圆盘剪切机设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 现在各国工业迅猛发展，钢铁企业是国民经济的主要支柱，它的发展状况很大程度上可以反映出国家的实力。现代钢铁冶金业发展的一个着眼点就是在对钢材的处理速度。圆盘剪切机就是其中的一台重要设备。 圆盘剪切机通常设置在精整作业线上，用来将运动着的钢板的纵向边缘切齐或切成窄带钢。根据其用途可分为两种类型：剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。 本文中对圆盘剪切机的设计计算是在对鞍山钢铁集团公司冷轧厂 1700 横切机组大量调研的背景下进行的。通过对圆盘剪切机及相关设备结构进行了深入了解，并从材料力学、动力学和经济 学的角度出发，对圆盘剪切机的主传动系统，压下系统、侧间隙调整机构进行了设计。重点包括电动机的计算选取、轴和齿轮的设计，以及其他传动装置和执行机构的设计等，同时对部分主要零部件进行了强度校核。本次设计的改进点：首先，在径向间隙调整机构连杆机构，其二，侧向间隙调整增加自锁装置。其三，宽度调整采用行星齿轮减速机。最后增加了测速机构。本圆盘剪切机可普遍用于横切机组、酸洗机组等。 关键词 ：圆盘剪切机，带钢，压下装置，强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 he of as of to a in to is an up in It to It be to of s of is in to 700 as We to We to we on so we to in in so 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 . 1 题的背景和目的 . 1 盘式剪切机国内外的发展现状 . 1 盘剪切机研究的内容和方法 . 3 盘剪切机在机组的布置和作用 . 3 盘剪切机的类型和特点 . 5 盘剪切机设计内容和方法 . 5 2. 设计方案的选择和方案评述 . 6 3. 电机容量的计算 . 8 性选电机 . 8 择电动机的容量 . 8 定转速 . 11 动机的校核 . 12 4. 主要零件强度计算校核 . 14 轮的计算与校核 . 14 轮的计算 . 14 接触疲劳强度校核 . 14 弯曲疲劳强度校核 . 18 动轴的强度校核计算 . 20 的材料及其机械性能 . 20 的模型及传递功率的确定 . 20 弯扭合成进行轴的强度校核 . 21 疲劳强度进行精确校核 . 24 承的选取及校核 . 28 据工作条件选取轴承类型 . 28 据轴承结构确定轴承的型号 . 28 承的寿命校核 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 算轴承的极限转速 . 31 的尺寸的选择 . 31 的强度校核 . 31 5. 联轴器的选择 . 33 轴器的分类 . 33 轴器的选择 . 33 轴器的强度计算 . 33 6. 系统的润滑 . 35 滑剂的种类 . 35 滑方式的选择 . 35 滑方式的选择确定 . 35 轮减速器的润滑方式 . 35 分传动齿轮、轴承的润滑方式 . 36 7. 试车方法和对控制系统的要求 . 37 车要求 . 37 控制系统的要求 . 37 8. 设备可靠性与经济评价 . 38 械设备的有效度 . 38 械设备的投资回收期 . 38 总结 . 40 致谢 . 41 参考文献 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 圆盘剪切机设 计 题的背景和目的 剪切机有各种类型，平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于 2030 毫米 的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件，其剪刃有平刃、斜 刃和圆盘式飞剪。 圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘，因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切 或者切成窄带钢，根据其 用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘 剪。 