钢材打捆机研发毕业设计

钢材打捆机研发毕业设计内容摘要：

统组成的滑道，做好打捆前的准备工作； 的范围 ，并由抱紧器将其抱紧； ，通过行走机构和升降机构调整好机体位置； ，完成捆线在整个机构中的运行，最终捆线由扭结钳头的出线口做出。 在扭结钳头的出线口，捆线的端部触动安装在压紧机构上 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 的传感器； ，在压紧机构压紧捆线端部后送线马达反向运转，实现抽丝动作； ，剪切机构工作，剪断捆线，同时压紧机构松开； ，完成打结动作； ，将直立的捆结推到； 本课题所设计的打捆机实现了对中型型钢 的自动化打捆包装，扎捆效果良好，不易出现送捆、散捆的现象。 打捆后的捆结位于整个钢材捆的斜角上，便于钢材堆放。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 第二章 打捆方案的选择与拟定 打捆机方案的选择 本打捆机主要应用于中型钢材生产机主后部，对生产出的中型型钢进行自动打捆，所以在捆结形状上采用矩形。 打捆材料选用  材质为 Q235 的碳钢丝。 本打捆机主要应用于北方地区，而气动对气候的适应较差，所以在气动与液压传动之间优先采用液压传动。 液压传动的优点： 1. 在同等体 积下，液压装置比电动装置提供的动力大，因为应用系统中的压力可比电磁驱动力打 3040倍。 2. 液压装置工作比较平稳，容易实现无极变速，易实现自动化，而且还可以再运行过程中调节，易于实现过载保护。 3. 由于液压元件已实现标准化、系列化和通用化。 此外，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。 4. 用液压系统实现直线运动比机械系统简单。 液压系统的缺点： 1. 液压传动不能保证严格的传动比。 2. 液压传动在工作过程中有较大的能量损失，尤其长距离传动，液压系统的效率较低。 3. 为了减少泄露现象，液压元件的制造精度很高，而且需要单独的能源。 4. 液 压系统出现故障时不易招出原因。 打捆机方案的拟定 拧丝机构方案的比较 （ 1）圆盘拧丝机构方案 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 优点：圆盘拧头能有效地阻止热的辐射与传递，拧头结构简单，捆扎质量一般。 缺点：圆盘尺寸大，质量大，转动惯量大，可靠性差，安全隐患多。 （ 2）圆柱拧丝机构方案 优点：捆扎速度快，包装质量好，性能稳定，动作可靠，拧紧受高温粉尘影响较小。 缺点： 该拧头虽简单，结构复杂，零部件较多。 （ 3） 圆锥拧丝机构方案 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 三方案比较： 圆盘拧丝机构 圆柱拧丝机构 圆锥拧丝机构 结构 尺寸 大 小 中 拧丝速度 慢 快 快 拧头定位 难 较难 无 机构性能 不好 稳定可靠 稳定可靠 耐温耐尘 优 较好 较好 包装质量 合格 优 良好 经比较后，圆锥拧丝机构比较好，但是考虑经济和当前国内很多厂家，宜选用圆盘拧丝机构。 打捆机方案拟定 打捆机的打捆过程包括八个基本动作：送线、矫直、夹紧、抽线、剪切、拧结、弯导和行走。 这八个动作分别由七个机构完成：送线机构、矫直机构、夹紧机构、剪切机构、拧结机构、弯导机构和行走机构。 其中送线和抽线都由送线机构完成。 这些执行机构必须 协调的配合，每个动作的执行时机由相应的反馈信号控制，反馈信号来自于安装在打捆机和周边设备上的传感器。 打捆机的总体设计主要取决于其功能要求和适用范围。 被捆材料的规格、形状、捆线的直径和性能、钢捆运输轨道的结构形状和尺寸、捆结的拧紧圈数、每 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 个捆结的捆线卷绕圈数等都对打捆机的结构设计有很大的影响。 由于捆线在导线槽内高速运动，导槽截面应为矩形，在槽底安装轴承，以减小穿线阻力，导槽分为上下两个部分，上面的由液压缸驱动，可绕支点转动的部分叫上颚。 下面固定的部分叫下颚。 上下颚合拢后构成一个圆形的送线导槽。 最小直径取决 于捆料的直径。 下图为打捆动作与控制流程图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 机体位置调整 送线盘送线 各导向钳张开 抽丝、机体前移、下降 开始 送线停止、各导向钳闭合 夹钳口闭合 剪断捆线、夹紧机构复位 夹钳转动、拧紧捆结、机体下移、下降 机体复位 钳口张开、剪切机构复位 结束 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 设计参数 拧紧装置转速： n=90r/min。 行走速度： v=60mm/s。 捆线送进速度： v=1000mm/s； 夹紧动作： t=1s。 捆线道数： 45； 辊道速度： 2m/s； 捆线材料： Q235； 捆线直径： ； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 第三章 拧紧机构设计 夹头设计及计算 夹紧力与扭矩计算 已知捆线材料为 Q235，查 【 5，表 37】得： [ ]=216235MPa，取 [ ]=230MPa,则许用剪应力为： [ ]= MPas ][ 。 