毕业设计（论文）-8t链条式玻璃钢管脱模机设计

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1、 8t链条式玻璃钢脱模机摘 要随着时代的发展，复合材料在我们的生活中也变得越来越收欢迎。玻璃纤维增强塑料，就是一种常见复合材料。它俗称玻璃钢，被广泛应用于多个工业领域。在玻璃钢地制作和生产中，脱模是一道很重要的工序。由于传统的人工脱模劳动强度大、精确度低、效率低，本次毕业设计我对8t链条式玻璃钢管脱模机给出了一种可行的设计方案，并对对主要零部件进行了校核。本文涉及的8t链条式玻璃钢管脱模机设计，脱模形式采用链轮链条传动，液压辅助的形式。由液压系统、链条传动、脱模机基座以及芯片磨夹紧等机构组成。关键词：玻璃钢；脱模设备；链条传动；液压系统全套图纸加扣 3346389411或3012250582A

2、bstractWith the development of the times, composite materials are more and more popular. FRP is a common composite material. It is widely used in many industrial fields.Demoulding is a very important process in the production and manufacturing process of FRP,. Due to the traditional manual demouldin

3、g labor intensity, low accuracy and low efficiency, I gave a feasible design scheme for 8t chain type FRP demoulding machine in this graduation design, and checked the main parts.This paper deals with the design of 8t chain type FRP pipe demoulding machine. The demoulding form adopts the form of cha

4、in wheel drive and hydraulic assistance. It is composed of hydraulic system, chain drive, demoulding machine base and chip grinding and clamping mechanism.Key words: FRP; demoulding equipment; chain drive; hydraulic systeIV目录摘 要I第一章 绪论21.1 目的及意义21.2 发展状况2第二章 脱模方案的确定42.1 总体脱模方案4第三章 驱动装置的选择63.1 电动机的选择

5、63.1.1 选择电动机的类型与结构63.1.2 确定电动机的转速73.1.3 确定电动机的功率与型号73.2 链传动设计方案83.2.1链传动的设计约束93.2.2链条的设计93.2.3 链传动的润滑、布置和张紧143.3 传动比的分配143.4传动装置对的运动和参数计算153.4.1 各轴的转速计算153.4.2 各轴输入功率计算153.4.3 各轴的输入转矩计算153.5 轴的设计及校核163.5.1 轴的结构确定163.5.2 轴的物理约束163.5.3轴的设计183.5.4轴的强度203.6液压缸的设计213.7 主零部件的设计233.7.1机构设计准则233.7.2机架结构设计与紧

6、固连接233.7.3 托辊的设计233.7.4 直线的导辊设计23第四章 标准件的设计244.1 键的选择244.2 螺栓的选择254.3联轴器的选择254.4滚动轴承的选则25总 结26致 谢27参考文献28第一章 绪论1.1 目的及意义本次毕业设计的题目是“8t链条式玻璃钢管脱模机设计”。随着建材行业地迅速发展，传统的人工脱模已经跟不上时代的步伐。为了解决这一局面，我们对脱模自动化进行了深一步地研究。此次设计的目的是设计出一款针对圆柱形的或管状芯模的机械传动的脱模装置。此装置有着自动化的特点，通过电机、齿轮、链条等进行机械传动从而达成脱模自动化，提高脱模工作的效率与精度。本次设计得出的链条

7、式脱模装置作为机械传动式脱模装置的一种，它通过链轮、链条、小车等零部件所组成的传动系统，再配合由固定挡块和可换挡圈所组成的脱模系统，实现芯模的脱模运动。与此同时，辊轮、托块、支架等辅助设备在脱模过程中主要起到了支撑作用，从而保证传动和脱模的平稳进行。该脱模装置制品最大直径为180mm，长度最大为3000mm，脱模力为8吨，脱模后可以较好地保证芯模表面无损伤，从而提高制造出来的产品的寿命与质量，以方便工程上的使用。1.2 发展状况复合管是近年来我国发展前景十分良好的一个产品，通过对以往的中国复合管的市场分析，其消费规模有着良好增长趋势，复合管市场有着十分良好的市场潜力与成长性。而脱模装置也随着复

