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1、摘要本系统设计是关于双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的计算机辅助设计双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的计算机辅助设计，主要内容是关于：1.杂质仪的总体布局设计；2.压延机的设计；3.单独收取系统设计。系统的阐述了整个设计的原理及设计步骤及各部分的特点等。 根据电缆行业提出的电缆工作要求，采用试验法及经验法设计了压延机构、横张力卷曲机构及箱体，成功地为电缆料的杂质颗粒检测做好辅助准备。ABSTRACT The system design about made a summary is testing the system design about twin- electrical machinery
2、 Cable material impurity anything small and roundest, and the major content is: The system design of 1,s machinery; The design of 2,s calendar; The device design is received to 3,s damping type. Several part of characteristics principles and design step having expounded the whole design of this book
3、let of directions system etc. Use experimental method and the experience law to have designed the calendar constructing according to plumber jointer the doing requirement that the cable trade was put forward. Organization and chest aspect are taken to the permanent tension volume, and successfully t
4、est doing well assisting and prepare for prepare for the magazine anything small and roundest of cable material.目录摘要.IAbstract. II第1章 绪论. 11.1 课题研究的背景11.2 课题研的意义11.3 问题的提出及研究的内容7第2章 杂质仪的总体布局设计. 8第3章 压延机的设计选择3.1 压延机类型选择93.2 压延机驱动功率计算3.2.1 压延机有用驱动功率的计算3.2.2 压延机的空载功率计算3.3 压延机应注意的问题3.4 电机的选择第4章 单独收取系统设计
5、4.1阻尼式收取机构的系统结构设计4.1.1系统结构设计 4.1.2收取机构输入功率计算4.1.2.1 消耗在收取盘上的功率4.1.2.2 各零件转动惯量的计算4.1.2.3 动能变化率4.2 电机的选择第5章 传动系统设计5.1 轴之间传动比的计算5.2 传动比的分配5.2.1 减速器的选择5.2.2 分配传动比5.3 带传动设计5.3.1 收取机构的带传动5.3.2 压延结构带传动第六章 箱体设计结束语第1章 绪论1.1 课题研究的背景塑料工业是新兴的工业，是现代工业中的重要行业，与其它工业部门相比，虽然是很年轻，但却是发展前景广阔的工业部门。由于塑料具有重量轻，高的比强度（单位重量的机械
6、强度），优异的电气性能，摩擦系数小和耐磨性能，优良的吸震和消声隔音作用，并且有良好的弹性，易成型、易切削、易焊接，能很好的与金属、玻璃、材料及其其它材料相胶接等特点。同时，原料来源丰富，它在人民生活，工农业生产，国防工业等各个方面都得到越来越广泛的应用。在机械制造工业中，塑料广泛的被用来制造机械零件，部件（例如各种形式的轴承、齿轮、凸轮、导轨、密封环、汽轮机的各种叶片、各种泵的叶轮等）；在电器工业中，电机、电器、电讯工业等大量采用塑料。据统计，每年大约有25%的塑料用于机电工业各个部门，且随着国民经济的发展，这种比例数还将继续增长。在机电工业中，一吨塑料大约可代替45有色金属。管道、容器、泵、
