280T擺式飛剪設(shè)計

1.1

第章飛剪的發(fā)展國外剪的展況眾所周知，飛剪機是中小型軋鋼和連鑄生產(chǎn)線上不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備之一，也是機電氣液一體化配套技術(shù)難度較高的設(shè)備。飛剪機的合理選型、運行速度、剪切精度、自動化程度、操作維護及設(shè)備壽命等均直接影響著軋材成品的產(chǎn)量大小，成材率和定尺率的高低，也就是說直接影響著軋鋼廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。1.1.1國外剪的展況目前國外多采用兩種比較先進的飛剪機型，一是采用離合器制動器我們稱“連續(xù)——起停”制飛剪，另一是電機直接起停制飛剪，兩種飛剪各有其優(yōu)點亦有其不足之處。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電控元器件水平的提高。起停制飛剪將逐步代表著飛剪機的發(fā)展趨勢。連續(xù)——起停制飛剪機，整機分為傳動裝置和剪切裝置兩大部分。傳動裝置部分是由直流電機帶動，配置有飛輪連續(xù)高速運轉(zhuǎn)；而剪切裝置一般情況下是靜止不轉(zhuǎn)的。兩部分之間由一對快速響應的離合器制動器相連接和控制。當需要剪切時，則制動器打開，離合器合上，傳動裝置通過離合器帶動剪切裝置運動并剪切；剪切完后離合器脫開制動器合上，將剪切裝置制動停止到某一確定的待切位置上。傳動裝置仍連續(xù)運轉(zhuǎn)。這種機型傳動部分的轉(zhuǎn)動慣量很大，剪切部分的轉(zhuǎn)動慣量很小。因此可以通過離合器制動器控制實現(xiàn)在小慣量下起動、制動，而在大慣量下進行剪切。可以充分利用動力矩，提高速度，降低能耗。起停制飛剪機，采用低慣量大扭矩直流電機，整機直接起動、剪切、制動，完成剪機的三個基本動作過程飛剪的傳動部分和剪切部分做成一體，整個傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量都很低，以便于實現(xiàn)整個傳動系統(tǒng)頻繁的起動制動。這種飛剪一般處于靜止狀態(tài)，剪切時，機直接拖動傳動裝置和剪切裝置迅速起動剪切，而后立即制動．而且有些要求電機可反向爬行轉(zhuǎn)動．將剪頭準確地復位于某一待切位置因此，這種飛剪結(jié)構(gòu)簡單，維護保養(yǎng)方便，控制環(huán)節(jié)少，剪切精度較高。連續(xù)——起停制飛剪與起停制飛剪相比較，前者適合高速頻繁起動，后者結(jié)構(gòu)簡單，剪切精度高，并且在電控技術(shù)及元件過關(guān)的情況下，速度亦可達到或超過前者，因而更有發(fā)展前途。1.1.2國內(nèi)剪展況從建國初50年代至70年代國內(nèi)飛剪機大都受東歐蘇聯(lián)等社會主義國家影響，飛剪機大致可分為連續(xù)制和起停制二大類，例如：鞍鋼一初軋100×方連續(xù)制飛剪機，首鋼00型50×50方起制飛剪；25×25續(xù)制飛剪機，濟鋼小型廠捷克l1噸連續(xù)制飛剪機等等連續(xù)制飛剪機，大多采用空切機構(gòu)和勻速機構(gòu)，實現(xiàn)定尺剪切工作時電機拖動傳動系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，剪切機構(gòu)做連續(xù)地空切動作．當需要剪切時，調(diào)整空切機構(gòu)的位置，令剪切機構(gòu)完成剪切動作，而后再恢復空切動作，因此這種飛剪設(shè)置了空切機構(gòu)、倍尺機構(gòu)等裝置。不可避免地帶來設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復雜等問題，而且定

