160t振动剪切机设计 平行刀片剪切机（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985160T振动剪切机摘要本次设计的是160T振动剪切机。此次设计内容包括总体方案设计、剪切机参数计算、剪切机电机容量的选择、主要零部件的强度计算、润滑方法的选择。其中，剪切机参数计算又包括了刀台、曲轴、连杆、齿轮的计算以及激振器的液压缸、活塞杆、换向阀阀芯和壳体的设计计算剪切机是轧钢车间生产的产品，一般都要经过切头、切尾并切成定尺长度，根据轧件的断面形状和对切断面质量的要求不同，所采取的切断方法也不同，剪切机通常用来切断方坯、扁坯、钢板和一些小型钢材。在此，根据给定参数对160T振动剪切机进行设计计算，从而对160T振动剪切机有一定了解，对剪切机的设计有一定的认识，加深对剪切机的工作原理以及剪切机的设计参数、零件尺寸等的理解，以便以后能对剪切机能更好的运用。关键词剪切机；曲柄连杆机构；激振器；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985160TSHEARSVIBRATIONABSTRACTTHEDESIGNOFVIBRATIONSHEARMACHINEIS160TTHISDESIGNCONTENTINCLUDINGOVERALLSCHEMEDESIGN,SHEARMACHINEPARAMETERCALCULATION,SHEARMECHANICALANDELECTRICALMACHINECAPACITYSELECTION,STRENGTHCALCULATIONOFMAINCOMPONENTS,LUBRICATIONMETHODCHOICEAMONGTHEM,THEPARAMETERSARECALCULATED,INCLUDINGTHEKNIFECUTMACHINES,THECALCULATIONOFTHECRANKSHAFT,CONNECTINGROD,GEARANDHYDRAULICCYLINDER,PISTONROD,VIBRATORREVERSINGVALVECOREANDSHELLDESIGNANDCALCULATIONOFTHESHEARMACHINEISTHEPRODUCTOFSTEELROLLINGWORKSHOPPRODUCTION,WHICHISTYPICALLYCUTHEAD,CUTTHETAILANDCUTITINTOSPECIFIEDLENGTH,ACCORDINGTOTHESHAPEOFTHECROSSSECTIONOFTHEROLLEDPIECEANDTHEREQUIREMENTFORTHEQUALITYOFCUTSURFACE,BYUSEOFCUTTINGMETHODISDIFFERENTALSO,SHEARMACHINEISUSUALLYUSEDTOCUTBILLET,SLABANDSTEELPLATEANDSOMESMALLSTEELHERE,ACCORDINGTOTHEGIVENPARAMETERSFORDESIGNANDCALCULATIONOFTHE160TVIBRATIONSHEARMACHINE,THUSABETTERUNDERSTANDINGOF160TVIBRATIONSHEARMACHINE,THEDESIGNOFSHEARERHASCERTAINUNDERSTANDING,DEEPENEDTOTHEWORKINGPRINCIPLEOFSHEARINGMACHINEANDSHEARINGMACHINEUNDERSTANDINGOFDESIGNPARAMETERS,SUCHASCOMPONENTSIZE,SOTHATTOUSESHEARFUNCTIONBETTERINTHEFUTUREKEYWORDSSHEARINGMACHINE,CRANKCONNECTINGRODMECHANISM,VIBRATOR下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985目录1绪论111选题背景与目的112国内剪切机的发展历史及研究现状1121国内剪切机的发展历史1122国内剪切机的研究现状113设计方法和内容22设计方案的确定321方案设计参数322剪切机的分类3221平行刀片剪切机3222斜刀片剪切机3223圆盘式剪切机4224飞剪机423剪切机工作原理4231上切式平行刀片剪切机4232下切式平行刀片剪切机524设计方案的确定53剪切机参数计算631剪切机力能参数6311最大剪切力计算6312剪切功的计算6313剪切过程分析732剪切机结构参数8321刀片行程8322刀片尺寸9323剪切次数1033曲柄连杆机构的计算10331曲轴偏心距的确定10图32刀片位移与曲轴转角关系图11332刀片位移与曲轴转角的关系11333剪切力与曲轴转角的关系1234静力矩的计算1435电机的选择和校核1436传动比的计算15361总传动比15362分配传动比15下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098537传动装置动力参数15371各轴转速15372