毕业设计（论文）-短板坯除渣机带辅助辊横梁的设计.doc

安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称短板坯除渣机带辅助辊横梁的设计学 院 机械工程学院专业班级姓 名*学 号109054*毕业设计(论文)的主要内容及要求：1、文献检索与综述，涉及板坯除渣机研究的现状及发展。2、带辅助辊的短板坯除渣机的工作原理分析；带辅助辊的短板坯除渣机的总体设计；辅助辊弹性升降圆盘刀横梁及其组合体升降翻转机构的结构设计及工作能力校核；除渣横梁机装配绘制；主要零件的零件工作图的绘制。3、设计图纸除手工绘图一张外，其余都以CAD作图，总图量折合为3张A0；用WORD制作毕业设计说明书， 设计说明书的字数约1万字，含中文摘要在300字以内及相应的外文摘要。4、外文资料的译文不少于5000汉字； 指导教师签字： * 键入文字摘要 连铸柸通常采用火焰切割的方式进行分段，以获得的各种需求的板材原料，连铸柸火焰切割过程中熔融金属及其氧化物刘静切口下表面形成倒三角的凸起物，称之为毛刺。毛刺较为坚硬锐利，如不及时的去除毛刺，在后续的轧制运输过程中就会刮伤辊道辊子并且在轧制辊子上留下疤痕，还影响板柸的成材率和质量，因此毛刺在形成后要立即清除。毛刺的去除大体可分为去毛刺机在线去除和人工去除。一般情况下去毛刺机常布置在运输辊道的两棍子之间，对于中长板柸毛刺的去除，由于相邻棍子距离较远能够满足安装要求。但是对于短板柸，由于板柸较短辊子间距较小，无法单独安装去毛刺机。这就限制了毛刺机在短板柸生产中的应用。目前短板柸去毛刺的方法主要就是人工去毛刺或者剪切板直接将端部切除，这样不仅生产效率低，劳动强度大，严重影响企业的经济效益。因此要设计全新的去毛刺机，短板柸去毛刺机的设计包括两个主要的设计内容：一是横梁的总体结构设计；二是去毛刺机运动机构的设计。不断地提高效率是提高企业效益的最有效的途径，也是最直接的途径，因此短板柸去在线去毛刺已成为影响钢厂板柸生产效益的重要因素，解决短板柸在线去毛刺问题已迫在眉睫。带辅助辊的去毛刺机的设计能够解决当前短板柸无法在线去毛刺的的问题。关键词板柸去毛刺，刮刀式去毛刺机，辅助辊，自动升降机构，倾翻机构Abstract Casting hate usually segmented flame cutting manner, the various needs of the plate to obtain raw materials, casting hate flame cutting process, the molten metal and the oxide surface incision Liu Jing inverted triangle formed protrusions, called is a glitch. Relatively sharp burrs hard, if not timely deburring, in the course of the subsequent rolling transport will scratch the roller rolls and scarring in the rolling rollers, but also affect the yield and quality of the board hate, so burr to clear immediately after formation. Burr removal can be roughly divided into removal and deburring machine online manual removal. Generally often go deburring machine is arranged between the transport roller sticks, for removing burrs long hate plate, the distance of adjacent stick can meet installation requirements. But for the short board hate, because