開(kāi)卷機(jī)部分計(jì)算公式

4.1.卷筒上總力矩的計(jì)算：條件：鋼板厚度：鋼卷寬度：鋼卷內(nèi)徑：鋼卷外徑：卷重：G=16拉伸限：屈服限：開(kāi)卷速度：v=15m/s工作方式：在這里的工作狀態(tài)為穿帶時(shí)的點(diǎn)動(dòng)開(kāi)卷，因而沒(méi)有開(kāi)卷張力，電機(jī)點(diǎn)動(dòng)時(shí)需克服的力矩為帶材拉直時(shí)所消耗的彎曲力矩，加速啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)力矩.摩擦力矩等，穿好帶后電機(jī)和卷筒脫開(kāi)，板帶由前面的夾送輥運(yùn)送。4.1.1帶材拉直所消耗的彎曲力矩：kg.m式中：——為材料屈服極限：h——帶材厚度，h=0.2~0.6cmB——帶材寬度m取最大值B=1.6m——由中性線(xiàn)到塑性變形區(qū)及彈性變形區(qū)分界線(xiàn)的距離，公式：cmE為帶材的彈性模量kg/cmE=200Gpa由于E值太大，因而很小，故可忽略。(g=9.8m/s)4.1.2.摩擦力矩：根據(jù)理論力學(xué)公式知：式中：——由卷筒〔包括帶卷〕的自重在軸承處所引起的反力〔kg〕——軸承處摩擦系數(shù)，對(duì)于圓柱滾動(dòng)軸承d——軸承處軸承樞直徑

從上述受力簡(jiǎn)圖中，可以得到以下的關(guān)系式：那么：摩擦力矩為:4.1.3動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)載荷1).鋼卷的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：(=22648kg.mm2個(gè)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：〔=355.4kg.m總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2).減速機(jī)速比的選擇：開(kāi)卷機(jī)的速度為〔對(duì)應(yīng)卷徑D=1500mm=1.5m〕對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速初選電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為：為1000轉(zhuǎn)/分，額定轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)/分那么速比為查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版表9-2-37在326.38附近的速比選為289=1717為二級(jí)傳動(dòng)，重新確定開(kāi)卷機(jī)的速度：3).把GD折算到電機(jī)軸上為：kg/m由初選電機(jī)，查《1》表10-4-1知道電機(jī)的慣量J，那么假定電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間為1s，查手冊(cè)《1》表10-3-10公式：動(dòng)載轉(zhuǎn)矩為：4.2電機(jī)功率的計(jì)算按一般旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械所需電動(dòng)機(jī)功率P來(lái)計(jì)算，查手冊(cè)《1》，見(jiàn)表10-3-6公式……〔1〕式中：P——電動(dòng)機(jī)功率，kw——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩N.m——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)r/min查手冊(cè)《1》，見(jiàn)表10-3-10=+——為折算到電機(jī)軸上的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩——為折算到電機(jī)軸上的靜阻負(fù)載轉(zhuǎn)矩=(+)/所以折算到電機(jī)軸上的總力矩為：=+=+(+)/=27.28+=46.79Nm代入到公式〔1〕中=46.79970/9550=4.753kw,式中n取970轉(zhuǎn)/分見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》〔5〕，根據(jù)，我們選取電機(jī)YEJ-160M-6功率P=7.5kw，同步轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，額定轉(zhuǎn)速為970轉(zhuǎn)/分，工作制度為300次/時(shí)，F(xiàn)C=0.66,額定電流為17A,功率0.86，功率因素為堵轉(zhuǎn)電流/額定電流為6.5，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為2.0，最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.0，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.0881，質(zhì)量116kg.Y2系列電動(dòng)機(jī)適用于一般機(jī)械配套和出口需要、在輕栽時(shí)有較好的效率，在實(shí)際運(yùn)行中有較佳節(jié)能效果，具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。