16×3000mm对称式三辊卷板机的设计含4张CAD图
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16×3000mm对称式三辊卷板机的设计含4张CAD图,16,3000,mm,对称,式三辊卷,板机,设计,CAD
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创新系统设计与工程ISSN2222-1727（纸张）ISSN2222-2871（在线）www.iiste.oDOI：三卷板折弯机的设计与制造Patrick Ejebheare Amiolemmen* 约瑟夫科纳斯 艾比贝宁大学工程学院生产工程系， P.M.B1154，贝宁城，尼日利亚摘要本文旨在设计和制造一种低成本的机动三辊板弯曲机，使金属板弯曲到6毫米厚的软钢板。 本机设计的主要部件有：辊轴直径；链条传动；直齿轮传动和保持键及框架。 材料的选择满足机器对强度，机器精度和可靠性的要求。 机器部件由切削、车削和铣削的各种加工过程组成，然后通过适当的连接方法（如焊接和螺钉接头）排列和连接在一起。 采用10hp电动马达制造的电动三辊板弯曲机，最大厚度为6mm软钢板，具有较好的效果和效率。 生产总成本为1,363.64$，与市场上可用的当量相比，相对便宜。关键词：弯曲参数，链条传动，键，辊弯，辊轴，直齿轮传动。DOI：10.7176/ISDE/10-6-05出版日期：7月31日 20191、导言在金属加工中，轧制是一种金属成形过程，其中金属板通过一对或多个轧辊。 轧制是一个复杂的过程，由被轧制材料的性能决定，其厚度是主要因素。 设计和制造三辊板折弯机所用的参数取决于这些性能和所用材料的相应厚度。 在此过程中，正在轧制的金属板或薄板的直径在轧制后不发生变化。 也就是说，初始厚度和最终厚度将相等。 过程中也避免了裂纹的存在。 这表现在后期的塑性和弹性变形过程中(Boljanovic，2004)。对于塑性变形，板材在辊弯后有望保持其厚度。 考虑到钢弯曲过程中存在的应力大小，以及材料厚度的不还原，可以从两个方面分析轧辊弯曲过程：i. 弯曲在中心位置的内区，在中性区的两侧，是弹塑性变形的区域，而ii. 弯曲在外围地带（在弯曲的内外），是一个纯塑性变形的领域。弯曲在实际意义上，是弹塑性变形的一个领域，可以被认为是一个线性应力问题(Carden等人， 2002年)。在轧制过程中，由于回弹形成，板钢弯曲的半径必须小于所需的半径(Ahmed等人，2012年)。 它们还表明，回弹的数量取决于几种材料和机械性能，如弹性模量、应力-应变曲线的形状、薄板厚度、滚 子尺寸等。 为了研究钢板上产生的回弹现象，经常采用轧制工艺。杨和Shima（1988）通过模拟三辊弯曲过程中具有U形截面的工件的变形，讨论了曲率的分布和根据轧辊的位移和旋转计算的弯矩。金等人（2007）提出了一种确定薄板三辊弯曲中辊的弯曲力、驱动力矩和功率的公式。一些研究人员提出了弯曲过程的解析解(Kim等人，2007年；Dongjuan等人，2007年；Wagoner和Li，2007年)；然而，为了对自由弯曲过程中的回弹进行逆分析，假定了平原应变和可忽略的剪切变形 状态(Behrouzi等人，2008年)。Asghari等人（2008年）确定了驱动三辊板弯曲机所需的力和功率，当它与工件卸载时，当它负载 滚动最大5mm钢板时。Adsul等人（2013年）指出，在计算弯曲力时应考虑的因素是材料性能、宽度、厚度、孔数、弯曲 半径、力发展机理和环节。本研究的目的是设计和制造一种电动3辊板弯曲机，将厚度可达6mm的金属板和宽度可达1200mm的金属板弯曲成圆柱形452.方法2.1设计考虑为了使机器性能可靠和准确，有许多因素需要考虑。 