畢業(yè)設(shè)計(jì) --鋼帶開卷機(jī)

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 鋼帶開卷機(jī) 　 </p><p>　　系 別 機(jī)械系 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 </p>&l

2、t;p>　　學(xué)生姓名 　 </p><p>　　二Ο一四 年 四 月 三十 日　</p><p>　　鋼帶開卷機(jī)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

3、　開卷機(jī)是板帶生產(chǎn)的主要設(shè)備，將卷鋼放開進(jìn)行剪切、校平等，便于生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為四棱錐脹縮式開卷機(jī)，該機(jī)由電動機(jī)經(jīng)減速器帶動空心軸及套與其中的四棱錐，四棱錐由油缸驅(qū)動，前后移動，從而脹縮套與其上的扇形板，使卷取的帶鋼脹緊或松開。正常潤滑條件下利用脹縮缸的工作壓力來實(shí)現(xiàn)卷筒的自動縮徑。</p><p>　　卷筒的薄弱環(huán)節(jié)是扇形塊的尾鉤，尾鉤在棱錐軸軸向分力的作用

4、下會產(chǎn)生很高的彎曲和剪切應(yīng)力，易于疲勞所懷。并且，正錐結(jié)構(gòu)使主軸和脹縮缸的連接螺栓處于不利的受力狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)的四棱錐開卷機(jī)采用倒錐式，顯著改善了上述零件的受力狀況，扇形塊結(jié)構(gòu)也得到簡化。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中對油箱、液壓缸等進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，并且對其中的油箱和液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：開卷機(jī) 四棱錐 液壓系統(tǒng) 倒錐式</p><p>　

5、　Strip uncoiler </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Uncoiler strip production is the main equipment, the coil open to shear, equality in the school, is advantageous for the productio

6、n, transportation and storage.</p><p>　　After the design used in single stand cold rolling mill, for rectangular pyramid swell-shrink uncoiler, the machine by motor through a gearbox drives hollow shaft and

7、sleeve with four of the pyramid, rectangular pyramid driven by hydraulic cylinder, before and after the move, and swell-shrink set with fan-shaped plate, make coiling strip wrapped tight or loose. Under the condition of

8、normal lubrication swell-shrink cylinder pressure is used to implement automatic reducing roll.</p><p>　　Drum of the weak link is fan-shaped dollop of tail hook, tail hook in pyramidal shaft under the action

9、 of axial force component can produce high bending and shear stress, fatigue was easily. And, positive cone structure makes the connection of main shaft and swell-shrink cylinder bolt in the adverse stress state. The des

10、ign of rectangular pyramid using inverted cone decoiler, significantly improve the stress state of the above parts, fan block structure has been simplified.</p><p>　　In this design to the fuel tank, hydrauli

11、c cylinder, such as a detailed calculation, and has carried on the design to the fuel tank and hydraulic cylinder.</p><p>　　Key words: coiler the four pyramid Hydraulic System inverted cone.</p><

12、;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1開卷機(jī)簡介1</p><p>　　1.2開卷機(jī)工作原理1</p><p>　　1.3開卷機(jī)分類2</p><p>　　1.3.1單卷筒可脹縮開卷機(jī)3&

13、lt;/p><p>　　1.3.2雙錐頭無脹縮開卷機(jī)4</p><p>　　1.3.3雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī)4</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)方案的確定6</p><p><b>　　2.1工藝參數(shù)6</b></p><p><b>　　2.2工況分析6</b><

14、/p><p>　　2.3 開卷機(jī)運(yùn)動速度的確定7</p><p>　　2.4開卷機(jī)各個(gè)部分的方案選擇7</p><p>　　2.4.1開卷機(jī)卷筒旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇7</p><p>　　2.4.2開卷機(jī)脹縮機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇7</p><p>　　2.4.3開卷機(jī)機(jī)架8</p><p&g

15、t;　　2.4.4開卷機(jī)安全方案的確定8</p><p>　　3 開卷機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>　　3.1開卷機(jī)卷筒設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2開卷機(jī)的張力確定9</p><p>　　3.3開卷機(jī)的對中調(diào)節(jié)10</p><p>　　3.4 壓錕壓緊力的計(jì)算10</p><p&g

16、t;　　3.5 卷筒上徑向壓力的計(jì)算11</p><p>　　3.6開卷機(jī)的傳動功率計(jì)算12</p><p>　　3.7開卷機(jī)技術(shù)參數(shù)12</p><p>　　4 開卷機(jī)主軸設(shè)計(jì)與計(jì)算12</p><p>　　4.1主軸部件的設(shè)計(jì)要求13</p><p>　　4.2主軸的設(shè)計(jì)要求14</p>

17、<p>　　4.2.1主軸主要的尺寸參數(shù)14</p><p>　　4.2.2主軸的材料和熱處理14</p><p>　　4.2.3主軸主要精度指標(biāo)15</p><p>　　4.3主軸滾動軸承15</p><p>　　4.4估算軸的直徑15</p><p>　　4.5　軸受力分析16</p&g

18、t;<p>　　4.6軸的強(qiáng)度校核17</p><p>　　5開卷機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)18</p><p>　　5.1脹緊油缸承載力的計(jì)算18</p><p>　　5.2確定油缸額定壓力18</p><p>　　5.3油缸各組成部分的設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.4確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)22

19、</p><p>　　5.5 鋼帶開卷機(jī)液壓元器件的選擇22</p><p>　　5.5.1油泵的的選擇22</p><p>　　5.5.2油泵的的驅(qū)動功率計(jì)算與電動機(jī)的選擇23</p><p>　　5.5.3油箱的選擇23</p><p><b>　　6 總結(jié)25</b></p

20、><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1開卷機(jī)簡介</b></p><p>　　隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,

21、 國際和國內(nèi)對鋼鐵產(chǎn)品的需求也日益增大，板帶材作為鋼鐵初產(chǎn)品中的一個(gè)極重要的品種，也是國民經(jīng)濟(jì)增長必不可少的重要工業(yè)制口，在我們?nèi)粘Ｉ钪幸财鹬浅Ｖ匾淖饔谩?lt;/p><p>　　近幾年來，我國一直在調(diào)整鋼材結(jié)構(gòu)，冷軋帶鋼的產(chǎn)量有一定程度的提高，在鋼材總產(chǎn)量中所占比例也逐年增大。由于冷軋帶鋼的需求量大，我國各大鋼鐵公司均從國外引進(jìn)或國內(nèi)自主集成了冷連軋生產(chǎn)線，以滿足用戶對冷軋帶鋼的需求、加大在市場中的

22、競爭力。開卷機(jī)作為冷軋生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，其需求量也隨之增加。</p><p>　　開卷機(jī)是軋鋼成卷生產(chǎn)不可少的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于酸洗機(jī)組、主機(jī)機(jī)組和各種精整機(jī)組中的開卷。開卷機(jī)的技術(shù)水平關(guān)系到機(jī)組的生產(chǎn)能力和帶材的質(zhì)量。為適應(yīng)高速化的要求，開卷機(jī)對加減速的反應(yīng)要靈敏，要求轉(zhuǎn)動慣量小，動平衡性能要好。</p><p>　　開卷機(jī)的結(jié)構(gòu)形式的選擇，熱帶鋼卷取機(jī)裝在熱帶鋼軋機(jī)的后面地下式開卷機(jī)，

