玻璃鋼拉擠成型機(jī)——成型部設(shè)計(jì)

1、前言2第一章玻璃鋼的發(fā)展與應(yīng)用31.1 玻璃鋼的發(fā)展概況31.2 玻璃鋼應(yīng)用4第二章成型部工作原理4第三章成型部的設(shè)計(jì)內(nèi)容53.1 送紗裝置的設(shè)計(jì)53.1.1 送紗過程分析53.1.2 前纖維梳板的設(shè)計(jì)63.1.3 刮膠板與刮膠圈的設(shè)計(jì)63.1.4 后纖維梳板的設(shè)計(jì)73.2 浸膠裝置的設(shè)計(jì)73.2.1 浸膠裝置的設(shè)計(jì)原理73.2.2 浸膠升降氣缸的確定84.1 預(yù)成型裝置的設(shè)計(jì)94.1.1 預(yù)成型原理分析94.1.2 鋼芯的選擇94.1.3 鋼芯的作用94.1.4 鋼芯座的設(shè)計(jì)94.1.5 加熱座I的設(shè)計(jì)104.2 束紗管及喂紗嘴的設(shè)計(jì)114.2.1 束紗管及喂紗嘴的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理114.2.

2、2 束紗管與喂紗嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.3 加熱座的設(shè)計(jì)125.1 成型裝置的設(shè)計(jì)125.1.1 成型裝置設(shè)計(jì)原理125.1.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)135.1.3 傳動(dòng)比的確定165.1.4 齒輪的設(shè)計(jì)165.1.5 軸的設(shè)計(jì)175.1.6 軸強(qiáng)度的校核195.2 軸承座的選擇215.3 繞紋輥筒的設(shè)計(jì)225.3.1 平衡飛輪的設(shè)計(jì)225.3.2 繞線轉(zhuǎn)板的設(shè)計(jì)225.3.3 加熱器III材料的選擇及數(shù)量的確定265.4 電刷的設(shè)計(jì)276.1 后固化裝置的設(shè)計(jì)28第四章總結(jié)29參考文獻(xiàn)30致謝31前 言 近年來，世界上幾個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都將玻璃鋼復(fù)合材料列為研究和發(fā)展的新材料項(xiàng)目之一，普遍認(rèn)為這種

3、材料除自身具有的獨(dú)特性能之外，在加工制造和使用過程中還是一種節(jié)能材料。隨著玻璃鋼應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，拉擠工藝的不斷發(fā)展，拉擠玻璃鋼制品從小尺寸、形狀簡單、對(duì)稱均勻向大型、復(fù)雜、非對(duì)稱的拉擠制品發(fā)展，這就對(duì)拉擠玻璃鋼設(shè)備提出了更高的要求。為了更好的改進(jìn)拉擠玻璃鋼的成型設(shè)備，滿足不同領(lǐng)域?qū)ΣＡт摰囊螅驹O(shè)計(jì)從玻璃鋼成型的最基本的裝置出發(fā)，利用機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)理論來設(shè)計(jì)玻璃鋼的成型設(shè)備，本文詳細(xì)的闡述了各部分的設(shè)計(jì)原理與思路，并敘述了各部分的基本組成，主要包括送紗裝置的設(shè)計(jì)、預(yù)成型裝置的設(shè)計(jì)、成型裝置的設(shè)計(jì)、后固化裝置的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)各部分的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作方便，實(shí)用性較高。在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，我得到了知

4、道老師的悉心指導(dǎo)，同時(shí)也得到了眾多同學(xué)的幫助，在此表示衷心的感謝。由于本人的知識(shí)水平和設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)有先限，此說明書肯定有不足之處，懇請(qǐng)?jiān)u審老師批評(píng)指正。第一章 玻璃鋼的發(fā)展與應(yīng)用1.1 玻璃鋼的發(fā)展概況人類使用復(fù)合材料的歷史，可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，當(dāng)時(shí)的埃及人、猶太人及我國的勞動(dòng)人民已經(jīng)運(yùn)用草筋增強(qiáng)泥胚作墻體材料等，這是原始的復(fù)合材料。我國元代所制成的弓，已經(jīng)是一個(gè)具有相當(dāng)水平的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)物，它用木材做芯子，在受拉面膠有平行纖維，而在受壓面膠有牛角，在當(dāng)時(shí)它已作為強(qiáng)有力的戰(zhàn)術(shù)武器。近代建筑用的鋼筋混凝土，多層木板等都是常見的復(fù)合材料。 作為近代復(fù)合材料之一的玻璃鋼，是從第二次世界大戰(zhàn)時(shí)發(fā)展起來的

5、，當(dāng)時(shí)的美國已經(jīng)有了發(fā)展玻璃鋼的物質(zhì)基礎(chǔ)，一是從1935年起，連續(xù)玻璃纖維已有了較大發(fā)展，二是1939年發(fā)明了低壓的不飽和聚酯樹脂。當(dāng)時(shí)的玻璃鋼首先用在航空工業(yè)方面，如飛機(jī)的雷達(dá)罩、副油箱等等，這是由于重量輕、透電波，成型工藝簡便、能滿足性能要求。早期的AT6型飛機(jī)，已成型了夾層結(jié)構(gòu)機(jī)翼。在工藝方面已經(jīng)采用了噴射成型。在樹脂方面如瑞士的巴西公司已開始試制環(huán)氧樹脂，同時(shí)英國的司高脫貝特公司已開始制造玻璃鋼用的聚酯樹脂。50年代以后，美國研制火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼用的玻璃鋼，1957年回收的紅石導(dǎo)彈，第一節(jié)是用三聚氰氨玻璃鋼制造。以后，有較多數(shù)量的玻璃鋼用于大型客機(jī)上。1967年在美國的德克薩斯州試飛了用

