钢板校平机设计（含全套CAD图纸）

1、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：系另0： 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： 口期：年刀u毕业论文（设计）版权使用授权书本

2、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 日摘要错误！未定义书签。abstract错误！未定义书签。1绪论11平行鶴式校平机国内外现状11.2钢板校平机研究的内容和意义12校平机总体方案设计

3、32反弯校平的基本原理32.2校平机的工作原理和压下方案选择43传动系统的设计83传动系统参数计算83.1.1结构参数的确定 83.1.2力能参数93.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算144校平装置设计184.1液压压下系统设计184.1.1液压压下系统的组成184.1.2液压控制系统工作原理184.1.3液压压下系统部分参数计算204.2馄子材料选择及强度校核224.2.1辘子材料选择22422辗子强度校核234.3轴承的选择及润滑264.3.1轴承的选择264.3.2轴承的润滑275结论29参考文献30致谢31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

4、结构设计。所设计的校平机采用了 界辘距馄系技术、弯馄技术、液压压下加压方式。界馄距馄系技术的应用缩短了空校区，从而使 补校工作明显减轻；弯辘技术的应用使校平机在工作时可使校平工作辘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馄缝调整，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；界银距车昆系；弯辘技术；液压压下steel leveling machine designabstractaccording to the use of steel leveling machine, this task compl

5、eted 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,

6、 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 ad

7、justment 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 press1绪论1.1钢板校平机国内外现状平行多辘薄板校平机国内外发展很不平衡，国内基木上还停留在传统的手动调节及机

8、械传动方式，位置精度只有土o. 5mm,而国外已经实现了计算机电液口动控制，位置精度 已经达到0. 1mm,且有良好的人机界面，便于现场工程师操作。在中国销售高精度薄板校平机的公司主要冇三家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公 司和美国的i0wa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 辘缝，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口动感应压应力，釆用双闭 环控制，实现了智能化，但价格不扉，一台20-30万

9、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, 并没冇采用闭环控制，所以位置控制精度仅有土0. 5mmo生产制造公司冇国营西北机器厂、 富地机械、山东省淄闿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， 前后辗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 咼，不能应用在精矫i 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车昆式板材校平机 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

10、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坏境。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. lmm114j01.2平行辗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、辗形、压下、冷却水温、水压等因素

11、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，则不良板形材料屮内应力的出现，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。i大i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，但因只需儿微米的横 向厚差，即可造成明显的板形缺陷。因此，冇些横向厚差很小的材料，板形也完全冇可能 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，同吋对板材的质 量要求也在大幅捉升。只冇冇了好的材料，才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得 不到及时有效的矫止，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是木身

12、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，平行多馄校平机应用最广，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辘校平机。当今世界上先进校平机技术快速发展，板材校平机止向重型化、全液压、口动化过渡。 平行辘校平机在板材加工方面应用广泛，但从国内现状可以看出，高精度的液压多辘 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。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、辐式校平机、斜辗式校平机

13、和拉伸校平机屮，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，在轧件的弹犁性弯曲变形过程则可以用曲 率的变化來说明。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，以丄表示。（图2. la）。“是轧 件的原始曲率半径。弯曲的方向用正负号表示，如+丄表示弯曲凸度向上的曲率，-丄则必）表示弯曲凸度向下的曲率，而轧件的平直段用丄二0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，以丄表示。在压p力校平机和辘式校平机上，反弯曲率是通过校平机的压头或馄子的压下来获得的。反弯曲 率人小的选择是决定轧件能否被校平的关键。图2.1弹塑性弯曲时的曲

14、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，以丄表示，hij：1 - 1 + 1 匚心p使用上式时，应将曲率的止负号代入。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叫作用下弹性恢 复的曲率变化量，以丄表示。py5）残余曲率 它是轧件经过弹复后所具有的曲率（图2. lb）,以丄表示。如轧件被校r平，则-=0,如轧件未被校平，在银式校平机上，前一银的残余曲率将是下一银的原始曲 r率，即丄=式中i指辗数。残余曲率丄是反弯曲率与弹复曲率的代数差：丄二丄-丄，显然欲使轧

15、件校平，贝ij必 rr p py须使残余曲率-=o,由上式得：丄二丄，此式是一次反弯校平时（压力校平机）选择反弯 rp py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馄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 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，其至会趋于一致。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。因此平行辘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辘以实现多次的

