三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)

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三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)

1前言

1.1選題背景

機(jī)械制造業(yè)在近代中國的發(fā)展過程中起到十分重要的作用，在國民經(jīng)濟(jì)中占有很大的比例，因此在國民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的作用和地位。一個(gè)國家的技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步離不開機(jī)械制造業(yè)。當(dāng)一個(gè)國家的機(jī)械制作十分發(fā)達(dá)是，它的國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平也會(huì)是十分的厲害，因此世界各國都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度決定了機(jī)械制造生產(chǎn)能力和制造水平。因此，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展是離不來機(jī)械制造裝備技術(shù)的。努力地研究機(jī)械裝備技術(shù)可以讓我們國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)都能得到發(fā)展。我國也是制造業(yè)十分發(fā)達(dá)的大國，因此更應(yīng)當(dāng)花費(fèi)資金投入機(jī)械制造業(yè)去，去研究和發(fā)展。

卷板機(jī)是一個(gè)將金屬板材彎卷成錐體、曲面體體、筒體或其他形體的通用成型設(shè)備。根據(jù)以往的概論三點(diǎn)可以成圓的原理，卷板機(jī)在工作時(shí)的工作輥他們的位置不是固定的，而是變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而使板材產(chǎn)生連續(xù)不斷的塑性變形，可以以獲得預(yù)制的工件。該通用設(shè)備可應(yīng)用于造船、鍋爐、石油、化工及機(jī)械制造行業(yè)等。

與外國的工作輥（一般以工作輥的配置方式劃分）劃分方式不同，國內(nèi)基本都以工作輥調(diào)整形式及數(shù)量作為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行分類，一般分為：

1、特別用途卷板機(jī)：有雙輥卷板機(jī)、船泊式卷板機(jī)、立體式卷板機(jī)、多功能卷板機(jī)和錐體式卷板機(jī)等。

2、三輥卷板機(jī)：分為機(jī)械式三輥卷板機(jī)（機(jī)械式三輥卷板機(jī)包括機(jī)械式對(duì)稱式三輥卷板機(jī)和機(jī)械式非對(duì)稱式三輥卷板機(jī)）和液壓式三輥卷板機(jī)。

3、四輥卷板機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。機(jī)械傳動(dòng)式卷板機(jī)已經(jīng)有很長的發(fā)展時(shí)間，但是由于它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡單，工作性能很好，制造價(jià)格很低，因此在好多中、小型的卷板機(jī)依舊使用中。但是由于現(xiàn)在的卷板機(jī)都是低速大扭矩的卷板機(jī)，所以傳動(dòng)系統(tǒng)體積過于巨大，卷板機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的功率較大，并且在啟動(dòng)的時(shí)候電能的上下起伏太大，因此現(xiàn)在大型的卷板機(jī)都是在用液壓傳動(dòng)。

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三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)

卷板機(jī)可分為冷卷和熱卷。冷卷指板材在冷態(tài)下，依照規(guī)定上要求的的屈服極限方式，才能卷制出最大板材厚度和寬度時(shí)最小卷筒直徑。由于板材在生產(chǎn)加工中的候沒有加熱的過程，所有也就不會(huì)有麻點(diǎn)和氧化鐵皮等缺點(diǎn)。因此生產(chǎn)出來的物件質(zhì)量是十分的高的，目前國內(nèi)一般狀況下采用冷卷較多。不過在特別的狀況下也可以使用加熱卷制的方法，當(dāng)遇到彎曲半徑較小或板材厚較大并超過卷板機(jī)的工作能力時(shí)，可采用熱卷。

1.2卷板機(jī)的原理

1.2.1卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式

卷板的工作原理其實(shí)很簡單，當(dāng)板材進(jìn)入卷板機(jī)時(shí)，卷板機(jī)遇拉長板材的外層纖維并且縮短內(nèi)層纖維，從而使板材產(chǎn)生彎曲變形。卷板機(jī)的工作性質(zhì)也十分的簡單，首先使板材在未加熱的狀態(tài)下，然后必需依照規(guī)定的屈服極限，最終就是來卷制出最大板材厚度與寬度時(shí)最小卷筒直徑。

卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式大體上可以分為兩種運(yùn)動(dòng)，分別是主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)就是指的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它是對(duì)加工板材的旋轉(zhuǎn)和彎曲等一系列運(yùn)動(dòng)的總稱。因此它主要就是對(duì)板材的加工，從而是板材能夠完成初始的加工過程。輔運(yùn)動(dòng)就是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它是對(duì)卷板機(jī)在卷板過程中輥的升降和板材的翻轉(zhuǎn)等形式運(yùn)動(dòng)的總稱。因此它主要是對(duì)卷板機(jī)的輔助運(yùn)動(dòng)，可以使它更好的卷制出合格的物件。

下圖的為三輥對(duì)稱式卷板機(jī)的工作原理,它的上面只有一根輥，稱之為上輥，它位于兩下輥中央對(duì)稱位置并且只在位置上作垂直升降運(yùn)動(dòng)。下面兩個(gè)平行的輥為下輥通過絲桿絲母蝸桿傳動(dòng)而獲得動(dòng)能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并且通過兩個(gè)齒輪的嚙合,來為卷板機(jī)的卷制提供了扭矩。

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前言

圖1三輥卷板機(jī)工作原理圖

由圖1：主運(yùn)動(dòng)指上輥繞O1，下輥分別繞O2、O3作順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。輔運(yùn)動(dòng)指上輥的上升或下降運(yùn)動(dòng)，以及上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運(yùn)動(dòng)等。1.2.2彎曲成型的加工方式