各轴功率16373各轴输入转矩1638传动系统设计17381皮带轮的计算17382减速器的选用1939曲轴与连杆的设计23391曲轴23392连杆25310键的选择计算263101小开式齿轮轴上的键的设计263102大开式齿轮轴上的键的设计27311激振器的设计计算273111确定活塞的直径和机壳厚度273112端盖螺栓的计算283113换向阀设计293115液压马达选择313116其他零件设计324设备的可靠性与经济性评价3341设备完好率与利用率3342设备的可靠性33421设备可靠度的计算33422设备平均寿命34423机械设备的有效度3443设备的经济性评价35431盈亏平衡分析36总结38致谢39参考文献40下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第1页1绪论11选题背景与目的用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。剪切机的用途是用来剪切定尺、切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等等。剪切机随着工业自动化进程的深入而得到越来越广泛的应用。近二十年来，国内的轧钢生产得到了长足的发展，由于市场对产品不断提出新的要求，生产厂对各种剪切机的需求也在不断变化。随着时代的发展和科学的进步，钢铁行业也得到了相应的发展。剪切机在钢铁行业中一直扮演着重要的角色。在轧件的处理上剪切机是不可或缺的。剪切机的工作情况直接影响到整个生产线的工作质量和工作效率。特别是在应对突发事故12切机更起到了保护安全生产线的作用。由于其在轧钢机械辅助设备中的重要性，对于剪切机的技术改革和创新从来都没有停止过。本设计主要对振动剪切机进行研究。12国内剪切机的发展历史及研究现状121国内剪切机的发展历史随着时代的发展，对于剪切机的研究速度也在迅速发展。目前国内外有许多质量上乘，性能优良的剪切机。我国剪切机的研制应用起步于20世纪80年代中期，主要是作为废旧金属加工设备。原国家计委在发展中国钢铁工业中把废钢铁回收加工列入节能项目,宏观政策上鼓励发展。当时由商业部和国家物资局从捷克、日本、美国、西德等组织引进了部分废钢打包机、剪切机。首先武装京、津、沪等大中城市。然后通过技术引进、技术合作,逐步形成了我国废金属加工设备生产体系。122国内剪切机的研究现状技术水平是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着国内液压剪切机市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外液压剪切机生产核心辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第2页技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势，对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。丁时锋等人针对板料剪切生产线采用人工控制，定长过程耗时过多，钢板长度尺寸不一致，同时剪切过程总是简单的重复劳动，工人劳动强度大等问题，改为继电器接触器控制，但控制柜接线复杂，使用维护不便。为了解决剪切过程中的板料定长问题，减少加工工时，提高生产效率，同时为了提高生产的自动化程度，并保证生产的稳定，对原系统进行了改造，设计了一种基于PLC的板料液压剪切机系统。该系统工作性能稳定，完全解决了剪切过程中板料的定长问题，提高了生产线的自动化程度，并切实提高了生产线的生产效率。在棒料剪切机液压系统的研究方面，杜诗文等人应用液压大系统建模方法建立了数学模型，构建了仿真模型，对棒料高速剪切机液压系统动态特性进行了建模与仿真研究。实践表明采用液气联合驱动、径向夹紧的棒料高速剪切机，生产效率高，棒料剪切断面质量得到显著提高。仿真结果表明液压系统具有良好的动态特性，液压大系统建模方法与理论可广泛应用于液压系统动态特性分析。为了解决精轧生产线取料问题，梁春光等人通过对剪切及剪应力的分析，同时根据液压剪的工作原理，进行了HC5203新型液压剪主要几何尺寸及其结构参数的设计。实验结果证明该液压剪能快速剪切20MM以下的铬不锈钢以及合金钢等，不但保证了轧材的表面质量，还保护了设备，且经济效益显著。13设计方法和内容此次本人设计的160T振动剪切机属于平行刀片剪切机，它的特点为两个刀片平行，主要用于横向热剪切初轧坯和其它方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用；两个成型刀片来冷剪管坯及小型圆钢等。设计的内容主要包括1绪论和总体方案设计2剪切机参数计算2剪切机电机容量的选择3主要零部件的强度计算4润滑方法的选择辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第3页5总图、部件装配图、零件图的绘制6整理说明书并打印辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第4页2设计方案的确定21方案设计参数此次设计的振动剪切机剪切钢坯断面尺寸为115115MM，钢坯材质为20号钢，剪切温度为760C，剪切次数为1215次/分钟；激振频率为400HZ，激振振幅为01MM。