4.3減速機(jī)的選擇：查手冊(cè)《1》，見(jiàn)P1403，選擇滿(mǎn)足傳動(dòng)比要求，并有足夠的承載能力。減速器的輸如功率和實(shí)際的輸入軸轉(zhuǎn)速，按式…………〔2〕——計(jì)算輸入功率——工作情況系數(shù)，見(jiàn)表9-2-23〔連續(xù)工作，略有變化，選=1.2〕——見(jiàn)表9-2-37中規(guī)定的輸入軸轉(zhuǎn)速。=1000r/min,——規(guī)定下，許用輸入功率，7.5kw——實(shí)際輸入軸轉(zhuǎn)速=970r/min卷筒上的傳動(dòng)力矩：M=M+M+Mi=5184+454.72+27.28289=13522.64N.m;經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足條件〔2〕根據(jù)傳動(dòng)比為……及輸入功率……，查表得：選擇直聯(lián)型二級(jí)擺線(xiàn)針輪減速器，型號(hào)XWED7.5—106—289,低速軸許用轉(zhuǎn)矩：T=19612N.m.其中106機(jī)型，289速比。與普通減速器補(bǔ)角，擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)和少齒差行星傳動(dòng)一樣，也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)假設(shè)把擺線(xiàn)輪行星和少齒差行傳動(dòng)比擬，擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1〕.轉(zhuǎn)臂軸承載荷只有漸開(kāi)線(xiàn)齒形的60%左右，即壽命約提高5倍左右。因?yàn)檗D(zhuǎn)臂軸承是一齒行星傳動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)，所以這是一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)。2〕.擺線(xiàn)輪和針輪間幾乎有半數(shù)齒同時(shí)接觸〔指在制造精度較高的情況下〕，而且擺線(xiàn)齒和針齒都可以磨削，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。4.4卷筒軸的強(qiáng)度校核卷筒軸：軸是組成機(jī)械的重要部件之一。它用來(lái)安裝各種傳動(dòng)零件，使之繞其軸線(xiàn)傳動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)軸承與機(jī)架或機(jī)座聯(lián)結(jié)。軸與其上的零件組成一個(gè)組合體——軸系部件，在軸的設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來(lái)。應(yīng)用于軸的材料種類(lèi)很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度和其它機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)選擇卷筒軸的材料。開(kāi)卷機(jī)中，卷筒軸既要支承卷筒和剛卷的重量又要傳遞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，即同時(shí)承受彎矩和扭矩的作用。由于同樣的材料，在熱處理工藝不同時(shí)，所得到的靜強(qiáng)度、硬度和疲勞極限也會(huì)不同，所以在選擇卷筒軸時(shí)還應(yīng)確定其熱處理方法。卷筒軸受載荷大，應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼〔含碳量在0.30%-0.60%范圍內(nèi)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼〕，調(diào)質(zhì)鋼能進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體組織，它比正火或退火所得到的鐵素體混合組織具有更好的綜合力學(xué)性能〔例如：更高的強(qiáng)度、較高的沖擊韌度，較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的疲勞強(qiáng)度〕。調(diào)質(zhì)鋼的鋼種很多，常用的有35、45、40Cr、45Mn、40MB等。卷筒軸的鋼種我們選取45，45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度為HB217——255。軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾方面的要求：在結(jié)構(gòu)上要受力合理，盡量防止或減少應(yīng)力集中，足夠的強(qiáng)度〔靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度〕，必要的剛度，特殊情況下的耐腐蝕性和耐高溫性，高速軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的加工工藝性，并應(yīng)使零件的軸上定位可靠、裝備適當(dāng)和裝拆方便等。