畢業(yè)設(shè)計（論文）擺動剪切機構(gòu)設(shè)計（全套圖紙）

1、擺動剪切機構(gòu)設(shè)計 摘要 擺動剪切機是安裝在型鋼熱連機前，用于切頭切尾和卡鋼事故的處理剪。隨著國 民經(jīng)濟的發(fā)展，對型鋼產(chǎn)品數(shù)量的要求更高。本設(shè)計為型鋼設(shè)計切頭的擺動剪，設(shè)計 中對擺動剪的局部做了改進。 首先，本文討論了型鋼軋機在國民經(jīng)濟中的地位，并對 300/500 機組平面布置示 意圖的概況進行了整體的介紹。并介紹了擺動剪的結(jié)構(gòu)特點和研究的內(nèi)容與方法。根 據(jù)現(xiàn)有設(shè)備狀況，對設(shè)備生產(chǎn)中存在的問題進行分析，對主要部件結(jié)構(gòu)做了合理的選 用。然后，根據(jù)機組原始參數(shù)初選主電機容量，對其進行發(fā)熱校核和過載校核，對主 要零件進行強度校核。對齒輪做了強度計算，對曲軸計算了彎曲應(yīng)力，彎扭合成應(yīng)力； 校核了危險斷

2、面；以及滑塊損壞的改進設(shè)計及潤滑方法，簡單計算擺動剪的可靠性和 經(jīng)濟評價。 通過以上工作，擺動剪切機在使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量理論上應(yīng)該有一定的提高。設(shè) 計內(nèi)容有實際價值。該擺動剪作為加熱爐前的方坯切頭飛剪。 關(guān)鍵詞：剪切機，擺動，主傳動 全套全套 cad 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706 a design of swing scissors abstract swing scissors is installed before the sharp steel of hot continuous rolling mills, which is used to cut the head a

3、nd end of the steel and deal with the jamming of the steels.with the development of the national economy, the request of the sharp steelss quality is higher than before. in the thesis, the cutting of the head of the swing scissors is researched, and makes some improvments of partial strcture. first,

4、 the thesis has discussed the position of the rolling mill of sharp steel in the national economy, and makes the general instruction for 300/500 unit plane arrangement. next, introducing the structural characteristic of the swing cutting and the method and content of the research .according to exisi

5、ng equipment condition, analysing the exist problem in equipment production, the strcture of the major parts are reasonable to choosed. then,according to the primitive parameter of the unit, i primarily choose the capacity of the main motor, and make the heat examination and overload examination, ch

6、oose if satisfying the requirement, otherwise choose again until the examination is satisfyed. i make the strength examination for major element. as to gears, i make the strength calulation; as to crank, i caculated the curving stress and the crooked synthesis stress, examinationing the dangerous cr

7、oss section, as well as the improment of the damages of the slide and the method of lubrication. finally i caculated the economy appraisal and the reliablity of swing scissors. through the work of this thesis, swing scissors should certain raise in service life and product quality theoretically, but

8、 need the unceasing improvement in practice. key-word: scissors, swing, main drive 目錄 1 緒論.1 1.1 課題選擇的背景和目的 .1 1.2 熱軋型鋼軋機的國內(nèi)外發(fā)展趨勢 .1 1.2.1 軋機布置向半連續(xù)化或全連續(xù)化發(fā)展.2 1.2.2 軋制工藝改革出現(xiàn)了切分軋制、熱軋冷拔.2 1.2.3 軋機結(jié)構(gòu)改造 提高軋制速度.2 1.2.4 加熱爐控制.2 1.2.5 冷卻工藝改造.2 1.3 剪切機的種類和用途 .2 1.3.1 擺動式剪切機.2 1.3.2 滾動式飛剪.2 1.3.3 曲柄偏心式飛剪.3 1.

9、4 擺動剪研究的內(nèi)容和方法 .3 1.4.1 擺動剪在型鋼連續(xù)機組布置和作用.3 1.4.2 型鋼熱連軋機的生產(chǎn)工藝.3 1.4.3 擺動剪的結(jié)構(gòu)特點和研究的內(nèi)容與方法.4 2 擺動剪設(shè)計方案的選擇和評述.5 2.1 擺動式剪切機設(shè)計方案的選擇 .5 2.1.1 擺動式剪切機傳動簡圖.5 2.1.2 擺動剪的剪切過程.5 2.2 擺動剪設(shè)計方案評述 .5 2.2.1 減小擺角.6 2.2.2 增加許用擺角.6 3 剪切力的計算.8 3.1 剪切速度和剪切力 .8 3.1.1 擺動剪設(shè)計參數(shù).8 3.1.2 剪切機構(gòu)主要參數(shù)的確定.8 3.1.3 剪切速度的確定.9 3.1.4 剪切力的計算.1

10、1 3.2 剪切力矩的計算 .12 4 電機型號及容量的選擇.14 5 主要零件的強度計算.16 5.1 齒輪的強度計算 .16 5.1.1 按齒面接觸強度設(shè)計.16 5.1.2 計算.17 5.1.3 按齒根彎曲強度設(shè)計.18 5.1.4 幾何尺寸計算.19 5.2 曲軸的強度計算 .19 5.2.1 曲軸的尺寸和材料性能.19 5.2.2 曲軸的強度校核.20 5.3 切向鍵的計算 .21 5.4 滑塊損壞的改進設(shè)計 .23 6 試車方法和對控制系統(tǒng)的要求.24 6.1 試車要求 .24 6.2 維護規(guī)程 .24 7 設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟分析.25 專題 潤滑方法選擇的探討.26 1 摩擦和

