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纤维除杂机的设计

摘要

本文主要阐述一台由机壳及除杂辊筒所组成的除杂机，其中除杂辊筒装有齿形过滤网，电机通过皮带将动力传至除杂辊筒，除杂辊筒快速旋转将由刮麻机刮过之后的纤维进行进一步除杂。

关键词：

辊筒、除杂、除杂机

Abstract

Apurposeofthisarticleiscomposedofcasingandremovingimpurityrollerinthemachine,whichintherollerwithtoothshapefilter,motorthroughabelttotransmitthepowertorollinremovingimpurityremovingimpurityspinsroller,afterscrapinglinenmachinebythefibersinthefurther.

Keywords:

Roller、removingimpurity、inadditiontothemachine

目录

摘要I

AbstractII

目录1

第一章　绪　论1

1.1课题背景1

1.2竹纤维的生产方法及现状1

1.3纤维除杂机设计的主要工作2

第二章　纤维除杂机的概况3

2.1纤维除杂机的功用3

2.2纤维除杂机的结构3

2.2.1滚筒4

2.2.2链轮传动机构4

2.2.3减速电机5

2.3纤维除杂机具有的特点5

第三章　滚筒的设计6

3.1滚筒的功能6

3.2滚筒的结构设计6

3.2.1筛网的选择6

3.2.2滚筒的几何参数8

3.2.3链条的选择8

第四章纤维除杂机箱体的设计10

4.1箱体的设计10

4.2底座的设计10

第五章纤维除杂机传动设计与电机的选择11

5.1支撑导轮的设计11

5.1.1轴的设计12

5.1.2轴承的选择12

5.2链轮的设计13

5.3电机的选择13

5.4联轴器的选择15

结论16

参考文献17

致谢18

第一章　绪　论

1.1课题背景

竹纤维可分为天然竹纤维和再生竹纤维两种。

再生竹纤维又称为粘胶竹纤维或竹浆纤维，它以竹浆为原料经加入化学填料喷丝成为可纺的纤维,现已经应用于纺织领域.天然竹纤维又称为原生竹纤维，它是用机械、物理等方法将竹子直接加工制成的纤维,由于天然竹纤维可降解，竹纤维现已开始用于建筑建材、汽车制造、污水处理、生活制品等行业。

天然竹纤维横截面布满了大大小小的空隙,可以在瞬间吸收并蒸发水分.由于天然竹纤维的特殊结构,其横截面的高度“中空”，业内专家称天然竹纤维为“会呼吸”的纤维。

天然竹纤维光泽亮丽,具有独特的抗菌防臭性能及优良的着色性、反弹性、悬垂性、、耐磨性、抗菌性。

因此，在纺织领域具有极其重要的应用前景。

竹纤维形态接近纺织用麻纤维，具备纺织用纤维的潜质，但竹纤维其单纤维长度较短，只有2mm左右，因此必须采用工艺纤维（束纤维或长纤维）才能使其成为纺织用纤维.目前人们所制取的竹纤维束太粗、较硬、且均匀度差，木质素残余较多，这与纺织用纤维所必须具有的一定细度、柔软性及强力还有一定差距。

1.2竹纤维的生产方法及现状

为满足长纤维生产的需要,日本1994年由ASK株式会社、三信整热工业株式会社（日本神奈川县）提出了竹材长纤维的生产方法，这些方法包括利用压辊或碾压机直接将竹材压开制取竹纤维，或用闪爆法及炸药爆炸来提取竹纤维。

