鋼材打捆機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】

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SkW.國(guó)內(nèi)的首鋼于20世紀(jì)80年代末從意大利的Danieli公司引進(jìn)了兩臺(tái)打捆機(jī)，一直沒(méi)能投人正常使用，存在的問(wèn)題有:車(chē)體的定位系統(tǒng)不穩(wěn)定，車(chē)體很難調(diào)整到正確位置;控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)不能正常工作.經(jīng)過(guò)北京航空航天大學(xué)科研人員的努力，圓滿(mǎn)解決了問(wèn)題，使設(shè)備投人正常使用.鞍鋼于1990年引進(jìn)了4臺(tái)打捆機(jī)，由于技術(shù)保密及設(shè)備備件的原因，已報(bào)廢了2臺(tái)，也急需新的打捆機(jī)投人使用.國(guó)內(nèi)不少科研院所曾經(jīng)仿制研究精整包裝生產(chǎn)線上的全自動(dòng)打捆機(jī)，但都不很理想.我國(guó)已成為鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，由于國(guó)外的售后服務(wù)及設(shè)備問(wèn)題不適合國(guó)內(nèi)企業(yè)的要求，研制適合國(guó)內(nèi)需要的打捆機(jī)，具有良好的市場(chǎng)前景。1.3 現(xiàn)實(shí)意義社會(huì)對(duì)鋼材的需求日益提高，促進(jìn)了鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)代化改造，使鋼鐵產(chǎn)量逐年提高，而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產(chǎn)效率低下是造成鋼鐵產(chǎn)量提高的最大障礙，同時(shí)由于人工打捆存在著不可克服的缺點(diǎn)，如散捆、混號(hào)和松捆等，已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要;同時(shí)用戶(hù)為便于鋼材的運(yùn)輸和存儲(chǔ)，對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的包裝質(zhì)量提出了更高的要求，鋼鐵產(chǎn)品的包裝質(zhì)量已成為企業(yè)升級(jí)和獲得經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素，因此盡快提高鋼鐵產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，是鋼鐵企業(yè)的迫切任務(wù)之一，也是用戶(hù)對(duì)鋼鐵行業(yè)的要求.人工包裝的低效率與鋼鐵產(chǎn)量的提高之間的矛盾日益突出，研制鋼材精整包裝生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備鋼材包裝打捆機(jī)將解決我國(guó)鋼材生產(chǎn)的急需，同時(shí)，鋼材包裝的自動(dòng)化可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高包裝質(zhì)量，而且可以減少包裝現(xiàn)場(chǎng)的工傷事故、擴(kuò)大外貿(mào)出口、增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，包裝機(jī)械的發(fā)展，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家或一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)水平。因此研制高性能的鋼材包裝打捆機(jī)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。1.4 本課題中研發(fā)的鋼材打捆機(jī)本課題中所研發(fā)的鋼材打捆機(jī)是針對(duì)型材、棒材、管材進(jìn)行打捆包裝的設(shè)備，其整體結(jié)構(gòu)主要包括以下部分，分別是機(jī)架及行走機(jī)構(gòu)、引送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、擰緊機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)。液壓站部件以及電控部件，采用液壓驅(qū)動(dòng)，用PLC實(shí)現(xiàn)程序控制。其工作原理通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，步驟如下：1.在機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作時(shí)首先需要把打捆用的鋼線引入由輥道、送線機(jī)構(gòu)、矯直輥組成的滑道內(nèi)，做好打捆前的準(zhǔn)備工作；2工作開(kāi)始時(shí)根據(jù)捆料的規(guī)格與形狀，通過(guò)行走機(jī)構(gòu)調(diào)整好機(jī)體位置。3待捆扎鋼材會(huì)進(jìn)入抱緊器機(jī)構(gòu)的抱緊爪的范圍內(nèi)，導(dǎo)線達(dá)到傳感位置后，液壓馬達(dá)使四桿機(jī)構(gòu)下壓。4四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上剪刃將導(dǎo)線切成預(yù)期的長(zhǎng)度，同時(shí)推壓柄及兩個(gè)壓緊柄比較快的速度下降，把靠自重的導(dǎo)線壓緊在被打捆材的上面。導(dǎo)線下端下垂到夾緊件的兩側(cè)。5在液壓缸下壓的同時(shí)，擰緊件也轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線的下端逐漸擰緊，此時(shí)液壓缸下降，推壓柄和壓緊柄離開(kāi)被打捆件。