11、潤滑的概念 .26 2 液體潤滑和半固體潤滑比較 .27 3 剪切機設(shè)備潤滑方法 .27 結(jié)論.29 致謝.30 參考文獻.31 附錄.32 1 緒論 1.1 課題選擇的背景和目的 擺動剪切機是安裝在型鋼熱連軋機前后，用于切頭切尾和卡鋼事故的處理剪。隨 著國民經(jīng)濟的發(fā)展，需要更多數(shù)量的，更多品種，更高質(zhì)量的型鋼。為滿足這一需求 而型鋼的發(fā)展不外乎兩個，一是挖潛改造舊軋機，二是上新設(shè)備，采用新技術(shù)新工藝 使型鋼設(shè)備現(xiàn)代化、自動化、智能化。用新技術(shù)更新改造的舊軋機可以少花錢多辦事 見效快。500700 熱連軋機組是原鞍鋼第二初軋廠的設(shè)備現(xiàn)以安裝在第一煉鋼廠小型 鋼連軋車間，采用第一煉鋼廠的連鑄坯，

12、斷面 300300mm 長 20m。生產(chǎn) 9090mm和 6060mm的坯料。型鋼熱連軋機組的生產(chǎn)率高，成品率好采用直列式布置采用普通熱 軋法。700 型鋼熱連軋采用箱箱孔型系統(tǒng)，而 500 型鋼熱連軋機組則采用菱方 孔型系統(tǒng)軋機生產(chǎn)正常。但是擺動剪切機隨著生產(chǎn)速度的提高,經(jīng)常出現(xiàn)滑道斷裂。本 設(shè)計對擺動剪進行分析改進方案，解決生產(chǎn)中存在的問題。通過單體機械設(shè)計，掌握 單體設(shè)備在 700/500 連軋機組的位置為總體方案的選擇創(chuàng)造條件。通過分析局部看總 體的方法，達到提高綜合設(shè)計能力和獨立分析能力，通過單體機械擺動剪破壞原因分 析把理論知識和生產(chǎn)實際結(jié)合起來，這就是選擇這個題目的目的。 1.2

13、 熱軋型鋼軋機的國內(nèi)外發(fā)展趨勢 大型中型型鋼生產(chǎn)，大型軋機軋輥名義直徑在 500750 毫米,中型軋機名義直徑 在 350650 毫米.軌梁軋機在 750900mm。實際，各類軋機，軋輥直徑很難細分。 700/500 型鋼熱連軋機最大軋輥直徑是 850mm，最小軋輥直徑是 500mm。大、中型鋼軋 機型鋼生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品斷面比較復(fù)雜，除少量的方、園坯以外大多數(shù)是異型斷面產(chǎn) 品，由于斷面復(fù)雜，軋后冷卻收縮不均造成軋件內(nèi)部殘余應(yīng)力和成品形狀尺寸的變化。 產(chǎn)品品種多，除少量專業(yè)化型鋼軋機外，大多數(shù)軋機都進行多品種生產(chǎn)，軋輥儲備量 大，換輥較頻繁不便于連軋生產(chǎn)，除少量采用專業(yè)化軋機采用連續(xù)式外，大部分

14、屬于 小批量生產(chǎn)。世界各國型鋼的生產(chǎn)占鋼材比例各有不同，工業(yè)發(fā)達的國家型鋼所占鋼 材比例小，發(fā)展中國家型鋼占鋼材比例大，型鋼生產(chǎn)的總趨勢是比例越來越大，其產(chǎn) 量和品種也逐年增加。隨著國民經(jīng)濟的需要和軋鋼技術(shù)提高。很多原有的型鋼品種不 斷改進，新的型鋼品種不斷增加。以前，很多必須用鍛壓、沖壓或機械制造加工方法 生產(chǎn)的產(chǎn)品，現(xiàn)在能以軋制方法取而代之。因此，軋制產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)技術(shù)，也同 樣在一定程度上反映一個國家冶金工業(yè)的發(fā)展水平。 1.2.1 軋機布置向半連續(xù)化或全連續(xù)化發(fā)展 半連續(xù)式可分為機組粗軋為連續(xù)而精軋為橫切式，或者粗軋為橫列式而精軋為連 續(xù)式。復(fù)二重式也屬于半連續(xù)式軋制需正反圍盤，軋制

15、速度提高受到限制。連續(xù)式每 機架只軋一道次軋件，可在數(shù)架軋機內(nèi)同時軋制，軋制速度快，溫降小，可采用微張 力軋制，生產(chǎn)率與品種單一比較合適，但投資較高。 1.2.2 軋制工藝改革出現(xiàn)了切分軋制、熱軋冷拔 切分軋制也叫熱軋縱剖軋法，比較難軋的非對稱斷面產(chǎn)品先設(shè)計成對稱斷石， 或?qū)⑿嗝娈a(chǎn)品設(shè)計成并聯(lián)型式大斷面產(chǎn)品，以提高軋機生產(chǎn)能力，然后在軋機上或 冷卻后用圓盤剪進行縱剖?？傻玫蕉€不同尺寸的型材。熱軋冷拔，這種方法可生產(chǎn) 高精度型材，其產(chǎn)品機械性能和表面質(zhì)量高于一般熱軋型鋼，可直接應(yīng)用于各種機械 零件，此法可提高工效，減少金屬消耗，進行小批量生產(chǎn)，其方法：先熱軋成型，并 留有冷加工余量，然后經(jīng)酸

16、洗，堿洗，水洗，涂潤滑劑冷拔成材。 1.2.3 軋機結(jié)構(gòu)改造 提高軋制速度 1 四輥萬能軋機生產(chǎn)“h”斷面、 “t”斷面型鋼。 2 中小型普遍采用預(yù)應(yīng)力及短應(yīng)力回線軋機，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，減少了調(diào)整量和 工藝流程，有效地提高軋制精度。 1.2.4 加熱爐控制 加熱爐采用實時監(jiān)控及計算機自動控溫、控壓技術(shù)，滿足節(jié)約燃料，加熱均勻， 控制方便的要求。 1.2.5 冷卻工藝改造 冷卻工藝改造采取斯太爾摩法、施羅曼法等應(yīng)用。小型和線材在軋件檢測上增添 測厚儀，激光測徑儀，光學(xué)測徑儀，元素測量等，型鋼軋機逐漸向?qū)I(yè)化，多品種以 及向半連軋和全連續(xù)化方向發(fā)展。 1.3 剪切機的種類和用途 型鋼剪切機主要有