16、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卜面以5辘校平法用图形表示如图2.2所示：图2. 25辗校平法平行多辘校平机的压下方案冇三种，最小压弯递减方式，即校平机每个辘的压下量 都可单独调整的假想方案。校平机上各个辘子反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一 馄产生的最大残余曲率，使z变直。最小残差递减方式，即使具冇不同原始曲率的轧件 经过较少次数剧烈的大变形反弯，以辿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：从第二辘（第一个上辘）到最后 第二馄

17、（最后一个上馄）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, 前面第二辘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，故第二鶴 压下曲率都较大。工业生产中采用这种方案的多辗校平机的辗数一般都较多，有11、13、 17、19、21、23辘等，同时辘径要尽量小，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。2.3车昆系方案的确定平行辘校平机发展历史较长，辘系结构形式很多，且主要与用途和校平质量冇关。这 里介绍儿种典型辘系，如图2.3所示。图2. 3 典型辗系辘系a是上辘组平行升降的辘系，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；辗系b有所改进

18、，两端辘单独调整，有利于中间各辘加大压下，也有利于两 端馄的咬入及捉高校平质量，主要用丁热校平板材。馄系c是一种灵活性较大的多用途馄 系，上轮可以调成平行升降、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。辗系d是按线形递减压下的板材校平 辘系。辘系c是型材校平的常用辘系，齐上辘单独调整可以采用齐种压下方案。辘系f是 校平板材的辘系，带有支撑背辘，它有两个作用：一，校平宽板时辘子太长，刚度不够， 用支撑辘来保持工作辘的刚度；二，校平薄板时要消除波浪需要用支撑辘来改变工作辘的 凸度。这种馄系也称为四重式校平馄系。馄系g比前一种增加一排屮间馄

19、，由丁支撑馄多 为盘形，长期工作中使工作辘表面被压岀痕迹，这时若校平工件的表面要求光亮，而辘面 压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕。故用屮间辐隔离上述压痕的传递。这种 馄系也称为六重式校平馄系屈。除这些典型辘系外，近代新研制设计了不少性能更好的辘系。不过它们都是在已有的 辗系基础上的改进。如图2. 4所示的界辗距辗系，特点就是加大了入口侧的辘距，以减少 入口侧各辘的压力，尤其可以减少第3馄的断轴事故。同时述追求等强度设计的理想状态。 随着校平力的逐渐减小，向着岀口侧逐步也减小了辘距尺寸。它由于空矫区（不产生校平 弯矩的区间）比较短，可以明显的减轻补娇工作。即用缩短两端鶴间距的办法使工件

20、头尾经历正负两次短距离的反弯，町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。同时各辗校平力也有了很大的改善。图2. 4 9辗式异辗距彳父平车昆系以上分析比较可以看岀，轮系f比较适合校平薄板材，故选择这种辘系。另外可以适 当缩短两端的辐距，以减小空矫区。同时设计成异馄距类型，使性能更好。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、辘数的确定选择辗数的原则是在保证校平质量的前提下，使辘数尽量少。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，应减小馄距以 壇加板材的弹塑性弯曲变形，但由于辘距不能选的过小，故要增

21、加辘数。在表11-31中确 定辘数。为此需计算校平机最大负荷特性叭：叭（3-1）6钢板屈服极限，久亦钢板最大宽度，k-钢板最大厚度设计任务要求，校平机典型钢种为1g厂18m977,经查询，知其> 250mpa ,现取 6 = 300mpa ；另外钢板规格为 b = 1450mm ,取 max = 1500mm . /? = 4 rmn ,取力吨=5mm。 故= 300x 106 x 1.5x0.0052nm= 36450mm ,由表1卜3得知银数取13。又根据经验数 据知辗数取11即可。2、馄径、馄距与馄长的确定图3-12知校平最佳区域中，单位厚度辘径值满足176/范'如'

