彩钢瓦成型装备设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）彩钢瓦成型装备设计摘 要彩钢瓦是涂有色彩的钢板或彩卷通过辊压冷弯成各种波型的压型板。广泛用于工业和民用建筑、仓库、大跨度的钢结构房屋的墙面、屋顶等。彩钢瓦成型装备又称辊式冷弯成型，是彩卷等原料先通过二对矫直辊，向前运动通过一排串联的成型轧辊，顺次使其缓慢弯曲，最后通过定型轧辊将平板轧制成所需的截面形状的塑性加工设备。当卷料通过设备时，矫直辊起矫直作用，压成型辊压制深度，定型辊将其压制为波型，定型辊确定其截面形状，在由长度测量装置测量卷料长度，控制系统控制剪切设备剪切，实现自动控制，完成生产信息化管理。本文通过对彩钢瓦成型装备的用途、工作原理进行分析，从而确定设计方案，完成原料开始轧制到成型过程中生产设备的机械部分的螺钉、螺栓、轴承等标准件选型、电机功率的计算及电机选型、轧辊的设计。关键词：压型板 冷弯成型 塑性加工 成型轧辊ABSTRACT Steel plate is coated with color or color film through the pressure plate rolling and cold-bending into various wave patterns. Widely used in industrial and civil buildings, warehouses, large span steel structure housing walls, roof. Tile forming equipment is also called cold roll forming is a lottery, raw materials such as first through two pairs of straightening roller, forward movement through a row of tandem roller molding, in order to slowly bend, finally forming roll plastic processing equipment of plate rolling into the section shape required. When the coil through the device, the straightening roller straightening function, pressing roller compaction depth, shaping roller be suppressed to wave type, shape and determine its section shape, the length measuring device for measuring coil length, control system of shearing machine shearing, to achieve automatic control, to complete production information management. In this paper, through the analysis of the working principle of color use, tile forming equipment, so as to determine the design scheme, completed the raw materials began rolling into the molding process in the production equipment of the mechanical part of screws, bolts, bearings and other standard parts selection, motor power calculation and motor selection, roll design.Keywords: pressure plate Cold