiǎng)恿Π踩禂?shù)，可取1～3，本系統(tǒng)計(jì)算時(shí)取3</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入式（3.17）可得：</p><p><b>　　=54w </b></p><p>　　固所

72、選電動(dòng)機(jī)額定功率不能低于54w，可適當(dāng)選擇功率大點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)。查相關(guān)手冊(cè)選擇Y801-4型三相異步電動(dòng)機(jī)【7】，其詳細(xì)技術(shù)數(shù)據(jù)見表3.3。</p><p>　　表3.3 所選電動(dòng)機(jī)特征值</p><p>　　在本系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)并不是直接將動(dòng)力輸出的，而是與一個(gè)減速機(jī)串聯(lián)在一起，通過減速機(jī)減速后再輸出到一個(gè)鏈傳動(dòng)環(huán)節(jié)上，最終經(jīng)鏈傳動(dòng)傳動(dòng)到主動(dòng)滾筒上，下面對(duì)減速機(jī)進(jìn)行選擇：</p>

73、<p><b>　　系統(tǒng)總傳動(dòng)比</b></p><p>　　式中：--電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　--主動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為（在以下章節(jié)有對(duì)其的相關(guān)設(shè)計(jì)），所以減速機(jī)的傳動(dòng)比=16.6，可將其圓整為17，結(jié)合電動(dòng)機(jī)，查相關(guān)手冊(cè)，選用HJ-

74、20型星輪減速器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表3.4。</p><p>　　表3.4 所選減速機(jī)特征值</p><p>　　3.1.3傳動(dòng)滾筒和托輥的設(shè)計(jì)與選用</p><p>　　在帶傳動(dòng)中有大、小兩種滾筒，其中位于環(huán)形鋼帶兩端與平帶傳動(dòng)中帶輪有類似作用的是一對(duì)大滾筒，其中位于機(jī)器后端的是主動(dòng)輪，前端的是改向輪。托輥在剛帶傳動(dòng)中其托承作用，它們均勻排布在環(huán)形鋼帶緊邊的下面。在

75、上一節(jié)的圖3-2中有標(biāo)示，圖中小圓代表托輥，但其個(gè)說并不代表實(shí)際數(shù)目，僅起示意作用。</p><p>　　現(xiàn)在對(duì)主動(dòng)滾筒進(jìn)行設(shè)計(jì)【8】，滾筒主要包括圓筒型外緣，兩端的輻板和中間軸組成，其輪廓結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 主動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，滾筒外緣和輻板的材質(zhì)均選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼Q235，許用應(yīng)力；中心軸選用45鋼，

76、經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，許用應(yīng)力。查相關(guān)資料，滾筒的輻板和外緣可選用8mm--13mm鋼板焊接，考慮到本系統(tǒng)屬于低速輕載運(yùn)行系統(tǒng)，為了減輕自重和節(jié)約成本，滾筒結(jié)構(gòu)鋼板不必選的太厚，選10mm的板材，采用焊接結(jié)構(gòu)，可完全滿足系統(tǒng)需求。</p><p>　　滾筒的直徑：為了保證鋼帶在滾筒上順利的繞行，鋼帶不會(huì)發(fā)生彎曲應(yīng)力破壞，滾筒應(yīng)有一個(gè)最小極限半徑。滾筒直徑愈大，愈有利于鋼帶的傳動(dòng)，但受機(jī)器本身的限制，和從節(jié)約成本出發(fā)，滾筒的

77、最大直徑應(yīng)有一定的限制，所以滾筒的直徑應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值。</p><p>　　根據(jù)鋼帶的屈服極限和彈性模量，可以按式（3.18）計(jì)算滾筒的最小直徑： </p><p><b>　?。?.18）</b></p><p>　　式中：─鋼帶的彈性模量，大小為206；</p><p>

78、　　h─鋼帶的厚度，大小為1；</p><p>　　─鋼帶的彎曲應(yīng)力極限，大小為548</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可算得：</b></p><p><b>　　≈376</b></p><p>　　結(jié)合表3-1，選滾筒的直徑D=500mm，這樣按鋼帶最大彎曲應(yīng)力極限設(shè)計(jì)，再結(jié)合表3.5選出

79、的滾筒最小直徑，這樣從表中按鋼帶使用壽命選出滾筒，那么鋼帶是否能滿足彎曲極限應(yīng)力的要求，就無需校核了。即所選滾筒在滿足鋼帶的彎曲應(yīng)力極限的同時(shí)，又能滿足整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。</p><p>　　表3.5 常見滾筒直徑對(duì)鋼帶使用壽命的影響</p><p>　　滾筒的長(zhǎng)度：鋼帶的寬度為560mm，且鋼帶在傳動(dòng)過程中很容易產(chǎn)生跑偏，滾筒作為帶動(dòng)鋼帶的主要機(jī)構(gòu)，滾筒的兩邊必須為鋼帶留有一定的余量，