6、環(huán)氧樹脂制造的第一架全玻璃鋼結(jié)構(gòu)飛機(jī)（該機(jī)設(shè)計(jì)歷時(shí)7年）。進(jìn)入70年代，玻璃鋼船舶發(fā)展較快，西方各主要工業(yè)國都趨向于大型化，尤其是玻璃鋼掃雷艇，都已相繼下水。近年來，玻璃鋼漁船發(fā)展很快，日本的大中型玻璃鋼漁船與占到40%。造船的增強(qiáng)材料，有多層氈、復(fù)合薄氈及無捻粗紗玻璃。在玻璃鋼等復(fù)合材料中，一般認(rèn)為其力學(xué)性能是取決于玻璃纖維等增強(qiáng)材料，在40年代是玻璃纖維占絕大多數(shù)，在以后很長的歷史時(shí)期中，用玻璃纖維作增強(qiáng)材料的復(fù)合材料仍然占主要地位，但隨著工業(yè)的發(fā)展，不同的時(shí)期相繼出現(xiàn)了新的材料，在50年代，研制了高模量的炭纖維、硼纖維。60年代，改變了玻璃成分，研究了S及R型高強(qiáng)度玻璃纖維。從70年代到

7、目前，先后開發(fā)了聚芳香酰胺纖維、碳化硅纖維等，開辟了材料應(yīng)用領(lǐng)域的新途徑。增強(qiáng)材料的品種是非常多的，除此之外，還有劍麻等天然纖維。1.2 玻璃鋼應(yīng)用玻璃鋼的應(yīng)用是非常廣的，從各主要工業(yè)國家的不完全統(tǒng)計(jì)，其品種在3萬種以上，概括起來，目前玻璃鋼的主要應(yīng)用領(lǐng)域是車輛、船舶、化工防腐和建筑四大部門，但由于全國情況不一，在玻璃鋼應(yīng)用的著重點(diǎn)是有很大區(qū)別。 我國的玻璃鋼發(fā)展于1958年，早期作重為國防工業(yè)服務(wù)，隨著我國社會(huì)主要經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與壯大，玻璃鋼工業(yè)也相繼有了增長，70年代以后，發(fā)展得比較快，現(xiàn)在的玻璃鋼和研究單位，基本已遍及全國各主要城市。1959年試航了9米長的游艇，1965年試飛了玻璃鋼飛

8、機(jī)螺旋漿，1966年試飛了全玻璃鋼水上飛機(jī)浮筒和介放7型滑翔機(jī)，1968年安裝了第一臺(tái)直徑15米的大型玻璃鋼天線反射面，1970年運(yùn)轉(zhuǎn)了直徑4.7米的玻璃鋼風(fēng)洞螺旋漿,1971年安裝了直徑44米的的大型全玻璃鋼結(jié)構(gòu)的地面雷達(dá)罩,1974年頒布了40立升鋁內(nèi)襯玻璃鋼氣瓶規(guī)范,同年,我國第一首大型的是39.8米的玻璃鋼船舶下水,1976年定性了直徑為8米的冷卻風(fēng)機(jī)玻璃鋼葉片,1982年頒布了玻璃鋼波形瓦標(biāo)準(zhǔn).另外還試制生產(chǎn)了許多玻璃鋼產(chǎn)品:如冷卻塔、波形瓦、活動(dòng)房屋、風(fēng)力發(fā)電葉片、大型電機(jī)護(hù)環(huán)、各種透電波的罩殼、及文體方面活動(dòng)上午撐桿、弓等產(chǎn)品。玻璃鋼應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域以及能源開發(fā)與利用和節(jié)約木材

9、等方面都作出了更大貢獻(xiàn)。第二章 成型部工作原理 玻璃鋼拉擠成型機(jī)的成型部是整個(gè)機(jī)器設(shè)備的核心。它具有兩個(gè)功能：定型功能和固化功能。我們將成型部分為送紗浸膠裝置、預(yù)成型裝置、成型裝置和后固化裝置四個(gè)部分。 送紗浸膠裝置的作用是將無捻粗紗從紗架引入成型裝置中，并將一部分粗紗浸膠。我們將無捻粗紗分成了三部分，一部分在膠槽中浸膠之后，被牽引進(jìn)入預(yù)成型裝置；第二部分則被直接引入到預(yù)成型裝置中；第三部分無捻粗紗不經(jīng)過預(yù)成型裝置而被直接牽引至成型裝置。拉擠成型工藝浸膠的形式主要有膠槽浸漬法和注入浸漬法，我們采用的是膠槽浸漬法，即將增強(qiáng)材料通過樹脂槽浸膠，然后進(jìn)入預(yù)成型裝置。 預(yù)成型裝置的作用是將浸有樹脂的無

