磨浆机设计说明书

1、摘要 i 摘 要 在世界人类文明的发展历程中，文字的出现是文明社会出现的标志，而文 字要想发挥其传承人类文明的作用又要依赖于记文字的载体。我国古代历经了 在甲骨上刻文、在青铜上铸字、以及简牍（竹简）成册和绢帛书卷等等漫长的 进程，最终在东汉时蔡伦改进发明了最为简洁方便的文字载体纸。纸与其 他的古代所使用的文字载体相比较，具有无法比拟的优越性能。甚至可以说， 纸张的出现是社会文明载体发展史上划时代的革命。 未经磨浆的纸浆浆料中含有非常多的纤维素。因为纤维又长又粗，其表面 挺硬光滑而又富有弹性，纤维的表面积又小而缺乏结合性能，如果把未经磨浆 的浆料用来直接抄纸，则在网上很难获得匀称的分布，成纸后也

2、是疏松多孔， 其表面也会粗糙并且容易起毛，而且结合强度非常低，纸张的性能非常差，因 此不能满足使用。而经过磨浆处理的纸浆浆料所出产的纸，其组织紧密而均匀， 有足够的强度，可以满足基本使用要求。所以，磨浆设备的作用就是使纸浆经 过磨浆设备的处理后，使其纤维具有良好的可塑性和合理的尺寸，并且大大的 提高了其细纤维之间的氢键结合力。另外，磨浆设备还能够使各种各样的原料、 辅料、添加剂均匀的混合。 关键词：磨浆机、联轴器、键轴、纤维关键词：磨浆机、联轴器、键轴、纤维 英文摘要 ii abstract the development course of human civilization in the

3、 world, the words is a sign of civilization appeared, the text if you want to play a role of its heritage of human civilization will depend on the carrier of the written text. in ancient china experienced in oracle, carved on bronze hand type, and bamboo slips into and silk bamboosilk volume, etc. a

4、 long process, the final was improved by cai lun invented in han dynasty is the most convenient concise text carrier - a piece of paper. used in paper and other ancient text carrier, has the incomparable superiority of performance. so far as to say that the emergence of the paper is the carrier of s

5、ocial civilization in the history of epoch-making revolution. without pulping, pulp contains quite a lot of cellulose. because the fiber is long, thick, the surface is quite smooth and elastic, fiber surface area is small and lack of combination of performance, if the paste used for directly writing

6、 without pulping are symmetrical distribution can be difficult to obtain online, after the paper is porous, the surface will be rough and easy to pile, and the bonding strength is very low, the performance of the paper is very poor, so can not meet the use. and after pulping process of pulp produced

7、 by the paper, the organization tightly and evenly, have enough strength, can meet the basic requirements. pulping equipment, therefore, the role is to make the pulp after pulping equipment processing, make the fiber has good plasticity and reasonable size, and greatly improve the hydrogen bonds bet

8、ween its fine fiber binding force. in addition, pulping equipment will also be able to make all kinds of raw materials, accessories, additives mixed evenly. key words: the pulping machine, coupling, key shaft, and fiber 目录 iii 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 前言.1 1.2 打浆设备概述.2 1.3 课题的研究内容及意义.4 1.4 本文结构.4 第二章 设计方案的

9、草拟 .5 2.1 磨浆机的结构.5 2.2 磨浆机的总体设计.5 2.2.1 壳体的结构 .5 2.2.2 抽取室的结构 .6 2.2.3 旋转装置 .6 2.2.4 定子.7 2.2.5 间隙调整 .8 2.2.6 磨片.8 2.2.6 密封.9 第三章 联轴器的选择及校核 .11 3.1 所选三相异步电动机的转矩计算.11 3.2 根据计算结果选择合适的联轴器.11 第四章 轴的设计及校核 .12 4.1 材料的选择以及热处理方法.12 4.2 主轴上功率、转速和转矩.12 4.3 初步计算传动轴的轴径.12 4.4 轴的结构设计.13 4.5 按弯扭合成强度条件计算校核传动轴.14 4

