【正文】 ....................................................... 48 設(shè)備的環(huán)保 ..................................................................................................... 48 機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性 ............................................................................... 48 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性的方法 .................................................................. 48 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命 .............................................................................................. 48 結(jié)論 ............................................................................................................................... 50 致謝 ............................................................................................................................... 51 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 52 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 第一章 緒 論 鋼材打捆機(jī)的簡(jiǎn)介 鋼材產(chǎn)品包裝是鋼材產(chǎn)品生產(chǎn)的繼續(xù)，它是保護(hù)鋼材產(chǎn)品在流通過(guò)程中質(zhì)量完好和數(shù)量完整的必要措施。 打捆機(jī)，就是將剛才捆扎成形的設(shè)備，利用盤(pán)條，鋼帶等捆扎材料將螺紋鋼，型鋼（如槽鋼、角鋼、工字鋼）、帶鋼、線材等捆扎起來(lái)，以便于鋼材的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和銷售。例如 KNRA 型打 捆機(jī)主要運(yùn)用于對(duì)棒材、型材、管材以及盤(pán)條的打捆，該類型的打捆機(jī)由以下幾部分組成： 1）扎昆機(jī)組：扎昆機(jī)組由液壓控制，其組件有：盤(pán)條進(jìn)給輪、控制盤(pán)條進(jìn)給的感應(yīng)器和安全設(shè)備、剪切器、擰絲系統(tǒng)等。 3）機(jī)座； 4）儲(chǔ)線倉(cāng)； 5）控制器：電器線路板、開(kāi)關(guān)、繼電器等。打捆機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 鋼材打捆機(jī)設(shè)備的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 日本潼川工藝公司自 1959 年以來(lái)，致力于研究軋鋼精整設(shè)備自動(dòng)化方面的研究，研制了 TMB 系列自動(dòng)化打捆機(jī)，課扎昆圓鋼、型鋼、管材一盤(pán)卷，結(jié)構(gòu)組成主要有擰絲頭、機(jī)座、線夾、差動(dòng)齒輪箱、液壓馬達(dá)、捆扎盤(pán)條、供線輪、夾送輥、導(dǎo)線軌、極限開(kāi)關(guān)、設(shè)備外殼等。捆線夾緊、切斷機(jī)擰絲等幾種主要操作均可利用同一馬達(dá)進(jìn)行，使得打捆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于小型化，維修方便。 國(guó)內(nèi)的首鋼集團(tuán)于上世紀(jì) 80年代末從意大利的 Danieli公司引進(jìn)了兩臺(tái)打捆機(jī)，一直沒(méi)能投入正常使用，存在的問(wèn)題有：車體的定位系統(tǒng)不穩(wěn)定，車體很難調(diào)整到準(zhǔn)確位置；；控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)不能正常工作。從 1998 年開(kāi)始，北航又在北京市工業(yè)振興計(jì)劃和國(guó)家 863 高技術(shù)計(jì)劃智能機(jī)器人主題的支持下，開(kāi)始著手棒材打捆機(jī)的理論分析和原理樣機(jī)試制，于 2020 年研制成功，經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)，完全達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，且完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在機(jī)電液及綜合控制等方面 取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成功，并已申報(bào)中國(guó)專利。定位精度高，擰絲頭與鋼材的嚴(yán)格位置關(guān)系是保證打捆成功的關(guān)鍵，也是打捆機(jī)高性能的具體體現(xiàn)。 鞍鋼集團(tuán)于 1990 年引進(jìn)了 4 臺(tái)打捆機(jī)，由于技術(shù)保密及設(shè)備備件的原因，已報(bào)廢了 2臺(tái)，也急需新的打捆機(jī)投入使用。擰緊等部件，采用液壓驅(qū)動(dòng)，用 PLC 實(shí)現(xiàn)程序控制。在扭結(jié)鉗頭的出線口，捆線的端部觸動(dòng)安裝在壓緊機(jī)構(gòu)上 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 的傳感器； ，在壓緊機(jī)構(gòu)壓緊捆線端部后送線馬達(dá)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)抽絲動(dòng)作； ，剪切機(jī)構(gòu)工作，剪斷捆線，同時(shí)壓緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)； ，完成打結(jié)動(dòng)作； ，將直立的捆結(jié)推到； 本課題所設(shè)計(jì)的打捆機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中型型鋼 的自動(dòng)化打捆包裝，扎捆效果良好，不易出現(xiàn)送捆、散捆的現(xiàn)象。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 第二章 打捆方案的選擇與擬定 打捆機(jī)方案的選擇 本打捆機(jī)主要應(yīng)用于中型鋼材生產(chǎn)機(jī)主后部，對(duì)生產(chǎn)出的中型型鋼進(jìn)行自動(dòng)打捆，所以在捆結(jié)形狀上采用矩形。本打捆機(jī)主要應(yīng)用于北方地區(qū)，而氣動(dòng)對(duì)氣候的適應(yīng)較差，所以在氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)之間優(yōu)先采用液壓傳動(dòng)。 2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且還可以再運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。