剪切板边 的圆盘剪，每个圆 盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动 的轴上，刀片的数目为两对。这种圆 盘剪用于厚 板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆 盘剪用于 板卷的纵切机组，连续退火和渡锌机组 等作业线上。将板卷切成窄带钢，作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆 盘剪的刀 片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的运动轴上，也有少数的圆 盘刀片是固定在独立的传动轴上的。 这次选圆 盘式剪切机作为设计题目是在对 1700 横切机组的调研的背景下进行的。1700 横切机组使用多年，其中圆 盘剪使用过程中存在一些问题。该厂对该剪 切机也进行了多次改造。圆盘剪使用过程中传动系统精度底，径向调整机构和刀片侧向调整精度低，迫切要求更新和改造设计。 这次设计的目的就是通过设计对主轴传动系统，刀片侧向调整机构 ，特别是各个机构中的传动部分 进行设计。通过设计过程掌握圆盘剪单体机械设备的设计方法，使所学的理论知识和实际结合起来，提高设计能力，独立分析能力和绘图技术，进行规范化的的训练为今后的工作打下有力的基础。 盘式剪切机国内外的发展现状 圆盘剪切机有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向调整和刀片的侧向调整，剪切宽度的调整等 。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。 早期圆盘式剪切机速度较低，圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动，以及和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 现的。而刀片侧向间隙是 用手动通过蜗轮传动使 刀片轴轴向移动来完成的。 随着生产的发展，圆盘式剪切机剪切速度在逐渐提高，由于受到碎边机的限制，现在大型圆盘剪切机的剪切速度通常为 /秒。目前圆盘式剪切机装在横切机组上，剪切厚度为 米，宽度为 7001500 毫米。带钢剪切速度达到 13m/s。刀片传动通 过减速机和 4 个相同尺寸的齿轮同时传动两对刀片。为保证刀片同步， 4 个齿轮组成相当于 连杆机构，使齿轮传动的中心距不变，提高了齿轮传动精度，为调整上刀片径向间隙，上刀片轴承座可沿机架滑道上下移动。滑座移动用针齿摆线减速机，它体积小速比大调整精度高。刀片轴向距离调整也采用针齿摆线减速机驱动丝杆和螺母来实现的，为了提高传动精度，传动系统增加了 测 速装置，进行主传动速度调整。 圆盘剪后设置碎边剪，将剪切下 来的板边剪成碎段送到下面的 滑槽中，也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来，然后停车卸卷。为了使 切下来的板边的钢板平直，在出 圆盘剪时切边应向下弯曲，现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现见图 图 钢板保持水平位置的方法 目前，各国都在研究扩大圆盘剪的剪切范围，有的国家已经采用两台连续圆盘剪，剪切厚度为 10 毫米的钢板，第一台圆盘剪切入板厚的 5%10%，紧接着由第二台圆盘剪将钢板全部切断，见图 在冷轧横切机组上采用不带驱动装置的圆盘剪，其圆盘剪刀片的传动 是 由带有一定张力的被剪切的带钢来带动实现拉剪方 式。 分条圆盘剪为了提高工作效率，从而采用了两套机架，轮流使用，整体更换使设备的维修性提高，但投资费用大。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 盘剪切机研究的内容和方法 盘剪切机在机组的布置和作用 1、 热轧钢板精整机组 热轧钢板精整机组示意图如图 示 图 重圆盘剪示意图 1. 运输辊道 2. 前斜刃剪 3. 后斜刃剪 4. 圆盘剪 图 热轧钢 板精整机组示意图 热轧钢板冷却后由运输辊道运输到后斜刃剪进行切头，然后送到圆盘剪切边，在 达到一定宽度要求后送到冷床。