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1、个人收集整理 仅供参考学习学校代码： 10128学 号： 200910101082 本科毕业设计说明书（题 目：20发绝热层硫化装置设计学生姓名：杨 斌学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机制09-2指导教师：刘 江 二 一 三 年 六 月摘 要硫化方法目前在工业生产中应用广泛，在工业发展历程中也起着重要的作用。绝热层硫化装置的设计也利用了这一技术，将工件固定在夹具上面，通过法兰盘与工作转轴连接起来，工作转轴在电机轴的带动下一起转动，链轮通过链条将20组工件连起来，一起随工作转轴转动。电机在变频器的作用下实现多级变速，以满足工件在不同转速下硫化的要求。硫化室的温
2、度需要维持在100不变，这就需要用数字调功器来控制加热器，使温度保持不变，确保硫化的顺利进行。变频器和数字调功器是通过一个类似于CPU的PLC来控制，最后在数显仪上显示出转速和温度。此设计由机械部分设计和电气控制部分设计组成，机械部分主要是对硬件部分的设计选型，来完成实体部分的设计，电气控制部分是对后期生产中的操作等所做的设计，主要是运用PLC控制实现。关键词：绝热层 硫化 PLC控制 变频器 数字调功器AbstractVulcanization method is now widely used in industrial production in the industrial devel
3、opment process also plays an important role. Thermosphere curing device design industry takes advantage of this technology, the workpiece is fixed in the fixture above the shaft through a flange connected with work , working shaft driven by the motor shaft to rotate together , through the chain spro
4、cket connected to the workpiece 20 groups together , working together with the shaft rotation. Under the action of the drive motor to achieve multi-speed , work at different speeds to meet the requirements of vulcanized . Required to maintain the temperature of the curing chamber at 100 for constant
5、 , which requires a digital power regulator to control the heater , the temperature is kept constant , to ensure smooth progress of vulcanization . Converter and digital power regulator is similar to the CPU via a PLC to control , and finally displayed on the digital instrument speed and temperature
6、 .This design consists of mechanical design and electrical control part of the design components , mechanical parts mainly for the hardware part of the design selection, to complete the physical part of the design , the electrical control part is the post- production operation, etc. made designed pr
7、imarily the use of PLC control implementation. Keyword：Insulation Vulcanization PLC control Inverter Digital power regulator目 录26引 言随着工业技术的发展，硫化技术已经成为工业生产不可缺少的技术，硫化装置的出现是这一时代的必然产物。国内许多橡胶机械制造厂, 在借鉴国外硫化机的基础上, 研制了具有中国特色的自动化程度高, 硫化橡胶制品质量好, 劳动生产率高的高水平的硫化机, 国外高档水平的平板硫化机种类很多, 如自开模平板硫化机, 抽真空自开模平板硫化机,传递式平板硫化
8、机。日本近十几年来制造的抽真空平板硫化机，据统计, 1988 年日本制造平板硫化机的有40 家左右, 其中有10 家工厂生产抽真空平板硫化机, 已经形成了系列化、标准化。国内硫化机制造厂, 除了制造GB 10480-89 国家标准规定的规格外, 还制造许多热板规格为非标尺寸的大型硫化机, 仅铁岭化工机械厂非标硫化机就有多种规格。硫化机主要零部件的材料趋向高强度化、高刚度化。提高零件材料刚度的措施, 除了采用具有高强度的材料外, 还要适当地增大零部件的截面尺寸和合理设计零部件形状。日本神户株式会社IMN/450X450框式硫化机框式材料为45 # 钢板, 板厚30mm (国内同类产品板厚多数为2
9、0mm ), 框板窗口的上、下及左、右板几何尺寸均大于国内同类产品的尺寸。因此刚度要比国内产品高40 % 以上。小型柱式硫化机的上横梁、平台、底座国外多采用整体厚钢板, 材料为45 # 。大型硫化机有整体铸钢结构的上横梁和下托板。工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CP
10、U板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产；中型PLC已有产品；大型PLC已开始研制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%，主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动
11、化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。本文的设计结合了硫化技术和计算机控制技术，是一个符合实际生产要求，具有实际生产需要的课题，通过本设计，让学生掌握如何将机械和电气驱动、检测技术和计算机控制融合在一起，如何构成一种性能优良、工作可靠及结构简单的机电装备的一般设计方法和规律，增强学生设计计算、分析选型的能力和团队协作的能力，为学生走上工作岗位奠定理论和实践基础。第一章 总体方案设计1.1机械部分
12、结构设计为了工件的安装与拆卸方便，设计箱体的尺寸为（长*宽*高），在内外壁中间添加保温材料，来维持箱体内的温度恒定。箱体设计为前开门式，门上留有两个窥视窗口，来观察工件的工作状态。工件需要安装在专用夹具上来随轴一起转动，所设计的夹具不应该使工件变形，且必须保持工件与传动轴的同轴度。在箱体的后边接有动力舱，里面是由链轮和链条组成的传动装置，可实现20组工件同时转动，最下端的轴与外部的减速器和电机相连。图1-1 专用夹具1.2电气控制部分为了使工件可以实现20-200r/min的变速和温度恒温在100，设计以PLC为控制中心的控制部分。将变频器，数字调功器和数显仪表通过管脚接在PLC上，外部计算机
13、编制梯形图来控制PLC，转速和温度显示在多通道数显仪表上。第二章 机械设计部分机械部分的设计主要是根据任务书的要求，通过计算选出合适的轴，轴承，电机，减速器等零部件，再将零部件按照要求装配起来的过程。2.1电机选择 设工件及夹具总重量为m=80kg，g=10N/kg图2-1 工件受力图图中：总长L=1189mm，a=b=594.5mm由力的平衡关系得： （2-1）查机械设计手册第3章轴承标准得轴承的摩察系数f=0.003则摩擦力 （2-2）即为电机轴的扭转力。初选电机轴的直径d=30mm则扭矩 （2-3）查机械设计手册查得链轮的工作效率为 总转矩 （2-4）总功率 （2-5）则确定变频电机的型
14、号为YVF-90S-4表2-1 YVF-90S-4电机功率KW电流A转矩电源V/Hz恒转矩调速Hz恒功率调速Hz1.12.97.5380/502-5050-100配套风扇机参数表2-2 风扇参数风机型号功率W转速rpm风量m/h风压paG90302600540802.2轴的设计2.2.1轴的结构设计轴的结构是根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸，首先拟定轴上零件的装配方案。在确定个轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保持零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙确定的。为了保证轴向定位可靠，与链轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短2-3mm。2.2.2轴的选材轴的材料主要是碳钢和合金钢，由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛。所以此次设计选用45#钢的实心轴。2.2.3轴的计算轴的计算通常是校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求。初选轴的直径为30mm。1）轴的强度计算计算时按扭转强度条件计算，由机械设计式（15-1）得：
