《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-280T擺式飛剪設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-280T擺式飛剪設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）（39頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 39 頁 全全套套C CA AD D圖圖紙紙，聯(lián)聯(lián)系系1 15 53 38 89 93 37 70 06 6 第第1 1章章 飛飛剪剪機(jī)機(jī)的的發(fā)發(fā)展展 1 1. .1 1 國國內(nèi)內(nèi)外外飛飛剪剪機(jī)機(jī)的的發(fā)發(fā)展展?fàn)顮顩r況 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 說直接影響著軋鋼廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 1 1. .1 1. .1 1 國國外外飛飛剪剪機(jī)

2、機(jī)的的發(fā)發(fā)展展情情況況 目前國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，我們稱作“連續(xù) 起停 ” 制飛剪，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。 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，離合器合上， 傳動(dòng)裝置通過離合器帶動(dòng)剪切裝置運(yùn)動(dòng)并剪切；剪切完后離合器脫開制動(dòng)器合上，將剪切裝 置制動(dòng)

3、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?？梢猿浞掷脛?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

4、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)簡單，剪 切精度高，并且在電控技術(shù)及元件過關(guān)的情況下，速度亦可達(dá)到或超過前者，因而更有發(fā)展前途。 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 39 頁 1 1. .1 1. .2 2 國國內(nèi)內(nèi)飛飛剪剪發(fā)發(fā)展展情情況況 從建國初期 50年代至 70年代， 國內(nèi)飛剪機(jī)大都受東歐、蘇聯(lián)等社會(huì)主義國家影響，飛剪機(jī) 大致可分為連續(xù)制和起停制二大類，例如：鞍鋼一初軋100100方連續(xù)制飛剪機(jī)，首鋼300小型 5050方起停制飛剪； 2525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

5、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。不可避免地帶來設(shè) 備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，而且定尺長度是確定的，不可任意調(diào)整，限制了定尺規(guī)格的變化 范圍。由于剪切機(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。許多鋼廠在后來的 設(shè)備改造中都將其簡化改成擺槽式的飛剪，如首鋼2525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)l2m，這是非常不利的。 80年代中期，我國在開放政策影響下集中引

6、進(jìn)了一批國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，包括一些國外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)20ms，剪切 精度士 80ram (v一1 7ms)。在冶金部對引進(jìn)技術(shù)消化吸收的精神指導(dǎo)下，我院自85年以來確立了 部級(jí)飛剪機(jī)科研項(xiàng)目，在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)中小型軋鋼車間的生產(chǎn)現(xiàn)狀 與實(shí)際需要，經(jīng)過幾年努力，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(見表 1)，在全國十幾家鋼廠推廣了20多臺(tái)套。已投產(chǎn)的有十三

7、家，并已 經(jīng)開始向東南亞出口，取得了卓有成效的工作業(yè)績(見表 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，隨著國內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)過我國專家和科技人員的不懈努力，小型 飛剪技術(shù)和裝備一定能夠達(dá)到國外先進(jìn)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口滿足國內(nèi)需要之目的。 1 1. .2 2飛飛剪剪機(jī)機(jī)的的用用途途及及工工藝藝要要求求 飛剪機(jī) (flying shears)是在軋件運(yùn)動(dòng)過程中，剪刃產(chǎn)生相對運(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，用來橫向剪切軋件或連鑄坯的頭、尾或?qū)⑵浼羟谐?一定的定尺長度。由于近年來

8、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，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，對尺剪切要求 VxVU ,以保證在剪切過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

9、長度也不相同，而對一種成品厚度有時(shí)也要求幾種不 同的長度規(guī)格。因此，一臺(tái)飛剪機(jī)必須能夠調(diào)節(jié)被剪鋼坯的長度在生產(chǎn)品種要求的范圍之內(nèi)， 并且要求最佳剪切； 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 39 頁 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 1. .3 3飛飛剪剪的的基基本本運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方程程式式 鋼坯剪切的長度 L是鋼坯在兩次順序剪切時(shí)間間隔t內(nèi)所走過的距離 S0的函數(shù)： Lf（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)： 0 （1-2）Lf0（） 在使用上此方程具有非常簡單的形式：

