卷板機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、沈陽理工大學(xué)課設(shè)專用紙1 緒論211 概述22 一般卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析321 輥卷板機(jī)322 三輥卷板機(jī)5221 對稱式三棍卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)52.3 方案的確定63 傳動(dòng)設(shè)計(jì)64.1 主電機(jī)的選擇和計(jì)算74.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算74.2 上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核84.2.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖84.2.2 剛度校核94.2.3 上輥強(qiáng)度校核94.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核104.3 下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核104.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖114.3.2下輥剛度校核：124.3.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核：124.3.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核135設(shè)計(jì)小結(jié)166參考文獻(xiàn)171 緒論11 概述卷板機(jī)是一種將金

2、屬板材卷彎成筒形、弧形或其他形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理，利用工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。卷板機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)以有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今在中、小型卷板機(jī)中仍廣泛應(yīng)用。卷板機(jī)作為一個(gè)特殊的機(jī)器，它在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位。凡是鋼材成型為圓柱型，幾乎都用卷板機(jī)輥制。其在汽車，軍工等各個(gè)方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求，它可以輥制出符合要求的鋼柱，是一種相當(dāng)實(shí)用的器械。在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)

3、實(shí)行混合分類，一般分為：1）、三輥卷板機(jī)：包括對稱式三輥卷板機(jī)、非對稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)、弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī)等。2）、四輥卷板機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。3）、特殊用途卷板機(jī)：有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用途卷板機(jī)等。卷板機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今在中、小型卷板機(jī)中仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的卷板機(jī)上，因傳動(dòng)系統(tǒng)體積龐大，電動(dòng)機(jī)功率大，起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)也較大，所以越來越多地采用液壓傳動(dòng)。近年來，有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動(dòng)

4、但主驅(qū)動(dòng)仍為機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)液混合傳動(dòng)的卷板機(jī)，也有同時(shí)采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的全液壓式卷板機(jī)。卷板機(jī)是一種通用性及適應(yīng)性較高的彎曲整形機(jī)械。為提高卷板機(jī)的工作效率，提高制品的加工精度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作條件，通常采用板料送料工作臺(tái)、輔助操作機(jī)械、托架平臺(tái)以及支承滾道等輔助設(shè)備。國外有些廠家已有配上自動(dòng)焊接機(jī)、下料機(jī)械手等成線或單元供貨。2 一般卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析21 輥卷板機(jī)雙輥卷板機(jī)的原理如圖2.1所示： 2.1雙輥卷板機(jī)工作原理圖上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個(gè)包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，上輥及送進(jìn)板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈

5、性體的體積不變，壓力便向四面?zhèn)鬟f，產(chǎn)生強(qiáng)度很高，但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊，目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越?。坏?dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，彎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無關(guān)，這是雙輥卷板機(jī)工藝的一個(gè)重要特征。雙輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)：1.不必端頭彎曲，加工速度快；2.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即使是經(jīng)過沖孔、切口、起伏成型等加工，也不致產(chǎn)生折裂及不規(guī)則翹曲等；4.不產(chǎn)生皺折，不在制件表面造成劃痕；5.如果把棍輪的壓下量取大，即使倆棍輪的間距有所

6、變動(dòng)而制件的直徑也不發(fā)生變化，因此設(shè)備精度不是很高也行，使用的是簡單的裝置等等。另一方面，二棍卷板機(jī)的缺點(diǎn)是1.由于相對于制件直徑的每一個(gè)變化都需要制作導(dǎo)向輥輪，故不適于多品種小批量生產(chǎn)； 2.不能做厚板的加工（最大加工板料69mm）。22 三輥卷板機(jī)三輥卷板機(jī)是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。221 對稱式三棍卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)對稱式三棍卷板機(jī)，由工作輥、機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)座等組成。通常兩個(gè)下輥為主動(dòng)輥，相對于上輥?zhàn)鲗ΨQ布置，上輥為從動(dòng)輥，可垂直調(diào)節(jié)，所以也稱對稱上調(diào)式三棍卷板機(jī)。機(jī)器一側(cè)安裝有傾倒軸承，稱為機(jī)器的傾倒側(cè)，另側(cè)安裝有傳動(dòng)系統(tǒng)，稱為機(jī)

7、器的傳動(dòng)側(cè)。除去全機(jī)械傳動(dòng)的對稱式三棍卷板機(jī)，還有半液壓半機(jī)械傳動(dòng)的對稱式三棍卷板機(jī)。傳動(dòng)側(cè)的翹起機(jī)構(gòu)和傾倒側(cè)的軸承傾倒機(jī)構(gòu)均是為方便卸下卷制成形的筒件。通過傾倒機(jī)構(gòu)能把軸承體傾倒85°90°，翹起機(jī)構(gòu)可把上工作輥翹起1°3°。在中小型對稱式三棍卷板機(jī)中大多采用手動(dòng)傾倒機(jī)構(gòu)和手動(dòng)翹起機(jī)構(gòu)。在大型的對稱式三棍卷板機(jī)中，大多采用液壓驅(qū)動(dòng)的翹起機(jī)構(gòu)傾倒機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。2.3 方案的確定通過上節(jié)一般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，根據(jù)各種類型卷板

