1.5兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-機(jī)械畢業(yè)論文【答辯優(yōu)秀】

目 錄 1 緒論 1 1.1 課題的選擇的背景和目的 . 1 1.2 熱軋型鋼的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) .2 1.2.1 軋機(jī)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(jī)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(jī)的種類(lèi)和用途 . . . . . . . . . . . .2 1.3.1 擺動(dòng)式剪切機(jī) .3 1.3.2 滾動(dòng)式飛剪 .3 1.3.3 曲柄偏心式飛剪 . 3 1.4 擺動(dòng)剪研究的內(nèi)容和方法 . .3 1.4.1 擺動(dòng)剪在型鋼連續(xù) 機(jī)組布置和作用 . 3 1.4.2 型鋼熱連軋機(jī)的生產(chǎn)工藝 .3 1.4.3 擺動(dòng)剪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和研究的內(nèi)容與方法 .4 2 擺動(dòng)剪設(shè)計(jì)方案的選擇和評(píng)述 4 2.1 擺動(dòng)式飛剪機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇 .4 2.1.1 擺動(dòng)式飛剪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 .4 2.1.2 擺動(dòng)剪的剪切過(guò)程 .5 2.2 擺動(dòng)剪方案評(píng)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(jì)算 . .7 3.1 剪切速度和剪切力 . .7 3.1.1 擺動(dòng)剪設(shè)計(jì)參數(shù) . .7 3.1.2 剪切機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 . . .7 3.1.3 剪切速度的確定 . .8 3.2 剪切力矩的計(jì)算 . .11 4電機(jī)型號(hào)及容量的選擇 . . .13 5 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 .14 5.1 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .14 5.1.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) .14 5.1.2 計(jì)算 . . .14 5.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) .15 5.1.4 幾何尺寸計(jì)算 17 5.2 曲軸的強(qiáng)度計(jì)算 .17 5.2.1 曲軸的尺寸和材料性能 .17 5.2.2 曲軸的強(qiáng)度校核 .17 5.3 切向鍵的計(jì)算 .20 5.4 滑塊損壞的改進(jìn)設(shè)計(jì) . .21 6 潤(rùn)滑方法的選擇 .22 6.1 潤(rùn)滑和摩擦 的概念 . .22 6.2 剪切機(jī)設(shè)備潤(rùn)滑方法 .23 7 試車(chē)方法和對(duì)控制系統(tǒng)的要求 .24 7.1 試車(chē)要求 . 24 7.2 維護(hù)規(guī)程 . 24 8 設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟(jì)分析 . 25 結(jié)論 . 26 致謝 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 附錄 1.5 兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 1.5 兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)是安裝在 500 型鋼熱連機(jī)前，用于切頭切尾和卡鋼事故的處理剪。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)型鋼產(chǎn)品數(shù)量的要求更高。本設(shè)計(jì)為型鋼設(shè)計(jì)切頭的擺動(dòng)剪，設(shè)計(jì)中對(duì)擺動(dòng)剪的局部做了改進(jìn) 。 首先，本文討論了型鋼軋機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位，并對(duì) 300/500 機(jī)組平面布置示意圖 的概況進(jìn)行了整體的介紹。 并介紹了擺動(dòng)剪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和研究的內(nèi)容與方法。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備狀況，對(duì) 設(shè)備生產(chǎn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)主要部件結(jié)構(gòu)做了合理的選用。然后，根據(jù)機(jī)組原始參數(shù)初選主電機(jī)容量，對(duì)其進(jìn)行發(fā)熱校核和過(guò)載校核，對(duì)主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)齒輪做了強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)曲軸計(jì)算了彎曲應(yīng)力，彎扭合成應(yīng)力；校核了危險(xiǎn)斷面；以及滑塊損壞的改進(jìn)設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑方法，簡(jiǎn)單計(jì)算擺動(dòng)剪的可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。 