2150滚筒式切头飞剪机设计

1、辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 I 页2150 滚筒式切头飞剪机设计摘要切头飞剪机是热连轧生产线上的单体设备,它的用途是切头、切尾，出现卡钢事故时，将轧件剪断，处理卡钢事故。有时也可切定尺，检查轧件的质量。本设计是 2150滚筒式切头飞剪，主要用于切头和切尾，采用双电机驱动，剪切机构的传动方式是转鼓式，上下转鼓同步转动，减少了动力矩，提高了剪切质量。在该设计中，主要进行剪切力的计算，选择主电机的容量，进行转鼓轴、齿轮的设计计算，进行剪切机构刀片的设计，剪切侧间隙调整装置的设计，对飞剪机进行润滑方法的选择，试车和控制要求，采用环保措施，保证可靠性经济性好，具有显著的经济效益。2150 切头

2、飞剪是热连轧厂常用的剪切设备。关键词：飞剪机；滚筒式；切头；切尾 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 II 页 Design of the 2150 Drum Type Crop ShearAbstractCrop shear is the monomer equipment on the hot rolling production line,which is used to cut head and tail of rolling. When the steel can not travel as usual ,it can be used to cut the stock and to

3、 avoid an accident. Sometimes, its also used to cutting stock into desired sectional lengths and to check the quality of the rolled piece. This design is the design of the 2150 drum type crop shear, which is drived by two motor. It is an object of this designto reduce remarkably the power consumptio

4、n in flyingshears of the instant character by eliminating acceleration and deceleration of the shear drums for each shearing operation and improve the section quality. In this design, it is important to calculate shear stress ,select main motor ,design and calculate drum axis and gears. In this pape

5、r, I also give the design of shear blade and adjusting device for the gap between the upper and lower shear drums. Besides, selection of lubrication and testing and control requirements are also necessary. In order to get significant economic benefits, we must take environmental measures when produc

6、ing. Nowadays, the 2150 drum type crop shear is used in continuous hot-strip mills generally.Key words: Flying shear ;Drum type;Cutting head ;Cutting tail辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 III 页目 录1 绪 论.11.1 课题选择的背景和目的.11.2 飞剪机国内外发展现状.21.3 飞剪机的现状.31.3.1 飞剪机在车间布置和作用.31.3.2 飞剪机的类型和特点.41.3.3 飞剪机研究的内容和方法.52 方案的选择与评述.62

7、.1 方案选择.62.2 方案评述.63 电机的选择.83.1 剪切力的计算.83.2 剪切机的扭矩计算.83.3 转股稳定运转转速.103.4 电机型式及电机容量的选择.104 主要零件的强度计算.124.1 减速机的计算.124.1.1 减速机的传动比分配.124.1.2 减速机齿轮设计.134.1.3 下转鼓轴的设计计算.204.2 剪刃的设计.264.2.1 材料的选择.264.2.2 剪刃的结构设计.264.3 转股轴承的选择及校核.264.4 侧隙调整机构的设计.284.5 联轴器的选择与校核 .304.5.1 联轴器的分类.304.5.2 联轴器的选择.304.5.3 联轴器的强

8、度计算.315 润滑方法的选择.325.1 减速机润滑方法及润滑油的选择.325.2 飞剪机的润滑.32辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 IV 页6 试车方法和对控制的要求.346.1 试车要求.346.2 对控制系统的要求.347 设备可靠性与经济评价.357.1 机械设备的有效度.357.2 投资回收期.35结 论.37致 谢.38参考文献.39辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 1 页1 绪 论1.1 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

9、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

10、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。热带钢连轧机组中，为了使粗轧后的轧件有更好的头尾形状，该生产线在精轧机之前一般都要设置一台切头、切尾的飞剪机。该设备的主要功能为：剪切粗轧后带坯的头部和尾部的低温及不规则部分，有利于精轧机对带坯的咬入，减少带坯对轧辊的冲击，减少轧制过

11、程中卡刚事故的发生。切头飞剪主传动减速机是为切头飞剪传递扭矩、运动、和动能的主要设备。飞剪机使用中存在的问题，飞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，由于飞剪机不能正常使用，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，加辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 2 页大废品数量。本设计的目的就是对切头飞剪机进行改进设计，保证飞剪正常剪切，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。1.2 飞剪机国内外发

