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            再生橡胶自动化生产线的研究

            来源: www.zsalud.com 作者:lgg 发布时间:2015-08-17 10:40 论文字数:36258字
            论文编号: sb2015081610542314272 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
            本文是工程论文,本课题以再生橡胶自动化生产线为研究对象,在满足工艺需要的前提下,通过带式输送机的引用,代替了原有需要人力完成的工作,用以实现生产线的高度自动化。

            第 1 章 绪论


            1.1 选题背景
            在全球化经济高度发展的时代,人类物质和文明的发展完全颠覆了传统生产和生活的方式,给人类带来了前所未有的便捷体验,同时也引起了许多未预知到的问题,废旧橡胶的处理便是其中比较严重的问题之一。为了满足设计的需要,人们开发了各种新类型的橡胶材料适应不同要求,所以人们在橡胶生产过程中加入各种添加剂,来提高它的使用强度,越来越高地提升其性能要求,降低使用过程中的磨耗量,这类橡胶性能也更加稳定,报废闲置过程中很长一段时间内难以自然分解,破坏了自然生态环境的平衡,又浪费了我国工业生产中需求量很大的生胶原料,得不偿失。最近十几年,人类工业的进步产生了堆积如山的废旧橡胶,面对逐年攀升的全球废旧橡胶的数量,何种才是有效的处理方法在全球社会引起了广泛关注。目前较为有效的处理方法是将废旧橡胶焚烧,但是这种方法比较原始、粗放,容易污染大气环境。其实自从 20 世纪初,废旧橡胶再生加工技术就被全球相关产业的科技人员着手研究。经过了 100 多年的探索,废旧橡胶再生处理工业如今已然成为各国重要的产业,其加工技术和工艺、装备逐步成熟和完善。中国是一个相对生胶资源相对稀缺的国家,一个巨大的缺口需要从外国进口来弥补的需求量的不足。并且随着中国汽车工业及其它工业的快速发展,自 2001 年以来,这个缺口逐年扩大,如今每年橡胶资源的消耗量已超越美国,成为世界第一大橡胶消耗国家。废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理和其它物理和化学过程后,变成弹性状态更好和可以重新硫化的橡胶,称这种橡胶为再生橡胶。根据现有的经验,再生橡胶完全可以作为橡胶行业的原材料,来弥补天然生胶的不足,那么利用废旧橡胶生产出来的再生橡胶,对我国橡胶资源的缺口会起到很好的补充作用。那么,如何再利用废旧橡胶,使废旧橡胶变废为宝,提高其利用率已成为当务之急[1]。
            ………


            1.2 国内外自动化生产线的介绍
            自古以来,自动化技术在国内和国外都取得了长足的进步。自动化生产线技术的研究、应用和推广在人类的生产和生活中都产生了深远的影响。这里所讲的自动化生产线是在原有流水线和自动化技术发展的基础上,逐步建立、发展和完善起来的,相对流水线生产有许多好处。流水线生产是指在生产的过程中,通过整合各个环节,根据预定的节拍组织生产的完整的形式。图 1.3 的流水线,适用于品种不多,量化生产的企业。流水生产线是专门的组织形式,是人们在生产经验的基础上总结出来的分工更为细致、组织更为高效率的一种生产形式,存在的缺点主要是需要的人力较多,这样企业的生产成本会相对较高[6]。自动化生产线由工件输送系统和控制系统构成,按照生产加工的处理顺序,将成组的自动化机械设备、其它工艺设备和辅助设备连接起来,能自动地完成生产加工的全部或部分过程,简称为自动线。自动化生产线的主要目的是为了促进现代制造工业的发展,提高生产率,降低生产成本,减少劳动力的使用,加强企业的市场竞争能力。图 1.4 的自动化生产线,适合于大规模的生产加工,具有较高的稳定性和生产效率,同时还具有生产周期短、占地面积小、污染小的特点,并能确保生产过程的连贯性[7]。
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            第 2 章 再生橡胶自动化生产线结构功能分析


