塑料片材中心收卷机总体结构设计.docx

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塑料片材中心收卷机总体结构设计

摘要

在对塑料片材中心收卷机的功能及性能的分析基础上，同时参阅了大量的资料，制定了塑料片材中心收卷机的总体结构设计。

利用电液比列液压系统实现收卷辊与驱动辊间的正压力恒定和薄膜的翻转换卷。

驱动辊两端安装带座的调心球轴承用来消除轴承座孔的同轴度误差、安装误差或挠曲变形等影响驱动辊与收卷辊平行接触的因素。

利用气缸锁紧气涨轴上的轴承外圈，使膜卷换卷方便。

利用了作图法确定了各主要部件的位置，为机构尺寸计算和图纸设计工作提供了设计依据和基础。

最后用AutoCAD绘制二维工程图。

关键词：

塑料片材；收卷机；自动换卷；气缸

Abstract

Basedonanalyzingthefunctionandperformanceoftheplasticsheetcenterrewindingmachineon，atthesametime，refertoalargenumberofdata，makingtheoverallstructuredesignoftheplasticsheetcenterwinder.Theturningrollrollanddriveconversionconstantnormalstressandfilmrollbetweentheuseofthehydraulicsystemoftheelectro-hydraulicproportional.Influencefactorsofdrivingtheself-aligningballbearingandseatinstalledatbothendstoeliminatethebearingseatholecoaxialityerror，installationerrorandflexuraldeformationparalleldrivingrollersincontactwiththewindingroller.Lockinguptheouterringofthebearingontheshaftgasbycylinder，sothatthefilmrollchangingeasy.Usingthemappingmethodtodeterminethepositionofthemaincomponents，providesthedesignbasisandthefoundationfortheorganizationsizecalculationanddrawingdesignwork.FinallyusingAutoCADdrawingtwo-dimensionalengineeringdrawings.

