切頭飛剪設計（含全套CAD圖紙）

《切頭飛剪設計（含全套CAD圖紙）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《切頭飛剪設計（含全套CAD圖紙）（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、全套圖紙加 扣扣 363963052150 滾筒式切頭飛剪機設計摘要切頭飛剪機是熱連軋生產(chǎn)線上的單體設備,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。有時也可切定尺，檢查軋件的質(zhì)量。本設計是 2150滾筒式切頭飛剪，主要用于切頭和切尾，采用雙電機驅動，剪切機構的傳動方式是轉鼓式，上下轉鼓同步轉動，減少了動力矩，提高了剪切質(zhì)量。在該設計中，主要進行剪切力的計算，選擇主電機的容量，進行轉鼓軸、齒輪的設計計算，進行剪切機構刀片的設計，剪切側間隙調(diào)整裝置的設計，對飛剪機進行潤滑方法的選擇，試車和控制要求，采用環(huán)保措施，保證可靠性經(jīng)濟性好，具有顯著的經(jīng)濟效益。2150 切頭飛剪是熱連

2、軋廠常用的剪切設備。關鍵詞：飛剪機；滾筒式；切頭；切尾 全套圖紙加 扣扣 36396305 Design of the 2150 Drum Type Crop ShearAbstractCrop shear is the monomer equipment on the hot rolling production line,which is used to cut head and tail of rolling. When the steel can not travel as usual ,it can be used to cut the stock and to avoid an a

3、ccident. Sometimes, its also used to cutting stock into desired sectional lengths and to check the quality of the rolled piece. This design is the design of the 2150 drum type crop shear, which is drived by two motor. It is an object of this designto reduce remarkably the power consumption in flying

4、shears of the instant character by eliminating acceleration and deceleration of the shear drums for each shearing operation and improve the section quality. In this design, it is important to calculate shear stress ,select main motor ,design and calculate drum axis and gears. In this paper, I also g

5、ive the design of shear blade and adjusting device for the gap between the upper and lower shear drums. Besides, selection of lubrication and testing and control requirements are also necessary. In order to get significant economic benefits, we must take environmental measures when producing. Nowada

6、ys, the 2150 drum type crop shear is used in continuous hot-strip mills generally.Key words: Flying shear ;Drum type;Cutting head ;Cutting tail全套圖紙加 扣扣 36396305目 錄1 緒 論.11.1 課題選擇的背景和目的.11.2 飛剪機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.21.3 飛剪機的現(xiàn)狀.31.3.1 飛剪機在車間布置和作用.31.3.2 飛剪機的類型和特點.41.3.3 飛剪機研究的內(nèi)容和方法.52 方案的選擇與評述.62.1 方案選擇.62.2 方案評述.

7、63 電機的選擇.83.1 剪切力的計算.83.2 剪切機的扭矩計算.83.3 轉股穩(wěn)定運轉轉速.103.4 電機型式及電機容量的選擇.104 主要零件的強度計算.124.1 減速機的計算.124.1.1 減速機的傳動比分配.124.1.2 減速機齒輪設計.134.1.3 下轉鼓軸的設計計算.204.2 剪刃的設計.264.2.1 材料的選擇.264.2.2 剪刃的結構設計.264.3 轉股軸承的選擇及校核.264.4 側隙調(diào)整機構的設計.284.5 聯(lián)軸器的選擇與校核 .304.5.1 聯(lián)軸器的分類.304.5.2 聯(lián)軸器的選擇.304.5.3 聯(lián)軸器的強度計算.315 潤滑方法的選擇.32

8、5.1 減速機潤滑方法及潤滑油的選擇.325.2 飛剪機的潤滑.32全套圖紙加 扣扣 363963056 試車方法和對控制的要求.346.1 試車要求.346.2 對控制系統(tǒng)的要求.347 設備可靠性與經(jīng)濟評價.357.1 機械設備的有效度.357.2 投資回收期.35結 論.37致 謝.38參考文獻.39全套圖紙加 扣扣 363963051 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

