卷板机总体结构设计建筑建筑规划_建筑-设计及方案.pdf

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1、刖言 卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架：为全铸件。随着焊接技术的发展，特别是近30年来。焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。国内外在重型机械制造方面，愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构。例如：冲压机、锤 压机、大中型机床等的机架或床身；大型齿轮、内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速 地改用全焊钢结构。其主要原因在于全焊钢结构重量轻，质量高，生产周期短等特点 随着我国机械制造行业的不断发展，机械化的程度得到了很大的提高，卷板机也从以 前的手动操作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器。本次设计的主要是卷板机的总体结 构，包括：大辊轴小辊轴的设计，液压系统的设计以及卷

2、板机机体的外形的具体的尺寸设 计。卷板机由于使用的领域不同，种类也就不同。目前广泛使用的卷板机主要有：大型上 辊万能式卷板机，中型上辊万能式卷板机，小型上辊万能式卷板机，船舶专用三辊对称式 卷板机，油罐车用上辊数控万能式卷板机，三辊卷板机等，当然在卷板加工过程中，常常 会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况，也会尽量的克服这些问题。1 绪论 1.1 卷板机的定义 卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架：为全铸件。考虑铸造结构工期长、成本高，卷制锥筒时连接挡料装置不方便，而且要随工程场地变化反复拆卸、搬运、安装,又是单机生产，最后决定其机架采用全焊钢结构。卷板机示意图见图 1-1。Fig

3、.1-1 Mach ine structure diagram 1.2 卷板机的工作原理 电动机启动后，电动机带动大辊轴转动起来，将要加工的金属板材从卷板机的一侧由 大辊轴与板材之间摩擦力匀速的将板材带入卷板机内部，再次用液压缸内的液压油作用于 活塞作垂直升降运动，使每个小辊轴两端的液压缸进行同步上升，上升到所需板材弯曲的 理想弧度，卷板工作开始，直到卷制成型，通过三位四通换向阀换向，使液压缸内的液压 油回油使活塞杆向下运动。关闭电动机。卷板机侧挡板通过一个大液压缸，可以再需要时 随时放到侧挡板，如果卷制的是封闭的筒体，需要用大液压缸放倒侧挡板，由工人师傅用 吊车或机械手臂从旁边将筒体抽出来，

4、如果加工的不是封闭的筒体，工人师傅可以从卷板 机的一侧通过吊车或机械手臂将板材拿出来，工作完成。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出

5、现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全1.3 卷板机的种类 卷板机由于使用的领域不同，种类也就不同。目前广泛使用的卷板机主要有：大型上 辊万能式卷板机，中型上辊万能式卷板机，小型上辊万能式卷板机，船舶专用三辊对称式 卷板机，船舶专用三辊对称式卷板机，油罐车用上辊数控万能式卷板机，三辊卷板机等，下面就各种卷板机做简要介绍。1.3.1 大型上辊万能式卷板机 大型上辊万能式卷板机主要特点：超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动

6、补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制 0 型、U型、多段R等不同的形状多 1.3.2 中型上辊万能式卷板机 中型上辊万能式卷板机主要特点：超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制 0 型、U型、多段R等不同的形状多 1.3.3 小型上辊万能式卷板机 小型上辊万能式卷板机主要特点：超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程

7、自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制 0 型、U型、多段R等不同的形状多 1.3.4 船舶专用三辊对称式卷板机 船舶专用三辊对称式卷板机主要特点：超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预 弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺 软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有 卷制0型、U型、多段R等不同的形 上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其

8、主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全135 油罐车用上辊数控万能式卷板机 油罐车用上辊数控万能式卷板机主要特点：超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端 部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲

9、工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状 具有卷制0型、U型、多段R等不同 136 三辊卷板机 三辊卷板机有机械式和液压式：机械式三辊卷板机分为对称和非对称机械式。（1）三辊对称式卷板机：机械式三辊对称式卷板机性能特点：该机结构型式为三辊对称 式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗杆传动而获得，两下辊 作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。该机缺点是 板材端部需借助其它设备进行预弯。（2）机械三辊非对称式卷板机：机械三辊非对称式卷板机主要特点：该机结构型式为三 辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以

