3934 自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線設(shè)計—卷材支撐開卷機(jī)設(shè)計

3934 自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線設(shè)計—卷材支撐開卷機(jī)設(shè)計,自動控制,液壓,板料,剪切,生產(chǎn)線,設(shè)計,卷材,支撐,支持,開卷 摘要液壓剪板機(jī)自動生產(chǎn)線中第一道工序就是開卷。這就用到了開卷機(jī)，開卷機(jī)是用來支撐鋼卷、回轉(zhuǎn)鋼卷的。隨著對開卷機(jī)速度和板面質(zhì)量的要求，開卷機(jī)的型式已由箱式開卷機(jī)，無脹縮卷筒開卷機(jī)等類型，逐步發(fā)展過渡到脹縮卷筒式開卷機(jī)。目前市場上開卷機(jī)的型式有很多種，如單卷筒懸臂式.雙卷筒回轉(zhuǎn)式.雙柱頭開卷機(jī)。它們共同特點都是漲縮卷筒式開卷機(jī)。采用脹縮卷筒式開卷機(jī)的優(yōu)點是：其設(shè)備配置較為簡單，主要由傳動系統(tǒng)及脹縮卷筒、壓緊輥和支撐等裝置組成。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，原開卷機(jī)的張力較小，現(xiàn)增加了帶鋼的張力，進(jìn)行了主要零件的強(qiáng)度計算。該開卷機(jī)保證開卷時恒定張力，保證開卷線速度恒定，從而提高了帶鋼的表面質(zhì)量。而且具有對中調(diào)節(jié)功能，即在上卷和工作過程中，始終保證帶材中心線與下道機(jī)組中心線重合，減少帶鋼的翹曲現(xiàn)象，從而保證剪板的正常進(jìn)行，提高了帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞：開卷機(jī)，表面質(zhì)量，恒定張力AbstractThe first step of hydraulic plate shears automatic production line is open- book. This will use the uncoiler, uncoiler is used to support steel coil, rotary steel coil. As the uncoiler speed and surface quality request, uncoiler type already developed from box uncoiler, without swell-shrink reel of decoiler type etc, and gradually developed transition to swell-shrink prefabricated uncoiler. Now on the market of decoiler type has a lot of kinds, such as single reel cantilever. Double drum rotary. Double the stigma of decoiler. Their common characteristic is all decoiler prefabricated rose shrinkage. The advantage of adopting swell-shrink prefabricated uncoiler in equipment configuration is simple, and mainly by the transmission system and swell-shrink drum, pressure roller and supports device component. According to the field investigation, the tension of original fetching machines is relatively small, increase the tension with steel now， the intensity of carrying on the major part is calculated.The uncoiler guarantee open-book invariableness tensile, guarantee the open-book rotational speed, thereby improving the strip surface quality. And it has regulating function , be in namely roll-up and working process, always guarantee strip with road centerline centerline coincidence, reduce strip unit to ensure the warp phenomenon, the normal shear, improved the surface quality with steel.Keyword：uncoiler，surface quality，invariable tension中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書目錄引言 ...................................................................11 開卷機(jī)的概念和發(fā)展趨勢 ...............................................21.1 選題的背景和目的 ...................................................21.2 開卷機(jī)的概述 .......................................................21.3 開卷機(jī)的結(jié)構(gòu) .......................................................31.3.1 單筒可脹縮開卷機(jī) .............................................31.3.2 雙錐頭無脹縮開卷機(jī) ............................................41.3.3 雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī) ..........................................51.4 開卷機(jī)的發(fā)展趨勢 ...................................................62 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計 .....................................................82.1 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu) .......................................................82.2 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................93 開卷機(jī)電機(jī)功率與減速箱速比的合理選擇 ................................113.1 開卷機(jī)電機(jī)功率與減速箱速比合理選擇重要性 ..........................113.2 