17、三種類型：擺式剪切機、滾動式飛剪、曲柄偏心式飛剪。 1.3.1 擺動式剪切機 安裝在連軋機的前面，主要用于剪切頭、切尾和卡事故處理。 1.3.2 滾動式飛剪 主要剪切小型鋼，作為切頭飛剪，可剪切厚度不大于 45mm，速度不高于 15m/s 的 軋件。 1.3.3 曲柄偏心式飛剪 這類飛剪裝設(shè)在連續(xù)型鋼軋機后面，主要作定尺剪來用。 1.4 擺動剪研究的內(nèi)容和方法 1.4.1 擺動剪在型鋼連續(xù)機組布置和作用 1 機組平面布置 機組平面布置圖如圖 1.1 所示 1、90 度翻鋼機； 2、擺動剪； 3、45 度翻鋼機； 4、飛剪。 圖 1.1 300/500 機組平面布置示意圖 2 擺動剪的作用 將

18、700 連軋機軋出的坯料，切頭，以便 500 連軋機咬入，防止卡鋼，切尾為了防 止運行中劃傷輥道和軋制困難，當(dāng)軋機出現(xiàn)事故時，將 700 連軋機軋出的軋坯剪斷以 便用吊車運走防止軋件在軋機中停留，即事故處理剪。 1.4.2 型鋼熱連軋機的生產(chǎn)工藝 原料從第一煉鋼廠連鑄車間運來進 f1 軋機水平軋制經(jīng)過 90 度翻鋼機翻轉(zhuǎn) 90 度進 入 f2 水平軋機在經(jīng)過水平連續(xù)軋制。從軋制過程中可以看出 700 連軋機采用的箱-箱 孔型系統(tǒng)，而 f1 采用水平軋機是因為若采用立輥選用上傳動方案，使得廠房建設(shè)費用 變高，投資費用更多。采用下傳動方案，維修不方便。采用水平軋機用 90 度翻鋼機也 達到了箱-箱

19、孔型要求。700 連軋機出來后 通過擺動剪切頭由 45 度翻鋼機變成菱形， 在進入水平軋機軋制后用飛剪機剪切成定尺長度。500 連軋機采用菱方孔型系統(tǒng)。 剪切后的軋件用收集輥道收集后打印用吊車運往冷床冷卻后入庫。 1.4.3 擺動剪的結(jié)構(gòu)特點和研究的內(nèi)容與方法 1 擺動剪切機采用雙曲柄機構(gòu)，通過軋件運動帶動它擺動到一定擺角后剪斷后復(fù)位， 剪切過程中，在復(fù)位彈簧的彈力作用下使擺角復(fù)位。 2 首先到現(xiàn)場對擺式剪進行調(diào)研，了解剪切機生產(chǎn)中存在問題，收集有關(guān)技術(shù)參數(shù)， 了解結(jié)構(gòu)特點。 3 制定設(shè)計改進方案并進行方案的評述。 4 進行設(shè)計計算。 5 對傳動控制系統(tǒng)提出要求，以保證擺式剪切機對啟動、制動和

20、自動控制的要求。 6 對傳動副提出潤滑方法和潤滑劑品種選擇方案。 7 制定出安裝規(guī)程和檢修要求。 8 進行設(shè)備的經(jīng)濟分析與評價。 2 擺動剪設(shè)計方案的選擇和評述 2.1 擺動式剪切機設(shè)計方案的選擇 2.1.1 擺動式剪切機傳動簡圖 擺動式飛剪傳動簡圖如圖 2.1 所示： 1、驅(qū)動齒輪；2、偏心曲軸；3、連桿；4、上刀臺；5、拉桿；6、滑槽；7、下刀臺；8、滑塊； 9、彈簧；10、聯(lián)軸器； 11、驅(qū)動電機. 圖 2.1 擺動式飛剪傳動簡圖 2.1.2 擺動剪的剪切過程 在軋制過程中軋件到擺動剪前啟動剪切機，軋件運行到剪切機位置進行剪切。因 此剪切機構(gòu)在作剪切運動的同時還要求作擺動運動，擺動方向要

21、求與軋件運動方向相 同，此時滑塊沿滑槽滑動，剪斷后達到允許擺角。剪切機構(gòu)逐漸達到最大開口度，同 時在復(fù)位彈簧作用下擺動桿擺回，剪切機構(gòu)復(fù)位，完成一次剪切。剪切機采用啟動工 作制，剪切機構(gòu)選用雙曲柄機構(gòu)。 2.2 擺動剪設(shè)計方案評述 由擺動式飛剪傳動簡圖可知，采用單電機驅(qū)動，選用飛輪力矩小的電機，以便起 制動，選用聯(lián)軸節(jié)制動器以便電機快速停止，傳動系統(tǒng)則選用二級齒輪帶動曲柄轉(zhuǎn)動。 曲柄連桿剪切機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。為保證擺桿復(fù)位采用復(fù)位彈簧，防止復(fù)位沖擊。 曲柄采用滾動軸承。 為解決滑道磨損問題，提出兩種辦法進行討論： 第一是減小擺角。因軋件剪切時間一定即軋件移動距離一定，擺角減小只能增加 擺桿

22、長度。 第二，增加許用擺角，采用加長復(fù)位彈簧的方法。 2.2.1 減小擺角 方案 1 利用原機架將地基上面安上地腳板，為使軋線不變，加長曲柄連桿機構(gòu)和拉桿的 長度，這個方案基本上保持原設(shè)計的模式總體無大的改變。 通過計算，機架應(yīng)抬高 300mm。并選擇轉(zhuǎn)速較大的電機減小擺角，使擺角在許用 值之內(nèi)。選擇低轉(zhuǎn)速慣量，高轉(zhuǎn)速電機降低啟動時間，在額定轉(zhuǎn)速時進行剪切，可減 少剪切時間，減少擺動剪的擺角。 方案 2 利用原機架，把曲柄在機架上的軸承座墊高，即制造一對與原軸承座相同的瓦座， 放時機架內(nèi)其他部分同方案 1。 方案 3 利用原機架，將電機啟動工作改成連續(xù)工作制，大齒輪空套在曲柄上，采用離合 裝置

