毕业设计（论文）-中厚板轧机飞剪的设计与研究.doc

山东大学 毕业设计（论文）说明书 装 订 线 山东大学 本 科 毕 业 设 计 全套图纸加扣 3012250582 题 目： 中厚板轧机飞剪的设计与研究 院 （部）： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 年 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 I 页 装 订 线 目录目录 摘要III ABSTRACT.IV 1 总论.1 1.1 国内外中厚板生产发展情况及现状 .1 1.1.1 中厚板生产的进步 .1 1.1.2 技术装备方面的进步 .3 1.1.3 技术装备方面存在的不足 .4 1.2 中厚板生产工艺与主要设备的概述 .5 1.2.1 中厚板生产的主要设备概述.6 1.3 中厚板轧机飞剪的作用，各种飞剪的介绍及对比 .8 1.3.1 飞剪机的基本类型和特点.8 1.3.2 各种飞剪的介绍及对比 .9 2 专 题.13 2.1 传动系统参数的设计与计算 .13 2.1.1 电动机选择.13 2.1.2 剪切力的计算.14 2.1.3 飞剪的剪切功.14 2.1.4 输入转矩计算.16 2.2 主传动减速器的设计 .18 2.2.1 高速级传动.18 2.2.2 低速级齿轮设计 .27 2.2.3 齿轮参数计算 .34 2.2.4 轴承参数： .36 2.2.5 高速级联轴器的选择及飞轮的设计 .36 2.3 传动轴的设计校核 .38 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 II 页 装 订 线 2.3.1 低速轴校核.38 2.4 减速器的安装、维护与润滑 .43 2.4.1 齿轮传动机构的安装.43 2.4.2 减速器的维护.43 2.4.3 减速器的润滑 .44 3 机架及安全联轴器的有限元分析计算.45 3.1 有限元方法简介 .45 3.2 实例分析 .45 3.2.1 机架有限元分析.45 3.2.2.联轴器过载保护分析 .50 总结.54 致 谢.55 参考文献：.56 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 摘要摘要 本文主要介绍了国内外中厚板生产的发展情况及现状，对各种类型的飞剪机 的结构和用途进行了介绍和对比。同时概述了中厚板生产的工艺流程和主要设备。 本课题中用于剪切中厚板的飞剪采用的是双滚筒式飞剪机。滚筒式飞剪机是 一种应用很广的飞剪机。这种飞剪机作为切头飞剪机时，其剪切厚度可达 45mm。滚筒式飞剪机的刀片作简单的圆周运动，故可剪切运动速度高达 15m/s 以上的轧件。本文根据剪切过程的运动要求对飞剪机的力能参数进行计算，利用 得到了力能参数进行了电动机的选择与验算。然后对二级减速器进行了设计计算。 最后用 Solidwoks 对机架和安全联轴器进行三维造型，利用 CosmosWorks 对它们 进行有限元分析，得到了很好的结果。 关键词关键词：中厚板 滚筒式飞剪机 减速器 有限元 Solidwoks 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 ABSTRACT This paper introduces the situation and the development status of the plate production on the domestic and international.We also make a introduction and contrast about the use and structure of various plate mill flying shears. At the same time ,the plate production process and major equipments are outlined. The flying shear using in this issue is Drum flying shear. Drum flying shear is a type of flying shear which is widely used. When this flying shear is