即是說(shuō)，液壓缸往返一回，就完成了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的下降、捆線壓緊、脫開(kāi)上升等一系列動(dòng)作，此時(shí)，擰緊件也同時(shí)將捆線擰緊。因此，液壓缸往返運(yùn)動(dòng)一次，全部動(dòng)作就都完成，也就是說(shuō)如果液壓缸往返一次需要一秒，則打捆作業(yè)也就是在一秒之內(nèi)即可完成。2 打捆機(jī)方案的選擇與擬定2.1 打捆機(jī)方案的選擇本打捆機(jī)主要應(yīng)用于小型鋼材材生產(chǎn)機(jī)主后部，對(duì)生產(chǎn)出的棒材進(jìn)行自動(dòng)打捆，所以在打捆形狀上采用圓形。打捆材料選用6.5材質(zhì)為A3的碳鋼絲。本打捆機(jī)主要應(yīng)用于北方地區(qū)，而氣動(dòng)對(duì)氣候的適應(yīng)較差，所以在氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)之間優(yōu)先采用液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：1. 在同等體積下，液壓裝置比電動(dòng)裝置提供的動(dòng)力大，任何應(yīng)用系統(tǒng)中的壓力可比電磁驅(qū)動(dòng)力打30-40倍。2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且還可以再運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。3. 由于液壓軟件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。此外液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。4. 用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：1. 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。2. 液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中有較大的能量損失，尤其長(zhǎng)距離傳動(dòng)，液壓系統(tǒng)的效率較低。3. 為了減少泄露現(xiàn)象，液壓元件的制造精度很高，而且需要單獨(dú)的能源4. 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不一找出原因。2.2 打捆方案的擬定打捆機(jī)的打捆過(guò)程包括七個(gè)基本動(dòng)作：送線、矯直、夾緊、剪切、壓下、擰緊和行走。這七個(gè)動(dòng)作分別由七個(gè)機(jī)構(gòu)完成，送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、四桿壓下機(jī)構(gòu)、擰緊機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須協(xié)調(diào)配合，每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行時(shí)機(jī)有相應(yīng)的反饋信號(hào)控制，反饋信號(hào)來(lái)自于安裝在打捆機(jī)和周邊設(shè)備上的傳感器。打捆機(jī)的總體設(shè)計(jì)主要取決于其功能要求和使用范圍。被捆材料的規(guī)格、形狀、捆線的直徑和性能、鋼捆運(yùn)輸詭誕的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、捆結(jié)的擰緊圈數(shù)、每個(gè)滾接的捆線圈數(shù)等都對(duì)打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響。此外，圍繞打捆機(jī)的動(dòng)作要求和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行其功能設(shè)計(jì)，主要是對(duì)液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)除主要完成上述各個(gè)動(dòng)作的實(shí)時(shí)控制之外，還對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行監(jiān)控及時(shí)與生產(chǎn)線其他控制系統(tǒng)和總控臺(tái)進(jìn)行通訊。控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)和控制輥道上鋼材的運(yùn)輸，根據(jù)捆線架上的捆線數(shù)量，打捆機(jī)本身的狀態(tài)，預(yù)緊成型狀態(tài)等條件自動(dòng)打捆。圖2.1 打捆機(jī)簡(jiǎn)圖主要參數(shù)的確定本打捆機(jī)是小型鋼材自動(dòng)打捆機(jī)。打捆尺寸：250-400mm長(zhǎng)度：4-6m捆重：3-4噸鋼材直徑：10-40料捆長(zhǎng)：5-7m捆線直徑：6.5mm料捆擺動(dòng)架擺動(dòng)時(shí)間:3sec擰緊裝置轉(zhuǎn)速：n=90r/min擰緊裝置送進(jìn)速度：v1=60mm/s捆線送進(jìn)速度：v2=1000mm/s夾緊動(dòng)作：t=1sec捆線倒數(shù)：4-5輥道速度：2m/s3 打捆機(jī)本體設(shè)計(jì)3.1 擰緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 夾緊力及扭矩的計(jì)算 捆線材料為含碳量為0.08%的低碳鋼絲A3鋼，查文獻(xiàn)3表2-7得：s=235MPa。取=200MPa，則許用剪切應(yīng)力=(0.50.6) =120MPa。捆線在打結(jié)過(guò)程中可簡(jiǎn)化為彎曲和扭轉(zhuǎn)的組成，捆線半徑為6.5。因此。