hate is shorter roller plate spacing is small, you can not install a separate deburring machine. This limits the burr hate machine in the production of a short board. Currently short board hate deburring method is mainly manual deburring or the clipboard directly into the ends removed, so that only low productivity, high labor intensity, seriously affecting the economic efficiency of enterprises. Therefore, to design a new deburring machine, deburring machine hate short board design includes two main design elements: First, the overall structural design of beams; Second deburring machine motion mechanism design. Continue to improve the efficiency is to improve enterprise efficiency the most effective way, is the most direct route, so go online short board hate deburring has become an important factor affecting steel plate production efficiency hate, hate to solve short board deburring problem online imminent. Design with auxiliary roller deburring machine can solve the current problems can not bear grudge short boards online deburring. Keywords:slab deburring machine;scraper deburring machine; 键入文字键入文字键入文字目录摘要.IIAbstract.III绪论11 常见的去毛刺机种类12 运输辊道4第一章 带辅助辊去毛刺机的总体结构及功能分析71.1短板坯去毛刺需要解决的主要问题71.2 去毛刺机的设计7第二章 带辅助辊的去毛刺机的尺寸选取122.1辅助辊辊子的尺寸选择122.2辊子轴承的选择142.3 去毛刺横梁的尺寸选取142.4 横梁轴承的类型选择142.5 连轴器的选择152.6 连接倾翻气缸的与去毛刺横梁的键的选择。16第三章 横梁的升降及翻转机构173.1 升降机构的设计、173.2 翻转气缸的选择19第四章 零件的强度校核224.1棍子的强度校核224.2去毛刺刮刀支撑轴的强度校核244.3 横梁的强度校核264.4 键的强度校核264.5 滚动轴承的寿命计算27结论与展望28致谢29参考文献30绪论连铸柸通常采用火焰切割的方式进行分段,以满足轧制工艺的需要。连铸坯火焰切割过程中熔融金属流经切口下表面时冷却形成倒三角状的凸起,称为毛刺。毛刺的坚硬锐利,在钢坯的传输过程中会划伤辊子表面等运输设备,如果毛刺不去除,在轧制过程中会在板材端部形成疤痕,影响钢材质量和收得率。因此,毛刺必须在铸坯火焰切割以后马上去除,完成这一工序的设备称为去毛刺机。去毛刺机：为了解决因人工去毛刺而产生的效率低下、劳动强度较高、工作环境要求高等问题，在线去毛刺机显得尤为重要。以下为常见的三种类型的去毛刺机1 常见去毛刺机的种类 ：刮刀移动的去毛刺机： (简称A机)图1为刀具移动的刮刀式去毛刺机的机构简图。