卷板机总体结构设计.docx

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卷板机总体结构设计

前言

卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架：

为全铸件。

随着焊接技术的发展，特别是近30年来。

焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。

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、锤压机、大中型机床等的机架或床身；大型齿轮、内燃机及汽车传动轴等传统铸造件已迅速

地改用全焊钢结构。

其主要原因在于全焊钢结构重量轻，质量高，生产周期短等特点。

随着我国机械制造行业的不断发展，机械化的程度得到了很大的提高，卷板机也从以前的手动操作逐步发展为由电脑控制的全自动的机器。

本次设计的主要是卷板机的总体结构，包括：

大辊轴小辊轴的设计，液压系统的设计以及卷板机机体的外形的具体的尺寸设计。

卷板机由于使用的领域不同，种类也就不同。

目前广泛使用的卷板机主要有：

大型上辊万能式卷板机，中型上辊万能式卷板机，小型上辊万能式卷板机，船舶专用三辊对称式卷板机，油罐车用上辊数控万能式卷板机，三辊卷板机等，当然在卷板加工过程中，常常会遇到卷制出的筒体会出现中间大两头小的情况，也会尽量的克服这些问题。

1绪论

1.1卷板机的定义

卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架：

为全铸件。

考虑铸造结构工期长、

成本高，卷制锥筒时连接挡料装置不方便，而且要随工程场地变化反复拆卸、搬运、安装，

又是单机生产，最后决定其机架采用全焊钢结构。

卷板机示意图见图1-1。

图1-1卷板机结构示意图

Fig.1-1Machinestructurediagram

1.2卷板机的工作原理

电动机启动后，电动机带动大辊轴转动起来，将要加工的金属板材从卷板机的一侧由

大辊轴与板材之间摩擦力匀速的将板材带入卷板机内部，再次用液压缸内的液压油作用于

活塞作垂直升降运动，使每个小辊轴两端的液压缸进行同步上升，上升到所需板材弯曲的

理想弧度，卷板工作开始，直到卷制成型，通过三位四通换向阀换向，使液压缸内的液压

油回油使活塞杆向下运动。

关闭电动机。

卷板机侧挡板通过一个大液压缸，可以再需要时

随时放到侧挡板，如果卷制的是封闭的筒体，需要用大液压缸放倒侧挡板，由工人师傅用

吊车或机械手臂从旁边将筒体抽出来，如果加工的不是封闭的筒体，工人师傅可以从卷板

机的一侧通过吊车或机械手臂将板材拿出来，工作完成。

1.3卷板机的种类

卷板机由于使用的领域不同，种类也就不同。

目前广泛使用的卷板机主要有：

大型上

辊万能式卷板机，中型上辊万能式卷板机，小型上辊万能式卷板机，船舶专用三辊对称式

卷板机，船舶专用三辊对称式卷板机，油罐车用上辊数控万能式卷板机，三辊卷板机等，

下面就各种卷板机做简要介绍。

1.3.1大型上辊万能式卷板机

大型上辊万能式卷板机主要特点:

超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，

连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，

人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制O

型、U型、多段R等不同的形状多...

1.3.2中型上辊万能式卷板机

中型上辊万能式卷板机主要特点:

超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，

连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，

人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制O

型、U型、多段R等不同的形状多...

1.3.3小型上辊万能式卷板机

小型上辊万能式卷板机主要特点:

超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，

连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，

人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制O

型、U型、多段R等不同的形状多...

1.3.4船舶专用三辊对称式卷板机

船舶专用三辊对称式卷板机主要特点:

超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预

弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺

软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有

卷制O型、U型、多段R等不同的形...

1.3.5油罐车用上辊数控万能式卷板机

油罐车用上辊数控万能式卷板机主要特点:

超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端

部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲

工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状

具有卷制O型、U型、多段R等不同...

1.3.6三辊卷板机

三辊卷板机有机械式和液压式：

机械式三辊卷板机分为对称和非对称机械式。

（1）三辊对称式卷板机：

机械式三辊对称式卷板机性能特点：

该机结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗杆传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。

该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。

（2）机械三辊非对称式卷板机：

机械三辊非对称式卷板机主要特点：

该机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功能。

结构紧凑，操作维修方便。

技术参数：

规格型号卷板最厚度。

（3）液压式三辊卷板机：

液压式三辊对称卷板机主要特点：

该机上辊可以垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。

上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐该机为上调式对称式三辊卷板机，可将金

属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件，本机种两下辊为主动辊，上辊为从动辊。

它广泛使用于造船、锅炉、航空、水电、化工、金属结构及机械制造行业。

该机适合用于金属板材的弯曲变形，可卷制圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并有板材端部预弯功能，本机型两个下辊为主动辊可水平移动，上辊为从动辊可上下移动，移动方式有机械式和液压式，传动轴均采用万向连轴器连接。

（4）W11系列机械式三辊对称式卷板机：

W11系列机械式三辊对称式卷板机性能特点：

该机结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗杆传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材

提供扭矩。

该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。

主要技术参...

