毕业设计（论文）-热吸成型机辅机设计（全套图纸三维）(17页).doc

-毕业设计（论文）-热吸成型机辅机设计（全套图纸三维）-第 12 页题 目 热吸成型辅机毕业设计专 业 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 2015年4月 摘 要聚氯乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，可分为低密度聚氯乙烯(LDPVC)和高密度聚氯乙烯(HDPVC)两大类，LDPVC是由乙烯在高压全套图纸，加153893706(98-250MPa)下制得，密度大约在091-092gm3之间，HDPVC由乙烯在10MPa压力下聚合而成，密度较高，约为094-096 gcm3t 。聚氯乙烯无毒，具有优异的介电性能，它的玻璃化温度约为一125C。聚氯乙烯具有优异的化学稳定性，室温下能耐酸和碱，但容易受光氧化、热氧化，在紫外线下还可发生光降解。聚氯乙烯还具有优异的力学性能，其结晶部分赋予聚氯乙烯较高的强度，非结晶部分赋予其良好的柔韧性 。在热塑性材料的软化温度和熔融温度之间使其在纵向或横向拉伸，使分子具有定向性，冷却后使定向性定型，称为定向技术或拉伸技术。拉伸膜(又称拉伸回缩膜、缠绕膜)是一种在常温下具有良好弹性和耐穿刺性能的膜材料，拉伸倍率高达200-300，并具有较大的回缩性、持久的束紧力、适宜的透气和透湿性等。关键词: 聚氯乙烯；热拉伸；透气AbstractPolyvinyl chloride as a white waxy translucent material, soft and tough, can be divided into low densitypolyvinyl chloride (LDPVC) and high density polyvinyl chloride (HDPVC) two, LDPVC is composed ofethylene at high pressure (98-250MPa) was about 0.91-0.92g / m3, the density of between HDPVC, theethylene polymerization under the pressure of 1.0MPa and a, the higher density, is about 0.94-0.96 g / cm3t.Polyvinyl chloride nontoxic, has excellent dielectric properties, glass transition temperature is about 125Cit. PVC with excellent chemical stability, acid and alkali at room temperature, but susceptible to oxidation,thermal oxidation, ultraviolet light degradation can occur. PVC has excellent mechanical properties,crystallization of polyvinyl chloride with high strength, non crystalline part has good flexibility. Thethermoplastic material softening temperature and melting temperature in the longitudinal or transversetensile, the molecule is directional, directional cooling after setting, called directional technology or drawing