钢板校平机设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 青岛农业大学海都学院 本科生毕业论文（设计） 题 目： 钢板校平机设计 姓 名： 系 别： 工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 吕宝君 2011 年 6 月 18日 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时， 单位署名为青岛农业大学。 论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 摘 要 . . 错误 ! 未 定 义 书 签 。 Abstract . 错误 ! 未 定 义 书 签 。 1 绪 论 . . 1 1.1 平行辊式校平机国内外现状 . 1 1.2 钢板校平机研究的内容和意义 . 1 2 校平机总体方案设计 . 3 2.1 反弯校平的基本原理 . . 3 2.2 校平机的工作原理和压下方案选择 . . 4 3 传动系统的设计 . 8 3.1 传动系统参数计算 8 3.1.1 结构参数的确定 . 8 3.1.2 力能参数 . 9 3.2 减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算 . 14 4 校平装置设计 18 4.1 液压压下系统设计 .18 4.1.1 液压压下系统的组成 . 1 8 4.1.2 液压控制系统工作原理 . . .1 8 4.1.3 液压压下系统部分参数计算 . 20 4.2 辊子材料选择及强度校核 . 22 4.2.1 辊子材料选择 . 22 4.2.2 辊子强度校核 . . . . 23 4.3 轴承的选择及润滑 . 26 4.3.1 轴承的选择 . 26 4.3.2 轴承的润滑 . 27 5 结论 . . . 29 参考文献 . . . . .30 致谢 . . . . . 31 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 I 钢板校平机设计 摘 要 针对钢板校平机的使用要求，本课题完成了钢板校平机的结构设计。所设计的校平机采用了异辊距辊系技术、弯辊技术、液压压下加压方式。异辊距辊系技术的应用缩短了空校区，从而使补校工作明显减轻；弯辊技术的应用使校平机在工作时可使校平工作辊产生一定量的曲率以抵消机架的弹跳，并可有效改善板材的横向板形；液压压下加压方式实现了动态辊缝调整，提高了钢板的校平质量，使校平机运行更加平稳，并可实现过载保护。 关键词： 钢板； 校平装置 ； 异辊距辊系 ； 弯辊 技术；液压压下 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 II Steel Leveling Machine Design Abstract According to the use of steel leveling machine, this task completed steel leveling machine design. The steel leveling machine adopts the roll of technology, from roll bending roll technology, hydraulic press pressure mode. Different from the roll system technology roll application shortened empty campus, thereby significantly reduce continuation school for work, Bending roll technology application makes leveling machine work can make leveling work roll produce a certain amount of curvature to offset the frame, and can effectively improve the bounce of the lateral plate shape, Under the pressure of hydraulic pressure means to realize the dynamic roll gap adjustment and improve the quality of steel, leveling leveling machine working more smoothly, and can achieve overload protection. Key