12、展现状要使飞剪适应轧机生产的要求和提高自动化水平，除不断改进飞剪性能外，在飞剪区还需增设有关设备与装置。 如图 1.1 所示，切头飞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、切头飞剪 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 切头飞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

13、行扫描，以 A、B 两处宽度差选择切头部位，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。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 3 页脉冲发生器 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。飞剪机将以脉冲数为根据进行启动剪切。切头飞剪机 2 的测速发电机 9 和测量装置测速发电机 6 配合控制剪刃的切头速度，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台，使操作人员了解设备的运转情

14、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，对飞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，以便于飞剪的启动和制动。随着飞剪机设计的完善，提高飞剪机的剪切速度，以适应轧机速度的不断提高。1.3 飞剪机的现状1.3.1 飞剪机在车间布置和作用飞剪机在生产线上的位置分布，如下图：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 切头飞剪区设备布置图辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 4 页切头飞剪机

15、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，用飞剪切断，减少事故损耗。1.3.2 飞剪机的类型和特点用飞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飞剪的性能不断完善。近年来，随着轧机速度的不断提高，提高飞剪的速度已成为人们普遍注意与研究的问题，各国的飞剪设计研究工作者正在研究各类轧机用的高速飞剪及其生产过程的全部自动化，用电子计算机控制的飞剪已经用于生产。经过近百年的发展，在生产中使用的飞剪，其类型很多，目前较常用的飞剪型式有圆盘式飞剪、滚筒式飞剪、曲柄回转杠杆式飞剪、曲柄偏心式飞剪、摆动式飞剪和曲柄偏

16、心摇杆式飞剪等，上述各类飞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 圆盘式飞剪这种飞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切头，以保证精轧机组的轧制过程顺利进行。圆盘式飞剪工作可靠、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，但对切头影响不大。2 滚筒式飞剪滚筒式飞剪是应用很广泛的一种飞剪，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。由于这种飞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。

17、此类飞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，故作为成品定尺飞剪以剪切小型型钢和薄板为宜。3 曲柄回转杠杆式飞剪这种飞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，这种飞剪缺点结构复杂，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 曲柄偏心式飞剪辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 5 页 这种飞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

18、剪切立尺长度。此类飞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切头、切尾。1.3.3 飞剪机研究的内容和方法（1）进行现场调研，了解飞剪机生产中存在的问题，并通过座谈收集改进方案，收集有关资料。（2）制定合理的设计方案，并画出总图。（3）对飞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）进行飞剪设计的计算和动载荷分析，以减速系统的 GD2，便于启制动。（6）选择合理的电机类型和容载。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 6 页2 方案的选择与评述2.1 方案选择利用原机架

19、，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，切头飞剪住转动减速机由两级斜齿圆柱齿轮、飞轮、箱体等组成。斜齿圆柱齿轮具有加工工艺简单、加工精度高、传动效率好、装配维修方便等优点。从许多厂家使用情况看，转鼓式切头飞剪切头、切尾使用情况比曲柄连杆式要好。传动图如 2.1所示：1、电机 2、制动器 3、联轴器 4、减速器箱5、联轴器 6、剪切机座图 2.1 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。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 7 页2.2 方案评述（1）采用双电机方便启制动

20、，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； （5）采用斜齿齿轮使转鼓同步转动。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 8 页3 电机的选择3.1 剪切力的计算基本参数：来料宽度：2000mm来料厚度：60mm剪切温度：900C轧件运行速度：2m/s。剪切力计算剪切力公式的选择，由参考资料得有以下几种剪切力公式：（1）；nn22212730GDA（2）；sin2MPChCbR（3）。FKPbtmax 0.6= 经

21、过计算得出公式（1） （2）计算的剪切力都偏大，因此选用公式（3）进行计算，所以 （3.1） FKPbtmax 0.6= 式中：考虑到刀刃磨钝，剪切力提高系数，由文献2，得知 K48表，MPa70bt2 . 1K hbF（3.2） =2000 60=120000mm辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 9 页 12000702 . 1 0.6=maxP KN60483.2 剪切机的扭矩计算滚筒式切头飞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图 3.1 受力简图式中：上 、下滚筒中心矩,1280mmAA刃重合量,5mmSS对应最大剪切力的

