1800移动式型钢冷锯机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 纸 咨询 14951605 第 I 页 1800 移动式型钢冷锯机设计 摘 要 锯机作为一种切割类型的机械设备，它在木工机械、建筑机械、冶金机械等方面得到了广泛的应用。锯机是切割系统中不可缺少的重要组成部分。由于冷锯机在一定程度上提高了锯切断面质量和定尺精度，所以现在的大型和中型型钢轧钢厂多采用冷锯机进行轧件的切头、切尾和定尺锯切。 移动式冷锯机的主要结构有三部分：锯片传动机构、锯片送进机构和调整定尺的锯机横移机构。此设备的锯片传动机构是电动机经三角皮带方式传动，这种传动方式可使电动机远离锯切点，减省专门的防护措施。锯片送进机构采用液压传动方式，液压传动可以保证锯片在锯切时能够稳定送进，减少振动。锯机横移机构由电动机直接传动，当设备根据定尺要求移动到规定位置时，用夹轨器将设备固定，然后完成锯切。 本文论述了冷锯机设备在国内、外的发展状况，提出了本课题的研究背景以及研究本课题的意义；设计主要是围绕移动冷锯机主轴传动机构、进锯机构、走行机构的 分析和设计进行的，通过对各个机构的功率计算，选择合适的电机并进行校核，同时对各个重要零件进行校核，以满足锯切要求。 关键字： 冷锯机；传动；锯切 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 第 of 800 s a of is in of so It of In to of of is a by of to is is by it is by in In I of in as as of on of of I it as as to 载文档送对应 纸 咨询 14951605 第 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 毕业设计的选题背景及目的 . 1 毕业设计的选题背景 . 1 毕业设计的目的 . 1 冷锯机的发展概述 . 1 冷锯机的用途及类型 . 2 冷锯机的结构 . 2 存在的问题 . 3 主要设计研究的内容 . 3 第 2 章 冷锯机总体方案设计 . 4 冷锯机的结构型式及工作过程 . 4 冷锯机的基本参数 . 5 锯齿形状和锯片材料 . 6 锯片结构参数的设计 . 8 高速冷锯机锯切功率 计算 . 8 第 3 章 带传动的设计及锯切力计算 . 14 V 带的设计 . 14 锯切力的计算 . 16 第 4 章 轴的设计和强度校核 . 20 主传动轴的设计和强度校核 . 20 大带轮轴的强度校核 . 24 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 第 第 5 章 送锯和走行机构的设 计计算 . 29 进锯机构的设计计算 . 29 行机构的设计计算 . 30 第 6 章 联轴器、键、轴承的选择与校核 . 32 联轴器的选择和计算 . 32 键的选择和键连接强度计算 . 32 轴承的选择与校核 . 34 主传动轴轴承的 选择与校核 . 34 大带轮轴轴轴承的选择与校核 . 36 第 7 章 设备的润滑、密封及维护 . 38 设备的润滑 . 38 润滑的作用 . 38 润滑的种类 . 38 润滑方式的选择 . 39 设备的 密封 . 39 设备维护 . 39 第 8 章 设备的环保和经济可行性分析 . 41 设备的环保 . 41 冷锯机噪声主要来源 . 41 噪声控制方案与措施 . 41 经济可行性分析 . 43 总结 . 45 致谢 . 46 参考文献 . 47 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 第 V 页 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 第 1 章 绪论 毕业设计的选题背景及目的 毕业设计的选题背景 移动式冷锯机是目前全世界型钢锯切的一个趋势。在国内，大多数的大型和中型型钢厂都选用移动式冷锯机。冷锯机之所以称为目前的一个主流，是因为它有许多老式锯机无法比拟的优点。 首先，移动式冷锯机打破常规的固定式锯 机，这就能够实现不同定尺的切割。其次，冷锯机是在常温下进行切割，不仅减少了热轧件对设备的热辐射作用，同时减少了冷却装置，而且提高了锯片的使用寿命。 