切下的边由碎边机剪切成小段后运走。为满足钢板的 长度要求，再由辊道运回前斜刃剪，加工成一定的尺寸长度。 圆盘剪的作用是剪切钢板宽度尺寸，即去掉两边并切齐满足宽度要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2、 1700 横切机组 1700 横切机组的布置见图 示。 由吊车将钢卷吊来放到链式传送机上进入拆卷机拆卷，由伸直机将板头伸直，由下切剪切头后经 17 辊矫直机初矫后到圆盘剪进行切边，再送入 1700 矫直机进行胶直，最后由飞剪组合 控制剪切带钢的长度，带钢连续运行切断，由涂油机经给料辊进入磁力辊 1. 拆卷机 2. 伸直机 3. 下切剪 4. 17 辊矫直机 5. 圆盘剪 6. 17 辊矫直机 7. 飞剪机 8. 涂油机 9. 给料机 10. 垛板台 图 1700 横切机组示意图 道（或磁性皮带）送到垛板台上落下垛起，当达到一定高度后由吊车运走。 圆盘剪的作用就是将矫直后的带钢连续切边，并使其达到一定宽度要求 ，再送到飞剪机连续剪切到要求的 长度尺寸。 3、 1700 冷纵剪切机组 1700 冷纵剪切机组布置见图 示。 1. 拆卷机 2. 伸直机 3. 下切剪 4. 给料机 5. 圆盘剪切机 6. 卷边机 7. 风动分离盘 8. 分卷卷取机 图 1700 冷纵剪切机组示意图 纵剪就是将钢板破成窄条。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 钢卷由吊车吊到拆卷机处拆卷，将头伸直经下剪切头由给料机送到圆盘剪切纵切后 切成窄条，给风 动分离盘，由分卷取机卷 成窄带卷，卸卷后由吊车吊走送入成品库。切下的带钢边，由板卷机卷成 卷，卸下后送走。 圆盘剪切机的作用是将冷轧成卷带钢切成窄条，并卷成窄带钢卷。其窄带钢卷的宽度由刀盘轴定位环调整，使刀盘之间位置变化。 盘剪切机的类型和特点 圆盘剪切按用途分为剪切板边圆盘剪和剪切带钢纵切圆盘剪。 1、 剪切板边的圆盘剪 热轧钢板圆盘剪，剪切厚度小于 20 毫米，径向调整采用偏心套，同步齿轮与刀片轴用万向连接轴传动。 热轧钢板圆盘剪的另一种类型，剪切厚度在 4050 毫米，采用二架圆盘剪同时剪切 ，第一架切入一定的深度后第二架圆盘剪再将其完全切断。 冷轧带钢圆盘剪，剪切厚度 米之间，径 向调整移动上刀盘同步齿轮采用四连杆机构。有的冷轧带钢圆盘剪采用测 速装置，使剪切精度更准确。 冷轧带钢圆盘剪的另一中类型，刀盘不带驱动，而是利用带钢拉着剪切。 2、 剪切带钢纵切圆盘剪 纵切圆盘剪将带 钢连续破条剪切，采用多对刀盘，刀盘轴传动有两种：一种是集中驱动 ，另一种刀盘轴分别驱动。 盘剪切机设计 内容和方法 1、 通过靠工厂调研，了解同类圆盘剪生产中存在的问题，查阅相关资料掌握圆盘剪的发展现状。 2、 制定圆盘剪设计方案，在认真研究，有创新和改进，方案合理，并进行方案评述。 3、 进行设计计算，保证机件强度和刚度，计算公式采用要有依据。 4、 画出总图，部分部件图和零件图，利用计算机绘图。 5、 对设计中控制系统提出要求，选择润滑方法。 6、 试车方法和维修技术，保证维修方便。 7、 对设备进行经济分析和评价，降低设计成本。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2. 设计方案的选择和方案评述 按给定的设计参数，设计题目是 1700 横切机组的圆盘式剪切机有两中类型，一种 是 一 般的切边圆盘剪。有的设有测速电机 ，另一种靠带钢拉动圆盘剪刀 进行剪切称为拉剪。 设计方案选择设有增速机构的圆盘剪，其结构示意图如图 示。 1. 带电机摆线针轮减速器 2. 径向调整减速机 3. 调整丝杆 4. 刀盘 5. 离合器 6. 增速机构 7. 减速机 8. 电机 同步齿轮 13. 刀盘侧向间隙调整装置 14. 机座移动机构 （宽度调整机构） 图 圆盘剪结构示意图 该圆盘剪装 在横切机组上，用来剪切厚度为 米，宽度为 7001500 毫米的带钢。剪刃线速度为 13 米 /秒。 主传动由电机 8 通过减速机 7 同时传动两对刀盘，上刀盘与齿轮 9 相连，下刀盘与齿轮 10 相连，齿轮 9、 11， 12 之间用连杆相连，以保证各齿轮中心距不变。