切头飞剪设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 2150滚筒式 切头飞剪机设计 摘要 切头飞剪机是热连轧生产线上的单体设备 ,它的用途是切头、切尾，出现卡钢事故时，将轧件剪断，处理卡钢事故。有时也可切定尺，检查轧件的质量。本设计是 2150 滚筒式切头飞剪，主要用于切头和切尾，采用双电机驱动，剪切机构的传动方式是转鼓式，上下转鼓同步转动，减少了动力矩，提高了剪切质量。在该设计中，主要进行剪切力的计算，选择主电机的容量，进行转鼓轴、齿轮的设计计算，进行剪切机构刀片的设计，剪切侧间隙调整装置的设计，对飞剪机进行润滑方法的选择，试车和控制要求，采用环保措施，保证可靠性 经济性好，具有显著的经济效益。 2150切头飞剪是热连轧厂常用的剪切设备。 关键词 ： 飞剪机 ； 滚筒式 ； 切 头 ； 切尾 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 of 150 is on is to of as it be to to an its to to of is of 150 is by It is an of in of by of In it is to In I of of In to we 150 is in 载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 目 录 1绪 论 . 1 . 1 . 2 . 3 . 3 . 4 . 5 2方案的选择与评述 . 6 . 6 . 6 3电机的选择 . 8 力的计算 . 8 . 8 . 10 . 10 4主要零件的强度计算 . 12 . 12 . 12 . 13 . 20 . 26 . 26 . 26 . 26 . 28 轴器的选择与校核 . 30 . 30 . 30 . 31 5润滑方法的选择 . 32 . 32 . 32 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 6试车方法和对控制的要求 . 34 . 34 . 34 7设备可靠性与经济评价 . 35 . 35 . 35 结 论 . 37 致 谢 . 38 参考文献 . 39 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 1 绪 论 钢材的生产在国民经济中占有重要地位，用轧制的方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于机械化、自动化等优点。随着轧制工艺和设备的不断发展，以及国民经济 各 个部门对钢材品种要求的不断增长，轧制刚才的品种范围也在日益扩大。应该指出，性能参数相同的轧钢机采用不同的布置型式时，轧钢车间产品、产量和轧钢工艺就不同。因此，轧钢机标称方法还不能全面反映各种轧钢车间的技术特征，还应考虑轧钢机布置型式。轧钢机布置型式可分为单机架式、 多机架顺列式、横列式、连续式、半连续式、串列往复式、布棋式 等，为了进一步提高生产率，出现了连续式布置，此时各架工作机座沿轧制线依次排列，使轧件能同时在几个工作 机座 中连续轧制。在连续轧制时为了不使轧件在工作机座间拉断时产生很大的活套，各工作机座的轧制速度应符合 “秒流量相等 ”的原则。连续布置的主要优点是单位产量投资少，轧制速度高，有较高的机械化和自动化水平 。连续式布置的主要缺点是总投资大，建设周期教长，改变轧制规格时，轧机调整不方便。因此，有些热轧钢板车间采用半连轧和 3/4 连轧布置型式。精轧机采用连续式，粗轧采 用非连续式。 随着带钢热连轧机的发展，产品精度会不断提高，除了提高轧机刚性外，还用厚度自动控制。采用电动 液压压下装置，为了提高带钢向厚度公差和改善板型，在现代轧机上装有液压弯辊装置。 热 带钢 连轧机组 中， 为了使粗轧后的轧件有更好的头尾形状， 该生产线在精轧机之前一般都要设置 一台切头、切尾的飞剪机 。该设备的主要功能为：剪切粗轧后带坯的头部和尾部的低温及不规则部分，有利于精轧机对带坯的咬入，减少带坯对轧辊的冲击，减少轧制过程中卡刚事故的发生。 切头飞剪主传动减速机是为切头飞剪传递扭矩、运动、和动能的主要 设备。 飞剪 机使用中存在的问题，飞剪机采用发电机组供电调整困难，剪切机构的运动不见偏心套、连杆惯性太大，电气控制部分难以实现。轧件速度和检测仪器不可靠，曲柄轴承进水等问题，由于飞剪机不能正常使用，致使黑头进精轧机组造成冲击符合大，轧件的 “舌头 ”和 “燕尾 ”很大，有时造成过钢和卷取卡钢事故，影响产品成材率，加大废品下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 数量。