【正文】 板機 方案 2 四輥卷板機 四輥卷板機有四個輥，上輥是主動輥，下輥可以上下移動，兩個側(cè)輥可以沿斜向升降。但質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。常用于重型工件卷制及自動化水平和技術(shù)水平較高的場合，如圖 22。通過上述幾個機構(gòu)類型的比較，我們可以得出，雖然四輥卷板機對中方便，可直接完成板材的預(yù)彎，工藝通用性廣，但其質(zhì)量體積大，操作復(fù)雜，價格高昂，用于卷制本課題的 10 2020mm薄鋼板實屬浪費。結(jié)合了實際需要和現(xiàn)實局限，最后確定了我的設(shè)計方案：對稱式三輥卷板機。實現(xiàn)主運動需要由原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)三大部分組成的系統(tǒng)來完成，以下對各部分進行論證設(shè)計。主運動屬于回轉(zhuǎn)運動，對于回轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動，可以是機械的，也可以是液壓或電氣的。 （ 1）方案一 帶傳動 帶傳動是一種撓性傳動，其特點有： ①帶具有彈性，能緩和沖擊、吸收振動，因而工作平穩(wěn)，噪聲小。 ③適用于中心距較大的場合，但帶壽命短，不宜用于高溫、易燃場合。 （ 2）方案二 齒輪傳動 齒輪傳動是一種十分重要的機械傳動形式，其特點有： ①傳動比準確，傳動效率高。 ③結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 3）方案三 鏈傳動 ①與摩擦帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，有準確的平均傳動比和較高的傳動效率，但不能保證恒定的瞬時傳動比。 ③只能實現(xiàn)平行軸間的同向傳動，不宜用于載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。帶傳動的承載能力小，在傳動相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大，但可以吸收振動，傳動平穩(wěn)，噪聲小，因此宜布置在高速級；而鏈傳動運動不均勻，有沖擊和動載皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 荷，噪聲較大，不適用于高速級；齒輪傳動效率高，對大功率傳動能減少能耗。傳動系統(tǒng)簡圖如圖 31。設(shè)計時要根據(jù)工作機的工作環(huán)境、工作特性和工作載荷等條件，選擇電動機的類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速，并在設(shè)計手冊中選出其具體型號和尺寸。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機，其中以三相異 步交流電動機應(yīng)用最廣泛。最后根據(jù)電動機的工作特性、工作環(huán)境和工作載荷等條件，查表 161??4 ，確定了 Y 系列（ IP23）防護式籠型三相異步電動機。 （ 2）確定卷板機基本參數(shù) ??2 下輥中心距： mmmma 4 0 04 0 0~1 2 0)40~12( ??? ? （ 31） 上輥直徑： mmmmad 250272~230 1~ 11 ????????? （ 32）下輥直徑： mmmmdd 220225~200)~( 12 ??? （ 33） 上輥軸直徑： mmmmdD 1 4 01 5 0~1 2 5)~( 11 ??? （ 34） 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 下輥軸直徑： mmmmdD 120202~110)~( 22 ??? （ 35） 最小卷圓直徑： mmmmDd 300350~175)~( 1m i n ??? （ 36） 下輥轉(zhuǎn)速： m i n/220200051000 2 rd Vn bg ???? ?? （ 3）下輥受力分析 ??1 主電動機為兩個下輥提供驅(qū)動力矩，我們需要通過對下輥來求得電動機的功率。因此在確定最大彎曲力矩時，應(yīng)按照純塑性變形來考慮，即板材所受的應(yīng)力已全部達到屈服極限，獲得了沿全長的塑性變形。 圖 32 卷管的受力情況和彎曲應(yīng)力分布圖 則最大彎曲應(yīng)力為： 4222???? ?? BB y dydAM ssA S ??? ?? ? （ 37） 因為板材的滾彎屬于冷塑性變形，材料會發(fā)生強化現(xiàn)象，引入材料硬化的修正系數(shù) K ??1（可取 ~.?K , R? 較大時取大值）對式（ 37）進行修正： mkNBKM s ?????????? ?? 39262?? （ 38） 卷制時，鋼板受力情況如圖 33，通過受力分析，得到下輥作用于卷板上的支持力： ?sin2 RMF ? 式中： ? — 連心線 1OO與 2OO 的夾角 ?220300 400a rc s i n2/2 2a rc s i n 2m i n ????? dd a? （ 39） 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 圖 33 卷板的受力分析 由于板厚 ? 遠小于卷板的最小直徑 mind ，中性層半徑可簡算為 dR? 。鋼板在卷制過程中 ,存貯于鋼板 AB 段 (圖 33)的變形能為 ?M ,卷制時間為bVR?2,有等式 ? ?121 22 d VTVRM bnb?? ? ， 簡化為： mkNdMdRMdT n ??? ???? m in221 （ 310） 摩擦扭矩 2nT 包括上、下輥與鋼板間的滾動摩擦力矩和輥子軸頸與軸套間的滑動摩擦力矩 ,可用下式計算： ? ?mkNDFddDFFFfTn????????????????????)2202502()()2()2(331222111212 ? （ 311） 式中： ?f 滾動摩擦系數(shù)，取 mf ? ??1 ； ?? 滑動摩擦系數(shù)，取 ~?? 。查表 117??4 得 ?? ， ?? ， ?? ， ?? ， 則 ?????? 。則總傳動比范圍為 1260~40321 ?? iiii 。