【導讀】水溶性塑料薄膜是一種新穎的綠色包裝材料。是聚乙烯醇及淀粉，能溶于水，降解成無毒無公害的最終產物CO2和H2O。不斷增強，對水溶膜的需求量也必將持續(xù)增長。烘道的熱源來至布置于系統(tǒng)頂部的熱供送箱和烘道內置的紅外電熱管，其內。的溫度是可控的。刮刀固定于鋼帶的上部，它可以在一定范圍內上下調動，通過控制。它與鋼帶間的縫隙，來達到控制水溶膜厚度的目的。鋼帶被焊接成環(huán)形，安裝在一對。大滾筒上，位于生產線后端的為主動滾筒，前端的滾筒主要起改向作用，稱改向滾筒，轉動裝置，這一環(huán)節(jié)的設計十分重要。

　　

【正文】 轉速，查相關設計手冊 【 6】 獲得。 0p 可有式（ ）求得： 0 caz L ppp K K K? （ ） 式中： cap 鏈傳動的計算功率，為了安全設計，計算時取電動機功率； z L pK K K、 、 均為修正系數，結合鏈輪齒數，查相關設計手冊獲得。 經過計算查手冊，最終選擇的鏈號為 12A，其詳細參數見表 。 表 滾子鏈的主要參數 節(jié)距 p 滾子外徑 1d 內鏈節(jié)內寬 1b 銷軸直徑 2d 內鏈板高 2h 極限拉伸載荷 /kN 每米質量 /kg 電動機裝在烘道的頂部 ，其軸高 H=180mm；滾 筒中心軸距烘道頂面高為 475mm，加上有一定的安裝斜度，因此鏈輪的中心距 a≥ 180+475=655mm，這里將 a 設計為 40p， 24 即初定鏈輪的中心距 a=40p，則鏈節(jié)數為 20 1 2 2 102 22p a z z z zpL pa ?????? ? ? ???? = 節(jié)，取 115 節(jié) 則鏈長 L=1000pLp= 鏈輪的設計 本系統(tǒng)中鏈傳動速度較慢，且無沖擊載荷，鏈輪的材料選用 45鋼，經正火處理 【 13】 。因大小鏈輪的尺寸都不是太大，故大小連輪的結構都采用整體式鋼制鏈輪，其結構 如圖 ： 小鏈輪的分度圓直徑 d，按式（ ）求得： d=p/sin(180o /1z ) （ ） 代入數據易得： d= 齒頂圓最大直徑 maxad ，按式（ ）求得： m a x d p d? ? ? （ ） 式中： 1d 鏈條滾子外徑，查表 31可得 1d =。 代入數據可得： maxad = 齒頂圓最大直徑 m i n 1 1(1 / )ad d z p d? ? ? ?，按式（ ）求得： m i n 1 1(1 / )ad d z p d? ? ? ? （ ） 代入數據可得： minad ? 25 最終設計并元整齒頂圓直徑 ad 為 110mm。查相關設計手冊，可知小鏈輪最大許用輪轂直徑 maxkd =53mm，結合上一節(jié)滾筒中心軸最小直徑 minkd =，此處將小鏈輪的輪轂直徑 kd 設計為 32mm。 齒 根圓直徑fd可按式（ ）計算： 1fd d d?? （ ） 式中： d— 小鏈輪分度圓直徑； 1d — 滾子外徑，查表 可得。 代入數據可得： fd = 齒寬 fb 按下式（ ）計算： fb = （ ） 式中： 1b 內鏈節(jié)內寬，查表 知 1b =。 代入數據可得： fb = 鏈輪的形狀設計如圖 所示： 圖 輪轂厚度 h可按式（ ）計算： 26 h=K+ / 6 ? （ ） 式中： K— 常數，查表 32 可知 K=； kd 鏈輪的輪轂直徑。 將數據代入上式可得： h= 輪轂長度 l 應滿足式（ ） ≤ l ≤ （ ） 將輪轂長度 l 圓整設計為 30mm。 齒側凸緣直徑 gd 可按式（ ）計算： gd ≤ pcot 2180 1 .0 4 0 .7 6o h m mz ?? （ ） 式中： p— 節(jié)距，查表 可得； 2h — 內斂板高度，查表 可得。 