16×3000mm對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)含4張CAD圖

16×3000mm對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)含4張CAD圖,16,3000,mm,對(duì)稱,式三輥卷,板機(jī),設(shè)計(jì),CAD 創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程 ISSN2222-1727（紙張）ISSN2222-2871（在 線） www.iiste.o DOI： 三卷板折彎?rùn)C(jī)的設(shè)計(jì)與制造 Patrick Ejebheare Amiolemmen* 約瑟夫·科納斯 艾比貝寧大學(xué)工程學(xué)院生產(chǎn)工程系， P.M.B1154，貝寧城，尼日利亞 摘要 本文旨在設(shè)計(jì)和制造一種低成本的機(jī)動(dòng)三輥板彎曲機(jī)，使金屬板彎曲到6毫米厚的軟鋼板。 本機(jī)設(shè)計(jì)的主要部件有：輥軸直徑；鏈條傳動(dòng)；直齒輪傳動(dòng)和保持鍵及框架。 材料的選擇滿足機(jī)器對(duì)強(qiáng)度，機(jī)器精度和可靠性的要求。 機(jī)器部件由切削、車削和銑削的各種加工過程組成，然后通過適當(dāng)?shù)倪B接方法（如焊接和螺釘接頭）排列和連接在一起。 采用10hp電動(dòng)馬達(dá)制造的電動(dòng)三輥板彎曲機(jī)，最大厚度為6mm軟鋼板，具有較好的效果和效率。 生產(chǎn)總成本為1,363.64$，與市場(chǎng)上可用的當(dāng)量相比，相對(duì)便宜。 關(guān)鍵詞：彎曲參數(shù)，鏈條傳動(dòng)，鍵，輥彎，輥軸，直齒輪傳動(dòng)。DOI：10.7176/ISDE/10-6-05 出版日期：7月31日 2019 1、導(dǎo)言 在金屬加工中，軋制是一種金屬成形過程，其中金屬板通過一對(duì)或多個(gè)軋輥。 軋制是一個(gè)復(fù)雜的過程，由被軋制材料的性能決定，其厚度是主要因素。 設(shè)計(jì)和制造三輥板折彎?rùn)C(jī)所用的參數(shù)取決于這些性能和所用材料的相應(yīng)厚度。 在此過程中，正在軋制的金屬板或薄板的直徑在軋制后不發(fā)生變化。 也就是說，初始厚度和最終厚度將相等。 過程中也避免了裂紋的存在。 這表現(xiàn)在后期的塑性和彈性變形過程中(Boljanovic，2004)。 對(duì)于塑性變形，板材在輥彎后有望保持其厚度。 考慮到鋼彎曲過程中存在的應(yīng)力大小，以及材料厚度的不還原，可以從兩個(gè)方面分析軋輥彎曲過程： i. 彎曲在中心位置的內(nèi)區(qū)，在中性區(qū)的兩側(cè)，是彈塑性變形的區(qū)域，而 ii. 彎曲在外圍地帶（在彎曲的內(nèi)外），是一個(gè)純塑性變形的領(lǐng)域。 彎曲在實(shí)際意義上，是彈塑性變形的一個(gè)領(lǐng)域，可以被認(rèn)為是一個(gè)線性應(yīng)力問題(Carden等人， 2002年)。 在軋制過程中，由于回彈形成，板鋼彎曲的半徑必須小于所需的半徑(Ahmed等人，2012年)。 它們還表明，回彈的數(shù)量取決于幾種材料和機(jī)械性能，如彈性模量、應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀、薄板厚度、滾 子尺寸等。 為了研究鋼板上產(chǎn)生的回彈現(xiàn)象，經(jīng)常采用軋制工藝。 楊和Shima（1988）通過模擬三輥彎曲過程中具有U形截面的工件的變形，討論了曲率的分布和根據(jù)軋輥的位移和旋轉(zhuǎn)計(jì)算的彎矩。 金等人（2007）提出了一種確定薄板三輥彎曲中輥的彎曲力、驅(qū)動(dòng)力矩和功率的公式。 一些研究人員提出了彎曲過程的解析解(Kim等人，2007年；Dongjuan等人，2007年；Wagoner和Li，2007年)；然而，為了對(duì)自由彎曲過程中的回彈進(jìn)行逆分析，假定了平原應(yīng)變和可忽略的剪切變形 狀態(tài)(Behrouzi等人，2008年)。 