所需的最大彎矩和扭矩分別為：M=d3=6.5310-9200106=5.4Nm (3-1)T=d3=6.5310-9120106=6.4Nm (3-2)圖3.1-1 扭結(jié)頭受力分析圖式中：T捆線被扭轉(zhuǎn)所需要的扭矩； L兩跟捆線中心之間的距離； N扭轉(zhuǎn)頭產(chǎn)生的夾緊力； f捆線與扭轉(zhuǎn)頭之間產(chǎn)生的摩擦力； M捆線彎曲所需要的彎矩； d捆線的直徑。由于捆線打結(jié)時(shí)三圈時(shí)，鑒于安全點(diǎn)O點(diǎn)受總彎矩取8M，總扭矩4T；擰緊時(shí)需兩線頭固定。由于矩平衡對(duì)O點(diǎn)取矩列方程： （f1+f2）*R+N1*L-2T-4M=0臨界狀態(tài)時(shí)：N2=0、f2=0 則： F1*R+N1*L=2T+4M又因?yàn)椋篺1*=N1查6表1-24=0.10.8，取=0.5；則N=1.9KN (3-3)取夾緊力N=2.5KN。扭轉(zhuǎn)頭所需要的總的力矩為：Mmax4T+8M=46.4+85.4=68.8Nm (3-4)取Mmax=100 Nm3.1.2 液壓馬達(dá)的選擇扭轉(zhuǎn)頭用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)Mmax=100 Nm選擇液壓馬達(dá)。由文獻(xiàn)3表30-44選擇擺線馬達(dá)，型號(hào)：BM1-08型。它的具體參數(shù)如下：排量：80mL/r；壓力：10MPa；轉(zhuǎn)速：15500r/min；總效率：0.550.65；質(zhì)量：5.4kg；扭矩：100 Nm。3.1.3 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)頭由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，由于安裝要求，液壓馬達(dá)經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)扭轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)。因?yàn)閿Q緊頭轉(zhuǎn)速n=90rmin在液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，不需要經(jīng)過(guò)變速，因此取傳動(dòng)比i=1。由于這對(duì)齒輪只起到傳遞扭矩的作用，為動(dòng)力齒輪，所以設(shè)計(jì)時(shí)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。1、 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)傳遞扭矩不大，因此采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。打捆機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，選用8級(jí)精度。材料選擇 材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)3表2-8查得硬度為240HBS。初步選定齒數(shù)Z1=Z2=35。2、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式文獻(xiàn)1式(10-5)進(jìn)行試算，即(3-5) 1)確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值試選載荷系數(shù) =1.3。確定齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=100Nm=1105Nmm。由文獻(xiàn)1表10-7選取齒寬系數(shù) =0.4。由文獻(xiàn)1表10-5選取齒形系數(shù)和正應(yīng)力校正系數(shù)。 由文獻(xiàn)1圖10-20(c)查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。由文獻(xiàn)1式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。(按工作15年每年工作300天每天工作16小時(shí)計(jì)算)N=60njLh=60901(1530016)=3.91108由文獻(xiàn)1圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 。計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由文獻(xiàn)1式10-12得2）計(jì)算 試算齒輪的模數(shù)。=初算齒輪的尺寸。h=2.25=2.251.896=4.266mm計(jì)算齒寬與齒高之比。=計(jì)算圓周速度。計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)0.343m/s，8級(jí)精度，由文獻(xiàn)1圖10-18查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.2。根據(jù)文獻(xiàn)1表10-3得(由于是直齒齒輪) 。根據(jù)文獻(xiàn)1表10-2查得使用系數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)1表10-4用插值法查得8級(jí)精度，懸臂布置時(shí)，1.219。由=7.11，1.219查圖10-13得1.275；故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的模數(shù)，由文獻(xiàn)1式(10-10b)得mm按實(shí)際情況取m=3。尺寸計(jì)算。 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 中心距： 齒寬： 取齒寬B1=48mm，B2=54mm。3、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 由文獻(xiàn)1式(10-8a)得接觸疲勞強(qiáng)度校核公式(3-6) 1)計(jì)算式中：K載荷系數(shù)， 式中：KA使用系數(shù)，查文獻(xiàn)1表10-2取KA=1.2； KV動(dòng)載荷系數(shù)，由文獻(xiàn)1圖10-8取 KV=1.1； 齒間載荷分布系數(shù)，由文獻(xiàn)1表10-3取=1； 齒向載荷分布系數(shù)，由文獻(xiàn)1表10-4得=1.2245。 