0062-280T擺式飛剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0062-280T擺式飛剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),擺式,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題名稱(chēng)：280T擺式飛剪  目 錄 緒論 ----------------------------------1 第1章 飛剪機(jī)的發(fā)展 1.1 國(guó)內(nèi)外飛剪機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r-----------2 1.2 飛剪機(jī)的用途及工藝要求-----------3 第2章 擺式飛剪的方案選擇 2.1 切割設(shè)備簡(jiǎn)介---------------------5 2.2 280T電動(dòng)擺式飛剪的結(jié)構(gòu)與組成-----10 第3章 擺式飛剪的主要參數(shù)計(jì)算 3.1 鑄坯的剪切過(guò)程、單位剪切阻力及剪切力的計(jì)算---------------------------------13 3.2 主要參數(shù)計(jì)算---------------------15 第4章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 4.1 普通V帶的設(shè)計(jì)------------------------22 4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)-----------------------25 第5章 擺動(dòng)疊加搖桿的機(jī)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析 5.1 機(jī)構(gòu)分析-----------------------------32 5.2 軌跡的計(jì)算---------------------------34 第6章 電動(dòng)機(jī)飛剪存在的問(wèn)題與改進(jìn) 6.1 槽型剪刃 ----------------------------35 6.2 水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)---------------------35 6.3 剪切能力低---------------------------35 6.4 小端面、短定尺鑄坯在剪切中發(fā)生的問(wèn)題與解決方案---------------------------------35 參考資料-------------------------------36體會(huì)與感受-----------------------------37 第1章 飛剪機(jī)的發(fā)展 1.1 國(guó)內(nèi)外飛剪機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 眾所周知，飛剪機(jī)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(jī)電氣液一體化配套技術(shù)難度較高的設(shè)備。飛剪機(jī)的合理選型、運(yùn)行速度、剪切精度、自動(dòng)化程度、操作維護(hù)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(shuō)直接影響著軋鋼廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 1.1.1 國(guó)外飛剪機(jī)的發(fā)展情況 目前國(guó)外多采用兩種比較先進(jìn)的飛剪機(jī)型，一是采用離合器制動(dòng)器，我們稱(chēng)作“連續(xù)—— 起?！敝骑w剪，另一種是電機(jī)直接起停制飛剪，兩種飛剪各有其優(yōu)點(diǎn)亦有其不足之處。隨著科學(xué)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(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。 連續(xù)—— 起停制飛剪機(jī)，整機(jī)分為傳動(dòng)裝置和剪切裝置兩大部分。傳動(dòng)裝置部分是由直流電機(jī)帶動(dòng)，配置有飛輪連續(xù)高速運(yùn)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(duì)快速響應(yīng)的離合器制動(dòng)器相連接和控制。當(dāng)需要剪切時(shí)，則制動(dòng)器打開(kāi)，離合器合上，傳動(dòng)裝置通過(guò)離合器帶動(dòng)剪切裝置運(yùn)動(dòng)并剪切；剪切完后離合器脫開(kāi)制動(dòng)器合上，將剪切裝置制動(dòng)停止到某一確定的待切位置上。傳動(dòng)裝置仍連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種機(jī)型傳動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，剪切部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小。因此可以通過(guò)離合器制動(dòng)器控制實(shí)現(xiàn)在小慣量下起動(dòng)、制動(dòng)，而在大慣量下進(jìn)行剪切。可以充分利用動(dòng)力矩，提高速度，降低能耗。 起停制飛剪機(jī)，采用低慣量大扭矩直流電機(jī)，整機(jī)直接起動(dòng)、剪切、制動(dòng)，完成剪機(jī)的三個(gè)基本動(dòng)作過(guò)程飛剪的傳動(dòng)部分和剪切部分做成一體，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都很低，以便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)頻繁的起動(dòng)制動(dòng)。這種飛剪一般處于靜止?fàn)顟B(tài)，剪切時(shí)， 電機(jī)直接拖動(dòng)傳動(dòng)裝置和剪切裝置迅速起動(dòng)剪切，而后立即制動(dòng)．而且有些要求電機(jī)可反向爬行轉(zhuǎn)動(dòng)．將剪頭準(zhǔn)確地復(fù)位于某一待切位置因此，這種飛剪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)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(dòng)，后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剪切精度高，并且在電控技術(shù)及元件過(guò)關(guān)的情況下，速度亦可達(dá)到或超過(guò)前者，因而更有發(fā)展前途。 1.1.2 國(guó)內(nèi)飛剪發(fā)展情況 從建國(guó)初期50年代至70年代， 國(guó)內(nèi)飛剪機(jī)大都受東歐、蘇聯(lián)等社會(huì)主義國(guó)家影響，飛剪機(jī)大致可分為連續(xù)制和起停制二大類(lèi)，例如：鞍鋼一初軋100×100方連續(xù)制飛剪機(jī)，首鋼300小型50×50方起停制飛剪；25×25連續(xù)制飛剪機(jī)，濟(jì)鋼小型廠捷克產(chǎn)l1噸連續(xù)制飛剪機(jī)等等連續(xù)制飛剪機(jī)，大多采用空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定尺剪切工作時(shí)電機(jī)拖動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，剪切機(jī)構(gòu)做連續(xù)地空切動(dòng)作．