一些重要的设计考虑因素是：要轧制的金属板的性能；轴的尺寸（直径和长度）；滚动给定厚度和最大可靠厚度所需的力、扭矩和功率。2.2机器元件的设计2.2.1辊轴直径设计忽略轴的重量时，作用在金属板上的力，用eqns计算轴直径分别为4064.6N和94.3mm。 （1)和(2）作为(Olunlade等人，2018年)： （1） （2） 在这里 E=弹性模量=210N/R=曲率半径= (d max + t)/2 = 1203m=待轧板材的最大直径= 2400mmt=要轧制的金属薄板的最大厚度= 6mmI =金属板的转动惯量=wh 3/12 = 21,945.6 mmw =软钢板宽度= 1219.2mmh =待轧软钢薄板厚度= 6mmSf =安全系数= 2Lsh =卷轴长度= 1700mmMs =条带力矩= F.L sh = 6909820NmmTs = Fd s/2 = 2032d s Nmm=辊轴直径(待定)=轴的许用应力= 42N/mm求解eqn。(4)利用标准化多项式函数和插入值，计算出轴直径，d s = 94.3mm。我们使用ds = 100mm2.2.2驱动电机功率的计算圆柱截面M的弯矩政务司司长弯曲角度，支撑力F2 在辊板和压力力F上1 由上辊产生（如图1所示），变形扭矩Td摩擦力矩Tf 滚子驱动扭矩TRD 在下辊以及下辊驱动功率P上计算 为3.38KNm，20.69o, 95.7kn， 179.1kn， 1.69KNm， 3.89KNm， 5.58KNm 还有 9.92 惠普， 分别 从 eqns。 (3-10)作为(Boljanovic，2004年； /08-02-2019)： （3） （4） （5） （6） （7） 创新系统设计与工程ISSN2222-1727（纸张）ISSN2222-2871（在线）www.iiste.oDOI： （8） （9） （10）在这里 ， w =最大带板处= 102192mt =轧制失速板厚度= 0.006mYS =材料屈服极限= 280xkn/mkr =加固系数= 1.1 =下滚子中心距= d s + t = 0.106md1 = d2 = d s =下辊直径= 0.10mdmin =最小卷板直径= 2d 1 = 0.20md2 =下辊直径= 0.10mf =滚动摩擦系数= 0.008 =滑动摩擦系数= 0.01D1, D2 =上滚子和下滚子直径颈= 0.05mn =下滚子转速= 10 rpm =传动效率= 0.79图1：轧辊弯曲的受力分析(/08-02-2019)2.2.3弯曲参数最小弯曲半径、最大弯曲半径、弯曲半径、弯曲余量和回弹效应分别为0.018m、2.035m、1.20m、0.434m和0.21mm。 （11-15）作为(Boljanovic，2004年)： （11） （12） (13) （14） (15)在这里，c=各种材料=3t =板材板材厚度= 0.06mEs =板材弹性模量= 190xkn/YS =板材屈服应力= 280x10 3kn /dmax =卷板直径= 2.40m =弯曲角= R0 =外弯曲半径= 1.206m Ri =内弯曲半径= 1.20mRi=最小弯曲半径= 18minKs =金属板系数= 0.99(普通碳钢板R f /t = 3)。 2.2.4链条传动设计链传动设计动力，传动和从动链轮中的齿部，三重滚子链节距，链速，链传动传递的扭矩，链传动上的总拉力，链传动的轴承压力，允许轴承压力，安全工作系数，实际链长，节距圆计算了较小、较大链轮的外径为11.19kw、17和34、38.1mm、0.30m/s、2544.21Nm、24,930.3N、1510.9N/cm2，1820.3N/cm2; 17.05, 69.78（2667毫米），207.3毫米和412.9毫米，227.6毫米和433.2毫米，分别来自eqns。 （16-28）作为(Iwis，2010年；Khurmi和Gupta，2012年)： （16） （17） （18） （19） （20） （21） （22）工作安全因数=7.0 （23） （24） （25） （26） （27） （28）在这里，kc =负荷浓度因子=k1k2k3k1 =重形系数=1.4k2 k2 =制造系数= 0k3 =牙齿因子=1.25pm=电机功率=10hp=7.46kW。zc1=驱动链轮中的齿数（取最小齿）=17Zc2=传动链轮中的齿数=34。nc1=电机转速=28rpmnc2=驱动轴速度=14pmPt=24866.7Npc=1.8Nps=61.8Npt=排水总拉力=24930.3N Ar =轴承= 16.50Pv =相应牙齿的承受压力= 2912.5 N/ =摩擦行程= 0.63 f1 =润滑效应= 1.0f2 =由两轴组成的驱动器= 100cm断裂荷载=425000N设计荷载=排水总拉力=24930.3Nap =中心距离,C/间距,p=1000/38.1=26.25mmp =链条节距= 38.1 mmd1 =小链轮的外径= 207.3mmd2 =大链轮的外径= 412.9mmdo =滚筒直径= 25.4m2.2.5直齿圆柱齿轮传动的设计直齿圆柱齿轮的传动比，小齿轮上避免干涉的最小齿数，齿轮寿命，初始设计扭矩，小齿轮和车轮的等效弹性模量，齿轮齿双向旋转的设计弯曲应力，齿轮齿上的设计压缩（接触）应力，小齿轮和车轮之间的最小中心距离，齿轮传动的小齿轮和车轮的齿数，齿轮的模块，修正中心距离，修正小齿轮的设计扭矩， 齿轮的弯曲强度，磨损强度计算为1.4 、14 、0.84x107 周期， 6614.93Nm，206x103N/mm2 ， 361. 84MPa ， 1364.07MPa ， 230mm ， 20 和 28 齿 ， 240mm ， 72mm ， 200mm 和 280mm ， 0.15m/s ， 0.36,5603223.51Nmm,196.78MPa,1232.33MPa，分别来自eqns。 （29） （30） （31） （32） （33） （34） （35） （36） （37） （38） （39） （40） （41） （42） （43） （44） （45） （46） （47）在这里，ng1=小齿轮转速=14rpmng2=车轮速度=10rpmAw=车轮的标准补遗应乘以的分数=1i =传动比=1.4 =压力角=20x1=每天的运行次数=8小时x2=每周运行的天数=6天x3=每档的周数=52周x4 =运行年数=14rpmKg =设计载荷系数=1.3Mt =传输功率=7.460千瓦Eg1=Eg2=小齿轮和轮毂的电学杨氏模量=206xN/e=疲劳强度= 1/2u=825MPau=4340钢的极限应力Ke=疲劳强度折减系数=1.2Fos=安全系数= 1.9=26.5;=50;forHB350N =0.84x25x个循环=初始齿轮形式=0.30。Kc=负载浓度系数=1.01Kd=动荷载系数=1.1y =形式因子= 0.384。2.2.6小齿轮/车轮键的设计圆键的直径，以确保小齿轮和车轮到辊轴，计算为27.71mm从eqn。 （48）作为(Bhandari，2012年)： （48）在这里，mt=传递的扭矩=5088410Nmm l =引脚长度=72mmc,pin=许用剪应力=85N/mm 2dsds,pin =轴直径= 60mm。2.3机器部件的装配和安装机器部件的装配和安装的各个阶段如图1-4所示。板1：三辊背视图板2：三辊折弯机折弯机正面视图板3：显示电机的图片板4：齿轮总成的图片与顶升螺栓进行链条调整已安装钥匙2.4机器描述机动式三辊板折弯机由机架；3辊；轴；螺丝，控制面板；调速系统（由齿轮，链条驱动和控制面板组成）和电动机六个主要部分组成。