薄板带材卷保护带缠绕机——保护带卷储存装置设计开题报告

1、毕业设计(论文)开题报告课题名称薄板带材卷保护带缠绕机保护带卷储存装置设计学 院学生姓名指导教师一、课题背景与意义在制造业、工商业迅速发展的今天，板材资源被广泛运用。众多商家为防止板材的供不应求导致的收益不佳，从而生产大批量的板材以供销售。然而堆积的板材却存在一系列问题：如何存放？如何保证其在存放过程中出现的质量问题？虽然国内已有缠绕机对板材进行包装，但是国内现有的一些缠绕机，还存在人力资源的浪费、控制方面的欠缺等问题。此时薄板带材卷保护带缠绕机的设计就显得尤为重要。同时在冶金工业中生产的薄板带材通常卷成圆卷存放和运输，为了避免在运输过程中由于起吊、雨淋、风沙等对带材品质造成影响，往往在卷成带

2、材卷后对带材卷内外壁沿轴向均匀缠绕保护带进行保护。人工或人工辅助机械缠绕保护带往往效率低并且也达不到对带材的预期保护效果。因此，研究设计带材卷保护带缠绕机，完成带材卷保护带的自动缠绕，为薄板带材卷的运输做好必要的保护具有重要的工程意义。本课题来源于刘哲老师的薄板带保护带缠绕机保护带卷储存装置设计的研究内容。该薄板带材卷保护带缠绕机主要由带材卷送转装置、保护带卷储存装置和保护带缠绕装置组成，三部分共同完成工件的送转和保护带的自动缠绕。选择该题目作为毕业设计，能够使学生运用所学基础理论与专业知识对实际的工程问题进行分析、思考并予以合理解决，对专业水平及实际应用能力的全面提高具有重要意义，同时还培养

3、了学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及文字、语言表达能力和编写技术文献的能力，是培养和提高学生工程实践应用能力的重要环节。二、国内外研究现状2.1国内现状缠绕机在70年代末引起行业重视，集中力量重点开发。自90年代以来，随着引进规模的扩大和生产企业自身基础建设的不断提高，为各类裹包机械的不断完善和成熟提供了可靠的保证。在如今市场竞争比较激烈的时候,缠绕机的发展面临着许多的挑战。国产缠绕机发展之初大部分都是模仿国外缠绕机的,现在国产缠绕机机基本上已经占据国内市场,但我们也发现落后的国产缠绕机在慢慢的被市场所淘汰。国产缠绕机面临的问题：首先，核心技术还是落后于国外,大部分的技术还是模仿国外的

4、,很多还是很粗糙,在人力资源上存在极大的浪费。另一方面是我国缠绕机起步比较晚,研发投入也是比较薄弱的,国产缠绕机的发展缺乏创新性和超越性。2.2国外研究现状 国外对缠绕包装机的研究起步比较早,有近百年的历史,主要的生产制造厂有美国、德国、日本、意大利等国的企业。美国是民办上包装机械发展历史较长的国家,早己形成了独立完整的包装机械业体系其品种和产量均居世界之首。因此美国对包装机的研究和开发在世界上也处于领先的地位。日本与美国、德国相比起步比较晚。日本通过自己的研究成功地将微电子技术应用于包装机械的控制并将光导纤维技术、工业机器人技术、模块化技术应用于包装机械,从而达到了安全性高、无人操作、高生产

5、效率的水平。日前,日本采用压低高出设定温度来减少包装机在包装过程中产生的热对包装机启动的影响,这种技术大大提高了能源的利用率。日本的包装机具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点从而大大提高了其在国际包装机械市场的竞争力。德国对包装机的研究主要集中在计量、制造、技术性能等方面,并且其在这些领域都处于领先的地位。另外,德国一些大公司研制的包装机集机一电一仪及微机控制于一体,采用光电感应技术,以光标控制,并配有防静电装置。意大利是继美国、日本、德国之后的世界上最大的包装机研究和制造国,其对包装机的研究主要集中在食品工业包装机械上。国外对包装机的研究主要集中在控制的自动化、动力学理