23、一般三輥式成形輥布置多支點(diǎn)棱錐型筒。冷軋帶鋼卷取機(jī)安裝冷軋機(jī)組、平整機(jī)組外，廣泛用于各類縱切和橫切精整機(jī)組、重卷機(jī)組和酸洗機(jī)組的不同部位以滿足不同的工藝要求。</p><p>　　在可逆式冷軋機(jī)上軋制時(shí)，帶鋼張力由開卷機(jī)產(chǎn)生，因而這種開卷機(jī)要承受很大的張力，寬帶鋼的張力可達(dá)400~500千牛，特別多輥軋機(jī)軋制合金薄帶材時(shí)，帶鋼對卷取機(jī)的徑向壓力極大，長期以來多采用帶鉗口的實(shí)心筒。再設(shè)置重卷機(jī)組倒卷，多采用八棱錐無

24、縫隙筒，以防止筒損壞坯帶材表面。冷帶鋼開卷機(jī)是冷軋生產(chǎn)的重要設(shè)備。</p><p>　　開卷機(jī)是鋼板(帶)冷軋機(jī)組或冷加工生產(chǎn)線上的輔助設(shè)備之一，它的作用是打開鋼帶卷并引出軋件端頭使其進(jìn)入連續(xù)作業(yè)機(jī)組。開卷機(jī)按支承鋼帶卷的方式分為懸臂型、雙錐頭型和雙圓柱頭型三種。雙錐頭型開卷機(jī)依靠兩錐頭壓緊帶卷，其錐頭為不可脹縮式；懸臂型開卷機(jī)的卷筒以及雙圓柱頭型開卷機(jī)的圓柱頭可以脹縮，在脹開狀態(tài)時(shí)固定鋼卷。懸臂型開卷機(jī)由底座、

25、框架、減速器、脹縮卷筒、框架移動油缸、旋轉(zhuǎn)脹縮油缸和外支承等組成(見圖)。雙錐頭型以及雙圓柱頭型開卷機(jī)，除其左右各有一臺相同的傳動裝置帶動卷筒，不設(shè)外支承外，其他均同懸臂型開卷機(jī)。懸臂型開卷機(jī)有很大的剛度、大張力等,適用于薄帶鋼開卷機(jī)。懸臂開卷機(jī)和兩個(gè)圓柱頭型開卷機(jī),已成功應(yīng)用于帶完成單元和串聯(lián)冷軋機(jī)。近年來, 美國和西德一些機(jī)械的生產(chǎn)工廠和制造公司,,積極促進(jìn)雙汽缸開卷機(jī)。國外實(shí)踐證明,雙圓柱型開卷機(jī)工作穩(wěn)定可靠, 操作很方便,其結(jié)構(gòu)

26、更簡單的懸臂型整平機(jī)。其缺點(diǎn)是,由于使用兩套傳動裝置,雙圓恥辱開卷機(jī)設(shè)備重量比大懸臂開卷機(jī)。由于雙錐頭開卷機(jī)、錐與漸開線部分環(huán)接觸面積太小,皮帶的張力在操作,容易破壞帶的頭,現(xiàn)在不使用了。</p><p>　　1.2開卷機(jī)工作原理</p><p>　　開卷機(jī)布置在連軋機(jī)組入口部分的前端，分別與鋼卷小車相對應(yīng)。連軋機(jī)組的開卷機(jī)的作用之一是在保持帶鋼后張力下進(jìn)行上開卷，另外一個(gè)顯著作用是其中心

27、控制(CPC)下能實(shí)現(xiàn)帶鋼的自動對中。首鋼連續(xù)退火機(jī)組配置有2臺開卷機(jī)，由于兩臺開卷機(jī)交替進(jìn)行開卷，為機(jī)組后續(xù)設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了先決條件。入口段的帶鋼張力就是由開卷機(jī)與機(jī)組的張力輥組共同建立的。 </p><p>　　開卷機(jī)機(jī)體為焊接箱形結(jié)構(gòu)，變頻調(diào)速電機(jī)通過齒輪箱減速后驅(qū)動卷筒軸為開卷機(jī)提供主動力。開卷機(jī)的卷筒是一根空心軸，通過兩個(gè)軸承支撐齒輪箱體上，軸承之間安裝有傳動直齒輪。該齒輪箱是采用強(qiáng)制潤滑

28、的方式進(jìn)行潤滑的，并為閉環(huán)的油潤滑系統(tǒng)配有兩臺恒速電機(jī)。芯軸為一懸臂結(jié)構(gòu)，在開卷時(shí)其前端由外支撐軸承進(jìn)行支撐，以保持開卷機(jī)的剛度和穩(wěn)定性。  </p><p>　　開卷機(jī)芯軸通過四個(gè)端面上帶斜度燕尾槽連接四塊扇形板，每塊扇形板在尾端通過一個(gè)徑向滑道防止其軸向竄動，但可以實(shí)現(xiàn)沿徑向漲縮。在卷筒軸尾端連接有旋轉(zhuǎn)油缸，油缸油缸桿通過卷筒軸中心的拉桿驅(qū)動前端四棱軸軸向滑動，從而帶動扇形板徑向漲縮。卷筒

29、可以通過附加的四塊扇形板來增加公稱直徑。開卷機(jī)機(jī)架可以在機(jī)座的導(dǎo)軌上移動，由油缸進(jìn)行驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)中心位置控制。為加強(qiáng)卷筒的穩(wěn)定性，在卷筒頭部設(shè)計(jì)有支撐臂裝置，當(dāng)卷筒上有鋼卷時(shí)，支撐臂通過油缸驅(qū)動，托住卷筒頭部，平時(shí)支撐臂縮回，不會影響鋼卷上卷。</p><p><b>　　1.3開卷機(jī)分類</b></p><p>　　開卷設(shè)備可分為以下幾種:懸臂開卷機(jī),雙油缸型開卷機(jī)

30、以及雙錐型開卷機(jī)。懸臂型開卷機(jī)剛度大,高壓的優(yōu)點(diǎn),因此它適用于薄帶鋼開卷。</p><p>　　懸臂型開卷機(jī)、雙氣缸型開卷機(jī)以及雙錐型開卷機(jī)現(xiàn)在已成功地應(yīng)用在帶完成單元和串聯(lián)冷軋機(jī)。近年來, 美國和西德一些機(jī)械的生產(chǎn)工廠和制造公司,,積極促進(jìn)雙汽缸開卷機(jī)。國外實(shí)踐證明,雙圓柱型開卷機(jī)工作穩(wěn)定可靠, 操作很方便,其結(jié)構(gòu)更簡單的懸臂型整平機(jī)。其缺點(diǎn)：因?yàn)槭褂脙商椎膫鲃友b置,兩汽缸開卷機(jī)的重量要比懸臂型開卷機(jī)大。<