8、合管的普及也同样得到了迅速的发展。因为复合管其多种且强大的功能，它早已被应用于电力、冶金、石油、采矿、化工等多个工业领域，并广受好评。复合管是一种十分广的统称，根据其制造工艺的不同，复合管有着许许多多的类型，其特性也是天差地别，这也使得复合管具有其特殊性，不同的复合管可能有着完全相反的优缺点，这使得复合管市场有着很大可塑性。市场可以通过不同的需求、需求量来选择符合市场需要的复合管。因此复合管的是一种民间企业使用平凡、经济实惠的材料。而复合管脱模作为制作复合管的一个必要工艺过程，它的工艺质量好坏将直接影响到复合管本身的好坏。对于复合管来说，脱模装置是一种极为重要的工具。目前来看我国脱模装置的脱模

9、方式一般可分为两种，一种是顶芯脱模装置，一种是电车直接拉出，但这两种脱模方式无论是哪种都有着难以控制脱模力和速度慢的问题。为了解决这一问题，当代使用全自动的脱模装置来进行脱模，脱模装置有了许多的改进，如今自动脱模装置脱模的方式有液压式脱模、链式脱模、螺旋式脱模。本次毕业设计是设计一款链式脱模装置。3第二章 脱模方案的确定2.1 总体脱模方案目前来说，有三种方式能完成玻璃钢管的脱模，即气动或液压传动脱模、机械式传动脱模、手动脱模。气动脱模装置需要设立专门气源或气路，通过型腔里微小的顶出气孔，靠压缩空气吹出塑芯模，气动顶出时芯模上还不留顶出痕迹,但是操作复杂，而且对装置的密封性要求比较高；液压脱模

10、装置需要设立专门的顶出油缸、活塞杆和控制设备，该装置不能实现拉杆分节移动过程的自动化，但该装置的顶出力可以控制，由它带动顶出机构实现脱模，而且脱模制品的最大长度受油缸长度的限制，需要定期检查油缸的泄漏情况，结构复杂。因此该种脱模装置，结构复杂、自动化程度低、成本高、生产效率低、制品精度低等缺点。机械式脱模是先让芯模与管胚一起移动，管胚被机床上的固定机构卡住，而管芯继续运动，从而达到了脱模的目的。传统的顶芯脱模装置与电车拉出装置和如今的液压式脱模、链式脱模、螺旋式脱模都属于机械式脱模，这种脱模方式具有生产效率高，顶出力大等优点。手动脱模就是指，人工操纵取出工件。这种方式动作平稳，操作安全。但是脱

11、模力受人的劳动强度的限制，生产效率低，在大批量生产中不宜采用。毕业设计的题目是链条式脱模装置，且设计的脱模装置要满足脱模力为8t，传动形式采用链条传动。要求采用链轮链条传动为主，液压辅助形式，制品最大直径为180mm，长度最大为3000mm，脱模力为8吨，脱模后要保证芯模表面无损伤。链条式脱模装置属于机械式脱模，该脱模装置是利用链条传动提供的开模动力，分型后塑件随动模一起移动，达到一定位置时，脱模机构被机床上固定不动的挡架顶住，不在随动模移动，从而把塑件（玻璃钢）从动模上脱下来。该脱模方式较其他两种脱模装置具有脱模力大、生产效率高、使用与大批量生产等优点。链传动是以链条为中间挠性件的啮合传动，

12、它由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的链条所组成，并通过链条和链轮之间的啮合来传递动力。与齿轮传动相比，链传动较易安装，成本低廉；远距离传动时，其结构要比齿轮传动轻便。与带传动比较，链传动的平均传动比准确、传动效率高、需要的张紧力小、压轴力也小、结构尺寸紧凑、能在低速重载下较好地工作、能适应较恶劣环境如油污多尘和高温等场合。因此，链条式脱模装置具有成本低、操作方便、生产效率高、传动平稳等优点。因此此次设计传动脱模机构采用两根链条（每根链条受力要均匀，脱模力均为4t）和四个链轮，在两根链条之间连接移动头，采用两个圆柱销把移动头和两根链条分别连接起来。具体原理如下：1）液压缸提供辅助动力，活