used as a crop flying shear, its cutting thickness can reach up to 45 mm. As the blade of Drum flying shear does a simple circular motion, it can speed up to 15 m / s over the workpiece. In this paper we calculate the energy parameters according to the movement requirement of the shearing process. Then we choose a motor and make a checking using the parameters. We also design the reducer. We make 3D moldings for the rack and the Safety couplings with the software of SolidWorks. I have also done finite element analysis about them, so I have got a ideal result. KeywordsKeywords: plate drum flying shear reducer Solidwoks finite element 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1 总论总论234 1.1 国内外中厚板生产发展情况及现状国内外中厚板生产发展情况及现状 1.1.1 中厚板生产的进步中厚板生产的进步 1.1.1.1 产能增长快 20世纪60年代至21世纪初期的40多年间，我国共建成26条中厚板生产线，能长 期坚持正常生产的仅23条。这23条中除鞍钢、武钢、浦钢、首钢、济钢等厚板厂的 装备水平较高外，其余的装备水平都不高，轧机尺寸在30m以下的占了绝大多数。 从2003年底开始，我国兴起了新建中厚板生产线的高潮。资料显示，到2006年8月， 我国新建成和正在建设的中厚板生产线共有18条，其中轧机尺寸35m的9条(含炉卷 3条)、28m的4条、38m的2条、43m的1条、50m的2条(未计算正在设计中的鞍 钢在营口鲅鱼圈的55m生产线)。18条生产线能释放产能2000万t。纵观全球中厚板 生产线的发展历史，第一次的建设高潮是美国于20世纪60年代掀起的，第二次是日 本于20世纪70、80年代掀起的，而第三次则无疑是我国掀起的，目前我国是全球中 厚板生产线发展最快、数量最多的国家。这些新建的生产线中，绝大多数是大轧制 力、大功率、高刚度的最新一代中厚板轧机，为实现其真正意义上的控轧控冷工艺、 生产出性能优良的中厚板产品创造了装备上的有利条件。 1.1.1.2 产量增幅高 从2000年开始，由中厚板轧机生产的中厚板产品以每年300万t的速度递增。 2000年为1077万t，2001年为1392万t，2002年为1635万t，2003年为1904万t，2004 年为2218万t，2005年2638万t。济钢中厚板2005年产量达207万t，创造了全球同类 机组在产量上的最高纪录。资料显示，1995年至2000年，我国中厚板出口量略大于 进口量。2001年至2004年进口量超过出口量。自2005年开始，出口量又超过进口量， 目前我国已成为中厚板出口国之一。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1.1.1.3 技术经济指标较先进 2005年我国近23的中厚板厂技术指标达到世界先进水平。 (1)成材率。文丰中板达9521、酒钢中板9511、天津中板9342，济 钢中厚板、新余厚板、太钢中板、济钢中板、马钢中板、邯钢中板、柳钢中板、安 钢中板等11个厂都在92以上。 (2)轧机平均小时产量。济钢中厚板、济钢中板、柳钢中板、浦钢厚板、营口 中板、安钢中板、鞍钢厚板、新余中板、舞钢厚板等9个厂都达到150th以上的好 成绩。 (3)合格率。绝大部分厂都达到999的国际先进水平。2006年1 7月中厚板企 业主要技术经济指标见表1.1。 