Asghari等人（2008年）確定了驅(qū)動(dòng)三輥板彎曲機(jī)所需的力和功率，當(dāng)它與工件卸載時(shí)，當(dāng)它負(fù)載 滾動(dòng)最大5mm鋼板時(shí)。 Adsul等人（2013年）指出，在計(jì)算彎曲力時(shí)應(yīng)考慮的因素是材料性能、寬度、厚度、孔數(shù)、彎曲 半徑、力發(fā)展機(jī)理和環(huán)節(jié)。 本研究的目的是設(shè)計(jì)和制造一種電動(dòng)3輥板彎曲機(jī)，將厚度可達(dá)6mm的金屬板和寬度可達(dá)1200mm的金屬板彎曲成圓柱形 45 2.方法 2.1設(shè)計(jì)考慮 為了使機(jī)器性能可靠和準(zhǔn)確，有許多因素需要考慮。 一些重要的設(shè)計(jì)考慮因素是：要軋制的金屬板的性能；軸的尺寸（直徑和長(zhǎng)度）；滾動(dòng)給定厚度和最大可靠厚度所需的力、扭矩和功率。 2.2機(jī)器元件的設(shè)計(jì) 2.2.1輥軸直徑設(shè)計(jì) 忽略軸的重量時(shí)，作用在金屬板上的力，用eqns計(jì)算軸直徑分別為4064.6N和94.3mm。 （1)和(2）作為(Olunlade等人，2018年)： （1） （2） 在這里 E=彈性模量=210×N/ R=曲率半徑= (d max + t)/2 = 1203m =待軋板材的最大直徑= 2400mm t=要軋制的金屬薄板的最大厚度= 6mm I =金屬板的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=wh 3/12 = 21,945.6 mm w =軟鋼板寬度= 1219.2mm h =待軋軟鋼薄板厚度= 6mm Sf =安全系數(shù)= 2 Lsh =卷軸長(zhǎng)度= 1700mm Ms =條帶力矩= F.L sh = 6909820Nmm Ts = Fd s/2 = 2032d s Nmm =輥軸直徑(待定) =軸的許用應(yīng)力= 42N/mm 求解eqn。(4)利用標(biāo)準(zhǔn)化多項(xiàng)式函數(shù)和插入值，計(jì)算出軸直徑，d s = 94.3mm。我們使用ds = 100mm 2.2.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的計(jì)算 圓柱截面M的彎矩政務(wù)司司長(zhǎng)彎曲角度θ，支撐力F2 在輥板和壓力力F上1 由上輥產(chǎn)生（如圖1所示），變形扭矩Td摩擦力矩Tf 滾子驅(qū)動(dòng)扭矩TRD 在下輥以及下輥驅(qū)動(dòng)功率P上計(jì)算 為3.38KNm，20.69o, 95.7kn， 179.1kn， 1.69KNm， 3.89KNm， 5.58KNm 還有 9.92 惠普， 分別 從 eqns。 (3-10)作為(Boljanovic，2004年； www.machinemfg.com/08-02-2019)： （3） （4） （5） （6） （7） 創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程 ISSN2222-1727（紙張）ISSN2222-2871（在 線） www.iiste.o DOI： （8） （9） （10） 在這里 ， w =最大帶板處= 102192m t =軋制失速板厚度= 0.006m YS =材料屈服極限= 280xkn/m kr =加固系數(shù)= 1.1 α =下滾子中心距= d s + t = 0.106m d1 = d2 = d s =下輥直徑= 0.10m dmin =最小卷板直徑= 2d 1 = 0.20m d2 =下輥直徑= 0.10m f =滾動(dòng)摩擦系數(shù)= 0.008 μ =滑動(dòng)摩擦系數(shù)= 0.01 D1, D2 =上滾子和下滾子直徑頸= 0.05m n =下滾子轉(zhuǎn)速= 10 rpm η =傳動(dòng)效率= 0.79 圖1：軋輥彎曲的受力分析(www.machinemfg.com/08-02-2019) 2.2.3彎曲參數(shù) 最小彎曲半徑、最大彎曲半徑、彎曲半徑、彎曲余量和回彈效應(yīng)分別為0.018m、2.035m、1.20m、0.434m和0.21mm。 （11-15）作為(Boljanovic，2004年)： （11） （12） (13) （14） (15) 在這里， c=各種材料=3 t =板材板材厚度= 0.06m Es =板材彈性模量= 190xkn/㎡ YS =板材屈服應(yīng)力= 280x10 3kn /㎡ dmax =卷板直徑= 2.40m θ =彎曲角= R0 =外彎曲半徑= 1.206m Ri =內(nèi)彎曲半徑= 1.20mRi =最小彎曲半徑= 18min Ks =金屬板系數(shù)= 0.99(普通碳鋼板R f /t = 3)。 2.2.4鏈條傳動(dòng)設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)動(dòng)力，傳動(dòng)和從動(dòng)鏈輪中的齒部，三重滾子鏈節(jié)距，鏈速，鏈傳動(dòng)傳遞的扭矩，鏈傳動(dòng)上的總拉力，鏈傳動(dòng)的軸承壓力，允許軸承壓力，安全工作系數(shù)，實(shí)際鏈長(zhǎng)，節(jié)距圓計(jì)算了較小、較大鏈輪的外徑為11.19kw、17和34、38.1mm、0.30m/s、2544.21Nm、24,930.3N、1510.9N/cm2，1820.3N/cm2; 17.05, 69.78（2667毫米），207.3毫米和412.9毫米，227.6毫米和433.2毫米，分別來自eqns。 （16-28）作為(Iwis，2010年；Khurmi和Gupta，2012年)： （16） （17） （18） （19） （20） （21） （22） 工作安全因數(shù)=≥7.0 （23） （24） （25） （26） （27） （28） 在這里， kc =負(fù)荷濃度因子=k1×k2×k3 k1 =重形系數(shù)=1.4k2 k2 =制造系數(shù)= 0 k3 =牙齒因子=1.25 pm=電機(jī)功率=10hp=7.46kW。 zc1=驅(qū)動(dòng)鏈輪中的齒數(shù)（取最小齒）=17 Zc2=傳動(dòng)鏈輪中的齒數(shù)=34。 nc1=電機(jī)轉(zhuǎn)速=28rpm nc2=驅(qū)動(dòng)軸速度=14pm Pt=24866.7N pc=1.8N ps=61.8N pt=排水總拉力=24930.3N Ar =軸承= 16.50 Pv =相應(yīng)牙齒的承受壓力= 2912.5 N/ λ =摩擦行程= 0.63 f1 =潤(rùn)滑效應(yīng)= 1.0 f2 =由兩軸組成的驅(qū)動(dòng)器= 100cm 斷裂荷載=425000N 設(shè)計(jì)荷載=排水總拉力=24930.3N ap =中心距離,C/間距,p=1000/38.1=26.25mm p =鏈條節(jié)距= 38.1 mm d1 =小鏈輪的外徑= 207.3mm d2 =大鏈輪的外徑= 412.9mm do =滾筒直徑= 25.4m 2.2.5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比，小齒輪上避免干涉的最小齒數(shù)，齒輪壽命，初始設(shè)計(jì)扭矩，小齒輪和車輪的等效彈性模量，齒輪齒雙向旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)彎曲應(yīng)力，齒輪齒上的設(shè)計(jì)壓縮（接觸）應(yīng)力，小齒輪和車輪之間的最小中心距離，齒輪傳動(dòng)的小齒輪和車輪的齒數(shù)，齒輪的模塊，修正中心距離，修正小齒輪的設(shè)計(jì)扭矩， 齒輪的彎曲強(qiáng)度，磨損強(qiáng)度計(jì)算為1.4 、14 、0.84x107 周期， 6614.93Nm，206x103N/mm2 ， 361. 84MPa ， 1364.07MPa ， 230mm ， 20 和 28 齒 ， 240mm ， 72mm ， 200mm 和 280mm ， 0.15m/s ， 0.36,5603223.51Nmm,196.78MPa,1232.33MPa，分別來自eqns。 （29） （30） （31） （32） （33） （34） （35） （36） （37） （38） （39） （40） （41） （42） （43） （44） （45） （46） （47） 在這里， ng1=小齒輪轉(zhuǎn)速=14rpm ng2=車輪速度=10rpm Aw=車輪的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)遺應(yīng)乘以的分?jǐn)?shù)=1 i =傳動(dòng)比=1.4 φ =壓力角=20° x1=每天的運(yùn)行次數(shù)=8小時(shí) x2=每周運(yùn)行的天數(shù)=6天 x3=每檔的周數(shù)=52周 x4 =運(yùn)行年數(shù)=14rpm Kg =設(shè)計(jì)載荷系數(shù)=1.3 Mt =傳輸功率=7.460千瓦 Eg1=Eg2=小齒輪和輪轂的電學(xué)楊氏模量=206xN/ σe=疲勞強(qiáng)度= 1/2σu=825MPa σu=4340鋼的極限應(yīng)力 Ke=疲勞強(qiáng)度折減系數(shù)=1.2 Fos=安全系數(shù)= 1.9 =26.5;=50;forHB≥350 N =0.84x<25x個(gè)循環(huán) ψ=初始齒輪形式=0.30。 Kc=負(fù)載濃度系數(shù)=1.01 Kd=動(dòng)荷載系數(shù)=1.1 y =形式因子= 0.384。 2.2.6小齒輪/車輪鍵的設(shè)計(jì) 圓鍵的直徑，以確保小齒輪和車輪到輥軸，計(jì)算為27.71mm從eqn。 （48）作為(Bhandari，2012年)： （48） 在這里， mt=傳遞的扭矩=5088410Nmm l =引腳長(zhǎng)度=72mm τc,pin=許用剪應(yīng)力=85N/mm 2ds ds,pin =軸直徑= 60mm。 2.3機(jī)器部件的裝配和安裝 機(jī)器部件的裝配和安裝的各個(gè)階段如圖1-4所示。 板1：三輥背視圖 板2：三輥折彎?rùn)C(jī)折彎?rùn)C(jī)正面視圖 板3：顯示電機(jī)的圖片 板4：齒輪總成的圖片與頂升螺栓進(jìn)行鏈 條調(diào)整 已安裝鑰匙 2.4機(jī)器描述 機(jī)動(dòng)式三輥板折彎?rùn)C(jī)由機(jī)架；3輥；軸；螺絲，控制面板；調(diào)速系統(tǒng)（由齒輪，鏈條驅(qū)動(dòng)和控制面板組成）和電動(dòng)機(jī)六個(gè)主要部分組成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，該驅(qū)動(dòng)齒輪控制連接到從動(dòng)輥上的主輥，從而將被軋制的金屬片。該框架還具有極限穩(wěn)定性，并注意避免由于滾子、電機(jī)、齒輪系統(tǒng)和其他外圍部件的重量而斷裂或斷裂。這樣做是為了確保用戶的最大安全。 2.5工作原則 根據(jù)三點(diǎn)成形圓的原理，工作輥的相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使金屬片產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得工件的預(yù)定形狀。 三輥折彎?rùn)C(jī)通常以兩個(gè)下輥為主動(dòng)輥，可實(shí)現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)。 一個(gè)上輥是從動(dòng)輥，可以垂直上下移動(dòng)。 當(dāng)軋制鋼板放置在上下輥之間時(shí)，三輥接觸到金屬板的三個(gè)切割點(diǎn)可以使后面的鋼板形成一個(gè)彎曲的閉合圓。 因此，板料的成形過程可以看作是三環(huán)彎曲機(jī)，使一個(gè)連續(xù)的三點(diǎn)彎曲過程。在加工過程中，將金屬板的一端送入上下輥之間的三輥板中，然后托輥在金屬板上帶來向下的位移，使其下的板因壓縮而產(chǎn)生一定的塑性彎曲變形。