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1、10x2000对称式三辊卷板机设计摘 要卷板机是一种将金属板料弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的一种专用锻压机械设备，广泛用于锅炉、造船、化工、金属结构及机械制造行业。本课题的研究宗旨在改进旧式卷板机的不足，提高生产率、降低工人劳动强度，满足厂方对板料加工的生产需求。本文主要研究内容：分析了对称式三辊卷板机的受力状况。在对卷板过程变形力能参数分析的础上, 将其受力与设备的驱动功率直接建立联系, 通过功能转换计算, 得出了卷板机主驱动系统的驱动功率的一种计算方法。经算例分析证明: 该方法简化了卷板机选择设备动力的功率计算, 计算结果更为符合实际。关键词:卷板机，受力分析，驱动功率STRACTR
2、oll Machine can bend metal plate to a special shape, such as column, conecamber and so on, which is widely applied to boiler manufacture, shipbuilding,chemical industry and machine manufacture. decrease the work intensity andcontent the demand of the factory for plate coiling.The bearing force analy
3、sis of three rollers veneer reeling machine of symmet rical type was carried out . On thebase of the ability analysis in t ransform , the direct contact between bearing force and driving power on equipment wasestablished. Through the function conversion calculation , the calculating method of drivin
4、g power on the main drivesystem was given. The deducing process was simple and could be understood easily. The result s of calculated exampleshow that this method simplifies the choice of driving power on equipment . The calculated result is further accorded with the actual circumstance.Key words :
5、rolling machine ; st ress analysis ; driving power目录摘要. Abstract. 第1章 绪 论.11.1概述.11.2卷扳机的原理.21.2.1卷扳机的运动形式.21.2.2弯曲成型的加工方式.31.3卷扳机的发展趋势.5第三章 方案的论证及确定.8 2.1方案的论证.8 2.1.1方案1双辊卷扳机.8 2.1.2方案2三辊卷扳机.92.1.3方案3四辊卷扳机 .10 2.2方案的确定.11 2.3本章小结.11第三章 传动设计12 3.1传动方案的分析.123.1.1齿轮传动.123.1.2皮带传动.133.2传动系统的确定.14 3.2.
6、1主传动系统的确定.143.2.2副传动系统的确定.14 3.3本章小结.15第四章 下辊驱动系统的设计164.1基本参数的选择计算.164.2主电机的功率确定.16 4.2.1受力分析.16 4.2.2电机的功率确定.18 4.2.3电机的选择.194.3分配传动比.19 4.3.1总传动比.19 4.3.2分配传动比.194.4末级齿轮传动设计.204.5本章小结.21第五章 压下系统设计22 5.1电机选择.225.1.1驱动功率计算.225.1.2选择电机.22 5.2螺旋副设计.23 5.3传动比计算.24 5.4蜗杆机构设计.25 5.5轴的设计计算.285.5.1蜗轮轴的设计计算
7、.285.5.2蜗杆轴的设计计算.295.5.3轴的结构设计.30 5.6蜗杆的轴校核.315.6.1轴的受力分析.315.6.2轴的弯、扭矩综合图.325.6.3按弯扭合成应力校核轴的强度.34 5.7轴承的选择和校核.355.7.1选择轴承.355.7.2轴承校核.36 5.8本章小结.36第六章 上下辊的设计及校核37 6.1结构及力学分析.376.2对辊子进行刚度校核计算.396.2.1上辊的设计计算.396.2.2下辊的设计计算.406.3对辊子进行强度校核.40 6.4本章小结.41第七章 机架的设计42 7.1全焊钢结构的优点.42 7.2确定机架的材料和厚度.42 7.3机架的
8、焊接工艺.43 7.4本章小结.43总结.44参考文献.45致谢.47第一章 绪 论1.1概述卷板机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡是钢材成型为圆柱型，几乎都用卷板机滚制。其在汽车、军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它可以滚制出符合要求的钢筒，是一种相当实用的器械。卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。根据三点成圆的原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该设备广泛用于锅炉、造船、石油、化工、金属结构及机械制造行业。1.2卷板机的原理卷板机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动