technology. Tensile membrane (also known as tensile membrane retraction, wrapping film) is a kind of membrane material with good elasticity at ambient temperature and puncture resistance, tensile rate as high as 200%-300%, and has retracted, fastening force, lasting for air permeability and water vapor permeability of.Key words：: Polyvinyl chloride; tensile; permeability目录第1章 绪论11.1 热吸成型概述11.2 热吸成型辅机国内外研究状况2第2章 设计内容32.1 设计任务32.2 设计要求32.3 设计方案3。第3章 设计分析。3.1 设备设计工况及要求。3.2 自动化控制。参考文献5致 谢。附录 图纸列表。第1章 绪论Polyvinylchloride，主要成份为聚氯乙烯， 色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料来增强其耐热性，韧性，延展性等，故其产品一般不存放食品和药品。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995年一年， PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万 吨。在德国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。近年来PVC 在东南亚的增长速度尤为显著，这要归功于东南亚各国都有进行基础设施建设的迫切需求。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材料。PVC(聚氯乙烯)，其单体的结构简式为CH2=CHCl.PVC材料用途极广， 具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，绝缘等良好特点，主要用于制作：普瑞文pvc卡片；pvc贴牌；pvc铁丝；pvc窗帘；pvc涂塑电焊网；pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋 等方面。在我们的日常生活领域中处处可见到PVC产品。PVC被用来制作各种仿皮革，用于行李包，运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。 随着时代的发展，PVC也正以其良好的性能、简单的工艺以及其他诸多优点渐渐赢得了人们的欢心，已被越来越多的人接受和认可，在欧美国家PVC是建筑行业的宠儿，PVC在人们的日常生活中随处可见。PVC不但可以表现自然界的颜色，还可以表现人们幻想中的颜色。在德国，40%的家具都是用PVC来作表面材料的，看到那些色泽自然、色彩华丽、丰富多样、图案美丽、式样典雅而高档的办公桌、书架、沙发、厨柜，谁也不会把它们和街头那些满目疮痍的“白色垃圾”联想到一起，更不会想到正是PVC热吸膜赋予了它们如此美丽的外衣。1.1热吸成型概述热吸成型工艺，早在20世纪初已为人所知，但应用于产业生产还只是20世纪40年代以后的事，而在60年代才有较大的发展。近20年来，它已发展成为加工包装材料的最重要的方法之一。这种技术迅速发展的原因是热吸成型工艺及设备的不断创新，以及具有成型性能的新片材的开发；同时也是由包装产业的发展及热吸成型包装本身的特点所决定的。    热吸成型是塑料透气膜最常用的成型方法之一。它是一种以热塑性塑料片材为成型对象的二次成型技术。