23、進行剪切。這樣剪切時間減少擺角也減少。不改變復(fù)位機構(gòu)達到剪切的目的。電 機可完全在額定轉(zhuǎn)速下剪切，剪切時間自然減少軋輥走的長度變小，擺角自然較小。 2.2.2 增加許用擺角 增加復(fù)位彈簧的長度，適當(dāng)增加拉桿長度，再加一個螺釘套筒，從而使許用壓縮 量增長了許用擺角，達到改進的目的。 由上面的評述在結(jié)合工廠的實際情況，可采用增加許用擺角的方案，同選擇慣性 低的電機其優(yōu)點： 1、改造的環(huán)節(jié)少； 2、制造費用低； 3、裝拆容易； 4、經(jīng)過現(xiàn)場改造，使用效果良好。 通過以上討論，決定采用該方案。機構(gòu)簡圖如圖 2.2 所示。 l2 l c b t a l3 e1 e2 210 圖 2.2 機構(gòu)簡圖 3 剪

24、切力的計算 3.1 剪切速度和剪切力 3.1.1 擺動剪設(shè)計參數(shù) 軋件運行速度 1.5m/s 軋件尺寸 136 136mm 材質(zhì) # 20 剪切溫度950 oc 3.1.2 剪切機構(gòu)主要參數(shù)的確定 1 剪切行程 (3.1) 1 hh 式中： 1=h+ 50-70 h h被剪切鋼坯斷面高度，mm 上、下刀片重合量，mm 為避免鋼坯劃傷下剪刃的預(yù)留量，mm 為避免個別有翹頭的鋼坯劃傷上剪刃的預(yù)留量，mm h=140mm；=10mm；=10mm；=0mm h=200+10+10=220mm 2 剪切機構(gòu) 剪切機構(gòu)采用雙曲柄機構(gòu) 保證運動剪切增加一個擺桿 曲柄尺寸： ；50mm；h/2110mm；60

25、0mm；550mm；108mm 1 e60m m 2 e 2 l 3 l 4 l 其它尺寸見圖 2.2 所示 3 剪切機構(gòu)自由度 參照圖 3.1，計算機構(gòu)自由度 3 62 802 32 lh wnpp 曲柄的轉(zhuǎn)動和軋件運動推動機構(gòu)擺動，因此機構(gòu)有確定的運動。 3.1.3 剪切速度的確定 1 不擺動剪切時的剪切速度 u (3.2) x bcl 2 sin() cos()() sin lt t ttg t (3.3) sin 12 2 ee l sin() t (3.4) 12 2 ee l cos() cos t 開始剪切時： ； 1 1 tt 490 bc xl 2 sin() sin bc

26、t ll t 2 軋件運動時的剪切速度 (3.5) 2 sin() cos()()() () sin() bc t t tgt uxll t 2 sin() sin() bc t ll t 221121 2 (sinsin)()/(sinsin) tan 1195cos1195 vtettvttett et 2 2 cos1 11951 vet tg 12 2 sinsin() ee t l 12 2 cos() () cos eet l 式中軋件運行速度；mm/s 剪切時間；t 2 t 2 t 1 t x490 bc l 剪刃接觸軋件開始剪切，軋件高度180mm 0 h 開始剪切剪切行程22

27、018139mm 切入深度 zx39 剪刃行程大于 39 毫米以后，開始剪切軋件，相對切入深度 0 n 計算結(jié)果見下頁表 3.1 中。 3 計算曲柄轉(zhuǎn)速，剪切時間 ；v209.9mm/s 30v n r r110mm 1 e 2 e 表 3.1 計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉(zhuǎn)角 （ ） t 0 剪刃行程坐 標長度 （mm bc l ） 剪刃行程 x（mm） 剪切速度v （mm/s） 切入深度z （mm） 相對切入深度 （%） 20495558.700 4051121114.400 5452939148.200 6554555173.2168.8 7556572190.63318 8558090203.

28、25128 95599109209.97039 105619129209.99050 115656166187.912770 135672182165.814380 150693203120.116491 16070221283.017396 n 30 209.9 18.2 110 18rmin h n 開始剪切時間 1 54 180 0.5 3 66 18 30 h h t t ts n n 0 1 54 剪切完成時間 =； t 180 1.7 6 18 s 0 180 剪切時間 =1.7-0.5=1.2s 2 t 1 tt 3.1.4 剪切力的計算 1.最大剪切力的計算 (3.6) max

29、max00 0.6 tbt pkfkf 剪切原始面積 =136136 0 f 0 f 2 mm 剪切深度最大單位剪切抗力，由文獻6，259查表 maxt 45，=48mpa maxt 剪切溫度強變限，由文獻6，265查表 8.3，t=950，=80mpa bt 950b k剪刃磨鈍系數(shù)由文獻6，262,中型剪 k=1.2 1.2 48 136 136 max p max0t kf 2.不同剪切位置的剪切力 = (3.7) p 10t kf 剪切位置單位剪切抗力 t 寬變變化系數(shù)， 確定 取=1 1 k 0 0 b n 1 k =；=28mpa t 0 658.8%t =128136136=51

30、8kn p 3.2 剪切力矩的計算 偏心軸上靜力矩 (3.8) jpfkon mmmm 式中: 剪切力矩 p m ppp mmm 下上 上剪刃剪切力矩 p m 上 = p m 上2 cossinpet（） 其他計算見下頁表 3.2。 表 3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉(zhuǎn)角（ ） t 0 相對切入深度 （%） 單位剪切阻力 （mpa） t 剪切力（kn） p 658.828517.89 751835647.36 852843795.33 953948887.81 1055046850.82 1157041758.34 1358038702.85 1509128517.89 1609618332.93

