三辊卷板机的设计
作者伟人
指导教师宋诚生
摘要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。本设计旨在设计出用于卷制最大厚度为10mm、最大宽度为2000mm钢板的卷板机。本文首先简单介绍了卷板机的分类、工作原理及在我国的发展情况。结合任务书要求，通过对常用机构类型的论证，选择了本课题的对称式三辊卷板机。由分析整个卷板运动，将其分为主运动和辅运动。论证确定了主运动和辅运动的传动系统方案后，经过计算工作机构的工作功率及运动参数，选择电动机的型号。再对传动系统中各传动装置分别进行类型选择、材料及热处理选择、设计计算和校核。设计和校核工作机构的材料和尺寸后，对轴、轴承、联轴器和键进行设计计算，最后简述了机架的设计。
关键词：三辊卷板机参数化设计校核
The Design of The Three Roller Coiling Machine
Abstract：The bending machine is a common molding equipment which could bend plate into a cylinder, cone, curved body or other body .This design is aimed to design the bending machine rolling the maximum thickness of 10mm, maximum width of 2000mm plate .This article first briefly describes the classification of the bending machine, working principle and development in China. Through the demonstration of the common types of institutions and the task book , having chosen this three roller coiling machine. By the analysis of the entire coiling movement, it could be divided into the main and the auxiliary movement. After determining the drive system program of the main and the auxiliary movement , then calculating the power of working bodies and motion parameters, reaching the model of motor .And select the type of transmission system , materials and heat treatment , design calculations and check. Design and check the materials and size, shaft, bearings, couplings and key design calculations, the final rack design.
Key words：The three roller coiling machine Parameter design Check
目录
1 绪论 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 工作原理 (2)
1.3 卷板机在我国的发展 (2)
2 机构方案的论证及确定 (4)
2.1 方案的论证 (4)
2.2 方案的确定 (5)
3 主运动系统的设计 (6)
3.1 主传动系统的设计 (6)
3.2 主电动机的选择 (7)
3.3 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (10)
3.4 带传动的设计 (11)
3.5 减速器的选择 (14)
3.6 末级输出齿轮传动设计 (15)
3.7 下辊的校核 (18)
3.8 键的选择 (20)
3.9 下辊轴承的设计 (21)
4 辅运动系统的设计 (23)
4.1 辅传动系统的设计 (23)
4.2 辅电动机的选择 (23)
4.3 丝杠螺母传动的设计 (24)
4.4 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (27)
4.5 减速器的选择 (28)
4.6 蜗杆传动的设计 (29)
4.7 上辊的校核 (33)
4.8 上辊轴承的设计 (35)
4.9 辅电动机与减速器联轴器的选择 (35)
4.10 减速器与蜗杆轴联轴器的选择 (36)
4.11 蜗杆轴的设计 (37)
4.12 蜗杆轴轴承的选择 (40)
4.13 蜗轮轴的设计 (42)
4.14 蜗轮轴轴承的选择 (43)
5 上、卸料机构的设计 (44)
5.1 机构设计 (44)
5.2 设计校核 (44)
6 机架的设计 (46)
6.1 结构设计 (46)
6.2 材料和厚度 (46)
结论 (46)
致谢 (46)
参考文献 (47)
1 绪论
1.1 概述
机械制造业是国民经济的中流砥柱，在国家经济实力中具有非常重要的作用和地位。国民经济各部门的技术进步直接受制于机械制造业提供的装备水平。机械制造业的规模水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标，世界各国都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。机械制造生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。因此，决定了机械装备设计在整个机械制造业中举足轻重的地位。我国是制造大国，更应该注重机械装备设计的资金投入和创新。
卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备，在工业基础加工中占有重要的地位。该设备广泛用于石油、金属结构、木工、造船、锅炉及其它机械制造行业。
卷板机的分类，国外通常以工作辊的配置方式来划分，国内一般以工作辊数量及调节方式等做为标准进行混合分类。如表1-1。
表1-1 卷板机种类
分类方法卷板机类别
按辊筒方位
立式
卧式
按上辊受力
类型闭式（上辊有中部托辊）
开式（上辊无中部托辊）
有反压装置
无反压装置
按辊筒数目及布置方式
四辊
三辊
对称式
不对称式
按辊位调节
方式上调式
垂直上调式
横竖上调式下调式
不对称下调式
对称下调式
水平下调式
1.2 工作原理
卷板是指板材在外力的作用下，使板材的外层纤维拉长，内层纤维缩短而产生弯曲变形。卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。
图1-1 卷板机工作原理图
选择对称上调式三辊卷板机说明卷板的工作原理，如图1-1。三辊卷板机的运动形式分为主运动和辅运动。两个下辊是主动辊，是固定不动的，可绕图1.1中2O 、3O 同时作顺时针或逆时针旋转，属于主运动。上辊是被动辊，在传动系统的带动下可上下升降，也可以在图1-1中1O 垂直平面作上翘和翻边等运动，属于辅运动。卷制时，板料被送入上下辊之间，板材的下表面与两个下辊的最高点相接触，当上辊下压并超过材料的屈服极限时，板材便产生塑性变形，形成一段弧线。在两个下辊的旋转下，由于摩擦力板材也随之旋转，使板材形成沿其全长的塑性变形，根据三点成圆原理，最后板材被卷制成圆，如图1-2所示。
图1-2 卷板过程
1.3 卷板机在我国的发展