10、.6 轴的刚度校核计算.19 4.7 键连接强度计算.20 第五章 轴承的选用及校核.22 目录 iv 5.1 轴承的选用.22 5.2 选用此种轴承的原因.22 5.3 轴承校核.23 第六章 总结和展望 .25 6.1 总结.25 6.2 展望.25 参考文献.27 致谢.28 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 前言 有些学者曾经将造纸产业称为誉为“软钢铁” ，也就是说造纸工业在一定程 度上体现了一个国家的国力综合水平。在世界范围来看，造纸工业有着非常重 要的地位，如在日本、美国、芬兰、瑞典和加拿大等造纸工业发达的国家，造 纸工业已经发展成为其国民经济的重要支柱产业。 改革开放以来，

11、中国经济取得了举世瞩目的成就，但造纸业前行的步履却 显得格外滞缓。在 2005 年中国企业 500 强中，造纸企业仅 3 家：晨鸣造纸集团 排名第 141 位；金东纸业（母公司为金光集团 app）排名第 383 位；华泰集团 排名第 429 位。3 家造纸企业的平均销售额为 69.4 亿元，为 500 强平均水平 234.9 亿元的 29.5%。企业入选总数占 0.6%，销售额占总额不足 0.2%。 有分析认为，掣肘中国造纸业迅速发展的症结，首先是传统造纸工艺对环 境造成的严重污染。以其对水质的污染为例：2004 年，全国工业废水排放总量 为 221.1 亿吨，其中造纸业废水排放量高达 31.

12、8 亿吨，占总量的 14.4%；按废 水中最重要的 cod 来看，全国工业 cod 总排放量为 509.7 万吨，其中造纸业占 了 33%。 新中国成立以来、特别是改革开放以来，我国的造纸工业在国民经济中 发挥了积极的作用并赢得了重要的地位。在 2007 年 10 月由国家发改委发布 的我国首都造纸产业发展政策中，对造纸工业给予了高度的评价：“造 纸产业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业，纸及 纸板的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明程度的标志。造纸产业具 有资金技术密集、规模效益显著的特点，其产业关联度强，市场容量大，是 拉动林业、农业、印刷、包装、机械制造等产业发展

13、的重要力量，已成为我 国国民经济发展的新的增长点” 。并将造纸产业定位于“我国国民经济中具有 可持续发展特点的重要产业” 。 从 1884 年我国第一家机制纸厂（上海华章之长）建立开始，我国的机制 纸生产才开始起步。此后半个多世纪，造纸工业发展缓慢。新中国成立前， 全国机制纸和纸板的产量不足 20 万吨。新中国成立后，为中国造纸页注入了 第一章 绪论 2 希望和升级。据有关资料，19491978 年，我国纸和纸板的产量增加了 366 万吨。改革开放后，我国造纸工业得到了更加蓬勃的发展。19782008 年， 我国纸和纸板产量增加了 7541 万吨。2009 年我国纸和纸板的产量达到了 8640

14、 万吨的水平，是 1949 年的 785 倍。新中国成立后，全国造纸工业发展速 度年均增长 11.8%，基本与国民经济同步增长。 经过新中国 60 年的发展，我国现代化造纸工业体系已基本建成。到 2008 年，我国规模以上造纸企业 3500 家，制浆造纸设备制造企业 273 家，造纸化 工原料生产企业 700 多家，造纸科研院所 14 所，拥有早知专业的设计院 20 个。设置制浆造纸专业的大专院校 24 个，中等专业、技工学校 50 余所。全 国具有培养博士研究生的单位 7 个，培养硕士研究生的单位 16 个。有国家级 工程研究中心和重点实验室 4 个，有国家级企业技术中心 5 个。已建立全国

15、 性的图书、教材、标准和看为的出版部门和网站，有初具规模的商品物流系 统，有行业协会、学会、商会等中介组织为行业和企业服务。可以说中国造 纸工业已经建立起生产、科研、教育、工程设计、机械制造、精细化工、书 刊出版、媒体网络、现代物流和中介服务等较为完善的现代工业体系。 造纸工业作为一个现代工业体系，与国民经济相关产业链环节有很好的 互动关系。根据研究，可以将其归结为 5 个 p 的产业链，即植物纤维资源 （plant fiber resource） 、制浆（pulping） 、造纸（papermaking） 、印刷 (printing)和包装(packaging)等产业链环节关系。其中制浆和造