在国外，热吸成型是一种老的成型工艺，由于不断的开发和变化，目前已高度自动化、机械化，并做到了无任何废边料产生，100%的原辅材料变成制品。全流水线生产的成型系统工程。    热吸成型在下列条件中存在差别：   ·加热成型材料至高弹态所需要的再成型温度   ·吸塑成型时通常用的成型模具   ·将制品冷却到其不发生尺寸变化的冷却温度   ·尺寸稳定后制件脱模    在大多数情况下，吸塑成型的后处理也是必须的，比如：    ·修边、熔接、粘接、热封、涂层、金属喷镀、植绒、印刷   热吸成型如今已经成为加工领域内大家普遍接受的一个术语：“真空成型”（vacuum forming）。而“压力成型”（pressure forming）是指一些特殊的利用空气压力加工过程的工艺。“热成型”（Thermo forming）是各种热塑性成型（包含真空和压力，或混合成型）的总称。   (1)热吸成型的优缺点    判定任何一种加工生产工艺过程是否成功，要与另外一种加工方法相比，用该种方法生产的制品的本钱是否合适；或者是这两种方法生产的制品本钱相同，但用这种方法生产的制品质量得到改进。在很多应用方面，注射模塑成型或吹塑成型都与热吸成型相竞争。    但就包装技术而言，除非是用纸板作为包装材料，否则热吸成型技术是没有其他加工方法能与之相竞争的。热吸成型主要的优点是它的工程经济性。成型复合片材、发泡片材和印刷片材的制品，以适当改变模具来代替变化热吸成型机械。壁很薄的制品可以用高熔体黏度的片材热吸成型，而注射相同壁厚的则需要低熔体黏度的粒料。对于少量的塑件，有利的模具本钱是热吸成型的又一优点，而对大批量的制件，制品能达到非常薄的壁厚及热吸成型机器的高产出比则非常有利。    热吸成型可生产的最小制件是药片的包装材料或腕表用的电池，也可以生产非常大的制品，比如35m长的花园水池。成型材料的厚度可以从0.0515mm，对于发泡材料，厚度可达到60mm。任何一种热塑性塑料或具有相似性能的材料都可以进行热吸成型加工。    热吸成型所用的材料是厚度为0.0515mm的片材，这些片材是用粒料或粉料制得的半成品。因此，与注射成型相比，热吸成型的原料会增加额外的本钱。    在热吸成型时需要对片材进行切割，这将会产生边角料。将这些边角料粉碎后，与原来的材料相混，可再一次制成片材。    在热吸成型中，片材只有一个表面与热吸成型模具相接触，因此只有一个表面与热吸成型模具几何尺寸相一致，制品另外一个表面的轮廓是由牵伸得到的。    在塑料加工领域，热吸成型被以为是一种具有很大发展潜力的加工方法。它采用模塑成型，适合塑料包装各领域。热吸成型也是一种需要熟练操纵与经验的加工方法。如今，通过模拟过程与必要的专业技术，热吸成型已经发展成为在技术上可控的，并且可重复的一种加工方法。    近年来，在热吸成型过程中产生的边角料的循环利用已日趋重要。如今，边角料通过破碎后与原生材料混合来进行回收利用已经形成了一种工艺。废弃的塑料模塑制品，比如说包装材料，甚至工程制件，它们的回收利用在很多条件下都是可能的，但有些仍有待发展。目前可进行的回收主要是一些化学材料和能源材料。要使循环利用得到突破，必须在加工过程的生态性和节约性上下功夫。    热吸成型制品具有价格低廉、生产效率高、外形及色彩选配自由、耐腐蚀、重量轻和对电的尽缘性能等优点，在文具、玩具、日常用品、五金交电、电子产品、食品、化妆品等产品的包装，现已发展到广告牌、汽车、产业配件、建材、安全帽、洗衣机和冰柜内衬、周转箱及农业用品等产品的应用。   (2)热吸成型存在自身的局限性    ·热吸成型只能生产结构简单的半壳型制品，而且制品壁厚应比较均匀（一般倒角处稍薄），不能制得壁厚相差悬殊的塑料制品。   ·热吸成型制品深度受到一定限制。一般情况下容器的深度直径比（H/D）不超过1。    ·制件的成型精度较差，相对误差一般在1%以上。采用热吸成型法不仅很难得到不同制件间构型或尺寸的一致性，同一制件各部位壁厚的均匀性也很难保证，另外，热吸成型过程中模具的某些细节并不能完全反映到制品中。 