通過(guò)以上工作， 1.5 兆牛擺動(dòng)剪切機(jī) 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(jì)內(nèi)容有實(shí)際價(jià)值。該剪作為加熱爐前方坯切頭飛剪 。 關(guān)鍵詞 ：剪切機(jī)，擺動(dòng)，主傳動(dòng) A Design of 1.5MN Swing Scissors 1.5MN swing scissors is installed before the 500 sharp steel of hot continuous rolling mills, which is used to cut the head and 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 1.5MN swing scissors is researched, and makes some improvments of partial strcture. First, 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 exising 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, choose 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 cross 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, 1.5 MN swing scissors should certain raise in service life and product quality theoretically, but need the unceasing improvement in practice. Key-word: scissors, swing, main drive 1.5 兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)的設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 課題選擇的背景和目的 擺動(dòng)剪切機(jī)是安裝在 500 型鋼熱連機(jī)前后，用于切頭切尾和卡鋼事故的處理 剪。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(gè)，一是挖潛改造舊軋機(jī)，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。對(duì)我過(guò)來(lái)講兩條腿走路更為重要。用新技術(shù)更新改造的舊軋機(jī)可以少花錢(qián)多半事見(jiàn)效快。 500/700 熱連軋機(jī)組是原鞍鋼第二初軋廠的設(shè) 備現(xiàn)以安裝在第一煉剛廠小鋼連車(chē)間，采用第一煉鋼廠的連鑄坯，斷面300*300mm 長(zhǎng) 20 米。生產(chǎn) 90*90 平方毫米和 60*60 平方毫米的坯料。型鋼熱連軋機(jī)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 -主箱孔型系統(tǒng)，而 500 型鋼熱連軋組采用菱 -方孔型系統(tǒng)軋機(jī)生產(chǎn)正常。但是擺動(dòng)剪切機(jī)隨著生產(chǎn)速度的提高 ,經(jīng)常出現(xiàn)滑道斷裂。本設(shè)計(jì)對(duì)擺動(dòng)剪進(jìn)行分析改進(jìn)方案，解決生產(chǎn)中存在問(wèn)題。通過(guò)單體機(jī)械設(shè)計(jì)，掌握單體設(shè)備在700/500 連軋機(jī)組的位置為總體方案的選擇創(chuàng)造條件。通過(guò)分析局部觀看總體方案的全 局達(dá)到提高綜合設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立分析能力，通過(guò)單體機(jī)械擺動(dòng)剪破壞原因分析把理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，這就是選擇這個(gè)題目的目的。 1.2 熱軋型鋼軋機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 大，中型型鋼生產(chǎn)，大型軋機(jī)軋輥名義直徑在 500-750 毫米 ,中型軋機(jī)名義直徑在 350-650 毫米 .軌梁軋機(jī)在 750-900mm。實(shí)際，各類(lèi)軋機(jī)，軋輥直徑很難細(xì)分。 700/500 型鋼熱連軋機(jī)最大軋輥直徑是 850mm，最小軋輥直徑是 500mm。大、中型鋼軋機(jī)型鋼生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品斷面比較復(fù)雜，除小量的方、園扁以外大多數(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(zhuān)業(yè)化型鋼軋機(jī)外，大多數(shù)軋機(jī)都進(jìn)行多品種生產(chǎn)，軋輥儲(chǔ)備量大，換輥較頻繁不便于連軋生產(chǎn)、軋制特別多，除少量用專(zhuān)業(yè)化軋機(jī)采用連續(xù)式外大部分小批量生產(chǎn)。世界各國(guó)型鋼的生產(chǎn)占鋼材比重各自不同，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家型鋼占鋼材比重小，發(fā)展中國(guó)家型鋼占鋼材比重大，型鋼生產(chǎn)的總趨勢(shì)是比重越來(lái)越小，但其產(chǎn)量和品種則逐年增加。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要和軋鋼技術(shù)提高。很多原有的型鋼品種不斷改進(jìn)，新的型鋼品種不斷增加，以前，很多必須用鍛壓，沖壓或機(jī)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(lèi)和生產(chǎn)技術(shù)，也同樣在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家冶金工業(yè)的發(fā)展水平。 