鋼板校平機設(shè)計（含全套CAD圖紙）

1、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：鋼板校平機設(shè)計姓 名：系另0： 工程系專業(yè)：機械設(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： 口期：年刀u畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書本

2、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 日摘要錯誤！未定義書簽。abstract錯誤！未定義書簽。1緒論11平行鶴式校平機國內(nèi)外現(xiàn)狀11.2鋼板校平機研究的內(nèi)容和意義12校平機總體方案設(shè)計

3、32反彎校平的基本原理32.2校平機的工作原理和壓下方案選擇43傳動系統(tǒng)的設(shè)計83傳動系統(tǒng)參數(shù)計算83.1.1結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 83.1.2力能參數(shù)93.2減速機、齒輪座、電機和萬向聯(lián)軸節(jié)的選擇計算144校平裝置設(shè)計184.1液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計184.1.1液壓壓下系統(tǒng)的組成184.1.2液壓控制系統(tǒng)工作原理184.1.3液壓壓下系統(tǒng)部分參數(shù)計算204.2餛子材料選擇及強度校核224.2.1轆子材料選擇22422輾子強度校核234.3軸承的選擇及潤滑264.3.1軸承的選擇264.3.2軸承的潤滑275結(jié)論29參考文獻(xiàn)30致謝31鋼板校平機設(shè)計摘要針對鋼板校平機的使用要求，本課題完成了鋼板校平機的

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計。所設(shè)計的校平機采用了 界轆距餛系技術(shù)、彎餛技術(shù)、液壓壓下加壓方式。界餛距餛系技術(shù)的應(yīng)用縮短了空校區(qū)，從而使 補校工作明顯減輕；彎轆技術(shù)的應(yīng)用使校平機在工作時可使校平工作轆產(chǎn)生一定量的曲率以抵消 機架的彈跳，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)餛縫調(diào)整，提高了鋼 板的校平質(zhì)量，使校平機運行更加平穩(wěn)，并可實現(xiàn)過載保護(hù)。關(guān)鍵詞：鋼板；校平裝置；界銀距車?yán)ハ?；彎轆技術(shù)；液壓壓下steel leveling machine designabstractaccording to the use of steel leveling machine, this task compl

5、eted 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,

6、 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 ad

7、justment 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 press1緒論1.1鋼板校平機國內(nèi)外現(xiàn)狀平行多轆薄板校平機國內(nèi)外發(fā)展很不平衡，國內(nèi)基木上還停留在傳統(tǒng)的手動調(diào)節(jié)及機

8、械傳動方式，位置精度只有土o. 5mm,而國外已經(jīng)實現(xiàn)了計算機電液口動控制，位置精度 已經(jīng)達(dá)到0. 1mm,且有良好的人機界面，便于現(xiàn)場工程師操作。在中國銷售高精度薄板校平機的公司主要冇三家，瑞士海莫樂公司、臺灣雙郁機械公 司和美國的i0wa精密工業(yè)公司，后兩家公司校平機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)校平機制造公司，性能最好。它采用液壓系統(tǒng)來控制校平機的 轆縫，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 機都能實現(xiàn)計算機數(shù)字控制(cnc),而且海莫樂公司校平機能口動感應(yīng)壓應(yīng)力，釆用雙閉 環(huán)控制，實現(xiàn)了智能化，但價格不扉，一臺20-30萬

9、美金。國內(nèi)的情況是：北京機械工業(yè)自動化研究所機器人工程中心開發(fā)的一套開卷、矯平剪 切、堆垛生產(chǎn)線技術(shù)中，矯平機能實現(xiàn)計算機數(shù)字控制，但校平機的間隙調(diào)整由標(biāo)尺指示, 并沒冇采用閉環(huán)控制，所以位置控制精度僅有土0. 5mmo生產(chǎn)制造公司冇國營西北機器廠、 富地機械、山東省淄闿市桓臺齊光鍛壓機床廠、無錫梅里精品機械和湖北重型機器集團(tuán)， 前后輾縫間距全部采用手動機械調(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 咼，不能應(yīng)用在精矯i 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)的車?yán)ナ桨宀男Ｆ綑C 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 械傳動

10、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壞境。而且在實時性和預(yù)警上 也對液壓、機械和電氣各環(huán)節(jié)實現(xiàn)了全面管理。整套控制系統(tǒng)由一臺工控機和plc組成， 校平精度也達(dá)到了 0. lmm114j01.2平行輾式校平機研究的內(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、輾形、壓下、冷卻水溫、水壓等因素