開卷機(jī)張力和速度的確定 ............................................113.3 開卷電機(jī)的選擇及功率計算 ..........................................113.3.1 電磁調(diào)速電動機(jī)的選用及工作原理 ...............................113.3.2 按卷筒上的靜張力計算的電機(jī)功率 ...............................123.3.3 減速箱速比的設(shè)計 .............................................124 減速箱各齒輪設(shè)計計算 ................................................144.1 齒輪模數(shù)的估算和驗算 ..............................................144.1.1 齒輪模數(shù)的估算（以高速級小齒輪為例） .........................144.1.2 齒輪模數(shù)的驗算（以高速級小齒輪為例） .........................144.2 齒輪強(qiáng)度校核 ......................................................154.2.1 選定的齒輪材料及精度等級及齒數(shù)（以低速級嚙合齒輪為例） .......154.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 .......................................154.3 齒輪齒數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................175 減速箱實際傳動比及主軸的設(shè)計計算 ....................................195.1 所設(shè)計的減速器實際傳動比及各軸動力參數(shù)計算 ........................195.2 主軸的設(shè)計計算 ....................................................195.2.1 選擇軸的材料 .................................................195.2.2 初步估算軸的最小直徑 ........................................195.2.3 軸上受力分析 ................................................205.2.4 軸的強(qiáng)度校核 ................................................216 軸承壽命計算 ........................................................237 開卷機(jī)對中調(diào)節(jié)功能 ..................................................248 開卷機(jī)壓輥壓緊力計算 ................................................259 開卷機(jī)各液壓缸壓力流量的確定 ........................................279.1 開卷機(jī)卷筒脹縮缸推力及壓力流量的確定 ..............................279.1.1 卷筒脹縮功能的介紹 ...........................................279.1.2 脹縮缸推力的計算 .............................................27中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書9.2 開卷機(jī)上其他液壓缸流量的確定 ......................................289.2.1 壓輥裝置中液壓缸流量的計算 ...................................289.2.2 橫移液壓缸流量的計算 .........................................29致謝 ..................................................................31參考文獻(xiàn) ..............................................................32中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書1引言目前脹縮卷筒開卷機(jī)大致有以下型式：單卷筒懸臂式.雙卷筒回轉(zhuǎn)式.雙柱頭開卷機(jī)。單卷筒懸臂式適用于帶材寬度在 350mm 以上，帶厚較大的帶卷，大多帶有離合驅(qū)動裝置，可以被動或主動開卷，具有正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動功能,大多配有拆頭直頭機(jī)，方便開卷; 對于帶材寬度在 350mm 以上，帶厚較大的帶卷我們推薦使用單卷筒懸臂式開卷機(jī)。雙卷筒回轉(zhuǎn)式適用于帶厚小于 3mm 的帶材, 這種雙工位開卷機(jī)就是一個卷筒在工作時，另一個可以用懸臂吊或其他方法上卷。前一卷帶材用完后，已上好卷的另一個卷筒可以立即回轉(zhuǎn)至帶材準(zhǔn)備作業(yè)線進(jìn)行開卷，當(dāng)前一卷帶材用完后。這樣可以減少上卷工作時間，以減少后續(xù)活套的帶材儲存量。雙柱頭開卷機(jī)適用于帶材寬度較大，卷重較重的帶卷都帶有離合驅(qū)動裝置，可以被動或主動開卷具有強(qiáng)度剛性好，上卷操作方便，工作平穩(wěn)可靠，對中性好，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。對于帶材寬度較大，卷重較重的帶卷我們推薦使用雙錐或雙柱頭開卷機(jī)。為了避免外徑較大（￠1600 以上）的帶卷在高速工作時傾倒，大帶卷的單卷筒懸臂式.雙卷筒回轉(zhuǎn)式開卷機(jī)都設(shè)有側(cè)倒端裝置。開卷機(jī)是自動控制液壓板料剪切生產(chǎn)線中不可少的設(shè)備，是卷材加工準(zhǔn)備工序的主要設(shè)備，其主要作用是為帶材運行時提供張力，支撐帶材，并把帶材送入下道工序校平機(jī)。因此保證開卷機(jī)順利工作對提高剪板生產(chǎn)率有很重要意義。例如該設(shè)計，首先根據(jù)所要卷材的厚度，寬度，選擇開卷機(jī)的設(shè)計方案，并對設(shè)計方案進(jìn)行評述。由于鋼卷開卷張力大，采用滑塊脹縮式卷筒脹縮結(jié)構(gòu)，用液壓缸活塞移動 通過芯軸帶動固定螺母、端蓋向右移動，從而帶動滑塊也向右移動，扇形板在滑塊1 的斜面上作徑向運動使卷筒縮徑；反之，脹縮缸右端進(jìn)油時使活塞向左移動，卷筒脹徑。采用壓輥壓緊帶鋼，方便收卷，卸卷。這次設(shè)計，計算脹縮缸推力，保證推力足以使扇形板脹徑。還有主軸的直徑設(shè)計及校核。采用合理的直徑使結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)合理、強(qiáng)度足夠。