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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁 共 29 頁 1 緒論 1.1 染整工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 隨著我國支柱產(chǎn)業(yè)——汽車行業(yè)的發(fā)展，將帶來大量的安全帶需求量，一般每條安全帶需要3.2m長的織帶，每輛車至少需要3m～8m長的織帶，加上需要更換、維修的安全帶，因此安全帶的市場需求量很大。這也同時(shí)對染整加工行業(yè)提出了新的要求，另外，印染工業(yè)對改善織物外觀，提高織物服用性能，豐富人民物質(zhì)生活和文化生活，繁榮市場及為國家積累資金等方面，都起著重要作用。 在印染工業(yè)生產(chǎn)中，要提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種、增加產(chǎn)量、降低成本，首先要有先進(jìn)的工藝，而先進(jìn)的工藝則必須有先進(jìn)的印染機(jī)械設(shè)備才能實(shí)施。我國的印染設(shè)備自20世紀(jì)50年代以來歷經(jīng)54型、65型、71型、74型以及近幾年逐步推廣的96型幾個(gè)階段后，目前國內(nèi)染整設(shè)備研究開發(fā)能力和制造水平已有了一定的提高，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用模塊化、積木化，突出環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)碉電氣拖動(dòng)穩(wěn)定可靠，開發(fā)了一批新技術(shù)和新設(shè)備。因此，印染機(jī)械是否先進(jìn)、完善，是印染工業(yè)能否向前發(fā)展的重要的因素之一。 近年來，由于石油化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，使合成纖維織物日益增多，對印染機(jī)械的要求也隨之發(fā)生變化。如練漂設(shè)備從履帶式、翻版式、疊卷式發(fā)展到高溫高壓平幅連續(xù)練漂聯(lián)合機(jī)，解決了折皺、擦傷等問題。均勻軋車的制造成功，保證了織物軋染色澤均勻，使用高效平洗機(jī)提高了洗滌效率，節(jié)約了能源，減少了污染等等。 與此同時(shí)我們也要看到缺陷和不足，我國染整機(jī)械與世界先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，比較突出的表現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，產(chǎn)品開發(fā)缺乏創(chuàng)新性；其二，傳感技術(shù)和在線檢測差距很大，除了一些常規(guī)的控制項(xiàng)目如速度、溫度、液位等參數(shù)的測控外，專用的在線監(jiān)控項(xiàng)目如色差檢測等，國內(nèi)目前尚在起步階段，在很大程度上限制了染整機(jī)械機(jī)電一體化水平的提高，也影響了織物的最終加工質(zhì)量。為此，除了加大各行業(yè)間的緊密合作，通過一定的科研投入進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)開發(fā)研制外，直接將國際上成熟的傳感和測控技術(shù)為我所用也不失為一捷徑所在。 通過整理近年來染整工業(yè)設(shè)備展覽會(huì)現(xiàn)場的報(bào)道資料，發(fā)現(xiàn)染整設(shè)備具有以下的發(fā)展趨勢： （1）新型或改進(jìn)型機(jī)器配備了特殊的裝卸和運(yùn)輸裝置，以適合加工宜輕柔處理或較難處理的織物， 如含有l(wèi)yocell 纖維或彈性纖維的織物。同時(shí)， 許多設(shè)備制造商通過在現(xiàn)有機(jī)織物處理系統(tǒng)上加裝針織物處理裝置來擴(kuò)大其設(shè)備的加工能力。 （2）提高設(shè)備效率、優(yōu)化工藝及降低水、蒸汽、化學(xué)品和能源的消耗量，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙豐收。 （3）采用新的和更先進(jìn)的控制和自動(dòng)化技術(shù)， 包括更廣泛地使用像西門子公司這樣的全球化工業(yè)供應(yīng)商所提供的PLC (可編程邏輯控制) 技術(shù)。在筒子紗染色方面，自動(dòng)化機(jī)器人裝卸成為設(shè)備的主要特點(diǎn)， 尤其體現(xiàn)在2家意大利公司—Obem 公司和Bellini 公司的設(shè)備上， 這2家公司都強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化技術(shù)帶來的好處主要是提高產(chǎn)品的質(zhì)量，這比節(jié)約勞動(dòng)成本更為重要。 （4） 經(jīng)濟(jì)型、小批量加工設(shè)備越來越受到人們的認(rèn)可，因?yàn)樗鼈兡軐r(shí)裝領(lǐng)域的需求作出快速反應(yīng)。 （5）“一次即成”的染色原則越來越為人們所接受， 它在改進(jìn)質(zhì)量控制程序的基礎(chǔ)上， 通過內(nèi)在的可再現(xiàn)性來實(shí)現(xiàn)。 （6）數(shù)字化噴墨印花的出現(xiàn)，在現(xiàn)有的網(wǎng)印技術(shù)基礎(chǔ)上，有為人們提供了一種新的選擇，尤其在小批量生產(chǎn)中。 由此可見，實(shí)現(xiàn)印染工業(yè)現(xiàn)代化必須把工藝、機(jī)械、電器三者結(jié)合起來。 1.2 本課題要完成的主要工作 國內(nèi)織帶的生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價(jià)格昂貴。本課題受企業(yè)委托旨在消化引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計(jì)一條電腦程控的安全帶軋染整形生產(chǎn)線，以滿足生產(chǎn)需要。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成該生產(chǎn)線理帶與浸染紅外定形部分的設(shè)計(jì)，主要完成如下工作：（1）深入廠礦實(shí)地調(diào)研；（2）相關(guān)文獻(xiàn)資料查閱；（3）完成安全帶軋染整形生產(chǎn)線中理帶與浸染紅外定型設(shè)備的總體設(shè)計(jì)及其零部件的設(shè)計(jì)，要求走帶速度在5m/min～15m/min可調(diào)。 2 總體方案設(shè)計(jì) 為了提高生產(chǎn)效率此染整加工生產(chǎn)線采用雙走帶方式。上料時(shí)由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)布輪同時(shí)工作,再經(jīng)撥叉理帶輪使兩條坯布同時(shí)進(jìn)給。安全帶經(jīng)過撥叉、整形軋輥、 調(diào)整支架的理帶后再進(jìn)入下個(gè)機(jī)架，目的是使安全帶平直無折痕的進(jìn)入下道生產(chǎn)工序，同時(shí)，特意增加了儲(chǔ)帶部分，儲(chǔ)帶部分由兩個(gè)大滑塊組成，大滑塊由傳感器控制位置。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)斷料時(shí)，滑塊走到極限位置，傳感器測到后系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，提醒工人及時(shí)排除故障。之后對安全帶進(jìn)行浸染和紅外定型。軋液機(jī)的總體設(shè)計(jì)是染缸上方是三橡膠輥的軋液裝置，染缸槽的容積設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用大的尺寸，槽內(nèi)裝有兩個(gè)導(dǎo)布輥，以盡量的增加浸漬時(shí)間，達(dá)到上色均與，牢靠的目的，紅外定型部分采用了遠(yuǎn)紅外電熱管，省電節(jié)能。為了使染色浸透牢靠，初染的安全帶再進(jìn)行熱熔，使得染料和材料分子充分反應(yīng)。二次出帶后對安全帶進(jìn)行洗滌、紅外烘干，最后理出成品帶。 3 理帶部分設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 3.1 電機(jī)的選擇 考慮到初始理帶部分，理帶輪的功用是將安全帶上料，電機(jī)的負(fù)載不會(huì)很高，故而初選電機(jī)的型號為：YVP90S—6型，額定功率：0.75KW，額定轉(zhuǎn)速：1000 r/min 。 3.2 減速器的選擇 考慮生產(chǎn)線布局要求結(jié)構(gòu)緊湊，并且行星齒輪減速器和其它類型減速器比較具有尺寸小，重量輕的特點(diǎn)，故而選用行星齒輪減速器。 由于生產(chǎn)線要求安全帶的走帶速度為5m/min～15 m/min可調(diào),取理帶輪導(dǎo)布輥的線速度為15m/min i= 4.867 圓整后 i=5 所以初選采用一級傳動(dòng)且與機(jī)架連接方式為底座連接的行星齒輪減速器， 型號為 NAD200，傳動(dòng)比為 i=5 3.3 機(jī)架的選擇 機(jī)架選用60×60方管，理帶和儲(chǔ)帶機(jī)架的聯(lián)結(jié)采用螺栓，機(jī)架與地面用地腳螺栓固定，作為加強(qiáng)機(jī)架剛度或支撐部件的方管則與機(jī)架焊接聯(lián)結(jié)。 3.4 安全帶的張力估算 儲(chǔ)帶部分安全帶承受大滑塊的配重，可以近似認(rèn)為安全帶的張力和滑塊的重力是一對平衡力。 大滑塊的重力 G==496.8N 所以張力近似可以認(rèn)為是 T=G/6=596.8N/6=96N 3.5 理帶輪的心軸校核 按當(dāng)量彎矩法校核，設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖 圖1 理帶輪心軸的校核 已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。 兩軸承之間的截面是危險(xiǎn)截面Me max=1562Nm 所以滿足剛度要求 3.6 導(dǎo)布輥的相關(guān)計(jì)算 導(dǎo)布輥的主要作用是支承和引導(dǎo)安全帶上料，使安全帶按一定的方向運(yùn)行。同時(shí)，也給與安全帶一定的張力。本設(shè)計(jì)理帶部分共安裝有9只固定導(dǎo)布輥。 以下僅就安全帶以卷繞角60°滑過固定導(dǎo)布輥時(shí)的受力進(jìn)行分析。 