沖壓式芡實剝殼機

沖壓式芡實剝殼機,沖壓,芡實,剝殼 沖壓式芡實剝殼機 目錄 沖壓式芡實剝殼機.....................................................................................................................3 摘要.............................................................................................................................................3 ABSTRACT...............................................................................................................................4 THE HEAD METAL CLIPPER DESIGN.............................................................................4 1 緒論..........................................................................................................................................5 1.1 課題選擇的背景和目的 ...................................................................................................5 1.2 沖壓式芡實剝殼機國內外發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................................6 1.3 沖壓式芡實剝殼機的現(xiàn)狀 ..............................................................................................7 1.3.1 沖壓式芡實剝殼機在車間布置和作用 ..................................................................................7 1.3.2 沖壓式芡實剝殼機的類型和特點....................................................................................7 1.3.3 沖壓式芡實剝殼機研究的內容和方法 ..................................................................................8 2 方案的選擇與評述...............................................................................................................10 2.1 方案選擇 .........................................................................................................................10 2.2 方案評述 .........................................................................................................................10 3 電機的選擇...........................................................................................................................12 3.1 剪切力的計算 .................................................................................................................12 3.2 剪切機的扭矩計算 .........................................................................................................12 3.3 剪切時,轉股穩(wěn)定運轉轉速 .......................................................................................13Hn 3.4 電機型式及電機容量的選擇 .........................................................................................13 4 主要零件的強度計算.........................................................................................................16 4.1 減速機的計算 .................................................................................................................16 4.1.1 減速機的傳動比分配..................................................................................................................16 4.1.2 減速機齒輪設計 ...........................................................................................................................16 4.1.3 齒輪軸的設計計算 ......................................................................................................................24 4.2 剝殼的設計 .....................................................................................................................29 4.2.1 材料的選擇 .....................................................................................................................................29 4.2.2 剝殼的結構設計 ...........................................................................................................................29 4.3 轉股軸承的選擇及校核 .................................................................................................30 4.4 側隙調整機構的設計 .....................................................................................................31 4.5 電動機的起動力矩的驗算 .............................................................................................32 4.5.1 系統(tǒng)飛輪力矩的計算..................................................................................................................32 4.5.2 起動時間的計算 ...........................................................................................................................33 4.5.3 起動轉角的校核 ...........................................................................................................................33 5 潤滑方法的選擇...................................................................................................................37 5.1 減速機潤滑方法及潤滑油的選擇 .................................................................................37 5.2 沖壓式芡實剝殼機的潤滑 .............................................................................................37 6 試車方法和對控制的要求....................................................................................................38 6.1 試車要求 .........................................................................................................................38 6.2 對控制系統(tǒng)的要求 .........................................................................................................38 7 設備可靠性與經濟評價........................................................................................................39 7.1 機械設備的有效度 .........................................................................................................39 7.2 投資回收期 .....................................................................................................................39 專題-電動機選擇與探討 .........................................................................................................41 1.三相異步電動機的旋轉原理 : .........................................................................................42 2.同步電動機在結構上大致有兩種：....................................................................................43 3.電機固有步距角：................................................................................................................44 4.步進電機的一些特點：........................................................................................................45 5.電動機的潤滑 ....................................................................................................................46 結論...........................................................................................................................................47 致謝...........................................................................................................................................48 參考文獻...................................................................................................................................49 附錄-外文翻譯 .........................................................................................................................50 MODELING AND OPTIMIZATION FOR A 20-H COLD ROLLING MILL...............................................50 1、FORCE ,TORQUE AND POWER ................................................................................................51 2、MATERIAL YIELD STRESS ADAPTION ....................................................................................52 3、FRICTION REPRESENTATION .................................................................................................52 4、ELASTIC MILL STAND BEHAVIOR ..........................................................................................53 5、SUMMARY ............................................................................................................................54 建模與優(yōu)化為 20 - H 的冷連軋 ...............................................................................................55 沖壓式芡實剝殼機,設計人：機械工程系,摘要,沖壓式芡實剝殼機是1700熱連軋機的單體設備,它的用途是切頭、切尾，出現(xiàn)卡鋼事故時，將軋件剪斷，處理卡鋼事故。