22、剪切角 （3.4）sAhA)1 (cos 式中：对应最大剪切力的相对切入深度，0.2551280)25. 01 (601280cos6119 . 0辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 10 页，sin04.162762. 0SinSAPM)(maxmax 2762. 0)50 . 028. 1 (1060483m7kN.22213.3 转股稳定运转转速2cos260RnHH （3.5） 由文献 2，P244 得知： 式中：轧件运行速度HsmH/2 剪刃圆弧半径 Rmm5 .64225640）（R开始剪切角 2 （3.6） RhsR22cos29492. 0640260564022cos260

23、RnHH 9492. 05 .64214. 321000260min/31.31r3.4 电机型式及电机容量的选择由于飞剪电动机要求有优良的调速性能，调速范围大、平滑、方便、过载能力大，可实现频繁的快速起动、制动和反转，因此根据这些特点来初选电机：初选电机容量： （3.7）9550maxHnMN辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 11 页式中：电机过载系数，75. 2 传动效率，取99. 0 99. 075. 2955031.31107 .22213N kW5 .2675根据以上计算所得数据，查找专业手册，选择合适电机，由于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

24、由飞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，初步选交流电机型号 TQ3940-6BC02-Z，N=1600kW，n=600 r/min 两台，则满足所需功率要求：。kWNkWNN5 .26753200216002需总辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 12 页4 主要零件的强度计算4.1 减速机的计算4.1.1 减速机的传动比分配电机功率为 1600kW,额定转速为 600r/min,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 传动示意图减速

25、机传动比的分配原则：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。总传动比：163.1931.31600Hnni电两级齿轮传动，去齿轮减速高速级的传动比：086. 5163.1935. 135. 11ii辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 13 页低速级传动比：768. 3086. 5163.1912iii4.1.2 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。（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,屈b服极限=

26、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。191z63. 6991086. 5zz112 i（5）选取螺旋角。初选螺旋角 =14。2 按齿面接触强度设计 321112HEHdttZZuuTKd（4.1）（1）确定公式内的各计算数值1）试选 Kt = 1.6。 2）由文献1,P217 图 10-30选取区域系数。2.433 ZH3）由

27、文献1,P215 图 10-26查得，。78.0187.02则标准圆柱齿轮传动的端面重合度。65. 1214）由文献1,P205 表 10-7选取圆柱齿轮的齿宽系数。1d5）计算小齿轮传递的转矩 00155.9nPT辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 14 页（4.2） = 9.556001016003=25466.7 mN 6）由文献1,P201 表 10-6查得材料的弹性影响系数。21EMPa 188.9 Z7）计算应力循环次数 hjLnN1160（4.3） 1030083160060910592. 2 uNN/12（4.4） 2 . 3/10592. 29 8101.8由文献1,P20

28、7 图 10-19查取弯曲疲劳寿命系数： ；95.01HNK2.12HNK8）计算接触疲劳许用应力由文献1,P205 公式 10-12取失效概率为 ，安全系数 S=1 得：1 （4.5） SKHNH1lim11182095. 0MPa779SKHNH2lim2218202 . 1MPa984许用接触应力：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 15 页 2/21HHH（4.6）2/984779MPa5 .881（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得：1td 32315 .8819 .188433. 22 . 312 . 365. 11107 .254666 . 12td mm16.26

29、0 2）计算圆周速度 （4.7）10006011ndvt10006060016.260s/m20. 83）计算齿宽 b 及模数ntm tddb1（4.8）=16.2601mm16.260 11coszdmtnt（4.9）1914cos16.260mm28.13 ntmh25.2（4.10）28.1325. 2mm88.29辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 16 页88.29/16.260/hbmm71. 84）计算纵向重合度 tgzd1318.0（4.11）14191318. 0tg506. 15）计算载荷系数 K已知使用系数=1，根据 v = 8.2m/s，8 级精度，由文献1,图 10

30、-8 查得动载系AK数，由文献1,表 10-4 查得的计算公式：25. 1VKHK （4.12）bKdH321023. 0)6 . 01 (18. 012. 116.2601025. 0)16 . 01 (18. 012. 13247. 1由文献1，P198 图 10-13查得，由文献1，P195 表 10-3查得45.1FK，所以载荷系数：4.1FHKK HHVAKKKKK （4.13）47. 14 . 125. 1157. 26）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 311/ttKKdd （4.14）36 . 1/57. 216.260mm68.3047）计算模数nm 11coszdmn

