【正文】 inge ball bearing testing machine developed by the background and significance, by analyzing the structure of joint bearing, movement principles, failure modes of the testing machine main technical parameters, structure, system ponents and control cylinder control technology to simulate load load bearing joints using micrometer to measure the various test parameters. After the program identified the relevant parameter design calculation, the choice of flat keys in check, the calculation of hydraulic cylinders and selection, and so all. Draw the mechanical structure drawings, hydraulic schematics, rack and clamps parts diagram maps, and so all. Keywords : ball twister bearing testing machine Clearance stiffness Lifespan 第 1章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題背景 我國自行研究的線材打包機(jī)主要是半自動化打包機(jī)，半自動化打包機(jī)除 了生產(chǎn)效率低以外，還有其他缺點(diǎn)。而高自動化打包機(jī)可以解決上述問題，但是進(jìn)口國外高自動 化打包機(jī)價(jià)格昂貴，所以我們要自主研發(fā)。它是用作鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件或再加工（如拔絲， 制釘?shù)龋┰稀?類似線材的鋼材還有棒材，卷材等。經(jīng)過軋制后可直接用于鋼筋凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用。 按照《包裝國家標(biāo)準(zhǔn)匯編》的有關(guān)規(guī)定，各種不同類型的金屬成品，在一定的規(guī)格范圍內(nèi)出廠前必須包裝成卷或捆， 包裝的方式多樣，但對緊實(shí)度有一定的要求，而且要有相應(yīng)的標(biāo)志。所謂的金屬材料捆扎機(jī)是指冶金工廠將其生產(chǎn)的鋼材或其他金屬材料進(jìn)行機(jī)械化捆扎包裝，以便于儲存和運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備。 瑞典森德斯（ SUND/BIRSTA）公司制造的 PCH4KNA 型臥式打捆機(jī)，如中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 圖 2所示。 圖 1 3 首鋼自行研制的臥式線材打捆機(jī) 1壓實(shí)缸 ； 2支座 ； 3壓實(shí)頭 ； 4吊卷鉤 ； 5托起機(jī)構(gòu)； 6擰扣機(jī)構(gòu) 首鋼自行研制的臥式線材打捆機(jī)，如圖 3所示 第 1章 緒論 3 北京航空航天大 學(xué)改造的達(dá)涅利打包機(jī)，如圖 4 所示。 除了以上四種國內(nèi)外的常見打包機(jī)，還有意大利的達(dá)涅利（ DANIELI）公司 , 日本的潼川公 司，德國的小西馬公司，荷蘭的泰伯勒（ NUMTEC/TEBULO）公司，德國 的史密斯公司及法國的伯特拉 姆（ BOTALAM） 公司。 以下是國外打包機(jī)的特點(diǎn)與主要參數(shù)： 國外最大的打捆機(jī)供應(yīng)商是瑞典的森德配備 KNOV系統(tǒng)，可以將線材結(jié)壓下，使其緊貼捆材 。還可配備運(yùn)輸，壓實(shí) 及點(diǎn)算等設(shè)備。 日本的潼川公司也是一家生產(chǎn)線棒材打捆機(jī)定型產(chǎn)品的老廠 ， 該公司從 60 年代初就開始進(jìn)行軋鋼精整設(shè)備自動化方面的研究 。 該機(jī)全部為液壓驅(qū)動，捆扎速度，夾緊力易于調(diào)節(jié)。我國現(xiàn)有 25 家高速線材廠，共使用 39 臺打捆機(jī)，其中國外引進(jìn)的自動化打捆機(jī)約 32 臺。 