10、，m （1-3） 00 D L 2 式中送料輥的直徑 0 D 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） 00 D n Lt 60 即鋼坯在飛剪上剪切的長度等于送料輥的周長乘以送料輥在兩次順序剪切的時(shí)間間隔t內(nèi)所轉(zhuǎn)過的 距離。 將鋼坯的進(jìn)給速度 代入式1-4中得到： 0 Lt，m （1-5） 0 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值來表示，則方程 1-5可得到如下形式： ， m （1-6）

11、0 60 L k n 在把送料輥的轉(zhuǎn)速 n0代入就得到： ，m （1-7） 0 0 L n Dk n 而當(dāng)用速比為 i的減速器來達(dá)到此速度時(shí)，要滿足同步要求，則： ，m （1-8） 0 LD ik 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 39 頁 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度L僅與兩次順 序 0 剪切的時(shí)間間隔 t有關(guān)。無論是刀片剪刃的速度v，還是送料輥滾筒的半徑 r，都對鋼坯的長度沒 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) 0 運(yùn)轉(zhuǎn)的飛剪機(jī)上剪切時(shí)，可以得到精確的定尺長度。為了能夠保持這個(gè)比

12、例，通常飛剪以一定的速度 將鑄坯送入飛剪的專用輥。按照式1-7，如果刀片轉(zhuǎn)數(shù) n與送料輥的轉(zhuǎn)數(shù) n0以一定的比例同步， 0 則可以達(dá)到所要求的鑄坯定長精確度。 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)來帶動(dòng)，并且 在大多數(shù)情況下是用減速器來實(shí)現(xiàn)同步的。減速器和飛剪聯(lián)系起來并能在很大范圍內(nèi)調(diào)整速比。 在此情況下，鑄坯的定尺長度L，按照式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： 0 0 nZ i nZ 式中 Z和Z0飛剪與送料輥的齒數(shù)。 可以利

13、用連鑄機(jī)的出坯輥道的一部分作為送料輥。 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 39 頁 第第2 2章章 擺擺式式飛飛剪剪的的方方案案選選擇擇 2 2. .1 1 切切割割設(shè)設(shè)備備簡簡介介 連鑄機(jī)的切割設(shè)備是在拉坯的過程中將鑄坯切割成定尺長度或倍尺長度。鑄坯的切割設(shè) 備一般分為兩類：火焰切割設(shè)備和機(jī)械剪切設(shè)備。 2 2. .1 1. .1 1 火火焰焰切切割割設(shè)設(shè)備備 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。來切割鑄坯的?？扇?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

14、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)及閘門等組成。 2 2. .1 1. .1 1. .1 1 切切割割小小車車及及其其行行走走機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 火焰切割裝置為了實(shí)現(xiàn)與鑄坯同步運(yùn)動(dòng)，一般都制成門式小車結(jié)構(gòu)(圖2-1)。小車橫路鑄坯期小 車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)，小車車體要通水 冷卻。切割時(shí)小車與鑄坯作同步運(yùn)動(dòng)，切割完畢后就迅速返回。為此小車由同步機(jī)構(gòu)和返回 機(jī)構(gòu)兩部分組成。

15、洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 39 頁 圖2-1 門式小車結(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；l0-切頭收集 車 （1）同步機(jī)構(gòu) 夾鉗式同步機(jī)構(gòu)見圖 2-2。它是一種比較簡單可靠 的同步方式，應(yīng)用最多。是用一套氣動(dòng)夾鉗機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) 的。壓縮空氣的壓力為0.2940.686 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，

16、借助于鑄坯端部頂著 鉤式擋板把小車帶動(dòng)一起同步前進(jìn)。切割完畢，抬起擋 板，小車快速返回原處。調(diào)整擋板的長度可以改變切坯 的定尺長度 L。 可調(diào)的夾鉗同步機(jī)構(gòu)見圖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。開動(dòng)夾緊氣缸， 使夾頭夾 住鑄坯作同步 運(yùn)動(dòng)，并開始切坯，切斷鑄坯后，松開夾 緊氣虹，使切割小車迅速回到原始 位置。 騎坐式同步機(jī)構(gòu)見圖 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 2. .1 1. .1 1. .2 2

17、割割炬炬及及其其傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)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)饣旌衔恢玫牟粏枺梢苑譃橐韵聨追N型式(圖2-6)。 圖2-2 1-氣缸；2-車體；3-夾鉗；4-鑄坯；5-鉗 口 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 39 頁 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； 4-卷揚(yáng)機(jī)； 5-小車驅(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

