1.5兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙】
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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)可以少花錢多半事見效快。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)中存在問題。通過單體機(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,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)稱斷面產(chǎn)品先設(shè)計(jì)成對(duì)稱斷石,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)上或冷卻后用圓盤剪進(jìn)行縱剖??傻玫蕉€(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)的種類和用途型鋼剪切機(jī)主要有三種類型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間運(yùn)來(lái)進(jìn)F1軋機(jī)水平軋制經(jīng)過90度翻鋼機(jī)翻轉(zhuǎn)90度進(jìn)入F2水平軋機(jī)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(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)剪的剪切過程在軋制過程中軋件到擺動(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1.5軋件尺寸136136材質(zhì)剪切溫度3.1.2剪切機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定1剪切行程H=+j+ q +s,=h+(50-70)=181+29=210mm 700連軋出來(lái)的斷面取29 j=0,q=0,s=10H=210+10=220mm2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60mm50mm 為110mm600mm550mm108mm其它尺寸圖3.1所示圖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3n2362802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開始剪切時(shí):,t,490,2軋件運(yùn)動(dòng)時(shí)的剪切速度utg式中軋件運(yùn)行速度mms剪切時(shí)間t490剪刃接觸軋件開始剪切,軋件高度180mm開始剪切剪切行程22018139mm切入深度Z39剪刃行程大于39毫米以后,開始剪切軋件,相對(duì)切入深度計(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()剪刃行程坐標(biāo)長(zhǎng)度(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(%020495558.7004051121114.4005452939148.2006554555173.2168.87556572190.633188558090203.2512895599109209.97039105619129209.99050115656166187.912770135672182165.814380150693203120.11649116070221283.0173963計(jì)算曲柄轉(zhuǎn)速,剪切時(shí)間nV209.9mmsR110mmn取18rmin開始剪切時(shí)間 剪切完成時(shí)間 =剪切時(shí)間 =1.7-0.5=1.2s3.1.4剪切力的計(jì)算1.最大剪切力的計(jì)算 剪切原始面積 =136136剪切深度最大單位剪切抗力,由文獻(xiàn)6,259查表45,=48Mpa剪切溫度強(qiáng)變限,由文獻(xiàn)6,265查表8.3,t=950,=80MpaK剪刃磨鈍系數(shù)由文獻(xiàn)6,262,中型剪K=1.2=1.2481361362.不同剪切位置的剪切力=剪切位置單位剪切抗力寬變變化系數(shù) 確定 取=1= =28Mpa=128136136=518KN其他計(jì)算見表3.2表3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表曲柄轉(zhuǎn)角()相對(duì)切入深度(%)單位剪切阻力(Mpa)剪切力(KN)658.828517.89751835647.36852843795.33953948887.811055046850.821157041758.341358038702.851509128517.891609618332.933.2剪切力矩的計(jì)算偏心軸上靜力矩 式中剪切力矩上剪刃剪切力矩=下剪刃剪切力矩=摩擦力矩=摩擦系數(shù) 啟動(dòng)工作制計(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()剪切力(KN)65517.892.12.82.87.775647.362.93.83.610.385795.333.84.84.41395887.814.45.34.914.6105850.824.24.94.713.8115758.343.64.14.211.9135702.852.83.03.99.7150517.891.51.62.96.0160332.930.70.71.83.24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=500-1000,K=2.5-2.75電機(jī)的功率曲柄最大靜力矩 KNm曲柄轉(zhuǎn)速 =18K電機(jī)過載系數(shù)查電機(jī)手冊(cè) N , =584速比 =325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 (調(diào)質(zhì)),硬度為260HBS,大齒輪材料為(調(diào)質(zhì))硬度為200HBS,二者材料硬度差為60HBS 選小齒輪齒數(shù)=18,大齒輪齒數(shù)=u =518=905.1.1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 (5.1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1.試選載荷系數(shù)=2.7;2.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=95.5/=95.5100/90=1.06;3.由文獻(xiàn)7,201表10-7選取齒寬系數(shù) =1;4.由文獻(xiàn)7,198表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) =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 =600Mpa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =540Mpa;6.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60j=609012830015=3.89=/5=7.78; 7.由文獻(xiàn)7,203圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95;=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 = =0.95600Mpa=570MPa = =0.91540Mpa=506Mpa5.1.2計(jì)算1.試算小齒輪分度圓直徑,帶入中較小的值=400mm2.計(jì)算圓周速度VV=m/s=0.4m/s3.計(jì)算齒厚bb=400mm4.計(jì)算齒厚與齒高之比b/h模數(shù)=17齒高h(yuǎn)=2.25=37.5mm b/h=10.675.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)=1.10;直齒輪,假設(shè)/b100N/mm。由文獻(xiàn)7,193表10-3查得=1.2;由文獻(xiàn)7,190表10-2查得使用系數(shù)=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)稱布置時(shí)。=1.53由b/h=10.67,=1.53由文獻(xiàn)7,195查圖10-13得=1.35;故載荷系數(shù)6.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑,得=650mm=395.87mm7.