代入式中，=1.21.111.2245=1.616。 Ft齒輪的圓周力，； 彈性影響系數(shù)，由文獻(xiàn)1表10-6得； u齒輪的傳動(dòng)比，u=1；2) 確定接觸疲勞許用應(yīng)力 式中：接觸疲勞壽命系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)1圖10-19查得=0.92； 接觸疲勞強(qiáng)度極限，由文獻(xiàn)1圖10-21(d)查得=550MPa； S安全系數(shù)，取失效概率為1%，S=1。3)校核接觸疲勞強(qiáng)度=340.38MPa=506MPa因此所設(shè)計(jì)的齒輪滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度要求。4、齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總上，根據(jù)安裝要求和齒輪的強(qiáng)度要求，確定齒輪的結(jié)構(gòu)如右圖3.1-2所示。圖3.1-2齒輪嚙合簡(jiǎn)圖3.1.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步確定軸的直徑軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表15-3得，取=35MPa。由文獻(xiàn)1式(15-3)得軸的直徑(3-7)式中：許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，=35MPa； d計(jì)算截面處軸的直徑，mm； A0； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P軸傳遞的功率，KW，P=； 空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，取=0.5。由于是空心軸，軸上有螺紋和鍵槽，綜合考慮，初選軸的最小直徑為40mm。2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上零件的類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及連接方法；載荷性質(zhì)、大小、方向以及分布情況；軸的加工工藝等。所設(shè)計(jì)完成的軸要滿(mǎn)足以下要求：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整等。結(jié)合軸上零件的定位原則和軸的結(jié)構(gòu)工藝，具體設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下： 圖3.1-3 軸的結(jié)構(gòu)圖3.1.5軸的強(qiáng)度校核1、軸的分析受力及參數(shù)計(jì)算軸的分析受力如圖3.1-4所示，計(jì)算各個(gè)未知參數(shù)，先計(jì)算作用在齒輪上的力：標(biāo)準(zhǔn)直齒輪無(wú)軸向力， =20 (3-8) (3-9)式中：Ft齒輪的周向力，N； T齒輪傳遞的扭矩，Nm； d齒輪的分度圓直徑，m； Fr齒輪的徑向力，N； 齒輪的壓力角，=20。計(jì)算兩個(gè)軸承處的支反力，根據(jù)力矩的平衡原理得：將Ft=1900N，F(xiàn)r=690N，L1=76mm，L2=65mm代入上式求得：計(jì)算豎直面的彎矩和水平面的彎矩計(jì)算合成彎矩(3-10)有合成彎矩圖知1截面為危險(xiǎn)截面，根據(jù)文獻(xiàn)1式15-5進(jìn)行強(qiáng)度校核(3-11)式中：軸的計(jì)算應(yīng)力，N； 軸所受的彎矩，Nmm； 軸所受的扭矩，Nmm； 折合系數(shù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6； 軸的抗彎截面系數(shù)，；(3-12) 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力，根據(jù)文獻(xiàn)1表15-1取=60MPa。代入計(jì)算得 (3-13)由于=7.5MPa=60MPa，說(shuō)以所設(shè)計(jì)的軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3.圖3.1-4 軸的載荷分析圖3.1.6軸承的選擇與強(qiáng)度校核根據(jù)文獻(xiàn)6表3.1-7以及軸的直徑，選擇普通圓錐滾子軸承(GBT297-1994)，型號(hào)：30208。主要尺寸參數(shù)如下：外型尺寸：d=40mm D=80mm B=18mm；極限轉(zhuǎn)速：5300r/min(脂潤(rùn)滑)；基本額定載荷：Cr=30.2KN C0r=11.5KN。因?yàn)?，所以只需要校?處的軸承。軸承所受的軸向力可忽略，計(jì)算徑向力(3-14) 計(jì)算軸承的壽命，根據(jù)文獻(xiàn)1式(13-19)得(3-15)按每天工作24小時(shí)，每年工作300天，每小時(shí)打捆60次，每次用時(shí)2s計(jì)算，該軸承可以使用，所以軸承的壽命符合要求。3.1.7軸承端蓋以及軸承座的設(shè)計(jì)根據(jù)軸和軸承的尺寸，由文獻(xiàn)7表4.9-4確定螺釘連接式軸承蓋的結(jié)構(gòu)如圖3.1-5所示。材料選擇HT150,緊固螺釘采用M10螺釘。由文獻(xiàn)7表4.8-10確定氈圈的尺寸：D=90mm d1=68mm B=8mm。具體結(jié)構(gòu)如圖3.1-6所示。 圖3.1-5 軸承端蓋 圖3.1-6 氈圈 圖3.1-7 軸承座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖參考文獻(xiàn)7表3.5-10二螺柱軸承座，設(shè)計(jì)所需要的軸承座，材料選用ZG200-400。軸承座的具體機(jī)構(gòu)如圖3.1-7所示。