9、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，

10、建設周期教長，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。熱帶鋼連軋機組中，為了使粗軋后的軋件有更好的頭尾形狀，該生產(chǎn)線在精軋機之前一般都要設置一臺切頭、切尾的飛剪機。該設備的主要功能為：剪切粗軋后帶坯的頭部和尾部的低溫及不規(guī)則部分，有利于精軋機對帶坯的咬入，減少帶坯對軋輥的沖擊，減少軋制過程中卡剛事故的發(fā)生。切頭飛剪主傳動減速機是為切頭飛剪傳遞扭

11、矩、運動、和動能的主要設備。飛剪機使用中存在的問題，飛剪機采用發(fā)電機組供電調(diào)整困難，剪切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，由于飛剪機不能正常使用，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，加全套圖紙加 扣扣 36396305大廢品數(shù)量。本設計的目的就是對切頭飛剪機進行改進設計，保證飛剪正常剪切，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 飛剪機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀要使飛剪適應軋機生產(chǎn)的要求和提高自動化水平，除不斷改進飛剪性能

12、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剪切的長度小于 23 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 切頭飛剪機區(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

13、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。全套圖紙加 扣扣 36396305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(shù)指示帶鋼通過的長度。飛剪機將以脈沖數(shù)為根據(jù)進行啟動剪切。切頭飛剪機 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

14、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。隨著飛剪機設計的完善，提高飛剪機的剪切速度，以適應軋機速度的不斷提高。1.3 飛剪機的現(xiàn)狀1.3.1 飛剪機在車間布置和作用飛剪機在生產(chǎn)線上的位置分布，如下圖：R1可逆式粗軋機 R2、R3不可逆式四輥萬能軋機 F1F7精軋機圖 1.2 切頭飛剪區(qū)設備布置圖全套圖紙加 扣扣 36396305切頭飛剪機的作用：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

15、。處理軋制事故，當出現(xiàn)卡鋼事故時，用飛剪切斷，減少事故損耗。1.3.2 飛剪機的類型和特點用飛剪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(chǎn)過程的全部自動化，用電子計算機控制的飛剪已經(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

16、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，它的缺點是剪切斷面傾斜，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，用來剪切厚變小于 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，它可以剪切運動速度高達 15m/s 以上的軋件。此類飛剪由于在剪切區(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

17、尺飛剪以剪切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，這種飛剪缺點結構復雜，剪切機構運動質(zhì)量較多，動力特性不好，刀片運動速度不能太快。4 曲柄偏心式飛剪全套圖紙加 扣扣 36396305 這種飛剪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。此類飛剪安裝在連續(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。

18、1.3.3 飛剪機研究的內(nèi)容和方法（1）進行現(xiàn)場調(diào)研，了解飛剪機生產(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，以保證剪切的尺寸，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(nèi)，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。（6）選擇合理的電機類型和容載。全套圖紙加 扣扣 363963052 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0.42m/s，切頭飛剪住轉動減速機由兩級斜齒圓柱齒輪

19、、飛輪、箱體等組成。斜齒圓柱齒輪具有加工工藝簡單、加工精度高、傳動效率好、裝配維修方便等優(yōu)點。從許多廠家使用情況看，轉鼓式切頭飛剪切頭、切尾使用情況比曲柄連桿式要好。傳動圖如 2.1所示：1、電機 2、制動器 3、聯(lián)軸器 4、減速器箱5、聯(lián)軸器 6、剪切機座圖 2.1 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，從而帶動剪刃剪切板材。剪刃只適用于平刃剪，不適用斜剪。全套圖紙加 扣扣 363963052.2 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