18、鑄坯時(shí)(10mm以內(nèi) )才能進(jìn)行切割。外混式割炬 的白色焰心為長線狀，在噴嘴距鑄坯50100mm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)馐窃诳諝庵谢旌希粫?huì)回火、滅火，比較安全可靠，長時(shí)間工作不會(huì)過熱。 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 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 39 頁 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

19、。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 2. .1 1. .1 1. .3 3 自自動(dòng)動(dòng)定定尺尺裝裝置置 為把鑄坯切割成規(guī)定的定尺長度，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)是由過程控制計(jì)算機(jī)控制的。 2 2. .1 1. .1 1. .4 4 切切割割區(qū)區(qū)的的輸輸送送輥輥道道 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)

20、運(yùn)動(dòng)輥道 往復(fù)移動(dòng)的輥道見圖 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_割炬，再重新開 始切割。這種輸送輥道設(shè)備比較簡單，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 2

21、. .1 1. .2 2 機(jī)機(jī)械械剪剪切切設(shè)設(shè)備備 鑄坯的機(jī)械剪切方式由機(jī)械剪來完成。機(jī)械剪按其動(dòng)力來源分為電動(dòng)機(jī)和液壓機(jī)兩大類 型。按剪切機(jī)與鑄坯同步運(yùn)動(dòng)的方式來劃分，則有擺動(dòng)式和平行移動(dòng)式兩種類型。按其剪刀 片運(yùn)動(dòng)的方向來劃分，有上切式與下切式兩種方式。按所切鑄坯的運(yùn)動(dòng)方向來劃分，則有臥 式與立式兩種類型。用直角刀片作對角剪切時(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 洛陽大學(xué)機(jī)

22、電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 39 頁 操縱和維護(hù)比較簡便，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，結(jié)構(gòu)較簡單。但切坯時(shí)對輸送輥道產(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)的主軸上有兩對曲柄或偏心軸銷，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 2. .1 1. .2 2. .1 1 立立式式電電動(dòng)動(dòng)擺擺動(dòng)動(dòng)剪剪切切機(jī)機(jī) 傳統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)的立式電動(dòng)擺動(dòng)剪

23、切機(jī)(見圖 2-10)。其公稱能力為 1.568106N(160t)。一般可用 它來剪切 l00150mm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)，通過皮帶輪帶動(dòng)飛輪，工作時(shí)靠 離合器帶動(dòng)雙偏

24、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。 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 39 頁 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 2. .1 1. .2 2. .4 4 平平行行移移動(dòng)動(dòng)式式液液壓壓剪剪切切機(jī)機(jī)( (下下切切式式 ) ) 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 140140mm 方坯。剪切溫度高于 750 ，鋼種

25、為中碳鋼。剪切機(jī)裝在移動(dòng)小車上，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 剪切的鑄坯定尺長度用光電管控制， 可在 1.53m范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 2 2. .2 2 2 28 80 0t t電電動(dòng)動(dòng)擺擺式式飛飛剪剪的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與組組成成 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 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) 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 39 頁 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)

26、作為擺體機(jī)構(gòu)。 2 2. .2 2. .1 1傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)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)通過三角皮帶、飛輪、氣動(dòng)制動(dòng)離臺(tái)器，傳動(dòng) 一對中心距為 752mm的蝸桿付，使上、下剪刃運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榧羟羞^程是一個(gè)間歇過程，所以飛輪可 將非剪切時(shí)的能量儲(chǔ)存起來，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 2. .2 2 氣氣動(dòng)動(dòng)制制動(dòng)動(dòng)離離合合器器 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)摩擦盤與飛輪連接在一起， 為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)件。制動(dòng)摩擦盤與

