圓盤剪切機設(shè)計

鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第PAGE鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第10頁圓盤剪切機設(shè)計1.緒論選題的背景和目的剪用于剪切板材，而圓盤剪廣泛用于縱向剪切厚度小于20~30式剪切機通常設(shè)置在精整作業(yè)線上用于將運動著的鋼板縱向邊緣切齊和剪切或者切成窄帶鋼，根據(jù)其用途可分為剪切板邊的圓盤剪和剪切帶鋼的圓盤剪。剪切板邊的圓盤剪，每個圓盤刀片均以懸臂的形式固定在單獨傳動的軸上，刀片的數(shù)目為兩對。這種圓盤剪用于厚板精整加工線。板卷的橫切機組和連續(xù)酸洗機組等作業(yè)線。剪切帶鋼的圓盤剪用于板卷的縱切機組，連續(xù)退火和渡鋅機組等作業(yè)線上。將板卷切成窄帶鋼，作為焊管坯料和車圈的坯料等。這種圓盤剪的刀片數(shù)目是多對的，一般刀片都固定在兩根公用的運動軸上，也有少數(shù)的圓盤刀片是固定在獨立的傳動軸上的。1700橫切機組的調(diào)研的背景下進行的。1700迫切要求更新和改造設(shè)計。這次設(shè)計的目的就是通過設(shè)計對主軸傳動系統(tǒng)，刀片側(cè)向調(diào)整機構(gòu)，特別是各個機構(gòu)中的傳動部分進行設(shè)計。通過設(shè)計過程掌握圓盤剪單體機械設(shè)備的設(shè)計方法，使所學(xué)的理論知識和實際結(jié)合起來，提高設(shè)計能力，獨立分析能力和繪圖技術(shù)，進行規(guī)范化的的訓(xùn)練為今后的工作打下有力的基礎(chǔ)。圓盤式剪切機國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀圓盤剪切機有下列幾個機構(gòu)組成：刀盤旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)，刀盤徑向調(diào)整和刀片的側(cè)向調(diào)整，剪切寬度的調(diào)整等。剪切寬度的調(diào)整實際上就是對機架的距離調(diào)整。早期圓盤式剪切機速度較低，圓盤式剪切機刀片旋轉(zhuǎn)是用電機通過齒輪傳動，以及現(xiàn)的。而刀片側(cè)向間隙是用手動通過蝸輪傳動使刀片軸軸向移動來完成的。0.4米/0.6~2.5700~15001~3m/s。刀片傳動4個相同尺寸的齒輪同時傳動兩對刀片。為保證刀片同步，4個齒輪組成為了提高傳動精度，傳動系統(tǒng)增加了測速裝置，進行主傳動速度調(diào)整。圓盤剪后設(shè)置碎邊剪，將剪切下來的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對剪下來的薄板邊用卷取機卷起來，然后停車卸卷。為了使切下來的板邊的鋼板平直，在出圓盤剪時切邊應(yīng)向下彎曲，現(xiàn)在采用上刀片軸相對下刀片軸移動一個不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來實現(xiàn)見圖1.1。圖1.1使鋼板保持水平位置的方法105%~10%，緊接著由第二臺圓盤1.2。在冷軋橫切機組上采用不帶驅(qū)動裝置的圓盤剪，其圓盤剪刀片的傳動是由帶有一定張力的被剪切的帶鋼來帶動實現(xiàn)拉剪方式。分條圓盤剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機架，輪流使用，整體更換使設(shè)備的維修性提高，但投資費用大。圓盤剪切機研究的內(nèi)容和方法圓盤剪切機在機組的布置和作用1、熱軋鋼板精整機組熱軋鋼板精整機組示意圖如圖1.3所示圖1.2雙重圓盤剪示意圖運輸輥道 2.前斜刃剪 3.后斜刃剪 4.圓盤剪 5.碎邊機圖1.3熱軋鋼板精整機組示意圖熱軋鋼板冷卻后由運輸輥道運輸?shù)胶笮比屑暨M行切頭，然后送到圓盤剪切邊，在達到一定寬度要求后送到冷床。切下的邊由碎邊機剪切成小段后運走。為滿足鋼板的長度要求，再由輥道運回前斜刃剪，加工成一定的尺寸長度。圓盤剪的作用是剪切鋼板寬度尺寸，即去掉兩邊并切齊滿足寬度要求。2、1700橫切機組1700橫切機組的布置見圖1.4所示。17輥矯直機初矯后到圓盤剪進行切邊，再送入1700矯直機進行膠直，最1.拆卷機 2.伸直機 3.下切剪 4.17輥矯直機 5.圓盤剪17輥矯直機 7.飛剪機 8.涂油機 9.給料機 10.垛板臺圖1.41700橫切機組示意圖道（或磁性皮帶）送到垛板臺上落下垛起，當(dāng)達到一定高度后由吊車運走。圓盤剪的作用就是將矯直后的帶鋼連續(xù)切邊，并使其達到一定寬度要求，再送到飛剪機連續(xù)剪切到要求的長度尺寸。3、1700冷縱剪切機組1700冷縱剪切機組布置見圖1.5所示。拆卷機 2.伸直機 3.下切剪 4.