Words: steel plate； leveling machine； different from the roll system roll； bending roll technology；hydraulic press 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 1 1 绪 论 1.1 钢板校平机国内外现状 平行多辊薄板校平机国内外发展很 不平衡，国内基本上还停留在传统的手动调节及机械传动方式，位置精度只 有 0.5mm，而国外已经实现了计算机电液自动控制，位置精度青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 2 已经达到 0.1mm，且有良好的人机界面，便于现场工程师操作 1。 在中国销售高精度薄板校平机的公司主要有三家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公司和美国的 IOWA 精密工业公司，后两家公司校平机都作为卷板材加工流水线工序设备，而瑞士海莫乐公司作为专业校平机制造公司，性能最好。它采用液压系统来控制校平机的辊缝，公司产品广泛应用于汽车、建筑玻璃、精密仪器仪表和工具等领域。这三家的校平机都能实 现计算机数字控制 (CNC)，而且海莫乐公司校平机能自动感应压应力，采用双闭环控制，实现了智能化，但价格不扉，一台 20-30 万美金。 国内的情况是：北京机械工业自动化研究所机器人工程中心开发的一套开卷、矫平剪切、堆垛生产线技术中，矫平机能实现计算机数字控制，但校平机的间隙调整由标尺指示，并没有采用闭环控制，所以位置控制精度仅有 0.5mm。生产制造公司有国营西北机器厂、富地机械、山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂、无锡梅里精品机械和湖北重型机器集团，前后辊缝间距全部采用手动机械调节，位置精度仅依靠蜗轮控制。所以产 品的校平精度不高，不能应用在精矫工序。 由湖北重型集团有限公司同华中理工大学威奇数控公司合作开发的辊式板材校平机系列，经过多年的完善和发展，在理论上和实践上形成了较成熟的体系。结构上，采用机械传动和液压传动相结合的方案，并重点加入了液压垫这一专利技术，使得设备结构更为紧凑，精度高，噪声低，控制方便，不仅提供了良好的交互环境。而且在实时性和预警上也对液压、机械和电气各环节实现了全面管理。整套控制系统由一台工控机和 PLC 组成，校平精度也达到了 0.1mm14。 1.2 平行辊式校平机研究的内容和意义 随着我国 板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部鼓包等。这些缺陷往往在板材轧制、热处理、校平、冷却过程中形成，往往是由于温度、辊形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的。若将板带看作由无数条纵向金属纤维连结而成的材料，则不良板形材料中内应力的出现，正是因相邻纤维间存在长度差之故。由于邻近纤维间的相互制约，长纤维受压应力，短纤维受拉应力。因此，板带横向厚度差与板形有着密切的关系。横向厚差大的板带，一般板形都不 好，但因只需几微米的横向厚差，即可造成明显的板形缺陷。因此，有些横向厚差很小的材料，板形也完全有可能不符合要求。 随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升，同时对板材的质青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 3 量要求也在大幅提升。只有有了好的材料，才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻。 对于薄板，平行多辊校平机应用最广，技术也最成熟。这种校平机克服了普通压力校平机断续工作的特点，成倍地提高了校平效率，使校 平工序得以进入连续生产线，而且可以达到很高地校平精度。本课题研究的也就是平行辊校平机。 当今世界上先进校平机技术快速发展，板材校平机正向重型化、全液压、自动化过渡。 平行辊校平机在板材加工方面应用广泛，但从国内现状可以看出，高精度的液压多辊薄板校平机 (位置精度 0.15mm以下 )国内还相当缺乏。因此，本课题的研究具有十分重要的意义。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 4 2 校平机总体方案设计 2.1 反弯校平的基本原理 在压力校平机、辊式校平机、 斜辊式校平机和拉伸校平机中，轧件都是经过反向弯曲后校平的，而轧件的弯曲状态可以用曲率表示，在轧件的 弹塑性弯曲变形过程则可以用曲率的变化来说明。 