高線1145飛剪機設(shè)計

1、內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題 目：高線1145飛剪機設(shè)計學生姓名：學 號：專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：指導教師：高線1145飛剪機設(shè)計摘要飛剪機是用來剪切橫向運動的軋件。他可以裝設(shè)在連續(xù)式軋機的軋制作用線上。隨著連續(xù)式軋機的發(fā)展，飛剪機的到越來越廣泛的應(yīng)用。飛剪機的類型很多，我設(shè)計的飛剪機采用曲柄連桿形式。傳動方式利用單電機傳動，機身自帶一級減速器。通過曲柄軸、刀架和擺桿可使刀片在剪切區(qū)作近似平移的運動，以獲得平整的剪切斷面。 設(shè)計的主要任務(wù)是：確定適合的設(shè)計方案；選擇符合給定設(shè)計參數(shù)的電動機和主要的零部件，包括軸、齒輪、刀架等。最后對機器的安裝、潤滑與維護做了簡

2、單的介紹。目的是設(shè)計出符合設(shè)計要求的飛剪機。關(guān)鍵詞：飛剪機；電動機；減速器；潤滑。1145 high-wire flying shear designabstractflying shear is used to cut horizontal movement rolling 。 he can be installed in continuous rolling mill line of action。with the development of continuous rolling mill, shearing machine to fly more and more widely use

3、d。many types of flying shear, i design the form by connecting rod。transmission use of a single motor drive， body comes with a reducer. through the crank shaft, blade knife, and the pendulum could shift in the shear zone as similar to the movement to get the flat cut section.design of the main tasks

4、are to determine a suitable design chosen for a given design parameters of the motor and the main components, including shafts, gears, knife, etc. finally, the machines installation, lubrication and maintenance made a brief introduction. purpose is to design a line with the design requirements of fl

5、ying shear.key words: flying sheer; electric motor; reducer; lubricating. 目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1線材的生產(chǎn)方式及特點11.1.1橫列式線材軋機11.1.2半連續(xù)式線材軋制21.1.3連續(xù)式線材軋制31.2線材軋機發(fā)展概況41.3線材生產(chǎn)車間的工藝流程和主要生產(chǎn)設(shè)備51.3.1我國高速線材的基本情況51.3.2 高速線材生產(chǎn)的工藝流程51.3.3 高速線材車間的主要設(shè)備61.4線材生產(chǎn)中對飛剪機的基本要求、類型及發(fā)展狀況81.4.1對飛剪機的基本要求81.4.2飛剪機的類型91.4.3飛剪機

6、的發(fā)展狀況111.5課題設(shè)計的內(nèi)容12第二章 設(shè)計計算和力能分析132.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計132.1.1驅(qū)動方式的選擇132.1.2 飛剪機結(jié)構(gòu)的設(shè)計142.2剪切力、剪切力矩的計算142.2.1剪切力的計算142.2.2 剪切力矩的計算192.2.3 剪切功的計算192.3電機的功率計算及類型選擇202.3.1電動機功率的計算202.3.2 電機功率及型號的選擇222.4主要零部件的設(shè)計計算及強度剛度的校荷222.4.1主要零部件的轉(zhuǎn)速及扭矩的計算222.4.2剪輪的設(shè)計計算及校核232.4.3刀架的設(shè)計及校荷302.4.4 軸的設(shè)計計算及校荷322.4.5軸承和鍵的校荷422.4.6聯(lián)軸器的選擇

7、與校荷442.4.7對電動機的校荷452.4.8機架的強度校荷47第三章 飛剪機的潤滑、維修、安裝及使用情況503.1飛剪機的潤滑503.1.1齒輪的潤滑503.1.2軸承的潤滑503.2飛剪機的維修503.3飛剪機的安裝51結(jié)束語52參考文獻53第一章 緒論1.1線材的生產(chǎn)方式及特點線材按其斷面形狀屬型鋼，實際上已成獨立鋼類。直徑45mm的熱軋圓鋼和10mm以下的螺紋鋼，通稱線材。線材大多用卷材機卷成盤卷供應(yīng)，故又稱為盤條或盤圓。線材應(yīng)用范圍及用量很大，是鋼材主要產(chǎn)品之一。由于線材的尺寸精度和機械性能要求高，而且軋制速度十分快，所以其生產(chǎn)工藝和設(shè)備相當復(fù)雜。下面介紹幾種線材的生產(chǎn)方式及特點。

8、1.1.1橫列式線材軋機橫列式線材軋機是最古老、最落后的一種線材軋機，起初是單列式。后來經(jīng)過改造成多系列。每一系列有一個電機作動力源進行傳動。同時各機架轉(zhuǎn)速相同，各機架用人工或盤送鋼進行活套軋制。由于線材細而長，老式橫列式線材軋機速度低，且活套不能控制，所以越接近成品軋機體積越大，長度越長，因而造成熱量散失快。溫度嚴重降低，一直超過允許溫度下線而造成廢品。另外，由于溫度過高而又不能提高生產(chǎn)率，致使這種生產(chǎn)方式必須被改進。橫列式線材軋機產(chǎn)生過長的活套，越接近精軋成品越長，這是造成降溫的主要原因。為了減少這種因素造成的降溫。只能減少活套，減少活套的方法就是實現(xiàn)多極化。即減少每列軋機支架數(shù)，增加一次

