滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第3章滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾筒為圓柱形零件，一般分為主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒，滾筒主要由滾動(dòng)體、中心軸、卡簧和滾筒殼組成，需要其能保證穩(wěn)定可靠的低摩擦滾動(dòng)，將電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。滾筒的生產(chǎn)主要有輾體初車、初校靜平衡、軸頭過盈裝配焊接、精車和精校動(dòng)平衡等工序組成。若對(duì)形位公差如圓度、圓柱度和直線度等要求在0.2mm以下的，則在精車后需要上外圓磨床或軋輾磨床磨削加工。對(duì)表面硬度有要求的，則需要增加熱處理工序。滾筒成型后，出于防銹防腐、耐磨和支撐的需要，還需要表面處理或包覆如噴漆、鍍鋅、TEFLON賁涂、包橡膠、鍍銘、陶瓷噴涂和氧化等工序4。滾筒最小直徑的確定按照國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，滾筒直徑根據(jù)膠帶形

2、式、強(qiáng)度、緊邊和松邊張力以及滾筒類型由下式確定?！?60(Si-S2)360(50-30)dmin=0.0237m=23.7mm:二：B55000二二0.28所以滾筒最小直徑為0.0237mm,為了保證滾筒和臺(tái)面的相配合，選擇滾筒直徑d=27mm,式中叫屈為滾筒直徑(對(duì)于膠面滾筒指光筒直徑)，Si為膠帶緊邊張力，S2為膠帶松邊張力，B為膠帶寬度，a為膠帶包角，B為許用傳遞能力，kN/m2(帆布膠帶2=20kN/.，人造紡材芯膠帶P=35kN/m2,鋼純芯膠帶P=55kN/m2)滾筒軸直徑的確定按疲勞強(qiáng)度計(jì)算p(l-L3)+014P川241WWnP=(SiS2)/2W=二d3/32P=(S1-S

3、2)/2Wn=二d3/16所以滾筒軸的直徑d為d_332P(L-L3)1.12PD=3,3280/2271.1220/227=6mm3.1450按剛度計(jì)算f=R(3L；-4L2)24EJ式中f為軸彎曲產(chǎn)生的擾度，取f=(1/20001/3000)L2,L2為軸承間距，2.一E為材料彈性模量，低碳鋼E=2.1x106kg/cm2,J為軸慣性矩，J=Hd/64所以滾筒直徑1_12_-22d2418PL(3L2-4L)=4%80/竺27(藝350一合27)=9.7mm:3E二f.33.142.1106150/2000由此可得兩滾筒的直徑，取其中最大值為設(shè)計(jì)值，即取d=10mm3.3幅板厚度的確定幅板

4、厚度的計(jì)算式為PLK2KJ、h_(-)=2.35mm,E飛Li式中h為幅板厚度,K為與半徑比率有關(guān)的無因次系數(shù),27.31-R2k=(2二1R+3一27.3(1一0.782+仙0.78)-63.1410.78R=r1/r2-20/26-0.78r1為幅板內(nèi)圓半徑，即輪轂外徑，r2為幅板外圓半徑，即滾筒外殼內(nèi)徑，"3為幅板外滾筒的轉(zhuǎn)角，備=1/1000rad,Li為滾筒幅板間距，如果是焊接幅板等厚時(shí)，確定了轉(zhuǎn)角包后，根據(jù)材料力學(xué)及彈性力學(xué)的相關(guān)知識(shí)推導(dǎo)出來。當(dāng)滾筒為鑄焊結(jié)構(gòu)時(shí)，所確定的幅板厚度，可以看成是幅板中徑截面厚度。為了確定轉(zhuǎn)角外,必須首先確定軸和幅板的力矩分配系數(shù)MoMx一般在

5、0.1-0.4之間取值，對(duì)于焊接滾筒，直徑小于1000mm幅板為剛性時(shí)，x=0.3-04;對(duì)于焊接滾筒，直徑大于1000mm幅板為軟性時(shí)，x=0.15-0.25飛12EJ(M-M0)ML12EJPLL1(1-x)2EJ(1-x)4027297-=640.722.1103.1410/64=56.8幅板厚度的確定，是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，求出幅板厚度后，還需要進(jìn)行應(yīng)力分析，等厚幅板危險(xiǎn)應(yīng)力點(diǎn)再幅板內(nèi)徑上，對(duì)幅板來說，內(nèi)徑應(yīng)力和圓周應(yīng)力就是主應(yīng)力，可由下式得到6=6Mr/h'.,二6M/hMr-Gbrr2-(一)=%cosi一一(R2_1)r-Z(R21)lnR-(R2-1)|Lr1十2(1十

6、R2)rln-經(jīng)過計(jì)算和分析，得出當(dāng)r=1或8=0時(shí)Mr、Mg為最大值，此時(shí)，幅板的主應(yīng)力為6Mrmax一h212G%(1-R2)22r1h2(R21)lnR-(R2-1)123641/1000(1-0.782)一T12""2Z2202.5(0.781)ln0.78-(0.78-1)=1.9MPa6MR十k二12G%(1-R2)1h2(R21)lnR_(R2-1)_2123640.51/1000(1-0.78)202.52(0.7821)ln0.78(0.782一1)=0.95MPa在校核幅板強(qiáng)度時(shí)，一般只需要即可。根據(jù)彈性力學(xué)理論，幅板在彎曲力矩Mo的作用下，其轉(zhuǎn)角也可以

