鋼板校平機(jī)設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目： 鋼板校平機(jī)設(shè)計 姓 名： 系 別： 工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 呂寶君 2011 年 6 月 18日 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得青島農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制 手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時， 單位署名為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)。 論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 摘 要 . . 錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。 Abstract . 錯誤 ! 未 定 義 書 簽 。 1 緒 論 . . 1 1.1 平行輥式校平機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀 . 1 1.2 鋼板校平機(jī)研究的內(nèi)容和意義 . 1 2 校平機(jī)總體方案設(shè)計 . 3 2.1 反彎校平的基本原理 . . 3 2.2 校平機(jī)的工作原理和壓下方案選擇 . . 4 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 . 8 3.1 傳動系統(tǒng)參數(shù)計算 8 3.1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 . 8 3.1.2 力能參數(shù) . 9 3.2 減速機(jī)、齒輪座、電機(jī)和萬向聯(lián)軸節(jié)的選擇計算 . 14 4 校平裝置設(shè)計 18 4.1 液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計 .18 4.1.1 液壓壓下系統(tǒng)的組成 . 1 8 4.1.2 液壓控制系統(tǒng)工作原理 . . .1 8 4.1.3 液壓壓下系統(tǒng)部分參數(shù)計算 . 20 4.2 輥子材料選擇及強(qiáng)度校核 . 22 4.2.1 輥子材料選擇 . 22 4.2.2 輥子強(qiáng)度校核 . . . . 23 4.3 軸承的選擇及潤滑 . 26 4.3.1 軸承的選擇 . 26 4.3.2 軸承的潤滑 . 27 5 結(jié)論 . . . 29 參考文獻(xiàn) . . . . .30 致謝 . . . . . 31 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 I 鋼板校平機(jī)設(shè)計 摘 要 針對鋼板校平機(jī)的使用要求，本課題完成了鋼板校平機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。所設(shè)計的校平機(jī)采用了異輥距輥系技術(shù)、彎輥技術(shù)、液壓壓下加壓方式。異輥距輥系技術(shù)的應(yīng)用縮短了空校區(qū)，從而使補(bǔ)校工作明顯減輕；彎輥技術(shù)的應(yīng)用使校平機(jī)在工作時可使校平工作輥產(chǎn)生一定量的曲率以抵消機(jī)架的彈跳，并可有效改善板材的橫向板形；液壓壓下加壓方式實現(xiàn)了動態(tài)輥縫調(diào)整，提高了鋼板的校平質(zhì)量，使校平機(jī)運行更加平穩(wěn)，并可實現(xiàn)過載保護(hù)。 關(guān)鍵詞： 鋼板； 校平裝置 ； 異輥距輥系 ； 彎輥 技術(shù)；液壓壓下 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 II Steel Leveling Machine Design Abstract According to the use of steel leveling machine, this task completed steel leveling machine design. The steel leveling machine adopts the roll of technology, from roll bending roll technology, hydraulic press pressure mode. Different from the roll system technology roll application shortened empty campus, thereby significantly reduce continuation school for work, Bending roll technology application makes leveling machine work can make leveling work roll produce a certain amount of curvature to offset the frame, and can effectively improve the bounce of the lateral plate shape, Under the pressure of hydraulic pressure means to realize the dynamic roll gap adjustment and