型鋼軋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是： 1.2.1 軋機(jī)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(jī)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(pán)，軋制速度提高受到限制。連續(xù)式每機(jī)架只軋一道軋件，可在數(shù)架軋機(jī)內(nèi)同時(shí)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，但投資大。 1.2.2 軋制工藝改革出現(xiàn)了切分軋制、熱軋冷拔 切分軋制也叫熱軋一縱剖軋法 ，比較難軋的非對(duì)稱(chēng)斷面產(chǎn)品先設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)斷石，或?qū)⑿嗝娈a(chǎn)品設(shè)計(jì)成并聯(lián)型式大斷面產(chǎn)品，以提高軋機(jī)生產(chǎn)能力，然后在軋機(jī)上或冷卻后用圓盤(pán)剪進(jìn)行縱剖。可得到二個(gè)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(jī)械性能和表石質(zhì)量高于一般熱軋型鋼，可直接應(yīng)用于各種機(jī)械零件，此法可提高工效，減少金屬消耗，進(jìn)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)酸洗，堿洗，水洗，涂潤(rùn)滑劑冷拔成材。 1.2.3 軋機(jī)結(jié)構(gòu)改造 提高軋制速度 1 四輥萬(wàn)能軋機(jī)生產(chǎn) H,T 斷面型鋼 2 中小型普遍采用預(yù)應(yīng)力及短應(yīng)力線軋機(jī)，結(jié) 構(gòu)緊湊，減少調(diào)整，減少工藝過(guò)程，提高軋制精度 1.2.4 加熱爐控制 加熱爐采用電視遙控及計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)爐溫及爐壓滿足節(jié)約燃料，加熱均勻控制方便。 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(cè)上增添測(cè)厚儀，激光測(cè)徑儀，光學(xué)測(cè)徑儀，元素測(cè)量法等，型鋼軋機(jī)逐漸向?qū)I(yè)化，長(zhǎng)件化，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(jī)的種類(lèi)和用途 型鋼剪切機(jī)主要有三種類(lèi)型 1.3.1 擺動(dòng)式剪切機(jī) 裝在連軋機(jī)的前面，用于剪切頭尾和事故剪。 1.3.2 滾動(dòng)式飛剪 剪切小型鋼，作為切 頭飛剪，其剪切厚度可達(dá) 45mm，速度可達(dá) 15m/s 的軋件。 1.3.3 曲柄偏心式飛剪 這類(lèi)飛剪裝設(shè)在連續(xù)型鋼軋機(jī)后面剪定 R長(zhǎng)度的鋼坯。 1.4 擺動(dòng)剪研究的內(nèi)容和方法 1.4.1 擺動(dòng)剪在型鋼連續(xù)機(jī)組布置和作用 1 機(jī)組平面布置圖如圖 1.1 所示 圖 1.1 300/500 機(jī)組平面布置示意圖 2 擺動(dòng)剪的作用 將 700 連軋機(jī)軋出的坯料，切頭，以便 500 連軋機(jī)咬入，防止卡鋼，切尾防止運(yùn)行中劃傷輥道和軋制困難，當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)事故時(shí)，將 700 連軋機(jī)軋出的軋坯剪斷以便 用吊車(chē)運(yùn)走防止軋件在軋機(jī)中停留，即事故處理剪。 1.4.2 型鋼熱連軋機(jī)的生產(chǎn)工藝 原料從第一煉鋼廠連鑄車(chē)間運(yùn)來(lái)進(jìn) F1 軋機(jī)水平軋制經(jīng)過(guò) 90 度翻鋼機(jī)翻轉(zhuǎn)90 度進(jìn)入 F2 水平軋機(jī)在經(jīng)過(guò)水平連續(xù)軋制。從軋制過(guò)程中可以看出 700 連軋機(jī)采用的箱 -主箱孔型系統(tǒng)，而 F1 采用水平軋機(jī)是因?yàn)槿舨捎昧⑤佭x用上傳動(dòng)方案，使得廠房費(fèi)用變太高，投資費(fèi)用更多。采用下傳動(dòng)方案，維修不方便。采用水平軋機(jī)用 90 度翻鋼機(jī)也達(dá)到了箱 -箱孔型要求。 700 連軋機(jī)出來(lái)后 通過(guò)擺動(dòng)剪切頭由 45 度翻鋼機(jī)變成菱形，在進(jìn)入水平軋機(jī)軋制后用飛剪機(jī)剪切成一定的定 R 長(zhǎng) 度。 500 連軋機(jī)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(chē)運(yùn)往冷床冷卻后入庫(kù)。 1.4.3 擺動(dòng)剪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和研究的內(nèi)容與方法 1 擺動(dòng)剪采用雙曲柄機(jī)構(gòu)，通過(guò)軋件運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)它擺動(dòng)到一定擺角后剪斷后復(fù)位，剪切過(guò)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(chǎng)對(duì)擺式剪進(jìn)行調(diào)研，了解剪切機(jī)生產(chǎn)中存在問(wèn)題，收集有關(guān)技術(shù)參數(shù)，了解結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 3 制定設(shè)計(jì)改進(jìn)方案并進(jìn)行方案的評(píng)述。 