7、表達(dá)為R21)lnR-(R2-1)14G(R21)G=Eh3/12(1一口2)1232=2.11022.53/12(1-0.52)=364由以上式子得到_2-3M0(R2-1)rmax二r1h2(R21)因?yàn)镽=r1/r2<1,最大應(yīng)力發(fā)生在幅板內(nèi)徑上，即發(fā)生在置上。為了確定仃rmax最大時(shí)的相應(yīng)高度h,則M0Mh3hJLi40132.534=512.7NM253+2父3.14父104/64父0.067297K1=-(1-2)(lnR口)R-r21)3o0782-1(1-0.52)(ln0.78-2)=0.0673.140.7821帶入求導(dǎo)可求出h,所以當(dāng)h=0.6mm時(shí),二rmax最大

8、，因此，在確定幅板厚度時(shí)，應(yīng)確保=0.66mm以提高滾筒壽命。輪轂尺寸的確定輪轂的寬度為Bi,采用鎖緊器連接時(shí)，Bi=L3/(0.40.6);采用過盈連接時(shí)，B1M1.68d輪轂的直徑(外徑)Dn計(jì)算C-1DN-dN,C-.4C-3os2930、2C=()=()2=0.95CrP'1.36700Cr=(650.075/100=1.36其中dN為輪轂內(nèi)徑（過盈連接時(shí)，dN就是配合直徑d',d'=1.05d;鎖緊器連接時(shí)，dN為鎖緊器外徑），當(dāng)采用鎖緊器連接時(shí)，P'就是鎖緊器外環(huán)與輪轂之間的壓強(qiáng)，此時(shí)P'二曬vd二dNL3K'dMn=Pv-2當(dāng)采用過

9、盈連接時(shí)，P'就是軸與輪轂之間的壓強(qiáng)，此時(shí)P'="v二d2lK'綜上計(jì)算得到Dn大小為：C-1Dn=dN,10。.4C-30.95-110.95-40.95-3=10mm滾筒厚度的確定滾筒體厚度的確定是滾筒設(shè)計(jì)中最無法確定的一個(gè)尺寸，至今沒有令人滿意的方法，主要是由于膠帶與滾筒體之間的壓力分布很難確定。太厚浪費(fèi)材料且影響滾筒的穩(wěn)定，太薄強(qiáng)度不夠。因此，一般認(rèn)為，只要滾筒的厚度大于等于幅板厚度即可。同時(shí)設(shè)計(jì)可以參考表3.1選用表3.1滾筒體厚度滾筒直徑/mm滾筒冗長度/mm180020002400280063016188001820222210002022242

10、41250202224261500222424261800222426283.6滾筒殼和滾筒軸的數(shù)控加工工藝滾筒主要由4個(gè)部件組成，其中軸承和卡簧為標(biāo)準(zhǔn)間件，滾筒軸和滾筒殼為非標(biāo)件，因?yàn)閼?yīng)用在動(dòng)態(tài)稱重領(lǐng)域，對(duì)滾筒的要求非常高，市場上普通的標(biāo)準(zhǔn)滾筒根本不能滿足要求。必須要保證滾筒軸和殼的密度均勻，主動(dòng)滾筒表面滾花，增加和輸送帶之間的摩擦。滾筒殼和軸都屬于軸類零件，軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空

11、心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，主要要求如下：1.尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為IT5IT7;配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為IT6IT9。2.形狀精度高。3.位置精度高，其一般軸的徑向跳動(dòng)為0.010.03,高精度的軸為0.0010.005。4.表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度Ra常為0.10.8um,配合軸頸和次要表面的表面粗糙

12、度Ra為0.83.2um。軸類零件一般常用的材料有45鋼、40Cr合金鋼、軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn,還有20CrMoTi、20Mn2B20Cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，在質(zhì)量允許時(shí)才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過鍛造后，能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷拉棒料外，一般比較重要的軸大都采用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經(jīng)過熱處理。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：1）節(jié)約材料，減輕重量盡量采用等強(qiáng)度的外形尺寸，或大的截面系數(shù)的截面形狀2）易于軸上零件的精確定位，穩(wěn)固裝配拆卸和調(diào)整。3

13、）采用各種減少應(yīng)力應(yīng)用和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施。4）便于加工制造和保證精度。軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)：1）零件圖工藝分析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。2）滲碳件加工工藝路線一般為：下料-鍛造-正火-粗加工-半精加工-滲碳-去碳加工（對(duì)不需提高硬度部分）-淬火-車螺紋、鉆孔或銃槽-粗磨-低溫時(shí)效-半精磨-低溫時(shí)效-精磨。3）粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。4）精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。滾桶殼的材料為外徑23mm內(nèi)徑17mm的304不銹鋼無縫管，當(dāng)今機(jī)加工技術(shù)非常先進(jìn)，軸類零件的加工也比較容易。主要加工工序