improve the quality of steel, leveling leveling machine working more smoothly, and can achieve overload protection. Key Words: steel plate； leveling machine； different from the roll system roll； bending roll technology；hydraulic press 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1 緒 論 1.1 鋼板校平機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀 平行多輥薄板校平機(jī)國內(nèi)外發(fā)展很 不平衡，國內(nèi)基本上還停留在傳統(tǒng)的手動調(diào)節(jié)及機(jī)械傳動方式，位置精度只 有 0.5mm，而國外已經(jīng)實現(xiàn)了計算機(jī)電液自動控制，位置精度青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 已經(jīng)達(dá)到 0.1mm，且有良好的人機(jī)界面，便于現(xiàn)場工程師操作 1。 在中國銷售高精度薄板校平機(jī)的公司主要有三家，瑞士海莫樂公司、臺灣雙郁機(jī)械公司和美國的 IOWA 精密工業(yè)公司，后兩家公司校平機(jī)都作為卷板材加工流水線工序設(shè)備，而瑞士海莫樂公司作為專業(yè)校平機(jī)制造公司，性能最好。它采用液壓系統(tǒng)來控制校平機(jī)的輥縫，公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、建筑玻璃、精密儀器儀表和工具等領(lǐng)域。這三家的校平機(jī)都能實 現(xiàn)計算機(jī)數(shù)字控制 (CNC)，而且海莫樂公司校平機(jī)能自動感應(yīng)壓應(yīng)力，采用雙閉環(huán)控制，實現(xiàn)了智能化，但價格不扉，一臺 20-30 萬美金。 國內(nèi)的情況是：北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所機(jī)器人工程中心開發(fā)的一套開卷、矯平剪切、堆垛生產(chǎn)線技術(shù)中，矯平機(jī)能實現(xiàn)計算機(jī)數(shù)字控制，但校平機(jī)的間隙調(diào)整由標(biāo)尺指示，并沒有采用閉環(huán)控制，所以位置控制精度僅有 0.5mm。生產(chǎn)制造公司有國營西北機(jī)器廠、富地機(jī)械、山東省淄博市桓臺齊光鍛壓機(jī)床廠、無錫梅里精品機(jī)械和湖北重型機(jī)器集團(tuán)，前后輥縫間距全部采用手動機(jī)械調(diào)節(jié)，位置精度僅依靠蝸輪控制。所以產(chǎn) 品的校平精度不高，不能應(yīng)用在精矯工序。 由湖北重型集團(tuán)有限公司同華中理工大學(xué)威奇數(shù)控公司合作開發(fā)的輥式板材校平機(jī)系列，經(jīng)過多年的完善和發(fā)展，在理論上和實踐上形成了較成熟的體系。結(jié)構(gòu)上，采用機(jī)械傳動和液壓傳動相結(jié)合的方案，并重點加入了液壓墊這一專利技術(shù)，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊，精度高，噪聲低，控制方便，不僅提供了良好的交互環(huán)境。而且在實時性和預(yù)警上也對液壓、機(jī)械和電氣各環(huán)節(jié)實現(xiàn)了全面管理。整套控制系統(tǒng)由一臺工控機(jī)和 PLC 組成，校平精度也達(dá)到了 0.1mm14。 1.2 平行輥式校平機(jī)研究的內(nèi)容和意義 隨著我國 板材生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各廠家日益認(rèn)識到板形在生產(chǎn)與市場銷售中的重要性。不良板形的外部表現(xiàn)是板材上常見的中心波浪、邊浪、瓢曲、扭曲、鐮刀彎或局部鼓包等。這些缺陷往往在板材軋制、熱處理、校平、冷卻過程中形成，往往是由于溫度、輥形、壓下、冷卻水溫、水壓等因素不合適造成的。若將板帶看作由無數(shù)條縱向金屬纖維連結(jié)而成的材料，則不良板形材料中內(nèi)應(yīng)力的出現(xiàn)，正是因相鄰纖維間存在長度差之故。由于鄰近纖維間的相互制約，長纖維受壓應(yīng)力，短纖維受拉應(yīng)力。因此，板帶橫向厚度差與板形有著密切的關(guān)系。橫向厚差大的板帶，一般板形都不 好，但因只需幾微米的橫向厚差，即可造成明顯的板形缺陷。因此，有些橫向厚差很小的材料，板形也完全有可能不符合要求。 隨著民用消費類產(chǎn)品需求不斷增加，市場對薄板需求也大幅度提升，同時對板材的質(zhì)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 量要求也在大幅提升。只有有了好的材料，才能加工出好的產(chǎn)品來。因此這些變形如果得不到及時有效的矯正，將嚴(yán)重影響著產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的提高，尤其是本身作為工具的高精密儀器和刀具，它們對用材平整度要求更加苛刻。 對于薄板，平行多輥校平機(jī)應(yīng)用最廣，技術(shù)也最成熟。這種校平機(jī)克服了普通壓力校平機(jī)斷續(xù)工作的特點，成倍地提高了校平效率，使校 平工序得以進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)線，而且可以達(dá)到很高地校平精度。