1.2 热吸成型国内外研究状况1.2.1什么是微孔薄膜微孔薄膜是在塑料薄膜的长期应用中, 根据不同条件下的用途而产生的, 由于原来对薄膜常规应用中只注重它的阻隔性在包装和其它行业上的应用。随着科学水平的提高和生活水平的改善, 提出水果、蔬菜的保鲜包装不能用阻隔性很强的塑料薄膜包装, 因为试验, 发现水果蔬菜虽然离开依赖他们生存的主体树枝或土地, 但他们还有活力, 还要呼吸氧气, 需要水份, 这样我们就想办法制成一种能透气, 能保住水份的薄膜, 这种薄膜就叫微孔薄膜, 微孔薄膜出现由于他有透气不透水的特性, 很快被推广到适于它应用的领域, 由于这种薄膜刚开始应用, 各种命名不相同, 有的叫呼吸薄膜、气体控制薄膜、保鲜薄膜, 后来才统称为微孔薄膜, 因为它的特性, 其主要产生原因是在塑料薄膜上有10 一80 埃的微孔, 根据用途不同, 可以控制微孔的孔径大小来满足各种不同的需要。利用它的透气不透水的特性, 可制做防雨服、医院用一次性防护服、婴儿尿布、妇女卫生巾等, 在包装上的用途可用于农副产品的保鲜包装, 水果、蔬菜、食品、肉类、鲜花的包装, 既能提供它们的保存期需要的氧气, 又能保护水份还有抑菌防腐作用; 在农业上用微孔薄膜代替报纸制成果套, 在水果生长时就把微孔薄膜制成的果套套在水果上, 经过试验套过的水果成熟后外观质量有很大提高,同时防止农药的污染, 保证了水果的口味; 在工业上利用塑料微孔薄膜的耐酸、耐碱、耐化学试剂的优点, 用作水处理薄膜, 制备饮料用水、超纯净水、提供啤酒业制药业的应用, 还可以用于海水淡化处理; 在净化过滤行业上也在不断地推广应用微孔薄膜的领域, 超级空气净化过滤装置和人体血浆的过滤器, 都采用了微孔薄膜; 专家估计塑料微孔薄膜具有令人鼓舞的应用前景, 它将在所有的行业中确定它任何薄膜不可代替的地位。1.2.2微孔薄膜的用途微孔薄膜的用途很广, 如在生活上微孔薄膜的生产设备根据产品市场情况, 满足产品性能塑料包装上的要求和工厂的经济实力来决定采用种设备生产何种微孔薄膜, 以适应市场的需要, 目前生产微孔薄膜的设备有泡管法生产设备, 平膜法生产设备, 平膜法生产还分单向拉伸设备和双向拉伸设备, 在单向拉伸中有在线拉伸和线外拉伸两种, 双向拉伸一般都是在线拉伸, 也有各别厂家把横拉与纵拉分开成为不连续双向拉伸设备。吹塑泡管法生产的微孔薄膜, 设备简单, 生产出的微孔薄膜强度低, 可用于耐水、透气、无复合的场合, 如: 生产果套、鲜花包装、蔬菜包装等。平膜法生产微孔薄膜, 设备比较复杂, 工艺严格, 对微孔薄膜的透气率的控制容易实现, 生产出的微孔薄膜强度高应用领域比较广。1.挤出吹塑设备, 主要包括以下部分:干燥 挤出吹塑 泡管拉伸 冷却 收卷 设备的产量主要决定, 干燥和挤出能力, 线速度满足能力和膜厚的要求。温度控制采用智能仪表, 速度控制采用直流电机和可控硅实现, 冷却大部分采用风冷, 收卷采用双工位收卷无厚度控制系统, 但可装有厚度显示, 根据显示的厚度情况人工进行调整, 因此生产的微孔薄膜, 厚度偏差较大。2平膜法生产单向拉伸微孔薄膜设备, 主要组成部分配料 混料 干燥 挤出铸片 测厚 切边 纵拉伸 测厚 切边 收卷 分切 包装A 、一整套的配料装置, 采用重量法配料、精度满足要求;B、混料专用设备使各种母料在混合中分散均匀;C、干燥设备适应挤出机的能力, 满足成膜性的要求;D 、挤出设备要求温度控制精度高,有定量挤出性能, 铸片设备有能自动调节的模头和恒定温度速度控制系统的冷却辊;E、测厚仪能与模头配合自动反馈调节膜的厚度;F、为了确保纵向拉伸的均匀和收卷的平整, 必须有两套切边装置, 边料可以回收再利用, 也可收集起来做它用;G 、纵向拉伸设备是微孔薄膜生产中主要的设备, 虽然结构简单但要求制造精度高, 确保各项热导向, 拉伸冷却辊的表面光洁度达到镜面级别, 确保各辊子的温度控制精度和辊子横向温度误差不大于2 , 慢快拉伸辊的速度比最大要达到1 : 10 , 保证各辊在拉伸过程中全宽度上都必须压紧, 为防止在较高温度下拉伸膜不粘辊子, 可在辊子表面喷涂聚四氟4NTVaMC乙烯, 确保驱动控制的精度是很重要的, 根据工艺的要求满足各辊不同的速度差使膜在预热过程中无皱纹拉伸后的冷却能使微孔薄膜很快与外界温度相同;H 、收卷机通常为双工位收卷机, 可配有自动下卷和自动换卷装置, 为保薄膜收卷性能, 配有间隙收卷和接触收卷两种装置, 配有张力、压力传感器, 根据计算机设定曲线自动进行张力, 压力的随机控制, 为消除积累公差, 可配有自动导边摆动收卷装置。