roll forming plastic working the forming roller 目录前言1第1章 绪论21.1 设计背景及设计意义21.2 发展历程和发展前景21.2.1产品的质量21.2.2经济效益31.2.3发展情况3第2章彩钢瓦成型理论和工艺62.1 彩钢瓦设备介绍62.1.1彩钢瓦设备的结构组成62.1.2工作原理62.2成型工艺72.3彩钢瓦设备成型工艺的的特点8第3章 确定设计方案103.1 彩钢瓦设备的组成103.2方案拟定103.2.1设计要求103.2.2传动方式113.2.3辊型设计113.2.4 机架设计203.2.5设备结构22第4章 彩钢瓦成型设备设计选型计算244.1 彩钢瓦成型设备设计计算内容244.2 电机的选型计算244.3 辊的强度校核264.4 螺钉的强度校核274.5弹簧的校核284.6链条的选型30结论32谢 辞33参考文献34外文资料翻译355前言彩钢瓦彩色压型瓦，是近年国际、国内兴起的一种新型建筑材料，是采用彩色涂层钢板，即在镀锌板上涂上色彩，经辊压冷弯成各种波型的压型板，主要应用于工业与民用建筑、仓库、特种建筑、大跨度钢结构房屋的屋面、墙面以及内外墙装饰等。彩钢瓦成型装备备结构合理、操作方便、功能齐全、送料、压型、切断而成板材。彩钢瓦机采用变频调速、电脑控制，所以计量准确。使用自动化控制软件，实现了生产的信息化管理。本文根据彩钢瓦装备结构和冷弯设备知识，设计了一台基于750型彩钢瓦装备的压瓦机，其结构简单、安装方便、操作简捷，具有一定的经济和使用价值。本文共分四章介绍了彩钢瓦装备的设计。第一章为绪论，主要介绍了课题的背景和设计的目的意义，以及设计的现状和彩钢瓦装备的发展趋势，并对两种方案进行了论证和取舍；第二章为彩钢瓦成形理论和工艺；第三章为彩钢瓦装备设计方案的拟定；第四章为彩钢瓦设备相关参数的校核。本文在编写的过程中参考了大量的文献资料，并得到了指导老师的认真指导，但由于自己的水平有限，内容难免会有错误和不当之处，敬请谅解。第1章 绪论1.1 设计背景及设计意义随着经济的发展，彩钢瓦被广泛应用在建筑、装饰等行业，因而彩钢瓦需求量的不断加大，质量要求更高，对彩钢瓦设备除了更高的需求。因而在传统压瓦机精益求精的基础上，推出电脑全自动彩钢瓦成型装备成为彩钢瓦设备生产的潮流。随着彩钢瓦在我国的推广的并被广大消费者接受和喜爱，现在有许多的工矿的厂房、钢结构的屋架、仓库、卷帘门、墙面以及内外墙装饰等都普遍接受和使用了彩钢瓦，使得我们的生活建筑更加美观和丰富多彩。本文旨在设计一款装备简单、操作方便、便于运输、精准度较高，经济实用的彩钢瓦装备。1.2 发展历程和发展前景1.2.1产品的质量彩钢瓦的原料一般为热轧钢带和各种涂上色彩的的彩卷，质量较好，而且较美观，特别是表层涂有彩料，具有防腐蚀，质轻的优点。在冷弯过程彩钢瓦成型设备的工艺过程不会损坏表面的涂层。与一些涂防腐材料的产品相比，彩钢瓦设备的生产效率更高，加工成本较低，适合大规模的生产。如下图为YX35-125-750型彩钢瓦，其表面有彩色涂层，具有良好的耐腐蚀性，使用寿命较长。图1-1 YX35-125-750型彩钢瓦1.2.2经济效益一般冷弯型钢是以热轧或冷轧薄钢板作原料，在常温状态下冲压，拉拔，或者折弯、弯曲加工。本文设计的彩钢瓦设备是通过连续的纵向的滚轮压制加工的新型产品。彩钢瓦产品有一下特点：1， 品的厚度薄，截面形状复杂，美观。2， 产品表面光洁，涂有色彩，美观且防腐。3， 可以根据需求者的要求调整产品的长度。4， 产品截面的形状可以更具客户的要求进行设计，方便简单。5， 用于建筑，产品质量轻，有利于减轻建筑物的自身重量，施工方便，降低成本，节省了能耗和劳动力。6， 彩钢瓦产品收多样化的，有750型、840型、860型、850型、900型、1050型等各个型号单层、双层的彩钢瓦，而且截面形状复杂多样。1.2.3发展情况彩钢瓦成型装备又称辊式冷弯成型设备，一般来说彩钢瓦成型设备属于冷弯设备的一种，所以彩钢瓦装备的发展主要是跟随者冷弯型钢设备和彩钢瓦生产工艺技术的水平的发展而提高的。一般冷弯型钢的产品有槽钢，Z型钢 角钢 工字钢等，但这些产品厚度厚，质量较重，彩钢瓦属于精度更高质量更轻的新型冷弯型钢。