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联合烫剪机
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联合烫剪机设计
50页，14000字数+说明书+7张CAD图纸【详情如下】
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目录
联合烫剪机设计3
摘要3
Abstract4
The Head Metal Clipper Design4
1绪论5
1.1课题选择的背景和目的5
1.2 烫剪机国内外发展现状6
1.3 烫剪机的现状7
1.3.1烫剪机在车间布置和作用7
1.3.2烫剪机的类型和特点7
1.3.3 烫剪机研究的内容和方法8
2 方案的选择与评述10
2.1方案选择10
2.2方案评述10
3 电机的选择12
3.1剪切力的计算12
3.2剪切机的扭矩计算12
3.3剪切时,转股稳定运转转速13
3.4电机型式及电机容量的选择13
4 主要零件的强度计算16
4.1减速机的计算16
4.1.1减速机的传动比分配16
4.1.2减速机齿轮设计16
4.1.3 齿轮轴的设计计算24
4.2剪刃的设计29
4.2.1材料的选择29
4.2.2剪刃的结构设计29
4.3转股轴承的选择及校核30
4.4侧隙调整机构的设计31
4.5电动机的起动力矩的验算32
4.5.1系统飞轮力矩的计算32
4.5.2起动时间的计算33
4.5.3起动转角的校核33
5 润滑方法的选择37
5.1减速机润滑方法及润滑油的选择37
5.2烫剪机的润滑37
6试车方法和对控制的要求38
6.1试车要求38
6.2对控制系统的要求38
7设备可靠性与经济评价39
7.1机械设备的有效度39
7.2投资回收期39
专题-电动机选择与探讨41
1.三相异步电动机的旋转原理 :42
2.同步电动机在结构上大致有两种：43
3.电机固有步距角：44
4.步进电机的一些特点：45
5.电动机的润滑46
结论47
致谢48
参考文献49
联合烫剪机设计
摘要
联合烫剪机是1700热连轧机的单体设备,它的用途是联合、切尾，出现卡钢事故时，将轧件剪断，处理卡钢事故。有时也可剪切定尺，检查轧件的质量。
本溪钢铁公司1700热连轧厂的联合烫剪机是为满足生产要求制造的，本设计就是改造联合、切尾烫剪机及其主传动系统。重新选择主电机，新设计的减速机利用原剪切机的底座，采用双电机，把剪切机构的曲柄摇杆式改成转鼓式，减少了动力矩，提高了剪切质量。
设计中，进行剪切力的计算，选择主电机的容量，进行轴、齿轮的设计计算，进行剪切机构的改进设计，取得较好的效果，有一定的经济效益。
该联合烫剪应用1700连轧厂，联合和切尾，以及事故处理也可作为1700横切机构设计参考。
关键词： 剪切机,转股,联合,切尾
- 内容简介：
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济钢实习报告2010年3月22日中周一，带着对济钢无比的憧憬，我们踏上了去往济南钢铁集团总公司的火车。经过五个多小时的颠簸下午2点， 我们到达了济南。首先在学姐的帮助之下我们来到了济钢新村的公寓安顿下来，好好休息一下为了明天的实习做好准备。一3月23日上午我们正式开始了我们的实习，首先，我们的两位校友（规划部赵部长以及战部长）为我们概括的介绍了济钢集团和他们宝贵的工作经验、人生经验以及钢铁生产的整个流程既由铁矿石到钢板的工艺过程。济钢集团始建于1958年，现有在职员工5万人左右，产品以中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板为主。“十五”期间，济钢抓住机遇加快结构调整，取得了又快又好的发展，是济钢的高速发展期。钢铁工业是社会生产的基础工业和原材料工业，现市场需求量约为5亿吨，然而，由于经济危机对加工业的严重冲击和中国铁矿石原料的匮乏绝大多数原材料要依赖进口而其这几年的铁矿石价格一直在飙升，因此中国的钢铁产业面临着巨大的困难。但是，济钢人是打不垮的，他们按照兼并重组、淘汰落后、节能减排、拓展市场进行钢产品的初加工的政策努力奋斗，坚持不懈！二3月23日下午，我们参观了第二炼铁厂1750高炉，了解到高炉冶炼的目的是将矿石中的铁元素提取出来，生成铁水，为下面的炼钢做好准备。炼铁厂是以高炉为核心的一个较为复杂的部位，高炉生产工艺流程主要包括（1） 高炉本体。高炉本体是炼铁生产的核心部分，它是一个近似于竖直的圆筒形设备。它包括高炉的基础、炉壳（钢板焊接而成）、炉衬（耐火砖砌筑而成）、炉型（内形）、冷却设备、立柱和炉体框架等。高炉的内部空间叫炉型。它从上到下分为5段，即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。 （2） 上料系统。其任务是将高炉所需原燃料，按比例通过上料设备运送到炉顶的受料漏斗中。（3） 装料系统。它的任务是将上料系统运来的炉料，均匀地装入炉内，并使其在炉内合理分布，同时又起密封炉顶、回收煤气的作用。（4） 送风系统。其任务是将鼓风机送来的冷风经热风炉预热之后送入高炉。. （5） 煤气净化系统。其任务是将高炉冶炼产生的含尘量很高的荒煤气进行净化处理，以获得合格的气体燃料。（6） 渣铁处理系统。其任务是将炉内放出的渣、铁，按要求进行处理。（7） 喷吹燃料系统。其任务是将煤进行磨制、收集和计量后从风口均匀稳定地喷入高炉内。在炼铁车间让你感到的是一种身处火海的无尽煎熬，我们切实感觉到钢厂工人的艰辛，但是我们发现在现场工作的人很少，随着科学技术的发展越来越多的工作已经被自动化控制系统代替，工人的工作主要是对设备的看护和生产流程的检测。在主控室里我们才能真正的发现科学技术真是无处不在，它渗透在工作的方方面面。真是应了“科学技术是第一生产力”，让我们明白了学好知识的重要性。而且我们还能发现铁渣的二次利用、废气的发电利用，更能体现能源的节约和环境保护的意识！三3月24日上午我们开始参观炼钢厂。炼钢工艺的主要目的是将铁水经过转炉转化为钢水再经过连铸机生成钢坯。我们的校友第一炼钢厂厂长江永波告诉我们，炼钢厂是所有工序中最危险的地方，原因之一是此处温度最高（1600摄氏度），再次是因为其燃料煤气危险性极大，提醒我们要注意安全。江厂长还告诉我们，要想了解设备必须要先了解工艺，炼钢的基本流程为1300的铁水经过混铁炉送到转炉中进行吹氧脱碳升温处理生成含碳量较低的钢水，而且还要经过对铁水的预处理除去P、S、Si等有害元素。然后经过连铸机生产出1500*1500方坯和200*1400或160*1100的板坯。在对钢坯的切割是用乙炔进行的，还要进行喷水冷却防止产生氧化膜。之后在加工现场的参观中我们完全的看到了整个工艺流程，其中就有将铁水倒入到转炉的过程，铁水四处飞溅，四周温度让人有种要烤焦的感觉。在第一炼钢他们运用转炉余热发电而且还能产大量的煤气，能够自给自足，连铸机生产的加工过程是完全的自动化智能系统。但是还是有些技术仍然需要不断地更新和改进。四3月24日下午我们参观实习了中板厂，对钢板的生产有了更深的了解。参观之前我们还是先熟悉了中板生产的工艺流程：板坯加热炉粗除磷粗轧机精轧机矫直机冷床剪板机板库。这里的不少机器就是我们毕业设计所需要的模型，我们观察的很仔细，但是还是有不少东西没有一个比较系统的概念。而且，在中板厂里感觉到里面各种机器工作的噪声很大，两个人面对面说话都听不到，我们必须提高自己的声音才能让别人听到，我想这就是机器需要改革创新的地方吧。五3月25日上午我们走进了热连轧厂。 1.热连轧的工艺流程：板坯加热炉炉火除磷粗轧机精轧机飞剪冷却卷取机标号出厂 2.设备介绍：板坯厚135mm加热炉：加热炉分：推钢式、步进式、蓄热式。其中蓄热式加热炉还没正式投入使用。