本设计的目的就是对切头飞剪机进行改进设计，保证飞剪正常剪切，这样可以引进厚度控制系统使板卷卷取整齐，提高带卷质量，以满足市场对带钢的要求。 剪机国内外发展现状 要使飞剪适应轧机生产的要求和提高自动 化水平，除不断改进飞剪性能外，在飞剪区还需增设有关设备与装置。 如图 头飞剪区的设备布置简图要求剪切的长度小于 2 3的距离，相应的剪 切部位长度应给定。否则料头不能及时进入收集装置切掉头尾不规则区域不残存“铲头 ”和 “鱼尾 ”。 1、探测器 2、切头飞剪 3、破鳞夹角辊 4、测量装置 5、脉冲发生器 6、 9、 10、测速发电机 7、主令控制器 8、自整角机 图 头飞剪机区设备布置简图 测量装置 4位于剪前辊道的辊缝中，靠轧件和辊系表面的摩擦力带动测速 发电机 6，测定轧件的速度。热金属探测器 1 位于轧件的正上方，在 A、 B、 C 三处宽度差进行扫描，以 A、 B 两处宽度差选择切头部位， B、 C 两处宽度差选择切尾部位，使剪切部位既满足轧件的要求，又尽可能减少金属消耗。 脉冲发生器 5是为防止被切掉部分过长而设置的，它装在测量装置中。用脉冲数指下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 示带钢通过的长度。飞剪机将以脉冲数为根据进行启动剪切。切头飞剪机 2的测速发电机 9和测量装置测速发电机 6配合控制剪刃的切头速度，与破鳞夹送辊 3的测速发电机10配合控制切尾速度，使剪刃在切尾时的线速度与第一架精轧机轧件入口速度相适应。主令控 制器 7用于控制剪刃位置。自整角机 8把剪刃的实际位置反映给操作台，使操作人员了解设备的运转情况。 近年来，把上述控制用电子计算机自动控制取得了明显的效果；其次，对飞剪的机械部分进行一些改进，使剪刃剪切间隙和剪刃重叠量得到提高，把运动部件的动平衡更加科学以降低动载荷。 把轴承密封进行改进，防止水进入轴承呢叨叨理想的润滑效果。传动装置设计更加合理，以减少运动负荷，以便于飞剪的启动和制动。随着飞剪机设计的完善，提高飞剪机的剪切速度，以适应轧机速度的不断提高。 剪机的现状 飞剪机在生产线上的位置分布，如下图： 可逆式粗轧机 不可逆式四辊万能轧机 精轧机 图 头飞剪区设备布置图 切头飞剪机的作用 ： 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 剪切轧件的头、尾，以便轧件顺利进行精轧机，提高带钢卷取质量，减少消耗，提高成品率。处理轧制事故，当出现卡钢事故时，用飞剪切断，减少事故损耗。 用飞剪机来横向剪切运动着的轧件 。人们在实践中不断改进与提高使飞剪的性能不断完善。近年来，随着轧机速度的不断提高，提高飞剪的速度已成为人们普遍注意与研究的问 题，各国的飞剪设计研究工作者正在研究各类轧机用的高速飞剪及其生产过程的全部自动化，用电子计算机控制的飞剪已经用于生产。经过近百年的发展，在生产中使用的飞剪，其类型很多，目前较常用的飞剪型式有圆盘式飞剪、滚筒式飞剪、曲柄回转杠杆式飞剪、曲柄偏心式飞剪、摆动式飞剪和曲柄偏心摇杆式飞剪等，上述各类飞剪从剪刃运动轨迹来看基本上有两种，即剪刃做圆周运动和非圆周的复杂运动轨迹两种。 1 圆盘式飞剪 这种飞剪一般用在小型车间，将它安装在冷床前 对轧件进行粗剪，或者安装在精轧机组前对轧件进行切头，以保证精轧机组的轧制过程顺利 进行。 圆盘式飞剪工作可靠、结构简单并可应用于轧制速度 10m/小型车间得到较广泛的应用，它的缺点是剪切断面倾斜，但对切头影响不大。 2 滚筒式飞剪 滚筒式飞剪是应用很广泛的一种飞剪，它安装在连轧机前、后或横切机组上，用来剪切厚变小于 12 毫米的钢板或小型型钢。由于这种飞剪的刀片做简单的圆周运动，它可以剪切运动速度高达 15m/类飞剪由于在剪切区刀片不是做平行移动，因而在剪切厚变轧件时，轧件端面不平，故作为成品定尺飞剪以剪切小型型钢和薄板为宜。 3 曲柄回转杠杆式飞剪 这种飞剪用于 剪切较大的带材或钢坯，由于刀片垂直轧件，故可使剪切断面较为平直 ，在剪切钢板时可以采用斜刀刃，以便减少剪切力，这种飞剪缺点结构复杂，剪切机构运动质量较多，动力特性不好，刀片运动速度不能太快。 4 曲柄偏心式飞剪 这种飞剪用于剪切厚 度 较大的钢板和钢坯，剪切轧件时刀片垂直轧件，故可使剪切断面较为平直，剪切时刀片的重叠量也能得到保证。在剪切钢板时可以采用斜刀刃。 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 通过改变偏心轴的偏心量，改变剪刃轨迹半径以调整剪切 立尺长度 。此类飞剪安装在连续钢坯轧机后面用于剪切钢坯，也可装在连轧带钢轧机前面用于切头、 切尾。 剪机研究的内容和方法 （ 1） 进行现场调研，了解飞剪机生产中存在的问题，并通过座谈收集改进方案，收集有关资料。 （ 2） 制定合理的设计方案，并画出总图。 （ 3） 对飞剪控制系统提出合理要求，以保证剪切的尺寸，提高成材率，减少浪费。 （ 4） 进行轴承的密封设计，防止水汽进入轴承内，以改善润滑性能，提高轴承寿命。 （ 5） 进行飞剪设计的计算和动载荷分析，以减速系统的 于启制动。 （ 6） 选择合理的电机类型和容载。 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 2方案的选择与评述 利用原机架， 把原剪切机曲柄连杆式改为转鼓形式，剪切速度不变，仍为 2m/s，切头飞剪住转动减速机由两级斜齿圆柱齿轮、飞轮、箱体等组成。斜齿圆柱齿轮具有加工工艺简单、加工精度高、传动效率好、装配维修方便等优点。 从许多厂家使用情况看，转鼓式切头飞剪切头、切尾使用情况比曲柄连杆式要好。传动图如 1、 电机 2、 制动器 3、 联轴器 4、 减速器 箱 5、 联轴器 6、 剪切机座 图 注 ：本方案的工作原理是通过双电机驱动减速器，通过减速器实现转鼓转动，从而带动剪刃剪切板 材。剪刃只适用于平刃剪，不适用斜剪。 （ 1）采用双电机方便启制动，减少启动时间，以便满足剪切要求； 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 （ 2）选用制动器以便快速停机，以便下次剪切； （ 3）减速机的目的减速，以便电机容量减少，同时大齿轮相当于飞轮作用，以便减少剪切力矩； （ 4）剪鼓轮采用双剪刃提高剪切效率，且对称布置，以便剪切 鼓 轮平衡 ； （ 5）采用斜齿齿轮使转鼓同步转动。 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 3 电机 的选择 基本 参数 ： 来料 宽度 ： 2000料 厚度 ： 60切温度 ： 900 C 轧件运行速度 ： 2m/s。 剪切力计算 剪切力公式的选择， 由参考资料得有以下几种 剪切力公式 ： （ 1） 2212730； （ 2）s ； （ 3） a x 0 。 经过计算得出公式（ 1）（ 2）计算的剪切力都偏大，因此选用公式（ 3）进行计算 ， 所以 a x 0 （ 式中： K 考虑到刀刃磨钝，剪切力提高系数，由文献 2， 48表 得知 ， （ =2000 60 =120000 2 0 0 .6=m a x 滚筒式切头飞剪总扭矩可按静力学方法计算 ,最大剪切总扭矩的计算公式为 ： 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 S i )(m a xm a x （ 图 力简图 式中 ： A 上 、下滚筒中心矩 ,A 1280 刃重合量 ,S 5 对应最大剪切力的剪切角 )1(c o s （ 式中： 对应最大剪切力 的相对切入深度 ， 1280 )01280c o s ， S i )(m a xm a x 2 7 6 06 0 4 8 3 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 2co H （ 由 文献 2， 得知： 式中： H 轧件运行速度 2 R 剪刃圆弧半径 2564 0 ）（ 开始剪切角 R 2c o s 2 （ 2 H 94 0 00260 r 由于 飞剪电动 机 要求 有优良的调速性能，调速范围大、平滑、方便、过载能力大，可实现频繁的快速起动、制动和反转， 因此根据这些 特点来初选 电机： 初选电机容量： 9550m （ 式中： 电机过载系数， 传动效率，取 根据以上计算所得数据 ，查找专业手册，选择合适电机， 由于 电机采用起动工作制 ，下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 每次剪切要求的加速时间非常短 ， 电动机功率几乎完全由飞剪运动质量的加速条件决定的 ， 剪切力对电动机功率实际上影响不大。该剪切机为便于起、制动，选双电机驱动，初步选 交流电机型号 N=1600n=600 r/则满足所需功率要求： 7 53 2 0 021 6 0 02 需总。 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 4 主要零件的强度计算 的 计算 电机功率为 1600定转速 为 600r/年 300 工作日 ,三班制 ,每班 8 小时 （ 实际按 3小时 ） ,寿命 10年。 减速机采用双电机驱动，其齿轮排列形式如下 ： 图 减速机传动比的 分配原则 ：按齿面接触强度相等，减速器具有最小的外行尺寸和较有利润滑条件的原则。 