11、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，則不良板形材料屮內(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。i大i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，但因只需兒微米的橫 向厚差，即可造成明顯的板形缺陷。因此，冇些橫向厚差很小的材料，板形也完全冇可能 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，同吋對板材的質(zhì) 量要求也在大幅捉升。只冇冇了好的材料，才能加工出好的產(chǎn)品來。因此這些變形如果得 不到及時有效的矯止，將嚴(yán)重影響著產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的提高，尤其是木身

12、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，平行多餛校平機應(yīng)用最廣，技術(shù)也最成熟。這種校平機克服了普通壓力校 平機斷續(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轆校平機。當(dāng)今世界上先進(jìn)校平機技術(shù)快速發(fā)展，板材校平機止向重型化、全液壓、口動化過渡。 平行轆校平機在板材加工方面應(yīng)用廣泛，但從國內(nèi)現(xiàn)狀可以看出，高精度的液壓多轆 薄板校平機（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。2校平機總體方案設(shè)計2.1反彎校平的基本原理在壓力校平機、輻式校平機、斜輾式校平機

13、和拉伸校平機屮，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，在軋件的彈犁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，以丄表示。（圖2. la）?！笆擒?件的原始曲率半徑。彎曲的方向用正負(fù)號表示，如+丄表示彎曲凸度向上的曲率，-丄則必）表示彎曲凸度向下的曲率，而軋件的平直段用丄二0表示。2）反彎曲率 軋件在外力矩m作用下強制反彎的曲率稱為反彎曲率，以丄表示。在壓p力校平機和轆式校平機上，反彎曲率是通過校平機的壓頭或餛子的壓下來獲得的。反彎曲 率人小的選擇是決定軋件能否被校平的關(guān)鍵。圖2.1彈塑性彎曲時的曲

14、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，以丄表示，hij：1 - 1 + 1 匚心p使用上式時，應(yīng)將曲率的止負(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)力矩叫作用下彈性恢 復(fù)的曲率變化量，以丄表示。py5）殘余曲率 它是軋件經(jīng)過彈復(fù)后所具有的曲率（圖2. lb）,以丄表示。如軋件被校r平，則-=0,如軋件未被校平，在銀式校平機上，前一銀的殘余曲率將是下一銀的原始曲 r率，即丄=式中i指輾數(shù)。殘余曲率丄是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差：丄二丄-丄，顯然欲使軋

15、件校平，貝ij必 rr p py須使殘余曲率-=o,由上式得：丄二丄，此式是一次反彎校平時（壓力校平機）選擇反彎 rp py曲率的基本原則。2. 2校平機的工作原理和壓下方案選擇平行餛校平機屬于連續(xù)性反復(fù)彎曲的校平設(shè)備，這種校平機克服了壓力校平機斷續(xù)工 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，其至?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。因此平行轆校平機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轆以實現(xiàn)多次的

16、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卜面以5轆校平法用圖形表示如圖2.2所示：圖2. 25輾校平法平行多轆校平機的壓下方案冇三種，最小壓彎遞減方式，即校平機每個轆的壓下量 都可單獨調(diào)整的假想方案。校平機上各個轆子反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一 餛產(chǎn)生的最大殘余曲率，使z變直。最小殘差遞減方式，即使具冇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，以辿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：從第二轆（第一個上轆）到最后 第二餛

17、（最后一個上餛）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, 前面第二轆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，故第二鶴 壓下曲率都較大。工業(yè)生產(chǎn)中采用這種方案的多輾校平機的輾數(shù)一般都較多，有11、13、 17、19、21、23轆等，同時轆徑要盡量小，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。2.3車?yán)ハ捣桨傅拇_定平行轆校平機發(fā)展歷史較長，轆系結(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途和校平質(zhì)量冇關(guān)。這 里介紹兒種典型轆系，如圖2.3所示。圖2. 3 典型輾系轆系a是上轆組平行升降的轆系，主要用于熱校平厚板、粗矯板材和在展卷機后平整 帶材等工作；輾系b有所改進(jìn)

18、，兩端轆單獨調(diào)整，有利于中間各轆加大壓下，也有利于兩 端餛的咬入及捉高校平質(zhì)量，主要用丁熱校平板材。餛系c是一種靈活性較大的多用途餛 系，上輪可以調(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。輾系d是按線形遞減壓下的板材校平 轆系。轆系c是型材校平的常用轆系，齊上轆單獨調(diào)整可以采用齊種壓下方案。轆系f是 校平板材的轆系，帶有支撐背轆，它有兩個作用：一，校平寬板時轆子太長，剛度不夠， 用支撐轆來保持工作轆的剛度；二，校平薄板時要消除波浪需要用支撐轆來改變工作轆的 凸度。這種餛系也稱為四重式校平餛系。餛系g比前一種增加一排屮間餛

