充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 題 目： 380 碎斷剪設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： I 摘 要 線材生產(chǎn)中的飛剪機(jī)是用來切頭、切尾、以及當(dāng)出現(xiàn)事故時切取定尺的。飛剪機(jī)有許多類型，論文中的 380 雙滾筒式碎斷剪，是應(yīng)用在高速線材生產(chǎn)中的一中。它采用單機(jī)驅(qū)動，通過齒輪和聯(lián)軸器，帶動傳動軸，然后由輸出軸上的剪刃切斷軋件。本文做了以下工作： 1.選擇和確定了傳動方案。 2.選擇并校核了電動機(jī)。 3.設(shè)計了傳動軸和齒輪，并校核了它們的強度。 4.選擇了與之配套的潤滑系統(tǒng)和維修制度。 關(guān)鍵字：圓盤飛剪、單電 動機(jī)傳動、開式機(jī)架、最大剪切力、彎扭合成應(yīng)力。 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 II Abstract Flying shear is used to cut head and end and design length as well as accident on wire rod producing. Flying shear has many kinds types. The 380 breaking shear designed in this paper is one of them. It adapts one electrical machine to drive.The electrical machine passes though gear and clutch, to drive the shafts and cut down the wire rod. The following work has been completed in this paper. One. Selecting and defining design scheme. Two. selecting and checking electrical machine. Three. Designing and checking principal shafts and gears. Four. Selecting suitable lubricate system and maintain scheme. Key words: disk fly shear, single electromotor transmission, opening type machine rack, most cut power, crankle compound stress. 1 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 目 錄 摘 要 .I Abstract . II 第一章 引 言 . 3 1.1 線材的概論 . 1 1.1.1 線材中碎斷剪的工作原理 . 1 1.1.2 線材的概念及用途 . 1 1.1.3 線材軋機(jī)的工藝特點 . 4 1.1.4 線材軋機(jī)的發(fā)展前景 . 5 1.2 飛剪機(jī)的概況 . 6 1.2.1 線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的作用特點 . 6 1.2.2 飛剪機(jī)的類型 . 7 1.2.3 飛剪機(jī)發(fā)展?fàn)顩r .9 第二章 主要零部件設(shè)計 . 9 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 9 2.2 剪切力、剪切力矩的計算 . 12 2.3 主電機(jī)的計算以及類型選擇 . 15 2.4 主要零件的設(shè)計、選擇及校核 . 16 2.4.1 轉(zhuǎn)速與扭距的計算 . 16 2.4.2 齒輪的設(shè)計 . 17 2.4.3 軸的設(shè)計 . 23 2 2.4.4 軸承及鍵的選擇與校 核 .40 2.4.5 連軸器的選用與校核 . 43 2.4.6 刀架的設(shè)計及校核 . 43 2.4.7 電動機(jī)的校核 . 47 2.5 碎斷剪的潤滑與維修 . 49 2.5.1 碎斷剪的潤滑 . 49 2.5.2 碎斷剪的維修 . 50 結(jié)束語 . 51 參考文獻(xiàn) . 52 3 第一章 引 言 1.1 線材的概論 1.1.1 線材中碎斷剪的工作原理 線材生產(chǎn)中的碎斷剪工作于回轉(zhuǎn)剪之后，與轉(zhuǎn)轍器協(xié)調(diào)工作，具體工作原理如下：其中轉(zhuǎn)轍器的作用是將軋件轉(zhuǎn)送給精軋機(jī)或撥至碎斷剪。起 位于回轉(zhuǎn)剪之后。 轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)轍器支架和機(jī)座為焊接結(jié)構(gòu)，鉸接的轉(zhuǎn)轍器本體為球墨鑄鐵。轉(zhuǎn)轍器由汽缸驅(qū)動，其原理圖如下： 動作過程：當(dāng)軋件被切頭時，轉(zhuǎn)轍器汽缸活塞位于一位，通道 A 對向精軋機(jī)，切頭落入 C，同時把軋件抬高 35mm，通過了轉(zhuǎn)轍器 A 位導(dǎo)入精軋機(jī)。當(dāng)軋件被咬入精軋機(jī)之后，轉(zhuǎn)轍器汽缸活塞運動到 2 位，通道 B 對向碎斷剪。