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三辊卷板机开题报告

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

[1] 苏联莫施宁.卷板机(第一版)[M].北京:机械工业出版社,1970.

[2] 周国盈.带钢卷取设备.冶金工业出版社,1992.

[3] 苏传德.卷板机驱动功率的计算[J].山东冶金.1999.6(3):42-43

[4] 范宏才.现代锻压机械[M].北京:机械工业出版社,1994.

[5] 李强.对称式三辊卷板机的受力及驱动功率计算分析.锻压技术[J].2007

[6] 压力加工手册.日本塑性加工学会编.机械工业出版社,1984.

[7] 巩云鹏.田万禄.张祖立.黄秋波主编. 机械设计课程设计[M].东北大学出版社.2000.

[8] 单辉祖主编.材料力学教程.高等教育出版社.2006

[9] 段鹏文.毛君主编.工程机械.中国华侨出版社.2002

[10] 马壮.赵越超.马修泉主编.工程材料与成型工艺.东北大学出版社.2006

[11] 王昆,机械设计基础课程设计,北京:高等教育出版社,1996年

[12] 濮良贵.纪名刚,机械设计(第七版),北京:高等教育出版社,2001年

[13] 刘鸿文.材料力学第4版[M].高等教育出版社,2004年

[14] 黄大宇,梅瑛. 机械设计课程设计[M].吉林大学出版社,2006年

[15] 成大先.机械设计手册(单行本):常用设计资料[S].北京:化学工业出版社,2004年

4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

4.1 国内外卷板机的研究现状

卷板机产业将保持高速增长并带动铸造卷板机制造工业的发展,中国卷板机工业的总产值仍比2010年增长了25%,由于我国卷板机生产成本较低,远远高于国家GDP 平均增值,中国高端卷板机工具产品的需求仍客观存在,应继续推进行业管理,建立公平、合理的铸造卷板机价格体系。

我国卷板机行业以平均15%以上的速度快速增长,中国经济保持持续增长,我国卷板机行业以平均15%以上的速度快速增长,精密铸造卷板机市场异常活跃,进一步规范卷板机市场,尤其是与精密铸造工业密切相关的轿车增长较快,增大了对复杂、精密铸造卷板机的需求,随着卷板机制造技术的完善和质量的提高。

卷板机对国家的发展有着很大的影响,我国已经进入卷板机生产、消费、出口大国的行列,提高产品质量和强化服务意识,我国已经进入卷板机生产、消费、出口大

国的行列,随着城镇化西进、区域振兴、高速铁路、高速公路、积极调整产业和产品结构,提高全产业的综合竞争力,“十二五”期间卷板机市场需求将继续放大。进一步巩固和提高卷板机生产企业的市场占有率,作为提升装备制造业竞争能力的有效途径之一,发展再制造产业,能降低生产成本,其目的也是为了促进以卷板机更新为重点的技术改造。进一步提高产品质量和强化服务意识,提高全产业的综合竞争力,转变经济增长方式,增强自主创新能力。发展高速加工技术,提高表面处理技术,并仍将快速增长,远远高于国家GDP平均增值,未来几年国内汽车工业仍将是铸造卷板机行业的主要推动力。

卷板机国际市场的好坏直接影响着国内市场的走向,卷板机在全球的走势非常良好,因此国内的卷板机行业面临着非常好的机遇,无疑也是对国内卷板机的挑战,三辊卷板机在非洲市场的发展空间、潜力巨大。

相对2010年36%增长达到5%,中国的需求将在2012-2015年达到50%以上占比,卷板机制造企业能否提供包括矿山方案设计、矿山服务设备设计、产品生产全套化、设备运营、工程管理等在内“一揽子服务”能力日趋重要,最早开始矿山“一揽子服务”的是国外的卷板机企业,各类大型卷板机制造业具有集中度较高、产能不均衡的特点。

卷板机需求量达到每年百分之十几的增速,而且客户的付款能力、及时性非常好,欧洲、美国等发达国家矿机消费仍存在上升空间、非洲等贫穷国家市场发展潜力较大,这为国内卷板机的发展提供了强力支持,欧盟、北美等发达地区的市场比较成熟,欧美等发达国家以及非洲地区对地面表层或地下矿床开采的项目增长将使卷板机的销售同样保持稳定增长。

4.2 发展趋势

我国卷板机行业以平均15%以上的速度快速增长,中国经济保持持续增长,我国卷板机行业以平均15%以上的速度快速增长,精密铸造卷板机市场异常活跃,进一步规范卷板机市场,尤其是与精密铸造工业密切相关的轿车增长较快,增大了对复杂、精密铸造卷板机的需求,随着卷板机制造技术的完善和质量的提高。

卷板机在国际市场需求量达到每年百分之十几的增速,而且客户的付款能力、及时性非常好,欧洲、美国等发达国家矿机消费仍存在上升空间、非洲等贫穷国家市场发展潜力较大,这为国内卷板机的发展提供了强力支持,欧盟、北美等发达地区的市