炉火除磷的压力为18MpaE/R组合式粗轧机： E立辊轧机型式：附着式、上部驱动特点：带有液压AWC功能辊径：1200/1100mm主传动电机：2AC900KW（交交变频，全数字控制）最大轧制压力：3000KN最高轧制速度：5.3m/s粗轧机型式：四辊可逆式特点：带有附着立辊工作辊辊径：1200/1100mm支持辊辊径：1550/1400mm支承辊轴承：油膜轴承主传动电机：2AC700KW（交交变频，全数字控制）最大轧制压力：40000KN最高轧制速度：5.3m/s机后配有测宽仪精轧机组：型式：六机架四辊不可逆式特点：长行程全液压压下，配有串辊和弯辊 F2F6工作辊串辊量：max150mm F2F6工作辊弯辊力：max1500KN 活套形式：液压活套 工作辊辊径：F1F3：800/710mm F4F6:700/625mm 支承辊辊径：1550/1400mm 支持辊轴承：油膜轴承 主传动电机：F1F4：AC 7000KW F5:AC 6000KW F6:AC 5000KW(交交变频，全数字控制) 最大轧制压力：F1F4，35000KN F5、F6,30000KN F6出口最高速度：15.57m/s 末机架后配有测厚、凸度、测宽等轧线仪表卷取机型式：三助巻辊地下卷取机特点：液压自动跳步（AJC）功能最高卷取速度：18.0m/s卷取钢卷重量：最大27.8t主电机容量：1AC1000KW（交交变频，全数字控制）六3月25日下午我们走进了新厚板厂。厚板厂工艺流程：板坯加热炉粗除磷粗轧机精轧机矫直机冷床剪板机板库。其工艺流程与中板厂差不多，其不同之处是板坯的厚度不同，中板的厚度为625mm，而厚板的厚度为12100mm。由于新厚板厂还在建设之中还没有正式投产使用，我们能够近距离的去观察各种在其它地方不能仔细观察的大型设备，大部分的设备都是应用电气自动控制和液压系统控制的，还有一些先进的检测装置，让我们大开眼界。七3月26日上午我们参观了冷轧厂。济钢冷轧工程由9大机组组成：连续酸洗机组、双机架冷轧机组、罩式退火炉机组、平整机组、重卷分卷机组、包装机组、磨辊机组、酸再生产机组、废水处理机组。 1.工艺流程：热轧后钢卷闪光焊拉矫机酸洗、漂洗轧机重分卷冷轧卷镀锌彩涂 2.连续热镀锌生产工艺流程：开卷机清洗机组立式退火炉锌锅光整机组钝化机组卷取机济钢彩板厂镀锌生产线由北京钢铁总院设计，年产量2530万吨。工艺速度最大150m/min，入口段和出口段速度200 m/min、产品厚度规格0.21.4mm ，宽度规格8001250mm，活套总长度：792m,是山东省最大的连续热镀锌生产线。 3.彩涂生产工艺流程：原料（镀锌钢卷）开卷切头尾缝合冲孔漂洗初涂初涂固化精涂精涂固化冷却卷取包装成品卷。济钢彩板厂彩涂生产线由北京钢铁总院设计，年产量1012万吨。工艺速度最大80m/min，入口段和出口段速度120m/min，产品厚度规格0.21.0 mm ，宽度10001250mm，是山东省最大的规模最大的彩涂生产线。设备工艺装备：采用的是两涂两烘工艺，世界先进的钢板涂装技术。立式活套、预清洗、清洗。感觉时间过的真的很快，匆匆忙忙间一个星期的参观实习就这样结束了。一个星期的时间真的很短，我们只能对济钢有一个大致的认识，对钢铁生产流程和工艺过程有个不全面的了解，有很多深层的东西需要我们去自己学习。但是这一切对我们的毕业设计和我们以后的工作人生都将产生重要的影响。我永远会记住这次的参观实习！希望我们国家的钢铁事业能够更上一层楼！ 机械068班赴济钢实习小组 2010年3月31日目录目录联合烫剪机联合烫剪机.3摘要摘要.3ABSTRACT.4THE HEAD METAL CLIPPER DESIGN.41 绪论绪论.51.1 课题选择的背景和目的.51.2 烫剪机国内外发展现状 .61.3 烫剪机的现状 .71.3.1 烫剪机在车间布置和作用.71.3.2 烫剪机的类型和特点烫剪机的类型和特点.71.3.3 烫剪机研究的内容和方法.82 方案的选择与评述方案的选择与评述.102.1 方案选择.102.2 方案评述.103 电机的选择电机的选择.123.1 剪切力的计算.123.2 剪切机的扭矩计算.123.3 剪切时,转股稳定运转转速.13Hn3.4 电机型式及电机容量的选择.134 主要零件的强度计算主要零件的强度计算.164.1 减速机的计算.164.1.1 减速机的传动比分配.164.1.2 减速机齿轮设计.164.1.3 齿轮轴的设计计算.244.2 剪刃的设计.294.2.1 材料的选择.294.2.2 剪刃的结构设计.294.3 转股轴承的选择及校核.304.4 侧隙调整机构的设计.314.5 电动机的起动力矩的验算.324.5.1 系统飞轮力矩的计算.324.5.2 起动时间的计算.334.5.3 起动转角的校核.335 润滑方法的选择润滑方法的选择.375.1 减速机润滑方法及润滑油的选择.375.2 烫剪机的润滑.376 试车方法和对控制的要求试车方法和对控制的要求.386.1 试车要求.386.2 对控制系统的要求.387 设备可靠性与经济评价设备可靠性与经济评价.397.1 机械设备的有效度.397.2 投资回收期.39专题专题-电动机选择与探讨电动机选择与探讨.411.三相异步电动机的旋转原理 : .422.同步电动机在结构上大致有两种：.433.电机固有步距角：.444.步进电机的一些特点：.455.电动机的润滑.46结论结论.47致谢致谢.48参考文献参考文献.49附录附录-外文翻译外文翻译.50MODELING AND OPTIMIZATION FOR A 20-H COLD ROLLING MILL.501、FORCE,TORQUE AND POWER.512、MATERIAL YIELD STRESS ADAPTION.523、FRICTION REPRESENTATION.524、ELASTIC MILL STAND BEHAVIOR.535、SUMMARY.54建模与优化为 20 - H 的冷连轧.55 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页0目录目录联合烫剪机设计联合烫剪机设计.3摘要摘要.3ABSTRACT.4THE HEAD METAL CLIPPER DESIGN.41 绪论绪论.51.1 课题选择的背景和目的.51.2 烫剪机国内外发展现状 .61.3 烫剪机的现状 .71.3.1 烫剪机在车间布置和作用.71.3.2 烫剪机的类型和特点烫剪机的类型和特点.71.3.3 烫剪机研究的内容和方法.82 方案的选择与评述方案的选择与评述.102.1 方案选择.102.2 方案评述.103 电机的选择电机的选择.123.1 剪切力的计算.123.2 剪切机的扭矩计算.123.3 剪切时,转股稳定运转转速.13Hn3.4 电机型式及电机容量的选择.134 主要零件的强度计算主要零件的强度计算.164.1 减速机的计算.164.1.1 减速机的传动比分配.164.1.2 减速机齿轮设计.164.1.3 齿轮轴的设计计算.244.2 剪刃的设计.294.2.1 材料的选择.294.2.2 剪刃的结构设计.294.3 转股轴承的选择及校核.304.4 侧隙调整机构的设计.314.5 电动机的起动力矩的验算.324.5.1 系统飞轮力矩的计算.324.5.2 起动时间的计算.334.5.3 起动转角的校核.335 润滑方法的选择润滑方法的选择.375.1 减速机润滑方法及润滑油的选择.37 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页15.2 烫剪机的润滑.376 试车方法和对控制的要求试车方法和对控制的要求.386.1 试车要求.386.2 对控制系统的要求.387 设备可靠性与经济评价设备可靠性与经济评价.397.1 机械设备的有效度.397.2 投资回收期.39专题专题-电动机选择与探讨电动机选择与探讨.411.