22、;9270/氐。因为 6=300mpq,故 106<dh < 30.9 ? 乂因为 dh = dh , h=4mm ,故40.64 5 d 5 123.6 , 所以可以取辘径d = 90。支撑轮轮径应取大一些，取为100。使用滚动轴承时，由丁轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外，只要 条件允许，辘颈直径和辘身的过渡圆角均应选大一些。根据公式d = （0.4055）£>和/ = （23） 口j以确定工作辘辘颈直径仏=0.4d, = 40mm 和馄颈长度/】=2.5x40如72 = 100加加，馄距”二axd （其中 = 1.1-1.2,压弯量单独调 节时。

23、取较大值，集体调节时取较小值，d为丰昆了最大直径）。所以/? = l.lxl 23.6mm = 135.96 mm再从表11-3中由= 364507v - m知辘距p = 60mm比较合适。下面根据以往经验数据及已有变辗距校平机做参考，确定各处辗距如图3. 1所示：图3. 1本校平车昆系各车昆距大小辘长厶=bmax + a =1500 + 200 = 1700mm（bnnx < 1 oqomm 时，a = 50 200mm ； bnnx > 1000mm 时，a = 200 350mm ）3、支撑辗的确定前面已经确定支撑辗直径为10° o下面确定支撑辗的布置方式和相关尺寸

24、：由于上面所设置的辗距较小，同吋工作银辐径与轨身比值处于中间，既不大也不小， 故这里考虑采用垂直布置方案。为了调整工作辗的挠度，有效地消除板带的局部瓢曲或单、 双边浪形。这里采用多段支撑辗校平方案。其各段支撑辘可以单独调整压下，沿工作辐长 度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘或屮部的板形缺陷。具体布置形式如图3. 2所示。与工作辗一样，我们可以得到支撑辐辘颈直径为2 =0.4x£>2 = 40mm和辘颈长度 仁=1.5= 6qmm厶厶3.1.2力能参数1、确定压弯量并计算校平力1）压弯量图3. 2支撑辐布置图a消除双边浪形b消除屮间瓢曲c消除单边浪形询面已经确定压弯方案

25、选择线性递减压弯方案，现首先确定入口及岀口处的压弯量： 已知校平机为11 一90/0100x1700类型。工件尺寸为bxh =1450x4,代表钢种为1g厂 18m977,取 ”(7$ = 300mpa, e = 200000mpci该方案屮规定变形大致范围为c-5o g包含g）和gy,工件通过第二辘后，g）方 向趋同，但是°。屮包含最大和最小的弯曲状态，而最小的要使这个°。在反弯之 后也获得一种与其他g）相差不多的弹复能力，就必须采用加大的吨。由于 见和=148,故取cw/ =2x1.48 = 2.96 o假设钢板原始的弯曲最大为c°=5,则第二辘后 的弹复曲率

26、比为c/2 = a7 = 1.5-0.5/c；2 = 1.5-0.5/7.962 =ag其残留曲率比为cc2 = cw2 cy2 = 2.96 一 1.49 = 1.47这个cc2>l,需用弹塑性挠度计算法。由公式1-165无 2 =厉 2 +其中石 2 =1.5-0.5/c£2 =1.493c2 = （20c：2 -18c：2 + 25） /（9c：2 - 6% +1） = 130所以 sw2 = 3f2 + 8c1 = 2.792.79 x2卩63eh= 0.89出口压弯挠度鬲0=$=032 所以入口压弯量为=2几2 i7j出口为几=2玄=0.64由于辘数为11，那么上辘组

27、的倾斜度为:=0.0020872（瓦 2-q）二 4（几2-$）二 4x（0.89-0.32）（h-2）-/?/2（7?-2）-p9x121.4所以 0 = arctan 0.002087 = 0.1196由=1.78,几=0.64, tancp = 0.002087 , 3wi = 8j26,得表 3.1 如下:表3.1各辗子压弯量=1.78无 2 二 2.79=1.59无 3 = 2.48§4=1.43兀 4 = 2.23=1.278ws = 1.98爲=1.14无6十8爲=1.0047=1.56戈=0.88几8 = 1.38玄=0.76<59 =119<510 =

28、0.64无 io t.00图3. 3为第2到第10辘每个辘子的压弯量，从这个图中明显地看出压下方式为线性递减压下:2）校平力 查图3-14得,=2.79闪3 - 2.48w4 = 223肝=1.98iv 6 =17 & gv7 = 1-56, cw8 = 1.3& cw9 = 19, cw) = 1do 21450x 5根据公式m, =x<ys = x300 = 1.813x103n-m 和m, = m,(1.5 0.5/g$6 6得各个辘子处的弯矩为：m2 = 2.60x1037v-m,a/3 = 2.57x10n m,m 斗=2.54x1()3nm,m5 = 2.49

