3001000片材离心成型机设计.docx

1、3001000片材离心成型机设计摘要聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外 ,还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。聚氨酯成型机是通过对聚氨酯加热到熔融状态，再靠离心机的离心原理将熔融的聚氨酯输送到搅拌头。经过高速强烈搅拌，使之料液均匀而喷出，形成所需产品。而离心成型技术是利用离心力成型管状或空心筒状制品的方法。通过挤出机或专用漏斗将定量的液态树脂或树脂分散体注入旋转并加热的容器(即模具)中，使其绕单轴高速旋转(每分钟几十转到两千转)，此时放入的物料

2、即被离心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋转的同时，放入的物料发生固化，随后视需要经过冷却或后处理即能取得制品。在成型增强塑料制品时还可同时加入增强性的填料。 离心浇铸通常用的都是熔体粘度较小、热稳定性较好的热塑性塑料，如聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯等。离心成型时，聚氨酯填充模具型腔主要靠的是离心机旋转时产生的离心力。离心力与质量成正比，与离心机转速的平方成正比，与旋转半径成正比。因此，对某一规格的转子而言，聚氨酯的质量和旋转半径是一定的，所以离心力的大小仅与离心机的转速有关，增大或减少离心力，只须改变离心机的转速即可。在离心成型时，聚氨酯除了受到自身的重力作用外，主要是靠离心力的作用来填充模具型腔的

3、，其填充方式是先填充远离旋转中心的型腔的外部，然后逐渐向心部填充完毕。因有离心力的存在，且它比重力大得多，所以聚氨酯的填充能力要比重力成型时强，只要离心机转速适当，离心力的大小合适，生产出的转子的质量就一定比浇注成型时形成的转子要好得多。关键词： 聚氨酯； 离心成型； 滚筒AbstractPolyurethane full-called polyurethane is the main chain contains repeating urethane groups of molecules, collectively. It is an organic diisocyanate or pol

4、yisocyanate or polyol with two hydroxyl addition polymerization is made. Polyurethane macromolecules in addition to urethane, it can also contain ether, ester, urea, biuret, urea-based groups such as ester.Polyurethane molding machine is heated to melt through the state to rely on the principle of c

5、entrifuge transported to the melting of the polyurethane mixing head. After strong stirring speed, so that even the spray liquid, to form the desired product. The centrifugal molding technology is the use of centrifugal force forming tubular or hollow tubular products method. Through the extruder ho

6、pper or dedicated to quantitative liquid resin or resin dispersion into the rotation and heating container (is, mold), making it rotate around the axis high-speed (tens of per minute to two thousand rpm), then put incurs centrifugal force into the material distributed in the mold wall parts. Rotatin

7、g at the same time, into the material cures, and then as needed through the cooling or post-processing that is able to obtain products. Enhanced the molding plastic products can also added to enhance the nature of filler. Centrifugal casting melt viscosities are usually smaller, better thermal stabi

8、lity of thermoplastics such as polyamide, polyethylene, polyurethane, etc.Centrifugal molding, polyurethane fill the mold cavity is the main centrifuge rotation by the centrifugal force generated. Centrifugal force is proportional with the quality, speed proportional to the square with the centrifug

9、e, and the radius is proportional to. Therefore, a specification of the rotor, the polyurethane is a certain quality and radius, so the size of the centrifugal force only with the speed of the centrifuge, increase or reduce the centrifugal force, centrifuge speed can only change.In centrifugal moldi

10、ng, polyurethane except by their own gravity, the centrifugal force depends mainly on the role to fill the mold cavity, the fill mode is first filling away from the center of rotation of the external cavity, and then gradually to the heart of the Department of Tainting completed. Due to the presence

11、 of centrifugal force, gravity force and it is much larger, so the polyurethane molding filling capacity than gravity is strong, as long as the appropriate centrifuge speed, the centrifugal force of the right size to produce the quality of the rotor must be better than pouring molding form the rotor