1.1.1.4 品种开发围绕高端产品展开 近几年我国的中厚板品种开发主要围绕一些专用钢板的钢质纯净化、低碳高强 化、耐高温、耐高压、耐断裂、耐腐蚀等方面展开，并取得了长足的进步： (1)有15家企业能生产X65级别的管线钢，8家能生产X70级，宝钢、鞍钢、舞钢、 武钢、济钢等具备了生产X80级的能力，其中宝钢、鞍钢、武钢已能大批量生产，并 于2005年完成了X100级的试验室工作。 (2)宝钢、舞钢、武钢、鞍钢、马钢等能生产高级别的海洋石油平台用钢。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 (3)CORTEN耐候桥梁板、P20塑料用模具板、N19低温板、HT80高强板等，过去是 日本的名牌产品；BHW35高压锅炉板是德国的名牌产品。如今这些品种鞍钢、舞钢都 能生产。济钢、宝钢、武钢等能生产其中的部分品种。 1.1.2 技术装备方面的进步技术装备方面的进步 1.1.2.1 炉外精炼 生产专用钢板时，为了保证钢水的纯净度，炉外精炼工序很重要。2005年以前 只有宝钢、鞍钢、武钢等少数厂可对供转炉的铁水进行炉外精炼，而新建和在建的 近35生产线配备了LF钢包炉和VD真空脱气装置组成的炉外精炼系统，不少生产厂 的炉外精炼系统还是专门为中厚板生产线独立配备的。新建的生产线中绝大部分将 炼钢、连铸、轧钢各工序有机地联合布置，整个生产过程实现了热衔接，有利于降 耗、降成本。 1.1.2.2.快冷装置 在生产高等级、高技术含量、高附加值产品时，一般都采用控制轧制技术工艺。 此技术的应用必须有良好的冷却系统相配合，新建和在建的生产线大多都装备了先 进的快冷系统。装置一般都采用DQ+U形管层流的冷却型式，一些老生产线近几年也 对冷却系统进行了改造，目前酒钢中板采用ADCO气雾冷却，鞍钢厚板、新余中板、 舞阳厚板、武钢轧板等 采用U形管层流冷却，首钢中板、南钢中板采用直流式层流冷却，都属于比较先进实 用的装备。 1.1.2.3 热矫直机 2005年以前大都采用辊式矫直机，此型式由于受辊径和辊距的配合限制，所以 矫直板厚有一定范围，一般最厚与最薄之比为4，新生产线中大都采用有张力机能的 新型矫直机。其矫直最厚与最薄之比可以达到25，而且矫直力也可以增加一倍。也 有些老生产线对原有的矫直机进行了改造，如济钢中厚板采用了从法国进口的11辊 四重式矫直机，效果较好，矫直精度达15mndm。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1.1.2.4 冷床 2005年以前，大多数生产线采用拉钢冷床，非但容易划伤钢板，也容易造成钢 板冷却不均匀。新建生产线的冷床大都采用步进格板式或盘辊式，有足够的面积放 置钢板，不需要在冷床前进行热剪分段，对提高成材率有利。也有一些老生产线对 冷床进行了改进，如柳钢采用步进式冷床，浦钢和济钢采用了盘辊式，效果都不错。 1.1.2.5 剪切机 21世纪初，我国中厚板生产线上的剪切机大都是20世纪70年代的水平，剪切精度 和效率都低，这与当时普遍存在的重轧制、轻精整有关系。近几年，济钢中厚板、 鞍钢厚板、舞钢厚板等6家企业对剪切机进行了改造，改用先进的滚切式双边剪，效 果较好。新建的生产线大都采用滚切式双边剪和滚切式横剪，剪切厚度和精度都比 较理想。 1.1.3 技术装备方面存在的不足技术装备方面存在的不足 1.1.3.1 大多数轧机宽度尺寸偏窄 我国新建的中厚板轧机大多在35m以上，而在上世纪投产的23套轧机中有17套 尺寸在30m以下(其中9套尺寸在2,5m以下)。由于轧机刚度、轧制力、功率等先天 缺陷，直接制约了中厚板品种的扩大和质量的提高，尤其是轧制力在30006000t的 轧机难以实现真正意义上的控制轧制技术，这是造成我国中厚板产品中专用板比例 偏低的主要原因之一。 1.1.3.2 老生产线的加热方式落后 步进式加热炉由于加热质量好、氧化少、烧损极低、加热方式灵活等特点，已 成为当今世界上最先进的一种炉型。早在15年前，日本、德国、韩国等就已100采 用，但我国仍有一半以上生产线采用推钢式加热炉，甚至有的生产线采用炉型比推 钢式还要落后，据统计，目前全国加热炉的平均加热能力为75tll，只有先进国家 的13。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1.1.3.3 热装热送工艺未被广泛应用 众所周知，推行热装热送工艺能取得显著的节能效果，而我国不少中厚板厂在推 行过程中保温措施不力，热装温度偏低，未达到理想的节能效果。