7、阀门等广泛用塑料作防腐材料，甚至直接用塑料来制造管道、泵、阀门和各种静动密封环等，解决了金属无法解决的腐蚀、摩擦问题。在国防工业中，塑料已成为原子能工业、高速飞机、火箭、导弹、人造卫星和宇宙飞船等不可或缺的材料。此外，在仪表工业、纺织工业、食品工业、医疗工业以及农业等方面，对塑料的需求也日益增加。至于塑料在人民日常生活中的重要性更已为大家所熟悉了。1.2课题研究的意义塑料的发展，带来了塑料工业的发展，同时也带来了塑料机械的发展。塑料工业可分为两大类：一类是塑料原料（即树脂）的生产，另一类是塑料制品的生产。我们目前所说的塑料机械一般是只对树脂进行加工和成型所用的机械设备，如捏合机、开炼机、压延成
8、型机、挤出机、注射成型机、真空成型机和液压机等。由于塑料工业发展迅速，因而塑料机械发展的速度也是比较快的。但是，由于塑料工业较年轻，塑料机械发展视较短的，与其它机械工业相比，它的设计经验较少，这发面的理论工作也不成熟，因而对从事塑料机械研究与设计的人员提出了更高要求。塑料机械也和世界上的其它事物一样，是劳动人民在生产斗争的实践中产生和发展起来的。如十九世纪的挤出法生产结构材料，所用的基础工业中所用的挤出机全部是柱塞式的，它们是人力、机械或液压操作，其主要特点是生产不连续，并且物料还要预塑化。经过多年的改造，如今创造了双螺杆挤出机，这代表了塑料机械的快速发展。从总的方面来看，近年来，世界各国的塑
9、料机械是朝大型、高速、高效、精密、特殊、用途、连续化和自动化，以及小型和超小型的方向发展。我国的塑料工业的发展从解放前的没有塑料机械到现在的大部分塑料机械已经系列化。然而与世界先进水平相比还存在着较大差距。为使我国的塑料工业迅速赶上世界先进水平，进行双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的计算机辅助设计方面的研究有着非常重要的意义。1.3 问题的提出及研究的内容交联聚乙烯(XLPE)电缆由于具有忧异的电性能，机械物理性能及制造安装简单等特点。在越来越广泛的应用领域和越来越高的电压等级代替优质电缆。在XLPE绝缘这种低损耗，高工作场强的材料中，主要的破坏形势是电树，水树及由此而伴随的局部放电。多年研究表
10、明绝缘之微孔，杂质颗粒半导电层界面凸起及微量水等缺陷的存在，是树枝化的诱因。为了最大程度的减少这种缺陷，在交联电缆制造工艺中采用了干法交联技术，超净生产技术及三层同时挤出技术。这三种技术中尤以超净生产控制杂质的混入最难。因为除设备因素仍有运输、储存、使用等众多环节和大量人为因素的影响。因此，杂质含量的指标是电缆料制造厂和电缆制造厂都有十分重要的性能指标。由于电缆击穿属于缺点破坏理论，即整根电缆中一点破坏就是意味着整根电缆的破坏。 因此，对杂质的监测应是大量抽取样本的、高分辨力的，显然对于显微镜能满足后一个要求。但显微镜分辨力提高的同时大大减少了观察视野和景深。这样做大体记得检测极为困难，又满足
11、不了前者的要求，人眼直接观察则满足不了后者的要求。近期有关论文多次提及电子摄像检测电缆料中杂质颗粒。电子摄像技术有效地实现了分辨力检测要求，针对国内目前尚无检测此类杂质的专用仪器，向国外购买又价格昂贵。故此行业的要求促进了研制双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的进程。本系统设计就是关于双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的计算机辅助设计，主要内容有：1.杂质仪的总体布局设计；2.压延机的设计；3.单独收取系统设计。系统的阐述了整个设计的原理及设计步骤及各部分的特点等。根据电缆行业提出的电缆工作要求，采用试验法及经验法设计了压延机构、横张力卷曲机构及箱体，成功地为电缆料的杂质颗粒检测做好辅助准备。第2章
12、杂质仪的总体布局设计交联聚乙烯(XLPE)电缆由于具有忧异的电性能，机械物理性能及制造安装简单等特点。在越来越广泛的应用领域和越来越高的电压等级代替优质电缆。例如日本的 275kwXLPE 电缆已投入短期运行。500kwXLPE 电缆的研制已进入长期寿命阶段试验。在XLPE绝缘这种低损耗，高工作场强的材料中，主要的破坏形势是电树，水树及由此而伴随的局部放电。多年研究表明绝缘之微孔，杂质颗粒半导电层界面凸起及微量水等缺陷的存在，是树枝化的诱因。为了最大程度的减少这种缺陷，在交联电缆制造工艺中采用了干法交联技术，超净生产技术及三层同时挤出技术。这三种技术中尤以超净生产控制杂质的混入最难。因为除设备
13、因素仍有运输、储存、使用等众多环节和大量人为因素的影响。因此，杂质含量的指标是电缆料制造厂和电缆制造厂都有十分重要的性能指标。由于电缆击穿属于缺点破坏理论，即整根电缆中一点破坏就是意味着整根电缆的破坏。 因此，对杂质的监测应是大量抽取样本的、高分辨力的，显然对于显微镜能满足后一个要求。但显微镜分辨力提高的同时大大减少了观察视野和景深。这样做大体记得检测极为困难，又满足不了前者的要求，人眼直接观察则满足不了后者的要求。近期有关论文多次提及电子摄像检测电缆料中杂质颗粒。电子摄像技术有效地实现了分辨力检测要求，针对国内目前尚无检测此类杂质的专用仪器，向国外购买又价格昂贵。故此行业的要求促进了研制XL