图中刮刀是长条形,两面有刃,以便去除铸图1 刮倒移动的去毛刺机1， 横移气缸 2，横移机构 3，横移同步齿轮-齿条机构4，刮刀压缩弹簧 5，刮刀 6，升降刀台 7，升降导板8，升降机构 9，升降气缸 10，压柸机构 11，压柸气缸坯两端的毛刺。一台去毛刺机通过两把刮刀覆盖铸坯最大宽度。为减小切削力,刮刀刀具与铸坯的宽度方向成46的夹角,两把刮刀平行放置，每把刮刀的两端分别支撑在一对碟形弹簧上,保证刀具两端都能紧压铸坯下表面;当铸坯到达去毛刺位置时停止运动,去毛刺机处于待机状态,气缸11启动将铸坯压紧在去毛刺辊道上,气缸9启动将刀台4升起,刮刀5的刃面压紧在铸坯下表面上,其压紧力的大小取决于弹簧4的压缩弹力;刀台升降依靠导板7为其导向,之后气缸1推动横移机构2在轨道上行走,带动横梁机构上的所有机构(49)运动进行去毛刺作业。因为铸坯宽度达10002300 mm,故在铸坯的两端各有一套去毛刺机构;在推动刀台去毛刺时依靠齿轮-齿条机构3强制使两套机构同步,刀具平移进行去毛刺作业,毛刺去除后刀台下降退回到待机位置;如果需要再次去毛刺,可以再进行一次相同的工作循环;前端毛刺去除以后再去除后端的毛刺,刮刀去毛刺时的移动方向总是从铸坯内侧向着切割端面。铸坯移动的刮刀式去毛刺机：(简称B机)图2为铸坯移动的刮刀式去毛刺机的机构运动简图。刮刀2为盘型小刮刀,共18把,沿去毛刺梁的母线方向成2夹角排成一列;每一把刮刀由一个刮刀气缸4控制,气缸沿去毛刺梁横断面弦的方向垂直安装,刮刀装在气缸活塞的上端面;去毛刺梁、轴承座和刮刀装配等都由空气弹簧支撑。当空气弹簧充(放)气时,轴承座带动去毛刺机构升(降),同时依靠轴承座与机架之间的滑动导板7控制方向;挡板8用以避免去毛刺梁在去毛刺力作用下发生转动,当去毛刺梁下降以后挡板不再起作用;当板坯的运动被去毛刺力阻止时液压缸9推动铸坯运动去毛刺,待机位置时不影响铸坯通过。上述去毛刺机在去毛刺梁的两端各有一套,通过控制空气弹簧长度的行程开关的使两端等高。图2 铸柸移动的刮刀式去毛刺机1，气缸 2，刮刀 3，去毛刺梁 4，刮刀气缸5，去毛刺梁的升降轴承座 6，空气弹簧（气囊缸）7，滑动导板 8，挡板 9，液压缸 10，推柸机构铸坯前端面毛刺去除时,刮刀的待机位置是在铸坯的内侧,铸坯向逆拉坯方向运动。当铸坯到达设定位置时气缸1启动,去毛刺梁转到垂直向上方位,空气弹簧充气推动去毛刺梁上升,同时刮刀气缸4使刮刀伸出,刮刀紧压在铸坯的下表面(用行程开关调整空气弹簧充气上升的高度以调节刮刀对铸坯的压紧力),铸坯继续运动，待毛刺经过刮刀时就被刮掉。气缸1的换向阀应选用中间位置连接气缸两腔的滑阀机构,以免与空气弹簧的上升发生干涉。去毛刺以后空气弹簧先放气使去毛刺梁下降到设定位置,之后再回到待机位置。铸坯后端面去毛刺时,铸坯沿拉坯方向运动,其余动作过程和去除前端面毛刺时相同。锤刀式去毛刺机： (简称C机)锤刀式去毛刺机的机构简图如图5,在去毛刺辊轴向上车出一些圆盘,圆盘上沿圆周方向开通孔,穿装8根长销,长销上挂置锤刀;去毛刺辊的轴承座由升降机构控制升降,其滑动导轨在机架的滑动导板上滑动;轴承座的升降位置由接近开关来调整和限制 图3 锤刀式去毛刺机 1锤刀 2，长销 3，去毛刺辊 4，去毛刺辊轴承座 5，滑动导板 6，去毛刺辊升降机构 7，升降机构液压缸去毛刺过程由光电信号开关来控制。铸坯前端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊开始转动,沿铸坯前进方向转动,到达去毛刺机第二位置时(光电开关控制)液压缸动作,将去毛刺辊升起到设定位置,毛刺经过时高速飞转的锤刀依靠动能将毛刺去除,之后去毛刺辊重新回到待机状态;待铸坯后端到达去毛刺机第一位置时去毛刺辊再次启动,逆铸坯前进方向转动,到达去毛刺机第二位置时液压缸动作,将去毛刺辊升起到设定位置,毛刺经过时飞转的锤刀依靠动能将毛刺去除,去毛刺机回到待机状态。随着对生产效率的不断要求，在线毛刺去除已成为板柸生产不可或缺的一部分，目前，在线去除毛刺机主要有刮刀式和锤刀式两类，刮刀式又分为直刃式和圆盘式两类。圆盘刮刀去毛刺机以其适应性强，刀具更换方便等优点在板坯生产方面已经得到了广泛的应用。然而，不管是哪种去毛刺机，其主要应用于长坯生产线。