（5）W11系列机械三辊非对称式卷板机：

W11系列机械三辊非对称式卷板机主要特点：

该

机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过

下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功

能。

结构紧凑，操作维修方便。

技术参数：

规格型号卷板最厚度mm卷...

（6）W11系列液压式三辊对称卷板机：

W11系列液压式三辊对称卷板机主要特点：

该机上辊可以垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。

上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐...

2卷板机安全操作规程

1）卷板机必须有专人负责管理。

2）操作人员必须熟悉卷板机的结构性能和使用方法，经负责管理人员同意后，方可进行

操作。

3）开机前要仔细检查安全装置是否完好。

4）操作时，严禁手、脚放在滚轴和传动部件及工件上。

5）工作中断后，应将离合器打至空档。

6）多人协同作业必须要有专人指挥。

7）严禁超负荷工作。

8）上辊的升降翻转轴承的倾倒复位及上辊的平衡，须在主传动停机后进行。

9）工作场地禁止乱堆工件及杂物，做到时刻保持机床及场地清洁。

10）作业完毕，应切断电源，并锁好电源箱。

3卷板机保养规程

1）根据机器规定，按要求对各油杯润滑和人工润滑点进行加油。

2）按卷板机规定的参数进行卷板，卷板厚度20mm，最大长度2500mm,卷板材料的屈服极

限小于250Mpa。

3）接通电源后，进行下辊正反两个方向和上辊升降运动，检查各运动有无不正常的卡死

现象。

4）严格按卷板加工程序和操作方法进行操作，在上辊升降到极限位置时，要十分注意设备的安全运行。

5）当主传动停机后，方可进行上辊的升降，翻转轴承的倾倒复位和上辊的翘起。

6）在运行过程中，若发现有不规则的噪音、冲击等不正常现象，应立即停机检查。

7）操作中各人员要互相协调，听从卷板负责人的指挥，没有口令，禁止开动机器。

8）进行卷板操作时应十分注意手被钢板压住和钢板一起卷进。

9）用行车起吊钢板或卷筒时，注意不要和机器发生碰撞。

10）卷板结束后，做到工完料尽场地清，并做好设备的维护保养工作，及时关闭电源。

4三辊卷板机设计力学分析及主参数确定

4.1结构及力学分析

从结构特点上来看（图4-1），三辊卷板机主要由1个上辊及2个下辊呈宝塔形状组成。

用该设备加工圆（弧）形工件时，由上辊垂直向下移动的同时进行转动，对工件（即钢板）产

生向下的压力P力。

P必须克服钢板的屈服强度，使其产生弯曲变形。

2个下辊则向同一方向

进行转动，从而移动钢板，将其加工成一定曲率半径的圆（弧）形工件。

因此为了确定P力我

们完全可以将被加工钢板看作为一简支梁，从而有

P力对钢板的最大弯矩为：

P力l

（4-1）

Mmax

4

弯矩对钢板产生的应力为：

Mmax

W

（4-2）

s

钢板的抗弯截面模量：

W=

b2

（4-3）

6

因为大辊的半径R=0.25m,如图4-1l=1.2m,

铸铁的密度为7.37.3

103kg

m

3所以大辊的体

积V=R2h=3.140.252

2.4=0.471m3

大辊的质量m=v=7.3

103

0.471=3438.3kg

G=mg=3438.30.9833695.34N

由式（4-1）、（4-2）、（4-3）可得：

2sb

2

P力

（4-4）

3l

图4-1结构分析

Fig.4-1StructuralAnalysis

查机械手册得Q235铸铁的屈服强度

s为225N

mm

2

工件厚度

为20mm工件宽度b为

2400mml=1.2m=1200mm

所以

2sb2

2

225

2400

202

=1.210

5

N

P力

=

3

1200

3l

其中，s为被加工钢板屈服极限；l为卷板机两下辊之间距离；

为被加