作为一个冶金机械类学生，研究和设计应倾向于冶金设备，而且课题应该新颖、具有使用性。 1800 移动式冷锯机是 80 年代初从德国引进的先进设备，至今一直在生产线上服役，在型钢的生产中发挥了重要作用。选择本课题也是为了和以后的工作提前接轨，为以后的发展打好基础。 毕业设计的目的 1、 通过移动式型钢冷锯机的设计，熟悉冶金机械设备设计的全过程； 2、 深入理解力能参数计算基本理论，并能在各设计环节中准确应用，理论联系实际； 3、 将四年中所学机械知识最大限度的和设计相融合，使所学理论知识在设计中得以应用； 4、 培养实事求是的作风，不怕反复修改； 5、 学会论文说明书的书写及对其相关内容的掌握。 冷锯机的发展概述 早期的锯机是固定式的，既无橫移机构也无送进机构，锯切时用气动小车将轧件送往锯片。这种固定式锯机的主要优点是设备简单、重量轻、生产率也比较高。但是，这种锯机由于用气动小车送进轧件，在送进过程中常将轧件推弯，从而使锯切后的切口断面和轧件轴线不垂直，影响产品的质量。所以，固定式锯机逐渐被移动式锯机所取代。同时 为提高锯切断面质量和定尺精度，现代的大型和中型型钢轧钢厂，铸件用冷锯机代辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 替热锯机，进行轧件的切头、切尾和定尺锯切。即发展为现在的移动式冷锯机。 冷锯机的用途及类型 1、冷锯机的用途是冷锯机（锯切常温 轧件的锯机称为冷锯机）广泛设置于型钢、钢坯及钢管车间，用来将异形断面的型钢、管坯、以及方坯或薄板坯等切去头尾 ,并切成定尺长度，在轧件上取式样也要用锯，锯机作为切断设备也是剪机的发展及补充 ,因为用平行剪刀片或成型刀片剪切异形材和管材，都难以保证切口平滑而不受挤压，所以要采用锯。 2、 圆盘冷锯机的加工方法属于锯切，其工作过程为：将圆盘锯片安装在可以高速旋转的主轴上，圆盘锯一面做旋转运动，一面做进给运动，从而将工件切断。由于冷锯机是在热锯机的基础上改进而来的，所以移动式冷锯机跳过固定式和杠杆式的老锯机结构，采用由 电动机直接驱动的滚轮横移装置和液压缸驱动的送锯装置，这样既克服了固定式的不够灵活和杠杆式的不够稳定的缺点。 冷锯机的结构 移动式冷锯机主要由锯切机构、进锯机构及横移机构三部分组成。 1、 锯切机构 锯片的传动方式有 电机直接传动或用三角皮带传动。应用皮带传动可避免电机受锯切产生高温火花的影响，过载时可通过皮带打滑来保护电机，皮带轮也可起飞轮作用。但是使用皮带（ 68 根）易产生松紧不同，传动效率低、更换不便等缺点。电动机直接传动使锯机结构简单、传动效率高，但也存在上滑台受载不均等缺点，所以应用得较少。 2、 进锯 机构 进锯机构的作用是将旋转的锯片送向被切的轧件。通常锯片轴及其驱动机构装设在框架上，整个框架相对下横梁移动实现锯片的送进。送进机构常用的形式有齿轮齿条式、四连杆式和液压缸驱动式三种，目前液压缸式驱动由于它的稳定性较好而得到广泛应用。 3、 横移机构 横移机构用于使锯机沿进钢方向移动，以改变锯机与锯机之间的距离，满足轧件锯切不同定尺长度的要求。固定锯则不设横移机构。横移机构一般用交流电机驱动，当行程较短时也可采用液压驱动。经常使用的横移机构有导轨滑板式和滚轮走形式两种。导辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 轨滑板式由设在锯机下滑座上的电机，经减速装 置传动前、后两个齿轮，由于齿轮与装在轨道内侧的固定齿条相啮合，使整个锯机沿导轨横移。 存在的问题 虽然 大型冷锯机在型钢轧制车间用来切断各种异型断面轧件，其速度之快，效率之高，是现有的其他切割工具无法比拟的 ，但本身还存在着很多问题。 1、 在锯切中除出现强烈振动外，还经常出现夹不紧现象，使管排整体移动，这不仅影响锯切精度和断面质量，而且严重损坏锯片和上夹紧系统的各零部件，以致影响生产的正常进行。 2、 这种锯机在锯切过程中产生的噪声污染极为严重，对马鞍山钢铁公司第二轧钢厂大型玲锯机现场噪声测量表明，最大 噪声级可达 124)，由于以往对其产生的噪声不能定量预估，因而给锯切噪声的有效控制和治理带来困难。 3、锯片耐用性较差，锯片年消耗量高，直接影响企业成本的降低和经济效益的提高；发生锯片碎裂飞溅事故，严重威胁人身和设备安全。 