收卷前配有自动静电消除器根据客户的不同要求可以配置在线分切机构;L 分切: 如果生产线没有配备在线分切机构, 可把收卷的全幅宽宽的大卷膜, 放在分切机放卷位置进行不同规格宽度的分切, 此分切机要求张力控制系统精确, 最好是表面与中心卷取相结合的复卷方式的分切机, 这样在复卷时即能使收卷张力不能太大, 而引起韧性好的膜造成拉伸, 又能很好地控制好收卷压力, 提高膜卷的放卷的性能。3.平膜法生产双向拉伸微孔薄膜设备双向拉伸微孔薄膜设备在纵向拉伸前基本与单向拉伸设备一样, 要在纵向拉伸后边增加一个横向拉伸设备, 横向拉伸倍数要3 一6 倍, 横向拉伸后, 经过切边处理, 对膜的冷却, 收卷基本与双向拉伸聚丙烯相同。双向拉伸设备的特点是产量大。降低单位投资成本, 质量好,提高微孔薄膜的透气率经过横拉改变微孔形状确保薄膜的厚度偏差< 土2 % , 适用宽幅薄膜的生产。4.脱离主线的线外纵向拉伸设备在无锡微孔薄膜的技术交流会上美国BLA CK CLAW SON 公司专题介绍了这种微孔薄膜专用线外拉伸设备。这种设备简单灵活, 可以和任何流延薄膜生产线配合使用同微孔薄膜, 引起很多流延薄膜生产厂家的关注。如果增加一台这种纵拉设备, 可以开发出微孔薄膜的新产品, 这种纵拉设备的优点; 1.适应性强, 不论何种原料只要是可制微孔薄膜的流延片基都可以采用这种设备进行拉伸成为所需要的微孔薄膜, 所以此设备最适合已有流延设备的厂家, 开发微孔薄膜的选购; 2.适用于批量小对透气率有不同要求的微孔薄膜主要是调整在纵向拉伸过程中的工艺参数; 3. 可以根据不同客户的要求对外加工微孔薄膜; 4.此设备体积小占地面积小减少投资费用。1.2.3、微孔薄膜的工艺设计思路1.工艺设计中要考虑的几个问题A 、生产单向拉伸微孔薄膜是选用在线拉伸, 还是线外拉伸, 如果选用线内拉伸, 要考虑两次切边量, 占挤出量的百分比。例如, 成品膜宽25 M 采用线内拉伸,切边量占挤出量的25 一30 % , 成品膜只有7 0 一75 % 要充分考虑到挤出量与生产成品设计能力相匹配。B 、生产微孔薄膜的用途, 用泡管法生产的微孔薄膜可以满足使用要求时,不宜选用平膜法生产, 可减少固定投资,降低成本。单向拉伸微孔薄膜可以满足要求时, 就不宜上双向拉伸微孔薄膜, 这是我们在产品选型上与设备选型相适应, 不致于造成资源的浪费。C 、根据微孔薄膜的性能要求适当选择添加剂母料类型和过滤器的细度。添加剂母料的主要作用是当薄膜被塑料包装拉伸时在聚合物与添加剂的界面上不断地使界面微孔扩大, 而形成符合要求的透气微孔薄膜。为了使生产正常, 薄膜质量符合要求, 必须对添加剂类型, 分散均匀性, 添加剂的化学稳定性, 过滤性进行考虑。添加剂有无机物的如: 细碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、氧化钦、滑石, 有机物的如木头粉末、面粉和纤维粉末等, 目前广泛使用的是无机物添加剂, 因碳酸钙成本较低, 适用性较好, 因此广为使用, 如何选择过滤器孔径, 要与生产微孔薄膜的厚度相适应, 一般情况添加剂平均粒径尺寸在0.3 一30 拌m 之间。而大多数生产厂家认为粒径在0.3 一8拌m 之间, 范围特别宽。而添加剂的粒径大小直径影响微孔薄膜的微孔尺寸, 添加剂小的微孔薄膜它的孔小, 反之孔径就大, 添加剂粒径如果小于0.3 m 时生产出的微孔薄膜, 不能用于透气作用的产品, 如果添加剂粒径大于8拌m , 使薄膜的拉伸中破膜还影响孔径的一致性。