6、论研究、包装机的结构优化、生产效率的提高和运动的可靠性等领域。三、研究内容及拟解决的关键问题本设计主要包括薄板带材卷保护带卷储存装置结构设计、保护带在带材卷上开始缠绕前的固定和缠绕完成保护带的自动裁断。需要实现保护带卷储存装置结构简单，调整方便；固定和裁断简单有效，能够达到保护带的整体缠绕效果；张力的控制范围可满足保护带卷储存装置需求，实现负载压力变化。1、带材卷规格、保护带材质与规格及保护带在带材卷上自动缠绕方法的研究本设计主要参数： 保护带为长度300m、宽度100mm、厚度0.25mm塑料膜；带材卷内径400500mm、带材卷外径800mm1000mm、带材宽度6001200mm；生产效

7、率5件/H。保护带的缠绕采用环绕的方式缠绕，将收卷后的板材送入环绕式缠绕装置工作位置，保护带储存装置沿缠绕装置环绕式椭圆轨道对带材卷进行保护带的缠绕。2、薄板带材卷保护带缠绕机整体方案的确定薄板带材卷保护带缠绕机整机结构及组成如图1所示。 1缠绕装置 2带材卷 3保护带卷储存装置 4带材卷送转装置 图1 缠绕机整机结构简图如图所示，当带材卷放入缠绕装置工作位置时，缠绕装置左端向右运动与固定的右端接合，形成椭圆形轨道；带材卷送转装置转动，带动放置在上方的带材卷旋转，使缠绕完整；保护带卷储存装置在椭圆形轨道即缠绕装置中运动，对带材卷进行保护带缠绕工作。 3、薄板带材卷保护带缠绕机整机传动系统设计1

8、- 保护带缠绕装置2-送转装置3-保护带储存装置图2 整机传动系统图机器启动前，保护带缠绕装置为左右两部分分离状态（右侧固定，左侧移动），保护带储存装置置于缠绕装置右侧，送转装置固定。机器启动时，带材卷被放置在送转装置上，缠绕装置左侧向右运动与右侧链接为一个整体。以人工的方式将保护带固定到带材卷上，按下启动按钮，储存装置和送转装置同时运动，对带材卷进行缠绕直至缠绕结束，机器停止。保护带缠绕装置左端通过丝杠带动上方半圆导轨运动，使其与右端导轨接合；带材卷送转装置采用齿轮传动，通过一系列齿轮达到减速的目的，带动输出轴旋转；保护带卷储存装置和保护带缠绕装置之间通过齿轮和齿圈的啮合，使保护带卷储存装置

9、能够顺利在缠绕装置中运转。4、保护带卷储存装置设计4.1保护带缠绕方式及实现方法保护带的缠绕采用环绕的方式缠绕，将收卷后的板材送入环绕式缠绕装置工作位置，保护带储存装置沿缠绕装置环绕式椭圆轨道对带材卷进行保护带的缠绕。环绕式缠绕是通过连接在缠绕装置可分离的椭圆轨道上的保护带卷储存装置的特定运动，多次穿过带材卷之间孔将保护带连续的紧密、均匀的排布在带材卷内外圆周表面及带材卷侧面。4.2保护带卷储存装置结构与组成1）机械结构设计图3 储存装置结构简图如图所示，电刷用来和缠绕装置内部的金属条接触为储存装置中的电机提供动力支持；电机转动带动齿轮转动，齿轮与缠绕装置中的齿条啮合，完成在椭圆中运行的动作；

10、在旋转过程中，保护带紧贴滚筒，当保护带逐渐减少，张力减小时，滚筒被弹簧拉着，以使保护带始终与滚筒贴合即保证运行中保护带的张力；金属板上增加滚珠以减小运行时的摩擦。2）关键零件的结构设计输出轴的结构设计、键的选用（平键）、齿轮的选用（斜齿圆柱齿轮）、轴承的选用（角接触球轴承）、框架设计、套筒的结构设计。4.3保护带卷储存装置与缠绕装置之间的相互关系图4 缠绕装置轨道截面简图如图3所示，在套筒两边焊接金属板，金属板上各开一个滚珠孔与图4所示圆珠轨道配合以使储存装置悬挂在缠绕装置上。在输出轴上安装合适的齿轮与图4所示齿条啮合，达到储存装置能够在缠绕装置上运行的目的。焊接的金属板两端放置电刷，与图4中

