飞剪机夹送装置的设计【3张CAD图纸+PDF图】
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毕业论文(设计) 题目：飞剪机夹送装置的设计目录内容摘要.1关键词.1Abstract.2Key word.21. 飞剪机概述.31.1飞剪机简介.31.2飞剪机的工艺作用和分类.31.3飞剪机应满足的设计要求.32. 飞剪机夹送辊的概况及设计.52.1夹送辊的简介.52.2夹送辊的类型.52.3夹送辊工艺设计.62.4本次设计给定条件.6 2.5夹送装置的工作原理及结构.7 2.6夹送辊参数的确定.83. 电动机的选择.10 3.1 电动机选择应该综合考虑的问题.10 3.2 选择电动机的类型.10 3.3 选择电动机的功率.10 3.4选择电动机的转速.11 3.5计算传动比.114. V带传动设计计算.124.1确定计算功率.124.2选择V带的类型.124.3轮的基准直径dd并验算带速V.124.4确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld.124.5验算小带轮上的包角1.134.6确定带的根数Z.134.7确定带的初拉力F0.144.8带传动的压轴力Fp.14 4.9 V带轮的设计.145. 传动齿轮和轴结构设计.15 5.1选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数.155.2按齿面接触强度设计.155.3齿根弯曲强度设计.17 5.4几何尺寸计算.18 5.5上轴的结构设计.18 5.6下轴的结构设计.19参考文献.20致谢.21！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加QQ 83753222，最后，希望此文能够帮到你！ 飞剪机夹送装置设计内容摘要:本设计介绍了钢材扎线上棒材飞剪机及其夹送装置的发展情况、种类等。着重设计了飞剪机的夹送装置。设计主要根据加工原材要求主要设计夹送机的辊子、减速机构、传动机构、和机架及电机、联轴器等的选择。由于剪切前后夹送机结构类似，设计过程基本相同，因此只设计计算剪切前的夹送机。棒材飞剪机是现代轧钢生产线上的咽喉设备，它负责钢材的切头切尾及定尺剪切。所以对飞剪机的设计研究具有十分重大的意义。本次设计由我们小组五个人共同完成一台飞剪机的设计。飞剪机的种类众多，根据加工要求选择合适的飞剪机类型十分重要，我们经过收集、学习有关飞剪机的资料进行分工合作，每人选择一个机构进行设计。我在本次设计中设计飞剪机的夹送装置。其主要功能是按照剪切的速度输送原料，功能的实现靠上下两夹送辊摩擦着棒材进行。关键词：棒材、飞剪机、夹送装置、设计Abstract:This design introduces steel bar line bar flying shear machine and the development of the pinch device types. Focused on the design of the flying shear, pinch device. The design is mainly based on the raw material requirements of the main design folder to send the machine rollers, reducer, transmission agencies, and the rack and the motor, coupling, etc. choose. Since the shear before and after the folder is similar to the structure of the sending machine, the design process is basically the same, and therefore only designed to calculate the shear before pinch machine.The bar flying shear machine is the throat of the modern steel rolling production line equipment, steel cutting head which is responsible for cutting the end and cut to length. Therefore, the design of the flying shear is of great significance. The design consists of five people in our group together to complete the design of a flying shear. Many types of