沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī),沖壓,芡實(shí),剝殼 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁1 目錄 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī).....................................................................................................................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(shí)剝殼機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................................6 1.3 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的現(xiàn)狀 ..............................................................................................7 1.3.1 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)在車間布置和作用 ..................................................................................7 1.3.2 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的類型和特點(diǎn)....................................................................................7 1.3.3 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)研究的內(nèi)容和方法 ..................................................................................8 2 方案的選擇與評(píng)述...............................................................................................................10 2.1 方案選擇 .........................................................................................................................10 2.2 方案評(píng)述 .........................................................................................................................10 3 電機(jī)的選擇...........................................................................................................................12 3.1 剝殼力的計(jì)算 .................................................................................................................12 3.2 剝殼機(jī)的扭矩計(jì)算 .........................................................................................................12 3.3 剝殼時(shí),轉(zhuǎn)股穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 Hn.......................................................................................13 3.4 電機(jī)型式及電機(jī)容量的選擇 .........................................................................................13 4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算.........................................................................................................16 4.1 減速機(jī)的計(jì)算 .................................................................................................................16 4.1.1 減速機(jī)的傳動(dòng)比分配..................................................................................................................16 4.1.2 減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................16 4.1.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................................................24 4.2 剝殼的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................29 4.2.1 材料的選擇 .....................................................................................................................................29 4.2.2 剝殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................29 4.3 轉(zhuǎn)股軸承的選擇及校核 .................................................................................................30 4.4 側(cè)隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .....................................................................................................31 4.5 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩的驗(yàn)算 .............................................................................................32 4.5.1 系統(tǒng)飛輪力矩的計(jì)算..................................................................................................................32 4.5.2 起動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 ...........................................................................................................................33 4.5.3 起動(dòng)轉(zhuǎn)角的校核 ...........................................................................................................................33 5 潤滑方法的選擇...................................................................................................................37 5.1 減速機(jī)潤滑方法及潤滑油的選擇 .................................................................................37 