9、。主运动是指构成卷板机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成卷板机的加工任务。辅运动是卷板机在卷板过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。第二章 方案的论证及确定通过对双辊卷板机、对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、四辊卷板机的分析，双辊卷板机虽然不需要预弯，但只适合小批量生产，而且弯曲板厚受限制。四辊卷板机通用性广，但其质量体积大而且操作技术不易掌握。对称三辊卷板结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。经过比较最终决定采用三辊对称式卷板机。第三章 传动设计电动机传出的扭矩通过一个有保护作用的联轴器，传入一个有分配传动比的减速器，然后通过联轴器传入开式
10、齿轮副，进入带动两轴的传动。主传动系统由电动机驱动，由联轴器连接减速器，减速器输出连接开式齿轮传动，开式齿轮传动带动下辊旋转。优点：1.工作可靠、寿命长，2.传动比稳定，3.结构紧凑，4.效率高。为调整上下辊间距，由上辊升降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上辊、下辊轴线相互平行，有牙嵌离合器以备调整，需要卷制锥筒时，把离合器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。第四章 下辊驱动系统的设计4.1基本参数的选择计算1. 已知设计参数最大卷板厚度10mm，最大卷板宽度2000mm，板材屈服极300MPa，卷板速度7m/min，升降速
11、度Vs=1.5mm/s。2.确定卷板机基本参数2 下辊中心矩：300mm；上辊直径：250 mm；下辊直径：220mm 上辊轴直径：mm； 下辊轴直径： ；最小卷圆直径：300mm 4.2 主电机的功率确定4.2.1受力分析9截面上弯矩M为: (KN.M) 式中K强化系数,可取K=1.15,卷制时,钢板受力情况如图4.2所示。根据受力平衡,可以得到下辊作用于卷板上的支持力F2：考虑到板厚远小于卷管的最小直径dmin,中性层半径R05dmin,为简化计算,上式可变为： 最大的压下力：=N 单根丝杠所受拉力：N4.2.2电机的功率确定变形扭矩 式中：f滚动摩擦系数,取f=00008 m;滑动摩擦系
12、数,取=0.07从驱动电机到下辊传动的效率， kw4.2.3.电机的选择考虑工作机的安全系数，选取Y132M2-6型电动机。4.3分配传动比4.3.1总传动比 4.3.2.分配传动比根据传动比选用三级减速器，i减=40，查机械设计手册表16-2-3，选用ZSY160型减速器，末级齿轮传动传动比：4.4末级齿轮传动设计10因末级齿轮传动的转速很小，故选取半开式齿轮传动。原始参数：传动比 i=2.4；小轮转速r/mi；传递功率kw工作条件：开式传动，轻微冲击，硬启动。查手册就近圆整为m=4 mm几何尺寸计算分度圆直径：；中心距 a=0.5m(z1+z2)=0.54 (18+43)=122 mm；齿
13、宽b1=70mm，b2=50mm。验算速度，8级精度合适。第五章压下系统设计5.1电机选择5.1.1驱动功率计算压下系统工作功率: kw压下系统效率: 驱动功率： kw5.1.2选择电机 Y系列三相异步电动机Y90L-6型电动机。5.2螺旋副设计上辊下降到一定程度需自锁，故选取梯形螺纹。 按（GB/T5796.3-1986）选梯形螺纹T387自锁性 升角 当量摩擦角 自锁螺母螺牙强度 5.3传动比计算 查手册选择二级减速器，ZLY180型减速器，。 5.4蜗杆机构设计 原始参数: 传动比 i=10.01；蜗杆转速；传递功率 ； 校核齿根弯曲疲劳强度MPa 故弯曲强度是满足的。验算效率已知；fv
14、与相对滑动速度vs有关。从参考文献3表11-18中用插值法查得、代入式中得大于原估计值，因此不用重算。5.5轴的设计计算蜗轮轴的设计计算综合以上两点，蜗轮轴径选为 d=44mm。蜗杆轴的设计计算 按照计算转距的条件，查机械设计手册表6-2-8，选用GY6型凸缘联轴器。半联轴器的孔径为45mm故取d1=45mm。5.5.3轴的结构设计：图5-1 轴的机构图蜗杆所受转矩： 轴所受的圆周力力：轴所受的轴向力：轴所受的径向力：式中，为齿形角查表得：5.6.3按弯扭合成应力校核轴的强度由于该轴是双向旋转，所以其受到扭转应力和切应力为对称循环应力，所以，取。根据轴的计算应力：式中，W轴的抗弯截面系数，；由
15、于材料为45钢调制处理，查表得许用应力：MPa所以有故安全。5.7轴承的选择与校核圆周力、；轴向力、；径向力、； N式中，为齿形角查表得：5.7.2 轴承的校核则有 所以初选轴承合适，即蜗杆两端选用61909轴承第六章 上下辊的设计及校核6.1结构及力学分析6.2 对辊子进行刚度校核计算6.2.1上辊的设计计算跨度： mm式中B为最大卷板宽度；集度 ： 式中为卷板机的最大下压力,；惯性矩： 其中为辊子内外径之比，取0.7；为卷板机上辊直径.辊子挠度： 所以上辊刚度合适。6.2.2 下辊的设计计算：各参数mm； ()() 所以下辊刚度合适。6.3 对辊子进行强度校核 故上辊安全同理对下辊进行强度
16、校核计算安全。第七章 机架的设计卷板机是弯曲金属板材的设备, 传统卷板机机架为全铸件。随着焊接技术的发展, 特别是近年30来,焊接结构已经基本上取代了铆接结构, 并部分代替铸造和锻造结构。国内外在重型机械制造方面, 愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构。其主要原因在于全焊钢结构重量轻, 质量高, 生产周期短等特点.参考文献1.苏联莫施宁.卷板机（第一版）M，北京：机械工业出版社，1970.2.濮良贵,纪名刚主编.机械设计(第八版)M，北京：高等教育出版社，2004.3.王忠涛.用厚壁管作卷板机工作辊的受力分析与结构设计J，西安建筑科技大学学报，19954.刘鸿文主编.材料力学（上、下）M，北京：高等教育出版社，1995.5.李强，高耀东，尚珂.对称式三辊卷板机的受力及驱动功率计算分析J，锻压技术，2007.6.汪信远主编.机械设计课程设计M，北京：高等教育出版社，19997.成大先主编.机械设计手册（第三版）S，北京：化学工业出版社，1993.8.机械工程手册编委会.机械工程手册（第二版）S，北京：机械工业出版社，2005.9.杨沛浩，王迎春.钢结构卷板机机架的应用设计J，天津冶金，2006.