9、軋機輥直徑及此列軋機的軋制速度。綜上所述，橫列式軋機的根本特點是：溫度過大和頭尾溫差嚴重。所以，盡量減少溫降和頭尾溫差是橫列式線材軋機改進和發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，其發(fā)展就是連續(xù)軋機。（附：橫列式軋制的軋鋼機工作機座布置形式圖1-1）圖1-11.1.2半連續(xù)式線材軋制隨著科技的發(fā)展,捧線材軋鋼工藝已逐步發(fā)展至半連軋、,代替以往的橫列式和復(fù)二重式軋機的傳統(tǒng)工藝,使軋鋼水平又提高了一個層次。它即有連續(xù)關(guān)系，又有活套效果，但活套不長，因此溫度降低不大。半連續(xù)式軋機比橫列式軋機改進的地方在于粗軋機是連續(xù)式的。因此效率大大提高，縮短了軋制周期，減少了溫降。但由于中軋機和精軋機仍然是橫列式的，所以，橫列軋機存在的

10、缺點此軋機都有。例如：溫降大，軋制速度不高，尺寸精度低，生產(chǎn)能力低，勞動強度大，占地面積大，功耗大等。（附：半連續(xù)式軋機機座的布置形式圖1-2）圖1-21.1.3連續(xù)式線材軋制連續(xù)式線材軋制是同時幾架或機組在全部軋機上軋制，金屬秒流量相等，實現(xiàn)了連續(xù)軋制。這種軋制方式與橫列式有兩點不同：一是，避免了不能調(diào)節(jié)的活套。實現(xiàn)了連續(xù)軋制關(guān)系，從根本上解決了長活套軋制時大量散熱問題。二是，設(shè)備十分緊湊，保證了軋機在軋制過程中各道次的軋制溫度近似相等，且減少了設(shè)備占地空間。軋制過程，軋制溫度基本不變并保持秒流量相等。這就是連續(xù)式線材軋機的工藝特點。軋制工藝的三個基本要素溫度、速度、時間，這三個要素在連續(xù)軋

11、制上得到了較大的統(tǒng)一，使產(chǎn)品進度和生產(chǎn)效率得到了大大的提高。隨著連續(xù)式軋機的不斷發(fā)展，軋制速度也越來越快，七十年代后投產(chǎn)的軋機出口速度為6580mm/s,有的達到了120mm/s是以前的軋制速度的幾倍到幾十倍，大大提高了生產(chǎn)效率。（附：連續(xù)式軋機工作機座布置形式圖13）圖1-31.2線材軋機發(fā)展概況據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在各類線材軋機已超過260套。軋機種類有摩根、德馬赫、阿希洛、丹尼利、波米尼-法列爾和臺爾曼系類等。在這些系類中摩根型45高速無扭線材軋機居首位。約占總數(shù)的70.83;其次是德馬赫型軋機。摩根型45高速無扭線材軋已經(jīng)設(shè)計制造183臺，199條軋制線。其中美國摩根制造公司46臺，占25

12、.14;西德施勞曼西馬赫股份公司70臺，占38.25;英國戴維勞威公司34臺，占18.98;日本住友金屬工業(yè)公司33臺，占18.03?，F(xiàn)在摩根公司已經(jīng)將高速線材軋機設(shè)備的設(shè)計制造專利權(quán)轉(zhuǎn)讓給西馬赫股份公司、戴維勞威公司和住友金屬制造公司。這三個公司和摩根公司一樣都有設(shè)計、制造出售高速線材軋機的專利。線材軋制線的核心設(shè)備是45無扭軋制的摩根型精軋機組和斯太爾摩散卷控制冷卻線。新型高速無扭精軋機組的出現(xiàn)，在線材精軋機組設(shè)計和制造方面，引起了重大的變革，是線材軋機發(fā)展史上的一次重大突破。它集中了線材軋制和設(shè)計的新成就，高速線材軋制，是指軋制速度超過50米秒和年生產(chǎn)能力30萬噸以上的線材軋制廠。據(jù)統(tǒng)計

13、，在歐洲共同體范圍內(nèi)，至1979年底由西德制造的設(shè)備共有60套線材軋機和70多套可以生產(chǎn)小型型材的型材軋機。在運行的全部軋機中，歷年建設(shè)的比例：1960年占17,1960-1970占46，1970以后占37?，F(xiàn)在高速線材軋機設(shè)計和制造及其發(fā)展速度進入到一個全新的時代。六十年代，摩根型精軋機組的軋制速度從35米秒提高到50米秒，繼第一代問世，到七十年代末到八十年代初，又出現(xiàn)了四代新型軋機。當代高速線材軋機的發(fā)展正朝著單線、連續(xù)、高速、無扭、微張力、組合結(jié)構(gòu)、機械化和自動控制的方向發(fā)展。市場對線材的產(chǎn)量、盤中、精度和性能方面不斷提出新的要求，促使線材軋機新技術(shù)的不斷的應(yīng)用。1.3線材生產(chǎn)車間的工藝

14、流程和主要生產(chǎn)設(shè)備1.3.1我國高速線材的基本情況高速線材指高速軋機生產(chǎn)的線材。主要品種有碳素鋼、焊條鋼，低合金鋼、彈簧鋼等，用于建筑、預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絲繩、焊條等。不同材料的線材性能也不一樣。目前，我國已成為世界上擁有高速線材生產(chǎn)線最多、產(chǎn)量最大的國家，2003年全國線材總產(chǎn)量4007萬t，其中高速線材2704.75萬t，占67.5；2004年線材總產(chǎn)量4940.98萬t，其中高速線材預(yù)計將占75左右。高速線材軋機，一般是指最大軋制速度高于40米秒的軋機。20世紀60年代中期出現(xiàn)了45和y型高速無扭軋機，最高軋速可達5070ms。線材盤重達15002000kg，四線軋制時的年產(chǎn)量可達6080萬

