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φ20-φ90高精度棒材矫直机设计【5张CAD图纸+毕业论文】

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20 90 高精度 矫直机 设计 全套 cad 图纸 毕业论文
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目 录

中文摘要 I

英文摘要 II

1 绪 论 1

1.1设计课题背景 1

1.2设计依据 1

1.3矫直设备的发展概况 1

1.4分类及工作原理 3

1.4.1 压力矫直机 3

1.4.2辊式矫直机 3

1.4.3 斜辊式矫直机 3

1.4.4拉伸矫直机 3

1.4.5拉伸弯曲矫直机 4

2 钢材矫直理论 1

2.1“ 矫直”的定义 1

2.2反弯矫直的基本原理 1

3二辊滚光矫直机的工作原理 4

3.1二辊滚光矫直机的简介 4

3.2二辊滚光矫直机的工作原理 4

3.3设计二辊滚光矫直机所涉及到的主要参数 10

3.4国内外现在生产这种矫直机的厂家 11

4二辊滚光矫直机力能参数计算 12

4.1矫直力的计算 12

4.1.1求导程t 12

4.1.2求弹性极限弯矩Mmax 13

4.1.3求倾角: 13

4.1.4轴承承受力的总和 14

4.2 二辊滚光矫直机功率计算 14

4.2.1轴承的消耗功率 14

4.2.2滑动摩擦的消耗功率 14

4.2.3滚动摩擦的消耗功率 14

4.2.4塑性弯曲变形的消耗功率 15

4.2.5消耗总功率 15

4.3电机驱动功率 12

4.4关于机架、机座及轴承盖的设计 15

5二辊滚光矫直机辊系设计 18

5.1矫直辊的组成 18

5.2.矫直辊材料 18

5.3矫直辊尺寸计算 19

5.4矫直速度计算 20

5.5矫直辊强度计算 21

5.6轴承的寿命校核 23

6二辊滚光矫直机传动装置的选择及液压过载保护 25

6.1二辊滚光矫直机传动装置的选择 25

6.1.1矫直机主传动装置的组成 25

6.1.2矫直机主传动装置类型 25

6.1.3万向连接轴 25

6.1.4联接轴的总体的配置及其平衡装置 26

6.1.5主减速机 27

6.2二辊滚光矫直机的液压过载保护装置 28

7二辊滚光矫直机的安装与维护 30

7.1二辊滚光矫直机的安装 30

7.1.1基础 30

7.1.2设置安装基准 30

7.1.3设置垫板 30

7.1.4矫直机的吊装、找正、找平、找标高 31

7.1.5二次灌浆 31

7.1.6试运转 31

7.2二辊滚光矫直机的维护 31

7.2.1二辊滚光矫直机的维护和修理制度 31

7.2.2二辊滚光矫直机的润滑 32

8总结 34

9致谢 35

10参考文献 36


摘  要


随着科技的进步,人们对棒材的需求量越来越大、对其精度要求也越来越高,以前人们采用平行辊矫直机矫直管、棒等圆形断面条材,圆材在矫直过程中容易产生自转现象,并且只能矫直圆材垂直于辊轴的纵向剖面上的弯曲。在这种情况下斜二辊矫直机的问世解决了以前平行辊矫直机所解决不了的棒材、管材的矫直问题,在这种情况下,我们对二辊滚光矫直机进行设计。

本文重点对钢材矫直工艺及工作原理,斜辊矫直机的工作原理、特点、结构等进行了介绍,同时对二辊棒材矫直机力能参数的计算进行了分析,提出了本次设计二辊棒材矫直机的基本思路。矫直机的机架、机座、传动等部分设计不属于本次设计的重点,所以在这里只是作了简单的介绍,但是由于时间比较仓促,本文对矫直机的液压压下装置、矫直机的安装与维护没有做出详尽的介绍,限于本人的水平,文中有误漏之出,还请批评指正。

关键词:棒材  矫直工艺   二辊棒材矫直机   矫直力能参数


ABSTRACT

With the advancement of technology, people's growing demand for the bar, its accuracy is also getting higher and higher, before people parallel roller leveler straightening tubes, rods and other circular cross-section of the build, round-wood in hand Direct the process of rotation is easy to produce, and only straightening roundwood roll axis perpendicular to the longitudinal section on the bend. In this case the ramp roll straightening machine resolved before the advent of parallel roll straightening machine can not be resolved by the bar, pipe straightening of the problem, in this case, we design roll on the roller-straightening machine.

