資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 58 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 目錄 保鮮膜機設(shè)計 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 保鮮膜機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 6 1.3 保鮮膜機的現(xiàn)狀 7 1.3.1保鮮膜機在車間布置和作用 7 1.3.2保鮮膜機的類型和特點 7 1.3.3 保鮮膜機研究的內(nèi)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(zhuǎn)股穩(wěn)定運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 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(shè)計 16 4.1.3 齒輪軸的設(shè)計計算 24 4.2剪刃的設(shè)計 29 4.2.1材料的選擇 29 4.2.2剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 4.3轉(zhuǎn)股軸承的選擇及校核 30 4.4側(cè)隙調(diào)整機構(gòu)的設(shè)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(zhuǎn)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保鮮膜機的潤滑 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(shè)備可靠性與經(jīng)濟評價 39 7.1機械設(shè)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(zhuǎn)原理 : 42 2.同步電動機在結(jié)構(gòu)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(jié)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 保鮮膜機設(shè)計 摘要 保鮮膜機是1700熱連軋機的單體設(shè)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(zhì)量。 本溪鋼鐵公司1700熱連軋廠的保鮮膜機是為滿足生產(chǎn)要求制造的，本設(shè)計就是改造切頭、切尾保鮮膜機及其主傳動系統(tǒng)。重新選擇主電機，新設(shè)計的減速機利用原剪切機的底座，采用雙電機，把剪切機構(gòu)的曲柄搖桿式改成轉(zhuǎn)鼓式，減少了動力矩，提高了剪切質(zhì)量。 設(shè)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(shè)計計算，進行剪切機構(gòu)的改進設(shè)計，取得較好的效果，有一定的經(jīng)濟效益。 該切頭保鮮膜應用1700連軋廠，切頭和切尾，以及事故處理也可作為1700橫切機構(gòu)設(shè)計參考。 關(guān)鍵詞： 剪切機,轉(zhuǎn)股,切頭,切尾 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 1緒論 1.1課題選擇的背景和目的 鋼材的生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，用軋制的方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)率高、品種多、生產(chǎn)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(shè)備的不斷發(fā)展，以及國民經(jīng)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(shù)相同的軋鋼機采用不同的布置型式時，軋鋼車間產(chǎn)品、產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shè)周期教長，改變軋制規(guī)格時，軋機調(diào)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(chǎn)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、切尾的保鮮膜機，該保鮮膜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，有時也用剪切定尺，檢查軋件的質(zhì)量。 保鮮膜機使用中存在的問題，保鮮膜機采用發(fā)電機組供電調(diào)整困難，剪切機構(gòu)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，由于保鮮膜機不能正常使用，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(chǎn)品成材率，加大廢品數(shù)量。本設(shè)計的目的就是對保鮮膜機進行改進設(shè)計，保證保鮮膜正常剪切，這樣可以引進厚度控制系統(tǒng)使板卷卷取整齊，提高帶卷質(zhì)量，以滿足市場對帶鋼的要求。 1.2 保鮮膜機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 要使保鮮膜適應軋機生產(chǎn)的要求和提高自動化水平，除不斷改進保鮮膜性能外，在保鮮膜區(qū)還需增設(shè)有關(guān)設(shè)備與裝置。 如圖1.1所示，切頭保鮮膜區(qū)的設(shè)備布置簡圖要求剪切的長度小于2～3的距離，相應的剪切部位長度應給定。