31、下剪刃剪切力矩 p m 下 = (3.9) p m 下 1sin pet 摩擦力矩 f m = (3.10) f m 12 p ee（） 摩擦系數(shù) 啟動工作制 0 kon m 計算結(jié)果見表 3.3 表 3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉(zhuǎn)角 （ ） t 0 剪切力 （kn） p p m 上 nm（） p m 下 nm（） f m nm（） j m nm（） 65517.89 2.1 4 10 2.8 4 10 2.8 4 10 7.7 4 10 75647.36 2.9 4 10 3.8 4 10 3.6 4 10 10.3 4 10 85795.33 3.8 4 10 4.8 4 10 4.4 4 1

32、0 13 4 10 95887.81 4.4 4 10 5.3 4 10 4.9 4 10 14.6 4 10 105850.82 4.2 4 10 4.9 4 10 4.7 4 10 13.8 4 10 115758.34 3.6 4 10 4.1 4 10 4.2 4 10 11.9 4 10 135702.85 2.8 4 10 3.0 4 10 3.9 4 10 9.7 4 10 150517.89 1.5 4 10 1.6 4 10 2.9 4 10 6.0 4 10 160332.93 0.7 4 10 0.7 4 10 1.8 4 10 3.2 4 10 4 電機型號及容量的選擇

33、 選擇電動機需要綜合考慮以下問題: 1. 根據(jù)機械的負載和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動，制動，反轉(zhuǎn)，調(diào)速等要求，選擇 電動機類型。 2. 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的升溫限制， 過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機容量，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機容量應(yīng)留 有余量，負載率一般 0.80.9。過大的備用容量會使電動機效率降低，對于感應(yīng)電動 機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大扭矩校驗強度的機械造價提高。 3. 根據(jù)使用場合的條件，如溫度，濕度，灰塵，雨水，瓦斯以及腐蝕和易爆氣體 等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)形式。 4. 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，

34、確定電動機的電壓等級類型。 5. 根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過度過程性能的要求，以及 機械減速機構(gòu)的復(fù)雜情況程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 結(jié)合工廠需要，考慮到車間環(huán)境，工作特點，并參考其它剪切機的電機選擇，查 電機手冊，確定初選他勵式 zd2-131-1b 型電機。其主要參數(shù)如下： 表 4.1 zd2-131-1b 型電機主要參數(shù) 過載倍數(shù) 工作切斷 型號功率 (kw) 電 壓 (v) 電 流 (a) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 基速 高速 基速 高速 效 率 勵磁 功率 (kw) 轉(zhuǎn)動慣 量 (kg/m2) zd2-131-1b125440326320/12002.5/1.62.7

35、5/2.087.23.123.4 n=100 kw r n5001000 min 2.52.75k 電機的功率 （4.1） max 30 jh mn nkw k 曲柄最大靜力矩 kn m maxj m 曲柄轉(zhuǎn)速 h n 18 min h r n k電機過載系數(shù) 查電機手冊 er nn 584 min er r n 速比 584 32 18 er h n i n 5 主要零件的強度計算 5.1 齒輪的強度計算 設(shè)備為一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精度等級,直齒圓柱齒輪傳動。 材料選擇。由文獻7，189表 10-1 選擇小齒輪為 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為 r c 260hbs，大齒輪材料為

36、（調(diào)質(zhì)）硬度為 200hbs，二者材料硬度差為 60hbs 40 n zgm 選小齒輪齒數(shù)=18，大齒輪齒數(shù)=u =5 18=90 1 z 2 z 5.1.1 按齒面接觸強度設(shè)計 由文獻7，200設(shè)計計算公式（10-9a）進行試算，即： (5.1) 2 1 3 1 1 2.32 te t dh k tzu d u 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1.試選載荷系數(shù)=2.7； t k 2.計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =95.5/=95.5100/90=1.06； 1 t 5 101 p 1 n 5 10 7 10 3.由文獻7，201表 10-7 選取齒寬系數(shù) =1； d 4.由文獻7，198表 10-6 查得

37、材料的彈性影響系數(shù) =189.8mpa； e z 5.由文獻7，207圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 =600mpa lim1h 大齒輪的接觸疲勞強度極限 =540mpa； lim2h 6.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60j=609012830015=3.89 1 n 1 n h l 8 10 =/5=7.78； 2 n 1 n 7 10 7.由文獻7，203圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95；=0.91； 1hn k 2hn k 8.計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，由文獻7，202 式（10-12）得： = =0.95 600mpa

38、=570mpa 1 h 1lim1hnh k s = =0.91 540mpa=506mpa 2 h 2lim2hnh k s 5.1.2 計算 1.試算小齒輪分度圓直徑,帶入中較小的值 1t d h =400mm 2 1 3 1 1 2.32 te t dh k tzu d u 2 7 3 2.7 1.06 106189.8 2.32 15506 2.計算圓周速度 v v=m/s=0.4m/s 11 60 1000 t d n 1 18 60 1000 t d 3.計算齒厚 b b=400mm 1dt d 4.計算齒厚與齒高之比 b/h 模數(shù) =17 t m 11 / t dz 齒高 h=2

39、.25=37.5mm b/h=10.67 t m 5.計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.4m/s，8 級精度，由文獻7，192圖 10-8 查得動載系數(shù)=1.10； v k 直齒輪，假設(shè)/b100n/mm。由文獻7，193表 10-3 查得=1.2； vt k f hf kk 由文獻7，190表 10-2 查得使用系數(shù)=1； a k 由文獻7，194表 10-4 查得 8 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時。 =1.53 233 1.150.180.31 101.15 0.18 1 0.31 10400 hd kb 由 b/h=10.67，=1.53 由文獻7，195查圖 10-13 得=1.35；