热装热送工艺在 先进国家已得到普遍重视和推广。热装热送率达60一70，燃料单耗已降至 11GJt以下，而我国普遍在22-25GJt左右。 1.1.3.4 自动化水平偏低 目前已实施计算机自动化控制的老生产线大多是实现基础和过程计算机二级控制， 而日本水岛、君津、德国迪林根等早已实现四级计算机控制，我国尚有l4的老生 产线甚至没有真正意义上的计算机控制，一些轧机虽然配备了AGC系统，但没有实现 闭环控制，因此连二级计算机控制都没实现。 1.1.3.5 控轧控冷技术不完善 控轧控冷技术是控制奥氏体和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材的组织性 能以及轧后控冷阶段的工艺参数，在不降低韧性的前提下进一步提高钢的强度的先 进技术，对提高产品质量有显著意义。此技术在日本应用率达70以上，我国起步 不晚但进展不理想，不少厂家采用的是简易喷淋冷却装置及用控温轧制来替代控制 轧制。其主要原因是不少生产厂的轧机轧制力不足以及冷却系统配备不先进，难以 实施控轧控冷工艺所造成的。 1.1.3.6 精整水平偏低 除新建的生产线和经改造后的生产线外，我国还有一些生产线的矫直机性能偏低， 刚度不够，矫直钢板很难达到平直度的要求；有些生产线仍旧在使用链绳格板式冷 床、冷却能力差，有些已改成滚动爪子式，但划伤问题仍未很好解决；有些生产线 仍使用落后的铡刀剪，剪切精度和效率都低。 1.1.3.7 检测手段不完备 钢铁产品的内在质量仅靠取样化验是不能完全查明的，需要经过“探伤” 。日本、 德国、美国、韩国等早在10多年前就已100采用超声波探伤，而我国老生产线仍有 一些采用线外人工探伤方式，效率低、劳动强度大，占用了场地且易漏探。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1.2 中厚板生产工艺与主要设备的概述中厚板生产工艺与主要设备的概述 不同的宽厚板厂，根据轧制钢种、用户要求及自身条件，采用不同的生产工艺， 但都离不开加热、轧制和精整等主要工序。一般地，宽厚板的生产工艺流程如图1所 示。 1.2.1 中厚板生产的主要设备概述中厚板生产的主要设备概述 下面就以宝钢 5m 宽厚板厂的工艺装备来简述中厚板生产的主要设备及技术 1.2.1.1 板坯库及加热炉 连铸板坯直接送至宽厚板轧机的板坯接收跨。暂无合同的板坯在此跨临时堆放。 有合同的倍尺连铸坯经横移装置从入库辊道过跨到二次切割线，再线切割成定尺坯。 二次切割主要由对中装置、测长仪、喷印机、火焰切割机、去毛刺机等设备组成。 宽厚板厂采用的主加热设备主要是连续式板坯加热炉，较早采用的是推钢式加热炉， 如我国济钢和浦钢，但生产受到了一定的制约。步进式加热炉因加热质量好、 操作灵活，必将逐步取代推钢式加热炉。 日本、德国和韩国等国的宽厚板厂几乎都采用步进式炉，我国宝钢5m宽厚板厂 采用的也是步进式加热炉，采用双排料。连续式炉采用多区供热的箱型结构，便于 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 分区控制各段温度，以提高温控的灵活性和精度；采用无水冷耐热垫块，以减少板 坯黑印；整个加热炉系统采用高精度燃烧控制系统，热工控制和装、出炉设备控制 实现全自动化。 1.2.1.2 轧制线 轧制线采用双5 m机架布置，精轧机架参数采用大力矩、高刚性、高轧制速度， 以实现低温控轧工艺。立辊机架与水平机架呈近接式布置。控轧控冷(TMCP)技术是 当代厚板厂生产高档次产品必须具备的。热试车开始不久就进行控轧工艺、计算机 控制功能的测试，结合钢种拓展及新产品试制，进行控轧工艺调试，目前已采用控 轧工艺生产高强度船板、高强度结构板、海洋平台用板等高等级钢种，可实现异钢 种、不同规格多块板坯多模式交叉控轧，减轻控轧工艺对产量的负面影响。高精度 轧制技术包括：厚度控制技术、平面形状控制技术、板形控制技术。 (1)多功能厚度控制技术 在控制上采用了高精度多点式设定模型、高响应绝对AGC功能；同时在水平机架 出口侧近距离布置 线测厚仪，减小监控AGC控制盲区，改善钢板头尾厚度精度。目 前厚度精度控制水平已达到保证值要求，开始承接高厚度精度要求LNG船板订单。在 下一步提高厚度控制精度工作中，还将进一步在确保单点式测厚仪运行稳定性和优 化监控AGC功能上开展工作。