4 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 5 對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)提出要求以保證擺式剪的啟動(dòng)和自動(dòng)控制方法。 6 對(duì)傳動(dòng)付提出潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑油品種。 7 制定出 安裝規(guī)程和檢修要求。 8 進(jìn)行設(shè)備的經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)。 2 擺動(dòng)剪設(shè)計(jì)方案的選擇和評(píng)述 2.1 擺動(dòng)式飛剪機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇 2.1.1 擺動(dòng)式飛剪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 如圖 2.1 所示： 1 驅(qū)動(dòng)齒輪； 2 偏心曲軸； 3 連桿； 4 上刀臺(tái)； 5 拉桿； 6 滑槽； 7 下刀臺(tái)； 8 滑塊； 9 彈簧； 10 聯(lián)軸器； 11 驅(qū)動(dòng)電機(jī) . 圖 2.1 擺動(dòng)式飛剪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.1.2 擺動(dòng)剪的剪切過(guò)程 在軋制過(guò)程中軋件到擺動(dòng)剪前啟動(dòng)剪切機(jī)軋件運(yùn)行剪切機(jī)內(nèi)進(jìn)行剪切。因此軋件運(yùn)行帶動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)擺 動(dòng)，此時(shí)滑快沿滑槽滑動(dòng)，剪斷后達(dá)到允許擺角。剪切機(jī)構(gòu)逐漸達(dá)到最大開(kāi)口度，同時(shí)在復(fù)位彈簧作用下擺動(dòng)桿擺回剪切機(jī)復(fù)位，完成一次剪切。剪切機(jī)采用剪切工作制，剪切機(jī)構(gòu)采用雙曲柄機(jī)構(gòu) 。 2.2 擺動(dòng)剪方案評(píng)述 由擺動(dòng)式飛剪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖可知，采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用飛輪力矩少的電機(jī)，以便起制動(dòng)，采用聯(lián)軸節(jié)制動(dòng)器以便電機(jī)快速停止。傳動(dòng)采用二級(jí)齒輪帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。采用曲柄連桿剪切機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。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(dòng)軸承。 為解決滑道破壞其辦法：第一是減小擺角，因軋件剪切時(shí)間一定即軋件移動(dòng)距離一定，擺角 減小只能增加擺桿長(zhǎng)度。第二增加許用擺角采用加長(zhǎng)復(fù)位彈簧的改變。 2.2.1 減小擺角 (1)方案 1 利用原機(jī)架將地基上面安上地腳板，為使軋線不變加長(zhǎng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)和拉桿 的長(zhǎng)度，這個(gè)方案基本上保持原設(shè)計(jì)的模式總體無(wú)大的改變。 通過(guò)計(jì)算機(jī)架應(yīng)抬高 300mm。并選擇轉(zhuǎn)速較大的電機(jī)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(jī)降低啟動(dòng)時(shí)間，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行剪切，可減少剪切時(shí)間，減少擺動(dòng)剪的擺角。 (2)方案 2 利用原機(jī)架，把曲柄在機(jī)架上的軸承座墊高，即制造一對(duì)與原軸承座相同的瓦座，放時(shí)機(jī)架內(nèi)其他部分同方案 1。 (3)方案 3 利用原機(jī)架，將電機(jī)啟動(dòng)工作改成連續(xù)工作制，大齒輪空套在曲柄上，采用離合裝置進(jìn)行剪切。這樣剪切時(shí)間減少擺角也減少。不改變復(fù)位機(jī)構(gòu)達(dá)到剪切的目的。電機(jī)可完全在額定轉(zhuǎn)速下剪切，剪切時(shí)間自然減少軋輥?zhàn)叩拈L(zhǎng)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(zhǎng)度，適當(dāng)增加拉桿長(zhǎng)度，再加一個(gè)螺釘套筒，從而使許用壓縮量增長(zhǎng)了許用擺角達(dá)到改進(jìn)的目的。 由上面的評(píng)述在結(jié)合工廠的實(shí)際情況，可采用增加許用擺角方案，同選擇慣性低的電機(jī)其優(yōu)點(diǎn)： 1 改造的環(huán)節(jié)少； 2 制造費(fèi)用低； 3 裝拆容易； 4 經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)改造 ，使用效果良好； 決定采用該方案，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2.2 所示 圖 2.2 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3 剪切力的計(jì)算 3.1 剪切速度和剪切力 3.1.1 擺動(dòng)剪設(shè)計(jì)參數(shù) 軋件運(yùn)行速度 1.5ms 軋件尺寸 136 136 2mm 材質(zhì) #20 剪切溫度 950oc 3.1.2 剪切機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 1 剪切行程 H=1H+j+ q +s，1H=h+（ 