如果精軋機(jī)以后某段出事故，就可以立即啟動碎斷剪（轉(zhuǎn)轍器不動），分隔軋件，后續(xù)軋件經(jīng)通道 B 導(dǎo)向碎斷剪。同時，當(dāng)軋件進(jìn)入碎斷剪后，轉(zhuǎn)轍器活塞又返回 1 位對向精軋機(jī)。如果事故在很短時間內(nèi)完成， 啟動剪機(jī)分隔軋件后，剩余的軋件可繼續(xù)經(jīng) A 通道導(dǎo)入精軋機(jī)。 4 1.1.2 線材的概念及用途 線材按其斷面形狀屬型鋼，實際上已成獨立鋼類。直 6 徑 5-4mm的熱軋圓鋼和 10mm以下的螺紋鋼，通稱線材。線材大多用卷材機(jī)卷成盤卷供應(yīng)，故又稱為盤條或盤圓。 線材是用量很大的鋼材品種之一。軋制后可直接用于鋼筋凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件，也可經(jīng)再加工使用。例如，經(jīng)拉拔成各種規(guī)格鋼絲，再捻制成鋼絲繩、編織成鋼絲網(wǎng)和纏繞成型及熱處理成彈簧；經(jīng)熱、冷鍛打成鉚釘和冷鍛及滾壓成螺栓、螺釘?shù)?；?jīng)切削成熱處理制成機(jī)械零件或工具等。 線材一 般用普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成。按照鋼材分配目錄和用途不同，線材包括普通低碳鋼熱軋圓盤條、優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條、碳素焊條盤條、調(diào)質(zhì)螺紋盤條、制鋼絲繩用盤條、琴鋼絲用盤條以及不銹鋼盤條等。 線材的用途很廣，在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中線材占有重要的地位。有的線材軋機(jī)以后可以直接使用，主要用做鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)作用；有的則作為再加工原料，經(jīng)過再加工后使用。例如，經(jīng)過拉拔成為各種鋼絲，再經(jīng)捻制而成為鋼繩，或編制成鋼絲網(wǎng)；經(jīng)過熱鍛或冷鍛成鉚釘；經(jīng)過冷鍛及滾壓成螺栓；以及經(jīng)過各種切削加工及熱處理制成機(jī)器零件或工具；經(jīng)過纏 繞成型及熱處理成彈簧；等等。 線材的應(yīng)用范圍不僅相當(dāng)廣泛，而且用量也很大。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，各國線材產(chǎn)量占全部熱軋材總量的 5.315.3%。 線材雖然是型鋼中尺寸最小的圓鋼，但是由于線材的尺寸精度和機(jī)械性能要求高，軋件速度又非?？?，它的生產(chǎn)工藝和設(shè)備相對于普通圓鋼要復(fù)雜的多。 從生產(chǎn)工藝來講，合乎尺寸精度要求的線材，不是輕易就能軋出來的。其原因是線材比圓鋼細(xì)而長，表面積大，溫降非?？欤谲堉频阶詈髱椎来蔚牡臅r候，能保持軋件在熱加工溫度范圍的時間非常短，這就容易造成由于溫度急劇下降而超出了允許的軋制溫度下限 ，使整根線材成為廢品。此外，雖然鋼坯在加熱時個部分溫度基本是均勻一致 5 的，但由于個部分從出爐到軋制所經(jīng)歷的時間不同，在軋制過程中溫度的大小也就不同，從而造成個部分的溫度差異。據(jù)測定在普通橫列式軋機(jī)上，最后道次線材頭尾溫差可達(dá)2000C 以上，線材各部分溫度的差異，導(dǎo)致了線材各部分在軋制時的變形情況不同和卻到常溫時的收縮量不同，而形成的各部分?jǐn)嗝娌煌?，這不斷會造成線材沿長度方向上的端面尺寸的不均勻性，而且往往導(dǎo)致線材前半部分尺寸合乎精度要求而后半部分超出允許公差范 圍，或中部合乎尺寸要求而頭尾超出允許的尺寸公差。所有這些都給調(diào)整和操作造成困難，并對調(diào)整和操作提出了較高的要求。這種工藝特點在其他熱軋型鋼生產(chǎn)中不這樣明顯。 另外，要保證線材達(dá)到所要求的金相組織和性能以及沿全尺組織性能均勻一致也是不容易的。線材軋制工程中各部分的溫度差異，以及卷曲成盤卷后冷卻過程中個部分的差異，都會使線材沿全尺的金相組織和性能不均勻，這就造成了 線材 生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。 1.1.3 線材軋機(jī)的工藝特點 為了研究線材生產(chǎn)過程和各類線材軋機(jī)的特點，有必要從線材軋機(jī)的工藝特點講起。 橫列式線材軋機(jī)是最 古老的一種線材軋機(jī)。開始時是單列，數(shù)架軋機(jī)橫向單列由一個電動機(jī)傳動。后來又發(fā)展成多列，每列又一個電動機(jī)傳動，同一機(jī)列各架轉(zhuǎn)數(shù)相同，各機(jī)架間用人工或圍盤送鋼進(jìn)行活套軋制。因此，限制了速度的提高，活套不能調(diào)節(jié)，造成了活套周期長，溫降嚴(yán)重，盤重小，成品精度和性能差，成產(chǎn)率低。目前，這種軋制成品速度一般為 8 米每秒，盤重不超過 100 公斤。 下圖是線材生產(chǎn)的工藝流程圖： 6 連續(xù)式線材軋機(jī)是指軋件同時在幾架（機(jī)組）或在全部軋機(jī)上軋制，金屬秒流量相等，即1 1 2 2 nnF V F V F V =常數(shù) ，實現(xiàn)了連軋關(guān)系的線材軋機(jī)。 