按電動機的極數(shù)分為 2 極、 4 極、6 極、 8 極，其同步轉(zhuǎn)速分別為 min/3000r 、 min/1500r 、 min/1000r 、 min/750r 共 4 種。通過以上分析計算，根據(jù)電動機類型、功率和轉(zhuǎn)速，選擇同步轉(zhuǎn)速為 min/1000r ，參照表 164??4 最后選擇主電動 機型號為 6160 ?LY 。 表 31 6160 ?LY 型電動機技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 定子電流 (A) 效率 (%) 功率因數(shù) cosψ 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 噪聲（聲功率級）(dB) 重量 （ kg) Y160L6 11 971 78 150 確定傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配傳動比 總傳動比 ??? gdnni 已知 321 iiii? ，末級輸出齒輪傳動比 13?i 。 帶傳動的設(shè)計 類型的選擇 帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。由于 V 帶的槽面摩擦可以提供更大的摩擦力，結(jié)構(gòu)緊湊，并且大多數(shù) V 帶已標(biāo)準化。 設(shè)計計算 （ 1）確定計算功率 caP 根據(jù)工況載荷變動小，每天工作小 時數(shù) 1610 ??h ，由表 87??3 查得工作情況系數(shù)，?AK ，故 kWkWPKP dAca ???? （ 312） （ 2）選擇 V 帶的帶型 根據(jù) caP 、 dnn?1 由圖 811 ??3 ，選取 B 型。由表 86??3 和表 88??3 ，取小帶輪的基準直徑 mmdd 1401 ? 。根據(jù)式（ 813） ??3 驗算帶速 smsmndv d /?????? ?? （ 313） ④ 計算大帶輪的基準直徑。 （ 4）確定 V 帶的中心距 a 和基準長度 dL ① 根據(jù)式（ 820） ??3 ， )(2)( 21021 dddd ddadd ???? 有 1280448 0 ?? a （ 315） 初定中心距： mma 8000 ? ② 按式（ 822） ??3 計算所需的基準長度： 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12 頁 mmmmaddddaL ddddod2 6 4 68004 )140500()500140(280024)()(2220212210???????????????? （ 316） 由表 82??3 選擇帶的基準長度 mmLd 2500? 。 ??? rcaPPz （ 320） 取整為 6 根。 ① 輪轂和輪輻的尺寸： 由 1d 查表 722??4 ，其外徑 mmda 1471 ? ，軸的直徑 mmd 48? 為主電動機的軸伸直徑，mmmmdd 96~)2~()2~(1 ???? ，取 mmd 901 ? ， （ 323） mmmmfeB 1 1 ??????? dL )2~(? 且 BL? ，取 mmL 130? （ 324） mmmmmmBC ~)41~71()41~71(39。 表 32 小帶輪輪槽截面尺寸 槽型 db minah minfh e minf ? B 19 ?34 （ 2）大帶輪相關(guān)尺寸 由于大帶輪 mmmmd d 3 0 05 0 02 ?? ，采用輪輻式。 mmmmhh 12 ???? （ 330） mmmmhf 11 ???? （ 331） mmmmhf 22 ???? （ 332） ② 帶輪輪槽截面尺寸 由表 810??3 得輪槽截面尺寸如下表 33。根據(jù)工作條件，我們選擇三級展開式中硬齒面圓柱齒輪減速器。 （ 333） 根據(jù) CP1 、傳動比 ??i 和與實際輸入轉(zhuǎn)速 m in/ rnn zW ?? 接近的公稱轉(zhuǎn)速 min/750r ，由表 149??4 初選 280ZSZ 型，其額定輸入功率 kWP 181 ? ，相對轉(zhuǎn)速誤差： %4%%100750 ???????? nnnn W （ 334） 需要進行額定功率的折算，由式（ 142） ??4 知， CW PkWkWnnPP 11139。 重新選擇為 355ZSZ 型，額定輸入功率 kWP 441 ? ； CW PkWkWnnPP 11139。 （ 2）校核熱功率 功率利用率 %36%100 ???PP W，查圖 141??4 ，得額定功率利用系數(shù) ?K ；由圖 142??4 得負荷率系數(shù) ?K ；由圖 143??4 ，自然通風(fēng)下環(huán)境溫度系數(shù) ?K ； 由表 1412??4 知，許用熱功率 kWPG 1551 ? 。 結(jié)論：選用公稱傳動比為 減速器型號為 ??? 。 表 34 ??? 型減速器裝配形式和外觀尺寸 (mm) 規(guī)格 A B H a 1d 1l 1L 1b 1t 2d 2l 2L 2b 2t 355 1280 600 870 785 60 105 380 18 64 170 240 530 40 179 表 35 ??? 型減速器裝配形式和外觀尺寸 (mm) 規(guī)格 C 1m 2m 3m 1n 2n 1e 2e 3e h 地腳螺栓孔 質(zhì)量（ kg) 潤滑油量 3d n 355 63 1080 360 520 252.5 143 188 398 400 35 8 1400 115 末級輸出齒輪傳動設(shè)計 為減小尺寸及降低成本，不需要將末級輸出齒輪傳動封閉在嚴密的箱體內(nèi)，僅需裝有簡單的防護罩，屬于半開式傳動?？梢圆捎弥杏捕三X面齒輪。 設(shè)計計算及校核 半開式齒輪傳動的主要失效形式是輪齒磨損后使齒厚減薄，最后導(dǎo)致輪齒折斷。 （ 1）按齒根彎曲強度設(shè)計計算 輪齒彎曲疲勞強度的設(shè)計公式為： ? ?322 ?????????FSaFadYYzKTm ?? （ 337）初選載荷系數(shù)： ?tK ， 齒輪傳遞的功率： kWkWPP d 3333321 ?????? ??? 其中， 1? 、 2? 、 3? 分別為 V 帶傳動、圓柱齒輪傳動、滾動軸承的傳動效率，查表 1