4、 后续加工工作量大：锯切是利用高速旋转所产生的摩擦能并转换成热能，使材 料软化，然后，配合进给压力进行锯切作用，此时，热影响区造成不良副作用，和工件材料粘附在锯片上形成毛刺，增加了后续的加工量。 5、材料浪费大：圆盘冷锯机锯缝处材料损耗大，每锯一次，就有 (10 15)长度损耗，加上钢板两边的毛刺清理，每年的消耗也是很可观的浪费。 主要设计研究的内容 1、根据有关资料确定总体设计方案，然后依照给定的设计参数，参考轧机设计理论进行冷锯机基本参数的计算并选择电机型号； 2、锯切机进锯机构和走行机构的设计计算； 3、按照机械设计理论校核主要零件的强度。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 第 2 章 冷锯机总体方案设计 冷锯机的结构型式及工作过程 图 1800 移动式冷锯机 a 主视图； b 俯视图 1 移动框架； 2 液压装置； 3 电机； 4 带传动； 5 导向辊； 6 压下辊； 7 横移装置； 8 夹轨器 如图 示：移动式冷锯机主要有传动装置、进锯装置、横移装置组成。 工厂根据客户需要，通过由交流电机驱动的 7横移装置来调节相邻两台之间的距离，即调节定尺，然后用 8 夹轨器将设备固定，这样就可以生产出所需长度的轧件。锯切时，锯片由 4 带传动通过 3 电机带动，同时 2 液压装置推动 1 移动框架向锯切方向运动，完成锯切。在锯切过程中， 5 导向辊来确保锯片沿直线运动， 6 压下辊防止锯片在锯切过程中的上翻。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 冷锯机的基本参 数 冷锯机的基本参数可分为两大类：结构参数和工艺参数。 1. 结构参数 冷锯机结构参数包括锯片直径 D、锯片厚度 、夹盘直径 轴高度 H、锯片最大行程 L 以及锯齿形状。其中，除锯齿形状另行阐述外，其他结构参数选择原则简述如下： （ 1） 锯片直径 D 它是冷锯机最主要的结构参数，常以锯片直径 D 做为冷锯机的 主 要 系 列 标 称 ， 如 1500 1800冷锯机。 锯片直径 保证锯切最大高度的轧件时，锯轴、上滑台和夹盘能在轧件上面自由通过 （图 。同时，为使被锯切件断面能完全锯断，锯片下缘应比辊道表面最少低 4080锯片可达 100150 初选锯片直径 D 时，可按被锯切的最大轧件高度用以下经验公式计算 对于方钢 D 10A 300 (A 方钢边长 ) (对于圆钢 D 8d 300 (d 圆钢直径 ) (对于角钢 D 3B 350 (B 角钢对角线长度 ) (对于圆钢 D C 400 (C 钢材宽度 ) (根据计算的锯片直径值，参考有关系列标准和资料加以最后确定。锯片直径的允许重磨量为 5%10%。 （ 2） 锯片厚度 锯片厚度 过大，将增加锯切功率损耗 ; 过小，将会降低锯片强度，并增加锯切时锯片的变形。一般按以下经验公式选择 ( (（ 3）夹盘直径 锯片用夹盘和螺栓加紧装在锯轴上。当锯片直径一定时，夹盘直径 大，锯片能锯切的轧件最大高度减小； 小，锯切时锯片变形和轴向振动加大，导致锯片寿命降低。一般按以下经验公式选择 图表 1 图 冷锯机基本结构参数图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 (D (（ 4）锯轴高度 H H 为锯轴轴心（亦即锯片中心）到辊道上表面的高度（ 图 冷锯机一般采用被切轧件不动，由冷锯机向被切件运动而达到锯切的目的。为此，H 不能过小，否则会在冷锯机送进锯切过程中将被切件推开而不能进行锯切；同时，当锯片直径 D 一定时， H 又不能过大，否则无法保证重磨后的锯片最小直径下缘应低于辊道上表面的要求。一般可按以下经验公式选择 )12 045(2 （ 5）锯片行程 L 锯片行程 L 由被锯切件的最大宽度和并排锯切的最多根数而定。冷锯机的送进机构应保证具有大于 L 的行程。 2. 工艺参数 现将较为主要的工艺参数简述如下： （ 1）锯片圆周速度 v 提高锯片圆周速度 v，可以再同样送进速度 u 的条件下，减少每个锯齿所锯切的切削厚度，从而减小每齿的受力。换言之，如果每齿所能承受的载荷一定，则提高 v 可为提高 u 创造条件，亦即可以提高生产率。但是随着 v 的增加，由于离心力而引起的径向拉应力也将增加，从而降低了锯齿所能承受的锯切能力。因此，一般应用的锯片圆周速度 s。 （ 2）进锯速度（或称进给速度、送进速度） u 根据被切轧件断面的大小，进锯速度 u 也应做相应的调整。