近年来，我国制作竹材长纤维有以下几种方法。

1）蒸煮锤击或碾压开纤法

该方法一般将竹材分片，然后蒸煮软化，使纤维牢固结合一体的木素胞间层部分分离，通过锤击或碾压来削弱纤维之间的结合强度。

竹片在受到机械冲击摩擦的外力作用下，最终导致纤维分解。

.此方法对纤维的强力损伤大，纤维的纤细度及均匀度难以保证。

2）机械梳解制纤法

该方法采用高速旋转的钉辊或针板将经过碾压的扁竹材直接梳解制成纤维束形态。

这一方法工艺过程简单，加工效率较高。

但由于生产过程中纤维被压碎或压断，或采用强力的机械作用破坏了纤维的强力，使所获得的竹纤维粗、短、脆,柔韧性差，一般只能用于生产竹纤维板等低附加值产品。

3）化学机械法.该方法基本采用造纸制浆工艺

原理,首先用化学药品对竹材进行预处理，使竹材中的胶质、木质素、半纤维素等受到破坏而溶解，从而削弱与纤维之间的结合力，再经机械外力作用而形成纤维。

此法纤维得率低，,耗费化学品，制得的纤维还有一定酸碱性,纤维处理工艺复杂，成本高。

从以上方法的分析可以看出，目前国内外长纤维的生产方法各具特点，但均难以满足生产高质量长纤维的要求。

因此，新的纤维除杂机的诞生是必要的。

1.3纤维除杂机设计的主要工作

纤维除杂机是在吸收了国内外精选机技术的基础上研制出来的一种新型纤维精加工设备。

滚筒是本机的主要构件之一，其次是驱动电机、机架、传动系统及其他辅助结构。

第二章　纤维除杂机的概况

2.1纤维除杂机的功用

纤维除杂又称制浆或解纤。

植物性原料分离成细小纤维的过程。

纤维除杂的目的是制成纤维浆料，用以制造纤维板。

分为粗分和精磨两个过程。

粗分主要是把木片分离成个体纤维或纤维束，其中也有部分被被切断或撕裂。

精磨主要是把未完成分离的纤维束，进一步分离成个体纤维，并使其进一步分丝、帚化、疏解的更细，增大纤维的总比表面积。

纤维分离法通常分为机械法和爆破法两大类。

2.2纤维除杂机的结构

纤维机一般由滚筒、箱体、下箱体、传动系统、电机等机构构成

2.2.1滚筒

滚筒是纤维除杂机的主要组成部分，滚筒由4个支撑轮支撑，工作时，由电机、减速器带动滚筒一侧的链轮与链啮合的传动系统带动滚筒旋转，支撑轮起到支撑和从动作用。

2.2.2链轮传动机构

链传动基本结构

受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。

齿形链由许多冲压而成的齿形链板用铰链联接而成，为避免啮合时掉链，链条应有导向板（分为内导式和外导式）。

齿形链板的两侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。

铰链可做成滑动副或滚动副，滚柱式可减少摩擦和磨损，效果较轴瓦式好。

与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高；但结构复杂、价格较贵、也较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。

齿形链多用于高速（链速可达40m/s）或运动精度要求较高的传动。

国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径、齿沟圆弧半径和齿沟角的最大和最小值（详见GB1244-85）。

