XK-450A开炼机设计

1、 沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文 题 目: XK-450A开炼机设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制1101 学生姓名： 孟繁逸 指导教师： 董林福 论文提交日期： 2015年6月 1 日 论文答辩日期： 2015年6月 4 日毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1101班学生：孟繁逸毕业设计（论文）题目：XK-450A开炼机设计毕业设计（论文）内容：1.设计图纸，这和A1图不少于四张（含总图）；2.设计计算说明书统一用A4纸，标准格式。正文不少于20页（含中英文摘要）；3.查阅技术资料的文献综述3000字以上； 毕业设计（论文）专题部分： 主机设计起止时间：

2、2015年3月6日至 2015年6月5日指导教师：签字 2015年 月 日摘 要 开放式炼胶机简称开炼机，又称双困混炼机。是橡，塑制品加工应用最早最广泛的基本设备之一。它是通过两个水平设置并以不同的线速度相对回转的辊筒，并以橡胶或树脂为主要成分的原材料经过剪切、混合，制成符合生产加工胚形材料。 本次毕业设计课题是XK-450开炼机。随着社会的不断进步及技术的不断更新，新型的开炼机具有大辊径、高辊速、大驱动功率等特点。开炼机主要由辊筒、滚筒轴承、调距装置、机架及横梁、传动装置、调温装置、安全及之动作装置与几座等组成。本文主要针对开炼机的传动系统本分做了主要的分析和计算，这次设计的传动系统采用一台

3、异步电机通过圆柱齿轮减速器、驱动齿轮、速比齿轮而带动两个辊筒以不同的线速度相对回转，这是各类型开炼机普遍采用的一种传动形式，这种开炼机结构简单、工作可靠制造容易且成本低但是缺点是传动效率相对较低、不易维护、寿命短；此外设计了辊筒的结构和尺寸，对开炼机的机架和梁部分也做了弯矩合力的校核分析，对其他的及其部件也做了简单的分析和选配。关键词：开炼机； 传动系统； 结构形式Abstract Open rubber mixing machine as open smelting machine, also called double mixer.It is one of the most basic e

4、quipments for the processing of rubber and plastic products.It is through two level settings and with different line speeds of the relative rotation of the roller and rubber or resin as the main component of raw materials after the cutting, mixing, into line with requirements of production and proce

5、ssing of the proembryo material. This graduation project is the XK-450 mill.With the continuous progress of the society and technology, the new type of mill has the characteristics of large roll diameter, high roll speed, high driving power and so on.Open smelting machine mainly by the roller, rolle

6、r bearings, adjustable distance device, a frame and a beam, transmission device, a thermostat, and safety operation device and a and so on.This article mainly aims at the sub transmission system of mill are analyzed and calculated mainly, an asynchronous motor through the gear reducer, driving gear,

7、 gear ratio and drives two rollers with different linear speed of relative rotation of transmission system using this design, this is a form of transmission of various types of universal mill using this open smelting machine has the advantages of simple structure, reliable work, easy manufacture and

8、 low cost but the drawback is that the transmission efficiency is relatively low, easy maintenance, short service life; in addition the structure and size of the roller design, on the frame and beam part of mill has also made the analysis of bending moment force checking, on the other part and also

9、made a simple introduction and analysis matching boxKey words: the drive system; the transmission system; the structure form 目录第一章 前言11.1 概述11.2加热方法11.3传动方式21.4辊筒轴承31.5制动装置3第二章 主要参数确定42.1 技术参数42.2横压力的确定42.3驱动功率42.4生产能力5第三章 传动系统63.1 传动系统图63.2减速器设计计算63.3轴校核：143.3.1轴：183.3.2轴：223.4键的校核26第四章 主要零部件计算284.

10、1辊筒284.2辊筒轴承324.3机架和横梁324.4辊距调节装置324.5辊温调节装置334.6润滑系统33结论35参考文献36致谢37沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 前言第一章 前言 开炼机，开放式炼胶机，是一种古老的橡胶和塑料加工设备。早在1820，它有一个单一的滚槽机由人力驱动。1826用于生产橡胶辊厂，至今已有170多年的历史。我国参与的大型开炼机的生产开始于1956，五十年以上开轧机的设计和制造水平有了很大的提高。到目前为止国内开炼机已成系列，和一些规格设计完成。 现在，尽管随着科学技术的发展，出现了多种新的饿橡胶开炼机塑化装置，但并没有因此被淘汰，随着中国橡胶工业的推