它與橫列式線材軋機(jī)相比較有倆個特點，其一是避免了不能調(diào)節(jié)的活套，實現(xiàn)了連軋關(guān)系，從根本上解決了長活套軋制時大量散熱的問題在有些精軋機(jī)上，不但溫度降低，反而由于變化功轉(zhuǎn)化的熱量，使軋件溫度升高。中軋機(jī)組軋件溫度升高，是由于軋件變形熱大于軋件散失的熱量。精軋機(jī)由于軋件端面較小，散熱較大，故倆者基本平衡。在高速線材的精軋機(jī)組上，由于軋件變形熱較大，故軋制溫度略有升高，隨著軋制速度的不同，升高幅度也不同。第二個特點是設(shè)置布置十分緊湊，在使用長鋼坯（一般在 92米左右）時將出現(xiàn)軋件前端 已進(jìn)入卷線機(jī)而軋件尾部爐內(nèi)的情況。這就保證了軋件在軋制過程中各道次的軋制溫度保持近于相等。在連續(xù)式線材軋機(jī)上線材終軋溫度均在 Ac以上，而線材頭，尾溫度差很小可忽略不計。由此可見，軋件在連軋過程中，軋制溫度基本不變并保持秒流量相等，這就是連續(xù)式線材軋機(jī)的工藝特點。 1.1.4 線材軋機(jī)的發(fā)展前景 我國已經(jīng)是世界線材生產(chǎn)大國 ,擁有數(shù)量最多的高技術(shù)線材軋機(jī) ,但產(chǎn)品品種和質(zhì)量仍然落后 。 21 世紀(jì)的發(fā)展之路 ,是跟蹤世界先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展 ,發(fā)揮現(xiàn)有軋機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢 , 7 滿足金屬制品的需要 。 調(diào)整軋機(jī)布局 ,向西部傾斜 。 提高國產(chǎn)高線軋機(jī) 的技術(shù)水平 ,使之在改造大量落后軋機(jī)的結(jié)構(gòu)調(diào)整中 ,發(fā)揮主力軍的作用 。毫無疑問，提高軋制速度，增大盤重和加大鋼坯斷面的趨勢必將繼續(xù)下去。但有些問題也必須得到解決，首先是解決精軋機(jī)組后的導(dǎo)向裝置，飛剪，分線裝置，成圈器以及冷卻輸送，線卷收集和成品輸送等裝置的研制和開發(fā)問題。 線材生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了計算機(jī)全盤控制和管理也是線材生產(chǎn)的發(fā)展方向。現(xiàn)代化的線材生產(chǎn)應(yīng)逐步實現(xiàn)全在線電子計算機(jī)控制和管理，從原料堆放，入爐至成品鋼入庫，發(fā)貨為止，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，以進(jìn)一步提高勞動效率，降低勞動強度。要實現(xiàn)線材軋機(jī)的尺寸自動控制 和最小張力控制，以提高線材質(zhì)量。為此，必須有可靠的自動檢測儀表和嚴(yán)格的生產(chǎn)技術(shù)管理基礎(chǔ)。 由此，我們可以勾畫出線材生產(chǎn)線的前景：首先，連鑄坯源源不斷地由煉鋼車間連鑄機(jī)送出來，經(jīng)過在線連續(xù)探傷儀檢驗鋼坯缺陷，用在線火焰清理機(jī)進(jìn)行表面火焰清理，并自動分選鋼坯，進(jìn)入中間保溫爐；鋼坯在大壓下軋機(jī)上一次軋成線材軋機(jī)所需要的小鋼坯；此后，在送入帶自動控制尺寸和最小張力控制的單線無扭高速線材軋機(jī)，線材尺寸公差可達(dá)到 0.1 毫米；線材以 100 米每秒以上的速度離開精軋機(jī)組，經(jīng)過自 動控制水量的間歇水冷套管預(yù)冷后在高速飛剪上切頭；然后進(jìn)入圈器，經(jīng)過有效的散拳控制冷卻處理后集成 3 噸以上重的盤卷；再經(jīng)高效率的運輸機(jī)轉(zhuǎn)至自動檢驗站和自動打捆機(jī)，進(jìn)行打捆，包裝和掛標(biāo)簽，過磅，最后再運往自動倉庫，整個生產(chǎn)過程都由電子計算機(jī)控制和管理，并通過彩色電視并在各個中心控制站顯示。 1.2 飛剪機(jī)的概況 1.2.1 線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的作用特點 線材車間的剪切設(shè)備用于軋件的切頭，切尾和事故處理。依剪切設(shè)備的設(shè)置部位和用途計有切頭剪、事故剪和精軋后的切頭切尾剪。 8 線材生產(chǎn)中所用的剪切機(jī)依其結(jié)構(gòu)和原理可分為飛剪和 其它形式的剪切機(jī)。由于線材斷面很小，對斷面切斜要求不嚴(yán)，不定尺剪切，故所用的飛剪結(jié)構(gòu)簡單。 飛剪的特點主要有以下幾個方面 （ 1）同步性：即當(dāng)飛剪剪切軋件的瞬時必須使軋件的運行速度與飛剪剪刃的水平速度相同。 （ 2）切定尺：根據(jù)用戶的要求，飛剪應(yīng)能把軋件切成各種長度的定尺。實現(xiàn)各種定尺尺度的機(jī)構(gòu)稱為調(diào)長機(jī)構(gòu)。飛剪的調(diào)長機(jī)構(gòu)根據(jù)調(diào)長的基本方程進(jìn)行軋件的調(diào)長。對于連續(xù)工作制的飛剪，調(diào)長的基本方程如下： 0060L v tk v kn式中 L 要求剪切的定尺長度（ m） 0v 軋件的運行速度（ m/s） n 刀片的轉(zhuǎn)速（ r/m） k 空切系數(shù)，即在相鄰倆次剪切時間內(nèi)刀片的所轉(zhuǎn)圈數(shù)，對滾筒式飛剪，其運動軌跡為圓時，則軋件長度可表示為： L Dk 式中 D 小直徑滾筒的直徑，（ mm） 由此可見，為了滿足對飛剪的工藝要求，須裝設(shè)勻速機(jī)構(gòu)和空切機(jī)構(gòu)。