本課題研究的也就是平行輥校平機(jī)。 當(dāng)今世界上先進(jìn)校平機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，板材校平機(jī)正向重型化、全液壓、自動化過渡。 平行輥校平機(jī)在板材加工方面應(yīng)用廣泛，但從國內(nèi)現(xiàn)狀可以看出，高精度的液壓多輥薄板校平機(jī) (位置精度 0.15mm以下 )國內(nèi)還相當(dāng)缺乏。因此，本課題的研究具有十分重要的意義。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 2 校平機(jī)總體方案設(shè)計 2.1 反彎校平的基本原理 在壓力校平機(jī)、輥式校平機(jī)、 斜輥式校平機(jī)和拉伸校平機(jī)中，軋件都是經(jīng)過反向彎曲后校平的，而軋件的彎曲狀態(tài)可以用曲率表示，在軋件的 彈塑性彎曲變形過程則可以用曲率的變化來說明。 軋件在校平過程中的曲率變化： 1）原始曲率 軋件在校平前的曲率稱為原始曲率，以01r 表示。（圖 2.1a）。 r0是軋件的原始曲率半徑。彎曲的方向用正負(fù)號表示，如 +01r 表示彎曲凸度向上的曲率， -01r 則表示彎曲凸度向下的曲率，而軋件的平直段用01r =0表示。 2）反彎曲率 軋件在外力矩 M作用下強(qiáng)制反彎的曲率稱為反彎曲率，以1表示。在壓力校平機(jī)和輥式校平機(jī)上，反彎曲率是通過校平機(jī)的壓頭或輥子的壓下來獲得的。反彎曲率大小的選擇是決定軋件能否被校平的關(guān)鍵。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 圖 2.1 彈塑性彎曲時的曲率變化 a-彎曲階段； b-彈復(fù)階段 3）總變形曲率 它是軋件彎曲變形的變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數(shù)和，以cr1表示，即： cr1 =01r +1 使用上式時，應(yīng)將曲率的正負(fù)號代入。原始曲率與反彎曲率方向相同時符號相反；方向相反時符號相同。 4）彈復(fù)曲率 它是當(dāng)外力矩去除后，軋件在變形內(nèi)力形成的彈復(fù)力矩 My作用下彈性恢復(fù)的曲率變化量，以y1 表示。 5）殘余曲率 它是軋件經(jīng)過彈復(fù)后所具有的曲率（圖 2.1b），以r1表示。如軋件被校平，則r1=0，如軋件未被校平，在輥式校平機(jī)上，前一輥的殘余曲率將是下一輥的原始曲率，即1011ii rr，式中 i指輥數(shù)。 殘余曲率r1是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差：r1=1-y1 ，顯然欲使軋件校平，則必須使殘余曲率r1=0，由上式得：1=y1 ，此式是一次反彎校平時（壓力校平機(jī)）選擇反彎曲率的基本原則。 2.2 校平機(jī)的工作原理和壓下方案選擇 平行輥校平機(jī)屬于連續(xù)性反復(fù)彎曲的校平設(shè)備，這種校平機(jī)克服了壓力校平機(jī)斷續(xù)工青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 作的缺點，使校平效率成倍提高，使校平工序得以進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)線。 金屬材料在較大的彈塑性彎曲條件下，不管其原始彎曲程度有多大區(qū)別，在彈復(fù)后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小，甚至?xí)呌谝恢?。隨著壓彎程度的減小其彈復(fù)后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達(dá)到校平目的。因此平行輥校平機(jī)必須具備兩個顯著的特征 ：第一，具有相當(dāng)數(shù)量的交錯布置的校平輥以實現(xiàn)多次的反復(fù)彎曲；第二，壓彎量可以調(diào)整，能實現(xiàn)校平所需要的壓彎方案 7。 下面以 5 輥校平法用圖形表示如圖 2.2 所示： 圖 2.2 5輥校平法 平行多輥校平機(jī)的壓下方案有三種，最小壓彎遞減方式，即校平機(jī)每個輥的壓下量都可單獨調(diào)整的假想方案。校平機(jī)上各個輥子反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一輥產(chǎn)生的最大殘余曲率，使之變直。最小殘差遞減方式，即使具有不同原始曲率的軋件經(jīng)過較少次數(shù)劇烈的大變形反彎，以迅速消除其原始曲率的不均勻度，然后按校平單值曲率的辦法 加以校平的方案。線性遞減方式。其中最常用的是線性遞減方式，薄板校平多采用這種方案，也是本文討論的方式。這種方式的特點是：從第二輥 (第一個上輥 )到最后第二輥 (最后一個上輥 )的壓彎量按線性遞減，最后第二棍的壓彎曲率一般為彈性極限曲率，前面第二輥的壓彎曲率則不受嚴(yán)格限制。由于這種壓下方式多用于薄板材校平，故第二輥壓下曲率都較大。工業(yè)生產(chǎn)中采用這種方案的多輥校平機(jī)的輥數(shù)一般都較多，有 11、 13、17、 19、 21、 23 輥等，同時輥徑要盡量小，這樣使板材得到較大的變形，變形愈大愈有利于消除波浪彎 1。 2.3 輥系 方案的確定 平行輥校平機(jī)發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途和校平質(zhì)量有關(guān)。這里介紹幾種典型輥系，如圖 2.3 所示。