毕业设计（论文）-400×1500片材离心成型机设计.doc

全套图纸加153893706 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文题 目： 4001500片材离心成型机 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1101 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：2015 年 6 月 1 日论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业机制1011班学生：毕业设计（论文）题目4001500片材离心成型机：毕业设计（论文）内容：1. 4001500片材离心成型机的计算说明书一份 2. 文献综述 3. 图纸6张 4. 英文资料及其翻译 5. 致谢 6. 参考文献毕业设计（论文）专题部分： 起止时间：2015年3月16日至2015年5月31日指导教师签字： 年 月 日摘要聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外 ,还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。聚氨酯成型机是通过对聚氨酯加热到熔融状态，再靠离心机的离心原理将熔融的聚氨酯输送到搅拌头。经过高速强烈搅拌，使之料液均匀而喷出，形成所需产品。而离心成型技术是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法。通过挤出机或专用漏斗将定量的液态树脂或树脂分散体注入旋转并加热的容器(即模具)中，使其绕单轴高速旋转(每分钟几十转到两千转)，此时放入的物料即被离心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋转的同时，放入的物料发生固化，随后视需要经过冷却或后处理即能取得制品。在成型增强塑料制品时还可同时加入增强性的填料。离心浇铸通常用的都是熔体粘度较小、热稳定性较好的热塑性塑料，如聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯等。离心成型时，聚氨酯填充模具型腔主要靠的是离心机旋转时产生的离心力。离心力与质量成正比，与离心机转速的平方成正比，与旋转半径成正比。因此，对某一规格的转子而言，聚氨酯的质量和旋转半径是一定的，所以离心力的大小仅与离心机的转速有关，增大或减少离心力，只须改变离心机的转速即可。在离心成型时，聚氨酯除了受到自身的重力作用外，主要是靠离心力的作用来填充模具型腔的，其填充方式是先填充远离旋转中心的型腔的外部，然后逐渐向心部填充完毕。因有离心力的存在，且它比重力大得多，所以聚氨酯的填充能力要比重力成型时强，只要离心机转速适当，离心力的大小合适，生产出的转子的质量就一定比浇注成型时形成的转子要好得多。关键词：聚氨酯；离心成型；滚筒AbstractPolyurethane full-called polyurethane, is the main chain contains repeating urethane groups of molecules, collectively. It is an organic diisocyanate or polyisocyanate or polyol with two hydroxyl addition polymerization is made. Polyurethane macromolecules in addition to urethane, it can also contain ether, ester, urea, biuret, urea-based groups such as ester.Polyurethane polyurethane molding machine is heated to melt through the state to rely on the principle of centrifuge centrifuge transported to the melting of the polyurethane mixing head. After strong stirring speed, so that even the spray liquid, to form the desired product. The centrifugal molding technology is the use of centrifugal force forming tubular or hollow tubular products method.Through the extruder hopper or dedicated to quantitative liquid resin or resin dispersion