80、取=35mm，滾筒和機(jī)架間也必須留有一定的運(yùn)轉(zhuǎn)余量，取==35mm，再結(jié)合整機(jī)設(shè)計(jì)寬度為800mm，結(jié)構(gòu)方鋼管的寬度d=50mm，則滾筒的寬度可按式（3.19）或式（3.20）求解：</p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　?。?.20）

81、</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入上任一式中可得：</p><p>　　滾筒兩端的輻板并不是位于滾筒圓筒型外緣的頂部，而是與外緣的兩端面存在一定的距離b，b取20mm，如圖3.7所示，這樣做不僅外型美觀，而且對(duì)外緣起到一定的加強(qiáng)作用。</p><p>　　圖3.7滾筒凸緣尺寸</p><p>　　中心軸的設(shè)計(jì)，安裝在主動(dòng)滾筒

82、的中心軸上的零部件有：輸入動(dòng)力的鏈輪、起承托作用的軸承，滾筒本身，因此可將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。現(xiàn)在，先初步估算軸的最小直徑，已知加載在滾筒軸上的功率（為了設(shè)計(jì)的安全，這里把電動(dòng)機(jī)的功率看成無損失的輸出，即計(jì)算時(shí)取用電動(dòng)機(jī)的功率），滾筒的轉(zhuǎn)速n。=28r/min，選取軸的材料為經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼。</p><p>　　傳動(dòng)軸的最小直徑可由式（3.21）確定，</p><p><b>

83、　?。?.21）</b></p><p>　　式中：--由表3-5查得，計(jì)算時(shí)取用112；</p><p>　　--取用電動(dòng)機(jī)的輸出額定功率，0.55kw；</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（3.21）可得：</p><p><b>　　=30.2</b></p><p>　　由于系統(tǒng)

84、在工作時(shí)對(duì)滾筒中心軸的撓度要求較高，軸剛性的好壞將直接影響到成膜質(zhì)量，故一般將軸的直徑設(shè)計(jì)的比較大。</p><p>　　中心軸的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示：軸的最小直徑出現(xiàn)在大鏈輪的安裝處，即圖中Ⅰ段，這里可將最小直徑選為40（由后面內(nèi)容可知，這里也滿足小于大鏈輪的最大允許輪轂直徑的要求），查表3.3可知鏈輪的輪轂長(zhǎng)度為56mm，結(jié)合鏈輪輪轂長(zhǎng)度和其它因素，將此段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為58mm。又因本段要安裝鏈輪，且鏈輪與軸采用鍵

85、連接，故本段開有一鍵槽，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，鍵槽的尺寸為4×12×50，即：深為4mm、寬為12mm、長(zhǎng)度為54mm，因滾筒受到的扭矩較小，此處鍵的強(qiáng)度不需校核；</p><p>　　圖3.8中心軸的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖</p><p>　　緊接著是安裝軸承的軸頸，圖中所示Ⅱ段，此段直徑結(jié)合前一段軸的直徑和軸承內(nèi)徑，將其設(shè)計(jì)為50mm，結(jié)合機(jī)架的寬度和軸承套的長(zhǎng)度，將長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為5

86、0mm；圖中Ⅲ段軸頸上安裝滾筒輻板而且還要讓滾筒端面與機(jī)架保持一定的間隔，結(jié)合前段的直徑，將本段的直徑設(shè)計(jì)為56mm，因滾筒兩端部留有20mm的凸緣，與機(jī)架的間隔為35mm，且輻板本身厚度為10mm，所以將本段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為65mm；緊挨著的Ⅳ段是軸位于兩輻板間的部分，結(jié)合前段，將本段的直徑設(shè)計(jì)為60mm，長(zhǎng)度結(jié)合滾筒長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為570mm；緊接著的Ⅵ段與Ⅲ段相同，Ⅵ段與Ⅱ段相同。</p><p><b>　

87、　中心軸的校核</b></p><p>　　滾筒中心軸在工作時(shí)，除了受到鋼帶拉力之外（通過滾筒的輻板傳遞到軸上），還受到鏈傳動(dòng)的壓軸力和滾筒自重的影響【9】。</p><p>　　現(xiàn)在把中心軸理想化成一根光桿，可得其按照水平和豎直方向進(jìn)行受力分析的受力分析圖3.9所示，圖中重力和鋼帶對(duì)滾筒的拉力都已經(jīng)分解到輻板的支點(diǎn)處。</p><p>　　圖3.9中心