圖2 安全帶以卷繞角60°滑過固定導(dǎo)布輥 如圖2所示，設(shè)安全帶進(jìn)入導(dǎo)布輥一端的經(jīng)向張力為T。，輸出一端的經(jīng)向張力為T1，導(dǎo)布輥輥面與安全帶的滑動(dòng)摩擦力為f1，則有 根據(jù)歐拉定律： 式中μ1為安全帶與輥面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。查表為μ1=0.57。 經(jīng)整理得 f1=T。（—1） T。= 96N f1= T。（—1）=96N×1.6 =153.6N 由此可知，安全帶經(jīng)過固定導(dǎo)布輥后其張力必然增大。 3.7 理帶輪部件鍵的校核 理帶輪部件中心軸和理帶輪的的聯(lián)接選用最常用的普通A型平鍵，鍵的基本參數(shù)如下： 鍵長 l=10，b=2，h=2。 鍵的剪切： 其中 T---轉(zhuǎn)矩， D---軸的直徑， l---鍵的工作長度， B---鍵的寬度， 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力及許用擠壓壓強(qiáng)，，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表4-3-17根據(jù)前面的已知數(shù)據(jù)，可得 <<=90 鍵或鍵槽工作面的擠壓或磨損 K鍵與心軸的接觸高度，2，平鍵K=。 =3.5<<=90 3.8 理帶輪部件軸承的選用和校核 3.8.1 初選軸承型號 因?yàn)檩S承只承受徑向載荷，選用徑向接觸軸承中的深溝球軸承，深溝球軸承摩擦因數(shù)小，允許極限轉(zhuǎn)速高，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。根據(jù)軸頸選用6300軸承，選用脂潤滑方式，查GB/T276得軸承的性能參數(shù)為：C=25500，=15200，=8500。 3.8.2 壽命計(jì)算 1）當(dāng)量載荷 由于軸承不受軸向載荷，所以軸承的軸向載荷=0，查表得X=1，Y=0，=1.3。 故 =1.3=1.3 =1.3=1.3 < ==1274N 2）計(jì)算軸承壽命 = = 式中ε=3 3）極限轉(zhuǎn)速計(jì)算 C/=25500/1274=20 β=arctan（）=0 查表得 載荷系數(shù)=1.0 載荷分布系數(shù)=1.0 故 =1.0×1.0×8500=8500>1728 計(jì)算結(jié)果表明，選用6300型深購求軸承能滿足要求 3.9 繩狀導(dǎo)布裝置 為使安全帶在上料時(shí)不過分左右擺動(dòng) ，以正常的位置進(jìn)入工作機(jī)臺(tái)，設(shè)計(jì)有繩狀導(dǎo)布裝置，有瓷圈、撥叉1、撥叉2。如圖4所示。 瓷圈裝在鐵支架上，加添橡膠板填料，以免破裂。鐵支架表面涂漆處理，防止鐵銹污染安全帶。 4 整形軋輥部件相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 整形軋輥部件設(shè)計(jì) 整形軋輥部件又稱平幅導(dǎo)布器。裝在儲(chǔ)帶部分進(jìn)布口的前方，目的是使安全帶進(jìn)料按照一定的位置進(jìn)行，不過分左右游動(dòng)，并能平直無折痕的進(jìn)入機(jī)臺(tái)。 按照工作原理可以將平幅導(dǎo)布器分為釋壓型和擺動(dòng)型兩類，目前廠礦普遍采用釋壓型。 圖3繩狀導(dǎo)布裝置 本設(shè)計(jì)采用釋壓型平幅導(dǎo)布器，考慮到壓力過大時(shí)不僅會(huì)使織物產(chǎn)生壓痕，還會(huì)影響安全帶的纖維堅(jiān)牢度，故而釋壓機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)型，用氣缸作為壓縮空氣源。 圖4 氣動(dòng)平幅導(dǎo)布器示意圖 1--安全帶 2--不銹鋼輥 3--橡膠輥 4--頂桿 5--氣膜 6--氣閥 7--觸桿 8--壓縮空氣源 圖4為氣動(dòng)平幅導(dǎo)布器示意圖，它由機(jī)頭、支架和壓縮空氣源三部分組成。機(jī)頭是主要功能部件，分左右兩只。每只上有小輥一對（一只是橡膠制的，一只是不銹鋼制的）頂桿、氣膜、氣閥、觸桿等。機(jī)頭安裝在機(jī)架上，并可回轉(zhuǎn)一定的角度。一般使小輥軸線與安全帶的緯向保持10°～20°。當(dāng)安全帶正常走帶時(shí)，氣閥打開。壓縮空氣通過氣膜和頂桿使兩只機(jī)頭上的小輥全部壓在安全帶上，產(chǎn)生相等的吸邊力。如果安全帶左偏到一定程度，邊部碰到觸桿，使左邊機(jī)頭的氣閥關(guān)閉，氣膜上的氣壓釋放而使橡膠輥在自重作用下后倒。原先緊壓安全帶的左側(cè)一對小輥脫開。左側(cè)吸邊力消失。安全帶被拉向右側(cè)。反之，就拉向左側(cè)。這樣就校正了安全帶走帶過程中出現(xiàn)的歪斜。使安全帶在允許范圍內(nèi)游動(dòng)。 4.2 電機(jī)的選擇 本生產(chǎn)線染整加工的安全帶帶寬為48mm，厚度為1mm。為提高生產(chǎn)加工效率采用雙走帶模式，考慮到帶寬將輥?zhàn)拥挠行挾菻設(shè)計(jì)為200 mm。線壓力 ‘為50kg/ cm。 