            2.1 XKJ480x1000 型开炼机介绍
            本文研究的再生橡胶自动化生产线,用到的设备是 XKJ480x1000 型开放式炼胶机。XKJ480×1000 开炼机用于再生橡胶的揉炼,对再生橡胶行业起到的促进作用影响巨大,通常是由底座、支撑外壳和主动、从动辊筒等基本部件组成,并在机器内部设置有调距装置、循环散热装置、出片机、传动装置和润滑系统等辅助系统,外部连接减速器和电动机带动开炼机工作。其主动、从动辊筒材料均使用合金冷硬铸铁,内部挖空减轻重量,表面光滑、耐磨损,使胶料在加工过程中受力均匀。从辊筒内部开有的循环散热槽中通入热气或冷水,来控制实际生产中开炼机的整体温度。工作中主动、从动辊筒相向回转,通过挤压完成对胶料热炼。在开炼机与外部设备连接处装有保护设备,防止由于横向挤压力过大使开炼机损坏。若发生紧急事故时,可使用手动制动杆完成开炼机的快速停车,可靠性较高。XKJ480x1000 开炼机实体图如图 2.1 所示。根据生产实践中 XKJ480x1000 开炼机炼胶工艺的要求,在生产线中引入带式输送机、切断收料装置等相关设备,辅助完成生产线中相邻两台开炼机之间的胶料相互传递,效果良好,既提高了胶料在热炼过程中的自动化程度,又减少了操作工人的劳动强度,满足了再生橡胶企业对生产效率的要求。图 2.1 所示的 XKJ480x1000 型开炼机的结构图如图 2.2 所示。
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            2.2 再生橡胶自动化生产线功能和结构分析
            上小节介绍了再生橡胶自动化生产线 XKJ480x1000 型开炼机的基本情况,下面重点分析再生橡胶自动化生产线的功能和结构。再生橡胶自动化生产线的功能和结构设计应该在符合机械设计、机械原理和实际生产经验的基础上,选用合理的机械送料、收料装置和切断收料装置,从而确定该生产线的设计方案。再生橡胶自动化生产线一般是由送料机构、炼胶机和切断收料装置组成。目前再生橡胶行业使用的生产线自动化水平相对较低,能够经过一次加工就出片的生产线很少,绝大部分的生产线仅仅能够实现局部的自动化,如:自动送料但不能自动接料,可以给下一台送料但不能给上一台送料,以致无法自动热辊。一条完整的再生橡胶自动炼胶生产线包括:机械结构部分、电气控制部分以及其它辅助部分。由于炼胶生产线中器件种类繁多,安装环境灰尘较多并且开炼机需要稳定的接料和送料,所以要精确无误地自动地完成炼胶的过程,需要一个完善的传送带系统来完成送料和收料的过程。而送料和收料过程作为整个炼胶过程中重要的环节,在系统中起着承上启下的作用。由于多台开炼机同时工作,所以整条生产线组成较为复杂,需要多条传送带辅助使胶片从开炼机底部传出和上部传入。目前传送带相关理论和切断收料装置都已经发展较为成熟,许多前辈在关键领域做出了很多杰出贡献。在再生橡胶自动化生产线的设计过程中,可以使用现有技术上较为成熟的设备,直接设计出整条再生橡胶自动化生产线。为了实现再生橡胶生产过程中减少人力、提高生产效率的目的,在生产线中引入了多台带式输送机完成相邻两台开炼机胶料的输送任务,设计了如图 2.3 再生橡胶自动化生产线方案图。
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            第 3 章 再生橡胶自动化生产线关键部位设计....16
            3.1 XKJ480x1000 开炼机主要技术参数.........16
            3.2 摇臂式输送机主要技术参数设计......16
            3.2.1 摇臂式输送机主要技术参数设计..... 17
            3.2.2 摇臂式输送机在两种工作位置带长的比较.......... 19
            3.2.3 摇臂式输送机带长恒定的解决办法........ 20
            3.2.4 摇臂式输送机 UG 实体建模......21
            3.3 带式输送机传送带跑偏的原因和解决办法....24
            3.4 本章小结...........25
            第 4 章 带式输送机辊筒的结构静力学分析........27
            4.1 普通平带和辊筒的受力分析.......27
            4.2 Ansys Workbench 软件简介.........29
            4.3 带式输送机辊筒有限元模型的建立.........31
            4.4 结构静力分析结果.........34
            4.5 本章小结...........37
            第 5 章 带式输送机辊筒的疲劳分析......38
            5.1 概述............38
            5.2 有限元软件的疲劳分析原理.......39
            5.3 辊筒的疲劳分析.............41
            5.4 本章小结...........44