flying shear, according to the processing requirements to choose the right type of flying shear is very important, after collection, to learn about flying shear information division of labor, and each person to choose a body design. In the design design flying shears pinch device. Its main function is to cut the speed of transportation of raw materials, function by the upper and lower clip rolls friction with the bar. Key words: bar, flying shearing machine, pinch devices, design1. 飞剪机概述1.1 飞剪机简介飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备，是连续式轧钢生产线上不可缺少的、非常关键的设备之一。特别是，随着现代化钢材生产的产量和品种不断增加，要求轧钢生产向高速、连续化生产方式发展的今天，飞剪机的需求量不断增加，自然而然地对飞剪机的设计和制造质量提出了更高的要求。由于是在运动中对轧件实施剪切，因此，对飞剪机的运动特性、反应灵敏性、动作准确性，以及工作稳定可靠性等各方面，都必须具有很高的要求。1.2 飞剪机的工艺作用与分类飞剪机的剪切工艺主要包括：对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾，切定（倍）尺，以及事故处理和轧件的样品剪切等。飞剪机的分类方法有很多种，主要有：按照轧制线上生产钢材的品种不同分为，钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等；按其机体结构和剪切形式不同分为，曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机；按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续起停复合式飞剪机。80年代初期，随着我国对外开放政策的实施，引进国外先进技术进行消化吸收是当时国家制定的切实可行的既定国策，北京冶金设备研究院研制开发的，利用快速气动离合器制动器实现飞剪机连续 起停复合工作制的飞剪机技术（用于小型材飞剪机的剪切速度最高达18m/s），显示出它独特的优越性和先进性。近十几年来在国内和东南亚市场上占有一定优势。飞剪机是轧线上机电一体化控制操纵比较复杂的设备，它工况条件恶劣，载荷变化剧烈，在生产和维护上都需要具备较高的技术水平。采用快速气动离合器制动器控制飞剪机的剪切，简化了电器控制系统，降低了整机操纵控制的难度，从而实现了整机在小惯量下起动、制动，在大惯量下剪切，能量分配合理，控制运转稳定的较为理想的飞剪机设计方案。随着科学技术的迅猛发展，特别是近年来数字控制技术，低惯量电机制造技术的发展，飞剪机逐步朝着结构简单，操作维护方便，利用电动机直接实现起停工作制的方向发展。1.3飞剪机应满足的设计要求1.3.1 速度要求飞剪机的剪切速度应与轧件同步，最理想的状态是在剪切时，飞剪机的剪刃在轧件运动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度（俗称抛钢）。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。1.3.2 剪切质量要求为保证轧件剪切断面（平直）质量，要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移（平行移动）运动，剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变，同时，两刀片始终与轧制中心线相垂直。1.3.3 剪刃要求剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线，在剪切段应尽量平直，在剪切过程中要求剪切速度均匀，并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后，剪刃仍恢复到固定的初始位置，不影响轧件自由通过。1.3.4 剪刃侧隙要求应能根据不同的轧件厚度，甚至轧件形状，合理方便地调整剪刃侧隙及重合量，以保证剪切工艺的正常实施。1.3.5 精度要求尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量，以降低剪切机构运动的惯量值（即飞轮矩），减少速度变化量，提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度，从而提高飞剪机的剪切定尺精度。