轧件在校平过程中的曲率变化： 1）原始曲率 轧件在校平前的曲率称为原始曲率，以01r 表示。（图 2.1a）。 r0是轧件的原始曲率半径。弯曲的方向用正负号表示，如 +01r 表示弯曲凸度向上的曲率， -01r 则表示弯曲凸度向下的曲率，而轧件的平直段用01r =0表示。 2）反弯曲率 轧件在外力矩 M作用下强制反弯的曲率称为反弯曲率，以1表示。在压力校平机和辊式校平机上，反弯曲率是通过校平机的压头或辊子的压下来获得的。反弯曲率大小的选择是决定轧件能否被校平的关键。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 5 图 2.1 弹塑性弯曲时的曲率变化 a-弯曲阶段； b-弹复阶段 3）总变形曲率 它是轧件弯曲变形的变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和，以cr1表示，即： cr1 =01r +1 使用上式时，应将曲率的正负号代入。原始曲率与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时符号相同。 4）弹复曲率 它是当外力矩去除后，轧件在变形内力形成的弹复力矩 My作用下弹性恢复的曲率变化量，以y1 表示。 5）残余曲率 它是轧件经过弹复后所具有的曲率（图 2.1b），以r1表示。如轧件被校平，则r1=0，如轧件未被校平，在辊式校平机上，前一辊的残余曲率将是下一辊的原始曲率，即1011ii rr，式中 i指辊数。 残余曲率r1是反弯曲率与弹复曲率的代数差：r1=1-y1 ，显然欲使轧件校平，则必须使残余曲率r1=0，由上式得：1=y1 ，此式是一次反弯校平时（压力校平机）选择反弯曲率的基本原则。 2.2 校平机的工作原理和压下方案选择 平行辊校平机属于连续性反复弯曲的校平设备，这种校平机克服了压力校平机断续工青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 6 作的缺点，使校平效率成倍提高，使校平工序得以进入连续生产线。 金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到校平目的。因此平行辊校平机必须具备两个显著的特征 ：第一，具有相当数量的交错布置的校平辊以实现多次的反复弯曲；第二，压弯量可以调整，能实现校平所需要的压弯方案 7。 下面以 5 辊校平法用图形表示如图 2.2 所示： 图 2.2 5辊校平法 平行多辊校平机的压下方案有三种，最小压弯递减方式，即校平机每个辊的压下量都可单独调整的假想方案。校平机上各个辊子反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一辊产生的最大残余曲率，使之变直。最小残差递减方式，即使具有不同原始曲率的轧件经过较少次数剧烈的大变形反弯，以迅速消除其原始曲率的不均匀度，然后按校平单值曲率的办法 加以校平的方案。线性递减方式。其中最常用的是线性递减方式，薄板校平多采用这种方案，也是本文讨论的方式。这种方式的特点是：从第二辊 (第一个上辊 )到最后第二辊 (最后一个上辊 )的压弯量按线性递减，最后第二棍的压弯曲率一般为弹性极限曲率，前面第二辊的压弯曲率则不受严格限制。由于这种压下方式多用于薄板材校平，故第二辊压下曲率都较大。工业生产中采用这种方案的多辊校平机的辊数一般都较多，有 11、 13、17、 19、 21、 23 辊等，同时辊径要尽量小，这样使板材得到较大的变形，变形愈大愈有利于消除波浪弯 1。 2.3 辊系 方案的确定 平行辊校平机发展历史较长，辊系结构形式很多，且主要与用途和校平质量有关。这里介绍几种典型辊系，如图 2.3 所示。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 7 图 2.3 典型辊系 辊系 a 是上辊组平行升降的辊系，主要用于热校平厚板、粗矫板材和在展卷机后平整带材等工作；辊系 b有所改进，两端辊单独调整，有利于中间各辊加大压下，也有利于两端辊的咬入及提高校平质量，主要用于热校平板材。辊系 c是一种灵活性较大的多用途辊系，上辊可以调成平行升降、单向倾斜和双向倾斜等形式。第一个用途同图 a,第二个同图d，第三个用途为可以进行反复及双向咬入的校平。辊系 d 是按线形递减压下的板材校平辊系。辊系 e是型材校平的常用辊系，各上辊单独调整可以采用各种压下方案。辊系 f 是校平板材的辊系，带有支撑背辊，它有两个作用：一，校平宽板时辊子太长，刚度不够，用支撑辊来保持工作辊的刚度；二，校平薄板时要消除波浪需要用支撑辊来改变工作辊的凸度。这种辊系也称为四重式校平辊系。辊系 g比前一种增加一排中间辊，由于支撑辊多为盘形，长期工作中使工作辊表面被压出痕迹，这时若校平工件的表面要求光亮，而辊面压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕。故用中间辊隔离上述压痕的传递。这种辊系也称为六重式 校平辊系 8。 除这些典型辊系外，近代新研制设计了不少性能更好的辊系。不过它们都是在已有的辊系基础上的改进。如图 2.4 所示的异辊距辊系，特点就是加大了入口侧的辊距，以减少入口侧各辊的压力，尤其可以减少第 3 辊的断轴事故。同时还追求等强度设计的理想状态。随着校平力的逐渐减小，向着出口侧逐步也减小了辊距尺寸。它由于空矫区（不产生校平弯矩的区间）比较短，可以明显的减轻补矫工作。即用缩短两端辊间距的办法使工件头尾青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 8 经历正负两次短距离的反弯，可以使空矫区成倍缩短。空矫区的缩短将会使校平质量提高及补矫工作减轻。同时各辊校 平力也有了很大的改善。 图 2.4 9 辊式异辊距校平辊系 以上分析比较可以看出，辊系 f比较适合校平薄板材，故选择这种辊系。另外可以适当缩短两端的辊距，以减小空矫区。同时设计成异辊距类型，使性能更好。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 9 3 传动系统的设计 3.1 传动系统参数计算 3.1.1 结构参数的确定 1、辊数的确定 选择辊数的原则是在保证校平质量的前提下，使辊数尽量少。对于薄板校平机，由于b/h 比值很大，原始弯曲曲率较大，以及瓢曲和浪形的二维形状缺陷严重，应减小辊距以增加板材的弹塑性弯曲变形，但由于辊距不能选的过小， 故要增加辊数。在表 11-31中确定辊数。为此需计算校平机最大负荷特性 XW ： 2m a xm a x hbW SX （ 3-1） S 钢板屈服极限， maxb 钢板最大宽度， maxh 钢板最大厚度 设计任务要求，校平机典型钢种为 TiNiGr 9181 ，经查询，知其 S MPa250 ，现取S MPa300 ；另外钢板规格为 mmb 1450 ，取 ma xb mm1500 ； 4h mm ，取 mmh 5max 。故 mmMNW X 3 6 4 5 0005.05.110300 26 ，由表 11-3得知辊数取 13。又根据经验数据知辊数取 11 即可。 2、辊径、辊距与辊长的确定 图 3-122知校平最佳区域中，单位厚度辊径值满足 SHS d /9 2 7 0/1 7 6 。因为S MPa300 ，故 9.3016.10 Hd ，又因为 DHdH ， mmH 4 ，故 6.12364.40 D ，所以可以取辊径 90D 。支撑辊辊径应取大一些，取为 100 。 使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外，只要条件允许，辊颈直径和辊 身的过渡圆角均应选大一些。 根据公式 Dd )55.04.0( 和 dl )32( 可以确定工作辊辊颈直径 mmDd 404.0 11 和辊颈长度 mmmml 100405.21 ，辊距 Dp （其中 2.11.1 ，压弯量单独调节时 取较大值，集体调节时取较小值， D 为辊子最大直径）。所以 mmmmp 96.1356.1231.1 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 10 再从表 11-32中由 MNWX 36450知辊距 mmp 160 比较合适。 下面根据以往经验数据及已有变辊距校平机做参考，确定各处辊距如图 3.1 所示： 图 3.1 本校平辊系各辊距大小 辊长 mmaBL 1 7 0 02001 5 0 0m a x （ mmB 1000m ax 时， mma 20050 ； mmB 1000m ax 时， mma 350200 ） 3、 支撑辊的确定 前面已经确定支撑辊直径为 100 。下面确定支撑辊的布置方式和相关尺寸： 由于上面所设置的辊距较小，同时工作辊辊径与辊身比值处于中间，既不大也不小，故这里考虑采用垂直布置方案。为了调整工作辊的挠度，有效地消除板带的局部瓢曲或单、双边浪形。这里采用多段支撑辊校平方案。其各段支撑辊可以单独调整压下，沿工作辊长度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘或中部的板形缺陷。具体布置形式如图3.2 所示。 与工作辊一样，我们可以得到支撑辊辊颈 直径为 mmDd 404.0 22 和辊颈长度mmdl 605.1 22 3.1.2 力能参数 1、确定压弯量并计算校平力 1）压弯量 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 11 图 3.2 支撑辊布置图 a 消除双边浪形 b 消除中间瓢曲 c 消除单边浪形 前面已经确定压弯方案选择线性递减压弯方案，现首先确定入口及出口处的压弯量： 已知校平机为 1 7 0 01 0 0/9011 类型。