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁2 5.2 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的潤滑 .............................................................................................37 6 試車方法和對(duì)控制的要求....................................................................................................38 6.1 試車要求 .........................................................................................................................38 6.2 對(duì)控制系統(tǒng)的要求 .........................................................................................................38 7 設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)........................................................................................................39 7.1 機(jī)械設(shè)備的有效度 .........................................................................................................39 7.2 投資回收期 .....................................................................................................................39 專題-電動(dòng)機(jī)選擇與探討 .........................................................................................................41 1.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 : .........................................................................................42 2.同步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：....................................................................................43 3.電機(jī)固有步距角：................................................................................................................44 4.步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)：........................................................................................................45 5.電動(dòng)機(jī)的潤滑 ....................................................................................................................46 結(jié)論...........................................................................................................................................47 致謝...........................................................................................................................................48 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁3 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī) 摘要 切頭沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)是 1700 熱連軋機(jī)的單體設(shè)備,它的用途是切頭、切尾，出現(xiàn) 卡鋼事故時(shí)，將軋件剪斷，處理卡鋼事故。有時(shí)也可剝殼定尺，檢查軋件的質(zhì)量。 本溪鋼鐵公司 1700 熱連軋廠的切頭沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)是為滿足生產(chǎn)要求制造的， 本設(shè)計(jì)就是改造切頭、切尾沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)及其主傳動(dòng)系統(tǒng)。重新選擇主電機(jī)，新 設(shè)計(jì)的減速機(jī)利用原剝殼機(jī)的底座，采用雙電機(jī)，把剝殼機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿式改成轉(zhuǎn)鼓 式，減少了動(dòng)力矩，提高了剝殼質(zhì)量。 設(shè)計(jì)中，進(jìn)行剝殼力的計(jì)算，選擇主電機(jī)的容量，進(jìn)行軸、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn) 行剝殼機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，取得較好的效果，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。 該切頭飛剪應(yīng)用 1700 連軋廠，切頭和切尾，以及事故處理也可作為 1700 橫切機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)參考。 關(guān)鍵詞： 剝殼機(jī),轉(zhuǎn)股,切頭,切尾 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)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(qiáng)、易于機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。隨著軋制工藝和設(shè)備的不 斷發(fā)展，以及國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門對(duì)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(kuò)大。應(yīng)該指出，性能參數(shù)相同的軋鋼機(jī)采用不同的布置型式時(shí)，軋鋼車間產(chǎn) 品、產(chǎn)量和軋鋼工藝就不同。因此，軋鋼機(jī)標(biāo)稱方法還不能全面反映各種軋鋼車間的 技術(shù)特征，還應(yīng)考慮軋鋼機(jī)布置型式。軋鋼機(jī)布置型式可分為單機(jī)架式、多機(jī)架順列 式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復(fù)式、布棋式等，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率， 出現(xiàn)了連續(xù)式布置，此時(shí)各架工作機(jī)座沿軋制線依次排列，使軋件能同時(shí)在幾個(gè)工作 機(jī)座中連續(xù)軋制。在連續(xù)軋制時(shí)為了不使軋件在工作機(jī)座間拉斷時(shí)產(chǎn)生很大的活套， 各工作機(jī)座的軋制速度應(yīng)符合“秒流量相等”的原則。連續(xù)布置的主要優(yōu)點(diǎn)是單位產(chǎn) 量投資少，軋制速度高，有較高的機(jī)械化和自動(dòng)化水平。連續(xù)式布置的主要缺點(diǎn)是總 投資大，建設(shè)周期教長，改變軋制規(guī)格時(shí)，軋機(jī)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(jī)采用連續(xù)式，粗軋采用非連續(xù)式。 隨著帶鋼熱連軋機(jī)的發(fā)展，產(chǎn)品精度會(huì)不斷提高，除了提高軋機(jī)剛性外，還用厚 度自動(dòng)控制。