目前。我国的冷弯型钢的产量很高，大约有在一万吨左右，约占全国钢材产量的0.6。冷弯型钢的生产厂家有初期的五家冶金行业的发展到汽车、桥梁，建筑等多个与国民生产生活相关的行业，同时，也包括大量的私人企业。而且，产品也由初期的单一端面型钢发展到H型，Z型，工字型等多个结构产品。我国冷弯设备发展主要经历了3个发展阶段：第一阶段：国民经济复苏及第一个五年计划时期。我国没有自己的生产设备，主要从国外引进，在这个时期里，只有冶金行业有四套型钢生产设备，经历了从无到有。刚开始国家计划对外引进的设备进行仿造改制，在这一时期由于特殊的原因冷弯行业发展缓慢。第二阶段是80年代初开始。在这个阶段，由于政策方针开始倾斜到经济建设上来，这时约有10套生产设备，且多是中小型的。第三阶段是最近几年。由于经济快速发展，各种冷弯成型设备如今国内已拥有各类大中小型冷弯成型设备。还有一些附带多种辅助生产工序。随着经济快速发展，更加节省原料，质量更轻的型钢产品为人们所接受。彩钢瓦这种新型的建筑材料进入人们的视野，并被广泛推广。我国的彩钢瓦成型装备才算正式起步。建筑行业是彩钢瓦使用的大户，包括建造栏隔带，房屋，方便快捷，大大缩短施工周期。另外还有高速公路护栏，卷帘门，用于装饰的等对彩钢瓦需求较大。现在市场上的彩钢瓦设备主要是通过仿造、改进、创新生产出了460型、760型、750型、820型、840型、850型、900型、1050型等各个型号单层、双层的彩钢瓦设备，满足了各种行业的需求，然而彩钢瓦需求量的不断加大，质量要求更高，导致生产成本不断提高，因而人们对彩钢瓦设备提出了更高的要求。现在新型的电脑全自动彩钢瓦成型装备成为彩钢瓦设备生产的潮流。，它的生产效率更高，耗能更低，节约了成本，为广大消费者喜爱。由于彩钢瓦是近年新兴的建筑材料，彩钢瓦设备也是刚刚生产，这就造成了在本行业中缺少总体的行业标准和规范。各个厂家自成一体，现在虽有所改善，但任然影响了彩钢瓦设备的技术进步，和行业发展。随着国家对彩钢设备的进一步规范，行业标准的进一步完善以及相关行业优惠政策的实施，彩钢瓦成型装备必将迎来快速发展，彩钢瓦市场也会更加繁荣。第2章彩钢瓦成型理论和工艺2.1 彩钢瓦设备介绍彩钢瓦设备，故名思议是用来生产彩钢瓦的机器设备。2.1.1彩钢瓦设备的结构组成彩钢瓦设备一般有机架、轧辊、液压设备、剪切设备、动力输送部分以及控制系统四部分组成。其中轧辊压型又可分成变形区和成型区。 如图2-1图2-1 彩钢瓦设备2.1.2工作原理彩钢瓦成型装备又称辊式冷弯成型设备，是指在正常工作温度条件下，一定宽度的钢带或彩卷经过一组水平排列的的轧辊，在摩擦力的带动下前行并逐步的变形，达到符合要求的截面形状和尺寸长度的一种冷弯设备。彩钢成型设备加工流程一般分为三部分:辊压轴部分,压型部分,剪切部分。彩钢板的冷弯过程在工艺上近似于弯曲工艺，同时又与轧制工艺有所区别，属于特种生产方法。由于钢材在冷加工变形过程中会提高钢材的屈服强度，一般可以提高10-15，有的可以提高20，因此用这种逐步变形方法制造出来的彩钢瓦，质量轻，强度高的特点。彩钢瓦设备成型过程如图2-2所示，当彩卷或彩钢板依次通过连续的辊轮时，在摩擦力的作用下，随着辊轮的回转向前进，同时逐渐进行弯曲变形，从而获得所要求的截面形状。另外在压型时，由于挤压，金属会发生变形，弯曲部位的金属厚度变薄，减薄量一般很小。在压型前后会认为钢板的厚度不变。这种彩钢瓦成型装备适合大批量的连续的工业化生产，其产品的质量经久耐用，加工成本较低，生产效率比较高。图2-2 成型过程2.2成型工艺我国的压型板生产分为成卷连续生产和单件生产。本文设计的彩钢瓦设备选择的成型工艺为成卷连续生产。成卷连续生产的特点是在冷弯成型过程中可以轧制较大的弯曲深度或弯曲角。因为成卷连续生产分为变形区和成型区，卷料在开始成型时才开始进入成型辊中，弯曲时产生的的缺陷也仅仅会发生在料头和料尾，随后可以剪除掉，并且在喂料时不会存在喂料困难问题。同时连续生产效率高，不限制卷料的长度，生产极为方便。但是连续生产一般较为复杂，需要对不同形状的产品配置不同的轧辊、剪切机。而且剪切机剪刃加工不易，费用高。同时剪切机还需要控制系统进行控制。