工件尺寸为 41450 HB ，代表钢种为TiNiGr 9181 ，取其 M P aEM P aS 2 0 0 0 0 0,3 0 0 。 该方案中规定变形大致范围为 5C 。 C 包含 0C 和 WC ，工件通过第二辊后， 0C 方向趋同，但是 0C 中包含最大和最小的弯曲状态，而最小的 00 C ，要使这个 0C 在反弯之后也获得一种与其他 0C 相差不多的弹复能力，就必须采用加大的 max2MCW 。由于48.1max M ，故取 96.248.12 WC 。假设钢板原始的弯曲最大为 50 C ，则第二辊后的弹复曲率比为 49.196.7/5.05.1/5.05.1 2222 CMC f其残留曲率比为 222 fWC CCC 这个 12 CC ，需用弹塑性挠度计算法。由公式 1-165 知 222 CfW 其中 49.1/5.05.1 222 Cf30.1)169/()21820( 2 24 223 24 22 CCCCCC CCCCC 所以 79.2222 CfW 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 12 89.03279.2 222 EHl StWW 出口压弯挠度 32.010 tW 所以入口压弯量为 78.1222 W，出口为 64.0210 t由于辊数为 11，那么上辊组的倾斜度为： 0 0 2 0 8 7.04.1 2 19 32.089.04242/22t an 22 ）（）（）（）（）（pnpn tWtW 所以 1196.0002087.0a r c t a n 由 78.12 ， 64.010 ， 002 087.0tan ，tiWi 2得表 3.1 如下： 表 3.1 各辊子压弯量 78.12 79.22 W 59.13 48.23 W 43.14 23.24 W 27.15 98.15 W 14.16 78.16 W 00.17 56.17 W 88.08 38.18 W 76.09 19.19 W 64.010 00.110 W 图 3.3 为第 2 到第 10 辊每个辊子的压弯量，从这个图中明显地看出压下方式为线性递减压下： 图 3.3 线性递减压下 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 13 2）校平力 查图 3-142得 1,19.1,38.1,56.1,48.279.21098765432WWWWWWWWWCCCCCCCCC根 据公式 MNBHMSt 322 10813.13006 514506 和 25.05.1( Witi CMM 得各个辊子处的弯矩为： MNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNM31039383736353433321081.1,1008.2,1024.2,1035.2,1043.2,1049.2,1054.2,1057.2,1060.2按连续梁的三弯矩方程式tiiii MMMMpF )2(211 计算后（其中tM前面已经给出计算式子）求出校平力为： KNFKNFKNFKNFKNFKNK N FFKNFKNFKNFKNF9.36,3.116,4.163,0.173,9.171,7.1682.159,2.150,4.139,1.97,5.321110987654321 2、轴承压力计算 校平辊所承受的校平力直接作用于轴承上。机架结构采用简支式结构。如图 3.4 所示为辊子轴承受力分析图： 图 3.4 校平辊轴承受力图 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 14 那么 Fba bFa Fba aFb FFFba 轴承受力总和为 ba FFF取 ba ，那么各个辊子两端的轴承受力大小可以计算如下： KNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFKNFFFbababababababababababa45.18,15.58,7.81,5.8695.85,4.84,6.79,1.757.69,55.48,25.162111110109988776655443322111 所以 KNFFFba 6.1 4 0 8 3、校平辊转矩计算 校平辊在校平力作用下所需克服的阻力包括轴承摩擦阻力、辊面与工件间的滚动摩擦阻力及工件的塑性变形阻力。