接触式平动换卷薄膜收卷机设计(5)
4 收卷机的结构设计
4.1 电机功率计算及选型
1）计算驱动辊在启动时的惯性转矩
要求的收卷速度为300 m/min=5 m/s,所以驱动辊的角速度为20 rad/s。
假定驱动辊在一分钟内由静止加速到最大速度，则驱动辊在启动时的角加速度α=0.3333 rad/s2。
驱动辊的预估体积计算得0.03387 m3。
材料选用45钢，密度为7.85 g/cm3。
计算得套筒质量m=265.85 kg.
转动惯量I=1/2m(R12+R22)=15.964 kg•m2.
惯性转矩M1=Iα=5.32 N•m
2）计算张力转矩
查找资料得薄膜在收卷时的张力在100-600 N之间，取张力T=600 N。
张力转矩M2=TR=150 N•m
3）计算摩擦力矩
要求的接触压力为200-500 N,取压力Q=500 N，查找资料得薄膜之间的摩擦因素μ=0.1-0.4，取0.4。
摩擦力f=μQ=200 N。
摩擦力矩M3=fR=50 N•m。
4）计算电机功率
电机功率P=（M1+M2+M3）ω=4106.4 W
根据电机功率和驱动辊转矩选用德国SEW公司的RX79DVE112M4减速电机，电机功率4 kW，减速器减速比为7.16。
4．2 驱动辊设计
4.2.1 驱动辊的基本结构
为了减少电机负载和启动时驱动辊的转动惯量，驱动辊采用空心套筒再在两端焊接上端盖的结构，两端的短轴用螺钉固定在端盖上。
4.2.2 驱动辊的基本尺寸
图4.1 驱动辊的基本尺寸
4.2.3 端轴的固定方式
图4 端轴的固定方式
4.2.4 端轴的设计
1）端轴的类型和材料的选用：
端轴为电控系统的输出轴，为传递转矩的传动轴，根据绝大多数轴类零件设计要求，选用直轴，由于长度较短体积较小并且要受到较大转矩，故设计为实心轴结构。为保证主轴良好的机械强度和耐磨性，主轴材料选用40Cr，且毛坯采用锻件，调质处理。
2）初步确定轴的最小直径
端轴的输入功率P=4.106 kw，转速n=191.0 r/min，按无特殊要求、重要性一般，且选择的材料为40Cr，取C=110，则最小直径：dmin=C（P/n）1/3=80.9 mm。因为轴上部件靠键定位，则最小直径需放大。
3）端轴的结构设计
连接电机端短轴结构如图4.2。
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