當(dāng)需要剪切時(shí)，調(diào)整空切機(jī)構(gòu)的位置，令剪切機(jī)構(gòu)完成剪切動(dòng)作，而后再恢復(fù)空切動(dòng)作，因此這種飛剪設(shè)置了空切機(jī)構(gòu)、倍尺機(jī)構(gòu)等裝置。不可避免地帶來(lái)設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，而且定尺長(zhǎng)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(jī)構(gòu)復(fù)雜龐大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大，影響了剪切速度的提高。許多鋼廠在后來(lái)的設(shè)備改造中都將其簡(jiǎn)化改成擺槽式的飛剪，如首鋼25×25連續(xù)制飛剪即是如此，但這樣改動(dòng)后，剪切誤差很大．常常定尺誤差達(dá)l～2m，這是非常不利的。 80年代中期，我國(guó)在開(kāi)放政策影響下．集中引進(jìn)了一批國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，包括一些國(guó)外70年代水平的二手設(shè)備。其中較具代表性的先進(jìn)飛剪技術(shù)是安陽(yáng)260小型廠從意大利Danieli公司引進(jìn)的CV30飛剪機(jī)，它是采用離合器制動(dòng)器控制的連續(xù)—— 起停制飛剪機(jī)。最大剪切速度達(dá)20m／s，剪切精度士80ram (v一1 7m／s)。在冶金部對(duì)引進(jìn)技術(shù)消化吸收的精神指導(dǎo)下，我院自85年以來(lái)確立了部級(jí)飛剪機(jī)科研項(xiàng)目，在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)中小型軋鋼車(chē)間的生產(chǎn)現(xiàn)狀與實(shí)際需要，經(jīng)過(guò)幾年努力，現(xiàn)已研制出FL和FJ兩種機(jī)型的飛剪機(jī)這兩種機(jī)型均屬連續(xù)—— 起停工作制飛剪。初步形成系列(見(jiàn)表1)，在全國(guó)十幾家鋼廠推廣了20多臺(tái)套。已投產(chǎn)的有十三家，并已經(jīng)開(kāi)始向東南亞出口，取得了卓有成效的工作業(yè)績(jī)(見(jiàn)表2) 另外大連重型機(jī)器廠、武漢鋼鐵學(xué)院、首鋼機(jī)械廠等單位，也都做過(guò)這方面的研制或消化工作，取得了可喜的進(jìn)展。 我們相信，隨著國(guó)內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)過(guò)我國(guó)專(zhuān)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(dá)到國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口滿足國(guó)內(nèi)需要之目的。 1.2飛剪機(jī)的用途及工藝要求 飛剪機(jī)(flying shears)是在軋件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，剪刃產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而將軋件或鑄坯剪斷的設(shè)備。飛剪機(jī)裝設(shè)在軋制或連鑄作業(yè)線上，用來(lái)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(zhǎng)度。由于近年來(lái)連鑄機(jī)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(dá)到5m/min以上，為了適應(yīng)鑄坯速度的增長(zhǎng)，要求剪切機(jī)的剪切速度也必須相應(yīng)地提高。同時(shí)，出于剪切品種、規(guī)格和定尺長(zhǎng)度范圍的擴(kuò)大，因而飛剪機(jī)的型式和結(jié)構(gòu)使得到相應(yīng)地發(fā)展。 為了保證一臺(tái)飛剪機(jī)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(jī) 的設(shè)計(jì)必須保證下述生產(chǎn)工藝要求： 1.飛剪機(jī)的生產(chǎn)率必須與連鑄機(jī)的生產(chǎn)率相協(xié)調(diào)，并能保證連鑄機(jī)生產(chǎn)率的充分發(fā)揮； 2．剪切時(shí)，剪刃在鑄坯運(yùn)動(dòng)方向的外速度Vx 應(yīng)與鑄坯運(yùn)動(dòng)速度VU保持一定關(guān)系，對(duì)尺剪切要求VxVU ,以保證在剪切過(guò)程中鑄件不被彎曲和被拉斷； 3. 由于鋼坯品種不同，要求產(chǎn)品尺寸長(zhǎng)度也不相同，而對(duì)一種成品厚度有時(shí)也要求幾種不同的長(zhǎng)度規(guī)格。因此，一臺(tái)飛剪機(jī)必須能夠調(diào)節(jié)被剪鋼坯的長(zhǎng)度在生產(chǎn)品種要求的范圍之內(nèi)，并且要求最佳剪切； 4．盡可能的避免金屬材料的消耗； 5．必須保證能夠剪切不同的材質(zhì)、端面、厚度等要求； 6．剪切的鑄坯應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 1.3飛剪的基本運(yùn)動(dòng)方程式 鋼坯剪切的長(zhǎng)度L是鋼坯在兩次順序剪切時(shí)間間隔t內(nèi)所走過(guò)的距離S0的函數(shù)： L＝f（S0） (1-1) 或者，是送料輥兩次順序送料時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的函數(shù)： （1-2） 在使用上此方程具有非常簡(jiǎn)單的形式： ，m （1-3） 式中――送料輥的直徑 這個(gè)方程式是飛剪的基本運(yùn)動(dòng)方程的一般形式。以后當(dāng)把飛剪在不同具體工作情況下的數(shù)值代入后，將會(huì)變得稍微復(fù)雜一些。 如果送料輥以嚴(yán)格不變的轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)，則在相應(yīng)的值代入后得到： ，m （1-4） 即鋼坯在飛剪上剪切的長(zhǎng)度等于送料輥的周長(zhǎng)乘以送料輥在兩次順序剪切的時(shí)間間隔t內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的距離。 將鋼坯的進(jìn)給速度代入式1-4中得到： L＝t，m （1-5） 如果兩次順序剪切的時(shí)間間隔t以刀片每分鐘的轉(zhuǎn)速n和刀片在兩次順序剪切所完成的整周轉(zhuǎn)數(shù)K值來(lái)表示，則方程1-5可得到如下形式： ， m （1-6） 在把送料輥的轉(zhuǎn)速n0代入就得到： ，m （1-7） 而當(dāng)用速比為i的減速器來(lái)達(dá)到此速度時(shí)，要滿足同步要求，則： ，m （1-8） 由以上的方程可以得到：當(dāng)鋼坯的進(jìn)給速度不變時(shí)，鋼坯在飛剪上的剪切長(zhǎng)度L僅與兩次順序剪切的時(shí)間間隔t有關(guān)。無(wú)論是刀片剪刃的速度v，還是送料輥滾筒的半徑r，都對(duì)鋼坯的長(zhǎng)度沒(méi)有影響。 式1-6表明：當(dāng)在鋼坯的進(jìn)給速度與單位時(shí)間內(nèi)的剪切次數(shù)之間保持一定比例時(shí)，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的飛剪機(jī)上剪切時(shí)，可以得到精確的定尺長(zhǎng)度。為了能夠保持這個(gè)比例，通常飛剪以一定的速度將鑄坯送入飛剪的專(zhuān)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)n0以一定的比例同步，則可以達(dá)到所要求的鑄坯定長(zhǎng)精確度。 