10、便夹紧板材，并通过下辊齿轮与上辊 齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功能。结构紧凑，操作维修方便。技术参数：规格型号卷板最厚度。（3）液压式三辊卷板机：液压式三辊对称卷板机主要特点：该机上辊可以垂直升降，垂 直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减 速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。上辊呈鼓形状，提高 制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐该机为上调式对称式三辊卷板机，可将金 属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件，本机种两下辊为主动辊，上辊为从动辊。它广泛使用于造船、锅炉、航空、水电、化工、金

11、属结构及机械制造行业。该机适合用于金属板材的弯曲变形，可卷制圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并 有板材端部预弯功能，本机型两个下辊为主动辊可水平移动，上辊为从动辊可上下移动，移动方式有机械式和液压式，传动轴均采用万向连轴器连接。（4）W11系列机械式三辊对称式卷板机：W11系列机械式三辊对称式卷板机性能特点：该 机结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗 杆传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材 提供扭矩。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。主要技术参 （5）W11系列机械三辊非对称式卷板机：W11系列机械三辊非

12、对称式卷板机主要特点：该 机结上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是

13、弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过 下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功 能。结构紧凑，操作维修方便。技术参数：规格型号卷板最厚度 mm卷.（6）W11系列液压式三辊对称卷板机：W11系列液压式三辊对称卷板机主要特点：该机上 辊可以垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊 作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐 上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造

14、结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全2 卷板机安全操作规程 1）卷

15、板机必须有专人负责管理。2）操作人员必须熟悉卷板机的结构性能和使用方法，经负责管理人员同意后，方可进行 操作。3）开机前要仔细检查安全装置是否完好。4）操作时，严禁手、脚放在滚轴和传动部件及工件上。5）工作中断后，应将离合器打至空档。6）多人协同作业必须要有专人指挥。7）严禁超负荷工作。8）上辊的升降翻转轴承的倾倒复位及上辊的平衡，须在主传动停机后进行。9）工作场地禁止乱堆工件及杂物，做到时刻保持机床及场地清洁。10）作业完毕，应切断电源，并锁好电源箱。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型

16、齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全3 卷板机保养规程 1）根据机器规定，按要求对各油杯润滑和人工润滑点进行加油。2）按卷板机规定的参数进行卷板，卷板厚度 20mm最大长度

17、2500mm卷板材料的屈服极 限小于250Mpa 3）接通电源后，进行下辊正反两个方向和上辊升降运动，检查各运动有无不正常的卡死 现象。4）严格按卷板加工程序和操作方法进行操作，在上辊升降到极限位置时，要十分注意设 备的安全运行。5）当主传动停机后，方可进行上辊的升降，翻转轴承的倾倒复位和上辊的翘起。6）在运行过程中，若发现有不规则的噪音、冲击等不正常现象，应立即停机检查。7）操作中各人员要互相协调，听从卷板负责人的指挥，没有口令，禁止开动机器。8）进行卷板操作时应十分注意手被钢板压住和钢板一起卷进。9）用行车起吊钢板或卷筒时，注意不要和机器发生碰撞。10）卷板结束后，做到工完料尽场地清，并做

18、好设备的维护保养工作，及时关闭电源上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板

19、机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全4 三辊卷板机设计力学分析及主参数确定 4.1 结构及力学分析 从结构特点上来看（图4-1），三辊卷板机主要由1个上辊及2个下辊呈宝塔形状组成。用该设备加工圆（弧）形工件时，由上辊垂直向下移动的同时进行转动，对工件（即钢板）产 生向下的压力 P力。P必须克服钢板的屈服强度，使其产生弯曲变形。2个下辊则向同一方向 进行转动，从而移动钢板，将其加工成一定曲率半径的圆（弧）形工件。因此为了确定 P力我 们完全可以将被加工钢板看作为一简支梁，从而有 P力对钢板的最大弯矩为:因为大辊的半径R=0.25m,如图4-1 l=1.2m,铸铁的密度为7.37.3。0六%3