29、x103n-m,w6 = 2.43x103tvm,m7 = 2.35x103n-a/,m, = 2.24xnm,m9 = 2.08x103a-m,m1() =1.81x1o37v-a/7按连续梁的三弯矩方程式fi=-(mi_2mimi+i)mt计算后(其中前面已经给出p计算式了）求出校平力为:片=32.5kn,f2 =97.1kn,竹=39.4 kn,耳=150.2kn,佗=592knf& =168.7kn,f7 =171.9kn,代=173.0kn,九=163.4kn,巧()=116.3kn,尸口 =36.9kn2、轴承压力计算校平辘所承受的校平力直接作用于轴承上。机架结构采用简支式

30、结构。如图3.4所示 为辘子轴承受力分析图：aknfbfa5copopoof图3. 4校平车昆轴承受力图那么 fa =-f a + ha + b轴承受力总和为你=比+ f匹取。=5,那么各个辘子两端的轴承受力大小口j以计算如下：险=fbi=fj2 = 16.25 砂 fa2 = fb2 = 48.55kn, fa3 = fb3 = 69.7knfa4 = fh4=15akn,fa5 = fh5 =19.6kn9fa6 = fh6 =s4akn,fal = fhl =85 95kn 代严比=865kn,巧厂的9 =817册,你0=5&15kn,©严®严18.45kn所

31、以心二巧広+ fhx = 1408.6kn3、校平馄转矩计算校平辘在校平力作用卜所需克服的阻力包括轴承摩擦阻力、辘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，那么根据下面公式即可求得该摩擦阻力：（/ +年）代n nno y cn 乂 i二（0.0008 +； x 1408.6 x 10? n m = 1408.6n m其屮/为工件与馄面的滚动摩擦系数，板材为f = 0.0002 - 0.0004 ；高温板材为f = 0.0008 ； “为轴承摩擦系数，尼龙轴承“ = 0.020.03；青铜轴承“ =0.03 0.05；滚动轴

32、承“ = 0.0050.01。为轴颈直径。2）工件塑性变形阻力：tj -工j - r工心2 2其中j是第i轮处的转矩，心是第i辘处的校平变形能q i这里心=（1）2唁+才（1 _ 6 ）（3 +冬）其中从可由卜式了计算：$ =0.358,3 = 0.403,=0.44=0.505$, =0.562,§ =0.641,蔬=0.725,税=0.841,轧=1从而根据上面给出的公式求得每个辘子处的校平变形能为幻 3 = 1539.32nm/m 幻5 = 849.27 7v-m/m 幻 7 =351.21nm/m /9 = 52.66n m/mjuj2 = 1998.o8 7v m /m “

33、川=118943nm/m 幻 ° = 598.00/v-m/m 幻 s =18158wm/m 幻 10 = °进而求得工件塑性变形阻力为tj = 0.045 x （1998.08 +1539.32 + + 52.66 + 0）n m = 304.18n m3）总转矩上面两个阻力求出z后，相加即得总转矩t = t决+tj =1408.6 +304.18 = 1712.824、校平功率为了使校平机适应生产线，速度取生产线速度v= 1.25/77/5。又因为有支撑丰昆，校平机 传动系统效率可取为 =072。那么计算到电机处的驱动功率为“ tv1712.8x1.25-n =二二一6

34、6.1kw“r0.72 x 0.0453.2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屮，减速机除有减速作用以外，述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、圆柱一圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形 式中毎种分为单、双、三、四支等结构。在辘数大于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 轮座是齿轮尺寸也人，使齿轮座出轴的间距很难与矫正辘间距相适应，因此，在辘式钢板 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。由于本校平机屮第二馄的校平扭矩最大，因此对该馄要尽可能由减速机的一根出轴经 齿轮座