16、纸属于造纸产 业，是 5 个 p 产业链的核心。 1.2 磨浆设备概述 磨浆设备是使要处理的纤维原料，在通过相对运动着的纤维初生壁和次生 壁产生位移，然后纤维细水润张、被切断，最后是细纤维化，即纤维表面的分 丝、起毛等。磨浆使纤维产生细纤维化的结果，纤维变得具有良好的柔软性和 可塑性，这样不仅在造纸机网上容易相互紧密的交织在一起，而且由于磨浆的 机械作用增加了纤维的比表面和游离出更多的羟基，经过压榨之后，在干燥时 由于氢键的作用而大大增强了纤维的结合力，使之结合的更为坚实，提高了纸 的强度。 第一章 绪论 3 因此，磨浆设备的功用就是使纸浆经磨浆处理后，纤维具有良好的柔软性、 可塑性、和尺寸的

17、合理性，并大大提高了细纤维间氢键结合机会和结合力。此 外，磨浆设备还可以使各种的原料、辅料、添加剂均匀的混合。 磨浆在造纸生产中具有重要的地位，故对磨浆设备的基本要求为： （1）磨浆作用状态良好，浆料纤维形态经机械整理后符合纸张结合要求。 （2）磨齿、齿沟形态随打浆工艺的不同要求而有区别，磨齿间隙能调节。 （3）磨浆机构、磨浆腔体耐磨。 （4）磨浆机构、磨浆腔体结构对称，有利于高速运动状态下的受力均匀， 确保机构稳定。 （5）节能低耗体积小，结构简单，维修操作容易。 根据打浆设备的结构原理，主要分类如下： 1.按是否连续分 （1）间歇式磨浆机 如：荷兰式磨浆机，伏特式磨浆机。 （2）连续式磨浆

18、机 如：圆柱磨浆机，锥形磨浆机，盘磨机。 2.按转子结构形式分 （1）鼓式：磨浆机，圆柱磨浆机。 （2）圆锥式：大锥度锥形磨浆机：锥度 60o70o；中锥度锥形磨浆机：锥 度约为 20o30o；小锥度锥形磨浆机；锥度约为 10o。 锥形磨浆机根据传轴支承方式目前又分；通轴式锥形磨浆机和悬臂式锥形 磨浆机。 3.按磨浆浓度分类 （1）低浓度磨浆机 （约 2%6%）：各类磨浆机。 （2）中浓度磨浆机 （约 820%）：单盘式高浓磨浆机，圆柱形高浓磨浆。 第一章 绪论 4 （3）高浓度磨浆机 （约 2035%）：单盘式高浓磨浆机，圆柱形高浓磨 浆机。 1.3 课题的研究内容及意义 在对磨浆机的全面了

19、解的基础上，通过对磨浆机主要零部件的设计计算， 了解机械设计的过程和方法，磨浆机由壳体、转子、定子、传动轴、联轴器等 零部件组成。通过对传动装置和工作要求的充分认识比较，对于磨浆机的传动 装置采用了带传动。在设计时尽可能多的采用了标准件，使结构简单、刚性好。 该方案可使机器面貌全新，既能增加工作效率，受力匀称，提高与转子配套的 合理性，又能使结构极为简单、紧凑，有利于降低功耗，减轻重量，改善工艺， 降低制造成本。本机可进行间歇式、连续式作业，能弥补现有磨浆机生产效率 偏低等不足之处。 本设计首先从磨浆机的总体布局设计入手，通过查阅相关资料及国家标准， 确定了磨浆机的总体设计方案，其中包括：壳体

20、与轴的联接，定子与转子之间 可调间隙，磨浆机的传动装置，密封及其他辅助装置等。此次设计的包括：磨 浆机的总体布置，新型转子的设计，壳体的设计、传动方案设计计算、防渗漏 密封设计及相关轴承的选用。 通过对磨浆机和新型转子的设计，了解研究任务和研究方向。并且对装配 图及部分零件图的绘制，能够达到充分认识磨浆机的构造。从中了解机械设计 的过程和方法，培养分析问题和解决问题以及进行机械设计的能力。 1.4 本文结构 本文第一章主要介绍了磨浆机的发展简况、其在造纸工业中的作用及本课 题的研究内容及意义；第二章进行磨浆机设计方案的拟定，从磨浆机的总体构 造、新型转子样式、电机到转子的传动、抽取室的样式等进