三相异步电动机的旋转原理 : .422.同步电动机在结构上大致有两种：.433.电机固有步距角：.444.步进电机的一些特点：.455.电动机的润滑.46结论结论.47致谢致谢.48参考文献参考文献.49附录附录-外文翻译外文翻译.50MODELING AND OPTIMIZATION FOR A 20-H COLD ROLLING MILL.501、FORCE,TORQUE AND POWER.512、MATERIAL YIELD STRESS ADAPTION.523、FRICTION REPRESENTATION.524、ELASTIC MILL STAND BEHAVIOR.535、SUMMARY.54建模与优化为 20 - H 的冷连轧.55 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页2联合烫剪机设计联合烫剪机设计摘要摘要联合烫剪机是 1700 热连轧机的单体设备,它的用途是联合、切尾，出现卡钢事故时，将轧件剪断，处理卡钢事故。有时也可剪切定尺，检查轧件的质量。本溪钢铁公司 1700 热连轧厂的联合烫剪机是为满足生产要求制造的，本设计就是改造联合、切尾烫剪机及其主传动系统。重新选择主电机，新设计的减速机利用原剪切机的底座，采用双电机，把剪切机构的曲柄摇杆式改成转鼓式，减少了动力矩，提高了剪切质量。设计中，进行剪切力的计算，选择主电机的容量，进行轴、齿轮的设计计算，进行剪切机构的改进设计，取得较好的效果，有一定的经济效益。该联合烫剪应用 1700 连轧厂，联合和切尾，以及事故处理也可作为 1700 横切机构设计参考。关键词： 剪切机,转股,联合,切尾 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页3AbstractThe Head Metal Clipper DesignThe head metal clipper is 1,700 hot companies rolling mills monomer equipment. Its use is cuts away the forehead, cuts away the tail, When it appear catches the steel and iron accident, It cuts by the rolling part, processing catches the steel and iron the matter. Sometimes also may cut the size which assigns, inspects is rolled over the part the quality.The Benxi iron and steel company 1,700 heat continuously roll over the manufacturing plant to cut away the forehead clipper are for satisfy the production request manufacture，This design is the transformation cuts away the forehead, cuts away the rear part clipper and its the main transmission system. Rechooses the main electrical machinery, the new design decelerates the machine use originally to cut the machine the foundation, uses the double electrical machinery, cuts the organization the crank rocker type to alter to the rotor drum type, reduced the kinetic moment, enhanced has cut the quality.In the design, carries on the shearing force the computation, the choice main electrical machinery capacity, carries on the axis, the gear design calculation, carries on cuts the organization the improvement design, obtains a better effect, has the certain economic efficiency.Should cut away the forehead to fly cuts should be used in 1700 continuously roll over the manufacturing plant, cuts away the forehead and cuts away the rear part, as well as the accident processes also may take 1,700 lateral shears organizations design reference.Key words: the cutting machine, the rotor drum type, cuts away the forehead, cuts away the tail 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页41 绪论绪论1.1 课题选择的背景和目的课题选择的背景和目的 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。1700 热连轧机组为了使粗轧后的轧件有更好的头尾形状，该热轧线上装有一台联合、切尾的烫剪机，该烫剪机作用是切掉轧件的“舌头”和“燕尾” ，出现卡钢事故时，将轧件剪断，处理卡钢事故，有时也用剪切定尺，检查轧件的质量。烫剪机使用中存在的问题，烫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，由于烫剪机不能正常使用，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，加大废品数量。本设计的目的就是对联合烫剪机进行改进设计，保证烫剪正常剪切，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。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页51.2 烫剪机国内外发展现状烫剪机国内外发展现状 要使烫剪适应轧机生产的要求和提高自动化水平，除不断改进烫剪性能外，在烫剪区还需增设有关设备与装置。 如图 1.1 所示，联合烫剪区的设备布置简图要求剪切的长度小于 23 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、联合烫剪 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 1.1 联合烫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 两处宽度差选择联合部位，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。用脉冲数指示带钢通过的长度。烫剪机将以脉冲数为根据进行启动剪切。