11、金属条接触（整个缠绕过程始终接触）给储存装置上放置的电机供电。电机运转，齿轮在齿条圈内转动，完成缠绕。4.4对保护带卷储存装置的控制要求启动时要配合带材卷送转装置同步运行；在缠绕过程中，送转装置转过一定角度时保护带卷储存装置正好运转一周且匀速；可中途停止运行，以避免一些安全问题，暂停或者急停速度需敏捷；存储装置停止时，可以有一定的缓冲距离。选取合适的电动机来控制速度；存储装置和送转装置使用同一路供电线，便于其同启同停，通过完整且全面的计算和合理的配置将缠绕完成。5、控制系统设计装置运行时，缠绕装置向右运动接合，送转装置和储存装置需同时运动，以达到完整缠绕工作。按下启动按钮1（前进按钮），缠绕装

12、置在自己的运行轨道上行驶至与右端接合；按下启动按钮2，保护带储存装置和带材卷送转装置同时运转，储存装置开始在缠绕装置内运转，送转装置带动带材卷滚动；缠绕过程中若遇突发情况可急停，无任何情况时持续运转。当缠绕完成后，按下停止按钮，储存装置和送转装置停止运行。按下后退按钮，缠绕装置左端返回原位。需要解决的关键问题：1、 保护带卷储存装置合理结构及外形尺寸的保证；通过计算，选取合适的零件，以控制保护带卷储存装置的高度，使保护带卷储存装置沿缠绕装置环绕式椭圆轨道运行时能够顺利通过带材卷内孔。2、 与缠绕装置的连接关系与传动方式；保护带卷储存装置放置于保护带缠绕装置环形轨道内部，二者通过齿轮齿圈的啮合，

13、达到储存装置完成在缠绕装置内部运行的目的3、 保护带缠绕前在带材卷上的固定及缠绕完成后的自动裁断；（1）缠绕前的固定根据设计要求，便于操作调整，人工的方式用胶带对其进行固定。（2）缠绕完成后的自动裁断在张紧装置（滚轮）下方安置一活塞缸，活塞前端放置一刀片。用电磁铁控制活塞缸运动，按下停止按钮，电磁铁得电，当储存装置运行到两位置时，活塞缸伸出、收缩完成一次裁断动作。4、 保护带卷储存装置驱动电机的供电；如上图3所示，套筒上焊接两块金属板，金属板的两端放置两个电刷，分别接在电动机的两极上；在保护带缠绕装置的轨道上内部置有两根金属条分别接零线和火线，两端电刷分别与两根金属条相接触。在保护带卷储存装置

14、运行过程中金属条与电刷始终接触，达到给电机供电的目的。5、 保护带安装的便捷性及保护带的张紧。用螺栓固定中心轴的一端，通过松紧螺丝来进行保护带卷的安装与更换；在保护带卷储存装置运转过程中，保护带紧贴保护带卷储存装置前置的滚筒，当保护带逐渐减少，张力减小时，滚筒被弹簧拉着，以使保护带始终与滚筒贴合即保证运行中保护带所需的张力，不会因带卷的逐渐减少而松弛。四、研究方法与进度安排研究方法：1.文献研究法：通过去图书馆查阅技术文献、资料、手册，全面地、正确地了解掌握所要研究问题；2.创新设计法:在现有资料和技术的基础上开发创新，设计自己的方案。3.三维建模与仿真:利用所学软件如SolidWorks、C

15、AD等对设计进行建模。进度安排：2020.3.9-2020.3.15（1周）：收集、阅读整理有关资料，完成开题报告；2020.3.16-2020.3.29（2周）：薄板带材卷保护带缠绕机总体方案设计及整机传动系统图绘制；2020.3.30-2020.4.12（2周）：相关计算，保护带卷储存装置传动系统图绘制；2020.4.13-2020.5.3（3周）：保护带卷储存装置装配图设计； 2020.5.4-2020.5.17（2周）：保护带卷储存装置主要零部件设计，零部件图绘制； 2020.5.18-2020.5.24 (1周)：控制系统设计；2017.5.25-2020.6.7 （2周）：毕业设计报告撰写、提交答辩资料；2020.6.8-2020.6.14 （1周）：答辩、修改、提交毕业设计资料。5、 主要参考文献（其中外文文献不少于1篇）1杜君文.机械制造技术装备及设计M.天津：天津大学出版社,2007.2机床设计手册编写组编.机床设计手册3M.北京：机械工业出版社社, 1986.3机床设计手册编写组编.机床设计手册2M.北京：机械工业出版社, 1980.4韩建海，胡东方.数控技术