20、所以大辊的体 2 2 3 积V=-R h=3.14 0.25 2.4=0.471m 大辊的质量 m=v=7.3 103 0.471=3438.3kg G=mg=3438.3 0.98 二 33695.34N 由式（4-1）、（4-2）、（4-3）可得:(4-4)弯矩对钢板产生的应力为:钢板的抗弯截面模量：W=(4-2)(4-3)(4-1)上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动

21、的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全 查机械手册得Q235铸铁的屈服强度 j 为225N 2工件厚度：为20mm工件宽度b为/mm 2400mm l=1.2m=1200mm 所以 2=2 汉 225 汉 2400 汇 20 3 1200 其中，6 为被加工钢板屈服极限；I为卷板机两下辊之间

22、距离；:为被加工钢板最大厚度 从式(4-4)可以看出，当加工工件材质一定时，P力的大小只取决于工件的厚度和宽度b，从而可以确定其两下辊之间的距离I。取上辊为分析对象，将 P力看作是作用于上辊的一个 均布载荷，故上辊就成了一个简支梁，如图 4-2所示。2；sb、2 3l=1.2 105 N 图4-1结构分析 Fig.4-1 Structural An Fig.4-2 Mecha ni cal model of the roller 上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等

23、传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全由均布载荷q产生的弯矩函数为:从而可得最大弯矩Mqmax为 其中 /-图4-3上辊实际力学模型 Fig.4-3 Mecha ni cal model on th

24、e actual roll 即 P力对上辊产生的最大弯矩为:匕丄-b)竺空(空2)=6000 2 2 4 2 2 4 4.2 卷板过程中产生桶状变形的原因与对应措施 在卷板加工过程中，常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况，通常我们 称这种现象为桶状（腰鼓形）变形。如图 4-4。对于具有相同材质性能的中薄板，板宽尺 寸（沿设备长度方向的尺寸）越大，卷制的筒体直径越小，越容易产生上述的变形，当板 宽尺寸超过5m时（此种情况是先将平板拼焊然后卷制），桶状变形就会比较明显。变形的 产生给焊接或内部装配带来极大的不便，若变形太大,Mq qb q 2 x-x 2 2(4-5)M qmax .2,

25、2 2 qb-sb、12(4-6)2 P力 2；s、q二一 1.2 105 31 2.4=5oooo Nm 但由实际情况知，上辊的力学模型是均布载荷,q仅作用于实际距离为L的一部分，即:M qmax qb2；sb2、2_qb2 2 50000 2.4 12=36000 N/因而其上辊的实际力学模型如图 4-3所示。M qmax (4-7)y 上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全

26、自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全Fig.4-4 Deformati on of the cyli nder barrel 必须通过对工件进行整形才能满足对后面工序的要求。但该种变形的整形是非常困难的。为尽量减少整形量，一次性卷制出合格筒体，必须分析产生该种变形的原因，并采取适当 措

27、施加以防止或弥补及消除。4.2.1 产生桶状变形的原因 卷板机在工作过程中，上辊向下压，两侧辊旋转，使板材绕上琨发生连续弯曲，从而 达到卷制出所要求半径的筒体的目的。根据卷板机的结构形式，我们可以把其各辊轴在工作过程中的受力情况视为筒支梁来 分析。一般来讲，卷板机的上辊较粗，刚性较好，下辊略细，刚性不如上辊。如果卷板时 上辊的下压力太大，而测辊的刚性不足时，就会使滚轴在卷制筒体的过程中发生变形而出 现挠曲。如图4-5所示，尤其对于辊轴较长的卷板机（比如超过 5m），当压紧力和卷板力接 近设备极限能力时其辊轴更容易出现此种变形。这使得卷板机上下辊之间沿长度方向的间 隙大小不一致。中问部位间隙太，

