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
The disc alligator shears design
Abstract
The industry of various countries develops rapidly now, the steel, as the main pillar of industry, its development can reflect the national strength to a great extent. Modern steel metallurgy industry one starting point that develop in to processing speeds. Disc shears is an important equipment among them.
Disc shear machine set up in finishing production line. It usually uses to cutting neat the movement steel plate longitudinal edge and cut the strip into narrow one. It can be divided into two kinds according to its use: disc shears of cut stencil plate’s side and disc shears of cut strip.
The disc shears design calculation is taken in makes the massive investigation to the ANSHAN steel group Cold-rolling mill 1700 transverse cutting aircrew as the background. We have thorough understanding to the disc shears and the correlation equipment. We had very designed to the main transmission system, depress the system and gap adjustment organization, we are carry on these designs from the materials mechanics angle, dynamics and economic. The main content including electrical machinery selection, Axis and gear design, Implementing agency design and so on, and the same time, we make the optimized improvement and the intensity examination to the major parts. This design improvement spot: First, in radial clearance adjusting mechanism link motion gear, second, backlash adjustment increase self-locking installment. Third, the width control uses the planet gear speed reducer. Finally increased has measured the fast organization. This disc shears may use in the transverse cutting unit, the acid pickling unit generally and so on.
Key words: Disc shear, strip, depress the system, the intensity examination
目 录
1.绪论 1
1.1选题的背景和目的 1
1.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状 1
1.3 圆盘剪切机研究的内容和方法 3
1.3.1圆盘剪切机在机组的布置和作用 3
1.3.2 圆盘剪切机的类型和特点 5
1.3.3 圆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
3.1 定性选电机 8
3.2 选择电动机的容量 8
3.3 确定转速 11
3.4 电动机的校核 12
4. 主要零件强度计算校核 14
4.1 齿轮的计算与校核 14
4.1.1齿轮的计算 14
4.1.2 按接触疲劳强度校核 14
4.1.3 按弯曲疲劳强度校核 18
4.2 传动轴的强度校核计算 20
4.2.1轴的材料及其机械性能 20
4.2.2 轴的模型及传递功率的确定 20
4.2.3 按弯扭合成进行轴的强度校核 21
4.2.4 按疲劳强度进行精确校核 24
4.3 轴承的选取及校核 28
4.3.1 根据工作条件选取轴承类型 28
4.3.2根据轴承结构确定轴承的型号 28
4.3.3轴承的寿命校核 28
4.3.4 验算轴承的极限转速 31
4.4.2 键的尺寸的选择 31
4.4.3键的强度校核 31
5. 联轴器的选择 33
5.1联轴器的分类 33
5.2联轴器的选择 33
5.3 联轴器的强度计算 33
6. 系统的润滑 35
6.1润滑剂的种类 35
6.2润滑方式的选择 35
6.3润滑方式的选择确定 35
6.3.1 齿轮减速器的润滑方式 35
6.3.2 部分传动齿轮、轴承的润滑方式 36
7. 试车方法和对控制系统的要求 37
7.1 试车要求 37
7.2 对控制系统的要求 37
8. 设备可靠性与经济评价 38
8.1 机械设备的有效度 38
8.2 机械设备的投资回收期 38
总结 40
致谢 41
参考文献 42
1.绪论
1.1选题的背景和目的
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20~30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。
1.2 圆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0.4米/秒。目前圆盘式剪切机装在横切机组上，剪切厚度为0.6~2.5毫米，宽度为700~1500毫米。带钢剪切速度达到1~3m/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1.1。
图1.1 使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1.2。
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。
1.3 圆盘剪切机研究的内容和方法
1.3.1圆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1.3所示
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