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1、. . 球绞轴承综合试验机设计毕业论文第1章 绪论1.1 课题背景我国自行研究的线材打包机主要是半自动化打包机,半自动化打包机除了生产效率低以外,还有其他缺点。比如：半自动化打包机的打结位置不理想,在运输过程中容易造成钢捆变松或散包；半自动打包机需要人工穿线,耗费劳动力等。而高自动化打包机可以解决上述问题,但是进口国外高自动化打包机价格昂贵,所以我们要自主研发。1.1.1 线材简介线材在很多领域扮演着相当重要的角色,所谓的线材是指直径为5-4mm的热轧圆钢和10mm以下的螺纹钢。它是用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工如拔丝,制钉等原料。另外线材中应用广泛的是高速线材,所谓的高速线材是指用
2、高速轧钢机轧制的线制钢材。类似线材的钢材还有棒材,卷材等。线材在社会上起着巨大作用,是用量很大的钢材品种之一。经过轧制后可直接用于钢筋凝土的配筋和焊接结构件,也可经再加工使用。例如,经拉拔成各种规格钢丝,再捻制成钢丝绳、编织成钢丝网和缠绕成型及热处理成弹簧；经热、冷锻打成铆钉和冷锻及滚压成螺栓、螺钉等；经切削成热处理制成机械零件或工具等。按照包装国家标准汇编的有关规定,各种不同类型的金属成品,在一定的规格范围内出厂前必须包装成卷或捆,包装的方式多样,但对紧实度有一定的要求,而且要有相应的标志。对应的每种钢材都有适应它的打包机构,即所说的金属材料捆扎机。所谓的金属材料捆扎机是指冶金工厂将其生产的
3、钢材或其他金属材料进行机械化捆扎包装,以便于储存和运输的设备。 1.1.2 国内外打包机的主要研究成果目前在线材打包机这一领域,国外的研究成果有前苏联黑色冶金机械化科学所研究的钢带类打捆机,如图1所示。瑞典森德斯SUND/BIRSTA公司制造的 PCH-4KNA 型卧式打捆机,如图2所示。图1-1前苏联黑色冶金机械化科学研究所打捆机简图 1围盘；2捆扎头；3捆带拉引机构；4捆带供给机构；5液压驱动装置；6开卷机；7板叠图1-2 PCH-4KNA 型卧式打捆机1-左移动压实板；2-右移动压实板；3-打XX；4-送线器；5-中心线道；6-弯曲线道；7-升降台 。图1-3 首钢自行研制的卧式线材打捆
4、机1-压实缸；2-支座；3-压实头；4-吊卷钩；5-托起机构；6-拧扣机构首钢自行研制的卧式线材打捆机,如图3所示航空航天大学改造的达涅利打包机,如图4所示。图1-4 北航打捆机结构示意图图中序号部件名称：1-捆丝除锈器；2-蓄丝液压锁；3-蓄丝送丝滑轮组；4-送丝滑轮组；5-支撑立板；6-捆丝；7-上支臂油缸；8-送丝力调节机构；9-送丝压轮；10-打捆上抱臂；11-上送丝导槽；12-下送丝导槽；13-送丝主轮及送丝马达；14-剪切机构；15-剪切油缸；16-拧紧头；17-挤平机构；18-防脱油缸；19-打捆机下抱臂；20-拧紧油缸；21-下支臂油缸；22-蓄丝抽丝油缸；23-驱动马达。除了
5、以上四种国内外的常见打包机,还有意大利的达涅利DANIELI公司,日本的潼川公司,德国的小西马公司,荷兰的泰伯勒NUMTEC/TEBULO公司,德国的史密斯公司及法国的伯特拉姆BOTALAM公司。国内的研究成果有冶金工业部冶金设备制备厂研制的DBJ打捆机等。以下是国外打包机的特点与主要参数：国外最大的打捆机供应商是瑞典的森德伯斯德公司,该公司生产的主要产品的特点如下:.设备采用液压操作,传动功率大,动作平稳,工作精确度高；.设备中使用了可互换的标准组件,便于维修；.结构紧凑,占用空间少；.可根据需要,配备各种不同类型的辅助设备,如配备KNOG防热装置,可以处理高温线材;配备KNOV系统,可以将
6、线材结压下,使其紧贴捆材;配备KNOM加标签机,可以完成自动加标签的任务;还可配备运输,压实及点算等设备。该公司生产的打捆机的性能参数及销售情况见表1-1。日本的潼川公司也是一家生产线棒材打捆机定型产品的老厂,该公司从60年代初就开始进行轧钢精整设备自动化方面的研究。该公司所生产的TBM 系列全自动液压打捆机的性能特点如下：打捆头中采用了差动齿轮机构,捆线的夹紧,切断及拧扣等操作仅由一液压马达驱动,使得结构简单,易于控制,维护方便；捆扎时间短,大型机8秒；中型机4秒；小型机2.5秒；供线采用双重控制机构,连续控制,捆扎操作稳定。该机全部为液压驱动,捆扎速度,夹紧力易于调节。意大利的达涅利DAN
7、IELI公司生产打捆机的特点是系列化,自动化程度高,其产品的性能参数及销售情况见表1-2表1- 2 DANIELI 公司打捆机产品简介销售数量截止1980 年型号捆扎对象捆线直径打捆周期研制年代销售数量LF120-650mm棒材4-10mm5-20S1975110多台LP320320-500500mm型钢6-10mm15-20S197520多台LB厚度250mm,长度1000-2200mm盘卷6-8mm14-22S1975约30台表1-1SUND/BIRSTA公司打捆机产品简介销售数量截止1988 年型号捆扎对象性能特点研制年代销售数量台KNA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm,含碳量0