輥?zhàn)訅毫?50kg/ cm 200 mm=1000kg=10000N 兩個(gè)輥?zhàn)又g的摩擦力=0.4810000N=4800N 其中取不銹鋼和尼龍9（加30%玻璃纖維填充物）在無潤滑時(shí)的摩擦因數(shù)為μ=0.48 安全帶走帶速度為5m/min～15 m/min可調(diào)，當(dāng)V=15 m/min時(shí) 負(fù)載功率為 要求走帶速度可調(diào)，故選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min 4.3 減速器的選擇 電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min i=3.768 圓整后取i=4 所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動(dòng)比i=4 4.4 氣缸的選用 取整形軋輥下面的小軋輥進(jìn)行受力分析。當(dāng)其受到氣缸左面頂桿的作用時(shí)，受力簡圖如下。 圖5 氣缸的受力分析 其中，F(xiàn)1為推桿的推力，F(xiàn)2為軋輥?zhàn)灾谿和軋輥所受安全帶的拉力T。 T取280N，導(dǎo)布輥的重量 、分別是、的作用點(diǎn)和鉸鏈中心的距離 缸徑的計(jì)算 單向作用的氣缸，活塞桿上輸出的推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作的總阻力，公式為： 氣缸工作時(shí)的總阻力與眾多因素有關(guān)，如運(yùn)動(dòng)部件的慣性力、背壓阻力、密封處的摩擦力等。以上因素可以載荷率η的形式計(jì)入公式： 其中：， 式中：是彈簧的反作用力；p是氣缸的工作壓力；D是活塞直徑；C是彈簧剛度；是彈簧預(yù)壓縮量，??；s是活塞行程，；G是彈簧材料的切變模量，；是彈簧鋼絲直徑，取；是彈簧的平均直徑，；n是彈簧的有效圈數(shù)，。 = 則單向作用氣缸直徑： D圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，選擇10A—5系列氣缸，型號：10A—5CS63165。 4.5 吸邊力的計(jì)算 吸邊力的產(chǎn)生及其影響因素,與安全帶的物理狀態(tài)密切相關(guān)。由于安全帶是柔性體，當(dāng)它的經(jīng)向張力增大到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一從左右兩側(cè)指向中間的力Ta，使安全帶產(chǎn)生緯向收縮，這就是緯向張力。如果這時(shí)這是安全帶與一被動(dòng)導(dǎo)布輥接觸，被動(dòng)導(dǎo)布輥將在徑向摩擦力的反作用力的作用下回轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于輥面軸向摩擦力的存在，阻止了安全帶的緯向收縮，如圖5所示。 如果被動(dòng)導(dǎo)布輥與安全帶緯向成ａ角，情況就不一樣了，如圖6所示。 取安全帶與輥面相接觸一點(diǎn)A來看，該點(diǎn)的經(jīng)向張力分量可分解為切向的TAt和軸向的TAs。由于被動(dòng)導(dǎo)布輥的轉(zhuǎn)動(dòng)的條件不變，有 Tt = ∑TAt = f 因此，現(xiàn)在安全帶的經(jīng)向張力增量，將大于前述的a=0時(shí)的狀況。同時(shí)， 圖6 吸邊力的產(chǎn)生 圖7 吸邊力的受力分析 出現(xiàn)Ta﹥fa，使安全帶向左滑移。要阻止這種滑移，就需增加fa，使fa=T 本設(shè)計(jì)的平幅導(dǎo)布器中，使用一對沿軸向?qū)ζ浣?jīng)向施加一定壓力P的小棍來實(shí)現(xiàn)，圖所示設(shè)安全帶與輥面間的軸向靜摩擦系數(shù)為μa，則軸向靜摩擦力為 fa=2μaP 通過增大P，就可得到足夠的fa，使之與Ta平衡，參見圖8，阻止安全帶的軸向滑移。但在增大P的同時(shí)，又使T增大，從而使Tt也增大。當(dāng)然由力矩平衡式 可知，此時(shí)ft也增大，但由于本設(shè)計(jì)的平幅導(dǎo)布器的小棍中安裝有滾動(dòng)軸承，其滾動(dòng)摩擦系數(shù)μ很小，因此，ft增大也很小。于是有Tt﹥ft，即 的緯向分力FX，就是吸邊力 圖8 吸邊力的計(jì)算 式中，T=280N，a取15°，，P為氣缸推桿的推力，P=160N，r為軋輥心軸的小徑，r=12mm，R為軋輥的的大徑。R=50 mm。 =126N 故而吸邊力的大小為126N。 4.6 軋輥的設(shè)計(jì)及其校核 4.6.1 軋輥的設(shè)計(jì) 主動(dòng)軋輥的輥面采用不銹鋼材料，被動(dòng)軋輥的輥面由棉麻纖維的織物層疊，經(jīng)過高壓壓制而成，這種纖維可以避免織物在經(jīng)過軋點(diǎn)時(shí)受損傷及縫頭在經(jīng)過軋點(diǎn)時(shí)發(fā)生斷裂。 輥體用HT200制成，其厚度不應(yīng)小于15mm,本設(shè)計(jì)取厚度為20 mm。為了使軋輥運(yùn)行平穩(wěn)，輥體的內(nèi)孔需經(jīng)過車加工，并校核靜平衡。輥體的表面，經(jīng)加工后應(yīng)無氣孔，夾灰等缺陷，主動(dòng)軋輥系不銹鋼材質(zhì)，要求更高，應(yīng)無芝麻點(diǎn)。 4.6.2 上軋輥的設(shè)計(jì)及其校核 首先計(jì)算上軋輥的強(qiáng)度，設(shè)在軋輥工作部分的全長內(nèi)，其負(fù)載是均勻的。