场比较成熟,欧美等发达国家以及非洲地区对地面表层或地下矿床开采的项目增长将使卷板机的销售同样保持稳定增长。

因此卷板机的发展趋势非常好。

4.3 研究的主攻方向

研究对称式三辊卷板机,在弯曲成型过程中,板材前后受力应该相对均匀,因此能够较好的解决钢板的弹复问题和精度问题。

5主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路

5.1主要研究内容

三辊卷板机的工作原理:上辊垂直升降,下辊水平移动,具有板材端部预弯和卷圆功能,一次上料可完成钢板的预弯和卷制成行;三辊均有动力驱动,卷制薄板时不打滑,同时扩大了板材的卷制范围;上侧辊可以单侧倾斜,且在倾斜状态下两端可同升同降,有利于锥形工件的卷制。

随着高端主机产业规模的迅速发展,无论是进口零部件的价格、数量、水平还是交货期,卷板机产品的设计和制造要更加关注体现全生命周期的绿色理念,“要力促产业结构高端化,鼓励优势企业兼并重组,做大做强,都已感受到国际竞争伙伴越来越强烈的有意制约,要致力于传统产品向精品的升级,解决传统产品“做不好”“不做好”的痼疾,提升中国卷板机产品在国际国内市场上的形象。加快卷板机产品向数字化、智能化发展,实现传统卷板机产品功能的提升和可靠性的提高,卷板机工业要积极发展高效节能产品,也不仅在于将信息技术应用于卷板机企业的经营管理,使研发、生产和企业管理向信息化、自动化、网络化发展,大幅度改善企业的经营管理水平,卷板机工业中高耗能环节的热加工企业更要重视节能减排和环境友好。

5.2需重点研究的关键问题

(1)卷板机是一个对板材弯曲加工的设备,对机床辊子所能承受的弯曲扭矩、齿轮箱的传动比以及高速机斜齿圆柱齿轮传动要求做出明确的计算,它将决定弯曲钢板的厚度;

(2)卷板机要求辊子传动平稳运行,在很大程度上影响着工件质量的加工,所以要设计好内部传动结构;

(3)动力设计,包括主电机的选择和计算、上下辊的设计计算和校核;

完成毕业设计必须具备的工作条件及解决的办法

(4)减速器的设计,包括总传动比的确定、传动装置各轴的参数计算。齿轮传动设计、涡轮螺杆传动设计和轴、轴承和键的设计校核;

(5)设备的维护、润滑和维修;

(6)在三辊卷板机的设计及使用过程中,通常会遇到回弹量控制、纵向很长零件中部凸起、纵向呈锥度和边缘不平整等几个问题。所以要减小设备的震动;

(7)加工效率是现代企业的追求之一,能够方便快捷的安装,拆卸工件,可以大大的提高效率,侧架和工件供给的速度也可以影响加工效率。

5.3解决思路

1、根据题目和原始数据,检索和查看国内外三辊对称式卷板机的相关资料。

2、了解国内外三辊对称式卷板机的使用及发展现状,理解三辊对称式卷板机的工作原理,特别是动力系统和传动机构的工作原理。

3、根据任务书中的内容,对三辊对称式卷板机动力系统和传动机构进行设计,计算并确定主电机的功率等主要技术参数。

6 完成毕业设计必须具备的工作条件及解决的办法

6.1具备的工作条件

原始数据:

加工板料:Q235-A 屈服强度:σs=235MPa 抗拉强度:σb=420MPa

辊材:50 Mn 屈服强度:σs=930MPa 抗拉强度:σb=1080MPa

硬度:HBS≤229HB

板厚:s=12 mm 板宽:b=2000mm

滚筒与板料间的滑动摩擦系数:m=0.18

滚筒与板料间的滚动摩擦系数:f =0.8(冷卷)

无油润滑轴承的滑动摩擦系数: =0.05

板料截面形状系数:K1=1.5 (矩形)

板料相对强化系数:K0=11.6 (A3钢)

板料弹性模量:E=2.06×105MPa

卷板速度:V≥6 m/min

三辊卷板机的设计

三辊卷板机设计、制造、安装和验收标准:

JB/T8796-1998 卷板机、精度

JB/T1829-1997 锻压机械通用技术条件

GB17120-1997 锻压机械安全技术条件

JB/T8609-1997 锻压机械机械焊接技术条件

JB/ZQ4000.5 铸件通用技术条件

JB/ZQ4000.9 装配通用技术条件

JB/ZQ4000.10 涂装通用技术条件

6.2解决办法

①相关专业权威文献资料的查阅。图书馆:相关参考书目借阅;

②调研现有的国内外的三辊卷板机的结构设计案例;

③查询一定数量的与本专题研究相关的中英文资料,需要现代化的文献检索系统并有网络文献检索的能力;

④及时和导师进行沟通,阶段性汇报工作,发现问题,及时解决问题。充分利用各方面现有条件,以便于更好的满足于设计要求。

7 工作的主要阶段、进度与实践安排

根据完成毕业设计的总体思路以及毕业设计进度,现具体安排时间如下:

1、指导老师下达设计任务书、搜集资料第一周

2、撰写开题报告、开题答辩第二、三周

3、卷板机主机部分设计第四、五周

4、对传动部分进行设计分析计算第六周

5、卷板机主要零件设计第七,八周

6、撰写论文第九周

7、将论文报于指导老师检查,修改第十周

8、准备答辩第十一周

9、审查、评阅、答辩第十二周

8指导老师审查意见

指导老师审查意见