10、捻粗紗和第二部分無捻粗紗混合在模具當(dāng)中初步成型，并將多余的樹脂擠去。我們?cè)O(shè)計(jì)的預(yù)成型裝置由鋼芯座、鋼芯、前纖維梳板、刮膠板、加熱座、銅管和后纖維梳板組成。加熱座內(nèi)部嵌入數(shù)根加熱棒，其上有一溫度傳感器，溫度由PLC控制。銅管安裝在加熱座上，它有兩個(gè)作用：一是充當(dāng)加熱固化設(shè)備，從送紗浸膠裝置中引入的無捻粗紗和樹脂的混合體與銅管內(nèi)壁直接接觸，均勻受熱而初步固化；二是作為定型裝置，對(duì)玻璃纖維和樹脂基體產(chǎn)生徑向壓力，初步對(duì)其進(jìn)行拉擠成型。成型裝置的作用是將預(yù)成型的玻璃鋼管進(jìn)一步加熱固化，并在玻璃鋼管表面形成螺紋。成型裝置分為預(yù)熱壓緊區(qū)、繞紋成型區(qū)和加熱固化區(qū)三個(gè)部分。預(yù)熱壓緊區(qū)由喂紗嘴、束紗管和加熱座組

11、成。從預(yù)成型裝置出來的玻璃纖維和樹脂的混合體已經(jīng)初步具備了玻璃鋼管的形狀，通過喂紗嘴被牽引入束紗管。束紗管的內(nèi)孔設(shè)計(jì)成花瓣?duì)?，即?nèi)孔沿著圓周開有多個(gè)型腔。“花瓣”的直徑（即內(nèi)孔最大直徑）為22mm。當(dāng)預(yù)成型的玻璃鋼管牽引入束紗管中時(shí)，其中的一部分樹脂被擠壓入束紗管內(nèi)孔的型腔中，同時(shí)在定型時(shí)產(chǎn)生一定的壓力，保證成型后的玻璃鋼管密度，無氣孔、不起層、無裂紋和其它缺陷。同時(shí)束紗管的截面鉆有一圈的引紗孔，其作用是將第三部分的無捻粗紗引入繞紋成型區(qū)。加熱座的作用主要是對(duì)這第三部分的無捻粗紗進(jìn)行預(yù)熱，將其加熱使其軟化，為其后的繞紋成型做準(zhǔn)備。繞紋成型區(qū)的主要結(jié)構(gòu)是繞紋輥筒，它的主要作用是在玻璃鋼管上產(chǎn)生螺

12、紋。繞紋輥筒由繞線轉(zhuǎn)板、輥筒齒輪、平衡飛輪和平衡轉(zhuǎn)板組成。繞線轉(zhuǎn)板將鋼絲帶引入繞在玻璃鋼管上，輥筒齒輪帶動(dòng)整個(gè)繞紋輥筒旋轉(zhuǎn)，鋼絲帶也不斷地纏繞在玻璃鋼管上，并且將從束紗管引入的第三部分無捻粗紗也緊緊地扎緊在玻璃鋼管表面上，于此同時(shí)玻璃鋼管連續(xù)地被牽引著向前移動(dòng)，那么鋼絲帶相對(duì)于玻璃鋼管做的是螺旋運(yùn)動(dòng)，從而在它上面形成螺紋。我們?cè)O(shè)計(jì)在繞線轉(zhuǎn)板上裝有多個(gè)張緊滾輪、可調(diào)滾輪和減速滾輪，用來調(diào)節(jié)鋼絲帶的張緊力和纏繞速度。鋼絲依此繞過各個(gè)滾輪，我們可以手動(dòng)調(diào)節(jié)張緊輪來調(diào)節(jié)鋼絲帶的張緊度，也可以通過可調(diào)滾輪組來調(diào)節(jié)?？烧{(diào)滾輪的原理是通過安裝在繞線轉(zhuǎn)板側(cè)面的張緊電機(jī)帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)雙滾輪部的調(diào)節(jié)橫梁前

13、后移動(dòng)來調(diào)節(jié)鋼絲的張緊。固化區(qū)的結(jié)構(gòu)是一組安裝在繞線轉(zhuǎn)板上的加熱瓦（加熱座），其作用是對(duì)玻璃鋼管進(jìn)行三次加熱（固化成型）。 玻璃鋼管經(jīng)過成型裝置要經(jīng)過后固化裝置進(jìn)一步固化。后固化裝置的作用是對(duì)玻璃鋼管進(jìn)行第四加熱（保溫），采用一組加熱瓦加熱。第三章 成型部的設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 送紗裝置的設(shè)計(jì)please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings本部分的設(shè)計(jì)包括前纖維梳板、后纖維梳板、刮膠板的設(shè)計(jì)。3.1.1 送紗過程分析從總裝配圖分析可知，從紗架牽引出來的無捻粗紗分為三部分進(jìn)入成型部階段。第一部分紗直接通過前纖維梳板、后纖維梳板進(jìn)入束紗

