板带钢定尺剪切线设计—气动装置设计
板带钢定尺剪切线设计—气动装置设计
1 绪论
随着现代工业的发展，自动化技术得到了广泛运用，气动技术的应用领域也迅速拓宽，尤其是广泛应用在各种自动化生产线上。气动技术是以空气压缩机作为动力源，以压缩空气作为工作介质，进行能量或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段[1]。与电气可编程控制技术结合，使得整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；今天，人类追求与自然界和平共处，研究并发展气压传动，对于资源保护与全球环境有着相当特殊的意义。
1.1 本题设计的来源
本项目来源于我校和盐城市建湖县的江苏金秆农业装备有限公司的横向合作项目“自动化板件冲裁系统”。该公司是江苏省高新技术企业，拥有江苏省智能信息化农机具工程技术研究中心等企业技术中心2个，和我校有良好的合作关系。该公司生产的首道工序之一，就是将板带钢放在剪切机上冲剪成一定长度的刀片的板件毛坯。
如图1-1所示，过去这一道工序是在江苏金秆农业装备有限公司的JC21-160或JC21-100冲床上进行的，每台机床需要三名工人协同工作。操作者既要用手来稳定板带钢，又要用脚踏动开关。这样就使得工人注意力要高度集中，手脚要协调，如果不注意，便容易发生人身事故。所以说这种老式剪切方法不仅不安全，而且浪费人力，功效低。本次毕业设计需要设计一条板带钢自动剪切线，我的专题是气动装置部分设计。
图1-1 工厂施工现状
1.2 气动技术
1.2.1 气动技术的发展历史
气压传动技术的应用历史十分悠久。公元前，埃及人就开始利用风箱产生压缩空气用于助燃。之后，人们懂得以空气作为工作介质传递动力做功，如古代利用自然风力推动风车、利用风能航海。从18世纪的产业革命开始，气压传动逐渐被应用于各类行业中，如矿山用的风钻、汽车的自动开关门等。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的工业自动化手段应用于工业领域。自20 世纪60年代以来，随着工业机械化和自动化的发展，国内外气动技术越来越广泛地应用于各个领域里。目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件，气压传动已成为一个独立的专门技术领域[2]。
1.2.2 气动技术的发展现状
气动技术目前的应用范围相当广泛。气压传动技术不仅在传统工业领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草等，成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位[3]。
我国气动行业通过产品结构调整，改善经营管理，自20世纪90年代后期开始，一直保持着良好的经济运行态势，生产稳步、持续增长。气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动技术正在日益扩大，已“渗透”到各行各业[3]。
1.2.3 气压传动的优缺点
气压传动与电气传动、机械传动、液压传动相比，具有如下优点[4]：
1) 工作环境适应性好，特别适合在易燃，易爆，多尘埃，强磁，强辐射，振动等恶劣条件下工作。
2) 气动动作反应快，维护简单，工作介质清洁，不存在介质变质及补充等问题。
3) 空气为工作介质，容易获得；使用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回油装置。
4) 成本低，过载能自动保护。
5) 空气的粘度很小，流动过程中能量损失较小，节能、高效。
6) 适用于集中供应和远距离输送供气，减少本地机械设备，节省厂房空间。
气压传动与电气传动、机械传动、液压传动相比，具有如下缺点[3]：
1) 噪声较大，高速排气时要加消声器。
2) 空气的压缩性，使其工作速度稳定性较差。
3) 气动信号传递速度比电子及光速慢，不适用高速复杂的回路。
4) 气动元件的动作速度，容易受到负载变化的影响。
5) 因工作压力低，结构尺寸不宜过大，气动设备的输出力较小，总输出力不大。
1.2.4 气动技术的发展趋势
气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，同时由于性能的提高和成本的降低又助于节省能源从而利于环境保护，其关键在于提高气动行业的自动化水平，使其产品更加优越，所以气动行业的发展方向大致为：
1) 机电气一体化
2) 集成化、复合型、多功能
3) 高效、低成本高寿命、高可靠性
4) 无油化
5) 高压、小型化
6) 高速化
主要发展的趋势[3]：
1) 活塞杆不回转，使用更方便，执行元件的定位精度提高，刚度增加。
2) 体积更小，重量更轻，功耗更低。
3) 向高速、高频、高响应、高寿命方向发展。
4) 与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化。
5) 更高的安全性和可靠性。
2 气动装置机械设计
板带钢定尺剪切线的气动装置主要包括压辊装置、定尺装置、分料装置以及气动系统等几大部分。本章主要围绕着几个装置来详细说明它们的设计、计算和校核等过程。
2.1 压辊装置机械设计
设计压辊装置（分前后两个），主要是为了保证板带钢平稳运输。压辊装置的组成如图2-1所示。
图2-1 压辊装置组成图
压辊装置工作过程：
1.气缸进气，推动活塞杆上行，其通过铰链与压辊支架相连。活塞杆上移，使得压辊支架顺时针旋转，滚轮下移压在带钢板上，完成下压动作。
2.气缸排气，牵引活塞杆下行，使得压辊支架逆时针旋转，滚轮上移离开带钢板，完成抬起动作。
2.1.1 滚轮设计
根据辊道输送机设计部分的要求，得到以下技术参数：
一、滚轮载荷F
1. 压辊及带钢对辊子的载荷
（2-1）
式中：
1 绪论