50-70） =181+29=210mm 700 連軋出來(lái)的斷面取 29 j=0， q=0， s=10 H=210+10=220mm 2 剪切機(jī)構(gòu) 剪切機(jī)構(gòu)采用雙曲柄機(jī)構(gòu) 保證運(yùn)動(dòng)剪切增加一個(gè)擺桿 曲柄尺寸1E 60mm 2E 50mm 為2H 110mm 2L 600mm 3L 550mm 4L 108mm 其它尺寸圖 3.1 所示 CB tA3122 1 0圖 3.1 機(jī)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖 3 剪切機(jī)構(gòu)活動(dòng)度 由圖 3.1 可知，機(jī)構(gòu) 活動(dòng)度 3n 2lPHP 3 6 2 8 0 2 曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)和軋件運(yùn)動(dòng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，因此機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。 3.1.3 剪切速度的確定 1 不擺動(dòng)剪切時(shí)的剪切速度 u X BCL 2 s i n ( ) c o s ( ) ( ) s i nL ttt t g t sin 122EEL sin( )t 122EEL co s( ) co st 開(kāi)始剪切時(shí)：1， t1t， X BCL 490，BCL2 sin ( )sintL t 2 軋件運(yùn)動(dòng)時(shí)的剪切速度 u X BCL 2 s i n ( ) c o s ( ) ( ) ( )s i n ( ) ( )L ttt t g t BCL2L s in ( )s in ( )t t tg2 2 1 1 2 12( s i n s i n ) ( ) / ( s i n s i n )1 1 9 5 c o s 1 1 9 5V t E t t V t t E t tEt 22c o s 11 1 9 5 1V E t tg 122s i n s i n ( )EE tL 122c o s ( )() c o sEE tL 式中 軋件運(yùn)行速度 mm s 2t 剪切時(shí)間 2t t1t X BCL 490 剪刃接觸軋件開(kāi)始剪切，軋件高度0h 180mm 開(kāi)始剪切剪切行程 220 181 39mm 切入深度 Z X 39 剪刃行程大于 39 毫米以后，開(kāi)始剪切軋件，相對(duì)切入深度0n 計(jì)算結(jié) 果列表 3.1 中 表 3.1 計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 曲柄轉(zhuǎn)角 t（ 0 ） 剪刃行程坐標(biāo)長(zhǎng)度BCL（ mm） 剪刃行程 X（ mm） 剪切速度 V （ mm/s） 切入深度 Z （ mm） 相對(duì)切入深度 （ %0 20 495 5 58.7 0 0 40 511 21 114.4 0 0 54 529 39 148.2 0 0 65 545 55 173.2 16 8.8 75 565 72 190.6 33 18 85 580 90 203.2 51 28 95 599 109 209.9 70 39 105 619 129 209.9 90 50 115 656 166 187.9 127 70 135 672 182 165.8 143 80 150 693 203 120.1 164 91 160 702 212 83.0 173 96 3 計(jì) 算曲柄轉(zhuǎn)速，剪切時(shí)間 n 30VR V 209.9mm s R1E2E 110mm n 3 0 2 0 9 .9 1 8 .2110 取Hn 18r min 開(kāi)始剪切時(shí)間 1t 54180 0 . 53 6 6 1 830H Ht tsn n 01 54 剪切完成時(shí)間 t = 180 1.76 18 s 0180 剪切時(shí)間 2t=1tt=1.7-0.5=1.2s 3.1.4 剪切力的計(jì)算 1.最大剪切力的計(jì)算 m a x m a x 0 00 . 6t b tP K F K F 0F 剪切原始面積 0F=136 136 2mm maxt 剪切深度最大單位剪切抗力，由文獻(xiàn) 6， 259查表 45，maxt=48Mpa bt 剪切溫度強(qiáng)變限，由文獻(xiàn) 6， 265查表 8.3， t=950，950b=80Mpa K 剪刃磨鈍系數(shù)由文獻(xiàn) 6， 262,中型剪 K=1.2 maxP m a x 0 00 . 6t b tK F K F maxP=1.2 48 136 136 2.不同剪切位置的剪切力 P = 10tKF t 剪切位置單位剪切抗力 1K 寬變變化系數(shù) 00bn 確定 取 1K =1 t = 065 8.8% t =28Mpa P =1 28 136 136=518KN 其他計(jì)算見(jiàn)表 3.2 表 3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 曲柄轉(zhuǎn)角 t （ 0 ） 相對(duì)切入深度 （ %） 單位剪切阻力 t（ Mpa） 剪切力 P（ KN） 65 8.8 28 517.89 75 18 35 647.36 85 28 43 795.33 95 39 48 887.81 105 50 46 850.82 115 70 41 758.34 135 80 38 702.85 150 91 28 517.89 160 96 18 332.93 3.2 剪切力矩的 計(jì)算 偏心軸上靜力矩 j p f k o nM M M M 式中pM 剪切力矩 p p pM M M 下上 pM上 上剪刃剪切力矩 pM上=2c o s s i nP E t （ ） pM下 下剪刃剪切力矩 pM下=1 sinPE t fM 摩擦力矩 fM=12P E E （ ） 摩擦系數(shù) 啟動(dòng)工作制 0konM 計(jì)算結(jié)果列表 3.3 表 3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 