22剪切机的分类根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。221平行刀片剪切机平行刀片剪切机的特点为两个刀片平行，主要用于横向热剪切初轧坯和其它方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用；两个成型刀片来冷剪管坯及小型圆钢等。222斜刀片剪切机斜刀片剪切机的两个刀片中有一个相对于另一刀片是成某一角度倾斜布置的。一般是上刀片倾斜，其倾斜角为16。一般用来横向冷剪或热剪钢板、带钢、薄板坯，故又称之为钢板剪切机。有时也也用来剪切成束的小型钢材。223圆盘式剪切机圆盘式剪切机两个刀片均呈圆盘状，用来纵向剪切运动中的钢板，或将钢板剪成窄条一般均布置在连续式钢板轧机的纵向机组的作业线上。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第5页224飞剪机飞剪机刀片在剪切轧件时随轧件一起运动。一般用来横向剪切运动中的轧件（钢坯、钢板、带钢和小型型材、线材等），一般安装在连续式轧机的轧制线上，或横切机组在作业线上。23剪切机工作原理231上切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是下刀固定不动，上刀则是上下运动的。剪切轧件的动作则是由上刀来完成的，其剪切机构是由最简单的曲柄连杆机构组成。剪切时上刀压着轧件下降迫使摆动台也下降。当剪切完毕时上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单广泛用来剪切中小型钢坯。1下刀；2上刀；3剪切机构传动系统；4轧件；5摆动台图11上切式平行刀片剪切机简图232下切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀完成，剪切时上刀不会运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道（如图12），故在剪切机后不设摆动台。由于以上所述的特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第6页1压板；2上刀台；3下刀台；4轧件图12下切式平行刀片剪切机机构简图24设计方案的确定此次设计方案确定为160T振动剪切机，振动剪切机又称冲型剪切机。传动原理是由电动机通过带轮、曲轴、连杆系统带动刀杆作往复运动。振动剪切机是一种万能板料加工设备。振动剪切机除具有剪切功能外还可以进行冲孔、落料、冲口、冲栩、压肋、翻边、折弯、锁口等加工，用途非常广泛最适用于中小批量和单件板金件的生产。被加工的板料厚度一般小于10MM。它的优点是，体积小，重且轻结构简单。容易侧造工艺适应范围广，操作工具简单。它的缺点是，生产效率较低，剪切和工作时要人工操作，振动和嗓声大，加工精度不高。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第7页3剪切机参数计算31剪切机力能参数311最大剪切力计算MAXF在设计剪切机时，首先要根据所剪切最大钢坯断面尺寸来确定剪切机的最大剪切力。最大剪切机可由下式计算FKPMAXAX（31）式中K对于小型剪切机，取K13被剪金属在相应温度下最大单位剪切抗力；N/MM，MAXF被剪金属原始横断面面积MM10583151MN312剪切功的计算当不考虑刀片磨钝等因素时，可按下式计算（32）FHAFADZ式中F被剪金属原始横断面面积MMH被剪金属原始横断面高度MMA称为单位剪切功，查表得A47则AFHA115115115477148KNMFPMAXAX辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第8页313剪切过程分析经过生产实践和科学证实剪切过程由压入变形和剪切滑移两个阶段组成，剪切过程的实质是金属塑性变形的过程。如图31所示，当上剪刃下移与轧件接触后，剪刃便开始压入轧件，由于P在开始阶段较小，在轧件断面上产生的剪切力小予轧件本身的抗剪能力，因此轧件只产生局部塑性变形，故这一阶段称为压入变形阶段。随着上剪刃下移量增加，轧件压入变形增大，力P也不断增加。当剪刃压入到一定深度，轧件的局部压入变形阻力与剪切断面的剪切力达到相等，剪切过程处于由压入变形阶段到剪切滑移阶段的临界状态。当大于轧件本身的抗剪能力时，轧件沿着剪切面产生相对滑移，开始了真正的剪切，这一阶段称为剪切滑移阶段。在剪切滑移阶段，由于剪切断面不断变小，剪切力也不断变小直至轧件的整个截面被剪断为止，完成一个剪切过程。当剪刃压入轧件后，上下剪刃对轧件的压力P形成一力偶PA，此力偶使轧件转动，但在轧件转动过程中，将遇到剪刃侧面给轧件以侧推力T，则上下剪刃的侧推力又构成另一力偶TC，随着刀片的逐渐压入，轧件转动角度不断增大当转过一个角度，两力矩平衡，便停止转动。