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、切頭保鮮膜 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 保鮮膜機區(qū)設(shè)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，使剪切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(shè)置的，它裝在測量裝置中。用脈沖數(shù)指示帶鋼通過的長度。保鮮膜機將以脈沖數(shù)為根據(jù)進行啟動剪切。保鮮膜機2的測速發(fā)電機9和測量裝置測速發(fā)電機6配合控制剪刃的切頭速度，與破鱗夾送輥3的測速發(fā)電機10配合控制切尾速度，使剪刃在切尾時的線速度與第一架精軋機軋件入口速度相適應。主令控制器7用于控制剪刃位置。自整角機8把剪刃的實際位置反映給操作臺，使操作人員了解設(shè)備的運轉(zhuǎn)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，對保鮮膜的機械部分進行一些改進，使剪刃剪切間隙和剪刃重疊量得到提高，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(shè)計更加合理，以減少運動負荷，以便于保鮮膜的啟動和制動。隨著保鮮膜機設(shè)計的完善，提高保鮮膜機的剪切速度，以適應軋機速度的不斷提高。 1.3 保鮮膜機的現(xiàn)狀 1.3.1保鮮膜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 切頭保鮮膜區(qū)設(shè)備布置圖 保鮮膜機的作用： 剪切軋件的頭、尾，以便軋件順利進行精軋機，提高帶鋼卷取質(zhì)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，用保鮮膜切斷，減少事故損耗。 1.3.2保鮮膜機的類型和特點 用保鮮膜機來橫向剪切運動著的軋件。人們在實踐中不斷改進與提高使保鮮膜的性能不斷完善。近年來，隨著軋機速度的不斷提高，提高保鮮膜的速度已成為人們普遍注意與研究的問題，各國的保鮮膜設(shè)計研究工作者正在研究各類軋機用的高速保鮮膜及其生產(chǎn)過程的全部自動化，用電子計算機控制的保鮮膜已經(jīng)用于生產(chǎn)。經(jīng)過近百年的發(fā)展，在生產(chǎn)中使用的保鮮膜，其類型很多，目前較常用的保鮮膜型式有圓盤式保鮮膜、滾筒式保鮮膜、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式保鮮膜、曲柄偏心式保鮮膜、擺動式保鮮膜和曲柄偏心搖桿式保鮮膜等，上述各類保鮮膜從剪刃運動軌跡來看基本上有兩種，即剪刃做圓周運動和非圓周的復雜運動軌跡兩種。 1 圓盤式保鮮膜 這種保鮮膜一般用在小型車間，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。 圓盤式保鮮膜工作可靠、結(jié)構(gòu)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，它的缺點是剪切斷面傾斜，但對切頭影響不大。 2 滾筒式保鮮膜 滾筒式保鮮膜是應用很廣泛的一種保鮮膜，它安裝在連軋機前、后或橫切機組上，用來剪切厚變小于12毫米的鋼板或小型型鋼。由于這種保鮮膜的刀片做簡單的圓周運動，它可以剪切運動速度高達15m/s以上的軋件。此類保鮮膜由于在剪切區(qū)刀片不是做平行移動，因而在剪切厚變軋件時，軋件端面不平，故作為成品定尺保鮮膜以剪切小型型鋼和薄板為宜。 3 曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式保鮮膜 這種保鮮膜用于剪切較大的帶材或鋼坯，由于刀片垂直軋件，故可使剪切斷面較為平直，在剪切鋼板時可以采用斜刀刃，以便減少剪切力，這種保鮮膜缺點結(jié)構(gòu)復雜，剪切機構(gòu)運動質(zhì)量較多，動力特性不好，刀片運動速度不能太快。 4 曲柄偏心式保鮮膜 這種保鮮膜用于剪切厚度較大的鋼板和鋼坯，剪切軋件時刀片垂直軋件，故可使剪切斷面較為平直，剪切時刀片的重疊量也能得到保證。在剪切鋼板時可以采用斜刀刃。 通過改變偏心軸的偏心量，改變剪刃軌跡半徑以調(diào)整剪切立尺長度。此類保鮮膜安裝在連續(xù)鋼坯軋機后面用于剪切鋼坯，也可裝在連軋帶鋼軋機前面用于切頭、切尾。 1.3.3 保鮮膜機研究的內(nèi)容和方法 1 進行現(xiàn)場調(diào)研，了解保鮮膜機生產(chǎn)中存在的問題，并通過座談收集改進方案，收集有關(guān)資料。 2 制定合理的設(shè)計方案，并畫出總圖。 3 對保鮮膜控制系統(tǒng)提出合理要求，以保證剪切的尺寸，提高成材率，減少浪費。 4 進行軸承的密封設(shè)計，防止水汽進入軸承內(nèi)，以改善潤滑性能，提高軸承壽命。 5 進行保鮮膜設(shè)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。 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(zhuǎn)鼓形式，剪切速度不變，仍為0.4～2m/s，將原保鮮膜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(zhuǎn)鼓式切頭保鮮膜切頭、切尾使用情況比曲柄連桿式要好。傳動圖如2.1所示： 1、剪切機座 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(qū)動減速器，通過減速器實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，從而帶動剪刃剪切板材。剪刃只適用于平刃剪，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(zhuǎn)鼓同步轉(zhuǎn)動。 