21、行总体布局设计； 第三、四、五章对磨浆机的主要零部件进行设计计算，其中包括：原始数据和 设计依据、磨浆机主要技术规格及基本参数、轴的受力分析和校核计算、轴承 第一章 绪论 5 的选择计算、密封方式的确定等。 第二章 设计方案的草拟 6 第二章 设计方案的草拟 2.1 磨浆机的结构 磨浆机是电力驱动的造纸机械，其中结构不是复杂，基本采用回转类零部 件。磨浆机一般是由：传动设备、工作装置及辅助设备等构成。传动设备是由 传动轴、联轴器等组成；工作装置是由盘磨转子、盘磨定子组成；密封装置是 由密封圈、填料压盖、机械密封座、密封填料等组成；辅助装置包括轴承座、 窥视孔、调节装置等。设备规格如下表所示：

22、规格规格 磨盘直径磨盘直径 英寸英寸 最小产量最小产量 l/min 最大产量最大产量 l/min 电动机最电动机最 大功率大功率 kw 空载功率空载功率 kw 转子速度转子速度 rpm tf2020-22400240031570900-1000 tf2626-307005400500100650-750 tf3434-3814009000900150525-600 tf4242-482200160001700200400-500 tf5252-586000220003000350400 2.2 磨浆机的总体设计 2.2.1 壳体的结构 通过多方面查看市场上销售的磨浆机资料，可知其壳体的结构。

23、外壳提供了打浆的工作区域。它充当轴承体并支撑与电机连接的联轴器。 该设计采用焊接钢结构。所有与环境相接触的部件都用防酸不锈钢制成。 进浆管和出浆管都焊接在外壳的顶端。出浆管中有一个温度监测器拧入。出渣 口在外壳的一边并安装了振动监测装置。在外壳的前面有一个在去除凸缘螺栓 第二章 设计方案的草拟 7 后可以向外打开的盖子。带有磨片的定子和间隙调节装置安装在盖子上面。如 图 2-1 所示： 图图2 2- -1 1 2.2.2 抽取室的结构 抽取室在磨浆机中起排出浆料、提供密封件定位和支撑、放置轴承、安放 筛板、支撑转子的作用。 抽取室由多个零件多种材料焊接而成。与浆料接触的零件均采用不锈钢制 造，

24、包括筛板座、环形槽、密封座支撑件、良浆出口。筛板座下面开有螺纹孔 用来连接槽体与抽取室，上面也开螺纹口用来定位筛板。环形槽底部为斜面设 计便也浆料排出，底面与水平方向呈 11o夹角，最低处开圆形口排浆。密封件 支承座上表面开有两圈螺纹口，分别用来定位筛板和机械密封座。良浆出口与 竖直方向有一定夹角，端部圆环尺寸较大，并加工有螺纹口，用来连接筛子进 浆口。抽取室下部为轴承室，采用 45 号钢加工而成，外壁开有两个 m10 的螺 纹孔，用来安装“直通式压注油杯”给轴承添加润滑脂。轴承室外表面刷防水 涂料，避免生锈。中间部分用 4 个支撑板采用铸铁材料通体铸造，用于连接轴 承室和环形槽，因为环形槽底

25、面与水平方向有夹角，所以 4 个支撑板的尺寸有 略微差别。 2.2.3 旋转装置 功能: 轴传递从电机到转子的转矩。转子的两边都有磨片。沿着轴轴向滑动 的轴承组保证了转子两边恒定的压力条件。 第二章 设计方案的草拟 8 设计: 旋转装置由包括轴承组在内的轴和转子组成。轴的一端是花键。转子 旋入轮毂并安装，如此可以作轴向滑动。 综上所述，要考虑到机械设备的成本、结构和平稳性等因素，比较传动方 式，首先选择直接传动。结构如图 2-3 所示： 图图2-3 2.2.4 定子 功能:定子装有磨片。定子可以来回的滑动以调节磨的间隙。 设计:焊接钢结构。定子在外罩上有两个指引点。如图 2-4 所示： 图图2

26、-4 第二章 设计方案的草拟 9 2.2.5 间隙调整 本设备要求可以直观清晰的观察磨盘的相对位置，并能准确的调节，所以 对间隙调整的实际有如下要求： 功能: 电动机械调节驱动用于使定子在轴向来回滑动以调整磨的间隙。 设计: 电动机械调整驱动安装在外罩上。基本结构如图 2-5 所示： 图图2-5 2.2.6 磨片 根据收集的资料来看，初步确定选用的是 26 英寸直径的磨盘。 功能：纸浆在一个定子和一个旋转磨料之间精磨。由于磨片有断面，纸浆 成放射状向外输出。 设计:磨片有八瓣，拧紧在转子或者定子上。参考市场资料，如图 2-6 所示： 第二章 设计方案的草拟 10 图图2-6 2.2.6 密封