40、 h k f k 故載荷系數(shù) 1 1.12 1.2 1.532.06 avhh kk k kk 6.按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，得： =650mm=395.87mm 3 11t t k dd k 32.06 2.7 7.計算模數(shù) m m=19.98 1 t d z 359.7818 5.1.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 由文獻7，198式（10-5）得彎曲強度的計算公式為 (5.2) 1 3 2 1 2 fasa df y ykt m z 1.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1 ）由文獻7，204圖 10-20c 查得： 小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500mpa； 1fe 大齒輪的彎曲疲勞強度極

41、限=380mpa； 2fe （ 2 ）由文獻7，202圖 10-18 查得彎曲疲勞系數(shù)=0.90，=0.97； 1fn k 2fn k （ 3 ）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4，得： = 1 f 11 0.90 500 321.42 1.4 fnfe k mpampa s = 2 f 22 0.97 380 263.28 1.4 fnfe k mpampa s （ 4 ）計算載荷系數(shù) k =1.68 1 1.12 1.2 1.35 avff kkkkk （ 5 ）查取齒形系數(shù) 由文獻7，197表 10-5 查得=2.91；=2.20。 1fa y 2fa y （ 6 ）查

42、取應(yīng)力校正系數(shù) 由文獻7，197表 10-5 可查得=1.53；=1.78。 1sa y 2sa y （ 7 ）計算大、小齒輪的并加以比較 fasa f y y 22 2 2.16 1.81 0.01487 238.86 fasa f yy 11 1 2.65 1.58 0.01385 303.57 fasa f yy 經(jīng)比較，大齒輪的數(shù)值大。 2.設(shè)計計算 7 3 2 2 1.68 1.06 10 0.0148716.46 1 24 m 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的 模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強

43、度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強度算 得的模數(shù) 16.46 并就近圓整為標準值為 20mm，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小 齒輪齒數(shù)： 小齒輪齒數(shù) =20 1 z 1 d m 400 20 大齒輪齒數(shù) 21 5 20100zuz 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既能滿足齒面接觸疲勞強度，又能滿足了齒根彎曲疲勞 強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 5.1.4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 11 20 20400dz mmm 22 100 202000dz mmm 2 計算中心距 12 40020001200 2 dd amm 3 計算齒輪寬度 ；?。?。 1 1

44、400400 d bdmm 1 400bmm 2 405bmm 5.2 曲軸的強度計算 5.2.1 曲軸的尺寸和材料性能 曲軸尺寸見圖 5.1 圖 5.1 曲軸尺寸圖 選擇材料熱處理調(diào)質(zhì) 40 r c 2 180n mm 2 140n mm 5.2.2 曲軸的強度校核 彎矩計算公式： (5.3) 2 cossin n mpet 上 (5.4) 1sinn mpet 下 分析圖 5.1，校核圖示的三個位置，危險截面 ， p=887.81kn；=44000；=53000 n m 上nmn m 下nm 其內(nèi)力圖由圖 5.2 所示 p/2 p/2 p/2p/2 210p/2 mn上 2 mn上 2 m

45、n下 2 mn下 2 mn下 2 mn下 2 +mn上 mn上 mn下 - 2 mn下+mn上 mw=345p/2 m圖 t圖 圖 5.2 內(nèi)力圖 截面 =345p=153147 w m 1 2 345 887.81 2 nm =44000-=17500 2 n nn m mm 下 上 53000 2nm w= 33 0.400.0063 32 m = 22 1 0.75 wn mm w 22 6 1 1531470.75 17500 0.0063 10 ；安全。 22 24.43180n mmn mm 截面 =210p=210 887.81=93220 w m 1 2nm =17500 n

46、m nm 33 0.270.0019 32 wm = 22 6 932200.75 17500 0.0019 10 22 49.70180n mmn mm 安全。 截面 2 33 4400053000 29.25140 0.20.2 0.255 n m n mm d 2 n mm 安全。 最大剪切力 1500kn = w m 210 1500157500 2 nm = 22 6 1 1575000.75 17500 0.0019 10 22 49.70180n mmn mm 安全。 5.3 切向鍵的計算 切向鍵受力如圖 5.3 所示 d h f x n n 圖 5.3 切向鍵受力圖 切向鍵工作

47、面上的抗擠壓的強度條件計算，不計入表面的摩擦力，兩個鍵按一個 計算，傳遞的扭矩為： 2 dh x (5.5) max 22 kn ddh mfn 因為=0.1，則： hd max () k nha l 擠壓 =27.6 （mpa） max 0.450.5 k mf d ha l 擠壓 4 10 式中鍵的寬度（mm） h 切向鍵的長度 （mm） l 在鍵的工作面上的倒棱的寬度（mm） a 擠壓許用應(yīng)力（mpa） 擠壓 =0.2，=4mm，=0.1 f ahd =180 擠壓 2 n mm =45mm l =14.6mpa k m 4 10 maxk m k m 滿足強度條件 5.4 滑塊損壞的改

48、進設(shè)計 從計算結(jié)果可知，剪切 136 136的軋件，剪切力沒有達到擺式剪最大剪切力 2 mm 1.5mn，構(gòu)件強度按原設(shè)計是滿足要求的。但拉桿擺角增加，彈簧實際位移大于允 0 7.01 許位移，彈簧壓死。從剪切機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸可以算出，剪切機構(gòu)的擺角時， 0 27.2 滑道外沿受力。由于連接處相當(dāng)于焊死，機構(gòu)又強迫擺動，勢必使滑塊與滑道之間產(chǎn) 生很大的相互力偶作用，致使連桿變形，滑道損壞。 解決滑道損壞的方法 1.增加一節(jié)彈簧，使它的允許位移增加到 386mm，滿足 條件，防止復(fù)位彈 簧壓死。 2.增加擺體長度，使拉桿擺角減小，雖然彈簧變形略有增加，仍滿足 條 5 件。 6 試車方法和對控制系統(tǒng)