不同的飛剪有不同的勻速機(jī)構(gòu)，如徑向勻速機(jī)構(gòu)，橢圓齒輪勻速機(jī)構(gòu)，雙曲柄勻速機(jī)構(gòu)等?？涨袡C(jī)構(gòu)亦有不同的形式。以上兩種機(jī)構(gòu)組成了各種形式的飛剪。 1.2.2 飛剪機(jī)的類型 （ 1）滾筒式飛剪機(jī) 滾筒式飛剪機(jī)是一種應(yīng)用很廣的飛剪機(jī)。它裝設(shè)在連軋機(jī)組或橫切機(jī)組上，用來剪切厚度小于 12mm的鋼板或小型 型鋼。這種飛剪機(jī)作為切頭飛剪機(jī)時，其剪切厚度可達(dá) 9 45mm。滾筒式飛剪機(jī)的刀片作簡單的圓周運動，故可剪切運動速度高達(dá) 15m/s 以上的軋件。 （ 2）曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機(jī) 用飛剪機(jī)剪切厚度較大的板帶或鋼坯時，為了保證剪后軋件斷面的平整，往往采用刀片作平移運動的飛剪機(jī)。曲柄回轉(zhuǎn)式（也稱曲柄連桿式）飛剪機(jī)就是此類飛剪機(jī)的一種。此飛剪機(jī)在剪切軋件時刀片垂直于軋件，剪切斷面較為平整。在剪切板帶時，可以采用斜刀刃，以便減少剪切力。 （ 3）曲柄偏心式飛剪機(jī) 這類飛剪機(jī)的刀片作平移運動，通過改變偏心軸與雙臂 曲柄軸（也可以說是導(dǎo)架）的角度比值，可改變刀片軌跡半徑，以調(diào)整軋件的定尺長度。這類飛剪機(jī)裝設(shè)在連續(xù)鋼坯軋機(jī)之后，用來剪切方鋼坯。 （ 4）擺式飛剪機(jī) 擺式飛剪機(jī)是用來剪切厚度小于 6.4mm 的板帶，刀片在剪切區(qū)作近似與平移的運動，剪切質(zhì)量好。上下刀架與住曲柄連接處的偏心距為 e1,偏心位置相差 180 。當(dāng)住曲柄軸轉(zhuǎn)動時，上下刀架做相對運動，完成剪切運動。由于上下刀架除能上下運動外還可進(jìn)行擺動，故能剪切運動中的軋件。 （ 5）曲柄搖桿式飛剪機(jī)（施羅曼飛剪機(jī)） 這種飛剪機(jī)也稱為施羅曼（ Schloemann）飛剪機(jī)，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機(jī)工作時總能量波動較小，故可在大于 5m/s 的速度下工作。 1.2.3 飛剪機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 飛剪機(jī)的發(fā)展主要以下幾個趨勢： 飛剪機(jī)的剪切斷面質(zhì)量提高 這要求剪刃在剪切區(qū)域內(nèi)其水平方向的速度與軋件最大限度的保持一致，為達(dá)到這 10 一目的，在飛剪機(jī)中往往設(shè)置了勻速機(jī)構(gòu)。另外，有些剪切機(jī)還裝有定尺調(diào)長機(jī)構(gòu)。這些變化導(dǎo)致了剪切機(jī)構(gòu)的復(fù)雜，所以飛剪的最大一個發(fā)展趨勢是機(jī)構(gòu)越來越復(fù)雜、龐大，飛剪機(jī)功能也 越來越多。 飛剪的自動化 隨著機(jī)、電、液一體化進(jìn)程的提高，軋制速度也越來越高，自動化趨勢已經(jīng)成為必然的發(fā)展方向。首先，軋制流水線越來越先進(jìn)，軋制速度越來越高，是人工操作成為另外軋制水平提高的大障礙。這要求自動化的實現(xiàn)，而自動控制與機(jī)電一體為其實現(xiàn)提供了條件。 第二章 主要零部件設(shè)計 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1.1. 設(shè)計方案的選擇和確定 由于精軋機(jī)的 380 碎斷剪有倆根軸帶動一對飛剪進(jìn)行切斷動作，因此這就有倆種傳動方案。一種由單電機(jī)驅(qū)動一個滾筒而另一個滾筒由齒輪嚙 合傳遞力矩來驅(qū)動。另一種是由倆臺電機(jī)分別帶動 上下剪軸輸入力矩，直接帶動上下滾筒旋轉(zhuǎn)剪切。為了確定一最佳傳動方案，將倆種傳動方案各自的優(yōu)缺點加以比較。 （ 1）單電機(jī)傳動方案 由于它帶動滾筒上的齒輪傳動來驅(qū)動另一滾筒，所以主動輪上的齒輪軸所受到的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)欠于從動滾筒齒輪周的載荷。這樣主動滾筒軸將更大可能的被破壞。所以這就很容易引申出一個特點或者說是缺點：主動軸易受到破壞而發(fā)生事故，同時，單一電機(jī)也承受過大的功率。同時這種方案也有以下優(yōu)點：上下剪的同步性高；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；通過斜齒傳動。可以裝一套簡易的 間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 11 （ 2）雙電機(jī)傳動方案 這種方案克服了單電機(jī)傳動的傳動的倆個缺點。首先，它的倆套傳遞系統(tǒng)平行傳動。每套系統(tǒng)的各個零件受力狀況基本相同，不存在某個零件因受到載荷過大而先遭到破壞的問題；其次，它由雙電機(jī)驅(qū)動，每個電機(jī)的受載相對較小。 此次所設(shè)計的碎斷剪是在軋線上出現(xiàn)問題時進(jìn)行碎斷的。倆剪刀的同步性要求很高。