27、软填料密封又称压盖填料密封,俗称盘根(packing),是世界上使用最早的一种 密封装置,在机械设备中,机器的旋转、往复和螺旋运动的密封广泛采用圆柱形填 料腔结构密封型式。 功能: 密封可以防止纸浆从外壳漏出。密封必须有持续的密封水供应。 设计：填料函有五个密封环和一个套环。如图 2-7 所示： 图图2-7 填料密封对铀的要求：要求轴或轴辛苦耐蚀， 轴与填料环接触面的表面粗 糙度 = 1. 6.m ，最好能达到= 0. 8 0.4.m, 还要求表面有足够的硬 a r a r 度，如进行氮化处理，以提高耐磨性能，轴的偏心度要小于 0.07mm ，或不大 第二章 设计方案的草拟 11 于 1/10

28、0mm。 其次要保证轴承室内不能进水以及轴承室内的润滑脂不渗漏。轴承室的上 端距离槽体和抽取室最近，最有可能进水。解决方法是在轴承室上盖外侧开槽， 用于放唇形密封圈。相对毡圈等密封措施，唇形密封圈密封效果更好。再在唇 形密封圈的上面加装密封圈压盖，这样轴承室上端就可以防水了，如图 2-8 所 示。轴承室下端因为距离抽取室和槽体较远，所以只需防止润滑油泄露。在轴 承室下盖上开梯形槽用于安装毡圈。这样轴承室下盖就可以防止润滑油泄露了， 如图 2-9 所示。 图图2-8 图图2-9 第三章 联轴器的选择及校核 12 第三章 联轴器的选择及校核 3.1 所选三相异步电动机的转矩计算 电动机的额定转矩公

29、式为 tn9550p/n,在第二章中我们选择的电机型号为 y315s-2 型三相异步电动机，其基本参数为功率 p 等于 110kw,额定转速为 3000r/min,由此可以计算处电动机工作时的标准转矩，将其代入公式得； tn9550*110/3000350.16(nm) 3.2 根据计算结果选择合适的联轴器 在 3.1 中电动机的额定转矩为 350.16(nm)，查找机械设计课程综合课程设计 手册，一般选用的联轴器为 yl 型号，yl 型联轴器的主要特点为刚性好，传递转矩 大，结构简单，工作可靠，维护简便，适用于两轴对中精度良好的一般轴系传动。 但不具备径向轴向和角向的补偿性能。 因为磨浆机并

30、不需要径向和角向的补偿作用，其间隙调整主要依靠壳体尾部的 调节螺栓和壳体中部的调节螺栓来进行调节的，他所需要的就是刚性好，传递转矩 大，结构简单，工作可靠，维护简便等要求，所以此联轴器完全符合要求，经过计 算，可以选择 yl9 型联轴器，他的公称转矩为 400nm,材料为铸铁就可以，许用转 速为 4100r/min,转动惯量为 0.064kgm。完全符合工作的要求。 第四章 轴的设计及校核 13 mmn n p t.89.21 63.1015 0023.0 95500009550000 3 3 2 第四章 轴的设计及校核 4.1 材料的选择以及热处理方法 由于此设计的主轴与皮带轮连接，由于此为

31、模型锣床，故采用碳钢，调 45 质，毛坯直径，硬度，表面处理：发蓝。 mm100217170hbs 4.2 主轴上功率、转速和转矩 主轴上功率、转速和转矩 2 p 2 n 2 t 若取带轮传动的效率（包括轴承效率在内），则97.0 kwkwpp0023.097.00024.0 2 4.3 初步 计算传动轴的轴径 由于轴的支承距离未定，所以按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径设 为，即其计算公式为： d mm n p ad, 3 式中 p传动轴所传递的功率，； kw n连接轴的转速，； min/r 轴的直径，； dm 随材料的许用扭转剪应力而变的系数，其数值见表 372；此设计 a 取。 a12