尺長度是確定的，不可任意調(diào)整，限制了定尺規(guī)格的變化范圍。由于剪切機構(gòu)復雜龐大，轉(zhuǎn)動慣量也大，影響了剪切速度的提高。許多鋼廠在后來的設(shè)備改造中都將其簡化改成擺槽式的飛剪，如首鋼25×連制飛剪即是如此，但這樣改動后，剪切誤差很大．常常定尺誤差l2m，是非常不利的。80年代中期，我國在開放政策影響下．集中引進了一批國外先進技術(shù)和設(shè)備，包括一些國70年代水平的二手設(shè)備其中較具代表性的先進飛剪技術(shù)是安陽型廠從意大利D公司引進CV30剪機，它是采用離合器制動器控制的連續(xù)——起停制飛剪機。最大剪切速度達20m／s剪切精度80ram一17m／s)。在冶金部對引進技術(shù)消化吸收的精神指導下，我院自85年以來確立了部級飛剪機科研項目，在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)中小型軋鋼車間的生產(chǎn)現(xiàn)狀與實際需要，經(jīng)過幾年努力現(xiàn)已研制FLFJ兩種機型的飛剪機這兩種機型均屬連續(xù)——起停工作制飛剪。初步形成系(見表)，全國十幾家鋼廠推廣20多臺套。已投產(chǎn)的有十三家，并已經(jīng)開始向東南亞出口，取得了卓有成效的工作業(yè)(見表2)外大連重型機器廠、武漢鋼鐵學院、首鋼機械廠等單位，也都做過這方面的研制或消化工作，取得了可喜的進展。我們相信，隨著國內(nèi)各項技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)過我國專家和科技人員的不懈努力，小型飛剪技術(shù)和裝備一定能夠達到國外先進技術(shù)水平，實現(xiàn)替代進口滿足國內(nèi)需要之目的。1.2飛剪機的用途及藝要求飛剪機(flyingshears)在軋件運動過程中，剪刃產(chǎn)生相對運動而將軋件或鑄坯剪斷的設(shè)備。飛剪機裝設(shè)在軋制或連鑄作業(yè)線上，用來橫向剪切軋件或連鑄坯的頭、尾或?qū)⑵浼羟谐梢欢ǖ亩ǔ唛L度。由于近年來連鑄機的不斷發(fā)展，連鑄的拉坯速度不斷提高，拉坯速度已經(jīng)達到5m/min上，為了適應鑄坯速度的增長，要求剪切機的剪切速度也必須相應地提高。同時，出于剪切品種、規(guī)格和定尺長度范圍的擴大，因而飛剪機的型式和結(jié)構(gòu)使得到相應地發(fā)展。為了保證一臺飛剪機能正常工作，它必須能充分滿足生產(chǎn)的需要，這就要求飛剪機的設(shè)計必須保證下述生產(chǎn)工藝要求：1.飛剪機的生產(chǎn)率必須與連鑄機的生產(chǎn)率相協(xié)調(diào)，并能保證連鑄機生產(chǎn)率的充分發(fā)揮；2．剪切時，剪刃在鑄坯運動方向的外速度應鑄坯運動速度V持一定關(guān)系，xU對尺剪切要求

x

V,以保證在剪切過程中鑄不被彎曲和被拉斷；U由于鋼坯品種不同，要求產(chǎn)品尺寸長度也不相同，而對一種成品厚度有時也要求幾種不同的長度規(guī)格。因此，一臺飛剪機必須能夠調(diào)節(jié)被剪鋼坯的長度在生產(chǎn)品種要求的范圍之內(nèi)，并且要求最佳剪切；盡可能的避免金屬材料的消耗；必須保證能夠剪切不同的材質(zhì)、端面、厚度等要求；

剪切的鑄坯應符合質(zhì)量標準。1.3飛剪的基本運動程式鋼坯剪切的長度L鋼坯在兩次順序剪切時間間隔內(nèi)所走過的距離S的函數(shù)：0）0

(1-1)或者，是送料輥兩次順序送料時間t轉(zhuǎn)動的角的函數(shù)：0L＝f（0在使用上此方程具有非常簡單的形式：L＝

，m（式中――送料輥的直徑0這個方程式是飛剪的基本運動方程的一般形式。以后當把飛剪在不同具體工作情況下的數(shù)值代入后，將會變得稍微復雜一些。如果送料輥以嚴格不變的轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，則在相應的值代入后得到：0L＝

n0t，m（即鋼坯在飛剪上剪切的長度等于送料輥的周長乘以送料輥在兩次順序剪切的時間間隔內(nèi)所轉(zhuǎn)過的距離。將鋼坯的進給速

代入式1-4中得到：0tm（）如果兩次順序剪切的時間間隔t刀片每分鐘的轉(zhuǎn)速n和刀片在兩次順序剪切所完成的整周轉(zhuǎn)數(shù)K來表示，則方程1-5得到如下形式：L＝

k

，m（在把送料輥的轉(zhuǎn)速代入就得到：0L＝

nD0，n

（）而當用速比為的減速器來達到此速度時，要滿足同步要求，則：Lik，m（）0由以上的方程可以得到：當鋼坯的進給速度不變時，鋼坯在飛剪上的剪切長度L僅與兩次順序剪切的時間間隔有關(guān)。無論是刀片剪刃的速度v還是送料輥滾筒的半徑r，都對鋼坯的長度沒影響。式