有時也可剪切定尺，檢查軋件的質量。 本溪鋼鐵公司1700熱連軋廠的切頭剝殼機是為滿足生產要求制造的，本設計就是改造切頭、切尾剝殼機及其主傳動系統(tǒng)。重新選擇主電機，新設計的減速機利用原剪切機的底座，采用雙電機，把剪切機構的曲柄搖桿式改成轉鼓式，減少了動力矩，提高了剪切質量。,設計中，進行剪切力的計算，選擇主電機的容量，進行軸、齒輪的設計計算，進行剪切機構的改進設計，取得較好的效果，有一定的經濟效益。 該切頭剝殼應用1700連軋廠，切頭和切尾，以及事故處理也可作為1700橫切機構設計參考。,關鍵詞： 剪切機,轉股,切頭,切尾,目錄,1緒論 2 方案的選擇與評述 3 電機的選擇 4 主要零件的強度計算 5 潤滑方法的選擇 6試車方法和對控制的要求,1緒論,1.1課題選擇的背景和目的 鋼材的生產在國民經濟中占有重要地位，用軋制的方法生產鋼材，具有生產率高、品種多、生產過程連續(xù)性強、易于機械化、自動化等優(yōu)點。隨著軋制工藝和設備的不斷發(fā)展，以及國民經濟各個部門對鋼材品種要求的不斷增長，軋制剛才的品種范圍也在日益擴大 。,隨著帶鋼熱連軋機的發(fā)展，產品精度會不斷提高，除了提高軋機剛性外，還用厚度自動控制。采用電動—液壓壓下裝置，為了提高帶鋼向厚度公差和改善板型，在現(xiàn)代軋機上裝有液壓彎輥裝置。,2 方案的選擇與評述,2.1方案選擇 利用原機架，把原剪切機曲柄連桿式改為轉鼓形式，剪切速度不變，仍為0.4～2m/s，將原剝殼機二臺直流電機容量加大，采用平刃剪切方式，配備一臺減速機。從許多廠家使用情況看，轉鼓式切頭剝殼切頭、切尾使用情況比曲柄連桿式要好。,2.2方案評述 （1）采用雙電機方便啟制動，減少啟動時間，以便滿足剪切要求； （2）選用制動器以便快速停機，以便下次剪切； （3）減速機的目的減速，以便電機容量減少，同時大齒輪相當于飛輪作用，以便減少剪切力矩； （4）剪鼓輪采用雙剪刃提高剪切效率，且對稱布置，以便剪切鼓輪平衡 （5）采用斜齒齒輪使轉鼓同步轉動。,,3 電機的選擇,3.1電機型式及電機容量的選擇 由于直流電機有優(yōu)良的調速性能，調速范圍大、平滑、方便、過載能力大，可實現(xiàn)頻繁的快速起動、制動和反轉，這些特點滿足切頭剝殼機的要求，選用直流電機ZD2系列中型直流電動機：,電機采用起動工作制,每次剪切要求的加速時間非常短,電動機功率幾乎完全由剝殼運動質量的加速條件決定的,剪切力對電動機功率實際上影響不大。該剪切機為便于起、制動，選雙電機驅動，初步選ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min兩臺。，,4 主要零件的強度計算,4.1減速機的計 4.2剪刃的設計算 4.3轉股軸承的選擇及校核 4.4側隙調整機構的設計 4.5電動機的起動力矩的驗算,5 潤滑方法的選擇,軸承的潤滑采用飛濺潤滑,即把傳動零件飛濺到箱蓋上的油匯集到箱體剖分面上的油溝中,然后流進軸承中進行潤滑。,剝殼機傳動齒輪的圓周速度，速度低載荷大，故選用24號汽缸油，油池潤滑。轉股軸承采用干油潤滑，干油選用4號鈣基潤滑脂，代號為ZG-4 GB501-65。油池內潤滑油使用期為6個月，6個月更換一次。如沒有24號汽缸油，可用蓖麻油代替汽缸油。,6試車方法和對控制的要求,6.1試車要求 (1)試車前應詳細檢查，不得有卡住現(xiàn)象，剪刃間隙應滿足0.1～0.3mm. (2)試車前按圖紙進行潤滑，不得有漏油現(xiàn)象。 (3)試車時應從低速開始試車，試車速度分別以0.5m/s、1 m/s、1.5 m/s、2 m/s、2.4 m/s五種速度(指剪切速度)進行試車。試車時，要對剪刃在起動、加速、制動和行車各階段中的速度和剪刃位置進行測定，不得有異?，F(xiàn)象，試車正?？山桓妒褂谩?6.2對控制系統(tǒng)的要求 (1)主傳動系統(tǒng)安裝保護措施由電流控制。 (2)系統(tǒng)制動由電機反接制動和制動器制動共同作用。 (3)要剪切后在70度內制動，正好使剪刃停在起動位置。,經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。,致謝,我要感謝本科四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完。,,,, 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁1 目錄 沖壓式芡實剝殼機.....................................................................................................................3 摘要.............................................................................................................................................3 ABSTRACT...............................................................................................................................4 THE HEAD METAL CLIPPER DESIGN.............................................................................4 1 緒論..........................................................................................................................................5 1.1 課題選擇的背景和目的 ...................................................................................................5 1.2 沖壓式芡實剝殼機國內外發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................................6 1.3 沖壓式芡實剝殼機的現(xiàn)狀 ..............................................................................................7 1.3.1 沖壓式芡實剝殼機在車間布置和作用 ..................................................................................7 1.3.2 沖壓式芡實剝殼機的類型和特點....................................................................................7 1.3.3 沖壓式芡實剝殼機研究的內容和方法 ..................................................................................8 2 方案的選擇與評述...............................................................................................................10 2.1 方案選擇 .........................................................................................................................10 2.2 方案評述 .........................................................................................................................10 