19、，由丁支撐餛多 為盤形，長期工作中使工作轆表面被壓岀痕跡，這時若校平工件的表面要求光亮，而轆面 壓痕很可能在工件表面上留下條狀暗影甚至印痕。故用屮間輻隔離上述壓痕的傳遞。這種 餛系也稱為六重式校平餛系屈。除這些典型轆系外，近代新研制設(shè)計了不少性能更好的轆系。不過它們都是在已有的 輾系基礎(chǔ)上的改進(jìn)。如圖2. 4所示的界輾距輾系，特點就是加大了入口側(cè)的轆距，以減少 入口側(cè)各轆的壓力，尤其可以減少第3餛的斷軸事故。同時述追求等強度設(shè)計的理想狀態(tài)。 隨著校平力的逐漸減小，向著岀口側(cè)逐步也減小了轆距尺寸。它由于空矯區(qū)（不產(chǎn)生校平 彎矩的區(qū)間）比較短，可以明顯的減輕補嬌工作。即用縮短兩端鶴間距的辦法使工件

20、頭尾經(jīng)歷正負(fù)兩次短距離的反彎，町以使空矯區(qū)成倍縮短?？粘C區(qū)的縮短將會使校平質(zhì)量提高 及補矯工作減輕。同時各輾校平力也有了很大的改善。圖2. 4 9輾式異輾距彳父平車?yán)ハ狄陨戏治霰容^可以看岀，輪系f比較適合校平薄板材，故選擇這種轆系。另外可以適 當(dāng)縮短兩端的輻距，以減小空矯區(qū)。同時設(shè)計成異餛距類型，使性能更好。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、轆數(shù)的確定選擇輾數(shù)的原則是在保證校平質(zhì)量的前提下，使轆數(shù)盡量少。對于薄板校平機，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)減小餛距以 壇加板材的彈塑性彎曲變形，但由于轆距不能選的過小，故要增

21、加轆數(shù)。在表11-31中確 定轆數(shù)。為此需計算校平機最大負(fù)荷特性叭：叭（3-1）6鋼板屈服極限，久亦鋼板最大寬度，k-鋼板最大厚度設(shè)計任務(wù)要求，校平機典型鋼種為1g廠18m977,經(jīng)查詢，知其> 250mpa ,現(xiàn)取 6 = 300mpa ；另外鋼板規(guī)格為 b = 1450mm ,取 max = 1500mm . /? = 4 rmn ,取力噸=5mm。 故= 300x 106 x 1.5x0.0052nm= 36450mm ,由表1卜3得知銀數(shù)取13。又根據(jù)經(jīng)驗數(shù) 據(jù)知輾數(shù)取11即可。2、餛徑、餛距與餛長的確定圖3-12知校平最佳區(qū)域中，單位厚度轆徑值滿足176/范'如'

22、;9270/氐。因為 6=300mpq,故 106<dh < 30.9 ? 乂因為 dh = dh , h=4mm ,故40.64 5 d 5 123.6 , 所以可以取轆徑d = 90。支撐輪輪徑應(yīng)取大一些，取為100。使用滾動軸承時，由丁軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外，只要 條件允許，轆頸直徑和轆身的過渡圓角均應(yīng)選大一些。根據(jù)公式d = （0.4055）£>和/ = （23） 口j以確定工作轆轆頸直徑仏=0.4d, = 40mm 和餛頸長度/】=2.5x40如72 = 100加加，餛距”二axd （其中 = 1.1-1.2,壓彎量單獨調(diào) 節(jié)時。

23、取較大值，集體調(diào)節(jié)時取較小值，d為豐昆了最大直徑）。所以/? = l.lxl 23.6mm = 135.96 mm再從表11-3中由= 364507v - m知轆距p = 60mm比較合適。下面根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)及已有變輾距校平機做參考，確定各處輾距如圖3. 1所示：圖3. 1本校平車?yán)ハ蹈鬈嚴(yán)ゾ啻笮∞A長厶=bmax + a =1500 + 200 = 1700mm（bnnx < 1 oqomm 時，a = 50 200mm ； bnnx > 1000mm 時，a = 200 350mm ）3、支撐輾的確定前面已經(jīng)確定支撐輾直徑為10° o下面確定支撐輾的布置方式和相關(guān)尺寸

