双工位金属带收卷装置的设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 编号： 毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 双工位 金属带收卷装置 的设计 学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014 年 12 月 13 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 金属带 钢卷，也被称为卷钢 ，钢材经 过 热 、 冷压 成型为卷状 。为了方便储存和运输，各种 钢材的暂时 处理 方法 （如 加工成钢带 等）。 金属带 钢卷包装是钢卷储存和运输的重要保护措施。传统的钢卷包装为手工作业 ,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术的致命弱点。特别是 ,随着轧制速度的提高 ,新建的冷轧生产线的能力都在百万吨级 ,低效率的手工包装根本不能满足生产要求。工业发达国家的钢铁企业都非常重视钢卷包装 ,将其提高到 保证安全储运 ,提升产品档次 !的高度 ,开发出完整的钢卷包装工艺技术和装备 ,基本实现了钢卷包装的自动化。 本文对收卷装置进行设计，主要 完成机械结构部分设计。 整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到 减速器 上，然后通过齿轮传递到齿轮，通过齿轮再过渡到 卷筒轴 上， 卷筒轴上装有收卷机构 。同时本文对该方案 收卷装置 关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括系统总体方案的设计、电动机的选择 、执行机构的设计、传动零部件的设计 、轴的设计与校核以及轴承的选择等。 本论文研究内容： (1) 收卷装置总体结构设计。 (2) 收卷装置工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 收卷装置的传动系统、执行部件。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词 ： 金属带；机械结构； 收卷装置 ； 双工位 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I he as In to of of as is an of of of is of of of in of of to it be to of a of on to of is by to to to to is a At on of of of in of of of (1) of (2) of (3) of (4) (5) of of (6) of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 1 绪论 . 1 属带钢卷概念 . 1 钢收卷装置国内外发展现状 . 2 带钢收卷装置的类型和特点 . 2 工位金属带收卷装置研究内容和方法 . 3 2 双工位金属带收卷装置方案的选择与评述 . 4 业设计（论文）的内容 . 4 业设计（论文）的要求与数据 . 4 卷装置方案 . 4 3 主要结构尺寸的选择 . 6 筒直径的确定 . 6 筒筒身长度的确定 . 6 选电动机容量 . 6 动机轴上的力矩的计算 . 7 动机的校核 . 9 速机的选型 . 9 4 齿轮传动设计计算 . 10 择材料 . 10 力角 的选择 . 10 数和模数的选择 . 10 宽系数 . 10 定齿轮传动的精度 . 10 轮的校核 . 12 5 主要零件的强度计算 . 15 筒轴的设计与计算 . 15 的材料 . 15 筒轴转矩的计算 . 15 筒轴的计算 . 16 筒轴轴承的计算 . 22 6 润滑方法及润滑油的选择 . 23 滑油的选择 . 23 滑方法 . 24 7 设备可靠性与经济评价 . 24 械设备的有效度 . 24 资回收期 . 24 8 典型零件的工艺设计 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 件的形状 . 25 件的工艺分析 . 