因此單機(jī)驅(qū)動更為適合，至于主動軸的易破壞可以通過加大尺寸更換材料來解決。而大功率電機(jī)也比比皆是，因此通過以上考慮單電機(jī)驅(qū)動。 2.1.2 傳動裝置的布置形式 采用電機(jī)驅(qū)動的飛剪機(jī)，電 機(jī)的布置方位可分為上傳動和側(cè)傳動倆種形式。 上傳動是指電機(jī)及減速器都布置在飛剪機(jī)的機(jī)架上，具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小坯料等運輸條件好的優(yōu)點，單獨使用的中小型飛剪機(jī)各為上傳動形式。 電機(jī)布置在飛剪機(jī)的側(cè)面稱為側(cè)傳動，對于大型鋼坯飛剪機(jī)因其電機(jī)的重量和大，不宜裝在機(jī)架的上部，故多采用側(cè)傳動形式。在生產(chǎn)作業(yè)線上的飛剪機(jī)，軋件有輥道運輸。工人在作業(yè)線一側(cè)操作，另一側(cè)裝電機(jī)，在這種情況下采用側(cè)傳動極具合理性。 綜上所述，設(shè)計采用的是單電機(jī)傳動，側(cè)傳動的布局形式。 2.1.3 主要零部件的初步設(shè)計 由于確定了采用單電機(jī) 傳動，則需要一根輸入軸一根從動軸，一副相嚙合的大小齒輪。 具體方案如下： 由電動機(jī)采用聯(lián)軸器帶動輸入軸，通過齒輪嚙合將運動和力矩傳到從動軸，主動軸與從動軸一同帶動剪刀旋轉(zhuǎn)，達(dá)到同步剪切的目的。考慮到見效軸向力的因素，倆齒均設(shè)計為直齒圓柱齒輪。其傳動原理圖如下所示： 12 456732 11.電動機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.傳動齒輪 4.上剪軸 5.上剪刃 6.下剪刃 7.下剪軸 2.1.4 機(jī)架的設(shè)計 飛剪機(jī)的機(jī)架形式有閉合式 和開式倆種。閉式機(jī)架通常作成門型的，位于剪刃的倆側(cè)，具有剛性好，剪刃斷面大的優(yōu)點。但便于檢護(hù)安全，卻不利于操作員工觀察剪切情況，不便于設(shè)備的維護(hù)和事故的處理。一般大型鋼坯飛剪機(jī)均采用閉式機(jī)架。 開式機(jī)架是位于剪刃的一側(cè)，與閉式機(jī)架相比，其剛性較差，剪切斷面小，但便于檢修，維護(hù)和事故的處理。在保證必要的剛性條件下，采用開式機(jī)架是很合理的。 飛剪機(jī)的機(jī)架有鑄件和焊件倆種，由于焊接水平的提高，采用焊接機(jī)架越來越多。采用焊接機(jī)架，既可以省去鑄造有關(guān)工序，縮短了制造周期，又因采用箱形，薄壁和筋板的結(jié)構(gòu)，能在保證足夠的 剛性的前提下，設(shè)備重量減輕了，節(jié)約了鋼材，降低了成本，因此這里采用焊接結(jié)構(gòu)的開式機(jī)架。 設(shè)計的滾筒式碎斷剪為單電動機(jī)驅(qū)動，采用齒輪機(jī)座，其作用是將電動機(jī)的扭距給 13 相應(yīng)的軸，其分為上，中，下三箱。上箱與中箱的凹孔內(nèi)安放上剪軸及其軸承。中箱與下箱之間的凹孔內(nèi)安裝下剪軸及其軸承。上，中，下三箱安裝起來，將倆齒輪裝入其中，箱體的兩側(cè)均有吊耳，以便安裝和拆卸是操作。下箱底版通過螺栓螺母與地相聯(lián)接。 2.2 剪切力，剪切力距的計算 2.2.1 計算剪切力 首先根據(jù)剪切力最大鋼坯斷面尺寸來確定飛剪機(jī)的公稱能力，即確定最大 剪切力。最大剪切力maxp可按以下公式計算： maxp m a x m a x ()K F K N 式中： maxF 被剪切軋件最大的原始斷面面積 2()mm max 被剪切軋件在相應(yīng)的剪切溫度下最大單位剪切阻力 ()Mpa maxK 考慮由于刀刃磨鈍，刀片間隙增大使剪切力提高的系數(shù) 當(dāng)所剪切材料無單位剪切阻力實驗數(shù)據(jù)時，由上式可得： m a x m a x0 . 6 btP K F 依據(jù)本次設(shè)計內(nèi)容中的技術(shù)參數(shù)，則選用此公式： 式中： bt 被剪切材料在相應(yīng)溫度下的強度極限 ()Mpa ，因為剪切溫 度為 880C由 表 8 4 查得bt=110Mpa K 如上所述，由參 ，選 K=1.3 maxF 如上所述，由已知得maxF=471 2mm 將各個數(shù)據(jù)帶入公式中可得 maxP 6 = 0 . 6 1 . 3 1 1 0 1 0 4 7 1 = 5 8 . 8 K N 飛剪在剪切過程中，除了克服剪切變形所需的剪切力外，在水平方向上有側(cè)壓力，拉力和動載荷，根據(jù)實測數(shù)據(jù)，最大側(cè)壓力為maxP的 1734%，水平拉力為： T = F = l EFl 14 式中： F 軋件 的橫截面積 l 剪切終了時，飛剪與送料裝置見的軋件長度現(xiàn)場材料 l =4300mm l 剪切終了時軋件伸長量 E 該剪切溫度下軋件的彈性模量；近似等于 4500055000MPa ，根據(jù)參 式（ 9 32）選取 E =45000MPa 以下為 l 的計算 l =1l-0l式中： 1l 剪切時 間內(nèi)刀片在水平方向的移動量 0l 剪切時間內(nèi)軋件的移動量 而 1 2 1 20 0 0 0( ) ( )() Rl v t v v Rvv 1為剪切時初始角度，由 式（ 9 33）得 1c o s 122A h h sRR 式中 A 曲柄中心距 h 剪切軋件厚度 S 軋件的重選量，由實測 得 S=20mm 而 4712 2 2 4 . 