14、管。第二部分紗為不浸膠粗紗與第三部分浸膠粗紗一起通過前纖維梳板、刮膠板進(jìn)入預(yù)成型裝置。3.1.2 前纖維梳板的設(shè)計(jì)根據(jù)以上對(duì)送紗過程的分析，送紗分為三部分，由總體設(shè)計(jì)中選定的粗紗型號(hào)以及最終產(chǎn)品的規(guī)格得出需粗紗的數(shù)量，為了使無捻粗紗與浸潤劑能夠均勻相間，前纖維梳板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如下：其零件圖如BLG-001。1) 前纖維梳板尺寸的確定由總體設(shè)計(jì)布局、生產(chǎn)速率和無捻粗紗的型號(hào)和最后產(chǎn)品的規(guī)格要求得到結(jié)構(gòu)尺寸如圖BLG-001。2) 前纖維梳板材料的選擇從設(shè)計(jì)的實(shí)際要求以及設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)方面考慮，采用具有如下性能的聚合塑料：1 質(zhì)輕，比強(qiáng)度高。2 減摩，耐腐蝕性能好。3 優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，一般對(duì)酸堿

15、化學(xué)藥品均有良好的耐腐蝕能力。4 優(yōu)異的電絕緣性。3.1.3 刮膠板與刮膠圈的設(shè)計(jì) 1)設(shè)計(jì)原理為了控制膠層的厚度及使膠均勻地分布在粗紗之間，刮膠板設(shè)計(jì)成由上蓋與基座兩部分組成，刮膠板與刮膠圈的裝配尺寸通過配作孔實(shí)現(xiàn)，刮膠板與刮膠圈的具體結(jié)構(gòu)與尺寸見各自的零件圖BLG-002 ，BLG-002-01，BLG-002-02，BLG-002-03.2)刮膠板與刮膠圈材料的選擇根據(jù)實(shí)際工作條件分析，可以選擇鑄鐵作為刮膠板的材料。鑄鐵的特點(diǎn)為：力學(xué)性能低、耐磨性能好、生產(chǎn)簡便、成本低廉且應(yīng)用廣泛。最終我選擇ZT250。刮膠圈的材料為橡膠。3.1.4 后纖維梳板的設(shè)計(jì)根據(jù)前面的送紗過程分析可知，僅有一部

16、分無捻粗紗通過后纖維梳板，綜合考慮后，為使粗紗分布均勻，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如下。其零件圖如BLG-003。1）后纖維梳板尺寸的確定由于經(jīng)過后纖維梳板的粗紗不是太多，具體尺寸視情況而定。零件圖如BLG-003。2）后纖維梳板材料的選擇后纖維梳板材料與前纖維梳板材料相同都為ZT250。3.2 浸膠裝置的設(shè)計(jì)3.2.1 浸膠裝置的設(shè)計(jì)原理為使從紗架引過來的粗紗浸膠以及保證浸膠的程度，利用升降氣缸組成一個(gè)氣壓手臂，通過它的升降來控制。其示意圖如下：3.2.2 浸膠升降氣缸的確定 根據(jù)浸膠過程原理，氣缸的工作性能要求不高，查閱網(wǎng)上資源2,我選用了如下升降氣缸：其主要特點(diǎn)如下：1. QGBQ 系列氣缸為單活塞

17、桿雙作用兩側(cè)可調(diào)緩沖氣缸。2. 氣缸外形安裝尺寸符合ISO/6430國際標(biāo)準(zhǔn)，且尺寸緊湊，安裝空間小。3. 主要材料用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，堅(jiān)固耐用，適用于惡劣條件下工作。其具體技術(shù)參數(shù)如下：4.1 預(yù)成型裝置的設(shè)計(jì)預(yù)成型裝置的設(shè)計(jì)包括鋼芯的選擇、鋼芯座的設(shè)計(jì)、加熱座I的設(shè)計(jì)。4.1.1 預(yù)成型原理分析由刮膠板引進(jìn)來的粗紗均勻的包裹在鋼芯上，在牽引力的作用下進(jìn)入預(yù)成型裝置的加熱座，通過加熱使溫度上升到粗紗軟化的臨界溫度，使粗紗與浸潤劑進(jìn)一步融合使之初步成型，形成具有空心結(jié)構(gòu)的玻璃纖維管，預(yù)成型的玻璃纖維管再經(jīng)過內(nèi)部結(jié)構(gòu)為蝶形的束紗管使之玻璃纖維管的成分致密均勻。4.1.2 鋼芯的選擇根據(jù)最終產(chǎn)品

18、的要求及總體布局，選擇的鋼芯的規(guī)格為：Ø6×2000mm，材料為45號(hào)鋼。4.1.3 鋼芯的作用1 使玻璃纖維依附在鋼芯上，經(jīng)預(yù)加熱后形成空心玻璃纖維管。2 支撐作用，即為后續(xù)的鋼絲纏繞成型部提供支撐作用。4.1.4 鋼芯座的設(shè)計(jì)1) 鋼芯座的結(jié)構(gòu)的確定鋼芯座的示意圖如下圖所示，該鋼芯座的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于要牢固固定支撐鋼芯以及要便于安裝，其結(jié)構(gòu)主要由上蓋，基座組成，由鋼芯的規(guī)格配作了一個(gè)Ø6的通孔，并通過螺釘聯(lián)接，將上蓋與基座聯(lián)接。2)鋼芯座尺寸的確定由總體設(shè)計(jì)布局情況確定尺寸如零件圖BLG-004。3) 鋼芯座材料的選擇根據(jù)實(shí)際的工作要求及設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性考慮，我選