15、噸。高速線材軋制產(chǎn)品的特點：重度大、精度高、質(zhì)量好。我們所關(guān)注的高速軋機的特點是:高速、單線、無扭、微張力、組合結(jié)構(gòu)、碳化鎢輥和自動線。當前軋機分為：三輥式45、15、75，平立輥交替式，二輥式四種；按軋制輥大小劃分，可以分大輥徑和小輥徑兩種。按扎機的支撐情況可以分，雙支點和懸臂式。1.3.2 高速線材生產(chǎn)的工藝流程 下面以包鋼高速線材廠為例介紹生產(chǎn)車間的工藝流程及其車間的主要設(shè)備 包鋼線材廠的工藝流程見圖1-4。主要特點：軋制速度特別是精軋速度特別高，最大軋制速度達到120ms,且是單線軋制。其結(jié)構(gòu)的最大特點是大重量懸臂軸, 在懸臂軸的端部有一直徑約為1m的吐絲盤, 有較大的懸壁重量。其運行

16、的最大特點是高速運轉(zhuǎn)及不同時刻有同的速度。吐絲盤最大直徑處的線速度達132ms。這樣大的懸臂重量及這樣高的轉(zhuǎn)速均要求吐絲機有很高的運行穩(wěn)定性。 飛剪中扎機事故剪粗軋機加熱越精軋機冷水集卷斯太爾摩冷卻吐絲機控制水冷無扭軋機飛剪線卷運輸機pf線打標簽線卷稱重壓賣打卷取樣表面尺寸檢測切頭尾卸卷入庫發(fā)庫扎坯冷裝上料稱重圖1-41.3.3 高速線材車間的主要設(shè)備世界先進水平的高速線材軋機由美國摩根公司技術(shù)總負責,引進了摩根成套關(guān)鍵設(shè)備, 包括預(yù)精軋機組、精軋機組、夾送輥和吐絲機等, 以及專利和工藝技術(shù); 加熱爐引進了美國戴維公司軟件技術(shù)和部分硬件技術(shù); 整個工程的電氣控制系統(tǒng)是從瑞典abb 公司引進。這

17、套軋機年設(shè)計能力為38萬t, 設(shè)計最高速度為132ms, 保證速度為105ms, 主要生產(chǎn)直徑為515 20mm 光面盤條和直徑6 16mm 螺紋盤線。（以包鋼線材廠為例） （1）加熱爐 引進的美國戴維公司線材加熱爐為上下供熱的步進梁式加熱爐, 采取三段供熱方式。加熱爐采用雙層框架、雙輪斜軌式步進結(jié)構(gòu), 分別設(shè)有提升定心機構(gòu)(如圖1-5)。提升框架與水平運動框架分別由液壓缸驅(qū)動, 采用了機械式運行過程中刮渣以及自動排放干渣的水封槽清渣機構(gòu)。升降液壓缸和平移液壓缸的運行由缸內(nèi)配置的位移傳感器進行位置檢測, 加熱爐內(nèi)裝料輥道和出料輥道分別由9 根和11 根單獨的輥子組成, 在裝料輥道軸上設(shè)有制動器

18、, 以防止彎曲的鋼坯在正確定位以后發(fā)生移動, 裝料輥道中的中間輥子裝置上設(shè)置了一個編碼器, 用于鋼坯在爐內(nèi)定位。加熱爐自動化程度高, 裝有微機操作系統(tǒng)和計算機監(jiān)控系統(tǒng)。圖1-5（2）平-立交替的粗中軋機組高速線材粗中軋機共有14 架軋機采用平立交替型式, 由電機通過齒輪箱, 萬向接軸單獨傳動, 實現(xiàn)無扭軋制。且立式軋機在國內(nèi)獨樹一幟, 采用下傳動型式, 布局合理美觀, 粗、中軋機均為閉式機架, 設(shè)計緊湊, 帶有蝸輪蝸桿傳動的橋式壓下裝置、液壓橫移機構(gòu)、軋輥液壓平衡裝置、液壓柱塞夾緊裝置和軋輥軸向調(diào)整裝置。軸向調(diào)整裝置是通過手動調(diào)節(jié)上軋輥頂部軸承座上所附的調(diào)整螺桿機構(gòu)來進行。下軋輥由軋機工作端軸

19、承座上的夾板來保持在固定的軸向位置, 該裝置使孔型和軋槽的調(diào)整對中便捷、準確。齒輪箱為聯(lián)合齒輪箱, 減速和扭矩分配于一體。此外立式軋機的升降由電動螺旋機構(gòu)帶動, 還設(shè)有保護傳動裝置的防水罩。軋機可以實行級連速度控制, 同時也可以進行單機調(diào)整, 級連調(diào)速是采取逆調(diào)的方式。（3）飛剪機 飛剪機是是我這次設(shè)計的課題。其主要的任務(wù)剪刃在剪切軋件時要隨軋件一起運動。即剪刃應(yīng)該同時完成剪切和移動的兩個運動。根據(jù)產(chǎn)品品種的不同和客戶的要求在同一飛剪機上應(yīng)該剪切出多種規(guī)格的定尺長度。（4）吐絲機吐絲機(如圖1-6) 主要作用是將高速的直線運動的成品線材轉(zhuǎn)變成預(yù)定直徑的連續(xù)線圈。由于有高速旋轉(zhuǎn)的部件, 摩根公司