1.2.4微孔薄膜生产工艺A 、配料是生产微孔薄膜的关键, 很多厂家生产微孔薄膜的专利技术就是对原料和添加剂母料的配比, 这是直接影响透气薄膜的湿度渗透性。多数厂家认为添加剂加入重量百分比为35 一65 % , 但较好的加_?_人量范围,45 一5 % 之间, 如果添加剂加人量少于35 % 时在拉伸时不会产生微孔, 添加剂加人量高于65 % 时拉伸时易破膜, 生产出的薄膜物理性能很低, 所以根据微孔薄膜的用途和性能指标要求适当地调整添加剂的加人量。B 、混料与熔融塑化原料与添加剂母料切片混合的均匀性, 关系到微孔薄膜的微孔分散性和透气均匀性的主要工序, 因此要从设备设计上要充分考虑到。聚合物的熔融均化也是从微观上影响微孔的分散性, 因此适当选择好挤出机各段的温度, 使高聚物在挤出机中塑化好, 混炼均化好, 这样才能确保微孔薄膜的质量符合要求, 产品质量才能比较稳定。C、微孔薄膜的拉伸薄膜的拉伸是微孔薄膜成孔和影响微孔薄膜透气率的主要工序。首先根据不同的聚合物树脂选择适当预热和拉伸温度, 拉伸温度一般在玻璃化温度与熔点之间的60 一75 % 。在拉伸过程中控制缩颈要小于10 % , 如果缩颈大于10 % 将会有纤维状的结晶膜。纵向拉伸比一般选用在0.5 一7.0 % ; 如果拉伸比低于0.5 不能产生微孔, 拉伸比高于7.0 会经常破膜。拉伸比的计算:拉伸比=收卷速度/铸片速度也叫有效拉伸比纵向拉伸有的是采用多步拉伸, 也有采用一步拉伸, 要根据产品的透气率的要求选定, 一般经过纵向拉伸后的微孔薄膜, 水蒸汽的透过率就在,如果需要更大的湿度透过率就要进行横向拉伸。第2章 设计内容2.1 设计任务本设计为某包装材料企业的PVC塑料膜的透气孔成型工艺进行装备设计，将原材料为卷材的PVC薄膜材料开卷后通过加热和真空抽吸工艺制成带微孔的透气膜材料，然后进行缠绕成卷材。本设计主要解决装备的总体设计和卷材的开卷机、缠绕（收卷）机的结构设计。2.2 设计要求1）材料：PVC 膜卷材 ；2）重量及规格： 35kg/卷 ;卷材尺寸：500×700mm2）生产率要求：25m/s3) 生产工艺要求：热吸成形，成型后仍为卷材。2.3 设计方案的构想 1）开卷机为从动开卷，带磁粉制动器，外配备张力传感器，由制动提供需要拉伸张力，托卷机构为锥形盘，调节端未气缸压紧； 2）热拉伸机经过综合考虑选用水循环加热通过带螺旋水道的热水辊，当膜经过热辊的时候加热，塑性形变，而且加热比用热风更加均匀，不会产生加热不均匀造成的拉伸变形，而且膜表面温度大致相同，有助于真空抽吸的效果； 3）真空抽吸机采用3mm的微孔排列，经过热拉伸的膜通过上下两层真空吸板是，真空泵工作，在上下同时产生负压，PVC膜产生上下拉力，经过拉伸的微少气泡在排除，产生微透气孔。 4）收卷缠绕机与放卷机结构大致相同，但动力为主动，减速机带动锥形盘收卷。第3章 设计分析3.1 设备工况及要求3.1.1卷筒上总力矩的计算： 已知条件： 膜卷宽度：；膜卷外径： 卷重： G=36 kg拉伸限： 屈服限： 开卷速度： v=25m/min工作方式：在这里的工作状态为穿带时的点动开卷，因而没有开卷张力，电机点动时需克服的力矩为膜材拉直时所消耗的弯曲力矩，加速启动时的动态力矩.摩擦力矩等，穿好带后电机和卷筒脱开，板带由前面的夹送辊运送。3.1.2膜材拉直所消耗的弯曲力矩： kg.m式中： 为材料屈服极限： h膜材厚度，h=0.20.6cmB膜材宽度 m 取最大值B=1.6m由中性线到塑性变形区及弹性变形区分界线的距离，公式： cm E为膜材的弹性模量 kg/cm E=200 Gpa由于E值太大，因而很小，故可忽略。(g=9.8m/s)3.1.3摩擦力矩： 根据理论力学公式知： 式中：由卷筒（包括带卷）的自重在轴承处所引起的反力（kg） 轴承处摩擦系数，对于圆柱滚动轴承 d轴承处轴承枢直径从上述受力简图中，可以得到下列的关系式：则：摩擦力矩为: 3.1.4动过程中的动态载荷1). 