下面分别求这两个力 1） 轴承摩擦阻力 前面已经确定机架结构为简支结构， 那么根据下面公式 2即可求得该摩擦阻力： MNMNFdfTm 6.1 4 0 8106.1 4 0 8210500 0 8.00 0 0 8.0()2( 33 其中 f 为工件与辊面的滚动摩擦系数，板材为 0004.00002.0f ；高温板材为0008.0f ； 为轴承摩擦系数，尼龙轴承 03.002.0 ；青铜轴承 05.003.0 ；滚动轴承 01.0005.0 。 d 为轴颈直径。 2）工件塑性变形阻力： 1212nJinJij uRT 其中Ji是第 i 辊处的转矩，Ji是第 i 辊处的校平变形能 这里 )3)(1(413)1( 22 iiitJi其中t可由下式子计算： MMNMMNBH St /75.543/)10300(1026 005.045.16 26112 将WC代替 C 代入C1 得 1,841.0,725.0,641.0,562.0505.0,448.0,403.0,358.01098765432 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 15 从而根据上面给出的公式求得每个辊子处的校平变形能为 0/58.1 8 1/00.5 9 8/43.1 1 8 9/08.1 9 9 8108642JJJJJMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNMMNJJJJ/66.52/21.3 5 1/27.8 4 9/32.1 5 3 99753进而求得工件塑性变形阻力为 MNMNT J 18.3 0 4)066.5232.1 5 3 908.1 9 9 8(0 4 5.0 3） 总转矩 上面两个阻力求出之后，相加即得总转矩 MNTTT Jm 8.1 7 1 218.3046.1 4 0 8 4、校平功率 为了使校平机适应生产线，速度取生产线速度 smv /25.1 。又因为有支撑辊，校平机传动系统效率可取为 72.0 。那么计算到电机处的驱动 功率为 KWRTvN 1.66045.072.0 25.18.1 7 1 2 3.2 减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算 1、减速机的选择 主传动系统中，减速机除有减速作用以外，还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称为假速分配器。它有三种主要形式：圆柱齿轮型、圆柱 圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形式中每种分为单、双、三、四支等结构。 在辊数大于 7 的校平机上，不宜使用单支减速分配器。这是因为传递的总扭矩大，齿轮座是齿轮尺寸也大，使齿轮座出轴的间距很难与矫正辊间距相适应，因此，在辊式钢板矫正机上，大多使 用多支的减速分配器。这样也可以使齿齿轮座的载荷均匀。 由于本校平机中第二辊的校平扭矩最大，因此对该辊要尽可能由减速机的一根出轴经齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷。为适应矫正机在连续机组中的安装，将矫正机设计成可以双向进料的结构。这时，矫正机另一端的第二辊也又减速机的出轴直接传动。那样，减速机中心距和 4A 应等于齿轮座两边第二轴之间的距离3A，如图 3.12 所示： 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 16 3.5 减速 分配器和齿轮座示意图 3A值受齿轮座最大中心距 2A 的限制， 2A 是按校平辊最大中心距 1A 和万向连接轴的长度以及连接轴倾角不超过 60 的条件来确定的。前面已经算得，第一辊和第十一辊中心距为615mm，故这里 mmA 6151 。 2、电机的选择 前面求得驱动功率为 KWN 1.66 。综合考虑机械负载特性（恒功率），断续周期工作制，无调速要求，有过载能力。 工作条件：冶金用，所以灰尘和渣子较多，温度较高等工作条件，选择负荷率为 0.8。那么 KWKWPN 6.828.0 1.66 选 YIR 系列起重及冶金用三相异步电机：（重型CF%=40%） 从表 16 1 83 中查得，型号： 机座号： 315M， min720 rn , KWPC 903、联轴器的选择 万向联轴器的计算转距： )( mNTKKKKTT nhnc )( mNTT fc 式中 nT 万向联轴器公称转距 （ N m） fT 万向联轴器的疲劳转距（ N m） T 万向联轴器的理论转距（ N m） 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 17 nPT W9550WP 驱动功率 KW n 万向联轴器的转 速 r/min nK 万向联轴器的转速修正系数 hK 万向联轴器的寿命修正系数 K 万向联轴器的两折角修正系数 K 载荷修正系数载荷均匀；工作平稳时 0.1K；载荷不均匀时；中等冲击 ；3.11.1K较大冲击载荷和频繁正反转时 ；5.13.1K特大冲击载荷和频繁正反转时， 5.1K。 