12、 is much better.Key words: polyurethane; centrifugal molding; drum第一章筒体、转盘质量及转动惯量计算 图1.1 筒体1.1 筒体壁厚的计算当/R0.1时转鼓的径向力和轴向力应分别为1=1+1=2R3K2/8(Kg/m2) （1-1）=+=R22+2R3K/2=R22(1+0RK/2) （1-2）令1=0/=1.5103/7850=0.19=2n/60=23.141000/60=104.67m/s0=R22=78500.150 2104.672=1935069.75 Pa则上式2=0（1+1KR/2）按第三强度理论：max - m

13、in1 （1-3）在离心机转鼓中周向总应力2为最大，其次是径向总应力1，最小为径向其值为0。因此，圆筒形离心机转鼓强度条件为0（1+1KR/2）1，转鼓壁的厚度为01RK/2( 1-0)。= 1935069.750.190.187511/2(113106-1935069.75)=3.10mm根据刚度条件取壁厚=10mm其中 筒体材料密度0.785104Kg/m3 0物料密度 K转鼓中物料系数1 焊缝的强度系数1转鼓材料的许用应力113MPa1.2 筒体体积计算V1=h11（D112-d12）+（D122-d12）+（D132-d12）+（D142-d12）/4=3.14250（3382-300

14、2）+(3322-3002)+(3262-3002)+(3202-3002)/4=1.43510-2m3 V2=h2(d12-d22)/4=3.1410(3002-1202)/4=0.59310-3m3 V筒=V1+V2=1.43510-2+0.59310-3=1.49410-2m3 其中：h11 每一段筒体高度 250mmh2筒体壁厚 10mmD11第一段筒体外径338mmD12第二段筒体外径332mmD13第三段筒体外径326mmD14第四段筒体外径320mmd1筒体内径 300mmd1筒体内径 300mmV1筒体壁体积V2筒体底部体积V筒筒体体积1.3 筒体质量计算筒体材料密度=0.78

15、5104kg/m3 m=v （1-4）则m筒=v筒=0.7851041.49410-2=117.28kg1.4 筒体转动惯量计算J=m1(R12+r2)+m2(R22+r2)+ m3(R32+r2)+ m4(R42+r2)/2=0.578503.14250（3382-3002）(1692+1502)+(3322-3002)(1662+1502)+(3262-3002)(1632+1502)+(3202-3002)(1602+1502)/4=2.808kgm2 1.5 轴盘及转动惯量的计算图1.2 轴盘（)1部分转动惯量及体积计算R1=35mm r=21mm h=20mmV1=R12h-r2h

16、（1-5）V1=3.1435220-3.1421220=0.49210-4m3 m1=v1 （1-6）m1=7.851030.49210-4=0.386kgJ1=m1（R12+r2）/2 （1-7）J1=0.50.386（352+152）=0.00028kgm2 ()2部分转动惯量及体积计算R2=60mm R2=45mm r=21mm h=103mmV2=h（R22+R2R2+R22）/3-r2h （1-8）V2=3.14103（452+4560+602）/3-3.14212103=0.75510-3m3m2=V2 (1-9)m2=7.851030.75510-3=5.927kgJ2=m2+m

17、2r2/2 （1-10）J2=0.026kgm2 (）3部分转动惯量及体积计算R3=115mm r=21mm h3=22mmV3=R32 h3-r2h3 （1-11）V3=3.14115222-3.1421222=0.88310-3m3 m3=V3 （1-12）m3=7.851030.88310-3=6.932kgJ3=m3(R32+r32)/2 （1-13）J3=0.56.932（1152+212）=0.047kgm2 ()4部分转动惯量及体积计算R4=60mm r=21mm h4=20mmV4=R42h4-r2h4 （1-14）V4=3.1460220-3.1421220=0.19810-

18、3m3 m4=V4 （1-15）m4=7.851030.19810-3=1.55kgJ4=m4(R2+r2)/2 （1-16）J4=0.51.55(602+212)=0.003kgm2()总质量及总转动惯量m=m1+m2+m3+m4=0.386+5.927+6.932+1.55=14.80kgJ=J1+J2+J3+J4=0.00028+0.026+0.047+0.003 =0.00763kgm2 ()轴盘及筒体质心计算I1=10mmI2= （1-17）I2=5（602+26021+3212）/(602+6021+212)=7.02mmI3=11mmI4=10mmI筒1=329mmI筒2=12.

