中型钢材全自动液压打捆机设计【钢材包装打捆机】【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 中型钢材全自动液压打捆机设计 摘要 钢材包装打捆机是我国钢铁企业精整包装生产线的急需设备，而且是轧钢企业精整包装生产线的核心设备。特别是在现今钢铁行业不景气的情况下，各钢铁企业更需要进行技术革新来占领市场，提高自己的劳动生产率，降低自己的生产成本，才能在激烈的竞争中立于不败之地。因此开发研制符合我国需求的高性能的钢材包装打捆机及其配套设备是我国钢铁行业的迫切要求，具有重要的经济价值和现实意义。本论文通过对扭钳机构、矫直机构、剪切机构、钢丝导槽、送线机构、压紧机构、弯倒机构、液压系统等的逐步计算，基本完成了中 型钢材全自动液压打捆机的设计。设计中涉及各零部件的参数计算、强度校核以及液压缸的选择极端等。本打捆机使用直径为 钢丝可以完成对角钢、槽钢等中小型型钢的包装打捆，料捆尺寸 350 350外本打捆机全部采用液压驱动，降低了设备对环境的污染。并且提高了包装打捆的控制精度和速度。此打捆机的设计在我国打捆机发展落后的情况下有很重要的现实意义。 关键词 ： 全自动 ;液压驱动 ;型钢；包装 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 is in s in s to of be in in an in s s an I so of a of in of as as of of be of as 50 of to of of s in of 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 目录 摘要 . . 1 概述 . 1 题的目的意义 . 6 捆机的作用及功能 . 6 内外打捆机的基本状况 . 7 结 . 9 2 初步设计 . 9 案设计 . 9 捆机的分类 . 9 钢包装打捆的国家标准 . 10 钢打捆机的性能要求 . 12 扎材料 . 13 选方案 . 13 案比较与方案确定 . 15 要参数确定 . 15 3 打捆机本体设计 . 16 钳机构的设计计算 . 16 紧力及扭矩的计算 . 16 压马达的选择 . 17 动齿轮的设计 . 18 动轴的设计 . 22 的强度校核 . 23 承的选择与强度校核 . 26 承端盖以及轴承座的设计 . 26 头的设计与计算 . 28 直机构设计 . 30 直机构参数的确定 . 30 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 算作用在矫直辊上的正压力 . 31 核矫直辊轴的强度 . 33 切机构的设计 . 34 切机构参数确定 . 35 切力与剪切功的计算 . 36 压缸的选择 . 37 丝导槽的设计 . 38 压活门的设计 . 39 门杠杆与导线轮的设计 . 39 压缸的设计 . 40 接方式的选择及计算 . 41 体的主要结构和技术要求 . 41 板的设计 . 错误 !未定义书签。 线机构的设计 . 43 线轮的设计 . 43 压马达的选择 . 44 紧弹簧的设计 . 45 紧轮的设计 . 47 紧机构的设计 . 49 紧力的计算 . 49 压缸的选择 . 50 架及压臂的设计 . 50 动杆的设计 . 50 倒机构设计 . 51 倒力的计算 . 51 压缸的选择 . 52 降机构的设计 . 53 走机构的设计 . 54 4 液压系统的设计 . 55 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 压系统的设计要求 . 55 压系统执行元件载荷的计算 . 55 定液压系统图 . 55 行元件参数计算 . 55 线马达流量计算 . 55 钳马达流量计算 . 56 压活塞流量计算 . 57 降缸流量计算 . 57 走缸流量计算 . 57 切缸流量计算 . 57 向缸流量计算 . 57 紧缸流量计算 . 58 倒缸流量计算 . 