在很大程度上，送料輥的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)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(jìn)給速度。這些輥通常有飛剪的主傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)，并且在大多數(shù)情況下是用減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。減速器和飛剪聯(lián)系起來(lái)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(zhǎng)度L，按照式1-8，由送料輥到飛剪的速比值i決定，此傳動(dòng)比等于送料輥轉(zhuǎn)數(shù)n0與刀片轉(zhuǎn)數(shù)n之比： 式中 Z和Z0――飛剪與送料輥的齒數(shù)。 可以利用連鑄機(jī)的出坯輥道的一部分作為送料輥。 第2章 擺式飛剪的方案選擇 2.1 切割設(shè)備簡(jiǎn)介 連鑄機(jī)的切割設(shè)備是在拉坯的過(guò)程中將鑄坯切割成定尺長(zhǎng)度或倍尺長(zhǎng)度。鑄坯的切割設(shè)備一般分為兩類(lèi)：火焰切割設(shè)備和機(jī)械剪切設(shè)備。 2.1.1 火焰切割設(shè)備 火焰切割機(jī)是用氧氣和燃燒氣體產(chǎn)生的火焰把切縫處的金屬熔化，然后以高壓切割氧把熔化的金屬吹掉，從而把鑄坯切斷。來(lái)切割鑄坯的。可燃?xì)怏w有乙炔、丙烷、天然氣和焦?fàn)t煤氣等。 在實(shí)際生產(chǎn)中多用乙炔作可燃?xì)怏w，故火焰切割也可叫氣-乙炔切割。當(dāng)切割不銹鋼或某些高合金鑄坯時(shí)，由于這些鋼種含有易氧化的合金元素，如Cr、Ni、Mo等，因此還需在火焰中噴射鋁粉、鐵粉和鎂粉等以助燃燒。氧—乙炔切割裝置通常由切割機(jī)、同步機(jī)構(gòu)、 返回機(jī)構(gòu)、供電、供水、供乙炔的管道系統(tǒng)及閘門(mén)等組成。 2.1.1.1 切割小車(chē)及其行走機(jī)構(gòu) 火焰切割裝置為了實(shí)現(xiàn)與鑄坯同步運(yùn)動(dòng)，一般都制成門(mén)式小車(chē)結(jié)構(gòu)(圖2-1)。小車(chē)橫路鑄坯期小車(chē)橫跨鑄坯輸送輥道．并在兩側(cè)的軌道上走行。當(dāng)切割較大斷面的鑄坯時(shí)，小車(chē)車(chē)體要通水冷卻。切割時(shí)小車(chē)與鑄坯作同步運(yùn)動(dòng)，切割完畢后就迅速返回。為此小車(chē)由同步機(jī)構(gòu)和返回機(jī)構(gòu)兩部分組成。 圖2-1 門(mén)式小車(chē)結(jié)構(gòu) 1-割炬；2-同步夾持器； 3-側(cè)邊定位器；4-軟管道；5-鑄坯； 6-定尺機(jī)構(gòu)；7-升降輥；8-軌道；9-切割小車(chē)；l0-切頭收集車(chē) （1）同步機(jī)構(gòu) 夾鉗式同步機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2-2。它是一種比較簡(jiǎn)單可靠的同步方式，應(yīng)用最多。是用一套氣動(dòng)夾鉗機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓縮空氣的壓力為0.294～0.686 MPa。但要注意密封部件的選擇，用活塞環(huán)較好。夾鉗的鉗口要鑲上耐熱鑄鐵或高鋁鑄鐵襯板。 在一機(jī)多流或鑄坯斷面變化較頻繁時(shí)，可以采用鉤式同步機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖2-3)。它是一個(gè)由電磁鐵控制升降的鉤式擋板，切坯時(shí)擋板落下，借助于鑄坯端部頂著鉤式擋板把小車(chē)帶動(dòng)一起同步前進(jìn)。切割完畢，抬起擋板，小車(chē)快速返回原處。調(diào)整擋板的長(zhǎng)度可以改變切坯的定尺長(zhǎng)度L。 圖2-2 1-氣缸；2-車(chē)體；3-夾鉗；4-鑄坯；5-鉗口 可調(diào)的夾鉗同步機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2-4。它適用于板坯連鑄機(jī)。其夾鉗的兩股距離，可以用螺絲桿調(diào)節(jié)以適應(yīng)寬度不同的板坯。開(kāi)動(dòng)夾緊氣缸，使夾頭夾住鑄坯作同步運(yùn)動(dòng)，并開(kāi)始切坯，切斷鑄坯后，松開(kāi)夾緊氣虹，使切割小車(chē)迅速回到原始位置。 騎坐式同步機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2-5。這種同步機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是在切坯時(shí)使切割小車(chē)直接騎坐在連鑄坯上，實(shí)現(xiàn)二者的同步。 （2） 返回機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)的返回機(jī)構(gòu)有兩種：電動(dòng)式返回機(jī)構(gòu)和重錘式返回機(jī)構(gòu)。 2.1.1.2 割炬及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 割炬的工作原理是先把鑄坯預(yù)熱到熔點(diǎn)，再用高速氧氣流把熔化的金屬吹去，形成切縫。根據(jù)預(yù)熱氧氣及預(yù)熱燃?xì)饣旌衔恢玫牟粏?wèn)，可以分為以下幾種型式(圖2-6)。 a 體內(nèi)混合式 預(yù)熱氧氣和燃?xì)庠诟罹骟w內(nèi)混合(圖2-6a)。 b 嘴內(nèi)混合式(圖2-6b)。 c 外混式 預(yù)熱氧氣和燃?xì)庠趪娮焱饣旌希▓D2-6c)。 圖2-5 1-提升架；2-活動(dòng)橫梁；3-切割小車(chē)；4-卷?yè)P(yáng)機(jī)；5-小車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；6-鑄坯 前兩種割炬的火焰內(nèi)有短的白色焰心，只有接近鑄坯時(shí)(10mm以?xún)?nèi))才能進(jìn)行切割。外混式割炬的白色焰心為長(zhǎng)線狀，在噴嘴距鑄坯50～100mm時(shí)即可進(jìn)行切割。此外，外混式割炬還有如下特點(diǎn)： 1)因預(yù)熱氧和燃?xì)馐窃诳諝庵谢旌?，不?huì)回火、滅火，比較安全可靠，長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)過(guò)熱。 2)噴嘴到鑄坯表面的允許距離范圍較大，切割時(shí)割炬可以平行運(yùn)動(dòng)，也可以擺動(dòng)。 3)切縫較小，金屬損耗少。 由于有以上優(yōu)點(diǎn)，外混式割炬應(yīng)用較多。外混式矩形割炬的外形及噴嘴切面見(jiàn)圖2-7。 為了實(shí)現(xiàn)割槍的平移運(yùn)動(dòng)，可以采用齒條運(yùn)動(dòng)，也可以采用絲杠傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)等。有的工廠也采用液壓傳動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，操作方便，但管路較多。由于切割速度要隨鑄坯的溫度和厚度而變化，所以應(yīng)采用直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。割槍的升降運(yùn)動(dòng)一般是氣動(dòng)的，也可以是電動(dòng)的。 2.1.1.3 自動(dòng)定尺裝置 為把鑄坯切割成規(guī)定的定尺長(zhǎng)度，在切割系統(tǒng)中設(shè)有定尺裝置。在新的連鑄機(jī)上，定尺機(jī)構(gòu)是由過(guò)程控制計(jì)算機(jī)控制的。 