原因在于在线去毛刺都是将刀具安放在板坯下方，因此就需要将去毛刺机布置在相邻两个输送辊子之间，对于长坯生产线，其辊子间距较大能够满足布置去毛刺机要求，而对于短坯生产线，由于辊子间距相对较小，如果去掉一个辊子就会出现较多问题，这就限制了去毛刺机在短坯生产中的应用。据了解，目前在中板厂，几乎没有哪一种去毛刺机构能够有效地解决短坯在线去毛刺问题，其主要去除方法就是人工去除毛刺或者采用剪板机直接将端部切掉，这样一来，不仅生产率较低，而且板坯的成材率也大大降低，成材率通常是一个生产企业最关注的问题，直接影响企业的经济效益，因此，短坯在线去毛刺问题已成为行业中急需解决的问题，如何高效地去除短坯毛刺显得尤为重要。2 运输辊道在轧钢车间中，辊道是用来纵向输送轧件的，热轧时，一般通过辊道将加热好的柸料运送到轧钢机轧制或将轧钢机轧出的轧件送往剪切机。辊道是实现车间机械化的一种重要运输设备，广泛的用于各种作业线上。轧钢机前后的辊道运转情况还直接影响轧钢产量，因此正确合理的设计和维护辊道对轧钢产量有重要的影响。根据辊道的传输方式，运输辊道可分为集体驱动、单独驱动、以及没有驱动的空转辊道三种集体辊道如图4由4-10个辊子组成一组，这些辊子由一个电动机驱动。集体驱动辊道主要用来运输短而重的轧件，获或用在辊道工作条件较繁重的场合，由于轧件力量集中作用在几棍子上，每个辊子承受较大负载，采用集体驱动可以减少辊道电动机功率。 图 4 初轧机受料辊道单独驱动辊道（图5）的每一辊子都由各自的电动机驱动，一般用来运输长轧件，此时每个辊子承受较小载荷，采用单独驱动辊道可使辊道结构简单。图5 单独驱动辊道空转辊道由一组没有驱动装置的辊子组成，一般用在加热炉出口侧，这种辊道与地平面倾斜布置，轧件从加热炉出来后，考轧件的重力作用向下移动，这种辊道也称为重力辊道。 在短板柸去毛刺机方面，为了满足去毛刺机空间布置及毛刺率要求，就要是新的去毛刺机能够既能满足去毛刺机的功能又要满足运输要求，即去毛刺机要局有辅助辊子。第一章 带辅助辊去毛刺机的总体结构及功能分析1.1短板坯去毛刺需要解决的主要问题1.1.1 去毛刺率问题 去毛刺率的提高可以提高板坯的成材率。不同的去毛刺方法以及去毛刺时的工作环境都会影响板坯的去毛刺率，如何提高去毛刺率需要综合考虑各种因素。目前，不管哪种去毛刺机，其去毛刺率都可以达到 90%以上1.1.2 板坯连续输送问题板坯输送问题可以分为掉坯和不送所谓掉坯是指当输送辊道间距大于板坯长度一半时，在输送过程中板坯就会因为未被支撑而不在输送辊面，从而无法正常输送所谓不送，是指在去毛刺过程中，由于输送辊提供的摩擦力不足以去除毛刺（板坯的运动是依靠与输送辊之间的摩擦力提供的，其摩擦力的大小与板坯与辊道之间的摩擦系数以及板坯的自重有关），那么就会出现板坯停滞在那里的情况，我们称之为不送，在短板坯去毛刺中，不送是个普遍现象，如果出现不送就无法去除毛刺，不送就是因为输送辊提供的摩擦力小于去除毛刺所需要的力，因此，要解决不送问题，一方面我们可以通过其他装置增大正压力，从而增大摩擦力；另一方面，我们可以通过其他装置提供一个水平方向的力，使其足以克服去毛刺阻力。12 去毛刺机的设计由分析可知，只要我们能够解决掉坯问题，就可以在短板坯生产中使用圆盘刮刀式去毛刺机，为此，我们对去毛刺机进行改进设计，使得其在非去毛刺状态时可以兼有输送辊功能，由于去毛刺机在一个工作周期内需要完成升降和翻转两个动作，使得这种设想成为现实。我们将去毛刺横梁截面做成矩形的，然后在去毛刺横梁的一侧安装上一个辅助辊子，使其在初始状态下，作为输送辊使用。图1.2 去毛刺机结构图1，辅助辊 2，辅助辊轴承座 3，去毛刺横梁 4，刀杆 5，圆盘刀具该机构在初始状态下，辅助辊最高点与输送辊面平齐，以起到输送辊的作用，由于去毛刺横梁还有上升下降的动作，可以使毛刺横梁的回转中心与输送辊道的回转中心不在同一水平线上。将辅助辊设计为类似于花辊结构，主要是考虑到辅助辊以及去毛刺横梁由于中间受力过大而产生弯曲变形，此种结构可以使承载主要分布在两端。此外，此种设计更方便于被去除的毛刺落入回收装置中。去毛刺机布置在原第8号辊子的位置，去掉8号辊子，去毛刺机布置如图1-3所示，图1-3 为其生产线上一组输送辊道，板坯刚开始被放在升降台上，在推钢机作用下将钢坯送到输送辊道上，该输送辊道每三个辊子为一个基础，为了使得该毛刺机使用范围更广，对于长坯去除头部毛刺，必须得考虑其行程问题，并且考虑到去毛刺有个减速过程，因此才将去毛刺机布置在原第8号辊子处。