单件生产的特点是即适用于自动化生产，也可以用于人工生产。特别是用于人工生产时，设备较为简单，操作方便，而且适用于多种型号，各种产品。但是单件生产效率低，不能连续进行操作。根据生产的彩钢瓦轧制的深度深，变形角度大，且连续轧制效率高的特点。本文设计的彩钢瓦设备成型工艺为成卷连续生产。其生产工艺过程如下图图2-3轧辊侧面示意图1-矫直辊 2-压型辊 3-成型辊 4-检测装置 5-机架2.3彩钢瓦设备成型工艺的的特点1，成型过程是摩擦力带着卷料连续进入辊轮并不断的向前运行的，有利于提高生产效率。2，成型过程中卷料的长度是无限制的。3，在压型过程中辊轮只与卷料局部接触，有利于减少耗能。4，在辊压部分分为变形区和成型区，卷料在成型之前就与辊轮接触并发生变形，因而变形区较长。5，由于卷料的厚度薄，变形阻力小，对设备的要求较低而且结构简单，易于操作。6，在设备连续运行时，成型工艺状态是稳定的，耗能、各个机构和辊轮中产生的作用力及作用力方向是不变的。7，在成型过程中，彩卷的横截面的厚度和面积基本不变，而截面形状发生显著变化，其高度增大，宽度减少，长度几乎不变。9洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 确定设计方案3.1 彩钢瓦设备的组成彩钢瓦设备用来将彩卷经过多道辊轮逐渐变形，整形达到生产要求的形状和尺寸的设备。一般包括压辊，支撑定位压辊位置的压辊机架，成型机架以及传动系统。这种设备生产的彩钢瓦厚度一般在0.25mm-1mm之间，成品的成型宽度有460mm、750mm、760mm、820mm、840mm、850mm、900mm、1050mm等多种型号。3.2方案拟定3.2.1设计要求由于彩钢瓦种类众多，可以生产的彩钢瓦设备型号的过多，不过其生产过程中的基本原理是相同的，可以选定一种型号进行详细叙述。本次设计要求：1，一台能够压制有效宽度为750mm的彩钢瓦的设备。2，设备高为1000mm，宽为1300mm，长为6000mm。3，同排辊，下辊固定在机座上，上辊能够上下移动调节辊的位置。4，了解彩钢瓦设备的特点，设计彩钢瓦的轧制工艺。5，各道辊次能力参数计算，就计算力能参数进行设备相关零件的选型计算。其型号为YX35-125-750，其展开宽度为1000mm，如下图图3-1YX35-125-750型彩钢瓦3.2.2传动方式一般机械传动方式很多。主要有三种：1，带传动。带传动是一种挠性传动。基本组成零件为带轮和传动带。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点。通过传动带和带轮的摩擦来传递运动和动力，属于摩擦型传动。2，链传动。链传动是一种挠性传动。基本零件组成为链轮和链条。通过链轮的轮齿与链条的啮合来传递运动和动力。3，齿轮传动。与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能够保持准确的平均传动比，传动效率较高，一般在95左右。而且链条油不用像带那样张的很紧，作用于轴上的径向压力很小。与齿轮相比，链传动的制造和安装精度要求较低，成本也低。同时，在远距离的传动时，链传动在结构上比齿轮轻松的多。通过比较，本文选定链传动为本次设计的传动方式。3.2.3辊型设计1，成型方法一般彩钢瓦冷弯成型的方法可以归纳分为以下四种：1）顺序成型法这种方法是先压制成型中间的波型，然后再按顺序压制成型外边的波型。或者也可以先完成外部边形的压制，然后再依次按顺序完成中间波型。其优点是波型和尺寸精确度高，同时成品的变形应力小，有利于辊上孔型的设计。缺点是需要的滚轮数量多，设备外形尺寸大，重量大。2）同时成型方法多个波型同时压制成型或者是多个波型分成几段成型。其优点是所需的压辊数量少，设备的外形尺寸较小，重量轻，运输方便。缺点是压制后应力集中，导致变形应力大，同时在设计辊型时难度较大。3）联合成型法在一部分波型压制成型的过程中，另外一部分波型也开始压制成型。此方法用的辊数比顺序成型方法少，比同时成型方法多，其成型应力介于两种之间，辊型设计也较为复杂。4）波纹预加工成型法这种方法就是先把平板压制成波纹板，然后再根据客户的需求压制成所需的的截面形状。