各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。

这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。

但齿形应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，并便于加工。

符合上述要求的端面齿形曲线有多种。

最常用的齿形是“三圆弧一直线”，即端面齿形由三段圆弧（）和一段直线（）组成。

链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。

齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，但须绘出链轮轴面齿形，以便车削链轮毛坏。

轴面齿形的具体尺寸见有关设计手册。

链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。

小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优于大链轮。

常用的链轮材料有碳素钢（如Q235、Q275、45、ZG310-570等）、灰铸铁（如HT200）等。

重要的链轮可采用合金钢。

链轮传动机构一般由链轮和一根固定在滚筒一端的链条组成，通过电机带动链轮通过与链条的啮合达到滚筒的转动。

2.2.3减速电机

减速电机是指减速机和电机（马达）的集成体。

这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。

通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。

减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。

使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。

减速电机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。

节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。

能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上。

振动小,噪音低,节能高,选用优质段钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理。

经过精密加工,确保定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,完全保证了产品使用质量特征。

产品采用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。

2.3纤维除杂机具有的特点

1筛孔不易堵塞。

2运行平稳，噪声较低。

3结构简单，维修方便。

4静电筛分筒可封闭，易于密闭收尘。

5整机可靠性高，一次性投资较少。

6采用特制筛网，筛分效率高，使用寿命长。

第三章　滚筒的设计

3.1滚筒的功能

被筛物料从滚筒的一端（进料口）进入滚筒内部，由于滚筒的回转，物料沿筒内壁滑动，纤维中的细小杂物便通过筛网排出筒外，而不含杂质的纤维则从出料口排出。

3.2滚筒的结构设计

滚筒的结构形式有：

圆形、多边形和复合形。

通常采用圆形，因为圆形平衡度好，运转平稳，加工简单。

多边形和复合形的平衡度差，运转振动冲击打。

主要由筛网、框架组成。

筛网按所用原料分为蚕丝筛网、金属丝筛网和合成纤维筛网三类。

蚕丝筛网根据规格选用不同纤度的桑蚕丝用全绞纱组织、半绞纱组织或平纹组织织成，织制方式与网眼布相似。

目数少时用全绞纱组织，目数多时，用半绞纱或平纹组织。

蚕丝筛网的规格有4～62孔/厘米，大多供粮食工业筛选用，也可供砂轮砂布厂筛选不同粗细砂粒用。

金属筛网用黄铜丝、磷铜丝、不锈钢丝为原料织成。

金属丝粗细有0.4～0.025毫米的规格。

大多采用平纹组织或斜纹席形组织。

金属筛网孔眼清晰正确、网面平挺，有耐高温、耐磨等特性，不锈钢筛网还能耐腐蚀。

因此，金属筛网多用于粉末筛选和滤油方面。

合成纤维筛网有锦纶或涤纶的长丝和棕两种。

长丝用15～30旦单丝，筛网孔眼表面光滑，有利于过滤。

织物组织可采用全绞纱、方平和平纹等，规格有19～104孔/厘米。

多用作印花绢网，集成电路印刷线路板制做，也可用于筛选显像管荧光粉和磁带的磁粉等较细颗粒。

棕丝筛网用较粗的锦纶棕丝为原料,直径为0.55～0.1毫米，织物多为平纹席形组织，用于选矿、过滤纸浆、传送带等。

合成纤维筛网具有不生锈、耐腐蚀等特点，能代替部分金属筛网。

筛网是对金属丝的编织、金属板的冲孔拉伸、通过一定的技术方法制作成网状产品大的归类。

筛网的特点：

1、编织精密、零缺陷；2、网孔规则、精确；3、过滤精度可靠；　4、高抗压强度；5、耐高温、抗

化学腐蚀；6、耐磨性好；7、良好的可成型性不锈钢轧花网不锈钢轧花网也是不锈钢支撑网，煤炭筛分网等也是工业用网的不可缺少的筛网部分。

3.2.1筛网的选择

筛网的选择主要是根据被筛物料的尺寸而确定通过确定被筛物料的尺寸从而确定筛网的目数。

目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。

目数越大，孔径越小。

一般来说，目数×孔径（微米数）＝15000。

比如，400目的筛网的孔径为38微米左右；500目的筛网的孔径是30微米左右。

由于存在开孔率的问题，也就是因为编织网时用的丝的粗细的不同，不同的国家的标准也不一样，目前存在美国标准、英国标准和日本标准三种，其中英国和美国的相近，日本的差别较大。