图1-3去毛刺机布置图去毛刺机工作过程如下：（1）等待去头部毛刺，如图 1-4所示，在此位置时刻，辅助辊最高点与输送辊面平齐，当铸坯前端通过定位检测开关 1 时，控制系统发出指令，使得输送辊反转，从而让铸坯往回运动，与此同时助力辊支架顺时针转动，横梁先在升降机构的作用下下降到最低位置，然后在倾翻机构的作用下逆时针方向翻转 ，使其刀刃朝上，再通过升降机构上升，使其紧贴铸坯下表面。图1-4等待去头部毛刺图1-5 去头部毛刺（2） 去头部毛刺，如图 1-5 所示，在此位置，刀具紧贴着铸坯下表面，输送辊继续反转，带动板坯往回运动，助力辊支架继续顺时针转动，以保证不会出现由于去毛刺力不够，造成不送现象，由于助力辊以及输送辊同时提供水平方向的力，从而刮掉铸坯头部毛刺。（3） 辅助辊，复位1-6如图 所示，去毛刺动作完成以后，铸坯继续往回运动，助力辊支架顺时针转动到左端最高位置，当铸坯头部通过定位检测开关 2 时，开关发出指令，输送辊顺时针转动，横梁向下运动，当下降到最低位置时，沿 顺 时 针 方 向 翻 转，然后再上升到预设位置，即辅助辊最高点与输送辊面平齐的位置。（4）等待去尾部毛刺，如图1-7所示，在此位置时刻，辅助辊最高点与输送辊面平齐，当铸坯尾部通过定位检测开关2时，助力臂顺时针转动，同时横梁先在升降机构的作用下下降到最低位置，然后在倾翻机构的作用下逆时针方向翻转，使其刀刃朝上，再通过升降机构上升，使其紧贴铸坯下表面。图1-6 横梁复位图1-7等待去尾部毛刺 （5）去尾部毛刺，如图 7 所示，在此位置，刀具同样紧贴着铸坯下表面，同时助力臂继续逆时针转动，在助力辊以及输送辊同时提供水平方向的力的作用下，刮掉铸坯头部毛刺。 （6）回到初始位置，当尾部毛刺去除以后，助力辊运动到右端最高位置，铸坯尾部通过定位检测开关6时，横梁向下运动，当下降到最低位置时，沿顺时针方向翻转，然后再上升到初始位置，等待下一个去毛刺周期。 第二章、带辅助辊的去毛刺机的尺寸选取2.1辅助辊辊子的尺寸选择辊道的基本参数是指辊子直径、辊身长度、辊道辊子的速度。2.1.1辊子直径D：为了减少棍子的质量和飞轮力矩，辊子直径应尽可能选的小一些 ，棍子的最小直径主要取决于棍子的强度条件，但当轧件需要在辊子上横向移动时，它还要承受轴承座和传动机构外形尺寸的限制，一般轧钢机采用的辊子直径列于下表2-1表2-1 各种轧钢机辊道辊子直径辊子直径mm 辊 道 用 途600500450400350300250200150装甲板轧机和板柸轧机的工作辊道板柸轧机、大型初轧机和厚板轧机的工作辊道初轧机的工作辊道小型初轧机和轨梁轧机的工作辊道；板柸轧机和大型初轧机的运输辊道中型轧机辊道，初轧机和轨梁轧机运输辊道中型轧机和薄板轧机的工作辊道和输入辊道小型轧机的辊道，中型轧机和薄板轧机的输出辊道小型轧机冷床处辊道线材轧机辊道根据工作要求及设计结构，可初选辊子直径为150mm。 2.1.2 辊身长度l：辊身长度一般根据辊道用途来确定。主要工作辊道棍子的辊身长度，一般等于轧辊的辊身长度，但有时要稍取得长一些。例如在初轧机和一些开柸轧机上，为了设置推导床导板，辊子辊身长度比轧辊辊身长度长一些。型钢的轧机辅助工作辊道棍子的辊身长度要比轧辊辊身长度短，因为轧件只在最后几道轧制时，辅助辊辊子才运转。运输辊道的辊子辊身长度l，决定于运输的轧件宽度，即 l=b+ 式1-1 其中，余量可根据运输的轧件种类选择决定。对于窄轧件，建议取为150200mm，对于宽轧件，取为200250.对于热轧定，取为300500mm。在板带轧机精轧基座后的输出辊道上，考虑到轧件在运输过程中的跑偏，余量应取得稍微大一些，一般取为250350mm.在式1-1中的轧件宽度b应啊运输轧件的最大宽度来考虑。如果辊道同时并排输送几根轧件时，应按这些轧件的总宽度来考虑。根据运输的轧件宽度为1200mm，故可初选=200mm ，即辊子长度初选为：1400mm。2.1.3 棍距t：根据运输扎件的长度，辊道棍距可按以下情况确定。1）在运输短轧件时，为了保证轧件至少同时放在两个棍子上，辊道棍距不能大于最短轧件的一半。