58 压站主要元件及参数 . 58 压泵工作压力的确定 . 58 压泵的选择及流量的确定 . 58 捆各步骤的电磁铁动作表 . 58 5 润滑、试车及维护方案 . 60 滑 . 60 车与维护 . 60 6 设备的环保与经济性评价 . 61 备的环保 . 61 械设备的环保性 . 61 善设备环保性的方法 . 61 备的经济寿命 . 61 结论 . 62 致谢 . 63 参考文献 . 64 1 概述 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 题的目的意义 在当今市场经济高速发展的情况下，产品质量和形象是企业生存发展的决定性因素之一。社会对钢材的需求日益提高，促进了钢铁企业的现代化改造，使钢铁产量逐年提高。而随着社会对钢材需求和钢铁企业现代化程度的日益提高，越来越多的钢铁企业发现钢铁产品的包装 质量成为影响钢铁销售的关键。但由于传统的人工包装打捆存在着不可克服的缺点，如效率低，工作强度太，作业环境差 ，而且易产生散捆、混号和捆松等情况，从而太大制约了钢铁产量的提高。同时用户为便于钢材的运输和存储，对钢铁产品的包装质量提出了更高的要求，由此我们可以看出钢铁产品的包装质量已成为企业规模升级和获得经济效益的关键因素。人工包装的低效率与钢铁产量的提高之间的矛盾日益突出，为了解决这个瓶颈现象，采用精整包装自动化生产线提高钢铁产品的包装质量，是钢铁企业的迫切任务之一，也是用户对钢铁行业的要求。在这样的背景下， 研制钢材精整包装生产线的关键设备 钢材包装打捆机成为我国钢铁企业发展的迫切任务，它将解决我国钢材包装的急需，因此研制高性能的钢材包装打捆机具有重大的经济价值和现实意义。 捆机的作用及功能 轧钢生产是冶金企业产品生产的最后工序，而精整包装又是轧钢生产的最后工序 ，精整包装的这种重要地位，使它成为轧钢生产工艺不可分割的一部分。为了便于存储、运输及销售，在各种钢材轧制完成之后，必须把钢材包装成符合国家或国际标准的定长、定形、定重的包装捆，因而必须有专用的设备来完成这项任务。钢材打捆机是一种用于钢材打捆包 装的专用机械设备，它不同于其他普通的包装捆扎机械，它是将钢材捆扎成形的设备，利用盘条、钢带等捆扎材料将螺纹钢、型钢 (如槽钢、角钢、工字钢 )、带钢、线材等捆扎起来，以便于钢材的运输、存储和销售。由于钢材具有重量大 (国家标准为 5吨 /捆 )、长度长 (国家标准为 615 米 )等特点，因此钢材打捆机必须满足捆扎材料强度高，捆扎力大，捆扎牢固可靠等要求。本设计侧重中型钢材全自动液压打捆机，在全自动精整包装生产线上完成对集料装置送来的型钢束进行捆扎操作，根据钢材的长度尺寸和包装速度的要求可以选择一台或多台打捆机同时捆扎。设备 采用液压驱动以及自动控制，大大提高了自动化程度以及劳动生产率，使产品包装质量更加可靠。总之，打捆机成为精整包装生产线不可分割的重要组成部分。以下是一种全自动棒材打捆机的典型结构： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 型打捆机示意图 该打捆机主要由 6 台车、 1 泵源系统、 3 车体、 4 导丝槽、 5 拧丝机构和 2 蓄丝机构等六大部分组成。它的主要特点是结构紧凑、台体结实、易于操作和维修。泵源紧放在台车的后部，随台车一起运动；蓄丝机构放置在车体顶部，给穿丝和维护带来 了较大的便利，除两个直线导轨外，还用双并行油缸驱动，不仅增加了蓄丝力和抽紧力，而 且减小导轨及直线 轴承所受的偏载力提高了蓄丝机构的剐度；车体 45行走，确保当捆径变化时，拧丝缸钳口到钢捆外径距离保持恒值，从而保证捆结松紧适度；而上下导丝槽上的成型油缸。在捆丝拉紧时，可减小摩擦。避免抽丝过程中的死点，有利于捆丝紧附在钢捆上，避免虚丝。另外，绝大部分的液压元件暴露于整机结构的表面，易于装卸检修。 内外打捆机的基本状况 打捆机作为精整包装工段自动化包装的核心设备，世界各国冶金企业都投入了大量的人力物力进行设计研发。