20、，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。全套圖紙加 扣扣 363963053 電機的選擇3.1 剪切力的計算基本參數(shù)：來料寬度：2000mm來料厚度：60mm剪切溫度：900C軋件運行速度：2m/s。剪切力計算剪切力公式的選擇，由參考資料得有以下幾種剪切力公式：（1）；nn22212730GDA（2）；sin2MPChCbR（3）。FKPbtmax 0.6= 經(jīng)過計算得出公式（1） （2）計算的剪切力都偏大，因此選用公式（3）進行計算，所以 （3.1） FKPbtmax 0.6= 式中：

21、考慮到刀刃磨鈍，剪切力提高系數(shù)，由文獻2，得知 K48表，MPa70bt2 . 1K hbF（3.2） =2000 60=120000mm全套圖紙加 扣扣 36396305 12000702 . 1 0.6=maxP KN60483.2 剪切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,最大剪切總扭矩的計算公式為： （3.3）SinSAPM)(maxmax圖 3.1 受力簡圖式中：上 、下滾筒中心矩,1280mmAA刃重合量,5mmSS對應最大剪切力的剪切角 （3.4）sAhA)1 (cos 式中：對應最大剪切力的相對切入深度，0.2551280)25. 01 (601280cos611

22、9 . 0全套圖紙加 扣扣 36396305，sin04.162762. 0SinSAPM)(maxmax 2762. 0)50 . 028. 1 (1060483m7kN.22213.3 轉股穩(wěn)定運轉轉速2cos260RnHH （3.5） 由文獻 2，P244 得知： 式中：軋件運行速度HsmH/2 剪刃圓弧半徑 Rmm5 .64225640）（R開始剪切角 2 （3.6） RhsR22cos29492. 0640260564022cos260RnHH 9492. 05 .64214. 321000260min/31.31r3.4 電機型式及電機容量的選擇由于飛剪電動機要求有優(yōu)良的調(diào)速性能，

23、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，因此根據(jù)這些特點來初選電機：初選電機容量： （3.7）9550maxHnMN全套圖紙加 扣扣 36396305式中：電機過載系數(shù)，75. 2 傳動效率，取99. 0 99. 075. 2955031.31107 .22213N kW5 .2675根據(jù)以上計算所得數(shù)據(jù)，查找專業(yè)手冊，選擇合適電機，由于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飛剪運動質(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，選雙電機驅動，初步選交流電機型號 TQ3940-6BC02-Z，N=16

24、00kW，n=600 r/min 兩臺，則滿足所需功率要求：。kWNkWNN5 .26753200216002需總全套圖紙加 扣扣 363963054 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 1600kW,額定轉速為 600r/min,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 傳動示意圖減速機傳動比的分配原則：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?？倐鲃颖龋?63.1931.31600Hnni電兩級齒輪傳動，去齒輪減速高速級的傳動比

25、：086. 5163.1935. 135. 11ii全套圖紙加 扣扣 36396305低速級傳動比：768. 3086. 5163.1912iii4.1.2 減速機齒輪設計1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按所設計的傳動方案，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b服極限=686 MPa,彎曲疲勞極限=343 MPa,齒面硬度 HB320；大齒輪選用slimF40CrMn2Mo，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 HB290, 強度極限=862.4MPa,屈服極限=686

26、 bsMPa,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)。191z63. 6991086. 5zz112 i（5）選取螺旋角。初選螺旋角 =14。2 按齒面接觸強度設計 321112HEHdttZZuuTKd（4.1）（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選 Kt = 1.6。 2）由文獻1,P217 圖 10-30選取區(qū)域系數(shù)。2.433 ZH3）由文獻1,P215 圖 10-26查得，。78.0187.02則標準圓柱齒輪傳動的端面重合度。65. 1214）由文獻1,P205 表 10-7選取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)。1d5）計算小齒輪傳