31、;/p><p>　　圖1.1 一機(jī)組的懸臂型開卷機(jī)外形結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖1.1懸臂型開卷機(jī)</p><p>　　1卷筒2傳動裝置3減速機(jī)4電機(jī)5脹縮油缸6對中油缸</p><p>　　1.3.1單卷筒可脹縮開卷機(jī)</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)開卷機(jī)，其結(jié)構(gòu)上與張力開卷機(jī)基本相同，但在開卷機(jī)卷筒上無鉗口裝置。案卷

32、筒結(jié)構(gòu)形式不同，可分為單卷筒棱錐式開卷機(jī)和單卷筒鏈板式開卷機(jī)。</p><p>　　圖1.2為單卷筒鏈板開卷機(jī)機(jī)構(gòu)。它在帶鋼精整機(jī)組的頭部，用來開卷厚度為0.6毫米，寬度為500毫米的帶卷。卷重為15噸，開卷速度為3米/秒。</p><p>　　卷筒的縮徑機(jī)構(gòu)，依靠僅作徑向運(yùn)動的四塊弓形塊3來實(shí)現(xiàn)。弓形塊3與內(nèi)卷筒1用鏈板2鉸接，內(nèi)卷筒1與心軸4采用其尾部的墊板5連接在一起。心軸4則與卷筒

33、端部的軸向脹縮油缸油缸桿相連。若軸向油缸進(jìn)行壓力壓油時(shí)，油缸桿與心軸4一起做軸向移動使卷筒縮徑。借助于彈簧的作用，使油缸桿與心軸4復(fù)位，卷筒脹徑。 </p><p>　　圖1.2 單卷筒鏈板式開卷機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　1內(nèi)卷筒2鏈板3弓形塊4心軸5墊板</p><p>　　這種開卷機(jī)進(jìn)適用于開卷張力不大于1000公斤的卷重在15噸以下的橫切機(jī)組、清洗機(jī)組、退火

34、機(jī)組等精整機(jī)組。對于處理卷重較大和開卷張力較大的帶卷時(shí)，可采用單卷筒棱錐式開卷機(jī)。</p><p>　　圖1.3為單卷筒棱錐式開卷機(jī)。它用于雙機(jī)架平整機(jī)組，帶材厚度為0.15-0.8毫米，寬度為550-1270毫米。開卷速度為33米/秒或23米/秒。開卷張力為2270公斤，卷重為20000-45000公斤。</p><p>　　這種開卷機(jī)卷筒由活動支撐軸頸1、拉桿2、空心軸3、扁銷4.弓形

35、塊5、棱錐軸6以及滑鍵7等組成。</p><p>　　圖1.3單卷棱錐式開卷機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)</p><p>　　1活動支撐軸頸2拉桿3空心軸4扁銷5弓形塊6棱錐軸7滑鍵</p><p>　　這種單卷筒棱錐式開卷機(jī)與鏈板式開卷機(jī)比較，具有剛性好、開卷張力大、設(shè)備重量較輕等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛采用。</p><p>　　1.3.2雙錐頭無脹縮開卷機(jī)&

36、lt;/p><p>　　圖1.4為雙錐頭無脹縮開卷機(jī)。它用來開卷厚度為1.5-5毫米，寬度為1500毫米的帶材，開卷速度為1米/秒。這種開卷機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，其缺點(diǎn)是圓錐頭與帶卷內(nèi)孔容易產(chǎn)生打滑。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用錐頭可脹縮開卷機(jī)。</p><p>　　圖1.4雙錐頭無脹縮開卷機(jī)</p><p>　　1.3.3雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī)</p><p>

37、;　　雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī)按其脹縮方式的不同，還可分為徑向油缸脹縮雙圓柱頭式開卷機(jī)和軸向油缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)兩種。</p><p>　　雙圓柱頭式開卷機(jī)用于酸洗機(jī)組、剪切機(jī)組及冷連軋機(jī)組。一般來說，這種開卷機(jī)用來開卷張力不大的帶厚為2-8毫米的熱軋帶鋼。對于薄帶鋼和大張力開卷時(shí)，則采用懸臂式開卷機(jī)。</p><p>　　圖1.5為徑向油缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)。開卷機(jī)左右錐頭分別由油缸2操作

38、，可沿其水平方向移動。借此夾持帶卷內(nèi)徑，并對中機(jī)組中心線。圓柱脹縮由二個(gè)</p><p>　　圖1.5徑向油缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)</p><p>　　徑向油缸來實(shí)現(xiàn)。為了使兩個(gè)徑向油缸4作同步徑向運(yùn)動，利用齒輪3實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步。這種結(jié)構(gòu)上克服了上述錐頭無脹縮開卷機(jī)的打滑現(xiàn)象，使用情況表明，效果良好。</p><p>　　軸向油缸雙圓柱頭開卷機(jī)，用于五機(jī)架冷連軋機(jī)組。帶

39、材厚度為1.5-6毫米，帶材寬度為550-1530毫米。屈服極限為37公斤/。最大卷重為45000公斤。開卷速度為10.5米/秒。開卷張力為920-9200公斤。</p><p>　　卷筒結(jié)構(gòu)如圖1.6所示，卷筒直徑為610毫米，脹徑時(shí)為630毫米，縮徑時(shí)為560毫米。卷筒長度為855毫米，由于卷筒較短，把與軸向脹縮油缸活塞直接相連的拉桿頭部做成錐形，在錐形部位加工出燕尾槽滑動面，使它與弓形3相配合，構(gòu)成斜契滑動

40、機(jī)構(gòu)。推動弓形塊脹開，卷筒脹徑。軸向脹縮油缸反向動作時(shí)，借助拉桿端部上的燕尾槽是卷筒縮徑。軸向脹縮 活塞直徑為440毫米，行程為221毫米。</p><p>　　1.6軸向油缸脹縮的雙圓柱頭開卷機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu) </p><p>　　1空心軸2拉桿3弓形塊</p><p>　　軸向油缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)與徑向油缸找那個(gè)所雙圓柱頭開卷機(jī)相比，僅僅是圓柱頭脹縮油缸布置方式不

41、同。制造和使用等方面來看，軸向油缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)較好。</p><p>　　圖1.7脹縮油缸和回轉(zhuǎn)接頭</p><p>　　1拉桿2活塞3回轉(zhuǎn)接頭</p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)方案的確定</p><p><b>　　2.1工藝參數(shù)</b></p><p>　　開卷機(jī)的技術(shù)參數(shù):加工板厚2-

42、8mm，板寬1500mm，承重15t，最高線速度1.25m/s，工作環(huán)境溫度0℃-45℃，兩班制工作。</p><p><b>　　2.2工況分析</b></p><p>　　該開卷機(jī)主要有兩部分組成(圖2.1)：機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用和行走，液壓系統(tǒng)主要提供動力，他們共同作用實(shí)現(xiàn)開卷機(jī)的功能?！　槭归_卷機(jī)能夠準(zhǔn)確、快速、安全運(yùn)行，必須滿

43、足以下設(shè)計(jì)要求:</p><p>　　(1)具備二維運(yùn)動功能，即開卷機(jī)沿卷筒徑向的脹縮運(yùn)動、開卷機(jī)沿卷筒中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動; </p><p>　　(2)保證一定的張力，不致鋼卷松散; </p><p>　　(3)具備安全保護(hù)措施;</p><p>　　(4)在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性的前提下，盡量減小開卷機(jī)各部分的重量。</p>&l