輥?zhàn)有D(zhuǎn)時(shí)，板與通行費(fèi)之間存在摩擦，因此當(dāng)輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，板也沿其縱向移動(dòng)。下輥在正負(fù)交替旋轉(zhuǎn)和軋制板前后移動(dòng)，兩個(gè)下輥旋轉(zhuǎn)和摩擦驅(qū)動(dòng)板和輥同時(shí)移動(dòng)，上輥繼續(xù)向輥上增加向下壓力，上輥在板上來回移動(dòng)。 板依次通過上輥底部（輥?zhàn)幼冃螀^(qū)），應(yīng)力超過屈服極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生板變形板沿全長(zhǎng)獲得塑料彎曲變形，加工成所需形狀。適當(dāng)調(diào)整上下輥之間的相對(duì)位置，板可彎曲至不小于上輥半徑的半徑。 板5：三輥板折彎?rùn)C(jī)制作。 3. 結(jié)果和討論 3.1.結(jié)果 機(jī)部件設(shè)計(jì)結(jié)果匯總見表1。 表1：機(jī)器部件設(shè)計(jì)結(jié)果摘要 s/n 機(jī)器部件 組件描述 價(jià)值 1 金屬板 板的最大厚度 6毫米 板的最大寬度 1219.2毫米 最大輥徑 2400毫米 彎曲余量 0.434米 最大彎曲半徑 2.035米 最小彎曲半徑 0.018米 回彈效應(yīng) 0.21毫米 2 電動(dòng)機(jī) 三相齒輪電機(jī) 10惠普 電機(jī)轉(zhuǎn)速 28rpm 3 鏈傳動(dòng) 中心距離 1000毫米 傳輸比率 2 驅(qū)動(dòng)鏈輪齒 34 驅(qū)動(dòng)鏈輪齒 17 鏈型 三倍 鏈球 38.1毫米 鏈速 0.30m/s 驅(qū)動(dòng)鏈輪的螺距圓直徑 207.3毫米 驅(qū)動(dòng)鏈輪外徑 227.6毫米 從動(dòng)鏈輪外徑 433.2毫米 鏈長(zhǎng) 鏈接69.78或667毫米 4 旋轉(zhuǎn)齒輪 傳輸比率 1.4 小齒 20 輪齒=28個(gè) 28 小齒輪與車輪之間的最小中心距離 240 小齒輪的速度 14rpm 輪子的速度 10rpm 俯仰線速度 0.15米/秒 模塊 10毫米 面部寬度 72毫米 體重因素 1 底部間隙 25毫米 小齒輪的節(jié)圓直徑 200毫米 車輪的俯仰圓直徑 280毫米 牙齒深度 22.5毫米 小齒輪的尖端直徑， 220毫米 車輪的尖端直徑 300毫米 小齒輪的根直徑 175毫米 輪根直徑 255毫米 5 卷軸 軸直徑 100毫米 軸速 10rpm 6 鑰匙 針的長(zhǎng)度 72毫米 針的直徑 30毫米 3.2討論 表1顯示了從設(shè)計(jì)中獲得的機(jī)器組件的值。 圖2顯示了機(jī)器部件的爆炸視圖，而圖3顯示了3輥板彎曲機(jī)的正射視圖。 圖14顯示了機(jī)器部件的裝配和安裝的各個(gè)階段，而組裝的機(jī)器如圖5所示。 4.結(jié)論 設(shè)計(jì)和制造了一種低成本的機(jī)動(dòng)三輥板彎曲機(jī)，可使金屬板彎曲到6毫米厚的軟鋼板。該機(jī)器的主要部件是：輥軸直徑；鏈條傳動(dòng)；直齒輪傳動(dòng)和保持鍵和框架。 材料的選擇滿足機(jī)器對(duì)強(qiáng)度，機(jī)器精度和可靠性的要求。 機(jī)器部件由切削、車削和銑削的各種加工過程組成，然后通過適當(dāng)?shù)倪B接方法（如焊接和螺釘接頭）排列和連接在一起。 裝配有10馬力電機(jī)的電動(dòng)三輥卷板機(jī)是相當(dāng)有效和高效的，最大厚度為6mm的低碳鋼板。 生產(chǎn)總成本為1,363.64$，與市場(chǎng)上可用的當(dāng)量相比，相對(duì)便宜。 圖2：三輥板彎曲機(jī)的爆炸視圖 圖3：三輥板彎曲機(jī)的正投影 參考資料 Adsul，A.N.，Chavan，S.G.，Gore，P.N.（2013年）。 材料彎曲理論綜述。 國際科學(xué)與工程研究雜志。 第一卷。 4.第 10. 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