27、遞的轉矩 00155.9nPT全套圖紙加 扣扣 36396305（4.2） = 9.556001016003=25466.7 mN 6）由文獻1,P201 表 10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。21EMPa 188.9 Z7）計算應力循環(huán)次數(shù) hjLnN1160（4.3） 1030083160060910592. 2 uNN/12（4.4） 2 . 3/10592. 29 8101.8由文獻1,P207 圖 10-19查取彎曲疲勞壽命系數(shù)： ；95.01HNK2.12HNK8）計算接觸疲勞許用應力由文獻1,P205 公式 10-12取失效概率為 ，安全系數(shù) S=1 得：1 （4.5） SKHNH

28、1lim11182095. 0MPa779SKHNH2lim2218202 . 1MPa984許用接觸應力：全套圖紙加 扣扣 36396305 2/21HHH（4.6）2/984779MPa5 .881（2）計算1）計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得：1td 32315 .8819 .188433. 22 . 312 . 365. 11107 .254666 . 12td mm16.260 2）計算圓周速度 （4.7）10006011ndvt10006060016.260s/m20. 83）計算齒寬 b 及模數(shù)ntm tddb1（4.8）=16.2601mm16.260 11coszdmtnt

29、（4.9）1914cos16.260mm28.13 ntmh25.2（4.10）28.1325. 2mm88.29全套圖紙加 扣扣 3639630588.29/16.260/hbmm71. 84）計算縱向重合度 tgzd1318.0（4.11）14191318. 0tg506. 15）計算載荷系數(shù) K已知使用系數(shù)=1，根據(jù) v = 8.2m/s，8 級精度，由文獻1,圖 10-8 查得動載系AK數(shù)，由文獻1,表 10-4 查得的計算公式：25. 1VKHK （4.12）bKdH321023. 0)6 . 01 (18. 012. 116.2601025. 0)16 . 01 (18. 012.

30、 13247. 1由文獻1，P198 圖 10-13查得，由文獻1，P195 表 10-3查得45.1FK，所以載荷系數(shù)：4.1FHKK HHVAKKKKK （4.13）47. 14 . 125. 1157. 26）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 311/ttKKdd （4.14）36 . 1/57. 216.260mm68.3047）計算模數(shù)nm 11coszdmn（4.15）全套圖紙加 扣扣 363963051914cos68.304mm56.153 按齒根彎曲強度設計 （4.16） 32121cos2FSFdnYYzYKTm（1）確定計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù) FFVAKKKKK

31、（4.17）38. 14 . 125. 1142. 22）根據(jù)縱向重合度，由文獻1，P217 圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù)506.1。88. 0BY3）計算當量齒數(shù) 311coszzV（4.18）14cos19381.20 322coszzV14cos97324.1064）查取齒形系數(shù)由文獻1,P200 表 10-5查得，；。768. 21FY175. 22FY5）查取應力校正系數(shù)由文獻1,P200 表 10-5查得，；。558. 11SY795. 12SY全套圖紙加 扣扣 363963056）查取彎曲疲勞強度極限由文獻1，P208 圖 10-20查得，小齒輪MPa；大齒輪 c3431F

32、EMPa。2742FE7） 彎曲疲勞極限壽命系數(shù)由文獻1，P206 圖 10-18查得。88. 0,85. 021FNFNKK8）計算彎曲疲勞許用應力取安全系數(shù),由文獻1,公式（10-12）得 4 . 1S SKFEFNF111（4.19）4 . 134385. 025.208SKFEFNF2224 . 127488. 023.1729）計算大、小齒輪的并加以比較 FSFYY 25.208558.1768.2111FSFYY02071. 0 23.172795.1175.2222FSFYY02267. 0經(jīng)比較得，大齒輪的數(shù)值大。（2）設計計算32365. 119102267. 088. 01

33、07 .2546657. 22nmmm37.16全套圖紙加 扣扣 36396305對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲強度計算的nm法面模數(shù)相差不大，取標準模數(shù)值，已可滿足彎曲強度要求。但為了nmmm18nm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mm68.3041d應有的齒數(shù)。于是由 nmdzcos11（4.20）1814cos68.304mm42.16取,則，取。171zmm46.8617086. 5i112zz872Z4 幾何尺寸的計算（1）計算中心距 cos221nmzza（4.21）14cos2188717mm65.964將中心距圓整為 96