略去織物和軸承等的摩擦而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的影響，由下圖可知， 式中，P---軋輥總載荷，包括軋輥?zhàn)灾兀? q---軋輥的均勻載荷密度； l---軋輥工作部分的長度。 軋輥中間部分的最大彎矩為 =（120N+280N）（350mm/4-200/8） =25000N 式中，L為軋輥兩軸承中點(diǎn)之間的距離。 軋輥的抗彎截面模量為 圖9 上軋輥的校核 0.1/D 式中，D---軋輥外徑，不包括膠層； d---軋輥內(nèi)徑 ； ---軋輥內(nèi)外徑平均值，=（D+d）/2； ---軋輥壁厚，=（D-d）/2 取D=86mm,d=60mm。所以有： =73 mm ，=13 mm，代入W式計(jì)算得 W=0.76 許用彎曲應(yīng)力為 =25000N/0.76=3.23 kpa 對鋼，～9.8kpa 對鑄鐵，～1.96kpa 上軋輥系不銹鋼材質(zhì)，故而滿足要求。 4.6.3 下軋輥的設(shè)計(jì)及其校核 平幅導(dǎo)布器的下軋輥為主動(dòng)輥，它受到傳動(dòng)扭矩和上軋輥對它的彎矩作用；而上軋輥則主要受到下軋輥的彎矩作用，它受到的由安全帶，軸承等的摩擦力矩作用很小，可以忽略不計(jì)。 由于下軋輥受力較大，對下軋輥進(jìn)行彎曲應(yīng)力分析： 圖10 下軋輥受力校核 最大彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式： 式中：是下軋輥的最大彎矩，是對中性軸z的抗彎截面模量，對于圓柱形截面，D是橫截面的直徑。 下軋輥中點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力： 下軋輥第一軸肩處的彎曲應(yīng)力： 下軋輥第二軸肩處的彎曲應(yīng)力： 下軋輥材料為45號鋼，許用彎曲應(yīng)力 所以， 軋輥撓度的計(jì)算 軋點(diǎn)實(shí)際壓力P： 軋點(diǎn)線壓力 通軸和非通軸兩種結(jié)構(gòu)的軋輥都可按等截面梁的撓度計(jì)算式計(jì)算其最大撓度值： 式中：為軋輥的最大撓度（cm）；L為軋輥兩軸承中心距（cm）,；為軋輥面公稱寬度（cm），；E為軋輥體材料的彈性模量,；J為軋輥體截面圖形的慣矩,。 = 軋輥的許用相對撓度值1/6000～1/7000 軋輥的相對撓度值< 1/6000 4.7 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.7.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 整形軋輥部件中由于下面的軋輥要上下移動(dòng)以調(diào)整安全帶的張緊力，故而需要滑道的設(shè)計(jì)。 選用材料：HT200，鑄鐵是應(yīng)用最廣泛的滑動(dòng)導(dǎo)軌材料，它具有良好的耐磨性和抗震性，鑄鐵導(dǎo)軌常與支撐部件或支座連成一體。本設(shè)計(jì)采用HT200 ，利用電接觸加熱淬火。 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)取用燕尾形和矩形組合形式，如下圖所示，用矩形導(dǎo)軌承受較大的顛覆力矩產(chǎn)生的壓力，用燕尾形導(dǎo)軌作側(cè)作用面，減少一個(gè)壓板接觸面，調(diào)整間隙簡便，夾緊容易。 圖11 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 4.7.2 導(dǎo)軌的校核 導(dǎo)軌面的主要損壞形式是磨損，而導(dǎo)軌的磨損由于導(dǎo)軌表面的比壓（單位面積上的壓力）有密切關(guān)系，隨著比壓增大，導(dǎo)軌的磨損量也增大，此外，導(dǎo)軌面的接觸變形又與比壓近似的成正比，在初選定導(dǎo)軌的尺寸后，應(yīng)校核導(dǎo)軌面的比壓，使其限制在允許范圍內(nèi)。 導(dǎo)軌面上的沿長度方向的比壓按直線規(guī)律分布，作用在導(dǎo)軌面上的集中載荷位于導(dǎo)軌長度方向的中點(diǎn)，比壓按矩形分布。 作用在導(dǎo)軌面上的外載荷可以簡化為一個(gè)垂直作用在導(dǎo)軌中部的集中力F和一個(gè)顛覆力矩M，如下圖所示， 導(dǎo)軌的平均比壓Pm為： 式中， F---作用在導(dǎo)軌面上的法向力（N）； S---導(dǎo)軌的承載面積，S=La，（mm）； L---導(dǎo)軌接觸面長度（mm）； a---導(dǎo)軌接觸寬度（mm）； ---許用平均比壓，查表得=1.2～1.5 ，許用最大比壓=2.5～3.0 圖12 導(dǎo)軌的校核圖 當(dāng)力與力矩同時(shí)作用時(shí)，導(dǎo)軌比壓成梯形分布， 式中 M----導(dǎo)軌面上的彎曲力矩,本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌L=2000 mm，a=60 mm?；瑝K的配重塊產(chǎn)生顛覆力矩，計(jì)算得M=4.26×103N 所以有=1.4 ，所以導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)滿足比壓條件。 5 浸軋機(jī)的設(shè)計(jì)及其相關(guān)的計(jì)算 5.1 浸軋機(jī)的設(shè)計(jì) 浸軋機(jī)是染整設(shè)備的主要單元之一，它由軋車，軋液槽，和傳動(dòng)裝置組成，主要用于漂染印整等加工過程中織物的濕處理。