表明：當在鋼坯的進給速度

與單位時間內(nèi)的剪切次數(shù)之間保持一定比例時，在連續(xù)運轉(zhuǎn)的飛剪機上剪切時，可以得到精確的定尺長度。為了能夠保持這個比例，通常飛剪以一定的速度

將鑄坯送入飛剪的專用輥。按照式1-7，如果刀片轉(zhuǎn)數(shù)n與送料輥的轉(zhuǎn)數(shù)n以一定的比例同步，則可以達到所要求的鑄坯定長精確度。0在很大程度上，送料輥的結(jié)構(gòu)與傳動取決與飛剪的工作條件。在大多數(shù)情況下，飛剪上裝有裝用的送料輥，以保證一定的鑄坯進給速度。這些輥通常有飛剪的主傳動

來帶動，并且在大多數(shù)情況下是用減速器來實現(xiàn)同步的。減速器和飛剪聯(lián)系起來并能在很大范圍內(nèi)調(diào)整速比。在此情況下，鑄坯的定尺長度L按照式由送料輥到飛剪的速比值i決定，此傳動比等于送料輥轉(zhuǎn)數(shù)與刀片轉(zhuǎn)數(shù)n之比：0Zi＝0＝Z式中Z和Z――飛剪與送料的齒數(shù)。0可以利用連鑄機的出坯輥道的一部分作為送料輥。第章擺式飛剪的案擇2.1切割設(shè)簡介連鑄機的切割設(shè)備是在拉坯的過程中將鑄坯切割成定尺長度或倍尺長度。鑄坯的

切割設(shè)備一般分為兩類：火焰切割設(shè)備和機械剪切設(shè)備。2.1.1火焰割備2.1.1.1盤端折回形成環(huán)狀氣缸體外壁，環(huán)狀活塞帶著二主動盤裝在兩摩接盤之間，活塞受彈簧壓縮夾緊制動摩擦盤。當氣缸充氣時，活塞壓縮彈簧并夾緊傳動摩擦盤。因此當主動盤與從動盤夾緊制動盤時，為制動狀態(tài)，當夾緊傳動盤時，則隨飛輪轉(zhuǎn)動，這種動作是靠主令控制器或定尺裝置發(fā)出信號，通過電磁氣動閥給氣缸供氣或排氣來完成的。因為制動和離合經(jīng)過時間很短所以要求瞬時供氣量較大壓縮空氣系統(tǒng)必須滿足這一要求2.2.5稀潤系剪切機的蝸桿滾動軸承及蝸桿、蝸輪的嚙合點都采用稀油噴淋潤滑，每流裝一臺WBZ—16型稀油泵，通過過濾器、溢流閥和油流指示器，將油噴到各潤滑點。油路上配備有壓力表和壓力繼電器，監(jiān)視給油壓力，油壓降低時報警。油泵不開動，電動機不能啟動。2.2.6干油滑統(tǒng)在雙偏心軸與連桿軸瓦配合處，上刀架在下剪刃連桿導槽的滑動配合面，以及上剪刃連桿與刀架鉸鏈處等共15個潤滑點均采用于油潤滑，四流共用一臺雙線干油泵

供油，剪切機工作時斷續(xù)供油。飛輪的滾動軸承由人工定期加干油潤滑。2.2.7壓縮氣統(tǒng)為了給氣動制動離合器供氣，從壓縮空氣主管接一根直徑50.8mm(2in)支管，再向各流并聯(lián)接出分支管，通過氣動三大件——氣水分離器、調(diào)壓閥、油霧器，接壓力繼電器，單電磁鐵二位四通閥，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭到氣動制動離合器。當壓縮空氣壓力降低到0.539MPa(5.5kg/cm

2

)以下時，剪切機停止工作。電動輸出軸用的三角皮帶，應定期檢查張緊程度，并可通過電動機地腳螺栓進行調(diào)整。第章280T電動式飛剪要參數(shù)算3.1鑄坯的切過程、單剪切阻力剪切力的計整個剪切過程可分為兩個階段。第一階段是刀片壓入鑄坯階段，此時力的平衡條件如圖3—1所示。第二階：當力P不斷增加，直至克服鑄坯斷面上的剪切阻力，此時鑄坯沿剪切面開始沿移，直到剪斷為止。圖單位剪切阻力是指鑄坯單位截面面積上抵抗剪切變形的能力可稱為變形程度)即切人深度與斷面高度的比值的百分數(shù)，一般以表示