88、軸受力分布圖</p><p>　　滾筒的自重可按式(3.22)計(jì)算:</p><p><b>　　（3.22）</b></p><p>　　式中：g—重力加速度，取10N/kg；</p><p><b>　　d—滾筒直徑；</b></p><p><b>　　—滾筒

89、長(zhǎng)度；</b></p><p>　　—滾筒材料的密度，取7900kg/。</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入式（3.23）可得：</p><p><b>　　G=348N</b></p><p>　　將重力G分解到兩輻板支點(diǎn)上可得：</p><p><b>　?。剑?74N &l

90、t;/b></p><p>　　鋼帶對(duì)滾筒的拉力：緊邊、松邊拉力、，可分別按式（3.24）和（3.25）來求：</p><p><b>　　(3.24)</b></p><p><b>　　(3.25)</b></p><p>　　式中：—拉緊鋼帶所需內(nèi)力； </p><p

91、>　　—鋼帶工作時(shí)松邊的拉力；</p><p>　　—鋼帶工作時(shí)緊邊的拉力。</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入上式可得：</p><p>　　=5226N；=5168N。</p><p>　　因此滾筒在水平方向上所受鋼帶總拉力F可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　=10394N</b>

92、</p><p>　　將總拉力F分解到兩輻板支點(diǎn)上可得：</p><p><b>　?。剑?197N</b></p><p>　　滾筒中心軸裝鏈輪端受到的壓軸力=4010.4N，應(yīng)鏈傳動(dòng)在本系統(tǒng)中被設(shè)計(jì)成類似豎直布置，所以在此壓軸力被看成豎直向上的力。在下一節(jié)鏈輪設(shè)計(jì)中鏈輪受力分析中有詳細(xì)討論。</p><p>　　然后

93、根據(jù)受力，和彎矩平衡方程求出的對(duì)應(yīng)支反力【10】，水平方向、，垂直方向、。并結(jié)合各分力繪制軸在水平和豎直方向的受力圖和彎矩圖，如圖3.10所示,圖中（a）表示理想化的軸，（b）、（c）表示水平方向上的受力和彎矩圖，（d）、（e）表示豎直方向上的受力和彎矩圖。</p><p>　　圖3.10 中心軸的彎矩圖</p><p>　　中心軸所受的扭距T主要來自鋼帶對(duì)滾筒的有效拉力，主要分布于軸的左

94、端至靠近左端輻板截面處， T可按式（3.26）計(jì)算：</p><p><b>　?。?.26）</b></p><p>　　式中：—鋼帶對(duì)滾筒的有效拉力，有以上章節(jié)可知=6.4kgf；</p><p>　　g—重力加速度，取10N/kg；</p><p>　　d—滾筒的直徑，有以上設(shè)計(jì)可知d=400mm。</p&g

95、t;<p>　　將數(shù)據(jù)帶入上式可得：</p><p><b>　　T=12.8NM</b></p><p>　　從軸的裝有鏈輪的一端到滾筒的第二個(gè)輻板處都分布有該扭矩。</p><p>　　通過圖3.10我們可以看出靠近裝有鏈輪那端的輻板支點(diǎn)截面為危險(xiǎn)截面，對(duì)其進(jìn)行受力分析，分析結(jié)果見表3.6。</p><p&

96、gt;　　表3.6 截面彎矩量</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面的強(qiáng)度?？筛鶕?jù)式（3.27）及表3.5中的數(shù)值校核軸的應(yīng)力</p><p><b>　?。?.27）</b></p><p>　　式中：M—軸的危險(xiǎn)截面處所受的總彎矩，查表3.5可得；</p><

97、p>　　—折合系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取0.6，這里取0.6；</p><p>　　T—中心軸所受的扭距，查表3.5可得；</p><p>　　W—軸的抗彎截面系數(shù)，對(duì)于實(shí)心軸W=0.1，d是軸危險(xiǎn)截面處的直徑，由以上設(shè)計(jì)可知d=0.052m。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b&g

98、t;</p><p><b>　　≈55Mpa</b></p><p>　　前面我們已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)可的=60MP，因此＜,故安全。</p><p><b>　　托輥的選用</b></p><p>　　本系統(tǒng)中的托輥主要裝在鋼帶緊邊下邊，起承托作用。由于鋼帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速

