钢板开卷机压紧装置与支撑装置设计.doc

图书分类号：密 级：毕业设计(论文) 钢板开卷机压紧装置与支撑装置设计THE DESIGN OF STEEL UNCOILER PRESSING DEVICE AND THE SUPPORTING DEVICE 毕业设计(论文)学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日II摘要开卷机的作用就是用来对线钢板和不平整板进行校平。因为现在人们对于开卷的速度还有开卷机板面的质量的要求越来越高，所以开卷机的样式已经从原来的箱式，无胀缩卷筒的样式发展成现在的胀缩卷筒式。目前市场上有很多种开卷机的类型。开卷机在现在的企业和工厂运用比较广泛，因此，对其研究是非常有意义和有价值的。本文设计的题目是钢板开卷机压紧装置与支撑装置的设计。本文在查阅了国内外相关资料的基础上，对开卷机的概述、分类、研究现状和发展趋势有了充分的了解。本次设计的压紧装置和支撑装置对于开卷机有着无可替代的重要性，压紧装置主要包括支架、压料辊、调整装置和驱动装置，支撑装置主要包括支撑轮、回转支架、中间支架及调整装置。在了解了装置组成的基础上，对所选组件进行设计、计算、校核及分析。最后，通过cad绘图软件绘制设备的总装配图及主要零部件图。关键词：钢板开卷机；压紧装置；支撑装置；设计；校核AbstractThe role of the uncoiler is used to leveling line steel plate,as well as the uneven plate leveling.Because now there are people for unwinding speed uncoiler plate surface quality requirements are getting higher and higher, so the style has changed from uncoiler original box, no swelling - shrinkage roll style into the present expansion and contraction of the roll style. At present,there are many types of uncoiler on the market. Uncoilers businesses and factories now use more widely, therefore, the research is very meaningful and valuable.This design is entitled steel uncoiler pressing device and the supporting device design. This paper reviewed the domestic and foreign relevant information, based on the open-book machine overview, classification, current situation and development trend has been well understood. Clamping device and supporting device of this design for unwinding machine has irreplaceable importance of pressing means，Clamping device mainly comprises brackets, press rollers, adjusting device and driving device, and the supporting device comprises supporting wheel, rotary