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書21 開卷機(jī)的概念和發(fā)展趨勢1.1 選題的背景和目的隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人類生活節(jié)奏的加快，產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是機(jī)械產(chǎn)品為了能夠有很強(qiáng)的市場競爭力，必須減少產(chǎn)品的生產(chǎn)時間，減輕工作的勞動強(qiáng)度這就要求機(jī)械產(chǎn)品更加效率自動化和智能化。在今天生活節(jié)奏很快的世界里，剪板機(jī)主要是為其他的加工提供或其他用途提供板料，因此，要求剪板機(jī)能提供合格板料的基礎(chǔ)上，還要有高的工作效率，很高的自動化程度。因此自動控制液壓剪板機(jī)生產(chǎn)線就應(yīng)運而生了。而支撐開卷機(jī)是板料剪切生產(chǎn)線機(jī)組的一部分，是卷材加工準(zhǔn)備工序的主要設(shè)備，其主要作用是為帶材運行時提供張力，支撐帶材，并把帶材送入下道工序矯平機(jī)組中。開卷機(jī)的設(shè)計，除了按一般機(jī)械設(shè)計程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計外，還有幾個與工藝和操作有關(guān)特殊問題：如機(jī)構(gòu)選擇、主要參數(shù)確定、開卷機(jī)張力的形成與確定脹縮液壓缸推力的大小計算、調(diào)速以保證開卷使線速度恒定、變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計及各個嚙合齒輪的傳動比及結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、壓輥壓緊力計算、主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度校核、軸承的壽命計算等。1.2 開卷機(jī)的概述開卷設(shè)備大體可分為：懸臂式開卷機(jī)、雙圓柱頭式開卷機(jī)和雙錐頭式開卷機(jī)。懸臂式開卷機(jī)具有剛性大，開卷張力大等優(yōu)點，因此適用于較薄帶材的開卷。懸臂式開卷機(jī)和雙圓柱頭式開卷機(jī)及雙錐頭式開卷機(jī)已成功地應(yīng)用于帶材精整機(jī)及液壓剪板機(jī)生產(chǎn)線機(jī)組。最近幾年，西德和美國一些機(jī)械制造公司和生產(chǎn)廠家，大力推廣雙圓柱頭式開卷機(jī)。國外生產(chǎn)實踐證明，雙圓柱頭式開卷機(jī)上料操作方便、工作平穩(wěn)可靠，其結(jié)構(gòu)也比懸臂式開卷機(jī)簡單。其缺點是。由于采用兩套傳動裝置，雙圓柱頭式開卷機(jī)設(shè)備重量比懸臂式開卷機(jī)要大。由于雙錐頭式開卷機(jī)，錐頭部分和帶內(nèi)巻圈接觸面積太小，帶張力操作時，容易損壞帶材頭部，所以目前已不大采用。圖 1-1 為某機(jī)組懸臂式開卷機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書3圖 1-1 懸臂式開卷機(jī)1、卷筒 2、傳動裝置 3、減速機(jī) 4、電機(jī) 5、脹縮油缸 6、對中油缸1.3 開卷機(jī)的結(jié)構(gòu)1.3.1 單筒可脹縮開卷機(jī)這種結(jié)構(gòu)開卷機(jī)，其結(jié)構(gòu)上與張力卷取機(jī)基本相同，但在開卷機(jī)筒上無鉗口裝置。按筒結(jié)構(gòu)形式不同，可分為單筒棱錐式開卷機(jī)和單筒鏈板式開卷機(jī)。圖 1-2 為單筒鏈板開卷機(jī)機(jī)構(gòu)。它在帶鋼精整機(jī)組的頭部，用來開卷厚度為0.6mm，寬度為 500mm 的帶卷。卷重為 16t，開卷速度為 3m/s。筒的縮徑機(jī)構(gòu)，依靠僅作徑向運動的四塊弓形塊 3 來實現(xiàn)。弓形塊 3 與內(nèi)筒 1用鏈板 2 鉸接，內(nèi)筒 1 與芯軸 4 采用其尾部的墊板 5 連接在一起。芯軸 4 則與筒尾端部地軸向脹縮液壓缸活塞桿相連。若軸向液壓缸進(jìn)行壓力壓油時，活塞桿與芯軸4 一起做軸向移動使筒縮徑。借助于彈簧的作用，使活塞桿與芯軸 4 復(fù)位，筒脹徑。圖 1-2 單筒鏈板式開卷機(jī)機(jī)構(gòu)1 內(nèi)筒 2 鏈板 3 弓形塊 4 芯軸 5 墊板中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書4這種開卷機(jī)適用于開卷張力不大于 1000 公斤的卷重在 15t 以下的橫切機(jī)組、清洗機(jī)組、退火機(jī)組等精整機(jī)組。對于處理卷重較大和開卷張力較大的帶卷時，可采用單筒棱錐式開卷機(jī)。圖 1-3 為單筒棱錐式開卷機(jī)。它用于雙機(jī)架平整機(jī)組，帶材厚度為 0.15-0.8mm，寬度為 550-1270mm。開卷速度為 33m/s 或 23m/s。開卷張力為 2270 公斤，卷重為 20000-45000 公斤。這種開卷機(jī)筒由活動支撐軸頸 1、拉桿 2、空心軸 3、扇銷 4、弓形塊 5、棱錐軸 6 以及滑鍵 7 等組成。圖 1-3 單筒棱錐式開卷機(jī)的筒結(jié)構(gòu)1 活動支撐軸頸 2 拉桿 3 空心軸 4 扇銷 5 弓形塊 6 棱錐軸 7 滑鍵這種單筒棱錐式開卷機(jī)與鏈板式開卷機(jī)比較，具有剛性好、開卷張力大、設(shè)備重量較輕等優(yōu)點，目前已被廣泛采用。1.3.2 雙錐頭無脹縮開卷機(jī)圖 1-4 為雙錐頭無脹縮開卷機(jī)。它用來開卷厚度為 1.5-5mm，寬度為 1500mm的帶材,開卷速度為 1m/s。這種開卷機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是圓錐頭與帶卷內(nèi)孔容易產(chǎn)生打滑。為了克服這一缺點，可采用錐頭可脹縮開卷機(jī)。中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書5圖 1-4 雙錐頭無脹縮開卷機(jī)1.3.3 雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī)雙圓柱頭可脹縮開卷機(jī)按其脹縮方式的不同，還可分為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭式開卷機(jī)和軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)兩種。雙圓柱頭式開卷機(jī)用于酸洗機(jī)組、剪切機(jī)組及冷軋機(jī)組。一般來說，這種開卷機(jī)用來開卷張力不大的帶厚為 2-8mm 的熱軋帶鋼。對于薄帶鋼和大張力開卷時，則采用懸臂式開卷機(jī)。圖 1-5 為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)。開卷機(jī)左右錐頭分別由液壓缸 2 操作，可沿其水平方向移動。借此夾持帶卷內(nèi)徑，并對中機(jī)組中心線。圓柱脹縮由兩個徑向液壓缸來實現(xiàn)。為了使兩個徑向液壓缸 4 作同步徑向運動，利用齒輪 3 實現(xiàn)機(jī)械同步。這種結(jié)構(gòu)上克服了上述錐頭無脹縮開卷機(jī)的打滑現(xiàn)象，使用情況表明，效果良好。圖 1-5 徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)軸向液壓缸雙圓柱頭開卷機(jī)，用于無機(jī)架冷連軋機(jī)組。帶材厚度為 1.5-6mm，帶材寬度為 550-1530mm。屈服極限為 37 公斤/毫米 2。最大卷重為 45000 公斤。開卷速度為 10.5m/s。開卷張力為 920-9200 公斤。