我国使用的是美国标准，也就是可用上面给出的公式计算。

由此定义可以看出，目数的大小决定了筛网孔径的大小。

而筛网孔径的大小决定了所过筛粉体的最大颗粒Dmax。

所以，我们可以看出，400目的抛光粉完全有可能非常细，比如只有1－2微米，也完全有可能是10微米、20微米。

因为，筛网的孔径是38微米左右。

我们生产400目的抛光粉的D50就有20微米。

经过调查筛选的谷物最小尺寸不小于2mm所以筛网目数通过下表

图1

所以筛网选择8目的筛网

3.2.2滚筒的几何参数

几何参数包括筒体的长度L、筒体的直径D滚筒的内径一般为600—2100mm，长度为1800—9000mm。

有点事转动缓慢均匀，冲击和振动很小，工作平稳，不需要特殊的基础，已与封闭除尘，维修方便，使用寿命长。

缺点是设备体积庞大，金属用量多，筛孔易堵塞，动力消耗大。

根据当今生产的滚筒筛一般尺寸选取滚筒内径为D：

1520mm，即

D=1520mm

筒体L增大，可以延长物料在筒内的运动时间，提高筛分效率，然而实践证明，多数筛下料在进料端0.6m范围内已被筛出，故过分加大长度，效果并不显著。

筒体长度L一般取L=（1.65～4）D

在生产中，筒体长度一般取2000至3000之间过分增加筒长，还影响占地面积，经济上也不合理，即L=1.65D=2514mm

3.2.3链条的选择

在同类产品中，按组成链条的基本结构，即根据元件形状、同链条啮合的零件和部位，零件间尺寸比例等方面划分所属链条产品系列。

链条的种类很多，但它们的基本结构只有以下几种，其它都是这几种的变形。

我们可以从以上几种的链条结构看出，大部分链条都是由链板、链销、轴套等部件组成。

其它类型的链条只是将链板根据不同的需求做了不同的改动，有的在链板上装上刮板，有的在链板上装上导向轴承，还有的在链板上装了滚轮等等，这些都是为了应用在不同的应用场合进行的改装。

其中滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板、外链板所组成。

内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈配合，滚子与套筒之间、套筒与销轴之间为间隙配合。

当内、外链板相对挠曲时，套筒可绕销轴自由转动。

滚子是活套在套筒上的，工作时，滚子沿链轮廓滚动，这样可以减轻齿廓的磨损。

链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。

因此，内外链板应留有少许间隙，以便润滑油渗入销轴与套筒的摩擦面间。

链板一般制成8字形，以使它的各个横截面具有接近相等的抗拉强度，同时也减少了链的质量和传动时的惯性力。

当传递大功率时，可采用双排链或多排链。

多排链的承载能力与排数成正比，但由于京都的影响，各排链承受的载荷不易均匀，故排数不宜过多。

因为此次设计的链条固定在滚筒筒体上，所以在知道筒体外径的情况下选择链条型号为32B-1-63，即节距p为50.8mm的63节的单排滚子链

第四章纤维除杂机箱体的设计

4.1箱体的设计

已知滚筒的内径R=1520，筒体长L=2514在不影响滚筒运转的情况下确定箱体高为2100mm宽为2100mm长为2609mm

由于纤维除杂机的箱体是由钢板焊接组成故单块钢板的厚度需满足强度要求故箱体壁厚为6mm，这样既可以满足强度要求，又能够减少箱体的制造费用

4.2底座的设计

图2

底座在精确高效谷物分离机中起到固定箱体、支撑导轮和链轮的作用，滚筒中筛除的物料通过底座中间的排出口排出，底座上表面与地面的夹角即为滚筒与水平面的夹角α

滚筒的倾斜角会影响筛分物料在筒内的滞留时间，滚筒的倾斜角愈大，物料在滚筒内所经过的时间愈短，筛分越快；若倾斜度过大，物料可能来不及筛分便到达出口，增大了返料量。

相反，倾斜度愈小，物料筛分愈慢，筛分能力低。

滚筒的倾斜角通常在

—

之间，这里取α=

第五章纤维除杂机传动设计与电机的选择

5.1支撑导轮的设计

图3

支撑导轮在精确高效谷物分离机里起到了支撑滚筒的作用，并使得滚筒可以在箱体内平稳转动

5.1.1轴的设计

轴从左到又分别是1，2，3

轴1、3安装在支座上

其中

5.1.2轴承的选择

由于支撑轮主要承受轴向的载荷，所以轴承选择圆锥滚子轴承，因为圆锥滚子轴承主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。

轴承承载能力取决于外圈的滚道角度，角度越大承载能力越大。

该类轴承属分离型轴承，根据轴承中滚动体的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承。

单列圆锥滚子轴承游隙需用户在安装时调整；双列和四列圆锥滚子轴承游隙已在产品出厂时依据用户要求给定，不须用户调整。

圆锥滚子轴承有圆锥形内圈和外圈滚道，圆锥滚子排列在两者之间。

所有圆锥表面的投影线都在轴承轴线的同一点相聚。

这种设计使圆锥滚子轴承特别适合承受复合（径向与轴向）负荷。

轴承的轴向负荷能力大部分是由接触角α决定的；α角度越大，轴向负荷能力就越高。

角度大小用计算系数e来表示；e值越大，接触角度越大，轴承承受轴向负荷的适用性就越大。

根据轴的尺寸得出

安装在1轴上的轴承型号为

安装在3轴上的轴承型号为

5.2链轮的设计

图4

链轮的齿形链轮齿形必须保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，尽量减少啮合时的链节的冲击和接触应力，而且要易于加工。