这种方法的优点是压制时弯折部位的变形应力小，每道次辊的压下量较小，延伸应力较小，同时型板的形状和尺寸较为精确。缺点是所需辊数比同时成型法多一些，设计计算也较为复杂，而且不适用于压制深度较深的板型。2，辊型确定1）彩钢瓦在压制过程是逐渐变形，其变形过程很复杂，本文为了设计方便将变形过程简化。故YX35-125-750型彩钢瓦的变形过程如下图3-2 彩钢瓦变形过程2）彩钢瓦设备的工作效率主要取决于压辊的辊型和结构，而最广泛的压型生产工具是成型辊。在整个设备中最复杂的的问题就是成型辊辊轮结构形状的确定。随着对带材稳定性和型材在质量要求方面的要求，以及成型辊速度的提高，对成型辊提出了越来越高的要求。确定压制道次和辊轮形状的基本原则如下：1， 利用最少的压型道次的情况下，辊轮的形状应该使带材有均匀的，合理的变形。2， 应该根据所选定的上下两个辊的不变的中心轴线，对辊轮的外形结构，即纵向和横向尺寸进行确定和计算。对于对称的外形，该轴称为对称轴。3， 将辊的外形剖面分成多段，计算每段长度。在选定的中心线的两端，辊各段的长度在各道次中是不变的。4， 带材通过每道辊轮时，需要考虑辊轮的最小咬入角。其中起初几道辊轮的压制深度要深一些，后面的几道辊轮的压制深度稍浅一些。这主要考虑带材通过起初几道辊轮后，金属材料会有所硬化。通过查询的资料和网上关于彩钢瓦设备的介绍，一般现在彩钢瓦设备一般采用同时成型方法。采用这种方法的设备质量较轻，便于运输。根据辊轮的确定的基本原则本次设计共有十三道压辊，其中前两道为矫直辊，顾名思义主要是卷料在进入设备时，起引导和矫直的作用。变形区为九道辊如图3-2，其变形过程依次为5mm、5mm、4mm、4mm、4mm、4mm、4mm、3mm、2mm。主要作用是使卷料逐渐变形，达到要求压制深度，截面形状也趋于生产要求的形状。成型区共有两道辊，由于变形区已经使卷料在压制深度和宽度上达到了要求，成型区的压辊主要作用是定型，完成整个压制过程截面形状的成型。3）轧制中心线本文设计的成型辊为对称辊，其中心线左右两边各段长度、形状、尺寸相同。这样，带材两边弯曲次数相等，弯曲深度相同，带材不会向莫一方向偏移，加工完成的彩钢瓦波型和尺寸较准确。带材上平行于轧制中心线并在整个冷弯过程中不发生变形的那一段，称之为基本段。基本段在在冷弯成型过程中有很好的稳定性，所以轧制中心线应于基本段中心线重合。这样在成型过程中，当带材从前一对辊运动到下一对辊时，基本段对整个带材其引导作用，对冷弯过程的稳定是有利的。实践证明，冷弯过程中轧制中心线应于带材的基本段的中心线重合，可以避免冷弯过程的偏移。4）设计辊型为了便于其他相关零件的安放。本文设计的成型辊距（同排相邻两个辊中心间的的距离）为148mm，考虑到本次设计的彩钢瓦展开宽度为1000mm,同时卷料与机架应该保持一定的距离。1，矫直辊的设计本文矫直辊为设备的前两个辊，主要是在卷材刚进入机器时，对卷材进行引导，同时对卷材进行平整，为下一步的压制做准备。所以矫直辊为两对圆辊即可。2，变形区压型辊的设计变形区主要是压制彩钢瓦的深度及其宽度。（1）上辊设计。根据图3-2的YX35-125-750型彩钢瓦变形过程，将压型辊设计宽度为30mm，根据变形深度的增加而加大辊轮直径。A、B为压型的辊轮，之间距离彩钢瓦上的槽型距离，为125mm。C为辊的基础直。径设计如下图3-3。（2）下辊设计与上辊相同，但位置需布置在两辊轮之间。图3-3,变形区压型辊3，定型辊设计定型辊主要是定型，完成整个压制过程截面形状的成型。其压型辊轮位置布置与变形区压型辊相同，再根据图3-2 YX35-125-750型号的彩钢瓦的截面形状，设计的辊型如下图 1 2图3-4 辊型1-同排辊上辊 2-同排辊下辊5）制作辊的材料通常使用的成型辊材料如下：1，低碳钢，车削并磨光，但未经过硬化处理。2，灰口铸铁，车削并磨光，但未经过硬化处理。3，低合金工具钢，表面硬度为6063HRC，有时镀铬。5，高碳高铬工具钢，表面硬度为6063HRC，有时镀铬。6，铝合金。产品批量是影响成型辊材料的选取的主要因素。本文设计辊选取的材料为45号调质（材料在淬火后高温回火）钢。因为45号调质钢很好的综合机械性能，在保持较高的强度、刚度条件同时又有很好的塑性和韧性。