44、t;p><b>　　圖2.1 開卷機(jī)</b></p><p>　　2.3 開卷機(jī)運(yùn)動速度的確定</p><p>　　(1) 脹縮運(yùn)動的確定：</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中機(jī)構(gòu)有液壓輔助裝置，脹縮運(yùn)動由液壓驅(qū)動。則脹縮運(yùn)動速度由油缸確定。</p><p>　　油缸運(yùn)動速度不能過高或過低。速度過高，常常會引起密

45、封件的過熱和磨損，同時(shí)也會加劇柱塞與輸出缸缸筒的磨損。速度過低時(shí)，則容易產(chǎn)生爬行等不穩(wěn)定現(xiàn)象。一般油缸在低壓條件下以10mm/s的速度運(yùn)動時(shí)，就要注意爬行問題。采用橡膠件密封時(shí)，液壓自由式的最快速度不宜超過400mm/s~500mm/s。綜合考慮各因素確定油缸升降速度為=1.5m/min，即0.025m/s。則貨叉(載貨臺)升降速度為2=3m/min，即0.05m/s。</p><p>　　(2)旋轉(zhuǎn)速度的確定：

46、</p><p>　　最高線速度1.25m/s</p><p>　　2.4開卷機(jī)各個(gè)部分的方案選擇</p><p>　　2.4.1開卷機(jī)卷筒旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇</p><p>　　開卷機(jī)卷筒的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是使卷筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，主要由電動機(jī)、制動器、減速器、卷筒組成。電動機(jī)通過減速器帶動柔性件使卷筒旋轉(zhuǎn)。</p><p&g

47、t;　　聯(lián)軸器選用梅花型彈性連軸器，此連軸器是由梅花型彈性元件和帶突爪的相同形狀的兩個(gè)半連軸器組成，將梅花型彈性元件放置于兩個(gè)半連軸器的突爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)。聯(lián)軸器工作時(shí)，梅花瓣受壓。單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，亦是如此。此聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)少，徑向的尺寸小，不需潤滑；彈性塊受壓，承載能力較高等特點(diǎn)。</p><p>　　減速器選用JZQ型減速器，它是特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒

48、面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。卷筒為與減速器配合的自制卷筒，通過齒輪與減速器的低速軸齒輪軸相連。此卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩，為封閉式傳動，不易受外界環(huán)境干擾。</p><p>　　2.4.2開卷機(jī)脹縮機(jī)構(gòu)傳動方式的選擇</p><p>　　開卷機(jī)的脹縮機(jī)構(gòu)是開卷機(jī)卷筒脹縮運(yùn)行的驅(qū)動裝置。開卷機(jī)卷筒由活動支撐軸頸、拉桿、空心軸、扁銷、弓形塊、棱錐軸

49、以及滑鍵等組成。卷筒的縮徑機(jī)構(gòu)，依靠僅作徑向運(yùn)動的四塊弓形塊來實(shí)現(xiàn)。弓形塊與內(nèi)卷筒用鏈板鉸接，內(nèi)卷筒與心軸采用其尾部的墊板連接在一起。心軸則與卷筒端部的軸向脹縮油缸油缸桿相連。若軸向油缸進(jìn)行壓力壓油時(shí)，油缸桿與心軸一起做軸向移動使卷筒縮徑。借助于彈簧的作用，使油缸桿與心軸復(fù)位，卷筒脹徑。</p><p>　　2.4.3開卷機(jī)機(jī)架</p><p>　　機(jī)架是由鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大

50、的抗扭、抗彎剛度, 重量輕，耐磨性好等特點(diǎn)。</p><p>　　2.4.4開卷機(jī)安全方案的確定</p><p>　　為了保護(hù)人身、設(shè)備的安全，開卷機(jī)必須具有完善的安全保護(hù)措施：</p><p>　?。?）開卷機(jī)在脹縮、旋轉(zhuǎn)終端處都設(shè)有機(jī)械和電氣限位裝置。</p><p>　　（2）卷筒上設(shè)有鋼卷超重、超寬檢測裝置。在鋼卷進(jìn)入卷筒時(shí)，當(dāng)檢測到

51、鋼卷超過設(shè)定重量或?qū)挾葧r(shí)，開卷機(jī)便停止運(yùn)行并報(bào)警。</p><p>　　（3）斷電保護(hù)如開卷機(jī)工作過程中忽然斷電，則通過制動使卷筒停在當(dāng)前位置，不會使鋼卷松散、倒溜。</p><p><b>　　3 開卷機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　3.1開卷機(jī)卷筒設(shè)計(jì)</p><p>　　脹縮式卷筒基本上有以下四種結(jié)構(gòu)形式：

52、弓形板式、平行四連桿式、四棱錐式、四斜契式。兩種常見的是四棱錐和四連桿平行式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　四連桿平行式卷弧板4塊結(jié)構(gòu)大小實(shí)質(zhì)上相同的成分,形成一個(gè)四連桿平行機(jī)構(gòu)四短連桿連接每個(gè)弧形板和支撐套軸,依靠短桿角改變直徑擴(kuò)張和收縮（圖3-1）</p><p>　　圖3-1四連桿平行式卷筒 </p><p>　　四棱錐型卷筒由四個(gè)扇形板、內(nèi)側(cè)行業(yè)板塊走斜了邊坡表

53、面和中心的棱錐,形成外直徑通過使用少量的軸向滑動來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張和收縮（圖3-2）。</p><p>　　圖3-2四棱錐型卷筒</p><p>　　本文卷筒設(shè)計(jì)采用四棱錐式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.2開卷機(jī)的張力確定</p><p>　　機(jī)組開卷張力的選擇，與機(jī)組尾部卷去張力一樣，應(yīng)該十分慎重。不合適的開卷張力，會影響到機(jī)組正常生產(chǎn)。一般開卷

54、張力為</p><p><b>　　T=δbh</b></p><p>　　式中 b--帶鋼寬度，毫米；</p><p>　　h--帶鋼厚度，毫米；</p><p>　　δ--單位張力，公斤/。在機(jī)組頭部一般可取δ=0.3-0.66公斤/。再設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，上述單位張力δ還可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算</p>

55、<p><b>　　δ=k</b></p><p>　　式中 --帶鋼屈服限，公斤/；</p><p><b>　　K—張力系數(shù)</b></p><p><b>　　表2.1張力系數(shù)</b></p><p>　　機(jī)組張力的選用應(yīng)十分慎重。采用大張力，使傳

56、動設(shè)備加大，增加投資。過大的張力還可能拉斷帶材。小張力可能使帶材跑偏。實(shí)際上常按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選用。一般可按表2.2選取單位張力</p><p>　　表2.2:單位張力δ值</p><p>　　開卷機(jī)張力的形成主要有三種方式：機(jī)械抱閘式、磁粉制動器式、直流拖動式。 </p><p>　　機(jī)械抱閘式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，投資少，但張力不易控制。輥力的形成通過磁粉式制動器系統(tǒng),可