19、擇鋼芯座的材料為HT250。4.1.5 加熱座I的設(shè)計(jì)1 )加熱原理及其作用通過加熱棒加熱將熱量均勻地傳給銅管，從刮膠板引過來的玻璃纖維管緊貼在銅管內(nèi)壁從而均勻受熱，使之達(dá)到預(yù)成型的臨界溫度，從而使玻璃纖維軟化，一次預(yù)成型。臨界溫度的控制由溫度傳感器感知通過PLC控制。2) 銅管的選擇由最終產(chǎn)品的要求及加熱的過程的實(shí)際情況，銅管的尺寸定為：Ø25×3×650mm。3) 加熱棒的選擇及數(shù)量的確定根據(jù)總體設(shè)計(jì)及玻璃纖維軟化的臨界溫度可知我選用如下圖所示的加熱棒：其規(guī)格為：，功率為50瓦，數(shù)量為12根。4 )加熱座的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了使加熱棒的安裝方便及使預(yù)成型的玻璃纖維

20、管均勻受熱，應(yīng)使加熱棒均勻分布，由此加熱座設(shè)計(jì)成由上蓋與基座組成，根據(jù)已得到的第一次加熱所需加熱棒的數(shù)量和以上要求，初步設(shè)計(jì)加熱座I的示意圖如下：加熱棒對(duì)稱均勻分布在加熱座I的上蓋與基座上，同樣上蓋與基座配制了Ø25的孔便于安裝銅管，加熱座的具體尺寸如零件圖BLG-005.5 )加熱座材料的選擇由機(jī)械工程材料知識(shí)可知，可選擇ZT250即可。6 )傳感器的選擇為了能夠及時(shí)控制加熱溫度，在加熱座的上蓋與基座上對(duì)稱安裝了4個(gè)傳感器，如上圖所示，來分別測(cè)量相鄰加熱棒的溫度，以免玻璃纖維管因溫度過高而熔化導(dǎo)致預(yù)成型失敗。查相關(guān)資料可選擇傳感器類型如下圖：其規(guī)格為：，測(cè)溫范圍：0400°

21、;C。4.2 束紗管及喂紗嘴的設(shè)計(jì)4.2.1 束紗管及喂紗嘴的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理 為了使預(yù)成型的玻璃纖維管的成分更加均勻致密，束紗管的截面形狀設(shè)計(jì)成花瓣?duì)?，花瓣?duì)畹耐鈴剑磧?nèi)孔的最大直徑為22mm)當(dāng)玻璃纖維管引入其中時(shí)，束紗管就像梳子一樣將玻璃纖維管擠壓從而使玻璃纖維管組織致密，無氣孔，不起層，無裂紋和其他缺陷，同時(shí)在束紗管的外圓與花瓣形內(nèi)孔之間鉆有一圈引紗孔，其作用是將通過后纖維梳板的那部分紗引入成型部。4.2.2 束紗管與喂紗嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其中束紗管示意圖如下：其具體的設(shè)計(jì)尺寸如零件圖BLG-006（裝配圖）,BLG-006-01（束紗管）,BLG-006-02（喂紗嘴）。4.3 加熱座的設(shè)計(jì)

22、加熱座II的主要作用在于使通過束紗管的那部分無捻粗紗預(yù)熱，溫度比加熱座I溫度低30°左右。1 )加熱棒的選擇與數(shù)量的確定加熱棒的選擇與數(shù)量的確定方法與確定加熱座的加熱棒一樣，可根據(jù)臨界溫度及加熱棒的參數(shù)可以計(jì)算出所需加熱棒的數(shù)量為2。2 )傳感器的選擇傳感器的選擇與加熱座中的傳感器一樣。3 )加熱座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加熱座的整體結(jié)構(gòu)也采用上蓋與基座構(gòu)成，其具體的結(jié)構(gòu)及尺寸如零件圖BLG-007。5.1 成型裝置的設(shè)計(jì)成型裝置的設(shè)計(jì)主要包括傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，繞紋輥筒的設(shè)計(jì)。5.1.1 成型裝置設(shè)計(jì)原理在預(yù)成型部分形成的玻璃纖維管和通過束紗管那部分已經(jīng)預(yù)熱的粗紗被牽引到成型裝置時(shí)，利用繞紋輥筒的周

23、期性轉(zhuǎn)動(dòng)將鋼絲與預(yù)加熱的粗紗纏繞在不斷向前牽引的已基本成型的玻璃纖維管上，并形成螺紋。5.1.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)在確定傳動(dòng)方案時(shí)我構(gòu)思了兩種方案如下：1) 電動(dòng)機(jī)-蝸桿減速機(jī)-鏈傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)2) 新型低速電動(dòng)機(jī)-聯(lián)軸器-齒輪傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)方案的分析：方案采用蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，但是制造成本較高，且鏈傳動(dòng)時(shí)瞬時(shí)鏈速與瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常數(shù)，因此傳動(dòng)平穩(wěn)性差，工作中有一定得沖擊和噪聲。方案采用聯(lián)軸器聯(lián)接電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不用潤滑，彈性圈更換方便，具有一定的補(bǔ)償量軸線相對(duì)偏移和減振、緩沖性能。適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)，需正反轉(zhuǎn)或啟動(dòng)頻繁的傳動(dòng)場合。比較方案、我最終選擇方案。