27、機(jī)座連 接在一起為固定件。 從動(dòng)盤 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)大成盤狀與 摩擦盤對應(yīng)，在制動(dòng) 盤端折回形成環(huán)狀 氣缸體外壁，環(huán)狀活塞帶著二主動(dòng)盤裝 在兩摩接盤之間，活塞受彈簧壓縮夾緊制動(dòng)摩擦盤。當(dāng)氣缸充氣時(shí)，活塞壓縮彈簧并夾緊傳動(dòng)摩 擦盤。因此當(dāng)主動(dòng)盤與從動(dòng)盤夾緊制動(dòng)盤時(shí)，為制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)夾緊傳動(dòng)盤時(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)，通過電磁氣動(dòng)閥給氣缸供氣或排氣來完成的。因 為制動(dòng)和離合經(jīng)過時(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. .2 2. .3 3 剪剪切切機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 剪切機(jī)的剪切運(yùn)動(dòng)來源于雙偏心軸(即

28、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. .2 2. .4 4 同同步步剪剪切切機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 見圖 2-15所示，在剪切過程中，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 固定軸裝 在機(jī)座上，下剪刃連桿下端兩側(cè)各 裝

29、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 圖 2-15 1、5-調(diào)整彈簧；2-碟形彈簧； 3-斜塊；4-導(dǎo)輥 圖 2-14 氣體制動(dòng)離合器 1-制動(dòng)摩擦盤；2-飛輪；3-機(jī)座；4-傳動(dòng)摩 擦盤；5-從動(dòng)盤；6-主動(dòng)盤；7-活塞；8-彈簧 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 39 頁 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 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. .

30、2 2. .5 5 稀稀油油潤潤滑滑系系統(tǒng)統(tǒng) 剪切機(jī)的蝸桿滾動(dòng)軸承及蝸桿、蝸輪的嚙合點(diǎn)都采用稀油噴淋潤滑，每流裝一臺(tái)WBZ16型稀 油泵，通過過濾器、溢流閥和油流指示器，將油噴到各潤滑點(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。油泵不開動(dòng)，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。 2 2. .2 2. .6 6 干干油油潤潤滑滑系系統(tǒng)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)潤滑點(diǎn)均采用于油潤滑，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滑。 2 2. .2 2. .7 7 壓壓縮縮空空

31、氣氣系系統(tǒng)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，通過氣動(dòng)三大件氣水分離器、調(diào)壓閥、油霧器，接壓力繼電器，單電磁鐵二位四 通閥，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭到氣動(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)，

32、近年來在國內(nèi)外采用機(jī)械剪切 鑄坯的連鑄機(jī)日益增多。但目前國內(nèi)還限于剪切鑄坯厚度小于200mm以下的連鑄機(jī)，而從長期生產(chǎn) 的經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)操作的可靠性來看，機(jī)械剪切是很有發(fā)展前途的。 第第3 3章章 2 28 80 0T T電電動(dòng)動(dòng)擺擺式式飛飛剪剪主主要要參參數(shù)數(shù)計(jì)計(jì)算算 3 3. .1 1 鑄鑄坯坯的的剪剪切切過過程程、單單位位剪剪切切阻阻力力及及剪剪切切力力的的計(jì)計(jì)算算 整個(gè)剪切過程可分為兩個(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33 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)鑄坯沿剪切面開始 沿移，直到剪斷為止。 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1

33、3 頁 共 39 頁 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。單位剪切阻力通過試驗(yàn)得到。圖3-1-2表示了 Z h 在不同溫度、不同鋼種情況下單位剪切阻力 與相對切入深度 的關(guān)系曲線。 剪切力P的大小等于單位剪切阻力與被切鑄坯原始斷面面積之乘積： （3-1-1）PA 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)考慮鑄坯的過冷現(xiàn)象，一般可按750左右考慮。C 刀片的側(cè)壓力 T一般可按下式確定： 有壓板時(shí)T (0.1

34、0.18)P； （3-1-2） 無壓板時(shí)T（ 0.180.35)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） B B PA （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)度極限及相對伸長； B 、 所選用的試驗(yàn)曲線的強(qiáng)度極限及相對伸長。 B 、 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 39 頁 圖3-1-2 a35CrMnSiA ，b低碳鋼（ 0.13 0.2C） 在計(jì)算剪切力時(shí)，為了避免每次都根據(jù)切入深度Z來計(jì)算相對切入深度?？捎玫镀谐?h與

35、偏 心軸轉(zhuǎn)角 的關(guān)系曲線圖來進(jìn)行，見圖 3-1-3。hf（） 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Z20mm，h100mm來說； 由相似三角形及 oAD得： Abc （3-1-6） ZACAb hoDoA 式中ZAC ；hoD 如取線段oA為一單位長，則線段 Ab將表示： Z h 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：90 1) 從縱坐標(biāo)找到 hI10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