bracket, intermediate bracket and adjusting device. In the understanding of the composition of the base unit, the selected component design, calculation, checking and analysis. Finally, cad drawing software to draw a general assembly view of the device and the main parts in FIG.Keywords Uncoilers plate clamping device support means design check毕业设计(论文)目 录摘要IAbstractII1绪 论11.1本课题研究的背景11.2 开卷机的简介11.3 开卷机的国内外发展趋势41.3.1国外开卷设备的技术现状41.3.2国内开卷设备的技术现状51.4 本课题研究的目的及意义51.5 本课题解决的主要问题61.6 本课题研究的技术路线62 总体方案的设计与确定72.1 主要技术参数的确定72.2 开卷机卷筒72.3 开卷机张力的确定与形成82.4 开卷机对中调节93压紧装置的设计103.1压紧装置的工作原理和装配103.2压锟的设计与计算103.2.1压辊压紧力的计算103.2 卷筒径向压力N计算113.3液压缸的设计计算123.3.1液压缸承载力的计算123.3.2 无杆腔的理论有效面积计算123.3.3油缸内径的计算133.3.4油缸杆的设计与计算143.3.5油缸的实际有效面积计算143.3.6缸筒厚壁的计算153.3.7缸筒壁厚的校核153.3.8油缸杆强度校核163.3.9确定液压执行元件的主要参数163.4液压马达的设计173.4.1液压马达的特点173.4.2液压马达的分类及选取173.4.3液压马达的主要性能参数设计与计算183.6长轴的计算203.6.1估算轴的直径及机构设计203.6.2 轴的材料的选择203.6.3长轴的设计要求213.6.4长轴主要精度指标223.6.5轴最小直径的确定223.6.6轴上受力分析233.6.7轴的强度校核253.7 键的选择与校核263.8 联轴器的设计263.9 连杆的设计273.10 销轴的设计283.11 螺栓的选择283.12 螺母的选择283.13 垫圈的选择284 支撑液压装置的设计294.1支撑装置的原理和装配294.2支撑装置中液压系统的作用294.3液压系统的工作原理304.4液压缸的设计及校核314.4.1胀紧液压缸承载力的计算314.4.2缸筒内径D的设计与计算324.4.3活塞杆外径d的设计与计算324.4.4油缸的实际有效面积计算334.4.5缸筒壁厚的计算334.4.6缸筒壁厚校核334.4.7活塞杆直径校核344.4.8确定液压执行元件的主要参数354.5支撑轮的设计364.6销轴的设计364.7 底座的选材及说明384.8螺栓的设计39结论40致谢41参考文献421绪 论1.1本课题研究的背景随着现代社会的发展，对于金属板的平整度以及金属板的质量要求越来越高，在进行带材生产的时候，开卷机成为了不可缺少的装置，在可逆式的冷轧带材轧机还有热轧带材轧机的前、后面都安装了开卷机，在不可逆的冷轧带材轧机还有热轧带材轧机以及精确度很高的生产线上面的出口处也安装了开卷机。开卷机是金属板材进行校平时使用的一种专门的装置，可以对线钢板进行校平，也可以对不平整的板进行校平，按照它的配置可以组合成为开卷、校平和剪切生产线，还可能跟别的板料一起组合成为生产线。可以使用的范围很广泛，比方说机械，汽车，金属，家电等等1。钢板开卷机是影响薄板、带钢质量及产量的主要因素,同时为了使机械产品更加效率， 自动化还有智能化。需要着重对压紧装置和支撑装置进行设计，即在上卷和工作过程中，一直都可以确保带材的中心线跟下一道的机组的中心线是重合在一起的，这样可以避免带钢出现翘曲的情况。