3 電機的選擇...........................................................................................................................12 3.1 剝殼力的計算 .................................................................................................................12 3.2 剝殼機的扭矩計算 .........................................................................................................12 3.3 剝殼時,轉股穩(wěn)定運轉轉速 Hn.......................................................................................13 3.4 電機型式及電機容量的選擇 .........................................................................................13 4 主要零件的強度計算.........................................................................................................16 4.1 減速機的計算 .................................................................................................................16 4.1.1 減速機的傳動比分配..................................................................................................................16 4.1.2 減速機齒輪設計 ...........................................................................................................................16 4.1.3 齒輪軸的設計計算 ......................................................................................................................24 4.2 剝殼的設計 .....................................................................................................................29 4.2.1 材料的選擇 .....................................................................................................................................29 4.2.2 剝殼的結構設計 ...........................................................................................................................29 4.3 轉股軸承的選擇及校核 .................................................................................................30 4.4 側隙調整機構的設計 .....................................................................................................31 4.5 電動機的起動力矩的驗算 .............................................................................................32 4.5.1 系統(tǒng)飛輪力矩的計算..................................................................................................................32 4.5.2 起動時間的計算 ...........................................................................................................................33 4.5.3 起動轉角的校核 ...........................................................................................................................33 5 潤滑方法的選擇...................................................................................................................37 5.1 減速機潤滑方法及潤滑油的選擇 .................................................................................37 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁2 5.2 沖壓式芡實剝殼機的潤滑 .............................................................................................37 6 試車方法和對控制的要求....................................................................................................38 6.1 試車要求 .........................................................................................................................38 6.2 對控制系統(tǒng)的要求 .........................................................................................................38 7 設備可靠性與經濟評價........................................................................................................39 7.1 機械設備的有效度 .........................................................................................................39 7.2 投資回收期 .....................................................................................................................39 專題-電動機選擇與探討 .........................................................................................................41 1.