6）拟定辊上零件的装配方案。1，上辊的装配方案本文设计的设备宽1300mm，同时为了调节上辊的上下移动方便在辊的两端加上滑块，然后将轴承座固定在滑块上。（1），轴承的选定。由于辊型时根据彩钢瓦截面形状已经确定，轴承主要承受径向荷载，轴向荷载较小，选深沟球轴承。为了设计方便选定为带方形座外球面球轴承UCFU206。对于转速较高的的轴承（），可按基本额定动载荷计算选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当轴承可靠度为90%、轴承材料为常规并在常规下运转，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定载荷可按以下公式进行计算：C基本额定动载荷计算值，N。P当量动载荷，N.寿命因数，查表取值为1.590。速度因数，查表取值为1.494。力矩载荷因数，力矩载荷较小时取1.5，较大时取2。冲击载荷因数，查表取值为1.0。温度因数，查表取值为1.0。轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N。C=12.78KN查机械设计手册，UCFU206轴承 =15KN。能满足要求，故选UCFU206轴承。根据机械设计手册参数为：内径d=30,D=62,B=38.1,A=32，A1=15，A2=20，L=108，J=83，N=12。图3-5带方形座外球面球轴承 （2），滑块定型本文设计的滑块两端突出的部分主要是定位限制自由度的，根据选定的轴承的尺寸，本文设计滑块形状尺寸如下图3-6 滑块2，下辊的装配方案本文设计下辊为传动辊，在右端与链轮连接固定。同时辊通过铸件机架并由带方形座外球面球轴承固定在机架上。7） 辊的结构设计根据辊向定位的要求确定辊的各段长度和直径1，（1）对于第一对，第二对矫直辊的下辊为了满足半联轴器的轴向定位要求I-II 轴段左端需要伸出一段，同时便于辊的安装到轴承，故取II-III段的直径取 29mm ；半联轴器与轴配合的毂孔长度=64mm ,为了保证联轴器的安装，故I-II段的长度应比L1略短一些，现取60mm。III-IV段长L=47mm,直径取50mm。V-VI段是矫直辊的矫直部分，由于卷料展开宽度为1000mm，故取值为1000mm，根据上下两辊的辊距为148mm，彩卷厚度为0.3mm，为了方便安装和调整，取直径为147mm。（2）右端与左端对称，但右端主要是与链轮连接，同时为了方便链轮的定位，所以直径略小于轴承直径，故取25mm，根据链轮宽度取56mm。（3）对于矫直辊的上辊，不需要与链轮连接传递动能，同时因为不需要连接联轴器，故将连接联轴器的I-II和连接链轮的右端去掉即可。（4）对于压型辊的上下辊，辊的两端的结构与矫直辊相同。2，压型辊辊轮的布置。对于上下辊，其两端的各段的长度和直径与矫直辊下辊相同。（1）如图3-8，根据图3-2 750型彩钢瓦的截面形状、图3-3彩钢瓦的变形过程，IV-V段为下辊辊轮宽度，取30mm，V-VI段长度取95mm,直径为辊的基础直径为70mm。（2）对于上辊，与下辊相同，但由于压型，所以辊轮应在下辊两辊轮之间布置，直径与长度与下辊相同。3，辊上零件的周向定位。半联轴器与链轮的周向定位选为单圆头普通平键。查机械设计设计手册选取平键截面b x h =8mmx7mm,键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，半联轴器与轴的配合为。链轮与轴连接也是用单圆头普通平键b x h =8mmx7mm,键槽用键槽铣刀加工，长为50mm。链轮与轴的周向定位由过度配合来保证。图3-7矫直辊的上辊的结构图图3-8，压型辊下辊结构图3.2.4 机架设计在机器或仪器中支撑或容纳零、部件的零件称之为机架。一、机架的设计准则1，工况要求：任何机架的设计首要目的是保证机器的工作要求，零部件能够顺利的安装、运转。2，刚度要求：在保证外形条件下，机架的主要要求就是刚度。若果刚度不足，在设备运转时的工作荷载、重力，摩擦力、惯性力等的作用下，导致机架发生变形，影响设备定位精度，从而造成产品加工精度低，影响性能。