1.3.6 辅助设备要求合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备，如夹送测速辊，或末架轧机，拨钢管（槽）等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同，以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。2. 飞剪机夹送辊的概况及设计2.1 夹送辊简介线材轧机的关键设备是飞剪机、精轧机组、吐丝机和夹送辊。目前，国际上高线材的轧制速度已经达到100m/s以上，有的达到了130m/s。其关键的设备是飞剪机组、精轧机组、吐丝机和夹送辊。我国经过十几年的努力，目前已能设计和制造轧制速度在80m/s以下的精轧组、飞剪机组、吐丝机及夹送辊，与国际水平还有很大的差距。对更高速度的精轧机组、吐丝机及夹送辊，国内还没有设计和制造过，仍然靠进口；世界几家著名的高线设备制造公司历来只向中国出售设备，而拒绝出让设计技术；即使我国引进的几条轧制速度150m/s的世界先进水平的高线轧钢线，其它设备外方都可以提供设计资料由中国制造，但对精轧机组、吐丝机和夹送辊还是要国外制造；外方均拒绝提供图纸由中国制造。国内希望得到国外设计技术由国内制造的愿望长期未能实现。2.2 夹送辊的类型安装位置可分为两种：剪切前后夹送辊和卷曲机前夹送辊。剪切机包括滚切剪、切边剪等，此类夹送辊又可分为上辊驱动、下辊驱动、双辊驱动和双排双驱四种类型，且每一组夹送辊的辊身一般均为相同的直径。它们的主要功能是协调剪切机进行或间歇或连续的进给。剪切前后夹送装置均由夹送辊 、支架、标高调整机构组成。夹送辊分为两种,分别安装在各自的支架上。一种夹送辊采用悬臂形式支撑, 配合棒材飞剪机对直径130mm以下的轧件进行剪头、剪尾及定长剪切。这种夹送辊可在液压缸的推动下绕固定铰点旋转, 以便飞剪机在进行轧件切断时, 对剪切的废料进行收集。另一种夹送辊采用两端支撑, 用于对直径130 mm 以上轧件进行空过导向。所有形式的导向辊均采用三合一减速电机单独传动形式。两套夹送辊可联同导卫支架实现整体在线快速更换, 以配合剪切不同规格轧件。此外, 入、出口导卫还分别设有一套夹送辊标高调整机构,用于满足剪切不同规格轧件对导向辊标高的要求。该机构通过一套液压缸驱动由导卫支架组成的平行四连杆机构, 使其绕固定的铰点上下摆动, 最终实现导向辊标高的调整。平行四连杆机构可使导向辊在整个标高调整过程中始终保持平行移动。2.3 夹送辊工艺设计送辊工艺设计内容包括孔型设计、辊型设计和导卫设计以及速度、夹持力等工艺参数设计。其中主要内容是夹送辊孔型、辊型和导卫设计, 考虑夹送辊对成品线材起到引导、夹持、输送作用, 不能使线材发生变形。设计原则上应保证:1)选择合的孔型, 保证正确夹持、输送, 同时减少对产品的挤压和摩擦;2)选择通用设计, 合理配置辊型, 减少备件储备;3)选择合理的导卫结构, 保证操作简单, 更换维护方便;4)选择合适的材质, 适应生产节奏和成本最小化。 图2-1 装置的运动简图2.4 本次设计给定条件棒材材质：合金钢、优质碳素钢、弹簧钢等工作速度：2m/s-16m/s棒材直径：16mm-50mm剪切长度：2500mm剪切温度：1但不能取得太大，否则将使夹送辊电机所需功率增大，而且有可能使轧件产生塑性变形。位于飞剪之后的夹送辊的速度应高于飞剪前的夹送辊的速度。目的是在剪切时使钢材不产生自由活套，防止钢材在飞剪处振动，甚至造成缠剪事故，同时也为了防止钢材在剪切后产生追尾。考虑到以上因素，本设计取飞剪前夹送辊速度Vt=1.02Vz.。所以夹送辊速度Vt=1.02 X 2=2.04 m/s工作速度Vt与辊子直径D（mm）、辊子轴转速nw的关系为Vt=3.14Dnw/60x1000 m/s2.04=3.14x200xnw/60x1000得 nw=195r/min2.2.6 夹送力及功率的计算图2-4为夹送辊工作时力的平衡图。夹送力F应使夹送辊产生的摩擦力与张紧力及轧件前进的摩擦阻力相平衡.即F=(P-G)f=F0+Qf式中 P是汽缸的压力G是下辊重量f是摩擦系数Q轧件重量Q=ALA是轧件横截面积 L是轧件剪切长度是轧件密度由下文计算F0=19607N 轧件的重量Q=AL=x252x2000x7.85=19 kg. 图2-4 夹送辊工作时力的平衡图下辊重量G=R2Bg=3.14x0.22x0.1x7850x9.8=98kg. F=T+Qf 则张力T=19607-1.9=19605 N由(P-G)f=F 得 P=196176NTF=19600N A=R2则压强为F/A=2.5MPa.由GB/T 2346-1988 选择气缸参数：内径50mm,公称压力为2.5MPa.3. 电动机的选择3.1 电动机选择应该综合考虑的问题（1）分析工作机械的负载特性和要求。