24、1)電動(dòng)機(jī)的選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由電動(dòng)機(jī)的額定功率表示，所選用的電動(dòng)機(jī)額定功率應(yīng)大于工作要求的功率，若小于工作要求則不能保證工作機(jī)正常工作或使電動(dòng)機(jī)長期過載，極易損壞，選擇容量過大則增加設(shè)計(jì)成本從而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值，通常不需要校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩，所需的功率為：式中-工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率-工作所需的輸入功率-電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率工作機(jī)所需功率應(yīng)由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)求得：或式中：-工作機(jī)的阻力,；-工作機(jī)的線速度,；-工作機(jī)的轉(zhuǎn)矩，；-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，；由總體設(shè)計(jì)

25、中生產(chǎn)速率以及螺距計(jì)算出輥筒的轉(zhuǎn)速，再由公式，上兩式中：-輥筒齒輪的半徑,；-輥筒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,；可以估算得出工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度由經(jīng)驗(yàn)可得F=2700N,由公式可得到:由，式中：-聯(lián)軸器的效率取值，；-軸承的效率取值，；-齒輪的傳動(dòng)效率取值，；-電動(dòng)機(jī)的工作效率為，；得出：即為所需電動(dòng)機(jī)的功率。查閱網(wǎng)上相關(guān)資料可以選用一種中低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，如下圖：這種電機(jī)主要有如下特點(diǎn)：4. 低速大扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)，省去減速機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，簡化結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)相應(yīng)速度（2）負(fù)載特性優(yōu)異，低速性能較好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小、節(jié)省電能。（3）無刷結(jié)構(gòu)可靠性高、防護(hù)性能好，適合有灰塵、泥濘場合。（4）在整個(gè)速度范圍內(nèi)

26、電機(jī)均高效運(yùn)行，比異步電機(jī)（只在額定點(diǎn)效率高）相比有質(zhì)的提高。（5）電機(jī)采用插入式稀土磁鋼，特別適合顛簸、反復(fù)啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的需要。（6）電機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有過電壓、過電流、短路、缺相、超載等保護(hù)作用，系統(tǒng)具有電壓、電流、轉(zhuǎn)速、電機(jī)溫度等參數(shù)選擇顯示。電動(dòng)機(jī)的安裝圖及相應(yīng)的安裝外形尺寸如下：根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求：我選用的電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：功率P=3KW交流電壓：U=220V額定轉(zhuǎn)速：n=80r/min額定轉(zhuǎn)矩：T=450Nm2) 聯(lián)軸器的選擇1 為了緩和沖擊和減輕振動(dòng)，我選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和減振、緩沖性能，結(jié)構(gòu)簡單，適用于安裝底座剛性好對(duì)中精度較高，沖擊載

27、荷不大，速度不高的場合。2 求計(jì)算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上表17-1查的工作機(jī)的工作情況系數(shù)故計(jì)算轉(zhuǎn)矩3 確定型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取彈性套柱銷聯(lián)軸器TL7彈性套柱銷聯(lián)軸器主要技術(shù)參數(shù)如下：許用轉(zhuǎn)矩：許用轉(zhuǎn)速：（聯(lián)軸器的材料為鐵）（聯(lián)軸器的材料為鋼）軸孔直徑：以上數(shù)據(jù)均能滿足本設(shè)計(jì)的要求，適合。5.1.3 傳動(dòng)比的確定據(jù)生產(chǎn)速率，及產(chǎn)品的外形螺距的要求可得到繞紋輥筒的轉(zhuǎn)速為，由所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;傳動(dòng)比為。5.1.4 齒輪的設(shè)計(jì)3) 選擇材料及確定許用應(yīng)力小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260HBS(由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1）大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為220HBS（由機(jī)械設(shè)計(jì)基

28、礎(chǔ)表11-1）查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-7c可得,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-4可得，故查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-10c可得,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-4可得，故4) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.5(由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本表11-3）齒寬系數(shù)。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：計(jì)算中心距：小齒輪的齒數(shù)取:,實(shí)際傳動(dòng)比為:模數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4-1，根據(jù)優(yōu)先采用第一系列原則取確定中心距：齒寬：取取，（為了補(bǔ)償安裝誤差，通常使小齒輪的齒距略大一些）。5) 驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9，得齒形系數(shù)：, 按如下驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度（按小齒寬計(jì)算）please contact Q 305370306