这里 KWKWPW 7290%80 （减速器效率为 80%）， min268 rn （与工作辊一致）。查图 5 2 4得 22.1；21.1；7.1 KKK hn（取折角为 60）； 2.1K。 那么 mNn PT W 7.2 5 6 59 5 5 0mNKKKKTThnc 5.7 7 2 6从表 5 2 15 中选取： SWP 180 A型 1000（ 1250， 1400， 1600， 1800）。 JB/T3241 1991 其相关参数如下：回转直径 mKNTmKNTmmDfn 10,20,1 8 0， 10 ，1000L ， 1250， 1400， 1600， 1800 等。伸缩量 mmS 60 4、减速器的选择 6 86 6.22 687 20 工电iii ，考虑工作环境及传动比大小，经济等方面的因素来选取。 1）减速器的计算功率 由 NRSAc PKKKPP 21。 式中 cP1 计算功率 KW 2P 载荷功率 KW NP 减速器公称输入功率 AK 工况系数 SK 启动系数 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 18 RK 可靠度系数 这里 2P=72KW，查表 15 2 8 15 2 10 得AK=1，SK=1，RK=1.56， 那么 KWKWKKKPPRSAc 3.1 1 256.1117221 按 m in720,7.21 rni 接近公称转速 750r/min，查表 15 2 4，初选 ZDY160， 8.2i , min7501 rn , KWPN 120 。 2）校核热平衡许用功率 查表 15 2 11 15 2 13 得 1.1,94.02.1321 fff（ %60/2 NPP）。 按式 15 2 3 计算得 热平衡许用功率tP2： KWKWfffPP t 3.891.194.02.17232122 查表 15 2 7，对于 ZDY160 型，tG PKWP 21 9050 ，盘状水管冷却时，tG PKWP 22 2 7 02 8 0 。因此，可选定 ZDY160 2.8 型减速器，采用油池润滑，盘状水管冷却调管油。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 19 4 校平装置设计 4.1 液压压下系统设计 4.1.1 液压压下系统的组成 平行多辊校平机的发展历史较长，辊系结构形式很多。线性递减压下的板材校平机的辊系结构是：所有上辊都固定在上辊驱动平板上或者上辊连接装置上， 通过控制驱动平板来控制压下量。其结构如图 3.6 所示。 图 4.1 线性递减法辊系结构 从上图可以看出，整个系统主要部件就是上下排辊。前后辊缝要可调，且排辊自身要转动。 液压压下系统的整体结构由空间分立的三个部分组成：以 PLC 为核心的电气控制柜、以泵和阀为主体的液压柜、以液压缸、马达和上下排辊为主体的机械结构。电气柜有电源、电气保护元件、 PLC、放大器（ 6 个伺服阀放大器），面板（配置触摸屏、开关、按扭、指示灯）等；液压柜下部为油箱，上部为泵组和阀组；机械部分的上部安装液压缸（缸体上有压力传感器），六个位移 传感器安装在上下两部分之间。 4.1.2 液压控制系统工作原理 该系统是决定板材校平效果的关键部分，采用闭环控制。图形如图 3.7 所示。 系统采用三位四通 O型电液伺服阀控制液压缸的一端。伺服阀对液压缸下腔供油，下腔压力增大，上校平辊驱动平板下移，辊缝减小，伺服阀卸荷，液压缸下腔压力减小，平板上移，辊缝增大。位移传感器检测到平板的位移信号的变化，可以反馈给系统，通过对伺服阀的控制来调节输入到液压缸下腔的压力油的流量，最终使辊缝维持在恒定值。液压缸上腔的压力由背压阀提供，可以认为是一个常数。大流量泵对液压缸下腔供 油，小流量泵对液压缸上腔供油。 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 20 图 4.2 液压控制系统原理图 由于支撑辊有三排，故设置 6 个液压缸来控制，每排有 2个液压缸来控制其压下量。而每个液压缸分别由一个独立的伺服阀控制。这样就能够满足校平机对钢板中心浪形和边浪的平整。 工作参数设定在触摸屏上，从而实现平板压下量的设定，进行精确校平。电气控制部分是以带触摸屏的 PLC 为核心的自动化控制设备，有良好的人机界面。框图如 3.8 所示 机器启动后，首先在触摸屏上将前后辊缝及辊子轴向上的压下量设定。校平过程中的辊缝和速度等参数可以在显示屏上显示出来，当出现错误 时，指示灯报警，同时系统控制压下油缸卸荷，以松开辊子。 