26 定毛坯的制造形式 . 27 面的选择 . 27 定工艺路线 . 27 择加工设备和工艺装备 . 29 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 29 定切削用量及基本工时 . 30 总 结 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 属带 钢卷 概念 钢卷，也被称为卷钢 ，钢材经过 热 、 冷压 成型为卷状 。为了方便储存和运输，各种 钢材的暂时处理 方法 （如 加工成钢带 等。）。 热轧和冷轧卷板成形卷。热轧卷板在小方坯结晶处理产品。冷轧卷的后续加工的热轧钢卷。钢卷的重量是 15 30T 左右。今年，中国的热轧生产能力扩大，已经有几十个热轧生产线，还有一些项目将开工建设或投产。 钢卷卖的主要是大客户，一般用户没有开卷装置或数量有限。所以钢卷的后续处理将是非常有前途的行业。当然，大钢米尔斯开卷、平整工程。 钢的生产能力品种的冷轧薄板，关键的镀锌板，彩涂钢板，不锈钢板，冷轧硅钢片，资金严重短缺，但技术条件和限制，追求短期效益的影响，近几年钢铁企业的生产 几乎线材，螺纹钢，窄带钢普通钢产品，一方面加强钢铁产业布局不合理的矛盾，另一方面，达不到产品结构调整和产业升级的目的。随着中国钢铁消费的板带比近年来一直保持在 40 42%，但钢带生产一直保持在 36%左右，虽然带钢产量也有所增加，主要是大型国有企业挖潜和膨胀来实现的，与企业新的发展几乎没有贡献。高附加值，高技术含量的片，由钢铁公司追求高质量，根据目前的统计，我国只有，热轧钢的生产能力已超 200000000 吨，约八千万吨的生产能力。在实际生产中，板通常是成卷供应，俗称带，具有尺寸精度高，表面质量好，加工方便，节 省材料等。按材料分为普通钢、优质钢两大类；根据热处理方法，冷轧两。冷热钢板的成形过程，对组织与钢板轧制性能影响很大，主要表现在热轧，冷轧只有小钢和板材的生产。热轧是高于再结晶温度的软化压轮材料压制成板或钢截面，材料的变形，但在材料的物理性质没有改变。热轧冷轧，除已车轮滚动压料作进一步的材料有孔蚀除氧化过程中材料的再结晶温度以下的温度再结晶过程。经过大量的冷再结晶退火 复 2 到 3 次）的过程，在分子水平上的变化，金属材料（再结晶），合金形成的物理特性变化。因此，表面质量好，光洁度高，产品的尺寸精度，性能和 组织的产品能够满足一些特殊的使用要求，如电磁特性，深冲性能。冷轧带钢可用于汽车制造，电子产品，汽车，航空航天，精密仪器，罐头食品。在这个过程中 热轧、冷轧带钢，成品一般要经过地下 收卷装置 成各种尺寸的钢卷。当在多跨厂房纵向运动时可以使用的驱动钢卷，横向移动的车不能做的，他们需要钢卷转移专用平车。 国内一般卷运输部引进国外先进设备 入口钢卷小车体和它的轨道，相应的改进是不存在的设备。因此，研究设计是非常必要的。 钢卷包装是钢卷储存和运输的重要保护措施。传统的钢卷包装为手工作业 ,包装质量差、生产效率低和工人劳动 强度大是这一落后包装技术的致命弱点。特别是 ,随着轧制速度的提高 ,新建的冷轧生产线的能力都在百万吨级 ,低效率的手工包装根本不能满足生产要求。工业发达国家的钢铁企业都非买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 常重视钢卷包装 ,将其提高到 保证安全储运 ,提升产品档次 !的高度 ,开发出完整的钢卷包装工艺技术和装备 ,基本实现了钢卷包装的自动化。 钢 收卷装置 国内外发展现状 热带钢 收卷装置 是地下 收卷装置 ，最早是人辊式 收卷装置 即由 8 个成型辊和导板组成。由于成型辊和导板太多，相互间缝隙多容易发生卡钢事故。另外，成型辊和卷筒间缝隙不均匀，压力不等。卷取成塔形多 严重时卡钢不能工作。为减少事故改成四辊式每个成型辊单独驱动，结构简单多了工作可靠，但随着钢卷直径加大压紧不好，不能卷大直径的钢卷。以后又采用二辊式 收卷装置 结构更简单成型辊小，但导板长度增加，卷取困难，只用于厚度大的带钢。 现在采用三辊式 收卷装置 ，采用计算机进行控制。卷筒与最后一架精轧机直接建立张力卷取最好自动控制卷取是近代最好的 收卷装置 ，为防止悬臂卷筒弯曲采用活动支承。 冷带钢 收卷装置 是地上 收卷装置 ，早期冷带钢 收卷装置 选用圆柱形实心卷筒，有夹紧机构的钳口无胀缩机构，采用重卷机以便卸卷。