Keywords：

Plasticsheet；windingmachine；theautomaticvolumecylinder；

目录

第1章绪论1

1.1薄膜收卷机的研究背景1

1.2薄膜收卷机的研究意义1

1.2.1薄膜的质量要求1

1.2.2收卷机2

1.3收卷机的发展概述2

1.3.1收卷机的发展和应用现状2

1.3.2收卷机分类和选型原则2

1.4薄膜收卷机的研究现状5

1.4.1收卷张力控制5

1.4.2生产装置的高度自动化6

1.5课题研究主要内容6

第2章塑料片材收卷机方案设计8

2.1设计目标和设计思路8

2.2驱动方案的设计8

2.3收卷辊与驱动辊间正压力控制9

第3章收卷芯轴的设计与研究10

3.1无缝可胀收卷芯轴的设计10

3.1.1设计要求10

3.1.2方案一11

3.1.3方案二13

3.1.4两种方案比较15

3.2无缝可胀收卷芯轴的运动研究15

3.2.1内锥套的参数研究15

3.2.2胀瓦的运动研究17

3.2.3收卷芯轴运动研究18

第4章收卷机机械结构设计20

4.1驱动辊、摆臂、液压缸、过渡辊相对位置确定20

4.1.1摆臂长度的确定20

4.1.2驱动辊位置确定20

4.1.3过渡辊位置选择20

4.1.4液压缸固定端和活动端位置的确定20

4.2力矩电机的选型20

4.2.1驱动力矩的粗略计算20

4.2.2力矩电机的选型23

4.3同步带设计23

4.3.1同步带选型23

4.3.2同步带设计计算23

4.4驱动辊设计25

4.5气涨轴设计26

4.5.1气涨轴概述26

4.5.2气涨轴定制27

4.6摆臂设计27

4.6.1摆臂各零件的尺寸确定27

4.6.2摆臂的结构设计28

4.7过渡辊设计28

第5章液压系统的设计30

5.1明确设计要求30

5.2配置执行元件30

5.3液压系统主要参数计算30

5.3.1预选系统设计压力30

5.3.2最大拉力计算30

5.3.3支撑臂重力计算30

5.3.4最大推力分析31

5.3.5液压缸的选型31

5.3.6拟定液压系统原理图32

第6章各部件校核33

6.1驱动力矩的精确计算33

6.2减速机的校核33

6.3滚筒校核33

6.4摆臂校核35

结论37

致谢38

参考文献39

第1章绪论

收卷机是一种在包装、化工、造纸、纺织、印刷、印染行业广泛使用的，用于为被加工薄膜、纸张、布匹等柔幅材料提供动力并最终将其卷成产品幅卷的机械设备。

在尽可能提高轧辊的速度。

为了同时获得最大容量，实现精确控制，以确保处理及缠绕质量。

目前，国外的薄膜缠绕机的运行速度已超过600米/分钟，而国内尚在200米/分钟左右[1]。

收卷机设计理论已成为急需解决的问题，但这项工作还没有引起足够的重视。

然而，这些研究大多是从发展机电控制技术的角度来看，是不是与收卷机的类型和结构的发展相一致。

有鉴于此，本论文对薄膜翻转收卷和收卷辊与驱动辊间正压力恒定进行研究，为提高翻转收卷薄膜收卷机的正压力控制精度提供理论依据[2]。

1.1薄膜收卷机的研究背景

薄膜收卷机是在厂家生产好薄膜后，为方便存储和用户使用，对薄膜进行收卷加工的机械设备。

其在国内外都有比较完善的设备，但是各有各的优点。

国外薄膜收卷机的收卷速度和收卷质量都优于国内。

现在就国外几种收卷机做简单介绍，让我们更能了解收卷机。

首先，加拿大Macro工程与技术公司推出了Macrotpent11250型号堆叠转位式收卷机，可装配在多模卷的拉伸薄膜生产线上，膜卷芯轴的直径达3英寸，最大的膜卷外径可达12英寸。

