螺旋纸管生产线卷管机设计说明.docx

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螺旋纸管生产线卷管机设计说明

螺旋纸管生产线卷管机设计

摘要

卷管部分是螺旋纸管生产的最主要的一部分。

在此设计的螺旋纸管机适用于造纸、纺织、地毯、薄膜、食品、轻工以及其它行业各种品质和规格的纸管生产，特别是化纤丝厂用纸管生产。

皮带缠绕方式采用双导程缠绕传动方式，又加上四机头的设计，这些都可保证芯轴的受力平衡和卷管过程的稳定，从而保证纸管的质量，使该设备更能轻松完成纸管的加工。

本设计部分给出了纸带宽度与卷管直径的关系，并且对不同卷管直径的各层纸带宽度做了具体计算。

通过对普通V带传动、链传动、锥齿轮传动以及花键轴的设计、计算和校核，比较详细地对各传动部分做了具体分析，以确保其在实际生产中稳定高效地工作。

关键词螺旋卷管机/纸管/双导程缠绕/四机头

PaperTubeMachineofSpiral

PaperTubeProductionLin

ABSTRACT

Rollingpapertubepartisthemostimportantpartofthespiralpapertubeproduction.Inthisdesign,thespiralpapertubemachineisapplicableinthepapermaking,textile,carpet,film,food,lightindustryandotherindustriesforavarietyofqualitiesandspecificationsofthepapertubeproduction,especiallyintheproductionofchemicalfibersilkmillpapertube.Windingwayofthebeltisdualleadwindingdriveway,coupledwiththefour-headdesign,whichcanensuretheforcebalanceofthemandrelandthestabilityoftherollingprocesstoensurethequalityofpapertubeandmakethedevicemoreeasilytocompletethepapertubeprocessing.thedesignpartpresentstherelationshipbetweenthewidthofpaperreeltapeandthediameterofvolume,furthermoremakeaspecificcalculationonthepaperreeltapewidthindifferentlayerscorrespondingtodifferentdiametersofthevolume.Throughthedesign,calculationandverificationoftheordinaryV-beltdrive,chaindrive,bevelgearandthesplineaxis,thepaperdoadetailedanalysisineachpartofthesedrivestoensurethestabilityandefficiencyintheactualproductionwork.

KEYWORDSspiralpapertubemachine,papertube,dualleadwinding,four-headdesign

1绪论1

1.1纸管1

1.1.1纸管的分类及用途1

1.1.2纸管的结构形式及材料2

1.2螺旋纸管机3

1.2.1纸管机的概述3

1.2.2螺旋纸管机4

1.3本课题研究的背景5

1.4探究本课题的研究意义6

1.4.1包装机械的发展历程6

1.4.2纸制品包装的发展历程7

1.4.3纸管机的发展历程8

2卷管机的工作原理和设计方案9

2.1螺旋纸管机的工作原理9

2.1.1纸架部分9

2.1.2上胶部分9

2.1.3卷管设备9

2.1.4切断部分10

2.2卷管机设计方案的确定10

3总体设计计算12

3.1螺旋卷管机的几何计算12

3.1.1概述12

3.1.2纸带的几何计算13

3.1.3平带拉力16

3.2电机的选择17

3.2.1功率的计算17

3.2.2电机的选择17

3.3减速器的选择18

3.3.1转速的计算18

3.3.2传动比的分配18

3.3.3减速器的选择18

3.4V带传动计算19

3.4.1确定计算功率19

3.4.2选择V带的带型19

3.4.3确定带轮的基准直径并验算带速v20

3.4.4确定中心距a并选择V带的基准长度Ld20

3.4.5验算小带轮包角21

3.4.6计算带的根数z21

3.4.7计算单根V带的初紧力的最小值22

3.4.8作用在轴上的力即压轴力的最小值（Fr）min及带轮的结构设计22

3.5链传动的设计23

3.6齿轮传动25

3.6.1第一组锥齿轮的设计、计算及校核25

3.6.2第二组锥齿轮的设计、计算及校核36

3.7轴的设计和校核49

3.7.1第一根轴的设计、计算和校核49

3.7.2花键轴的设计、计算及校核51

3.7.3花键的挤压强度校核57

3.7.4键联接的强度验算58

3.7.5轴承寿命的计算59

结束语63

致64

参考文献65

1绪论

1.1纸管

纸管是工业生产的常用物品，目前纸管已经广泛应用于各种领域，它即可以作为各种卷筒纸和纸板的芯，也可作为合成长丝、涤纶、丙纶、氨纶等所用的纺织纱管，如食品包装，农膜，造纸，纺织等行业，尤其是用于纺织业的纸管已逐步取代锥形纱管。

1.1.1纸管的分类及用途

纸管主要包括缠绕膜纸管、胶带纸管、保鲜膜纸管、热电偶纸管、塑料薄膜纸管、造纸用管、皮革纸管、铝箔纸管、高强度纸管、化纤纸管等，适用围比较广，用量比较大。

随着我国经济快速发展，纸管机、纸芯、纸管产品以其成本低、质量轻、易回收、无公害等优点，在纸管机、造纸业、包装业、纺织化纤业得到了普遍应用。

根据行业有应用，可以将纸管具体分类如下：

1）化纤工业用管：

主要有DTY管、POY管、FDY管、锦纶管、氨纶管、氨纶包覆纱管

2）薄膜工业用管：

有BOPP、PET、PVC、BOPA、CPP、农用地膜、保鲜膜、缠绕膜、塑料袋用管（超市用）、镀铝膜、电工电容膜、丙膜、烟膜

3）印刷工业用管：

主要应用于卷桶印刷、薄膜印刷、纸印刷、新闻纸、纱管纸、白板纸、传真纸、票据纸、水松纸、铝泊纸、书写纸、彩色羊皮纸、口杯纸、利乐保鲜纸、其他

4）冶金工业用管：

铝板、钢板、铁板等卷材

5）包装用管：

医疗器械、书画、食品罐等外包装

6）测温用纸管：

钢水测温一次性热电偶

7）取样器用纸管

8）传真机用纸管

9）电池纸管

10）桥梁建筑用管

1.1.2纸管的结构形式及材料[1]