此外，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。 液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)： 1. 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。 3. 為了減少泄露現(xiàn)象，液壓元件的制造精度很高，而且需要單獨(dú)的能源。 打捆機(jī)方案的擬定 擰絲機(jī)構(gòu)方案的比較 （ 1）圓盤(pán)擰絲機(jī)構(gòu)方案 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)：圓盤(pán)擰頭能有效地阻止熱的輻射與傳遞，擰頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，捆扎質(zhì)量一般。 （ 2）圓柱擰絲機(jī)構(gòu)方案 優(yōu)點(diǎn)：捆扎速度快，包裝質(zhì)量好，性能穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，擰緊受高溫粉塵影響較小。 （ 3） 圓錐擰絲機(jī)構(gòu)方案 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 三方案比較： 圓盤(pán)擰絲機(jī)構(gòu) 圓柱擰絲機(jī)構(gòu) 圓錐擰絲機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 尺寸 大 小 中 擰絲速度 慢 快 快 擰頭定位 難 較難 無(wú) 機(jī)構(gòu)性能 不好 穩(wěn)定可靠 穩(wěn)定可靠 耐溫耐塵 優(yōu) 較好 較好 包裝質(zhì)量 合格 優(yōu) 良好 經(jīng)比較后，圓錐擰絲機(jī)構(gòu)比較好，但是考慮經(jīng)濟(jì)和當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多廠家，宜選用圓盤(pán)擰絲機(jī)構(gòu)。這八個(gè)動(dòng)作分別由七個(gè)機(jī)構(gòu)完成：送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、擰結(jié)機(jī)構(gòu)、彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須 協(xié)調(diào)的配合，每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行時(shí)機(jī)由相應(yīng)的反饋信號(hào)控制，反饋信號(hào)來(lái)自于安裝在打捆機(jī)和周邊設(shè)備上的傳感器。被捆材料的規(guī)格、形狀、捆線的直徑和性能、鋼捆運(yùn)輸軌道的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、捆結(jié)的擰緊圈數(shù)、每 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 個(gè)捆結(jié)的捆線卷繞圈數(shù)等都對(duì)打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響。下面固定的部分叫下顎。最小直徑取決 于捆料的直徑。 行走速度： v=60mm/s。 捆線道數(shù)： 45； 輥道速度： 2m/s； 捆線材料： Q235； 捆線直徑： ； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 第三章 擰緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 夾頭設(shè)計(jì)及計(jì)算 夾緊力與扭矩計(jì)算 已知捆線材料為 Q235，查 【 5，表 37】得： [? ]=216235MPa，取 [? ]=230MPa,則許用剪應(yīng)力為： [? ]= MPas ][ ???。因此，所需最大彎矩和扭矩分別為： mNM d .][32 6933 ??????? ???? mNT d .][16 6933 ??????? ???? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 由于捆線打結(jié)時(shí)旋轉(zhuǎn) ?720 ，鑒于安全 O 點(diǎn)受總彎矩取為 8M，總扭矩為 4T，擰緊時(shí)兩線頭需要固定，由力矩平衡對(duì) O 點(diǎn)取距列方程： 042)( 121 ????? MTLNRff 又因?yàn)槔α铣叽纾?mm 2350350 ? ，則 mmL 17 5235 0 ?? 臨界狀態(tài)時(shí) 0,0 22 ?? fN 則 MTLNRf 4211 ??? 又 ? 11 Nf ?? 查 [6,表 124] ~?? 取 ?? 則 NLR MTN 331 ????? ??????? ??? 取夾緊力為 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 液壓馬達(dá)的選擇 查 [ ] 選擇液壓缸 BYM80 排量： rml80 轉(zhuǎn)速： min400~10 r 最大工作壓力： 12MPa 最大轉(zhuǎn)矩 ： 重量： 60Kg 外形尺寸： 31 0 21 3 01 8 2 mmhWL ????? 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 由于擰緊裝置速度為 min90rn? 在液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)（ min400~10 r ）故取傳動(dòng)比 2?i 。 參數(shù)查詢 1) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)； 2) 由于轉(zhuǎn)速不高，故選用 7 級(jí)精度（ GB1009588）； 3) 選擇材料。二者材料硬度差為 40HBS。 ① 由 [ ]得： mNVPTm . ??????? ?輸出 式中： a12a MPPMPP ???? ）差（入口壓力和出口壓力之 ； V排量（ rml ） V=80 rml ； ?m? 為機(jī)械效率， ?m? ，取 ?m? 。 ⑥ 按工作壽命 15 年（每年工作 300 天 ），兩班制，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 911 )1530082(11806060 ?????????? hjLnN 9912 ????? iNN ⑦ 由 [ 1019]取接觸疲勞壽命系數(shù)為 , 21 ?? HNHN KK 。 mmZiiTKdHEdtt )506 (231 )][( 3 233 211 ???????? ?? 2) 計(jì)算圓周速度 v。 mmdb td ????? ? 4) 計(jì)算齒寬與齒高之比。 根據(jù) smv ? ， 7 級(jí)精度。 由 , ???HKhb。故載荷系數(shù) ?????? ?? HHVA KKKKK 6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。 ??? Zdm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1) 由 [ 1020c]查得小齒輪 的彎矩疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5001 ?? ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 MPaFE 3802 ?? 。 8) 設(shè)計(jì)計(jì)算 mmYYZKTm F SaFad )][(2 2 3241 321 13 ????? ????? 取 m=4mm，按接觸強(qiáng)度的分度圓直徑 mmd ? 則 1 ??