曲柄轉(zhuǎn)角t （ 0 ） 剪切力 P（ KN） jM上 Nm（ ） jM下 Nm（ ） fM Nm（ ） jM Nm（ ） 65 517.89 2.1410 2.8 410 2.8 410 7.7 410 75 647.36 2.9410 3.8 410 3.6 410 10.3 410 85 795.33 3.8410 4.8 410 4.4 410 13 410 95 887.81 4.4410 5.3 410 4.9 410 14.6 410 105 850.82 4.2410 4.9 410 4.7 410 13.8 410 115 758.34 3.6410 4.1 410 4.2 410 11.9 410 135 702.85 2.8410 3.0 410 3.9 410 9.7 410 150 517.89 1.5410 1.6 410 2.9 410 6.0 410 160 332.93 0.7410 0.7 410 1.8 410 3.2 410 4 電機(jī)型號(hào)及容量的選擇 根據(jù)實(shí)際需要選擇電機(jī) ZD131-1B N=100 千瓦， n=500-1000minr， K=2.5-2.75 電機(jī)的功率 m a x30jHMnN K WK maxjM 曲柄最大靜力矩 KN m Hn 曲柄轉(zhuǎn)速 Hn=18 minr K 電機(jī)過(guò)載系數(shù) 查電機(jī)手冊(cè) erNN , ern=584 minr 速比 erHni n =58418 32 5 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 5.1 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 8 級(jí)精度等級(jí) ,直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 材料選擇。由文獻(xiàn) 7， 189表 10-1 選擇小齒輪為 40 rC（調(diào)質(zhì)），硬度為 260HBS，大齒輪材料為 40nZG M（調(diào)質(zhì)）硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 60HBS 選小齒輪齒數(shù)1Z=18，大齒輪齒數(shù)2Z=u =5 18=90 5.1.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由文獻(xiàn) 7， 200設(shè)計(jì)計(jì)算公式（ 10-9a）進(jìn)行試算，即 213112 . 3 2 t EtdHKT Zudu （ 5.1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1.試選載荷系數(shù)tK=2.7； 2.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1T=95.5 5101P/1n=95.5 510 100/90=1.06 710 ； 3.由 文獻(xiàn) 7， 201表 10-7 選取齒寬系數(shù) d=1； 4.由 文獻(xiàn) 7， 198表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) EZ=189.8Mpa； 5.由文獻(xiàn) 7， 207圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim1H=600Mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim2H=540Mpa； 6.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1N=601njhL=60 90 1 2 8 300 15=3.89 810 2N=1N/5=7.78 710 ； 7.由 文獻(xiàn) 7， 203圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 1HNK=0.95；2HNK=0.91； 8.計(jì)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(xiàn) 7， 202 式（ 10-12）得 1H= 1 lim1HN HKS=0.95 600Mpa=570MPa 2H= 2 lim 2HN HKS=0.91 540Mpa=506Mpa 5.1.2 計(jì)算 1.試算小齒輪分度圓直徑1td,帶入 H中較小的值 213112 . 3 2 t EtdHKT Zudu 273 2 . 7 1 . 0 6 1 0 6 1 8 9 . 82 . 3 2 1 5 5 0 6 =400mm 2.計(jì)算圓周速度 V V=1160 1000tdn=1 1860 1000td m/s=0.4m/s 3.計(jì)算齒厚 b b=1dtd=400mm 4.計(jì)算齒厚與齒高之比 b/h 模數(shù) tm=11/tdZ=17 齒高 h=2.25tm=37.5mm b/h=10.67 5.計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) V=0.4m/s， 8 級(jí)精度 ， 由 文獻(xiàn) 7， 192圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)VK=1.10； 直齒輪 ， 假設(shè)VtKF/b 100N/mm。 由文獻(xiàn) 7， 193表 10-3 查得HFKK=1.2； 由文獻(xiàn) 7， 190表 10-2 查得使用系數(shù)AK=1； 由文獻(xiàn) 7， 194表 10-4 查得 8 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)。 2 3 31 . 1 5 0 . 1 8 0 . 3 1 1 0 1 . 1 5 0 . 1 8 1 0 . 3 1 1 0 4 0 0HdKb =1.53 由 b/h=10.67，HK=1.53 由文獻(xiàn) 7， 195查圖 10-13 得FK=1.35； 故載荷系數(shù) 1 1 . 1 2 1 . 2 1 . 5 3 2 . 