电机驱动驱动齿轮，该驱动齿轮控制连接到从动辊上的主辊，从而将被轧制的金属片。该框架还具有极限稳定性，并注意避免由于滚子、电机、齿轮系统和其他外围部件的重量而断裂或断裂。这样做是为了确保用户的最大安全。2.5工作原则根据三点成形圆的原理，工作辊的相对位置变化和旋转运动使金属片产生连续的塑性变形，以获得工件的预定形状。 三辊折弯机通常以两个下辊为主动辊，可实现正反向旋转。 一个上辊是从动辊，可以垂直上下移动。 当轧制钢板放置在上下辊之间时，三辊接触到金属板的三个切割点可以使后面的钢板形成一个弯曲的闭合圆。 因此，板料的成形过程可以看作是三环弯曲机，使一个连续的三点弯曲过程。在加工过程中，将金属板的一端送入上下辊之间的三辊板中，然后托辊在金属板上带来向下的位移，使其下的板因压缩而产生一定的塑性弯曲变形。辊子旋转时，板与通行费之间存在摩擦，因此当辊旋转时，板也沿其纵向移动。下辊在正负交替旋转和轧制板前后移动，两个下辊旋转和摩擦驱动板和辊同时移动，上辊继续向辊上增加向下压力，上辊在板上来回移动。 板依次通过上辊底部（辊子变形区），应力超过屈服极限时，会产生板变形板沿全长获得塑料弯曲变形，加工成所需形状。适当调整上下辊之间的相对位置，板可弯曲至不小于上辊半径的半径。板5：三辊板折弯机制作。3. 结果和讨论 3.1.结果机部件设计结果汇总见表1。表1：机器部件设计结果摘要s/n机器部件组件描述价值1金属板板的最大厚度6毫米板的最大宽度1219.2毫米最大辊径2400毫米弯曲余量0.434米最大弯曲半径2.035米最小弯曲半径0.018米回弹效应0.21毫米2电动机三相齿轮电机10惠普电机转速28rpm3链传动中心距离1000毫米传输比率2驱动链轮齿34驱动链轮齿17链型三倍链球38.1毫米链速0.30m/s驱动链轮的螺距圆直径207.3毫米驱动链轮外径227.6毫米从动链轮外径433.2毫米链长链接69.78或667毫米4旋转齿轮传输比率1.4小齿20轮齿=28个28小齿轮与车轮之间的最小中心距离240小齿轮的速度14rpm轮子的速度10rpm俯仰线速度0.15米/秒模块10毫米面部宽度72毫米体重因素1底部间隙25毫米小齿轮的节圆直径200毫米车轮的俯仰圆直径280毫米牙齿深度22.5毫米小齿轮的尖端直径，220毫米车轮的尖端直径300毫米小齿轮的根直径175毫米轮根直径255毫米5卷轴轴直径100毫米轴速10rpm6钥匙针的长度72毫米针的直径30毫米3.2讨论表1显示了从设计中获得的机器组件的值。 图2显示了机器部件的爆炸视图，而图3显示了3辊板弯曲机的正射视图。 图14显示了机器部件的装配和安装的各个阶段，而组装的机器如图5所示。4.结论设计和制造了一种低成本的机动三辊板弯曲机，可使金属板弯曲到6毫米厚的软钢板。该机器的主要部件是：辊轴直径；链条传动；直齿轮传动和保持键和框架。 材料的选择满足机器对强度，机器精度和可靠性的要求。 机器部件由切削、车削和铣削的各种加工过程组成，然后通过适当的连接方法（如焊接和螺钉接头）排列和连接在一起。 装配有10马力电机的电动三辊卷板机是相当有效和高效的，最大厚度为6mm的低碳钢板。 生产总成本为1,363.64$，与市场上可用的当量相比，相对便宜。图2：三辊板弯曲机的爆炸视图图3：三辊板弯曲机的正投影参考资料Adsul，A.N.，Chavan，S.G.，Gore，P.N.（2013年）。 材料弯曲理论综述。 国际科学与工程研究杂志。 第一卷。 4.第 10. 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