随着现代工业的发展，自动化技术得到了广泛运用，气动技术的应用领域也迅速拓宽，尤其是广泛应用在各种自动化生产线上。气动技术是以空气压缩机作为动力源，以压缩空气作为工作介质，进行能量或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段[1]。与电气可编程控制技术结合，使得整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；今天，人类追求与自然界和平共处，研究并发展气压传动，对于资源保护与全球环境有着相当特殊的意义。
1.1 本题设计的来源
本项目来源于我校和盐城市建湖县的江苏金秆农业装备有限公司的横向合作项目“自动化板件冲裁系统”。该公司是江苏省高新技术企业，拥有江苏省智能信息化农机具工程技术研究中心等企业技术中心2个，和我校有良好的合作关系。该公司生产的首道工序之一，就是将板带钢放在剪切机上冲剪成一定长度的刀片的板件毛坯。
如图1-1所示，过去这一道工序是在江苏金秆农业装备有限公司的JC21-160或JC21-100冲床上进行的，每台机床需要三名工人协同工作。操作者既要用手来稳定板带钢，又要用脚踏动开关。这样就使得工人注意力要高度集中，手脚要协调，如果不注意，便容易发生人身事故。所以说这种老式剪切方法不仅不安全，而且浪费人力，功效低。本次毕业设计需要设计一条板带钢自动剪切线，我的专题是气动装置部分设计。
图1-1 工厂施工现状
1.2 气动技术
1.2.1 气动技术的发展历史
气压传动技术的应用历史十分悠久。公元前，埃及人就开始利用风箱产生压缩空气用于助燃。之后，人们懂得以空气作为工作介质传递动力做功，如古代利用自然风力推动风车、利用风能航海。从18世纪的产业革命开始，气压传动逐渐被应用于各类行业中，如矿山用的风钻、汽车的自动开关门等。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的工业自动化手段应用于工业领域。自20 世纪60年代以来，随着工业机械化和自动化的发展，国内外气动技术越来越广泛地应用于各个领域里。目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件，气压传动已成为一个独立的专门技术领域[2]。
1.2.2 气动技术的发展现状
气动技术目前的应用范围相当广泛。气压传动技术不仅在传统工业领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草等，成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位[3]。
我国气动行业通过产品结构调整，改善经营管理，自20世纪90年代后期开始，一直保持着良好的经济运行态势，生产稳步、持续增长。气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动技术正在日益扩大，已“渗透”到各行各业[3]。
1.2.3 气压传动的优缺点
气压传动与电气传动、机械传动、液压传动相比，具有如下优点[4]：
1) 工作环境适应性好，特别适合在易燃，易爆，多尘埃，强磁，强辐射，振动等恶劣条件下工作。
2) 气动动作反应快，维护简单，工作介质清洁，不存在介质变质及补充等问题。
3) 空气为工作介质，容易获得；使用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回油装置。
4) 成本低，过载能自动保护。
5) 空气的粘度很小，流动过程中能量损失较小，节能、高效。
6) 适用于集中供应和远距离输送供气，减少本地机械设备，节省厂房空间。
气压传动与电气传动、机械传动、液压传动相比，具有如下缺点[3]：
1) 噪声较大，高速排气时要加消声器。
2) 空气的压缩性，使其工作速度稳定性较差。
3) 气动信号传递速度比电子及光速慢，不适用高速复杂的回路。
4) 气动元件的动作速度，容易受到负载变化的影响。
5) 因工作压力低，结构尺寸不宜过大，气动设备的输出力较小，总输出力不大。
1.2.4 气动技术的发展趋势
气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，同时由于性能的提高和成本的降低又助于节省能源从而利于环境保护，其关键在于提高气动行业的自动化水平，使其产品更加优越，所以气动行业的发展方向大致为：
1) 机电气一体化
2) 集成化、复合型、多功能
3) 高效、低成本高寿命、高可靠性
4) 无油化
5) 高压、小型化
6) 高速化
主要发展的趋势[3]：
1) 活塞杆不回转，使用更方便，执行元件的定位精度提高，刚度增加。
2) 体积更小，重量更轻，功耗更低。
3) 向高速、高频、高响应、高寿命方向发展。
4) 与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化。
5) 更高的安全性和可靠性。
2 气动装置机械设计
板带钢定尺剪切线的气动装置主要包括压辊装置、定尺装置、分料装置以及气动系统等几大部分。本章主要围绕着几个装置来详细说明它们的设计、计算和校核等过程。
2.1 压辊装置机械设计
设计压辊装置（分前后两个），主要是为了保证板带钢平稳运输。压辊装置的组成如图2-1所示。
图2-1 压辊装置组成图
压辊装置工作过程：
1.气缸进气，推动活塞杆上行，其通过铰链与压辊支架相连。活塞杆上移，使得压辊支架顺时针旋转，滚轮下移压在带钢板上，完成下压动作。
2.气缸排气，牵引活塞杆下行，使得压辊支架逆时针旋转，滚轮上移离开带钢板，完成抬起动作。
2.1.1 滚轮设计
根据辊道输送机设计部分的要求，得到以下技术参数：
一、滚轮载荷F
1. 压辊及带钢对辊子的载荷
（2-1）
式中：
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