总传动比： 1 6 0 两级齿轮传动，去齿轮减速高速级的传动比： 0 8 低速级传动比 ： 7 6 6 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 机齿轮设计 1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （ 1） 按所设计的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （ 2） 选用 8级精度（ （ 3） 材料选择 ： 小齿轮材料选用 34体调质处理， 强度极限b=服极限s=686 曲疲劳极限 =343 面硬度 大齿轮选用40质处理 ，齿面硬度 强度极限b=服极限s=686 曲疲劳极限 =触疲劳极限均为 820 （ 4） 选小齿轮齿数 191 z ，大齿轮齿数 12 i 。 （ 5） 选取螺旋角。初选螺旋角 =14。 2 按齿面接触强度设计 321112 （ （ 1） 确定公式内的各计算数值 1） 试选 2） 由 文献 1,0取区域系数 Z H 。 3） 由 文献 1,0得 ， 。 则 标准圆柱齿轮传动的端面重合度 。 4） 由 文献 1,0取 圆柱齿轮的 齿宽系数 1d。 5） 计算小齿轮传递的转矩 001 55.9 （ = 00101600 3 =25466.7 6） 由文献 1,0得材料的弹性影响系数 21E MP a 1 8 8 Z 。 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 7） 计算应力循环次数 1 60（ 103 0 08316 0 060 12 （ 由文献 1,0取弯曲疲劳寿命系数 ： 计算 接触 疲劳许用应力 由文献 1,0 失效概率为 1， 安全系数 S=1得： （ 1 许用接触应力 ： 2/21 （ 2/984779 （ 2） 计算 1） 计算小齿轮分度圆直径1计算公式得： 3 231 4 6 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 2） 计算圆周速度 100060 11 t（ 10 0060 60 s/ 3） 计算齿宽 （ = 11 co （ 19 14c 0/ 4） 计算纵向重合度 （ 141913 18.0 5） 计算载荷系数 K 已知使用系数 1， 根据 v = s， 8级精度， 由文献 1,图 10查得动载系数 K， 由文献 1,表 10查得 32 （ 2 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 由文献 1， 10得 由文献 1， 10 K ， 所以 载荷系数： （ 6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 311 / （ 3 7） 计算模数 11 co n （ 19 14c 3 按齿根弯曲强度设计 3 2121 co （ （ 1） 确定计算参数 1） 计算载荷系数 （ 2） 根据纵向重合度 ，由 文献 1， 10Y 。 3） 计算当量齿数 311 （ 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 322 4） 查取齿形系数 由 文献 1,0得， 5） 查取应力校正系数 由 文献 1,0得， 6） 查取弯曲疲劳强度极限 由 文献 1， 10c 查得，小齿轮 3431齿轮2742 7） 弯曲疲劳极限寿命系数 由 文献 1， 0得 K。 8） 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数 ,由 文献 1,公式 （ 10得 11 （ 22 9） 计算大、小齿轮的 Y 并加以比较 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 Y 2 F Y 经比较得， 大齿轮的数值大。 （ 2） 设计计算 3 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数齿根弯曲强度计算的法面模数取 标准模数值 可满足弯曲强度 要求 。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d 来计算应有的齿数。于是由 （ 18 14c 取 171 z ,则 12 取 872 Z 。 4 几何尺寸的计算 （ 1） 计算中心距 1 （ 1488717 将中心距圆整为 965 （ 2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 下载文档送对应 咨询 14951605 买文档送全套 14951605 或 1304139763 a r c c o s 21 （ 9652 188717a r c c o s 14 455 因 值改变不多，故参数、K、 不必修正。 （ 3） 计算大、小齿轮分度圆直径 （ 45514 817 45514887 其他齿轮计算略 ,齿轮结构如下所示 调质处理材料 ,34: 031 r 022 40: 图 轮 1简图 图 轮 2简