將數據代入可得： gd ≤ 設計時小鏈輪時，將 gd 取整數 82mm。 現將小鏈輪的特征尺寸列于表 。 表 小鏈輪的特征尺寸 齒數 1z 分度圓直徑 1d 齒頂圓直徑 ad 齒根圓直徑 fd 齒寬 fb 17 110mm 輪轂長度 l 輪轂厚度 h 輪轂直徑 kd 齒側凸緣直徑 gd 30mm 32mm 82mm 按照以上設計方法，同樣可得 大鏈輪的特征尺寸，現將其列表 。 27 表 大鏈輪的特征尺寸 齒數 2z 分度圓直徑 2d 齒頂圓直徑 ad 齒根圓直徑 fd 齒側凸緣直徑 gd 51 318mm 289mm 齒寬 fb 輪轂長度 l 輪轂厚度 h 輪轂直徑 kd 56mm 40mm 鏈傳動的受力分析 鏈條在傳動過程中，緊邊和松邊的拉力是不相等的，若不計傳動中的動載荷，則緊邊的拉力 1F 可用式（ ）表示： 1 e c fF F F F? ? ? （ ） 式中： eF 有效圓周力， eF =1000p/v,p 為傳遞的功率，為了設計的安全可把電動機的額定功率看成無損耗傳遞，即 p=， v代表鏈速， v= 2d?? =28/60=； cF 離心力， cF =q 2v ，由于 v 很小，這個力可以忽略； fF 松邊引起的懸垂力，由于本系統(tǒng)鏈條是近似豎直安裝的，這個力可忽略。 代入數據可得： 1F = 壓軸力 pF 可用下式計算： p Fp eF K F? 式中： FpK 壓軸力系數，對 于豎直傳動 FpK =。 代入數據可得： pF = 對于低速鏈需要進行靜力強度校核，靜力安全系數 caS 一般取≥ 4～ 8，可按式（ ）求 caS ： lim 1/ca AS F n K F? （ ） 式中： limF 極限拉伸載荷，查表 31可得 limF =； n— 鏈的排數，這里 n=1； AK 工況系數，查相關設計手冊可得 AK =1； 28 1F 鏈的緊邊工作壓力，單位為 KN。 代入數據可得： caS=，滿足抗靜力強度安全的要求。 第 4 章 主要附屬裝置的設計與選用 刮刀的設計 雖然本文將刮刀安歸類于附屬裝置，并不代表它不重要。一組刮刀共有兩片，一片起刮勻膠液的作用（主刮刀，圖 中刮刀 1），另一片與上一片形成槽狀，不僅可以盛裝膠液，而且還可以防止膠液倒流。它們與鋼帶及托于鋼帶下方的托輥按圖 41 的關系配合，來決定成膜的厚度。 膜質量的好壞，與刮刀制造精度的高低有直接關系 ，因此刮刀的制造要求較高 。 圖 刮刀結構圖 由于刮刀的忍部長時間的與 70176。左右的水溶 膠 液接觸，那么 刮刀就會因為局部受熱產生變形， 這就要 求刮刀的材 料熱傳導 性 較 好，不 會 因 為 局部受 熱 而 產 生局部 變形 ，影 響 刮刀的精度，且水溶 膠 有一定的腐 蝕 性，這就要求制造刮刀的材料具有耐腐 蝕 性，查 詢 相關設計手冊可 選用銅 合金，因銅的導熱系數高，且較軟，通過摩擦可自我調整精度。 因為主刮刀的精度要求較高，且不可能批量生產，所以一般是機加工以后，還得有鉗工手工修正，主要保證的精度是工作面的精度，即刮刀刃部的精度。 刮刀的刀片做好后，還要安裝固定裝置，一般裝在刀片的兩端。為了使主刮刀刀片的調節(jié)精度更高、更直觀，主刮刀的兩端還安裝了千分表， 如圖 所 示。 29 圖 刮刀刀片的長度比鋼帶寬度稍長就行了，這里設計為 580mm。刮刀受的力主要是膠液的阻力，這個力較小，因此刮刀也不須做的太厚太高，這里厚度設計為 9mm，高度為 120mm。 