            第 5 章 带式输送机辊筒的疲劳分析


            5.1 概述
            众所周知,实际工业生产中的事故往往是由于工件的失效引发的,这些事故除了影响生产的安全,威胁到了工人的生命,对生产这些工件的企业同样造成了重大的打击,为此国家出台了一系列相关标准来限制工业生产制造出来的产品质量。当今社会人类工业生产水平与日剧增,拔地而起的高楼随处可见,百万吨级别的大厂数不胜数,当然也应当清楚的认识到,人类利用自己智慧创造出来的这些财富的同时,同样面临着巨大的风险。墨西哥的蝴蝶轻轻的挥动翅膀,有可能在北美洲引发一场风暴。如何清晰的认清这些风险,对避免灾难的发生具有重要的作用。机械工件的失效往往是由于工件强度的疲劳破坏引起的。因此,设计一种新齿轮时,人们需要对齿面进行疲劳分析,避免由于强度的不足引起工件的失效。同样设计带式输送机时,要对传送带和辊筒进行强度校核,可见疲劳分析在企业工件的设计过程中的重要地位。但是工件在工作过程中,往往会出现很多意想不到的情况发生,由墨菲定律知道,即便是很小概率的事件也有可能发生。为此人们引入了可靠性这个概念,用概率定量地衡量工件出现失效的可能性。由疲劳强度理论可知,在工件的工作过程中,若工件的最大应力超过其疲劳强度时,就可以认定工件失效。

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            结论


            本文旨在帮助再生橡胶企业克服传统生产模式存在的缺陷,通过现代科学技术带来的全新、高效的生产模式谋求发展,从而提高企业赢取市场份额的综合能力。针对传统再生橡胶生产企业面临的人力需求量过大、生产胶料性能不稳定和生产效率低等问题,设计了基于 XKJ480x1000 型开炼机的再生橡胶自动化生产线,并引入带式输送机系统,完善胶片在生产过程各个环节的输送。通过对带式输送机辊筒的有限元软件仿真,得到相关应力、应变和总体变形云图。将结果导入疲劳分析软件中做进一步的分析,得到了辊筒的破坏分布云图。具体得到了以下结论:
            (1)通过对再生橡胶生产企业的实习,对再生橡胶行业有了深入的了解,熟悉了再生橡胶生产线的工艺流程,设计了再生橡胶自动化生产线的装配图。在确定再生橡胶生产线生产节奏为整个生产线关键点后,选择以开炼机后主动滚筒线速度为切入点,确定了带式输送机需要匹配的线速度,给论文的前期工作打下了夯实的基础。为达到节约成本和满足需要的目的,对再生橡胶自动化生产线各个环节结构和功能进一步细化,选用普通平带输送机作为完成生产线各个环节物料输送的核心部件。针对胶片在一台开炼机上的多次揉炼,设计了摇臂式带式输送机,通过查阅机械设计手册,确定了其具体的尺寸参数。
            (2)实际生产中,摇臂式输送机的摇臂需要经常性的旋转,传送带带长、预紧力等都会随着相应改变,导致传送带的使用寿命降低。为了保证其带长恒定、延长传送带的使用寿命,进行了多项相关的计算,确定了摇臂处于 90 度时带长的减小量,并通过改变链轮圆心在摇臂机架上的位置,合理解决了这个问题。同时分析了带式输送机产生横向振动的原因,并提出了合理的解决办法。为了得到实际工作中皮带的受力情况,对普通平带进行了受力分析,推导出了普通平带输送机紧边拉力和松边拉力的关系以及预紧力和传送带包角、摩擦系数的关系,为有限元软件的分析做了铺垫。
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            参考文献(略)


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