53 . 1 4Fh m m 所以算 1cos= 24.5 201380=0.833 1=28 2為終了角度 02 ( 1 )c o s 1 2 hsR =0.927 2=22 15 將計算值代入式 1 1 2( s i n s i n )lR = 380 ( s i n 2 8 s i n 2 2 )2 =18mm 1200 2 360Rlv v 取 0v=16.7 m/s=16700 mm/s v =20.8 m/s=20800 mm/s 則 0 2 3 . 1 4 1 9 0 2 8 2 21 6 7 0 0 1 62 0 8 0 0 3 6 0l m m 10l l l =18-16=2 mm 將上述得數(shù)代入公式得 lT E Fl= 2 4 5 0 0 0 4 7 14300 9 8 5 8 9 . 8 5 8N K N 而 T 與maxP的合力 P 正是剪切材料時刀架所受的力 22m a xP T P= 229 . 8 5 8 5 8 . 8 5 9 . 6 2 KN 2.2.2 計算剪切力矩 （ 1） 計算咬入角 由參 4 知咬入角 2c o s2hRZsR=0.911 所以 =24.3 其中 Zh ， 式中 =0.6875 （ 1） 計算最大剪切力矩 由參 4 可知m a x s i n c o s22DDM g P T 16 =2579.6+1822.4 =4402Nm 2.2.3 剪切功的計算 由 式（ 8 18）得 A F d Z F h d F h a 式中 a 單位剪切功 F 被剪切件原始 斷面面積 單位剪切功的數(shù)值可通過所剪材料的強度極限b和延伸率 求出 由參 得 ( 0 . 7 2 0 . 9 6 )ba 式中 所剪切材料的延伸率 b 所剪切材料強度極限 由參 表 8 9 查得 34 5 . 1 2 5 /a N m m m m 則有剪切功 4 7 1 2 4 . 5 4 5 . 1 2 5A F h a =520719.94 N mm 520.7Nm 2.3 主電機(jī)的計算及類型的選擇 飛剪的電動機(jī)剪工作制度的不同，需要采用不同的計算方法。按起動工作制工作的飛濺電動機(jī)功率幾乎完全由飛剪運動質(zhì)量的加速條件來決定 。因為每次剪切要求的加速時間非常短，在個別情況下只有 0.1S，在這種情況下，剪切力對電動機(jī)功率實際上沒有影響。帶飛輪連續(xù)工作的飛剪的電動機(jī)功率是按相鄰倆次剪切時間 t 秒內(nèi)的平均剪切功率來計算的。根據(jù)參 式（ 9 37）有 N=At（ kw ） 17 式中 A 剪切功 ()KN m 考慮飛剪機(jī)構(gòu)內(nèi)及與空氣的摩擦損失系數(shù) 此處 =5 因此電動機(jī)功率為 5 2 0 . 750 . 0 1 9AN t =136084.5w 136kw 其中 3 . 1 4 3 8 00 . 0 1 93 3 2 0 8 0 0Dt v s 通過參考工具書查得 ZZJ 800 系列軋機(jī)輔助傳動支流電動機(jī)允許逆轉(zhuǎn)，適合各種類型的軋制輔助機(jī)械，該系列電動機(jī)具有優(yōu)良的過載特性，特別適用于頻繁啟動，制動要切的機(jī)械傳動。如軋鋼機(jī)械輔助傳動設(shè)備，起重機(jī)，挖掘機(jī)等。其字母意義為 Z 支流 Z 起重 J 冶金 選 ZZJ 816 型 其參數(shù)為 額定功率 150kw 額定轉(zhuǎn)速 1200r/min 以上的數(shù)據(jù)來自參 7915P表 29 179 2.4 主要零部件的設(shè)計與校核 2.4.1 轉(zhuǎn)速與扭距的計算 由于下剪軸與電動機(jī)通過聯(lián)軸器相連，而從動軸齒輪與主動軸齒輪是 :傳動 因此，倆剪軸的轉(zhuǎn)速相等， 有 6 0 1 0 0 0 6 0 2 0 . 8 1 0 0 01 0 4 5 / m i n380vn n rD 下上由于飛剪由上，下倆剪軸傳動，則每一軸入的靜力矩為計算最值的一半， 即 4402 22012 NM但下剪軸還需要驅(qū)動齒輪使傳動軸運轉(zhuǎn) 故有 2 2 0 1 N mM 上4 4 0 2 N mM 下 18 2.4.2 齒輪的設(shè)計 齒輪的傳動的主要優(yōu)點是：傳動效率高，工作可靠，壽命長，傳動比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊；適用的速度和傳遞的功率廣；可實現(xiàn)平行軸相交軸和交錯軸之間的傳動。主要缺點是：制造精度要求高，故成本也高；精度低時噪聲大；不宜用于軸間距離大的傳動。 對齒輪的要求一般是強度和平穩(wěn)度的要求。所以齒輪的主要失效形式是輪齒折斷，齒面點蝕，齒面磨損，齒面膠合，齒面塑性變形。 針對上述各種失效形式，為了保證齒 輪傳動滿足工作要求，必須建立相應(yīng)的計算準(zhǔn)則。但是對于磨料磨損，塑性變形，目前尚無成熟的計算方法。因此在工程實際中通常只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度計算。 對于閉式出論傳動，當(dāng)一隊齒輪中有一個或同時為軟齒面時，齒輪的主要損傷形式是齒面疲勞點蝕，也可發(fā)生輪齒折斷及其他失效形式，故應(yīng)按接觸疲勞強度的設(shè)計公式確定主要參數(shù)，然后校核彎曲疲勞強度。若一對齒面均為硬齒面。齒輪的主要失效形式可能是輪齒折斷，也可能發(fā)生點蝕，膠合等失效。則應(yīng)按彎曲疲勞強度的設(shè)計公式確定模數(shù)，然后校核接觸強度。