即PATC（33）假设在压入变形阶段，沿面积X和05Z上的单位压力均匀且相等，则（34）XZ50PT（35）式中Z剪刃压入轧件的深度。05ZTP辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第9页图31平行刃剪切机剪切过程受力分析在此，为了使侧推力减小，减小刀架滑板的磨损和倾斜角度，故选择有压板剪切510T（01018）P取8刀片切入深度为Z2HTAN2115TAN8367MM32剪切机结构参数321刀片行程刀片行程是剪切机最主要的结构参数，它决定了剪切机的高度。在剪切能力允许的范围内，它也决定了剪切的轧件最大断面高度。刀片行程根据轧件最大断面高度、剪切终了时刀片的重叠量以及下刀片与辊道表面的距离等参数，计算公式如下SQFHH21（36）式中H刀片行程；H被轧轧件最大断面高度；辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第10页F轧件上表面与压板间距离；Q压板下表面与上刀的距离；Q下刀低于辊道表面的距离；S上下刀片重叠量。已知H115MM取F50MMQ15MMQ10MMS10MM则根据式（36）H11550151010200MM322刀片尺寸刀片尺寸包括刀刃长度L，刀片横断面高度H及宽度B。这些尺寸可以根据被切钢坯最大断面尺寸来选取。1刀片尺寸中最重要的是刀片长度L。由于该剪切机主要用于剪切方形钢坯，属于小型剪切机。其计算公式为L34BMAX（37）式中被剪轧件（钢坯）横截面最大宽度。MAXB已知115MMAX则有辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第11页L34345460MMMAXB取L450MM2刀片高度的确定及刀片断面宽度H06515H（38）BH/253（39）已知H115MM则H06515H（06515）11574751725MM取H150MM则B150/（253）5060MM取B50MM323剪切次数根据已知，剪切次数为1215次/分33曲柄连杆机构的计算331曲轴偏心距的确定对曲柄连杆机构，曲轴偏心距R是刀片行程H的一半。RH/2200/2100MM辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第12页图32刀片位移与曲轴转角关系图332刀片位移与曲轴转角的关系根据上图刀片位移与曲轴转角关系图,曲轴偏心距R,AB表示连杆长度，当A点转到上极限位置点时，上刀架处于处；当A点转到下极限位置点时，上刀架移到1A1B1。因此，点间的距离对于曲轴连杆式剪切机就是上刀片行程H；1B2B取上刀架最高位置点为计算原点，此时曲轴转角0，据图中的几何关系，刀1片的行程H与曲轴转角的关系为COS1COS24HR（310）经一系列关系转换，可得式212COSK（311）式中，K为刀片行程与偏心距的比值；H上刀片行程，由上刀片下死点计算；曲柄转角，由曲柄上死点位置起计算；MAX102180RO辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第13页连杆系数，R/L,取1/9，LR/100/1/9900。333剪切力与曲轴转角的关系当03时,有最大剪切力HHSH1151003X115905MMKH/R905/1000905根据式（311）212COSK01590522）（）（）（得1096与的关系SINILR（312）根据式（312）（SINARCL）（109I70当剪切开始时的曲轴转角此时上刀片刚与钢坯接触，0，剪切力P0。根据式36辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第14页HHSH11510125MMKH/R125/100125则根据式（311）212COSK2025192）（）（）（得872根据式（312）SINILR）（ARC96287SI01I）（当剪切剪断时的曲轴转角，此时072；根据式（36）得HHSH11510072X115425MMKH/R425/1000425根据式（311）212COSK辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第15页6104250922）（）（）（得127634静力矩的计算本设计中，由于只用到平均静力矩MM，故需要计算平均静力矩。由剪切功确定平均静力矩；A180/（313）MM式中A剪切功，此处用最大剪切功即可满足，A007148MNM；完成一次剪切偏心轴的实际工作角度，当剪切115X115MM钢坯时，1276。根据式（317）A180/MM007148X180/（1276872）0101KNM35电机的选择和校核预选电机的额定转速为750R/MIN，则总传动比I750/1550I950N11MHMNKW7675式中曲柄轴上平均静力矩，KNM；MM预选电机额定转速，R/MINHN电动机过载系数，取1511I总传动比。