因此在调买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 整刀盘径向间隙（调整上刀盘位置）各齿轮能很好的啮合，刀盘侧向间隙调整，转动手轮使螺纹套筒旋出使下刀盘做轴向移动调整间隙很小，调整好在锁紧。 刀盘径向调整通过带电机的减速机 1，调整减速机 2，及调整螺丝带动上刀盘轴的轴承座沿着架体内滑道上下移动。 在剪切 机下部设置机架横移机构，由电机通过行星减速机传动左右两端 螺 纹方向相反的丝杆，由固定机架的螺母带动机架沿着导轨作相同或者相反移动从而达到调整带钢宽度的目的。 该设计方案做下列改进：其一 ,径向间隙调整比偏心套调整可靠利用连杆机构比万向接轴精度高。其二，侧向间隙调整增加自锁装置，安全可靠。其三，宽度调整采用行星齿轮减速机比蜗杆减速机效率高占地空间小。最后增加了 测 速机构 ，为电机 提供信号，为电机达到 精确的转速提供的保障，从而使整机更完善。 由以上所述方案是比较好的，并且可行的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 3. 电机容量的计算 性选电机 电动机分交流电动机和直流电动机两种，由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂 价格较高，维护比较不便等缺点，因此无特殊要求是不宜采用。 冶金行业生产单位一般为三相交流电源，因此，应选用交流电动机，同时交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类，我国新设计的 Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其具有以下优点： 1、 结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便； 2、 适用 于不易然，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上 ； 3、 由于起动性能较好，也适用与某些要求起动转矩较高的机械。 所设计圆盘剪切机已知原始数据： 剪切带钢速度 V=13 m/s, 取 3 m/s; 剪切带钢强度 b 600 取 600 剪切带钢厚度 h=.5 剪切带轮宽度 B=7001500 剪刃的摆动不超过 0.1 不平行度 上下剪刀的侧间隙 重叠度 S=00.3 由于圆盘剪切机属于一般冶金机械设备，无特殊要求，连续工作时间长， 要求起动性能好，起动转矩较高， 故选择交流异步电动机 Y 系列。 择电动机的容量 1、 圆盘刀片尺寸 圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径 D 及其厚度 。圆盘刀片直径 D 主 要决定于钢板厚度 h，查文献 1， 295， 其计算公式为： 1 （ 上式中的最大咬入角 1 ，一般取为 10 15 。 1 值也可以根据剪切速度 V 来选取，同时当咬入角 1 = 10 15 时，我们可以引用一个经验公式，圆盘刀盘直径通常在下列范围内买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 选取 D=(40125)h (带入数值计算得： D=125 12.5 盘刀片厚度 一般取为 D) (带入数值计算得： D 时根据 表 般圆盘刀片直径、厚度与被 剪切带材厚度的关系，可取的各数值： D=270 =20 了保证剪切力及刀片的强度和使用寿命，我们取 =30 2、 上下刀盘的侧间隙 我们取预定值 3、 剪切速度 V 我们取预定值 3 m/s。 4、 剪切力与剪切功率 作用在一个刀片上的总的剪切力是由两个分力所组成的，即 21 式中 1p 纯剪切力； 2P 钢板被剪掉部分的弯曲力； 1式中 作用在接触弧 平投影单位长度上的剪切力。 由相对切 入深度知 分后得 x 所以纯剪切力为 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 ah 式中的 a 值可利用平行剪单位功数据。 在圆盘剪上冷剪时， a 值可按下面公式计算 21 %20600 =120 式中取系数 121 为金属材料延伸率，查手册取 20%。 