into the rotation and heating container (ie, mold), making it rotate around the axis high-speed (tens of per minute to two thousand rpm), then put incurs centrifugal force into the material distributed in the mold wall parts. Rotating at the same time, into the material cures, and then as needed through the cooling or post-processing that is able to obtain products. Enhanced the molding plastic products can also added to enhance the nature of filler. Centrifugal casting melt viscosity are usually smaller, better thermal stability of thermoplastics such as polyamide, polyethylene, polyurethane, etc.Centrifugal molding, polyurethane fill the mold cavity is the main centrifuge rotation by the centrifugal force generated. Centrifugal force is proportional with the quality, speed proportional to the square with the centrifuge, and the radius is proportional to. Therefore, a specification of the rotor, the polyurethane is a certain quality and radius, so the size of the centrifugal force only with the speed of the centrifuge, increase or reduce the centrifugal force, centrifuge speed can only change.In centrifugal molding, polyurethane except by their own gravity, the centrifugal force depends mainly on the role to fill the mold cavity, the fill mode is first filling away from the center of rotation of the external cavity, and then gradually to the heart of the Department of Tianchong completed . Due to the presence of centrifugal force, gravity force and it is much larger, so the polyurethane molding filling capacity than gravity is strong, as long as the appropriate centrifuge speed, the centrifugal force of the right size to produce the quality of the rotor must be better than pouring molding form The rotor is much better.Key words: polyurethane; centrifugal molding; drum目 录引言11 筒体、转盘质量及转动惯量计算2 1.1筒体壁厚的计算2 1.2筒体体积计算3 1.3筒体质量计算4 1.4筒体转动惯量计算5 1.5轴盘及转动惯量的计算52 电机的选择7 2.1类型7 2.2功率计算7 2.2.1启动转鼓等转动件所需功N1 7 2.2.2 克服转鼓、物料与空气摩擦所需的功率N27 2.3 选定82.4 工作原理8 2.4.1 工作条件.8 2.4.2 负载特性8 2.4.3 离心式分离机82.4.4 外形及安装尺寸Y90S-6.83 带轮的设计11 3.1 计算功率Pa113.2 选择带轮型号11 3.3 确定带轮的基准直径D1、D2113.4 验算带轮V113.5 确定中心距a和带的基准直径Ld.123.6验算小带轮上的包角.123.7 确定带的根数Z123.8 计算轴压力Q133.9 带轮材质133.10 小带轮质量计算133.10.2 部分质量计算143.10.3 部分质量计算143.10.4 总质量m.14 3.11 大带轮质量计算153.11.1 部分质量计算153.11.2 部分质量计算153.11.3 总质量m154轴的设计和校核16 4.1 轴的设计计算164.1.1 按弯扭合成强度计算轴径公式16 4.1.2 按扭转刚度计算轴径的公式1641.3 取轴径164.2 轴的结构设计174.2.1 轴的强度计算.175 总质心的校核19 5.1 轴总质心的校核.195.1.1 轴质量计算195.1.2 轴质心校核.206 轴承的选择216.1 轴承的选择.