球绞轴承综合试验机设计-开题报告

附录 1 开题报告一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义线材在社会上起着巨大作用，是用量很大的钢材品种之一。经过轧制后可直接用于钢筋凝土的配筋和焊接结构件，也可经再加工使用。例如,经拉拔成各种规格钢丝，再捻制成钢丝绳、编织成钢丝网和缠绕成型及热处理成弹簧；经热、冷锻打成铆钉和冷锻及滚压成螺栓、螺钉等；经切削成热处理制成机械零件或工具等。按照包装国家标准汇编的有关规定，各种不同类型的金属成品，在一定的规格范围内出厂前必须包装成捆或成卷，包装的方式多样,但对紧实度有一定的要求，而且要有相应的标志;每捆(或卷)的尺寸范围及重量范围也都有明确规定。对应的每种钢材都有适应它的打包机构，即所说的金属材料捆扎机。所谓的金属材料捆扎机是指冶金工厂将其生产的钢材或其他金属材料进行机械化捆扎包装，以便于储存和运输的设备。打包机种类繁多，下面介绍几种常见的打包机。1.前苏联黑色冶金机械化科学研究所，它所研究的钢带类打捆机如图 1 所示。图1 前苏联黑色冶金机械化科学研究所打捆机简图 1围盘； 2捆扎头； 3捆带拉引机构； 4捆带供给机构；5液压驱动装置；6开卷机；7板叠 该机是用来对板叠进行横向或纵向捆扎的，纵向打捆机的围盘下部是开口的，能捆扎长达8m的板叠，捆扎时时间为14-16S/道。1.瑞典森德斯公司制造的PCH-4KNA型卧式打捆机如图2所示。除了以上三种国内外的常见打包机，还有意大利的达涅利（DANIELI）公司,日本的潼川公司，德国的小西马公司，荷兰的泰伯勒（NUMTEC/TEBULO）公司，德国的史密斯公司及法国的伯特拉姆（BOTALAM）公司。国内的研究成果有冶金工业部北京冶金设备制备厂研制的 DBJ打捆机等。图2 PCH-4KNA 型卧式打捆机1-左移动压实板；2-右移动压实板；3-打包头；4-送线器；5-中心线道；6-弯曲线道；7-升降台3.首钢自行研制的卧式线材打捆机图3 首钢自行研制的卧式线材打捆机 1-压实缸； 2-支座； 3-压实头； 4-吊卷钩； 5-托起机构；6- 拧扣机构以下是国外打包机的特点与主要参数：国外最大的打捆机供应商是瑞典的森德伯斯德(SUND IBIRSTA)公司，该公司生产的主要产品的特点如下:.设备采用液压操作，传动功率大，动作平稳，工作精确度高；.设备中使用了可互换的标准组件，便于维修；.结构紧凑，占用空间少；.可根据需要，配备各种不同类型的辅助设备，如配备KNOG防热装置，可以处理高温线材;配备KNOV系统，可以将线材结压下，使其紧贴捆材;配备KNOM加标签机，可以完成自动加标签的任务;还可配备运输，压实及点算等设备。该公司生产的打捆机的性能参数及销售情况见表1表1 SUND/BIRSTA 公司打捆机产品简介（销售数量截止1988 年）型号 捆扎对象 性能特点 研制年代 销售数量（台）KNA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm，含碳量0.08%捆扎时间：911s最大拉紧力：3.4KN功率：4KW1966 60KNRA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm，含碳量0.08%，延伸率45%捆扎时间：914s，功率：4KW1966 100KNS 型棒材捆线：36mm捆扎时间：26.5s功率：5.5KW1967 254KNSS 大规格的型棒材捆线：5.5mm捆扎时间：2025s功率：5.5KW1976 88KNSB 多种规格的型棒材 捆线：5.5mm功率：5.5KW 1967 至1990年54台KNA-SBD 线、棒材及型钢捆线：7mm带双线轨功率：5.5KW1979 至1990年15台日本的潼川公司也是一家生产线棒材打捆机定型产品的老厂，该公司从60 年代初就开始进行轧钢精整设备自动化方面的研究。该公司所生产的 TBM 系列全自动液压打捆机的性能特点如下：打捆头中采用了差动齿轮机构，捆线的夹紧，切断及拧扣等操作仅由一液压马达驱动，使得结构简单，易于控制，维护方便；捆扎时间短，大型机 8 秒；中型机 4 秒；小型机 2.5 秒；供线采用双重控制机构，连续控制，捆扎操作稳定。 该机全部为液压驱动，捆扎速度，夹紧力易于调节。 意大利的达涅利（DANIELI）公司生产打捆机的特点是系列化，自动化程度高，其产品的性能参数及销售情况见表 2。表2 DANIELI 公司打捆机产品简介（销售数量截止1980 年）型号 捆扎对象 捆线直径 打捆周期 研制年代 销售数量LF 120-650mm棒材 4-10mm 5-20S 1975 110多台LP 320320-500500mm型钢 6-10mm 15-20S 1975 20多台LB 厚度250mm,长度1000-2200mm盘卷 6-8mm 14-22S 1975 约30台国内打包机存在的问题：打包机是半自动化的，工作中需人工穿线，自动化程度不高，而且打结的位置非常不理想，结头在一端升出，这样在每次装卸的过程中都会碰到这个结头，经过多次碰撞后就可能断裂，使钢捆变松或散包，达不到用户要求，而购买国外的高自动打包机价格很贵，所以我们要自主研发！打包机的研制是向着如下几个趋势发展的:1、自动化、智能化；2、高效率；3、系列化、标准化。