由拧紧形式可知，捆线在打结的过程中可以简化成 (如下图所示 )弯矩和扭矩的合成，捆线半 径为 ，视为悬臂梁。 因此，所需最大弯矩和扭矩分别为： mNM d .][32 6933   mNT d .][16 6933   辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页 由于捆线打结时旋转 720 ，鉴于安全 O 点受总弯矩取为 8M，总扭矩为 4T，拧紧时两线头需要固定，由力矩平衡对 O 点取距列方程： 042)( 121  MTLNRff 又因为捆料尺寸： mm 2350350  ，则 mmL 17 5235 0  临界状态时 0,0 22  fN 则 MTLNRf 4211  又  11 Nf  查 [6,表 124] ~ 取  则 NLR MTN 331    取夹紧力为。 mNMTM . a x  取 mNM .80max  辽宁科技大学本科生毕业设计 第 15 页 夹头的设计 夹紧力： KN 1 65 160RR   1 KN 鉴于安全和克服钳口处弹簧作用力：取 1 8R KN ； 确定柱塞的材料和基本参数： 由 [ ]确定柱塞材料为 HT300，缸体材料为 45 钢； 计算柱塞直径： 已知提供的压力为 12MPa，则： 164 4 8 0 0 0 2 9 . 1 41 2 1 0 3 . 1 4Rd m mP     由 [ ]取标准柱塞直径为 32mm； 计算缸体壁厚： 由 [ ]得 1 . 5 1 . 5 1 2 3 2 2 . 8 82 [ ] 2 1 0 0PD mm     材料的许用应力： [ ] 1 0 0 ~ 1 1 0M Pa  取 [ ] 100MPa  ； 外径： 0 2 3 2 2 2 . 8 8 3 7 . 7 6d d m m      取 0 40d mm ； 弹簧的选择： 为使夹头能够自动开启，在上下夹头之间安装一压缩弹簧，由 [ ]得： 材料： 45 弹簧丝直径： mm 中径： D=22mm 节距： 工作极限载荷： 657N 单位弹簧刚度： 236Nmm 安装 尺寸： 最小套筒直径： 29mm 最大心轴直径： 15mm 销轴设计： 上下夹头采用销轴联接，材料为 45 钢，直径 D=15mm，采用螺钉固定。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页 液压马达的选择 查 [ ] 选择液压缸 BYM80 排量： rml80 转速： min400~10 r 最大工作压力： 12MPa 最大转矩 ： 重量： 60Kg 外形尺寸： 31 0 21 3 01 8 2 mmhWL  传动齿轮设计 由于拧紧装置速度为 min90rn 在液压马达转速范围内（ min400~10 r ）故取传动比 2i。 工作时不存在轴向 力，选择采用直齿轮传动。 参数查询 1) 选用直齿圆柱齿轮传动； 2) 由于转速不高，故选用 7 级精度（ GB1009588）； 3) 选择材料。 查 [ 101]选择小齿轮材料为 40Cr(调质 )，硬度为 280HBS；大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS。 二者材料硬度差为 40HBS。 4) 初选小齿轮的齿数为 4822412  iZZ。 ① 由 [ ]得： mNVPTm .  输出 式中： a12a MPPMPP  ）差（入口压力和出口压力之 ； V排量（ rml ） V=80 rml ； m 为机械效率， m ，取 m。 则： NTT  联轴输出  mNTT .  齿轮联轴输出  ② 试选择载荷系数 tK ； ③ 查 [ 107]选取齿形系数 为 1d ； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页 ④ 查 [ 106]得材料的弹性影响系数 2/ MPaZ E  ； ⑤ 由 [ 1021d]按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH 6001lim  ，大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5502lim 。 ⑥ 按工作寿命 15 年（每年工作 300 天 ），两班制，计算应力循环次数： 911 )1530082(11806060  hjLnN 9912  iNN ⑦ 由 [ 1019]取接触疲劳寿命系数为 , 21  HNHN KK。 ⑧ 计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数 s= M P asK HNH 5401 ][ 1lim11   M P asK HNH 5061 ][ 2lim22   数据计算 1) 试算小齿轮分度圆直径 td1 ，代入 ][H 中的最小值。 mmZiiTKdHEdtt )506 (231 )][( 3 233 211   2) 计算圆周速度 v。 smndv t 0 0060 0 0060 11。