20、委托最著名的ird 公司對吐絲錐進行嚴格的動平衡實驗,而且隨機配有振動監(jiān)測裝置, 吐絲機振動位移超過0.1mm 就報警。入口導管包有水冷套, 減少熱量在主軸入口側(cè)軸承處積累。而且由水霧裝置對吐線錐進行冷卻, 吐絲機有一定的傾斜度。吐絲管的夾子則采用了摩根公司最新設(shè)計,只有定位夾是夾緊的, 其余的夾子都有很大的間障, 主要目的是使吐絲管受熱變形均勻, 吐線機配有底傾板和側(cè)傾板, 可以根據(jù)吐絲情況進行調(diào)整。吐絲機可對頭部進行定位, 也可以尾部加速圖1-61.4線材生產(chǎn)中對飛剪機的基本要求、類型及發(fā)展狀況1.4.1對飛剪機的基本要求 飛剪機用來橫行剪切的軋件。它可以裝在連續(xù)式軋機的軋制作業(yè)線上，亦可

21、裝在橫切機組，連續(xù)鍍鋅機組等連續(xù)作業(yè)精整機組上。隨著連續(xù)軋機的發(fā)展，飛剪機得到越來越廣泛地應(yīng)用。飛剪機的特點是能橫向剪切運動的軋件，對它有三個基本要求：（1）剪刃在剪切軋件時要隨著運動的軋件一起運動，即剪刃應(yīng)該同時完成剪切和移動兩個運動，且剪刃在軋件運動方向的瞬時分速度v應(yīng)與軋件運動速度vo相等或大23，在剪切軋件時，剪刃在軋件的運動方向的瞬時速度v如果小于軋件的運動速度v0,則剪刃將阻礙軋件的運動。會使軋件彎曲，甚至還會產(chǎn)生軋件纏刀事故。反之，如果剪切時剪刃在軋件的運動方向瞬時速度v比軋件的速度v0大的多。這在軋件中將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，這會影響軋件的剪切質(zhì)量和增加飛剪機的沖擊負荷；（2）根據(jù)

22、產(chǎn)品規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一飛剪機上應(yīng)能剪切出多種規(guī)格的定尺長度，并使長度的尺寸公差與剪切斷面的質(zhì)量符合國家有關(guān)規(guī)定。（3）能滿足軋機或機組生產(chǎn)率的要求。 1.4.2飛剪機的類型根據(jù)飛剪機的用途，飛剪機可以分切頭飛剪機和定尺飛剪機兩大類。如果按飛剪機剪切機構(gòu)的形式來分，目前應(yīng)用比較廣的飛剪機有，滾筒式飛剪機、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機、曲柄偏心式飛剪機、擺式飛剪機、和曲柄搖桿式飛剪機等。1.滾筒式飛剪機滾筒式飛剪機是一種應(yīng)用比較廣泛的飛剪機。她裝設(shè)在連軋機組或橫向機組上，用來剪切厚度小于12mm的鋼板或型鋼這種飛剪機作為切頭飛剪機是，其剪切厚度可達45mm.滾筒式飛剪機的刀片做簡單的圓周運動固

23、可以剪切速度高達15米秒以上的軋件。2.曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機（也稱曲柄連桿式）用飛剪機剪切厚度較大的板帶或鋼坯。為了保證剪后軋件的剪切斷面的平整，往往采用刀片做平移運動的飛剪機。曲柄回轉(zhuǎn)杠桿飛剪機就是此類飛剪機的一種。由于這類飛剪機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。這種飛剪得缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剪切機構(gòu)的動力特征不好，軋件的運動速度不能太快。用于小型型鋼廠的曲柄連桿式飛剪機，軋件速度小于5ms，剪切軋件的厚度3070 。3.曲柄偏心式飛剪機這類飛剪機的刀片作平移運動。雙臂曲柄軸鉸接在偏心軸的鏜孔中，并有一定的偏心距e。雙臂曲柄軸還通過連桿與

24、導架相鉸接。當導架旋轉(zhuǎn)時，雙臂曲柄軸以相同的角速度隨之一起旋轉(zhuǎn)。刀片固定在刀架上，刀架的另一端與擺桿鉸接，擺桿則鉸接在機架上。通過雙臂曲柄軸、刀架和擺桿可使刀片在剪切曲作近似于平移的運動，已獲得平整的剪切斷面。通過改變偏心軸與雙臂曲柄軸（也可以說是導架）的角速度的比值，可改變刀片軌跡半徑，以調(diào)整軋件的定尺長度。這類飛剪機裝設(shè)在連續(xù)鋼坯軋機后面，用來剪切方鋼坯。4.擺式飛剪機擺式飛剪機是用來剪切厚度小于6.4mm的板帶。刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，剪切質(zhì)量較好。上刀架在與主曲軸相鉸接。下刀架通過套式連桿、外偏心套、內(nèi)偏心套與主曲柄軸相連。下刀架可在上刀架的滑槽中滑動。上下刀架與主曲柄軸連接處