我国的卷板机制造始于六十年代末，最早为机械传动的对称式三辊卷板机，这种机型结构简单，但不能预弯板材端部。七十年代末，长冶锻压机床厂研制成功了机械传动四辊卷板机，此种卷板机虽然能直接预弯，也改善了性能，但其结构庞大，制造周期长，没有得到普
遍推广。八十年代中，该厂又推出全液压四辊卷板机和液压水平下调式三辊卷板机，这两种机型即可一次上料完成简体成形，又可对简体进行焊接后的校圆，工作效率得到了显著的提高。八十年代末，由PC、NC控制的三、四辊卷板机进入国内市场。该机具有工作辊自动调平、下辊倾斜可水平水平升降等功能。后来出现NC弧形下调式三辊卷板机，除具备四辊卷板机的优点外，还可以进行板材端部预弯。该机结构紧凑合理，重量轻，受到市场的广泛欢迎。
经过三十多年的发展，在国家的大力扶持下，企业通过多次技术改造，引进了美英等国家先进卷板技术。目前研制的新型板材卷制设备的设计水平与制造水平均已达到亚洲先进，并可与世界先进的卷板机生产厂家的产品相媲美。
卷板机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，也带动了焊接、检测、材料应用等各个行业的快速发展。卷板机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化，最终将促进我国机械加工工业的发展。
近些年，随着原子能、石油化工、宇航、海洋开发、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断的提高。作为一种不可或缺的高效机械，卷板机在今后的工业生产中一定会得到更好的利用。时代在发展，科技在进步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设计行业的迅速发展。
2 机构方案的论证及确定
在选择卷板机构类型时，首先要确保需要卷制的板材在其工艺范围以内，还要保证卷制的加工精度，同时要考虑到其生产率﹑制造维修难易程度﹑经济性等。我们结合上章所述卷板机的类型，选择较为常用的几种机构，拟订方案，并进行分析论证。
2.1 方案的论证
2.1.1 方案1三辊卷板机
三辊卷板机是目前最普遍使用的一种卷板机，制造技术成熟，结构简单，维修方便，经济适用。
（1）对称式三辊卷板机
上辊在两下辊中央对称位置，结构简单紧凑，易于制造维修，重量轻，投资小，成型较准确，辊筒受力较小，但是不能弯卷板材的全部长度，板材的两端有略小于两下辊距离一半的长度是直的，即剩余直边大，需要配预弯设备，如图1-2。
（2）不对称式三辊卷板机
上辊位于下辊之上而略偏移，结构较简单，剩余直边少，但板料需要掉头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，卷弯能力小，常用来卷制薄而短的轻型筒节，工作能力一般在32×3000mm以下，如图2-1。
图2-1 不对称式卷板机
2.1.2 方案2四辊卷板机
四辊卷板机有四个辊，上辊是主动辊，下辊可以上下移动，两个侧辊可以沿斜向升降。特点是板材对中方便，工艺通用性广，可直接完成板材的预弯，卷圆时无需掉头，可以矫正扭斜错边等缺陷，可即位装配电焊。但质量体积大，结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧化压伤严重，操作技术不易掌握。常用于重型工件卷制及自动化水平和技术水平较高的场合，如图2-2。
图2-2 四辊卷板机
2.2 方案的确定
一个好的设计应该是技术上实用，操作和维修方便，经济上合理和运转安全可靠。通过上述几个机构类型的比较，我们可以得出，虽然四辊卷板机对中方便，可直接完成板材的预弯，工艺通用性广，但其质量体积大，操作复杂，价格高昂，用于卷制本课题的10×2000mm 薄钢板实属浪费。而不对称式相比对称式结构较复杂，操作不方便。结合了实际需要和现实
局限，最后确定了我的设计方案：对称式三辊卷板机。
3 主运动系统的设计
主运动是指两个下辊绕图1-1中2O 、3O 同时作顺时针或逆时针旋转。实现主运动需要由
原动机、传动装置和工作机构三大部分组成的系统来完成，以下对各部分进行论证设计。
3.1 主传动系统的设计
3.1.1 方案的论证
实现主运动的传动系统称为主传动系统。主运动属于回转运动，对于回转运动的驱动，可以是机械的，也可以是液压或电气的。液压和电气传动装置的成本较高，而机械驱动形式工作可靠，要求一般的制造水平，在各类机器中得到广泛的应用，因此，主传动系统中的传动装置我们选择为机械传动，现列出三种常用的机械传动方式分布论证。
（1）方案一 带传动
带传动是一种挠性传动，其特点有：
①带具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，因而工作平稳，噪声小。
②结构简单，对制造、安装要求不高，工作时不需要润滑，成本低。
③适用于中心距较大的场合，但带寿命短，不宜用于高温、易燃场合。
④摩擦带传动传动过载时，带相对小带轮打滑，可保护其他零件免受损坏，但工作时存在弹性滑动，不能保证准确的传动比。
（2）方案二 齿轮传动
齿轮传动是一种十分重要的机械传动形式，其特点有：
①传动比准确，传动效率高。
②工作可靠，寿命长。
③结构紧凑。在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。
（3）方案三 链传动
①与摩擦带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，有准确的平均传动比和较高的传动效率，但不能保证恒定的瞬时传动比。
②与齿轮传动相比，制造与安装精度要求较低，成本低。
③只能实现平行轴间的同向传动，不宜用于载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。
3.1.2 方案的确定
已知两个下辊的工作转速与主电动机的转速传动比较大，应采用由多种传动形式组成的多级传动。带传动的承载能力小，在传动相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大，但可以吸收振动，传动平稳，噪声小，因此宜布置在高速级；而链传动运动不均匀，有冲击和动载
荷，噪声较大，不适用于高速级；齿轮传动效率高，对大功率传动能减少能耗。通过以上分析，我们选择由带传动作为高速级、齿轮传动作为低速级的三级传动。传动系统简图如图3-1。
1—主电动机 2—带传动 3—齿轮减速器 4—末级输出齿轮传动 5—下辊
图3-1 主传动系统简图
3.2 主电动机的选择
电动机是批量生产的标准部件。设计时要根据工作机的工作环境、工作特性和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构、功率和转速，并在设计手册中选出其具体型号和尺寸。
3.2.1 类型和结构形式的选择
电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流电动机应用最广泛。根据不同防护要求，电动机有防护式、开启式、封闭自扇冷式和防爆式等几种结构形式。最后根据电动机的工作特性、工作环境和工作载荷等条件，查表16-1[]4，确定了Y 系列（IP23）防护式笼型三相异步电动机。
3.2.2 功率的计算
（1）已知设计参数
工作辊材料为Cr 40，最大卷板厚度mm 10=δ,最大卷板宽度mm B 2000=，板材屈服极限Mpa s 245=σ，卷板速度min /5m V b =，上辊升降速度s mm V s /5.1=。
（2）确定卷板机基本参数[]2
下辊中心距： mm mm a 400400~120)40~12(===δ （3-1） 上辊直径：mm mm a d 250272~2301.11~3.111==??