刀架 的設計 刮刀是一可拆部分，它是活動的，它放在一固定的刀架上，因為刮刀要經常拿掉清洗和維護，所以刮刀架的設計不僅要使刮刀固定牢靠，還要能很方便的拿掉，而且像刮刀一樣刮刀架也屬與精度要求較高的精密件，因此，刮刀架的設計也十分重要。 刮刀架整體可分為倆個部分：放刀部分、安裝托輥部分，其 側向視 圖 如圖 所示 。 1放刀部分 2安裝托輥部分 圖 其中 放刀部分安裝有三根導向滑桿，滑桿上裝有可滑動的刀槽，刮刀就放在刀槽中 ，其中主刮刀有兩根滑桿來引導刀槽滑動 ， 這樣刮刀更加堅固的同時，精度也更容易得到保證。 千分表 則裝在一根有刮刀頂部伸出的臂桿上， 表針則頂在一塊同樣可以在滑桿上滑動的定塊上， 如圖 所示 。 30 1刀槽 2定塊 3導向滑桿 圖 調偏裝置的設計 由于鋼帶、滾筒和安裝精度偏差等原因，鋼帶在運轉時會出現跑偏現象。此外，由于溫度 的變化，鋼帶熱脹冷縮，若不設置張緊裝置調節(jié)鋼帶的張力，則冷卻時鋼帶會因收縮而被拉斷。反過來，加熱時鋼帶又會因伸長而松弛，影響運行，并可能因鋼帶松邊最低點過低而與底面接觸，使膜劃傷 ,因此解決跑偏問題是一項重要的課題。 跑偏就是運行的鋼帶中心線與兩只滾筒的垂直平方線所產生的不重合度，其不重合的距離就是跑偏量。如果鋼帶跑偏量超過了設備所允許的跑偏量，鋼帶就可能與壁和機架碰撞，或者使制品落在鋼帶外邊。為了保證帶式流研的正常生產，控制鋼帶的跑偏量是十分必要的。 其實，傳動滾筒本身設計時已具有調偏功能，而且還起到主要作 用 ， 。因為我們在設計時，滾筒的軸心距在一定范圍內是可以調整的，且軸承都是可調心的。在運行中，若發(fā)生跑偏現象，可通過調整軸心距和軸的平行度實現。例如，鋼帶向滾筒的左邊跑偏，我們就可以通過增大滾筒左側兩軸承座的距離實現調偏 ，其結構如圖 所示： 1滑動軸承 2導軌 3調動螺桿 圖 31 這里介紹一種附加的調偏裝置，它被安裝在生產線靠近改向滾筒一端，作用于鋼帶松邊的一種調偏裝置。這種裝置其主要結構是一根固定在裝有可調手柄架上的小滾筒，通過 調動手柄控制壓在鋼帶上的小滾筒的起降，起到使鋼帶張緊或糾偏作用。 調偏裝置的結構圖如圖 所示，其主骨架采用截面為矩形的型鋼焊接，而頂端是用螺栓連接的，型鋼的尺寸選為 30X40。其兩側邊內側焊有導軌，導軌的截面形狀取決于所選滑動軸承座的型號，為了方便，這里同樣采用型號為 UCK310 的 外球面方形滑塊軸承座。 1碟形手輪 2螺桿 3滑動軸承 4底架 1熱風箱 2熱風回流通道 3上腔室 4下腔室 5機架 圖 壓 偏 機構 圖 熱風回流裝置的設計 熱風循環(huán)是水溶膜生產的關鍵，在膠液干燥成膜的過程中，熱風是主角。本條生產線的熱風來源于幾個位于機頂的熱風箱，但熱風能夠在上下兩個腔室循環(huán)，則靠得是熱風回流裝置，如圖 中所示，熱風回流裝置主要是利用一抽風機將熱風通過一條管狀通道（熱風回流通道）從下腔室抽到上腔室，讓熱風始終保持在這兩個腔室中循環(huán)，這樣在節(jié)省熱能的同時，又讓熱的空氣產生流動，形成熱風循環(huán)，大大的提高了水溶膜 的生產效率，可謂是一舉兩得！ 32 結 論 隨著現代人們環(huán)保意識的持續(xù)提升，水溶膜的應用也必將越來越廣泛，隨之，對水溶膜的生產設備的需求也必將日趨迫切，因此 本次設計的流研法水溶膜生產線存在著巨大的市場。因為本次設計的是整條生產設備，所以設計任務十分沉重，設計內容也很繁雜，設計過程中主要涉及到的知識幾乎涵蓋了本專業(yè)所學的全部課程和相當一部分的材料化學，綜合運用了機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、工程材料、機電傳動與控制、機械電子學等相關知識。 