The steel straightening process and working principle, ramps roll straightening machine works, characteristics, such as the structure was introduced, while two of the roll bar straightening machine can be calculated parameters of an analysis of the proposed The design of the roll bar leveler of the basic ideas. Straightening machine rack, engine, transmission and other parts of the design are not the focus of this design, so here is a brief introduction, but because of the time hasty comparison, the paper leveler of the hydraulic pressure devices, Straightening machine installation and maintenance have not made detailed introduction, I am limited to the level of error in the text of a leak, also invited criticism correction.

Key words: bars;Straightening process;the two roll bar straightening machine;straightening of the power parameters


1 绪 论


1.1设计课题背景

长期以来,矫直机因弯曲由人工检测,压弯量人为设定不够准确,全过程都靠手工操作,效率低,矫直精度全凭操作者经验来决定等缺点,一直作为一种补充矫直设备来使用。所以矫直必须检测工件的原始弯曲,测量弯曲量、确定最佳矫直点、设定压弯量。由于缺少可靠的检测手段和认识上的一些人为因素,以前这些工作只能靠人工来完成。因此以前的矫直机有以下缺点:弯曲人工检测、压弯量人工设定不够准确,效率低,矫直精度全凭操作者经验来决定,降低了生产效率。而且现在人们对棒材的需求量越来越大、对其精度要求也越来越高,在情况下斜二辊矫直机的问世解决了以前平行辊矫直机所解决不了的棒材、管材的矫直精度问题,在这种情况下,我们对二辊滚光矫直机进行设计。


1.2设计依据

主要参数:

矫直棒材规格:Ф20—Ф90;矫直棒材材料:合结钢、不锈钢(бs1200N/mm2);.棒材原始曲率:≦0.4%(mm/m);矫直后直度:0.05%(mm/m);棒材原始表面:Ra3.2;棒材矫直后表面:Ra0.8;最大矫直速度:3~30m/min;最大矫直力:300KN;采用液压过载保护;采用循环润滑与循环冷却;自动上下料。


1.3矫直设备的发展概况

    矫直技术产生的确切时间尚未找到准确的文字记载。但从文物发掘中看到我国在春秋战国时期宝剑的平直度可以使人想象到当时手工矫直和平整技术已经达到很高的水平。在我国古代人的生活与生产中使用的物品和工具,小自针锥、大到铁杵都要求用矫直技术来完成成品的制造。手工矫直与平整工艺所用的设备与工具是极简单的,如平锤、钻台等。对大型工件手工矫直常借助高温加热进行。

古代人在矫直及整形的实践中认识到物质的反弹特性,确立了“矫枉必须过正”的哲理,用之于矫直技术颇有一语道破之功,用之于改造社会也有指导意义。

由于中国社会的特殊条件,好多技术停留在手工状态,18世纪末叶到19世纪初叶,欧洲进行了产业革命,逐步实现了用蒸汽动力代替人力,机械化生产代替了手工作坊。19世纪30年代冶铁技术发展起来,当时英国的生铁产量已由7万t增长到19万t/a,增加了2.7倍。19世纪50年代开辟了炼钢技术发展的新纪元。随着平炉炼钢技术的发明,钢产量增长迅速。到19世纪末时,钢产量增加50多倍。钢材产量占钢产量的比重也显著增加。这时已经出现了锻造机械、轧钢机械和矫直机械。

进入20世纪,以电力驱动代替蒸汽动力为标志,推动了机械工业的发展。英国在1905年制造的辊式板材矫直机大概是我国见到的最早的l台矫直机。20世纪初已经有矫直圆材的二辊式矫直机。到1914年英国发明了212型五辊式矫直机(阿布拉姆逊式一Abramsen),解决了钢管矫直问题,同时提高了棒材矫直速度。20世纪20年代日本已能制造多斜辊矫直机。20世纪30年代中期发明了222型六辊式矫直机,显著提高了管材矫直质量.