采用電動(dòng)—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(jī)上裝有液壓彎輥裝置。 1700 熱連軋機(jī)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(tái)切 頭、切尾的沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)，該沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)作用是切掉軋件的“舌頭”和 “燕尾” ，出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，將軋件剪斷，處理卡鋼事故，有時(shí)也用剝殼定尺，檢查軋 件的質(zhì)量。 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)使用中存在的問題，沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)采用發(fā)電機(jī)組供電調(diào)整 困難，剝殼機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不見偏心套、連桿慣性太大，電氣控制部分難以實(shí)現(xiàn)。軋件速 度和檢測儀器不可靠，曲柄軸承進(jìn)水等問題，由于沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)不能正常使用， 致使黑頭進(jìn)精軋機(jī)組造成沖擊符合大，軋件的“舌頭”和“燕尾”很大，有時(shí)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(jì)的目的就是對(duì)切頭沖壓 式芡實(shí)剝殼機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，保證飛剪正常剝殼，這樣可以引進(jìn)厚度控制系統(tǒng)使板卷 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁6 卷取整齊，提高帶卷質(zhì)量，以滿足市場對(duì)帶鋼的要求。 1.2 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 要使飛剪適應(yīng)軋機(jī)生產(chǎn)的要求和提高自動(dòng)化水平，除不斷改進(jìn)飛剪性能外，在飛剪 區(qū)還需增設(shè)有關(guān)設(shè)備與裝置。 如圖 1.1 所示，切頭飛剪區(qū)的設(shè)備布置簡圖要求剝殼的長度小于 2～3 的距離，相 應(yīng)的剝殼部位長度應(yīng)給定。否則料頭不能及時(shí)進(jìn)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(jī) 7、主令控制器 8、自整角機(jī) 圖 1.1 切頭沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)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(dòng)測速發(fā)電機(jī) 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(jìn) 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(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。沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)將以脈沖數(shù)為根據(jù)進(jìn)行啟動(dòng)剝殼。切頭沖壓 式芡實(shí)剝殼機(jī) 2 的測速發(fā)電機(jī) 9 和測量裝置測速發(fā)電機(jī) 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(jī) 10 配合控制切尾速度，使剝殼在切尾時(shí)的線速度與第一 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁7 架精軋機(jī)軋件入口速度相適應(yīng)。主令控制器 7 用于控制剝殼位置。自整角機(jī) 8 把剝殼 的實(shí)際位置反映給操作臺(tái)，使操作人員了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 近年來，把上述控制用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制取得了明顯的效果；其次，對(duì)飛剪的 機(jī)械部分進(jìn)行一些改進(jìn)，使剝殼剝殼間隙和剝殼重疊量得到提高，把運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)平 衡更加科學(xué)以降低動(dòng)載荷。 把軸承密封進(jìn)行改進(jìn)，防止水進(jìn)入軸承呢叨叨理想的潤滑效果。傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)更 加合理，以減少運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，以便于飛剪的啟動(dòng)和制動(dòng)。隨著沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)設(shè)計(jì)的 完善，提高沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的剝殼速度，以適應(yīng)軋機(jī)速度的不斷提高。 1.3 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的現(xiàn)狀 1.3.1 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)在車間布置和作用 R1——可逆式粗軋機(jī) R2、R3——不可逆式四輥萬能軋機(jī) F1……F7——精軋機(jī) 圖 1.2 切頭飛剪區(qū)設(shè)備布置圖 切頭沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的作用： 剝殼軋件的頭、尾，以便軋件順利進(jìn)行精軋機(jī)，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(dāng)出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，用飛剝殼斷，減少事故損耗。 1.3.2 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的類型和特點(diǎn) 用沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)來橫向剝殼運(yùn)動(dòng)著的軋件。人們?cè)趯?shí)踐中不斷改進(jìn)與提高使 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁8 飛剪的性能不斷完善。近年來，隨著軋機(jī)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(shè)計(jì)研究工作者正在研究各類軋機(jī)用的高速飛 剪及其生產(chǎn)過程的全部自動(dòng)化，用電子計(jì)算機(jī)控制的飛剪已經(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(zhuǎn)杠桿式飛剪、曲柄偏心式飛剪、擺動(dòng)式飛剪和曲柄偏心搖桿式 飛剪等，上述各類飛剪從剝殼運(yùn)動(dòng)軌跡來看基本上有兩種，即剝殼做圓周運(yùn)動(dòng)和非圓 周的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)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(duì)軋件進(jìn)行粗剪，或者安裝在精 軋機(jī)組前對(duì)軋件進(jìn)行切頭，以保證精軋機(jī)組的軋制過程順利進(jìn)行。 圓盤式飛剪工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單并可應(yīng)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(yīng)用，它的缺點(diǎn)是剝殼斷面傾斜，但對(duì)切頭影響不大。 