。單位剪切阻h力通過試驗得到。圖3-1-2表示了在不同溫度、不同鋼種情況下單位剪切阻力相對切入深度

的關(guān)系曲線。剪切力P的大小等于單位剪切阻力與被切鑄坯原始斷面面積之乘積：P＝

A

（）式中P——單位剪切阻力MP；根據(jù)相應的條件從試驗曲(查得；被切鑄坯原始斷面面積，mm

在確定時，應考慮鑄坯的過冷現(xiàn)象，一般可按750C左右考慮。刀片的側(cè)壓力T一般可按下式確定：有壓板時T＝(0.1；）無壓板時T＝～0.35)P）當所切金屬的單位剪切阻力從試驗找不到時，可近似地按下列關(guān)求出：P＝

B

A

）B

）式中――從試驗曲線查得的與所切鑄坯材料及條件近似的單位剪切阻力，MPa；切鑄坯原始斷面面積mm

2、B

——被切鑄坯的強度極限及相對伸長；B

、

——所選用的試驗曲線的強度極限及相對伸長。圖a－35CrMnSiA，b－低（％～0.2）在計算剪切力時，為了避免每次都根據(jù)切入深度Z計算相對切入深度。可用刀片行程h偏心軸轉(zhuǎn)角

的關(guān)系曲線圖h（行，見圖3-1-3?？v坐標OE分五等份且由坐標原點作線把縱坐標和％弧形線的交點A與點相，則對Z＝20mm來說；由相似三角形Abc及oAD：＝式中Z＝AC；h＝oD如取線段oA為單位長，則線段Ab將表示：

）

＝

Z因此，直線oA為在剪切厚100mm的鑄坯時，求找偏心軸在各個不同位置時的的坐標線。例如，鑄坯厚度為110mm求找

90時

值時的具體作法如下：1)從縱坐標找到＝時的F點并從F點作橫坐標平行線且與弧線相交于G點；2)聯(lián)結(jié)Go，則直線Go便為h％的坐標線；3）從橫坐90處作垂線，且與＝f（相交于H點；4)從點H作水平線，并與Go相交于K點，則線GK表示此時的

％，

＝50％。此時切入深度可以從縱坐標軸得到，Z＝55mm用此方法可以很方便地找出剪切某一斷面情況下不同的值時（（值的大小就可以作出P＝f（線。圖3.2主要參的計算本設(shè)計的280T擺式飛剪，其特點是采用蝸桿疊加搖桿方式，是目前使用最多的飛剪之一。其原始技術(shù)參數(shù)如下：最大剪切斷(A)A＝×145mm

2

；被剪材料在最低剪切溫度800℃時的抗剪強度ττ＝；ww鑄坯的最大拉坯速(ν)v＝；鑄坯最小定尺長(l

)；l

=1.5m；3.2.1最大切P的定maxP×max

w

（）式中τ

w

――抗剪強度MPa；――最大剪切斷面mm代入數(shù)據(jù)可以求得：

2

；Pmax

=A×τ

w=145145117（）＝2459925N2500000N

smax3.2.2最大切A的算smaxss

12

Phmax式中――最大剪切高度，即方坯邊長m；A――最大剪切功N·m；s代入數(shù)據(jù)可以求得：A=Ph＝×2500000×0.145＝·3.2.3上、剪行及軸心的算設(shè)：下剪刃行程為L，偏心νd

d一般?。篖＝2ν＝～220mm；dd上剪刃行程為，偏心距νu

u一般取L＝＝2050mm；uu則曲軸偏心距ν＝ν十ν，(3-2-3)eud代入數(shù)據(jù)可以求得：3.2.4剪切度α算s

ν＝ν十ν＝＋＝110mmeud剪切角度計算詳見圖3-2-1。見圖：α＝90°十s

（）式中α＝（

hVe

）（3-2-5）h

＝h

e

（）式中α――純剪切過程中曲軸實際轉(zhuǎn)過的角度，°；s――最大剪切高度mm；―曲軸偏心距mme代入數(shù)據(jù)可以求得：

＝－ν＝35mmeα＝

－

（

）＝sin1Ve

α＝90°十9018.553109s

eemmeemm圖3.2.5曲軸轉(zhuǎn)周需間

e60,s(3-2-7)ne式中n―偏心軸轉(zhuǎn)速r/min一般取n＝～24r/min；ee――曲軸回轉(zhuǎn)一周所需時間，se取n＝17r/min代入式中得：e＝e3.2.6有效切間tss

ttes360

(3-2-8)3.2.7

式中t――有效剪切時間s；s代入數(shù)據(jù)可以求得：tests360初剪電機NmAKt102式中Ｋ――電動機功率系數(shù)，一般取～0.2；剪機電動機功率kwm取K＝0.18代入式中得：