49、的要求 6.1 試車要求 1.組裝完畢，須進行人工盤車，確無不良現(xiàn)象時方可試車； 2.空載試車至少兩個小時，正反轉(zhuǎn)各一小時以上； 3.試車應(yīng)保證： 1）潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)正常； 2）傳動平穩(wěn)，無周期性噪音； 3）壓下系統(tǒng)輕便靈活； 4）各緊固零件聯(lián)結(jié)可靠； 5）各軸承溫度不超過。 c60 4.滿足以上要求，方可試車。 6.2 維護規(guī)程 1.一切正常方可開車； 2.停車后要檢查系統(tǒng)有無缺陷和各運動部件溫度； 3.清理擺動剪周圍的臟物，經(jīng)常保持清潔； 4.設(shè)備運轉(zhuǎn)后按巡回檢查制，按時定期檢查設(shè)備的潤滑、聲音、溫度和振動以及運 轉(zhuǎn)狀況發(fā)現(xiàn)問題及時解決。 7 設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟分析 對于可修復(fù)的設(shè)備，

50、由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復(fù)到正常的狀態(tài)。因此，從 開始工作到發(fā)生故障經(jīng)歷的時間，即可靠度，可靠度時間越長越好。另外，從發(fā)生故 障到經(jīng)過維修后恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)階段的時間（即維修度） 。把可靠度和維修度兩 者結(jié)合起來就叫有效度（也叫有效利用率） 。 （7.1） amttrmtbf mtbf 式中： mtbf-平均故障間隔期（h） mttr-平均維修時間（h） 表 7.1 資金相關(guān)資料表 （單位：千萬） 時 間 123456789101112 投 資 3.02.5- 年 收 -1.01.52.02.52.52.52.53.03.03.0 累 收 -3.0-5.5-4.5-3.0-1.01.5

51、4.06.59.012.015.018.0 投資回收期： 當(dāng)年凈現(xiàn)金流量 絕對值上年累計凈現(xiàn)金流量的 始出現(xiàn)正值年份數(shù) 累計凈現(xiàn)金流量開 1 t p 5 . 2 0 . 1 16 年 4 . 5 行業(yè)投資回收期，重型機械年 c p17 c p 因為 ct pp 所以可以投資。 專題 潤滑方法選擇的探討 1 摩擦和潤滑的概念 迄今為止，潤滑一直是減少摩擦和阻止磨損的最簡單而又最有效的方法。早在礦 物油發(fā)明以前，人們就已經(jīng)懂得使用動物油或植物油來潤滑一些簡單而又粗糙的機械 摩擦表面?，F(xiàn)在，礦物油以及各種添加劑的發(fā)展極大地發(fā)揮了潤滑在各種機械中減磨 抗磨的功能。 在現(xiàn)代冶金工廠中，延長機件使用壽命及

52、減少能量消耗，減少機器運轉(zhuǎn)部分的摩 擦等問題，越來越顯得重要。而軋鋼車間又是整個冶金工廠中機械設(shè)備最集中的地方， 并要求機件能長時間工作，以保證連續(xù)生產(chǎn)，因而對軋鋼機械設(shè)備的潤滑顯得更為重 要。根據(jù)以往統(tǒng)計，軋鋼車間有很大一部分動力是消耗在無用的摩擦上，大部分機件 的損壞與定期更換也是摩擦作用的結(jié)果，因此設(shè)法降低摩擦將是提高生產(chǎn)率的一個重 要途徑。 1）摩擦的分類 摩擦通常分為三種：干摩擦，液體摩擦，半液體摩擦。 干摩擦就是運動部分直接接觸，其間沒有第三者參加運動，因此，二接觸面的凹 凸點（顯微組織）在運動中互起阻礙作用，產(chǎn)生摩擦，這種情況叫干摩擦。如果在兩 個運動件之間有第三者參加運動，使二

53、相對運動部件的表面不直接接觸，由第三者給 隔離起來，后者的摩擦要比前者小得多。半液體摩擦則是介于二者之間的一種摩擦。 干摩擦的大小取決于兩種相對物體的材料性質(zhì)、運動速度、工作溫度、表面狀況 等因素。一般情況下，這類摩擦系數(shù)在 0.180.45 之間，而液體摩擦系數(shù)卻遠較干摩 擦為小，通常在 0.0010.005 之間。 2）潤滑的基本原理 潤滑的基本原理，就是用潤滑劑隔開兩個凹凸不平的表面接觸，變?yōu)榈谌撸ㄓ?膜）的內(nèi)摩擦運動。液體的內(nèi)摩擦要比相對運動的固體為摩擦小得多。油膜保持得越 好，則摩擦系數(shù)就越小。封閉式液體摩擦軸承就是根據(jù)此原則把潤滑油加壓后送進去 的，目的是為更好的將軸托起增加油墨

54、厚度以減少摩擦。 3）潤滑的分類 根據(jù)潤滑劑的物質(zhì)形態(tài)的區(qū)別，可將潤滑分為氣體潤滑、液體潤滑、半固體潤滑 和固體潤滑四種。 氣體潤滑是采用空氣、蒸汽或氮氣、氦氣等惰性氣體作為潤滑劑的潤滑方法。 液體潤滑是采用包括礦物潤滑油油、合成潤滑油、乳化油和水等液態(tài)潤滑劑的潤 滑方法。 半固體潤滑的潤滑脂是一種介于流體和固體之間的塑性狀態(tài)或膏脂狀態(tài)的半固體 物質(zhì)，它包括各種礦物潤滑脂、合成潤滑脂和動植物脂等。 固體潤滑是利用具有特殊潤滑性能的固體潤滑劑，如石墨、二硫化鉬、二硫化鎢 等，代替潤滑油脂的潤滑方法。 2 液體潤滑和半固體潤滑比較 液體潤滑和半固體潤滑比較常見，在這里將兩種潤滑方式所用的潤滑劑加以