0 6A V H HK K K K K 6.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 ， 得 311t tKdd K=6503 2.06 2.7mm=395.87mm 7.計(jì)算模數(shù) m m=1tdZ = 359.7818 =19.98 5.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由文獻(xiàn) 7， 198式（ 10-5）得彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為 13 212 F a S adFYYKTmZ （ 5.2） 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （ 1 ） 由文獻(xiàn) 7， 204圖 10-20c 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1FE=500Mpa； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2FE=380Mpa； （ 2 ） 由文獻(xiàn) 7， 202圖 10-18 查得彎曲疲勞系數(shù)1FNK=0.90，2FNK=0.97； （ 3 ） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得 1F = 11 0 . 9 0 5 0 0 3 2 1 . 4 21 . 4F N F EK M P a M P aS 2F = 22 0 . 9 7 3 8 0 2 6 3 . 2 81 . 4F N F EK M P a M P aS （ 4 ） 計(jì)算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 2 1 . 2 1 . 3 5A V F FK K K K K =1.68 （ 5 ） 查取齒形系數(shù) 由文獻(xiàn) 7， 197表 10-5 查得1FaY=2.91；2FaY=2.20。 （ 6 ）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由文獻(xiàn) 7， 197表 10-5 可查得1SaY=1.53；2SaY=1.78。 （ 7 ）計(jì)算大、小齒輪的 Fa SaFYY并加以比較 222 2 . 1 6 1 . 8 1 0 . 0 1 4 8 72 3 8 . 8 6F a S aFYY 111 2 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 3 8 53 0 3 . 5 7F a S aFYY 大齒輪的數(shù) 值大。 2.設(shè)計(jì)計(jì)算 73 22 1 . 6 8 1 . 0 6 1 0 0 . 0 1 4 8 7 1 6 . 4 61 2 4m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度算得的模數(shù) 16.46 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為 20mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)1Z=1dm= 40020=20 大齒輪齒數(shù)21 5 2 0 1 0 0Z u Z 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既能滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又能滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 5.1.4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 11 2 0 2 0 4 0 0d Z m m m 22 1 0 0 2 0 2 0 0 0d Z m m m 2 計(jì)算中心距 12 4 0 0 2 0 0 0 1 2 0 02dda m m 3 計(jì)算齒輪寬度1 1 4 0 0 4 0 0db d m m 取1 400B mm 2 405B mm。 5.2 曲軸的強(qiáng)度計(jì)算 5.2.1 曲軸的尺寸和材料性能 曲軸尺寸見(jiàn)圖 5.1 圖 5.1 曲軸尺寸圖 選擇材料 40rC熱處理調(diào)質(zhì) 2180 N m m 2140 N m m 5.2.2 曲軸的強(qiáng)度校核 由見(jiàn)圖計(jì)算公式： 2c o s s i nnM P e t 上 1 s innM P e t下 第三位置，危險(xiǎn)截面 ， P=887.81KN，nM上=44000Nm ，nM下=53000Nm 其內(nèi)力圖由圖 5.2 所示 P/2P/2P/2 P/2210P/2M n上2M n上2M n下2M n下2M n下2M n下2+M n上M n上M n下-2M n下 +M n上M W = 345P/2M圖T圖 圖 5.2 內(nèi)力圖 截面 WM=12 345P= 345 887.812 =153147Nm 2NN N MMM 下上=44000-530002=17500Nm W= 330 . 4 0 0 . 0 0 6 332 m 221 0 . 7 5WNMMW = 2261 1 5 3 1 4 7 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 6 3 1 0 222 4 . 4 3 1 8 0N m m N m m 截面 WM=12 210P=210 887.81=93220Nm NM=17500Nm 330 . 2 7 0 . 0 0 1 932Wm 2261 9 3 2 2 0 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 1 9 1 0 = 224 9 . 7 0 1 8 0N m m N m m 安全 截面 334 4 0 0 0 5 3 0 0 0 1400 . 2 0 . 2 0 . 2 5 5NM d 2N mm 安全 最大剪切力 1500KN WM= 210 1 5 0 0 1 5 7 5 0 02 Nm 2261 1 5 7 5 0 0 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 1 9 1 0 = 224 9 . 