也可用在小型冷轧机上， 不重卷只要卷筒反转便可由人工取下带卷，以后发展成弓形块 收卷装置 。该 收卷装置 刚性差，弓形块结构不对称，不利于高速，大负荷运转。为了满足高速大负荷要求又出现了扁形块式 收卷装置 。由于扁形块结构对称、强度高，可在冷轧机上使用多年。近年来，冷轧机向告诉、大重卷、自动化方向发展。为保证卷取质量，减少收卷装置 的转动惯量，采用八棱锥扇形块 收卷装置 。最近 收卷装置 又采用牙条扇形块式无缝隙卷筒，用于窄带冷轧机上。 带钢 收卷装置 的类型和特点 1、实心卷筒 收卷装置 实心卷筒 收卷装置 ，卷筒呈实心圆柱形，这种 收卷装置 的优点是结 构简单，卷筒具有很大的强度和刚度，用于卷取薄带钢或张力很大钢卷很重的可逆式冷轧带钢轧机上，缺点是卷筒直径不能胀缩，为了卸卷则要增设一台可胀缩卷筒的重卷机，当轧制终了时，带钢从实心卷筒往重卷机上重卷并卸卷。现安装在 1400 偏入辊冷轧机上。 2、弓形块卷筒 收卷装置 弓形块式 收卷装置 卷筒直径能胀缩，钳口能夹紧和松开，夹紧带钢头部和卸卷均较方便。但由于弓形块刚性较弱，故这种 收卷装置 多用在横切、酸洗、热处理及涂层机组。弓形块卷筒按其胀缩机构的类型可分为凸轮式、斜楔式和径向活塞式等。弓形块式卷筒的主要缺点是卷筒的结构不 对称、质量分布不均衡，因此不能在高速，大负荷下运转。为此，这种卷筒多用在冷轧机车间的精整机组中。 3、扇形块式 收卷装置 扇形块式 收卷装置 的卷筒由四个扇形块组成。卷筒的胀缩靠扁形块下面四棱锥轴的轴向运动来实现。因此，四棱锥扇形块式卷筒是这样 收卷装置 的基本形式。由于四棱锥扇形块式 收卷装置 卷筒结构对称、强度高。因此，广泛用于冷连轧机组、平整机组和单机座可逆或不可逆冷轧机组中。这买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 种 收卷装置 结构简单强度好，但由于卷筒胀开时扇形块之间有很大缝隙，这在卷取薄带时会产生压痕影响带钢表面质量。 近年来，冷轧机向高速、大重卷、 自动化方向发展。为保证钢卷质量。在 收卷装置 结构上也做了较大的改进。采用小转动惯量以便使制动和调速，卷筒采用四棱锥加镶条的结构即八棱锥式 收卷装置 。卷筒胀开时是个完整的圆柱体。当四个棱锥移动时，镶条沿心轴的斜面径向移动卷筒胀开，镶条正好填满扁型块式之间的缝隙卷筒是完整的圆柱形。由于四棱锥和四棱锥镶条扇形块式卷筒质量分布均匀，结构强度高、使用可靠，要求加工精度高。现在在连轧机力 1/2，因而有可能在满足工艺要求的前提下，适当减少结构的强度，简化机械加工。特别在窄带钢冷轧机上更为合适。 工位金属带收卷装置 研 究内容和方法 为搞好 双工位金属带收卷装置 的设计，按下列步骤和方法进行 1、收集资料了解同类 双工位金属带收卷装置 的工作特点和生产中存在的问题，查阅有关资料。 2、 制定设计方案，对存在问题进行设计改进，同时对方案的特点进行分析即方案评述。 3、 选择传动系统进行电机容量的选择。 4、 对设计方案、主要零件进行设计计算，保证它们的强度和刚度要求。 5、 绘制总图、部分部件图和零件图。 6、说明设计方法和要求、提出对控制系统的设计要求。 7、 进行设计的经济分析与评价。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 双工位金属带收卷装置 方案的选择与 评述 业设计（论文）的内容 内容： 随着科学技术的发展，金属带钢生产目前大部分采用连续化成卷生产。在金属带钢生产过程中需要用到金属带收卷设备来完成金属带钢的缠绕收卷工序，以及实现金属带钢生产的连续化、机械化及自动化。因此金属带钢收卷设备是实现金属带钢生产连续化的重要设备之一。 查阅相关资料，了解收卷装置的工作原理； 进行方案选择论证，优选出最佳方案； 设计一台双工位金属带收卷装置，能实现双头转换使用功能，金属带卷的张紧和放松功能； 根据牵引力进行动力系统设计计算、传动系统设计计算，进行必要的校核计 算； 绘制装配图、零件图，编制设计计算说明书。 了解相关的国家标准的应用。 业设计（论文）的要求与数据 要求： 1、收卷装置可旋转 180 度，实现工位转换，并可定位； 2、收卷直径： 4001000 毫米； 3、工作牵引力为 1500N 2000N；收卷宽度可调； 4、收卷速度： 210 转 /分，具有超载保护装置。 