包括工作机械的载荷特性、工作制度、结构布置和工作环境。（2）分析电动机本身的机械特性。包括电动机的功率、转矩、转速等特性，以及电动机所能适应的工作环境。应使电动机的负载特性和工作机械的负载特性相匹配。（3）进行经济性的比较。当同时可用多种类型的电动机进行驱动时，经济性的分析是必不可少的，包括能源的供应与消耗、电动机的制造、运行和维护成本的对比等。除上述三方面外，有些电动机的选择还要考虑对环境的污染，其中包括空气污染和噪声、震动污染等。3.2 选择电动机的类型选择电动机的类型主要根据工作机械的工作载荷特性，有无冲击过载情况，调速范围，启动、制度的频繁程度以及电网供电情况等。对恒转矩负载特性的机械应选用机械特性为硬特性的电动机；对恒功率负载特性的机械，应选用变速直流电动机或带机械的交流异步电动机。当电动机需要经常启动、制度和正、反转时，要求电动机有较小的转动惯量和较大的过载能力，因此应选用起重及冶金用三相异步电动机，常用的为YZ和YRZ系列。此外，根据电动机的工作环境条件，如环境温度、湿度、通风及有无防护、防爆等特殊要求，选择不同防护性能的外壳结构型式。根据电动机与被驱动机械的连接形式，决定其安装方式，一般采用卧式。YRZ系列为绕线转子电动机，YZ系列为笼型转子电动机。冶金及起重电动机大多采用YRZ系列电动机。所以，本设计选用YRZ系列电动机。3.3 选择电动机的功率标准电动机的容量由额定功率表示。所选用的电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作机要求时，不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；容量过大则增加成本，并且由于功率和功率因数低而造成浪费。电动机的容量主要由运行时的发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要电动机的负载不超过额定值，电动机便不会发过热，通常不必校核发热和启动力矩。所需电动机的功率为上两式中Pd为为工作机实际需要的电动机输出功率，KW；Pw为工作机需要的输入功率，KW；为电动机至工作机之间传动装置的总效率；w为工作机的效率。总效率为=012n在本设计中经初步计算夹送力F=19600N,辊子转速Vt=2.04m/s，w取0.96，则工作机所需要输入的功率为Pw=26.8 KW因此选用功率为30KW的电动机。3.4 电动机转速的选择同一功率的电动机通常有几种转速可供选择，电动机的转速越高，磁极越少，尺寸重量越小，价格也越低；但传动装置的总传动比要增大，尺寸及重量增大，从而使成本增加。低转速电动机则相反。因此，应全面分析比较其利弊来选用电动机。本设计根据初步计算传动辊子的大小初选电动机转速为579r/min。此电动机的型号为YZR280S-10，额定功率30KW，满载转速579r/min。3.5 计算传动比由电动机的满载转速nm和工作机主轴转速nw可确定传动装置应有的总传动为=nm/nw=579/195=2.97由于减速的范围较小，所以选用一级减速V带传动。4.V带传动设计计算4.1 确定计算功率计算功率Pca是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的Pca=KAP式中：KA为工作条件系数，根据机械设计（第八版）查表8-7取KA=1.1；P为所需传递的额定功率，此处即电动机额定功率为30KW。所以Pca=1.1x30=33KW4.2 选择V带的类型根据计算功率和小带轮的转速，从图8-11选取普通V带带型C型。4.3 轮的基准直径dd并验算带速V 4.3.1 小带轮基准直径的确定和速度验算根据带型C，参考表8-6和表8-8确定小带轮的基准直径，取dd1=200mm.根据式（8-13）V1=3.14xdd1xn1/60x1000V1=6.06m/s4.3.2 计算大带轮的基准直径由dd2=ixdd1计算dd2=3.14x200x579/60x1000=594mm根据表8-8圆整为600mm.4.4 确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld4.4.1初定中心距a0根据式（8-20）0.7（dd1+ dd2） a0 2(dd1+ dd2)555.8mm a0 90。1141.86。90。4.6确定带的根数ZZ= KAP/(P0+P0)KKL由表(8-4a)查得P0=4.07，由表（8-4b）查得P0=0.71，由表（8-2）查得KL=0.91，由表（8-5）查得K=0.91 则Z=4.25取带的根数为Z=44.7确定带的初拉力F0由式（8-6），并计入离心力和包角的影响，可得单根V带所需的最小初拉力为（F0）min=500x(2.5-K) Pca/KZV +q V2（F0）min= 605.7N由式（8-4）有效拉力Fe与带传动所传递的功率P的关系为P=FeV/1000则 Fe=4950.5N对于新安装的V带，初拉力F0应为1.5（F0）min=908.55N安装时，应保证初拉力大于上述值，但也不应过大。