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 (2)平面形状控制技术 通过绝对AGC功能，在水平机架上实施矩形化为目标的平面形状控制。同时配置 与水平机架成近距离布置的立辊机架，通过立辊机架的AWC短行程(SSC)功能，进一 步改善钢板平面形状，提高宽度绝对精度。水平机架平面形状控制功能已正常投入， 控制效果明显，立辊控制功能在进一步优化中。 (3)板形控制技术 采用CVCPLU 和工作辊弯辊板形控制技术。工作辊窜动在道次间歇时间内完成， 采用高次CVC曲线方程，热试车期间对曲线进行了调整，目前凸度调节能力能满足大 生产要求，CVC板形控制功能投入正常，目前对厚度 6 mm 钢板轧制过程板形控制 功能进一步优化中。热矫直机采用强力、全液压型式，满足TMCP型高强度钢板低温 矫直的需要，经过热试车调试，热矫直机投入正常，矫直效果良好。 1.2.1.3.剪切线 采用步进式冷床，使得钢板冷却过程中表面无滑伤。厚度 50 mm 的钢板进入 宽冷床冷却，50 mm的钢板进入特厚板冷床冷却。经冷床冷却后的钢板，由辊道送 至检查台输入辊道，由横移设备送入检查台。在检查台上，钢板由人工直接进行表 面检查。 1.2.1.4 精 整 精整区域设备及工艺包括：火焰切割、质量检查及修磨、冷矫直、热处理、涂 漆等。 1.3 中厚板轧机飞剪的作用，各种飞剪的介绍及对比中厚板轧机飞剪的作用，各种飞剪的介绍及对比 中厚板轧机的飞剪机主要用来横向剪切运动着的轧件。 1.3.1 飞剪机的基本类型和特点飞剪机的基本类型和特点 按飞剪机的用途，飞剪机可分为切头飞剪机和切定尺飞剪机两大类。如果按飞 剪机剪切机构的型式来分，目前应用较广的飞剪机有，滚筒式飞剪机、曲柄回转杠 杆式飞剪机、曲柄偏心式飞剪机、摆式飞剪机和曲柄摇杆式飞剪机等。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1.3.2 各种飞剪的介绍及对比各种飞剪的介绍及对比 1.3.2.1 滚筒式飞剪机 滚筒式飞剪机是一种应用很广的飞剪机。它装在连轧机组或横切机组上，用来剪 切厚度小于 12mm 的钢板或小型型钢。这种飞剪机作为切头飞剪机时，其剪切厚 度可达 45mm。滚筒式飞剪机的刀片作简单的圆周运动，故可剪切运动速度高达 15m/s 以上的轧件。 图 1.3 是滚筒式飞剪机结构示意图。刀片 1 装在滚筒 2 上。滚筒 2 旋转时， 刀片 1 作圆周运动。用于切头切尾的滚筒式飞剪，在滚筒上往往装有两把刀片， 分别用来切头和切尾。飞剪机采用启动式工作制。用于切定尺的滚筒式飞剪机， 一般采用连续工作制。 1.3.2.2 曲柄回转杠杆式飞剪机 用飞剪机剪切厚度较大的板带或钢坯时，为了保证剪后轧件剪切断面的平整， 往往采用刀片平移运动的飞剪机。曲柄回转杠杆式（也称曲柄连杆式）飞剪机就 是此类飞剪机的一种。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 上图是曲柄回转杠杆式飞剪机的结构图。刀架 1 作成杠杆形状，其一端固定 在曲柄轴 2 端部，另一端与摆杆 3 相连。当曲柄轴 2 转动时，刀架 1 作平移运动， 固定在刀架上的刀片能垂直或近似地垂直轧件。 由于这类飞剪机在剪切轧件时刀片垂直于轧件，剪切断面较为平整。在剪切 板带时，可以采用斜刀刃，以便减少剪切力。这种飞剪机的缺点是结构复杂，剪 切机构动力特性不好，轧件的运动速度不能太快。 1.3.2. 3 曲柄偏心式飞剪机 这类飞剪机的刀片作平移运动，其结构简图如下图所示。双臂曲柄轴 9 铰接在偏 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 心轴 12 的镗孔中，并有一定的偏心距 e。双臂曲柄轴还通过连杆 6 与刀架 10 相铰 接。当导架旋转时，双臂曲柄轴以相同的角速度随之一起旋转。刀片 15 固定在刀架 8 上，刀架的另一端与摆杆 7 铰接，摆杆则铰接在机架上。通过双臂曲柄轴、刀架 和摆杆可使刀片在剪切区作近似于平移的运动，以获得平整的剪切断面。 通过改变偏心轴与双臂曲柄轴的角速度比值，可以改变刀片轨迹半径，以调整 轧件的定尺长度。这类飞剪机装设在连续钢坯轧机后面，用来剪切方钢坯。 1.3.2.4 曲柄摇杆式飞剪（施罗曼飞剪机） 这种飞剪机也称为施罗曼（Schloemann）飞剪机，用来剪切冷轧板带。