57、以了通過調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)張力,并容易實(shí)現(xiàn)自動控制,最大拉力,但可以解決由磁粉式制動器的最大轉(zhuǎn)矩限制,所以它適用在小張力裝置。大中型的帶材單元所需了開卷張力通常是用直流傳動形式。</p><p>　　3.3開卷機(jī)的對中調(diào)節(jié)</p><p>　　一般帶完成單位,需要開卷機(jī)的調(diào)整功能,即在上層和工作過程中,保證帶鋼中心線和中心線單元,確保單位工作。</p><p>　　糾

58、錯(cuò)系統(tǒng)主要用于光電液體控制系統(tǒng)和電液控制系統(tǒng)。但是光電液體系統(tǒng)更為成熟的應(yīng)用程序。</p><p>　　在光電液校正系統(tǒng)中,光電頭固定在邊緣地帶,帶鋼中心線位置位于光源,帶偏差時(shí),將導(dǎo)致信號系統(tǒng)的變化,這一變化的液壓缸,推動開卷機(jī),實(shí)現(xiàn)自動。</p><p>　　3.4 壓錕壓緊力的計(jì)算</p><p>　　一開卷機(jī)上般均設(shè)置有壓錕，用來壓緊成卷帶材，通過增加制動的

59、力矩，對正常開卷有利。有的時(shí)候還可以把壓錕做成驅(qū)動，這種結(jié)構(gòu)對開卷引料是有很大好處的。如圖3-3所示，壓錕壓緊力P就可按下面的式子決定：</p><p>　　PR= ； P=(N)</p><p>　　式中： R—帶卷半徑（m）；</p><p><b>　　--開卷角（。）；</b></p><p>　　--成

60、卷帶材在壓錕壓緊力的作用下，成卷帶材產(chǎn)生的彈塑彎曲轉(zhuǎn)矩值（Nm）；</p><p>　　可由下面的式子決定：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中： --帶材的橫截面上的彈性區(qū)域部分的高度，即</p><p><b>　　=；</b></p><

61、p>　　h—帶材厚度（m）；--帶材的屈服限（MPa）</p><p>　　E—帶材的彈性模量（MPa）。</p><p>　　設(shè)：R=700mm，=8，h=8，b=1500，=40公斤/。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　=11082600公斤毫米,P=113760公斤</p&

62、gt;<p>　　圖3-3壓緊力的受力分析 圖3-4帶卷力的分析</p><p>　　3.5 卷筒上徑向壓力的計(jì)算</p><p>　　為了不使鋼卷直徑下滑,必須膨脹,產(chǎn)生足夠的麿擦力。麿擦力矩值,并造成的張力力矩相平衡(圖3 - 4)所示。它可以寫平衡方程,從而決定輥徑向夾緊力</p><p>　　式中：--帶卷的卷徑比值，即帶卷的外

63、徑和內(nèi)徑的比值；</p><p>　　--帶卷的內(nèi)徑和卷筒的麿擦系數(shù)，取=0.2,并按這徑向的壓緊力（N），來設(shè)計(jì)、計(jì)算該卷筒的脹縮機(jī)構(gòu)。在實(shí)際計(jì)算時(shí)要考慮受力的不均勻，所以開卷張力就取1.3-1.5t計(jì)算。本文開卷張力取1.5t。</p><p>　　3.6開卷機(jī)的傳動功率計(jì)算</p><p>　　卷筒傳動力矩M可按下列式子確定</p><p&

64、gt;<b>　　M= TR-</b></p><p><b>　　= TR- </b></p><p>　　式中 T—開卷的張力，公斤；</p><p>　　R—卷帶半徑，毫米；</p><p>　　--卷筒軸承處麿擦系數(shù)，對于圓柱滾動軸承=0.008；</p><p&g

65、t;　　d—軸承處樞軸直徑，對于滾動軸承取平均直徑，毫米；</p><p>　　Q—由卷筒自重及張力在軸承處所引起的反力，Q=15075公斤。</p><p>　　則M=15000X0.7-150750X0.008X0.16/2=10404Nm</p><p>　　求出卷筒力矩后，即按下式計(jì)算傳動功率</p><p><b>　　N

66、=</b></p><p>　　式中 R—卷帶半徑，毫米；</p><p>　　--卷筒傳動力矩，公斤毫米；</p><p>　　V—開卷速度米/秒；</p><p>　　--傳動效率，一般取=0.9。</p><p><b>　　N=20kw.</b></p>&

67、lt;p>　　3.7開卷機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　開卷機(jī)是帶材的精整機(jī)組和用于成卷扎制的重要的設(shè)備。開卷機(jī)最主要用于支承帶卷，并且和直頭機(jī)二者一起把鋼卷送進(jìn)矯平機(jī)。這里設(shè)計(jì)的開卷機(jī)采用的是脹縮式卷筒，這個(gè)卷筒可以適應(yīng)各種內(nèi)徑的變化。它的技術(shù)參數(shù)為加工板厚2-8mm，板寬1500mm，承重15t，最高線速度1.25m/s，工作環(huán)境溫度0℃-45℃，兩班制工作。電機(jī)功率20KW,主軸轉(zhuǎn)速17-46r/mi

68、n。</p><p>　　4 開卷機(jī)主軸設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　主軸部件是機(jī)床的重要部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動鋼卷旋轉(zhuǎn)。主軸部件由主軸及其支承和安裝在主軸上的傳動件、密封件等組成。要求回轉(zhuǎn)精度良好、抗振性、結(jié)構(gòu)剛度和保持精度。為了實(shí)現(xiàn)鋼卷在主軸上的自動裝卸和脹緊，還必須有鋼卷的自動脹緊裝置和主軸準(zhǔn)停裝置等機(jī)構(gòu)。</p><p>　　主軸

69、部件工作的性能直接影響加工質(zhì)量和整機(jī)性能以及生產(chǎn)線生產(chǎn)率，是決定生產(chǎn)線技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及性能的主要因素。所以，對主軸部件有很高的標(biāo)準(zhǔn)要求。</p><p>　　4.1主軸部件的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　主軸部件應(yīng)有高的動、靜剛度和抵抗熱變形的能力。它的性能，對整機(jī)性能有很大的影響。主軸直接承受拉力和鋼卷重力，所以對主軸部件的主要性能提出如下要求。主軸部件主要包括主軸、主軸支承（軸承）、

70、安裝在主軸上的傳動件、密封件、自動脹緊機(jī)構(gòu)等組成。</p><p>　　主軸部件應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)基本要求。</p><p>　　（1）回轉(zhuǎn)精度 指機(jī)床在空載低速旋轉(zhuǎn)時(shí)（機(jī)動或手動），主軸前端的徑向和軸向跳動值滿足要求（其值可參見有關(guān)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)）。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,旋轉(zhuǎn)中心線速度零點(diǎn)被稱為軸。扶輪中心的空間位置,在理想的情況下應(yīng)該是固定的。事實(shí)上,由于各種因素的影響在紡錘體組裝、空間回轉(zhuǎn)

71、中心線的位置和改變,每一刻的平均位置轉(zhuǎn)動瞬心線稱為理想的中心線。瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行從理想的位置相對于旋轉(zhuǎn)中心線的空間,是旋轉(zhuǎn)主軸回轉(zhuǎn)誤差,誤差和主軸的旋轉(zhuǎn)精度的范圍。純徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在時(shí)，構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成端面跳動。</p><p>　　主軸回轉(zhuǎn)精度的測量，一般分為三種：靜態(tài)測量、動態(tài)測量。目前我國在生產(chǎn)中沿用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，使千分表觸頭觸及檢測圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動