34、5mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角 amzzn2arccos21（4.22）9652188717arccos45514因 值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。KHZ（3）計算大、小齒輪分度圓直徑全套圖紙加 扣扣 36396305 cos11nmzd （4.23）45514 cos1817mm50.315 cos22nmzd 45514cos1887mm60.1614其他齒輪計算略,齒輪結構如下所示 調(diào)質(zhì)處理材料,34:031MNCZr02240:MMCZnr材料 圖 4.2 齒輪 1 簡圖 圖 4.3 齒輪 2 簡圖 調(diào)質(zhì)處理材料,34:033MNCZr02440:MMCZnr材料全套圖紙加

35、 扣扣 36396305 圖 4.4 齒輪 3 簡圖 圖 4.5 齒輪 4 簡圖（4）計算齒輪寬度 mm50.31550.3151db1d（4.24）圓整后取 B =316mm,B =330mm。214.1.3 下轉鼓軸的設計計算（1）力能參數(shù)的計算 1）下轉鼓軸傳遞的功率 （4.25）023232PP齒承聯(lián)由文獻5，P109 表 4.2-9查得：聯(lián)軸器的傳動效率： 軸承的傳動效率：，聯(lián)99. 0 ，齒輪的傳動效率：。98. 0軸97. 0齒160097. 098. 099. 022323P=2777.28kW2）下轉鼓軸的轉速 inn13（4.26）163.19600min/31.31r全套

36、圖紙加 扣扣 36396305 3）下轉鼓軸的扭矩 333n55. 9PT（4.27） 31.311028.277755. 93 Nk1 .847（2）材料的選用選取軸的材料為 34CrNi3Mo 合金鋼，調(diào)制處理。（3）軸結構的初步設計取=112，于是得 0A 30minnPAd（4.28）331.3128.2777112mm49.499輸出最小直徑一般是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，在選擇聯(lián)軸器是應當考慮。根據(jù)綜合考慮初步設計軸及其軸上零件裝配方案如圖：圖 4.6 下轉鼓軸及其齒輪和軸承裝配示意圖初步選用聯(lián)軸器的最小直徑：。mm710mind1）軸承的選擇 全套圖紙加 扣扣 36396305 因為

37、該軸承主要承受徑向力而不承受軸向力，所以初選雙列圓柱滾子軸承 NN 型,基本尺寸。mm340mm1000mm730TDd圖 4.7 下轉鼓軸示意圖2）軸向尺寸的確定軸承寬 340mm，組合齒輪 1（左）寬 975mm，齒輪 2（右）寬 400mm，齒輪與箱壁之間的距離為 125mm，聯(lián)軸器（半）800mm。3）軸的基本尺寸。，mm720dmm730dmm1280dmm730dmm720dmm715dmm710dmm520mm580Lmm1502Lmm805 Lmm1051Lmm253Lmm008L76543217654321L（4）繪制轉鼓軸的受力分析圖 4.8 轉鼓軸受力示意圖（5）計算各力

38、 已知參數(shù)：=847.1kN，剪切力 P=6048kN，組合齒輪的。3T823418 全套圖紙加 扣扣 363963051）計算兩齒輪上的各力 （4.29）kN80.66128. 11 .847d5321TFFFttt （4.30）cos21tgFFFtrr 284318cos208 .661tgkN34.254 （4.31）tgFFFtaa21 28431834.254tgkN21.862）計算軸承上的切向力 BCABBDtNHLLLFF2（4.32）970. 2788. 080.66147. 380.661kN63.597 2t12NHNHFFF（4.33） =263.5978 .661