55、比較， 以便為潤滑方案的選擇提供理論依據(jù)。 潤滑油（有些時候叫稀油）的優(yōu)點是對對溫度的敏感性小，流動性好，易于采用 循環(huán)供油系統(tǒng)，并可以將粘附在摩擦面上的雜質(zhì)和由于摩擦產(chǎn)生的金屬微粒帶走。其 缺點是油膜承壓能力差，對密封要求高。它適用與高速運轉(zhuǎn)的機械，可容許軸承在高 一些的溫度下運轉(zhuǎn)。 潤滑脂（有些時候叫干油）的優(yōu)點是能承受較大的單位壓力，對密封要求不嚴格， 在工作期間可以間斷供油。其主要缺點是因其流動性差，不能作循環(huán)潤滑，當(dāng)潤滑脂 供應(yīng)充分時，在潤滑點周圍會造成潤滑脂大量的聚集，使生產(chǎn)的文明程度惡化。一般 用于下列情況：機件工作條件困難（重載、速度小、環(huán)境溫度高） ，不能實現(xiàn)液體 摩擦，環(huán)境

56、潮濕多塵，保護機件不被氧化并且多用于滾動軸承中。在高溫條件下常用 鈉皂基干油。機件速度大則采用針入度的干油，承受重載則采用黏度大的油。 3 剪切機設(shè)備潤滑方法 軋鋼車間的機械設(shè)備大多工作在高溫和惡劣條件下。一般機件都在承受高于 100 c 的溫度，有的摩擦機件在 250400kg/cm 或更高壓力下運轉(zhuǎn)，有時還有沖擊負 2 荷，經(jīng)常啟動、制動，油膜極易被破壞，轉(zhuǎn)數(shù)不高也使油膜難以形成。此外，如水分 多、灰塵多、有腐蝕性氣體都是潤滑的不利條件。為此要求潤滑油應(yīng)具備下列幾點： 1）所用的潤滑油能適應(yīng)高溫、高壓負荷各種轉(zhuǎn)數(shù)的要求，能夠保證處于液體摩擦 狀態(tài)，即要求具有潤滑作用。 2）潤滑油在機械運轉(zhuǎn)

57、過程中應(yīng)具有冷卻作用，能保持摩擦表面具有一定的工作溫 度。 3）要求潤滑油具有清潔作用，能吸收帶走運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的一些有害物質(zhì)，如金 屬屑、灰塵等雜物。 4）要求潤滑油具有良好的穩(wěn)定性，能夠在規(guī)定時間內(nèi)經(jīng)受外界溫度、壓力、濕氣 與氧化等作用，不應(yīng)有腐蝕作用。 機組和機件中摩擦不見得潤滑要依靠專門的潤滑系統(tǒng)來實現(xiàn)。根據(jù)把潤滑材料送 至摩擦表面方法的不同，潤滑系統(tǒng)分為流出式和循環(huán)式兩種。按照用油點間的關(guān)系來 分，又有集中潤滑與單獨潤滑兩種。 根據(jù)剪切機的工作環(huán)境及工作特點確定其潤滑方法如下： 減速機采用稀油油池潤滑，高處軸承采用干油潤滑，曲軸各軸承采用干油潤滑， 滑槽采用手動干油潤滑，機構(gòu)連桿轉(zhuǎn)動

58、處采用手動干油潤滑。 結(jié)論 本文對擺動剪切機進行了理論設(shè)計。進行了擺動剪切機的運動分析和機構(gòu)的理論 分析。分別進行了機構(gòu)的尺寸設(shè)計，齒輪、曲軸的設(shè)計以及齒輪、曲軸的校核。最后 進行了機構(gòu)的改進。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中幾乎涉及大學(xué)期間所學(xué)的全部課程，是大 學(xué)期間所學(xué)課程的一次總結(jié)和檢驗。 經(jīng)過反復(fù)的計算和校核，我所設(shè)計的擺動剪切機在理論上基本符合要求。在材料 的選擇上不僅考慮到滿足設(shè)備自身的性能要求同時還考慮到了其經(jīng)濟性，減少了生產(chǎn) 成本。由于本人水平有限，如有錯誤望您不吝教誨。 致謝 將近兩個月畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)進入了收尾階段。在這段時間里我又有了新的收獲，這 不但是大學(xué)四年的一個最終檢驗，同時也給了

59、我把大學(xué)所學(xué)知識更加完善的機會。這 也是我步入工作前的第一次親身實習(xí)。這段時間里我的班主任同時也是我的指導(dǎo)老師， 紀宏老師一直在指導(dǎo)我，幫助我。在此，我謹以一名遼寧科技學(xué)院畢業(yè)生的身份，向 我的指導(dǎo)老師紀老師，表達我最真摯的謝意，感謝您用您那的嚴謹學(xué)風(fēng)以及循循 善誘、孜孜不倦的工作作風(fēng)，不辭辛苦的悉心教導(dǎo)我，使我在學(xué)習(xí)的過程中受益匪淺， 銘記終身！同時也對更多這里沒有提到的老師和同學(xué)對我的關(guān)心和幫助致以感謝，感 謝他們在實習(xí)以及設(shè)計期間給予我的幫助。 參考文獻 1何德譽.曲柄壓力機m.北京：機械工業(yè)出版社，1982.6 2n.n 波盧欣等.金屬與合金的塑性變形抗力m北京：機械工業(yè)出版社，196

60、4.2 3北京鋼鐵學(xué)院.飛剪專輯c.北京.北京鋼鐵學(xué)院出版社，1982.6 4劉玉孚等.試論 1.5 兆牛擺式飛剪的改造c，1988 5王德春等.鞍鋼二初軋擺式剪滑槽損壞原因的理論討論h.鞍山鋼鐵學(xué)院， 1990.3 6鄒家祥.軋鋼機械.冶金工業(yè)出版社，2004 年。 7濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社，2003 年。 8王海文.軋鋼機械設(shè)計.機械工業(yè)出版社，1983 年。 9劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社，1996 年。 10劉寶珩.軋鋼機械設(shè)備.冶金工業(yè)出版社，1984 年。 11傅作寶.冷軋薄鋼板生產(chǎn).冶金工業(yè)出版社，1996 年。 12大連理工大學(xué).機械制圖.高等教育出版社，