? ??= （3-2）下辊直径：mm mm d d 220225~200)9.0~8.0(12=== （3-3）
上辊轴直径：mm mm d D 140150~125)6.0~5.0(11=== （3-4）
目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 第2章方案的论证及确定 (5) 2.1方案的论证 (5) 2.2方案的确定 (7) 2.3本章小结 (7) 第3章传动设计 (8) 3．1 传动方案的分析 (8) 3.1.1 齿轮传动 (8) 3.1.2 皮带传动 (8) 3．2 传动系统的确定 (9) 3.2.1 主传动的确定 (9) 3.2.2 副传动的确定 (9) 3. 3 本章小结 (9) 第 4 章动力的设计 (10) 4.1 主电机选择和计算 (10) 4.1.1上下辊的参数选择 (10) 4.1.2主电机的功率确定 (10) 4.2 上辊的校核 (19) 4.2.1上辊结构及受力图 (20) 4.2.2刚度校核 (20) 4.2.3上辊强度校核 (21) 4.2.4疲劳强度安全校核 (21)
4.2.5上辊在卸料时的校核 (22) 4.3 下辊的校核 (22) 4.3.1下辊结构及受力图 (23) 4.3.2下辊刚度校核 (24) 4.3.3下辊弯曲强度校核 (24) 4.3.4下辊疲劳强度校核 (24) 4.4 本章小结 (26) 第 5 章减速器的设计 (27) 5．1 传动方案的分析和拟定 (27) 5．2 减速器传动比的分配与计算 (27) 5.2.1总的传动比 (27) 5.2.2传动比的分配 (27) 5．3 减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配 (27) 5.3.1各轴转速 (28) 5.3.2各轴功率 (28) 5.3.3各轴转矩 (28) 5．4 齿轮传动设计 (29) 5.4.1第一级传动设计 (29) 5.4.2第二级传动设计 (33) 5.4.3第三级传动设计 (36) 5．5 蜗轮、蜗杆传动设计 (38) 5.5.1材料的选择 (39) 5.5.2参数的选择 (39) 5. 6 轴的设计校核计算 (40) 5.6.1四个轴的结构设计 (41) 5.6.2轴的校核计算 (42) 5．7 轴承校核 (45) 5.7.1参数 (46) 5.7.2求轴承受到的径向力 (46)
三辊卷板机设计方案 摘要 卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其他形状工件的通用设备。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、化工、木工、金属结构及其它机械制造行业。 本文设计的是三辊卷板机。通过对几种运动方案的分析比较，最终决定采用设计加工尺寸为122000 的对称式三辊卷板机。该设备主要由辊子、机身、动力传递部件和电机等组成。通过已知设计参数确定了辊子的直径和长度，然后确定上辊和下辊的传动方案。为了保证下面两辊的同步运动，采用减速器输出轴安装齿轮与下辊的齿轮成角度啮合，上辊采用蜗轮蜗杆保证两端的上下运动。然后对辊子、齿轮、轴、键等关键零件进行了强度校核，最后进行了机架的设计。 通过本次设计，对三棍卷板机的组成原理及结构有了深刻的认识，设计结果与实际相符，满足使用要求。 关键词：卷板机；减速器；压下系统；蜗轮蜗杆
目录 1 绪论 (1) 1.1 概述 (1) 1.2卷板机的原理 (3) 1.2.1 卷板机的运动形式 (3) 1.2.2弯曲成型的加工方式 (4) 1.3 卷板机的发展趋势 (7) 2 总体设计方案的确定 (9) 2.1 方案的论证 (9) 2.1.1方案1 双辊卷板机 (9) 2.1.2方案2 三辊卷板机 (10) 2.1.3 方案3 四辊卷板机 (11) 2.2 方案的确定 (12) 2.3本章小结 (12) 3 传动系统设计 (13) 3.1 传动方案的分析及确定 (13) 3.1.1 齿轮传动 (13) 3.1.2带传动 (14) 3.2 传动系统的确定 (15) 3.2.1 主传动系统的确定 (15) 3.2.2副传动系统的确定 (15) 3.3 本章小结 (16) 4 下辊驱动系统的设计 (17) 4.1上下辊的参数选择计算 (17) 4.2 主电机的功率确定 (18) 4.2.1受力分析 (18) 4.2.2主电机功率的确定 (20) 4.3本章小结 (21) 5 减速器的设计计算 (22) 5.1 传动方案的分析和确定 (22) 5.2 减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配 (22) 5.2.1 总的传动比 (22) 5.2.2 传动比的分配 (22) 5.3传动装置各轴的参数计算 (23) 5.3.1 各轴转速 (23) 5.3.2 各轴功率 (23) 5.3.3 各轴转矩 (24)
摘要 本说明书是按照所设计的卷板机内容撰写的，主要包括卷板机轴辊的受力分析、电动机的选择、主减速器的设计、侧辊传动系统的设计、下辊液压传动系统的设计以及对下辊液压同步控制系统进行了研究。从而保证了下辊在上升的过程中始终能够保持两端同步。 四辊卷板机主要为锅炉厂辊制锅炉圆筒而设计，它可以用于各种型号锅炉圆筒的生产和加工，也在造船、石油化工、航空、水电、装潢、及电机制造等工业领域得到了广泛的应用，用以把金属板料卷制成圆筒、圆锥以及弧形板等各种零件。 该四辊卷板机利用其四个辊筒的空间布置，最大范围地减少了剩余直边的出现、降低了生产成本、提高了生产效率。 关键词：四辊卷板机辊制剩余直边弧形板
Abstract This statement is in accordance with the design cylinder content written mainly include the pressure analysis of cylinder axle roller, electric motors choice, the reducer design, lateral roller drive train system design, the design of the roller hydraulic drive train system on the roller and hydraulic control systems simultaneously conducted research. Thereby ensuring an increase in the course of the roller always able to maintain both simultaneously. The four cylinder roller machine mainly boiler plant