染整生產(chǎn)中去除紡織品中水分的方法，通常采用先機(jī)械脫水，而后再經(jīng)過烘燥。 下圖是浸軋機(jī)的設(shè)計(jì)簡圖。 缸體的設(shè)計(jì) 染缸上方是三橡膠輥的軋液裝置，染缸槽的容積設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用大的尺寸，槽內(nèi)裝有兩個(gè)導(dǎo)布輥，以盡量的增加浸漬時(shí)間，達(dá)到上色均與，牢靠的目的。 本設(shè)計(jì)的染缸容積為： V=300mm×270 mm×100 mm 軋液槽的材料選用不銹鋼，它具有一定的耐腐蝕性能，并且具有質(zhì)量較輕，槽內(nèi)清潔 圖13 浸軋機(jī)設(shè)計(jì)簡圖 工作方便的特點(diǎn)。 軋液槽內(nèi)的液面自動(dòng)控制，選用T用M394型浮筒式液面控制器。 5.2 平幅三輥軋水機(jī)配套電機(jī)及減速器的選用 5.2.1 電機(jī)的選用 同比生產(chǎn)線的其它部件，電機(jī)選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min 5.2.2 減速器的選擇 電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min i=3.768 圓整后取i=4 所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動(dòng)比i=4 5.2.3 液壓缸的選擇 1）作用在活塞上的總機(jī)械載荷F包括兩部分： ① 第一部分是活塞桿上所受的外部載荷。它主要包括沿液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力、導(dǎo)軌摩擦力和運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)制動(dòng)過程中的慣性力。即： =++ ② 活塞和活塞桿密封處的摩擦力 所以作用在活塞上的總機(jī)械載荷F： ③ 在工作部件啟動(dòng)、制動(dòng)或換向過程中，活塞上所受的平均慣性力： 式中：g——重力加速度，9.8 m/s2； G——運(yùn)動(dòng)部件的重量（N）； ——時(shí)間內(nèi)的速度變化值（m/s），取= 0.1m/s； ——啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間(s)，取= 0.01s。 運(yùn)動(dòng)部件的重量包括軋輥、軋輥支撐件和軸承的重量，軋輥的重量。 = ④ 密封裝置引起的摩擦力的計(jì)算方法與密封裝置的類型有關(guān)。當(dāng)工作壓力時(shí)，密封裝置的摩擦力。 ——克服液壓缸密封件的阻力所需的空載壓力（Pa），取= 0.25MPa； ——進(jìn)油工作腔的有效面積，暫定。 =。 運(yùn)動(dòng)時(shí)密封裝置的摩擦力是啟動(dòng)時(shí)的一半。 ⑤ 平幅三輥軋水機(jī)的軋點(diǎn)線壓力為400N/cm～900400N/cm,取兩軋輥之間的壓力為10KN,每個(gè)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力： 導(dǎo)軌摩擦力。 （2確定液壓缸的工作面積和流量 F——活塞上的最大外部載荷（N）； ——液壓缸的有效工作壓力（Pa），??； ——液壓缸的機(jī)械效率，主要考慮密封處的摩擦損失，取= 0.95 = 液壓缸直徑，選取標(biāo)準(zhǔn)值 選擇輕型拉桿式液壓缸，額定壓力為3.5MPa,缸徑為80mm，活塞桿直徑35mm,推力17.94KN，拉力15.75KN。 5.2.4 軋余率的相關(guān)計(jì)算 軋車是浸軋機(jī)的主要部分，它由軋輥，軸承，加壓裝置，機(jī)架，傳動(dòng)和防護(hù)裝置組成。主動(dòng)軋輥的輥面用硬橡膠制成，被動(dòng)軋輥的軋面用軟橡膠制成。 利用軋車去液，只能除去織物中的一部分自由液分，平幅三輥軋水機(jī)，一般也只能使織物的干基含水率，也稱軋余率達(dá)到60%～70%，所謂干基軋余率即軋后織物的含水量與完全無水的織物重量之比，它的表達(dá)式如下： 式中，W—軋余率； —軋液后織物的質(zhì)量； G----完全無水份的織物重量。 完全無水份的織物重量較難測定，為了方便起見，工廠常用Gx表示烘干回潮后織物的重量進(jìn)行計(jì)算。則Wx為濕基軋余率，濕基軋余率比干基軋余率在數(shù)值上要小一些，其表達(dá)式如下： 濕基軋余率與干基軋余率的關(guān)系如下： 即 式中，X---織物標(biāo)準(zhǔn)回潮率。 表1 織物標(biāo)準(zhǔn)回潮率 織物原料 回潮率（%） 織物原料 回潮率（%） 棉 毛 絲 麻 黏膠纖維 醋酯纖維 7～8 12～15 9～10 8～10 12～14 6.5 錦綸 滌綸 晴綸 維綸 3.5～5 0.4～0.5 1.2～2 5 在上述情況下，即使在增加壓力或增加軋輥，軋余率（干基）也很少能達(dá)到50%以下，但功率消耗和機(jī)械磨損卻急劇增加，所以烘干前軋水有一定的經(jīng)濟(jì)限度。 6 紅外整形部件的設(shè)計(jì) 6.1 紅外定型的目的 滌綸屬于熱塑性纖維，所謂熱塑性，即纖維受熱時(shí)具有可塑性質(zhì)，滌綸纖維的熱定型就是利用合成纖維的這一特性，在一定的張力下進(jìn)行熱處理加工。 