39、=725.97kN3）計算徑向力 PFFFNVNVr1212 02r2211BDBEBCNVaaABrLFLPLFMMLF 25121dFMMaaa 2aa122FFF聯(lián)立解得：NFNFNVNVk53.3216,k15.334021（6）繪制下轉鼓軸的載荷分布圖如下： 全套圖紙加 扣扣 36396305圖 4.9 軸的載荷分布圖（M，T 的單位為 kNm）全套圖紙加 扣扣 36396305（7）計算彎矩 經(jīng)計算得水平面的彎矩為mkNMHB50.521 mkNMHE21.426 mkNMHC91.330垂直面的彎矩為mNMVAk17.55 mNMVBk59.255 mNMVEk85.4326 m

40、NMVCk34.182 mNMVDk17.55合成總彎矩為mNMAk17.55 mNMBk76.580 mNMEk79.4347 mNMCk82.377 mNMDk17.55（8）計算扭矩 mkNTT1 .8473（9）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，由文獻1,P373 公式（15-5）得軸的計算應力為 WTMca221總（4.34）3262612801 . 0)101 .8476 . 0(1017.55MPa99. 3全套圖紙加 扣扣 36396305 WTMca222總3262612801 . 0)1

41、055.4236 . 0(1079.4347MPa77.20均小于許用彎曲應力=70,所以符合強度要求。21,caca1MPa4.2 剪刃的設計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，選用剪刃合金鋼，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SiCrW24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 860900，淬火后硬度為 HB217179。4.2.2 剪刃的結構設計 為使剪后的軋件能順利進入精軋機組，改善軋件頭

42、尾質(zhì)量，剪刃設計成圓弧形狀（垂直投影）凸凹剪刃相配合剪切軋件，如圖所示剪刀的形狀 圖 4.10 凸凹剪刃示意圖全套圖紙加 扣扣 363963054.3 轉股軸承的選擇及校核選用雙列圓柱滾子軸承 NN 型,基本尺寸。此軸承不承受3401000730TDd軸向力，則受力分析如下圖所示 圖 4.11 轉鼓軸承受力分析圖由軸的受力計算得kN34.25421rereFFkN80.6612t1teeFFkN53.3216,kN15.334021VrVrFFkN63.597,kN97.72521HrHrFF全套圖紙加 扣扣 36396305 21211HrvrrFFF（4.35）2297.72515.334

43、0kN13.3418 22222HrvrrFFF2263.59753.3216kN58.3271則得 kN47.473158.327113.3418222221rrrFFF（4.36）由文獻1，P320 公式（13-9a）得 rPFfP（4.37）由文獻1，P321 表 13-6查得動載荷系數(shù)，取。5 . 2Pf 47.43712P =8742.94kN由文獻1，P319 公式（13-5）得 （4.38）PCnLh60106滾子軸承，則310 310694.87428000031.316010hL 852983.5h 每年工作小時數(shù)：,則故所選軸承滿足壽命要求。hLh270033300hLLh

44、全套圖紙加 扣扣 363963054.4 側隙調(diào)整機構的設計為便于剪刃側隙的調(diào)整，該剪切機安裝了一套側隙調(diào)整裝置，如下圖所示 1-中間套筒；2-滾筒軸承壓蓋；3-軸承套；4-外套筒；5-調(diào)整桿插孔；6-端蓋；7-鍵；8-鎖緊螺釘；9-墊圈；10-鍵；11-端蓋圖 4.12 刀片側間隙調(diào)整裝置圖刀片側間隙調(diào)整裝置是在滾筒的非傳動側（操作側）端。側間隙調(diào)整基本結構：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)

45、 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，與之其相嚙合的另一斜齒輪必然作相應的角位移，使一個滾筒相對另一個滾筒旋轉一個角度，從而改變上下刀片之間的側間隙。顯然，在調(diào)整刀片側向間隙時，要首先松開鎖緊螺釘 8，在轉動外套筒 4。由于中間套筒 1 固定在軸承座上，因而外套筒 4 就相對中間套全套圖紙加 扣扣 36396305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 帶動滾筒及其徑向滾動軸承內(nèi)座圈一起做軸向移動，來實現(xiàn)剪刃側隙的調(diào)整。下滾筒允許軸向移動量為毫米。15刀片側間隙調(diào)