35、宜接传动，以减轻齿轮座的负荷。为适应娇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，矫止机另一端的第二辘也乂减速机的出轴直接传动。那 样，减速机中心距和码应等于齿轮座两边第二轴z间的距离人，如图3. 12所示：工作机工作机 ic<e齿轮座寸<rhco<n减速分配器3. 5减速分配器和齿轮座示意图人值受齿轮座最大屮心距每的限制，人2是按校平馄最大屮心距a和万向连接轴的长 度以及连接轴倾角不超过6°的条件來确定的。前面已经算得，第一车昆和第十一辘中心距为 615mm,故这里 £=615mm。2、电机的选择前面求得驱动功率为n = 66.1

36、wo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。那么匕=磐 k82.6kw选ytr系列起重及冶金用三相异步屯机：(重型心二40%)从表 16183 屮查得，型号： 机座号：315m, a2 = 720r/min, pc3、联轴器的选择万向联轴器的计算转距:tc=txknxkhxkxka<tn(n-m)tc<tf (nm) 式中tn万向联轴器公称转距(n-m)tf刀向联轴器的疲劳转距(n-m)t万向联轴器的理论转距(n-m)厂= 9550如npw驱动功率kwn力向联轴器的转速r

37、/mink万向联轴器的转速修正系数kh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ka载荷修正系数载荷均匀；工作平稳时心=1.0；载荷不均匀时；中等冲 击k。= 1.11.3;较大冲击载荷和频繁正反转时ka = 1.31.5;特犬冲击载荷和频繁正反转 时，ka >1.5o这里片丫 =80%x90kw = 72kw （减速器效率为80%）, /? = 268r/min （与工作馄一致）。 杳图 524 得k”=1.7 ;岛=1.21 ;岛=1.22 （取折角为 6°）；心=1.2。那么t = 9550v = 2565.7n mnt（ =txknx kh x k 卩 x

38、ka= 7726.5 m从表5215中选取：swp 180 a 型x 1000 （1250, 1400, 1600, 1800）o jb/t32411991 其相关参数如卜回转直径d = isomm, tn = 20 kn - m ,t（ =0knm, 0510°,l = 1000, 1250, 1400, 1600, 1800 等。伸缩量s = 6o/77/7?4、减速器的选择f = = 2.6866,考虑工作环境及传动比大小，经济等方面的因索來选取。iv 2681）减速器的计算功率由pc = p2xkax ks xkr< pn。式中pc一一计算功率kwp2载荷功率kwpv减

39、速器公称输入功率ka工况系数©启动系数kr可靠度系数这里 鬥二72kw,查表 152815210 得心二 1,心二 1,二 1.56,那么 pu = p2xkaxksxkr =72xlxlxl.56kw = 112.3kw按 i = 2.7,q =720"min 接近公称转速 750r/min,杳表 1524,初选 zdy160, i = 2.8 , n = 750r/min, pn = 120kw。2）校核热平衡许用功率查表 15211 152 13 得 /； =1.2 f2 = 0.94，厶=1.1 （乙/厶=60%）。按式15-2-3计算得热平衡许用功率鬥,:plt

40、=p2flxf2xf3 = 72xl.2x0.94xl.l/rw = 89.3/cw查表15 2 7,对于zdy160型，心二5090kw v ,盘状水管冷却时， pg2 = 280 - 210kw > p2t o因此，可选定zdy1602. 8 i型减速器，采用油池润滑，盘 状水管冷却调管油。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辘校平机的发展历史较长，辘系结构形式很多。线性递减压下的板材校平机的 辘系结构是：所有上辘都固定在上辘驱动平板上或者上辘连接装置上，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线性递减法規系结构从上图可以看出

41、，整个系统主要部件就是上下排辘。前后辘缝要可调，且排辘自身要 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、马达和上下排辘为主体的机械结构。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0型电液伺服阀控制液压缸的一端。伺服阀

42、对液压缸下腔供油，下 腔压力增大，上校平辘驱动平板下移，辘缝减小，伺服阀卸荷，液压缸下腔压力减小，平 板上移，辘缝增人。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 伺服阀的控制來调节输入到液压缸下腔的压力油的流量，最终使辘缝维持在恒定值。液压 缸上腔的压力曲背压阀提供，可以认为是一个常数。大流量泵对液压缸下腔供油，小流量 泵对液压缸上腔供汕。'/,流制压量力 节控液流压 用理入的者 利原流缸或图4. 2液压控制系统原理图由于支撑辗有三排，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