20世纪60年代中期,为了解决大直径管材的矫直问题,美国萨顿(Sutton)公司研制成功313型七辊式矫直机(KTC型矫直机)。20世纪30~40年代国外技术发达国家的型材矫直机及板材矫直机也得到迅速发展,而且相继进入到中国的钢铁工业及金属制品业。


内容简介:
矫正扁轧制品现代化设备的自动化 N. V. G. A. I. V. A. . L. 司于 2003 年 8月 1, 2, 3在其 2800 和 5000 辗轧器上成功完成引进新的线内矫直机( 此机器的主要设计特点 如下: 每台机器配备液压暂缓机制(以改善 机器调整的动力 和准确度 ,更加可靠地维持恒定差距 ) ; 每台机器拥有借助液压缸来单独调整每个工作辊的机制( 这 就通过提供对一个曲率改变的控制 拓宽了 矫直的范围 ) ; 每一工作辊由其自身的可调驱动提供(以消除 轴与轴之间坚硬的动力约束 ) ; 辊的 统附着在暗盒中( 以方便维修和降低辊更换费用 ) ; 有可调整机器从十辊矫直计划到五辊矫直计划的系统,也就是双倍的辊间距离(这 就拓宽了 机器可提供的板厚范围) 。 因此,新的矫直机是包括一个有由数字和模拟信号控制的大范围液压和电力驱动组件构成的先进多功能系统机制。整个复杂的 制可以被划分为以下两个功能组:主要 功能 组,包括直接参与矫直运作的机制 ( 阻跌机制,单独调整辊的机制, 调整不同矫直过程的组件,从顶部辊到各支线的机制,主驱动器 );辅助功能组,( 包括暗盒更换机制,轴锁机制,辊冷却系统设备 ) 。虽然 于盘大数目的机制,但运用现代化的液压及电力驱动使得在 其元件上操作的主辅运作都能实现完全的自动化。 以下是对最重要的板矫直机器机制的特点和自动化控制系统的描述。同时讨论下这些机制的运作机制。 单片矫直机器功能的液压阻跌机制( 要是以下两个机制:调整机制;通过此机制维持特殊位置。每一机制对应的控制系统和一定效率标准都需满足一定要求。在调整机制中,液压阻跌机制控制系统 必须完成以下职能: 与液压缸同步运动并 保持偏差角度在规定范围内; 为调整一个新板的尺寸而加速; 维持机制安置的高精度; 在维持机制的运作时控制系统需满足以下条件: 稳固顶部暗盒与顶部支线辊 的高精度协调; 减少当设备发生偏差时将其返回至规定坐标所需的时间(比如因矫直一块板而用的力); 需要同步化。在 第三制板车间的板矫直机器运作的经验中显示大多在调整机器中的问题因素都是应用液压缸时力量的不均匀造成的。 大量的运作部分的不对称分配是引起这一不均匀的原因(特别是轴配置重量的影响)。服务系统 阀的“电力零点”及其关联的“液压零点”也是一个作用因素。液压缸的体积越小, 后者的 作用就越为显著。因此,支线的顶部辊的 使零点漂移的最敏感的系统。 还有其他影响阻跌机制动力,同时性与同步性的因素: 虽然偏差不大,但是由于不同配件的尺寸偏差使液压缸上部件产生摩擦力 的不同 。 液压供应渠道的“弹跳”特性与惯性表征指数的不同(由于从服务阀引向液压缸的管道长度不同产生)。 因此,由于 有配备汽缸同步运作机制装置, 发射相同规模信号至服务阀输入端就不可避免产生不同的速度使机制造成严重损坏。 为减少和消失以上所提 因素造成的地影响,我们为阻跌机制的电力同步化开发了算法。 暗盒顶部的 四个阻跌缸与四个平衡缸组成,这一设计可以确保机器的移动调整被设定到矫直缝要求的尺寸(与板的厚度一致 ) 并且使矫直缝在存在或不存在外罩负载的情况下在受矫直力量作用时都能维持特别的精度 。 阻跌机制的汽缸系统是按照仅有一个内腔被用作工作腔的方式设计的。而第二腔则与充电渠道相连。顶部暗盒在阻跌汽缸克服平衡压力的时候下跌。暗盒的上升也只有平衡缸的动作来实现。 这一安排消除了设备位置放置之间的缝隙。 而辊支线上的 由两个气压缸构成。当辊将下跌 和将进入杆腔将上升时高压液体就涌进活塞腔。 控制原理。 为控制阻跌机制的 液压缸 提供 单独的回路 (图 1)。从服务阀输入端发送的控制信号( 比例整数控制器( 形 成(为提高系统的灵敏度,我们选择使用“ 0”部分重叠阀门)。从控制器(误差信号 送至输入端的信号则是由 位置控制点信号( 反馈信号( 差异形成的。而后者的信号接收于给定液压缸的线更换仪器( G)。 