46、整后，還要使刀片圓弧對齊，這是將刀片固定螺絲松開后，沿軸向移動刀片來實現(xiàn)的。由于在滾筒上裝有兩把刀片，而用上述機構只能調(diào)整一對刀片的側間隙，不能同時保證將兩對剪刃側間隙調(diào)整到要求的數(shù)值。由于一對剪刃的側間隙調(diào)好后，就不允許滾筒再有軸向移動，因而另一對刀片側間隙的調(diào)整只能用增減墊片的辦法來調(diào)整。此飛剪機上下滾筒的同步傳動齒輪沒有裝設副齒，齒輪不能在無側間隙下工作，因而傳動不夠平穩(wěn)。4.5 聯(lián)軸器的選擇與校核 4.5.1 聯(lián)軸器的分類按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器對所聯(lián)兩軸間的相對位移缺乏補償能力，但有結構簡單，制造容易，不需維護，成本低等特點而仍有其應用范圍；撓性聯(lián)軸器

47、中又分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器， 。前一類只具有補償兩軸間相對位移的能力，后一類因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。4.5.2 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點：1. 所聯(lián)接兩個軸的軸徑；2. 傳遞的轉矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求；3. 聯(lián)軸器的工作轉速高低和引起的離心力大??；4. 兩軸相對位移的大小和方向；5. 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境，以及成本。根據(jù)以上幾點要求及以滿足聯(lián)軸器直徑大于軸的最小直徑為前提，同時得使所選軸直

48、徑與聯(lián)軸器孔徑相適應并滿足階梯軸的要求等，初選聯(lián)軸器如下：全套圖紙加 扣扣 36396305由文獻10查得，在電機軸與減速機軸之間選取聯(lián)軸器型號為 CLZ 8 齒型聯(lián)軸器，減速機輸出軸和下轉鼓軸之間選取聯(lián)軸器型號為 JM型-無沉孔接中間軸型。4.5.3 聯(lián)軸器的強度計算以減速器輸出軸與安裝齒輪的軸之間的聯(lián)軸器為例進行強度校核。聯(lián)軸器的承載能力既與材料和熱處理有關，也與兩軸相對位移的方向和位移量大小有關，而且還與嚙合齒面間的滑動速度和潤滑狀態(tài)有關，對于標準聯(lián)軸器，可按標準規(guī)定的方法驗算，由文獻1，P351 公式（14-1）得 TTKTAca（4.39）式中：聯(lián)軸器的許用轉矩，單位：N m T 聯(lián)

49、軸器長期承受的理論轉矩，單位：N m T 聯(lián)軸器工作條件系數(shù)。AK由文獻1，P351 表 14-1得=1.7AK=25466.7 N mT1T所以 7 .254667 . 1caT =43293.4 N m 由文獻10知：聯(lián)軸器的T =260000 Nm。1caT顯然聯(lián)軸器故安全。其余聯(lián)軸器校核同理。全套圖紙加 扣扣 363963055 潤滑方法的選擇潤滑的目的就是為了減少工作表面的摩擦及由此造成的能量損失、減少工作表面的磨損及發(fā)熱，提高其壽命、保持機器的工作精度及提高機器的工作效率；次外，潤滑劑還有沖洗污物、防止表面腐蝕的功能。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

50、用噴油潤滑。如按高速級選用齒輪潤滑油,需計算齒輪圓周速度來選擇潤滑油。齒輪圓周速度為 2d60211nR（5.1）=23155. 06060014. 32=9.9m/s,由文獻1,P235 表 10-12按手冊推薦選用時,查得運動粘度為 81.5cSt 的潤滑油；50如按低速級選用齒輪潤滑油,齒輪圓周速度,按手冊推薦選用時的潤滑油,s/m5 . 7250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 飛剪機的潤滑（1）飛剪機傳動齒輪的潤滑齒輪圓周速

