基于再生胶胶管连续硫化生产线的设计研究

摘要

我国是世界上最大的橡胶消费国，但是我国的橡胶资源十分匮乏，因此对废橡胶再生技术的研究显示出在国民经济越来越重要的地位。针对当前再生胶生产中存在的低效、污染等问题，首次提出了再生胶胶管挤出生产线。该生产线主要包括六部分:再生用胶粉连续混合机、脱硫挤出机、再生胶连续脱硫后处理设备、再生胶粉连续混炼机、补充混炼和挤出成型机、胶管连续硫化生产线。本文主要负责胶管连续硫化生产线的设计与研究。
　　本文系统介绍了多种间歇和连续硫化设备的发展和优缺点，以及红外加热理论和橡胶的硫化理论，针对现有胶管硫化设备存在的问题，设计了一条新的胶管连续硫化生产线，该生产线主要由高温定型装置、硫化装置、牵引装置、定长裁断装置和卷取装置五部分组成。本文对胶管硫化生产线进行了详细的设计研究，做了一下设计研究:
　　1.本文首次设计了再生胶胶管连续硫化生产线，与其他设备组成了首条再生胶胶管完整生产线。
　　2.本文设计了胶管高温定型装置，该装置采用先进的红外加热元件，能够快速的升高温度，使挤出机挤出的胶管能够快速的高温定型，提高了挤出胶管的挺性，并且迅速加热胶管，为后续的胶管硫化过程节省了时间，提高生产效率。
　　3.本文设计的硫化装置同样采用红外加热元件加热，硫化装置采用积木式构造，可以根据不同的硫化条件，通过组装硫化装置调节硫化设备的长度，结构简单，安装方便。
　　4.本文设计了胶管卷取装置，该装置卷取部分采用移动卷取杆，可以根据要求调节胶管卷的大小，取放胶管方便。通过无级调速，保证了生产速度的一致性。
　　5.本文运用有限元分析法，通过Ansys软件对高温定型装置胶管进行了辐射热分析，使高温定型装置的加热方式更加合理，提高了设备的合理性。
　　6.对胶管硫化生产线进行了三维造型设计，准确的绘制出了各部分的结构并进行组装，保证了生产线的良好配合;对生产线的工作过程进行三维动态模拟，直观的将工作过程展现出来。

目录

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 橡胶硫化设备的发展状况

1．2 胶管硫化设备的进步与发展

1．2．1 罐式硫化机硫化

1．2．2 蒸汽管道连续硫化

1．2．3 盐浴连续硫化

1．2．4 热流体床硫化

1．2．5 热空气连续硫化

1．2．6 剪切机头连续硫化

1．2．7 高能辐射硫化装置硫化

1．2．8 微波连续硫化

1．3 红外加热技术概述

1．3．1 红外加热原理

1．3．2 红外线的历史和发展

1．3．3 红外加热技术在橡胶工业的应用现状

1．4 课题的研究背景及意义

1．4．1 课题的研究背景

1．4．2 课题的研究意义

1．5 本课题的主要研究内容

1．5．1 本文的主要研究内容

1．5．2 本文的主要创新点

1．6 本章小节

2 红外加热与硫化技术的理论研究与发展

2．1 红外辐射匹配理论

2．2 红外辐射器加热计算的基本理论

2．3 热辐射基本定理

2．3．1 普朗克辐射定律

2．3．2 维恩位移定律

2．3．3 斯特藩—波尔兹曼辐射定律

2．3．4 兰贝特定律

2．3．5 基尔霍夫辐射定律

2．4 橡胶的硫化理论

2．4．1 橡胶的硫化

2．4．2 硫化条件的选取及确定

2．5 本章小节

3 高温定型装置的设计

3．1 高温定型箱的设计

3．1．1 红外加热管的选择与布置

3．1．2 加热管夹具的设计

3．1．3 保温层的设计

3．2 底架结构的设计

3．3 高温定型装置的总体结构设计

3．4 本章小节

4 连续硫化装置的设计

4．1 硫化箱的设计

4．1．1 硫化时间的计算

4．1．2 输送装置设计

4．2 传动系统的设计

4．2．1 电机的选择

4．2．2 带轮的设计和皮带的选择

4．3 硫化装置底架的设计

4．4 硫化装置的总体结构设计

4．5 本章小节

5 卷取装置的设计

5．1 卷取部分的设计

5．1．1 底盘的设计

5．1．2 卷取杆的设计

5．1．3 夹紧块的设计

5．2 传动系统的设计

5．2．1 电机的选择

5．2．2 减速器的选择

5．3 底座的设计

5．4 卷取装置的总体设计

5．5 本章小节

6 高温定型装置胶管加热的有限元分析

6．1 热辐射概述

6．2 胶管辐射热分析

6．2．1 模型建立

6．2．2 运算求解

6．3 结果分析

6．4 本章小节

7 配套件的三维造型及动态模拟

7．1 连接架的三维造型

7．2 牵引机的三维造型

7．3 裁断装置三维造型

7．4 整机组装图三维造型设计

7．4 胶管硫化生产线的三维动态模拟

7．5 本章小节

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果

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