采用图4-1所示方法，可测得初拉力F0Sin1.8。F0=G由表8-9查的G可取40N 则F0=1273.89N 4.8带传动的压轴力Fp 图4-1 测定出拉力为了设计带轮轴的轴承，需要计算带传动作用在轴上的压轴力FpFp=2ZF0sin(/2)=19265.03N4.9 V带轮的设计4.9.1 大带轮的设计带轮的材料选用HT150，带轮的结构形式选用椭圆轮辐式，轴的直径d根据轴的设计可定为65mm。如图所示图4-2 轮辐式V带轮结构图dh=(1.8-2)d=1.9x65=123.5mmh1=95mma1=0.4 h1=38mm f1=0.2xh1=19h2=0.8 h1=76mm a2=0.8 a1=30.4mmB=200mm 4.9.2 小带轮的设计小带轮的材料同样选用HT150，由于小带轮所安装的轴与电动机轴用联轴器联接，根据要求选用联轴器为YL8，其从动端轴孔直径为32mm,从而选择带轮上轴孔直径为40mm.则dh=1.9x40=76mm h1=64mm a1=0.4 h1= 25.6mm f1=0.2xh1= 5.12mmh2=0.8 h1=51.2mm a2=0.8 a1=20.48mm B=200mm5. 传动齿轮和轴结构设计 本章对飞剪机传动系统的齿轮和轴进行设计。5.1 选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数按照齿轮的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动；运输机为一般工作机器，运输速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）；由表（10-1）选择齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为80HBS；选齿轮齿数为30。5.2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式(10-9a)进行试算，即 5.2.1 试选 试选载荷系数Kt=1.3。计算齿轮传递的转矩 T=95.5x105P/n=1.35x106Nmm由表（10-7）选取迟宽系数为d=08。由表（10-6）查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa0.5由图(10-21b)按齿面硬度得齿轮的接触疲劳强度极限Hlim=600Mpa。由式（10-13）计算应力循环次数。 N=60njLh=60x260x1x(2x8x300x8)=5.99x108由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN=0.9计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1,由式10-12得 H= KHNlim/S=540MPa5.2.2 计算试算齿轮分度圆直径dt dt 221.46mm计算圆周速度v v =3.14dtn/60x1000=2.26m/s计算齿宽b b =d dt =0.8x221.46=177.17mm计算齿宽与齿高比b/h模数 mt=dt/zm=232/30=7.382mm齿高 h=2.25 mt =16.61mmb/h=177.17/16.61=10.67计算载荷系数根据v=2.26m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数 Kv=1.05直齿轮KH=KF=1由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KH=1.423由b/h=10.67，KH=1.423查图10-13得KF=1.35；故载荷系数 K= Kv KHKA KH=1x1.423x1x1.05=1.494按实际得载荷系数校正所算的得分度圆直径，由式10-10a得 d = 232mm模数 m=d/z=232/30=7.73mm5.3 按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度得设计公式为 m32KT YFaYSa/dZ2F5.3.1 确定公式内的各计算数值由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限FE=500Mpa；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN=0.85计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得 F
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