99、度很低，且載荷比較小，所以對(duì)托輥的承載能力要求并不高，但鋼帶在運(yùn)行中很容易產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象，因此托輥【11】在一定范圍內(nèi)應(yīng)該是可以調(diào)整的，故選用有一定調(diào)心功能的外球面球軸承支撐托輥。</p><p>　　托輥的筒身采用無縫鋼管加工，為了保證加工精度和解約材料，托輥內(nèi)部是空的，在筒身的兩端塞有短軸，筒身的直徑為70mm，壁厚為5mm，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為660mm，軸的直徑設(shè)計(jì)為20mm，其結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。</p&g

100、t;<p>　　圖3.11托輥的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.1.4軸承的選用與校核</p><p>　　鋼帶在運(yùn)行過程中很容易跑偏，這可以通過調(diào)整軸的間距來減小，因此滾筒的中心軸應(yīng)該設(shè)計(jì)成是可調(diào)動(dòng)的，故選用滑塊軸承座。同時(shí)，調(diào)動(dòng)過程中兩個(gè)軸承的中心必定會(huì)出現(xiàn)不在同一條直線上的情況，所以采用外球面方形滑塊軸承座，軸承座及軸承的結(jié)構(gòu)如圖3.12所示：</p>&l

101、t;p>　　圖3.12外球面方形滑塊軸承及座結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　查相應(yīng)設(shè)計(jì)手冊(cè)【12】，結(jié)合中心軸和機(jī)架的設(shè)計(jì)尺寸，本處選用UCK310號(hào)軸承，對(duì)應(yīng)圖3.11所示結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將所選型號(hào)軸承的主要特征值列于表3.7。</p><p>　　表3.7 UCK310號(hào)軸承的主要特征值</p><p>　　同樣托輥在安裝和運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象，因此托輥的軸

102、承也選擇有一定調(diào)心功能的外球面座球軸承，軸承及其座如圖3.13所示。</p><p>　　圖3.13托輥軸承及座結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　查相應(yīng)設(shè)計(jì)手冊(cè)【12】，結(jié)合中心軸和機(jī)架的設(shè)計(jì)尺寸，本處選用UCP204號(hào)軸承，對(duì)應(yīng)圖3.13所示結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將所選型號(hào)軸承的主要特征值列于表3.8。</p><p>　　表3.8 UCP204號(hào)軸承的主要特征值：</p&g

103、t;<p>　　軸承的校核：因托輥的轉(zhuǎn)速較慢，且基本不承受載荷，固所選軸承可無需校核，現(xiàn)在僅對(duì)大滾筒的軸承進(jìn)行校核。</p><p>　　實(shí)際上大滾筒所選軸承——外球面座滑動(dòng)軸承就是一深溝球軸承與一外球面軸承座復(fù)合在一起，其調(diào)心性能主要來自外球面軸承座。因此可將所選軸承視為滾珠軸承進(jìn)行校核，現(xiàn)在對(duì)其校核如下：</p><p>　　查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)可得UCK310的基本額定載C=

104、47.5KN，因軸承所受力為徑向，且無沖擊，所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P可看成單側(cè)輻板對(duì)中心軸的作用力，即P=5182N。</p><p>　　則軸承的壽命可按下式計(jì)算：</p><p>　　式中：—對(duì)于滾珠軸承取3；</p><p>　　n—軸承的轉(zhuǎn)速，n= 28r/min。</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入可得：</b&g

105、t;</p><p>　　=458437h=53年</p><p><b>　　軸承使用壽命合格！</b></p><p><b>　　3.2鏈傳動(dòng)</b></p><p>　　鏈傳動(dòng)也是本系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵傳動(dòng)部分，它既起到傳遞動(dòng)力的作用，又起到減速的作用。通常鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i≤6，在這里根據(jù)設(shè)計(jì)要

106、求，結(jié)合前面的設(shè)計(jì)結(jié)果，我們把鏈傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為3，鏈條采用普通滾子鏈單根鏈傳動(dòng)。</p><p>　　3.2.1鏈條的設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)殇搸У淖畲缶€速度設(shè)計(jì)要求為7m/min，大鏈輪固定在滾筒中心軸端上，且大鏈輪的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾筒的直徑，因此鏈速也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于7m/min，即本系統(tǒng)的鏈傳動(dòng)屬低速鏈傳動(dòng)。查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)【6】，可選小鏈輪的齒數(shù)為17，則大鏈輪的齒數(shù)。</p>

107、<p>　　允許采用的鏈條節(jié)距可根據(jù)功率和小鏈輪轉(zhuǎn)速，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)【6】獲得。</p><p>　　可有式（3.28）求得：</p><p><b>　　（3.28）</b></p><p>　　式中：--鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率，為了安全設(shè)計(jì)，計(jì)算時(shí)取電動(dòng)機(jī)功率；</p><p>　　--均為修正系數(shù)，結(jié)合鏈輪