14、PE电缆绝缘料杂质颗粒检测仪的进程。式样的制作中，有两种技术可供选择：一是挤出一压光膜制造式样技术；一是日本某电缆制造公司的吹膜制造式样技术。我们选择了前者，因为该技术更有利于实现与小型挤出机联机进行测量，最大限度的减少外来污染，并且挤出一压光技术制造的式样在较厚的境况下仍有较高的透明度。式样的拖动，再不联机系统中，我们采用电机减速器驱动辊。配合横张力收放带机构的拖动体系。在联机系统中，以压延辊为恒速驱动，配以横张力卷取机构来实现式样的恒速进行。平膜从机头中挤出后，经三辊压延机压光，导引辊导引，在横张力输出机构拖动下，式样恒速通过杂质颗粒检测仪，接受检测，系统动力源是一小功率直流电机。由此可得
15、的传送路线如下：直流电机涡轮减速器横张力卷取机构压延机模 具挤出机涡轮减速器直流电机据此总传递路线可知，须进行压延机和横张力卷取机构设计。第3章 压延机的设计选择3.1 压延机类型选择压延机类型的分类方法很不统一，其中以辊筒数目和排列形式分较为普遍。按辊筒数目分为：两辊、三辊、四辊、五辊、六辊和多辊压延机，其中以三、四、五辊压延机应用广泛。按辊筒排列形式分有：型、L型、斜L型、Z型、S型、A型、T型、M型等。由于挤出膜从模具中挤出时已经基本成型，不需要再重复挤压定型。压延机设置的目的时压光、冷却及其一定的牵引作用。通过此程序即可获得所需的膜带。根据压延机辊筒数目不需很多，设计时取型三辊作为本设
16、计的压延机可达到要求。如图所示：膜带从1、2两辊之间进入，经两次压光。获得一定厚度、宽度和光洁度的平膜。辊筒表面粗糙度为0.8。3.2压延机驱动功率计算根据压延机的工作要求可取：(1)三辊线速度均为40 mm/s (2)辊间隙2 mm (3)带宽B=6 cm；另有已知条件如下：辊筒半径32 mm,辊筒长130 mm,成品带宽2 mm,聚合物（聚氯乙烯125）粘度泊。3.2.1压延机有用驱动功率的计算1. 2.有用驱动功率N=3式中 N驱动功率 B带宽 cmV辊筒线速度 cm/s聚合物粘度 泊R辊筒半径 cm辊筒长 mmC辊筒间隙 mm系数、查表因聚合物通过压辊使温度降低、粘度改变，可由变到数量
17、级。式中由查表得=0.03 带入式中计算N=3640.03=8.8尔格/秒=0.88瓦3.2.2压延机的空载功率计算由于压延机工作时主要负责压光，而压延成型作用较小。故其消耗的功率较小，这是符合原理要求的。因此本设计中驱动压延机所需的功率应主要在空载运转上，压延机的空载功率计算如下：3.2.2.1 转动惯量计算1. 三辊转动惯量=3= =0.00501 2. 齿轮转动惯量=3= = 其中 故=0.6163. 两带转动惯量 = =1.0973.2.2.2 压延机空载功率计算压延机运转角速度为：动能增量为,根据动能定理有：=(为所做的功)据功率方程有： 实测的秒可，即通过3秒压延机获得的转速。=（
18、+）=6.6=171综合可得压延机所需的输入功率为：=3.3 压延机应注意的问题 为使压延机能够正常工作，在使用过程中需要注意如下几个问题。3.3.1平膜经压延机时，压延机的状态问题注射、吹塑和热压等成型方法都是熔融树脂在模具行腔内部进行成型的，脱模后即为制品。与此相反，挤出成型和压延成型是属于连续生产工艺，成型材料通过成型的不同部位，实现其成型、冷却、固化定型等。而压延成型，成型材料则垂直于成型表面的方向一边旋转一边剥离。压延成型的这种特殊性，决定了压延成型对特殊材料有一定的选择性和要求操作运转条件的合理性，否则就会导致压延制品的表面质量和物理性质不佳，甚至无法成型等问题。在进行压延时，与被
19、压延材料本身的分子吸引力相比，材料与辊筒表面的附着力弱的时候，材料与辊筒表面就容易剥离，这就是层外剥离，反之，若材料与辊筒表面的附着力大于材料本身的分子引力，于是材料与辊筒表面就不容易玻璃，而剥离产生在材料层之间，这种就是层内玻璃。这种剥离是危险的。这是剥离的状态与辊筒相对速度有关。因为塑料的压延一般以产生薄膜为主， 所以一般产生层外剥离。而层外玻璃则要求物料与辊筒变面的附着力应小于材料分子吸引力，这可通过选择材料的配方、材料的温度、辊筒表面温度、物料和滚筒的相对速度等等来达到的。滚筒温度越高、速度越快，塑料与辊筒表面附着力越大。这是由于滚筒表面温度高，材料黏着性越大，因此，附着力越大；同时，
20、由于材料通过滚筒捏合间隙时的速度比辊筒线速度要大（超前现象），所以材料和表面速度快的辊面之间的滑动就小于而接近于静摩擦，摩擦系数较大，附着力较大。聚氯乙烯树脂是一种本身分子吸引力比较大的材料，但是为了增大其外部滑性，一般添加含有滑性的稳定剂，而为了增加内部滑性而提高成型性。所以表面的剥离应是高速时比较常见的问题，应该特别注意！3.3.2辊筒结构及其冷却方法辊筒的结构与其冷却有密切关系。因为辊筒温度的变化对制品精度的影响是很明显的，但温度变化时，其影响的膨胀量是比较大的，足以影响到产品的精度，因而必须设法克服。克服这种温服变型影响的措施，目前主要从辊筒的结构及其冷却方法两个方面进行。 辊筒的结构
