卷板机设计Word文件下载.docx

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薄板小筒件可选择三辊全驱动的弧线下调式或水平下调式三辊卷板机；

卷制中等厚度板材工件可选择性价比较高的上辊十字移动式三辊卷板机或水平下调式三辊卷板机；

卷制厚壁大型筒件则水平下调式三辊卷板机是理想的结构形式。

1.2卷板机的原理

1.2.1卷板机的运动形式

卷板机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动。

主运动是指构成卷板机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成卷板机的加工任务。

辅运动是卷板机在卷板过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。

该机构形式为三辊对称式,上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动,通过丝杆丝母蜗杆传动而获得,两下辊作旋转运动,通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合,为卷制板材提供扭矩。

图1.1三辊卷板机工作原理图

由图1.1：

主运动指上辊绕O1，下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转。

辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在O1垂直平面的上翘、翻边运动等。

1.2.2弯曲成型的加工方式

在钢结构制作中弯制成型的加工主要是卷板（滚圆）、弯曲（煨弯）、折边和模具压制等几种加工方法。

弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。

滚圆是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变）。

当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。

在常温状态下进行滚圆钢板的方法有：

机械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。

机械滚圆是在卷板机（又叫滚板机、轧圆机）上进行的。

在卷板机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。

它们滚圆工作原理如图1.2所示。

a）b）c）

a）对称式三辊卷板机b）不对称式三辊卷板机c）四辊卷板机

图1.2滚圆机原理图

用三辊弯（卷）板机弯板，其板的两端需要进行预弯，预弯长度为0.5L＋（30-50）mm（L为下辊中心距）。

预弯可采用压力机模压预弯或用托板在滚圆机内预弯（图1.3）

a）b）

a）用压力机模压预弯b）用托板在滚圆机内预弯

图1.3钢板预弯示意图

1.3卷板机的发展趋势

加入WTO后我国卷板机工业正在步入一个高速发展的快道，并成为国民经济的重要产业，对国民经济的贡献和提高人民生活质量的作用也越来越大。

预计“十五”期末中国的卷板机总需求量为600万辆，相关装备的需求预计超过1000亿元。

到2010年，中国的卷板机生产量和消费量可能位居世界第二位，仅次于美国。

我国从上世纪70年代初期，开始了卷板机的专业化生产，但早期的机械传动式三辊卷板机结构简单，不能进行板材端部预弯。

上世纪80年代，国产卷板机多数采用三辊对称结构，虽然结构简单，成本较低，但在卷制板材时，剩余直边较大（为两下辊中心距之半），尤其是卷制大规格板材时，原材浪费严重、工效低。

随着我国化工、锅炉、压力容器等行业向大型化发展，卷板机正向加工对象为厚板、特厚板强度板、复合板等的大型、特大型水平三辊卷板机方向发展。

同时，由于剩余直边短、节省材料、成形精确、效率高，大型四辊卷板机也将得到发展。

在今后的工业生产中，卷板机会一直得到很好的利用。

它能节约大量的人力物力用以弯曲钢板。

可以说是不可缺少的高效机械。

时代在发展，科技在进步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设计行业的迅速发展。

2方案的论证及确定

2.1方案的论证

2.1.1方案1双辊卷板机

双辊卷板机的原理如图2.1所示：

2.1双辊卷板机工作原理图

上辊是钢制的刚性辊，下辊是一个包有弹性的辊，可以作垂直调整。

当下辊旋转时，上辊及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下辊发生弹性变形。

但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高，但分布均匀的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧，目的是使它随着旋转而滚成桶形。

上辊压人下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所形成弯曲半径的主要工艺参数。

根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；

但当压人量达到某一数值时，弯曲半径趋于稳定，与压下量几乎无关，这是双辊卷板机工艺的一个重要特征。

双辊卷板机具有的优点：

1.不必端头弯曲，加工速度快；

2.在一次行程中有做高精度成型的可能；

3.板坯即使是经过冲孔、切口、起伏成型等加工，也不致产生折裂及不规则翘曲等；

4.不产生皱折，不在制件表面造成划痕；

5.如果把棍轮的压下量取大，即使俩棍轮的间距有所变动而制件的直径也不发生变化，因此设备精度不是很高也行，使用的是简单的装置等等。

另一方面，二棍卷板机的缺点是:

1.由于相对于制件直径的每一个变化都需要制作导向辊轮，故不适于多品种小批量生产；

2.不能做厚板的加工（最大加工板料6-9mm）。

2.1.2方案2三辊卷板机

三辊卷板机是目前最普遍的一种卷板机。

利用三辊滚弯原理，使板材弯曲成圆形，圆锥形或弧形工作。

1.对称式三棍卷板机结构及特点

对称式三棍卷板机，由工作辊、机架、传动系统和机座等组成。

通常两个下辊为主动辊，相对于上辊作对称布置，上辊为从动辊，可垂直调节，所以也称对称上调式三棍卷板机。

机器一侧安装有倾倒轴承，称为机器的倾倒侧，另侧安装有传动系统，称为机器的传动侧。

除去全机械传动的对称式三棍卷板机，还有半液压半机械传动的对称式三棍卷板机。

传动侧的翘起机构和倾倒侧的轴承倾倒机构均是为方便卸下卷制成形的筒件。

通过倾倒机构能把轴承体倾倒85°

-90°

，翘起机构可把上工作辊翘起1°

-3°

。

在中小型对称式三棍卷板机中大多采用手动倾倒机构和手动翘起机构。

在大型的对称式三棍卷板机中，大多采用液压驱动的翘起机构倾倒机构。

结构简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。

形成较准确，但剩余直边大。

一般对称三辊卷板机减小剩余直边比较麻烦。

2.不对称三辊卷板机特点

剩余边小，结构简单，但坯料需要调头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能力较小。

所谓理论剩余直边，就是指平板开始弯曲时最小力臂。

其大小与设备及弯曲形式有关。

如图2.2所示：

图2.2三辊卷板机工作原理图

对称式三辊卷板机剩余直边为两下辊中心距的一半。

但为避免板料从滚筒间滑落，实际剩余直边常比理论值大。

一般对称弯曲时为板厚6～20倍。

由于剩余直边在校圆时难以完全消除，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论值。

不对称三辊卷板机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图2.2所示，它主要卷制薄筒（一般在32×

3000以下）。

2.1.3方案3四辊卷板机

其原理如图2.3

图2.3四辊卷板机

它有四个辊，上辊是主动辊，下辊可上下移动，用来夹紧钢板，两个侧辊可沿斜线升降，在四辊卷板机上可进行板料的预弯工作，它靠下辊的上升，将钢板端头压紧在上、下辊之间。

再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所需要。

它的特点是：

板料对中方便，工艺通用性广，可以校正扭斜，错边缺陷，可以既位装配点焊。

但滚筒多。

质量体积大，结构复杂。

上下辊夹持力使工件受氧化皮压伤严重。

两侧辊相距较远，对称卷圆曲率不太准确，操作技术不易掌握，容易造成超负荷等误操作。

2.2方案的确定

通过上节一般小型卷板机结构特点的分析，根据各种类型卷板机的特点，再根据三辊卷板机的不同类型所具有的特点，最后形成本设计方案，50×

2000对称上调三辊卷板机。

双辊卷板机不需要预弯、结构简单，但弯曲板厚受限制，只适合小批量生产。

虽然三辊卷板机不能预弯，但是可以通过手工或其它方法进行预弯。

2.3本章小结

通过几种运动方案的分析，双辊卷板机虽然不需要预弯，但只适合小批量生产，而且弯曲板厚受限制。

四辊卷板机通用性广，但其质量体积大而且操作技术不易掌握。

对称三辊卷板结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。

经过相比较下最终决定采用三辊卷板机。

3传动设计

对称上调式三辊卷板机如图3所示：

它是以两个下辊为主动轮，由主动机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。

上辊工作时，由于钢板间的摩擦力带动。

同时作为从动轴，起调整挤压的作用。

由单独的传动系统控制，主要组成是：

上辊升降电动机、减速器、蜗轮副、螺母。

工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。

两个下辊可以正反两个方向转动，在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料达到所需要的曲率，形成预计的形状。

3.1传动方案的分析及确定

卷板机传动系统分为两种方式：

齿轮传动和皮带传动。

皮带传动方式具有传动平稳，噪音下的特点，同时以起过载保护的作用，这种传动方式主要应用于具有一个主动辊的卷板机。

齿轮传动方式具有工作可靠，使用寿命长，传动准确，效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等特点。

所设计的是三辊卷板机，具有两个主动辊，而且要求结构紧凑，传动准确，所以选用齿轮传动。

3.2主传动系统的确定

鉴于上节的分析，考虑到所设计的是三辊卷板机，具有两个主动辊，而且要求结构紧凑，传动准确，所以选用齿轮传动。

传动系统如图3.2所示：

图3.2传动系统

所以选用了圆柱齿轮减速器，减速器通过联轴器和齿轮副带动两个下辊工作。

3.3副传动系统的确定

为调整上下辊间距，由上辊升降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上辊、下辊轴线相互平行，有牙嵌离和器以备调整，副传动系统如图3.2所示。

需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。

3.4本章小结

收集资料对各种运动方式进行分析，在结合三辊卷板机的运动特点和工作的可靠性，最后主传动采用齿轮传动，副传动采用蜗轮蜗杆传动。

4动力设计

4.1主电机的选择和计算

4.1.1上下辊的参数选择计算

1.已知设计参数：

加工板料：

Q235-A屈服强度：

σs=235MPa抗拉强度：

σb=420MPa

辊材：

55Mn屈服强度：

σs=930MPa抗拉强度：

σb=1080MPa

硬度：

HBS≤229HB

板厚：

s=50mm板宽：

b=2000mm

滚筒与板料间的滑动摩擦系数：

m=0.18

滚筒与板料间的滚动摩擦系数：

f=0.8（冷卷）

无油润滑轴承的滑动摩擦系数：

=0.06

板料截面形状系数：

K1=1.5（矩形）

板料相对强化系数：

K0=11.6（A3钢）

板料弹性模量：

E=2.06×

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