19、5mm(）总质心Is= （1-18）Is=(100.386+7.025.927+116.932+101.55+329112.65+12.54.66)/(0.386+5.927+6.932+1.55+112.65+4.66)=282.03mm()总质量及总转动惯量m总=m筒+m盘=112.65+4.66=117.31kgJ总=J筒+J盘=2.808+0.00763=2.816kgm2 第二章电机的选择2.1 类型需调速的机械对调速平和程度要求不高，且调速比不大时选择变频调速电动机。载荷性质：平稳。生产机械工作状态：断续。选择异步电动机。2.2 功率计算启动时间 t=120s2.2.1启动转鼓等转

20、动件所需功率N1= （2-1）=104.67m/sN1= （2-2）N1=2.816104.672/(200060)=0.257kw考虑其他转动件功率增加5%8%，取5%则N1=0.257(1+0.05)=0.27Kw2.2.2 克服转鼓、物料与空气摩擦所需的功率N2N2=11.310-6aL3(R04+R14) （2-3）其中：R0=0.15m R1=0.169m L=1m a=1.29kg/m3 则N2=11.310-6104.67311.29（0.154+0.1694）=0.022kw需克服总功率N总=N1+N2=0.27+0.022=0.292kw2.3 选定根据功率初选电机型号为Y9

21、0S-6三相异步电动机2.4 工作原理整台电动机由拖动电动机、电磁转差离合器、测速发电机和中止装置组成。2.4.1 工作条件1海拔不超过1000m2环境温度:-2040oC3环境相对湿度大于85%和灰尘爆炸的场合2.4.2 负载特性惯性体与电动机惯性的比较，其负荷的惯性较大者2.4.3 离心式分离机适合温度：合适技术数据（380V，50HZ）同步转速n=1000r/s额定功率P=0.75Kw2.4.4 外形及安装尺寸Y90S-6（a）（b） （c） （d）图2.1 电机机座号: 132M凸缘号: FF265极数: 2、4、6、8安装尺寸及公差|D|基本尺寸: 24安装尺寸及公差|D|极限偏差:

22、 (+0.018,+0.002)安装尺寸及公差|E|基本尺寸: 50安装尺寸及公差|E|极限偏差: 0.370安装尺寸及公差|F|基本尺寸: 8安装尺寸及公差|F|极限偏差: (0,-0.036)安装尺寸及公差|G|基本尺寸: 20安装尺寸及公差|G|极限偏差: (0,-0.20)安装尺寸及公差|M: 165安装尺寸及公差|N|基本尺寸: 130安装尺寸及公差|N|极限偏差: (+0.016,-0.013)安装尺寸及公差|P: 200安装尺寸及公差|R|基本尺寸: 0安装尺寸及公差|R|极限偏差: 2.0安装尺寸及公差|S|基本尺寸: 12安装尺寸及公差|S|极限偏差: (+0.430,0)安

23、装尺寸及公差|S|位置度公差: 1.5安装尺寸及公差|T|基本尺寸: 3.5安装尺寸及公差|T|极限偏差: (0,-0.120)安装尺寸及公差|凸缘孔数: 4外形尺寸|AC: 195外形尺寸|AD: 160外形尺寸|HF: 195外形尺寸|L: 31第三章带轮的设计3.1 计算功率Pa查得工况系数Ka=1.2（负载启动，载荷变动微小，工作日1016小时/日）求得：Pa=Ka.P （3-1）Pa=1.20.75=0.9kw其中：P 电机标称功率0.75kw3.2 选择带轮型号据Pa=0.9kw，n1=1000r/min，确定为Z型带3.3 确定带轮的基准直径D1、D2D1=71mm D2=D1=