21、大致可以归纳为分腔式和多空式两种，不管选择哪一种形式，都必须有冷却装置，在辊筒温度高的时候，进行冷却，否则会对平膜产生大的变形。3.3.3维护和操作制造时要付出相当高的代价，而精心维修和操作也是十分必要的。压延机安装完毕够，要经过试运转，现在不加热、无负载情况下运转23天，以观察各传动、啮合、润滑处的运转情况是否正常。然后缓慢升温至200度应在8小时内完成，不可太快。一般要求20100度，每分钟升温1度，100200度，每分钟升温0.5度。达到加工温度后，保持一段时间，便可开始投料运转。应先试原料，无异常，方可试硬些的物料。投料前，解脱辊应预热。每次开车前，要检查紧急开关是否可靠、金属检测器是
22、否正常、喂料运输带上和辊件是否有异物。如有异物，在排除后可以开车。如故金属检测期或紧急开关不正常，在未修好以前不得开车。在未开车以前，要预先对润滑油加热，一般需要加到80100度左右，并预先润滑，待见到回油之后方可开车。要低速启动，供给物料，待每个辊隙内部存有相当物料之后，才可调到工作转速。为了保护辊筒表面，在未加热的情况下，不得闭合运行，辊间至少相距1毫米。在运行过程中，要随时注意回油温度，轴承温度、电机功率以及辊筒温度等，一边及时调整。当辊筒两端制品厚度出现不等时，应先调开小的一端，然后两端同时调小，不可单独调间隙大的一端，否则辊隙颈部将因受力过大而招致损伤。要特别注意的是，辊筒必须在运行
23、中加热或冷却，否则将引起辊筒的变形。停止加料后，辊筒要继续回转，并把辊距松开23毫米。待辊筒冷却到80度以上时，方可停转。如果要使用紧急刹车，必须马上调开辊筒距，以免碰上辊面。正面停车，不得使用紧急停车开关。待辊筒停转以后，方可停止润滑油的循环。压延机的操作人员不得带钢笔、手表等金属物品，以免不慎掉入辊间，使辊筒导致破坏。不得用金属划辊表面。此外，辊筒不得露天存放，一则防止风沙污损辊面，二来冬季时，防止辊筒积水结冰，造成损坏，一般至少应在5度以上存放。存放中，要特别防止辊面的锈蚀。3.4 电机的选择根据所求出的压延机所需的输入功率，并考虑涡轮蜗杆减速器的传动效率以及所需的扭矩，经实测，确定选用
24、550W的ZQT型直流牵引电机。第4章 单独收取系统设计 此次设计的单独收取系统是由阻尼式收取机构和电动机两部分组成。我们首先研究确定阻尼式收取机构的系统结构设计，然后选择相应的电动机，最终完成该系统的设计。4.1阻尼式收取机构的系统结构设计4.1.1系统结构设计该系统的结构如下图所示：4.1.2收取机构输入功率计算式中 消耗在收取盘上的功率 摩擦力损失功率 动能变化率 传动效率，此处取=0.94.1.2.1 消耗在收取盘上的功率=试验测得 =40=19.640=0.784.1.2.2 各零件转动惯量的计算1.收取辊盘由于采用的是非金属材料的塑料，其质量相对于轴和其它金属零件而言很小，故其转动
25、惯量可忽略不计。2. 轴 = =3. 带轮= =4. 调节螺母=5. 压紧轮=6. 其余螺母与摩擦轮由于直径小或者质量小故其转动惯量忽略不计。则总的转动惯量： =+ = =0.0084.1.2.3 动能变化率动能增量=（）= 收线盘从起速到获得恒速所需时间为3秒，=由以上计算可得：注：以上乃粗略估算值，另外直径取的是折算值，不精确但不影响结果。4.2 电机的选择根据所求出的收取机构所需的输入功率，考虑涡轮蜗杆减速器的传动效率以及所需的扭矩，经实测，确定选用550W的ZQT型直流牵引电机。第5章 传动系统设计根据传动路线，做出传动系统图，如图5-1，图5-2所示。其中电机内含减速装置，输出转速在
26、100500rpm之间，设和轴之间的传动比为；和之间的传动比为。5.1 轴之间传动比的计算实验证明：当电机转速时，系统工作良好，传动平稳，噪音低，电机发热少，故以为输出转速；据检测要求，带的线速度等于40 mm/s,故压辊与收取盘的线速度也必须为40 mm/。压辊与收取盘的直径分别为：，。有：=5.2 传动比的分配= =其中：为减速器传动比，为压延机的带传动比，为收取辊盘带传动比。5.2.1 减速器的选择由于蜗杆减速器有承载能力大，效率高，温升低及体积小等优点。故本设计以此类减速器作为减速装置。由电机输出转速（最高）500rpm，输出功率500W。可选择蜗杆下置式，WHX8040型减速器，该减
27、速器的传动比为40。5.2.2 分配传动比= = =5.3 带传动设计5.3.1 收取机构的带传动已知，i=0.275,h=(48)小时工作情况系数 计算功率 选带型号 A型小带轮直径 大带轮直径 求 求 初取中心矩 a=900mm 带长 = =2401.5mm基准长度 中心矩 =960.3mm 小轮包角 = 合格带速 =2.10m/s 带根数 取z=1根5.3.2 压延结构带传动已知=，i=0.3,h=(48)小时工作情况系数 计算功率 选带型号 A型小带轮直径 大带轮直径 求 求 初取中心矩 a=800mm 带长 = =2046.81mm基准长度 中心矩 =728.99mm 小轮包角 =