筒結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示，筒直徑為 610mm，脹徑時為 630mm，縮徑時為 560mm，筒長度為 855mm，由于筒較短，把與軸向脹縮液壓缸活塞直接相連的拉桿頭部做成中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書6錐形，在錐形部位加工出燕尾槽滑動面，使它與弓形 3 相配合，構(gòu)成斜楔滑動機(jī)構(gòu)。推動弓形塊脹開，筒脹徑。軸向脹縮液壓缸反向動作時，借助拉桿端部上的燕尾槽使筒縮徑。軸向脹縮活塞直徑為 440mm，形成 221mm。圖 1-6 軸向液壓缸脹縮的雙圓柱頭開卷機(jī)的筒結(jié)構(gòu)1 空心軸 2 拉桿 3 弓形塊軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)與徑向液壓缸雙圓柱頭開卷機(jī)相比，僅僅是圓柱頭脹縮液壓缸布置方式不同。制造和使用等方面來看，軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開卷機(jī)較好。圖 1-7 脹縮液壓缸和回轉(zhuǎn)接頭1 拉桿 2 活塞 3 回轉(zhuǎn)接頭1.4 開卷機(jī)的發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人類生活節(jié)奏的加快，產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是機(jī)械產(chǎn)品為了能夠有很強(qiáng)的市場競爭力，必須減少產(chǎn)品的生產(chǎn)時間，減輕工作的勞動強(qiáng)度這就要求機(jī)械產(chǎn)品更加效率自動化和智能化。在今天生活節(jié)奏很快的世界里，剪板機(jī)主要是為其他的加工提供或其他用途提供板料，因此，要求剪板機(jī)能提供合格板料的基礎(chǔ)上，還要有高的工作效率，很高的自動化程度。因此自動控制液壓剪板機(jī)中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書7生產(chǎn)線就應(yīng)運而生了。而支撐開卷機(jī)是板料剪切生產(chǎn)線機(jī)組的一部分，是卷材加工準(zhǔn)備工序的主要設(shè)備，其主要作用是為帶材運行時提供張力，支撐帶材，并把帶材送入下道工序矯平機(jī)組中。開卷機(jī)的控制更加要自動化、智能化、使用方便、操作簡單。根據(jù)開卷速度和板面質(zhì)量的要求，開卷機(jī)的型式已由箱式開卷機(jī)，無脹縮卷筒開卷機(jī)等類型，逐步發(fā)展過渡到脹縮卷筒式開卷機(jī)。薄板、帶鋼的生產(chǎn)技術(shù)是鋼鐵工業(yè)發(fā)展水平的一個重要標(biāo)志。薄鋼板除了供汽車、農(nóng)機(jī)、化工、食品罐頭、建筑、電器等工業(yè)使用外，還與日常生活有直接關(guān)系，如家用電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)等需要薄鋼板。因而在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，薄鋼板占鋼材的比例逐年增加。開卷機(jī)的發(fā)展主要有以下幾面：（1）為了提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，相應(yīng)的增加鋼卷的重量。因為帶鋼是以鋼卷方式生產(chǎn)的，每一個鋼卷在送入矯平機(jī)前，都必須經(jīng)過吊料、上料、拆捆、開卷、然后送入展平、矯平機(jī)組中。在每一卷終了時又需要有減速、停機(jī)、卷取及卸卷的過程，占了較多的生產(chǎn)時間。鋼卷質(zhì)量增大后，可相應(yīng)地增加作業(yè)的時間，而且由于每卷帶鋼長度的增加，帶鋼在穩(wěn)定速度下開卷的時間也相應(yīng)的增加，帶鋼的質(zhì)量才能得以改善。然而帶鋼質(zhì)量也不可無限制地增加，它受到開卷機(jī)等機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的限制，也受到電動機(jī)調(diào)速范圍的限制，而且卷重太大還會給車間內(nèi)鋼卷的運輸和存放帶來困難。目前，鋼卷的質(zhì)量已達(dá) 40t，個別的達(dá)到 60t，以帶鋼單位寬度計算的卷重達(dá)到 30-36kg/mm。（2）提高開卷機(jī)開卷的速度。20 世紀(jì) 50 年代開卷機(jī)大都在 20m/s 左右，60 年代以來已逐步提高到 30m/s。但是開卷速度的進(jìn)一步提高會受到工藝潤滑材料與方式的限制。（3）提高自動化程度。在生產(chǎn)操作自動化方面，普遍采用各種形式的極限開關(guān)、光電管等，對每個動作實行自動程序控制，實現(xiàn)了鋼卷對中、帶鋼邊緣糾偏、開卷速度的自動調(diào)整、剪切鋼板的自動分選等自動化操作與控制。中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書82 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu)脹縮式筒基本上有以下四種結(jié)構(gòu)形式的：弓形板式、平行四連桿式、四棱錐式、四斜契式。其中平行四連桿式和四棱錐式兩種結(jié)構(gòu)比較常見，下面對這兩種種筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。平行四連桿式筒用四塊結(jié)構(gòu)尺寸基本相同的弧形板組成，每塊弧形板和軸上的支撐套筒用四條相聯(lián)形成平行四連桿機(jī)構(gòu)，依靠短連桿傾角變化產(chǎn)生筒徑的脹縮（圖 2-1）圖 2-1 平行四連桿式筒在網(wǎng)上圖書館館藏一個文獻(xiàn)上也找到了平行四連桿式筒，其結(jié)構(gòu)如圖 2-2，此時筒處于脹徑的最大極限位置。圖 2-2 處于脹徑最大極限位置的平行四連桿式筒四棱錐式筒的筒體由四塊扇形板組成，扇形板的內(nèi)側(cè)有階梯形斜面與中心四棱錐的階梯斜面相配合，利用四棱錐的少量軸向滑動形成外徑的脹縮（圖 2-3）中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書9圖 2-3 四棱錐式筒在圖書館藏中文科技期刊數(shù)據(jù)庫，維普資訊中找到一篇文獻(xiàn)，2007 年第 2 期，《開卷機(jī)漲縮缸推力的確定》 。我設(shè)計的卷筒就是與這個類似，下面來介紹文獻(xiàn)中這個筒結(jié)構(gòu)。卷筒軸為開卷機(jī)的主要部件，它主要由扇形板、卷筒軸、滑塊、拉桿、漲縮缸、旋轉(zhuǎn)接頭等裝配組成，如圖 2-4圖 2-4 開卷機(jī)卷筒軸卷筒軸上裝有滑塊，通過固定螺母、卡套與拉桿相連接，拉桿與漲縮缸的活塞連接，滑塊可在卷筒軸上的 T 形槽內(nèi)滑動?；瑝K的斜面與水平面成 16。 角。扇形板通過滑塊與卷筒軸相連接，由于卷筒軸端蓋的限制，使得扇形板只能作徑向運動。當(dāng)漲縮缸左端進(jìn)油時使活塞向右移動，活塞通過拉桿帶動固定螺母和卡套向右移動，帶動滑塊也向右移動，扇形板在滑塊的斜面上作徑向運動使卷筒縮徑；反之，漲縮缸右端進(jìn)油時使活塞向左移動，卷筒脹徑。 2.2 開卷機(jī)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計我設(shè)計的卷筒脹縮的原理與上面的比較相似，卷筒軸上也裝有滑塊式的導(dǎo)軌，通過固定螺母、端蓋與芯軸相連接，滑塊可在卷筒軸上的 T 形導(dǎo)軌內(nèi)滑動。扇形板通過滑塊與卷筒軸相連接，由于卷筒軸上的鋼卷擋圈的限制，扇形板只能作徑向運動。