2.1.1.4 切割區(qū)的輸送輥道 為了防止切坯時(shí)把輥道燒壞，在火焰切割區(qū)內(nèi)的輸送輥道必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。常用的措施是在切割區(qū)內(nèi)采用能升降的輥道，如圖2-8 所示。在切割區(qū)的每個(gè)輥?zhàn)佣加靡簤焊淄苿?dòng)，能夠上下移動(dòng)。 圖2-8 a-往復(fù)運(yùn)動(dòng)情況；b-往復(fù)運(yùn)動(dòng)輥道 往復(fù)移動(dòng)的輥道見(jiàn)圖2-8。它能使割炬永遠(yuǎn)是在兩個(gè)輥?zhàn)又g進(jìn)行切坯。當(dāng)割炬運(yùn)行到一個(gè)輥?zhàn)痈浇鼤r(shí)，則臨時(shí)停止切割，利用液壓缸把輥道迅速拉回，使輥?zhàn)颖荛_(kāi)割炬，再重新開(kāi)始切割。這種輸送輥道設(shè)備比較簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用也較低。 火焰切割裝置的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備輕，加工制造容易；切縫質(zhì)量好。且不受鑄坯溫度和斷面大小的限制；設(shè)備的外形尺寸較小。對(duì)多流連鑄機(jī)尤為適合。目前，鑄坯厚度在200mm以上的幾乎都采用火焰切割。缺點(diǎn)是金屬損失大。約為鑄坯質(zhì)量的1％～1.5％；切割速度較慢；在切割時(shí)產(chǎn)生氧化鐵、廢氣和熱量的傳遞需要必要的運(yùn)渣設(shè)備和通風(fēng)裝置；當(dāng)切割短定尺時(shí)需要增加二次切割；消耗大量的氧和燃?xì)狻? 2.1.2 機(jī)械剪切設(shè)備 鑄坯的機(jī)械剪切方式由機(jī)械剪來(lái)完成。機(jī)械剪按其動(dòng)力來(lái)源分為電動(dòng)機(jī)和液壓機(jī)兩大類(lèi)型。按剪切機(jī)與鑄坯同步運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)劃分，則有擺動(dòng)式和平行移動(dòng)式兩種類(lèi)型。按其剪刀片運(yùn)動(dòng)的方向來(lái)劃分，有上切式與下切式兩種方式。按所切鑄坯的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)劃分，則有臥式與立式兩種類(lèi)型。用直角刀片作對(duì)角剪切時(shí)，有時(shí)把剪切機(jī)做成45°傾斜式。 擺動(dòng)式剪切機(jī)是驅(qū)動(dòng)端支架在固定支架的軸承上，剪切端能繞支承軸線擺動(dòng)。由于擺動(dòng)半徑遠(yuǎn)大于擺動(dòng)弧線，其擺動(dòng)弧線接近于一小段直線。這是應(yīng)用較多的型式。 液壓剪的主體設(shè)備比較簡(jiǎn)單．但液壓站及其控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。電動(dòng)剪切設(shè)備較重，但操縱和維護(hù)比較簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，故應(yīng)用較多。平行移動(dòng)的剪切機(jī)是把剪切機(jī)裝在小車(chē)上，切割時(shí)實(shí)現(xiàn)與鑄坯同步運(yùn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是剪切機(jī)的高度較低。 上切式剪切機(jī)的下刀片是不動(dòng)的，由上刀片向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)剪切。其主軸上只有一個(gè)曲軸或偏心軸銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。但切坯時(shí)對(duì)輸送輥道產(chǎn)生很大的壓力。所以須在其后裝一段可以升降的輥道。 下切式剪切機(jī)的主軸上有兩對(duì)曲柄或偏心軸銷(xiāo)，剪切時(shí)先使上刀片壓在鑄坯上。同時(shí)使下刀片向上提升，完成剪切運(yùn)動(dòng)。這是廣泛應(yīng)用的一種形式。 2.1.2.1 立式電動(dòng)擺動(dòng)剪切機(jī) 傳統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的立式電動(dòng)擺動(dòng)剪切機(jī)(見(jiàn)圖2-10)。其公稱(chēng)能力為1.568×106N(160t)。一般可用它來(lái)剪切l(wèi)00×150mm的連鑄坯。其飛輪裝在高速軸上，在剪切連鑄坯時(shí)，為使剪切機(jī)剪刃跟蹤鑄坯，在擺式剪切機(jī)上采用了擺動(dòng)及復(fù)位機(jī)構(gòu)。 圖2-10 1-下刀臺(tái)；2-上刀臺(tái)；3-拉桿；4-連桿；5-機(jī)架； 6-牙嵌式離合器；7-飛輪；8-電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng) 適合多流小方坯連鑄機(jī)用的立式電動(dòng)擺動(dòng)剪切機(jī)（見(jiàn)圖2-11），它是采用蝸輪傳動(dòng)，為下切式剪切機(jī)。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在跨越出坯輥道以上的支架上，它由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)和氣體制動(dòng)離合器所組成。用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)飛輪，工作時(shí)靠離合器帶動(dòng)雙偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。上刀片沿下刀桿的滑槽移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)剪切。為了實(shí)現(xiàn)剪切過(guò)程中剪刃能隨鑄坯作水平同步運(yùn)動(dòng)，采用了一套可調(diào)斜塊裝置，剪切完成后由重錘式復(fù)位機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀臺(tái)恢復(fù)初切位置。 圖2-11 1-交流電動(dòng)機(jī)；2-飛輪；3-氣動(dòng)制動(dòng)離合器； 4-蝸輪；5-剪刃；6一水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；7-平衡錘 2.1.2.4 平行移動(dòng)式液壓剪切機(jī)(下切式) 如圖2-13所示，這種型式的剪切機(jī)最大剪切力為2.45x106N(250t)，最大剪切斷面為140×140mm方坯。剪切溫度高于750℃ ，鋼種為中碳鋼。剪切機(jī)裝在移動(dòng)小車(chē)上，剪切時(shí)用液壓缸推動(dòng)．隨鑄坯一起移動(dòng)，移動(dòng)最大距離為1500mm。被剪切的鑄坯定尺長(zhǎng)度用光電管控制，可在1.5～3m范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 2.2 280t電動(dòng)擺式飛剪的結(jié)構(gòu)與組成 電動(dòng)擺式飛剪主要用于多流小方坯弧形連鑄機(jī)上，如圖2-1-11所示。這種機(jī)械飛剪成為我國(guó)小方坯連鑄生產(chǎn)的主要剪切機(jī)型式，其特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在跨越出鑄坯輥道以上的支架上，剪切機(jī)下部能繞主軸中心線回轉(zhuǎn)擺動(dòng)，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸桿傳動(dòng)，剪切機(jī)構(gòu)采用的是雙自由度疊加搖桿機(jī)構(gòu)作為擺體機(jī)構(gòu)。 