由于 飞剪机工作时总能量波动较小，故可在大于 5m/s 的速度下工作。下图为曲柄摇 杆式飞剪机的结构简图。上刀架 1 通过偏心枢轴 6 与下刀架 2 相铰接。下刀架 2 在曲柄 3 与上刀架 1 的带动下，以偏心轴 4 偏心套 4 为中心作往复摆动。当改变 偏心轴 4 与偏心套 5 的偏心位置时，可得到不同的空切次数。 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 2 专专 题题 2.1 传动系统参数的设计与计算传动系统参数的设计与计算 剪切机主要剪切的材料为：合金钢 剪切温度：700 材料的疲劳强度 b=230 Mpa 钢坯尺寸 hb=30mm3250mm 钢板的速度 2.2m/s 剪刃回转半径 1280mm 2.1.1 电动机选择电动机选择 由于在剪切过程中剪切瞬间需要很大的能量，而只靠电动机提供的动能来完成那是 很难做到的，因此在飞剪机中采用飞轮储能，在剪切时释放能量来完成剪切。飞轮 靠电动机带动转过一定角度来储存能量。所以电动机的启动转矩: (2-1) JM 启 式中： J系统的转动惯量， 电动机启动时的交加速度， 设滚筒的加速角度为 180 度，根据传动系统的传动比 i=18.27，则对应电机转子转角 为： 18018.273288.6 电动机的额定转速 n=600 rpm 假设电动机按照恒加速启动，则其启动时间 t： /360 t0.03045min18.27 300 s 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 2.1.2 剪切力的计算剪切力的计算 13 剪切应力： (2-2) l E l 式中： l E 表示剪切应力 表示材料的伸长量 表示材料的弹性模量 剪切力： 66 12 F P1.1 0.6 230 1030 3250 1014800.5 1000 b K KKN 式中：K1考虑由于刀刃磨钝、刀片间隙增大而使剪切力提高的系数，其数值根 据剪切机能力选取： 小型剪切机（P10 MN） K=1.1； K2考虑单位剪切阻力与强度极限的比例系数； 。Mpa b 被剪轧件材料在相应温度下的强度极限， 最大剪切力发生在刀片相对切入深度时，这时的刀片角度位置为：30% 1 1 0.5(1) cos 6400.5 (1 0.3) 30 cos 640 10 23 Rh R 剪切力矩： 336 sin14800.5 101280 10sin10 233.41 10MPDN m 2.1.3 飞剪的剪切功飞剪的剪切功 按启动工作制工作的飞剪剪切功率几乎完全由飞剪运动质量的加速条件来决定。 因为每次剪切要求的加速时间非常短，在这种情况下，剪切力对电动机功率实际上 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 并没有影响。 剪刃的转速 n： 6060 2200 32.84 / min 3.14 1280 v nr D 总传动比 i： i=600/32.84=18.27 剪切功： 13 （2-3） 2 P Ahk 式中： P 为最大剪切力； h 为板坯断面高度， k 为考虑其他因素的影响系数，k=2； t相邻两次剪切的时间； 考虑飞剪机构的摩擦损失系数。 3 14800.5 103 30 102444015 22 P AhkN m 电动机选择： J2251.69 34.395277447.29MN m 启 （2-4） T e M M 启 式中：T允许转矩过载系数 直流电机 T2.5 T 30978.916N m 2.5 e MM M 启启 30978.916 62.841946.7 ee PMkw 因此选择电动机的功率 P=2000 Kw Ne=600 rpm 电动机型号:ITQ3940-8AA-Z（变频电机） 电动机转动惯量：847 kg m2 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 2.1.4 输入转矩计算输入转矩计算 减速器输出速度： 剪刃的线速度取 2.2m/s（钢板速度 2m/s） 剪刃的回转直径为 1280mm,则剪刃的转速： 6060 2200 32.84 / min 3.14 1280 v nr D 由于电动机同步转速为 600r/min,则减速器的总传动比为： 600 18.27 32.84 i 