一般取 s。 u 除了应和轧件断面相适应外（大断面所用的 u 小），也要和 v 相适应。因为如果 u 过高 ，切削厚度增加，锯切阻力将增加；相反，如果 v 过高而 u 过低，切削厚度太薄，锯屑容易崩碎成为粉末，将使锯齿尤其是齿尖部分迅速磨损。这两种情况都会影响锯齿寿命。 （ 3）每秒锯切断面面积（锯机生产率会锯切生产率） f f 是冷锯机的一项主要工艺参数，它不仅关系到冷锯机的生产率和锯切质量，而且，也是计算冷锯机锯切力和锯切功率的主要参数。 锯齿形状和锯片材料 （ 1）锯齿形状 合理的 锯齿 形状应满足下列条件：锯齿强度好，锯切能耗少，使用寿辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 命长，噪音低， 制造和重 磨成本经济。 常用的锯齿形状如图 示 图 冷锯机的锯齿形状 a 狼牙形； b 鼠牙形； c 等腰三角形 冷锯机锯齿齿形的主要参数为：齿前角 ,齿距 ,齿后角 ,齿顶角，齿高，齿根圆角半径等。常用的齿形有狼牙型，鼠牙型和等腰三角型三种。 为了比较上述三种齿形的工作性能，经工业性实验研究分析，得出以下结果：当齿距和齿高相同时，等腰三角形齿形的齿根强度较好，制造和修齿比较方便，切屑很少在齿尖处形成屑瘤。但是，锯切能耗大、噪声也最大。狼牙形齿形制造和修齿比较用难，难以保证所设计的齿形。鼠牙形齿形的锯切能耗小，制造和修齿也比较方便，噪声也较低。该实验结果表明，齿前角的鼠牙形齿形最好，其次为的鼠牙形齿形和齿高3的狼牙形齿形。 (2)锯片材料和锯齿热处理 锯片材料通常采用 65成。锯齿齿尖一般采用 高频感应加热或接触电加热法进行淬火，齿尖硬度为 锯片整体热处理后板面硬度为 (3)锯齿冷却 锯切时，切削和摩擦产生大量热量，而且冷锯机锯片还直接与轧件接触，使锯齿部分温度迅速升高，故必须进行强力冷却，以免齿尖退火。此外，有时 切屑粘附在齿尖或齿槽中，继续据切时将降低齿尖的锋利程度，或使切屑压实在齿辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 槽中形成“塞齿”现象。这两种情况都导致锯切力迅速增大，从而损坏锯齿和锯片。为此，采用较大流量的高压水进行冷却，是提高锯齿和锯片寿命的有效措施。 锯片结构参数的设计 根据设计任务书知设计参数 ： 被锯件： 36a 槽钢 材质： 锯切温度：常温 查槽钢规格表知 36a 槽钢尺寸： 360969 （ 1）锯片直径 D 由式 ( D 考虑到锯机的使用范围和生产要求，此处我们取 D= （ 2）锯片厚度 由式 ( 0 . 1 8 0 . 2 0 0 . 1 8 0 . 2 0 1 8 0 0D 虑到锯片强度和功率影响，此处我们取。 （ 3）夹盘直径 式 ( 虑到 锯片的影响，此处取 50 （ 4）锯轴高度 H 由式 ( ( 4 5 1 2 0 ) 9 0 0 ( 4 5 1 2 0 ) ( 8 5 5 7 8 0 )2 虑到设备尺寸和被锯件高度，我们取 H=770 高速冷锯机锯切功率计算 锯切功率（平均锯切功率）为 321 (辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 式中： 1N 用于锯切金属的功率， k W； 2N 夹锯功率， 3N 空载功率， 总传动效率。 因为型钢断面复杂多样，为使计算方法统一，可做如下假设，即不论锯切何种型钢，皆按与横放在辊道上的轧件宽度相等的等面积矩进行计算。此时，换算的锯形高度 h，亦即复杂的型钢断面的平均高度。当型钢断面面积为000式中：0B 据切时横放在辊道上的该轧件的高度， 所以，对于 36a 槽钢： 3600 8 0 69)183 6 0(29960 F 式 ( 面介绍高速冷锯机锯切过程的主要运动参数及其计算方法。 1. 锯切过程主要运动参数的计算 （ 1）锯切速度（锯片的圆周速度） 0 0(式中：0n 驱动锯片电机的转速， r/ i 从电机到锯片的传动比。 初取 100v m/s， 8.0i ，则由式 ( m in/ （ 2）锯切行程 100 c o sc o (式中：0 开始锯切角 锯片与换算的等面积锯形开始接触时，锯片半径与锯辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 轴中心水平移动线之间的夹角： r a 6770s 10 D 终止锯切角 锯片与换算的等面积锯形锯切终了时，锯片半 径与锯轴中心水平移动线之间的夹角： 0 2 07 7 0s 11 DH 00360)c o s( c o 00 3）锯切时间 0(式中： u 。