當(dāng)漲縮缸左端進(jìn)油時活塞向右運動，推動芯軸向右移動從而帶動固定螺母和端蓋向右移動，卷筒軸上的滑塊向右移動，扇形板在滑塊的斜面上作徑向運動使卷筒縮徑，最小值可達(dá)到 Ф530mm；反之，漲縮缸右端進(jìn)油時使活塞向左移動，卷筒脹徑，最大值可達(dá)到 Ф650。結(jié)構(gòu)如圖 2-5：中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書10圖 2-5 開卷機(jī)卷筒裝配圖中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書113 開卷機(jī)電機(jī)功率與減速箱速比的合理選擇3.1 開卷機(jī)電機(jī)功率與減速箱速比合理選擇重要性現(xiàn)代帶材開卷機(jī)的卷重、卷徑和開卷速度都比較大，在同一臺開卷機(jī)上希望生產(chǎn)的帶材的厚度范圍也比較大，因而卷取、開卷張力的變化范圍比較寬。因此，合理地選擇電機(jī)功率和減速比就顯得非常重要。在計算開卷電機(jī)功率之前首先要確定張力的大小和開卷速度。 3.2 開卷機(jī)張力和速度的確定 精整機(jī)組開卷張力的選用，與機(jī)組尾部去張力一樣，應(yīng)該十分慎重。不合適的開卷張力，會影響到精整機(jī)組正常生產(chǎn)。采用大張力，使傳動設(shè)備加大，增加投資。過大的張力還可能拉斷帶材。小張力可能使帶材跑偏。卷取張力是軋機(jī)出口側(cè)帶材斷面積與帶材張應(yīng)力的乘積：T=S*F式中 S——帶材張應(yīng)力，N/㎜ 2F——帶材的橫斷面面積，㎜ 2對于鋁帶冷軋機(jī)，開卷張應(yīng)力一般取軋制帶材屈服極限的 10﹪—25％，而卷取張應(yīng)力取開卷張應(yīng)力的 60％-75 ％；對于鋁箔軋機(jī)，S 一般經(jīng)驗數(shù)據(jù)S=20-50N/㎜ 2而設(shè)計的開卷機(jī)工作對象是鋼材，所以 S 取 S=80N/㎜ 2設(shè)計時開卷機(jī)按最大來料厚度和寬度計算斷面積，乘以張應(yīng)力就可以求得開卷機(jī)張力值。根據(jù)選型的尺寸帶材厚度最大為 4㎜，帶材最大寬度為 2000㎜，代入上面的公式 T=S*F 得到開卷張力 T=80*2000*4N=640kN開卷速度最大速度初定為 2m/s 即主軸的轉(zhuǎn)速為 120r/min。3.3 開卷電機(jī)的選擇及功率計算3.3.1 電磁調(diào)速電動機(jī)的選用及工作原理在開卷過程中卷材的半徑逐漸變小，而開卷的線速度 V=2πr n，式中 r 為帶材半徑，n 為開卷機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。現(xiàn)在很多設(shè)計為了保證開卷線速度的基本恒定。在選用電動機(jī)的時要選擇電磁調(diào)速電機(jī)。電磁調(diào)速異步電動機(jī)是由普通鼠籠式異步電動機(jī)、電磁滑差離合器和電氣控制裝置三部分組成。異步電機(jī)作為原動機(jī)使用，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時帶動離合器的電樞一起旋轉(zhuǎn)，電氣控制裝置是提供滑差離合器勵磁線圈勵磁電流的裝置。這里主要介紹電磁滑差離合器，它包括電樞、磁極和勵磁線圈三部分。電樞為鑄鋼制成的圓筒形結(jié)構(gòu)，它與鼠籠式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，俗稱主動部分；磁極做成爪形結(jié)構(gòu)，裝在負(fù)載軸上，俗稱從動部分。主動部分和從動部分在機(jī)中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書12械上無任何聯(lián)系。當(dāng)勵磁線圈通過電流時產(chǎn)生磁場，爪形結(jié)構(gòu)便形成很多對磁極。此時若電樞被鼠籠式異步電動機(jī)拖著旋轉(zhuǎn)，那么它便切割磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是從動部分的磁極便跟著主動部分電樞一起旋轉(zhuǎn)，前者的轉(zhuǎn)速低于后者，因為只有當(dāng)電樞與磁場存在著相對運動時，電樞才能切割磁力線。磁極隨電樞旋轉(zhuǎn)的原理與普通異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子跟著定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場運動的原理沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的是：異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生，而電磁滑差離合器的磁場則由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場的作用。當(dāng)穩(wěn)定運行時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與離合器的電磁轉(zhuǎn)矩相等。綜合考慮：由機(jī)械設(shè)計手冊選用 YCT 系列電磁調(diào)速三相異步電動機(jī)（JB/T 7123——1993）其調(diào)速范圍 1250-125r/min 電源：三相交流 50HZ 380V。3.3.2 按卷筒上的靜張力計算的電機(jī)功率對于開卷機(jī)，由于帶材的直徑在不斷的減小，在保證帶材開卷速度不變的條件下，卷筒的轉(zhuǎn)速隨著卷徑的減小而增大。因此，電氣控制采用最大力矩法進(jìn)行控制。根據(jù)電機(jī)在基速以上隨著速度的增加力矩下降的特性，讓電機(jī)始終在最大力矩狀態(tài)下工作。最大力矩法的開卷功率計算公式如下：)(*6120ηmaxKWnDTVNe?式中 T——最大張力，N；V——開卷速度，m/min；Dmax——最大卷徑，m；D0——最小卷徑（卷筒直徑） ，m；ne——電機(jī)基速，r/min；nmax——電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，r/min；η——效率，取 0.95。根據(jù)所設(shè)計的開卷機(jī)：Dmax=1.6m；D0=0.51m；nmax =1250r/min；ne=125r/min；T 取 640kN。開卷最大速度初定為 2m/s 即 120m/min代入上面的公式得到： 電機(jī)功率 N=3.739kN=3.74kW。根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊（常用電機(jī)、電器及電動（液）推桿）表 16-1-68 選用 YCT 系列電磁調(diào)速三相異步電動機(jī)型號為 YCT180-4A，其技術(shù)參數(shù) ：拖動電機(jī)功率 4kW 、額定轉(zhuǎn)矩25.2N.M 、調(diào)速范圍 1250-125r/min 、轉(zhuǎn)速變化率 2.5﹪ 、電源三相交流 50Hz 380V重量 157kg。3.3.3 減速箱速比的設(shè)計 設(shè)計所采用的是雙級圓柱齒輪減速，在設(shè)計時要注意下面幾個問題：（1）由于二級圓柱齒輪減速器其傳動比范圍 i=i1i2=8-40。各級傳動機(jī)構(gòu)的傳中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書13動比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。圓柱齒輪傳動比常用值為 3-5，最大值為 8。（2）各傳動件彼此不發(fā)生干涉碰撞。