roller system designed boilers cones, which can be used for various types of boilers cones production and processing are also shipbuilding, petrochemical, aviation, utilities, furniture, and electrical manufacturing industries widely applied to the metal plate material volumes produced cones, circular cone arc boards and various parts. The four cylinder roller machine use its four roller cylinders space layout, the greatest scope to reduce the margin in the remaining departments, reducing production costs, improving production efficiency. Key words: four-cylinder roller machine Roller machine Left straight-side Arc board
三辊卷板机机械工作原理 卷板机机械工作原理:通过驱动带动传动滚筒利用滚筒与铁板之间的摩擦力来带动另外两个滚筒转动, 卷板机从而把铁板卷成园筒状。通过支架上的两根调节丝杆可以改变上下滚筒之间的距离, 从而可以调整加工件的厚度和直径。电气工作原理, 采用正、反转控制电路, 主线路采用短路保护和过热保护本装置主要由电机、减速器、3 个直径 108 的滚筒、两根调节丝杆、支架及底座等六大部分组成。 其减速器部分采用蜗轮、蜗杆与直齿圆柱齿轮相互配合的两级减速装置, 底座及支架均采用槽钢焊接而成, 上滚筒通
过调节丝杆与支架相连, 下滚筒通过滚筒座与底座相联接 带传动是把环形带紧套在主动轮和从动轮上的一种传动形式。由于其中心距变化范围广、结构简单、传动平稳、能缓冲、制造成本低, 所以应用广泛。皮带轮与轴联接常用键联接的间隙配合。这里介绍皮带轮与轴联接一种新形式。 卷板机是用来弯曲金属板材的锻压设备,是锅炉、造船、石化、金属结构、水泥机械、化工机械、机械制造及维修等部门的关键设备之一。卷板机随着卷板机卷板能力的不断增大,工程上对卷板机设计的要求不断提高。机架作为荷载的主要承受构件,受力情况复杂,是设计的主要部件之一。但一直以来,卷板机设计主要采用经验和类比设计,而在实际工程应 用中,曾发生大型三辊卷板机机架的强度和刚度不够现象。本文利用有限元分析方法,对某公司设计的一新型卷板机机架进行了强度和刚度分析,为该型卷板机机架的优化设计奠定了基础。在分析中,分别建立了机架的板壳有限元模型和平面应力有限元模型。 通过将两种模型的计算结果进行对比,为复杂结构的简单定性分析提供了一种有效的方法设计中的新型卷板机的主传 动侧机架(以下简称机架),该机架的长×宽×高为 5.35m×5.45m×0.72m。机架由左、右半机架、缸套用螺栓和斜键联结而成。左右半机架分别由上联接体、下联接体和
水平下调式三辊卷板机技术说明 设备型号 型号：W11XNC-100 2000型1 台价：256万元 名称：W11X N C-1002O O O型毫米水平下调式三辊卷板机 注:t ――板厚 三、设备概述 该设备为水平下调式三辊卷板机，上辊可升降位移；下辊可水平位移；在该设备上能将金属板材一次上料，不需调头即可完成板材端部的预弯和卷制成形，是卷制圆形、锥形、弧形工件的理想设备，广泛应用于水电、化工、航空、造船、建筑、锅炉、桥梁、金属结构、机械制造等各行业。 四、设备主要构成:
上辊部分（上辊、上辊主传动装置、传动侧轴承体、倾倒平衡装置）下辊部分（两下辊、下辊辅助传动装置、水平移动装置、对料装置） 架体部分（底座、左右机架、上辊驱动油缸） 倾倒部分（上辊倾倒侧轴承体、倾倒油缸）卷锥筒装置 液压系统（液压泵站系统、阀组） 电气控制部分，强电部分、数显部分（PLC控制系统）、操作台润滑系统 五、设备的结构特征 1.机器由底座、上辊、下辊、左右机架、主驱动系统、辅助驱动系统、液压系统、电气控制系统等组成。底座及机架采用焊接结构，严格要求焊缝质量，并进行时效处理，以保证机器在工作负荷下有足够的强度和刚度。 2.工作部分 上辊装在两轴承体内，分别镶在两侧的机架内侧，由两端油缸驱动上辊升降运动。上辊两端轴承均采用低速度、重载荷的调心滚子轴承，上辊的升降位移量由数字显示，可根据数字显示调整工作辊平行或倾斜。其同步精度± 上辊的倾倒侧装有倾倒油缸，方便取料。上辊尾部装有平衡机 0.2mm。构。在倾倒侧失去支承时，平衡上辊处于水平位置。 两下辊装在上辊机架内侧，由下辊机架进行支承，采用低速度、重载荷的调心滚子轴承。两下辊在油缸驱动下同时进行水平移动，下辊水平移动量数字显示，根据数字显示调整下工作辊平行。其同步精度为±0.2m m，并可自动回中。 对料装置安装在下辊一侧，由油缸驱动其工作。 卷锥筒装置安装在上辊的左端，随上辊同升降。 3.主驱动系统 机器的三个工作辊均为主动辊。其中上辊为主驱动辊，上辊动力可满足在 最大工况负荷下工作。两下辊为辅助驱动辊，作用为送进料和防止在卷制薄板过程中可能产生的打滑。上下辊工作的线速度匹配，由液压系统在卷板过程中实现自动匹配。 上工作辊由1台液压马达通过行星减速机驱动。 下工作辊由液压马达通过一级齿轮付驱动。 三辊的回转运动均装有制动装置，以确保工件卷制时的准确定位。该装置 运转平稳，卷制灵活可靠。 4.液压系统 上工作辊升降、下工作辊水平移动及上、下工作辊的旋转，侧倒轴承体倾倒、复位，对料装置均由液压系统驱动。 液压系统中的主要元件油泵、马达、各阀组元件、密封件均选用国内名牌厂家的产品，其性能稳