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 目前国内打包机主要存在的问题是打包机半自动化，需要人工穿线,自动化程度不高，打结的位置不是很理想，打结位置在经过多次运输之后,有可能出现散包或者钢捆变松，对运输十分不利，因此需要对打结位置以及方式进行改造，是改造后的打包机能够适应多次运输中装卸中不易散包或变松的状况。1.改造前当前国内打 包机的打结位置以及形式图4 国内打包机打结形式 图5 国内打包机打结位置（图中箭头所示位置）2.改造后的打包机的打结位置以及形式由上面的图片可以看出高速线材打包机改造前后的打结位置以及打结方式均不同，改造后的打包机打结比改造前的要更加结实，在运输过程中不易出现散包或者钢材松散的现象，改造后更加有利于运输和装卸。图 6 改造后打包机打结形式 图7 改造后打包机打结位置（图中箭头所示位置）三、研究步骤、方法及措施 钢材打捆机的基本工作原理是利用金属捆扎材料既有刚性、又有塑性的特点，首先采用推进(也有的用拉进)的方式令其沿特定的轨道送出，对被捆扎对象形成包绕并紧箍在被捆扎对象的外面，然后将两个端头联结(俗称打结)并与后面的捆扎材料分离，这样便在被捆扎对象的周围形成一个封闭的金属环，使其成为一个整体。一般打捆机的工作过程大致如下:.打捆定位:为满足用户的要求，钢捆(或卷)的尺寸是在一定范围内不断变化的;而为保证捆扎质量，打捆机头应与被捆扎对象保持正确的位置关系，这就要有一套打捆定位系统来满足这种要求。一般是采取不动，通过移动打捆头来实现;也有采取打捆头不动，通过移动被捆扎材料来实现的;还有通过采取打捆头和被捆扎材料都运动的方法来实现的。.导线(带) 轨闭合:除部分型钢棒材打捆机外，大多数打捆机采用开合式轨道，即轨道由固定轨道和活动轨道两部分组成，以适应被捆扎材料尺寸变化的需要。打捆机定位后，轨道要形成一个包绕被捆扎材料的光滑的环形闭合曲面，以利于输送捆线(带) 。.送抽线(带及抽紧;仕导线(带)轨闭合后，由一套夹送机构将捆线或带送出，并使其沿着导轨面运动，送出一周后到位，用一套机构将捆线或带的头部固定，然后打开捆线或带内侧的线道，反拉捆线或带的尾部，使捆线(带)紧箍于被捆扎材料的表面，并存在一定的张力。.夹紧，剪切及成型:抽紧后，将捆线(带)的头尾搭接并夹紧，进入成型准备状态，线结中的立结要求在成型前必须剪断，而线结中的平结和带结则可以在成型后再剪切。 .复位:打捆机的个各部分重新回到待命状态。图 8 是北京航空航天大学改造的 达涅利打捆机的动作流程图，该机的主要动作有:蓄丝、送丝、抽紧、剪 断、拧紧、挤平、打捆位置调节等。为了能够实现上述打结形式以及 位置，需要对打包机的打包头进行改造，来 实现预期效果。国内打包机都是半自动化， 需要人工操作，改造后的打包机能够实现高 半自动化。打包头主要由扭结机构， 剪切机构， 导向机构及一些液压管路组成。其结构如 图 9 所示。 图 8 北京航空航天大学改造的 图 9 打包头结构示意图达涅利打捆机的动作流程图开始 机体防倾覆缸抱紧蓄丝、送丝导槽合扰、拧紧头伸出送丝、捆丝头防脱抽丝、送丝锁定、拧紧夹钳夹紧剪断捆丝、防脱缸复位送丝导槽张开、拧紧困丝结拧紧头夹钳松开、拧紧头旋退机体位置调整1. 扭结机构扭结机构主要山扭结轮和传动齿轮箱组成。扭结轮是一个节圆半径为 40mm ,齿数为 12 的直齿轮，在其中两个齿间开槽至中心，如图 10 中所示。它山齿轮箱传动。齿轮箱 山液压马达驭动，如图 11 所示。当打捆线沿着 封闭轨道完成运行一周， 回到打包头并停止后， 扭结轮在液压缸驭动下 摆动至扭结工作位置， 山齿轮箱传动对打捆线 进行扭结，完成动作后 回到原位，等待下一次 动作。2.剪 切机构如 图 12 所示，打捆线由剪 刃上的一个圆孔通过。 剪刃山液压缸驭动。剪刃在液压缸的驭动下，上下移动完成剪切动作。图 10 扭结机构示意图图 11 扭结结构传动齿轮箱结构示意图 图 12 剪切机构示意图3.导向机构导向机构山导向架和夹钳组成。导向架主要是用于对打捆线进行导向，使打捆线能准确地进入打包头及从剪刃孔中通过。如图 13 所示。夹钳由液压缸驱动。夹钳的作用是当打捆线准确地停留在打包头之后，夹紧打捆线，打包机外围的送线机构 KNC 回抽，抽紧手打捆线，使捆线不会松动，打包之后外观较好。如图 14 所示。图 13 导向架示意图 图 14 夹钳结构图四、研究工作进度 1. 第 14 周：调研相关国内外技术资料，完成开题报告和文献综述，接受开题考核。2. 第5 7周：完成方案的初步设计，相关参数的计算。3. 第 811周：确定最终设计方案，草图设计，接受中期检查。4. 第1215周:正式图纸设计，撰写设计说明书。5. 第1617周：准备答辩。五、主要参考文献 1 李 建 华 . 自 动 打 捆 机 在 高 速 线 材 厂 的 应 用 . 自 动 化 信 息 ， 2008,5:58-59， 612 莫韶斌. 瑞典森得斯打捆机新型打包头K NB 的结构和维护要点. 机床与液压, 2005,6:202-2033 冯国良. 新型高温线材打捆机. 重庆大学学报: 自然科学版， 2001， 4：31-334 卢爱民. 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