例如，在雙級圓柱齒輪減速器中，若高速級傳動比過大，可能會使高速級的大齒輪頂圓與低速級大齒輪的軸相撞。在分配各軸的傳動比時要按機(jī)械設(shè)計具體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。開卷機(jī)主軸其轉(zhuǎn)速大致為 30r/min 左右，電磁調(diào)速三相異步電動機(jī)調(diào)速范圍最大值為 1250r/min，可計算其變速比 i=1250/30=41.6 與 40 比較接近，就初定傳動比 i 減速器 =40。當(dāng)設(shè)計多級傳動的傳動裝置時，分配傳動比是一個很重要的步驟；往往由于傳動比分配不當(dāng)，造成尺寸不緊湊、結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)、成本高、維護(hù)不變等諸多問題。欲做到較合理地分配傳動比，就要按照要求去設(shè)計。下面給出一部分分配傳動比的參考數(shù)據(jù)：對二級圓柱齒輪減速器，可取 i1=（1.3-1.4）i 2，i 減速器 = i1i2，式中 i1 、i 2分別為高速級和低速級的傳動比，i 減速器 為兩級齒輪減速器的傳動比。但是考慮到開卷機(jī)主軸直徑較大，低速級的齒輪較大，防止各傳動件彼此不發(fā)生干涉碰撞。所以高速級的傳動比要小于低速級的傳動比，即 i1＜i 2 反過來，i2=（1.3-1.4）i 1 。由下面兩個式子 i 2=（1.3-1.4）i 1；i 減速器 =i1i2=40 。從而可以得到：i 1=5.48i2=7.3中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書144 減速箱各齒輪設(shè)計計算4.1 齒輪模數(shù)的估算和驗算4.1.1 齒輪模數(shù)的估算（以高速級小齒輪為例）在減速器高速級中，嚙合的兩對齒輪一般取同一模數(shù)。選擇負(fù)載最重的小齒輪按下述公式進(jìn)行模數(shù)的估算：(參考機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書 24 頁)mj表達(dá)式中 m j —按接觸疲勞強(qiáng)度估算的模數(shù)（mm） ；pd—驅(qū)動電動機(jī)的功率（KW） ；nj—齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；u—大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比， “+”號用于外嚙合， “-”號用于內(nèi)嚙合；Z1—被計算齒輪的齒數(shù)；￠ m—齒寬系數(shù),￠ m=B/m；【δ j】—許用接觸應(yīng)力（MPa） ，其中：P d=3.74KW；nj=1250r/min；u=Z2/Z1=5.48；Z1=35；45 鋼整淬接觸應(yīng)力【δ j】為 1100MPa；代入數(shù)據(jù)得到： m j=2 4.1.2 齒輪模數(shù)的驗算（以高速級小齒輪為例）齒輪模數(shù)的驗算，應(yīng)在結(jié)構(gòu)確定之后才能進(jìn)行。一般對高速傳動齒輪以驗算接觸疲勞強(qiáng)度為主，對低速傳動齒輪，以驗算彎曲疲勞強(qiáng)度為主。以高速級小齒輪為例，按接觸疲勞強(qiáng)度計算齒輪模數(shù) mj：322153【δjmZ)(160jnuPKf ??式中：P—被驗算齒數(shù)所傳遞的功率， （KW） ，P=Pd*η；K1—工作狀態(tài)系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，沖擊性機(jī)床，K 1=1.6-1.8，中等沖擊 K1=1.2-1.6，輕微沖擊，K 1=1-1.2；K2—動載荷系數(shù)；K3—齒向載荷分布系數(shù)；K5—壽命系數(shù)；查表得到：K 1=1.5K2=1.1K3=1.05中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書15代入數(shù)據(jù)得到 mj=1.98所以模數(shù)估算準(zhǔn)確。同理：低速級嚙合的兩對齒輪的模數(shù)定為 3。4.2 齒輪強(qiáng)度校核4.2.1 選定的齒輪材料及精度等級及齒數(shù)（以低速級嚙合齒輪為例）1）機(jī)器為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（GB 10095-88） 。2）材料選擇。由表課本表 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，二者材料硬度差為 40HBS。3）選小齒輪齒數(shù) z 1=39，大齒輪齒數(shù) z2=39*7.3=284.7,取整得 284。4.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即d1≥2.32(KT 1(u+1)ZE2/φ du[σH] 2)1/3(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選載荷系數(shù) Kt=1.3。2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。T1=95.5×105×PI/nI=95.5×105×3.7/230.3=153430.3N·mm3)由課本表 10-7 選取齒寬系數(shù) φ d=1。4)由課本表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa1/2。5)由課本圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim 1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim 2=550MPa。6）由課本式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60nIjLh=60×230.3×1×(8×300×8)=2.7×108N2=N1/i 齒 =2.7×108/7.28=0.37×1087）由圖課本 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.93；K HN2=0.988）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1.0[σ H]1= KHN1σ Hlim1/S=0.93×600/1.0Mpa=558Mpa[σ H]2= KHN2σ Hlim2/S=0.98×550/1.0Mpa=539Mpa(2)計算1）試算小齒輪分度圓直徑 d1 低 ，代入[σ H]較小的值d1 低 ≥2.32(K tT1(u+1)ZE2/φ du[σ H]2)1/3=2.32×[1.3×153430.3×（7.28+1）×189.8 2/(7.28×5392)] 1/3=110mm中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書162)計算圓周速度 v。v=πd 1 低 nI/（60×1000）=3.14×110×230.3/（60×1000）=1.32m/s因為Ｖ＜６m/s，故?。讣壘群线m。3）計算齒寬 b。b=φ dd1t=1×110mm=110mm 4）計算齒寬與齒高之比 b/h。模數(shù)：m t =d1t/Z1=110/39=2.8mm齒高：h=2.25m t =2.25×2.8 =6.3mmb/h=110/6.3=17.465）計算載荷系數(shù)。