在剪切过程结束时系统的速度降低 5%，因此齿轮传动所要输入的转矩： （2-5） M0.905M M 阻剪 输 式中： 为飞剪刀片接触板坯和竖直方向的夹角； 为齿轮传动所要输入的转矩；M输 为剪切功；M剪 为阻力功；M阻 2 2MJ 阻 滚筒的转动惯量 J：J=mi2 （2-6） 完整滚筒的质量: 3 14800.5 103 30 102444015 22 P AhkN m 第一部分和第三部分的质量大小相等计算为 3 13 0.0285 3.47 7.8 10771mmslkg 第二部分的质量为： 3 2 0.0137 3.47 7.8 10370mslkg 完整滚筒的转动惯量为： 222 0.50.5 29580 0.595148.4Jmikg m 总 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 第一部分和第二部分的转动惯量： 222 3 771 0.545229JJmikg m 1 第二部分的转动惯量： 222 22 370 0.563117.3Jm ikg m 滚筒的实际转动惯量为： 123 2 5148.42 229 117.3 4573.1 JJJJJ kg m 总 夹角 的计算：cos10.986 22 Ahhs RR 9.470.165rad 滚筒中心距：A=1280mm 板坯厚 h=30mm 刀片回转半径 R=1285mm 刀片重合量 s=5mm 滚筒角速度 3.14 32.84 3.44/ 3030 n rad s 阻力功： 2 2 J 4573.1 3.44 54116.2 M N m 阻 所需输入的转矩为： M0.905M 4440150.905 54116.2 2 0.165 2673122.9 M N m 阻剪 输 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 2.2 主传动减速器的设计主传动减速器的设计8 2.2.1 高速级传动高速级传动 2.2.1.1 分配传动比 根据资料11机械设计课程设计手册高速级传动比取 i1=（1.31.5）i2，因此取 i1=1.33 i2，计算得 i1=4.93， i2=3.7。 齿轮参数计算： 2.2.1.2 选择齿轮材料 小齿轮：37SiMnMoV,调质，硬度 320340HBS; 大齿轮：35SiMn，调质，硬度 280300HBS。 由图 14-1-238和图 14-1-528按 MQ 级质量要求取值，得 Hlmin1=800N/mm2、Hlmin2=760N/mm2和 Flmin1=320N/mm2、Flmin2=300N/mm2。 2.2.1.3 初步确定主要参数 1）按接触强度初步确定中心距 按斜齿轮从表 14-1-758选取 Aa=447,按齿轮对称布置，速度中等，冲击载荷较 大，取载荷系数 K=2.0。按表 14-1-798，选 d=0.9,则a=0.38，按表 14-1-778圆整 取齿宽系数 a=0.4。 齿数比 u1=i1=4.93 需用接触应力 Hp：Hp0.9Hlmin=0.9760=684N/mm2 小齿轮传递的转矩 T1：T1=T/i=2673122.9/18.27=146312.1 Nm 中心距 a： （2-7） 1 3 2 (1) a aHp KT aA u u 式中： 山东大学 毕业设计（论文）说明书 第 4 页 装 订 线 1 a a Hp A K T 常系数值； 载荷系数； 齿轮所受转矩； 齿宽系数； 需用接触应力。 1 3 2 3 2 (1) 2 146312.1 447 (4.93 1) 0.4 4.93 684 1807.6 a aHp KT aA u u mm 圆整取 a=1820 mm。 2）初步确定模数、齿数、齿宽等几何参数 mn=(0.0070.02)a=(0.0070.02)1820=12.7436.4mm 取 mn=24mm 取=27 1 z 1 22 2300 32.6 cos(1)30 (1 3.7) n za m u z2=uz1=108.5 取 z2=109 实际传动比：i0= z2/=109/22=4.95 1 z 螺旋角计算： （2-8） 12 () arcos 2 n m zz a 式中：-法面模数 n m -分别为小、大齿轮的齿数 1 z 2 z -中心距a 12 () arcos 2 n m zz a 山东大学 毕业设计（