11、广和塑料工业的迅速发展，以及橡胶和日趋完善。这是因为开炼机有自己独特的，如结构简单，成本低，操作简便，易于观察，对清洗材料在小批量试制更换方便，多品种的加工生产。 从以下四个方面叙述开炼机的现状及发展。1.1 概述 开炼机主要用于：橡胶塑炼，橡胶混合；混合热炼，供胶；复方片剂中的杂质去除；橡胶；橡胶粉碎，清洗；再生橡胶粉碎，混合，压片；生橡胶片。此外，它还广泛用于塑料加工和油漆颜料工业生产。 本文将分为：热轧机，压片机，破胶机，开炼机，研磨机，磨浆机，用搅拌机磨浆机和实验，等。 开炼机的工作原理：在两辊相对旋转的复合，依靠不同的速度，摩擦作用下被拉入辊距，通过远离萎缩的部分是由强烈的剪切和挤压

12、，在一定的温度条件下发生断链和氧化，增加塑性化合物，从而实现复合。 1.2加热方法 多年来，开炼机主要用于混合，加工温度低，温度控制简单、粗糙，一般进水温度只有1摄氏度。近年来，塑料和橡胶的和不断增长的应用程序，用开炼机混炼塑料和橡胶混合，温度比橡胶高要求。130 - 180 C一般热塑性塑料加工温度，个人可以达到目前200 - 220 C.两种蒸汽加热和电加热试验中使用的.蒸汽加热虽然时间，功率消耗小，加热方法简单，但只有现成的高压锅炉生产的蒸汽，加热温度不稳定，温度控制的难度，由锅炉压力极限温度的大小。电加热温度控制方便，工作环境清洁，不需要高温锅炉，特别是中小型企业，是目前非常流行的。

13、现在有一个新的加热辊型，即从辊不会远离表面周围的钻孔，电加热棒插入空气和加热辊表面，无传热介质，传热距离近，且不受辊腔铸造沙皮犬的影响，因此传热效率预热温度高，速度快，不产生无功功率消耗。此外，轴颈轴承和齿轮，温度越低，机器的工作条件可以提高。除了采暖效果，该方法还可以冷却的冷却材料。一般有低温开炼机，冷却水进入机腔循环冷却，冷却水在没有接触加热器是在较低的温度和高剪切混合和更适用于橡胶混炼温度最低，可以对机多采用不同的处理对象的不同工艺条件下满足。 但由于白层流延辊很难保证厚度一致，钻孔周围带来一定的困难，这就需要我们对轧辊材料的改进。钢结构改进的滚筒，表面喷涂硬化处理。由于该加热方式，传热

14、效率高，节能，技术适用性广，在塑料和橡胶，特别是塑料和使用得到广泛应用。 1.3传动方式 目前，使用最多的仍然是传统的传输方式-的三相异步电动机，圆柱齿轮减速器，传动机构的传动尺寸。尽管这种类型的驱动机体积庞大，驱动齿轮的直径大小差异和润滑条件差，但成本这种传输机低，Z系列减速机制造方便，价格低廉，安装位置低，整体布局合理，所以它一直被广泛使用。 也有采用行星减速器。由于减速器的体积小，速度比大，所以传动齿轮的传统尺寸被淘汰。不足的是这种方法需要增加电机和减速器的安装位置，与行星减速器的成本高，维护困难，传动轴的悬臂梁，强度差。 目前，和一种先进的硬齿面齿轮减速器的兴起，这种减速器体积小，传动

15、比大，精度高，噪音小，润滑跳进井是传输的一种有效途径 1.4辊筒轴承 虽然滚子轴承是轧机的一部分，但它起着非常重要的作用，在使用本机。 常用的青铜滑动轴承滚子轴承在良好的条件下，只要保证最大压力，和片材挤出压力差压力小于或等于压力的承载能力的轴承和使用寿命是没有问题的，但在正常情况下，开炼机的工作环境十分恶略，尤其是混合，与滚筒旋转浸渍轴承摩擦副的各种污染粉尘，使摩擦系数增大导致摩擦和磨损的恶性循环，使轴承频繁损坏 滚动轴承可以减少摩擦滚柱轴承，具有节能的特点。目前，大中型开炼机具有双列圆柱滚子轴承，不足，轴承外径，多个附件，结构复杂，成本高。 尼龙轴承在近几年的发展已经在橡胶工业中引起了很大