联合烫剪机 2 的测速发电机 9 和测量装置测速发电机 6 配合控制剪刃的联合速度，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 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页6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，对烫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，以便于烫剪的启动和制动。随着烫剪机设计的完善，提高烫剪机的剪切速度，以适应轧机速度的不断提高。1.3 烫剪机的现状烫剪机的现状1.3.1 烫剪机在车间布置和作用烫剪机在车间布置和作用R1可逆式粗轧机 R2、R3不可逆式四辊万能轧机 F1F7精轧机图 1.2 联合烫剪区设备布置图联合烫剪机的作用：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，用烫剪切断，减少事故损耗。1.3.2 烫剪机的类型和特点烫剪机的类型和特点用烫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烫剪的性能不断完善。近年来，随着轧机速度的不断提高，提高烫剪的速度已成为人们普遍注意 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页7与研究的问题，各国的烫剪设计研究工作者正在研究各类轧机用的高速烫剪及其生产过程的全部自动化，用电子计算机控制的烫剪已经用于生产。经过近百年的发展，在生产中使用的烫剪，其类型很多，目前较常用的烫剪型式有圆盘式烫剪、滚筒式烫剪、曲柄回转杠杆式烫剪、曲柄偏心式烫剪、摆动式烫剪和曲柄偏心摇杆式烫剪等，上述各类烫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 圆盘式烫剪这种烫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联合，以保证精轧机组的轧制过程顺利进行。圆盘式烫剪工作可靠、结构简单并可应用于轧制速度 10m/s 以上的场合，在小型车间得到较广泛的应用，它的缺点是剪切断面倾斜，但对联合影响不大。2 滚筒式烫剪滚筒式烫剪是应用很广泛的一种烫剪，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。由于这种烫剪的刀片做简单的圆周运动，它可以剪切运动速度高达 15m/s 以上的轧件。此类烫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，故作为成品定尺烫剪以剪切小型型钢和薄板为宜。3 曲柄回转杠杆式烫剪这种烫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，这种烫剪缺点结构复杂，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 曲柄偏心式烫剪 这种烫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。 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。此类烫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联合、切尾。1.3.3 烫剪机研究的内容和方法1 进行现场调研，了解烫剪机生产中存在的问题，并通过座谈收集改进方案，收集有 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页8关资料。2 制定合理的设计方案，并画出总图。3 对烫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 进行烫剪设计的计算和动载荷分析，以减速系统的 GD2，便于启制动。选择合理的电机类型和容载。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页92 方案的选择与评述方案的选择与评述2.1 方案选择方案选择 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0.42m/s，将原烫剪机二台直流电机容量加大，采用平刃剪切方式，配备一台减速机。从许多厂家使用情况看，转鼓式联合烫剪联合、切尾使用情况比曲柄连杆式要好。传动图如 2.1 所示：1、剪切机座 2、联轴器 3、减速器 4、联轴器5、制动器 6、电机图 2.2 传动系统示意图注：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。2.2 方案评述方案评述（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；（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 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页10（5）采用斜齿齿轮使转鼓同步转动。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页113 电机的选择电机的选择3.1 剪切力的计算剪切力的计算带钢参数:带钢最大宽度:1550mm材质:Q235最大厚度:40mm剪切温度: 1000轧件运行速度:2m/s剪切力计算: 2，236-246 (3.1) FbtmaxK 0.6=P 70bt (3.2)hbF262000401150mm 62000702 . 1 0.6=P max N31248003.2 剪切机的扭矩计算剪切机的扭矩计算 滚筒式联合烫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: (3.3)SinSAPM)(maxmax 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页12图 3.1 受力简图式中:上 、下滚筒中心矩970mmAA剪刃重合量 3mmss对应最大剪切力的剪切角 （3.4）sAhA)1 (cos 对应最大剪切力的相对切入深度 0.25 3970)25. 01 (40970cos9661. 0 2582. 0)03. 097. 0(3124800maxMmN 26.7849423.3 剪切时剪切时,转股稳定运转转速转股稳定运转转速Hn 2.244 （3.5）2cos260RnHH式中：轧件运行速度 HsmH/2 剪刃圆弧半径 RmmR485开始剪切角 2 （3.6） RhsR22cos29557. 0 9557. 048514. 321000260Hnmin/226.41r3.4 电机型式及电机容量的选择电机型式及电机容量的选择由于直流电机有优良的调速性能，调速范围大、平滑、方便、过载能力大，可实现 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页13频繁的快速起动、制动和反转，这些特点满足联合烫剪机的要求，选用直流电机 ZD2系列中型直流电动机：初选电机容量： （3.7） 95502maxhnMN 95502626.49226.784942KW2 .1694电机采用起动工作制,每次剪切要求的加速时间非常短,电动机功率几乎完全由烫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 ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min 两台，其性能参数见表 3.1。