通过对压紧装置与支撑装置的设计我学到了很多的书本上没有的知识，同时也锻炼了自我学习能力。1.2 开卷机的简介 将开卷机分类：悬臂式开卷机、双圆柱头式开卷机和双锥头式开卷机。悬臂式开卷机刚性很大，开卷机的张力也比较大，所以可以用来对材质比较薄的材料来进行开卷。这三种开卷机，现在都是用在精整机还有液压剪板机的生产线上面。在最近这一段时间，德国还有美国的一些机械生产厂家还有公司，主要推出的开卷机就是双圆柱头的。国外的一些经验告诉，这种双圆柱头式的开卷机在进行上料的时候很方便，工作的时候也是很稳定可靠的，它的结构跟悬臂式的比较，要比它简单很多。其缺点是，因为这种开卷机的传动装置有两套，所以这种双圆柱头式的开卷机的重量要远远大于悬臂式的2。双锥头式开卷机，锥头与带内接触面积很小，在进行操作的时候有张力，所以它的带材的头部很容易就坏掉，所以现在使用的就很少。下面的图1-1就是某一个机组的悬臂式开卷机的结构。图1-1 悬臂式开卷机1卷筒 2传动装置 3减速机 4电机 5胀缩油缸 6对中油缸(1)单筒可胀缩开卷机单筒可胀缩的开卷机，它的结构和张力卷取机大致是一样的，只不过开卷机的筒上面是没有装钳口的。根据筒的结构不一，分成单筒棱锥式开卷机和单筒链板式开卷机。这种开卷机的筒的结构是缩颈的装置，主要是靠着四块弓形块3进行的径向的运动来完成的。弓形块3是跟这个筒1通过链板2连接在一起的，里面的筒1跟芯的轴4通过这个装置的尾部的垫板5相连的。芯轴4要跟筒的尾部的轴的方向的胀缩液压缸的活塞杆连接在一起。假如说轴这个方向上的液压缸在进行压力压油的时候，活塞杆跟芯轴4是一起进行轴向的移动这样就让筒的直径缩起来2。图1-2 单筒链式开卷机结构1内筒 2 链板 3 弓形块 4 芯轴 5 垫板主要是用在开卷的张力小于1000公斤的，卷的重量是小于15吨的机组，这些机组包括横切机组，清洗机组，还有退火机组等等。针对卷重很大的带卷还有张力很大的带卷的时候，可以使用的开卷机就是单筒棱锥式的。下图1-3所示为单筒棱锥式开卷机的筒结构。图1-3 单筒棱锥式开卷机的筒结构1活动支撑轴颈 2拉杆 3空心轴 4扇销 5弓形块 6棱锥轴 7滑键将这种开卷机跟链板式的开卷机进行比较，它的刚性是更好的，在开卷的时候张力更大，但是机器的重量是更轻的，所以现在使用的很多。(2)双锥头无胀缩开卷机下面的图1-4所示的开卷机。这种开卷机进行开卷的时候速度达到1m/s。双锥头 的开卷机的结构没有多复杂，它的不好的地方是圆锥的头子跟带卷里面的孔很容易就打滑了。所以通常不被采用。图1-4 双锥头无胀缩开卷机(3)双圆柱头可胀缩开卷机对双圆柱头可胀缩的开卷机进行分类，分类的依据是胀缩的方式，被分成径向液压缸和轴向液压缸胀缩圆柱头开卷机这两种。可以再酸洗的机组里面使用，也可以在剪切的机组里面使用，还可以在冷轧的机组里面使用。通常来说，这种类型的开卷机进行加工的都是张力没有多大2。下面的图1-5画的就是径向液压缸胀缩双圆柱头的开卷机。这个开卷机左边还有右边两个锥头都是通过液压缸2来进行的操作，在进行移动的时候都是顺着水平的方向进行的。通过这个夹持带卷里面的直径，还要对准中机组的中心线。它的胀缩是通过两个径向液压缸完成的。为了能够让这两个径向的液压缸4进行同步径向的运动，通过齿轮3来进行机械的同步。这种双圆柱头的开卷机就避免了锥头没有胀缩开卷机出现打滑的情况，使用起来效果还是比较好的。图1-5 径向液压缸胀缩双圆柱头开卷机下面的图1-6为轴向液压缸胀缩的双圆柱头的开卷机。图1-6 轴向液压缸胀缩的双圆柱头开卷机的筒结构轴向液压缸胀缩双圆柱头开卷机与径向液压缸双圆柱头开卷机进行比较，不一样的就是液压缸圆柱头胀缩在进行布置的方法不一样。从加工还有后期使用这些方面来观察，轴向的液压缸胀缩双圆柱开头及还是要好一些的3。1.3 开卷机的国内外发展趋势上世纪七十年代的时候开卷机开始进行专业化的生产，最开始的时候生产的开卷机是对称式的三辊的开卷机，因为这种结构的机器，不仅可以将刚才最上面的部分进行弯曲。