所以 1 N 查文献 1， 297总剪切力的计算公式为 ) ()%20 10t a 01 2 N 考虑到刀刃磨钝的影响，增大 15%20%，这里取增大 20%。 33 107 0 201(107 5 P N 圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。在上下刀片直径，速度相等而且都驱动时，则与简单轧制情况相似，合力 P 垂直作用在刀片上，这时转动一对刀盘所需之力矩为 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 10s N m 而驱动圆盘剪的总力矩为 )( 21 式中 n 刀片对数 一对刀片轴上的摩擦力矩， 2 ，其中 d 为刀片 轴轴颈的直径，这里 取 d =170 为刀片轴承处的摩擦系数，查手册取 所以总的力矩为 )( 21 ) 33 = m 查文献 1， 298圆盘剪电动机功率可按下式确定 00021(式中 1 考虑刀片与钢板间摩擦系数， 1 = v 钢板运动速度， m/s； 传动系统效率， = 代入数据后 00021 =W 定转速 根据以上计算所得数据，查找专业手册，选取合适电机。 容量相同的同类型的 电动机，有几种不同的转速系列， 此种情况下我们 综合考虑，分析比较电动机及传动 装置的性能、尺寸、重量和价格等因素， 再考虑到机械在实际中的运转，他的可靠性 与 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 电机相连接 的减速机，以及以后的发展，适当的增加电机功率，最后 选同 步转速 1500r/电动机。综上， 选取电机型号为： 4，其主 要性能见表 机主要性能参数表 型号 额定功率 /速 /(r/电流 /A 效率 （ %） 额定转矩最大转矩重量 /180L 4 22 1470 90 动机的校核 电机的校核主要是针对电机的过载 能力校核 。 过载能力是指电动机负荷运行时，可以在短时间内出现的电流或转矩的允许倍 数，对不同类型的电动机不完全一样，对异步电动机来说，校核其过载能力时即最大转矩倍数 时，要考虑到交流电网电压可能向下波动 10%15%，因此，最大转矩按（ 应该比负载最可能出现的最大转矩大。 齿轮转速 ： n =601027 0 3 3 =212.3 r/中 ： d 齿轮的分度圆直径，单位： 负载最大转矩： 2 m 传动比 d=略计算 电动机的最大转矩 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 = m 由电动机的参数可知 2额定扭矩最大扭矩.2 dN 9550 (=1470229550 = m 其中电动机额定转速，单位： r/以 m m = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 4. 主要零件强度计算校核 轮的计算与校核 轮 的计算 1、 材料： #45 钢 表面处理：调质处理 228 269 2、 机械性能：查文献 2，表 知 ： B =980 S =835 、 齿轮 参数：模数 m=5 齿数 2Z =47 分度圆直径 d =235 压力角 020 c = 0 0x 25 45 h =10 B=80 之啮合的齿轮齿数 1Z =60 4、 齿轮受力分析 齿轮传动一般均加以润滑，啮合轮齿间的摩擦力通常很小，计算轮齿受力时，可不予考虑。从作用力来说，沿啮合线作用在齿面上的法向载荷了计算方便，一般将法向载荷 处分解为两个相互垂 直的分力，即圆周力如图 4此得： 112 F F 式中： 1T 小齿轮传递的转矩，单位为 N 1d 小齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径，单位为 啮合角，对标准齿轮， =20 。 接触疲劳强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 齿轮在工作齿面发生的失效较多，如齿面磨损、点蚀、胶合等。所以对齿轮进行接 图 4轮受力分析 触疲 劳强度计算是必须的，下面首先按接触疲劳强度校核。 查文献 3， 199其计算公式为： 11 H (其中 ： H 齿面接触应力，单位： H 齿面许用接触应力，单位： K 载荷系数 齿轮所受切向力，单位： N b 齿宽，单位： 1d 齿轮分度圆直径，单位： u 齿数比 区域系数 买文档就送您