小管径胶管化纤缠绕机结构分析与优化设计

发布时间：2020-09-25 14:28

　　 缠绕机是通过主轴的转动,带动主轴上缠绕盘的转动,使缠绕盘上经过张力夹线器和分线盘的纤维均匀缠绕在胶管管坯上的机械设备。缠绕机作为橡塑厂家常用的一种非标专用机械设备,自从上世纪60年代国外开始研制,到90年代也涌现了一批新的改进机型,特点是转速更快、效率更高,一直发展到现在已经比较完善。但进入21世纪以来,国内缠绕机的发展一直停滞不前。论文以此为背景,以一款国产小管径胶管化纤缠绕机为对象,研究了基于结构分析、受力分析和有限元静力学分析的缠绕机优化设计,并用模态分析和仿真分析加以验证。首先论文介绍了缠绕机的结构组成和工作原理,接着先对主轴部件进行受力分析;然后建立了国产原缠绕机主轴的三维模型,在施加均布载荷的工况下,对缠绕机主轴进行静力学分析,并提出了接下来的优化方向。其次针对缠绕机的主轴、箱体提出优化方案,再改进缠绕机的传动装置等;然后对优化后缠绕机主轴进行受力分析和静力学分析,并对优化前后的结果进行比较;且建立了优化后主轴箱体的三维模型,也对其进行了静力学分析。对缠绕机主轴部件进行了模态分析,提取其前六阶模态;通过有限元分析计算,弄清了缠绕机主轴部件的结构特点,找出其前六阶固有频率及相应的振型,比较了缠绕机的工作频率和固有频率,并对比了新旧缠绕机的模态分析结果。论文的最后,对缠绕机进行仿真分析,先设置缠绕机的仿真环境,并建立缠绕机的仿真模型,然后实现运动仿真;最后对仿真结果进行了分析,验证了之前的工作。本文借助三维建模软件SolidWorks、有限元分析软件ANSYS和仿真分析软件ADAMS对小管径胶管化纤缠绕机进行了优化设计,主要改进了主轴部件的结构,从而提高了缠绕机的工作性能,可以为类似机械设备的设计研究提供一定的参考依据。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ315
【部分图文】：

图 1.1 化纤增强胶管生产线Fig 1.1 Chemical Fiber Reinforced Rubber Pipe Production Line缠绕机作为橡塑厂家常用的一种非标专用机械设备，自从上世纪 60 年代国外开始研制；到 90 年代，一批新的改进机型也出现在市场上，其特点是转速更快、效率更高；一直发展到现在已经比较完善。而国内虽然紧跟外国缠绕机研脚步，但进入 21 世纪以来，国内缠绕机的发展一直停滞不前。国外的新型缠绕机，主轴转速都已超过 200r/min，而国产缠绕机主轴转速却很难超过 140r/min

绕机进一步地提高其使用性能和降低生产制造成本十分关键。本文以浙江朗晟橡塑有限公司现有国产小管径胶管化纤缠绕机的优化设计作为研究实例，分析该缠绕机在缠绕过程中的静力学性能和模态性能，此外还进行仿真分析。通过这些手段可以了解缠绕机结构的力学性能，也能跟所做的优化设计进行对比验证，对产品的设计优化有一定的参考价值。通过这种方法，可以有效的提高缠绕机的设计精度，同时缩短缠绕机设计周期，节约设计成本。1.1.3 课题的目的和意义浙江朗晟橡塑有限公司现有国产化纤缠绕机主轴转速较慢，生产效率低，远赶不上同类型进口设备，而且振动大，影响加工精度。其中管径在 20mm 以下的小管径胶管是该公司的主要产品，所以针对小管径胶管化纤缠绕机进行优化设计，以提高其生产效率。这对该公司整个小管径胶管的生产过程的效率提升具有重要意义，也将带来较大的经济效益。1.2 缠绕机的研究现状和发展趋势1.2.1 缠绕机概要

增强层为编织的钢丝或线绳；缠绕胶管，力常见在 80-600MPa 乃至更高的压力；针织，短纤维与橡胶一起混压而成。现在市场上最且由于编织胶管和缠绕胶管用途类似，缠绕胶由胶管缠绕机生产出来的缠绕胶管，不仅与编有生产效率高、材料消耗低、承压强度高、耐场竞争中占据主导地位。缠绕胶管加工的常用方法。过程如下：送入一车间将冷胶料以胶条的形式供给特殊设计的锥熔融状态送入另一台装有模具的压出机，直接冷却后，传送通过胶管化纤缠绕机。缠绕机缠锭轴内的纤维材料导送到缠绕机的前部。在分分布在胶管上。然后将带有增强层的胶管导入与前面的模具不同，模具中间有通孔供胶管通而编织胶管只是换成编织机，将纤维材料编织

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本文编号：2826677