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页14表表 3.1 电机性能参数电机性能参数电 压（伏）电流（安）转速（r/min）工作过载倍数 k切断过载倍数效 率（）飞轮转距 GD2（kg.m2）重 量（N）6001030400/10002.52.750.9376595000,187,45,350,220,220,1680,2050,1540,284051GFEDCbBAl42,300,1660,25,63054khhhH图 3.2 电机结构尺寸(单位 mm) 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页154 主要零件的强度计算主要零件的强度计算4.1 减速机的计算减速机的计算4.1.1 减速机的传动比分配减速机的传动比分配电机功率为 630kw,额定转数为 400rpm,其传动比为 9.635,每年 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 4.1 传动示意图分配原则：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。经查表并比较，取高速级传动比435. 21i低速级传动比975. 32i4.1.2 减速机齿轮设计减速机齿轮设计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。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页16（2）选用 8 级精度（GB10095-88） 。（3）材料选择:小齿轮材料选用 34CrNi3Mo，整体调质处理，强度极限=803.6MPa,b屈服极限=686 MPa,弯曲疲劳极限=343 MPa,齿面硬度 HB320;大齿轮选用slimF40CrMn2Mo，调质处理，齿面硬度 HB290, 强度极限=862.4MPa,屈服极限=686 bsMPa,弯曲疲劳极限=274.4 MPa,接触疲劳极限均为 820 MPa。limF（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数。241z58.44242.435uzz12（5）选取螺旋角。初选螺旋角 =14。2 按齿面接触强度设计即： （4.1）321112HEHadttZZuuTKd（1）确定公式内的各计算数值试选 Kt = 1.6。 由图选取区域系数。2.453 ZH由图查得，则。78. 01a87. 02a65. 121aaa由表选取齿宽系数。1 . 1d由表查得材料的弹性影响系数。MPa 188.9 ZE计算小齿轮传递的转矩 （4.2）00301055.9nPT= 9.55400106303=15041 mN 计算应力循环次数 （4.3）jLhnN1160 1530082140060910728. 1 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页17 （4.4）uNN/12 957. 3/10728. 19 81037. 4查取弯曲疲劳寿命系数 由图查得，；90. 01FNK95. 02FNK计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1 得： （4.5）SKFEFNH11118209 . 0MPa738SKFEFNH222182095. 0MPa779许用接触应力 （4.6） 2/21HHH2/779738MPa5 .758（2） 计算计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得：1td 32415 .7589 .188453. 22 . 312 . 365. 11101 .15046 . 12td mm27.396 计算圆周速度 （4.7）10006011ndvt 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页1810006040027.396sm/30. 8计算齿宽 b 及模数ntm （4.8）tddb127.3961mm27.396 （4.9） 11coszdmtnt2414cos27.396mm16 （4.10）ntmh25. 21625. 2mm3636/27.396/hbmm11计算纵向重合度 （4.11）tgzd1318. 014241 . 1318. 0tg0932. 2计算载荷系数 K已知使用系数=1。AK根据 v = 8.3m/s，8 级精度，查得动载系数；由表查得的计算公式:28. 1VKHK故 （4.12）bKddH3221023. 0)6 . 01 (18. 012. 127.3961023. 01 . 1)1 . 16 . 01 (18. 012. 132250. 1查得，。故载荷系数：45. 1FK4 . 1FHKK （4.13）HHVAKKKKK 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页1950. 14 . 128. 1169. 2按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 即： （4.14） 311/ttKKdd 36 . 1/02. 227.396mm20.471计算模数nm （4.15）11coszdmn2014cos20.471mm05.21（3） 按齿根弯曲强度设计即： （4.16） 32121cos2FSFadnYYzYKTmA 确定计算参数计算载荷系数 （4.17）FFVAKKKKK 45. 14 . 128. 1160. 2根据纵向重合度，由图查得螺旋角影响系数。903. 188. 0BY计算当量齿数 （4.18）311coszzV14cos24327.26 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页20 320coszzV14cos59359.64查取齿形系数由表查得，；。592. 21FY278. 22FY查取应力校正系数由表查得，；。596. 11SY738. 12SY查取弯曲疲劳强度极限由图查得，小齿轮MPa；大齿轮MPa。3431FE4 .2712FE由图 10-18 查得:弯曲疲劳极限寿命系数: 85. 0,88. 021FNFNKK计算弯曲疲劳许用应力,取安全系数,由式(10-12)得:4 . 1S （4.19）SKFEFNF1114 . 134388. 06 .215SKFEFNF2224 . 14 .27185. 078.164计算大、小齿轮的并加以比较 FSFYY 6.215596.1592.2111FSFYY019188. 0 78.164738.1278.2222FSFYY020427. 0 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页21大齿轮的数值大。B 设计计算322433. 120125. 5cos97. 010229203. 22nmmm62.15对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲强度计算nm的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需mmmn20按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由：mmd20.4711 （4.20）nmdzcos111614cos20.471mm86.22取,则。