(3-2-9)AK182500.18s＝t1.071020s

msF1122F3.2.8有關(guān)輪計msF1122F1）飛輪在剪切時應釋放的能量A

FF

－s

m

(3-2-10)式中A――飛輪剪切時釋放的能量N·m；F――剪切時消耗總功Nm；s――電動機產(chǎn)生的功Nm；m其中A＝N×1020(3-2-11)m代入數(shù)據(jù)可以求得：A＝Nm

m

t×1020＝29.9×1.07×1020＝N·32633·ms＝－＝181250＝NmFsm2）飛輪力矩GD

F

2

的確定A7200n－

（）式中GD

F

2

――飛輪力矩N·

2

；――飛輪釋放能且前的轉(zhuǎn)速r/min1――飛輪釋放能量后的轉(zhuǎn)速r/min2n其中n＝mi式中n―電動機額定轉(zhuǎn)速r/minmi――三角皮帶輪傳動比；d而電動機轉(zhuǎn)差率為：－＝15％

(3-2-13)設(shè)：電動機的額定轉(zhuǎn)速為975r/min三角帶的傳動比為1.618975則n＝m＝＝r/mini－由2＝15％可得：＝709r/minGDF

A7200Fn－2

7200834.8709.5

＝NmN·21

23）飛輪質(zhì)量的確定一般飛輪質(zhì)量應按下式確定

GD0.6D

2

2

(3-2-14)F式中――飛輪質(zhì)量N；

D――飛輪外徑，按剪切機結(jié)構(gòu)要求確定，mm；FGD

F

2――飛輪的飛輪力矩N·2

；其中飛輪的外徑大小是根據(jù)剪切機的大小比例及安裝空間的大小而定：M＝M＋M＝靜剪摩

m

(3-2-14-1)式中――推算力臂m；剪切力N；作圖時的比例系數(shù)。推算力臂可按下式計算：

cos

sin

l

（3-2-14-2）f式中C――連桿力對偏心軸的力(慮摩擦)可用作圖法求得或從幾何關(guān)系算得；

――偏心軸

角時連桿擺動的角度；

sinsinl――摩擦系數(shù)。

（3-2-14-3）為了計算方便，一般是把式3-2-14-3作成f(曲線圖，見圖3-2-2圖3-2-2

圖根據(jù)f(及f兩個曲線圖，可以很方便地作出M＝f(剪靜圖。無其他限制時，可按圖3-3-3選定。從圖3-3-3中我們可以很容確定飛輪的外徑DF由下式可求出飛輪的質(zhì)量G：

)力矩

F2mF2mG＝

GD0.6D

2

2

＝＝11901.68N11900N＝1190kg0.88F按飛輪質(zhì)量再求其他尺寸，最后核算實際的飛輪力矩。3.2.9驗算動功由于剪切的時間比較短，這時電動機電樞的電流由于自感作用來不及增加，所以剪切功完全是由減少飛輪轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動動能得到的。轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量的動能A在每分鐘轉(zhuǎn)速n一定時，可以按照下式計算：A

F

22nA＝7300可以看作是剪切開始與終了時飛輪動能的差值，即

（）A＝

27300

(n2)12

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：GDA＝(2n2F730012

)5530＝27300

709.5

)＝47N146583Nm按上述計算出來的實際飛輪力矩求出實際飛輪剪切時放出的能量A

F（A－A）則＝1020t式中N――電動機功率kw；mA――剪切時消耗的總功N·；SA――飛輪剪切時釋放的能N·mpt――剪切時間ss代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）m

（A－）SF＝1.07s過載條λ必須滿足：Aλ>S（t－）es

m式中λ――過載系數(shù)；Ses

剪切時消耗的總功N·；曲軸回轉(zhuǎn)一周的時間s；有效剪切時間s；代入數(shù)據(jù)可以求得：

Aλ>S（t－tN31.76esm查電動機標準JB/T7119－1993用三相異步電動機：型號：；功率：N＝37kw；轉(zhuǎn)速：n＝980r/minM過載系數(shù)λ＝M額