三相異步電動機的旋轉原理 : .........................................................................................42 2.同步電動機在結構上大致有兩種：....................................................................................43 3.電機固有步距角：................................................................................................................44 4.步進電機的一些特點：........................................................................................................45 5.電動機的潤滑 ....................................................................................................................46 結論...........................................................................................................................................47 致謝...........................................................................................................................................48 參考文獻...................................................................................................................................49 附錄-外文翻譯 .........................................................................................................................50 MODELING AND OPTIMIZATION FOR A 20-H COLD ROLLING MILL...............................................50 1、FORCE ,TORQUE AND POWER ................................................................................................51 2、MATERIAL YIELD STRESS ADAPTION ....................................................................................52 3、FRICTION REPRESENTATION .................................................................................................52 4、ELASTIC MILL STAND BEHAVIOR ..........................................................................................53 5、SUMMARY ............................................................................................................................54 建模與優(yōu)化為 20 - H 的冷連軋 ...............................................................................................55 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁3 沖壓式芡實剝殼機 摘要 切頭沖壓式芡實剝殼機是 1700 熱連軋機的單體設備,它的用途是切頭、切尾，出現(xiàn) 卡鋼事故時，將軋件剪斷，處理卡鋼事故。有時也可剝殼定尺，檢查軋件的質量。 本溪鋼鐵公司 1700 熱連軋廠的切頭沖壓式芡實剝殼機是為滿足生產要求制造的， 本設計就是改造切頭、切尾沖壓式芡實剝殼機及其主傳動系統(tǒng)。重新選擇主電機，新 設計的減速機利用原剝殼機的底座，采用雙電機，把剝殼機構的曲柄搖桿式改成轉鼓 式，減少了動力矩，提高了剝殼質量。 設計中，進行剝殼力的計算，選擇主電機的容量，進行軸、齒輪的設計計算，進 行剝殼機構的改進設計，取得較好的效果，有一定的經濟效益。 該切頭飛剪應用 1700 連軋廠，切頭和切尾，以及事故處理也可作為 1700 橫切機 構設計參考。 關鍵詞： 剝殼機,轉股,切頭,切尾 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁4 Abstract The Head Metal Clipper Design The head metal clipper is 1,700 hot companies rolling mills monomer equipment. Its use is cuts away the forehead, cuts away the tail, When it appear catches the steel and iron accident, It cuts by the rolling part, processing catches the steel and iron the matter. Sometimes also may cut the size which assigns, inspects is rolled over the part the quality. The Benxi iron and steel company 1,700 heat continuously roll over the manufacturing plant to cut away the forehead clipper are for satisfy the production request manufacture， This design is the transformation cuts away the forehead, cuts away the rear part clipper and its the main transmission system. Rechooses the main electrical machinery, the new design decelerates the machine use originally to cut the machine the foundation, uses the double electrical machinery, cuts the organization the crank rocker type to alter to the rotor drum type, reduced the kinetic moment, enhanced has cut the quality. In the design, carries on the shearing force the computation, the choice main electrical machinery capacity, carries on the axis, the gear design calculation, carries on cuts the organization