31、（4.15）辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 17 页1914cos68.304mm56.153 按齿根弯曲强度设计 （4.16） 32121cos2FSFdnYYzYKTm（1）确定计算参数1）计算载荷系数 FFVAKKKKK （4.17）38. 14 . 125. 1142. 22）根据纵向重合度，由文献1，P217 图 10-28 查得螺旋角影响系数506.1。88. 0BY3）计算当量齿数 311coszzV（4.18）14cos19381.20 322coszzV14cos97324.1064）查取齿形系数由文献1,P200 表 10-5查得，；。768. 21FY175. 22

32、FY5）查取应力校正系数由文献1,P200 表 10-5查得，；。558. 11SY795. 12SY辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 18 页6）查取弯曲疲劳强度极限由文献1，P208 图 10-20查得，小齿轮MPa；大齿轮 c3431FEMPa。2742FE7） 弯曲疲劳极限寿命系数由文献1，P206 图 10-18查得。88. 0,85. 021FNFNKK8）计算弯曲疲劳许用应力取安全系数,由文献1,公式（10-12）得 4 . 1S SKFEFNF111（4.19）4 . 134385. 025.208SKFEFNF2224 . 127488. 023.1729）计算大、小齿轮

33、的并加以比较 FSFYY 25.208558.1768.2111FSFYY02071. 0 23.172795.1175.2222FSFYY02267. 0经比较得，大齿轮的数值大。（2）设计计算32365. 119102267. 088. 0107 .2546657. 22nmmm37.16辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 19 页对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲强度计算的nm法面模数相差不大，取标准模数值，已可满足弯曲强度要求。但为了nmmm18nm同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算mm68.3041d应有的齿数。于是由 nmdzco

34、s11（4.20）1814cos68.304mm42.16取,则，取。171zmm46.8617086. 5i112zz872Z4 几何尺寸的计算（1）计算中心距 cos221nmzza（4.21）14cos2188717mm65.964将中心距圆整为 965mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 amzzn2arccos21（4.22）9652188717arccos45514因 值改变不多，故参数、等不必修正。KHZ（3）计算大、小齿轮分度圆直径辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 20 页 cos11nmzd （4.23）45514 cos1817mm50.315 cos22nmzd 4

35、5514cos1887mm60.1614其他齿轮计算略,齿轮结构如下所示 调质处理材料,34:031MNCZr02240:MMCZnr材料 图 4.2 齿轮 1 简图 图 4.3 齿轮 2 简图 调质处理材料,34:033MNCZr02440:MMCZnr材料辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 21 页 图 4.4 齿轮 3 简图 图 4.5 齿轮 4 简图（4）计算齿轮宽度 mm50.31550.3151db1d（4.24）圆整后取 B =316mm,B =330mm。214.1.3 下转鼓轴的设计计算（1）力能参数的计算 1）下转鼓轴传递的功率 （4.25）023232PP齿承联由文献5

36、，P109 表 4.2-9查得：联轴器的传动效率： 轴承的传动效率：，联99. 0 ，齿轮的传动效率：。98. 0轴97. 0齿160097. 098. 099. 022323P=2777.28kW2）下转鼓轴的转速 inn13（4.26）163.19600min/31.31r辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 22 页 3）下转鼓轴的扭矩 （4.27）333n55. 9PT 31.311028.277755. 93 Nk1 .847（2）材料的选用选取轴的材料为 34CrNi3Mo 合金钢，调制处理。（3）轴结构的初步设计取=112，于是得 0A 30minnPAd（4.28）331.31

37、28.2777112mm49.499输出最小直径一般是安装联轴器处轴的直径，在选择联轴器是应当考虑。根据综合考虑初步设计轴及其轴上零件装配方案如图：图 4.6 下转鼓轴及其齿轮和轴承装配示意图初步选用联轴器的最小直径：。mm710mind1）轴承的选择 因为该轴承主要承受径向力而不承受轴向力，所以初选双列圆柱滚子轴承 NN 型,辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 23 页基本尺寸。mm340mm1000mm730TDd图 4.7 下转鼓轴示意图2）轴向尺寸的确定轴承宽 340mm，组合齿轮 1（左）宽 975mm，齿轮 2（右）宽 400mm，齿轮与箱壁之间的距离为 125mm，联轴器（半）