231zmmuzz5623435. 212（4）几何尺寸的计算 计算中心距 （4.21）cos221nmzza14cos2235923mm32.809将中心距圆整为 810mm。按圆整后的中心距修正螺旋角 （4.22）amzzn2arccos218102235623arccos453112因 值改变不多，故参数、等不必修正。aKHZ计算大、小齿轮分度圆直径 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页22 （4.23）cos11nmzd 453112 cos2023mm65.471 cos22nmzd 453112cos2056mm55.4306 其他齿轮计算略,齿轮结构如下所示 调质处理材料,34:031MNCZr调质处理材料,34:033MNCZr图 4.2 齿轮 1 图 4.3 齿轮 2 02240:MMCZnr材料02440:MMCZnr材料?1204.365?300145?2623.862?480145 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页23图 4.4 齿轮 3 图 4.5 齿轮 44.1.3 齿轮轴的设计计算齿轮轴的设计计算（1）力能参数的计算轴 III 传递的功率： 齿承13PP99. 0993. 02630kw58.51285轴 III 的转数： 635. 913nn 635. 9400rpm224.41（2）材料的选用选取轴的材料为 40Cr 合金钢，调制处理。其机械性能为:表表 4.1 性能参数性能参数HBbs1H01286241686490333.2245117.668.6单位(MPa)（3）轴结构的初步设计:取=112，于是得：0A （4.24）30minnPAd3224.4158.128511228.453拟定轴上零件的装配方案如图 4.3:(1) 根据轴向定位的要求确定轴的直径和长度初步选用联轴器：选用齿轮联轴器 CLZ19，d=460mm,L=485mm。故mmd460 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页24轴承的选择: 因,所以只能选用双列滚锥轴承,拟选用 351996,尺寸mmd460min,额定动负荷为,故: ,180650480TDdkN8 .1430mmd480III图 4.6 轴 III 装配示意图 ,故:)207. 01 (VIV ddmmdv490)207. 01 (490IVdmm6 .558故,。mmd560IVmmd560VI轴向尺寸的确定 轴承宽，齿轮宽，齿轮与箱壁之间的距离为，联轴器（半）mm180mm700mm45。mm485 。 680mm,L70mm, L 170mm,L 250mm,L 475mm,LVIVIIIIIImm300LVI（4）计算各力: ,NFt542690384 （4.25）cosntrtgFF 8 34cos20542690tgN82.198017 （4.26）tgFFta 8 34542690tg 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页25N36.38604水平面支反力 221tNHNHFFF2542690N271345垂直面支反力： 182.19801721NVNVFF 2049. 0)49. 049. 0(1raNVFMF 32dFMaa2554. 236.38604aMP724.49297123 联立解得：NFNFNVNV525.150269,295.4774821（5）绘制齿轮轴的受力简图，如图所示 计算弯矩：水平面弯矩：HM49. 01HNHFM27134549. 0mN 05.132959垂直面弯矩：VM)49. 0(1V1NVFM295.4774849. 0mN 62.23396)49. 0(22VNVFM252.15026949. 0mN 20.73632合成总弯矩 M： 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页26 （4.27）2121VHMMM总图 4.4 轴的载荷分布图（M，T 的单位为 Nm） （4.27）2121VHMMM总2262.2339605.132929mN 86.1350012222VHMMM总 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页272220.7363205.132929mN 103.153130扭矩:mNT12.6744550按弯扭合成应力校核轴的强度：进行校核时，通常是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面的强度） 。取 a = 0.6，轴的计算应力为： （4.28）WTMca221总32249. 01 . 0)12.6685506 . 0(1377537aMP4 .35WTMca222总32248. 01 . 0)12.6685506 . 0(5 .110937aMP5 .37均小于,所以符合强度要求。21,caca1其他轴的示意如下:I 轴:图 4.8 轴 I 示意图II 轴: 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页28图 4.9 II 轴示意图4.2 剪刃的设计剪刃的设计4.2.1 材料的选择材料的选择 剪刃材料要求具有高硬度、高耐磨性、高热硬性，因此，选用合金钢，SiCrW24该钢具有较高强度和高硬度，但塑性较低，较适用于做剪切机刀片。该钢含碳0.45%0.35%，含锰小于 40%，含硅 0.80%1.10%，含 Cr1.00%1.30%，含W2.00%2.50%。选用淬火热处理，淬火介质用油，淬火温度为 860900，淬火后硬度为 HRC53，交货状态 HB217179。4.2.2 剪刃的结构设计剪刃的结构设计 为使剪后的轧件顺 利进入精轧机组，改善轧件头尾质量，剪刃设计成圆弧形状(垂直投影)使剪切掉头尾的轧件具有如图所示的形状。图 4.10 剪刃示意图4.3 转股轴承的选择及校核转股轴承的选择及校核选用 10779/600,其尺寸为,其额定静负荷为 991000kg。380800600TDd kgFFaa21.34. 512 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页2918.16737711 YP76.17097622 YP18.16737721.503411PFa33. 003. 0e查(对于左端轴承)0 . 2, 1 . 201YY故当量动载荷1eP （4.29）aeFYPP11121.50341 . 218.167377kg021.177949当量静载荷 （4.30）aFYPP0101 21.50340 . 218.167377 kgCkg99100061.1774450 （4.31）nPCLeh6010)(611 226.41601002.1779494025006333. 3 (h 为小时)h6141每年工作小时数:,故左端轴承可工作两年。h270033300对于右端轴承：76.17096721.503422PFa33. 00294. 0e 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页30查0 . 2, 1 . 201YY故 2ePaeFYPP12221.50341 . 276.170967kg6 .181539aFYPP0201 21.50340 . 276.170967kgCkg99100018.1810360nPCLeh6010)(611 226.4160106 .1815394025006333. 