24、：由于上面所設(shè)置的輾距較小，同吋工作銀輻徑與軌身比值處于中間，既不大也不小， 故這里考慮采用垂直布置方案。為了調(diào)整工作輾的撓度，有效地消除板帶的局部瓢曲或單、 雙邊浪形。這里采用多段支撐輾校平方案。其各段支撐轆可以單獨調(diào)整壓下，沿工作輻長 度方向可使帶材產(chǎn)生不同的變形，以消除板帶邊緣或屮部的板形缺陷。具體布置形式如圖3. 2所示。與工作輾一樣，我們可以得到支撐輻轆頸直徑為2 =0.4x£>2 = 40mm和轆頸長度 仁=1.5= 6qmm厶厶3.1.2力能參數(shù)1、確定壓彎量并計算校平力1）壓彎量圖3. 2支撐輻布置圖a消除雙邊浪形b消除屮間瓢曲c消除單邊浪形詢面已經(jīng)確定壓彎方案

25、選擇線性遞減壓彎方案，現(xiàn)首先確定入口及岀口處的壓彎量： 已知校平機為11 一90/0100x1700類型。工件尺寸為bxh =1450x4,代表鋼種為1g廠 18m977,取 ”(7$ = 300mpa, e = 200000mpci該方案屮規(guī)定變形大致范圍為c-5o g包含g）和gy,工件通過第二轆后，g）方 向趨同，但是°。屮包含最大和最小的彎曲狀態(tài)，而最小的要使這個°。在反彎之 后也獲得一種與其他g）相差不多的彈復(fù)能力，就必須采用加大的噸。由于 見和=148,故取cw/ =2x1.48 = 2.96 o假設(shè)鋼板原始的彎曲最大為c°=5,則第二轆后 的彈復(fù)曲率

26、比為c/2 = a7 = 1.5-0.5/c；2 = 1.5-0.5/7.962 =ag其殘留曲率比為cc2 = cw2 cy2 = 2.96 一 1.49 = 1.47這個cc2>l,需用彈塑性撓度計算法。由公式1-165無 2 =厲 2 +其中石 2 =1.5-0.5/c£2 =1.493c2 = （20c：2 -18c：2 + 25） /（9c：2 - 6% +1） = 130所以 sw2 = 3f2 + 8c1 = 2.792.79 x2卩63eh= 0.89出口壓彎撓度鬲0=$=032 所以入口壓彎量為=2幾2 i7j出口為幾=2玄=0.64由于轆數(shù)為11，那么上轆組

27、的傾斜度為:=0.0020872（瓦 2-q）二 4（幾2-$）二 4x（0.89-0.32）（h-2）-/?/2（7?-2）-p9x121.4所以 0 = arctan 0.002087 = 0.1196由=1.78,幾=0.64, tancp = 0.002087 , 3wi = 8j26,得表 3.1 如下:表3.1各輾子壓彎量=1.78無 2 二 2.79=1.59無 3 = 2.48§4=1.43兀 4 = 2.23=1.278ws = 1.98爲(wèi)=1.14無6十8爲(wèi)=1.0047=1.56戈=0.88幾8 = 1.38玄=0.76<59 =119<510 =

28、0.64無 io t.00圖3. 3為第2到第10轆每個轆子的壓彎量，從這個圖中明顯地看出壓下方式為線性遞減壓下:2）校平力 查圖3-14得,=2.79閃3 - 2.48w4 = 223肝=1.98iv 6 =17 & gv7 = 1-56, cw8 = 1.3& cw9 = 19, cw) = 1do 21450x 5根據(jù)公式m, =x<ys = x300 = 1.813x103n-m 和m, = m,(1.5 0.5/g$6 6得各個轆子處的彎矩為：m2 = 2.60x1037v-m,a/3 = 2.57x10n m,m 斗=2.54x1()3nm,m5 = 2.49

29、x103n-m,w6 = 2.43x103tvm,m7 = 2.35x103n-a/,m, = 2.24xnm,m9 = 2.08x103a-m,m1() =1.81x1o37v-a/7按連續(xù)梁的三彎矩方程式fi=-(mi_2mimi+i)mt計算后(其中前面已經(jīng)給出p計算式了）求出校平力為:片=32.5kn,f2 =97.1kn,竹=39.4 kn,耳=150.2kn,佗=592knf& =168.7kn,f7 =171.9kn,代=173.0kn,九=163.4kn,巧()=116.3kn,尸口 =36.9kn2、軸承壓力計算校平轆所承受的校平力直接作用于軸承上。機架結(jié)構(gòu)采用簡支式