常用的链轮端面齿形见图4。

它是由三段圆弧aa、ab、cd和一段直线bc构成，简称三圆弧-直线齿形。

齿形用标准刀具加工，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，只需在图上注明"齿形按3RGB1244-85规定制造"即可，但应绘制链轮的轴面齿形

链轮齿数：

z=21

分度圆直径：

d=p/sin（180°/z）=294mm

齿顶圆直径：

dmax=d+1.25p-d1=318mm

齿根圆直径：

df=d-d1=226mm

　　注：

p链条节距，z链轮齿数，d1链条滚子直径

5.3电机的选择

电机按其功能可分为驱动电动机和控制电动机；按电能种类分为直流电动机和交流电动机；从电动机的转速与电网电源频率之间的关系来分类可分为同步电动机与异步电动机；按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机；按防护型式可分为开启式、防护式、封闭式、隔爆式、防水式、潜水式；按安装结构型式可分为卧式、立式、带底脚、带凸缘等；按绝缘等级可分为E级、B级、F级、H级等。

1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。

其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。

同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。

异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。

交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。

有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。

4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。

驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。

5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。

6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。

调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。

电机选取的是减速电机CR87-80，减速比为18.5，功率为18.5Kw

5.4联轴器的选择

从现有标准联轴器中选取最适合自己需要的联轴器品种、型式和规格。

一般情况下现有的标准联轴器基本可以满足不同工况的需要。

由于动力机的驱动转矩及工作机的负载载矩不稳定，以及由传动零件制造误差引起的冲击和零件不平衡离心惯性力引起的动载荷，使得传动轴系在变载荷（周期性变载荷及非周期性冲击载荷）下动行产生机械振动，这将影响机械的使用寿命和性能，破坏仪器、仪表的正常工作条件，并对轴系零件造成附加动应力，当总应力或交变应力分别超过允许限制时，会使零件产生破坏或疲劳破坏。

在设计或选用传递转矩和运动用的联轴器时，应进行扭振分析和计算，其目的在于求击轴系的固有频率，以确定动力机的各阶临界转速，从而算出扭振使轴系及传动装置产生的附加载荷和应力。

必要时采用减振缓冲措施，其基本原理是合理的匹配系统的质量、刚度、阻尼及干扰力的大小和频率，使传动装置不在共振区的转速范围内运转，或在运转速度内范围不出现强烈的共振现象。

另一个行之有效的方法是在轴系中采用高柔度的弹性联轴器，简称高弹（性）联轴器，以降低轴系的固有频率，并利用其阻尼特性减小扭振振幅。

（1）初步确定轴的最小直径，选取材料为45号钢调质处理根据表15-3，取

112，于是得

圆整为60mm

（2）类型选择

根据题意分析选取凸缘联轴器

结论

经过三个多月的长时间努力，我的毕业设计终于顺利完成了。

这是一次综合学习机械设计的设计过程。

我了解和掌握了常用机械零部件、机械传动和简单机械设计过程和进行方法，同时培养了正确的设计思想和分析问题解决问题的能力，特别是整体设计和零部件设计的能力和运用CAD绘图，学到了很多知识。

这为我们将来发展提供了更多的机会。

经过毕业设计，我深深的体会到严谨、认真、仔细、有耐心是一个机械工程设计人员必须具备的素质。

在本次设计中主要对滚筒、箱体、底座、链轮等进行了设计，针对于生产需要确定了部分的主要涉及，以及添加了少许自己的设计。

由于水平有限，在设计中难免有不少错误和不足之处，还请老师批评指正。

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致谢

整个毕业设计得到苗志斌老师的耐心指导和细心帮助，经过几个月来的努力，我完成了这次毕业设计。

从刚接触这一课题时的一知半解到现在对课题的了解，确实经历一段刻苦的学习过程，但在这里我特别感谢我的指导老师——苗志斌老师及时指正我设计的缺点和不足之处，并对我的设计提出了很多建议，对我的毕业设计给予了很大的帮助。

苗老师严谨的治学态度，一丝不苟的工作精神，