108、齒數(shù)，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)獲得。</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算查手冊(cè)，最終選擇的鏈號(hào)為12A，其詳細(xì)參數(shù)見表3.9。</p><p>　　表3.9 滾子鏈的主要參數(shù)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)裝在烘道的頂部 ，其軸高H=180mm；滾筒中心軸距烘道頂面高為475mm，加上有一定的安裝斜度，因此鏈輪的中心距a≥180+475=655mm，這里將a設(shè)計(jì)為40p，即初定鏈輪的

109、中心距a=40p，則鏈節(jié)數(shù)為</p><p>　　=114.7節(jié)，取115節(jié)</p><p>　　則鏈長(zhǎng)L==2.19m</p><p>　　3.2.2鏈輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)中鏈傳動(dòng)速度較慢，且無沖擊載荷，鏈輪的材料選用45鋼，經(jīng)正火處理【13】。因大小鏈輪的尺寸都不是太大，故大小連輪的結(jié)構(gòu)都采用整體式鋼制鏈輪，其結(jié)構(gòu)如圖3.

110、1所示：</p><p>　　小鏈輪的分度圓直徑d，按式（3.29）求得：</p><p>　　d=p/sin(/) （3.29）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)易得：d=102.5mm</p><p>　　齒頂圓最大直徑，按式（3.30）求得：</p><p&g

111、t;<b>　?。?.30）</b></p><p>　　式中：--鏈條滾子外徑，查表3-1可得=11.91mm。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　=114.4</b></p><p>　　齒頂圓最大直徑，按式（3.31）求得：&

112、lt;/p><p><b>　?。?.31）</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　107.8</b></p><p>　　最終設(shè)計(jì)并元整齒頂圓直徑為110mm。查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，可知小鏈輪最大許用輪轂直徑=53mm，結(jié)合上一節(jié)滾筒中

113、心軸最小直徑=30.2mm，此處將小鏈輪的輪轂直徑設(shè)計(jì)為32mm。</p><p>　　齒根圓直徑可按式（3.32）計(jì)算：</p><p><b>　?。?.32）</b></p><p>　　式中：d—小鏈輪分度圓直徑；</p><p>　　—滾子外徑，查表3.1可得。</p><p><

114、b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　=90.59mm</b></p><p>　　齒寬按下式（3.33）計(jì)算：</p><p>　　=0.95 （3.33）</p><p>　　式中：--內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬，查表

115、3.1知=12.57mm。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　=11.94mm</b></p><p>　　鏈輪的形狀設(shè)計(jì)如圖3.14所示：</p><p>　　圖3.14鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　輪轂厚度h可按式（3.

116、34）計(jì)算：</p><p>　　h=K+ （3.34）</p><p>　　式中：K—常數(shù)，查表3-2可知K=3.2；</p><p>　　--鏈輪的輪轂直徑。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式可得：</p><p><b>　　h=9.6mm</b&

117、gt;</p><p>　　輪轂長(zhǎng)度應(yīng)滿足式（3.35）</p><p>　　2.6h≤≤3.3h （3.35）</p><p>　　將輪轂長(zhǎng)度圓整設(shè)計(jì)為30mm。</p><p>　　齒側(cè)凸緣直徑可按式（3.36）計(jì)算：</p><p>　　≤pco

118、t （3.36）</p><p>　　式中：p—節(jié)距，查表3.1可得；</p><p>　　—內(nèi)斂板高度，查表3.1可得。</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入可得：</b></p><p><b>　　≤82.6mm</b></p>

119、<p>　　設(shè)計(jì)時(shí)小鏈輪時(shí)，將取整數(shù)82mm。</p><p>　　現(xiàn)將小鏈輪的特征尺寸列于表3.10。</p><p>　　表3.10 小鏈輪的特征尺寸</p><p>　　按照以上設(shè)計(jì)方法，同樣可得大鏈輪的特征尺寸，現(xiàn)將其列表3.11。</p><p>　　表3.11 大鏈輪的特征尺寸</p><p>

120、;　　3.2.3鏈傳動(dòng)的受力分析</p><p>　　鏈條在傳動(dòng)過程中，緊邊和松邊的拉力是不相等的，若不計(jì)傳動(dòng)中的動(dòng)載荷，則緊邊的拉力可用式（3.37）表示：</p><p><b>　?。?.37）</b></p><p>　　式中：--有效圓周力，=1000p/v,p為傳遞的功率，為了設(shè)計(jì)的安全可把電動(dòng)機(jī)的額定功率看成無損耗傳遞，即p=0.