卷板機(jī)彎曲的板材基本上都是鋼制板材，因此對(duì)于鋼制的板材結(jié)構(gòu)彎曲成型的加工方法有好多種，但是最主要的還是卷板、彎曲的方式。彎曲成型加工時(shí)的外部條件可以是加熱或者冷卻，均可以完成彎曲成型。

卷板是鋼板在卷板機(jī)中的動(dòng)能的作用下，從而讓鋼板中的的外部的纖維變的比以前更長了，而內(nèi)部的纖維卻變的比以前短了，產(chǎn)生的卷板成型。假使要卷制的圓筒的半徑比正常的要大時(shí)，可以直接在正常的溫度中進(jìn)行卷制成圓，假使要卷制的圓筒的半徑比正常的要小并且鋼板的厚度較大的時(shí)候，就必需要先把鋼板進(jìn)行加熱使得鋼板更能被卷制成圓。在正常的溫度下卷制成圓的鋼板的方法有：機(jī)械卷圓和手工卷制兩個(gè)加工方法。機(jī)械卷圓是必需要在卷板機(jī)上面才能完成的。

板材彎曲受到的壓力是通過卷板機(jī)上面的上輥軸向下移動(dòng)的過程中形成的壓力，從而使得硬度較大的板材彎曲。工作原理如下圖2所示。

a）b）c）a）對(duì)稱式三輥卷板機(jī)b）不對(duì)稱式三輥卷板機(jī)c）四輥卷板機(jī)

圖2滾圓機(jī)原理圖

根據(jù)研究可得用三輥卷板機(jī)彎板時(shí)，無法對(duì)筆直的板材進(jìn)行直接彎曲，必需要進(jìn)行預(yù)備彎曲才行，預(yù)彎長度為0.5L＋（30~50）mm(L為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓

力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎（圖3）

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三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)

a）b）

a）用壓力機(jī)模壓預(yù)彎b）用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎

圖3鋼板預(yù)彎示意圖

1.3卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

自從2023年我國參與了世界貿(mào)易組織后，我國的機(jī)械制造業(yè)在飛速的發(fā)展中，所以卷板機(jī)作為機(jī)械制造業(yè)中十分重要的組成部分也在飛速的發(fā)展，機(jī)械制作業(yè)的發(fā)展也促使了我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)。

我國的卷板機(jī)最早發(fā)源于六十年代，最早使用機(jī)械傳動(dòng)的是三輥卷板機(jī)，這種卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)十分簡單，但是也有一些缺點(diǎn)就是不能將板材端部彎曲，發(fā)展到了七十年代后，一些研制機(jī)構(gòu)，研制出來了一種機(jī)械傳動(dòng)的卷板機(jī)，這種卷板機(jī)改進(jìn)了缺點(diǎn)了，可以直接對(duì)板材的端部進(jìn)行彎曲，同時(shí)也改進(jìn)了卷板機(jī)的性能，但是他的結(jié)構(gòu)太過于巨大，制造起來也很麻煩，所以沒有得到推廣。八十年代中期，這個(gè)廠家又對(duì)該卷板機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，將液壓技術(shù)應(yīng)用了進(jìn)來，還對(duì)筒形進(jìn)行了較圓，這樣就很大程度上提高了該機(jī)器的效率。發(fā)展到了八十代后，又將一些先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用與卷板機(jī)，例如PC、NC等，這些技術(shù)使卷板機(jī)具有了自動(dòng)調(diào)平、水平升降等功能。經(jīng)過不斷對(duì)卷板機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，使卷板機(jī)的重量大大降低，性能大幅度的提高，因此在市場中得到了廣泛應(yīng)用。

隨著國家的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面水平的不斷提升，國家對(duì)卷板機(jī)的支持力度也越來越大，好多企業(yè)都對(duì)卷板機(jī)不斷的改進(jìn)，有些還引進(jìn)了一些國外的高新技術(shù)，目前，我國的卷板機(jī)研制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了亞洲的先進(jìn)水平。

由于卷板機(jī)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了卷板機(jī)的下游企業(yè)的發(fā)展，例如一些焊接、檢測、材料等行業(yè)，卷板機(jī)的研究和創(chuàng)新帶動(dòng)了我過的機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展。

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方案的論證及確定

這些年，隨著國家的石油、化工、海洋開發(fā)等部門的飛速發(fā)展，卷板機(jī)的使用范圍也大大的擴(kuò)廣，如今卷板機(jī)已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)不可缺少的高效機(jī)器，時(shí)代在不斷發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，所以對(duì)卷板機(jī)的功能要求也越來越多。

2方案的論證及確定

2.1方案的論證

一般的狀況下，卷板機(jī)的工作能力就是指它所能夠卷制的板材的厚度，也就是依照規(guī)定的屈服極限用冷卻狀態(tài)下的板材，卷制出板材的最大厚度與寬度時(shí)候的卷筒的最小直徑的能力。正常狀況下冷態(tài)卷制的能力是熱態(tài)卷制能力的一半左右。但是最近卻是冷卷的能力在不斷的發(fā)展中。

綜上所訴，根據(jù)卷板的各種類型我擬訂了以下幾種不同的方案，并且分別進(jìn)行了分析和論證。

2.1.1方案1雙輥卷板機(jī)

雙輥卷板機(jī)的原理如圖4所示：

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1.上輥2.工件3.下輥圖4雙輥卷板