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 圖 2.3 典型輥系 輥系 a 是上輥組平行升降的輥系，主要用于熱校平厚板、粗矯板材和在展卷機(jī)后平整帶材等工作；輥系 b有所改進(jìn)，兩端輥單獨調(diào)整，有利于中間各輥加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高校平質(zhì)量，主要用于熱校平板材。輥系 c是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調(diào)成平行升降、單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途同圖 a,第二個同圖d，第三個用途為可以進(jìn)行反復(fù)及雙向咬入的校平。輥系 d 是按線形遞減壓下的板材校平輥系。輥系 e是型材校平的常用輥系，各上輥單獨調(diào)整可以采用各種壓下方案。輥系 f 是校平板材的輥系，帶有支撐背輥，它有兩個作用：一，校平寬板時輥子太長，剛度不夠，用支撐輥來保持工作輥的剛度；二，校平薄板時要消除波浪需要用支撐輥來改變工作輥的凸度。這種輥系也稱為四重式校平輥系。輥系 g比前一種增加一排中間輥，由于支撐輥多為盤形，長期工作中使工作輥表面被壓出痕跡，這時若校平工件的表面要求光亮，而輥面壓痕很可能在工件表面上留下條狀暗影甚至印痕。故用中間輥隔離上述壓痕的傳遞。這種輥系也稱為六重式 校平輥系 8。 除這些典型輥系外，近代新研制設(shè)計了不少性能更好的輥系。不過它們都是在已有的輥系基礎(chǔ)上的改進(jìn)。如圖 2.4 所示的異輥距輥系，特點就是加大了入口側(cè)的輥距，以減少入口側(cè)各輥的壓力，尤其可以減少第 3 輥的斷軸事故。同時還追求等強(qiáng)度設(shè)計的理想狀態(tài)。隨著校平力的逐漸減小，向著出口側(cè)逐步也減小了輥距尺寸。它由于空矯區(qū)（不產(chǎn)生校平彎矩的區(qū)間）比較短，可以明顯的減輕補(bǔ)矯工作。即用縮短兩端輥間距的辦法使工件頭尾青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 經(jīng)歷正負(fù)兩次短距離的反彎，可以使空矯區(qū)成倍縮短?？粘C區(qū)的縮短將會使校平質(zhì)量提高及補(bǔ)矯工作減輕。同時各輥校 平力也有了很大的改善。 圖 2.4 9 輥式異輥距校平輥系 以上分析比較可以看出，輥系 f比較適合校平薄板材，故選擇這種輥系。另外可以適當(dāng)縮短兩端的輥距，以減小空矯區(qū)。同時設(shè)計成異輥距類型，使性能更好。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 傳動系統(tǒng)參數(shù)計算 3.1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 1、輥數(shù)的確定 選擇輥數(shù)的原則是在保證校平質(zhì)量的前提下，使輥數(shù)盡量少。對于薄板校平機(jī)，由于b/h 比值很大，原始彎曲曲率較大，以及瓢曲和浪形的二維形狀缺陷嚴(yán)重，應(yīng)減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形，但由于輥距不能選的過小， 故要增加輥數(shù)。在表 11-31中確定輥數(shù)。為此需計算校平機(jī)最大負(fù)荷特性 XW ： 2m a xm a x hbW SX （ 3-1） S 鋼板屈服極限， maxb 鋼板最大寬度， maxh 鋼板最大厚度 設(shè)計任務(wù)要求，校平機(jī)典型鋼種為 TiNiGr 9181 ，經(jīng)查詢，知其 S MPa250 ，現(xiàn)取S MPa300 ；另外鋼板規(guī)格為 mmb 1450 ，取 ma xb mm1500 ； 4h mm ，取 mmh 5max 。故 mmMNW X 3 6 4 5 0005.05.110300 26 ，由表 11-3得知輥數(shù)取 13。又根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)知輥數(shù)取 11 即可。 2、輥徑、輥距與輥長的確定 圖 3-122知校平最佳區(qū)域中，單位厚度輥徑值滿足 SHS d /9 2 7 0/1 7 6 。因為S MPa300 ，故 9.3016.10 Hd ，又因為 DHdH ， mmH 4 ，故 6.12364.40 D ，所以可以取輥徑 90D 。支撐輥輥徑應(yīng)取大一些，取為 100 。 使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外，只要條件允許，輥頸直徑和輥 身的過渡圓角均應(yīng)選大一些。 根據(jù)公式 Dd )55.04.0( 和 dl )32( 可以確定工作輥輥頸直徑 mmDd 404.0 11 和輥頸長度 mmmml 100405.21 ，輥距 Dp （其中 2.11.1 ，壓彎量單獨調(diào)節(jié)時 取較大值，集體調(diào)節(jié)時取較小值， D 為輥子最大直徑）。所以 mmmmp 96.1356.1231.1 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 再從表 11-32中由 MNWX 36450知輥距 mmp 160 比較合適。 下面根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)及已有變輥距校平機(jī)做參考，確定各處輥距如圖 3.1 所示： 圖 3.1 本校平輥系各輥距大小 輥長 mmaBL 1 7 0 02001 5 0 0m a x （ mmB 1000m ax 時， mma 20050 ； mmB 1000m ax 時， mma 350200 ） 3、 支撐輥的確定 前面已經(jīng)確定支撐輥直徑為 100 。