72、主軸進(jìn)行測量。千分表最大讀數(shù)和最小讀數(shù)的差值即為主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。動態(tài)測量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上，與主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在工作臺上安裝兩個(gè)互成90°角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。出廠時(shí)，普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量，當(dāng)L=300mm時(shí)允許誤差應(yīng)小于0.2mm。主軸回轉(zhuǎn)誤差的主要原因是由于結(jié)構(gòu)和加工精密主軸、主軸軸承、剛度、主軸和旋轉(zhuǎn)部件不平衡,激振力引起的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)誤差,會導(dǎo)致主軸誤差。</p&g

73、t;<p>　?。?）剛度 主軸部件的剛度就是指主軸部件在外力（例如拉力）的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。平常一個(gè)單元的前端軸位移,強(qiáng)加的方向位移力大小來表示。在主軸的前端部分的力量,如果最終的位移y，則主軸部件的剛度值為</p><p><b>　?。∟/μm）</b></p><p>　　主軸部件的剛度值越大，主軸所受力后的變形就相對越小。主

74、軸部件的剛度值不足，在外力的附加作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響收放鋼卷質(zhì)量，還容易引起振動，惡化傳動件和軸承的工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸尺寸、支承跨距、所選用的軸承類型及配置形式、軸承間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在其他條件允許的條件下，盡量提高剛度值。</p><p>　?。?）抗振性 指主軸部件在外力作用過程中抵抗強(qiáng)迫振動和自激振動保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力

75、?？拐裥灾苯佑绊懮a(chǎn)率的提高。提高主軸抗振性必須提高主軸部件的靜剛度，采用較大阻尼比的前軸承，以及在必要時(shí)安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。</p><p>　?。?）耐磨性 指長期保持其原始精度的能力。主要影響因素是材料熱處理、軸承類型和潤滑方式。主軸部件必須有足夠的耐磨性，以便能長期保持精度。為了提高耐磨性，主軸的相應(yīng)部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，以提高其硬度增加其耐磨性。主

76、軸軸承也需有良好的潤滑，提高其耐磨性。</p><p>　　4.2主軸的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　主軸是主軸部件的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料及其熱處理，對主軸部件的工作性能有很大的影響。同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu)要保證各零件定位可靠、工藝性好等要求。</p><p>　　4.2.1主軸主要的尺寸參數(shù)</p><p>　　主軸主要

77、的尺寸參數(shù)包括內(nèi)孔直徑、支承跨距、主軸直徑和懸伸長度。主要尺寸參數(shù)評估和考慮主軸是基于技術(shù)的應(yīng)用范圍,主軸的剛度和軸結(jié)構(gòu)的過程。</p><p>　　(1)主軸直徑軸直徑較大,剛度越高,但其他地方的軸承和軸尺寸增加。軸承直徑越大,同一年級精密軸承公差更大,更難保證主軸旋轉(zhuǎn)精度。同時(shí)極限轉(zhuǎn)速下降。主軸前支承軸頸的直徑可根據(jù)主電動機(jī)功率初步選擇。主軸后端支承軸頸的直徑可以是0.7～0.8倍的前支承軸頸值，實(shí)際尺寸要在

78、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性也越好。</p><p>　?。?）主軸內(nèi)孔直徑 主軸的內(nèi)孔直徑用于通過脹緊裝置拉桿等。主軸的孔徑與主軸直徑之比，小于0.3時(shí)空心主軸的剛度幾乎與實(shí)心主軸地剛度相當(dāng)；等于0.5時(shí)空心主軸地剛度為實(shí)心主軸剛度的90%；大于0.7時(shí)空心主軸地剛度就急劇下降，一般可取其比值為0.5左右。</p><p>　?。?）前懸伸a

79、一個(gè)主軸軸承主軸前端的距離稱為前懸。的形狀和大小的前懸和主軸的前端結(jié)構(gòu)長度,類型的潤滑,組合軸承的軸承和密封有關(guān)。前懸架剛度主軸的長度。主軸前懸長度短,硬度較高。因此,在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)盡可能短的前懸。</p><p>　?。?）主軸的支撐跨距l(xiāng) 支持點(diǎn)主軸支承點(diǎn)之間的距離稱為支持跨L,主軸軸本身剛度和軸承剛度有很大的影響?？缍萀對復(fù)合剛度K的影響并不是一個(gè)單向的。如果l是大,大變形軸;如l小變形、軸承位移的軸的

80、鼻子很大。因此，l有一個(gè)最佳值，l太大或太小，都會降低綜合剛度。</p><p>　　4.2.2主軸的材料和熱處理</p><p>　　考慮和評估主軸是基于過程的主要參數(shù)主軸的剛度的范圍,和主軸結(jié)構(gòu)的過程。主要材料的選擇主要是基于剛度、負(fù)載、耐磨性、熱處理變形因素決定大小。材料的硬度和彈性模量E的主軸,鋼E更大(E = 2.1×107 N / cm2),所以主軸材料首先考慮鋼鐵材

81、料。值得注意的是獨(dú)立的類型和鋼的熱處理數(shù)值和鋼的彈性模量E,即是否普通鋼或合金鋼,其彈性模量基本上是相同的。在鋼鐵材料的選擇因此首先選擇便宜的價(jià)格中碳鋼(如45鋼),只有在特殊的重負(fù)載和有很大的影響,或精密機(jī)床主軸以減少熱處理后變形,或軸軸向移動的需要確保其耐磨性,之前考慮的選擇合金鋼。這里的主軸與45鋼。</p><p>　　由于這里主軸軸承選用滾動式軸承，軸頸可以不淬硬，但為了使接觸剛度提高，防止敲碰時(shí)損傷軸

82、頸處的配合的表面，很多45#鋼的主軸軸頸仍進(jìn)行高頻淬火（48～54HRC）。</p><p>　　4.2.3主軸主要精度指標(biāo)</p><p>　　主軸的精度直接到主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸、軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度。零件接觸表面形狀愈準(zhǔn)確，表面粗糙度愈小，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。因此，對主軸設(shè)計(jì)必須提出一定的技術(shù)要求，它主要包括

83、主軸各配合表面的尺寸公差、形狀公差、表面粗糙度、表面硬度等內(nèi)容，并應(yīng)在主軸零件圖上標(biāo)注準(zhǔn)確、合理。</p><p>　?。?）前支承軸承軸頸的同軸度約為5μm左右。</p><p>　?。?）軸承軸頸需按軸承內(nèi)孔“實(shí)際尺寸”配磨，且需保證配合過盈1～5μm。</p><p><b>　　4.3主軸滾動軸承</b></p><

84、p>　　主軸軸承是主軸部件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都直接影響了主軸部件的工作性能。常用的軸承有滑動軸承滾以及動軸承。這里選擇滾動軸承。</p><p>　　滾動軸承麿擦阻力小，可以預(yù)緊，簡單維護(hù)、潤滑,工作穩(wěn)定在一定范圍的速度和負(fù)載范圍。滾動軸承由專業(yè)化工廠,購物方便維修。但與滑動軸承相比,滾動軸承的噪音,數(shù)量有限的滾動體,剛度變化、抗振性略差和速度限制。加工中心主