3，强度要求：对于一般设备机架，刚度达到要求，那么也能够满足强度要求。4，稳定性要求：细长的或薄壁的受压机构存在失稳问题。失稳会对结构有较大影响，设计是需要校核。5美观。在满足机架设计准则的前提下，还需根据机架使用环境和目的，考虑一下几个方面。1，机架的质量应该轻，材料的选择要合适，尽量降低成本。2，结构要合理，便于生产制造。3，机架上的零部件在安装、调整、更换时要便于操作。4，机架有一定的耐腐蚀性。5，有较好的抗振性。二、设计步骤。按机架的制造方法机架可以分为：铸造机架，常用材料为铸铁。这种机架结构形状可以复杂，有较好的吸振性和机加工性能。焊接机架，主要由型钢或钢板焊接而成，要求结构简单。螺栓连接机架，这种机架便于拆卸。本文设计可以将将机架分为两部分，一部分是用于固定成型辊的机架，次机架位铸件机架，形状较为复杂，暂称为铸件机架一部分是起支撑，固定整套设备的机架，此机架结构较为简单，为焊接机架，暂称为焊接机架。为了便于运输和拆卸。两部分通过螺栓连接。1，初步确定铸件机架的形状和尺寸。本次设计的铸件机架主要是为了固定、定位成型辊。并且为滑块的移动提供方便。（1）AB部分主要放入滑块，为滑块定位，为了便于滑块调节，故AB段应略大于滑块，取值为153mm。（2）CD部分通过内六角螺钉固定轴承座，根据轴承座的固定位置在其上钻四个螺孔，其距离如主视图所示为82.5mm，中间开槽为了辊轴的通过，取值为52mm，略大于、轴的直径。同时为了便于轴承座的安装和链轮及链条的安放，BC面与HL面取值应大些，如主视图为192mm。（3）HE为铸件机架底板，通过螺栓固定在焊接机架上，取厚度为30mm。（4）SA面给了方便安装其他零件，同时为了美观，故取值为60mm。机架设计如下：图3-9铸件机架2，焊接机架确定焊接机架较为简单主要是用32C号工字钢和长为280mm型号为80X80的方钢管焊接而成矩形架子，根据设计要求，其长度为6000mm，宽为1300mm，高为600mm。为了结构稳定在架子的中间部分再焊接4块32C号工字钢。架子的焊接通过手工电弧焊进行焊接，开V型坡口，角度。3.2.5设备结构1，设备结构布置图完成设备布置图的步骤如下：1， 确定轧辊的数目。前面已经说明有两个矫直辊，变形区九道辊，成型区两道辊，共十三排辊。2， 确定相邻两排辊的距离。本文设计的辊距暂定为400mm。3， 确定铸件机架的高度。设计高度为375mm。如图3-6.4， 确定焊接机架高度。本次设计选用的为32C工字钢，其参数为高320mm，宽134mm，腰厚13.5mm。支撑腿为80X80方形管，取高为280mm。用地脚螺栓固定。布置图为：图3-10辊的位置布置图 2,调节辊移动的方案选取。本文设计要求辊轮可以移动，调节上下位置，根据铸件机架的设计有两个方案可以选取。方案一：螺纹连接。在移动滑块上钻一个与M16型号螺栓相配合的螺孔。然后再铸件机架上固定一块厚度为25mm宽为50mm长为260mm的长方体铸件，此铸件的中心位置钻一个与滑块上相同螺纹的穿通螺孔。通过拧动螺母1调节螺栓的上下调节滑块的移动。如图3-7图3-11压紧结构方案二：弹簧支撑结构，在铸件机架上固定一个与图3-7相同的结构，然在移动滑块的下面安装二个压缩弹簧。此压缩弹簧有较大的负荷，通过调节螺栓向下移动的位移调节弹簧压缩量，从而调节辊的移动。方案一与方案二对比，方案一结构简单，易于操作，但在共工作时，工作荷载，辊的重力，转矩等都有螺栓承受，很容易导致螺栓损坏，变形。方案二中滑块的自由度已被确定，弹簧只承受压力，当弹簧弹力大于辊的重力时，螺栓受到一个向上的力，同时向下压住滑块。保证结构的稳定。通过比较可知采用弹簧结构更加安全，结构更加稳定，能够保证生产的安全。所以本文设计采用的是弹簧结构。23 第4章 彩钢瓦成型设备设计选型计算4.1 彩钢瓦成型设备设计计算内容本彩钢瓦成型设备设计，需要对以下几个部分进行选型、计算、校核：电机的选型计算，辊的强度校核，螺栓的校核，弹簧的校核。4.2 电机的选型计算1，冷弯变形受力分析（1）每个辊轮单位的受力辊轮压力b弯曲件宽度t弯曲材料的厚度r弯曲件的内弯曲半径材料的抗拉强度K安全系数，一般取1.3。本文以Q235材料制作的彩卷，其抗拉强度钢板厚度小于16mm时为215MPa。