2 滾筒式飛剪 滾筒式飛剪是應(yīng)用很廣泛的一種飛剪，它安裝在連軋機(jī)前、后或橫切機(jī)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(yùn)動(dòng)， 它可以剝殼運(yùn)動(dòng)速度高達(dá) 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(dòng)，因而在剝殼厚變軋件時(shí)，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(zhuǎn)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(shí)可以采用斜刀刃，以便減少剝殼力，這種飛剪缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剝 殼機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量較多，動(dòng)力特性不好，刀片運(yùn)動(dòng)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(shí)刀片垂直軋件，故可使剝 殼斷面較為平直，剝殼時(shí)刀片的重疊量也能得到保證。在剝殼鋼板時(shí)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(diào)整剝殼立尺長度。此類飛剪安 裝在連續(xù)鋼坯軋機(jī)后面用于剝殼鋼坯，也可裝在連軋帶鋼軋機(jī)前面用于切頭、切尾。 1.3.3 沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)研究的內(nèi)容和方法 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁9 1 進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，了解沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)生產(chǎn)中存在的問題，并通過座談收集改進(jìn)方 案，收集有關(guān)資料。 2 制定合理的設(shè)計(jì)方案，并畫出總圖。 3 對(duì)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(fèi)。 4 進(jìn)行軸承的密封設(shè)計(jì)，防止水汽進(jìn)入軸承內(nèi)，以改善潤滑性能，提高軸承壽命。 5 進(jìn)行飛剪設(shè)計(jì)的計(jì)算和動(dòng)載荷分析，以減速系統(tǒng)的 GD2，便于啟制動(dòng)。 `選擇合理的電機(jī)類型和容載。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁10 2 方案的選擇與評(píng)述 2.1 方案選擇 利用原機(jī)架，把原剝殼機(jī)曲柄連桿式改為轉(zhuǎn)鼓形式，剝殼速度不變，仍為 0.4～2m/s ，將原沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)二臺(tái)直流電機(jī)容量加大，采用平刃剝殼方式，配備 一臺(tái)減速機(jī)。從許多廠家使用情況看，轉(zhuǎn)鼓式切頭飛剝殼頭、切尾使用情況比曲柄連 桿式要好。傳動(dòng)圖如 2.1 所示： 1、剝殼機(jī)座 2、聯(lián)軸器 3、減速器 4、聯(lián)軸器 5、制動(dòng)器 6、電機(jī) 圖 2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 注：本方案的工作原理是通過雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，通過減速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)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(píng)述 （1）采用雙電機(jī)方便啟制動(dòng)，減少啟動(dòng)時(shí)間，以便滿足剝殼要求； （2）選用制動(dòng)器以便快速停機(jī)，以便下次剝殼； （3）減速機(jī)的目的減速，以便電機(jī)容量減少，同時(shí)大齒輪相當(dāng)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(duì)稱布置，以便剝殼鼓輪平衡 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁11 （5）采用斜齒齒輪使轉(zhuǎn)鼓同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁12 3 電機(jī)的選擇 3.1 剝殼力的計(jì)算 帶鋼參數(shù): 帶鋼最大寬度:1550mm 材質(zhì):Q235 最大厚度:40mm 剝殼溫度: 1000℃ 軋件運(yùn)行速度:2m/s 剝殼力計(jì)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(jī)的扭矩計(jì)算 滾筒式切頭飛剪總扭矩可按靜力學(xué)方法計(jì)算,最大剝殼總扭矩的計(jì)算公式為: (3.3)?SinAPM????)(maxa 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁13 圖 3.1 受力簡圖 式中: —上 、下滾筒中心矩 ＝970mmAA —?jiǎng)儦ぶ睾狭? ＝3mms s —對(duì)應(yīng)最大剝殼力的剝殼角? （3.4）sAh????)1(cos?? —對(duì)應(yīng)最大剝殼力的相對(duì)切入深度 ＝0.25? 3970)25.(4cs61.? 82.0)..(28max ????MmN?749 3.3 剝殼時(shí),轉(zhuǎn)股穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 Hn [2.244] （3.5）2cos60???RH?? 式中： —軋件運(yùn)行速度 H?m/? —?jiǎng)儦A弧半徑 R485 —開始剝殼角 2? （3.6） Rhs2cos???957.0 .481.36?Hnmin/2r? 3.4 電機(jī)型式及電機(jī)容量的選擇 由于直流電機(jī)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(shí)現(xiàn) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁14 頻繁的快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，這些特點(diǎn)滿足切頭沖壓式芡實(shí)剝殼機(jī)的要求，選用直 流電機(jī) ZD2 系列中型直流電動(dòng)機(jī)： 初選電機(jī)容量： （3.7） 9502 maxhnMN?? 6.4 78?KW2.19? 電機(jī)采用起動(dòng)工作制,每次剝殼要求的加速時(shí)間非常短,電動(dòng)機(jī)功率幾乎完全由飛剪 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的加速條件決定的,剝殼力對(duì)電動(dòng)機(jī)功率實(shí)際上影響不大。該剝殼機(jī)為便于起、 制動(dòng)，選雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，初步選 ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min 兩臺(tái)，其性能 參數(shù)見表 3.1。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁15 表 3.1 電機(jī)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.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(jī)結(jié)構(gòu)尺寸(單位 mm) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁16 4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 4.1 減速機(jī)的計(jì)算 4.1.1 減速機(jī)的傳動(dòng)比分配 電機(jī)功率為 630kw,額定轉(zhuǎn)數(shù)為 400rpm,其傳動(dòng)比為 9.635,每年 300 工作日,三班制, 每班 8 小時(shí)(實(shí)際按 3 小時(shí)),壽命 10 年。 減速機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其齒輪排列形式如下： 圖 4.1 傳動(dòng)示意圖 分配原則：按齒面接觸強(qiáng)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(jí)傳動(dòng)比 435.21?i 低速級(jí)傳動(dòng)比 97 4.1.2 減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì) 1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁17 （2）選用 8 級(jí)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(qiáng)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(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 HB290, 強(qiáng)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(shù) ，大齒輪齒數(shù) 。