30、結(jié)構(gòu)。如圖3.4所示 為轆子軸承受力分析圖：aknfbfa5copopoof圖3. 4校平車?yán)ポS承受力圖那么 fa =-f a + ha + b軸承受力總和為你=比+ f匹取。=5,那么各個轆子兩端的軸承受力大小口j以計算如下：險=fbi=fj2 = 16.25 砂 fa2 = fb2 = 48.55kn, fa3 = fb3 = 69.7knfa4 = fh4=15akn,fa5 = fh5 =19.6kn9fa6 = fh6 =s4akn,fal = fhl =85 95kn 代嚴(yán)比=865kn,巧廠的9 =817冊,你0=5&15kn,©嚴(yán)®嚴(yán)18.45kn所

31、以心二巧広+ fhx = 1408.6kn3、校平餛轉(zhuǎn)矩計算校平轆在校平力作用卜所需克服的阻力包括軸承摩擦阻力、轆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)確定機架結(jié)構(gòu)為簡支結(jié)構(gòu)，那么根據(jù)下面公式即可求得該摩擦阻力：（/ +年）代n nno y cn 乂 i二（0.0008 +； x 1408.6 x 10? n m = 1408.6n m其屮/為工件與餛面的滾動摩擦系數(shù)，板材為f = 0.0002 - 0.0004 ；高溫板材為f = 0.0008 ； “為軸承摩擦系數(shù)，尼龍軸承“ = 0.020.03；青銅軸承“ =0.03 0.05；滾動軸

32、承“ = 0.0050.01。為軸頸直徑。2）工件塑性變形阻力：tj -工j - r工心2 2其中j是第i輪處的轉(zhuǎn)矩，心是第i轆處的校平變形能q i這里心=（1）2唁+才（1 _ 6 ）（3 +冬）其中從可由卜式了計算：$ =0.358,3 = 0.403,=0.44=0.505$, =0.562,§ =0.641,蔬=0.725,稅=0.841,軋=1從而根據(jù)上面給出的公式求得每個轆子處的校平變形能為幻 3 = 1539.32nm/m 幻5 = 849.27 7v-m/m 幻 7 =351.21nm/m /9 = 52.66n m/mjuj2 = 1998.o8 7v m /m “

33、川=118943nm/m 幻 ° = 598.00/v-m/m 幻 s =18158wm/m 幻 10 = °進(jìn)而求得工件塑性變形阻力為tj = 0.045 x （1998.08 +1539.32 + + 52.66 + 0）n m = 304.18n m3）總轉(zhuǎn)矩上面兩個阻力求出z后，相加即得總轉(zhuǎn)矩t = t決+tj =1408.6 +304.18 = 1712.824、校平功率為了使校平機適應(yīng)生產(chǎn)線，速度取生產(chǎn)線速度v= 1.25/77/5。又因為有支撐豐昆，校平機 傳動系統(tǒng)效率可取為 =072。那么計算到電機處的驅(qū)動功率為“ tv1712.8x1.25-n =二二一6

34、6.1kw“r0.72 x 0.0453.2減速機、齒輪座、電機和萬向聯(lián)軸節(jié)的選擇計算1、減速機的選擇主傳動系統(tǒng)屮，減速機除有減速作用以外，述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、圓柱一圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形 式中毎種分為單、雙、三、四支等結(jié)構(gòu)。在轆數(shù)大于7的校平機上，不宜使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒 輪座是齒輪尺寸也人，使齒輪座出軸的間距很難與矯正轆間距相適應(yīng)，因此，在轆式鋼板 矯正機上，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。由于本校平機屮第二餛的校平扭矩最大，因此對該餛要盡可能由減速機的一根出軸經(jīng) 齒輪座

35、宜接傳動，以減輕齒輪座的負(fù)荷。為適應(yīng)嬌正機在連續(xù)機組中的安裝，將矯正機設(shè) 計成可以雙向進(jìn)料的結(jié)構(gòu)。這時，矯止機另一端的第二轆也乂減速機的出軸直接傳動。那 樣，減速機中心距和碼應(yīng)等于齒輪座兩邊第二軸z間的距離人，如圖3. 12所示：工作機工作機 ic<e齒輪座寸<rhco<n減速分配器3. 5減速分配器和齒輪座示意圖人值受齒輪座最大屮心距每的限制，人2是按校平餛最大屮心距a和萬向連接軸的長 度以及連接軸傾角不超過6°的條件來確定的。前面已經(jīng)算得，第一車?yán)ズ偷谑晦A中心距為 615mm,故這里 £=615mm。2、電機的選擇前面求得驅(qū)動功率為n = 66.1