3.1.8鉗頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算圖3.1-8 鉗頭的受力簡(jiǎn)圖鉗頭的受力分析圖如圖3.1-8所示，已知夾緊力N=2500N，R=11333N。因?yàn)橐簤夯钊€要克服彈簧的阻力，取柱塞的推力F=6KN。計(jì)算活塞桿的直徑， (3-16)式中：R活塞桿的推力，N； P系統(tǒng)壓力，P=10MPa；由文獻(xiàn)4表6-2取標(biāo)準(zhǔn)值d=40mm。缸體壁厚的計(jì)算，由文獻(xiàn)4式(6-6)得，按薄壁計(jì)算 (3-17)式中：P系統(tǒng)壓力，P=MPa； 材料許用應(yīng)力，取=100MPa；外徑：do=D+2=32+22=40mm，取d0=40mm。彈簧的選擇，為使夾頭能自動(dòng)開(kāi)啟，在上下夾頭之間安裝一個(gè)復(fù)位彈簧，由文獻(xiàn)8表7.1-10選擇圓柱螺旋壓縮彈簧：材料：45鋼；彈簧絲直徑：d=4.0mm； 彈簧中徑：D=22mm；節(jié)距：7.12mm 工作極限載荷:657N 單圈彈簧剛度:236N/mm安裝尺寸：最小導(dǎo)筒直徑：29mm; 最大心軸直徑：15mm 銷(xiāo)軸設(shè)計(jì)：上下夾頭采用銷(xiāo)軸連接：材料：45鋼，直徑：D=15mm，采用螺釘固定。3.2矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.2-1 矯直機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖捆線經(jīng)由送線機(jī)構(gòu)后，需要經(jīng)過(guò)矯直機(jī)構(gòu)去掉捆線的大曲率變形，再進(jìn)入鋼絲導(dǎo)槽。本矯直機(jī)構(gòu)采用五輥矯直，軋輥懸臂布置。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.2-1所示。3.2.1矯直機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定輥距t和輥徑D的確定，首先確定最大輥距，為保證矯直質(zhì)量，輥距t與被矯件h有如下關(guān)系： 5ht20h h=6.5mm此處取t=12t=126.5=78mm確定輥徑D，為保證矯直精度和受力不至于過(guò)大的條件下取輥徑: D=(0.75-0.9)t=0.8t=0.875=60mm3.2.2計(jì)算作用在矯直輥上的正壓力作用在校正輥上的正壓力可按照軋件彎曲時(shí)所需要的力矩來(lái)計(jì)算。此時(shí)，將軋件看成是受很多集中載荷的連續(xù)梁，這些集中載荷就是各個(gè)輥對(duì)軋件的壓力。它們?cè)跀?shù)值上等于軋件對(duì)棍子的壓力。按照?qǐng)D3.2-2，各棍子上的里可根據(jù)軋件斷面的力矩平衡條件求出。今假設(shè)，第2，3輥下軋件的彎曲力矩為塑性彎曲力矩，即； 圖3.2-2作用在校正輥上的壓力 =*S=2251.726.95=10308.34(N.mm) (3-18)第四輥下彎曲力矩： =*w=22526.95=6063.75N.m(3-19)式中：彈性彎曲力矩； 彈性斷面系數(shù)，W=26.95mm3； 材料屈服極限，=235MPa； 塑性彎曲力矩； 塑性斷面系數(shù)，=k=1.726.96=45.83mm3。由文獻(xiàn)2式(11-32)得各輥下的矯直力：由此可見(jiàn)作用在第三個(gè)輥?zhàn)由系牧ψ畲?。由于各壓力產(chǎn)生的總摩擦力 F=（P1+P2+P3+P4+P5）()(3-20)式中： -矯直與輥?zhàn)娱g滾動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1 u-輥?zhàn)虞S承摩擦系數(shù) u=0.005 D- 輥?zhàn)又睆?D=60mm d- 軸徑 d=17mm則F=(264.3+792.9+1057.3+466.4+155.5)()=16.0N3.2.3校核矯直輥軸的強(qiáng)度圖3.2-3 矯直輥輥軸的強(qiáng)度校核 因?yàn)榈谌伾系某C直力最大，所以應(yīng)該演算第三輥軸的強(qiáng)度。輥軸材料選擇40Cr，查文獻(xiàn)3表2-9得到40Cr的屈服極限=539MPa，取安全系數(shù)S=2，可以得到材料的許用彎曲應(yīng)力=。矯直輥軸視為懸臂梁，其機(jī)構(gòu)和受力分如圖3.2-3所示。 (3-21)式中：P3作用在第三輥上的正壓力； L矯直輥中線到機(jī)架邊緣的距離； W軸的抗彎截面系數(shù)，。因?yàn)?，所以輥軸的強(qiáng)度符合要求。3.3剪切機(jī)設(shè)計(jì)考慮切鋼絲的條件，計(jì)算剪切力1、計(jì)算剪切力 =K(KN)(3-22)式中： K-考慮刀刃磨鈍間隙系數(shù)。取K=1.3 -材料拉伸強(qiáng)度極限 =450MPa F-剪材斷面積（ ）所以=K=1.3=11641N其動(dòng)力利用四桿壓下裝置的液壓缸。其液壓缸直徑見(jiàn)后面。3.4 送線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3.5-1 送線機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.4.1 送線輪的設(shè)計(jì)為了保證送線機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生足夠的摩擦力，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證捆線對(duì)送線輪的包角大于60；為了保證鋼絲在經(jīng)過(guò)送線輪時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，送線輪的直徑應(yīng)該相對(duì)較大一點(diǎn)，取D=300mm。壓緊輪的直徑取D1=60mm。如圖3.5-1所示。送線輪在長(zhǎng)時(shí)間的送絲過(guò)程中容易磨損，考慮在送線輪的外側(cè)加耐磨并且便于更換的環(huán)套，材料選用65Mn。