2.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)械剪的驅(qū)動(dòng)裝置采用交流卷線型電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶、飛輪、氣動(dòng)制動(dòng)離臺(tái)器，傳動(dòng)一對(duì)中心距為752mm的蝸桿付，使上、下剪刃運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榧羟羞^(guò)程是一個(gè)間歇過(guò)程，所以飛輪可將非剪切時(shí)的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在剪切高峰負(fù)荷時(shí)放出，這樣電動(dòng)機(jī)的額定功率可以大大降低。 2.2.2 氣動(dòng)制動(dòng)離合器 圖2-14氣體制動(dòng)離合器 1-制動(dòng)摩擦盤(pán)；2-飛輪；3-機(jī)座；4-傳動(dòng)摩 擦盤(pán)；5-從動(dòng)盤(pán)；6-主動(dòng)盤(pán)；7-活塞；8-彈簧 制動(dòng)離合器是機(jī)械剪的關(guān)鍵部件。它控制剪切機(jī)投入工作和解除工作，因而要求動(dòng)作準(zhǔn)確靈敏。一般沖剪機(jī)上離合與制動(dòng)分為兩個(gè)部件，本設(shè)備合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈敏。圖中傳動(dòng)摩擦盤(pán)與飛輪連接在一起，為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)件。制動(dòng)摩擦盤(pán)與機(jī)座連接在一起為固定件。從動(dòng)盤(pán)裝在蝸桿軸上，用鍵連接，氣缸體內(nèi)壁中部成環(huán)狀，兩端擴(kuò)大成盤(pán)狀與摩擦盤(pán)對(duì)應(yīng)，在制動(dòng)盤(pán)端折回形成環(huán)狀氣缸體外壁，環(huán)狀活塞帶著二主動(dòng)盤(pán)裝在兩摩接盤(pán)之間，活塞受彈簧壓縮夾緊制動(dòng)摩擦盤(pán)。當(dāng)氣缸充氣時(shí)，活塞壓縮彈簧并夾緊傳動(dòng)摩擦盤(pán)。因此當(dāng)主動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)夾緊制動(dòng)盤(pán)時(shí)，為制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)夾緊傳動(dòng)盤(pán)時(shí)，則隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這種動(dòng)作是靠主令控制器或定尺裝置發(fā)出信號(hào)，通過(guò)電磁氣動(dòng)閥給氣缸供氣或排氣來(lái)完成的。因?yàn)橹苿?dòng)和離合經(jīng)過(guò)時(shí)間很短，所以要求瞬時(shí)供氣量較大，壓縮空氣系統(tǒng)必須滿足這一要求。 2.2.3 剪切機(jī)構(gòu) 剪切機(jī)的剪切運(yùn)動(dòng)來(lái)源于雙偏心軸(即蝸輪軸)，在蝸輪兩側(cè)各有兩個(gè)偏心軸， 偏心距為85mm，連接下剪刃的兩個(gè)連桿；另一對(duì)偏心距為25mm，連接上剪刃的兩個(gè)連桿。所以下剪刃行程為170mm。上剪刃行程為50mm，上剪刃起壓坯作用，下剪刃起剪切作用，上剪刃刀架在下剪刃連桿的導(dǎo)槽中滑動(dòng)，上剪刃連桿推動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變鑄坯斷面時(shí)，需要更換相應(yīng)尺寸的剪刃。剪刃為槽形．以減少鑄坯剪口變形。 2.2.4 同步剪切機(jī)構(gòu) 圖2-15 1、5-調(diào)整彈簧；2-碟形彈簧； 3-斜塊；4-導(dǎo)輥 見(jiàn)圖2-15所示，在剪切過(guò)程中，為了使剪刃與鑄坯同步水平運(yùn)動(dòng)，采用傾斜角度可調(diào)的斜塊機(jī)構(gòu)，斜塊布置在擺體兩側(cè)，通過(guò)固定軸裝在機(jī)座上，下剪刃連桿下端兩側(cè)各裝一個(gè)導(dǎo)輥，當(dāng)剪切機(jī)處于原始位置時(shí)，導(dǎo)輥與斜塊靠在一起；剪切時(shí)下剪刃上升，因斜塊作用，即產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)，水平速度的大小取決于斜塊角度。斜塊軸的上下各有一個(gè)調(diào)整螺栓，用以調(diào)節(jié)并保持斜塊成一定角度。為了減小導(dǎo)輪對(duì)斜塊的沖擊，螺栓端部裝有緩沖彈簧。剪切機(jī)擺體末端裝有一個(gè)由鋼繩牽引的平衡錘，可使擺體返回．并保持初始位置。 2.2.5 稀油潤(rùn)滑系統(tǒng) 剪切機(jī)的蝸桿滾動(dòng)軸承及蝸桿、蝸輪的嚙合點(diǎn)都采用稀油噴淋潤(rùn)滑，每流裝一臺(tái)WBZ—16型稀油泵，通過(guò)過(guò)濾器、溢流閥和油流指示器，將油噴到各潤(rùn)滑點(diǎn)。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(shí)報(bào)警。油泵不開(kāi)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。 2.2.6 干油潤(rùn)滑系統(tǒng) 在雙偏心軸與連桿軸瓦配合處，上刀架在下剪刃連桿導(dǎo)槽的滑動(dòng)配合面，以及上剪刃連桿與刀架鉸鏈處等共15個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)均采用于油潤(rùn)滑，四流共用一臺(tái)雙線干油泵供油，剪切機(jī)工作時(shí)斷續(xù)供油。飛輪的滾動(dòng)軸承由人工定期加干油潤(rùn)滑。 2.2.7 壓縮空氣系統(tǒng) 為了給氣動(dòng)制動(dòng)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(guò)氣動(dòng)三大件——?dú)馑蛛x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(dòng)制動(dòng)離合器。當(dāng)壓縮空氣壓力降低到0.539MPa(5.5kg/cm2)以下時(shí)，剪切機(jī)停止工作。電動(dòng)輸出軸用的三角皮帶，應(yīng)定期檢查張緊程度，并可通過(guò)電動(dòng)機(jī)地腳螺栓進(jìn)行調(diào)整。 綜上所述，機(jī)械剪切的優(yōu)點(diǎn)是：剪切時(shí)間短，便于剪切短定尺；剪切時(shí)金屬損失極少；操作安全可靠；勞動(dòng)強(qiáng)度低、工作環(huán)境好、維修容易、生產(chǎn)成本低。其缺點(diǎn)是設(shè)備重、制造較難、消耗功率也比較大。由于機(jī)械剪切所具有的突出優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外采用機(jī)械剪切鑄坯的連鑄機(jī)日益增多。但目前國(guó)內(nèi)還限于剪切鑄坯厚度小于200mm以下的連鑄機(jī)，而從長(zhǎng)期生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)操作的可靠性來(lái)看，機(jī)械剪切是很有發(fā)展前途的。 第3章 280T電動(dòng)擺式飛剪主要參數(shù)計(jì)算 3.1 鑄坯的剪切過(guò)程、單位剪切阻力及剪切力的計(jì)算 整個(gè)剪切過(guò)程可分為兩個(gè)階段。第一階段是刀片壓入鑄坯階段，此時(shí)力的平衡條件如圖3—3—1所示。第二階：當(dāng)力P不斷增加，直至克服鑄坯斷面上的剪切阻力，此時(shí)鑄坯沿剪切面開(kāi)始沿移，直到剪斷為止。 