第1章绪论 1.1概述 机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。作为整个工业的基础和重要组成部分的机械制造业，任务就是为国民经济的各个行业提供先进的机械装备和零件。它的规模和水平是反映国家的经济实力和科学技术水平的重要标志，因此非常值得重视和研究。 卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工件相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、木工、金属结构及其它机械制造行业。 卷板机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡是钢材成型为圆柱型，几乎都用卷板机辊制。其在汽车，军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它可以辊制出符合要求的钢柱，是一种相当实用的器械。 在国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整形式等为标准实行混合分类，一般分为： 1、三辊卷板机：包括对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、水平下调式三辊卷板机、倾斜下调式三辊卷板机、弧形下调式三辊卷板机和垂直下调式三辊卷板机等。 2、四辊卷板机：分为侧辊倾斜调整式四辊卷板机和侧辊圆弧调整式四辊卷板机。 3、特殊用途卷板机：有立式卷板机、船用卷板机、双辊卷板机、锥体卷板机、多辊卷板机和多用途卷板机等。 卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。在低速大扭矩的卷板机上，因传动系统体积庞大，电动机功率大，起动时电网波动也较大，所以越来越多地采用液压传动。近年来，有以液压马达作为源控制工作辊移动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动的卷板机，也有同时采用液压马达作为工作辊旋转动力源的全液压式卷板机。 卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。国内外采用冷卷方法较多。冷卷精度较高，操作工艺简便，成本低廉，但对板材的质量要求较高（如不允许有缺口、裂纹等缺陷），金相组织一致性要好。当卷制板厚较大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，在设备允许的前提
第1章绪论 近些年随着原子能、石油化工、海洋开发、宇航、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断提高，现在卷板机已经广泛应用于锅炉、造船、石油化工、航空、水电、装潢、金属结构等行业中，用于将金属板材卷制成圆柱、圆锥或者将任意形状卷曲成圆柱形或其一部分。 1.1卷板的分类及特点 卷板按照工作状况分为：冷卷和热卷两种。冷卷的精度高，操作方便，要求钢板不能有缺口及裂缝等缺陷，有时还需在滚弯前进行正火或退火处理。热卷的最大缺陷是产生氧化皮及明显热膨胀。因此，只有当弯制的板超过机器的冷卷能力或弯曲较大时，才能使用热卷法，但冷卷的板料厚度范围目前正在日益扩大。生产也应根据不同卷制方法的特点结合具体情况适当选用。例如有些不允许冷卷的刚度太差，而且弯曲困难。如果采用温卷的方法就比较合适。 1.2卷板机的分类及特点 卷板机按照辊筒数量布置形式分为：四辊式卷板机和三辊式卷板机，其中三辊又可以分为对称式和不对称式两种。对称式三辊卷板机：结构紧凑，重量轻，易于制造、维修，投资小，两侧辊可以作得很近，成形准确。但是剩余直边大，一般对称三辊卷板机减小剩余直边比较麻烦。（如图1.1-1所示）不对称三辊卷板机是一根下辊轴和上辊轴中心水平距离到极小位置，另一根下辊轴放在侧边，所以滚出的零件仅起始端有直边。这样在滚零件时，正反两次辊制就可以消除直边问题。（如图1.1-2所示）其缺点为：在滚弯时大大增加了辊轴的弯曲力，使辊轴容易弯曲，影响零件的精度，坯料需要调头，弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能力较小。 图1.1-1非对称式卷板机图1.1-2对称式卷板机
卷板机按辊位调节方式可以分为：上调式和下调式两种，其中上调式可以分为横竖上调式（机械或液压调节）；垂直上调式；下调式又可以分为不对称下调式（机械或液压调节）；对称下调式（含垂直下调式）（液压调节）水平下调式（液压调节）。 垂直下调式：结构简单、紧凑；剩余直边小，有时设计成上辊可以沿轴向抽出的结构。它的缺点是：弯板时，板料有倾斜动作，对热卷及重型工件不安全，长坯料必须先经初弯，否则会碰地面。 水平下调式：较四辊卷板机的结构紧凑，操作方便剩余直边小，坯料始终保持在同一水平面，进料安全方便。其缺点是：上辊轴承间距较大，坯料对中不如四辊卷板机方便。 横竖上调式：如图1.1-3，调节辊筒的数目最少，具有各种三辊的优点，而且剩余直边小。其缺点：设计时结构复杂不易处理。 图1.1-3横竖上调式图1.1-4立式卷板机按照辊筒方位，可以分为立式和卧式。按上辊受力类型，可以分为闭式（上辊中部有托辊）和开式（上辊无中部托辊），其中开式又可以分为有反压力装置的和无反压力装置的。 立式：如图1.1-4，消除了氧化皮压伤，矩形板料可保证垂直进入辊间，防止扭斜，卷薄壁大直径，长条料等刚性较差的工件时，没有因自重而下榻的现象，板样测量较准，占地面积小。其缺点是：短工件只能在辊筒下部卷制，辊筒受力不均匀，易呈锥形；工件下端面与支撑面摩擦影响上下曲率的均匀性，卸料及工件放平料不方便，非矩形坯料支持不稳定。 闭式：如图1.1-5 没有活动轴承机构结构较简单，上辊加中间支承辊后可作得很细可弯到较大的曲率，上辊刚度好，工件母线直线度好，下辊间距小，可卷薄板且曲率较准确，上辊行程大，有足够的位置装模具，可以作长拆边机用，但只能卷制圆心角小于180度的弧形板。
题目的来源 三辊卷板机的设计 1 题目来源 题目名称：三辊卷板机的设计 题目来源：生产实际 题目类别：毕业设计 2 研究的目的和意义 研究目的和意义：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。根据三点成圆的原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该设备广泛用于锅炉、造船、石油、化工、金属结构及机械制造行业。 关于卷板机的分类，国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整型式等来分类，一般分为：三辊卷板机（包括对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、水平下调式三辊卷板机、倾斜下调式三辊卷板机等）、四辊卷板机、特殊用途卷板机（有船用卷板机、锥体卷板机、双辊卷板机等） 卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单、性能可靠，造价低廉，至今在中小型卷板机中仍被广泛应用。但在低速大扭矩的卷板机上，如采用机械传动，会使传动系统体积庞大，电动机功率大，启动时电网波动也较大，所以目前液压传动越来越多地在卷板设备中得到采用。近年来，有工作辊的移动采用液压驱动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动卷板机，也有全部动作均采用液压驱动的全液压式卷板机。采用液压驱动能降低机器的能耗，便于工作压力、卷板速度的调节以适应不同的工况，便于实现自动控制。因此，开展液压三辊对称式卷筒机动力及传动系统的设计，对造船和制造一些合格的各种截面形状罐及一些金属结构及机械制造行业有着非常重要的意义。 3 阅读的主要参考文献及资料名称