所以，选择电机为Y315L28，表31为其详细性能参数辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第16页表31电机参数电机铭牌额定转速效率功率质量Y315L28740R/MIN933110KW1230KG36传动比的计算传动装置的总传动比可根据电机的满载转速和工作机轴的转速求出NI电总（314）图33传动装置简图361总传动比总传动比可由电机满载转速N电和曲轴转速N确定I电740/154933362分配传动比总传动比为每一级传动比的乘积493II21辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第17页为带传动传动比为一级减速机传动比为开式齿轮传动比，根据文献7表1791I2I3I取3，4，411即I3X4X41149322337传动装置动力参数371各轴转速根据已求得的传动比求得各轴转速740R/MIN1NN1/I1740/324667R/MIN2N2/I26166R/MIN3N3/I315R/MIN4N372各轴功率由文献7表179取得传动效率950带7轴承齿轮由传动效率求得各轴传递的功率为10576KW1P10576X09510047KW带210047X097X0979453KW13齿轮轴承P8711KW234齿轮轴承辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第18页373各轴输入转矩根据转矩公式T955P/N315求得955105761000/740136488NM11N59PT955100471000/24667388977NM2295594531000/61661464096NM33N59PT95587111000/155546003NM44运动和动力参数结果如表32表32运动和动力参数轴号功率P/KW转矩T/（NM）转速N/（R/MIN）1105761364887402100473889772466739453146409661664871155460031538传动系统设计381皮带轮的计算1确定计算功率计算功率是由传递的功率P和带的工作情况系数决定的CAPAK316ACA辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第19页取13AK则根据式316110X13143KWCAP2选择V带的带型根据计算功率143KW和转速740R/MIN，从文献13图811选取普通V带带CAP1N型为D。3初选小带轮的基准直径为375MM，则带速1D60NV（317）X375X740/600001452M/S则大带轮的直径为400X31125MM，根据文献13表88圆整取1D2I1120MMD24确定中心距A，并选择V带的基准长度DL1）一般初选的中心距为）（）（D210D21A70（318）则10465MM2990MM0A初选1200MM0A2）计算相应的带长0DL02D12D10DA4A2）（）（辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第20页M784621204375213510）（）（由文献13表82选取5000MMDL3）计算中心距及其变动范围2AD00M6187845A0015119361MMINADLA003141861MMAX4验算小带轮上的包角1AD35780121）（180573（1120375）/12686114635905确定带的根数ZLAKP0RCA89601271643圆整取Z9式中单根V带额定功率，由文献14表84A查得1627KW；0P0P单根V带额定功率的增量，由文献14表84B查得219KW；0包角修正系数，查文献14表85取091；KK带长修正系数，查文献14表82取096。LL辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第21页5带轮的设计常用的带轮材料为HT150或HT200，大小带轮均采用轮辐式。382减速器的选用1选用减速器的公称输入功率32012MPSKPA式中机械强度计算功率；M2P负载功率；工况系数，由文献5表1628查得2；AKAK安全系数，查文献5表1629得14；SS减速器公称输入功率，KW。1P则根据式（320）12MPSKPA10047X2X14281316KW按I4，及24667R/MIN；查表1624ZDY400750R/MIN844KW当2N1N1PN124667R/MIN时，折算功率为844X24667/75029784KW1P则281316KW29784KW，可以选用ZDY400减速器M22校核热平衡许用功率21321T2FGPP或（321）式中计算热功率，KW；T2P辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第22页环境温度系数，查文献5表16210得165或131F1F载荷率系数，查文献5表16210得122公称功率利用系数，查文献5表16210得1553F3F、分别为无冷却装置和有冷却装置减速机热功率查文献5表161GP227得415KW1000KW则根据式（321）321T2FP10047X13X1X155或10047X165X15520244KW或25695KW可知25695415KW，因此可以选定ZDY400型减速器，采用油池润滑，T2P1G不需冷却。