＝質(zhì)量：m＝490由于電動機額定功率>N＝m額定轉(zhuǎn)速>n=975r/minm接電持續(xù)率Je＝100％所以，所選電機滿足要求。最剪力的算M＝max

max

V

e

（3-2-18）式中M――最大剪切力矩N·m；maxP――最大剪切力；max――曲軸的偏心距me代入數(shù)據(jù)可以求得：＝Pmax

max

V×0.11·meM是用以計算機械零件的強度及離合器的傳動力矩。max驗算藝求最剪次SS＝

Vl

（）式中S――每分鐘最大剪切次數(shù)/min；ν――最大拉坯速度m/sl

――定尺長度m代入數(shù)據(jù)可以求得：

Vl

3.8應滿足以下條件：n＞Se式中n――偏心軸轉(zhuǎn)速；e最大剪切次數(shù)；因為n17>S＝e所以滿足要求剪時刃動程S

PP

max

t

e

（）式中S――剪刃擺動行程m；P

12d2V――鑄壞最大拉速m/minmax12d2e

制動時間s；代入數(shù)據(jù)可以求得：P

max

t＝5.7e第章傳動機構(gòu)設(shè)及核本剪切機采用二級傳動裝置，第一級為普通V帶傳動，第二級為蝸桿傳動。4.1普通V帶的計由上一章的計算得知，電動機為三相異步電動機，其功率N37kw，轉(zhuǎn)速n

1

＝n980r/min；要求第一級傳動比為i＝根i＝，可知＝839r/min工作制n為每天24小時。4.1.1V帶型號選根據(jù)設(shè)計功率和小帶輪轉(zhuǎn)速進行選擇：d1由機械設(shè)計手冊可查得，取工況系數(shù)KA設(shè)計功率＝P（）dA式中P―設(shè)計功率kw；dK－―工況系數(shù)；AP――電機功率kw代入數(shù)據(jù)可得：PKP＝37＝59.2kwdA由參考文[1]P頁的圖－8，根據(jù)和小帶輪轉(zhuǎn)速n可確定為CV40d1帶。4.1.2帶輪基直的擇由設(shè)計手冊選取d＝d1did＝＝11取標準值d＝。d24.1.3帶速算V＝

d1

（）式中V――帶速m/s；

d2d00――小帶輪轉(zhuǎn)速r/min1d2d00代入數(shù)據(jù)可得：V＝

n98011＝s/s10004.1.4帶長軸距包4.1.4.1定軸間距若帶傳動的帶間距過小，雖然可以使結(jié)構(gòu)緊湊，但是帶的長度較短，在一定的速度下，單位時間內(nèi)的應力變化次數(shù)多，這樣會加速帶的疲勞損壞。而且，當傳動比i較大時短的軸間距將導致包角

過小。但是傳動軸間距也不宜過大，否則，在帶的速度過高時容易引起帶的顫動。一般初定軸間距為：（d＋＋d20d2代入數(shù)據(jù)可以求得：458.513100初步確定軸間距為a＝04.1.4.2長

（）初選a后，根據(jù)開口傳動的幾何關(guān)系，按照下式初步確定帶的基準長度：0L2＋＋355）＋2410001000

303031502

（）d－d18057.3901a代入數(shù)據(jù)可以求得：（－dL＋（＋240－300＝＋300＋355）＋4＝3030mm由參考資料查詢，選取帶的基準長度為L＝3150mmd4.1.4.3際軸間距根據(jù)選取的標準基準長度按下式計算實際的軸間距，由于V帶傳動軸間距一般d可以調(diào)整，可以采用下式進行計算:a代入數(shù)據(jù)可以求得：a

Ld2d

（）

＝4.1.4.4帶輪包角小帶輪包

愈小，帶的工作能力愈不能發(fā)揮出來，所以應該保證：1801

d－dd2a

d157.3

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：d－180d2d157.31a=180

355－3001060

滿足要求4.1.5帶的數(shù)考慮實際傳動中小帶輪的包角以及實際帶長的影響，分別引入了包角修正系數(shù)K帶長修正系數(shù)K，因此帶根數(shù)為：L59.2Z＝9043120.980.97式中Z――V帶根數(shù)；――V帶備用功率值kw0――功率增量kw0

（）其中0.0001Tn0

1

（）式中――普通V帶所傳遞轉(zhuǎn)矩的修正值查手冊可以得知：＝代入式4-1-8得：＝0.0001＝0查手冊可以得知：＝；00.98；K＝0.97L代入數(shù)據(jù)可以求得：PZ＝d（＋）KK0

L59.2＝9043120.980.97＝取帶根數(shù)Z＝根

4.1.6單根V帶張力張緊力的大小是保證傳動正常工作的重要因素。張緊力過小容易發(fā)生打滑；張緊力過大，帶的壽命就低，軸和軸承的受力就會變大。既能保證傳動功率，又不打滑的單根V帶的最合適的張緊力可由下式計算：P2.5F（－）qvvZK式中F――單根V帶的張緊力N；0q――單根V的長度質(zhì)量kg/m查手冊可以得知：代入數(shù)據(jù)求解可得：P2.5F（－）vZK