弯曲半径取30mm。弯曲件宽度为125mm。=73.37N所以整个辊的受力F=5=11000N（2）同时辊与卷料之间还存在滑动摩擦力，所以，一般钢与钢之间的静摩擦系数为0.5。所以5500N。2，负载功率计算彩钢瓦的压制过程中如果速度过快会导致彩卷上色彩的损坏，一般压制速度在。因为每对辊的直径不同，所以彩钢瓦在压制时为滑动摩擦，但第一对辊的下辊与联轴器连接，其转速应为链轮的传动转速。所以转速n3，电机功率的选择=0.884联轴器效率减速器效率每个辊的功率=W=1100W共有十三对辊，链轮传递功率为=0.95。=0.54=2037W电机所需功率=2300w电机功率负载功率4，确定电机型号二级圆柱齿轮减速器中展开式推荐传动比i=860，所以电机的转速范围为2081560。符合这一范围的Y系列三相异步电动机同步转速有750，1000，1500。根据功率和转速，由有关手册查出有三种使用的电动机型号：因此有三种传动比方案。综合考虑电动机和减速器尺寸、重量、价格和减速器的传动比，则选择n=1000。根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S6。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960，额定转矩2.0，质量63kg。减速器的传动比I=37 根据市场减速器的型号，本文选择JZQ350。4.3 辊的强度校核因为每个辊的转速相同，且辊压制时受力是均匀分配的，所以只需校核第一个传动辊即可。1，输出轴上的功率=KW=2.65KW减速器传动比为i=40。则=24=105.52，估算辊的最小直径。选取辊的材料为45钢，调质处理。根据表41，取=112。表41轴的材料45254512610325mm联轴器端辊取直径d=29mm。校核计算如下：0.2轴的最小直径显然是安装联轴器的部分，其直径为55mm。=4877.8=21.62查表4-1可知，所以符合。扭转切应力，MP；T轴所受的扭矩，N.mm；轴的抗扭矩截面系数，；P轴的传递功率，KW；d计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，MP。4.4 螺钉的强度校核本文轴承座上的尺寸已定，故螺钉选为内六角螺钉。计算校核时只需校核最重的辊即可。辊的重量G=1708N整个辊的受力F=11000N每个轴承座由四个内六角螺钉固定，所以共有八个螺钉。每个螺钉所受剪切应力=15.8=140所以符合要求。剪切面上的剪力剪切面的面积许用剪切力4.5弹簧的校核1，压缩弹簧稳定性验算高径比b较大的压缩弹簧，当轴向荷载达到一定值是就会产生侧向弯曲而失去稳定性。为了保证使用稳定，高径比应满足下列要求：两端固定 一端固定另一端回转 两端回转同时为了保证弹簧的特性，弹簧的高径比应大于0.4弹簧自由高度D弹簧中径2，强度校核对于弹簧校核时，选取最重的辊校核即可。辊的重量G=1708N。本文选取的弹簧参数为材料直径d=5，中径D=32。有效圈数为2.5节距P=10.4。每个辊由四个弹簧支撑，所以=269.5N=6.4=1.235=217.1选用碳素钢材料的弹簧即可符合要求，其许用切应力=400.K曲度系数F弹簧荷载C旋绕比上式中C为弹簧的旋绕比。为了使弹簧本身较为稳定，不至于颤动和过软，C值不能太大；但为了避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，C值不能太小。C值的范围如下表4-2d/mm0.20.40.4511.12.22.567161842714512510494846 选用的弹簧其C=6.4，通过与表4-2比较可知符合要求。3，刚度校核弹簧受载后的轴向变形量n弹簧有效圈数G弹簧材料的切变模量，查表可知，本文G取值为80000。3.54mm使弹簧产生单位变形所需的载荷称为弹簧刚度。=76300N4.6链条的选型一般对链条节距P越大，承载能力越高，但是会造成总体尺寸增大，多边形效应显著，振动、冲击和噪音也严重。为了使结构经凑和延长寿命，应尽量选取较小节距的单排链。由于链节数通常是偶数，为使链条和链轮磨