自二十世纪六十年代以来各国竞相展开了对半自动和全自动打捆机的研制。如瑞 典的 司相继研制了不同类型的线材、棒材及型材打捆机，该公司研制的 打捆机主要应用于对棒材、型材、钢管以及盘条的打捆，该类型的打捆机由以下几部分组成：捆扎机组，由液压控制，其组件有盘条进给轮、控制盘条进给的感应器和安全设备、剪切器、拧丝系统等；液压机组，包括油箱、油泵、滤油器、压力开关、压力继电器等；机座；储线仓；控制器：包括电器线路板、开关、 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 继电器等。 打捆机主要性能指标为：捆扎盘条为 35退火盘条；捆扎时间为 914s。 日本潼川工艺公司自 1959 年以来，致力于 研究轧钢精整设备自动化方面的研究，研制了 列自动化打捆机，可捆扎圆钢、型钢、管材及盘卷，结构组成主要有拧丝头、机座、线夹、差动齿轮箱、液压马达、捆扎盘条、供线轮、夹送辊、导线轨、限位开关、设备外壳等。该打捆机的性能特点是设备采用了差动齿轮机构。捆线夹紧、切断及拧丝等几种主要操作均可利用同一马达进行，使得打捆机结构简单，易于小型化，维修方便。 列自动化打捆机主要性能指标为导丝槽内径 700捆时间 8s；使用盘条； 电机功率 另外，世界上比较著名的打捆机的生产厂家和他们的产品主要有： 生产卷带打捆机的有德国 司和俄罗斯的马格尼托哥尔斯克钢铁公司；生产热轧线盘打捆机的有俄罗斯马克耶夫斯克钢铁公司和黑色冶金机械化科学研究所以及瑞典的 司；生产盘条打捆的有法国的 司；生产棒材、型材和管材束打捆机的有俄罗斯的沙尔坎纳依斯工厂、梅塔鲁尔格斯工厂、捷克奥尔斯克 司。其中，德国的西马克是一家生产钢材打捆机比较著名的公司，它在全世界范围内已经建造了包括美国伯利恒钢铁公司雀点厂的钢材自动化 包装机组在内的 20 多条打捆自动化包装生产线，该公司自己能为客户提供自动化生产线所需的所有机械、液压和电子设备。体现了该公司在这方面的丰富经验和知识，它运用现代规模工具来指挥传送、打包和存货，使一切打捆操作能满足设计和顾客要求，很值得我们学习和借鉴。 国内打捆机的发展比较晚。建国之初，国内大部分的轧钢厂把前期投入及改造方面的重点放在了轧机上，取得了显著的成绩，特别是引进了一些先进的轧钢设备，但这时的轧钢后部精整工序是很薄弱的，大多数轧钢厂钢材采用人工方方法包装；七十年代后，打捆机逐渐被一些轧钢厂采用，从而实现 了有人工捆扎向机械化捆扎的转变，但这时的打捆机绝大多数采用机械式，缺点是生产率低、故障率高、维护工作量大以及包装质量不理想等；八十年代后，国内的一些轧钢企业逐渐认识到全自动化的钢材打包生产线有利于降低生产成本，减少维护费用，开始从国外引进全套钢材打捆生产设备，这些设备普遍采用液压驱动和自动控制，具有速度快、生产率高、维护工作量小、产品包装质量 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 可靠、外观整齐、设备自重小、占地面积小等优点。 首钢于 20 世纪 80 年代末从意大利的 司引进了两台打捆机，一直没能投入正常使用，存在的问题有：车体的定位系统 不稳定，车体很难调整到正确位置；控制系统和液压系统不能正常工作。经过北京航空航天大学科研人员的努力，圆满解决了问题，使设备投入正常使用。鞍钢于 1990 年引进了 4 台打捆机，由于技术保密及设备备件的原因，已报废了 2 台，也急需新的打捆机投入使用。 国内不少科研院所曾经仿制研究精整包装生产线上的全自动打捆机，但都不很理想。我国已成为钢铁生产大国，但由于国外设备产品的售后服务及备件问题不适应国内企业的要求，研制适合国内需求的高性能打捆机，具有良好的市场前景。 结 钢材包装打捆机是我国钢铁企业精整包装生产线 的急需设备，而且是轧钢企业精整包装生产线的核心设备。特别是在现今钢铁行业不景气的情况下，各钢铁企业更需要进行技术革新来占领市场，提高自己的劳动生产率，降低自己的生产成本，才能在激烈的竞争中立于不败之地。