设计及寿命校核.216.3 确定轴承寿命216.2 当量动载荷217 铆钉的计算22 7.1取半圆头铆钉227.2.2 按扭转强度计算227.2.1 按铆钉剪切强度计算227.2 确定铆钉的个数228 成型机的生产流程及电气控制238.1 生产流程238.2 电气控制原理249 总结2610 参考文献2711 致谢2812 附录29沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 引言 引言 片材离心成型机是使聚氨酯能够被应用的重要的生产设备，目前世界各国对聚氨酯类产品的需求之旺盛，聚氨酯产品种类之多已经远远超出之前人们的预估，我国作为发展中国家在聚氨酯的成型技术方面还有些许不足，本篇论文所研究的片材离心成型机就是为了改善国内聚氨酯成型技术，通过对聚氨酯材料特性的了解，以及国内对聚氨酯需求的种类要求，加以研究调查，整理出大量材料，针对需求进行逆向研究。能够进行研究的最重要一方面是对聚氨酯材料特性的了解另一方面是对世界前沿聚氨酯成型技术的跟踪以把握聚氨酯成型技术的最新方向，目前国外聚氨酯技术已经比较成熟，生产效率与质量较高应用较广泛，本片材离心成型机逆补了国内一些此领域上的空白，能够更高效率的进行生产。由于结构设计独特使本片材离心成型机能够工作更稳定，在高速运转时不会出现共振的现象，提高了机器的使用寿命，能够使生产成本降低，使操作人员的工作环境噪音降低33.5%，使材料的浪费变得更少，但仍有不足，工艺以及精度照比国际先进水平仍有一些差距。31全套图纸加153893706第一章筒体、转盘质量及转动惯量计算图1.1 筒体1.1筒体壁厚的计算当/R0.1时转鼓的径向力和轴向力应分别为1=1+1=2R3K2/8(Kg/m2) (1.1)=+=R22+2R3K/2=R22(1+0RK/2) (1.2)1=0/=1.5103/7850=0.19 (1.3)=2n/60=23.141000/60=104.67m/s (1.4)0=R22=78500.400 2104.672=13760495.98 Pa (1.5)则上式 2=0（1+1KR/2） (1.6)按第三强度理论：max - min【】 (1.7)在离心机转鼓中周向总应力2为最大，其次是径向总应力1，最小为径向其值为0。因此，圆筒形离心机转鼓强度条件为0（1+1KR/2）【】1转鼓壁的厚度为01RK/2( 1-0)= 13760495.980.190.187511/2(113106-13760495.98)=2.43mm根据刚度条件取壁厚=10mm其中 筒体材料密度0.785104Kg/m3 0物料密度 K转鼓中物料系数1 焊缝的强度系数1【】转鼓材料的许用应力113MPa1.2 筒体体积计算V1=h11（D112-d12）+（D122-d12）+（D132-d12）+（D142-d12）/4=3.14250（3382-3002） +(3312-3002)+(3252-3002)+(3202-3002)/4=1.40910-2m3 ()V2=h2(d12-d22)/4=3.1410(3002-1202)/4=0.59310-3m3 V筒=V1+V2=1.40910-2+0.59310-3=1.46810-2m3 其中：h11 每一段筒体高度 250mmh2筒体壁厚 10mmD11第一段筒体外径338mmD12第二段筒体外径331mmD13第三段筒体外径325mmD14第四段筒体外径320mmd1筒体内径 300mmd1筒体内径 300mmV1筒体壁体积V2筒体底部体积V筒筒体体积13 筒体质量计算筒体材料密度=0.785104kg/m3 m筒=v筒=0.7851041.46810-2=115.238kg (1.8)1.4 筒体转动惯量计算J=m1(R12+r2)+ m2(R22+r2)+ m3(R32+r2)+ m4(R42+r2)/2=0.578503.14250（3382-3002）(1692+1502)+ (3322-3002) (1662+1502)+ (3262-3002)(1632+1502)+ (3202-3002)(1602+1502)/4=2.808kgm2 1.5 轴盘及转动惯量的计算图1.2 轴盘()1部分转动惯量及体积计算R1=35mm r=20mm h=30mmV1=R12h-r2h (1.9)=3.1435230-3.1430230=0.77210-4m3 m1=v1=7.851030.77210-4=0.606kg (1.10)J1=m1（R12+r2）/2=0.50.386（352+152）=0.00028kgm2 ()2部分转动惯量及体积计算 R2=70mm R2=45mm r=20mm h=103mmV2=h（R22+R2R2+R22）/3-r2h (1.11)=3.14103（452+4570+702）/3-3.14202103=0.96710-3m3m2=V2=7.851030.96710-3=7.591kg (1.12)J2= m2+m2r2/2 (1.13)=0.026kgm2 (）3部分转动惯量及体积计算R3=120mm r=20mm h3=22mmV3=R32 h3-r2h3=3.14120222-3.1420222 (1.14)=0.88310-3m3 m3=V3=7.851030.88310-3=6.932kg (1.15)J3=m3(R32+r32)/2=0.56.932（1202+202）=0.051kgm2 ()4部分转动惯量及体积计算R4=60mm r=20mm h4=20mmV4=R42h4-r2h4=3.1460220-3.1420220 (1.16)=0.20010-3m3 m4=V4=7.851030.20010-3=1.57kg (1.17)J4=m4(R2+r2)/2=0.51.57(602+202)=0.003kgm2()总质量及总转动惯量m=m1+m2+m3+m4=0.606+7.591+6.932+1.57=16.699kg (1.18)J=J1+J2+J3+J4=0.00028+0.026+0.047+0.003 =0.00763kgm2 (）轴盘及筒体质心计算I1=10mmI2=5（602+26021+3212）/(602+6021+212)=7.02mm (1.19) I3=11mmI4=10mmI筒1=329 I筒2=12.5(）总质心Is=(100.386+7.025.927+116.932+101.55+329112.65+12.54.66)/(0.386+5.927+6.932+1.55+112.65+4.66)=282.03mm (1.20)()总质量及总转动惯量m总=m筒+m盘=112.65+4.66=117.31kg (1.21)J总=J筒+J盘=2.808+0.00763=2.816kgm2 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 电机的选择第二章电机的选择2.1 类型需调速的机械对调速平和程度要求不高，且调速比不大时选择变频调速电动机。载荷性质：平稳。生产机械工作状态：断续。选择异步电动机。2.2 功率计算启动时间 t=120s2.2.1启动转鼓等转动件所需功率N1=104.67m/s (2.1)N1=2.816104.672/(200060)=0.257kw (2.2)考虑其他转动件功率增加5%8%，取5%则N1=0.257(1+0.05)=0.27Kw2.2.2 克服转鼓、物料与空气摩擦所需的功率N2N2=11.310-6aL3(R04+R14) (2.3)其中：R0=0.15m R1=0.160m L=1m a=1.29kg/m3 则N2=11.310-6104.67311.29（0.154+0.1604）=0.020kw 需克服总功率N总=N1+N2=0.27+0.020=0.290kw (2.4)2.3 选定根据功率初选电机型号为Y90S-6三相异步电动机2.4 工作原理整台电动机由拖动电动机、电磁转差离合器、测速发电机和中止装置组成。2.4.1 工作条件1海拔不超过1000m2环境温度:-2040oC3环境相对湿度大于85%和灰尘爆炸的场合2.4.2 负载特性惯性体与电动机惯性的比较，其负荷的惯性较大者2.4.3 离心式分离机适合温度：合适技术数据（380V，50HZ）同步转速n=1000r/s额定功率P=0.80Kw2.4.4 外形及安装尺寸Y90S-6图2.1 电机机座号: 132M凸缘号: FF265极数: 2、4、6、8安装尺寸及公差|D|基本尺寸: 24安装尺寸及公差|D|极限偏差: (+0.018,+0.002)安装尺寸及公差|E|基本尺寸: 50安装尺寸及公差|E|极限偏差: 0.370安装尺寸及公差|F|基本尺寸: 8安装尺寸及公差|F|极限偏差: (0,-0.036)安装尺寸及公差|G|基本尺寸: 20安装尺寸及公差|G|极限偏差: (0,-0.20)安装尺寸及公差|M: 165安装尺寸及公差|N|基本尺寸: 130安装尺寸及公差|N|极限偏差: (+0.016,-0.013)安装尺寸及公差|P: 200安装尺寸及公差|R|基本尺寸: 0安装尺寸及公差|R|极限偏差: 2.0安装尺寸及公差|S|基本尺寸: 12安装尺寸及公差|S|极限偏差: (+0.430,0)安装尺寸及公差|S|位置度公差: 1.5安装尺寸及公差|T|基本尺寸: 