平均进锯速度，初取 s/u （ 4） 锯切生产率 )s/2f ，由文献【 2，式 10 21】得 s/54 8 0 6 2000 L 2. 锯切过程功率的计算 （ 1）纯锯切金属的功率 1N 锯切滑移角，由文献【 2，式 10 22】得 3 4 a (式中： 锯齿与被切轧件之间的摩擦角， )(, ； 摩擦系数，冷锯时可取 ； 锯齿前角， )( ，有前一节锯片形状的性质得 0 。 切屑纵向收缩系数，由文献【 2，式 10 23】得 i n)s (s i n)co s ( K(切屑压缩变形程度，由文献【 2，式 10 24】得 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 1 8 111 K (被切屑金属变形程度，由文献【 2，式 10 25】得 13662622 i 平均m/s (式中 :t 锯齿齿距，取 14t u 进锯速度，根据其范围初取 75u mm/s； 平均 平均锯切角， 由文献【 2，式 10 26】得 o s 01 011 平均 (考虑金属材质与变形程度影响的压缩变形阻力，由文献【 2，式 10 27】得 6 2 0 a (式中 11 ，a 视钢中含碳量而定的系数及阻力值； （由文献【 4， 127 页】知 含碳量为 然后查文献【 2，表 10 5】知 0 11 ，a ） 考虑变形温度、变形速度影响的金属变形阻力，由文献【 2，式 10 28】得 (式中：0 相当于近似静载作用时的变形速度， ；，0 2 系数： 1m 系数， ；m 1k 系数， ；k 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 熔锯切时相对温度， 2 7 32 7 3 T 20； 熔T 1 5 0 0熔材可取此近似值计算，被锯切件熔点，一般钢 锯切时剪切变形阻力，由文献【 2，式 10 30】得 M P 135 5 53 K (被锯切金属单位体积变形功，由文献【 2，式 10 31】得 o o s)(s i ns i nc o 由此，用于纯锯切金属的功率，由文献【 2，式 10 32】得 61 f B (式中： B 。锯槽宽度， mm （ 2）确定夹锯功率 2N 锯切金属时，锯片圆周边缘夹在锯槽中，受径向力 用产生的锯片周缘侧向变形被锯槽侧壁限制，从而产生正压力和摩擦力。当锯片以锯切速度 v 通过锯槽时，其摩擦能耗即被称为夹锯功率。由于 生产率 f 及纯锯切功率 1N 有关，计算夹锯功率时，应考虑这些影响。根据实测数据建立的夹锯功率计算公式由文献【 2，式 1034】得 62)( 1m a (式中：0A 耗之比：夹锯能耗与锯切金属能 锯切碳钢时 ； A。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 （查文献【 4， 127 页】知 碳钢，取 20 A） （ 3）空载功率 作用在锯轴上的空载功率 要包括锯片、夹盘、锯轴等在锯轴轴承中的摩擦能耗，以及锯片高速转动时空气阻力产生的能耗。 实测表明 03 N 所以，锯切功率（总锯切功率） N 由式 ( 321一般可取总传动效率 。 新设计时，电机功率0而，空载功率 能确定。对此，可由文献【 2，式 10 36】初选电机功率 10 根据0n、0N查文献【 5， 347 349 页】并考虑到以后生产规模的扩大和功率的增加，最后取电机型号为 参数： 20n，电压 U=380V。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页 第 3 章 带传动的设计及锯切力计算 V 带的设计 1. 确定计算功率6，表 22 91 】查得工作情况系数 K ，由文献【 6，表 22 81 】知 63 2 d (式中： P 所需传递功率 2. 选择 V 带类型 根据n 由文献【 6，图 22 61 】选用 25N， 25J 型。 3. 确定带轮的基准直径验算带速0v（ 1） 初选大带轮的基准直径1文献【 6，表 22 141 】取110文献【 6，表 22 81 】知 705211 dp (由 (知 5642 56955642 据文献【 6，表 22