在进行加工的时候，要先将板料的两头都弯起来然后将剩下来的直边给删除掉，经过这样的加工既消耗了工时，又耗费了材料，生产的效率很差3。上世纪七十年代末的时候，国家通过自己的努力研制出来了机械传动的四辊的开卷机。这种四辊的开卷机可以直接对加工的板材的头进行弯曲，跟三辊的开卷机比较，性能有很大的提高。但是这种机器的结构是很大的，消耗的材料很多，要生产这种机器的周期很长。我国开卷机专业化生产从上一世纪70年代早期开始，最开始的是机械传动的对称式三辊开卷机，这种开卷机构造简朴，只是不能进行板材端部颅弯。在进行一些简单的工件进行加工的时候，要先在板材的两头进行弯曲或者是焊接前将多余的边直接切掉，这样又耗费了工时，又耗费了材料，这样生产的效率就很差。到了20世纪70年代末期，我国又成功开发了机械传动四辊式开卷机。这种类型的卷板机可以直接进行板材两头进行弯曲，跟三辊式的开卷机比较，性能提高了很多。但是这种机器结构很大，生产机器的材料很多，加工的时间也是很长的4。到上世纪八十年代中的时候，全液压的四辊开卷机跟液压水平下调式的三辊开卷机经过这个工厂向市场推广了。这两种机形都可以对板材进行颅弯。然后再进行上料，这样筒的形状就形成了，这样又对筒的形状进行焊接，之后再进行校园，生产出来的机器的工作效率是原来机器的两到三倍。1.3.1国外开卷设备的技术现状当今社会欧美国家的开卷机的水平都很高，主要是在瑞士还有意大利等。这些发达国家对于版材的厚度比38mm还要少的板料进行卷造，很多使用的都是机械的或者是机液混合式的。板材的厚度比40mm 要大的进行卷制的时候，很多都是使用的全液压驱动式的开卷机。因为三辊的开关机是不对称的但是可以进行调节，跟四辊的开卷机进行比较，结构上来说都是简单一些，体积也没有多大，成本低，而且消耗的电量也没有多少，而且这种三辊是的开卷机也具有了四辊式的开卷机的好处，可以再头部进行弯曲，剩下来的直边没有多大这些特征，已在不少国家得到普遍的开发和运用。尤其是现在IT行业的发展很快，开卷机跟计算机也结合在一起，可以进行自动化的加工，这样加工出来的产品精度还有效率都提高了很多，这样工人的劳动强度就减低了很多，工人工作的条件也改善了很多。在国际市场上有名的生产厂家是：开卷机是现在世界上最大，主要用于核工业方面；日本富士车辆公司等4。1.3.2国内开卷设备的技术现状 因为现在科技发展的很快，再加上我们国家从国外引进了先进的开卷机，对国外的技术进行学习，这样我们国家在进行开卷机的生产的时候，技术提高了很多。近几年，国家生产出来的三辊式的水平下调的开卷机跟四辊式的开卷机慢慢的在生产中取代了过去的对称式的三辊开卷机。连接着液压产品生产技术不停的提升，一些本国液压元件的精度、性能已上升到不错的程度。于是，现在传动方式使用液压的，在开卷机里面使用的也多起来了。现在，在开卷机里面卷制比较薄的板材的时候使用的传动一般是机械传动或者是机液混合的传动，用来卷制比较厚的板材的时候，开卷机的传动机构一般使用的是液压驱动或者是很多电动机同时进行的驱动5。不过，现在国家在机械加工的机器的水平还有工艺，技术上面跟国外的相比，差距还有很大，所以加工出来的机械的零部件还有液压的零部件进行加工的时候，精度是达不到要求的，再加上在机器在开动的时候有摩擦，所以机械就会有一定的损失，也容易因为泄露这样液压的损失就很大。因此卷制等同要求的钢板，需要开卷机的功率远远好过于国外的开卷机，这就导致了开卷设施体积巨大，形体笨重。还有，国家从国外将数控的开卷技术引进来，在数控卷板的工艺还有机器的研究方面进行了很多的工作。不过不管是国家还是国外生产的开卷机，但是从数控这个技术上来看，不能达到理想的水平，也不能按照需要卷制的板材的材质，还有大小，卷曲度等等方面，将工艺的参数进行计算还有调整，这样就可以完全的实现全自动化的控制，还是要很多人工进行干预的5。