28、合格带速 =1.92m/s 带根数 取z=1根第六章 箱体设计从总体来看，箱体结构应紧凑，外观美观，便于搬运。从其作用来看，它支撑测量仪所有零件及所有传动系统，即其支撑作用。制造时，因本仪器单件小批量生产，且箱体结构复杂，故不应采用铸造生产。故此，本设计采用简单的钢架焊接组合，本箱体主要部分都是通过钢材焊接而成的，再组合几块防尘面板，顶面，地面和侧面板，其中防尘面板，顶面，侧面板，都是通过螺钉连接的，这便构成了本设计的箱体结构。另外在箱体底部需要安装四个行走轮（其中两个是固定的，只能向前或是退后，还有两个是可以向四周转动的），以便于搬运，底部四个地脚螺钉在一起工作主要是起支撑作用，以防止行走轮
29、弹性震动引起检测失真。箱体工作过程中，受载极小，其局部微小变形不足以影响测试结果。经试验验证，本箱体能满足工作要求，不必校核。结束语 四个月的毕业设计就快结束了，在指导老师的精心指导下，我完成了双电机电缆料颗粒杂质仪机械系统的计算机辅助设计。在设计中出现了很多难题，有些则是运用所学的知识无法解决的，但在老师的指导下，我最终解决了这些难题。我查阅了一些相关书籍的知识，研究了一些相关设备的基本结构和工作原理，并以这些作为基础，利用所学的知识拓展新的思维，对原有的部件进行了重新的改装和组合，最终解决了原设备无法克服的技术问题。通过此次设计，收获是很多的，也暴露出自己知识储备不足的问题，起到了警示作用
30、，这对我以后的工作有着十分重要的意义。毕业设计是与实际相结合的题目，应该怎样处理在设计及生产过程中，突显出的理论设计与实际生产设计间相矛盾的问题及如何解决这些问题是我在此次设计中获得的最大收获。 外文翻译Picture 18: Quick loading chute with ram for feeding the sample quickly into the measuring head .Pressure ram with handle for loading the mixer and closing the mixing bowl. Cover with valve ports ut
31、ilized as a cover for the bowl and for trials with inert gases.Picture 19: Measuring head with pneumatic loading chute for feeding powdery samples uniformly into the mixer under pressure.Picture 20: Thermocouple for measuring the stock temperature in mixer measuring heads.Picture 21: Single or multi
32、-pen continuous line potentiometer recorder combined with digital stock temperature display instrument for recording torque, speed, stock temperature, when using a mixer measuring head. Recording width: 250 mm, 1 to 6 pen, each recording over the full scale.Picture 22: Automatic precision metering p
33、ump for titrating liquids into mixers variable dosing quantity 0.96 ml/h up to max.1.200 ml/h continuously working driver via electric lifting magnet electrical, digital counter of stroke number, mechanical reset voltage:110 or 220 Volt,50/60 cps. Picture 23: Oil circulation thermostat type t 300 j