（）

5（＋3039＝426.16＋71.06＝N4.1.7作用軸的荷為了設(shè)計帶輪的軸和軸承，需要求出傳動作用在軸上的載荷，該載荷可以近似按照下式計算：＝2ZFsinr

（）式中F――作用在軸上的載荷N；r―帶根數(shù)；

――小帶輪的包角，1代入數(shù)據(jù)可以求解得：F2ZFsinr0

122497.22sin＝N4.2蝸輪蝸傳動設(shè)計

1772本設(shè)計所需傳動為間歇式工作，所需蝸桿傳動必須滿足齒面可淬硬性磨削，加工精度高的特點，故選用平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動（TOP）形式。4.2.1校核載力環(huán)面蝸桿的承載能力，主要受蝸桿的齒面接觸強度的限制，通常按照蝸桿的傳動

11名義功率P和額定功率P來確定傳動的尺寸。設(shè)計直廓環(huán)面7級精度。蝸輪材1料為ZCuSnPl桿材料為40Cr面要經(jīng)過硬化處理齒面精整加工Ra＝；10其需用功率P為：1PP＝kkP，11234137式中＝＝kkkk123

（）P動類型系數(shù)、工作類型系數(shù)，制造質(zhì)量系數(shù)、材料系數(shù)；1――蝸桿傳動名義功率，1查手冊得知：＝、k＝＝、k＝14代入數(shù)據(jù)求解得：查手冊可以得知：

37＝＝，kkkk12中心距，本剪切機取a4.2.2幾何寸算1)蝸桿頭數(shù)查手冊取標準值得：1

Z＝502其中Z為蝸桿頭數(shù)Z為蝸輪齒數(shù)。122)蝸桿齒根圓直徑d

f1查手冊取標準值得：f1

3)蝸輪端面模數(shù)m

f1Z2

（4-2-2）代入數(shù)據(jù)可以求得：

f1Z

2752501.8

＝mm24)蝸桿包容蝸輪齒數(shù)Z10代入數(shù)據(jù)可以求得：ZZ＝＝

（）

5)蝸輪基圓直徑

b查手冊可以得知d＝560mmb6)齒頂高

ah0.7ma代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）7)齒根高h

f

h0.7m0.725.56＝a＝0.9（）f代入數(shù)據(jù)可以求得：＝0.9＝0.925.56f8)齒頂隙c0.2m代入數(shù)據(jù)可以求得：c0.2m＝0.225.56＝5.112mm

（）9)蝸輪分度圓直徑d

2＝Z2代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）10)蝸桿喉圓直徑

＝Z＝＝2＝2a

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：11)蝸輪齒根圓直徑d

d＝d2h127825.562af2＝（）ff代入數(shù)據(jù)可以求得：d＝d2h1278223.004＝2f12)分度圓壓力

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：d560arcsinb＝＝25.988d127813)蝸輪齒距

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：

14)工作包角之

W（Z）W代入數(shù)據(jù)可以求得：Z）W

（）.45.2.15)蝸桿分度圓直徑d1＝d＋1f1代入數(shù)據(jù)可以求得：

f

（）＝＝180＝2261f1ff1f16)喉桿的喉圓直徑d＝＋（）1代入數(shù)據(jù)可以求得：d＝d2h2262＝78mma11a17)蝸桿喉圓螺旋導程角

＝arctan

did

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：

＝m

d21

226

18)蝸桿工作部分長度LLdsin

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：＝219)工藝齒輪的齒數(shù)Z0＝Z0＝代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）＝＋502520220)工藝中心距a

0a＝＋0m其中所以25.56mm代入數(shù)據(jù)可以求得：

（4-2-18）

＝56＝5621)蝸桿齒頂圓弧半徑RR＝a

（）a1

0

a1代入數(shù)據(jù)可以求得：R＝a777.56261.78a10a122)蝸桿齒根圓半徑Rf1R＝a

（）f1

0

f1代入數(shù)據(jù)可以求得：R＝a777.56f1023)蝸桿齒頂圓最大直徑d

2R（10a1

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：d

2

a－R（1a12646.67cos15.38=308.09mm

24)蝸桿齒根圓最大直徑

f1max

f1max

＝－f1

2

L

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：

=228.07mm25)蝸輪頂圓直徑

e2查手冊可得d＝e226)蝸輪齒頂圓弧半徑Ra代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）27)蝸輪寬度b

2

Ra2max＝（0.6～0.8）（4-2-2421代入數(shù)據(jù)可以求得：＝（0.6～0.8）1＝（0.6～0.8＝135.6～180.8mm選取標準值得b＝165mm228)蝸輪分度圓直徑P