1.4 本课题研究的目的及意义开卷机被用作金属板材进行校平的专门的装置，主要用来进行钢板的校平，还有不平整的板材可以按照有关的装置形成开卷，校平，剪切生产线还有别的板材制品的生产线。开卷机的工作平稳顺利可以将板材进行剪切的时候效率提高很多。它现在使用的范围很广，可以用在机械，车辆，金属加工，家电，装饰等等这些行业里面。开卷机可以对金属材料进行纵向的剪切，而且可以再切开来以后的细条再加工卷起来，它的自动化的程度是很高的，而且校平了以后质量很好，剪切材料的时候精确度是很高的，机器的性能很稳定而且很可靠，在进行操作的时候非常方便等等。通过对钢板开卷机的动力系统及卷筒结构的设计，能让我将所学习的机械设计、机械制造装备、机械制图等相关课程知识运用于实际中，加深了我对实际工业生产设计的理解，真正的锻炼了自己的实践设计能力5。1.5 本课题解决的主要问题压紧装置和支撑装置对于开卷机有着无可替代的重要性，压紧装置主要包括支架、压料辊和驱动装置，支撑装置主要包括支撑轮、回转支架、中间支架及调整装置。本课题所需解决的问题是确定开卷机结构的选择，并在此基础上，对所选组件进行计算及校核。主要包括：结构选择，主要参数确定，压辊的设计，液压缸的设计，活动机座、浮动控制油缸和底座结构设计以及销轴、联轴器校核等。在设计压紧部分还有支撑部分的时候，避免了翘曲现象的出现，让卷着的物料在开卷以后可以进行水平的伸展，而且让这个卷材在开卷机的上面支撑力足够的大；避免料卷飞散、穿带时对料卷有着向导作用而且加以辅佐送料5。1.6 本课题研究的技术路线1、将论文指导老师发过来的任务是仔细的研究，对需要设计的对象进行研究，利用时间通过各种途径查阅有关的资料，对钢板开卷机的相关资料还有内容进行了解，这样我们在进行设计之前要做到心中有数。2、在指导老师指导下深入研究钢板开卷机的压紧装置和支撑装置，确定结构的选择，对各组件进行设计、计算以及校核，并提出个人的设计思路或想法。3、通过图书馆，或者上网，查询钢板开卷机设计相关手册以及其它相关资料，得到计算公式，并且运用数学方法确定压紧装置与支撑装置设计中所需的基本结构尺寸以及相关数据等，并进行必要的校核计算。4、开始进行画图，需要绘制的图纸有总装配图还有零件图，我们在绘图的时候要先将零件图画出来，然后慢慢对它进行修改，最后使用CAD将图纸画出来。5、书写论文的说明书，将设计的依据表达出来，将说明书的内容也写出来。按照我们已经写好的部分，将这个里面的设计方案，还有设计依据，都用文字书写出来。在这个说明书里面，一定要有相关的计算，还有原理，还有一些不能缺少的细节部分。72 总体方案的设计与确定2.1 主要技术参数的确定。2.2 开卷机卷筒。10结论经过完成我的毕业设计，我将课堂上的知识和实际的知识有了一次很好的融合，不仅加深了我这几年所学习的专业知识，还在实践中得到了运用，对将来更好的立足于社会打下扎实的基础。为总结经验、分析得失，现将本次设计做如下总结：1、首先需要了解现在钢板开卷机的类型，其次观察钢板开卷机的形状以及分析研究其功能，以及使用要求等等。在了解了这些基本情况以后，我们需要确定论文的总体方案。2、将方案确定后，首先分析设计压紧装置和支撑装置的整体结构。在设计过程中，要参考现在其他类型开卷机的结构，然后加入自己的想法到整个设计中，进而确定了我设计的总体方案。3、设计好压紧和支撑装置的整体结构，然后分析各组件的功能，并对部分重要组件进行设计，计算。当然也需要对其进行强度及刚度的校核，确保机器在实际生活中可以正常开展工作。在本次设计中，不仅有机械结构的设计，还有液压元件的设计及相应的校核。这使得我学到的更多。当然，这个设计也有不足的地方，首先没能够对其进行有限元分析，其次部分组件的设计不够全面。毕设进行到这一步，我相信老师们看到了我的努力，以后的我-会更加努力。致谢参考文献1 李海.关于开卷机筒设计的初步研讨.重型机械,2006:3035.2 孙鹏.冷连轧机开卷机卷筒主要参数的计算与分析J.有色金属加工,2014,(2):47-56.3 周国盈.带钢精整设备.北京:机械工业出版社,20