32、6 mmd56.1 63.1015 00194.0 1263 初选连接轴的最小轴径 mmd2 1 因为该主轴的最大轴径部分为空心轴，其结构如图（341） ，因此，根 min/63.1015min/ 4.6 1 6500 1 12 rr n nn 第四章 轴的设计及校核 14 据空心轴的计算方法来计算： d d1 式中 ，即空心轴的内径与外径之比，通常取。 d d1 6.05.0 取 所以56.0 14 8.7 1 d d mmdi14 应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削 弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径应增大 3%；有两个键槽时， mmd100 应增大 7%。

33、对于的轴，有一个键槽时，轴径应增大 5%-7%；有两个 mmd100 键槽时，应增大 10%-15%。然后将轴径圆整为标准直径。应当注意，这样求出 的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。 min d 初选传动轴的最大轴径，最小轴径。 mmdi14 mmdii5.8 4.4 轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案 根据本次设计要求，现选用机械设计图 1522b 所示的装配方案。 （2）确定轴的直径和各段长度 根据前面计算的传动轴空心部分，第段安装带轮， iii mmd5 . 8 ； .初选滚动轴承尺寸为，左端滚 mml23 mml iiiii 9 82610tdd 动轴承采用轴肩进行

34、轴向定位，有手册查得轴承的定位轴肩高度， mmh75. 0 取，进而取，；同前， mmd iiiii 10 mml iiiii 9 mmd iviii 5 . 8 mml iviii 32 初选滚动轴承尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定 82610tdd 第四章 轴的设计及校核 15 位，有机械手册查得轴承的定位轴肩高度，因此取， mmh75. 0 mmd viv 10 ；段直径突变较大需要制出一段退刀槽， mml viv 7 viv ；段采用锥面形式来进行轴向固定；大段直 mmlmmd vivviv 2,5 . 8 viivi 径为，小端直径为，；段为的外螺纹， mm14mm12 mmd

35、 viivi 5 viiivii 12m 故，取。 mmd viiivii 12 mml viiivii 10 （3）轴上零件的固定 a、轴上零件的轴向固定 由于此次模型锣床设计的轴需要承受较大轴向力，并且要求结构简单，定 位可靠，因此采用轴肩的方法来固定轴的轴向。具体方法见表 374。 b、轴上零件的周向固定 因为此处为主轴与从动带轮的连接，因此采用扁轴与扁孔过盈配合再径向 加内六角头螺钉的方法来固定轴的周向。具体方法见表 375。 4.5 按弯扭合成强度条件计算校核传动轴 （1）在垂直方向上 根据轴上受力平衡，可列出以下方程： 21nvnvr fff （344） 2121 )(lfllf

36、nvr （345） 因为从动带轮的平均节圆直径，而且带轮传递的额定转矩 mmd38 2 ，所以： mmnt/89.21 平均节圆上的圆周力n d t ft15.1 38 89.2122 2 nff tr 42.020tan15.1tan 将及代入方程（344）和（345） ， rt ff,mmlmml42,75.10 21 第四章 轴的设计及校核 16 解得： ，负号表示实际方向与假定方向相nfnv53.0 1 nfnv11.0 2 反。 （2）在水平方向上 同样，根据轴上受力平衡可列出方程： （346） 221 lflf nht （347） 2121 )(lfllf nht 求解以上两个方程

37、式可得：， ，负号表示实 nfnh4 . 1 1 nfnh06 . 0 2 际方向与假定方向相反。 2）作出弯矩图 从轴的结构图可以看出 b 处可能是危险截面。 （1）计算垂直面上各力所产生的弯矩 垂直面上力产生的弯矩为： mnlfm rv .5.475.1042.0 11 mmnlfm nvv .6.44211.0 222 根据以上计算结果，作出垂直面上的弯矩图，如图 34-8（b）所示。 （2）计算水平面上各力所产生的弯矩 水平面上力产生的弯矩为： mmnlfm th .4.1275.1015.1 11 mmnlfm nhh .5.24206.0 222 根据以上计算结果，作出水平面上的弯