36、，則直線Go便為h110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)；90 hf（） 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，Z55mm。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。f（）f（）Pf（） 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 39 頁 圖3-1-3 3 3. .2 2 主主要要參參數(shù)數(shù)的的計(jì)計(jì)算算 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)，A1

37、45145mm2 ； 被剪材料在最低剪切溫度 800時(shí)的抗剪強(qiáng)度（ w） ，w117MPa ； 鑄坯的最大拉坯速度 ()；v5.7m/min ； 鑄坯最小定尺長度 ( )； =1.5m ；ll 3 3. .2 2. .1 1 最最大大剪剪切切力力P Pm ma ax x的的確確定定 Pmax Aw （3-2-2） 式中w 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 =Aw =145145117（N） 2459925N 2500000N 3 3. .2 2. .2 2 最最大大剪剪切切功功A As s的的計(jì)計(jì)算算 As=Pmaxh 1 2 式中 h最大剪

38、切高度，即方坯邊長，m ； As最大剪切功， Nm ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： As=Pmaxh25000000.145181250Nm 1 2 1 2 3 3. .2 2. .3 3 上上、下下剪剪刃刃行行程程及及曲曲軸軸偏偏心心距距的的計(jì)計(jì)算算 設(shè)：下剪刃行程為 Ld，偏心距為 d 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 39 頁 一般取： Ld2d150220mm； 上剪刃行程為 Lu，偏心距為 u 一般?。?Lu2u2050mm； 則曲軸偏心距 eu十d ， (3-2-3) 代入數(shù)據(jù)可 以求得： eu十d2585110mm ； 3 3. .2 2. .4 4 剪剪切切角角度度s計(jì)計(jì)

39、算算 剪切角度計(jì)算詳見圖 3-2-1 。 見圖： s90十 （3-2-4） 式中sin 1（） （3-2-5） e V h he （3-2-6） h 式中s純剪切過程中曲軸實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度， ； 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： he14511035mm h sin 1（） sin 1 e V h 35 18. 553 110 s90十 9018. 553109 圖3-2-1 3 3. .2 2. .5 5 曲曲軸軸回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一周周所所需需時(shí)時(shí)間間 t te e te , s (3-2-7) e 60 n 式中 ne偏心軸轉(zhuǎn)速， r/min ，一般取ne1

40、724r/min ； te曲軸回轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間，s 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 39 頁 取ne17r/min 代入式3-2-7中得： te e 60 n 60 3. 53s 17 （ 3 3. .2 2. .6 6 有有效效剪剪切切時(shí)時(shí)間間 t ts s ts= (3-2-8) es t 360 式中ts有效剪切時(shí)間， s ； 代入數(shù)據(jù)可以求得： ts es t 360 3. 53109 1. 07s 360 （ 3 3. .2 2. .7 7 剪剪機(jī)機(jī)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)功功率率 初初選選 m N (3-2-9) m N s s A K t 102 式中 電動(dòng)機(jī)功率系數(shù)，一般取

41、 0.160.2 ； 剪機(jī)電動(dòng)機(jī)功率， kw m N 取K0.18 代入式3-2-9中得： m N s s AK t 102 182500. 18 29. 9kw 1. 071020 （ 3 3. .2 2. .8 8 有有關(guān)關(guān)飛飛輪輪的的計(jì)計(jì)算算 1）飛輪在剪切時(shí)應(yīng)釋放的能量AF AFAsAm (3-2-10) 式中AF飛輪剪切時(shí)釋放的能量，Nm ； As剪切時(shí)消耗總功， Nm ； Am電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功， Nm ； 其中Amts1020 (3-2-11) m N 代入數(shù)據(jù)可以求得： A mts102029.91.0710203262.86 Nm 32633 Nm m N AFAsAm18125

42、032633148617 Nm 2）飛輪力矩 GDF2 的確定 GDF2 （3-2-12） F 22 12 A7200 nn 式中GDF2飛輪力矩， Nm2 ； n1飛輪釋放能且前的轉(zhuǎn)速，r/min ； 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 39 頁 n2飛輪釋放能量后的轉(zhuǎn)速，r/min ； 其中 n1 (3-2-13) m d n i 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 12 1 nn n 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n1834.8 r/min m d n i 975 1.