34、with electrical heating and adjustable thermo regulator for the temperature control of the mixer measuring heads in the range of 50 to 250 Oil capacity: approx.12LCirculation rate: apporx.24l/min.Picture 25: DATA PROCESSING PLASTE-CORDER PLD 331/651 with Measuring Extrude and Slit Capillary Die Head
35、.Computer Print-out: Measuring the Apparent Viscosity with Rheumatic Slit Capillary Die HeadMeasuring extruders and Extrusiograph1. The various measuring extruders and EXTRUSIOGRAPH models of the BRABENDER modular system are interchangeable on the basic units-however; the necessary torque has to be
36、considered.2. The measuring extruders raps. EXTRUSIOGRAPH models are available with screw diameters of 19 or 30 mm.3. All 30 mm models necessitate a PLASTI-CORDERTYPE 651 (or an adequate drive unit).4. The measuring heads can be mounted and dismounted very easily.5. The extruders and EXTRUSIOGRAPH m
37、odels consist of a barrel with honed and nitride boring,a water-cooled feeding zone and several heading zones respectively heating-cooling zones.6. The measuring extruders and EXTRUSIOGRAPH models ate regularly quipped with a vibratory feed hopper.7. The measuring extruders 10 Dew is equipped with a
38、 feeding roll for sticky materials like various rubber compounds.8. The EXTRUSIOGRAPH models are addition ally equipped with solenoid valves for controlled cooling air supply to the heating-cooling zones. They ate easily interchangeable,9. Various screws of different geometry ate available for nearl
39、y all application. They are easily interchangeable.10. A shear pin coupling protects the basic instrument and extruder from overload.11. The power supply for the different heating zones is directly transmitted from the measuring and control cabinet or from a DATAPROCESSOR via multiple plug.12. Therm
40、ocouples with bayonet lock for the temperature control of the different heating zone are part of the standard accessories for all extruders and EXTRUSIOGRAPH models.13. The barrel of all measuring extruders is equipped with 2 oppositely arranged threaded borings (1/2” UNF) in the zone of the screw tip, for inserting a thermocouple and pressure transducer to measur