24、71mm其中：n1小带轮转速n2大带轮转速D1小带轮直径D2大带轮直径3.4 验算带轮VV= （3-2）V=3.14711000/(601000)=3.72m/s25m/s3.5 确定中心距a和带的基准直径Ld（）根据公式0.7（D1+D2）a02（D1+D2） （3-3）初取轴间距a0：200mm（）确定基准长度Ld=2a0+（D1+D2）+ （3-4）Ld=2200+（71+71）=622.9mm查表取 Ld=630mm实际轴间距aa0+（Ld-Ld）/2 （3-5）a=200+（630-622.9）/2=203.6mm安装时所需的最小轴间距aminamin=a-0.015Ld=203.6

25、-0.015630=194.2mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距amaxamax=a+0.03Ld=203.6+0.03630=222.5mm3.6验算小带轮上的包角11=180-57.3 （3-6）1=1801203.7 确定带的根数Z根据13-1-15查取单根z带额定功率P0=0.30kw单位增量P0=0.002kw包角修正系数K=0.98带长修正系数Kl=0.96Z= （3-7）Z=0.9/(0.30+0.002)0.980.96=3.17为安全起见，应取V带的根数为4根计算单根V带的预紧力F0= ()+mv2 （3-8）m查表13-1-2取m=0.1F0=5000.9(2.5-0.98)

26、/(37.480.98)+0.17.482=36.70N3.8 计算轴压力QQ=2ZF0sin （3-9）Q=2436.70sin90=293.6N3.9 带轮材质当v20m/s时，可以采用HT200铸造带轮，不允许有砂眼、裂纹、缩孔及气泡。退火消除应力。3.10 小带轮质量计算图3.1 小带轮3.10.1 小带轮的质量计算D1=0.071m h1=0.05m =7.85103kg/m3 d0=0.024mm1=3.14(0.0712-0.0242)0.057.85103/4=1.38kg3.11 大带轮质量计算图3.2大带轮将带轮分为两个部分计算:3.11.1 1部分质量计算D1=0.071

27、m h1=0.05m =7.85103kg/m3 d0=0.042mm1= （3-10）m1=3.14(0.0712-0.0422)0.057.85103/4=1.01kg3.11.2 2部分质量计算d2=0.052m h2=0.006m =7.85103kg/m3 d0=0.042mm2= （3-11）m2=3.14(0.0522-0.0422)0.0067.85103/4=0.03kg3.11.3 总质量mm=m1+m2=1.01+0.03=1.04kgG=mg=1.049.8=10.19N第四章轴的设计和校核轴的材料：45#，调制处理。b=640MPa =355MPa弯曲疲劳极限：-1=

28、275MPa剪切疲劳强度极限：-1=155MPa4.1 轴的设计计算计算直径d机械设计手册第三版 第二卷 表6-1-54.1.1 按弯扭合成强度计算轴径公式T=955 (4-1)T=95500.75/1000=7.16NmM=FRa=mga (4-2)M=117.319.80.2=229.9Nmm查表6-1-1 得-1=60MPad=21.68() (4-3)d=21.68229.92+(0.67.16)20.5/601/3=33.93mm4.1.2 按扭转刚度计算轴径的公式查表6-1-4得=0.5d=9.3(T/)1/4=9.3(7.16/0.5)1/4=18.1mm4.1.3 取轴径为安全起见，取轴径d=40mm轴上有键槽将轴径增大5%d0=（1+5%）d=（1+5%）40=42mm取整得d=42mm4.2 轴的结构设计图4.1 轴及其受力分析a、 拟定轴上的零件装配方案b、 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度4.2.1 轴的强度计算=20Ft=2T1/d （4-4）Ft=27.16103/55=260.4NFr=Fttan （4-5）Fr=260.4tan20=94.78NF=Fr+G带+Q （4-6）F=94.78+11.07+367=472.85N根据受力方程式: RA