38、矩图，如图 348（c）所示。 （3）计算总弯矩图，即 m mmnmmm hv .4.66.45.4 22 2 1 2 11 mmnnnm hv .6.125.24.12 22 2 2 2 22 第四章 轴的设计及校核 17 作出弯矩总图，如图 348（d） 3）作出扭矩图 由上可得传动轴的扭矩图，如图 348（e）所示。 4）校核轴的强度 已知轴的弯矩和扭矩，对危险截面作弯扭合成强度校核计算。按第三强度 理论，计算应力： 22 4 ca 通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环应力，而由扭矩所产生的扭矩 切应力 则常常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引 入折合系数，则计算应力

39、为 22 )(4 ca （349） 式中的弯曲应力为对称循环应力，扭转切应力为静应力，所以取0.3。 对于直径为的圆轴，弯曲应力，扭转切应力，将 d w m w t w t t 2 和带入式（349） ，则轴的弯扭合成强度条件为 )1( 32 4 3 d w 其中，轴的抗弯截面系数： )1( 32 4 3 d w)1(1.0 43 d 3343 4.58)47.01(5.81.0mmmm 静应力时，轴的许用弯曲应力按表 371 查得 45 钢正火、回火处 1 mmnmmm1.146.124.6 222 2 2 1 第四章 轴的设计及校核 18 理的许用弯曲应力，将各数值带入求得：mpa55 1

40、 1 2 2 2 2 2 3.0 4.58 6.15 4.58 89.213.01.14 2 4 mpa w tm w at w m ca 所以，传动轴满足强度要求，即传动轴的轴径是符合要求的。 mmd5 . 8 图图348（a） 图图348（b） 第四章 轴的设计及校核 19 图图348(c) 图图348(d) 图图348(e) 第四章 轴的设计及校核 20 4.6 轴的刚度校核计算 （1）轴的当量直径计算 由于设计的传动轴为阶梯轴，因此要根据轴的当量直径来计算刚度。 阶梯轴的当量直径按下式计算： 式中 阶梯轴第 段轴的直径，； i d imm 段的轴段长度，； i l i d mm 修正系

41、数，一般情况下取，当轴的最粗部分长 07 . 1 度超过轴全长的 50%时，取。 1 （2）轴的扭转刚度校核计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角 单位为 m/)( 的计算公式为： 适用于阶梯轴。 z ii ii i lt lg 1 4 1 1073.5 式中轴所受的扭矩，； t mmn 轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材， g mpa ； mpag 4 101 . 8 轴截面的惯性矩，； i 4 mm 分别代表阶梯轴第 段上所受的扭矩、长度、和极惯性矩， iii ilt, i 单位同前； 阶梯轴受扭矩作用的轴段数。 z 此次设计把传动轴看成受转矩均匀的阶梯轴，因此可以根据

42、当量直径来计 算轴的扭转刚度。所以公式可以改成： i ii v l ld dmm4 . 9 mm l ld d i ii v 第四章 轴的设计及校核 21 m gi t /)(02.0 32 4.9 101.8 89.21 1073.51073.5 4 4 44 轴的扭转刚度条件为 对于要求精密，稳定的传动，可取；对于一般传 m/)(5.025.0 动，可取；对于要求不高的传动，可取大于。此 m/)( 15.0 m/)( 次设计取因此，满足扭转刚度要求。 m/)(5.0 注：本论文中未注明的公式出自于刘仁家、陶性华主编的机械工业出版社 出版的机械设计师手册第一版一书中。 4.7 键连接强度计算

43、 平键连接传递转矩时，连接中个零件的受力情况如图 3-7 所示。对于采用 常见的材料组合和按标准选取的尺寸的普通平键连接（静连接） ，其主要失效形 式是工作面被压溃。除非有严重过载板，压不会键的出现剪断。因此，通常只 按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。 图图3-7 假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为 3 210 pp t hl d 强度计算 第四章 轴的设计及校核 22 9550 p t n 240 0.95 9550 318 n m 6847.16n m 22 6847.16 116 0.008 0.14 0.105 pap t mp hl d 轴上使用的两个平键是

44、符合强度要求的。 第五章 轴承的选用及校核 23 第五章 轴承的选用及校核 5.1 轴承的选用 轴承的使用有两种，一种是前端角接触球轴承两个配合使用，来限制径向 轴向两个方向的力，一种是后端圆柱滚子轴承，主要限制径向力，由于圆柱滚 子轴承承受的径向力较大，所以选用它。根据轴的设计可以初步选定轴承的型 号及规格。 角接触球轴承选用 36111 型，内径 55mm，圆柱滚子轴承选用 32211e 型， 内径也为 55mm。 5.2 选用此种轴承的原因 角接触轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接 触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取 15 度接触角。在轴 向力作用