the improvement design, obtains a better effect, has the certain economic efficiency. Should cut away the forehead to fly cuts should be used in 1700 continuously roll over the manufacturing plant, cuts away the forehead and cuts away the rear part, as well as the accident processes also may take 1,700 lateral shears organizations design reference. Key words: the cutting machine, the rotor drum type, cuts away the forehead, cuts away the tail 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁5 1 緒論 1.1 課題選擇的背景和目的 鋼材的生產在國民經濟中占有重要地位，用軋制的方法生產鋼材，具有生產率高、 品種多、生產過程連續(xù)性強、易于機械化、自動化等優(yōu)點。隨著軋制工藝和設備的不 斷發(fā)展，以及國民經濟各個部門對鋼材品種要求的不斷增長，軋制剛才的品種范圍也 在日益擴大。應該指出，性能參數相同的軋鋼機采用不同的布置型式時，軋鋼車間產 品、產量和軋鋼工藝就不同。因此，軋鋼機標稱方法還不能全面反映各種軋鋼車間的 技術特征，還應考慮軋鋼機布置型式。軋鋼機布置型式可分為單機架式、多機架順列 式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復式、布棋式等，為了進一步提高生產率， 出現(xiàn)了連續(xù)式布置，此時各架工作機座沿軋制線依次排列，使軋件能同時在幾個工作 機座中連續(xù)軋制。在連續(xù)軋制時為了不使軋件在工作機座間拉斷時產生很大的活套， 各工作機座的軋制速度應符合“秒流量相等”的原則。連續(xù)布置的主要優(yōu)點是單位產 量投資少，軋制速度高，有較高的機械化和自動化水平。連續(xù)式布置的主要缺點是總 投資大，建設周期教長，改變軋制規(guī)格時，軋機調整不方便。因此，有些熱軋鋼板車 間采用半連軋和 3/4 連軋布置型式。精軋機采用連續(xù)式，粗軋采用非連續(xù)式。 隨著帶鋼熱連軋機的發(fā)展，產品精度會不斷提高，除了提高軋機剛性外，還用厚 度自動控制。采用電動—液壓壓下裝置，為了提高帶鋼向厚度公差和改善板型，在現(xiàn) 代軋機上裝有液壓彎輥裝置。 1700 熱連軋機組為了使粗軋后的軋件有更好的頭尾形狀，該熱軋線上裝有一臺切 頭、切尾的沖壓式芡實剝殼機，該沖壓式芡實剝殼機作用是切掉軋件的“舌頭”和 “燕尾” ，出現(xiàn)卡鋼事故時，將軋件剪斷，處理卡鋼事故，有時也用剝殼定尺，檢查軋 件的質量。 沖壓式芡實剝殼機使用中存在的問題，沖壓式芡實剝殼機采用發(fā)電機組供電調整 困難，剝殼機構的運動不見偏心套、連桿慣性太大，電氣控制部分難以實現(xiàn)。軋件速 度和檢測儀器不可靠，曲柄軸承進水等問題，由于沖壓式芡實剝殼機不能正常使用， 致使黑頭進精軋機組造成沖擊符合大，軋件的“舌頭”和“燕尾”很大，有時造成過 鋼和卷取卡鋼事故，影響產品成材率，加大廢品數量。本設計的目的就是對切頭沖壓 式芡實剝殼機進行改進設計，保證飛剪正常剝殼，這樣可以引進厚度控制系統(tǒng)使板卷 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁6 卷取整齊，提高帶卷質量，以滿足市場對帶鋼的要求。 1.2 沖壓式芡實剝殼機國內外發(fā)展現(xiàn)狀 要使飛剪適應軋機生產的要求和提高自動化水平，除不斷改進飛剪性能外，在飛剪 區(qū)還需增設有關設備與裝置。 如圖 1.1 所示，切頭飛剪區(qū)的設備布置簡圖要求剝殼的長度小于 2～3 的距離，相 應的剝殼部位長度應給定。否則料頭不能及時進入收集裝置切掉頭尾不規(guī)則區(qū)域不殘 存“鏟頭”和“魚尾” 。 1、探測器 2、切頭飛剪 3、破鱗夾角輥 4、測量裝置 5、脈沖發(fā)生器 6、9、10、測速發(fā)電機 7、主令控制器 8、自整角機 圖 1.1 切頭沖壓式芡實剝殼機區(qū)設備布置簡圖 測量裝置 4 位于剪前輥道的輥縫中，靠軋件和輥系表面的摩擦力帶動測速發(fā)電機 6，測定軋件的速度。熱金屬探測器 1 位于軋件的正上方，在 A、B 、C 三處寬度差進 行掃描，以 A、B 兩處寬度差選擇切頭部位，B、 C 兩處寬度差選擇切尾部位，使剝殼 部位既滿足軋件的要求，又盡可能減少金屬消耗。 脈沖發(fā)生器 5 是為防止被切掉部分過長而設置的，它裝在測量裝置中。用脈沖數 指示帶鋼通過的長度。沖壓式芡實剝殼機將以脈沖數為根據進行啟動剝殼。切頭沖壓 式芡實剝殼機 2 的測速發(fā)電機 9 和測量裝置測速發(fā)電機 6 配合控制剝殼的切頭速度， 與破鱗夾送輥 3 的測速發(fā)電機 10 配合控制切尾速度，使剝殼在切尾時的線速度與第一 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁7 架精軋機軋件入口速度相適應。主令控制器 7 用于控制剝殼位置。自整角機 8 把剝殼 的實際位置反映給操作臺，使操作人員了解設備的運轉情況。 近年來，把上述控制用電子計算機自動控制取得了明顯的效果；其次，對飛剪的 機械部分進行一些改進，使剝殼剝殼間隙和剝殼重疊量得到提高，把運動部件的動平 衡更加科學以降低動載荷。 把軸承密封進行改進，防止水進入軸承呢叨叨理想的潤滑效果。傳動裝置設計更 加合理，以減少運動負荷，以便于飛剪的啟動和制動。隨著沖壓式芡實剝殼機設計的 完善，提高沖壓式芡實剝殼機的剝殼速度，以適應軋機速度的不斷提高。 1.3 沖壓式芡實剝殼機的現(xiàn)狀 1.3.1 沖壓式芡實剝殼機在車間布置和作用 R1——可逆式粗軋機 R2、R3——不可逆式四輥萬能軋機 F1……F7——精軋機 圖 1.2 切頭飛剪區(qū)設備布置圖 切頭沖壓式芡實剝殼機的作用： 剝殼軋件的頭、尾，以便軋件順利進行精軋機，提高帶鋼卷取質量，減少消耗， 提高成品率。 處理軋制事故，當出現(xiàn)卡鋼事故時，用飛剝殼斷，減少事故損耗。 1.3.2 沖壓式芡實剝殼機的類型和特點 用沖壓式芡實剝殼機來橫向剝殼運動著的軋件。人們在實踐中不斷改進與提高使 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁8 飛剪的性能不斷完善。近年來，隨著軋機速度的不斷提高，提高飛剪的速度已成為人 們普遍注意與研究的問題，各國的飛剪設計研究工作者正在研究各類軋機用的高速飛 剪及其生產過程的全部自動化，用電子計算機控制的飛剪已經用于生產。經過近百年 的發(fā)展，在生產中使用的飛剪，其類型很多，目前較常用的飛剪型式有圓盤式飛剪、 滾筒式飛剪、曲柄回轉杠桿式飛剪、曲柄偏心式飛剪、擺動式飛剪和曲柄偏心搖桿式 飛剪等，上述各類飛剪從剝殼運動軌跡來看基本上有兩種，即剝殼做圓周運動和非圓 周的復雜運動軌跡兩種。 1 圓盤式飛剪 這種飛剪一般用在小型車間，將它安裝在冷床前對軋件進行粗剪，或者安裝在精 軋機組前對軋件進行切頭，以保證精軋機組的軋制過程順利進行。 圓盤式飛剪工作可靠、結構簡單并可應用于軋制速度 10m/s 以上的場合，在小型 車間得到較廣泛的應用，它的缺點是剝殼斷面傾斜，但對切頭影響不大。 2 滾筒式飛剪 滾筒式飛剪是應用很廣泛的一種飛剪，它安裝在連軋機前、后或橫切機組上，用 來剝殼厚變小于 12 毫米的鋼板或小型型鋼。由于這種飛剪的刀片做簡單的圓周運動， 它可以剝殼運動速度高達 15m/s 以上的軋件。此類飛剪由于在剝殼區(qū)刀片不是做平行 移動，因而在剝殼厚變軋件時，軋件端面不平，故作為成品定尺飛剪以剝殼小型型鋼 和薄板為宜。 3 曲柄回轉杠桿式飛剪 這種飛剪用于剝殼較大的帶材或鋼坯，由于刀片垂直軋件，故可使剝殼斷面較為 平直，在剝殼鋼板時可以采用斜刀刃，以便減少剝殼力，這種飛剪缺點結構復雜，剝 殼機構運動質量較多，動力特性不好，刀片運動速度不能太快。 4 曲柄偏心式飛剪 這種飛剪用于剝殼厚度較大的鋼板和鋼坯，剝殼軋件時刀片垂直軋件，故可使剝 殼斷面較為平直，剝殼時刀片的重疊量也能得到保證。在剝殼鋼板時可以采用斜刀刃。 通過改變偏心軸的偏心量，改變剝殼軌跡半徑以調整剝殼立尺長度。