4.4.1校核軸的平安系數(shù)條件：2.軸的結(jié)構(gòu)圖和受力簡(jiǎn)圖如下：〔乘g折合N〕彎矩圖，在上面，＝46743.2Nm易知在〔2〕處為最危險(xiǎn)截面，校核此處的平安系數(shù)由表5-1-10得雙向旋轉(zhuǎn)軸的校核公式見(jiàn)《1》查表5-1-21[]=1.3~1.5式中——為材料的彎曲疲勞極限MPa由表5-1-1根據(jù)調(diào)質(zhì)40d=240可以知道：=335N/mm，=685N/mmM——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩N.mmT——軸危險(xiǎn)截面的轉(zhuǎn)矩N.mmW——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)W——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)見(jiàn)《1》表5-1-11W=W=——彎曲和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)，見(jiàn)《1》表5-1-12由=685N/mm，在表中標(biāo)準(zhǔn)化為700，由配合H7/m6選=3.39=2.44那么==2.133>[s]＝1.5滿(mǎn)足要求。4.4.2軸的靜強(qiáng)度平安系數(shù)校核該校核的目的在于校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，軸的強(qiáng)度是根據(jù)軸所受的最大瞬時(shí)載荷〔包括動(dòng)載荷和沖擊載荷〕來(lái)計(jì)算的公式見(jiàn)手冊(cè)《1》P801，=[]式中：——軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩和扭矩——作用于軸上的最大軸向載荷W——軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)。A——軸危險(xiǎn)截面的面積查手冊(cè)《1》表5-1-1的屈服極限為=490表5-1-22有[]=1.7~2.2且/=190/685=0.72屬于低塑材料==5.354[]＝2.2也滿(mǎn)足要求。4.5牙嵌離合器的計(jì)算牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少，主要由兩個(gè)端面有牙的半離合器組成，由于牙的嵌合為剛性接觸，為了保持牙工作面受載均勻，要求兩軸嚴(yán)格同心，控制相對(duì)偏移量。為此在主動(dòng)半離合器上安裝一個(gè)對(duì)中環(huán)。牙嵌離合器適宜用于主從動(dòng)軸要求平安同步轉(zhuǎn)動(dòng)的軸系，但牙嵌只能在靜止或周?chē)俣炔钚∮?.7-0.8m/s或轉(zhuǎn)速差小于100-150r/min的情況下進(jìn)行離合。參數(shù)：離合器的軸徑：減速器側(cè)=110,卷軸筒側(cè)d=130.查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版，主編：徐灝29-2244.5.1牙嵌離合器的根本參數(shù)的計(jì)算：牙齒外徑D=(1.5~3)d=220mm,d為力和器軸徑牙齒內(nèi)徑D=0.7~0.75D=150mm牙齒平均直徑D=(D+D)/2=185mm牙齒寬度b=(D-D)/2=35mm牙齒高度h=(0.6~1)b取h=21mm牙齒齒數(shù)按表查取為Z==11=170r/mint=0.05~0.1壓齒工作面的傾斜角：〔梯形牙〕，此取2。分度線(xiàn)上的寬度：=Dsin齒頂寬：=-2htan=23.13-210.25tan2=24.49,,齒根寬:=+2htan=23.13+210.25tan2=23.85計(jì)算牙數(shù)Z=Z=11/3牙中心角=360/2Z-(1~2)=1422(取2)=360/2Z+(1~2)=1822〔取2〕牙齒齒數(shù)Z=(1/3~1/2)=11/3〔取1/3〕4.5.2.強(qiáng)度校核1).牙工作面的壓力條件：有=[](N/mm)見(jiàn)《2》9-7-4式中，A——牙嵌承壓工作面面積A=bh------工作儲(chǔ)藏系數(shù)，見(jiàn)表6-3-21，=1.3~1.5，取1.3；.-------牙齒許用擠壓應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力，N/mm.見(jiàn)表6-3-8.Z——計(jì)算牙數(shù)T-----------傳遞扭矩——牙材料的許用壓力N/mm靜止結(jié)合時(shí)P]=90~120N/mm，取117N/mm,代入計(jì)算得到：T==2).根部彎曲條件查《2》見(jiàn)公式29-7-5=/1.5=355/1.5=237N/mm代入計(jì)算：T===27355.87T滿(mǎn)足條件。為了保護(hù)減速機(jī)，將離合器傳遞的扭矩按值代入上式進(jìn)行反算，根本參數(shù)進(jìn)行修正，那么：A=436.986mm,其余取法正確再代入彎曲應(yīng)力計(jì)算式得：===97.39N/mm=122.874.5.3移動(dòng)離合器所需的力離合器的結(jié)合力見(jiàn)《2》29-7-2脫開(kāi)力：S=[--------