同時(shí)為了增大捆線與環(huán)套之間的摩擦系數(shù)，使兩半環(huán)套之間的夾角為60，并在環(huán)套上加工齒口，確保捆線與環(huán)套之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。兩個(gè)環(huán)套用8個(gè)六角頭鉸制孔螺栓和一個(gè)擋環(huán)固定在送線盤(pán)主體上。環(huán)套的具體結(jié)構(gòu)如圖3.5-2所示：圖3.5-2 環(huán)套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.4.2 液壓馬達(dá)的選擇1、送線阻力的計(jì)算送線時(shí)的阻力主要在矯直機(jī)構(gòu)處產(chǎn)生，其阻力為： (3-23)式中：矯直機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓力總和，=2740N； 摩擦系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)3表1-12得=0.2。考慮其他各處的阻力，得送線全程阻力F=2F1=2548=1096N。2、送線輪參數(shù)計(jì)算送線輪的轉(zhuǎn)矩： (3-24)式中：F送線全程阻力，F(xiàn)=1096N； D送線輪的直徑，D=300mm。在設(shè)計(jì)要求中要求送線速度v=1000mm/s，可以得到送線輪的轉(zhuǎn)速：取送線輪的轉(zhuǎn)速n=64r/min。3、液壓馬達(dá)的選擇根據(jù)M=234.6Nm，n=64r/min，以及文獻(xiàn)3表30-44選擇擺線液壓馬達(dá)的型號(hào)為：BM2-25。其具體參數(shù)如下：排量：250ml/r；轉(zhuǎn)速：10320r/min；扭矩：300Nm；總效率：0.550.65；重量：10.5kg。圖3.6-1 壓下機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖四桿壓下機(jī)構(gòu)的作用是在送線結(jié)束時(shí)壓緊捆線，將整個(gè)捆線壓在捆材上，同時(shí)將提供的力矩給剪切機(jī)構(gòu)將捆線剪斷。壓緊機(jī)構(gòu)要提供一定得壓緊力保證捆線不滑動(dòng)，采用液壓缸來(lái)提供動(dòng)力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.6-1。3.5四桿壓下機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.5.1壓下力的計(jì)算總壓下力等于壓下與剪切力之和F，其中壓彎鋼絲的力非常的小，即F =2000N大于剪切力就可以3.5.2液壓缸的選擇根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇底部耳環(huán)懸掛式液壓缸。為保證機(jī)構(gòu)性能，缸體和活塞桿均選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖知，則油缸的作用力為：確定液壓缸內(nèi)徑D： (3-25)式中：F油缸的作用力，F(xiàn)=2000N； P系統(tǒng)壓力，P=10MPa。確定活塞桿的直徑： (3-26)式中：活塞桿材料的許用應(yīng)力，取=100MPa。根據(jù)文獻(xiàn)3表31-28選擇液壓缸型號(hào)為：Y-HG1-E 40/2015 L E2-L1 O3.5.3支架及壓臂的設(shè)計(jì)支架材料選用45鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度HB229285，支架與立板采用螺栓連接。壓臂的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，要求有較高的強(qiáng)度。壓臂頭加工螺紋以增大摩擦系數(shù)。3.6行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)備在放置進(jìn)入生產(chǎn)線的以及調(diào)整位置的時(shí)候都需要用到行走機(jī)構(gòu)，取摩擦系數(shù)f=0.4?？梢缘玫侥Σ磷枇Γ?(3-27)確定液壓缸的內(nèi)徑D： (3-28)式中：F油缸的作用力，F(xiàn)=16000N； P系統(tǒng)壓力，P=10MPa。確定活塞桿的直徑： (3-29)式中：活塞桿材料的許用應(yīng)力，取=100MPa。根據(jù)文獻(xiàn)4表6-4取D=50mm，d=35mm。根據(jù)文獻(xiàn)3表31-28選擇液壓缸型號(hào)為：Y-HG1-E 50/35500 L E1-H L1 O4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本打捆機(jī)送線、壓下。本體橫移等動(dòng)作全部采用液壓驅(qū)動(dòng)，各動(dòng)作要求連續(xù)、有序、快速、準(zhǔn)確。這就需要一個(gè)良好的液壓系統(tǒng)的保證。另外，打捆機(jī)處于整個(gè)生產(chǎn)線的最末端，要求對(duì)環(huán)境的污染小，要有很好的散熱系統(tǒng)。4.2液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件載荷的計(jì)算 取機(jī)械效率=0.9，可以得到各個(gè)執(zhí)行元件的理論載荷如下： 元件 外載荷(N) 理論載荷(N) 夾緊活塞 6000 6667壓下缸 2000 2222 行走缸 16000 177784.3 執(zhí)行元件參數(shù)計(jì)算4.3.1 送線馬達(dá)流量計(jì)算送線輪的轉(zhuǎn)矩T=234.6N，根據(jù)文獻(xiàn)9(式3-31)可得液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩公式： (4-1)可以得到送線馬達(dá)的排量： (4-2)式中：V液壓馬達(dá)的排量； T液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，T=234.6N； 液壓馬達(dá)進(jìn)出口的壓力差，馬達(dá)回油直接回油箱，出口壓力為零，所以=10Mpa； 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，取=0.9。