（1）纸管的结构形式

纸管按其制造工艺分为三种形式：

螺旋卷绕式、搭接式和平绕式。

螺旋卷绕式纸管通常使用几种材料倾斜卷绕而成，搭叠边是倾斜的。

搭接式纸管是先将纸板冲切成坯料，再成型粘接而成。

平绕式纸管由片材卷绕数层制成，外层的接缝位于同一直线上。

通常，螺旋卷绕式纸管都是圆的，近年来也能卷绕各种异形纸管，但技术比较复杂。

其它两种形式比较容易制造矩形或椭圆形等截面的纸管。

特别是搭接式，还能容易地制成圆锥形的纱管。

搭接方式又可分两种：

其一是先将原材料用粘合剂复合，再冲切成坯料以后在芯轴上成型搭接；第二种先将原材料分别冲裁成同样大小的坯料，然后在芯轴上一层层成形粘合。

第二种方式可使各层的搭接缝互相错开，以提高接缝的强度和密封性。

螺旋卷绕法具有制管速度快、用料省、易于实现自动化等优点，是一种最为经济合理的方法，而且可卷成任意长度的纸管，故得到广泛的应用。

就容器的强度而言，螺旋卷绕式的要差一些；就大型容器在贮运中的抗破损能力来说也是平绕式容器优于螺旋卷绕式的。

（2）卷绕纸管的各层纸有着不同的要求

纸管壁由衬纸、中层和面纸组成。

通常，衬纸用轻质薄纸，为了减少卷绕时衬纸和芯轴之间的摩擦力，要求衬纸的表面尽可能光滑，而外表面则要求有较好的粘合性。

制造一般纸管的衬纸可用单面牛皮纸为基材，有时在其光滑表面上复合一层铝箔，铝箔上再涂一层光滑的涂料，最大限度的降低摩擦系数。

有时也采用羊皮纸、塑料薄膜、真空镀铝纸、镀塑铝箔等为衬纸。

选用中间层材料时应考虑罐身有足够的耐破度，能经受住与金属罐同等的堆码压力和侧向压力。

罐身一般用未漂牛皮纸板制造，也可以用再生牛皮纸板或以草浆为主的牛皮纸板。

纸表面至少有一面是不光滑的，以得到良好的着胶效果。

一般制罐罐身用纸的定量为（200～300）g／m2，厚度公差为±0.3％，水分含量小于7％±1％，透水试验20～80s，断裂强度中等。

制纸芯用纸管时用定量650g／m2以上的或更厚的纸板。

外层纸或商标纸通常，应具备制作标签的性能，并选择美丽的色调，使外表美观；另外还要考虑与中间层的粘结性、表面摩擦系数、遮光性、保香性、耐热性、耐湿性、耐水性等。

可使用铜版纸、塑料薄膜、铝箔等材料。

一般复合罐可用100g／m2的一面光滑的白牛皮纸；出口罐常用60g／m2的褐色牛皮纸，外表复合一层9μm的标签铝箔。

芯轴纸管外层纸可用轻质纸即可。

粘合剂粘合剂的选择主要考虑作业性、安全性、初粘力、速干性等。

外层用粘合剂要考虑对外界条件的适应性。

淀粉浆糊、凝胶等高粘性粘合剂，流动性差而适合于纸筒卷绕机使用，且价格便宜；硅酸盐粘合剂粘性强，固化后变硬，纸筒刚性好，成本也最低。

1.2螺旋纸管机

1.2.1纸管机的概述

（1）纸管机：

纸管机，顾名思义，就是生产卷纸管的机械，它是以单光面牛皮纸为原料，经过切刀成片，将其卷成纸管的设备[15]。

生产的卷纸管应用于各个行业，有纤工业用管、薄膜工业用管、印刷工业用管、造纸工业用管、皮革工业用管、食品包装用管、展览行业用管等[19]。

卷管机一般由四部分组成：

送纸装置、上胶装置、卷管设备和切断部分。

（2）纸管机的分类：

纸管机按其制造工艺分为螺旋纸管机、平绕式纸管机和搭接式纸管机。

按力的传动方式分为芯轴主动和芯轴被动，其中，芯轴主动的方式适合于卷制大直径的纸管，而对于小直径的纸管，芯轴主动和芯轴被动卷制的产品性能差不多，但是芯轴主动的纸管机设备和操作要比芯轴被动的复杂的多。

按浸渍材料与芯轴缠绕角度分为平绕和斜绕。

另外还可以按辊长划分为多种规格的纸管机[23]。

（3）纸管机适用围及应用领域：

纸管机生产的纸管适用于烟花、布芯、电化铝、棉纱、传真纸、保鲜膜、卫生纸等，通常应用于食品包装、农膜、造纸、纺织等行业。

1.2.2螺旋纸管机

（1）概述

普通螺旋传动是螺母和螺杆组成的传动副，可以实现螺杆或螺母的轴向移动。

主要把回转运动变为直线运动以传递运动或动力，但不能连续传递被加工件[23]。

卷管机的螺旋传动则完全不同于普通的螺旋传动，它是螺旋传动的变异，它可以传递被加工件，它具有使被加工件既转动又作轴向移动的功能，并可以实现连续加工连续进给，可应用生产线上[24]。

螺旋纸管机，属纸管机械类。

适