3 電機的選擇 3.1剪切力的計算 帶鋼參數(shù): 帶鋼最大寬度:1550mm 材質(zhì):Q235 最大厚度:40mm 剪切溫度:1000℃ 軋件運行速度:2m/s 剪切力計算: [2，236-246] (3.1) (3.2) 3.2剪切機的扭矩計算 滾筒式切頭保鮮膜總扭矩可按靜力學方法計算,最大剪切總扭矩的計算公式為: (3.3) 　 圖3.1 受力簡圖 式中:—上 、下滾筒中心矩　　?。?70mm —剪刃重合量　　　　 ＝3mm —對應最大剪切力的剪切角 （3.4） —對應最大剪切力的相對切入深度 ＝0.25 3.3剪切時,轉(zhuǎn)股穩(wěn)定運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 [2.244] （3.5） 式中：—軋件運行速度 —剪刃圓弧半徑 —開始剪切角 （3.6） 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(diào)速性能，調(diào)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(zhuǎn)，這些特點滿足保鮮膜機的要求，選用直流電機ZD2系列中型直流電動機： 初選電機容量： （3.7） 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保鮮膜運動質(zhì)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(qū)動，初步選ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min兩臺，其性能參數(shù)見表3.1。 表3.1 電機性能參數(shù) 電 壓 （伏） 電 流 （安） 轉(zhuǎn) 速 （r/min） 工作 過載 倍數(shù)k 切斷 過載 倍數(shù) 效 率 （η） 飛輪轉(zhuǎn) 距GD2 （kg.m2） 重 量 （N） 600 1030 400/1000 2.5 2.75 0.93 765 95000 圖3.2電機結(jié)構(gòu)尺寸(單位mm) 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(zhuǎn)數(shù)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(qū)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(jīng)查表并比較，取高速級傳動比 低速級傳動比 4.1.2減速機齒輪設(shè)計 1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）按所設(shè)計的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 （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(diào)質(zhì)處理，強度極限=803.6MPa,屈服極限=686 MPa,彎曲疲勞極限=343 MPa,齒面硬度HB320;大齒輪選用40CrMn2Mo，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB290, 強度極限=862.4MPa,屈服極限=686 MPa,彎曲疲勞極限=274.4 MPa,接觸疲勞極限均為820 MPa。 （4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 （5）選取螺旋角。初選螺旋角β=14°。 2 按齒面接觸強度設(shè)計 即： （4.1） （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選Kt = 1.6。 由圖選取區(qū)域系數(shù)。 由圖查得，，則。 由表選取齒寬系數(shù)。 由表查得材料的彈性影響系數(shù)。 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （4.2） = 9.55× =15041 計算應力循環(huán)次數(shù) （4.3） （4.4） 查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖查得，； 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1得： （4.5） 許用接觸應力 （4.6） （2） 計算 計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得： 計算圓周速度 （4.7） 計算齒寬b及模數(shù) （4.8） （4.9） （4.10） 計算縱向重合度 （4.11） 計算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù)=1。 根據(jù)v = 8.3m/s，8級精度，查得動載系數(shù)；由表查得的計算公式: 故 （4.12） 查得，。故載荷系數(shù)： （4.13） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， 即： （4.14） 計算模數(shù) （4.15） （3） 按齒根彎曲強度設(shè)計 即： （4.16） A 確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù) （4.17） 根據(jù)縱向重合度，由圖查得螺旋角影響系數(shù)。 計算當量齒數(shù) （4.18） 查取齒形系數(shù) 由表查得，；。 查取應力校正系數(shù) 由表查得，；。 查取彎曲疲勞強度極限 由[]圖查得，小齒輪MPa；大齒輪MPa。 由[]圖10-18查得:彎曲疲勞極限壽命系數(shù): 計算彎曲疲勞許用應力,取安全系數(shù),由式(10-12)得: （4.19） 計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 B 設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是由： （4.20） 取,則。 （4）幾何尺寸的計算 計算中心距 （4.21） 將中心距圓整為810mm。 按圓整后的中心距修正螺旋角 （4.22） 45'31'' 因β值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 計算大、小齒輪分度圓直徑 （4.23） 其他齒輪計算略,齒輪結(jié)構(gòu)如下所示 圖4.2 齒輪1 圖4.3 齒輪2 圖4.4 齒輪3 圖4.5 齒輪4 4.1.3 齒輪軸的設(shè)計計算 （1）力能參數(shù)的計算 軸III傳遞的功率： 軸III的轉(zhuǎn)數(shù)： （2）材料的選用 選取軸的材料為40Cr合金鋼，調(diào)制處理。