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 13 打捆機(jī)技術(shù)參數(shù) 名稱 類型（參數(shù)） 瑞典 瑞典 法國 德國 意大利 中國 設(shè)備概況 臥 臥 臥 臥 立 臥 設(shè)備型號 PCH4KNA PC4 Botalam 史密斯 LBF1350 設(shè)備自重（ t） 42 40 65 129 27 30 打捆道次（道） 4 4 4 4 4 4 壓緊方式 雙向 雙向 單向 雙向 可打捆形狀參數(shù) 可打盤卷內(nèi)徑（ mm） 800 700 800 850 850 760 散 卷最大外徑（ mm） 1300 1400 1350 1250 1250 1143 散卷最大長度（ mm） 3500 3000 3600 4100 1800 1655 壓緊后最小長度（ mm） 500 500 700 500 700 670 力能參數(shù) 壓實(shí)盤卷最大壓力（ KN） 400 300 400 300 200 200 可捆的最大卷重（ kg） 2020 1500 2020 2020 1250 2020 時(shí)間參數(shù) 工作周期（ s） 32 40 54 38 46 70 壓力參數(shù) 液壓系統(tǒng)工作壓力(MPa) 13 13 16 13 13 13 設(shè)備 數(shù)量（臺） 17 8 2 3 2 7 所占比例（ %） 44 20 5 7 5 19 這些設(shè)備大部分是 70 年代產(chǎn)品，其中包括瑞典森德斯公司的 PC4 型打捆機(jī)。 打包機(jī)的發(fā)展趨勢 從國外各打捆機(jī)制造商推出產(chǎn)品的更新?lián)Q代可以看出打捆機(jī)的研制是向著如下幾個(gè)趨勢發(fā)展的： 標(biāo)準(zhǔn)化。要想 在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，為了贏得用戶，就要使換代產(chǎn)品之間具有繼承性，對大部分構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以提高備件的通用性，降低用戶的更新費(fèi)用。總的來說，打捆機(jī)的發(fā)展趨勢是動作周期短，耗能低，投入少，壽命長，智能化水平高，環(huán)保性能好。其中合作制造的送線器，線道系統(tǒng)、打包頭等打捆機(jī)等關(guān)鍵零部件在使用過程中，工作正常，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，質(zhì)量達(dá)到了國外進(jìn)口備件精度要求，為冶金企業(yè)創(chuàng)造高產(chǎn)提供了必要條件。 圖 15 線道系統(tǒng) 1送線器； 2直線道； 3彎曲線道； 4活動線道 每臺打捆機(jī)都有 4 個(gè)線道，它是將捆線由送線器經(jīng)直線道、彎曲線道至中心線道再經(jīng)活動線道至打包頭。送線器的工作由液壓馬達(dá)驅(qū)動。捆線是在兩個(gè)側(cè)板和活動蓋板、軸 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 承輪組成的空間內(nèi)進(jìn)行。我們結(jié)合實(shí)際使用情況改用 25CrMnSiA。其位置度偏差為 。為確保 C 型板上 223 個(gè) M8 螺孔的形位精度；我們采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。 彎曲線道的活動蓋板如圖 19 所示。在試制過程中，我們經(jīng)過反復(fù)攻關(guān)， 設(shè)計(jì)了一套沖壓焊接模具，解第 1章 緒論 9 決了蓋板的變形 問題。其常見故障及處理方法見表 13。這樣經(jīng)過至少 6 次碰 撞后，結(jié)頭可能會斷，使鋼捆變松或散包，達(dá) 不到用戶的要求。 小結(jié) 本文主要介紹了打包機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及工藝設(shè)計(jì)，并針對國外高自動化打包機(jī)的原理對國內(nèi)半自動化打包機(jī)做了改進(jìn)。第二章確定設(shè)計(jì)方案，在第三章對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定與計(jì)算。 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 2 章 打包頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前打包頭的設(shè)計(jì)中以瑞典森德斯公司的新型打包頭 KNB 的設(shè)計(jì)最為 巧妙，結(jié)構(gòu)也非常緊湊，較其他設(shè)計(jì)更為簡便。 同時(shí)也介紹了打包機(jī)的工作原理，功能及主要性能等相關(guān)簡介，通過整體分 析，確定我的設(shè)計(jì)方案。 打包機(jī)的基本原理 鋼材打捆機(jī)的基本工作原理是利用金屬捆扎材料既有鋼性，又有塑性的 特點(diǎn)，首先采用推進(jìn)（也有用拉進(jìn)）的 方式令其沿特定的軌道送出，對被捆 扎對象形成包繞并緊箍在被捆扎對象的外面，然后將兩個(gè)端頭聯(lián)結(jié)（俗稱打 結(jié)）并與后面的捆扎材料分離，這樣便在被捆扎對象的周圍形成一個(gè)封閉的 金屬環(huán)，使其成為整體。打捆機(jī)所打線結(jié)的特性對捆扎質(zhì)量具有重要影 響，其中強(qiáng)度指標(biāo)是衡量線結(jié)特性的最重要指標(biāo)。 打包機(jī)功能及其主要性能 功能 150mm 150mm 9m 的連鑄鋼坯經(jīng)過加熱爐加熱，采用 27架單線連續(xù)軋制制成 Φ ～ 16mm 的熱軋光面盤條和 Φ 6～ 16mm 的螺紋鋼筋，線材經(jīng)過穿水冷卻，吐絲機(jī)吐絲成圈，進(jìn)一步經(jīng)過斯泰爾摩冷卻線冷卻送往集卷站，初步收集成較松的盤卷，再經(jīng)運(yùn)卷小車掛上 P/F 線輸送鏈的 C形鉤。 等分打四個(gè)平結(jié)，如圖 21所示。 