在运输钢钉时棍距不能大于钢钉重心到大端的距离，否则，轧件在运输时要撞击辊子，加速棍子的磨损和轴承的损坏。2）在运输长轧件时，最大棍距要考虑轧件由于自身自重引起的弯曲这一条件，这对于成品轧件较薄的输出辊道尤为重要。当轧件从一个辊子向另一个辊子移动，但还未到达另一个辊子上时，根据弹性变形的极限条件，棍子的最大允许棍距可有以下公式确定、 式2-1所以 式中 t为最大允许棍距 b轧件宽度 h轧件厚度 r钢的密度 g重力加速度 相应温度下轧件的屈服极限 对于热的轧薄件，由于在运输过程中易弯曲造成卡钢时间事故，其棍距应比计算值取得小一些。 在大型轧机上，辊道棍距一般取为1.21.6m。中型轧板机取为0.90.1m。薄板轧机取为0.50.7m。有时，在这些辊道的传动辊子之间还装设直径较小的空转辊子。 鉴于设计辊道的输送板柸尺寸为： 最小规格 长宽高=1400mm1200mm220mm 最大规格 长宽高=2200mm1200mm220mm故设计辊子的间距不得大于700mm，初取为600mm。 2.1.4 辊道速度v 滚到速度一般根据滚到用途确定，工作辊道的工作速度根据轧机的轧制速度选取，当运输薄轧件时，轧机后的工作辊道速度要比轧制速度大5%10%，以避免轧件形成折皱。在满足生产率的情况下吗，对于冲击负载较大的加热炉炉前辊道，应选择较小的转速，一般取为1.2-1.5m/s。加热炉炉后辊道和轧机前辊道的速度应取得稍大一些，一般取为1.5-2.5m/s,这样可以降低柸料的温度。为了不产生堆钢现象，轧机输出辊道的输出速度应取为轧机轧制速度的1.0-1.1倍。在轧机后安装卷曲机的板带连轧机组上，当卷曲机咬入轧件简历张力后，轧机输出辊道的速度应与轧件的速度相同；当轧件尾部离开最后一架精轧机座后，输出辊道速度应比轧件速度低10%，以避免轧件在辊道上产生起套现象。鉴于辅助辊只起传递作用，故不采用动力驱动，即空转辊道。2.2辊子轴承的选择2.2.1、概述轴承是各种机械的旋转轴或可动部位的支承元件，也是依靠滚动体的滚动实现对主机旋转的支承元件。滚动轴承与滑动轴承相比较有许多优点，所以滚动轴承的应用时间虽晚于滑动轴承，而成为现代机械的主要支承型式，被广泛应用，在轴承领域中占有首要地位。鉴于辊子所用轴承仅需要承受板柸或去毛刺产生的径向力，二五轴向分力，故综上和各种辊子轴承的受载特性可选择深沟球轴承，GB/T276-1994 6210 d=50mm D=90mm 基本额定动载荷为35KN，2.3 去毛刺横梁的尺寸选取 由于去毛刺横梁要安装去毛刺刀，而辅助辊辊子要与去毛刺横梁要连接为一个整体，板柸作用在毛刺刀上的垂直作用力相对较小，综合考虑到强度要求以及工作要求，以及减轻设备质量和方便安装刮刀，可选择空心横梁，取去毛刺机的横梁外直径为200mm，内直径为100。为了能够一次性的全面去除毛刺，就要求刮刀范围不小于板柸宽度，刮刀一次性能够切削到所有的毛刺，故安装刮刀段的横向宽度不小于1200mm，考虑到板柸在运输过程中的横向移动，刮刀的横向长度至少1400mm。为防止盘型刮刀在去除毛刺时由于脱落的毛刺作用使盘型刀卡死或刀口损坏，相邻盘型刀边缘应留有一定的间距，初取为2mm。2.4 横梁轴承的类型选择 对于横梁的主要作用是翻转横梁改变工作模式，运行速度较低。由于输送钢制材料，所以轴承所受的径向力相对较大。为了满足工作要求增加工作寿命，应选择滑动轴承。滑动轴承的机构示意图如图2-1，滑动轴承还具有传动平稳的特点，有利于保证转换的平稳以及较小的噪音水平。滑动轴承套筒选择轴承合金。 图2-1滑动轴承座2.5 连轴器的选择2.5.1联轴器的类别：（1）安全联轴器在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。（2）刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。（3）挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低 速、重 载、转速 平 稳 的场合。非金属弹性元件的挠性联轴器在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。