43、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，有良好的人机界而。框图如3. 8所示 机器启动后，首先在触摸屏上将前后辘缝及辘子轴向上的压下量设定。校平过程中的 辗缝和速度等参数可以在显示屏上显示出來，当出现错误时，指示灯报警，同时系统控制 压下油缸卸荷，以松开辘子。指示灯显示开关按键挫制參数设定基本调试工况显示图4. 3电气控制原理位置控制系统是一个闭坏控制系统，通过直线位移传感器实时检测每个液压缸对应位 置的上下排辗的间距，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，

44、经d/a模块输岀控制电压，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，将英分成两部分，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：上矫直規驱动平板、pla21j位移传感器all负载fl4.4缸体受力情况平衡方程：p.a+mg-p.a, =flfl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）系统供油压力厶：考虑到液压元件及伺服阀的额定压

45、力系列，并考虑到可靠性与 维护，取ps = 2smpa2）负载压力为保证伺服阀阀口上有足够的压降，以确保其控制能力，取pl = 23mpa3）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5 = 45mm4）液压缸背压pr：取£ = 0.5mpa5）上、下腔面积厲和人由上而平衡方程得压-卜力尸严acpl - arpr + mg令面积比a = ac/ar得人=(fl - mg)/(pl - pr / a)由于fl = 2x殳=469.5kn,mg = 20kn (其中2为载荷系数)，并取q = 4得 64 =1965x1(tw从而得缸体直径为d = 158.2xlo3

46、m,参考液压缸直径标准系列，选取d = 160xl0'3m 令 djd = 2l3 , 那么 d2 = 160x10x2/3m = 106.7x10加， 同样选取 d2 =110x106从而a = ac/ar = 200.96x10/94.99x10-4 =2.1, pl = 22.6mpa2、伺服阀参数的确定1）负载流量由压下速度v = 0.1m/5,可求出伺服阀的负载流量qvl = /x a（ = 60vx a（ （m3 /min） = 1205.76x10/ min = 120.576l/min2）伺服阀的选择及其参数选用莫格（m00g） d791系列伺服阀，主要参数如下：额定流

47、量 qvn =160l/min （单边 p = 3.5mpa ）额定供油压力 3.5mpa滞环 v 0.5%分辨率 v 0.2%3）伺服阀的工作流量阀口实际压降 “ =ps- '“-pl - 久式中ps = 2smpa ,液压站至管路总压降g严05mpa ,伺服阀油油管路压降 pt - q.3mpa ,额定负载压力pl=22.6mpa。将这些参数代入上面的式子中，得p - 4.6mpa于是伺服阀的工作流量：4）实际压下速度的校验由加=183.43l/min，4 =200.96xl0_4m2,可得实际压下速度v = qvl / ac = 0a52m/s > oam/s 可满足静态要

48、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杲，必须控制上下排馄的平行度，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齐口的伺服阀控制，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/辅控制单边校止方案的串联结构。其方案图如3. 10理想 位移图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止电压时，液压缸 下移，馄缝变小，所以对于2、3来说，在加法器屮对同

49、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z间的时间位置偏差反馈给辅缸，调整后使二者同步。4. 2辗子材料选择及强度校核4. 2.1辗子材料选择参考文献，可以知道校平车昆材料的要求一般如f：1、为了保证校平辘有足够的耐磨性、表面硕度和使用寿命，尽量不要用含血的材料, 因为，mn和fe所形成的碳化物，质点太硬，形成麻点。另外工作辘的硕度都应达到hs二70 以上。2、工作辘和支承辘的硬度差不能小，否则，支承轴对工作辘表面产生磨损，从而直 接影

50、响钢板的表面质量。从表四可看出硬度差为hs二10较为合适。3、工作馄硬化层深度为10mm为最佳。另外，影响淬硬性和淬透性的主要元素是c、cr. mo、nio c含量降低使得其淬火时 不易发生开裂；cr含量的提高可以增人材料的耐磨性；适量加入mo,可以提高淬透性和 辘子的淬硬层厚度；ni可以提高淬透性，但是会增大回火脆性。另外，假如适量的v,可 以细化晶粒，形成少量的含v的碳化物，提高耐磨性和回火稳定性。综合分析以上的因索，最终确定选择工作辘和支撑银均选择35crmov0耍求其经过表 面淬火后的表面硬度为hs=65 ,支撑辘为hs = 55 o其余部位的调质硬度为 240 280hbs。经查询，