對于開式齒輪傳動，其主要 失效形式是齒面磨損，但往往因輪齒磨薄后發(fā)生折斷，故按輪齒齒根彎曲強度設(shè)計，但適當(dāng)?shù)慕档驮S用應(yīng)力以考慮磨損的影響。 由于硬齒面齒輪與軟齒面齒輪比較，無論是從節(jié)約材料，減小體積及綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，均有優(yōu)點，故軟齒面齒輪在許多行業(yè)逐漸被硬齒面或中硬齒面齒輪所取代。 因此，由前面已計算結(jié)果，高速齒輪選用硬齒面，先按輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。其設(shè)計步驟如下： 2.4.2.1 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 根據(jù)前述情況，倆齒輪為 :傳動，為使倆飛剪等速剪 切，將倆齒輪設(shè)計成完全一樣。由于無其它特殊要求，由參 3表（ 5 6）選用 45 鋼表面淬火表，硬度 4050HRC。 19 由參 3圖 5 32C 查得彎曲疲勞極限Flim，由參 3圖 5 33C 查得接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim，其值為： Flim 350MPa Hlim=1150MPa 2.4.2.2 按輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計 由參 3式（ 5 31a）知 1 F S3 212 0 0 0 Kd F PTYmZ式中 K 載荷系數(shù)， AvK K K K K1T 齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)距 FSY 復(fù)合齒形系數(shù) d 齒寬系數(shù) /d bd 1Z 齒輪齒數(shù) FP 許用彎曲應(yīng)力 （ 1） 確定許用彎曲應(yīng)力FP由參 3式（ 5 26）得 l i ml i mF S TF P NFY YS 式中 limF 試驗齒輪齒根的彎曲疲勞極限 STY 試驗齒輪的修正系數(shù)，取STY=2 NY 彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，取NY=1 limFS 彎曲強度的最小安全系數(shù)，取limFS=1.6 將上述各參數(shù)代入得： 3 5 0 211 . 6FP （ 2） 計算齒輪的名義轉(zhuǎn)距 20 由剪切力矩可知 1T=2201Nm （ 3） 選取載荷系數(shù) 因為是直齒傳動，加工精度為 6 級（由參 2 607P查得） 但負(fù)載有較大波動，取 K =1.5 （ 4） 初步選定齒輪參數(shù) 當(dāng)分度圓直徑一定時，增大齒輪齒數(shù)能增大齒面重合度以改善傳動的平穩(wěn)性并降低噪聲。而齒數(shù)增大相應(yīng)模數(shù)減小，有利于節(jié)約材料和降低切齒成本，還減小磨料磨損和提高抗膠合能力。因此，在滿足輪齒彎曲強度條件下，一般傾向于選較大的齒數(shù)。但對于傳遞動力的齒輪，為防止以外斷齒 應(yīng)使 1.5 2m mm，在硬齒面的閉式傳動中，由于齒根彎曲強度弱，需適當(dāng)減小保證有較大的模數(shù)。 齒寬系數(shù)d選大值時，可減小直徑，從而可以減小傳動的中心距，并在一定程度上減輕包括箱體在內(nèi)的整個傳動裝置的重量。但同時也增加了齒寬和軸向尺寸，增加了載荷分布的不均勻性。 由參 3可初步確定各齒輪參數(shù)如下 1Z=152 2Z=152 u =1 d=0.45 （ 5） 確定復(fù)合齒形系數(shù)FSY查參 3圖 5 38 得FSY=3.95 將上述個參數(shù)代入得： 3 22 0 0 0 1 . 5 2 2 0 1 3 . 9 50 . 4 5 1 5 2 4 3 7 . 5m =1.79mm 按參 3表 5 1 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2.5mm ，則中心距 12()2m Z Za = 2 .5 (1 5 2 1 5 2 )2 =380mm （ 6） 計算幾何尺寸 12d d mz=2.5 152=380 mm 21 12db b d=0.45 380=171mm 取12bb172mm 則d=0.45263 2.4.2.3 校核齒面的接觸強度 . 由參 3式（ 5 36）可知 121( 1 )112HEK T uZb d u 式中 EZ 材料的彈性系數(shù)， 221112111()EZZZ 1Z，2Z 倆齒輪材料的彈性模量 K 載荷系數(shù) T 齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)距 傳 動比 b 齒輪的齒寬 1d 齒輪的分度圓直徑 將各參數(shù)值代入式得 查參 3表 5 7 得EZ=189.8 則 21 . 5 2 2 0 1 (1 1 )1 1 2 1 9 8 91 7 2 3 8 0 1H=346。 6MPa 齒面接觸應(yīng)力HP按式（ 5 27）參 3計算 l i mm i nHH P N wHZZS 式中 limH 試驗齒輪的接觸疲勞極限 22 NZ 接觸疲勞強度計算的是壽命系數(shù)，取NZ=1 minHS 接觸強度的最小安全系數(shù)，取 minHS=1.3 wZ 工作硬化系數(shù)，取 wZ=1 將各參數(shù)代入公式得： 1150 111 .3HP 884.6MPa 因為 HHP，故接觸疲勞強度足夠 2.4.2.4 齒輪的 各項尺寸參數(shù)的計算 1 1 . 