43、 618 （ 由15 可得： n2709 r/min 12 1 nn n GDF25529.9 Nm2 5530 Nm2 F 2222 12 A72001486177200 nn834. 8709. 5 （ （ 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) F F 2 2 G D 0. 6D 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， Nm2 ； 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)MMMP m 靜剪摩 式中 推算力臂， m ； P 剪切力， N ； M作圖時(shí)的比

44、例系數(shù) 。 推算力臂可按下式計(jì)算： （3-2-14-2） C cossin sinsin ( ) e l f 式中C連桿力對偏心軸的力臂(考慮摩擦后 )，可用作圖法求得，或從幾何關(guān)系算得 ； 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 39 頁 偏心軸轉(zhuǎn) 角時(shí)連桿擺動(dòng)的角度 ； （3-2-14-3）sinsin e l 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，見圖 3-2-2( )f 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。無其( )f 剪 ( )fM( )f 靜 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

45、確定飛輪的外徑DF880mm ； 由下式可求出飛輪的質(zhì)量 G： G11901.68N 11900N1190kg F F 2 2 G D 0. 6D 2 5530 0. 60. 88 （ 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 3. .2 2. .9 9 驗(yàn)驗(yàn)算算電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)功功率率 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） 22 GD n A 7300 可以看作是剪切開始與終了時(shí)飛輪動(dòng)能的差值，即 F A （3-2-16

46、） 2 22 F12 GD A()nn7300 代入數(shù)據(jù)可以求得： 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 39 頁 2 22 F12 22 G D A() 5530(834. 8 709. 5 ) Nm146583Nm nn AA （ 7300 （ 7300 （146583.47 按上述計(jì)算出來的實(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） SF s AA 1020t （） 式中Nm電動(dòng)機(jī)功率， kw ； AS剪切時(shí)消耗的總功， Nm； Ap飛輪剪切時(shí)釋放的能，Nm； ts 剪切時(shí)間， s 代入數(shù)據(jù)可以求得： Nm31.76kw SF s AA181250

47、 146852 1020t10201. 07 （ （ 過載條件必須滿足： S esm A 1020 ttN（） 式中過載系數(shù) ； AS剪切時(shí)消耗的總功， Nm ； 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： S esm A181250 2. 27 1020 ttN10203. 53 1. 0731. 76 （ （ 查電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)（ JB/T71191993） ，選用三相異步電動(dòng)機(jī)： 型號(hào)： YR250M2-6 ； 功率： N37 kw ； 轉(zhuǎn)速： n980r/min ； 過載系數(shù)： 2.8 ； max M M額 質(zhì)量： m490 kg ； 由于電動(dòng)機(jī)額定功率

48、N37kw Nm31.76kw 額定轉(zhuǎn)速n980r/min nm=975r/min 接電持續(xù)率 Je100 所以，所選電機(jī)滿足要求。 3 3. .2 2. .1 10 0 最最大大剪剪切切力力矩矩 M Mm ma ax x的的計(jì)計(jì)算算 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 39 頁 MmaxPmax Ve （3-2-18） 式中 Mmax最大剪切力矩， Nm ； 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： MmaxPmax Ve2500000.11275000Nm 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 3. .2 2. .1 11 1

49、驗(yàn)驗(yàn)算算工工藝藝要要求求的的最最大大剪剪切切次次效效 S S S （3-2-19） V l 式中S每分鐘最大剪切次數(shù)，/min ； 最大拉坯速度， m/s ； 定尺長度， ml 代入數(shù)據(jù)可以求得： S V5. 7 3. 8 1. 5l 應(yīng)滿足以下條件： neS 式中 ne偏心軸轉(zhuǎn)速； S最大剪切次數(shù)； 因?yàn)?ne17 S3.8 所以 滿足要求 3 3. .2 2. .1 12 2 剪剪切切時(shí)時(shí)剪剪刃刃擺擺動(dòng)動(dòng)行行程程 S SP P SPVmax 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： SPVm