部暗盒的测试仪建为平衡液压缸( 经过一定的系数允许,液压缸以 其移动可以被看作与缸杆更换回应相同的方式进行 安装 。支线的 部控制器仅在在最终调整步骤与规定协调稳定时才激活。当更换超过某个一定的最低限度值时, 制器的功能将被比例控制器( P)的转换功能 W(s) = k 所代替。因此, t) = t). 当更换的工作辊之间有明显的差异时,控制点与线更换仪器的反馈信号将达到一个足够大的值,那么,控制服务阀运作的输出端信号将达到饱和区域。在这种情况下,只要 误差超过 于饱和区 (边界值的时候,更 多的更换绿规则和缸的同步运动将不可能 。限制误差 例上 所得值完全相反 k: k。 通过减小 以,这 一系统的设计 是为了保持当存在实质更换时从饱和区所得控制信号 ,使控制器输入端不会送入需要的数值 (而是有相当增加的数值 (X)以满足 kX 条件。 控制点通过 与缸运动方向有关的最大落后的回应增加而引起的缸的位置发生变化 使 控制点的调整将继续, 直到当机制所需值与实际 位置小于 增加值的时候 X。 然后,控制器输入端的值为 与所需调整值相等 这样调整就完成了。运用分步增加控制点的原理使缸的同步运动与对于几乎任意理想重复因素的点高精度控制设置得到了实现 工作辊单独调整机制 。 通过 将液压缸 与 板矫直机器的设计使各个工作辊能够垂直地移动。 缸的动力由部分控制与服务阀运作来供应。一个线更换仪器建成从辊位置上获得反馈信号的一个缸。 因为这些仪器实际上是通过缸杆而非工作辊来传递信息,以下的换算倾向于由辊的协调得到: 处, 由线更换换能器通过缸杆测量得到的位置。 所以,每个工作辊的位置通过提供反馈回路来加以控制的。图 1是其中一条回路的图解。控制信号是通过 成功地实现了在没有满意速度的情况下也能调整系统的高精度。 辊的单独驱动 : 上述设计基于带不同能量供应的自控马达驱动频繁地转换实现。 每个单独的驱动提供多于一个足驱动的优点如下: 更大的可靠性,工作辊线速与板的速度差异使机制少了很多负载的组件; 当一个或甚至几个驱动发生故障时机 器仍能继续运作;在这种情况下,辊的回应能从矫直区域撤去; 辊的线速可以根据板的实际速度单独被纠正;此纠正能被作为预备措施(在已测值和已计算值的基础上)也可以在矫直运作的过程中( 通过雇佣人员来获得频繁转化的数据 )进行 。 主驱动绕九个矫直辊和两个外罩辊转动。 因为 就是说,如果驱动在即使很短的时间内也无法正常运作,那么可能造成不能大批量生产,所以驱动在运作中必须高可靠。 驱动必须要满足的要求决定 机 器 的运作和设计特性 如下: 进行矫直的板必须在矫直辊,外罩辊以及辊转送器的毗邻部分建立刚性的动力 学连接; 由于在矫直操作中塑性变形,板需要伸长, 长度的增加 随着各工作辊长度因弯曲半径的不同而不同 。这种情况导致板速在朝 必须可能使用不同直径的工作辊(这一点还正在做,比如,因为不均匀的磨损或重磨); 辊的负载应根据所选矫直机制来区分; 反向的矫直也应该可以; 鉴于以上因素 与此处讨论的板矫直机器实际运作机制问题,以下是建立电力驱动的要求: 速度的规定在较广的限制内,包括负荷下的马达启动; 在逆向机制中也可运行; 刚性特性 = (M); 维持规定速度的高精度; 完全 同步操作; 元素基础 : 辊的驱动 是由具有短路转子的异步三相马达建立起来的。该马达由德国 们在严重超载的情况下仍能继续可靠地运作。控制此马达频率转换的 模块化设计便于维护和修理,其存在的一个内置为处理器座使人们能执行大部分牵涉驱动控制运作的功能( 维持规定的速度下的高度稳定性,重新根据辊的实际直径计算旋转频率,诊断驱动的状况,控制驱动运作,在 因为不同时点辊之间不同的分配度,所以不同种能量的马达被用在系统中。 使用不同 的马达就能显著地减少电力设备耗费成本并且改善整机的性能。 此机器拥有三种主要运作机制:工作机制(半自动化与自动化),运输机制,以及暗盒更换机制。 图 2显示了工作机制实现运作的框图。在这种半自动化机制中,操作者通过操作台控制 这种情况下,操作者可完成如下操作:从数据库中选取矫直机制;纠正已选机制;手动调整机制,这需要操作者指示所需暗盒按钮位置 (为五辊矫直还是十辊矫直);调整暗盒顶部到底部之间的缝隙;为工作辊设置单独调 整协调;选择矫直速度与方向;生成开始调节机器到一指定机制的命令。 