6 1 . 6 1 3 5 2 1 6hD d m m 172l b mm ； 0 15mm 0 . 5 0 . 5 2 . 5 1 . 2 5nm ， 取 2n mm 0 . 3 1 7 2 5 1 . 6b ，取 50c mm 0 1 20 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 1 6 3 4 0 ) 2 7 8D D D m m 0 25d mm； 0 .5 2 5r c m m 齒輪簡圖如下： 23 均布2.4.2.5. 查取各種公差值 24 由參 2 617P查得各種公差如下： 周 節(jié)累計公差： 63m 齒形公差： 9m 周節(jié)極限偏差： 11m 基節(jié)極限偏差： 10m 徑向綜合偏差： 56m 齒向公差： 19m 中心極限偏差： 28.5 m 2.4.2.6. 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪的設(shè)計成腹板式結(jié)構(gòu)，腹板上開有四個小孔，其各項尺寸可見上頁簡圖和齒輪零件圖。 2.4.3 軸的設(shè)計 軸是機(jī)器中的主要支撐零件之一。一切回轉(zhuǎn)運動零件（如：齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等），都必須安裝在軸上才能傳遞運動和動力。 按照軸的承載情況，直軸可分為轉(zhuǎn)軸，心軸，傳動軸三類。 選擇軸的材料，應(yīng)考慮下列因素：（ 1）軸的強度，剛度及耐磨性要求；（ 2）熱處理方法；（ 3）材料來源；（ 4）材料加工工藝性；（ 5）材料價格 等，一般常用的有以下幾種： 優(yōu)質(zhì)中碳鋼，如 35， 45， 50 鋼，其中 45 鋼用得最多。對于受力不大或不重要的軸，可用 Q235， Q275 等普通碳素鋼。碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中敏感性小，可進(jìn)行熱處理改變其綜合性能，且加工工藝性好，故應(yīng)用最廣。 合金鋼的力學(xué)性能和淬火性能比碳素鋼要好，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強度和耐磨性要求較高的場合； 20 2Cr MoV ， 38CrMoAl 等合金 鋼，有良好的高溫力學(xué)性能，常用于高溫，高速及重災(zāi)的場合； 40Cr 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，綜合力學(xué)性能很好，是軸最常用的合金鋼。合金鋼在常溫下的彈性模量和碳素鋼差不多，故當(dāng)其他條件相同時，用合金鋼代替碳素鋼不能提高軸的剛度。 25 球墨鑄鐵及高強度鑄鐵具有優(yōu)良的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，洗振性好，對應(yīng)力集敏感性低，適宜于制造復(fù)雜形狀的軸，但難于控制鑄件質(zhì)量。 對于機(jī)器的一般轉(zhuǎn)軸，主要應(yīng)滿足強度和結(jié)構(gòu)的要求；對于剛度要求高的軸（如機(jī)床主軸），主要應(yīng) 滿足剛度要求；對于一些高速機(jī)械的軸（如機(jī)床主軸），主要應(yīng)滿足剛度的要求；對于一些高速機(jī)械的軸（如高速磨床主軸、氣輪機(jī)主軸等），要考慮滿足穩(wěn)定性的要求。 在轉(zhuǎn)軸設(shè)計中，其特點是不能通過精確計算確定軸截面尺寸。因為轉(zhuǎn)軸工作時，受彎距和轉(zhuǎn)距聯(lián)合作用，而彎距又與軸上的載荷大小及軸上零件相互位置有關(guān)，所以當(dāng)軸的結(jié)構(gòu)尺寸未確定前，無法求出軸所受的彎距。因此，轉(zhuǎn)軸設(shè)計時，開始只能按扭轉(zhuǎn)強度或經(jīng)驗公式估算軸的直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后進(jìn)行周的強度驗算。 2.4.3.1 下剪軸的設(shè)計 1. 選擇軸的材料 該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼，由參 3表 12 2，知 640B M Pa 2. 初步估算軸徑 按扭轉(zhuǎn)強度估算輸出段聯(lián)軸器處的最小軸徑。由參 3表 12 4，按 45 鋼取 110c ，輸出功率取 160P KW 由前述計算可得 1 0 4 5 / m innr ，又知參 3公式（ 12 2） 3Pdcn式中 c 由軸的材料和承載情況確定的常數(shù) P 軸傳遞的功率， KW n 軸的轉(zhuǎn)速， /minr d 軸的直徑 將各 參數(shù)值代入上式得： 26 3 1601 1 0 5 8 . 81045d m m由于安裝聯(lián)軸器處有一個鍵槽，軸徑應(yīng)增加 5% 即： m i n 5 8 . 8 (1 5 % ) 6 1 . 8d 而生產(chǎn)實際中，剪子端軸徑為 154mm，聯(lián)軸器處的軸徑處有 110mm，那么生產(chǎn)中為什么比理論的大這么多呢？原因如下： 從