50、ax te5.70.31.71m 第第4 4章章 傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)及及校校核核 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)。 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 39 頁 4 4. .1 1 普普通通V V帶帶的的設(shè)設(shè)計(jì)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N37kw，轉(zhuǎn)速為 980r/min；要 1 n 求第一級(jí)傳動(dòng)比為 i11.168，根據(jù)，可知n2839r/min；工作制為每天 24小時(shí)。 1 2 n i n 4 4. .1 1. .1 1 V V帶帶型型號(hào)號(hào)的的選選擇擇 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)

51、手冊可查得，取工況系數(shù)KA1.6。 設(shè)計(jì)功率 PdKAP （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： PdKAP1.6 3759.2kw 由參考文獻(xiàn) 1中P40頁的圖48，根據(jù)Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1可確定為C型V帶。 4 4. .1 1. .2 2 帶帶輪輪的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)直直徑徑的的選選擇擇 由設(shè)計(jì)手冊選取 dd1300mm dd250.4 1d i d 11. 618 3003 取標(biāo)準(zhǔn)值dd2355mm。 4 4. .1 1. .3 3 帶帶速速計(jì)計(jì)算算 （4-1-2） d d n V 11 60 1000 式中V帶速， m/s； 小帶輪轉(zhuǎn)速

52、， r/minn1 代入數(shù)據(jù)可得： d d n V 11 60 1000 300980 m/ s15. 39m/ s （ 601000 4 4. .1 1. .4 4 帶帶長長、軸軸間間距距及及包包角角 4 4. .1 1. .4 4. .1 1 初初定定軸軸間間距距 若帶傳動(dòng)的帶間距過小，雖然可以使結(jié)構(gòu)緊湊，但是帶的長度較短，在一定的速度下， 單位時(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 過小。但是傳動(dòng)軸間距也不宜過大，否則，在帶的速度過高時(shí)容易引起帶的顫動(dòng)。 一般初定軸間距為： 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 39 頁 （

53、4-1-3） dddd 0.7 dda2 dd 12012 （）（） 代入數(shù)據(jù)可以求得： 458.51310 a 0 初步確定軸間距為 1000mma0 4 4. .1 1. .4 4. .2 2 帶帶長長 初選a0后，根據(jù)開口傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按照下式初步確定帶的基準(zhǔn)長度： （4-1-4） d0 d2d1 1 355 300 L2100300 2 30303150 1000 2 dd 18057. 390120 a 2 （ （355（ 41000 （ （ 代入數(shù)據(jù)可以求得： dd d00dd dd L2add 2a 2 21 12 0 （） （） 4 355 300 2 100300 2 2

54、（） （355） 4 1000 3029.71mm 3030mm 由參考資料查詢，選取帶的基準(zhǔn)長度為Ld3150mm 4 4. .1 1. .4 4. .3 3 實(shí)實(shí)際際軸軸間間距距 根據(jù)選取的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度 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） 0 0 a 2 dd LL 代入數(shù)據(jù)可以求得： a 0 0 a 2 dd LL 30303150 1000 2 1060mm 4 4. .1 1. .4 4. .4 4 小小帶帶輪輪包包角角 小帶輪包角 愈小，帶的工作能力愈不能發(fā)揮出來，所以應(yīng)該保證： 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第

55、 24 頁 共 39 頁 （4-1-6） d2d1 1 dd 18057. 3 a （ 代入數(shù)據(jù)可以求得： d2d1 1 dd 18057. 3 a （ =18057. 3 1060 355（300 =177 120 滿足要求 4 4. .1 1. .5 5 帶帶的的根根數(shù)數(shù) 考慮實(shí)際傳動(dòng)中小帶輪的包角以及實(shí)際帶長的影響，分別引入了包角修正系數(shù)K和帶長修正 系數(shù)KL，因此帶根數(shù)為： （4-1-7） 59. 2 Z 0. 980. 97 （ （8.90（0.4312（ 式中ZV帶根數(shù)； V帶備用功率值， kw；P0 功率增量， kwP 0 其中0.0001 （4-1-8）P 01 Tn 式中普通

56、V帶所傳遞轉(zhuǎn)矩的修正值T 查手冊可以得知： 4.4 代入式4-1-8得：T 0.0001 4.4 9800.4312kwP 0 查手冊可以得知： 8.90kw；P0 K0.98； KL0.97 代入數(shù)據(jù)可以求得： d L P Z PPK K 00 （） 59. 2 0. 980. 97 （ （8.90（0.4312（ 6.67 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 39 頁 取帶根數(shù)Z7根 4 4. .1 1. .6 6 單單根根V V帶帶的的張張緊緊力力 張緊力的大小是保證傳動(dòng)正常工作的重要因素。張緊力過小容易發(fā)生打滑；張緊力過大， 帶的壽命就低，軸和軸承的受力就會(huì)變大。既能保證傳