其機械性能為: 表4.1性能參數(shù) 686 490 333.2 245 117.6 68.6 單位(MPa) （3）軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計: 取=112，于是得： （4.24） 擬定軸上零件的裝配方案如圖4.3: (1) 根據(jù)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 軸承的選擇: 因,所以只能選用雙列滾錐軸承,擬選用351996,尺寸 ,額定動負荷為,故: , 圖4.6 軸III裝配示意圖 ,,故: 故,。 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）。 。 （4）計算各力: , （4.25） （4.26） 水平面支反力 垂直面支反力： 1 2 3 123聯(lián)立解得： （5）繪制齒輪軸的受力簡圖，如圖所示 計算彎矩： 水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成總彎矩M： （4.27） 圖4.4 軸的載荷分布圖（M，T的單位為N·m） （4.27） 扭矩: 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） 均小于,所以符合強度要求。 其他軸的示意如下: I軸: 圖4.8 軸I示意圖 II軸: 圖4.9 II軸示意圖 4.2剪刃的設(shè)計 4.2.1材料的選擇 剪刃材料要求具有高硬度、高耐磨性、高熱硬性，因此，選用合金鋼，該鋼具有較高強度和高硬度，但塑性較低，較適用于做剪切機刀片。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(zhì)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剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為使剪后的軋件順 利進入精軋機組，改善軋件頭尾質(zhì)量，剪刃設(shè)計成圓弧形狀(垂直投影)使剪切掉頭尾的軋件具有如圖所示的形狀。 圖4.10剪刃示意圖 4.3轉(zhuǎn)股軸承的選擇及校核 選用10779/600,其尺寸為,其額定靜負荷為991000kg。 查(對于左端軸承) 故當量動載荷 （4.29） 當量靜載荷 （4.30） （4.31） (h為小時) 每年工作小時數(shù):,故左端軸承可工作兩年。 對于右端軸承： 查 故 故左端軸承可工作兩年，因此軸承的壽命夠用 4.4側(cè)隙調(diào)整機構(gòu)的設(shè)計 為便于剪刃側(cè)隙的調(diào)整，該剪切機安裝了一套側(cè)隙調(diào)整裝置，如下圖所示 止推軸承內(nèi)座圓通過端蓋6與軸套固定在滾筒軸承壓蓋2的端部，外座圈則由一個帶螺桿的軸承套3和端蓋11固定；軸套3裝在夾筒1內(nèi)，帶內(nèi)螺紋的軸環(huán)4擰在夾筒1的外螺紋上，并通過軸承套3的螺桿將其固定。為消除軸環(huán)4與夾筒1螺紋配合間隙，在軸環(huán)的端面有4個鎖緊螺釘8。 由于上下滾筒通過斜齒同步齒輪來傳動，當一個斜齒輪作軸向移動時，顯然與之相嚙合的另一個滾筒旋轉(zhuǎn)一個角度，改變了剪刃之間的側(cè)間隙。當要調(diào)整剪刃側(cè)向間隙時，首先松開鎖緊螺釘8，轉(zhuǎn)動軸環(huán)4，由于夾筒1固定在剪切機機架上，因而軸環(huán)4就相對夾筒1作軸向移動,并通過軸承套3,端蓋11及止推軸承與滾筒軸承壓蓋2帶動滾筒及其軸承內(nèi)座圈一起做軸向移動來實現(xiàn)剪刃側(cè)隙的調(diào)整。下滾筒允許軸向移動量為毫米。側(cè)間隙調(diào)整后還要使刀片圓弧對齊，這是將刀片固定螺絲松開開后，軸向移動刀片來達到。用上述機構(gòu)只能調(diào)整一對剪刃的側(cè)間隙，不能保證同時將兩對剪刃側(cè)間隙調(diào)整到要求的數(shù)值。由于一對剪刃的側(cè)間隙調(diào)好后，就不允許滾筒有軸向運動，因而另一對剪刃側(cè)間隙只能加墊片的辦法調(diào)整。 此保鮮膜同步傳動齒輪沒有裝設(shè)副齒，齒輪不能在無側(cè)間隙下工作，因而傳動不夠平穩(wěn)。 4.5電動機的起動力矩的驗算 4.5.1系統(tǒng)飛輪力矩的計算 電機的飛輪力矩： [2，236-246] 雙 電 機： 系統(tǒng)飛輪的轉(zhuǎn)矩： 總飛輪轉(zhuǎn)矩： 4.5.2起動時間的計算 電機空載力矩： 系統(tǒng)空載力矩： 總空載力矩： （4.32） 電機平均起動力矩： （4.33） 起動時間： （4.34） 4.5.3起動轉(zhuǎn)角的校核 （4.35） 即轉(zhuǎn)股經(jīng)過的角度即可達到41.226r/min。 允許起動轉(zhuǎn)角： 式中： —剪刃的初轉(zhuǎn)角 取 —最大開始剪切角 取 電機滿足起動要求。 圖5.1 起動轉(zhuǎn)角示意圖 剪切后的角速度 （4.36） 式中： —剪切時剪股穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 （4.37） 1/s J—系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量 （4.38） —剪切角 （4.39） —剪切力 （4.40） —單位剪切力 表8-4 1/s m/s m/s 滿足要求 5 潤滑方法的選擇 5.1減速機潤滑方法及潤滑油的選擇 由于兩齒輪半徑差過大，因此采用噴油潤滑,如按高速級選用齒輪潤滑油,齒輪圓周速度m/s,按手冊推薦選用時,運動粘度為5ncst的潤滑油;如按低速級選用齒輪潤滑油,齒輪圓周速度,按手冊推薦選用50ncst的潤滑油,但考慮到減速機負載很大,而且為起動工作制.故選用高粘度潤滑油,選用24號汽缸油。 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。 5.2保鮮膜機的潤滑 保鮮膜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(zhuǎn)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(nèi)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，試車正常可交付使用。 (4)試車前要把安裝、檢查工具和影響試車的構(gòu)件拿開，試車后要清掃現(xiàn)場。 (5)試車次數(shù)不少于10次。 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 內(nèi)制動，正好使剪刃停在起動位置。 7設(shè)備可靠性與經(jīng)濟評價 7.1機械設(shè)備的有效度 對于可維修設(shè)備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復到正常工作狀態(tài)。因此，從開始工作到發(fā)生故障即可靠度；從發(fā)生故障后進行維修恢復到正常工作階段即維修度；二者結(jié)合起來，就是機械設(shè)備的有效度(有效利用率)。 [8.9] (7.1) MTBF————平均故障間隔期 (h) MTTR————平均維修時間 設(shè)備工作時間10000h,可能發(fā)生10次故障，每次處理故障時間平均10h，檢修時間400h。 7.2投資回收期 表7.1有關(guān)資料表（萬元） 時間（年 ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 投資 2000 2000 年凈收益 500 800 1000 1500 1800 1800 2000 2500 累計凈 收益 -2000 -4000 -3500 -2300 -1300 200 2000 3800 5800 8300 投資回收期： =年 ————行業(yè)投資回收期，重型機械 ，滿足要求。 專題-電動機選擇與探討 電動機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備。在機械、冶金、石油、煤炭、化學、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，電動機被廣泛地應用著。隨著工業(yè)自動化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電機作為自動化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動控制系統(tǒng)中，電機也是不可缺少的。此外在國防、文教、醫(yī)療及日常生活中(現(xiàn)代化的家電工業(yè)中)電動機也愈來愈廣泛地應用起來。 電動機也稱為“馬達”，利用電動機可以把發(fā)電機所產(chǎn)生的大量電能，應用構(gòu)造和發(fā)電機基本上一樣，原理卻正好相反，電動機是通電于轉(zhuǎn)子線圈以引起運動，而發(fā)電機則是借轉(zhuǎn)子在磁場中之運動產(chǎn)生電流。為了獲得強大的磁場起見，不論電動機還是發(fā)電機，都以使用電磁鐵為宜。電動機因輸入的電流不同，可分為直流電動機與交流電動機：（1）直流電動機——用直流電流來轉(zhuǎn)動的電動機叫直流電動機。因磁場電路與電樞電路連結(jié)之方式不同，又可分為串激電動機、分激電動機、復激電動機；（2）交流電動機——用交流電流來轉(zhuǎn)動的電動機叫交流電動機。種類較多，主要有：①整流電動機——使串激直流發(fā)電機，作交流電動機用，即成此種電動機，因交流電在磁場與電樞電路中，同時轉(zhuǎn)向，故力偶矩之方向恒保持不變，該機乃轉(zhuǎn)動不停。此種電動機因兼可使用交、直流，故又稱“通用電動機”。吸塵器、縫紉機及其他家用電器等多用此種電動機。②同步電動機——電樞自一極轉(zhuǎn)至次一極，恰與通入電流之轉(zhuǎn)向同周期的電動機。此種電動機不能自己開動，必須用另一電動機或特殊輔助繞線使到達適當?shù)念l率后，始可接通交流電。倘若負載改變而使轉(zhuǎn)速改變時，轉(zhuǎn)速即與交流電頻率不合，足使其步調(diào)紊亂，趨于停止或引起損壞。因限制多，故應用不廣。③感應電動機——置轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)動磁場中，因渦電流的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的裝置。轉(zhuǎn)動磁場并不是用機械方法造成的，而是以交流電通于數(shù)對電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，可看作為轉(zhuǎn)動磁場。通常多采用三相感應電動機（具有三對磁極）。直流電動機的運動恰與直流發(fā)電機相反，在發(fā)電機里，感生電流是由感生電動勢形成的，所以它們是同方向的。在電動機里電流是由外電源供給的感生電動勢的方向和電樞電流I方向相反。交流電動機中的感應電動機，其強大的感應電流（渦流）產(chǎn)生于轉(zhuǎn)動磁場中，轉(zhuǎn)子上的銅棒對磁力線的連續(xù)切割，依楞次定律，此感應電流有反抗磁場與轉(zhuǎn)子發(fā)生相對運動的效應，故轉(zhuǎn)子乃隨磁場而轉(zhuǎn)動。不過此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速度沒有磁場變換之速度高，否則磁力線將不能為銅棒所切割。 一般電動機主要由兩部分組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。另外還有端蓋、風扇、罩殼、機座、接線盒等。 定子的作用是用來產(chǎn)生磁場和作電動機的機械支撐。電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過電流時產(chǎn)生感應電動勢，實現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動機運行時，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過鐵心傳給機座，再由機座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動機在機座外表面設(shè)計為散熱片狀。 