8、機(jī)的特點(diǎn)，再根據(jù)三輥卷板機(jī)的不同類型所具有的特點(diǎn)，最后形成本設(shè)計(jì)方案，12×2000對稱上調(diào)三輥卷板機(jī)。雙輥卷板機(jī)不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡單，但彎曲板厚受限制，只適合小批量生產(chǎn)。雖然三輥卷板機(jī)不能預(yù)彎，但是可以通過手工或其它方法進(jìn)行預(yù)彎。3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖3所示：它是以兩個(gè)下輥為主動(dòng)輪 ，由主動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動(dòng)。上輥工作時(shí)，由于鋼板間的摩擦力帶動(dòng)。同時(shí)作為從動(dòng)軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動(dòng)機(jī)、減速器、蝸輪副、螺母。工作時(shí)，由蝸輪副轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)下輥可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在上輥的壓力

9、下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動(dòng)，使板料達(dá)到所需要的曲率，形成預(yù)計(jì)的形狀。4.1 主電機(jī)的選擇和計(jì)算4.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 1. 已知設(shè)計(jì)參數(shù)：加工板料：Q235-A 屈服強(qiáng)度：s=235MPa 抗拉強(qiáng)度：b=420MPa輥材：50 Mn 屈服強(qiáng)度：s=930MPa 抗拉強(qiáng)度：b=1080MPa硬度：HBS229HB板厚：s=8-12 mm 板寬：b=2000mm 滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)：m=0.18 滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：f =0.8（冷卷）無油潤滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù)：=0.05板料截面形狀系數(shù)：K1=1.5 （矩形）板料相對強(qiáng)化系數(shù)：K0=11.6 （A3鋼） 板料彈性模量： E=

10、2.06×105MPa卷板速度：V6 m/min2. 確定卷板機(jī)基本參數(shù)下輥中心矩：t=(1214)s =140mm 上輥直徑：下輥直徑： 最小卷圓直徑：筒體回彈前直徑：其中。4.2 上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核4.2.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖由上部分計(jì)算可知輥筒在成形100%時(shí)受力最大： 故按Pamax計(jì)算，其受力圖4.1：圖4.1上輥受力圖4.2.2 剛度校核撓度： 確定公式各參數(shù)：（Ia為軸截面的慣性矩） 得： 因?yàn)?，所以上輥剛度滿足要求。4.2.3 上輥強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面為、，因、 相同，且，所以只需校核、處： ： 故安全，強(qiáng)度合乎條件。4.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核50Cr： 在截面、

11、處，所以只需校核、處：處：r=0 則因上輥轉(zhuǎn)矩T=0，故：應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力處： 故：疲勞強(qiáng)度滿足條件。4.3 下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖下輥受力如圖4.3圖4.3 下輥受力圖受力：k 主電機(jī)齒輪嚙合效率： 聯(lián)軸器效率： 軸承效率：總傳動(dòng)效率： 轉(zhuǎn)矩： 4.3.2下輥剛度校核：撓度： I為軸截面的慣性矩： 故：安全。4.3.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核：由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面在、處：處： 安全系數(shù)：處： 安全系數(shù) 故安全，故彎曲強(qiáng)度滿足。4.3.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核初選、截面：、同類；、同類；、處：；、處：顯然 ， 故僅校核、即可。疲勞強(qiáng)度校核

12、公式 截面： 應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 所以：截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。截面： 應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 故滿足疲勞強(qiáng)度要求。截面： ，應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 故滿足疲勞強(qiáng)度要求。 剛度條件滿足。 滿足彎曲強(qiáng)度要求。5設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次上機(jī)實(shí)驗(yàn)讓我更加了解了專業(yè)方面的知識(shí)，了解了自己以后要做的事。上機(jī)操作的時(shí)候有很多東西要注意，尤其是細(xì)節(jié)方

13、面的問題，看老師操作起來簡單，自己操作起來就有好多方面不懂，需要有足夠的耐心一步步摸索，或者虛心像別人請教。對于cad，我們還只是對它的部分功能進(jìn)行了了解，還有好多用途要通往后的自學(xué)來熟悉。順利如期的完成本此課程設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更好的為祖國的四化服務(wù)。6參考文獻(xiàn)1蘇聯(lián)莫施寧.卷板機(jī)（第一版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1970.2周國盈.帶鋼卷取設(shè)備.冶金工業(yè)出版社,1992.3蘇傳德.卷板機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算J.山東冶金.1999.6(3