25、的偏心距為e1,偏心位置相差180。當主曲柄軸轉(zhuǎn)動時，上下刀架作相對運動，完成剪切動作。在主曲柄軸上，還有一個偏心e2。此偏心通過連桿與搖桿的軸頭相連，而搖桿則通過連桿與上刀架相連。因此，當主曲柄軸轉(zhuǎn)動時，通過連桿、搖桿和連桿使上下刀架作往復(fù)擺動。由于上下刀架除能上下運動外還可進行擺動，故能剪切運動中的軋件。5.曲柄搖桿式飛剪機（施羅曼飛剪機）這種飛剪機也稱為施羅曼飛剪機，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機工作時總能量波動較小，故可在大于5ms的速度下工作曲柄搖桿式飛剪機的上刀架通過偏心樞軸與下刀架相鉸接。下刀架在曲軸與上刀架的帶動下，以偏心軸（機械偏心）偏心套（液壓偏心）為中心作往復(fù)擺動。當改變偏

26、心軸與偏心套的偏心位置時，可得到不同的空切次數(shù)。1.4.3飛剪機的發(fā)展狀況機用于剪切橫向運動著的軋件，其開始于十九世紀末期，經(jīng)過百年的發(fā)展，在生產(chǎn)過程中使用的飛剪類型教多。目前，較廣泛應(yīng)用的飛剪形狀為:圓盤式飛剪、滾筒式飛剪、曲柄連桿式飛剪。 曲柄偏心式飛剪、擺式飛剪、曲柄連桿式飛剪等，以目前飛剪的使用情況和線材生產(chǎn)的發(fā)展要求可以看出，飛剪存在以下兩個方面的發(fā)展趨勢：(1) 剪機的剪切斷面質(zhì)量要求提高，這要求剪切機刀刃在剪切區(qū)域內(nèi)沿水平方向的速度應(yīng)與軋件最大速度保持一致。為達到這個目的，在飛剪機中往往設(shè)置了勻速機構(gòu)，另外有些剪切機還裝有間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)，這些設(shè)備的改進導致了剪切機結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。所

27、以可以看出，飛剪的最大一個發(fā)展趨勢就是機構(gòu)復(fù)雜，但剪切質(zhì)量相應(yīng)的提高，剪切機的性能也越來越好，功能越來越多。(2) 剪的另一個發(fā)展趨勢是自動化程度越來越高。隨著機電一體化進程的發(fā)展和提高，隨著軋制速度越來越快，自動化趨勢已經(jīng)成為必然的發(fā)展方向。首先，軋制流水線生產(chǎn)越來越先進，軋制速度也越來越快，僅僅靠人工操作已不能適應(yīng)軋制工藝的發(fā)展，為了使手工操作不阻礙軋制工藝的改進，必然要求軋制工藝中自動化程度越來越高，這才能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。而控制工業(yè)發(fā)展和機電一體化進程的提高為實現(xiàn)自動化的發(fā)展提供了必要的條件。以上是淺析線材生產(chǎn)中飛剪機的類型、作用及特點極其發(fā)展狀況。通過此次設(shè)計使我對飛剪機以及整

28、個線材生產(chǎn)有了更深入的了解，使我對曲柄連桿飛剪的工作原理及應(yīng)用幼了更詳細的了解，以今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。1.5課題設(shè)計的內(nèi)容內(nèi)容為：高線1145飛剪機設(shè)計，其軋件材質(zhì)是q235a；剪切斷面面積為4395；剪切溫度1150；剪切速度0.941.36ms；最大剪切力為530kn；飛剪曲柄中心距為1145。我在此次設(shè)計中做了以下工作(1)選定電動機及傳動方案，通過力能參數(shù)計算出所需電機的功率，選擇合適的電動機和合理的傳動方案。（2）在電動機及傳動方案確定后，對傳動機構(gòu)的各個零部件進行設(shè)計計算。（3）對剪切速度進行設(shè)計計算。（4）對主要受力零部件進行強度校和壽命計算。（5）對設(shè)備潤滑方式、安裝使

29、用、維修等問題做詳細介紹。第二章 設(shè)計計算和力能分析2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1驅(qū)動方式的選擇曲柄連桿式飛剪機總體上有兩種驅(qū)動方式：一是單電機驅(qū)動主軸，而另一對剪切軸由齒輪嚙合來傳遞力矩進行驅(qū)動；另一個方式是，由兩臺電機分別驅(qū)動兩根主軸。下面將兩種方式的特點進行比較，以便選出更加合適的設(shè)計方式，來滿足此次的設(shè)計要求。1.單電機傳動方式：由于其由一個電動機做動力源，其中輸入軸是由電機直接進行驅(qū)動，而另一對剪切軸式通過安裝在輸入軸與剪切軸之間的齒輪嚙合來進行傳動的。這樣可以明顯的看出輸入軸上的齒輪所受的載荷將遠大于從動軸上的載荷，輸入軸上的載荷也遠大于從動軸上的；這樣輸入軸及其上的齒輪勢必有更大的損

30、壞的可能性，所以輸入軸及傳動齒輪的強度要求高些，尺寸更大些，所以其主要特點是：輸入軸上的零部件易損壞而發(fā)生事故；單電機工作，其承受了較大的載荷，只能采用氣動工作制，而不能采用連續(xù)工作制。但是這種方案的優(yōu)點也很明顯：第一，上下兩軸的轉(zhuǎn)速近乎相同，也就是說上下剪刃的同步性高；第二，結(jié)構(gòu)簡單。成本低且功率也低；第三，通過齒輪傳動可以設(shè)計一套簡易的剪切間隙調(diào)整機構(gòu)。2.雙電機傳動方式：它克服了單電機傳動的兩個缺點，首先它的兩套傳動系統(tǒng)平行傳動，分別驅(qū)動各自的主軸，每套系統(tǒng)上的零部件受力情況基本相同，不存在個別零部件因受載過大而首先破壞的問題。安全性較高；其次它分別有兩個電機傳動，因而每個電機所受的載荷