液壓馬達(dá)的流量： (4-3)式中：n液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，n=64r/min； 液壓馬達(dá)的容積效率，取=0.9。4.3.2 扭鉗馬達(dá)流量計(jì)算 扭鉗馬達(dá)的總扭矩T=68.8Nm，根據(jù)文獻(xiàn)9(式3-31)可得可以得到扭鉗馬達(dá)的排量： (4-4)式中：V液壓馬達(dá)的排量； T液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，T=68.8Nm； 液壓馬達(dá)進(jìn)出口的壓力差，馬達(dá)回油直接回油箱，出口壓力為零，所以=10Mpa； 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，取=0.9。液壓馬達(dá)的流量： (4-5)式中：n扭鉗馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，取n=20r/min； 液壓馬達(dá)的容積效率，取=0.9。4.3.4 行走缸流量計(jì)算行走缸的外徑D=50mm，活塞桿的直徑d=35mm，行程L=500mm，作用時(shí)間t=2s?？梢缘玫叫凶吒椎牧髁浚?(4-6)4.4 液壓站主要元件及參數(shù)4.4.1 液壓泵工作壓力的確定 （4-7）式中：P1執(zhí)行元件所需的最高壓力，P1=10MPa； 總壓力損失，取=0.5MPa。4.4.2 液壓泵的選擇及流量的確定系統(tǒng)的最大流量發(fā)生在升降缸工作時(shí)，可以得到液壓泵的流量為： （4-8）式中：K泄露系數(shù)，取K=1.2； 升降缸工作時(shí)的最大流量，=31.81L/min。根據(jù)文獻(xiàn)4表3-8選擇液壓泵的型號(hào)為：YB-A30C-JF。主要技術(shù)規(guī)格如下：壓力：10.5MPa 流量：45L/min 輸入功率：8.60KW4.5 擬定液壓系統(tǒng)圖根據(jù)設(shè)備要求擬定的打捆機(jī)液壓系統(tǒng)圖如圖4.5-1所示。4.6 打捆各步驟的電磁鐵動(dòng)作表根據(jù)各個(gè)動(dòng)作要求，確定打捆機(jī)的液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作表如表4.6-1所示。1. 油箱 2送線機(jī)構(gòu) 3行走機(jī)構(gòu) 4.夾緊機(jī)構(gòu) 5壓下裝置 6.導(dǎo)線裝置圖4.5-1打捆機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖表4.6-1電磁鐵動(dòng)作表執(zhí)行動(dòng)作電磁換向閥得失電狀態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)12345678910111213141516171819機(jī)架行走-+-行走機(jī)構(gòu)送線-+-升降機(jī)構(gòu)壓緊/松開(kāi)-+-壓緊機(jī)構(gòu)打結(jié)-+-擰緊機(jī)構(gòu)壓下/上升-+-壓下機(jī)構(gòu)5 潤(rùn)滑、試車(chē)及維護(hù)方案5.1 潤(rùn)滑(1)滾動(dòng)以及調(diào)心軸承通用鋰基潤(rùn)滑脂(GB7324-87)，此潤(rùn)滑脂用于20100度的中等負(fù)荷機(jī)械設(shè)備滾動(dòng)軸承。(2)部分銷(xiāo)軸用稀油滴進(jìn)行潤(rùn)滑。5.2試車(chē)與維護(hù)(1) 準(zhǔn)備安裝前，應(yīng)對(duì)所有的傳動(dòng)件進(jìn)行檢查并涂油。(2) 液壓缸要保證不能有漏油現(xiàn)象。(3) 對(duì)各構(gòu)件的焊接、隔斷處應(yīng)清除鐵屑和毛刺。(4) 設(shè)備安裝好以后，先進(jìn)行各部分空載試車(chē)，所有的各部分都要運(yùn)轉(zhuǎn)自如，一切都無(wú)卡阻的現(xiàn)象。數(shù)小時(shí)以后，再進(jìn)行加載試車(chē)，試車(chē)過(guò)程中均按油路、工序操作，不得違反規(guī)程。(5) 水平軌道要互相平行，高度要一致。6 設(shè)備的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)6.1 設(shè)備的環(huán)保6.1.1 機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是指機(jī)械設(shè)備在作業(yè)時(shí)保護(hù)環(huán)境的性能。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，很多生產(chǎn)和施工企業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)械設(shè)備連續(xù)不停的運(yùn)作。由此產(chǎn)生的各種噪音、廢氣、污水和煙塵嚴(yán)重的污染了環(huán)境，破壞了生態(tài)，給人們的身體健康造成了危害。國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，相關(guān)的政策法規(guī)越來(lái)越完善。企業(yè)要正常運(yùn)作，就必須遵守相關(guān)法規(guī)，控制好污染物的排放，努力創(chuàng)造環(huán)境友好型社會(huì)。6.1.2改善設(shè)備環(huán)保性的方法該機(jī)械設(shè)備對(duì)會(huì)周?chē)h(huán)境的污染有：來(lái)自機(jī)械沖擊和振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲；來(lái)自機(jī)械焊接和拋丸除銹所產(chǎn)生的有害氣體、粉塵；來(lái)自電泳和噴漆過(guò)程中所產(chǎn)生的污水和廢氣。