28、两端间隙小，从而造成辊轴两端对板材的压紧力大、中 间压紧力小的情况，亦即在卷制筒体时板材同一层面沿辊轴长度方向上的各点受力不均，应力应变不一致、使得卷出的筒体中间部位弯曲半径变大而形成桶状对于具有相同材质性 能的中薄板，当板厚与卷制的筒体直径相同而板宽尺寸越大或板厚与板宽尺寸相同而卷制 的筒体直径越小时，所需压紧力和卷板力也就越大，辊轴变形产生的挠度也越大 因此，板材沿辊轴长度方向上的各点的受力大小差别也越大 桶状变形也越明显。若卷筒时板料 宽度尺寸超过5mm一般是一些先将板拼焊然后再弯卷的筒体）而卷制的简体直径又比较小 时（比如小于IOOOmm）则所卷出的筒体将会出现明显的桶状变形。上取代了

29、铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全图

30、 4-5卷板机辊轴受力变形示意图 Fig.4-5 Roller Bending Mach ine deformati on diagram 1 上辊 2 下辊 4.2.2 防止桶状变形的对应措施 由以上分析可知产生桶状变形的原因主要是由于辊轴的刚性不足而发生变形，使得 板材同一层面上滑辊轴长度方向各点受力不均造成的。为卷制出理想的筒体始终保持上 下辊轴之间的间隙均匀一致，保证其对板材的压紧力和弯曲力相同是非常重要的。为达到 这一目的就应采取相对应的措施米防止辊轴变形或对辊轴产生的变形予以弥补及消除。针 对具体情况。可分别采取以下措施：第一，选购的卷板机的各辊轴要有足够的刚性，即使 在卷制最大规

31、格的板料时各辊轴也不致于发生变形。但是，辊轴的刚性是和其截面模量相 关的受设备结构及其它因素的限制。不可能将辊轴做得特别粗，在此情况下，应建议设 备制造厂家根据卷板机的长度及卷板材质的性能、板厚等不同参数，考虑将各辊轴设计成 略带弧形（只适用于一定的板材厚度范围），即对辊轴进行弧形修正，如图4-6a弧形修正目 的就是为了在卷板过程中当上下辊受力出现挠曲变形后其夹持板材的部分基本趋平直。保证夹持板材的上下辊之间的间隙一致。使板材沿辊轴长度方向各点受力均匀.如图4-6b，弧形尺寸的大小应根据材质及适用的板料厚度范围等参数由经验丰富的专业技术人员进 行慎密的计算。第二，选购的卷板机的下辊中间部位应带

32、有辅助支撑滚轮以增强下辊的刚 性，辅助支撑滚轮的数量根据设备长度设定；或者辊轴弧形修正与辅助支撑壤轮两者兼而 有之。如图4-7。（目前，国外大多数著名的卷板机制造商都巳采取对辊轴进行弧形修正及上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对

33、称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全对下辊增加辅助支撑的方法来设计、制造较长的卷板机但各厂家根据自己的经验所采取 的修正方法略有不同。国内也己有少数有该方面经验的厂家制造了此类卷板机）这样,卷制不同尺寸的筒体时，适当调整辅助支撑壤轮向上的压力，使下辊在卷制筒体的过程中 首先具有一个向上的反变形。()1 图 4-6辊轴修正及其对卷板的影响 Fig.4-6 Roller amendment and its impact on the co

34、il 1上辊 2 下辊 3 工件 上辊向下加压后使得下辊反变形消除，上下辊很好地与材料贴合在一起保证板材同 一层面的各点受力一致、变形相同从而达到消除桶状变形一卷制出合格筒体的目的 方法比单纯对辊轴进行弧形修正能适应更广泛的板材范围效果也更好。第三，对于己购 既没有对辊轴进行弧形修正又不带下辊辅助支撑滚轮的卷板机。尽量不要在设备极限能力 时卷制筒体，而应将简体分段卷制后拼接。使卷板机各辊轴的刚性能够承受卷板时的压紧 力和卷板力而不变形这是最基本也最容易做到的。第四，在不影响对板材的压紧和卷制 的情况下，适当降低上辊的压力。减少每次的压下量，又减少各辊轴的挠曲变形。使上下 辊之间的间隙基本保持一

35、致，这样可以减少成形筒体的桶状变形量。第五，卷板过程上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪

36、论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全中在 板料和上辊之间垫两块檬腔垫块进行辅助调整，以保持板材沿辊轴长度方向所受压紧力和 弯曲力基本一致。第六，对设备进行适当改造在下辊中间部位添加辅助支撑壤轮以增强 下辊的刚性.同第二。图 4-7带辅助支撑的卷板机受力变形示意图 Fig.4-7 With the support of the mach in e-assisted deformati on diagram 1 上辊 2下辊 3 辅助支撑滚轮组 板材在卷制过程中产生桶状变形的原因主要是由于卷板机辊轴的变形使得上下辊夹 持板材的部分不平行，板材沿辊轴长度方向各点受力不均造成的。

37、因此，为避免卷扳机辊 轴变形对工件的影响，应首选上辊有弧形、下辊有辅助支撑的卷板机，弧形修正量的大小 应进行慎密计算。而对于己有的普通卷板机，在卷制不同长度的筒体时，应仔细分析卷板 机辊轴的受力及变形情况，采取在辊轴与板材之间加不同形状的檬胶调整垫块的方法来解 决，同时，不要在卷板机极限能力时卷制工作，这样才能保证卷制出精度较高的工件来。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动

38、的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全9.钢结构卷板机机架的应用设计 卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架：为全铸件。随着焊接技术的发展，特别是近30年来。焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。国内外在重型机械制造方面，愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构。例如：冲

39、压机、锤 压机、大中型机床等的机架或床身；大型齿轮、内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速 地改用全焊钢结构。其主要原因在于全焊钢结构重量轻，质量高，生产周期短等特点。9.1 机架钢结构的设计 过去，卷板机主要采用经验和类比设计。原西德阿亨工业大学试验表明，侧壁板厚以 不小于15 mm为宜。根据卷板机的轧制力及外载受力分析卷板机机 架侧壁板和主要受 力面板采用厚为18 mm勺Q235B钢。加强筋选用厚为10 mm的 Q235B钢。由 WK一 16X2000 型卷板机能卷制的最小圆直径确定了两下辊中心距为 360 mm参考同类机型卷板机几何尺 寸、安装情况确定了该机架的外形尺寸。9.2 焊接工艺

40、1）母材材质为Q235B其焊接性能良好。选用熔渣流动性好、脱渣容易、电弧稳定、熔深 适中、飞溅少、焊波整齐、价格低廉的 J422焊条。2）根据钢板厚度，采用直径为 4 mm的规格，直流正接，手工操作，平焊位置焊接，电 流保持在130 A150A之间。3）在焊接过程中，为防止扭曲变形，采取了一些刚性固定措施，合理安排了组装和焊接 顺序，焊后进行了退火处理及整形。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发

41、展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全10.卷板机辊子断裂的探析 10.1 辊子摩擦和磨损特征 10.1.1 磨损机理 磨损是摩擦的物体两接触表面，由于摩擦的机械作用使物质逐渐损耗的过程，它将 导致在垂直于摩擦表面的方向上物体尺寸逐渐减小。接触表面在高应力作用下形成局部

42、机 械损毁，损毁形式受周围环境因素的影响。根据损坏原因，把损坏分为粘附磨损、磨粒磨 损和疲劳磨损。对于粘附磨损，尽管工作辊的表面经过热处理，由于受法向载荷同时又 有切向运动，表面膜也会被压缩破裂，造成新生表面直接接触，产生粘附（冷焊）。若载 荷和速度都很大，摩擦表面温度升高，更促使表面膜破坏，形成粘附。粘附一一撕脱一一 再粘附的循环过程，就形成粘附磨损。对于磨粒磨损，也是可能而且是常见的，由于板 材较硬或有硬点、有杂质等，在切向运动下，较硬的轮廓峰或磨粒在辊子的表面象切削一 样划出条状细槽，造成材料脱落。对于作滚动和滑动复合摩擦的工作辊而言，在交变应 力的作用下，使材料表层疲劳而产生材料脱落造