計(jì)算模數(shù)mm=19.985.1.3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 (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=500Mpa;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa;( 2 )由文獻(xiàn)7,202圖10-18查得彎曲疲勞系數(shù)=0.90,=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=( 4 )計(jì)算載荷系數(shù)K=1.68( 5 )查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)7,197表10-5查得=2.91;=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=1.53;=1.78。( 7 )計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。2.設(shè)計(jì)計(jì)算 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)=20大齒輪齒數(shù)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 2計(jì)算中心距 3計(jì)算齒輪寬度 取 。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圖5.1圖5.1曲軸尺寸圖選擇材料熱處理調(diào)質(zhì)5.2.2曲軸的強(qiáng)度校核由見圖計(jì)算公式:第三位置,危險(xiǎn)截面,P=887.81KN,=44000,=53000其內(nèi)力圖由圖5.2所示圖5.2內(nèi)力圖截面=345P=153147=44000-=17500W=截面=210P=210887.81=93220=17500= 安全截面安全最大剪切力1500KN=偏安全5.3切向鍵的計(jì)算切向鍵受力如圖5.3所示圖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,傳遞的扭矩為:因?yàn)?0.1,則=27.6 (Mpa)式中鍵的寬度(mm)切向鍵的長(zhǎng)度 (mm)在鍵的工作面上的倒棱的寬度(mm)擠壓許用應(yīng)力(Mpa)=0.2,=4mm,=0.1,=180,=45mm,=14.6Mpa 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136136的軋件,剪切力沒有達(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,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,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)滑問題,越來(lái)越顯得重要。而軋鋼車間又是整個(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,這類摩擦系數(shù)在0.180.45之間,而液體摩擦系數(shù)卻遠(yuǎn)較干摩擦為小,通常在0.0010.005之間。潤(rùn)滑的基本原理,就是隔開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100C的溫度,有的摩擦機(jī)件在250400kg/cm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)受外界溫度、壓力、濕氣與氧化等作用,不應(yīng)有腐蝕作用。 機(jī)組和機(jī)件中摩擦不見得潤(rùn)滑要依靠專門的潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)把潤(rùn)滑材料送至摩擦表面方法的不同,潤(rùn)滑系統(tǒng)分為流出式和循環(huán)式兩種。按照用油點(diǎn)間的關(guān)系來(lái)分,又有集中潤(rùn)滑與單獨(dú)潤(rùn)滑兩種。6.2剪切機(jī)設(shè)備潤(rùn)滑方法減速機(jī)采用稀油油池潤(rùn)滑,高處軸承采用干油潤(rùn)滑,曲軸各軸承采用干油潤(rùn)滑,滑槽采用干油潤(rùn)滑,機(jī)構(gòu)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)處采用干油潤(rùn)滑。 7試車方法和對(duì)控制系統(tǒng)的要求7.1試車要求1.組裝完畢,須進(jìn)行人工盤車,確無(wú)不良現(xiàn)象時(shí)方可試車2.空載試車至少兩個(gè)小時(shí),正反轉(zhuǎn)各一小時(shí)以上3.試車應(yīng)保證 1潤(rùn)滑系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)正常 2傳動(dòng)平穩(wěn),無(wú)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4.滿足以上要求,方可試車7.2維護(hù)規(guī)程1.一切正常方可開車2.停車后要檢查系統(tǒng)有無(wú)缺陷和各運(yùn)動(dòng)部件溫度。3.清理擺動(dòng)剪周圍的臟物,經(jīng)常保持清潔4.設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后按巡回檢查制,按時(shí)定期檢查設(shè)備的潤(rùn)滑聲音、溫度和振動(dòng)以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。8設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟(jì)分析機(jī)械設(shè)備的有效度對(duì)于可修復(fù)的設(shè)備,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(shí)間(即可靠度)??煽慷葧r(shí)間越長(zhǎng)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(shí)間(即維修度)。把可靠度和維修度兩者結(jié)合起來(lái)舊叫有效度(也叫有效利用率)。MTBF-平均故障間隔期(h)MTTR-平均維修時(shí)間(h) 表7.1資金相關(guān)資料表 (單位:千萬(wàn))時(shí)間123456789101112投資3.02.5年收1.01.52.02.52.52.52.53.03.03.0累收-3.0-5.5-4.5-3.0-1.01.54.06.59.012.015.018.0投資回收期: 年行業(yè)投資回收期,重型機(jī)械年因?yàn)?所以可以投資。結(jié)論 本文對(duì)1.5兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)。進(jìn)行了擺動(dòng)剪切機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析和機(jī)構(gòu)的理論分析。分別進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì),齒輪、曲軸的設(shè)計(jì)以及齒輪、曲軸的校核。最后進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yàn)。經(jīng)過反復(fù)的計(jì)算和校核,我所設(shè)計(jì)的1.5兆牛擺動(dòng)剪切機(jī)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(shí)還考慮到了其經(jīng)濟(jì)性,減少了生產(chǎn)成本。由于本人水平有限,如有錯(cuò)誤敬請(qǐng)?jiān)?。參考文獻(xiàn)1何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.62n.N波盧欣等.金屬與合金的塑性變形抗力M北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1964.23北京鋼鐵學(xué)院.飛剪專輯C.北京.北京鋼鐵學(xué)院出版社,1982.64劉玉孚等.試論1.5兆牛擺式飛剪的改造C,19885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,1990.36鄒家祥,軋鋼機(jī)械,冶金工業(yè)出版社,2004年。7濮良貴,紀(jì)名剛,機(jī)械設(shè)計(jì),高等教育出版社,2003年。8王海文,軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì),機(jī)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(jī)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(jī)械制圖,高等教育出版社,2001年。13成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè), 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002年。14 Heat Transfer During the Rolling Process
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