給料機5.圓盤剪切機6.卷邊機 7.風(fēng)動分離盤 8.分卷卷取機圖1.5 1700冷縱剪切機組示意圖縱剪就是將鋼板破成窄條。鋼卷由吊車吊到拆卷機處拆卷，將頭伸直經(jīng)下剪切頭由給料機送到圓盤剪切縱切后切成窄條，給風(fēng)動分離盤，由分卷取機卷成窄帶卷，卸卷后由吊車吊走送入成品庫。切下的帶鋼邊，由板卷機卷成卷，卸下后送走。圓盤剪切機的作用是將冷軋成卷帶鋼切成窄條，并卷成窄帶鋼卷。其窄帶鋼卷的寬度由刀盤軸定位環(huán)調(diào)整，使刀盤之間位置變化。圓盤剪切機的類型和特點1、剪切板邊的圓盤剪20軸用萬向連接軸傳動。40~50第一架切入一定的深度后第二架圓盤剪再將其完全切斷。冷軋帶鋼圓盤剪，剪切厚度0.5~2.5毫米之間，徑向調(diào)整移動上刀盤同步齒輪采用四連桿機構(gòu)。有的冷軋帶鋼圓盤剪采用測速裝置，使剪切精度更準(zhǔn)確。冷軋帶鋼圓盤剪的另一中類型，刀盤不帶驅(qū)動，而是利用帶鋼拉著剪切。2、剪切帶鋼縱切圓盤剪縱切圓盤剪將帶鋼連續(xù)破條剪切，采用多對刀盤，刀盤軸傳動有兩種：一種是集中驅(qū)動，另一種刀盤軸分別驅(qū)動。圓盤剪切機設(shè)計內(nèi)容和方法1、通過靠工廠調(diào)研，了解同類圓盤剪生產(chǎn)中存在的問題，查閱相關(guān)資料掌握圓盤剪的發(fā)展現(xiàn)狀。2、制定圓盤剪設(shè)計方案，在認(rèn)真研究，有創(chuàng)新和改進，方案合理，并進行方案評述。3、進行設(shè)計計算，保證機件強度和剛度，計算公式采用要有依據(jù)。4、畫出總圖，部分部件圖和零件圖，利用計算機繪圖。5、對設(shè)計中控制系統(tǒng)提出要求，選擇潤滑方法。6、試車方法和維修技術(shù)，保證維修方便。7、對設(shè)備進行經(jīng)濟分析和評價，降低設(shè)計成本。設(shè)計方案的選擇和方案評述按給定的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計題目是1700橫切機組的圓盤式剪切機有兩中類型，一種是一般的切邊圓盤剪。有的設(shè)有測速電機，另一種靠帶鋼拉動圓盤剪刀進行剪切稱為拉剪。設(shè)計方案選擇設(shè)有增速機構(gòu)的圓盤剪，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。 帶電機擺線針輪減速器 2.徑向調(diào)整減速機 3.調(diào)整絲桿 4.刀盤5.離合器 6.增速機構(gòu) 7.減速機 8.電機 9.10.11.12同步齒輪刀盤側(cè)向間隙調(diào)整裝置 14. 機座移動機構(gòu)（寬度調(diào)整機構(gòu)）圖2.1 圓盤剪結(jié)構(gòu)示意圖0.6~2.5700~15001~3米/秒。879109、11，12整刀盤徑向間隙（調(diào)整上刀盤位置）各齒輪能很好的嚙合，刀盤側(cè)向間隙調(diào)整，轉(zhuǎn)動手輪使螺紋套筒旋出使下刀盤做軸向移動調(diào)整間隙很小，調(diào)整好在鎖緊。12軸承座沿著架體內(nèi)滑道上下移動。寬度的目的。,徑向間隙調(diào)整比偏心套調(diào)整可靠利用連桿機構(gòu)比萬向為電機達到精確的轉(zhuǎn)速提供的保障，從而使整機更完善。由以上所述方案是比較好的，并且可行的。電機容量的計算定性選電機電動機分交流電動機和直流電動機兩種，由于直流電動機需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜價格較高，維護比較不便等缺點，因此無特殊要求是不宜采用。Y一般用途的全封閉自扇冷電動機，其具有以下優(yōu)點：1、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便；2、適用于不易然，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上；3、由于起動性能較好，也適用與某些要求起動轉(zhuǎn)矩較高的機械。所設(shè)計圓盤剪切機已知原始數(shù)據(jù)：剪切帶鋼速度 V=1~3m/s, 取3m/s;剪切帶鋼強度 b≤600MPa 取600剪切帶鋼厚度 h=0.5~2.5mm；剪切帶輪寬度 B=700~1500mm；剪刃的擺動不超過 0.1mm， 不平行度0.01mm；上下剪刀的側(cè)間隙 0.05mm，重疊度S=0~0.3mm由于圓盤剪切機屬于一般冶金機械設(shè)備，無特殊要求，連續(xù)工作時間長，要求起動性能好，起動轉(zhuǎn)矩較高，故選擇交流異步電動機Y系列。選擇電動機的容量1、圓盤刀片尺寸 圓盤刀片尺寸包括圓盤刀片直徑D及其厚度。圓盤刀片直徑D要決定于鋼板厚度h，查文獻[1，295]，其計算公式為：D hs （3.1）1cos上式中的最大咬入角1