43、成疲劳磨损。造成疲劳磨损的应力循环次 数随着应力值得增加而减小，尤其随着滑动摩擦所占摩擦比重的加大而加剧。10.1.2 磨损分析 在一定的摩擦条件下，磨损过程分为三个阶段，即磨合阶段，稳定磨损阶段和剧烈 磨损阶段。磨合是磨损的不稳定阶段，在整个工作时间内起比率很小，磨损率很高，但 随工作时间加长而降低。稳定磨损阶段时间最长，其特征是磨损放慢，磨损率稳定，剧 烈磨损阶段是磨损率急剧增加，对于辊子而言，意味着 应力集中严重，从而导致辊子极 易断裂。对于卷板机而言，机器的空转磨合对机器的效率和使用寿命很有意义。磨合能使 机器表面形成弹性接触条件，从而能够提供一个最小的摩损 率和稳定的摩擦力值。磨合

44、的重要规律是稳定的粗糙度和原始的粗糙度无关，而取决于磨损条件。对于机器的工作 何尝不是一种中长期的磨合。磨合结果受材料的载荷、速度、机械物理性能等因素的影 响，但只要上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控

45、万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全压力不超过临界值，保持弹性接触就是优而佳。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的

46、领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全10.2 辊子的断裂类别成因和预防 10.2.1 辊子初期的断裂 当辊子初期的断裂时，对于上辊而言，肯定是上辊下压量太大，而辊子的强度安全系 数不足等造成的。这时，就要考虑 设计上要有相对回旋的空间，卷板过程分道次合理。对于下辊而言，就是没有经过初期磨合阶段，下辊扭矩比正常工作磨合。额外增加了不少 磨损扭矩，而使综合应力加大而失效。故适当加粗下辊，并预先空转，则可防患于未然。1

47、022 辊子中期的断裂 这个时期 的断裂，主要有两种情况，与其他阶段相比子断裂较常见。1）校圆过焊缝时易断。当板材卷成圆筒焊接后，焊缝较微观的角度分析，它是直边，而 不是弧边；是厚边，而不是边；是粗糙的，而不是磨合的。综合来看，它不仅使上下辊 的加大，而且下辊的扭矩也加大。有鉴于此，对于焊缝要磨光，不能太厚。当然，不太 多当心厚度，设计上应该有所考虑的。其次，卷制时必须步按道次推进，这样可避免扭 矩过大。这不仅需要理论的明，而且也需要经验的指导。2）弯卷板材的直径越小，接触力与切向应力就越大，故粘附磨损和磨粒磨损而导致辊子 有纹时的应力过度集中成为可能，随时都可能断辊。如果逐道次弯成弯卷，弯曲

48、扭矩将会 减小，从而切向应力会减小，下辊趋于安全。这种情况需要注意，卷板过程最好分若干道 次，使压力不致超过临界值；卷制的板材要消除硬点杂质，避免划破和划伤。同时要提 高辊子的表面硬度。10.2.3 辊子后期的断裂 如果设计和操作都符合规范，辊子的疲劳应力达到一定的循环次数后，则会形成应 力集中，导致疲劳断裂；而随着超负荷的超切向应力的加大，这种断裂则会加速。在技术 水平范围内，我们应尽量提高工作辊的硬度，提高其抗磨性抗疲劳性，同样减小接触应力，辊子的预期寿命质量则会提升。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机

49、床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使用的领域不同种类也就不辊对称式卷板机油罐车用上辊数控万能式卷板机三辊卷板机等当然在卷板加工过程中常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况也会尽量的克服这些问题绪论卷板机的定义卷板机是弯曲金属板材的设备传统卷板机机架为全11 结论 本文设计了卷板机总体的结构及各部重要零件，符合了设计要求。本文对大辊轴，小辊轴的校核符合技术要求，确定了

50、大辊轴，小辊轴的尺寸，以及与 大辊轴，小辊轴配合的轴承的型号，另外，卷板机还具备了独立完整的液压系统，并能够 满足卷板机各种工况的需要，。由于本人的水平和时间有限，具体的细节方面设计的还不够完善，还请老师指导和改 正。上取代了铆接结构并部分代替铸造和锻造结构国内外在重型机械制造方面愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构例如冲压机锤压机大中型机床等的机架或床身大型齿轮内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构其主大的提高卷板机也从以前的手动作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器本次设计的主要是卷板机的总体结构包括大辊轴小辊轴的设计液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计卷板机由于使