57、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） d 0 P F500qv vZK 2 2. 5 （1） 式中 單根V帶的張緊力， N； 0 F q單根V帶的長度質(zhì)量， kg/m 查手冊可以得知： q0.30kg/m 代入數(shù)據(jù)求解可得： d 0 P F500qv vZK 2 2. 5 （1） 59. 2 500 15. 3970. 98 2 2.5 （1（0.3015.39 426.1671.06 497.22 N 4 4. .1 1. .7 7 作作用用在在軸軸上上的的載載荷荷 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

58、-1-10） 1 r0 F2ZF sin 2 式中 作用在軸上的載荷， N； r F Z帶根數(shù)； 小帶輪的包角， 1 代入數(shù)據(jù)可以求解得： 1 r0 F2ZF si n 2 （ 177 27497. 22si n 2 6958.69 N 4 4. .2 2 蝸蝸輪輪蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)設(shè)設(shè)計(jì)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 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 39 頁 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 4. .2 2. .1 1 校校核核承承載載能能力力 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

59、照蝸桿的傳動(dòng)名義功率P1和 額定功率 對比來確定傳動(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 1 P 40Cr，齒面要經(jīng)過硬化處理，齒面精整加工，Ra1.6；其需用功率 P1P為：m （4-2-1） 1P112341 PPk k k kP kw （ 式中 1 1 1234 P P k k k k1 1 1 1 37 傳動(dòng)類型系數(shù)、工作類型系數(shù)，制造質(zhì)量系數(shù)、材料系數(shù)； 1 P 蝸桿傳動(dòng)名義功率， kw 1 P 查手冊得知： 1.0、1.0、1.0、1.0 1 k 2 k 3 k 4 k 代入數(shù)據(jù)求解得： 37 ，kw 1 1 1234 P P k k k k1

60、 1 1 1 37 查手冊可以得知： 中心距a750mm， 本剪切機(jī)取 a752mm 4 4. .2 2. .2 2 幾幾何何尺尺寸寸計(jì)計(jì)算算 1) 蝸桿頭數(shù) 查手冊取標(biāo)準(zhǔn)值得： Z11、Z250 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 查手冊取標(biāo)準(zhǔn)值得： df1180mm 3) 蝸輪端面模數(shù) m （4-2-2） 1 2 2 Z1. 8 f ad m （ 代入數(shù)據(jù)可以求得： 25.56 mm 1 2 2 Z1. 8 f ad m （ 2752180 50 1. 8 （ 4) 蝸桿包容蝸輪齒數(shù) Z 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 共 39 頁 （4-2-

61、3） 2 Z Z 10 代入數(shù)據(jù)可以求得： 5 2 Z Z 10 50 10 5) 蝸輪基圓直徑 db 查手冊可以得知： db560mm 6) 齒頂高h(yuǎn)a （4-2-4） a h0. 7m（ 代入數(shù)據(jù)可以求得： 17.89mm a h0. 7m（0. 725. 56（ 7) 齒根高 f h （4-2-5） f hm0. 9 代入數(shù)據(jù)可以求得： 23.004mm f hm0. 90. 925. 56（ 8) 齒頂隙c （4-2-6）c0. 2m（ 代入數(shù)據(jù)可以求得： 5.112mmc0. 2m 0. 225. 56（ 9) 蝸輪分度圓直徑 d2 （4-2-7） 22 dZm 代入數(shù)據(jù)可以求得： 1278mm 22 dZm5025. 56（ 10) 蝸桿喉圓直徑a2d （4-2-8） a22a dd2h 代入數(shù)據(jù)可以求得： 1313.78mm a22a dd2h1278225. 56（ 洛陽大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 39 頁 11) 蝸輪齒根圓直徑f 2d （4-2-9） f 22f dd2h 代入數(shù)據(jù)可以求得： 1232mm f 22f dd2h1278 223. 004（ 12) 分度圓壓力角