電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動機磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應電動勢，通過電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機械功率的主要部件。 直流電機是通電導體在磁場中受力的原理旋轉(zhuǎn)的.直流電機的旋轉(zhuǎn)是磁場不動.導體運動. 1.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理 : 當向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于導子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。 通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為：當電動機的三項定子繞組（各相差120度電角度），通入三項交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。 單相交流電動機的旋轉(zhuǎn)原理 :單相交流電動機只有一個繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。 單相電不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場.要使單相電動機能自動旋轉(zhuǎn)起來，我們可在定子中加上一個起動繞組，起動繞組與主繞組在空間上相差90度，起動繞組要串接一個合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，即所謂的分相原理。這樣兩個在時間上相差90度的電流通入兩個在空間上相差90度的繞組，將會在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場，在這個旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子就能自動 同步電動機是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的，所以稱為同步電動機。正由于這樣，同步電動機的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動機是一個容性負載。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進供電系統(tǒng)的功率因素的。 2.同步電動機在結(jié)構(gòu)上大致有兩種： 1、轉(zhuǎn)子用直流電進行勵磁。這種電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場線圈是由一只小型直流發(fā)電機或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機中，直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的，用以供應轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。 由于這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機相似。 當在定子繞組通上三相交流電源時，電動機內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應電流，從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。 2、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機 轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上，也能運用于多相電源上。這種電動機中，有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面，。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的，而當電動機旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達到同步。顯極的極性是由定子感應出來的，因此它的數(shù)目應和定子上極數(shù)相等，當電動機轉(zhuǎn)到它應有的速度時，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步。 步進電機的基本原理: 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。 永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。 步進電機的一些基本參數(shù)： 3.電機固有步距角： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。 步進電機的相數(shù)： 是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。 保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）： 是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。 DETENT TORQUE： 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。 4.步進電機的一些特點： 1．一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。 2．步進電機外表允許的最高溫度。 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。 3．步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 4．步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電動機以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提