13、塞杆直线运动推动芯模。当制品运动到固定在机架上面的铸铁挡架和法兰盘时，制品表面的玻璃钢管坯则被挡住，而管芯继续以一定的速度在托辊上面向左移动，托辊采用绝缘性的软材料聚氨酯，以保证管芯表面无损伤。2）电机提供主动力，带动减速器，然后通过安装在减速器上面的小链轮带动安装在主传动轴上面的大链轮，使链轮做直线运动，然后分别带动移动头和接头，使待脱模的制品继续向左运动；而当脱管坯脱落后，它会保留在两个支撑托架上面，从而达到成功脱模的目的。3）由于两根链条带动移动头向左运动时路径可能有一定的偏移，因此在机架上面安装直线导辊，作为移动头的导向装置，确保移动头做直线运动，保证脱模精度。在脱模工艺中，为了防止模

14、具损伤，保护芯模，提高脱模效率，经常在脱模模具上面涂上一定的脱模剂。4）芯模的固定主要是由卡圈、卡圈支架以及支撑架完成。根据不同的芯模直径可以选择不同直径的卡圈。支撑架通过弧形的支架对芯模支撑，防止芯模的上下窜动。卡圈则用来挡住管胚外和防止芯模的左右摆动。-第三章 驱动装置的选择3.1 电动机的选择电动机的选择主要是根据所需要的力的大小来决定的。为了使电机在使用过程中有更长的寿命，在选择电动机时应选择比工作要求所需最大功率要大一些，并且要在设计中确定冷却方法，以保证电动机能够有良好的降温。一般来说，负荷率通常选择0.8-0.9。更大的电动机功率会造成成本上升的同时，不会提高工作的效率3.1.1

15、 选择电动机的类型与结构选择电动机的类型和结构形式要考虑的事情有很多，要从工作条件、工作时长及载荷的大小、性质、启动性能以及电源种类等多个不同地来进行选择。Y系列电动机是在工业上应用广泛的电动机之一，它结构简单、价格低廉、维护方便，具有高效、节能、寿命长、可靠性高、噪声小启动转矩高等特点，因此，这次设计我就选择Y系列的电动机。3.1.2 确定电动机的转速查表，Y型电动机的同步速率有600r/min，750r/min，1000r/min，和1500r/min和3000r/min等转速。一般来说，电动机的价格与其转速有关，同步转速越高，其价格就越低，但是过高的转速会导致总传动比增大，使传动装置结构

16、更加复杂，从而得不偿失。因此，在本次设计中，结合各个要求，保证脱模的质量与高效，我选择转速为750r/min的电动机。3.1.3 确定电动机的功率与型号电动机功率的选择一直是一个十分重要的环节，而在脱模机的选用中，为有了脱模力的硬性要求，选择电动机时要更加小心。若选择功率太小会导致无法完成脱模工作，若是太大会损坏脱模，而且电动机造价也高，没有经济效益。电动机的功率大小，和工作时间长短、发热多少、载荷大小等多个因素有关。由于脱模机需要长期连续工作，并且它的载荷也比较稳定，因此我们不需要检验电动机发热等问题。直接从电动机所需要的功率Pd入手，计算出来，然后再选择一个额定功率略大于Pd的电动机。计算

17、选择脱模速度为v=0.1m/s；采用两根链条，脱模力8吨，每根链条平均受力为F=4吨，则工作所需的有效功率为：PW=Fv/1000=40009.80.1=3920w电机所需的功率：Pd=PW/式子中，为传动装置的总效率。=1322式子中1、2分别为链传动和滚动轴承传动效率。根据机械设计手册可以知道 1=0.96，2=0.98，则总效率为：=0.960.960.960.980.98=0.84则电动机的功率为：Pd=3920w0.84=4667w查阅机械设计手册之后，我们选择Y160L-8三相异步电动机，额定功率Pd=5.5kW，同步转速有750r/min。综上，可将电机数据参数记于下表3-1：表

18、3-1电动机数据电动机型号额定功率/KW同步转速/（r/min）满载转速/（r/min）Y160L-85.57507153.2 链传动设计方案传动链的常见型有滚子链和齿形链。本次设计中我选用的是滚子链。滚子链主要部分有滚子、内链板、外链板、套筒和销轴这五个。如图3-1图3-13.2.1链传动的设计约束设计链传动时，首先要考虑就是其失效形式，这是制约链传动设计的框架，它的主要失效形式有：（1）铰链磨损。（2）链的疲劳破坏。（3）多次冲击破断。（4）胶合。（5）过载拉断。（6）链轮轮齿的磨损或塑性变形。3.2.2链条的设计本次设计中，链条的设计有两部分。一部分是主动轴和从动轴之间的两条链，它们安装