38、800mm。3）轴的基本尺寸。，mm720dmm730dmm1280dmm730dmm720dmm715dmm710dmm520mm580Lmm1502Lmm805 Lmm1051Lmm253Lmm008L76543217654321L（4）绘制转鼓轴的受力分析图 4.8 转鼓轴受力示意图（5）计算各力 已知参数：=847.1kN，剪切力 P=6048kN，组合齿轮的。3T823418 1）计算两齿轮上的各力辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 24 页 （4.29）kN80.66128. 11 .847d5321TFFFttt （4.30）cos21tgFFFtrr 284318cos208

39、 .661tgkN34.254 （4.31）tgFFFtaa21 28431834.254tgkN21.862）计算轴承上的切向力 BCABBDtNHLLLFF2（4.32）970. 2788. 080.66147. 380.661kN63.597 2t12NHNHFFF（4.33） =263.5978 .661 =725.97kN3）计算径向力 PFFFNVNVr1212 02r2211BDBEBCNVaaABrLFLPLFMMLF 25121dFMMaaa 2aa122FFF联立解得：NFNFNVNVk53.3216,k15.334021（6）绘制下转鼓轴的载荷分布图如下： 辽宁科技大学本

40、科生毕业设计（论文）第 25 页图 4.9 轴的载荷分布图（M，T 的单位为 kNm）辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 26 页（7）计算弯矩 经计算得水平面的弯矩为mkNMHB50.521 mkNMHE21.426 mkNMHC91.330垂直面的弯矩为mNMVAk17.55 mNMVBk59.255 mNMVEk85.4326 mNMVCk34.182 mNMVDk17.55合成总弯矩为mNMAk17.55 mNMBk76.580 mNMEk79.4347 mNMCk82.377 mNMDk17.55（8）计算扭矩 mkNTT1 .8473（9）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，

41、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，由文献1,P373 公式（15-5）得轴的计算应力为 WTMca221总（4.34）3262612801 . 0)101 .8476 . 0(1017.55MPa99. 3辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 27 页 WTMca222总3262612801 . 0)1055.4236 . 0(1079.4347MPa77.20均小于许用弯曲应力=70,所以符合强度要求。21,caca1MPa4.2 剪刃的设计4.2.1 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，选用剪刃合金钢，该钢具有较高强度

42、和高硬度，但塑性较低，较适用于做剪切机刀片。该钢SiCrW24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 HB217179。4.2.2 剪刃的结构设计 为使剪后的轧件能顺利进入精轧机组，改善轧件头尾质量，剪刃设计成圆弧形状（垂直投影）凸凹剪刃相配合剪切轧件，如图所示剪刀的形状 图 4.10 凸凹剪刃示意图辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 28 页4.3 转股轴承的选择及校核选用双列圆柱滚子轴承 NN 型,基本尺寸。此轴承不承受34010

43、00730TDd轴向力，则受力分析如下图所示 图 4.11 转鼓轴承受力分析图由轴的受力计算得kN34.25421rereFFkN80.6612t1teeFFkN53.3216,kN15.334021VrVrFFkN63.597,kN97.72521HrHrFF辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 29 页 21211HrvrrFFF（4.35）2297.72515.3340kN13.3418 22222HrvrrFFF2263.59753.3216kN58.3271则得 kN47.473158.327113.3418222221rrrFFF（4.36）由文献1，P320 公式（13-9a）得

44、 rPFfP（4.37）由文献1，P321 表 13-6查得动载荷系数，取。5 . 2Pf 47.43712P =8742.94kN由文献1，P319 公式（13-5）得 （4.38）PCnLh60106滚子轴承，则310 310694.87428000031.316010hL 852983.5h 每年工作小时数：,则故所选轴承满足寿命要求。hLh270033300hLLh辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 30 页4.4 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 1-中间套筒；2-滚筒轴承压盖；3-轴承套；4-外套筒；5-调整杆插孔；6-端盖；7-