8、.08%捆扎时间：911s最大拉紧力：3.4KN功率：4KW196660KNRA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm,含碳量0.08%,延伸率45%捆扎时间：914s功率：4KW1966100KNS型棒材捆线：36mm捆扎时间：26.5s功率：5.5KW1967254KNSS大规格的型棒材捆线：5.5mm捆扎时间：2025s功率：5.5KW197688KNSB多种规格的型棒材捆线：5.5mm功率：5.5KW1967至1990年54台KNA-SBD线、棒材及型钢捆线：7mm带双线轨功率：5.5KW1979至1990年15台1.1.3 我国引进线材打包机现状我国现在主要靠引进国外的打捆机,且引
9、进打捆机以PC-4 型和PCH-4KNA 型两种为最多,占国内使用自动化打捆机总数的64%,而PCH-4KNA型打捆机占总数的44%。我国现有25 家高速线材厂,共使用39 台打捆机,其中国外引进的自动化打捆机约32 台。国内现在使用的线材自动打捆机的性能参数如表1-3 所示。表1-3 打捆机技术参数名称类型参数瑞典瑞典法国德国意大利中国设备概况卧卧卧卧立卧设备型号PCH-4KNAPC-4Botalam史密斯LBF-1350设备自重t4240651292730打捆道次道444444压紧方式双向双向单向-双向可打捆形状参数可打盘卷内径mm800700800850850760散卷最大外径mm130
10、014001350125012501143散卷最大长度mm350030003600410018001655压紧后最小长度mm500500700500700670力能参数压实盘卷最大压力KN400300400300200200可捆的最大卷重kg200015002000200012502000时间参数工作周期s324054384670压力参数液压系统工作压力131316131313设备数量台1782327所占比例%442057519这些设备大部分是70 年代产品,其中包括瑞典森德斯公司的PC-4 型打捆机。1987 年,瑞典森德斯公司和伯斯德公司合并以后,研制开发了PCH-4KNA 型双向移动打捆
11、机。1.1.4 打包机的发展趋势从国外各打捆机制造商推出产品的更新换代可以看出打捆机的研制是向着如下几个趋势发展的：1.自动化智能化2.高效率3.系列化 标准化。这是任何一个行业竞争的必然结果。要想在激烈的市场竞争中站稳脚跟,为了赢得用户,就要使换代产品之间具有继承性,对大部分构件进行标准化设计,以提高备件的通用性,降低用户的更新费用。为此,进行打捆机的系列产品开发,从一开始,就要将起点定高,才能长盛不衰。总的来说,打捆机的发展趋势是动作周期短,耗能低,投入少,寿命长,智能化水平高,环保性能好。1.1.5 PCH-4KNA 型打捆机备件的国产化1993 年以来,根据冶金企业生产上的需要,四新冶
12、金设备技术中心与XX东安发动机制造公司合作,研制生产打捆机备件,经过3 年多的努力和反复试验,已经制造出410 多种零部件,并在首钢、鞍钢等企业正式装机使用。其中合作制造的送线器,线道系统、打XX等打捆机等关键零部件在使用过程中,工作正常,运转平稳,质量达到了国外进口备件精度要求,为冶金企业创造高产提供了必要条件。打捆机线道系统如图1-5 所示。图1-5 线道系统1-送线器；2-直线道；3-弯曲线道；4-活动线道每台打捆机都有4 个线道,它是将捆线由送线器经直线道、弯曲线道至中心线道再经活动线道至打XX。打捆机送线器的具体结构如图1-6 所示,它主要由1 个送线轮和4 个支承导向轮组成。送线器
13、的工作由液压马达驱动。弯曲线道的具体结构如图1-7 所示。捆线是在两个侧板和活动盖板、轴承轮组成的空间内进行。图1-6 送线器弯曲线道的固定板图1-8长2900mm,宽704.5mm,厚度只有25mm,是一个薄长C 型板,材质要求16Mn。我们结合实际使用情况改用25CrMnSiA。此件技术条件：热处理硬度HRC3037,C 型板的N 面与J 面平面度不大1mm,形状和位置公差要求都比较严。其位置度偏差为0.1。为防止固定板变形,我们采用的加工工艺是：粗加工、流量 调质处理 校直 半精加工、流量 震动时效 精加工。为确保C 型板上223 个M8 螺孔的形位精度；我们采用数控机床进行加工。目前,C 型板已经进入批量生产,工艺方法合理,质量稳定,完全可取代进口件。弯曲线道的活动盖板如图1-9 所示。它是一种长薄件,厚3mm,长2m,质量要求严,在盖板一侧要焊一条20mm20mm2000mm 方钢导轨,焊后要求热处理,硬度HRC4550.校直后,全长2m,不平度不得超过1mm,制造难度相当大。在试制过程中,我们经过反复攻关,设计了一套冲压焊接模具,解决了盖板的变形问题。 图1-7 线道结构