11di

（）代入數(shù)據(jù)可以求得：P＝25.5680.30mm29)蝸輪法面弦齒厚Sn2S（n22代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）＝（0.275

m（＝mm30)蝸輪弦齒高Hha0.5d2代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）H＝haa22＝17.89＋0.275＝18.2731)齒側(cè)間隙

n查手冊取標準值得j＝n32)蝸桿喉部法面弦齒厚Sn1S＝－jn1mn代入數(shù)據(jù)可以求得：＝（0.225－j2m＝1278（0.225）cos60＝35.50mm

（）33)蝸桿弦齒高Hha0.5da1代入數(shù)據(jù)可以求得：

（）H＝haa12＝17.89－0.225＝17.6334)母平面傾斜角

dcos2acos22a

（）表

－－i

104

10～

>30查表4-2-1選代入數(shù)據(jù)可以求得：arctan＝＝10.61

i2575212787524.2.3輪的栓校采用受剪螺栓設(shè)計時聯(lián)接預緊力和摩擦力忽略不計設(shè)螺栓所受的剪切力為F，s則其強度條件為：Fs2m

（4-2-3-1式中―螺栓抗剪切面直徑；螺栓數(shù)目；其中F＝s

Mr式中――螺栓轉(zhuǎn)臂長度代入數(shù)據(jù)可以求得：＝s

M275000＝524000Nr查手冊可以得到：

第章擺動疊搖桿的構(gòu)分析運動分5.1機構(gòu)分“疊加搖桿”機構(gòu)（見圖5-1）是—種雙搖桿機構(gòu)，其中一個搖桿機構(gòu)的拉桿以另一搖桿機構(gòu)的拉桿為滑軌，而“疊加”起來，同時雙曲拐的短拐拉桿以長拐拉桿為滑道而疊加，以保證上下剪刃在剪切過程中能在一條縱向直線滑軌上運行進行剪切。這種機構(gòu)具有兩個自由度。即長拐拉桿所連結(jié)的下剪座既可上下移動一個自由度)又可左右擺(另一個自由)，這兩個運動是互相獨立的。當鑄坯進入剪口，上下剪刃閉合，鑄坯推動剪切機擺體擺動時，上下剪刃同時進行閉合剪切運動。這樣就巧妙地實現(xiàn)了跟蹤剪切。利用這個特點，使兩個自由度為實行同步剪切服務。疊加搖桿的機構(gòu)運動學模型見圖5-2所示：必須進行如下說明：1)整個剪切機構(gòu)是簡化為平面機構(gòu)考慮的；2)過貼緊同步機構(gòu)斜面的擺體下端滑輪中心G點作直線LM平行于同步機構(gòu)的斜面；

00003)選擇下剪座連桿下端滑輪中心G點作為下剪座連桿下端鉸點顯然直線0000LM

成為G點的運動地跡；4)曲軸長拐為a，短拐為a與b線，交點分別為A、B點；5)上剪座連桿為d，下端鉸點Dd滑塊的鉸點，設(shè)在A與G的連線上，即在C上；6)剪切時剪刃滑軌中的位移中線與AG連線重合；7)將同步機構(gòu)與擺體統(tǒng)一考慮。由圖5-2可知，設(shè)置三個坐標系：靜坐標系S(O－x)原點O0000

0

與蝸輪中心和曲軸回轉(zhuǎn)中心重合。x水平軸，y為鉛垂軸。

0

為靜坐標系S(O－x)原點OQQQQ同步機構(gòu)可調(diào)斜面的回轉(zhuǎn)中心重合。

Q

與動坐標系S(O－x)與飛剪1111體相固聯(lián)，原點O與重合，y軸101擺體中線，即與G點連線重合。1

擺與由于設(shè)計的需要，飛剪靜止時

y

1軸與y軸不重合一夾角表0示，稱為初相角。當驅(qū)動上剪刃的

短拐在y軸的上死點驅(qū)動下剪刃的長拐a在y軸的下死點時擺體下端滑輪貼緊同11步機構(gòu)的斜面，y軸與y軸的夾角當擺體擺動時S對的轉(zhuǎn)角曲軸長、1010短拐在S中的轉(zhuǎn)角。1設(shè)直LM在軸的截距為q，在y軸上的截距P，可以求得LM的方程為：00PPhy＋q

（以及

tan

（經(jīng)推導，可以獲得下剪刃刃口底線中點E軌跡方程（在中表達)如下：QxQEyQE

GEGE)Cpcos(0GEGEpqcos()0Csin(cos(0

上剪刃F點的軌跡方程為：

QF

aDF)

sin(()))cos(

(a)]d(1DF)

s