根據(jù) v=1.32m/s，8 級精度，由課本圖 10-8 查得動載荷系數(shù) Kv=1.06；直齒輪，K Ha=KFa=1.316由課本表 10-2 查得 KA=1由課本表 10-4 用插值法查得 8 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHβ =1.316由 b/h=17.46，KHβ=1.316 查課本表 10-13 得 KFβ=1.28：故載荷系數(shù)K=KA×KV×KHa×KFβ =1×1.06×1×1.316=1.4086)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由課本式（10-10a）d1= d1t(K/Kt)1/3=110 ×(1.408/1.3) 1/3=112mm7)計算模數(shù) m：m=d 1/z1=112/39=2.8mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由課本式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式m≥[2KT 1YFaYSa/(φ dz12σ F)] 1/3（1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）由課本圖 10-20 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE2=380MPa2）由課本圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.92 KFN2=0.983)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由課本式（10-12）得[σ F]1= KFN1σ FE1/S=0.92×500/1.4=328.57MPa[σ F]2= KFN2σ FE2/S=0.98×380/1.4=266MPa4)計算載荷系數(shù) KK=KA×KV×KFa×KFβ =1×1.06×1×1.28=1.36585)取齒形系數(shù)。由課本表 10-5 查得 Y Fa1=2.65 YFa2=2.146）查取應(yīng)力校正系數(shù)由課本表 10-5 查得 Y Sa1=1.58 YSa2=1.837）計算大、小齒輪的 YFa YSa/[σ F]YFa1 YSa1/[σ F]1=2.65×1.58/328.57=0.01274YFa2 YSa2/[σ F]2=2.226×1.83/266=0.01472大齒輪的數(shù)值大。8)設(shè)計計算m≥[2×1.3568×153430.3×0.01472 /(1×392)] 1/3=2.6mm中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書17對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù) m 的大小重要取決于彎曲強(qiáng)度的承載能力，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)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 2.6 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3mm，按接觸強(qiáng)度的的分度圓直徑d1=112mm，算出小齒輪的齒數(shù) z1=d1/m=112/3=37.3mm 取 39大齒輪的齒數(shù) z2=7.28×39=283.9 取 z2=284這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4.幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑 d 1= z1m=39×3=117mmd2= z2m=284×3=852mm（2）計算中心距 a=（d 1+ d2）/2=（117+852）/2=484.5mm（3）計算齒輪寬度 b=φ d d1=1×117=117mm 取小齒輪寬度 B1=120mm ，大齒輪寬度B2=140mm。4.3 齒輪齒數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計高速級小齒輪的齒數(shù)定為 35，由 i1=Z2 高 /Z1 高 得到與之嚙合的大齒輪次數(shù)為：Z2 高 = Z1 高 i1=35*5.48=190低速級小齒輪的齒數(shù)定為 39 由 i2=Z2 低 /Z1 低 得到與之嚙合的大齒輪，即開卷機(jī)主軸上的大齒輪的齒數(shù)：Z 2 低 =Z1 低 i2=39*7.28=283.9,取整得 284ha*=1；C*=0.25；高速級：小齒輪分度圓直徑為 d1 高 =mz1 高 =2*35=70mm；齒頂圓直徑為 da1 高 =d1 高 +2ha*m=74mm；大齒輪分度圓直徑為 d2 高 =mZ2 高 =2*190=380mm；齒頂圓直徑為 da2 高 =d2 高 +2ha*m=384mm；兩齒輪的齒頂高 ha= ha*m=2mm；齒根高 hf=（ha *+C*）m=（1+0.25）*2=2.5mm；兩齒輪的中心距為 a=（d 1 高 +d2 高 ）/2=225mm。低速級： 小齒輪分度圓直徑為 d1 低 =mz1 低 =3*39mm=117mm；齒頂圓直徑為 da1 低 = d2 低 +2ha*m=123mm；大齒輪分度圓直徑為 d2 低 =mZ2 低 =3*284=852mm；齒頂圓直徑為 da1 低 = d2 低 +2ha*m=858mm；兩齒輪的齒頂高 ha= ha*m=3mm；齒根高 hf=（ha *+C*）m=（1+0.25）*3=3.75mm；兩齒輪的中心距為 a=（d 1 低 +d2 低 ）/2=484.5mm。由上面的計算，高速級和低速級的小齒輪都選用齒輪軸，高速級的大齒輪 da2 高=384mm＜500mm 故選用腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪，低速級的大齒輪也選用腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書18(1)低速級大齒輪輪輻式結(jié)構(gòu)齒輪設(shè)計（參考《機(jī)械設(shè)計》第八版西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著，232 頁）D4為安裝大齒輪的主軸直徑為 220mm；B=140mm；D 3=1.6D4 =1.6*220=352mm；D0=da-(10-14)m=862-36=826mm；D 1=(D0+D3)/2=589mm；D2=(0.25-0.35)(D0-D3)=142.2mm；n 1=0.5m=1.5mm；C=(0.2-0.3)B=34.7mm，取C=35mm。(2)高速級大齒輪腹板式結(jié)構(gòu)設(shè)計（參考《機(jī)械設(shè)計》第八版西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著，231 頁）D4為安裝該大齒輪軸的直徑為 80mm；D 3=1.6D4=1.6*80=128mm；D。=da-（10-14）m=384-12*2=360mm；D 1=（D 0+D3）/2=（128+360）/2=244mm；D 2=（0.25-0.35）（D。- D 3）=56-81.2，取 70mm；n 1=0.5m=0.5*2=1mm；r=5mm；B=80mm；C=（0.2-0.3）B=（0.2-0.3）*80=16-24mm，取 C=20mm。圖 4-1 主軸上的齒輪零件圖中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書195 減速箱實際傳動比及主軸的設(shè)計計算5.1 所設(shè)計的減速器實際傳動比及各軸動力參數(shù)計算高速級傳動比 i1=Z2 高 /Z1 高 =190/35=5.428，低速級傳動比為 i2=Z2 低 /Z1 低=284/39=7.282，總傳動比為 i= i1 i2=5.428*7.282=39.526。