5、设计要求结构合理、工艺性好、图纸表达完整清晰。 卷装置方案 图 带钢 收卷装置 方案图一 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 带钢 收卷装置 方案图二 第一种方案由于采用电机一级链传动，张力不恒定，但是如果过载可以利用链传动的打滑保护传动装置和电机。主要应用不可逆冷轧机上。 第二种方案由于没有采用一级链传动传动、精度高，只要与主机调速范围配合好可以保证恒张力轧制。该设计采用第二种方案，所以选择该方案。 经过现场实习调研，原 收卷装置 的张力较小，所以这次设计中增加了带钢的张力，同时电机容量也有所增加，原轴承经过计算符合设计要求，故轴承还选原轴承。原卷取张力小使得带钢表面质量较差，现增大张力后 ，提高了带钢的表面质量，并减减小了轧制力。 设计改进有两个方便。第一，保证了恒张力轧制，张力的增加有效的提高了带钢表面质量。第二，减小了轧制力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 主要结构尺寸的选择 筒直径的确定 对于冷轧带材 收卷装置 ，卷筒直径的选择一般以卷取过程中内层带材不产生塑性变形为设计原则。对热轧带材 收卷装置 ，则要求带材的头几圈产生一定程度的塑性变形，以便得到整齐密实的带卷。但是由于受卷筒强度和作业线工序互相衔接的限制，卷筒直径不宜取得过小或过大。设计时可以考虑以下经验方法： 冷带钢卷取时 m a 01 5 0 （ 300225 卷取带材的厚度范围很大，则应采取可更换卷筒或可加套筒方案，根据带材的厚度和工艺要求变换卷筒直径，防止厚带材在小直径卷筒上出现塑性变 形或薄带材带卷因内孔过大而出现塌卷现象。因此，取卷筒直径 265D 筒筒身长度的确定 卷筒筒身工作部分长度应等于或稍大于轧辊辊身长度，卷筒直径的胀缩量约为 1540 根据已知轧件最大宽度 160B 取卷筒筒身长度 200l 选电动机容量 1、选择电动机的类型 按工作要求电机需要调速，因此选用直流电机，封闭式结构，电压 220/380 V， 2、 选择电动机的容量 电动机所需工作功率为 P （ 式中：工作机所需要工作功率，指 收卷装置 的 收卷装置 构张力卷取所需功率， a 由电动机至 收卷装置收卷装置 构的总效率。 10002 （ 式中： ；数，取塑性弯曲及摩擦影响系 卷取张力，T N； 卷取速度，v m/s； a 由电动机至 收卷装置收卷装置 构的总效率。 由电动机至 收卷装置 构的传动总效率为 433221 a （ 效率。齿轮传动、卷筒的传动分别为联轴器、轴承、式中： 4321 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 取 级，不包括轴承效率）（齿轮精度为（滚子轴承）， ， ，则由式（ 2 a 将式（ （ 入式（ 得 10002 据电动机容量，由有关手册查出初选电机 82，额定功率 40 转速 750 1500 r/ 3、确定带卷的最大卷径 224（ 式中： 带卷外径， 卷筒直径，D 带卷宽度，B 卷材密度， 带卷质量，m 由式（ 24 w 2 6 01 0 54 420 取张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保证张力恒定。为了保持张力不变，必须保持 收卷装置 卷取带钢线速度不变。事实上随着卷径变化，卷取带钢线速度是变化的。这就需要电动机有调速能力 ，调速范围应保证满足下式 wr （ 式中： ；卷筒的最大转速和基速、m a 、 420 足要求） 动机轴上的力矩的计算 1、电动机至卷筒的转速比 卷筒的转速筒n（对应于最大卷径，最大机组速度时）为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 60000筒 （ 式中： 卷筒转速，筒nr/ 卷取速度，v m/s； 卷筒直径，D 265 r/比 i 为 筒r （ 2、电机轴上的最大力矩计算 （ 式中： 电机轴上的最大力矩， N m N m； 张力对电机轴的阻力矩， N m； 带材弯曲对电机轴的 阻力矩， N m； 加速卷取时形成的电机轴阻力矩， N m； 卷筒轴承摩擦形成的电机轴阻力矩， N m。 30 102 （ 式中： 带卷外径， 带卷宽度，B 带卷厚度，h 单位张力，0 电机至卷筒的减速比。