圖3-1-1 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(亦可稱(chēng)為變形程度)，即切人深度與斷面高度的比值的百分?jǐn)?shù)，一般以表示之。單位剪切阻力通過(guò)試驗(yàn)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與相對(duì)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： （3-1-1） 式中P——單位剪切阻力，MP； 根據(jù)相應(yīng)的條件從試驗(yàn)曲線(圖3-2-3)查得； A——被切鑄坯原始斷面面積，mm2 在確定時(shí)，應(yīng)考慮鑄坯的過(guò)冷現(xiàn)象，一般可按750左右考慮。 刀片的側(cè)壓力T一般可按下式確定： 有壓板時(shí)T＝ (0.1～0.18)P； （3-1-2） 無(wú)壓板時(shí)T＝（0.18～0.35)P （3-1-3） 當(dāng)所切金屬的單位剪切阻力從試驗(yàn)找不到時(shí)，可近似地按下列關(guān)求出： （3-1-4） （3-1-5） 式中――從試驗(yàn)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 ； A－一被切鑄坯原始斷面面積，mm2 ——被切鑄坯的強(qiáng)度極限及相對(duì)伸長(zhǎng)； ——所選用的試驗(yàn)曲線的強(qiáng)度極限及相對(duì)伸長(zhǎng)。 圖3-1-2 a－35CrMnSiA ，b－低碳鋼（0.13％～0.2％C） 在計(jì)算剪切力時(shí)，為了避免每次都根據(jù)切入深度Z來(lái)計(jì)算相對(duì)切入深度。可用刀片行程h與偏心軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線圖來(lái)進(jìn)行，見(jiàn)圖3-1-3。 縱坐標(biāo)OE分成五等份，且由坐標(biāo)原點(diǎn)o作弧線，把縱坐標(biāo)h和o％弧形線的交點(diǎn)A與點(diǎn)o相聯(lián)，則對(duì)Z＝20mm，h＝100mm來(lái)說(shuō)； 由相似三角形及oAD得： （3-1-6） 式中Z＝AC ；h＝oD 如取線段oA為一單位長(zhǎng)，則線段Ab將表示： 因此，直線oA為在剪切厚100mm的鑄坯時(shí)，求找偏心軸在各個(gè)不同位置時(shí)的值的坐標(biāo)線。例如，鑄坯厚度為110mm，求找當(dāng)＝時(shí)的值時(shí)的具體作法如下： 1) 從縱坐標(biāo)找到h＝I10時(shí)的F點(diǎn)，并從F點(diǎn)作橫坐標(biāo)平行線且與弧線相交于G點(diǎn)； 2) 聯(lián)結(jié)Go，則直線Go便為h＝110時(shí)％的坐標(biāo)線； 3）從橫坐標(biāo)處作垂線，且與曲線相交于H點(diǎn)； 4) 從點(diǎn)H作水平線，并與Go相交于K點(diǎn)，則線GK便表示此時(shí)的％，即＝50％。此時(shí)切入深度可以從縱坐標(biāo)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(shí)的值，再根據(jù)曲線及F值的大小就可以作出的曲線。 圖3-1-3 3.2 主要參數(shù)的計(jì)算 本設(shè)計(jì)的280T擺式飛剪，其特點(diǎn)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： 最大剪切斷面(A)，A＝145×145mm2 ； 被剪材料在最低剪切溫度800℃時(shí)的抗剪強(qiáng)度（τw），τw＝117MPa ； 鑄坯的最大拉坯速度(ν)；v＝5.7m/min ； 鑄坯最小定尺長(zhǎng)度()； =1.5m ； 3.2.1 最大剪切力Pmax的確定 Pmax ＝A×τw （3-2-2） 式中τw ――抗剪強(qiáng)度，MPa ； A ――最大剪切斷面，mm2 ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： Pmax =A×τw =145×145×117（N）＝2459925N2500000N 3.2.2 最大剪切功As的計(jì)算 As=Pmaxh 式中 h――最大剪切高度，即方坯邊長(zhǎng)，m ； As――最大剪切功，N·m ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： As=Pmaxh＝×2500000×0.145＝181250N·m 3.2.3 上、下剪刃行程及曲軸偏心距的計(jì)算 設(shè)：下剪刃行程為L(zhǎng)d，偏心距為νd 一般?。篖d＝2νd＝150～220mm； 上剪刃行程為L(zhǎng)u，偏心距為νu 一般?。篖u＝2νu＝20～50mm； 則曲軸偏心距 νe＝νu十νd ， (3-2-3) 代入數(shù)據(jù)可以求得： νe＝νu十νd＝25＋85＝110mm ； 3.2.4 剪切角度αs計(jì)算 剪切角度計(jì)算詳見(jiàn)圖3-2-1 。 見(jiàn)圖：αs＝90°十α （3-2-4） 式中α＝sin－1（） （3-2-5） ＝h－νe （3-2-6） 式中αs――純剪切過(guò)程中曲軸實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的角度，° ； h ――最大剪切高度，mm ； ve――曲軸偏心距，mm 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝h－νe＝145－110＝35mm α＝sin－1（）＝sin－1 αs＝90°十α＝ 圖3-2-1 3.2.5 曲軸回轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間te te＝ , s (3-2-7) 式中 ne――偏心軸轉(zhuǎn)速，r/min ，一般取ne＝17～24r/min ； te――曲軸回轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間，s 取ne＝17r/min 代入式3-2-7中得： te＝ 3.2.6 有效剪切時(shí)間ts ts= (3-2-8) 式中ts――有效剪切時(shí)間，s ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： ts＝ 3.2.7 剪機(jī)電動(dòng)機(jī)功率初選 ＝ (3-2-9) 式中Ｋ――電動(dòng)機(jī)功率系數(shù)，一般取0.16～0.2 ； ――剪機(jī)電動(dòng)機(jī)功率，kw 取K＝0.18 代入式3-2-9中得： ＝ 3.2.8 有關(guān)飛輪的計(jì)算 1）飛輪在剪切時(shí)應(yīng)釋放的能量AF AF＝As－Am (3-2-10) 式中AF――飛輪剪切時(shí)釋放的能量，N·m ； As――剪切時(shí)消耗總功，N·m ； Am――電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功，N·m ； 其中Am＝ts×1020 (3-2-11) 代入數(shù)據(jù)可以求得： A m＝ts×1020＝29.9×1.07×1020＝3262.86 N·m32633 N·m AF＝As－Am＝181250－32633＝148617 N·m 2）飛輪力矩GDF2 的確定 GDF2＝ （3-2-12） 式中GDF2――飛輪力矩，N·m2 ； n1――飛輪釋放能且前的轉(zhuǎn)速，r/min ； n2――飛輪釋放能量后的轉(zhuǎn)速，r/min ； 其中 n1＝ (3-2-13) 式中 nm――電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min ； id ――三角皮帶輪傳動(dòng)比 ； 而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率為： ＝15％ 設(shè)：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為975 r/min，三角帶的傳動(dòng)比為1.618 則n1＝＝834.8 r/min 由＝15％ 可得：n2＝709 r/min GDF2＝＝5529.9 N·m2 5530 N·m2 3）飛輪質(zhì)量的確定 一般飛輪質(zhì)量G 應(yīng)按下式確定 G＝ (3-2-14) 式中 G――飛輪質(zhì)量，N ； DF――飛輪外徑，按剪切機(jī)結(jié)構(gòu)要求確定，mm ； GDF2――飛輪的飛輪力矩，N·m2 ； 其中飛輪的外徑大小是根據(jù)剪切機(jī)的大小比例及安裝空間的大小而定： (3-2-14-1) 式中 ――推算力臂，m ； P ――剪切力，N ； M――作圖時(shí)的比例系數(shù) 。 