下面確定支撐輥的布置方式和相關(guān)尺寸： 由于上面所設(shè)置的輥距較小，同時工作輥輥徑與輥身比值處于中間，既不大也不小，故這里考慮采用垂直布置方案。為了調(diào)整工作輥的撓度，有效地消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。這里采用多段支撐輥校平方案。其各段支撐輥可以單獨調(diào)整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產(chǎn)生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。具體布置形式如圖3.2 所示。 與工作輥一樣，我們可以得到支撐輥輥頸 直徑為 mmDd 404.0 22 和輥頸長度mmdl 605.1 22 3.1.2 力能參數(shù) 1、確定壓彎量并計算校平力 1）壓彎量 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 圖 3.2 支撐輥布置圖 a 消除雙邊浪形 b 消除中間瓢曲 c 消除單邊浪形 前面已經(jīng)確定壓彎方案選擇線性遞減壓彎方案，現(xiàn)首先確定入口及出口處的壓彎量： 已知校平機(jī)為 1 7 0 01 0 0/9011 類型。工件尺寸為 41450 HB ，代表鋼種為TiNiGr 9181 ，取其 M P aEM P aS 2 0 0 0 0 0,3 0 0 。 該方案中規(guī)定變形大致范圍為 5C 。 C 包含 0C 和 WC ，工件通過第二輥后， 0C 方向趨同，但是 0C 中包含最大和最小的彎曲狀態(tài)，而最小的 00 C ，要使這個 0C 在反彎之后也獲得一種與其他 0C 相差不多的彈復(fù)能力，就必須采用加大的 max2MCW 。由于48.1max M ，故取 96.248.12 WC 。假設(shè)鋼板原始的彎曲最大為 50 C ，則第二輥后的彈復(fù)曲率比為 49.196.7/5.05.1/5.05.1 2222 CMC f其殘留曲率比為 222 fWC CCC 這個 12 CC ，需用彈塑性撓度計算法。由公式 1-165 知 222 CfW 其中 49.1/5.05.1 222 Cf30.1)169/()21820( 2 24 223 24 22 CCCCCC CCCCC 所以 79.2222 CfW 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 89.03279.2 222 EHl StWW 出口壓彎撓度 32.010 tW 所以入口壓彎量為 78.1222 W，出口為 64.0210 t由于輥數(shù)為 11，那么上輥組的傾斜度為： 0 0 2 0 8 7.04.1 2 19 32.089.04242/22t an 22 ）（）（）（）（）（pnpn tWtW 所以 1196.0002087.0a r c t a n 由 78.12 ， 64.010 ， 002 087.0tan ，tiWi 2得表 3.1 如下： 表 3.1 各輥子壓彎量 78.12 79.22 W 59.13 48.23 W 43.14 23.24 W 27.15 98.15 W 14.16 78.16 W 00.17 56.17 W 88.08 38.18 W 76.09 19.19 W 64.010 00.110 W 圖 3.3 為第 2 到第 10 輥每個輥子的壓彎量，從這個圖中明顯地看出壓下方式為線性遞減壓下： 圖 3.3 線性遞減壓下 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 2）校平力 查圖 3-142得 1,19.1,38.1,56.1,48.279.21098765432WWWWWWWWWCCCCCCCCC根 據(jù)公式 MNBHMSt 322 10813.13006 514506 和 25.05.1( Witi CMM 得各個輥子處的彎矩為： MNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNM31039383736353433321081.1,1008.2,1024.2,1035.2,1043.2,1049.2,1054.2,1057.2,1060.2按連續(xù)梁的三彎矩方程式tiiii MMMMpF )2(211 計算后（其中tM前面已經(jīng)給出計算式子）求出校平力為： KNFKNFKNFKNFKNFKNK N FFKNFKNFKNFKNF9.36,3.116,4.163,0.173,9.171,7.1682.159,2.150,4.139,1.97,5.321110987654321 2、軸承壓力計算 校平輥所承受的校平力直接作用于軸承上。機(jī)架結(jié)構(gòu)采用簡支式結(jié)構(gòu)。如圖 3.4 所示為輥子軸承受力分析圖： 圖 3.4 校平輥軸承受力圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 那么 Fba bFa Fba aFb FFFba 軸承受力總和為 ba FFF取 ba ，那么各個輥子兩端的軸承受力大小可以計算如下： KNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFFbababababababababababa45.18,15.58,7.81,5.8695.85,4.84,6.79,1.757.69,55.48,25.162111110109988776655443322111 所以 KNFFFba 6.1 4 0 8 3、校平輥轉(zhuǎn)矩計算 校平輥在校平力作用下所需克服的阻力包括軸承摩擦阻力、輥面與工件間的滾動摩擦阻力及工件的塑性變形阻力。