設計從最初提出設計方案開始，在指導老師的幫助下，經過對比和分 析，直至確定最終設計方案，期間經過查閱大量的相關資料，計算，繪圖，定稿最終順利完成了此次設計任務。 由于本次設計的生產線已被我校包裝研究所開發(fā)出來了，而且在郝老師的引導下，我在該所實習了相當長的一段時間，并曾參于這臺機器的組裝和調試，因此在設計的過程中，也并沒有碰到較大的困難，一切進展的還算順利。但由于設計時間倉促和自身能力的限制，設計中很多方面存在著不足之處，有望在以后的時間里進一步改進和完善， 懇請各位老師批評和指正 。 獨立完成畢業(yè)設計，對于我而言，是對我大學四年所學專業(yè)知識一個檢驗和運用，經過此次畢業(yè)設 計，讓我深切體會到作為一名機械設計人員必須面對的各種困難，同時也讓我看到了自身的不足，更清楚了前進的方向。當然，經過此次畢業(yè)設計，我不僅鞏固了知識，更為以后的工作積累了相當多的經驗！ 雖然本條生產線有很多優(yōu)點，但在設計過程中 也發(fā)現了許多不太完善的地方，如：鋼帶的焊接及延長使用壽命是一個很大的難題，同時自動化程度也不是很高，以后可以在這些方面加以改進。 33 參考文獻 [1] 郝喜海 ，楊紅娟，吳敘銳 . 水溶性 PVA 載體膜應用的現狀與展望 ［ J］ ． 2021/5/014. [2] 郝喜海 ． 水溶加成膜鋼帶張緊調偏機構的原理及應用 ［ J］ ． 2021/3/046. [3] 郝喜海，吳敘銳 ． 紅外與熱風組合干燥在水溶膠流研機設計中的應用 ［ J］ ． [4] 成大先 . 機械設計手冊 單行本－工程材料 ［Ｍ］ .北京：化學工業(yè)出版社 ， 2021. [5] 陸振曦 . 食品機械原理與設計 ［Ｍ］ .北京： 中國輕工業(yè)出版社， 2021. [6] 濮良貴，紀名剛 . 機械設計 ［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社 ,2021. [7] 吳宗澤 ,羅圣國 . 機械設計課程設計手冊 ［Ｍ］ ．北京：高等教育出版社， 2021. [8] 張鉞 .新型帶式輸送機設計手冊 ［Ｍ］ .北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2021. [9] 劉鴻文．材料力學． ［Ｍ］北京： 高等教育出版社， 2021. [10] 哈爾濱工業(yè)大學理 論力學教研室 . 理論力學．北京：高等教育出版社， 1997. [11] 宋偉剛 .通用帶式輸送機設計 ［Ｍ］ .北京 : 機械工業(yè)出版社， 2021. [12] 張松林 .最新軸承手冊 ［Ｍ］． 北京： 電子工業(yè)出版社 ， 2021. [13] 徐灝．機械設計手冊（ 3） ［Ｍ］ ．北京：機械工業(yè)出版社， 1991. 34 致 謝 學生簽名： 日 期： 35 附 錄 Ⅰ 設計 圖紙清單 序號 圖紙名稱 圖紙大小 圖紙代號 1 400 型水溶膜流研成型機 裝配圖 A0 2 大鏈輪 A3 3 小鏈輪 A4 4 主動滾筒 A3 5 改向滾筒 A3 6 熱風回流通道 A3 7 刮刀部裝圖 A3 8 刮刀 A4 9 固刀板 A4 10 千分表臂 A4 11 調刀桿 A4 12 刮刀架 部裝圖 A3 13 刮刀槽 A4 14 刮刀架下支架 A4 15 刮刀架上支架 A4 16 導向滑桿 A4 17 熱風箱 部裝圖 A2 18 壓偏裝置 部裝圖 A2 19 壓偏裝置底架 A4 20 壓偏裝置頂板 A4 21 小滾筒 部裝圖 A3 22 軸塞 A4 23 筒身 A4