51、得到 35crmov 的组成情况为:c 0.3 0.38% , mn 0.40 0.70%, cr 1.00-1.30% ,mo 0.20 - 0.30%, v 0.10 0.20%； 力学性 能为：=1080mpa, as = 930mpci选择完材料后，应对其进行热处理，其大致工艺如f：1、预先热处理等温球化退火：消除锻造应力、细化晶粒、降低硬度、便于机械 加工等。2、调质处理：改善心部组织，保证心部冇良好的综合机械性能，为最终表而淬火做 好组织和性能准备。3、辗身表面感应加热淬火：随着感应器间隙的增大，硬化层深度增加；随着感应器 移动速度的加快，硬化层的深度减小。故要适当调节间隙和深度。

52、保证表面硬度。然后进 行低于冋火温度的除应力冋火。4. 2. 2辗子强度校核前面已确定工作辗直径为090,长度为1700,支撑辘直径为0100。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，轴径直径和 轴身的过度圆角均应选大一些。根据公式：d = (0.4 0.55)0 , 1 = (2 - 3)j 得工作辗： £ = 0.4x d、= 40mm , /, = 2.5x40/?2m = 100mm ,斤=10mm支撑親：d2 = 0.4xd2= 40mm , /2 = .5x40mm = 100mm , r2 = 1 omin1）弯曲强度对支撑

53、辘来说，只需计算辘身中部和辘径断面的弯曲应力，其弯曲力矩和应力分布如下图3. 11：4.6支撑辘弯曲力矩和应力分布图由于第2辘弯矩最人、第8辘的轧制力最人，故验证该辘对应的支撑辘的强度。在鶴 径断而11和22断而上的弯曲应力均应满足强度条件，即：pc,pcs门（t. =4- < rh（r2 2 = < rh1-10.2 xd二 b220 2x；_2式中：p轧制压力；仏_，d2_2该处的断面直径；ci9c2断面1-1和2-2到支反力p/2处的距离；rh许用弯曲应力；第二辘：现已知：p = 97x 10' /v , d_i = 4qmm , d2_2 = 60mm, c, =

54、20mm, c2 = 30mmrb=2l6mpa.（经插值法算得）97.1x103 x2xl03 n pc s6 c那么：（7, . =；pa = 152x 10 pa = 152mpa0.2 x0.040s97.1x103x30x10-< = 6740.2x0.0603馄身屮部3-3断而处弯矩最大，a/2 =2.60xl03/v m那么誓= 32x2.60>m) = 26 5咖屈；_33.14x0.103第8辘：p = 173xlo37v,其余参数一样。173xl020xl(f)= 270.3服0.2x0.0403173x2x30x10-吩如呢0.2x0.0603牛竺空啤心.8咖

55、屈?3.14x0.f材料35crmov的弯曲疲劳极限.=027（巧+氐）=542.7mr/,取安全系数s二1.8,那么7_1 = l = 301.5a/p6z。很明显上述弯曲应力都小于极限弯曲应力，故合适。 s对于工作辘，其扭转应力1 = wk式屮： mk最大转动力矩，wk扭转断面系数。另外还要考虑应力集屮系数k = 2.5,故："kx贰1 g第二辘"x亦厂t由于有弯辘装置，还要考虑弯曲应力，/ = （j= 26.5mr/按第四强度理论：<7总=ver2 +3r2 = 30.89mpg v <r_j同样第 8 辘：（t总=a/ct2 +3r2 = 21.5mpa，也适合。2）接触强度参照文献收子（3-11）得（平均载荷q =罷n/心92.2也）。b = l.52晟pg#牆一26皿3max久/0.637十 0.637x；吩541.7庶式中：q 均布载荷，ur?辘子半径，e 弹性摸量，2b接触区宽度。式子（313）得 jmax =0.304% =164.7mpa查表38得许用接触应力（y = 2250mpa, t = 675mpa f取安全系数，5 = 3.8 那么6z = £1 = 592.1mrz ,t' = u = 1776m