36、wo綜合考慮機械負(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。那么匕=磐 k82.6kw選ytr系列起重及冶金用三相異步屯機：(重型心二40%)從表 16183 屮查得，型號： 機座號：315m, a2 = 720r/min, pc3、聯(lián)軸器的選擇萬向聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距:tc=txknxkhxkxka<tn(n-m)tc<tf (nm) 式中tn萬向聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)距(n-m)tf刀向聯(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)廠= 9550如npw驅(qū)動功率kwn力向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速r

37、/mink萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速修正系數(shù)kh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)ka載荷修正系數(shù)載荷均勻；工作平穩(wěn)時心=1.0；載荷不均勻時；中等沖 擊k。= 1.11.3;較大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時ka = 1.31.5;特犬沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn) 時，ka >1.5o這里片丫 =80%x90kw = 72kw （減速器效率為80%）, /? = 268r/min （與工作餛一致）。 杳圖 524 得k”=1.7 ;島=1.21 ;島=1.22 （取折角為 6°）；心=1.2。那么t = 9550v = 2565.7n mnt（ =txknx kh x k 卩 x

38、ka= 7726.5 m從表5215中選取：swp 180 a 型x 1000 （1250, 1400, 1600, 1800）o jb/t32411991 其相關(guān)參數(shù)如卜回轉(zhuǎn)直徑d = isomm, tn = 20 kn - m ,t（ =0knm, 0510°,l = 1000, 1250, 1400, 1600, 1800 等。伸縮量s = 6o/77/7?4、減速器的選擇f = = 2.6866,考慮工作環(huán)境及傳動比大小，經(jīng)濟(jì)等方面的因索來選取。iv 2681）減速器的計算功率由pc = p2xkax ks xkr< pn。式中pc一一計算功率kwp2載荷功率kwpv減

39、速器公稱輸入功率ka工況系數(shù)©啟動系數(shù)kr可靠度系數(shù)這里 鬥二72kw,查表 152815210 得心二 1,心二 1,二 1.56,那么 pu = p2xkaxksxkr =72xlxlxl.56kw = 112.3kw按 i = 2.7,q =720"min 接近公稱轉(zhuǎn)速 750r/min,杳表 1524,初選 zdy160, i = 2.8 , n = 750r/min, pn = 120kw。2）校核熱平衡許用功率查表 15211 152 13 得 /； =1.2 f2 = 0.94，厶=1.1 （乙/厶=60%）。按式15-2-3計算得熱平衡許用功率鬥,:plt

40、=p2flxf2xf3 = 72xl.2x0.94xl.l/rw = 89.3/cw查表15 2 7,對于zdy160型，心二5090kw v ,盤狀水管冷卻時， pg2 = 280 - 210kw > p2t o因此，可選定zdy1602. 8 i型減速器，采用油池潤滑，盤 狀水管冷卻調(diào)管油。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)的組成平行多轆校平機的發(fā)展歷史較長，轆系結(jié)構(gòu)形式很多。線性遞減壓下的板材校平機的 轆系結(jié)構(gòu)是：所有上轆都固定在上轆驅(qū)動平板上或者上轆連接裝置上，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線性遞減法規(guī)系結(jié)構(gòu)從上圖可以看出

41、，整個系統(tǒng)主要部件就是上下排轆。前后轆縫要可調(diào)，且排轆自身要 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)和上下排轆為主體的機械結(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0型電液伺服閥控制液壓缸的一端。伺服閥

42、對液壓缸下腔供油，下 腔壓力增大，上校平轆驅(qū)動平板下移，轆縫減小，伺服閥卸荷，液壓缸下腔壓力減小，平 板上移，轆縫增人。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，最終使轆縫維持在恒定值。液壓 缸上腔的壓力曲背壓閥提供，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 泵對液壓缸上腔供汕。'/,流制壓量力 節(jié)控液流壓 用理入的者 利原流缸或圖4. 2液壓控制系統(tǒng)原理圖由于支撐輾有三排，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對鋼板中心浪形

43、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，有良好的人機界而?？驁D如3. 8所示 機器啟動后，首先在觸摸屏上將前后轆縫及轆子軸向上的壓下量設(shè)定。校平過程中的 輾縫和速度等參數(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，以松開轆子。指示燈顯示開關(guān)按鍵挫制參數(shù)設(shè)定基本調(diào)試工況顯示圖4. 3電氣控制原理位置控制系統(tǒng)是一個閉壞控制系統(tǒng)，通過直線位移傳感器實時檢測每個液壓缸對應(yīng)位 置的上下排輾的間距，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，