主要技術(shù)性能 機(jī)時(shí)產(chǎn)量： 50t/h 第 2章 打包頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 適合盤卷量：最大 ，最小 適應(yīng)的盤卷最大外徑 1250mm，內(nèi)徑 762mm，最大高度 2020mm 適合盤卷溫度： 400℃ 一次打包時(shí)間： 盤卷約 34s 液壓系統(tǒng)工作壓力： 130bar，氣動系統(tǒng)工作壓力： 5bar 打包線要求： Φ ~，抗拉強(qiáng)度： 37 107 N/μ ,無繡（允許表面附有有一層易剝離氧化層） 圖 21 線卷壓緊 打包機(jī)結(jié)構(gòu) 打包機(jī)主要由打包機(jī)主體和線庫兩部分組成。以下說的是打包機(jī)指的是打包 機(jī)主體。 打包機(jī)導(dǎo)線架是由安裝在一個(gè)框架上的 4 套導(dǎo)線裝置組成，整個(gè)導(dǎo)線架懸掛 2壓緊架的一根中心軸上，在液壓馬達(dá)作用下相對 2壓緊架作水平方向運(yùn)動， 2壓緊架為焊接式構(gòu)件，底部裝有輪子，在液壓缸推動下能沿主 滑軌作水平運(yùn)動。 1壓緊 架與 2壓緊架結(jié)構(gòu)基本相似，但其上面布置 4 個(gè)打包頭， 1 套喂線裝置。喂線裝置共 4 套，每套對應(yīng)一個(gè)打包頭，每套 包括打包線輸送裝置和打包線反拉緊裝置。壓緊架輪子被導(dǎo)引著兩軌道外側(cè)運(yùn)行，推動壓緊架運(yùn)行的液壓 缸布置與其中。從上面敘述中可看 出，打包機(jī)各種運(yùn)動靠流體的動力完成。 打包頭主要由剪切機(jī)構(gòu)、扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)組成，整個(gè)打包頭可以在 液壓缸 C12作用下從送線位置移入打包位置。扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由扭轉(zhuǎn)頭齒輪箱 （三級齒輪傳動），液壓馬達(dá) HM3和擺動液壓缸 C3組成，在液壓馬達(dá)作用下 通過齒輪帶動扭轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對打包機(jī)扭結(jié)，通過液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)使扭轉(zhuǎn)頭 復(fù)位，通過擺動液壓缸動作，整個(gè)扭結(jié)頭可以繞一個(gè)轉(zhuǎn)動軸擺進(jìn)（送線位置）、 擺出（扭結(jié)位置）。 打包機(jī)動作（打包過程） 當(dāng)掛有線卷的 C型鉤進(jìn)入打包機(jī)中心并鎖定后， P/F線運(yùn)輸鏈自動控制 系統(tǒng)發(fā)指令給打包機(jī) PLC控制中心，打包機(jī)開始按下列步驟完成自動壓緊、 打包。 (2). 2壓緊架在液壓缸作用下同時(shí)移開盤卷， 1壓緊架移動過程 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 中，打包線從線庫中被抽出，同時(shí) 2壓緊架內(nèi)導(dǎo)線裝置相對于 2壓緊架向 前推出， 1壓緊架中液壓緩沖器前伸，并維持前伸狀態(tài)。 (4). 2壓緊架繼續(xù)相對移動，當(dāng)導(dǎo)線裝置碰到液壓緩沖器 4 時(shí)（由 極限開關(guān)控制）兩邊可移動可導(dǎo)向架半體即閉合，同時(shí)線卷也被壓緊。 (6).整個(gè)打包頭在液壓缸推動下由喂線位置進(jìn)入打包位置之后喂線輪反轉(zhuǎn)抽緊打包線。 (8).打包結(jié)束后， 2壓緊架各自返回，升降臺下降，盤卷被懸掛與 C型鉤運(yùn)走，打包機(jī)等待下一個(gè)盤卷。 打包機(jī)在自動方式下操作注意事項(xiàng) 打包機(jī)在自動方式 下操作前必須確認(rèn)： (1). 2壓緊架在各自初始位置。 (3).導(dǎo)線架在各自原始位置（后位）。 (5).打包頭處于喂線位置。 新型打包頭 KNB的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 如圖 25所示， KNB打包頭結(jié)構(gòu)非常緊湊，設(shè)計(jì)巧妙。 扭結(jié)機(jī)構(gòu) 扭結(jié)機(jī)構(gòu)主要由扭結(jié)輪和傳動齒輪箱組成。它由齒輪箱傳動。當(dāng)打捆線沿著封閉軌道完成運(yùn)行一周，回到打包頭并停止后，扭結(jié)輪在液壓缸驅(qū)動下擺動至扭結(jié)工作位置，由齒輪箱傳動對打捆線進(jìn)行扭結(jié)，完成動作后回到原位，等待下一次動作。打捆線由剪刃上的一個(gè)圓孔通過。 圖 27 扭結(jié)結(jié)構(gòu)傳動齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖 圖 28 剪切機(jī)構(gòu)示意圖 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向架和夾鉗組成。如圖 29所示。夾鉗的作用是當(dāng)打捆線準(zhǔn)確地停留在打包頭之后，夾緊打捆線，打包機(jī)外圍的送線機(jī)構(gòu) KNC回抽，抽緊打捆線，使捆線不會松動，打包之后外觀較好。 圖 29 導(dǎo)向架示意圖