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【毕业设计】卷板机控制系统设计
目录 前言 (1) 第一章绪论 (2) 1.1国内外卷板机设备的技术现状 (2) 1.1.1国外卷板设备的技术现状 (2) 1.1.2国内卷板设备的技术现状 (2) 1.2 课题研究意义 (3) 1.3 毕业设计内容 (3) 第二章电气控制系统总体方案设计 (4) 2.1机器结构 (4) 2.2 工艺过程 (6) 2.3 功能需求分析 (7) 2.4系统方案设计 (8) 第三章电气控制系统图的设计 (10) 3.1电气控制系统图 (10) 3.2电气原理图设计 (11) 3.3常用低压电器简介及其选型 (12) 3.3.1常用的低压电器 (12) 3.3.2低压电器选型 (12) 第四章控制系统的硬件设计 (13) 4.1 可编程逻辑控制器配置 (13) 4.1.1 PLC技术概述 (13) 4.1.2可编程逻辑控制器型号的选择 (15) 4.2 人机界面配置 (16) 4.2.1触摸屏工作原理及选型 (16) 4.2.2触摸屏性能介绍 (17) 4.3传感器配置 (17) 4.3.1 拉线位移传感器 (17) 4.3.2 形程开关 (18) 第五章控制系统的软件设计 (19) 5.1PLC程序设计 (19)
5.1.1 STEP 7设计软件简介 (19) 5.1.2 I/O地址分配 (19) 5.1.3 PLC程序编写 (20) 5.2触摸屏操作界面设计 (25) 5.2.1触摸屏界面设计方法 (25) 5.2.2 系统的操作界面具体设计 (26) 5.3控制器与上位机通信 (31) 5.3.1 异步串行通信 (31) 5.3.2 PLC与MT6056I通信 (31) 第六章总结 (34) 致谢 (36) 参考文献 (37) 附件：毕业论文光盘资料
机械对称上调三辊卷板机技术说明我厂生产的机械式三辊卷板机具有；技术成熟，结构紧凑，安装维修方便，实用可靠等特点。在化工，机械，船舶等制造加工行业中得到广泛应用。得到用户的一致好评。 1主体概述 机械对称上调式三辊卷板机是专门用于金属材料弯曲成型的一般通用设备。机械两下辊位置固定，由主电机提供弯曲扭矩使其作正反方向旋转运动，上辊在两下辊中央对称位置作升降运动，其动力由升降电机提供。全钢结构设计，坚固耐用。多用型端部可弯曲各种型材，一机多用。大中型三辊卷板机为液压导头，便于取出工件。 2主要技术参数 型式；机械对称上调式卷板机 最大板宽；-----------------------------------2000㎜ 辊子工作长度；-------------------2020㎜ 最大板厚；-----------------------20㎜ 最大负荷时最小卷板直径-----------800㎜ 上辊直径-------------------------280㎜ 下辊直径-------------------------220㎜ 卷板速度-------------------------4.2m/min 主电机功率-----------------------18.5KW 副电机功率-----------------------5.5KW 主减速机-------------------------JZQ500
副减速机-------------------------JZQ250 3主机结构 本机为机械传动型，主要有上辊装置，下辊装置，床身，左机架，右机架，导头装置，主传动装置，副传动装置，平衡装置和电气系统等组成。 3-1上辊装置 上辊装置由上辊，上辊轴乘座，SF2边界润滑轴承组成。 上辊成鼓型，设计时以上辊最大加压力的负荷系数0.7均布载荷来预置补偿上辊受力变型挠度 上辊材质----45＃锻钢，粗加工后调质处理硬度HB240---280。 3-2 下辊装置 下辊装置由下辊，下辊轴承座，下辊动力输入齿轮，下辊SF2边界润滑轴承组成。 下辊材质---45＃锻钢，粗加工后调质处理，硬度HB240---280 3-3 主传动装置 主传动装置由主电机，圆柱齿轮减速箱，电液推杠制动器组成。通过主传动输出齿轮，下辊输入齿轮，开式传动扭矩至下辊。主传动可以正反转，为板材的卷制提供扭矩 3-4 副传动装置 副传动装置由上辊垂直移动电机提供动力，通过圆柱齿轮减速箱传动，再采用标准蜗轮箱蜗轮蜗杆，丝杠丝母机构带动上辊的垂直移动，以提供卷制板材的加压力。
三辊卷板机的设计 作者伟人 指导教师宋诚生 摘要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。本设计旨在设计出用于卷制最大厚度为10mm、最大宽度为2000mm钢板的卷板机。本文首先简单介绍了卷板机的分类、工作原理及在我国的发展情况。结合任务书要求，通过对常用机构类型的论证，选择了本课题的对称式三辊卷板机。由分析整个卷板运动，将其分为主运动和辅运动。论证确定了主运动和辅运动的传动系统方案后，经过计算工作机构的工作功率及运动参数，选择电动机的型号。再对传动系统中各传动装置分别进行类型选择、材料及热处理选择、设计计算和校核。设计和校核工作机构的材料和尺寸后，对轴、轴承、联轴器和键进行设计计算，最后简述了机架的设计。 关键词：三辊卷板机参数化设计校核 The Design of The Three Roller Coiling Machine Abstract：The bending machine is a common molding equipment which could bend plate into a cylinder, cone, curved body or other body .This design is aimed to design the bending machine rolling the maximum thickness of 10mm, maximum width of 2000mm plate .This article first briefly describes the classification of the bending machine, working principle and development in China. Through the demonstration of the common types of institutions and the task book , having chosen this three roller coiling machine. By the analysis of the entire coiling movement, it