31、相對于上一個人方案減少了不少，所以其更適合連續(xù)工作制，但此方案的缺點是：一則，其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且其成本較高，功效較大；二則，其維護與維修教第一方案復(fù)雜，其設(shè)備體積大；三則，其同步性較好，需特別設(shè)備對其轉(zhuǎn)速進行同步。此次設(shè)計只是用飛剪機進行切頭剪尾，所以不要求連續(xù)工作。由于啟動工作制已能滿足要求，且剪切力較小，所以由此可以看出，第一個由單電機驅(qū)動的方式更適合些；二者，這種飛剪機同步性好，滿足剪切要求且成本低，結(jié)構(gòu)簡單。綜合以上因素，最后選定單電機一級減速傳動方式。2.1.2 飛剪機結(jié)構(gòu)的設(shè)計（1）剪切結(jié)構(gòu) 曲柄連桿飛剪機在剪切軋件時刀片垂直與軋件，剪切斷面較為平整。不工作是，刀片停在水平位置上，

32、當有軋件通過時，刀片在豎直位置刀片以大約相同的速度，完成對軋件的剪切此后刀架旋轉(zhuǎn)使刀片又停到原來位置。 當需要對軋件進行碎斷時，刀架不停旋轉(zhuǎn)完成碎斷任務(wù)。（2）機架的設(shè)計 由于工作機座采用單獨驅(qū)動，采用一級減速器平動傳動。設(shè)計成齒輪箱式機架。此箱可分為上、中、下三箱。上箱中箱內(nèi)安裝剪切軸，軸上安裝有大齒輪，通過軸承和軸承座固定在箱體上。中箱和下箱內(nèi)，分別裝裝有剪切軸，軸上分別裝有和上箱齒數(shù)、大小相同的齒輪。通過軸承固定在機座上。在下箱底部裝有與地基固定的底板。三個箱體內(nèi)分別裝有吊鉤，方便拆裝。上箱上部設(shè)有注油孔及壓力油輸入孔，下箱底部設(shè)有油底殼及泄油孔，以便沉積雜質(zhì)便于從泄油孔排除。2.2剪切

33、力、剪切力矩的計算2.2.1剪切力的計算根據(jù)軋件材質(zhì)為q235a，剪切斷面4395mm2.剪切力是飛剪機的主要參數(shù)，對于合理設(shè)計飛剪機；有非常重要的作用。 (1)首先根據(jù)所剪切的斷面尺寸來確定飛剪機的公稱能力。最大剪切力pmax當所剪材料無單位剪切力試驗數(shù)據(jù)時，可按下式計算最大剪切力。， 2-1被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下的剪切強度，mpa被剪軋件的最大剪切斷面，mm2; k=1.1pmax =0.61.19001060.4395 =261kn飛剪機在剪切過程中，除了克服剪切過程的剪切力外，在水平方向還有拉力。又由于剪刀的線速度高于軋件的運行速度，因而剪刃上受一側(cè)向附加拉力。根據(jù)胡克定律，1p

34、330頁由有軋件中的拉應(yīng)力為 2-2式中 e彈性模數(shù)，對軋件在終軋溫度為800，近似的等于4500055000mpa; l剪切終了，在軋件與最后一架軋機的軋件長度 l剪切終了時，在軋件長度l段內(nèi)由拉應(yīng)力產(chǎn)生的伸長量。 根據(jù)資料可得，l初步取3米 伸長量l可由剪切過程中刀片與軋件的水平位移量的差值來確定 l=l1l0式中 l1 剪切時間內(nèi)刀片在水平方向的移動量； l0剪切時間內(nèi)軋件的移動量 軋件的移動量 l0=v0t 當?shù)镀壽E半徑為r的整圓時，剪切時間為 2-3(2) 下面計1、2由1p331頁公式 2-4角1相當于剪切軋件厚度為h時的開始剪切角度，由下式確定 2-5式中，s刀片的重疊量。 h

35、剪切厚度r旋轉(zhuǎn)半徑 在此處取h=75mm, r=573mm , 實測得s=7mm 把上數(shù).各值代入 =0.931=0.38角2為剪切終了的角度，考慮到剪切終了是的相對切入深度0,，得 2-62=0.203l的計算 l=l1l0式中：l1 剪切時間內(nèi)刀片在水平方向移動量l0 剪切時間內(nèi)軋件的移動量 2-7 2-8代入得式中，v0軋件的運動速度v剪切速度根據(jù)設(shè)計所給v0=0.85ms, v=0.94ms 代入公式得 =16.3mml1=r(sin1-sin2)=573(0.37-0.2)=97.41mml=97.41-16.3 =81.11mm(1) 運動軋件產(chǎn)生的拉力由1330頁 2-9e在式中

36、近似的取50000mpa代入各值得 =5.94knt與pmax的合力是刀架所受的剪切力（5）總的剪切力計算 2-10 =261.06knpmaxtp圖2-12.2.2 剪切力矩的計算(1)計算咬入角 當p最大時，=0.8代入咬入角公式： 2-11式中，z切入深度z=h=0.875=60mm代入上式 =0.97=14.07咬入角為剪切過程最大剪切角，此時的剪切力矩最大。（1最大剪切力矩的計算 對軋制過程的受力分析，剪切力矩可以安下式計算 =39.63knm2.2.3 剪切功的計算根據(jù)剪切功可以近似的方便的計算出剪切機的功率。由1p267頁當不考慮刀片磨鈍等因素時，可按下式計算 2-12式中，a單