3.5安装尺寸及公差|T|极限偏差: (0,-0.120)安装尺寸及公差|凸缘孔数: 4外形尺寸|AC: 195外形尺寸|AD: 160外形尺寸|HF: 195外形尺寸|L: 315 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 带轮的设计第三章带轮的设计3.1 计算功率Pa查得工况系数Ka=1.2（负载启动，载荷变动微小，工作日1016小时/日）求得：Pa=KaP=1.20.80=0.96kw其中：P 电机标称功率0.80kw3.2 选择带轮型号据Pa=0.96kw，n1=1000r/min，确定为Z型带3.3 确定带轮的基准直径D1、D2D1=71mm D2=D1=71mm (3.1)其中：n1小带轮转速n2大带轮转速D1小带轮直径D2大带轮直径3.4 验算带轮VV=3.14711000/(601000)=3.72m/s25m/s (3.2)3.5 确定中心距a和带的基准直径Ld（）根据公式0.7（D1+D2）a02（D1+D2） (3.3)初取轴间距a0：850mm（）确定基准长度Ld=2a0+（D1+D2）+ (3.4)=2800+（71+71）=1822.94mm查表取 Ld=1880mm实际轴间距aa0+（Ld-Ld）/2=850+（1880-1822.94）/2=878.53mm (3.5)安装时所需的最小轴间距aminamin=a-0.015Ld=878.53-0.0151880=847.33mm (3.6)张紧或补偿伸长所需最大轴间距amaxamax=a+0.03Ld=878.53+0.031822.94=933.22mm (3.7) 3.6验算小带轮上的包角1=180-57.3 (3.8)=1801203.7 确定带的根数Z根据13-1-15查取单根z带额定功率P0=0.30kw单位增量P0=0.12kw包角修正系数K=0.98带长修正系数Kl=0.96Z=0.9/(0.30+0.002)0.980.96=3.54 (3.9)为安全起见，应取V带的根数为4根计算单根V带的预紧力F0=()+mv2 m查表13-1-2取m=0.1 (3.10)F0=5004.8(2.5-0.98)/(37.480.98)+0.17.482=163.86N3.8 计算轴压力QQ=2ZF0sin=24163.86sin90=1310.88N (3.11)3.9 带轮材质当v20m/s时，可以采用HT200铸造带轮，不允许有砂眼、裂纹、缩孔及气泡。退火消除应力。3.10 小带轮质量计算图3.1 小带轮将带轮分为三个部分计算:3.10.1 部分质量计算D1=0.224m h1=0.11m =7.85103kg/m3 d0=0.038mm1=3.14(0.2242-0.0382)0.117.85103/4 (3.12) =33.48kg3.10.2 部分质量计算d=0.156m d1=0.078m h2=0.045m =7.85103kg/m3 m2=3.14(0.1562-0.0782)0.045/47.85103=5.06kg (3.13)3.10.3 部分质量计算d2=0.156m d3=0.078m h3=0.045m h4=0.015m d4=0.038mm3=3.140.15620.045/4-3.140.07820.015/4+3.140.03820.015/47.85103=6.32kg (3.14)3.10.4 总质量mm=m1-m2- m3=33.48-5.06-6.32=22.1kg (3.15)G=mg=22.19.8=216.58N3.11 大带轮质量计算图3.2 大带轮将带轮分为两个部分计算:3.11.1 部分质量计算D1=0.224m h1=0.11m =7.85103kg/m3 d0=0.06m m1=3.14(0.2242-0.062)0.117.85103/4 (3.16) =31.57kg3.11.2 部分质量计算d2=0.15m h2=0.04m =7.85103kg/m3 d0=0.06m m2=3.14(0.152-0.062)0.047.85103/4 (3.17)=4.66kg3.11.3 总质量mm=m1+m2=31.57+4.66=36.23kg (3.18)G=mg=36.239.8=355.04 (3.19)沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 轴的设计和校核第四章轴的设计和校核轴的材料：45#，调制处理。