383齿轮的设计计算选用直齿圆柱齿轮传动由文献13表101选择小齿轮为40CR（调质），硬度为280HBS大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，8级精度。1选取小齿轮齿数为36，则大齿轮齿数1Z36X41114796圆整为14932I2开式齿轮按齿根弯曲强度计算1计算公式为322321DAZMFSYKT式中K载荷系数，初选13；齿型系数，由文献13表105查得24621480；AFYA1FYA2F应力校正系数，由文献13表105查得165418292；SSASY齿宽系数，表文献13107查得05；DD辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第23页2）由文献13取弯曲疲劳安全系数S14求得31429MPKFENF1124971MPS223计算出大小齿轮的并加以比较。1AFSY2461654/314290012951AFS2140818292/249710015682AFSY大齿轮的数值大4已知传递的转矩为1464096X10NMM，设计计算1T321DATZMFSYK323650015894913MM取标准值12MMTM则MM43216ZDT1T5计算齿宽05X432216MMT1DB6计算齿宽与齿高之比B/H齿高225X1227MMTM25HB/H80047计算圆周速度V8计算载荷系数S/M39106432106NDT辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第24页323FVAK式中使用系数，由文献13表102查得为175；AK动载系数，由文献13图108查得为11；V直齿轮，1；FFK由表104插值求得126；KFHVA261751242359按实际载荷数算得分度圆直径M7531423DT3T1K10计算模数204961/201448MM取M14MM1ZM5几何尺寸计算分度圆直径1436504MMZD1149142086MMM2中心距A1295MM1齿宽B05508254MM1D取254MM，260MM2B1辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第25页39曲轴与连杆的设计391曲轴曲轴式剪切机上传递运动的主要零件，工作时既受弯矩又受扭矩作用，而且所受的力不断变化，工作情况比较复杂。所以无论在设计、制造和使用方面都应给予特别注意。曲轴分类剪切机的曲轴形状可分为偏心轴、单曲轴、双曲轴。偏心轴在上切式钢坯剪切机上用的很广泛，单曲轴用于结构剪切机，而双曲轴通常用于斜刀片剪切机上。中小型的曲轴材料通常用45钢或40CR钢，也可用35SIMN钢代替。在这里选择40CR，其500MPA。S为了保证其强度和韧性，曲轴的锻造比取253，。在曲轴粗车之后，应进行调质处理，加热到800820后油冷至550680回火，使金属组织均匀和细化。再热处理后，要从曲轴两端取样，进行材料机械性能试验。为了延长使用寿命，在轴颈部位，特别是圆角处，要求用滚子碾压强化。曲轴与其他零件有相对运动的部位需要精车，表面粗糙度为08。轴的曲柄部位承受很大的作用力和冲志载荷，加工不允许有刀痕、裂纹和摺叠等缺陷。轴上有孔，轴表面开有曲形油沟，便于润滑。1曲轴的主要尺寸图34曲轴计算简图曲轴轴颈直径的结构参数，可根据剪切机最大剪切力PMAX按轧钢机械理论与结构设计（下册）表114所列的经验公式初步确定，然后进行验算校核。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第26页据表114经验公式，1510KNMAXP，此处取400MMM342701502102D002D（055077）240MM1D（0650068）200MMA02根据设计的开式齿轮，段轴长260MM，直径230MM；段安装滑动轴承，1L1D长度240MM段为过渡轴取260MM，360MM；段安装滑动轴承，长度2L3D32取200MM；段为偏心部分，偏心距R100MM，长度取230MM。45L2曲轴滑动轴承的设计与计算选择对开式径向滑动轴承，已知151MN,轴颈直径MAXP240MM,400MM，转速N15R/MIN01D02D（1）宽经比B/D低速重载的轴承，为提高轴承整体刚性，小径轴承宽经比取为1，大径轴承宽经比取为2，则240MM，200MM。