2.5.2 刚性联轴器的优点(1)重量轻，超低惯性和高灵敏度；(2)免维护，超强抗油和耐腐蚀性；(3)无法容许偏心，使用时应让轴尽量外露；(4)主体材质可选铝合金/不锈钢；(5)固定方式有夹紧、顶丝固定。4.鉴于以上刚性联轴器的优点，选用其中的凸缘联轴器GB/T5843-2003 GY9公称转矩T=6300N.M,显然满足要求。2.6 连接倾翻气缸的与去毛刺横梁的键的选择。 由于选择所选的键作用主要包括：1） 在转换工作模式是随倾翻气缸运动，是横梁发生转动。2） 在传动工作或去毛刺时客服板柸与棍子之间的摩擦力或去毛刺时产生的去毛刺力矩显然相比较而言，去毛刺力矩要大得多，故键的主要作用是客服去毛刺产生的力矩，保持横梁去毛刺姿态的的相对恒定，由于所要连接的轴径为d=90mm。故根据要求，初选键的型号为：GB/T1095 键B25*14*100，材料为钢制，且选择为双键相对于轴180度布置。图2-6 平键的种类第三章，横梁的升降及翻转机构 3.1 升降机构的设计、 3.1.1辊子升降及及其翻转系统：由于辊子要不断地升降翻转，这就要求相应的传动及执行机构能够满足较为频繁启动工作要求，并且能够快速响应，准确定位，尽量减少在转换工作模式所需时间。而传统的传动及执行机构传精度都较低切结构复杂，响应速度也较为迟缓，无法满足启动频繁和响应快速的要求。为此辅助辊的动力较适合采用液压或气压传动。按照课题要求，本装置的升降及翻转机构均采用气压传动，气压传动较液压及传统机械传动有事明显，主要表现为：1） 气体传动压力损失小，适用于远距离输送集中供气；2） 压缩空气在管道中流速快，可直接利用压力信号实现系统的自动控制，完成各种复杂的动作；3） 易于实现快速的直线运动、摆动和高速转动；4） 调速方便，相对于机械传动易于布局和操纵。 综上所述，选择气动机构更合适。3.1.2 气缸的选择 气缸类型的选择，由于单作用气缸常用于小型气缸，故根据工作要求可选择普通气缸中的双作用气缸。 气缸的规格选择，气缸的尺寸规格主要以气缸的缸筒内径和活塞的形成分类。 （1）、缸径 缸径的具体尺寸见下表3-1，缸径为微型气缸，为小型气缸，为中型气缸，而大于的为大型气缸。 3-1气缸缸径尺寸系列 （mm）81012162025324050638090100110125140160180200220 根据要求，初选缸径为125mm（2）、活塞行程 气缸活塞行程系列按照优先次序分成三个等级顺序选用，详见表3-2、3-3、3-4 3-2活塞行程第一优先序列 （mm）2550801201251602002503204005006308001000125016002000250032004000 3-2活塞行程第二优先序列 （mm）406390110140180220280360450550700900110014001800220028003600 3-4活塞行程第三优先序列 （mm)240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800根据传动系统对升降高度的要求，去毛刺刀横梁直径为200mm，为了满足辊子的正常反转而不相碰，就要求带辅助辊辊子能够完全下降到其余辊子水平线以下，故要求其下降高度应不小于200m，考虑到盘型去毛刺刀跟横梁采用弹簧支撑，在不受力时处于伸长状态，因此为避免刮刀在翻转过程中刮伤相邻的辊道，气缸伸缩范围可取的稍微大点较合适，综合考虑选择第一优先级中的250mm即可。综上可选择SMC公司的CA1气缸。3.1.3 安装方式的选择对于升降气缸，只要求其具有伸缩功能，故选择普通型直动气缸，由于升降气缸要执行的是垂直方向的升降，故安装方式选择中间耳轴式。3.2 翻转气缸的选择 摆动气缸按照其结构特点可分为叶片式和活塞式。在输出转矩相同时，叶片式气缸体积小，重量轻，但制造精度要求高，制造困难，较难实现理想的封闭，要防止叶片的棱角部分泄露较困难，而动密封接触面积大，密封件的阻力损失大，故输出效率低，小于80%，因此在应用上受到限制，一般只用于安装位置受限制的场合。活塞式摆动气缸摆动角度大，效率较高。其中的齿轮齿条式摆动气缸，活塞仅作往复直线运动，摩擦损失小，齿轮齿条传动将直线运动转换为回转运动，传动效率较高，在制造较好的情况下，效率可达95%。