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(qiáng)度設(shè)計(jì) 即： （4.1）??3 2112?????????HEadtt ZuTK??? （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選 Kt = 1.6。 由圖選取區(qū)域系數(shù) 。2.453 ZH? 由圖查得 ， ，則 。78.01a?87.0a? 65.121??aa? 由表選取齒寬系數(shù) 。1d? 由表查得材料的彈性影響系數(shù) 。MP .9 ZE? 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （4.2）03015.nT? = 9.55× 46 3 =15041 mN? 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.3 ）jLhn1160? ??1530824??97. 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁18 （4.4）uN/12? 957.3078.? 4 查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖查得， ；90.1?FNK95.02?FN 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1 得： （4.5）??SFENH11??8209.?MPa73??SKFENH22??18095.?Pa7? 許用接觸應(yīng)力 （4.6）??????2/1HH???7938?MPa5. （2） 計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，由計(jì)算公式得：1td 3 241 5.789143.2.365.102 ???????????t m7.9? 計(jì)算圓周速度 （4.7）106?ndvt? 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁19106427.39???sm/.8 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm （4.8）tdb1??27.396?m （4.9） 1coszdtnt??247.396??m? （4.10）nth5.162?3/7.9/?hbm1 計(jì)算縱向重合度 ?? （4.11 ）????tgzd138.0???429. 計(jì)算載荷系數(shù) K 已知使用系數(shù) =1。A 根據(jù) v = 8.3m/s，8 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) ；由表查得 的計(jì)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(shù)：4.1??FK4.1??FHK （4.13）??HVAK 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁2050.1428.1??69 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， 即： （4.14） 31/ttKd?6.1/027.96?m4 計(jì)算模數(shù) nm （4.15）1coszdn??204.47??m5.? （3） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 即： （4.16）??321 cosFSadn YzYKT??????? A 確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù) （4.17）??FVAK?45.128.1?60 根據(jù)縱向重合度 ，由圖查得螺旋角影響系數(shù) 。903.1??? 8.0?BY 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （4.18）?31coszV??4237.6? 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁21 ?320coszV??14593.6 查取齒形系數(shù) 由表查得， ； 。592.1??FY278.??FY 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表查得， ； 。6.1?S 3.12?S 查取彎曲疲勞強(qiáng)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(shù) : 850,.1NNK 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取安全系數(shù) ,由式(10-12)得:4.S （4.19）FEF11][???4.380?6215SKFENF2][???4.1780?6 計(jì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁22 大齒輪的數(shù)值大。 B 設(shè)計(jì)計(jì)算 ??3 2243.105.cos970.2????nm6.15? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算nm 的法面模數(shù)，取 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需n20 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由：d20.471? （4.20）nmz?cos161420.47???8. 取 ,則 。231?zuz534.212?? （4）幾何尺寸的計(jì)算 計(jì)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(shù) 、 、 等不必修正。a??KHZ 計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁23 （4.23）?cos1nmzd?'4532 0??6.71? ?cos2nmzd'453106???.43 其他齒輪計(jì)算略,齒輪結(jié)構(gòu)如下所示 調(diào) 質(zhì) 處 理材 料 ,34:01MNCZr 調(diào) 質(zhì) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)計(jì)算 （1）力能參數(shù)的計(jì)算 軸 III 傳遞的功率： 齒承 ???13P9.03.260kw58 軸 III 的轉(zhuǎn)數(shù)： .913n?65.40rpm21 （2）材料的選用 選取軸的材料為 40Cr 合金鋼，調(diào)制處理。其機(jī)械性能為: 表 4.1 性能參數(shù)HBb??s1??][H][0?][1?286~41 686 490 333.2 245 117.6 68.6 單位(MPa) （3）軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì): 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(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 md460?? 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)負(fù)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(jì)算各力: ,NFt542693'"4?? （4.25）?cosntrg??'83420569??tN.17 （4.26）?tgFa??'83452690?? 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁28220.73605.139??mN? 扭矩: T??12.67450 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度） 。 取 a = 0.6，軸的計(jì)算應(yīng)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(qiáng)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁29 圖 4.9 II 軸示意圖 4.2 剝殼的設(shè)計(jì) 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(qiáng)度和高硬度，但塑性較低，較適用于做剝殼機(jī)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 剝殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為使剪后的軋件順 利進(jìn)入精軋機(jī)組，改善軋件頭尾質(zhì)量，剝殼