改善設(shè)備環(huán)保性能的方法有：選擇環(huán)保性能較好的機(jī)械設(shè)備；對(duì)機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行改造；增加后續(xù)處理裝置；對(duì)設(shè)備檢測(cè)、維修等方面采取及時(shí)、有效的措施；改善設(shè)備周?chē)沫h(huán)境。6.2設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命是根據(jù)設(shè)備使用成本最低的原則來(lái)確定的。所謂的經(jīng)濟(jì)壽命是指由設(shè)備開(kāi)始使用到其平均壽命使用成本最低年份的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短。經(jīng)濟(jì)壽命既考慮了有形磨損，又考慮了無(wú)形磨損，它是確定設(shè)備合理更新期的依據(jù)。一般說(shuō)經(jīng)濟(jì)壽命短短于自然壽命。正確制定設(shè)備的折舊率不僅是正確計(jì)算成本的依據(jù)，還是促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。正確的折舊率應(yīng)該能反映設(shè)備的有形磨損以及無(wú)形磨損，應(yīng)該與設(shè)備的實(shí)際消耗相符合。如果折舊率規(guī)定的太低，則設(shè)備使用期滿(mǎn)后還沒(méi)有把設(shè)備價(jià)值全部轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品中去，不足以抵償設(shè)備的消耗，影響企業(yè)的正常發(fā)展；如果將折舊率規(guī)定的過(guò)高，折舊抵償設(shè)備實(shí)際損耗后有余，就會(huì)人為的縮小利潤(rùn)，影響資金的正常積累，妨礙擴(kuò)大再生產(chǎn)。 結(jié)論 為期將近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，回顧過(guò)去的時(shí)光，感慨頗深。通過(guò)到鞍山鋼鐵集團(tuán)線材廠實(shí)習(xí)，了解到了打捆機(jī)在生產(chǎn)線中的位置、基本作用和工作原理。實(shí)習(xí)結(jié)束后我們就開(kāi)始了緊張而有序的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)了解打捆機(jī)的發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，我們知道了打捆機(jī)在生產(chǎn)中的重要作用。而且，我國(guó)的的打捆機(jī)與國(guó)外相比起步較晚，現(xiàn)在許多工廠企業(yè)的打捆機(jī)都靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)打捆機(jī)存在功能不夠健全、自動(dòng)化程度不夠高等問(wèn)題。所以本次設(shè)計(jì)中型鋼材全自動(dòng)液壓打捆機(jī)意義重大。在設(shè)計(jì)中，首先對(duì)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)；其次對(duì)每一個(gè)基本的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度的校核。之后，開(kāi)始對(duì)方案各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中回顧了機(jī)械設(shè)計(jì)、軋鋼機(jī)械、液壓與氣壓傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)和非專(zhuān)業(yè)的知識(shí)。有了種要的感覺(jué)是把以前學(xué)過(guò)的很多的只是系統(tǒng)地串聯(lián)了起來(lái)，更加牢固地掌握了所學(xué)的知識(shí)。最后，通過(guò)裝配圖以及零件圖的繪制，鞏固了對(duì)CAD這一個(gè)我們專(zhuān)業(yè)最常用的工具的使用；通過(guò)對(duì)說(shuō)明書(shū)的編排和打印跟家熟練了WORD文字處理工具的使用；最重要的是在遇到問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中鍛煉了自己解決實(shí)際問(wèn)題的方法和思想，鍛煉了自己的創(chuàng)新能力，為以后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。致謝通過(guò)近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)即將完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多很多的問(wèn)題，尤其是第一次接觸這個(gè)新穎的方案，在老師和同學(xué)的大力幫組下，問(wèn)題被一步一步的解決了，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，我不僅溫故了以前的知識(shí)，更學(xué)到了很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師高滿(mǎn)旭教授是非常值得人敬佩的，他不僅學(xué)識(shí)淵博令人欽佩，而且治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；他的態(tài)度深深感染了我，相處中的高老師和藹可親、總是一副微笑，他懂得去傾聽(tīng)我們的聲音，他是同學(xué)們的良師益友。在此，對(duì)老師我深深的感謝。此外，和我同組的同學(xué)們也給我很多的幫助，在此表示感謝，在實(shí)習(xí)期間，鞍山鋼鐵的附屬公司靈山線材廠為我們提供了實(shí)習(xí)場(chǎng)所，在此表示感謝。參考文獻(xiàn) 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