下面分別求這兩個力 1） 軸承摩擦阻力 前面已經(jīng)確定機(jī)架結(jié)構(gòu)為簡支結(jié)構(gòu)， 那么根據(jù)下面公式 2即可求得該摩擦阻力： MNMNFdfTm 6.1 4 0 8106.1 4 0 8210500 0 8.00 0 0 8.0()2( 33 其中 f 為工件與輥面的滾動摩擦系數(shù)，板材為 0004.00002.0f ；高溫板材為0008.0f ； 為軸承摩擦系數(shù)，尼龍軸承 03.002.0 ；青銅軸承 05.003.0 ；滾動軸承 01.0005.0 。 d 為軸頸直徑。 2）工件塑性變形阻力： 1212nJinJij uRT 其中Ji是第 i 輥處的轉(zhuǎn)矩，Ji是第 i 輥處的校平變形能 這里 )3)(1(413)1( 22 iiitJi其中t可由下式子計算： MMNMMNBH St /75.543/)10300(1026 005.045.16 26112 將WC代替 C 代入C1 得 1,841.0,725.0,641.0,562.0505.0,448.0,403.0,358.01098765432 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 從而根據(jù)上面給出的公式求得每個輥子處的校平變形能為 0/58.1 8 1/00.5 9 8/43.1 1 8 9/08.1 9 9 8108642JJJJJMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNJJJJ/66.52/21.3 5 1/27.8 4 9/32.1 5 3 99753進(jìn)而求得工件塑性變形阻力為 MNMNT J 18.3 0 4)066.5232.1 5 3 908.1 9 9 8(0 4 5.0 3） 總轉(zhuǎn)矩 上面兩個阻力求出之后，相加即得總轉(zhuǎn)矩 MNTTT Jm 8.1 7 1 218.3046.1 4 0 8 4、校平功率 為了使校平機(jī)適應(yīng)生產(chǎn)線，速度取生產(chǎn)線速度 smv /25.1 。又因為有支撐輥，校平機(jī)傳動系統(tǒng)效率可取為 72.0 。那么計算到電機(jī)處的驅(qū)動 功率為 KWRTvN 1.66045.072.0 25.18.1 7 1 2 3.2 減速機(jī)、齒輪座、電機(jī)和萬向聯(lián)軸節(jié)的選擇計算 1、減速機(jī)的選擇 主傳動系統(tǒng)中，減速機(jī)除有減速作用以外，還有均衡分配傳動扭矩的作用，因此也稱為假速分配器。它有三種主要形式：圓柱齒輪型、圓柱 圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形式中每種分為單、雙、三、四支等結(jié)構(gòu)。 在輥數(shù)大于 7 的校平機(jī)上，不宜使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座是齒輪尺寸也大，使齒輪座出軸的間距很難與矯正輥間距相適應(yīng)，因此，在輥式鋼板矯正機(jī)上，大多使 用多支的減速分配器。這樣也可以使齒齒輪座的載荷均勻。 由于本校平機(jī)中第二輥的校平扭矩最大，因此對該輥要盡可能由減速機(jī)的一根出軸經(jīng)齒輪座直接傳動，以減輕齒輪座的負(fù)荷。為適應(yīng)矯正機(jī)在連續(xù)機(jī)組中的安裝，將矯正機(jī)設(shè)計成可以雙向進(jìn)料的結(jié)構(gòu)。這時，矯正機(jī)另一端的第二輥也又減速機(jī)的出軸直接傳動。那樣，減速機(jī)中心距和 4A 應(yīng)等于齒輪座兩邊第二軸之間的距離3A，如圖 3.12 所示： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 3.5 減速 分配器和齒輪座示意圖 3A值受齒輪座最大中心距 2A 的限制， 2A 是按校平輥最大中心距 1A 和萬向連接軸的長度以及連接軸傾角不超過 60 的條件來確定的。前面已經(jīng)算得，第一輥和第十一輥中心距為615mm，故這里 mmA 6151 。 2、電機(jī)的選擇 前面求得驅(qū)動功率為 KWN 1.66 。綜合考慮機(jī)械負(fù)載特性（恒功率），斷續(xù)周期工作制，無調(diào)速要求，有過載能力。 工作條件：冶金用，所以灰塵和渣子較多，溫度較高等工作條件，選擇負(fù)荷率為 0.8。那么 KWKWPN 6.828.0 1.66 選 YIR 系列起重及冶金用三相異步電機(jī)：（重型CF%=40%） 從表 16 1 83 中查得，型號： 機(jī)座號： 315M， min720 rn , KWPC 903、聯(lián)軸器的選擇 萬向聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距： )( mNTKKKKTT nhnc )( mNTT fc 式中 nT 萬向聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)距 （ N m） fT 萬向聯(lián)軸器的疲勞轉(zhuǎn)距（ N m） T 萬向聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)距（ N m） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 nPT W9550WP 驅(qū)動功率 KW n 萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn) 速 r/min nK 萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速修正系數(shù) hK 萬向聯(lián)軸器的壽命修正系數(shù) K 萬向聯(lián)軸器的兩折角修正系數(shù) K 載荷修正系數(shù)載荷均勻；工作平穩(wěn)時 0.1K；載荷不均勻時；中等沖擊 ；3.11.1K較大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時 ；5.13.1K特大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時， 5.1K。 