85、軸在可能的條件下,利用滾動軸承,尤其是大多數(shù)的垂直軸和主軸主軸軸向運(yùn)動可以在套筒。當(dāng)用于滾動軸承可以用潤滑脂潤滑以避免漏油。滾動軸承根據(jù)滾動體的結(jié)構(gòu)分為球軸承、滾子軸承、圓錐滾子軸承三大類。這里選擇調(diào)心滾子軸承。</p><p>　　主軸軸承，主要應(yīng)根據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速來選擇。這里初選調(diào)心滾子軸承來支承主軸。這樣既能承受徑向力又能承受軸向力。分別用軸承端蓋定位。</p><p><b

86、>　　4.4估算軸的直徑</b></p><p>　　當(dāng)軸的支撐位置和軸所受載荷大小、方向、作用點(diǎn)及載荷種類均已確定，支點(diǎn)反力及彎矩可以求得時(shí)，可按彎矩合成的理論進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p><b>　　圖4-1 主軸簡圖</b></p><p>　　1脹緊裝置2安裝齒輪3主軸4軸承</p><p>

87、　　首先，根據(jù)軸的直徑計(jì)算公式初步估算直徑：軸計(jì)算截面上的工作應(yīng)力</p><p><b>　?。?-１）</b></p><p><b>　　軸的直徑</b></p><p><b>　　（4-２）</b></p><p>　　式中　?。通D―軸計(jì)算截面上的合成玩彎矩，Ｎｍ；&

88、lt;/p><p>　?。渊D―軸計(jì)算截面上的扭矩，Ｎｍ</p><p>　?。楔D―傳遞功率，ＫＷ；</p><p>　?。瞑D―轉(zhuǎn)速，ｒ／ｍｉｎ；</p><p>　　――根據(jù)扭應(yīng)力變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)；</p><p>　　――空心軸內(nèi)徑與外徑ｄ之比，＝／ｄ＝0.7；</p><p>　　

89、――許用疲勞應(yīng)力，ＭＰａ。</p><p>　　選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可知材料的機(jī)械性能為</p><p>　　＝360ＭＰａ；＝650ＭＰａ；＝270ＭＰａ；＝155ＭＰａ；E＝2.15ｘ</p><p>　　本文參考同類產(chǎn)品初選主軸直徑為255mm</p><p>　　考慮到安裝張緊裝置需加鍵槽，故將其相應(yīng)部位軸徑增加3％－7

90、％。因此取軸徑為275ｍｍ，根據(jù)軸的受力，選取滾子軸承。裝軸承處的直徑＝360ｍｍ，＝260ｍｍ。初選24072CA/W33和24052CA/W33，其寬度值分別是180ｍｍ和140ｍｍ。</p><p><b>　　4.5　軸受力分析</b></p><p>　　軸上的受力分析如圖4-2（a）所示。計(jì)算的時(shí)候，把軸通常當(dāng)作置于支座鉸鏈上的梁，這樣軸上零件傳來的力，一

91、般作為一個(gè)集中力,關(guān)鍵是部分輪廓寬度的中點(diǎn)。從中心軸扭矩寬度是中點(diǎn)。支持點(diǎn)的軸力,根據(jù)軸承類型和組合確定。</p><p>　　如果作用在軸上的各載荷不再同一平面內(nèi)，可分解到2個(gè)相互垂直的平面上，然后分別求出這2個(gè)平面內(nèi)的彎矩，再按矢量法求的合成彎矩。</p><p><b>　　軸承受的彎矩</b></p><p>　　M＝15000ｘ9.8

92、ｘ1=147000Nm</p><p><b>　　軸傳遞的轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　?。裕?550P／n＝20ｘ9550／17</p><p><b>　?。?1235Nｍ</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p>　　

93、＝2T／＝2ｘ11235／0.909=24719N</p><p><b>　　徑向力</b></p><p>　?。絫an＝24719ｘ0.364=8998N</p><p>　?。ǎ保┰谒狡矫鎯?nèi)的支反力（圖4-2（b））</p><p>　　由＝0得ｘ1100－ｘ790＝0</p><p>

94、　　因此＝6462N；=-＝8998－6462＝2536N</p><p>　　齒輪的作用力在水平平面的彎矩（圖4-2（ｃ））</p><p>　?。剑?.790＝2536ｘ0. 7902003Nｍ</p><p>　?。ǎ玻┰诖怪逼矫鎯?nèi)的支反力（圖4-2（ｄ））</p><p>　　＝（1100-790）／1100ｘ＝6966N</p

95、><p>　　＝790／1100ｘ＝17753N</p><p>　　齒輪的作用力在水平平面的彎矩（圖4-2（ｅ））　</p><p>　?。剑?90＝6966ｘ0.795503Nｍ</p><p>　?。ǎ常┯捎谪?fù)載的作用，在支點(diǎn)Ａ和Ｂ處的支反力（圖4-2（ｆ））</p><p>　　由＝0得ｘ1100－ｘ1000＝0&

96、lt;/p><p>　　＝133636N；＝＋＝133636＋147000＝280636N</p><p>　　由于負(fù)載的作用而產(chǎn)生的彎矩圖如圖4-2（ｇ）所示：</p><p>　?。健。?.0＝147000Nｍ</p><p><b>　　圖4-2軸所受載荷</b></p><p><b&g

97、t;　　4.6軸的強(qiáng)度校核</b></p><p>　　根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，截面Ｂ處的彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中，因此，Ｂ處是危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　由于該減速機(jī)軸的傳動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，而轉(zhuǎn)矩引起的為脈動循環(huán)的剪應(yīng)力。</p><p>　　抗彎斷面系數(shù) Ｗ＝2.15ｘ</p><

98、p>　　彎曲應(yīng)力幅＝68.4MPａ<MPa</p><p>　　即軸的強(qiáng)度完全符合要求。</p><p>　　5開卷機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1脹緊油缸承載力的計(jì)算</p><p>　　由于在開卷機(jī)上當(dāng)卷材裝加上去之后直徑較大，但隨著開卷設(shè)備的工作，卷材直徑會慢慢變小，其重量也會隨之變輕，為了使卷材開卷后保持水平伸展

99、，并且使卷材在開卷機(jī)上有足夠的支撐力，需選用一個(gè)液壓系統(tǒng)，將供壓、保壓和釋壓在這個(gè)系統(tǒng)上同時(shí)完成。</p><p>　　前述已知卷筒徑向壓緊力N。</p><p>　　棱錐錐角為20°,則軸向力=N tan10°=35604(N)</p><p>　　除了軸向力外，作用于活塞上的載荷F還包括油缸密封處的麿擦阻力，由于各種油缸的密封材質(zhì)和密封形式不

100、同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為 式中——油缸的機(jī)械效率，一般取0.90~0.95，這里取0.95，</p><p>　　5.2確定油缸額定壓力</p><p>　　油缸有效運(yùn)動面積A和能承載的最大的負(fù)荷力F的關(guān)系為</p><p><b>　　F=AP</b></p><p>　　式中F-----油缸承載的最大的