b=640MPa =355MPa弯曲疲劳极限：-1=275MPa剪切疲劳强度极限：-1=155MPa4.1 轴的设计计算计算直径d机械设计手册第三版 第二卷 表6-1-54.1.1 按弯扭合成强度计算轴径公式T=9550=95500.80/1000=7.64Nm (4.1)M=FRa=mga=117.319.80.2=229.9Nmm (4.2)查表6-1-1 得【-1】=60MPad=21.68()=21.68229.92+(0.67.16)20.5/601/3=33.93mm 4.1.2 按扭转刚度计算轴径的公式查表6-1-4得【】=0.5d=9.3(T/【】)1/4=9.3(7.16/0.5)1/4=18.1mm (4.3)41.3 取轴径为安全起见，取轴径d=40mm轴上有键槽将轴径增大5%d0=（1+5%）d=（1+5%）40=42mm (4.4)取整得d=42mm4.2 轴的结构设计图4.1 轴及其受力分析a、 拟定轴上的零件装配方案b、 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度4.2.1 轴的强度计算=20Ft=2T1/d=27.16103/55=260.4N (4.5)Fr=Fttan=260.4tan20=94.78N (4.6)F=Fr+G带轮+Q=94.78+11.07+367=472.85N (4.7)根据受力方程式: RA+RB=472.85+681.22=1154.07N (4.8) 110472.85+681.221321.5-RA393-RB1047=0 解得：RA=346.32N RB=807.75N图4.2 剪力图图4.3 弯矩图图4.4 扭矩图B截面是危险截面=【】 (4.9)取【】=100 W=D3/32d()1/3=32(924195.52+267402)0.5/(1003.14)1/3=45.50mm合格沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 总质心的校核第五章总质心的校核5.1 轴总质心的校核5.1.1 轴质量计算图5.1 轴质心D=0.06m h=0.025m =7.85103kg/m3m1轴=D2h=0.0620.0257.85103=0.554kg (5.1)D=0.06m h=0.165m =7.85103kg/m3m2轴=D2h=0.0620.1657.85103=3.66kg (5.2)D=0.08m h=0.178m =7.85103kg/m3m3轴=D2h=0.0820.1787.85103=7.02kg (5.3)D=0.1m h=0.05m =7.85103kg/m3m4轴=D2h=0.120.057.85103=3.08kg (5.4)D=0.13m h=0.64m =7.85103kg/m3m5轴=D2h=0.1320.647.85103=66.65kg (5.5)D=0.1m h=0.05m =7.85103kg/m3m6轴=D2h=0.120.057.85103=3.08kg (5.6)D=0.08m h=0.179m =7.85103kg/m3m7轴=D2h=0.0820.1797.85103=7.06kg (5.7)D=0.06m h=0.14m =7.85103kg/m3m8轴=D2h=0.0620.147.85103=3.11kg (5.8)5.1.2 轴质心校核算得m筒=216.86kg x筒=658-231.76=426.24mm=(216.86426.24+12.50.554+953.66+2797.02+3933.08+72066.65+7453.08+884.57.06+10693.11)/(216.86+0.554+3.66+7.02+3.08+66.65+3.08+7.06+3.11) =500.88mm (5.9)经校核质心在轴承上可以保证筒体转动平稳。轴合格。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 轴承的选择第六章轴承的选择6.1 轴承的选择.设计及寿命校核由于转数较高，没有轴向力，故选择深沟球轴承。初选轴承型号为6320，根据机械设计手册第三版第二卷表7-2-43查得Cr=173KN ,C0r=140KN。6.2 当量动载荷由于无轴向力 故A1=A2=0A1/R1=0e，A2/R2=0e (6.1)X1=X2=1,Y1=Y2=0则有P1=X1R1+Y1A1=R1=472.3N P2=X2R2+Y2A2=R2=5216.9N6.3 确定轴承寿命P2P1按轴承2的受力大小计算轴承寿命。球轴承的寿命指数=3，根据轴承的工作条件查表7-2-4，7-2-5，7-2-6，7-2-7得fh=1.730，fn=0.322，fd=0.322，fT=1.0，由于力矩负载较小，fm取1.5。则基本额定动负荷计算值C=P=5216.9=13537.86N C0r 此值小于初选的6320型轴承的基本额定动载荷（140KN）故初选轴承合适。轴承寿命计算：L10h=()=(1.02096.11807.75)3=291.25h (6.2)沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第七章 铆钉的计算第七章铆钉的计算7.1取半圆头铆钉选取铆钉直径d=16mm精装配（以保证筒体的转动平衡、动平衡性好）d0=17mm7.2 确定铆钉的个数7.2.1 按铆钉剪切强度计算Z= (7.1)F=T/R=7.16/0.17=