這里 KWKWPW 7290%80 （減速器效率為 80%）， min268 rn （與工作輥一致）。查圖 5 2 4得 22.1；21.1；7.1 KKK hn（取折角為 60）； 2.1K。 那么 mNn PT W 7.2 5 6 59 5 5 0mNKKKKTThnc 5.7 7 2 6從表 5 2 15 中選?。?SWP 180 A型 1000（ 1250， 1400， 1600， 1800）。 JB/T3241 1991 其相關(guān)參數(shù)如下：回轉(zhuǎn)直徑 mKNTmKNTmmDfn 10,20,1 8 0， 10 ，1000L ， 1250， 1400， 1600， 1800 等。伸縮量 mmS 60 4、減速器的選擇 6 86 6.22 687 20 工電iii ，考慮工作環(huán)境及傳動比大小，經(jīng)濟(jì)等方面的因素來選取。 1）減速器的計算功率 由 NRSAc PKKKPP 21。 式中 cP1 計算功率 KW 2P 載荷功率 KW NP 減速器公稱輸入功率 AK 工況系數(shù) SK 啟動系數(shù) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 RK 可靠度系數(shù) 這里 2P=72KW，查表 15 2 8 15 2 10 得AK=1，SK=1，RK=1.56， 那么 KWKWKKKPPRSAc 3.1 1 256.1117221 按 m in720,7.21 rni 接近公稱轉(zhuǎn)速 750r/min，查表 15 2 4，初選 ZDY160， 8.2i , min7501 rn , KWPN 120 。 2）校核熱平衡許用功率 查表 15 2 11 15 2 13 得 1.1,94.02.1321 fff（ %60/2 NPP）。 按式 15 2 3 計算得 熱平衡許用功率tP2： KWKWfffPP t 3.891.194.02.17232122 查表 15 2 7，對于 ZDY160 型，tG PKWP 21 9050 ，盤狀水管冷卻時，tG PKWP 22 2 7 02 8 0 。因此，可選定 ZDY160 2.8 型減速器，采用油池潤滑，盤狀水管冷卻調(diào)管油。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 4 校平裝置設(shè)計 4.1 液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計 4.1.1 液壓壓下系統(tǒng)的組成 平行多輥校平機(jī)的發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多。線性遞減壓下的板材校平機(jī)的輥系結(jié)構(gòu)是：所有上輥都固定在上輥驅(qū)動平板上或者上輥連接裝置上， 通過控制驅(qū)動平板來控制壓下量。其結(jié)構(gòu)如圖 3.6 所示。 圖 4.1 線性遞減法輥系結(jié)構(gòu) 從上圖可以看出，整個系統(tǒng)主要部件就是上下排輥。前后輥縫要可調(diào)，且排輥自身要轉(zhuǎn)動。 液壓壓下系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由空間分立的三個部分組成：以 PLC 為核心的電氣控制柜、以泵和閥為主體的液壓柜、以液壓缸、馬達(dá)和上下排輥為主體的機(jī)械結(jié)構(gòu)。電氣柜有電源、電氣保護(hù)元件、 PLC、放大器（ 6 個伺服閥放大器），面板（配置觸摸屏、開關(guān)、按扭、指示燈）等；液壓柜下部為油箱，上部為泵組和閥組；機(jī)械部分的上部安裝液壓缸（缸體上有壓力傳感器），六個位移 傳感器安裝在上下兩部分之間。 4.1.2 液壓控制系統(tǒng)工作原理 該系統(tǒng)是決定板材校平效果的關(guān)鍵部分，采用閉環(huán)控制。圖形如圖 3.7 所示。 系統(tǒng)采用三位四通 O型電液伺服閥控制液壓缸的一端。伺服閥對液壓缸下腔供油，下腔壓力增大，上校平輥驅(qū)動平板下移，輥縫減小，伺服閥卸荷，液壓缸下腔壓力減小，平板上移，輥縫增大。位移傳感器檢測到平板的位移信號的變化，可以反饋給系統(tǒng)，通過對伺服閥的控制來調(diào)節(jié)輸入到液壓缸下腔的壓力油的流量，最終使輥縫維持在恒定值。液壓缸上腔的壓力由背壓閥提供，可以認(rèn)為是一個常數(shù)。大流量泵對液壓缸下腔供 油，小流量泵對液壓缸上腔供油。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 圖 4.2 液壓控制系統(tǒng)原理圖 由于支撐輥有三排，故設(shè)置 6 個液壓缸來控制，每排有 2個液壓缸來控制其壓下量。而每個液壓缸分別由一個獨立的伺服閥控制。這樣就能夠滿足校平機(jī)對鋼板中心浪形和邊浪的平整。 工作參數(shù)設(shè)定在觸摸屏上，從而實現(xiàn)平板壓下量的設(shè)定，進(jìn)行精確校平。電氣控制部分是以帶觸摸屏的 PLC 為核心的自動化控制設(shè)備，有良好的人機(jī)界面?？