故综合考虑选择齿轮齿条摆动气缸齿轮齿条摆动气缸的理论输出转矩为： 式中 进气腔的工作压力（Mp） 排气腔的背压力（Mp） 缸筒内径（m） 齿轮的节圆直径（m） 齿轮齿条的摆动气缸的摆角取决于活塞的运动行程及齿轮的节圆直径： 式中 摆动角度（） 摆动气缸的活塞行程（） 齿轮的节圆直径（）根据需求，可选择单齿条标准型摆动气缸，缸径大小选择为80mm，选择的气缸型号为CRA1，理论输出转矩为32N.m 摆角选择为180。（此气缸为SMC中国有限公司产品）第四章、零件的强度校核4.1棍子的强度校核 4.1.1、棍子的弯曲强度校核 在运送不同的板柸时，辊子所受的最大作用力各不相同，板柸越长平均作用力越接近于长度等于辊子间距的板柸重力。在传递最短板柸时辊子所受作用力接近于长度等于1.5被辊子间距长度的板柸重力，也就是辊子平均所受重力的最大值。故校核辊子强度时紧要校核在运输最短板柸时辊子的强度是否满足要求即可。 运送最短板柸时板柸重力： =1.2 1.40.227.859.8 =2.84N 由于至少有两个辊子同时工作，故辊子所受作用力为： F1=1.42N。 沿轴向平均受力： q=F/L =1.01m/s 横梁的受力简图：横梁受到剪力简图横梁所受弯矩图:由以上的受力示意图可得到横梁的受力简图 可知横梁受剪力为： F=3500-(3500/0.35)x 横梁所受的弯矩为： X（00.7） 故，由上式知最大弯曲为在中点处，即x=0.35m处: M=612.5N.m棍子的抗弯截面系数为： 即抗弯截面系数为： 由此可得棍子的弯曲正应力为： 故所取得辊子直径满足弯曲强度要求。4.1.2 棍子的剪切强度校核 有以上棍子受力图知辊子在支点处所受剪切力最大， 即： 故辊子所受剪切应力为：满足：，故横梁满足剪切条件要求。4.2去毛刺刮刀支撑轴的强度校核4.2.1 刮刀支撑强度校核板柸去毛刺总力为F=20000N，辊道上去毛刺刮刀的数目为N=13.故每个刮刀平均受力为。由于采用空心横梁，所以刮刀支架近似受到两个支撑反力作用，作用点可以近似在横梁内外圆的中心位置，这样可以在满足强度要求的基础上简化计算过程。 由于刮刀受力为水平方向，为了方便做受力分析，将刮刀水平放置受垂直方向力，一次等效替换分析。 刮刀受力图为： 刮刀所受剪切力为： 刮刀所受弯矩为： 刮刀支座的反力为： 刮刀支架所受的剪力最大值： 刮刀支架所受的弯矩为： 故在最靠近横梁处弯矩最大，即： 刮刀支架的剪切应力为： 由于，故满足剪切要求刮刀支架抗弯截面系数为： 故刮刀支架的最大弯矩应力为： 由于，故满足弯曲强度要求。4.3 横梁的强度校核 刮刀支架与横梁之间的挤压应力为： （L为横梁壁厚） 满足 ，故满足挤压强度要求。在受载时由于横梁两端手剪切力最大，故最大剪切力为横梁受板柸压力。故.横梁所受的剪切应力为：， 满足强度要求 4.4 键的强度校核 选择的为普通平键，故其强度校核公式为： 动联接-磨损-压强 平头：l=L 圆头：l=L-b 单圆头：l=L-b/2T传递的转矩，单位为Nmm；k键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h为键的高度，单位为mm；l键的工作长度，圆头平键l=L-b，平头平键l=L，单圆头平键l=L-b/2，L为键的长度，b为键的宽度，单位均为mm；d轴的直径，单位为mm；p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为MPa；故： P=(2*245*20000)/(1.5*7*100*90) =103Mp小于120 Mp，满足要求。4.5 滚动轴承的寿命计算轴承的基本额定动载荷35KN, 每个轴承承受的板柸重力为3550。考虑到棍子的自重约为8500N，故每个轴承受载约为6000N， 故由滚动轴承寿命计算公式的： 故可计算的滚动轴承的额定寿命为： 结论与展望通过一学期的学习与研究，初步完成了带辅助辊去毛刺机的结构及运动机构的设计工作。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何做起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了。进过一次次的修改最终完成了结构