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四辊卷板机总体结构设计方案
发布时间:2021-03-31 14:38浏览次数:
四辊卷板机总体结构设计方案
 
为满足要求,所设计的四辊卷板机由工作辊、左右机架、底座、传动部分、翻倒机构、平衡装置、液压及电气系统等组成,各部分简述如下:
(1)工作辊
由四条辊子组成:上辊、下辊和两条侧辊。在满足卷板强度的前提下,为降低最小卷筒直径和制造成本,尽量将各辊直径设计得小一些。上辊、下辊和侧辊最终确定的直

径为f 1400/f1320 / f1040mm 。
 
上辊为主驱动辊,装在两轴承体内,分别镶在右侧机架和左侧翻倒轴承体内,其位置固定,只能通过主传动系统提供的动力进行旋转运动(正、反转)。为确保操作方便, 准确定位,在传动系统中装有制动装置。
下辊及两侧辊分别通过轴承体装在左、右机架的导槽中,由油缸驱动作升降移动, 升降位移由计算机控制,自动调平,同步精度±0.2mm。
为减少卷板时的摩擦力矩,各工作辊的轴承均采用滚动轴承(比采用滑动轴承降低30%的回转载荷)。滚动轴承选用调心磙子轴承以适应卷板工况,并使机器具备卷锥功能。
(2)左、右机架
传统卷板机机架为全铸件。随着焊接技术的发展,国内外在重型机械制造方面,愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构,例如冲压机、锤轧机、大重型机床等的机架或床身等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构,其主要原因在于后者具有重量轻,质量高, 生产周期短等特点。对于我们所研制的特大型卷板机,由于其体积庞大,显然其左、右机架亦应采用焊接式结构。对于该机架首先采用经验和类比方法进行结构设计,然后采用有限元分析进行强度和刚度校核。作者所在企业作为国内重要的压力容器制造厂,焊接能力完全可以满足机架的设计要求。
(3)底座
卷板机的底座由机架底座、电机底座和减速机底座组成,亦为型钢与板材构成的焊接结构。
(4)传动部分
对于驱动上辊旋转主运动的传动系统通常有两种方案可供选择: 方案 1:采用液压传动,即液压马达—传动机构(齿轮传动)—上辊方案 2:电机—减速机(齿轮传动)—万向联轴器—上辊
方案1在传递同等功率的情况下,体积小、重量轻、惯性小(据统计液压马达的重量只有同功率电机重量的 10%~20 %);能传递较大的转矩;调速方便,可实现无级调速。
方案 2 的传动比准确,易维修,传动机构复杂、体积大。
考虑到目前国内生产的大扭矩液压马达质量上还存在一定问题,故本四辊卷板机采用方案 2,即机械传动方式,其传动链为:3 台主电机――3 台行星减速机――3 个小齿轮――1 个大齿轮――联轴器――上辊。总传动比为 990 。
(5)翻倒机构

设置翻倒机构是为了方便卸下卷制成形的筒件。翻倒机构有两种驱动方式,机械式和液压驱动。考虑到操作自动化,本案采用液压驱动,设置一翻倒油缸,由主液压系统同步供油。
(6)平衡装置
平衡装置是为了防止翻倒机架翻倒后上辊处于悬臂状态、影响卸下卷制成形的筒节而设置的。通常平衡装置也有两种型式:手动操作手轮带动丝杠螺母传动的下压式和采用液压油缸对上辊实施拉动的下拉式。
考虑到结构和成本因素,本案选用下压式。(7)液压及电控系统
机器的液压系统为辅助传动系统。驱动下辊、侧辊的升降和翻倒轴承体的翻倒与立起。
液压系统的主要功能是控制下、侧辊的位置,卷板期间油缸处于保压或自动纠偏状态,并设有安全阀避免卷板压力超载(此时系统主泵、辅泵处于卸荷,控制油泵仅有压力输出(零功率))。
电控系统采用工业计算机作为主操作界面,采用西门子 S7—300 系列 PLC 作为控制核心,分为微机操作和按钮操作两种方式。
电控系统主要性能有:   (1)工业计算机的界面包括:
1) 操作功能:所有液压油泵启动停止,上辊正、反转,下、侧辊升降,加热控制,冷却控制,倒头控制。通过界面可输入位移值,使各辊油缸直接到达指定位置并保持。
2) 监督功能:微机界面可显示下、侧辊位移,下、侧辊工作压力,液压系统压力,滤油、油温、压力发讯报警。
3)计算功能:可对各种工件在卷制前进行参数计算。
4)保存功能:可保存工作参数,以备以后查询参考。(2)手动操作面板的主要功能有:
1) 操作部分:所有液压油泵启动停止,上辊正、反转,下、侧辊升降,加热控制,冷却控制,倒头控制。
2) 监测功能:面板设置上辊电器表,液压系统压力表,下、侧辊工作压力表, 滤油、油温、压力发讯报警,各动作运行指示灯。设置一个摄像头,方便监视设

备另一端情况。操作台顶部设置声光报警器。当主电机电流达到额定工作电流的110%时声光报警,达到额定工作电流的 120%时声光报警,并且停机。

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