29、1 give you more perfect drawings6) 齒輪的圓周速度對(duì)照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。綜上所述，小齒輪的零件圖如圖BLG-008。從總體設(shè)計(jì)布局，設(shè)計(jì)大齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。其零件圖如BLG-009。5.1.5 軸的設(shè)計(jì)1) 軸的直徑初步估算設(shè)計(jì)軸時(shí)必需先對(duì)軸的直徑進(jìn)行必要的估算，只需按軸所受的轉(zhuǎn)矩來進(jìn)行計(jì)算，其所得的計(jì)算結(jié)果精度較低。只是一種的簡單地估算軸直徑的方法。當(dāng)所計(jì)算的軸與其他標(biāo)準(zhǔn)件（如電動(dòng)機(jī)）通過聯(lián)軸器相連時(shí)，此時(shí)可以不必計(jì)算，直接按照電機(jī)的輸出軸徑或相連的聯(lián)軸器的允許的直徑系列來確定所計(jì)算軸的直徑，當(dāng)所計(jì)算的軸不與其他標(biāo)準(zhǔn)件相連

30、時(shí)，軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行估算，公式如下：式中：-為軸的扭切應(yīng)力,；-為抗扭截面系數(shù)，；-為軸所受轉(zhuǎn)矩，；-為軸的轉(zhuǎn)速，；-為軸的許用扭切應(yīng)力，；-為軸的材料和承載情況確定的系數(shù)、的值可以查閱相關(guān)手冊(cè)得到。此外，也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式估算軸的直徑，例如在一般的減速器中，高速輸入軸的直徑可按與其相聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的軸的直徑估算,各級(jí)低速軸的軸徑可按同級(jí)齒輪中心距估算,。根據(jù)上述方法，我直接根據(jù)與相連的聯(lián)軸器的允許直徑系列來確定軸的最小直徑為。2) 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)可知：按承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。轉(zhuǎn)軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，心軸在工作中只承受彎矩而不承受扭矩，傳

31、動(dòng)軸在工作中只承受扭距而不承受彎矩。按軸線的形狀的不同可分為曲軸、直軸和撓性鋼絲軸，曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)的直線運(yùn)動(dòng)，或相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為直徑均等的光軸和各段不等的階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。綜合所述及設(shè)計(jì)要求，我決定采用轉(zhuǎn)軸，其結(jié)構(gòu)為階梯軸結(jié)構(gòu)，軸的示意圖如下圖：3) 軸材料的選擇軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛胚多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中地敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法

32、提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是45鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的機(jī)械性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。考慮到在本設(shè)計(jì)中軸的主要作用及設(shè)計(jì)成本，我采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。a 鍵的選擇軸與聯(lián)軸器、軸與齒輪的連接均采用普通平鍵連接。1) 根據(jù)軸徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)6標(biāo)準(zhǔn)，選用普通平鍵A型截面尺寸為12×8鍵，長度為50，材料為45號(hào)鋼。2) 根據(jù)軸徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)6標(biāo)準(zhǔn)，選用普通平鍵A型截面尺寸為14×9鍵，長度為，材料為45號(hào)鋼。b 滾動(dòng)軸承的選擇軸承的作

33、用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少軸與支撐之間的摩擦和磨損，因?yàn)闈L動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以只需選型即可。滾動(dòng)軸承的類型應(yīng)根據(jù)所受的載荷大小，性質(zhì)，方向，轉(zhuǎn)速及工作要求來選擇。由于本設(shè)計(jì)的軸只承受徑向載荷且承載能力不要求很高，所以我選擇深溝球軸承6000系列。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選用的軸承型號(hào)為6408。5.1.6 軸強(qiáng)度的校核由上述安裝在高速軸上零件的確定可以確定軸的結(jié)構(gòu)。該軸承受扭矩和彎矩的作用，根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，該軸的校核計(jì)算應(yīng)按彎扭組合的來進(jìn)行。如軸的結(jié)構(gòu)示意圖(1),可知軸的左端用聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)接，根據(jù)軸所傳遞的功率P和轉(zhuǎn)速,可以求得由聯(lián)軸器傳給軸的力偶矩Me,如下圖（2）,此

34、外，作用在直齒圓柱齒輪上的嚙合力分解為圓周力F與徑向力Fr。圓周力F向軸線簡化后，得到作用于軸線的橫向力和力偶矩,如圖（3）所示。由平衡方程：，可知，傳動(dòng)軸的計(jì)算簡圖如（3）所示。力偶矩Me和引起傳動(dòng)的扭轉(zhuǎn)變形，而橫向力F及Fr引起軸在水平面和垂直平面內(nèi)的彎曲變形。（1）根據(jù)軸的計(jì)算簡圖，分別作出軸的扭矩T圖、水平面內(nèi)的彎矩Mz圖、垂直平面內(nèi)的彎矩My圖，如圖（4）所示。分析可得，軸在AE段內(nèi)各截面上的扭矩皆相等，但截面E上的My及Mz 都為極值，故截面E為該軸的危險(xiǎn)截面。在危險(xiǎn)截面E上的內(nèi)力矩是：扭矩：平面內(nèi)的彎矩：平面內(nèi)的彎矩：將數(shù)據(jù)代入上述式中：由材料力學(xué)知識(shí)可得：合成彎矩用第四強(qiáng)度理論