3h4 .5745故左端轴承可工作两年，因此轴承的寿命够用4.4 侧隙调整机构的设计侧隙调整机构的设计为便于剪刃侧隙的调整，该剪切机安装了一套侧隙调整装置，如下图所示止推轴承内座圆通过端盖 6 与轴套固定在滚筒轴承压盖 2 的端部，外座圈则由一个带螺杆的轴承套 3 和端盖 11 固定；轴套 3 装在夹筒 1 内，带内螺纹的轴环 4 拧在夹筒 1 的外螺纹上，并通过轴承套 3 的螺杆将其固定。为消除轴环 4 与夹筒 1 螺纹配合间隙，在轴环的端面有 4 个锁紧螺钉 8。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页31由于上下滚筒通过斜齿同步齿轮来传动，当一个斜齿轮作轴向移动时，显然与之相啮合的另一个滚筒旋转一个角度，改变了剪刃之间的侧间隙。当要调整剪刃侧向间隙时，首先松开锁紧螺钉8，转动轴环 4，由于夹筒 1 固定在剪切机机架上，因而轴环 4 就相对夹筒1 作轴向移动,并通过轴承套 3,端盖 11及止推轴承与滚筒轴承压盖 2 带动滚筒及其轴承内座圈一起做轴向移动来实现剪刃侧隙的调整。下滚筒允许轴向移动量为毫米。侧间隙调整后15还要使刀片圆弧对齐，这是将刀片固定螺丝松开开后，轴向移动刀片来达到。用上述机构只能调整一对剪刃的侧间隙，不能保证同时将两对剪刃侧间隙调整到要求的数值。由于一对剪刃的侧间隙调好后，就不允许滚筒有轴向运动，因而另一对剪刃侧间隙只能加垫片的办法调整。此烫剪同步传动齿轮没有装设副齿，齿轮不能在无侧间隙下工作，因而传动不够平稳。4.5 电动机的起动力矩的验算电动机的起动力矩的验算4.5.1 系统飞轮力矩的计算系统飞轮力矩的计算电机的飞轮力矩： 2，236-246202m765kgGD双 电 机： 2765 =GD 02 2m1530kg系统飞轮的转矩： 221mkg 1600GD 总飞轮转矩： 21202GDGDGD16001530 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页32 23130mkg 4.5.2 起动时间的计算起动时间的计算 电机空载力矩： mNMkon22.260系统空载力矩： nnnkonidGM21 mN 78.82总空载力矩： （4.32）konkonkonMMM10 78.8222.26 mN 109电机平均起动力矩： （4.33）ererpnNkM9550)8 . 07 . 0( 400630295505 . 28 . 0mN 60165起动时间： （4.34）)(2 .382konperMMnGDt)10960165(2 .384003130 s535. 04.5.3 起动转角的校核起动转角的校核 （4.35） 180230tnHtnH 3 535. 0226.41317.66t 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页33即转股经过的角度即可达到 41.226r/min。17.66允许起动转角：20180式中： 剪刃的初转角 取0 700 最大开始剪切角 取2124.172 70124.17180y876.92电机满足起动要求。y 图 5.1 起动转角示意图 剪切后的角速度2 （4.36）JMAP)(23212式中： 剪切时剪股稳定转速1 （4.37）301Hn30226.4114. 3 1/s135. 4 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页34J系统的转动惯量 （4.38）241GDJ 31304125 .782mkg mNMP 60165剪切角3（4.39） 970)8 . 01 (403970arccos终637. 8637. 8124.173484. 8剪切力A （4.40）ahFA单位剪切力 表 8-4 a288P2/34mmmmNa10003440155040AmN 843205 .782)29.57478. 86016584320(2315. 422 1/s65. 2RV2min247. 065. 2 m/s285. 1 m/s 满足要求4 . 0minV终23 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页35 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页365 润滑方法的选择润滑方法的选择5.1 减速机润滑方法及润滑油的选择减速机润滑方法及润滑油的选择 由于两齿轮半径差过大，因此采用喷油润滑,如按高速级选用齿轮润滑油,齿轮圆周速度m/s,按手册推荐选用时,运动粘度为 5ncst 的润滑907. 9148. 1259.171R50油;如按低速级选用齿轮润滑油,齿轮圆周速度,按手册推荐选sm/39. 525 . 2315. 42用 50ncst 的润滑油,但考虑到减速机负载很大,而且为起动工作制.故选用高粘度润滑油,选用 24 号汽缸油。轴承的润滑采用飞溅润滑,即把传动零件飞溅到箱盖上的油汇集到箱体剖分面上的油沟中,然后流进轴承中进行润滑。5.2 烫剪机的润滑烫剪机的润滑烫剪机传动齿轮的圆周速度，速度低载荷大，故选用sm/093. 2297. 0315. 4224 号汽缸油，油池润滑。转股轴承采用干油润滑，干油选用 4 号钙基润滑脂，代号为 ZG-4 GB501-65。油池内润滑油使用期为 6 个月，6 个月更换一次。如没有 24 号汽缸油，可用蓖麻油代替汽缸油。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页376 试车方法和对控制的要求试车方法和对控制的要求6.1 试车要求试车要求(1)试车前应详细检查，不得有卡住现象，剪刃间隙应满足 0.10.3mm.(2)试车前按图纸进行润滑，不得有漏油现象(3)试车时应从低速开始试车，试车速度分别以 0.5m/s、1 m/s、1.5 m/s、2 m/s、2.4 m/s 五种速度(指剪切速度)进行试车。试车时，要对剪刃在起动、加速、制动和行车各阶段中的速度和剪刃位置进行测定，不得有异常现象，试车正常可交付使用。(4)试车前要把安装、检查工具和影响试车的构件拿开，试车后要清扫现场。(5)试车次数不少于 10 次。6.2 对控制系统的要求对控制系统的要求 (1)主传动系统安装保护措施由电流控制。 (2)系统制动由电机反接制动和制动器制动共同作用。 (3)要剪切后在 内制动，正好使剪刃停在起动位置。707 设备可靠性与经济评价设备可靠性与经济评价7.1 机械设备的有效度机械设备的有效度对于可维修设备，由于发生故障之后，可以修理恢复到正常工作状态。因此，从 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页38开始工作到发生故障即可靠度；从发生故障后进行维修恢复到正常工作阶段即维修度；二者结合起来，就是机械设备的有效度(有效利用率)。 8.9 (7.1)%100MTTRMTBFMTBFA MTBF平均故障间隔期 (h) MTTR平均维修时间 设备工作时间 10000h,可能发生 10 次故障，每次处理故障时间平均 10h，检修时间400h。1010000MTBFh1000101010400MTTRh50 %1005010001000A%957.2 投资回收期投资回收期表表 7.1 有关资料表（万元）有关资料表（万元）时间（年 ）12345678910投资20002000年净收益500800100015001800180020002500累计净收益-2000-4000-3500-2300-13002002000380058008300投资回收期： 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页39 1当量净现金流量绝对值上年累计净现金流量的现正值年份数累计净先进流量开始出tP1500130015=年9 . 