安全帶染整加工過程中的熱定型是染整加工中的必經(jīng)工序，滌綸針織物之所以必須經(jīng)過熱定型，一方面是適應(yīng)織物染整加工過程的需要，另一方面是滿足服用要求。 熱定型的目的可以歸結(jié)為： 1）使織物線圈穩(wěn)定，紋路清晰，門幅穩(wěn)定，防止在染整加工中花型改變，布面發(fā)毛，皺縮不平。 2）防止在繩狀染色時(shí)生成折痕和卷邊，避免造成條花，色斑，邊淺，色差等染色毛病。 3) 消除染整過程中生成的折皺，使布面平整，并調(diào)整門幅，使織物達(dá)到規(guī)定的幅寬和單重。 4） 提高織物的抗皺性能及免熨燙性能，并能對防止起毛起球起顯著作用。 滌綸針織物除了用對流方法進(jìn)行熱定型外，也可用輻射方法進(jìn)行定型，常見的輻射源即紅外線輻射器。 6.2 紅外輻射定型特征 紅外線之所以被物體吸收并加熱物體，乃是由于當(dāng)紅外輻射的振動(dòng)頻率與物體分子的固有頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致時(shí)，能引起分子原子的強(qiáng)烈協(xié)振，從而擴(kuò)大了以平衡位置為中心的振幅，增加運(yùn)動(dòng)能量，使物體的溫度升高。 6.2.1 紅外整形部分電機(jī)及減速器的選用 同比生產(chǎn)線的其它部件，電機(jī)選用變頻調(diào)速電機(jī)，型號為YCT160-6B 額定功率為2.2KW 調(diào)速范圍是760r/min～76 r/min 6.2.2 減速器的選擇 電機(jī)的調(diào)速范圍為760r/min～76 r/min i=3.768 圓整后取i=4 所以選用NGW行星齒輪減速器，型號為NAD200 傳動(dòng)比i=4 6.3 紅外定型的零件選用 根據(jù)工藝要求，需要對安全帶進(jìn)行多次烘染，我負(fù)責(zé)生產(chǎn)線的初染環(huán)節(jié)中就有第一次烘染。烘燥是采用熱能汽化的方式，脫除經(jīng)過機(jī)械脫水后的濕織物上的殘余水分，使織物中的水分降到該織物纖維的自然回潮率以下的過程。初染后的烘燥為了滿足的工藝目的是避免降低堿液或染液的濃度，保證下道工序的正常進(jìn)行。 我的下道工序是安全帶的熱溶染色，查資料后得知，紅外線烘燥主要用于化纖織物的熱溶染色的預(yù)烘。故而烘染機(jī)選用的是紅外線烘燥機(jī)，紅外線烘燥機(jī)是利用輻射傳熱的加熱方式來進(jìn)行烘燥。紅外線烘燥的優(yōu)點(diǎn)是烘燥溫度高，車速快，產(chǎn)量高，質(zhì)量好，可防止泳移，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，耗用金屬材料少，造價(jià)便宜，操作方便，占地面積小等。 對于絕對黑體的輻射，有兩個(gè)重要的規(guī)律。 1）黑體的溫度升高，其輻射能量按溫度的四次方成比例增加，有關(guān)系式： 式中：—單位時(shí)間內(nèi)單位輻射面積的黑體輻射能 ---黑體的輻射系數(shù) T----黑體的絕對溫度 2）黑體的溫度升高，其輻射峰值波長向短波方向移動(dòng)。 式中，---輻射峰值波長 T------黑體的絕對溫度 實(shí)際物體的輻射由下式確定： 式中，《1，為黑體的溫度； ，為實(shí)際物體的輻射系數(shù)。 安全帶帶寬為48mm，厚度為1mm，應(yīng)選用中紅外線，以烘燥效率為主?？椢镌诤嬖?，上色，固色過程中，主要依靠吸收~5的中紅外線，輻射體表面相應(yīng)溫度為550℃，產(chǎn)生此類紅外線的遠(yuǎn)紅外電熱管結(jié)構(gòu)如下圖，其最大的優(yōu)點(diǎn)是耗電少，可以比普通電熱紅外輻射器節(jié)電30.5%。 圖14遠(yuǎn)紅外電熱管 1— 接線裝置 2—絕緣子 3—南大膠 4—不銹鋼管 5—電熱絲 6—氧化鎂 7—涂層 本紅外整形部件由計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)際生產(chǎn)前應(yīng)通過試生產(chǎn)綜合調(diào)控安全帶的走帶速度，遠(yuǎn)紅外電熱管的輻射能量，來達(dá)到安全帶的濕度烘燥到給定值。  結(jié)束語 轉(zhuǎn)瞬之間，三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束。這次設(shè)計(jì)是我在大學(xué)里最重要的一次設(shè)計(jì)。它是對我四年大學(xué)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，又為我即將走出校園，邁上工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我收獲很多。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)貫穿了所學(xué)的大多數(shù)課程，通過這次設(shè)計(jì)使我對所學(xué)得課程有了更深的認(rèn)識(shí)。原因是：第一，這是非常實(shí)用的設(shè)備，有很大的發(fā)展趨勢，非常大的發(fā)展?jié)摿?。第二，這個(gè)設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)備的知識(shí)多，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)關(guān)系密切，對我來說是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。