45、键；8-锁紧螺钉；9-垫圈；10-键；11-端盖图 4.12 刀片侧间隙调整装置图刀片侧间隙调整装置是在滚筒的非传动侧（操作侧）端。侧间隙调整基本结构：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。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，与之其相啮合的另一斜齿轮必然作相应的角位移，使一个滚筒相对另一个滚筒旋转一个角度，

46、从而改变上下刀片之间的侧间隙。显然，在调整刀片侧向间隙时，要首先松开锁紧螺钉 8，在转动外套筒 4。由于中间套筒 1 固定在轴承座上，因而外套筒 4 就相对中间套辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 31 页筒 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 带动滚筒及其径向滚动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。15刀片侧间隙调整后，还要使刀片圆弧对齐，这是将刀片固定螺丝松开后，沿轴向移动刀片来实现的。由于在滚筒上装有两把刀片，而用上述机构只能调整一对刀片的侧间隙，不能同时保证将两对剪刃侧间隙调整到要求的数值。由于一对剪刃的

47、侧间隙调好后，就不允许滚筒再有轴向移动，因而另一对刀片侧间隙的调整只能用增减垫片的办法来调整。此飞剪机上下滚筒的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 联轴器的选择与校核 4.5.1 联轴器的分类按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力，但有结构简单，制造容易，不需维护，成本低等特点而仍有其应用范围；挠性联轴器中又分为无弹性元件的挠性联轴器和带弹性元件的挠性联轴器， 。前一类只具有补偿两轴间相对位移的能力，后一类因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。4.5.2 联轴器的选择根

48、据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点：1. 所联接两个轴的轴径；2. 传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求；3. 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小；4. 两轴相对位移的大小和方向；5. 联轴器的可靠性和工作环境，以及成本。根据以上几点要求及以满足联轴器直径大于轴的最小直径为前提，同时得使所选轴直径与联轴器孔径相适应并满足阶梯轴的要求等，初选联轴器如下：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 32 页由文献10查得，在电机轴与减速机轴之间选取联轴器型号为 CLZ 8 齿型联轴器，减速机输出轴和下

49、转鼓轴之间选取联轴器型号为 JM型-无沉孔接中间轴型。4.5.3 联轴器的强度计算以减速器输出轴与安装齿轮的轴之间的联轴器为例进行强度校核。联轴器的承载能力既与材料和热处理有关，也与两轴相对位移的方向和位移量大小有关，而且还与啮合齿面间的滑动速度和润滑状态有关，对于标准联轴器，可按标准规定的方法验算，由文献1，P351 公式（14-1）得 TTKTAca（4.39）式中：联轴器的许用转矩，单位：N m T 联轴器长期承受的理论转矩，单位：N m T 联轴器工作条件系数。AK由文献1，P351 表 14-1得=1.7AK=25466.7 N mT1T所以 7 .254667 . 1caT =43

50、293.4 N m 由文献10知：联轴器的T =260000 Nm。1caT显然联轴器故安全。其余联轴器校核同理。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 33 页5 润滑方法的选择润滑的目的就是为了减少工作表面的摩擦及由此造成的能量损失、减少工作表面的磨损及发热，提高其寿命、保持机器的工作精度及提高机器的工作效率；次外，润滑剂还有冲洗污物、防止表面腐蚀的功能。5.1 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,需计算齿轮圆周速度来选择润滑油。齿轮圆周速度为 2d60211nR（5.1）=23155. 06060014. 32=9.9m/s,由文献

51、1,P235 表 10-12按手册推荐选用时,查得运动粘度为 81.5cSt 的润滑油；50如按低速级选用齿轮润滑油,齿轮圆周速度,按手册推荐选用时的润滑油,s/m5 . 7250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 飞剪机的润滑（1）飞剪机传动齿轮的润滑齿轮圆周速度 2602333dnv辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 34 页 228. 16031.3114. 32 s/m0 . 2则齿轮速度低载荷大，故选用 24 号汽缸油，油池

52、润滑。（2）飞剪机转鼓滚动轴承的润滑润滑对于滚动轴承具有重要的意义，轴承的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止腐蚀等作用。转鼓轴承润滑采用干油润滑，干油选用 4 号钙基润滑脂，代号为 ZG-4GB501-65。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。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 35 页6 试车方法和对控制的要求6.1 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 0.5

53、m/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 （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。70辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 36 页7 设备可靠性与经济评价7.1 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，