i 32 104 sb （ 式中： 带卷宽度，B 带卷厚度，h 屈服极限，s 电机至卷筒的减速比。i 由式（ 20 N m 由式（ 32 102 1 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 N m 由于M 和所产生的阻力 矩比较小，可以在确定 选取一个比较的大的值来弥补M 和产生的阻力矩。因此，将式（ （ 入式（ 以得 N m 综合考虑各种因素，取 520N m 动机的校核 在初选完电机并确定了传动比之后， 应该对电机过载能力进行校核，即应满足下列条件 M （ 式中： 所选电机的过载系数； 电机额定力矩，m； 550 （ 750409550 N m 将式（ 入式（ 得 20 N m N m 根据上述校核结果，该电机校核通过。 速机的 选型 1、电动机至卷筒的速比 卷筒的转速筒n（对应于最大卷径，最大机组速度时）为 60000筒式中： 卷筒转速，筒nr/ 卷取速度，v m/s； 卷筒直径，D 265 260000 r/比 i 为 筒r 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 2、确定减速机的速比 根据所选减速机为 级减速机，在从电机传动卷筒做卷取运动过程中，其余传动部件（除减速机）的速比都为 1，故减速机的传动比为 4 齿轮传动设计计算 择材料 根据表 7择齿轮的材料为 45钢 ,经调质硬度 29 286。 力角 的选择 由机械原理知识可知 ,增大压力角 ,能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大 ,可提高齿轮的弯曲疲劳强度 和接触疲劳强度。此处，压力角 可取 20。 数和模数的选择 对软齿面的闭式齿轮传动 ,其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度。而齿面接触应力的大小与小齿轮的分度圆直径有关 ,即与齿数和模数的积有关。因此在满足弯曲疲劳强度的前提下 ,宜选择较小的模数和较多的齿数。这样除能增大重合度 ,改善传动的平稳性外 ,还因模数的减小而降低齿高 ,从而减小金属的切削量 ,减少滑动速度 ,减少磨损 ,提高抗胶合能力。 宽系数 由强度公式可知 ,当载荷一定时 ,增大齿宽可以减小齿轮直径 ,降低齿轮圆周速度。但增大齿宽 ,齿面上的载荷分布不均匀性也将增大。查表 7间轴上的齿轮与大齿轮啮合时取齿宽系数d为 臂上的齿轮与小齿轮啮合时取 d为 据公式1db d,计算结果圆整为 5 的整数倍 ,作为大齿轮的齿宽 2b ,小齿轮齿宽取105(21 ,以补偿加工装配误差。 定齿轮传动的精度 根据 齿轮精度等级分为 12级 ,1级最高 ,12级最低 ,常用 6 9级。根据表 7用 7级精度的齿轮。 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度 因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础 4 10，小齿轮选用 45号钢，调质处理，硬度 236齿轮选用 45号钢， 正火 处理，硬度为 190 精度等级初选 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据机械设计学基础 7，初选 8级 精度。 选齿轮齿数 85，则大齿轮齿数为 Z2=i 85， （ 2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮 由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为： 1231 12 . 3 2 ( ) u (3 确定载荷系数 K 因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础 5 8，得 取 K 接触疲劳许用应力 l i S (3）接触疲劳极限应力 由机械设计学基础 30中的 据两齿轮的齿面硬度，查得 45钢的调质处理后的极限应力为 600 560 ）接触疲劳寿命系数 应力循环次数公式 为 N=60 n 工作寿命每年按 300 天，每天工作 2 8小时，故 300 10 2 8)=48000h 0 1 48000=109