因此开发研制符合我国需求的高性能的钢材包装打捆机及其配套设备是我国钢铁行业的迫切要求，具有重要的经济价值和现实意义。 2 初步设计 案设计 捆机的分类 目前国际上打捆机按工作方式、捆扎材料、适用范围的不同，具体分类如下图所示： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 2捆机的分类 钢包装打捆的 国家标准 中华人民共和国国家标准型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定（ 有如下规定： 1、尺寸小于或等于 30圆钢、方钢六角钢和其他小型型钢；边宽小于 50宽小于 6340不等边角钢；宽度小于 60扁钢；每米重量不大于 8 的其他型钢必须成捆交货。其他规格的型钢如果选择成捆交货，其成捆要求也应符合本标准要求。每捆型钢应用钢带、盘条或铁丝捆扎结实，并一端平齐。 2、成捆交货型钢的包装应符合表 2规定。包装类别通常由供方选择。 表 2钢 包装要求 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 3、倍尺交货的型钢、同捆长度差不受上表限制。 4、同一批中的短尺应集中捆扎，少量短尺集中捆扎后克并入大捆中。 5、长度小于或等于 2000锻制钢材，捆扎道次应不少于 2 道。 6、成捆交货的工字钢、角钢、槽钢、方钢、扁钢等应采用咬合法或堆垛法包装，见图 2图 2图 2合法包装示意图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 2垛包装示意图 钢打捆机的性能要求 型钢打捆机应以满足生产使用要求和保证生产率为前提，做到技术先进，经济合理，运行可靠稳定。 一套好的型钢打捆设备应具有 以下性能 : 1、良好的使用性能 1）所有的动作都要符合打捆的工艺要求； 2）运功平稳准确。具有足够的强度和刚度，能保证规定的运动精度； 3）可靠性高； 4）使维修方便，操作简单安全。 2、合理的技术性能指标 1）经打捆后的型钢应能保证实现客户所提出的包装要求。例如在运输和存储期间不致造成松散、受潮、变形和损坏； 2）具有一定的灵活性，能适应一定范围产品规格、品种变化的要求； 3）具有合理的自动化程度，要根据需要和可能性来综合考虑，不能脱离具体的条件盲目的追求先进性； 4）贯彻标准化、通用化和系列化； 5）结构简单，制造容易，成本底； 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 6）生产效率高、能耗少； 7）节约材料。 3、其他 1）减轻劳动强度，改善劳动条件，不污染环境，创造文明生产条件； 2）留有发展的余地，需要改进时而不致造成全机废弃。 扎材料 捆扎材料普遍应用的有两种，一种是钢丝，另一种是钢带。 捆扎用钢丝直径为 410径公差为 料为含碳量 低碳钢丝，强度极限不低于 400服极限不低于 270伸率不低于 3032%。采用钢丝捆扎较为经济；但它的缺点是刚性较大，且与钢材表面呈线接触，接触应力较大，容易划伤钢材表面。 捆扎用的钢带厚度在 内，宽度有 10、 12、 15、 19、 25、 32、 50度极限大致在 56100围内，延伸率为 23%。采用钢带捆扎时，钢带与钢材表面是面接触，接触应力较小，不易划伤钢材，而且捆包外型美观。其缺点是包装成本较高，一般比钢丝包装贵 40%。 选方案 方案一：本方案的这种打捆机（如图 2要分为五个部分 ：送铁丝机构，弯铁丝机构，钳剪铁丝机构，扭铁丝机构和翻捆机构。动作过程如图 2示： 1、 送铁丝（图 2打捆铁丝经过矫直机由弹子钳送出钳口，并穿上一块标牌。 2、 弯铁丝（图 2铁丝送好后，钢材就滚落到铁丝上面，这时，弯铁丝叉子就转动，将铁丝头子绕钢材一圈，送入钳口。 3、 钳剪铁丝（图 2弯铁丝动作完成后，钳剪铁丝动作立刻进行，钳口马上合紧。由于钳口内装有剪切钢丝的刀片，所以钳口一合紧，即将铁丝根部剪断，并把铁丝的两个断头夹住。 4、 扭铁丝（图 2当钳口剪断并夹住铁丝后，钳口由于机械的带动而 旋转，钢材就被铁丝捆扎扭紧。