35、進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式故軸滿足強(qiáng)度要求，安全。注：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得軸直徑為40mm，材料為45鋼，許用應(yīng)力為=85MPa。5.2 軸承座的選擇 經(jīng)查閱網(wǎng)上資8，選用帶立式座頂絲外球面軸承，它長采用于采礦、冶金、紡織、輸送機(jī)械等，適用要求設(shè)備及零部件簡單的場合，具有一定的調(diào)心性、易于安裝、具有雙重結(jié)構(gòu)的密封裝置，可以在惡劣的環(huán)境下工作。結(jié)構(gòu)形式多樣、通用性和互換性好。根據(jù)軸徑選用UCP207型號(hào)，其外觀如下圖所示:其性能參數(shù)及安裝尺寸如下圖所示：5.3 繞紋輥筒的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的繞紋輥筒主要由輥筒齒輪、平衡飛輪、輥筒拉桿、繞線轉(zhuǎn)板、平衡轉(zhuǎn)板，加熱座組成，其裝配示意圖如下：其主要的設(shè)計(jì)原理為，為了形成

36、滿足要求的螺距的玻璃鋼管螺紋，輥筒作周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲通過繞線轉(zhuǎn)板上的張緊輪裝置，調(diào)節(jié)鋼絲的張緊程度以及鋼絲的纏繞速度。其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于要保證平衡飛輪與輥筒齒輪的同軸度。5.3.1 平衡飛輪的設(shè)計(jì)平衡飛輪的零件圖如BLG-008-01,其部分結(jié)構(gòu)尺寸與輥筒齒輪一樣。5.3.2 繞線轉(zhuǎn)板的設(shè)計(jì)繞線轉(zhuǎn)板主要由張緊輪部、雙滾輪部、繞線板座、張緊導(dǎo)軌、張緊導(dǎo)軌組成，其裝配示意圖如下：1) 張緊輪部的設(shè)計(jì)張緊原理：如上圖所示，鋼絲依次通過固定張緊輪、張緊滾輪、可調(diào)滾輪組、減速滾輪，在整個(gè)裝置繞絲工作之前，先將鋼絲按上圖裝好，然后開動(dòng)電機(jī)，通過螺旋傳動(dòng)，兩個(gè)可調(diào)滾輪組在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)張緊目的，左側(cè)的張緊輪

37、可以手動(dòng)調(diào)節(jié).張緊滾輪部的結(jié)構(gòu)示意圖如下：主要由滾輪、滾子軸、軸承、滾輪殼、套筒、張緊座組成，其具體的尺寸及要求分別見零件圖。1 滾輪軸的設(shè)計(jì)據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算鋼絲向前牽引的力F=200N。由輥筒的轉(zhuǎn)速，據(jù)公式：，此可視為滾輪的線速度。上式中：-為玻璃鋼管的半徑,；-為輥筒的轉(zhuǎn)速,；由公式：由公式：即可得滾輪軸的最小直徑；式中：-為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)；可查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-2可得；根據(jù)實(shí)際加工情況，我取。2）雙滾輪部的設(shè)計(jì)雙滾輪部的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與思路基本與張緊滾輪部一致，其裝配示意圖如下：即將兩個(gè)張緊滾輪安裝在一塊調(diào)節(jié)橫梁上，在工作時(shí)，低速電機(jī)通過螺旋傳動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)節(jié)橫梁在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)

38、張緊的目的。3）繞線板座的設(shè)計(jì)為了有效合理地調(diào)節(jié)鋼絲的張緊力，及據(jù)總體設(shè)計(jì)的布局合理分布張緊輪的位置，在繞線板座上開十七個(gè)通槽用于安裝張緊滾輪，可調(diào)滾輪組，減速滾輪,結(jié)構(gòu)示意圖如下：其具體的結(jié)構(gòu)及尺寸如零件圖BLG-008-07-05。4）張緊導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)如前面繞線轉(zhuǎn)板的裝配示意圖所示，張緊滾輪，可調(diào)滾輪組要實(shí)現(xiàn)張緊，在繞線轉(zhuǎn)板上共設(shè)計(jì)了四個(gè)單側(cè)導(dǎo)軌，一個(gè)雙側(cè)導(dǎo)軌，其具體結(jié)構(gòu)及尺寸分別見零件圖BLG-008-07-2，BLG-008-07-4。5）張緊電機(jī)的選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可得：螺旋傳動(dòng)中螺桿的直徑式中：-螺紋型式系數(shù)，梯形、矩形螺紋；鋸齒形螺紋；-軸向力，N；-螺母長度與螺桿中徑的比值；整體式螺母；剖分式螺母；-為螺旋副的許用壓強(qiáng)，；在上式中?。?，,；查現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)我選用螺旋副的材料為鋼鋼，得，將以上數(shù)據(jù)代入上式：考慮實(shí)際的加工情況及查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得，取公稱直徑，螺距，旋合長度；取，由公式即為螺母的移動(dòng)線速度；由公式：；由螺旋傳動(dòng)中公式：；式中：-為螺桿的轉(zhuǎn)矩，；-螺紋的導(dǎo)程，；-為螺紋升角；-當(dāng)量摩擦角；，,（由螺旋副材料查表得）將以上數(shù)據(jù)代入上述兩表達(dá)式中得到：由于，所以該螺旋傳動(dòng)有自鎖性能。根據(jù)以上的求解過程，我選擇如下的電動(dòng)機(jī)：其安裝尺寸及技術(shù)性能參數(shù)如下：5.3.3 加熱器III材料的選擇及數(shù)量的確定第三次成型