机器自动调整至所选机 制。在调整完成后将有信号发送至控制板以指示机制协调改变,辊达到其规定工作速度。工作机制, 即板矫直机器根据由从高级系统通过网络发送的基础数据进行调节。这些数据包括以下信息:将被矫直板的厚度;刚的组成(材料属性信息);送至 基于板厚和钢组成的预备调整,适用于冷轧板( t = 20C ); 深一层调整基于 安装在 与 0 最终调整基于安装在机器入口处的高温及获得的数据; 在自动化变种中, 当下一块板将要到达机器的时候,控制机器的毗邻辊转送器转 变为 统控制。 在这种情况下,板要直到调整完成后才可进入机器工作区。如果通过机器的一块板不需要矫直,那么机器将转入传输机制。在这种情况下,顶部横架以及暗盒被升至一规定量,辊的速度改变,这样其速度就与毗邻的辊转送器速度一致了。暗盒更换机制用在当辊破损或需要再次研磨工作辊和备用辊时。在这种情况下, 操作者可通过控制辅助机制控制运作:轴锁机制,出辊车,锁住暗盒底部以及车位置,以及移动车的液压缸。 该机制通过非接触式传感器固定于适当位置。 控制板矫直机需要开发一个强有力的高性能系统,为其提供理想 的控制精度并结合快速的运作。 此控制系统被划分为两个层次:基础层次, 更高 层次。诊断系统被建立为一个分离的系统。为了控制 泵站 还提供了一个第二控制器。控制系统的基础层次采用 7工业程序控制器,而上等层次控制器和诊断控制器则建立在标准的计算机基础之上。用于 更高 层次系统的计算机同时也为 制器的不同元素与一个 路 相连 (图 3) 。 第一个环路的功能是与控制器, 更高 层次计算机,诊断站, 水泵站 控制器 之间的沟通连接。第二个环路由系统功能元素连接 率转换,线更换仪器,输入/输出遥控模块)。 控制系统的功能依据下列原则被 划分为基础层次和 更高 层次: 所有牵涉从安装在机制上的传感器接收数据,通过自动过程控制系统从将被矫直的板上获取信息,为执行机制 (传动装置) 生成或发射信号的运作都被指定为基础层次。 归档控制点与控制控制板运作的功能被指定为更高层次。以下具体功能则都是由控制板上的基础层次自动化系统 完成的: 从更高层次系统获得指定矫直参数(辊速度,顶部横臂坐标,与横臂相关联的辊的坐标); 加工参数,将控制信号的回应发送给自动器; 从安装在机制上决定 并准备矫直运作的感应器获取信息; 从安装在机制上计算控制行动的反馈传感器获取信息; 分析从感应器所读数据确定数据的准确性; 与 水 泵电池站 (行数据交换,并将该站的运作参数发射高更高层次显示; 接收从更高层次系统传输来的为机器或 为作出恰当调整从更高层次系统获取为数据自动纠正的初始数据; 更高层次的自动系统功能如下: 在矫直机制上为机制选拔输入数据并将这些信息计入数据库 ; 从回应板数据库手动选择矫直机制(此由操作者完成); 基于从更高层次系统所获信息自动选择矫 直机制; 在矫直与暗盒更换机制内手动控制机器; 基于从感应器所读信息与限制转换位置指示机制位置; 指示在 指示由测温计所量板的温度; 视觉指示 矫直机制与机器调整的代表; 为诊断而视觉指示机器机制与 远程输入输出模块 内包括中继设备,连接它们的驱动器与控制器保持相当距离。使用这一模块可以显著缩端连接电缆。 诊断系统 : 方便 有必要简历一个先进的诊断系统。这一系统基于安装在控制站上的一个工业计算机。它可以诊断 包括其液压及电力设备。 该系统可以对自动转换器的状况,感应器马达的温度,线更换仪器,本地 达流量,速度,旋转,以及其他设备和参数进行评估。 此诊断系统也能同时被用在建立 的归档包括时点数据,错误类型,发生设备错误,机制协调,马达流量与速度以及其他信息。 为使控制系统更可靠运作,诊断站的软件与硬 件配备与控制系统更高层次的组件响应是相同的。当控制系统运作发生问题, 结论 立国家联合体(独联体) 的合作伙伴成功引进配备现代自动化控制系统的板矫直机器。此机器的使用减小并几乎彻底消除了成品板质量对其操作者技术的依赖。 其控制系统与方便的用户接口允许没有受过
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