膜卷的转动惯量为：( =2720kg.mm卷筒的转动惯量为：（ =355.4 kg.m 总的转动惯量 2). 减速机速比的选择： 开卷机的速度为 （对应卷径 D=500mm=0.55m） 对应的转速 初选电机同步转速为：为1000 转/分，额定转速为 转/分 则速比为 查机械设计实用手册第二版表9-2-37 在182.750附近的速比选为144=1212 为二级传动， 重新确定开卷机的速度：3). 把GD折算到电机轴上为： kg/m由初选电机，查1表10-4-1 知道电机的惯量 J ，则 假定电机启动时间为1s，查手册1表10-3-10 公式：动载转矩为：3.1.5电机功率的计算 按一般旋转运动的机械所需电动机功率P来计算，查手册1，见表10-3-6公式 （1）式中：P电动机功率，kw 电动机转矩 N.m 电动机转 r/min查手册1，见表10-3-10 =+ 为折算到电机轴上的动态转矩 为折算到电机轴上的静阻负载转矩 =(+)/所以折算到电机轴上的总力矩为： =27.28+=37.16Nm代入到公式（1）中 =37.16970/9550=3.77 kw, 式中n取970转/分见机械设计手册（5），根据 ，我们选取电机YEJ-112M-6 功率P=4kw，同步转速为1000转/分，额定转速为970转/分，工作制度为300次/时， FC=0.66,额定电流为17A,功率0.86，功率因素为堵转电流/额定电流为6.5，堵转转矩/额定转矩为2.0，最大转矩/额定转矩2.0，转动惯量0.0881，质量116kg.Y2系列电动机适用于一般机械配套和出口需要、在轻栽时有较好的效率，在实际运行中有较佳节能效果，具有较高堵转转矩。3.1.6 校核轴的安全系数已知条件： 1. 传递的扭矩为： T=13339.027N.m2 .轴的结构图和受力简图如下： （乘g折合N）弯矩图，在上面，46743.2Nm易知在（2）处为最危险截面，校核此处的安全系数由表5-1-10 得 双向旋转轴的校核公式 见1 查表5-1-21 =1.31.5式中 为材料的弯曲疲劳极限 MPa由表5-1-1 根据调质 40 d=240 可以知道： =335N/mm， =685N/mm M轴危险截面上的弯矩 N.mmT轴危险截面的转矩 N.mmW轴危险截面上的抗弯截面模数 W轴危险截面上的抗扭截面模数 见1表5-1-11 W= W= 弯曲和剪切疲劳极限的综合影响系数，见1表5-1-12由=685N/mm，在表中标准化为700，由配合H7/m6 选=3.39 =2.44则=2.133>s1.5满足要求。3.1.7 轴的静强度安全系数校核该校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗能力，轴的强度是根据轴所受的最大瞬时载荷（包括动载荷和冲击载荷）来计算的公式见手册1P801，=式中： 轴危险截面上的最大弯矩和扭矩 作用于轴上的最大轴向载荷 W 轴危险截面的抗弯和抗扭截面系数。 A轴危险截面的面积 查手册1表5-1-1的屈服极限为 =490 表5-1-22有=1.72.2 且/=190/685=0.72属于低塑材料=5.3542.2也满足要求。3.2 自动化控制 3.2.1控制参数和工作参数的设置：参数设置是实现对象控制和工作过程自动控制的依据。本系统是通过LCD彩色液晶触摸显示屏实现参数的设置。主要包括以下内容：（1）收卷张力（单位：公斤）：用于张力控制（2）卷材厚度（单位：毫米）：用于收卷过程中收卷直径的微调（3）卷材直径（单位：米或厘米）：用于收卷前对收卷机直径的调节（4）微调一次的收卷圈数(单位；圈)决定微调频度（5）总卷绕圈数(单位:圈)：实现收卷过程的控制（6）收卷转速(单位：圈/分钟)：实现变频器对电机速度的控制。3.2.2系统工作状态的控制和实时监视系统工作状态的控制主要包括：系统运行状态的控制：启动、停止、退卷收卷的点动寸行、收卷直径的调节和零位校准等操作。