37、位剪切功 f被剪切件的原始斷面 單位剪切功可按1p268頁公式 2-13通過查表8-81p268,得 a=30 nmm.mm-3 代入公式得剪切功a=f.h.a=43957530=9.9knm2.3電機的功率計算及類型選擇2.3.1電動機功率的計算由于開始時我們選擇的是啟動工作式。所以在傳動中沒有專門的飛輪。不帶飛輪剪切機預(yù)選電機時，可以根據(jù)靜力矩的大小直接選取。由2查的電機的計算功率公式 2-14式中 mjm偏心軸上的最大靜力矩 n剪切軸的轉(zhuǎn)速 電機過載率，一般取=1.31.7，考慮到具體情況=1.7 從電機到飛剪機傳動效率=0.94(1)計算總的靜力矩由1p268頁得： 2-15 式中 m

38、p剪切力矩；由前面計算mp=39.63knm mf摩擦力矩： mkon 空載力矩，查得 mkon=35 2-16為剪切軸處的摩擦系數(shù)，查3表=0.11；d為剪切軸處的直徑，根據(jù)資料知d=260mm代入公式 =3.73knm =44.39 knm (2) 電機功率的計算1）剪軸的轉(zhuǎn)速 2-17式中 v 剪切速度，由設(shè)計給定v=1.36ms d 曲柄中心距，由設(shè)計給定d=1145mm=22.70rmin2)電機功率=66.03kw2.3.2 電機功率及型號的選擇 考慮到高線生產(chǎn)的實際情況和所選擇的傳動方案。選yzp系類冶金及起重變頻調(diào)速三項異步電動機；與變頻裝置組成的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的無級調(diào)速；由于此

39、類電機效率高、調(diào)速范圍廣、精度高、氣制動運行穩(wěn)定，切過載能力大等特點。特別適合用于需要變頻調(diào)速、短時或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動或制動的場合。符合飛剪機的工作情況。能夠滿足于安全生產(chǎn)。 在這一系列中選擇。yzp250m-8通過4p1421查得，其額定功率76kw,額定轉(zhuǎn)矩473nm，額定轉(zhuǎn)速735r/min.2.4主要零部件的設(shè)計計算及強度剛度的校荷 2.4.1主要零部件的轉(zhuǎn)速及扭矩的計算（1）傳動比的確定由于電機的轉(zhuǎn)速為735r/min，而飛剪機的剪軸所需的轉(zhuǎn)速22.70rmin，傳動比i(2)輸入軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩由大小齒輪的傳動比，以及主電機剪軸的總傳動比可以看出，剪切機內(nèi)部的一級減速機構(gòu)的傳動

40、比i1.不可能太大。因為傳動比太大將使機身尺寸過大，按實際使用的設(shè)備取i1=2.9,及飛剪機內(nèi)部的一級減速機構(gòu)的傳動比。而電機與飛剪機之間可用兩級漸開線直齒圓柱齒輪減速器。其傳動比i2 1) 輸入軸的轉(zhuǎn)速2) 輸入軸的轉(zhuǎn)矩 2-18式中 i2電機與飛剪機之間的傳動比 電機到高速軸的效率，=0.96 代入公式得 討論：此處為何不用公式： 2-19mer為電機的額定轉(zhuǎn)矩，因為電機有一定的過載率，剪子在剪切過程中所受的力矩有可能大于平均的啟動力矩。此時電機轉(zhuǎn)矩也不是mer，因此對軸、此輪進行計算所受的最大轉(zhuǎn)矩。作為設(shè)計參數(shù)才能保證設(shè)計的合理性和安全性。3) 剪切軸的轉(zhuǎn)速2.4.2剪輪的設(shè)計計算及校核

41、（1）齒輪的設(shè)計計算1）選用齒輪類型，精度等級及齒數(shù)a.為了避免產(chǎn)生軸向力，所以在此選用的直齒圓柱齒輪。b.由于轉(zhuǎn)速不高，大齒輪表面經(jīng)淬火后研磨，小齒輪經(jīng)滲碳硬化處理并拋光；齒輪的變形不大，對精度要求不高，選一般的8級精度即可。c.材料的選擇由 5p211表10-1選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs，二者的硬度差為40hbs.d.小齒輪齒數(shù)選擇z1=45大齒輪齒數(shù)選擇z2=1302) 2-20確定公式中的個計算參數(shù)a. 試選載荷系數(shù)kt=1.3b. 計算小齒輪的傳動的轉(zhuǎn)矩t1=3.75knmc.由5p205頁表10-7選擇齒寬系數(shù)

42、d=0.6d.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ze=189.8mpe.由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限hlim=600mp;大齒輪的接觸疲勞極限hlm=550mpf.由圖10-19接觸疲勞壽命系數(shù)khn1=0.9 khn2=0.95g.設(shè)計接觸疲勞許用應(yīng)力取失效的概率為1%，安全系數(shù)s=1由式（10-12）得3） 計算試算小齒輪的分度圓直徑d1t ，代入接觸疲勞許用應(yīng)力較小的值代入上式d1t=380mm計算圓周速度v 4）計算載荷系數(shù)k 2-21由5表10-2查得使用系數(shù)ka=1.5 ，由5圖10-8查得動載系數(shù)kv=1.1，kf=1.2 由圖10-13kf=1.1代入