，一般取為10~15。1

1值也可以根據(jù)剪切速度V來選取，同時當(dāng)咬入角1

=10~15時，我們可以引用一個經(jīng)驗公式，圓盤刀盤直徑通常在下列范圍內(nèi)選取帶入數(shù)值計算得：

D=(40~125)h (3.2)D=1252.5=312.5mm圓盤刀片厚度 一般取為(0.06~0.1)D (3.3)帶入數(shù)值計算得：

0.1D0.1312.531.25mm同時根據(jù)表[1.表8-13]一般圓盤刀片直徑、厚度與被剪切帶材厚度的關(guān)系，可取的各數(shù)值D=270m=20mm為了保證剪切力及刀片的強度和使用壽命我們?nèi)?30mm2、上下刀盤的側(cè)間隙 我們?nèi)☆A(yù)定值0.05mm。3、剪切速度V 我們?nèi)☆A(yù)定值3m/s。4、剪切力與剪切功率作用在一個刀片上的總的剪切力是由兩個分力所組成的，即PPP1 2式中 p—純剪切力；1P—鋼板被剪掉部分的彎曲力；2dPq1 x

dxhdx式中 q—作用在接觸弧AB水平投影單位長度上的剪切力。x由相對切入深度知微分后得所以純剪切力為

2xtanhd h dx 2tanphdx1 h22tan

d h2 a2tan式中的a值可利用平行剪單位功數(shù)據(jù)。在圓盤剪上冷剪時，a值可按下面公式計算aK1b

K2 b式中取系數(shù)KK1 2所以

60020%=120120%。P h2 a1 2tan 2.522tan102.127103N查文獻[1，297]總剪切力的計算公式為ppZtan) (3.4)1 tan102.127103(11.4

)20%4.752103N考慮到刀刃磨鈍的影響，增大15%~20%，這里取增大20%。P4.75210320%)5.702103N圓盤剪上的剪切力可根據(jù)作用在刀片上的力矩來確定。在上下刀片直徑，速度相等而且都驅(qū)動時，則與簡單軋制情況相似，合力P垂直作用在刀片上，這時轉(zhuǎn)動一對刀盤所需之力矩為MPDsin (3.5)1而驅(qū)動圓盤剪的總力矩為

5.7021030.27sin10268.18Nm式中 n—刀片對數(shù)