7 0 1 8 0N m m N m m 偏安全 5.3 切向鍵的計(jì)算 切向鍵受力如圖 5.3 所示 Xhdf NN圖 5.3 切向鍵受力圖 切向鍵工作面上的抗擠壓的強(qiáng)度條件計(jì)算，不計(jì)入表面的摩擦力，兩個(gè)鍵 按一個(gè)計(jì)算，2dhX ，傳遞的扭矩為： m a x 22KNd d hM f N 因?yàn)?h =0.1d ， m a x ()KN h a l 擠 壓則 m a x 0 . 4 5 0 . 5KM f d h a l 擠 壓=27.6 410 （ Mpa） 式中 h 鍵的寬度（ mm） l 切向鍵的長(zhǎng)度 （ mm） a 在鍵的工作面上的倒棱的寬度（ mm） 擠 壓 擠壓許用應(yīng)力（ Mpa） f =0.2， a =4mm， h =0.1d ， 擠 壓 =180 2Nmm ， l =45mm， KM =14.6 410 Mpa maxKMKM 滿足強(qiáng)度條件 5.4 滑塊損壞的改進(jìn)設(shè)計(jì) 從計(jì)算結(jié)果可知，剪切 136 136 2mm 的軋件，剪切力沒(méi)有達(dá)到擺式剪最大剪切力 1.5MN，構(gòu)件強(qiáng)度按原設(shè)計(jì)是滿足要求的。但拉桿擺角增加 07.01 ，彈簧實(shí)際位移大于允許位移，彈簧壓死。從剪切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸可以算出，剪切機(jī)構(gòu)的擺角 027.2 時(shí)，滑道外沿受力。由于連接處相當(dāng)于焊死，機(jī)構(gòu)又強(qiáng)迫擺動(dòng)，勢(shì)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(zhǎng)度，使拉桿擺角減小 5 ，雖然彈簧變形略有增加，仍滿足 條件。 6 潤(rùn)滑方法的選擇 6.1 潤(rùn)滑和摩擦的概念 在現(xiàn)代冶金工廠中，為減少機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)部分的摩擦，延長(zhǎng)機(jī)件使用壽命及減少能量消耗，故對(duì)于潤(rùn)滑問(wèn)題，越來(lái)越顯得重要。而軋鋼車(chē)間又是整個(gè)冶金工廠中機(jī)械設(shè)備最集中的地方，并要求機(jī)件能長(zhǎng)時(shí)間工作，以保證連續(xù)生產(chǎn)，因而對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑界顯得更為重要。根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)，軋鋼車(chē)間有很大一部分動(dòng)力是消耗在無(wú)用的摩擦上，大部分機(jī)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(gè)途徑。 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(yùn)動(dòng)部分直接接觸，其間沒(méi)有第三者參與運(yùn)動(dòng)，因此，二接觸面的凹凸點(diǎn)（顯微組織）在運(yùn)動(dòng)中互起阻礙作用，產(chǎn)生摩擦，這種情況叫干摩擦。相反，如果在運(yùn)動(dòng)件之間有第三者參見(jiàn)運(yùn)動(dòng)，使二相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的表面不直接接觸， 由第三者給隔離起來(lái)，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二相對(duì)物體的材料性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)速度、工作溫度、表面狀況等因素。一般情況下，這類(lèi)摩擦系數(shù)在 0.18 0.45 之間，而液體摩擦系數(shù)卻遠(yuǎn)較干摩擦為小，通常在 0.001 0.005 之間。 潤(rùn)滑的基本原理，就是隔開(kāi)二接觸面凹凸不平的表面接觸，變?yōu)榈谌撸ㄓ湍ぃ┑膬?nèi)摩擦運(yùn)動(dòng)。液體的內(nèi)摩擦要比相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(rùn)滑油加壓后送進(jìn)去的，目的是為更好的 將軸托起增加油墨厚度以減少摩擦。 軋鋼車(chē)間的機(jī)械設(shè)備是在高溫和惡劣條件下工作的。一般機(jī)件都在承受100 C 的溫度，有的摩擦機(jī)件在 250 400kg/cm2 或更高壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)還有沖擊負(fù)荷，潤(rùn)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(rùn)滑的不利條件。 為此要求潤(rùn)滑油應(yīng)具備下列幾點(diǎn)： 1 所用的潤(rùn)滑油能適應(yīng)高溫、高壓負(fù)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(rùn)滑作用。 2 潤(rùn)滑油在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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。要求潤(rùn)滑油具有清潔作用，能夠在規(guī)定時(shí)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。 3 要求潤(rùn)滑油具有清潔作用，能吸收帶走運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(rùn)滑油具有清潔作用，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)經(jīng)受外界