45、下，接触角会增大。 单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将 引起附加轴向力。 并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。角接触球轴 承的接触角为 40 度，因此可以承受很大的轴向负荷。角接触球轴承是非分离型 的设计，内外圈的两侧的肩部高低不一。为了提高轴承的负载能力，会把其中 一侧的肩部加工得较低，从而让轴承可装进更多的钢球。 双列角接触球轴承能承受较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力 矩负荷，限制轴的两方面的轴向位移。主要用于限制轴和外壳双向轴向位移的 部件中。 由于角接触轴承的以上特点，将成对应用于轴的前半部分，可以使其承受 较大的径向轴向载荷，另外角接触轴

46、承具有极限转速高、刚性好、成本低、精 度等特点。 圆柱滚子轴承特点： 滚子与滚道为线接触，径向承载能力大，适用于承受 重负荷与冲击负荷。摩擦系数小，适合高速，极限转速接近深沟球轴承。 n 型 及 nu 型可轴向移动，能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的 变化，可作自由端支承使用。内圈或外圈可分离，便于安装和拆卸。 第五章 轴承的选用及校核 24 5.3 轴承校核 根据需要采用深沟球轴承，轴承代号 6208，查机械设计手册 ，该轴承 的主要技术参数如下：cr=29.5kn，c0r=18.0kn，n =8000（脂润滑） 0 （1）寿命计算 =252/18000=0.014，查机械设计

47、表 18.7 得 e=0.19 ra cf 0 / =252/348.95=0.722e，查机械设计表 18.7 得 x=0.56，y=2.30 r a f f 冲击载荷系数，查表 18.8，=1.0 d f d f 当量动载荷，代入数据得 p=1443.85n， )( ard yfxffp 轴承寿命 )( 16670 10 p cr n l h 代入数据得=5.110 10 h l10 55 （2）静载荷计算 查表 18.12 =0.6 =0.5 0 x 0 y 当量静载荷 =0.6348.95+0.5252=300.475nm arr fyfxp 000 =348.95nm rr fp 0

48、 取=348.95nm r p0 安全系数 查表 18.14，=2.0 0 s 0 s 计算额定静载荷 =2348.95=697.9n rr psc 000 =18kn697.9n r c0 （3）许用转速验算 载荷系数 =775.029/29500=0.02627,查图 18.19，=1 1 f r c p 1 f 载荷分布系数 =252/348.95=0.722，查图 18.20，=0.96 2 f r a f f 2 f 第五章 轴承的选用及校核 25 许用转速 n=1.00.968000=7680r/min工作转速 021 nff 1800r/min 综上可知，所选轴承符合要求 第六章

49、 总结和展望 26 第六章 总结和展望 6.1 总结 在公元 105 年蔡伦改进并发明了造纸术，并奠定了植物纤维纸及其制造工 艺技术的基础。自此磨浆技术伴随着造纸术不断发展，我国古代造纸术中有 “水碓、舂臼” （见明. 宋应星天工开物 ） ，其后逐渐演变成现代的磨浆，虽 然现代磨浆设备有了突破性的发展，但所基于的舂捣、搓揉和分丝帚化等作用， 至今依然保留在现代磨浆工艺中。 磨浆本身是以复杂而细致的生产过程，采用同一种浆料，随着磨浆设备、 磨浆方式、磨浆工艺和操作的不同，可以生产出多种不同性质的纸和纸板。换 句话说，采用不同的原料和不同的磨浆工艺也可以生产出相同的产品。造纸工 作者应根据磨浆设备的类型、原材料种类和配比、产品质量要求和纸机的生产 条件等提出相应的磨浆方式和方法，并在实际生产中不断总结经验，以求更好 的提高产品的质量。 本次设计的磨浆机结构简单、紧凑，是由电机驱动，连轴传动，由传动轴 直接将动力提供给转子，省去了很多中间减速机构和传动机构，避免了功率的 过多损失以及降低了生产成本。在设计过程中，较多的使用了标准件和成熟的 结构，使得本次设计的产品通用性更强，维修维护更加方便。本机可进行连续 生产作业，具有效率高，产量大，能耗低等优点，弥补了现存老式磨浆机在诸 多方面的不足。 本