19、有相同的链轮。另外一部分是减速器与主动轴之间的链条。1.主动轴与从动轴之间(1)确定计算功率表3-2链条传动载荷情况电动机有流体结构无流体结构平稳的传动1.01.01.2稍有冲击的传动1.31.21.4有大冲击的传动1.51.41.7由于设计的脱模装置由电动机拖动，稍有冲击，所以根据上表可以选择KA=1.3，计算功率为PC=KAP=1.34667=6066.7W。(2)选择型号所需传动的功率为P0=PC/KZKLKP选择单排链有KP=1.0,小链轮齿系数KZ=1.345， KL=1.09Po=5189.6w1.01.091.345=4138.0w=4.14kW查图，选链型号24B（p=38.1

20、mm）图3-2 滚子链传动功率曲线（3）齿数与转速n4=601000vpZ令Z=25，带入v=0.1得n4=6010000.138.125=6.3r/min（4） 链轮设计本次设计采用的是整体式钢制小链轮,其结构形式如图： 图3-3 整体式钢制链轮的外形滚子链链轮分度圆直径 脱模速度 v车=v链=0.1m/s链轮齿顶圆直径 da=p（0.54+cot）=346.5mm；链轮齿根直径 df=d-d1=328.2-25.4=302.8mm；其中d1所选24B链条滚子的直径为25.4mm；链条内链节内宽b1为25.4mm。3.2.2.2主动轴与减速器之间(1）确定链轮齿数和速比大部分情况下，一般小链

21、轮的齿数z1可根据传动比按下表选取表3-3小链轮传动比传动比i1234456齿数Z127312533172117我设计的链传动的传动比为4，因此我可以选择小链轮的齿数Z1=20，大链轮齿数Z2=80（2） 确定计算功率PC=KAP=1.34355=5662W。Po=5662w1.01.091.345=3862w=3.862kW查图，选链型号24B（p=38.1mm）(3)初选中心距0，取定链节数Lp查阅机械手册的，初选中心距为，0可以在30p-50p的范围内选择，但是由于两链轮的实际中心距比较大，所有选择0=50pLp=20/p+（z1+z2）/2+（z2-z1）/22p/0计算得Lp=151

22、.8，取Lp=152（4）确定链长和中心距链长： L=Lpp/1000=15238.1/1000=5.78m中心距： 计算得到中心距a=2382mm，符合设计要求。实际中心距： a=a-0.003a=2382-7.15=2374.85mm（5）求实际轴的压力链速： v=0.1/s工作压力： F=1000P/v=10004.667/0.1=46670N查表，轴的工作十分平稳，取压轴力系数 KQ=1.2轴上压力： KQ=1.246670=56004N（6）校核静拉力对于v8所以推力合格。（4）缸筒长度L活塞杆的行程可据国标GB/T2349-1980选择第一系列中的320mm。缸筒长度和工作部件的行

23、程长度及其结构上的要求等因素有关,最终设计的液压缸长度L为740mm。（5）缸筒壁厚的强度校核设计中缸筒壁厚按照材料力学知识知道，当时，强度校核公式为：式中，为缸筒材料45钢。，故缸筒壁厚强度合格。(6)活塞杆直径强度校核因此活塞杆强度合格。3.7 主零部件的设计3.7.1机构设计准则设计机架要保证机架的刚度、强度和稳定性。在满足强度和刚度的前提下,机架应该要求重量轻、成本低。然后抗振性能也要较好，把受迫振动幅限制在允许范围内。温度场分布、结构设计要尽可能地合理。同时，为了方便修理和更换零部件，机构力求便于安装与调整。本次设计采用铸钢机架，使用正火加回火的形式。3.7.2机架结构设计与紧固连接

24、本次设计的机架，长度为8100m,宽度为1506mm,高度为1020mm,机架的壁厚为40mm。机架结构设计中必须保证机架与其上的零部件的连接以及机架与地基之间连接的强度和刚度,影响连接刚度主要因素是:连接处的结构,连接螺栓的数量,大小及其排列形式,垫片及其结合面的机加工表面精度等。为了增强机架的稳定性、强度、刚度。在本设计中使用了多个地脚螺栓、肋板、肋条。3.7.3 托辊的设计托辊的作用是用于支撑从管坯中脱离出来的芯模,防止芯模因重力作用掉落并遭到破坏。它是脱模装置中重要的零部件,起到保护芯模的作用。为了防止芯模在托辊上移动时出现刮痕，该设计中,托辊的材料选用聚酯胺。3.7.4 直线的导辊设