02B01（2）计算轴颈圆周速度240X15/6000001884M/S16DV0400X15/600000314M/S22（3）轴承工作压力1510000/024X0242622MPA1MAXDBP1510000/04X04944MPA2AX（4）计算轴承的PVMPAM/S值2622X01884494MPAM/S1VP944X0314296MPAM/S2（5）选择轴瓦材料辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第27页查文献4表825，在保证PP，VV,PVPV条件下，选定轴承材料ZCUPD3030铅青铜（6）选定润滑方式3VPK0419231184026054229根据文献4表17311，决定采用脂润滑（7）滑动轴承脂润滑的选择根据2622MPA，944MPA，01884M/S，0314M/S1P2P1V2V由表17313选择1号钙钠基脂392连杆连杆式将曲柄轴的旋转运动变为上刀台的往复运动的一个主要零件，连杆比试决定连杆长度的主要参数，当刀片行程相同，而连杆比不同时，曲柄连杆机构受力情况就不同，连杆比（）小的剪切机,设备高度低、刚性好，但曲柄轴扭矩大，刀台的RL侧向推力大，影响轧件的剪切质量。由于是小型剪切16MN,选L/R9，此时L900MM，R100MM连杆式剪切机中承受全部工作负荷的重要部件，通常用ZG35制成。400MPAS据式P/COSSIN324ABP此时，7P/COSSINAB1510/（COS701SIN7）1536KN连杆横截面积辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第28页SABPS1536X1000/4000000003840MM70MMS4DMIN取连杆直径为100MM310键的选择计算3101小开式齿轮轴上的键的设计1根据小开式齿轮轴直径D160MM，由机械设计表61中选择平键截面尺寸为B40MM，高度H22MM，由轮毂宽度并参考键的长度系列选取键的长度L250MM,采用普通圆头平键。2小开式齿轮键连接强度校核由表62查得P90MPA，键的工作长度LLB210MM，接触高度K05H11MMKLD1023PT6943792MPA90MPAP可见连接的强度合适，标记为键40X250GB/T109620033102大开式齿轮轴上的键的设计1根据大开式齿轮轴直径D230MM，由文献13表61中选择平键截面尺寸为B56MM，高度H32MM，由轮毂宽度并参考键的长度系列选取键的长度L320MM，辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第29页采用圆头普通平键。2大开式齿轮键连接强度校核由表62查得P90MPA，键的工作长度LLBMM，接触高度K05H16MMKLD10234PT36511417MPA90MPAP可见连接的强度不够，因此改为双键，相隔120度布置。此时L15X320396MM，可得7611MPA90MPA23096154PP311激振器的设计计算3111确定活塞的直径和机壳厚度1根据激振频率F400HZ，激振振幅A01MM，预选流量Q200L/MIN，油压为10MPA冲击周期T1/F1/400活塞最大可能行程A01MMMAXS冲击速度/T004M/SCV无杆腔的有效面积2C1M0834620QA活塞直径D0286M14根据液压与气压传动表44缸筒内径系列，取D320MM，由于活塞杆受压缩，根据表45取D07D230MM，根据表46取D180MM，取缸筒长度L600，流量取辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第30页193L/MIN2机壳厚度缸筒采用厚壁，即D/10则壁厚的校验公式为1P3402YD（325）式中缸筒实验压力，P10MPA16MPA，取15P15MPA；YPY缸筒材料许用应力，/N，缸筒采用45钢，材料抗拉强度。MRRM600MPA，安全系数N取51P3402YDM961450）（取100MM3112端盖螺栓的计算设计端盖螺栓数目Z8，呈周向均匀分布，每个螺栓间隔451螺栓受力分析端盖受活塞冲程推力，推算活塞冲程推力F104000N螺栓的预紧力326FFMB10C式中预紧力，N；0F残余预紧力，取15F，N；11CM/CBCM相对刚度，取08。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第31页则FFMB10C10485239200N则螺栓总受力260000NFFMB01C每个螺栓受力32500N8122确定螺栓直径选择螺栓材料为Q235、性能等级为46的螺栓，由文献13表58查得240MPA，由文献13表510查得安全系数S15，S120MPA5180SS求得螺栓危险截面直径为2134DF04352118MM按粗牙普通螺纹标准，选用公称直径D30MM3113换向阀设计1阀芯沟槽均匀的、相间的开在阀芯台肩的两个工作边上，数目为Z，取Z24，阀芯旋转一周阀芯槽与阀套窗口的联通次数为MZ24，则激振器频率为60MNF（327）已知F400辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第32页则转速MIN/R20460N2换向阀槽宽计算已知激振器公称流量为Q193L/MIN，则根据公式求通流面积为VQCAD（328）式中阀口流量系数，取为062；DCV液体流速，阀口处取V90M/S。则VQCAD23M1096取阀槽深度为H50MM，则槽宽，阀槽长度取为M6253HAX200MM。