第三，這個(gè)設(shè)計(jì)對我以后工作也是一個(gè)很大的幫助，無論是在找工作過程中還是參加工作后，這都是一種基礎(chǔ)，使我更有信心從事這一方面的工作。另外，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)也提高了自己自學(xué)和獨(dú)立思考的能力，以及如何查閱資料，如何選擇經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案的思維，進(jìn)一步的開闊了我的設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)理念。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我完成了安全帶染色生產(chǎn)線中軋染與紅外定型部分的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，比如，設(shè)計(jì)時(shí)采用了雙走帶模式從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，為了生產(chǎn)線的不間斷工作特意設(shè)計(jì)的儲(chǔ)帶部分，同樣有異曲同工之妙，設(shè)計(jì)過程查閱了大量染整加工方面的文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)到了一些基本的染整機(jī)械的知識(shí)，為了增加零件的通用性能，特意把儲(chǔ)帶部分的導(dǎo)布輥和滑塊的導(dǎo)布輥?zhàn)龅囊恢?。紅外定型部分的加熱裝置選用了遠(yuǎn)紅外加熱器，節(jié)能低能耗及無污染響應(yīng)了節(jié)能政府的號召，當(dāng)然，不可避免的會(huì)出現(xiàn)問題和不足之處，懇請大家批評指正。 致謝 本次設(shè)計(jì)是整個(gè)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和深化過程。在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中，我們系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了與機(jī)械相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課，并在金工實(shí)習(xí)和赴洛陽第一拖拉機(jī)廠的實(shí)習(xí)中，掌握了一定的生產(chǎn)實(shí)踐能力，加深了對以往所學(xué)知識(shí)的理解。而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鞏固了我的實(shí)踐能力，進(jìn)一步加深了對所學(xué)知識(shí)的理解，更重要的是使我對如何進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械設(shè)計(jì)有了很大的認(rèn)識(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)貫穿了所學(xué)的大多數(shù)課程，并且鍛煉了我們的計(jì)算機(jī)繪圖能力，這為我們的今后熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖打下了基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)經(jīng)歷了設(shè)計(jì)—修改—再設(shè)計(jì)的過程，反復(fù)多次的進(jìn)行。在此期間，通過鄭惠萍教授耐心的指導(dǎo)，開闊了我的思路，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西，從而使我進(jìn)一步地對本專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，老師及時(shí)幫我解決了設(shè)計(jì)中遇到的問題，并且耐心的指導(dǎo)，使我的設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。在這里我要再次感謝鄭老師對我的幫助和關(guān)心。 同學(xué)的幫助也讓我受益匪淺，不僅解決了問題，而且增進(jìn)了友誼，在此對他們表示感謝。 最后，在即將離開大學(xué)之際，對在四年學(xué)習(xí)生活中幫助過我的老師同學(xué)們致以最真誠的感謝！  參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械工程手冊電機(jī)工程手冊編輯委員會(huì). 機(jī)械工程手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997 2 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002 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