此類飛剪安 裝在連續(xù)鋼坯軋機后面用于剝殼鋼坯，也可裝在連軋帶鋼軋機前面用于切頭、切尾。 1.3.3 沖壓式芡實剝殼機研究的內容和方法 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁9 1 進行現(xiàn)場調研，了解沖壓式芡實剝殼機生產中存在的問題，并通過座談收集改進方 案，收集有關資料。 2 制定合理的設計方案，并畫出總圖。 3 對飛剪控制系統(tǒng)提出合理要求，以保證剝殼的尺寸，提高成材率，減少浪費。 4 進行軸承的密封設計，防止水汽進入軸承內，以改善潤滑性能，提高軸承壽命。 5 進行飛剪設計的計算和動載荷分析，以減速系統(tǒng)的 GD2，便于啟制動。 `選擇合理的電機類型和容載。 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁10 2 方案的選擇與評述 2.1 方案選擇 利用原機架，把原剝殼機曲柄連桿式改為轉鼓形式，剝殼速度不變，仍為 0.4～2m/s ，將原沖壓式芡實剝殼機二臺直流電機容量加大，采用平刃剝殼方式，配備 一臺減速機。從許多廠家使用情況看，轉鼓式切頭飛剝殼頭、切尾使用情況比曲柄連 桿式要好。傳動圖如 2.1 所示： 1、剝殼機座 2、聯(lián)軸器 3、減速器 4、聯(lián)軸器 5、制動器 6、電機 圖 2.2 傳動系統(tǒng)示意圖 注：本方案的工作原理是通過雙電機驅動減速器，通過減速器實現(xiàn)轉鼓轉動，從而帶動剝殼剝 殼板材。剝殼只適用于平刃剪，不適用斜剪。 2.2 方案評述 （1）采用雙電機方便啟制動，減少啟動時間，以便滿足剝殼要求； （2）選用制動器以便快速停機，以便下次剝殼； （3）減速機的目的減速，以便電機容量減少，同時大齒輪相當于飛輪作用，以便 減少剝殼力矩； （4）剪鼓輪采用雙剝殼提高剝殼效率，且對稱布置，以便剝殼鼓輪平衡 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁11 （5）采用斜齒齒輪使轉鼓同步轉動。 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁12 3 電機的選擇 3.1 剝殼力的計算 帶鋼參數: 帶鋼最大寬度:1550mm 材質:Q235 最大厚度:40mm 剝殼溫度: 1000℃ 軋件運行速度:2m/s 剝殼力計算: [2，236-246] (3.1) F?btmaxK 0.6=P? 70?bt? (3.2)h??260415m? 607. =P max N3148? 3.2 剝殼機的扭矩計算 滾筒式切頭飛剪總扭矩可按靜力學方法計算,最大剝殼總扭矩的計算公式為: (3.3)?SinAPM????)(maxa 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁13 圖 3.1 受力簡圖 式中: —上 、下滾筒中心矩 ＝970mmAA —剝殼重合量 ＝3mms s —對應最大剝殼力的剝殼角? （3.4）sAh????)1(cos?? —對應最大剝殼力的相對切入深度 ＝0.25? 3970)25.(4cs61.? 82.0)..(28max ????MmN?749 3.3 剝殼時,轉股穩(wěn)定運轉轉速 Hn [2.244] （3.5）2cos60???RH?? 式中： —軋件運行速度 H?m/? —剝殼圓弧半徑 R485 —開始剝殼角 2? （3.6） Rhs2cos???957.0 .481.36?Hnmin/2r? 3.4 電機型式及電機容量的選擇 由于直流電機有優(yōu)良的調速性能，調速范圍大、平滑、方便、過載能力大，可實現(xiàn) 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁14 頻繁的快速起動、制動和反轉，這些特點滿足切頭沖壓式芡實剝殼機的要求，選用直 流電機 ZD2 系列中型直流電動機： 初選電機容量： （3.7） 9502 maxhnMN?? 6.4 78?KW2.19? 電機采用起動工作制,每次剝殼要求的加速時間非常短,電動機功率幾乎完全由飛剪 運動質量的加速條件決定的,剝殼力對電動機功率實際上影響不大。該剝殼機為便于起、 制動，選雙電機驅動，初步選 ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min 兩臺，其性能 參數見表 3.1。 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁15 表 3.1 電機性能參數 電 壓 （伏） 電 流 （安） 轉 速 （ r/min） 工作 過載 倍數 k 切斷 過載 倍數 效 率 （η） 飛輪轉 距 GD2 （kg.m 2） 重 量 （N） 600 1030 400/1000 2.5 2.75 0.93 765 95000,187,45,30,2,0,168,205,14,280 1 ????? GFEDCbBAl 354khhH 圖 3.2 電機結構尺寸(單位 mm) 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁16 4 主要零件的強度計算 4.1 減速機的計算 4.1.1 減速機的傳動比分配 電機功率為 630kw,額定轉數為 400rpm,其傳動比為 9.635,每年 300 工作日,三班制, 每班 8 小時(實際按 3 小時),壽命 10 年。 減速機采用雙電機驅動，其齒輪排列形式如下： 圖 4.1 傳動示意圖 分配原則：按齒面接觸強度相等，減速器具有最小的外行尺寸和較有利潤滑條件 的原則。 經查表并比較，取高速級傳動比 435.21?i 低速級傳動比 97 4.1.2 減速機齒輪設計 1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數 （1）按所設計的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁17 （2）選用 8 級精度（GB10095-88） 。 （3）材料選擇:小齒輪材料選用 34CrNi3Mo，整體調質處理，強度極限 =803.6MPa,b? 屈服極限 =686 MPa,彎曲疲勞極限 =343 MPa,齒面硬度 HB320;大齒輪選用s?limF? 40CrMn2Mo，調質處理，齒面硬度 HB290, 強度極限 =862.4MPa,屈服極限 =686 b?s MPa,彎曲疲勞極限 =274.4 MPa,接觸疲勞極限均為 820 MPa。limF （4）選小齒輪齒數 ，大齒輪齒數 。241?z 58.42.43uz12??? （5）選取螺旋角。初選螺旋角 β=14°。 2 按齒面接觸強度設計 即： （4.1）??3 2112?????????HEadtt ZuTK??? （1）確定公式內的各計算數值 試選 Kt = 1.6。 由圖選取區(qū)域系數 。2.453 ZH? 由圖查得 ， ，則 。78.01a?87.0a? 65.121??aa? 由表選取齒寬系數 。1d? 由表查得材料的彈性影響系數 。MP .9 ZE? 計算小齒輪傳遞的轉矩 （4.2）03015.nT? = 9.55× 46 3 =15041 mN? 計算應力循環(huán)次數 （4.3 ）jLhn1160? ??1530824??97. 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁18 （4.4）uN/12? 957.3078.? 4 查取彎曲疲勞壽命系數 由圖查得， ；90.1?FNK95.02?FN 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數 S=1 得： （4.5）??SFENH11??8209.?MPa73??SKFENH22??18095.?Pa7? 許用接觸應力 （4.6）??????2/1HH???7938?MPa5. （2） 計算 計算小齒輪分度圓直徑 ，由計算公式得：1td 3 241 5.789143.2.365.102 ???????????t m7.9? 計算圓周速度 （4.7）106?ndvt? 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁19106427.39???sm/.8 計算齒寬 b 及模數 ntm （4.8）tdb1??27.396?m （4.9） 1coszdtnt??247.396??m? （4.10）nth5.162?3/7.9/?hbm1 計算縱向重合度 ?? （4.11 ）????tgzd138.0???429. 