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 5、 翻捆（图 2铁丝扭紧动作完成后，钳口就会自动打开，翻捆机构把捆扎号的钢材从盛捆架上翻落至集钢槽内。 图 2捆机动作过程示意图 图 2钢打捆机原理图 方案二：本方案的这种打捆机（如图 2机械部分主要有 9 个机构组成：送线机构，矫直机构，夹紧机构，剪切机构，扭钳机构，弯倒机构，升降机构和行走机构。它的主要动作过程及工作原理如下： 1、送线：捆扎钢丝被送线机构及其压紧装置通过摩擦力从卷线盘中抽出，然后经过一组矫直辊矫直，再进入一条有滚动轴承组成的环状轨道，并沿轨道运行一周，在扭结头处，钢丝重叠部分前后错开，钢丝头部在接触到位于扭结头左边的夹紧装置处的一个传感器后，驱动轮停止送线。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 2、抽线：夹紧装置 将钢丝头部夹紧后，送线机构开始反向转动，将钢丝逐渐从环状轨道中抽出。此时位于环状轨道内侧的几组盖轮依次顺序翻转 90，以使捆扎钢丝逐渐被缠绕到被捆扎钢材上。钢丝被抽紧到一定程度后，送线机构停止反转。 3、剪线：抽线动作完成后，位于扭结头右边的的剪切机构将钢丝剪断。同时，夹紧装置将送线时夹紧的钢丝头部放开。 4、扭结：扭结头夹紧钢丝并旋转，将捆扎钢丝两端扭结在一起。 5、弯倒：位于扭结头后边的（图略），由液压驱动的推杆将直立的扭结头压平。 案比较与方案确定 比较以上两个方案：方案一的优点很明显，设 备结构简单，易于维护，捆扎动作快，设备适应性强，在捆扎钢材束的大小形状起变化时，不影响捆扎。但缺点也是存在的，捆扎牢固程度不够，容易发生散捆，自动化程度不够，捆扎后扭结处仍直立，影响捆扎美观性和搬运人员安全性。方案二的优点显而易见，设备自动化程度高，生产率高，噪声小，液压控制容易实现自动控制，捆扎牢固度高，有弯倒装置，使捆扎更美观搬运更安全。但该设备也有缺点，那就是结构复杂，维护不方便。 根据以上分析，再结合查阅的国内外型钢打捆机的资料，本次设计确定方案如以上方案二所示。该方案主体设备包括以下几个关键机构， 即本次设计的任务包括以下部分的设计：送线机构 矫直机构 剪切机构 扭钳机构 导线装置 夹紧机构 弯倒机构 行走机构 升降机构 引线机构 要参数确定 料捆材料： 350 350 被捆钢材：角钢、槽钢、工字钢； 料捆长度： 58m； 拧紧机构转速： n=90r 拧紧装置送进速度： 60s； 捆线送进速度： 1000s； 加紧动作时间： 1 夹紧力： 2000N； 捆线道数： 45； 辊道速度： 2m s； 液压系统额定压力： 10 捆线尺寸： 碳钢丝。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 3 打捆机本体设计 本设计采用如下图所示的扭钳机构方案，液压马达经由齿轮传动带动钳头旋转。 图 钳机构总图 捆线材料为含碳量为 低碳钢丝 ，查文献 3表 2： 235s安全系数 S= 196 许用剪切应力 =( =118线在打结过程中可简化为弯曲和扭转的组成，捆线半径为 此。所需的最大弯矩和扭矩分别为： M =32d 3 =32 10196 106=5.2 T =16d 3 =16 10140 106=6.3 图 结头受力分析图 扭结时，捆线以及扭结头的受力情况如上图 示，拧紧时捆线不产生滑动。力平 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 衡方程得： T = L 2 2N M =f 2T 捆线被扭转所需要的扭矩； L 两跟捆线中心之间的距离； N 扭转头产生的夹紧力； f 捆线与扭转头之间产生的摩擦力； 捆线与扭转头之间的摩擦系数，取 = M 捆线弯曲所需要的弯矩； d 捆线的直径。 由以上式子可得： 0 取夹紧力 N=2 扭转头所需要的总的力矩为： (6)(m a x 式中： S 考虑安