3每个沟槽对应的圆心角为则24Z阀芯半径SINXRM2548I6取台肩厚度L250MM4进出油口直径的确定根据公称流量Q及公式329VQ4630D辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第33页式中V进出油口液体流速，取V30M/SVQ4630DM34109取D35MM5阀体厚度的确定210C式中阀体为材料强度要求的最小量，MM；0阀体外径公差余量；1C腐蚀余量；2阀体材料取为45号钢，考虑实际使用，取65MM3115液压马达选择1换向阀阀芯动力粘度由牛顿液体内摩擦定律可知YFDAF（330）式中内摩擦力，N；FF动力粘度，此处选用46号抗磨液压油，取；S/M10326速度梯度，H为阀芯与阀体间间隙，取H50M则YD60DNYYD；S1429105645A两液体层的接触面积，。23504250DLA辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第34页则YFDAFN341042950152扭矩的计算根据公式D21FFTM970453N3根据转速和转矩选择YM型叶片马达，参考文献12，选择型号YMA19B。3116其他零件设计1阀盖的设计阀盖的作用是防尘，定位轴承，其形状可根据具体需要自行设计，本方案中阀体需要一处阀盖来固定轴承外圈，防尘防漏。周围开八个孔，以联接阀盖与阀体。其具体尺寸与结构见图纸。其轴承孔主要连接液压马达，需要动密封，主要用唇形密封圈2密封件的选择活塞与液压缸之间和阀盖与轴接触处的密封为动密封，采用Y型密封圈，它具有密封性好，摩擦阻力小，密封装置结构简单，加工成本低，安装方便，耐压性能好，使用寿命长，使用压力范围广等优点。缸盖处和液压缸高低压腔之间为静密封，采用O型密封圈，O型密封圈是一种横断面为圆形的耐油橡胶环，是液压设备中常用的一种密封件，具有密封性能好，密封部位结构简单，适应性好，动摩擦阻力小等优点。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第35页4设备的可靠性与经济性评价41设备完好率与利用率设备的完好率与利用率是评价工程机械技术水平的两项重要指标，它们在一定程度上反映出了企业设备管理的水平和技术装备的素质。设备的完好率是设备管理水平的一个重要考核指标，它反映工程企业机械设备的使用，管理，保养，维修的情况，对促进企业设备的管理发挥重要作用。完好率是拥有横向联系的一种标准，它既能反映设备的状态技术水平，又能表现设备检修工作的状况和生产维护的工作效果。考核完好率的终极目的是保证装拆设备，并使其始终保持良好的技术状态。完好率的经验公式为机械完好台时完好率日历台时计划修养，修理台时设备的利用率是一种纵向延展的指标，考核它不仅能够表现设备的投资效果，设备的转做率和作业效率，而且能够反映设备系统功能的投入及性能发挥的状态。考核的最终目的是在于提高设备的利用效果，充分发挥设备的潜力和能力。利用率的经验公式是10机械工作台时利用率机械日历台时42设备的可靠性421设备可靠度的计算由式（41）计算。RT）（41）TDTEDTFT0TE式中RT可靠度函数,取T600H；失效率，取04103。（42）TETR78060256辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第36页设备失效率浴盆曲线如图41。图41失效率浴盆曲线422设备平均寿命平均寿命,即机械设备的可靠性另一个性能指标使用寿命,工作时间随机变量的期望值。由式（43）计算。（43）0DTRT式中平均寿命；T可靠性函数。R机械设备是可修复系统。若,那么由下列公式求出寿命TETR（44）01DT式中设备的失效率，取。/H43若一次年修期间，统计维修26次，则机械寿命为650126TT辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第37页423机械设备的有效度设备有效度指年修期间的有效度即设备在这段工作运行的有效利用率。根据公式（45）（45）10MTRBFA式中MTBF平均工作时间；MTTR平均故障间隔期。假设每班停机检查共1080小时，工作状态图见图42所示。图42设备工作状态图H560264350950460285NTMTBFIH192741831TRI则5A43设备的经济性评价由文献15可得到公式（46）MTHKP0式中总投资额，0K万元90K年平均净收益，MH万元15M年6TP由于，所以，经济可行。年15CPCT辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第38页投资回收期是用平均年净收益来返本的总投资额。投资回收期采用静态经济评价方法，设备投产后以每年取得的净收益计算，其中包括利润和设备折旧费。将全部投资即固定资产投资和流动资金回收所需时间，以年为单位并从建设年算起。当年净现金流量的绝对值上一年累计净现金流量现正值年份数累计净现金流量开始出1PT由此可得到表41表表41收益资料表时期（年）123456
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