操作实现可根据方便操作的要求设置操作方式，其中启动、停止、收卷直径的调节和复原、收卷直径的零位校准等操作在触摸屏上完成，退卷、收卷的点动寸行由现场操作按钮完成。系统的实时监视：控制系统工作过程中的控制参数（包括：当前张力大小、收卷转速和收卷圈数）和工作状态等实时信息，在LCD彩色液晶显示屏上显示出来。3.2.3控制系统的硬件构成及组成原理1）控制系统的硬件组成：根据前述对控制系统的要求，拟用S7200系列PLC为控制器，以LCD彩色液晶触摸显示屏作为人机界面，实现控制参数的输入，工作过程、工作状态的监视控制，以及其它一些相关元（器）件构成控制系统，其硬件组成如图1所示2）组成原理该系统以PLC作为控制器，它主要包括：主机、开关量输入/输出模块，模拟量输入/输出模块，步进/伺服电机控制模块和LCD彩色液晶触摸显示屏等部件。开关量（包括高速计数）输入/输出模块：主要实现操作按钮的输入，收缩杆的零位检测，光电编码器的计数及开关量的控制和状态指示等功能。模拟量输入模块：用于张力的检测，收卷过程中，由传感器将张力的压力信号转变为电信号经张力变送器送入PLC模拟量输入模块，用于张力的控制和显示。模拟量输出模块：通过张力的检测和给定张力经过PLC的PID运算产生当前控制量，经模拟量输出模块实现对磁粉制动器的励磁电流控制，保证张力的恒定；对变频器的调速控制，实现收卷过程的转速控制，自动降速及定位等控制功能。步进电机控制模块：用于对步进电机的控制。根据设置的收卷直径通过步进电机调节偏转杆的位置。根据卷材厚度给定由步进电机控制收卷过程中每次收卷直径的微调量。液晶触摸显示屏：作为人机操作界面，主要实现系统控制参数输入，系统工作过程，工作状态的实时监视，控制参量的显示及系统的操作功能。另外，SJ400360型成卷铺平联合机的电气控制系统除了上述的自动控制部分外，还包括独立于PLC控制的手动操作部分：1、放卷机：两侧放卷支臂分别向内或向外移动，同时向上向下移动。移动控制由四只手动按钮完成，并两两互锁。它们安装在放卷机上或用手控盒操作。控制继电器或接触器安装在控制柜内。2、收卷夹紧的液压控制由现场按钮控制电磁阀开闭，其控制继电器安装在控制柜内。3）系统实现3-1）张力控制的实现（1）张力大小测量及输入本系统加工对象为膜材，在卷绕过程中必须保证卷绕的松紧程度及材料的拉伸情况。因此我们需要对收卷过程中张力的大小进行控制。张力测量原理如图2：把膜材穿过如图所示的三个平行滚轴，在卷绕时，滚轴受到重力、膜材拉力的作用，其承受的膜材拉力大小为2倍的张力的大小，方向竖直向上，在滚轴3的两侧装上压力传感器，就可以把膜材的张力信号转变为电信号。所得电信号再经过张力变送器作用，把这一信号规一化，最终送入模拟量输入模块，由模拟量输入模块进行A/D转换及数字滤波等处理后就可送PLC运算处理了。模拟量输入单元操作过程框图如下图所示：模拟量输入单元操作过程框图由于需要进行数字滤波等处理，故每次程序运行中要进行多次数据采集，以便进行处理。（2）张力控制信号的输出及控制实现张力信号经前述的一系列整理后，成为二进制形式的数字量送达PLC的PID运算后，得到控制输出值，以模拟量输出模块实现D/A转换，所得模拟电信号用于驱动磁粉制动器驱动系统，即可实现张力控制了。磁粉制动器装于放卷机轴上，它在放卷机转动轴上产生的阻力矩大小，取决于加于其驱动系统上的制动电流的大小，制动电流越大，其产生的阻力矩就越大，放卷机就越不易转动，相应膜材上的张力也就增大了，反之亦然。这样，实现了放卷机放卷过程的张力自动控制。3-2）收卷过程中收卷直径的微调控制的实现收卷过程中，由于收卷材料有一定的厚度，故随着收卷圈数的增加，实际收卷长度会越来越大，致使外圈膜材周长大于内圈膜材，剪切铺平时就出现了明显的浪费，因此，为了避免这一现象，在收卷过程中，每收卷一定的圈数N（其大小随收卷材料的厚度而定）以后，要对收卷直径进行微调。本控制系统中卷材厚度由LCD触摸屏输入，由公式：卷绕微调增量=卷材厚度*微调频率*10