16、的关注。这种轴承的耐磨，抗压，吸气，好，便携，适用于重载、肮脏的工作条件下使用。模具的尼龙导热系数的不足，热膨胀系数大，所以不适合冶炼冶炼机温度高。目前，一些厂商提出了耐高温酚醛树脂作为轴承材料，也有的提出在轴承体钻孔，通过冷却水降低轴承轴颈的温度。1.5制动装置 众所周知，开炼机的主要工作部分，辊，裸露在外，开炼机操作手册的基础，所以，不安全因素多。轧钢机，紧急制动是一个非常重要的问题。目前，它是机械制动和电气制动两种制动方法。 常用的机械制动电磁制动块式制动装置，该方法简单可靠，但需要增加一套机械制动装置。如摩擦片和其他机械部件也会因磨损，需要经常更换，音。电气制动是常用的能耗制动，能耗制

17、动的方法，简化了机械结构，投资少，无灰尘和油脂的影响。因为没有运动摩擦部件，无需维护。短缺，需要提供能量。 近年来，一种新的方法自励发电机制动刹车，它是利用异步电动机的转子剩磁和转动动能实现快速制动。总之，开炼机目前的使用状况相对落后，有许多的研究和改进是必要的，相信很快，他将一个顽强的生命力和新的面貌展现在未来的橡胶和塑料工业。37沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 主要参数确定第二章 主要参数确定2.1 技术参数开炼机的规格：（1） （2）辊距0.1mm-8mm （3）前辊线速度 18.9m/min （4）速比f=1:1.25 （5）横压力Pp=108000N （6）驱动功率55千

18、瓦 （7）生产能力70.1kg/h2.2横压力的确定利用胶料提炼流体动力学理论基础 (剪切计算系数)=17.0 利用推荐值查表 =900千克/厘米 =10 L=120cm Pp=109666.1千克通过对比，横压力为Pp=109666.1千克2.3驱动功率 有经验公式：有公式： 选择电机功率为55kw。 电机：Y280M-6N=980r/min 电压 380 v2.4生产能力 (2-1) q(一次容胶量)=60千克 =0.93千克/升 t=40分钟 Q=83.7千克沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第三章 传动系统第三章 传动系统3.1 传动系统图图3-1 传动系统 开炼机的传动系统的设计主

19、要包括电动机、减速器、驱动齿轮和速比齿轮的选择与布置。 电动机 Y280M-6 n=980r/min P=55kw 减速器 选择标准减速器 IQ75-12.5 i=12.643.2减速器设计计算 0轴：（电动机） 轴： 轴： 轴： 3.2一级齿轮传动：选材及热处理：小齿轮：40Cr 调质 241-286HBS 263 大齿轮：ZG310-570 正火 156-217HBS 186设计准则：先按解除强度设计，再按弯曲强度校核3. 接触强度设计：初定螺旋角 ，初取KtZ2 t=1.1 ZE=188.9MPa1/2 取 a=0.5 ZN1=1.0 由图5-17得ZN2=1.05 ZX1=ZX2 =1

20、.0 取 修正螺旋角 齿根弯曲疲劳强度： 图 5-14 YFa1=2.61,YFa2=2.22;图5-15 Ysa1=1.625， Ysa2=1.81计算式5-48：计算尺跟弯曲应力： 齿轮几何参数： 选材及热处理：小齿轮：40Cr 241-286HBS 263设计准则：先按解除强度设计，再按弯曲强度校核3. 接触强度设计：初定螺旋角 初取 由图5-17得ZN1=1.05，ZN2=1.115，ZX1=ZX2=1.0，, ZLVR=0.92 由5-16得： 取=6取98 Z1=32 Z2=98 修正螺旋角由5-4 且 Ka=1.0 齿根弯曲疲劳强度： 5-18b 图5-14 计算式5-48：计算

21、齿根弯曲应力： 齿轮的几何参数：, d2=603.08, 齿轮受力情况：齿轮1 齿轮2 齿轮3 齿轮4 3.3轴校核：轴1：图3-2 轴和受力分析图 图3-3 扭矩图 校核、剖面的疲劳强度。剖面因键槽引起的应力集中系数由表知：K=1.93Kt=1.44因此按此配合引起的应力应集中计算剖面所产生的扭应力、应力幅、平均应力：绝对尺寸影响系数 表面质量 剖面的安全系数：取S=1.5-1.8 Ss 安全校核V剖面的疲劳强度 V剖面应力集中系数 故按配合引起的扭应力、应力幅、平均应力： 绝对尺寸影响系数 表面质量 V剖面安全系数：取S=1.5-1.8 Ss 安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：621