推算力臂可按下式計(jì)算： （3-2-14-2） 式中C――連桿力對(duì)偏心軸的力臂(考慮摩擦后)，可用作圖法求得，或從幾何關(guān)系算得 ； ――偏心軸轉(zhuǎn)角時(shí)連桿擺動(dòng)的角度 ； （3-2-14-3） ――摩擦系數(shù) 。 為了計(jì)算方便，一般是把式3-2-14-3作成曲線圖，見(jiàn)圖3-2-2 圖3-2-2 圖3-2-3 根據(jù)及兩個(gè)曲線圖，可以很方便地作出靜力矩圖。無(wú)其他限制時(shí)，可按圖3-3-3選定。 從圖3-3-3中我們可以很容易確定飛輪的外徑DF＝880mm ； 由下式可求出飛輪的質(zhì)量G： G＝＝11901.68N11900N＝1190kg 按飛輪質(zhì)量再求其他尺寸，最后核算實(shí)際的飛輪力矩。 3.2.9 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率 由于剪切的時(shí)間比較短，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞的電流由于自感作用來(lái)不及增加，所以剪切功完全是由減少飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能得到的。轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量的動(dòng)能A在每分鐘轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，可以按照下式計(jì)算： （3-2-15） 可以看作是剪切開(kāi)始與終了時(shí)飛輪動(dòng)能的差值，即 （3-2-16） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 按上述計(jì)算出來(lái)的實(shí)際飛輪力矩求出實(shí)際飛輪剪切時(shí)放出的能量AF 則 Nm＝ （3-3-17） 式中Nm――電動(dòng)機(jī)功率，kw ； AS――剪切時(shí)消耗的總功，N·m； Ap――飛輪剪切時(shí)釋放的能，N·m； ts ――剪切時(shí)間，s 代入數(shù)據(jù)可以求得： Nm＝＝31.76kw 過(guò)載條件λ必須滿足： λ> 式中λ――過(guò)載系數(shù) ； AS――剪切時(shí)消耗的總功，N·m ； te――曲軸回轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，s ； ts――有效剪切時(shí)間，s ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： λ> 查電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T7119－1993），選用三相異步電動(dòng)機(jī)： 型號(hào)：YR250M2-6 ； 功率：N＝37 kw ； 轉(zhuǎn)速：n＝980r/min ； 過(guò)載系數(shù)：λ＝＝2.8 ； 質(zhì)量：m＝490 kg ； 由于電動(dòng)機(jī)額定功率N＝37kw >Nm＝31.76kw 額定轉(zhuǎn)速n＝980r/min >nm=975r/min 接電持續(xù)率Je＝100％ 所以，所選電機(jī)滿足要求。 3.2.10 最大剪切力矩Mmax的計(jì)算 Mmax＝Pmax Ve （3-2-18） 式中 Mmax――最大剪切力矩，N·m ； Pmax――最大剪切力，N ； Ve――曲軸的偏心距，m 代入數(shù)據(jù)可以求得： Mmax＝Pmax Ve＝250000×0.11＝275000N·m Mmax是用以計(jì)算機(jī)械零件的強(qiáng)度及離合器的傳動(dòng)力矩。 3.2.11驗(yàn)算工藝要求的最大剪切次效S S＝ （3-2-19） 式中S――每分鐘最大剪切次數(shù)，/min ； ν――最大拉坯速度，m/s ； ――定尺長(zhǎng)度，m 代入數(shù)據(jù)可以求得： S＝ 應(yīng)滿足以下條件： ne＞S 式中 ne――偏心軸轉(zhuǎn)速； S――最大剪切次數(shù)； 因?yàn)? ne＝17 > S＝3.8 所以 滿足要求 3.2.12 剪切時(shí)剪刃擺動(dòng)行程SP SP＝Vmax te （3-2-20） 式中 SP――剪刃擺動(dòng)行程，m ； Vmax――鑄壞最大拉速，m/min ； te――制動(dòng)時(shí)間，s ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： SP＝Vmax te＝5.7×0.3＝1.71m 第4章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 本剪切機(jī)采用二級(jí)傳動(dòng)裝置，第一級(jí)為普通V帶傳動(dòng)，第二級(jí)為蝸桿傳動(dòng)。 4.1 普通V帶的設(shè)計(jì) 由上一章的計(jì)算得知，電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，其功率N＝37kw，轉(zhuǎn)速為＝980r/min；要求第一級(jí)傳動(dòng)比為i1＝1.168，根據(jù)，可知n2＝839r/min；工作制為每天24小時(shí)。 4.1.1 V帶型號(hào)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1進(jìn)行選擇： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得，取工況系數(shù)KA＝1.6。 設(shè)計(jì)功率 Pd＝KAP （4-1-1） 式中Pd――設(shè)計(jì)功率，kw； KA－―工況系數(shù)； P――電機(jī)功率，kw 代入數(shù)據(jù)可得： Pd＝KAP＝1.637＝59.2kw 由參考文獻(xiàn)[1]中P40頁(yè)的圖4－8，根據(jù)Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1可確定為C型V帶。 4.1.2 帶輪的基準(zhǔn)直徑的選擇 由設(shè)計(jì)手冊(cè)選取 dd1＝300mm dd2＝50.4 取標(biāo)準(zhǔn)值dd2＝355mm。 4.1.3 帶速計(jì)算 （4-1-2） 式中V――帶速，m/s； ――小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min 代入數(shù)據(jù)可得： ＝ 4.1.4 帶長(zhǎng)、軸間距及包角 4.1.4.1 初定軸間距 若帶傳動(dòng)的帶間距過(guò)小，雖然可以使結(jié)構(gòu)緊湊，但是帶的長(zhǎng)度較短，在一定的速度下，單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力變化次數(shù)多，這樣會(huì)加速帶的疲勞損壞。