44、經(jīng)d/a模塊輸岀控制電壓，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，將英分成兩部分，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：上矯直規(guī)驅(qū)動平板、pla21j位移傳感器all負(fù)載fl4.4缸體受力情況平衡方程：p.a+mg-p.a, =flfl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)供油壓力厶：考慮到液壓元件及伺服閥的額定壓

45、力系列，并考慮到可靠性與 維護(hù)，取ps = 2smpa2）負(fù)載壓力為保證伺服閥閥口上有足夠的壓降，以確保其控制能力，取pl = 23mpa3）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5 = 45mm4）液壓缸背壓pr：取£ = 0.5mpa5）上、下腔面積厲和人由上而平衡方程得壓-卜力尸嚴(yán)acpl - arpr + mg令面積比a = ac/ar得人=(fl - mg)/(pl - pr / a)由于fl = 2x殳=469.5kn,mg = 20kn (其中2為載荷系數(shù))，并取q = 4得 64 =1965x1(tw從而得缸體直徑為d = 158.2xlo3

46、m,參考液壓缸直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取d = 160xl0'3m 令 djd = 2l3 , 那么 d2 = 160x10x2/3m = 106.7x10加， 同樣選取 d2 =110x106從而a = ac/ar = 200.96x10/94.99x10-4 =2.1, pl = 22.6mpa2、伺服閥參數(shù)的確定1）負(fù)載流量由壓下速度v = 0.1m/5,可求出伺服閥的負(fù)載流量qvl = /x a（ = 60vx a（ （m3 /min） = 1205.76x10/ min = 120.576l/min2）伺服閥的選擇及其參數(shù)選用莫格（m00g） d791系列伺服閥，主要參數(shù)如下：額定流

47、量 qvn =160l/min （單邊 p = 3.5mpa ）額定供油壓力 3.5mpa滯環(huán) v 0.5%分辨率 v 0.2%3）伺服閥的工作流量閥口實際壓降 “ =ps- '“-pl - 久式中ps = 2smpa ,液壓站至管路總壓降g嚴(yán)05mpa ,伺服閥油油管路壓降 pt - q.3mpa ,額定負(fù)載壓力pl=22.6mpa。將這些參數(shù)代入上面的式子中，得p - 4.6mpa于是伺服閥的工作流量：4）實際壓下速度的校驗由加=183.43l/min，4 =200.96xl0_4m2,可得實際壓下速度v = qvl / ac = 0a52m/s > oam/s 可滿足靜態(tài)要

48、求。3、液壓泵的選擇可選擇一種壓力補償型變量葉片泵，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杲，必須控制上下排餛的平行度，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齊口的伺服閥控制，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/輔控制單邊校止方案的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。其方案圖如3. 10理想 位移圖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止電壓時，液壓缸 下移，餛縫變小，所以對于2、3來說，在加法器屮對同

49、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z間的時間位置偏差反饋給輔缸，調(diào)整后使二者同步。4. 2輾子材料選擇及強度校核4. 2.1輾子材料選擇參考文獻(xiàn)，可以知道校平車?yán)ゲ牧系囊笠话闳鏵：1、為了保證校平轆有足夠的耐磨性、表面碩度和使用壽命，盡量不要用含血的材料, 因為，mn和fe所形成的碳化物，質(zhì)點太硬，形成麻點。另外工作轆的碩度都應(yīng)達(dá)到hs二70 以上。2、工作轆和支承轆的硬度差不能小，否則，支承軸對工作轆表面產(chǎn)生磨損，從而直 接影

50、響鋼板的表面質(zhì)量。從表四可看出硬度差為hs二10較為合適。3、工作餛硬化層深度為10mm為最佳。另外，影響淬硬性和淬透性的主要元素是c、cr. mo、nio c含量降低使得其淬火時 不易發(fā)生開裂；cr含量的提高可以增人材料的耐磨性；適量加入mo,可以提高淬透性和 轆子的淬硬層厚度；ni可以提高淬透性，但是會增大回火脆性。另外，假如適量的v,可 以細(xì)化晶粒，形成少量的含v的碳化物，提高耐磨性和回火穩(wěn)定性。綜合分析以上的因索，最終確定選擇工作轆和支撐銀均選擇35crmov0耍求其經(jīng)過表 面淬火后的表面硬度為hs=65 ,支撐轆為hs = 55 o其余部位的調(diào)質(zhì)硬度為 240 280hbs。經(jīng)查詢，