從電動機(jī)開始計算各軸運動及動力參數(shù)：I 軸（電動機(jī)軸）P0=Pd=3.74(KW)n0=nm=1250(r/min)T0=9.55*106 P0/ n0=9.55*106*3.74/1250=28573.6(N*mm)II 軸（減速器高速軸）P1=P0*η 軸承 =3.74*0.99=3.70（KW）n1=n0/i1=1250/5.428=230.3(r/min)T1=9.55*106 P1/ n1=9.55*106*3.7/230.3=153430.3(N*mm)III 軸（減速器低速軸即開卷機(jī)主軸）P1=P1*η 軸承 η 齒輪 2=3.7*0.99*0.972=3.45（KW）n2=n1/i2=230.3/7.282=31.6(r/min)T2=9.55*106 P2/ n2=9.55*106*3.45/31.6=1042642.4(N*mm)5.2 主軸的設(shè)計計算5.2.1 選擇軸的材料選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可知材料的機(jī)械性能為：硬度 230HBS，強(qiáng)度極限 ɑB=650MPa，屈服極限 ɑs=360MPa，彎曲疲勞極限 ɑ-1=270MPa，剪切疲勞極限 T-1=155MPa,E=2.15*105 MPa。5.2.2 初步估算軸的最小直徑當(dāng)軸的支撐位置和軸所受載荷大小、方向作用點及載荷種類均以確定，支點反力及彎矩可以求得時，可按彎矩合成的理論進(jìn)行近似計算。主軸大致結(jié)構(gòu)如圖 5-1 所示中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書20圖 5-1 主軸零件圖圖中兩軸承中心之間距離為 1594mm，左軸承到齒輪中心距離為 1387.6mm，右軸承到卷筒中心距離為 1385mm。首先根據(jù)軸的直徑計算公式初步估算直徑：軸計算截面上的工作應(yīng)力 ]σ[)1(*aT)M10σ1-4322????rd軸的直徑 34/122*)]-σ[(10( raTMd???式中 M—軸計算截面上的合成彎矩，Nm；T—軸計算截面上的扭矩，Nm；P—傳遞功率，KW；n—轉(zhuǎn)速，r/min；a—根據(jù)扭應(yīng)力變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)，扭應(yīng)力對稱循環(huán)變化時，a=1；r—空心軸內(nèi)徑 d0與外徑 d 之比，r=d 0/d=0.7；代入上式得 d≥91mm考慮到主軸左端有螺紋，故將其軸徑增加 3﹪-7﹪。因此取軸徑為 100mm。根據(jù)主軸上軸承與軸承座地旋轉(zhuǎn)中心可能偏轉(zhuǎn)，選取調(diào)心滾子軸承。裝軸承處的直徑為 d1=180mm，d 2=240mm。裝齒輪處軸徑 d3=220mm。初選軸承 7236 AC/DB 和 7244 AC/DB 其寬度分別為 74mm 和 92mm。5.2.3 軸上受力分析開卷機(jī)主要用于支撐鋼帶卷，把鋼帶送入矯平機(jī)。本開卷機(jī)采用脹縮式卷筒，可以適應(yīng)多種內(nèi)徑變化。其技術(shù)參數(shù)為：電機(jī)功率 KW 4轉(zhuǎn)速 r/min 31.5料寬 mm 2000卷重 Kg 12000軸上受力如圖所示。計算時，通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，軸上零件傳來的力，通常作為集中力，其作用點取為零件輪廓寬度的中心。軸上扭矩則從輪轂寬度的中心算起。軸上支撐反力的作用點，根據(jù)軸承的類型和組合確定。如果作用在軸上的各載荷不在同一平面內(nèi)，可分解到 2 個相互垂直的平面上，中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書21然后分別求出這 2 個平面內(nèi)的彎矩，再按矢量法求得合成彎矩。軸承受的彎矩M=6000*9.8*1.385=81438N.m軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=950000P/n=3.45*9550000/31.6=1042642.4(N*mm)=1042.6N.m齒輪的圓周力Ft=2T/de=2*1042.6/0.856=2436N齒輪的徑向力Fr=Ft tana=2436*0.364=886.7N（1）在水平平面內(nèi)的支反力（見圖 5-2（b） ）由∑M A=0 得 RBZ*1594-Fr*1387.6=0因此 RBZ=886.7*1387.6/1594=771.9N；R AZ= Fr- RBZ=886.7-771.9=114.8N齒輪的作用力在水平平面的彎矩(見圖 5-2（c）)MDZ=RAZ*206.4=114.8*0.2064=23.7N.m（2）在垂直平面內(nèi)的支反力（見圖 5-2（d） ）RAy=（1594-1387.6）Ft/1594=181.3NRBy=Ft*1387.6/1594=1218.7N齒輪的作用力在垂直平面的彎矩（見圖 5-2（e） ）MDy= RAy*1387.6=181.3*1.3876=251.6N.m（3）由于負(fù)載 F0的作用，在支點 A 和 B 處地支反力（見圖 5.2（f） ）由∑M B=0 得 R A0*1594-F0*1385=0RA0=6000*9.8*1385/1594=51090.3N；R B0= RA0+ F0=51090.3+6000*9.8=109890.3N由于負(fù)載 F0的作用而產(chǎn)生的彎矩（見圖 5-2（g） ）MB0=F0*1385=6000*9.8*1.385=81438N.m中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書22圖 5-2 軸所受的載荷5.2.4 軸的強(qiáng)度校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，截面 B 處彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中，因此，B 處是危險截面?，F(xiàn)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于該減速機(jī)軸的轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，而轉(zhuǎn)矩引起的為脈動循環(huán)的剪應(yīng)力?？箯潝嗝嫦禂?shù) =π*0.24 3*（1-0.3 4）=1.3*10 -3）（π 4r132d??W彎曲應(yīng)力幅=MB/W=81438/0.0013=62.6MPaσ由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 m=0。σ根據(jù)安全系數(shù)計算公式=1.51mσa1-σФβε??KS中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書23式中 σ -1—45 鋼彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，σ -1=270MPa；Kσ—正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，查表得 Kσ=2；β—表面質(zhì)量系數(shù)，查表取 β=1；ε—尺寸系數(shù)，查表取 ε=0.7?？古嗝嫦禂?shù)=2.6*10-3）（π 4r16d3??