could be divided into the main and the auxiliary movement. After determining the drive system program of the main and the auxiliary movement , then calculating the power of working bodies and motion parameters, reaching the model of motor .And select the type of transmission system , materials and heat treatment , design calculations and check. Design and check the materials and size, shaft, bearings, couplings and key design calculations, the final rack design. Key words：The three roller coiling machine Parameter design Check
1 机器的型号、名称、用途、基本参数 1．1 产品型号、名称 产品型号：W11XNC－20×2500 名称：20×2500毫米水平下调式三辊卷板机 1．2 机器的用途 该机为水平下调式三辊卷板机，用于金属板材的弯曲成型，可将金属板材一次上料，不需调头即可完成板材两端部预弯和弯卷成型，卷制成各种规格圆形或弧形工件，还可用于成型工件的校圆，该机是石油、化工、锅炉、造船、机车车辆、金属结构及机械制造等行业最为理想的弯曲成型设备。 2 机器的主要结构概述 本机上、下辊均为主驱动辊，机器的机架、底座为钢板焊接，辊
子为锻钢件（上辊为50Mn,下辊为42CrMo），上辊主传动由22KW电机通过行星减速机驱动，下辊由1QJM32-1.0液压马达及齿轮驱动，三个工作辊均为主动辊。上辊升降运动由安装在底座两端的的油缸驱动,下辊水平移动由安装在底座侧面的水平移动油缸驱动，上辊升降运动的位移量和下辊水平移动的位移量由显示器显示。 为便于成型筒体工件的卸料，机器上辊左端设有液压倾倒轴承体，右端尾部设有平衡拉杆机构，以保证倾倒轴承体倾倒后上辊悬空始终处于平衡状态（如倾倒轴承体倾倒后上辊不能保持平衡，可调节此机构）。 机器的上下辊位移采用NC自动调整,使液压系统驱动下的辊子位移的同步精度达到规定值,移动量有数字显示。整机结构图见图2-1。 3 机器传动系统 3．1 主传动机构 上辊传动线速度约为4m/min，是由22KW带制动电机驱动行星齿轮减速器，经联轴器直接与上辊联接，带动上辊正反转动，能确保在传动中准确定位,操作方便。具体结构见图3-1。 下辊传动的线速度约为4 m/min,由液压马达通过齿轮传动使两下辊转动，卷制不同板材筒件的实际线速度不同,由液压系统控制调节。详见图3-2。 3.2 辅助传动机构 上辊升降、下辊水平移动及倒头立起与倒下,为辅助传动系统。 4 液压系统(见系统原理图4-1) 本机的液压驱动为开式系统,电机额定功率为7.5KW,额定工作压力为20MPa,用于驱动下辊油马达旋转系统油缸的升降。由电磁溢流阀进行空载起动,压力调整,过载卸荷,通过耐震压力表观察压力调节范围及压力波动情况。 系统为开关控制形式,电磁换向阀得电情况决定执行元件的工况(系统中油缸的升降定位,液压马达的正反向旋转)。由液控单向阀对执行元件进行保压，下辊马达的旋转速度由调速阀调节控制. 本系统工作介质为30#～40#普通液压油,经精细滤油车(≤10μ)由空气滤清器向油箱内注满(油标上限)清洁的液压油,并从马达泻油口注满油液,试车前注意电机的旋转方向与标记一致,允许二次向油箱加油。 5 电气系统
Analytical and empirical modeling of top roller position for three-roller cylindrical bending of plates and its experimental verification A.H. Gandhi, H.K. Raval Abstract：Reported work proposes an analytical and empirical model to estimate the top roller position explicitly as a function of desired (final) radius of curvature for three-roller cylindrical bending of plates, considering the contact point shift at the bottom roller plate interfaces. Effect of initial strain and change of material properties during deformation is neglected. Top roller positions for loaded radius of curvature are plotted for a certain set of data for center distance between bottom rollers and bottom roller radius. Applying the method of least square and method of differential correction to the generated data, a unified correlation is developed for the top roller position, which in turn is verified with the experiments, on a pyramid type three-roller plate-bending machine. Uncertainty analysis of the empirical correlation is repo rted using the McClintock’s method. Keywords: Roller bending,Springback,Analytical study,Empirical modeling, Uncertainty analysis 1. Introduction Large and medium size tubes and tubular sections are extensively in use in many engineering applications such as the skeleton of oil