25、计导辊的是一种导向装置,保证零部件按照一定的方向往复运动,其具有如下特点:(1)磨耗少能长时间维持精度;(2)大幅降低电机所需驱动力;(3)可同时承受上下左右方向的负荷;(4)组装容易并具互换性;(5)润滑构造简单。该设计中采用两根链条传动,两根链条分别通过圆柱销和移动头连接起来,移动头通过螺钉和接头连接起来,进而通过接头带动待脱模的制品往左运动。由于两根链条带动移动头向左运动时路径可能有一定的偏移,因此在机架上面安装直线导辊,作为移动头的导向装置,确保移动头做直线运动,保证脱模精度。-第四章 标准件的设计本次脱模机的设计中用到的连接方式包括螺纹连接、键连接和焊接。4.1 键的选择键连接按用途

26、分为三种:普通平键、导键和滑键。本次设计使用的主要是普通平键中的A型键。键的类型可根据连接的结构特点、使用要求和工作条件来选定。键的截面尺寸(键宽b和键高h)按轴的直径d由标准中选定;键的长度L可根据轮毂长确定,轮毂长度一般选取(1.52)d,键长等于或略小于轮毂的长度,此外键的长度还要符合标准规。表4-1 键的选择轴径d1722 2230 3038 3844 4450 5058 5865 6575 7585 8595 95100 键宽b6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28键高h 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14 164.2 螺栓的选择螺栓连接的特点是

27、用于连接两个较薄的零件。本次设计中使用的主要是六角头螺栓一全螺纹-C级以及十字沉头螺钉H型等。4.3联轴器的选择联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器三大类。本次设计使用的是刚性联轴器。刚性联轴器中应用较多的是套筒式、夹壳式、凸缘式等几种类型,而凸缘式是应用最广的刚性联轴器。,根据轴径、转矩及转速，我选用凸缘联轴器GY6和GY8。图4-1 凸缘连轴器外形4.4滚动轴承的选则本次设计中,轴主要承受径向载荷,同时承受少量的轴向载荷,故可选取深沟球轴承。而且该种轴承结构简单,价格便宜,应用最广泛。本次设计中,连接轴承处的住传动轴和从动轴的轴段轴径均为100mm,根据机械设计手册,所选取深沟球

28、轴承的型号为6216,代号为GB/T276-1994.29总 结此次毕业设计总时长将近5个月，设计的题目是8t链条式玻璃钢管脱模机的设计。这次设计中碰到的难题有很多，一开始我根本不不知道脱模机是什么东西，网上搜索的资料又少，因疫情的原因在家又去不了图书馆，因此我对它是完全地无从下手。后来在老师的帮助下我找到了一些实物图相关的参考资料，知道了脱模机的具体工作原理。原来在缠绕成形的每一个循环中，成型件必须从芯模取出，完成取出的这个动作的机构称为脱模装置。脱模装置的核心装置是脱模机，脱管机是将卷制在管芯上的玻璃钢层压管管胚，经过加热固化后，用机械和液压传动的方法，将管芯拖出来的专用设备。之后，我才开

29、始进行对脱模机的整体设计。掌握知识和会运用知识，是两个不同的概念。这次设计需要大量的选择与计算，是对以往的知识来了个极大的巩固。脱模机机构复杂又十分复杂，画装配图的时候也是一个极大的挑战，索性我克服了这些困难并完成了任务，相信这次设计的经验对我以后的人生也会有极大的帮助。毕业设计是对大学四年所学知识的一个综合检测，是参加工作前的一次演练。在这个过程中，是对自己的深度挖掘，是对自己的再一次学习，提醒自己各方面的知识不能忘却，需要好好掌握，同时要加强动手实战能力，这样才能一名合格的机械人。致 谢参考文献1 北京五一二场，北京玻璃钢研究所.玻璃钢工艺及性能.中国建筑工业出版社，1974.2 武汉理工

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