而且，當(dāng)傳動(dòng)比i較大時(shí)短的軸間距將導(dǎo)致包角過(guò)小。但是傳動(dòng)軸間距也不宜過(guò)大，否則，在帶的速度過(guò)高時(shí)容易引起帶的顫動(dòng)。一般初定軸間距為： （4-1-3） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 458.51310 初步確定軸間距為＝1000mm 4.1.4.2 帶長(zhǎng) 初選a0后，根據(jù)開(kāi)口傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按照下式初步確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： （4-1-4） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝ ＝3029.71mm 3030mm 由參考資料查詢(xún)，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)d＝3150mm 4.1.4.3 實(shí)際軸間距 根據(jù)選取的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld按下式計(jì)算實(shí)際的軸間距，由于V帶傳動(dòng)軸間距一般可以調(diào)整，可以采用下式進(jìn)行計(jì)算: a （4-1-5） 代入數(shù)據(jù)可以求得： a ＝ ＝1060mm 4.1.4.4 小帶輪包角 小帶輪包角愈小，帶的工作能力愈不能發(fā)揮出來(lái)，所以應(yīng)該保證： （4-1-6） 代入數(shù)據(jù)可以求得： = =177> 滿足要求 4.1.5 帶的根數(shù) 考慮實(shí)際傳動(dòng)中小帶輪的包角以及實(shí)際帶長(zhǎng)的影響，分別引入了包角修正系數(shù)K和帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL，因此帶根數(shù)為： （4-1-7） 式中Z――V帶根數(shù)； ――V帶備用功率值，kw； ――功率增量，kw 其中＝0.0001 （4-1-8） 式中――普通V帶所傳遞轉(zhuǎn)矩的修正值 查手冊(cè)可以得知： ＝4.4 代入式4-1-8得： ＝0.00014.4980＝0.4312kw 查手冊(cè)可以得知： ＝8.90kw； K＝0.98； KL＝0.97 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝6.67 取帶根數(shù)Z＝7根 4.1.6 單根V帶的張緊力 張緊力的大小是保證傳動(dòng)正常工作的重要因素。張緊力過(guò)小容易發(fā)生打滑；張緊力過(guò)大，帶的壽命就低，軸和軸承的受力就會(huì)變大。既能保證傳動(dòng)功率，又不打滑的單根V帶的最合適的張緊力可由下式計(jì)算： （4-1-9） 式中 ――單根V帶的張緊力，N； q――單根V帶的長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m 查手冊(cè)可以得知： q＝0.30kg/m 代入數(shù)據(jù)求解可得： ＝ ＝426.16＋71.06 ＝497.22 N 4.1.7 作用在軸上的載荷 為了設(shè)計(jì)帶輪的軸和軸承，需要求出傳動(dòng)作用在軸上的載荷，該載荷可以近似按照下式計(jì)算： （4-1-10） 式中 ――作用在軸上的載荷，N； Z――帶根數(shù)； ――小帶輪的包角， 代入數(shù)據(jù)可以求解得： ＝ ＝6958.69 N 4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所需傳動(dòng)為間歇式工作，所需蝸桿傳動(dòng)必須滿足齒面可淬硬性磨削，加工精度高的特點(diǎn)，故選用平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（TOP）形式。 4.2.1 校核承載能力 環(huán)面蝸桿的承載能力，主要受蝸桿的齒面接觸強(qiáng)度的限制，通常按照蝸桿的傳動(dòng)名義功率P1和額定功率對(duì)比來(lái)確定傳動(dòng)的尺寸。設(shè)計(jì)直廓環(huán)面，7級(jí)精度。蝸輪材料為ZCuSn10Pl，蝸桿材料為40Cr，齒面要經(jīng)過(guò)硬化處理，齒面精整加工，Ra＝1.6；其需用功率P1P為： （4-2-1） 式中 ――傳動(dòng)類(lèi)型系數(shù)、工作類(lèi)型系數(shù)，制造質(zhì)量系數(shù)、材料系數(shù)； ――蝸桿傳動(dòng)名義功率，kw 查手冊(cè)得知： ＝1.0、＝1.0、＝1.0、＝1.0 代入數(shù)據(jù)求解得： ＝37 ，kw 查手冊(cè)可以得知： 中心距a＝750mm， 本剪切機(jī)取a＝752mm 4.2.2 幾何尺寸計(jì)算 1) 蝸桿頭數(shù) 查手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得： Z1＝1、Z2＝50 其中Z1為蝸桿頭數(shù)、Z2為蝸輪齒數(shù)。 2) 蝸桿齒根圓直徑df1 查手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得： df1＝180mm 3) 蝸輪端面模數(shù)m （4-2-2） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝25.56 mm 4) 蝸桿包容蝸輪齒數(shù) （4-2-3） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝5 5) 蝸輪基圓直徑db 查手冊(cè)可以得知：db＝560mm 6) 齒頂高h(yuǎn)a （4-2-4） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝17.89mm 7) 齒根高 （4-2-5） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝23.004mm 8) 齒頂隙c （4-2-6） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝5.112mm 9) 蝸輪分度圓直徑d2 （4-2-7） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝1278mm 10) 蝸桿喉圓直徑 （4-2-8） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝1313.78mm 11) 蝸輪齒根圓直徑 （4-2-9） 代入數(shù)據(jù)可以求得： ＝1232mm 12) 分度圓壓力角 （4-2-10） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 取 13) 蝸輪齒距角 （4-2-11） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 14) 工作包角之半 （4-2-12） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 15) 蝸桿分度圓直徑d1 （4-2-13） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 16) 喉?xiàng)U的喉圓直徑 （4-2-14） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 17) 蝸桿喉圓螺旋導(dǎo)程角 （4-2-15） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 18) 蝸桿工作部分長(zhǎng)度 （4-2-16） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 19) 工藝齒輪的齒數(shù)Z0