101、負(fù)荷；</p><p>　　A----油缸面積；</p><p>　　P----油缸運(yùn)動壓力； </p><p>　　若系統(tǒng)的額定壓力已確定，則取系統(tǒng)壓力為設(shè)計(jì)壓力，油缸的工作壓力按照最大的負(fù)荷參照表5.1選取，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫κ且粋€(gè)很重要的問題，應(yīng)從結(jié)構(gòu)尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行全面考慮。過低壓力,大流量所需的系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性,密封,減少噪音,但可以使

102、油缸佳能、質(zhì)量提高;而另一方面,過高的壓力,將復(fù)雜的密封,并要求高強(qiáng)度、剛度的油缸,同時(shí)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)影響大容積低效率的缺點(diǎn),如高精度制造的油缸,優(yōu)點(diǎn)是可以減少油缸的大小。液壓件的額定壓力是指在指定的工作條件下液壓件能夠長期正常工作的壓力，又稱公稱壓力。油缸設(shè)計(jì)壓力的數(shù)值應(yīng)等于額頂壓力的值。</p><p>　　表4.1 不同的負(fù)荷條件下的工作壓力</p><p>　　由前面油缸的最大力為37

103、478N。參考表3.1，選擇油缸的工作壓力為8Mpa。</p><p>　　5.3油缸各組成部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　一、油缸缸筒的設(shè)計(jì)和計(jì)算:</p><p><b>　　1、缸筒</b></p><p>　　是油缸的主體零件，它與端蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油，同時(shí)它是運(yùn)動活塞的軌道。油缸

104、缸筒設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該有權(quán)確定每個(gè)部分的大小,確保輸出力足夠的,速度和有效沖程,強(qiáng)度,能承受壓力,和還必須有一定的抗干擾的影響力量。此外,油缸內(nèi)表面應(yīng)適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?、幾何精度和配合精?確保油缸運(yùn)動穩(wěn)定性、密封和耐久性。</p><p>　　2、油缸內(nèi)徑D的計(jì)算：</p><p>　　計(jì)算油缸內(nèi)徑和油缸桿外徑均與設(shè)備的類型有關(guān)。例如機(jī)床類，對于較大的機(jī)床（拉床、刨床和研磨機(jī)等）一定要滿足牽引力

105、的要求，計(jì)算時(shí)以力為主；對于輕載高速的機(jī)床一定要滿足速度，計(jì)算時(shí)以速度為主，而本次油缸的內(nèi)徑主要以力為主來計(jì)算的。</p><p>　　按照油缸的載荷力和系統(tǒng)工作壓力計(jì)算。</p><p>　　式中 D----油缸內(nèi)經(jīng)（m）</p><p>　　F----油缸推力（KN）</p><p>　　P----選定的系統(tǒng)工作壓力（MPa）

106、 </p><p>　　把油缸的推力為37478N；選定的工作壓力P=10MPa;代入上式可得:</p><p>　　油缸 D=77.3mm</p><p>　　參考活塞缸直徑D系列（GB/T2349-1993） (mm)</p><p>　　按照上表可知，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后,取油缸內(nèi)徑的值</p>

107、<p>　　脹緊油缸 D=80mm</p><p>　　缸筒壁厚及缸筒外徑的計(jì)算：</p><p><b>　　缸筒厚壁的計(jì)算</b></p><p>　　對低壓系統(tǒng)中≥16時(shí)，缸筒壁厚一般按薄壁筒計(jì)算</p><p><b>　　（m）</b></p><p>

108、;<b>　　= </b></p><p>　　式中---缸筒壁厚，?。ǎ恚?；</p><p>　　---缸筒內(nèi)徑　　?。ǎ恚?；</p><p>　　---缸筒試驗(yàn)壓力，ＭＰａ，油缸的額定壓力16Mpa時(shí)的=1.5，額定壓力>16Mpa時(shí)的=1.25;</p><p>　　----材料許用應(yīng)力,MPa</p&

109、gt;<p>　　為材料的抗拉強(qiáng)度，為放大倍數(shù),n=3.5～5,這里取=5。</p><p>　　選用45號鋼，并且調(diào)質(zhì)241～２８５ＨＢ，查閱《工程力學(xué)》劉靜香著可知４５號鋼的抗拉強(qiáng)度=530～５９８ＭＰａ，現(xiàn)取=560MPa，故：</p><p>　　= =560／５=112MPa</p><p>　　由于油缸的工作壓力P=8MPa<16MP

110、a,故取=1.5=1.5х8=12MPa.</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　=*D/(2)</b></p><p>　　脹緊油缸 =4.29mm</p><p>　　而缸筒外徑D外的計(jì)算公式：</p><p><b>　　D

111、外=D+2</b></p><p>　　把缸筒內(nèi)徑D及計(jì)算出的缸壁厚度的數(shù)據(jù)帶入，可得：</p><p>　　脹緊油缸 D外=88.58mm</p><p>　　參考標(biāo)準(zhǔn)油缸的缸筒外徑系列，可知，本次設(shè)計(jì)選擇油缸的缸筒外徑</p><p>　　脹緊油缸 D外=90mm</p><p>　　由于D=D+2

112、,可得缸筒厚壁： </p><p>　　脹緊油缸 1=5mm</p><p><b>　　缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　缸筒兩端分別和缸蓋和缸底相連，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按照實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的連接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。<

113、/p><p>　　油缸桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算：</p><p>　　油缸桿是油缸專遞動力的主要零部件，它要承受拉力、壓力、彎力和震動沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。</p><p>　　1、油缸桿直徑的計(jì)算：</p><p>　　d=(1/3～2/3)Ｄ</p><p>　　式中ｄ――油缸桿直徑，ｍｍ</p>

114、<p>　　Ｄ――油缸缸筒內(nèi)徑，ｍｍ</p><p><b>　　把數(shù)據(jù)</b></p><p>　　脹緊油缸 D=80mm</p><p>　　代入，可得油缸桿直徑d的取值范圍：</p><p>　　脹緊油缸 d=27～53mm</p><p>　　根據(jù)下表來圓整油缸桿直徑<

115、;/p><p>　　油缸桿直徑ｄ系列（ＧＢ/T2348-1993） mm</p><p>　　根據(jù)上表圓整后選取油缸桿直徑</p><p>　　脹緊油缸 d=50mm</p><p>　　2、油缸桿強(qiáng)度校核：</p><p>　　45號鋼的許用應(yīng)力= =560/1.5=373Mpa</p><p&

116、gt;　　式中 d---油缸桿直徑；</p><p><b>　　F---油缸負(fù)載；</b></p><p>　　----油缸桿材料許用應(yīng)力，= ，為材料的抗拉強(qiáng)度，為安全系數(shù)，一般取1.4；</p><p>　　---空心活塞孔徑，對實(shí)心桿=0。</p><p><b>　　=1.5</b><

117、;/p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　夾緊油缸 d=11.3mm</p><p>　　而d=50，故d>11.3 mm，油缸桿強(qiáng)度符合要求.</p><p>　　故選擇油缸桿直徑滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　5.4確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)</p>