43、公式 k=1.51.11.21.1=2.18式中 ka 使用系數(shù) kv _ 動載荷系數(shù) kf _ 齒間載荷分配系數(shù) kf_齒向載荷分配系數(shù)5）按實際載荷校正所計算的分度圓直徑4） 按兩齒輪嚙合計算模數(shù),并確定大小齒輪的尺寸為了保證同步性，和剪刃的側(cè)向間隙，所以大齒的分度圓直徑占定于1145mm.模數(shù)取m=9計算得 d1=405， d1 d1t5） 按齒根彎曲強度進行校荷a.計算圓周力ftb.取應(yīng)力校正系數(shù)與齒形系數(shù)由5表10-5查得齒形系數(shù)yfa1=2.68; yfa2=2.25表10-5查應(yīng)力校正系數(shù)ysa1=1.59; ysa2=1.74c. 計算載荷系數(shù) =2.18d. 彎曲疲勞極限及壽

44、命極限由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞極限；fe1=500mp；查得大齒輪的fe2=380mp由圖10-18查得小齒輪的壽命極限kfn1=0.85;kfn2=0.88e.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.5由5中的公式f.校荷計算 2-22式中 b齒寬 ，現(xiàn)取b=200mm 此齒輪符合安全要求 =215.49 符合安全要求6） 齒輪的各項齒數(shù)參數(shù)的計算a. 齒寬的選擇計算b=d.d1 2-23 小齒輪b1=0.5405=225mm大齒輪b2=230mm b. 其它各項尺寸的計算壓力角=20； 齒頂高系數(shù)ha*=1;徑向間隙系數(shù)；c*=0.25齒頂 ha=ha*m=19=9mm齒根

45、高 hf=(ha*+c*)m=11.25mm齒高 h=ha +hf=20.25mm小齒輪的齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=405+18=423mm大齒輪的齒頂圓直徑 da2=d2+2ha=1170+18=1188mm小齒輪的齒根圓直徑 df1=d1-2hf=405-22.5=382.5mm大齒輪的齒根圓直徑 df2=d2-2hf=1170-22.5=1147.5mm齒間的中心距 7） 齒輪的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計為板式結(jié)構(gòu)，在齒輪轂上開四個孔，目的是為了減少齒輪重量。齒輪與軸相連接處采用鍵連接，左右用套筒定位。由圖2-1所示：圖2-2 大齒輪簡圖（1） 選擇減速器由以上計算可知，電機與飛

46、剪機之間可用兩級漸開線直齒圓柱齒輪減速器。此減速器要求的傳動比 i2=11.17 .傳動功率為76kw.電機的轉(zhuǎn)速為 735r/min由前面計算可知計算功率pm= 66.03kw要求pmp 公稱傳動比i=11高速級傳動比i1=2.2低速級傳動比i2=5高速軸許用功率p=90kwpmp此減速器符合要求2.4.3刀架的設(shè)計及校荷 考慮刀架的受力情況及傳動方案和運行狀況等諸多因素的影響，現(xiàn)將刀架設(shè)計成如圖所示的形狀。 圖2-3 下面對刀架進行校荷由前面計算得： =261.06kn 2-24 垂直與刀架的力= 261.06sin(14.07+1.3)=69.19kn刀架上的危險截面(假設(shè)斷面為長方形)

47、如圖所示由6143頁公式所示； m=69.190.19=13.15knm,式中 0.19為力的作用點刀端點的距離 查6=90mpa同理對于下刀架也進行校荷，由于上下刀架外形尺寸相同，受力其情況也相同，所以下刀架也滿足強度要求。刀架是飛剪機比較關(guān)鍵的零件，經(jīng)常處于擠壓、彎曲和嚴重磨損狀態(tài)下工作，所以要采用強度、韌度都高的材料。飛剪機使用合金鋼整體淬火，硬度達到hrs7375，采用35grmo合金鋼。2.4.4 軸的設(shè)計計算及校荷(1) 軸承處軸的直徑的確定以及軸承的選擇1）輸入軸的功率p2=p額=760.96=72.96kw輸入軸的最小直徑由5公式； 2-25式中 a0由5p370頁a0=130

48、 p輸入軸的功率p=72.96kw n輸入軸的轉(zhuǎn)速n=65.8rmin輸入軸的最小直徑處是為了和聯(lián)軸器相連，根據(jù)現(xiàn)場資料，選軸承處的直徑為180mm.2)剪軸的功率 剪軸的最小直徑根據(jù)經(jīng)驗，選軸承處的直徑為220mm.安裝剪子端軸承處直徑為300mm.討論：為什么選用的軸徑最小直徑比算出的dmin1大許多，由以下幾個作用: 從工藝方面考慮：軸徑太細，軸的加工成本將增加，并且軸的尺寸精度和行位精度很難得以保證，所以軸徑不易太小。 從機器的適用范圍看：我們所計算的這個軸徑僅是對我們所設(shè)計可以剪切的多種材質(zhì)和斷面的鋼坯，所以其軸徑各尺寸應(yīng)盡量大些，以便其強度可以滿足的反方面的要求。3）軸承的選擇高速軸電機端的軸承選擇單列圓柱滾子軸承，選92340型軸承，軸承外徑d=460，寬度b=108，內(nèi)d=220,其軸承受軸向載荷小。高速軸遠離電機端的軸承選用調(diào)心滾子軸承，型號為53544，軸承外徑d=440,內(nèi)徑d=240，寬度b=108。 剪切軸不安刀架端軸承選用內(nèi)圈無控圈的單列圓柱滾子軸承，型號為92340型，軸承外徑d=460，內(nèi)徑d=220,寬度