4行业投资回收期，重型机械cP年17cP，满足要求。tcPP 专题专题-电动机选择与探讨电动机选择与探讨电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页40统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。 电动机也称为“马达” ，利用电动机可以把发电机所产生的大量电能，应用构造和发电机基本上一样，原理却正好相反，电动机是通电于转子线圈以引起运动，而发电机则是借转子在磁场中之运动产生电流。为了获得强大的磁场起见，不论电动机还是发电机，都以使用电磁铁为宜。电动机因输入的电流不同，可分为直流电动机与交流电动机：（1）直流电动机用直流电流来转动的电动机叫直流电动机。因磁场电路与电枢电路连结之方式不同，又可分为串激电动机、分激电动机、复激电动机；（2）交流电动机用交流电流来转动的电动机叫交流电动机。种类较多，主要有：整流电动机使串激直流发电机，作交流电动机用，即成此种电动机，因交流电在磁场与电枢电路中，同时转向，故力偶矩之方向恒保持不变，该机乃转动不停。此种电动机因兼可使用交、直流，故又称“通用电动机” 。吸尘器、缝纫机及其他家用电器等多用此种电动机。同步电动机电枢自一极转至次一极，恰与通入电流之转向同周期的电动机。此种电动机不能自己开动，必须用另一电动机或特殊辅助绕线使到达适当的频率后，始可接通交流电。倘若负载改变而使转速改变时，转速即与交流电频率不合，足使其步调紊乱，趋于停止或引起损坏。因限制多，故应用不广。感应电动机置转子于转动磁场中，因涡电流的作用，使转子转动的装置。转动磁场并不是用机械方法造成的，而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，可看作为转动磁场。通常多采用三相感应电动机（具有三对磁极） 。直流电动机的运动恰与直流发电机相反，在发电机里，感生电流是由感生电动势形成的，所以它们是同方向的。在电动机里电流是由外电源供给的感生电动势的方向和电枢电流 I 方向相反。交流电动机中的感应电动机，其强大的感应电流（涡流）产生于转动磁场中，转子上的铜棒对磁力线的连续切割，依楞次定律，此感应电流有反抗磁场与转子发生相对运动的效应，故转子乃随磁场而转动。不过此转子转动速度没有磁场变换之速度高，否则磁力线将不能为铜棒所切割。 一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。 定子的作用是用来产生磁场和作电动机的机械支撑。电动机的定子由定子铁心、 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页41定子绕组和机座三部分组成。定子绕组镶嵌在定子铁心中，通过电流时产生感应电动势，实现电能量转换。机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。电动机运行时，因内部损耗而发生的热量通过铁心传给机座，再由机座表面散发到周围空气中。为了增加散热面积，一般电动机在机座外表面设计为散热片状。 电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是作为电动机磁路的一部分。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。 直流电机是通电导体在磁场中受力的原理旋转的.直流电机的旋转是磁场不动.导体运动. 1.三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机的旋转原理 :当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速 n1 沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以 n1 转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定） 。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定） 。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子 沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三项定子绕组（各相差 120度电角度） ，通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路） ，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。单相交流电动机的旋转原理 :单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。 单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差 90 度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差 90 度，即所谓的分相原理。这样两个在时 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页42间上相差 90 度的电流通入两个在空间上相差 90 度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。2.同步电动机在结构上大致有两种同步电动机在结构上大致有两种：1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。 由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。 当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。2、转子不需要励磁的同步电机 转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面， 。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。 辽宁科技学院本科生毕业设计（论文） 第 页43步进电机的基本原理: 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为 100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR） 、永磁式步进电机（PM） 、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5 度 或 15 度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 1.5 度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为 1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。步进电机的一些基本参数：3.电机固有步距角电机固有步距角： 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如 86BYG250A 型电机给出的值为 0.9/1.8（表示半步工作时为
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