这集可卷最大宽度为100英寸的拉伸膜辊装置，和每个这些卷轴可以缠绕在10英寸宽膜20膜卷。

为了便于薄膜卷芯轴快速拆卸和安装，每一芯轴设计悬臂式。

当主轴停止转动。

每个门会自动打开，旋转架到正常位置卸卷膜。

重新安装在芯轴上，根据门控制开关，自动膨胀心轴。

这种设备的收卷率为600r/min，其张力控制可低至0.251b/min，在国内，广东金明塑胶设备有限公司研制的WZ系列折叠的薄膜收卷机。

该机的最大收卷速度为30m/min，折叠宽度为500mm—700mm；最大收取宽度为5米和7米。

WZ系列折叠式收卷机配有高速自动切膜送膜装置，可在不停机的情况下进行切膜和换膜的连续作业。

在机上还有特殊的稳定装置，可以保证收卷机准确性。

整机采用PLC控制，交流电驱动[2]。

。

1.2薄膜收卷机的研究意义

1.2.1薄膜的质量要求

铸膜是由熔体淬火生产铸件图纸，非定向薄膜。

其特点是生产速度快，产量高，透明，光泽度好，厚度均匀性好，一个出色的平衡性能。

随着我国经济和消费水平的提高，铸膜的生产和发展有进一步扩大。

我国流延膜生产线模型从单层到多层，从发展到多功能生产线宽度2500mm宽[3]。

铸膜卷胶片的质量要求，力的平衡，表面清洁，不圆度误差小。

流延膜生产线从铸轧辊辊通过的几个过程，最多不超过三十米的总长度，以保证薄膜应力全行统一，是提高薄膜的质量和产品的外观至关重要。

滚动薄膜应力松弛不利于薄膜，滚动，粘附薄膜，薄膜型冷现象出现后。

但是，缠绕膜力太小，松动圈的体积，减少带来的麻烦。

所以卷片装置在整个生产线起着非常重要的作用，[4]。

1.2.2收卷机

一种绕线机，属于在冶金，造纸，印染，化纤，纺织印染工业中广泛使用的[5]。

当滚动体的薄膜，纸，布，因为这种材料具有长度大于宽度，宽度比厚度大。

和弯曲强度较低的共同特点，所以他们常常被称为软、宽板轧机。

卷取机对物料运动的软件和最终被卷成一卷的符合要求的产品提供电源。

在各种最复杂的薄膜缠绕柔软宽板轧制[6]。

这是因为：

（1）塑料薄膜的品种很多，树脂的原料配方，具有复杂多变的薄膜性能。

绕线表现出不同的特点和要求；

（2）滚动薄膜被加工对象为运动传动部件和力的传递，本身不是一个刚体。

也不是一个纯粹的弹性体，具有粘弹特性强，更复杂的动力和运动特性；（3）对成品膜材料，客户维度，如薄膜卷松紧度和透明度的外观要求是不同的，曲折的方法也应进行相应的调整。

（4）薄膜是共同生活的日常生活，高需求和高质量的要求[7]。

1.3收卷机的发展概述

1.3.1收卷机的发展和应用现状

收卷机就是软带或者薄膜等卷料生产线的收卷部分，其将原材料通过一定的方式在收卷轴上收卷成卷筒，收卷机属于缠绕机械的一个种类，其在纸卷、布卷、塑料卷、金属卷等加工生产线上广泛运用。

在生产中收卷机的结构形式多种多样，其能够适用各种要求的产品收卷，常见的有收卷薄膜类型的薄膜收卷机，收卷钢带类型的钢带收卷机以及收卷软带类型的软带收卷机。

在我国最近几年收卷机得到了迅速的发展，其由单一功能逐步向全自动方向发展。

随着我国包装，装饰行业的快速发展，尤其是软带门帘的使用越来越频繁，软带全自动收卷机的需求很大，而国内还没有专门研制软带门帘的全自动收卷机。

现有的软带门帘收卷机需要人工辅助才能完成收卷作业，严重制约了软带行业生产的发展。

软带门帘的生产工艺一般是由挤塑机通过挤压流动的软料，经冷却形成一定宽度的软带，在末端通过软带收卷机将软带缠绕成一定重量的卷筒，便于运输、仓储和出售。

1.3.2收卷机分类和选型原则

在生产实际中，收卷机为了应对客户对工作环境，材质特性，产品尺寸，产品外观，产品质量等提出的不同要求，按照卷取的原理收卷机一般包括表面收卷、中心收卷和间隙收卷等形式，按照收卷的工位的不同收卷机分为单工位收卷、双工位收卷、多工位收卷等形式。

表面收卷是利用卷取箱与被卷软带接触产生表面摩擦，进而实现对卷料的驱动达到卷取的目的，所以其又常被称为摩擦式收卷机，表面收卷机的结构如图1.1所示。

1.电机2.收卷轴3.卷取辊

图1.1表面收卷机

收卷开始前，收卷芯轴上的简芯与卷取辑接触；然后在电机驱动卷取棍的情况下，摩擦力带动简芯与收卷芯轴一起转动收卷。

为了收卷完毕时卷筒的简芯容易取出，收卷芯轴一般使用气胀式芯轴。

表面收卷具很多优点：

首先其结构简单，收卷的料卷由收卷芯轴支撑，卷取辑的受力比较小；其次其控制方便，通过改变驱动卷取辑的电机转速来达到对收卷机收卷的速度控制；最后其应用于多种对象的收卷，对一般的薄膜或者软带都能够收卷紧密。

由于表面收卷结构的限制，表面收卷不适合于特别光滑、易于出现擦痕的材料，也不适用于卷取厚度较大的薄膜。

中心收卷是一种用电机通过带轮直接驱动软带芯轴的收卷方式中心收卷结构简图如图1.2所示。

中心收卷设计成一个工位收卷，另一个工位卸料，收卷机能够不停地进行收卷作业，实现连续收卷提高收卷效率。

由于此种收卷方式对电机输出功率和速度调节范围提出更高要求，因