驁D如 3.8 所示 機(jī)器啟動后，首先在觸摸屏上將前后輥縫及輥子軸向上的壓下量設(shè)定。校平過程中的輥縫和速度等參數(shù)可以在顯示屏上顯示出來，當(dāng)出現(xiàn)錯誤 時，指示燈報警，同時系統(tǒng)控制壓下油缸卸荷，以松開輥子。 圖 4.3 電氣控制原理 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 位置控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過直線位移傳感器實時檢測每個液壓缸對應(yīng)位置的上下排輥的間距，位置量轉(zhuǎn)化成電流，輸入 PLC 的 A/D 模塊，經(jīng)過比較分析， PLC 計算出控制量，經(jīng) D/A 模塊輸出控制電壓，經(jīng)放大器放大后轉(zhuǎn)化成電流，輸入到比例控制閥，控制其流量，從而改變壓下量。 PLC、觸摸屏、旋轉(zhuǎn)編碼器、位移傳感器等可以進(jìn)行適當(dāng)選擇。 4.1.3 液壓壓下系統(tǒng)部分參數(shù)計算 1、液壓缸的計算 每個驅(qū)動平板由兩個液壓缸來控制其壓下量，為 分析方便，將其分成兩部分，忽略彼此之間的耦合。和液壓缸相連的驅(qū)動平板的二分之一部分的受力如下 3.9： 4.4 缸體受力情況 平衡方程： LFAPmgAP 2211 LF 為作用在平板上的外負(fù)載； m 為平板和與缸體固定的管道總質(zhì)量 M 的一半。 各參數(shù)的確 定： 1）系統(tǒng)供油壓力SP：考慮到液壓元件及伺服閥的額定壓力系列，并考慮到可靠性與維護(hù)，取 MPaPS 282）負(fù)載壓力 LP ：為保證伺服閥閥口上有足夠的壓降，以確保其控制能力，取MPaPL 23 3）壓下缸行程 S ：根據(jù)板坯厚度、成品厚度及故障狀態(tài)的過鋼要求等，確定 mmS 45 4）液壓缸背壓 rP ：取 MPaPr 5.0 5）上、下腔面積 rA 和cA由上面平衡方程得 壓下力 mgPAPAFrrLcL 令面積比rc AA /得 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 )/()( rLLc PPmgFA 由于 KNmgKNFFL 20,5.46962 （其中 2 為載荷系數(shù)），并取 4 得 24105.196 mA c 從而得 缸體直徑為 mD 3102.158 ，參考液壓缸直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取 mD 310160 令 3/2/2 Dd，那么 mmd 332 107.1063/210160 ，同樣選取md 32 10110 從而 1.21099.94/1096.200/ 44 rc AA， MPaPL 6.22 2、 伺服閥參數(shù)的確定 1） 負(fù)載流量 由壓下速度 smv /1.0 ，可求出伺服閥的負(fù)載流量 m i n/5 7 6.1 2 0m i n/1076.1 2 0 5m i n )/(60 343 LmmAvAqccVL 2） 伺服閥的選擇及其參數(shù) 選用莫格（ MOOG） D791 系列伺服閥，主要參數(shù)如下： 額定流量 min/160 LqVN （單邊 MPap 5.3 ） 額定供油壓力 MPa5.31 滯環(huán) %5.0 分辨率 %2.0 3） 伺服閥的工作流量 閥口實際壓降 TLS pPpPp 1式中 MPaPS 28，液壓站至管路總壓降 MPap 5.01 ，伺服閥油油管路壓降MPapT 3.0 ，額定負(fù)載壓力 MPaPL 6.22 。將這些參數(shù)代入上面的式子中，得 MPap 6.4 于是伺服閥的工作流量： m i n/43.183m i n/5.36.4160 LLppqqNVNVL 4） 實際壓下速度的校驗 由 241096.2 0 0m in ,/43.1 8 3 mALqcVL ，可得實際壓下速度 smsmAqvcVL /1.0/1 5 2.0/ 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 可滿足靜態(tài)要求。 3、液壓泵的選擇 可選擇一種壓力補(bǔ)償型變量葉片泵，它可根據(jù)外負(fù)載（泵出口壓力）的大小自動調(diào)節(jié)泵的排量。其設(shè)計特點是：零件少、可靠性高、容積效率和總效率高、耐久度好 4、液壓缸間的同步控制策略 為了得到滿意的校平效果，必須控制上下排輥的平行度，也就是控制液壓缸之間的同步度。由于控制出口端或者入口端的三個液壓缸分別由各自的伺服閥控制 ，因此，這三個缸之間的同步誤差必須控制在一定范圍內(nèi)。 選擇主 /輔控制單邊校正方案的串聯(lián)結(jié)構(gòu) 8。其方案圖如 3.10 圖 4.5 串聯(lián)結(jié)構(gòu) 其中 1 表示主液壓缸， 2、 3表示輔助液壓缸。因為電液伺服閥輸入正電壓時，液壓缸下移，輥縫變小，所以對于 2、 3 來說，在加法器中對同步誤差反饋部分的疊加應(yīng)該是減號。 這種結(jié)構(gòu)以主缸 1 為基礎(chǔ)，通過調(diào)整輔缸 2、 3 來使三者之間同步。主缸 1 以理想位移為輸入信號，輔缸 2、 3 以主缸的實際位移輸出為輸入信號，也就是輔缸來跟蹤主缸，輔缸與主缸之間的時間位置偏差反饋給輔缸，調(diào)整后使二者同步 。 4.2 輥子材料選擇及強(qiáng)度校核 4.2.1 輥子材料選擇 參考文獻(xiàn) 6，可以知道校平輥材料的要求一般如下： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 1、為了保證校平輥有足夠的耐磨性、表面硬度和使用壽命，盡量不要用含 Mn 的材料，因為， Mn 和