22、6） e Y0.028 0.22 1.99 Y=1.820.056 0.26 1.71 e=0.24 合格3.3.1轴：图3-4 轴和受力分析图 R1v=2091.55NR2v=8155.41N合成弯矩图： 图3-5 扭矩图 校核轴的强度：查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面：剖面因H7/k6配合的应力集中系数： 剖面因过渡圆角的应力集中系数： 故按剖面过渡圆角校核： 剖面产生的扭应力，应力幅，平均应力为：绝对尺寸影响系数： =0.68 =0.68表面质量 =0.941 =0.941取S=1.5-1.8 S S安全轴承的校核:(选用深沟球轴承，型号：6124) Y0.028 0.22

23、 1.99 Y=1.820.056 0.26 1.71 e=0.247 合格3.3.2轴：图3-6 轴和受力分析图 图3-7 扭矩图查表b-1=59MPa caS 安全校核、剖面剖面因配合（ ） 剖面 剖面因键槽 按剖面的圆角校核：T=613800 剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为：绝对尺寸影响系数 表面质量 取S=1.5-1.8 SS 剖面安全轴承的校核：（选用深沟球轴承，型号：6220）A=4620.94， e Y0.056 0.26 1.71 Y=1.700.084 0.28 1.55 e=0.261 合格3.4键的校核p=100-120轴上的键：轴上的键（两个）： 轴上的键两个 键

24、的校核全部合格驱动齿轮小齿轮材料 45# 调质 HBS1=240大齿轮材料 45# 常化 HBS2=200选取小齿轮齿数Z1=22 I=3.54则Z2=22x3.54=77.8 取Z2=78 因为它是一个封闭式齿轮传动，齿轮硬度小于hbs350。所以，根据齿面接触疲劳强度设计，然后根据齿轮的齿根弯曲强度校核速比齿轮1.27的齿轮比，速度比。两齿轮中心距为450mm的传输。的扭矩通过传动比，当比例很小，可近似认为：两辊转矩相等。这比齿轮扭矩传动齿轮的转矩。对齿轮45 #是hbs1 = 240和45 #往往是hbs2 = 200 取Z2=28 又因为速比齿轮为了要满足辊距调整要求，大辊距的开炼机的

25、速比齿轮应该采用有渐开线的长齿形。它的齿全高H=(2.5-2.6)m 齿顶高H1=(1.1-1.2)m 齿根高h2=1.4m 。齿全高h=2.5m=45mm,h1=1.1m=19.8mm取h1=20mm,则h2=25mm,齿宽b=15m=270mm。按弯曲强度校核Hh,强度满足。按弯曲强度校核强度满足。沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第四章 主要零部件计算第四章 主要零部件计算 4.1辊筒 轧辊材料冷硬铸铁。他的特点是良好的内在韧性，强度。表面耐磨性强。冷硬铸铁辊分为普通冷硬铸铁和合金冷硬铸铁，用于合金冷硬铸铁的设计。 滚筒的结构有两种：中空结构和孔结构。本设计采用中空结构。滚筒的受力分析

26、：开炼机辊看较大的轧制压力，摩擦，温度的手，传动齿轮的齿轮比的大小和力量。此外，必须考虑重力辊胶料对辊筒的横压力：Pp=109666.1千克 = 驱动齿轮的作用力大驱动齿轮的圆周作用力 经过电机盒减速器还有大驱动齿轮传过来的扭矩，他们是提供前后混加工胶料的需要，因此由前后辊共同承担，为Mk=Mk1+Mk2 在炼胶时候相接近的认为成Mk1=Mk2。 为大驱动齿轮轴线与垂直先偏移角 径向力 -压力角20T=332.8kg 速比齿轮的作用力：当速比很小的时候可以近似的认为：两滚筒的扭矩相加的总数即为大驱动齿轮的扭矩Mk。则Mk=Mk1+Mk2径向力 T1=458.9kg 自重后辊重： 速比齿轮重：