計算載荷系數 K 已知使用系數 =1。A 根據 v = 8.3m/s，8 級精度，查得動載系數 ；由表查得 的計算公式:28.1?VK?HK 故 （4.12）bdH ??????? ?30)6.01(8.2.1?? 27.96.250. 查得 ， 。故載荷系數：4.1??FK4.1??FHK （4.13）??HVAK 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁2050.1428.1??69 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑， 即： （4.14） 31/ttKd?6.1/027.96?m4 計算模數 nm （4.15）1coszdn??204.47??m5.? （3） 按齒根彎曲強度設計 即： （4.16）??321 cosFSadn YzYKT??????? A 確定計算參數 計算載荷系數 （4.17）??FVAK?45.128.1?60 根據縱向重合度 ，由圖查得螺旋角影響系數 。903.1??? 8.0?BY 計算當量齒數 （4.18）?31coszV??4237.6? 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁21 ?320coszV??14593.6 查取齒形系數 由表查得， ； 。592.1??FY278.??FY 查取應力校正系數 由表查得， ； 。6.1?S 3.12?S 查取彎曲疲勞強度極限 由[]圖查得，小齒輪 MPa；大齒輪 MPa。41?FE?4.271?FE? 由[]圖 10-18 查得:彎曲疲勞極限壽命系數 : 850,.1NNK 計算彎曲疲勞許用應力,取安全系數 ,由式(10-12)得:4.S （4.19）FEF11][???4.380?6215SKFENF2][???4.1780?6 計算大、小齒輪的 并加以比較??FS Y?? 6.2159.1??FS?08. ??7.6432FSY??02.? 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁22 大齒輪的數值大。 B 設計計算 ??3 2243.105.cos970.2????nm6.15? 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數 大于由齒根彎曲強度計算nm 的法面模數，取 ，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需n20 按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 來計算應有的齒數。于是由：d20.471? （4.20）nmz?cos161420.47???8. 取 ,則 。231?zuz534.212?? （4）幾何尺寸的計算 計算中心距 （4.21）???cos21nmza????4359.80? 將中心距圓整為 810mm。 按圓整后的中心距修正螺旋角 （4.22）??amzn2arcos1???80356? 45'31''?1 因 β 值改變不多，故參數 、 、 等不必修正。a??KHZ 計算大、小齒輪分度圓直徑 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁23 （4.23）?cos1nmzd?'4532 0??6.71? ?cos2nmzd'453106???.43 其他齒輪計算略,齒輪結構如下所示 調 質 處 理材 料 ,34:01MNCZr 調 質 處 理材 料 ,34:0MNCZr 圖 4.2 齒輪 1 圖 4.3 齒輪 2 0224:MCZnr材 料 04:MCZnr材 料?1204.3655°?263.840145° 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁24 圖 4.4 齒輪 3 圖 4.5 齒輪 4 4.1.3 齒輪軸的設計計算 （1）力能參數的計算 軸 III 傳遞的功率： 齒承 ???13P9.03.260kw58 軸 III 的轉數： .913n?65.40rpm21 （2）材料的選用 選取軸的材料為 40Cr 合金鋼，調制處理。其機械性能為: 表 4.1 性能參數HBb??s1??][H][0?][1?286~41 686 490 333.2 245 117.6 68.6 單位(MPa) （3）軸結構的初步設計: 取 =112，于是得：0A （4.24）30minPAd??324.158?.4? 擬定軸上零件的裝配方案如圖 4.3: (1) 根據軸向定位的要求確定軸的直徑和長度 初步選用聯(lián)軸器： 選用齒輪聯(lián)軸器 CLZ19，d=460mm,L=485mm 。故 md460?? 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁25 軸承的選擇: 因 ,所以只能選用雙列滾錐軸承,擬選用 351996,尺寸md460in? ,額定動負荷為 ,故: ,185??TDkN8.1430md480I? 圖 4.6 軸 III 裝配示意圖 , ,故:)207.1(VI ???dmdv490?)207.1(IV??6.58 故 , 。md560IV?d560VI? 軸向尺寸的確定 軸承寬 ，齒輪寬 ，齒輪與箱壁之間的距離為 ，聯(lián)軸器（半）18m7 m45 。45 。 680,L70, 10,L 250, 7,L VIVIII ??? 30VI? （4）計算各力: ,NFt542693'"4?? （4.25）?cosntrg??'83420569??tN.17 （4.26）?tgFa??'83452690?? 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁26N36.804? 水平面支反力 21tNHF54690?713 垂直面支反力： 182.9021??NVF 2049.)4..( ????raFM 32da?5.3680?aP74.9 123 聯(lián)立解得： NFNFVNV 52.1069,25821? （5）繪制齒輪軸的受力簡圖，如圖所示 計算彎矩： 水平面彎矩 ：HM49.01H??NFM2735m??. 垂直面彎矩 ：V )49.0('1V??NF2578.?m?623)49.0('VNM251.????736 合成總彎矩 M： 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁27 （4.27）211VHM??總 圖 4.4 軸的載荷分布圖（M，T 的單位為 N·m） （4.27）211VH??總 26.3905.39mN?86222VHM??總 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁28220.73605.139??mN? 扭矩: T??12.67450 按彎扭合成應力校核軸的強度： 進行校核時，通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面的強度） 。 取 a = 0.6，軸的計算應力為： （4.28）WTMca 21????總 32249.01])1.685(375[?aP4.?WTMca22???總 32248.01])1.65(5.937[?? aP. 均小于 ,所以符合強度要求。21,ca?1? 其他軸的示意如下: I 軸: 圖 4.8 軸 I 示意圖 II 軸: 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁29 圖 4.9 II 軸示意圖 4.2 剝殼的設計 4.2.1 材料的選擇 剝殼材料要求具有高硬度、高耐磨性、高熱硬性，因此，選用合金鋼 ，SiCrW24 該鋼具有較高強度和高硬度，但塑性較低，較適用于做剝殼機刀片。該鋼含碳 0.45%～ 0.35%，含錳小于 40%，含硅 0.80%～1.10% ，含 Cr1.00%～1.30% ，含 W2.00%～2.50%。選用淬火熱處理，淬火介質用油，淬火溫度為 860℃～900℃，淬火 后硬度為 HRC53，交貨狀態(tài) HB217～179。 4.2.2 剝殼的結構設計 為使剪后的軋件順 利進入精軋機組，改善軋件頭尾質量，剝殼