51、度 2602333dnv全套圖紙加 扣扣 36396305 228. 16031.3114. 32 s/m0 . 2則齒輪速度低載荷大，故選用 24 號汽缸油，油池潤滑。（2）飛剪機轉鼓滾動軸承的潤滑潤滑對于滾動軸承具有重要的意義，軸承的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應力、吸收振動、防止腐蝕等作用。轉鼓軸承潤滑采用干油潤滑，干油選用 4 號鈣基潤滑脂，代號為 ZG-4GB501-65。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。全套圖紙加 扣扣 363963056 試車方法和對控制的要求6.1 試車要求（1）試車前應詳細

52、檢查，不得有卡住現(xiàn)象，剪刃間隙應滿足 0.10.3mm。（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＃?）試車前要把安裝、檢查工具和影響試車的構件拿開，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)

53、制動，正好使剪刃停在起動位置。70全套圖紙加 扣扣 363963057 設備可靠性與經(jīng)濟評價7.1 機械設備的有效度對于可維修設備，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；二者結合起來，就是機械設備的有效度（有效利用率） 。 由文獻8，P9可知 %100MTTRMTBFMTBFA（7.1）式中：MTBF平均故障間隔期（h） ； MTTR平均維修時間（h） 。設備工作時間 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。10001010000MTBF 101010400

54、MTTRh50 %95%1005010001000A7.2 投資回收期表 7.1 有關資料表（萬元）時間（年 ）12345678910投資20002000年凈收益500800100015001800180020002500全套圖紙加 扣扣 36396305累計凈收益-2000-4000-3500-2300-13002002000380058008300投資回收期：由7，40投資回收期公式為 1當量凈現(xiàn)金流量絕對值上年累計凈現(xiàn)金流量的現(xiàn)正值年份數(shù)累計凈先進流量開始出tP1500130015=年9 . 4行業(yè)投資回收期，重型機械cP年17cP，滿足要求。tcPP 全套圖紙加 扣扣 36396305

55、結 論通過設計及應用，滾筒式切頭飛剪切頭、切尾使用情況比曲柄連桿式要好，其優(yōu)點如下： 1、采用雙電機便于啟制動，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、剪切轉鼓輪采用雙剪刃提高剪切效率，且對稱布置，以便剪切轉鼓平衡；5、采用斜齒齒輪使轉鼓同步轉動。全套圖紙加 扣扣 36396305致 謝全套圖紙加 扣扣 36396305參考文獻1 濮良貴，紀名剛機械設計M北京：高等教育出版社，2008，1 2 熱帶鋼連軋機編寫小組熱帶鋼連軋機M 北京：機械工業(yè)出版社，1976，10 3 孫

56、桓，陳作模主編機械原理M北京：高等教育出版社，2001 4 劉澤九主編滾動軸承應用手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1996，817-884 5 鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波機械設計課程設計M沈陽：東北大學出版社，2000，12 6 鄧文英主編金屬工藝學M北京：高等教育出版社，2000 7 陳錫璞工程經(jīng)濟M北京：機械工業(yè)出版社，1994，40-185 8 孫家驥礦冶機械維修工程學M北京：冶金工業(yè)出版社，1994，5-40 9 方昆凡公差與配合技術手冊M北京：北京出版社，1998 10 徐灝機械設計手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1991，911 機械設計手冊聯(lián)合編寫組.機械設計手冊M 北京：化學工業(yè)出版社，1982，1012 鐘國欣切頭飛剪主傳動減速機設計J一重技術，2008，3：19-2513 劉歌全液壓下切式寬中厚板熱定剪切設計J鋼鐵技術，2008，3：20-2314 Luciano Frezza and Giuseppe Cerritelli, Modernizationg of the 66-in.hot strip mill at ILVAs Terni worksJ.lron and Steel Engineer,January1994,51-55