27、大驱动齿轮重： 辊筒的强度计算： 辊筒的强度计算一般有：弯矩，之反力，扭矩和危险断面强度的计算。 计算时，虽然前后辊筒的工作条件相似，为安全起见，看做后滚筒沿全长传递全部扭矩。此外，传动齿轮的力是在一端驱动。齿轮的另一侧也承受力，比前辊工作条件差。所以只有在滚动计算可以。辊筒的支反力计算：水平方向支反力; 垂直方向支反力合成支反力： =55132.9kg =56029.0kg辊筒弯矩和弯应力计算：a) 弯矩图：图4-1 受力分析图如图，以辊筒中部位计算断面，其最大弯矩为 DH-计算外径。 a- 内外径比 b) 剪应力计算： C) 辊筒的强度计算：根据辊筒的抽离状态时属于弯曲和扭转联合作用下的符

28、合应力。根据力学强度理论，可按修正后的第二强度理论计算工作用力。 强度满足D)考虑温度应力对其强度的影响辊筒的温度应力是由于辊筒内外表面的温度差产生的。机械应力与温度应力同时作用于辊筒。强度条件应符合：机+温温度应力-线膨胀系数。 在炼胶机正常操作时，辊筒的内部要通冷却水。因而其温度应力应该是是外层受压，内层受拉。外表面：弯矩引起的为拉应力。总H=弯H-ZH=328.8 此时强度满足。内表面: 总H=弯H+ZH=396.9此时强度也满足综上所述，辊筒的强度满足。4.2辊筒轴承滚子轴承承受负荷大，且低温高速。目前，滑动轴承用在管饭。开始滚动轴承在大型混合机中的应用。本设计采用滑动轴承。其特点是结

29、构简单，制造方便，成本低滑动轴承由轴承体和轴衬两部分组成。4.3机架和横梁 机架是轧机的支承部分，他应该有足够的力量来承担一切机械力。同时，它应有足够的刚度，应力和弯曲变形不超过许可值，为了保证机器上安装的零件的机器零件的相对位置精度。车架的结构可以分为三种类型，拆迁式开始。开放的框架被广泛使用，它是由一个垂直臂，下部件和上横梁.臂和下梁作为一个整体，梁是火，容易移动、组装和装饰。4.4辊距调节装置 磨机的范围一般在0.1-15mm，以及常用的调距装置可根据电源情况，分操作简单，结构紧凑，运行可靠。 螺丝和螺母的机械式调距装置一般采用矩形或梯形弹线，以作为力在接触线的平均线，一般不少于10圈。

30、4.5辊温调节装置 开炼机的平均功率一部分消耗在传动装置的摩擦力的损失上，约占平均功率的20%，想周围空气散失的热量及胶料带走的热量约占平均功率的10%，其余70%平均功率转化为u热量，由冷却水导走。4.6润滑系统 开炼机应有的润滑系统是滚筒轴承的润滑。该设计一般所采用的润滑油为稀油。沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 结论结论 目前，该机使用的是相对落后的，仍然有许多领域的研究与改进。如：橡胶减震垫的取消对于重型设备移位提供便捷的庞大的基础，消除噪声，减少受冲击和振动引起的厂房和基础设备操作。此外，与该调距装置的安全间隔加载的选择，以及框架可采用焊接件，减轻重量。同时，也可以改变它的外貌。

31、在需要特别注意的是减速器的设计很多地方.减速是轴承的选择必须慎重，本设计选用的是深沟球轴承，并不是很好，虽然合格，但经过多次失败的检查选择。所以为了节省时间，可以很容易检查轴承的主要类型。 在减速器的设计，在传输两齿轮材料不另两齿轮相同，从而避免了粘结的现象. 总之，开炼机在橡胶工业的不断发展，不仅不会被淘汰和不断增长的，尤其是塑料橡胶开炼机。沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 参考文献参考文献1 雷天觉. 新编液压工程手册M. 北京：北京理工大学出版社， 1998.2 成大先. 机械设计手册M. 化学工业出版社，19943 周士昌. 液压系统设计图集M. 北京：机械工业出版社. 2003.4 王兴天. 注塑技术与注塑机M. 北京：化学工业出版社. 2005.5 董林福，赵艳春主编. 液压与气压传动M. 北京：化学工业出版社 2005.6 张利平. 液压站M. 北京：化学工业出版社 20087 刘朝儒，彭福荫，高政一.机械制图M. 北京：高等教育出版社，20018 张利平. 液压传动系统及设计M. 北京：