图 4.3 电气控制原理 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 21 位置控制系统是一个闭环控制系统，通过直线位移传感器实时检测每个液压缸对应位置的上下排辊的间距，位置量转化成电流，输入 PLC 的 A/D 模块，经过比较分析， PLC 计算出控制量，经 D/A 模块输出控制电压，经放大器放大后转化成电流，输入到比例控制阀，控制其流量，从而改变压下量。 PLC、触摸屏、旋转编码器、位移传感器等可以进行适当选择。 4.1.3 液压压下系统部分参数计算 1、液压缸的计算 每个驱动平板由两个液压缸来控制其压下量，为 分析方便，将其分成两部分，忽略彼此之间的耦合。和液压缸相连的驱动平板的二分之一部分的受力如下 3.9： 4.4 缸体受力情况 平衡方程： LFAPmgAP 2211 LF 为作用在平板上的外负载； m 为平板和与缸体固定的管道总质量 M 的一半。 各参数的确 定： 1）系统供油压力SP：考虑到液压元件及伺服阀的额定压力系列，并考虑到可靠性与维护，取 MPaPS 282）负载压力 LP ：为保证伺服阀阀口上有足够的压降，以确保其控制能力，取MPaPL 23 3）压下缸行程 S ：根据板坯厚度、成品厚度及故障状态的过钢要求等，确定 mmS 45 4）液压缸背压 rP ：取 MPaPr 5.0 5）上、下腔面积 rA 和cA由上面平衡方程得 压下力 mgPAPAFrrLcL 令面积比rc AA /得 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 22 )/()( rLLc PPmgFA 由于 KNmgKNFFL 20,5.46962 （其中 2 为载荷系数），并取 4 得 24105.196 mA c 从而得 缸体直径为 mD 3102.158 ，参考液压缸直径标准系列，选取 mD 310160 令 3/2/2 Dd，那么 mmd 332 107.1063/210160 ，同样选取md 32 10110 从而 1.21099.94/1096.200/ 44 rc AA， MPaPL 6.22 2、 伺服阀参数的确定 1） 负载流量 由压下速度 smv /1.0 ，可求出伺服阀的负载流量 m i n/5 7 6.1 2 0m i n/1076.1 2 0 5m i n )/(60 343 LmmAvAqccVL 2） 伺服阀的选择及其参数 选用莫格（ MOOG） D791 系列伺服阀，主要参数如下： 额定流量 min/160 LqVN （单边 MPap 5.3 ） 额定供油压力 MPa5.31 滞环 %5.0 分辨率 %2.0 3） 伺服阀的工作流量 阀口实际压降 TLS pPpPp 1式中 MPaPS 28，液压站至管路总压降 MPap 5.01 ，伺服阀油油管路压降MPapT 3.0 ，额定负载压力 MPaPL 6.22 。将这些参数代入上面的式子中，得 MPap 6.4 于是伺服阀的工作流量： m i n/43.183m i n/5.36.4160 LLppqqNVNVL 4） 实际压下速度的校验 由 241096.2 0 0m in ,/43.1 8 3 mALqcVL ，可得实际压下速度 smsmAqvcVL /1.0/1 5 2.0/ 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 23 可满足静态要求。 3、液压泵的选择 可选择一种压力补偿型变量叶片泵，它可根据外负载（泵出口压力）的大小自动调节泵的排量。其设计特点是：零件少、可靠性高、容积效率和总效率高、耐久度好 4、液压缸间的同步控制策略 为了得到满意的校平效果，必须控制上下排辊的平行度，也就是控制液压缸之间的同步度。由于控制出口端或者入口端的三个液压缸分别由各自的伺服阀控制 ，因此，这三个缸之间的同步误差必须控制在一定范围内。 选择主 /辅控制单边校正方案的串联结构 8。其方案图如 3.10 图 4.5 串联结构 其中 1 表示主液压缸， 2、 3表示辅助液压缸。因为电液伺服阀输入正电压时，液压缸下移，辊缝变小，所以对于 2、 3 来说，在加法器中对同步误差反馈部分的叠加应该是减号。 这种结构以主缸 1 为基础，通过调整辅缸 2、 3 来使三者之间同步。主缸 1 以理想位移为输入信号，辅缸 2、 3 以主缸的实际位移输出为输入信号，也就是辅缸来跟踪主缸，辅缸与主缸之间的时间位置偏差反馈给辅缸，调整后使二者同步 。 4.2 辊子材料选择及强度校核 4.2.1 辊子材料选择 参考文献 6，可以知道校平辊材料的要求一般如下： 青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 24 1、为了保证校平辊有足够的耐磨性、表面硬度和使用寿命，尽量不要用含 Mn 的材料，因为， Mn 和