and gas rigs, the construction of tunnels and commercial and industrial buildings (Hua et al., 1999). The hull of ships may have single, double or higher order curvatures, which can be fabricated sequentially; first by roll forming or bending (to get the single curvature), and then line heating (to get the double or higher order curvature). As roller bending is performed at least once in the sequential process, its efficient performance is a prerequisite for the accurate forming of the double or multiple curvature surfaces (Shin et al., 2001). In view of the crucial importance of the bending process, it is rather surprising to find that roller-bending process in the field has been performed in a very nonsymmetrical manner. Normal practice of the roller bending still heavily depends upon the experience and skill of the operator. Working with the templates, or by trial and error, remains a common practice in the industry. The most economical and efficient way to produce the cylinders is to roll the plate through the roll in a
编号：SM-ZD-65948 三辊卷板机操作规程Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
三辊卷板机操作规程 简介：该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1、工作前检查液压站储油箱油量应充足。启动液压站检查油泵工作是否正常，阀门、管路是否有泄漏现象，压力应符合要求，打开放气阀将系统中的空气放掉。 2、不准卷制或校平有突起焊缝或有切割毛边的钢板。 3、在卷制或校平时，不允许钢板与工作辊有打滑现象。 4、在卷制圆锥形工件时，应使工件小圆一端压在立辊的导辊上。 5、用垫块校平钢板时，垫块硬度不得高于工作辊硬度。 6、在卷制或校平时，钢板应置于工作辊的中间部位，偏置时钢板的厚度应相应减小。 7、在卷制最大厚度的钢板时，首次压下卷制的成品半径与所需卷制的最小成品半径之比不得小于2。其后应用于2~3次卷成所需的最小成品半径。 8、钢板弯卷出现搭头时不准工作，液压站油压不稳定或
摘要 本说明书是按照所设计的卷板机容撰写的，主要包括卷板机轴辊的受力分析、电动机的选择、主减速器的设计、侧辊传动系统的设计、下辊液压传动系统的设计以及对下辊液压同步控制系统进行了研究。从而保证了下辊在上升的过程中始终能够保持两端同步。 四辊卷板机主要为锅炉厂辊制锅炉圆筒而设计，它可以用于各种型号锅炉圆筒的生产和加工，也在造船、石油化工、航空、水电、装潢、及电机制造等工业领域得到了广泛的应用，用以把金属板料卷制成圆筒、圆锥以及弧形板等各种零件。 该四辊卷板机利用其四个辊筒的空间布置，最大围地减少了剩余直边的出现、降低了生产成本、提高了生产效率。 关键词：四辊卷板机辊制剩余直边弧形板
Abstract This statement is in accordance with the design cylinder content written mainly include the pressure analysis of cylinder axle roller, electric motors choice, the reducer design, lateral roller drive train system design, the design of the roller hydraulic drive train system on the roller and hydraulic control systems simultaneously conducted research. Thereby ensuring an increase in the course of the roller always able to maintain both simultaneously. The four cylinder roller machine mainly boiler plant roller system designed boilers cones, which can be used for various types of boilers cones production and processing are also shipbuilding, petrochemical, aviation, utilities, furniture, and electrical manufacturing industries widely applied to the metal plate material volumes produced cones, circular cone arc boards and various parts. The four cylinder roller machine use its four roller cylinders space layout, the greatest scope to reduce the margin in the remaining departments, reducing production costs, improving production efficiency. Key words:four-cylinder roller machine Roller machine Left straight-side Arc board