51、得到 35crmov 的組成情況為:c 0.3 0.38% , mn 0.40 0.70%, cr 1.00-1.30% ,mo 0.20 - 0.30%, v 0.10 0.20%； 力學(xué)性 能為：=1080mpa, as = 930mpci選擇完材料后，應(yīng)對其進(jìn)行熱處理，其大致工藝如f：1、預(yù)先熱處理等溫球化退火：消除鍛造應(yīng)力、細(xì)化晶粒、降低硬度、便于機械 加工等。2、調(diào)質(zhì)處理：改善心部組織，保證心部冇良好的綜合機械性能，為最終表而淬火做 好組織和性能準(zhǔn)備。3、輾身表面感應(yīng)加熱淬火：隨著感應(yīng)器間隙的增大，硬化層深度增加；隨著感應(yīng)器 移動速度的加快，硬化層的深度減小。故要適當(dāng)調(diào)節(jié)間隙和深度。

52、保證表面硬度。然后進(jìn) 行低于冋火溫度的除應(yīng)力冋火。4. 2. 2輾子強度校核前面已確定工作輾直徑為090,長度為1700,支撐轆直徑為0100。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，軸徑直徑和 軸身的過度圓角均應(yīng)選大一些。根據(jù)公式：d = (0.4 0.55)0 , 1 = (2 - 3)j 得工作輾： £ = 0.4x d、= 40mm , /, = 2.5x40/?2m = 100mm ,斤=10mm支撐親：d2 = 0.4xd2= 40mm , /2 = .5x40mm = 100mm , r2 = 1 omin1）彎曲強度對支撐

53、轆來說，只需計算轆身中部和轆徑斷面的彎曲應(yīng)力，其彎曲力矩和應(yīng)力分布如下圖3. 11：4.6支撐轆彎曲力矩和應(yīng)力分布圖由于第2轆彎矩最人、第8轆的軋制力最人，故驗證該轆對應(yīng)的支撐轆的強度。在鶴 徑斷而11和22斷而上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強度條件，即：pc,pcs門（t. =4- < rh（r2 2 = < rh1-10.2 xd二 b220 2x；_2式中：p軋制壓力；仏_，d2_2該處的斷面直徑；ci9c2斷面1-1和2-2到支反力p/2處的距離；rh許用彎曲應(yīng)力；第二轆：現(xiàn)已知：p = 97x 10' /v , d_i = 4qmm , d2_2 = 60mm, c, =

54、20mm, c2 = 30mmrb=2l6mpa.（經(jīng)插值法算得）97.1x103 x2xl03 n pc s6 c那么：（7, . =；pa = 152x 10 pa = 152mpa0.2 x0.040s97.1x103x30x10-< = 6740.2x0.0603餛身屮部3-3斷而處彎矩最大，a/2 =2.60xl03/v m那么誓= 32x2.60>m) = 26 5咖屈；_33.14x0.103第8轆：p = 173xlo37v,其余參數(shù)一樣。173xl020xl(f)= 270.3服0.2x0.0403173x2x30x10-吩如呢0.2x0.0603牛竺空啤心.8咖

55、屈?3.14x0.f材料35crmov的彎曲疲勞極限.=027（巧+氐）=542.7mr/,取安全系數(shù)s二1.8,那么7_1 = l = 301.5a/p6z。很明顯上述彎曲應(yīng)力都小于極限彎曲應(yīng)力，故合適。 s對于工作轆，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力1 = wk式屮： mk最大轉(zhuǎn)動力矩，wk扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。另外還要考慮應(yīng)力集屮系數(shù)k = 2.5,故："kx貳1 g第二轆"x亦廠t由于有彎轆裝置，還要考慮彎曲應(yīng)力，/ = （j= 26.5mr/按第四強度理論：<7總=ver2 +3r2 = 30.89mpg v <r_j同樣第 8 轆：（t總=a/ct2 +3r2 = 21.5mpa，也適合。2）接觸強度參照文獻(xiàn)收子（3-11）得（平均載荷q =罷n/心92.2也）。b = l.52晟pg#牆一26皿3max久/0.637十 0.637x；吩541.7庶式中：q 均布載荷，ur?轆子半徑，e 彈性摸量，2b接觸區(qū)寬度。式子（313）得 jmax =0.304% =164.7mpa查表38得許用接觸應(yīng)力（y = 2250mpa, t = 675mpa f取安全系數(shù)，5 = 3.8 那么6z = £1 = 592.1mrz ,t' = u = 1776m