Mn(M1

M)22M—一對刀片軸上的摩擦力矩，M Pd，其中d為刀片軸軸頸的直徑，這里22取d=170mm，為刀片軸承處的摩擦系數(shù)，查手冊取0.004。所以總的力矩為 Mn(M1

M)22(268.185.7021031701030.004)=544.11Nm查文獻[1，298]圓盤剪電動機功率可按下式確定N 2Mv (3.6)11000D式中

1

=1.1~1.2；1v—鋼板運動速度，m/s；—傳動系統(tǒng)效率，=0.93~0.95。代入數(shù)據(jù)后

N

2Mv11000D1.2 2544.11310000.27=15.6KW確定轉(zhuǎn)速根據(jù)以上計算所得數(shù)據(jù)，查找專業(yè)手冊，選取合適電機。容量相同的同類型的裝置的性能、尺寸、重量和價格等因素，再考慮到機械在實際中的運轉(zhuǎn)，他的可靠性與電機相連接的減速機，以及以后的發(fā)展，適當(dāng)?shù)脑黾与姍C功率，最后選同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電動機。綜上，選取電機型號為：Y180L—4，其主要性能見表3.13.1電機主要性能參數(shù)表型號 額定功率Y180L—4 22

轉(zhuǎn)速/(r/min)1470

電流/A42.5

效率（%）91.5

最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.2

重量/kg190電動機的校核電機的校核主要是針對電機的過載能力校核。過載能力是指電動機負(fù)荷運行時，可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)的電流或轉(zhuǎn)矩的允許倍數(shù)，對不同類型的電動機不完全一樣，對異步電動機來說，校核其過載能力時即最大矩倍數(shù)時，要考慮到交流電網(wǎng)電壓可能向下波動 10%~15%，因此，最大轉(zhuǎn)矩按（0.81~0.72）TN來考慮，他應(yīng)該比負(fù)載最可能出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)矩大。v齒輪轉(zhuǎn)速： n=d= 3 60270103=212.3r/min其中：d—齒輪的分度圓直徑，單位：mmW負(fù)載最大轉(zhuǎn)矩： T2544.112=272.06Nmn傳動比 i dn=1470212.3=6.92粗略計算電動機的最大轉(zhuǎn)矩 T Tmax i=272.066.92=40.35Nm由電動機的參數(shù)可知最大扭矩2.2額定扭矩T 9550N

Pn0 (3.7)d=9550221470=142.63Nm其中nd—電動機額定轉(zhuǎn)速，單位：r/min所以 0.72T 0.722.2142.63N=226.40Nm>40.35Nm=Tmax故安全。主要零件強度計算校核齒輪的計算與校核齒輪的計算1、材料：45#鋼表面處理：調(diào)質(zhì)處理 HB 228~2、機械性能：查文獻[2，表3.2-42]可知： =980MPa B

=835MPaS3、齒輪參數(shù)：模數(shù)m=5 齒數(shù)Z2

=47 分度圓直徑d=235mm壓力角200

=1 c=0.25 0 x0ad=225mm d=245mm h=10mm B=80mmf a與之嚙合的齒輪齒數(shù)Z14、齒輪受力分析

=60齒輪傳動一般均加以潤滑，嚙合輪齒間的摩擦力通常很小，計算輪齒受力時，可不Fn

垂直于齒面，為了計算方Fn

PF與徑向力tF，如圖4-1，由此得：r

F2Tdt 1 1FFr tFFn

tancos式中：T—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N·mm；1d—小齒輪的節(jié)圓直徑，對標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑，單位為mm；1—嚙合角，對標(biāo)準(zhǔn)齒輪，=20°。按接觸疲勞強度校核齒輪在工作齒面發(fā)生的失效較多，如齒面磨損、點蝕、膠合等。所以對齒輪進行接圖4-1齒輪受力分析觸疲勞強度計算是必須的，下面首先按接觸疲勞強度校核。查文獻[3，199]其計算公式為：KF u1bd u1t KF u1bd u1tH H E

H

(4.1)其中： MPaHMPaHK—載荷系數(shù)Ft—齒輪所受切向力，單位：Nb—齒寬，單位：mmd—齒輪分度圓直徑，單位：mm1u—齒數(shù)比Z —區(qū)域系數(shù)HZ—彈性影響系數(shù)，單位：MPaE1、求齒面接觸應(yīng)力H(1)K其中：

K=K KK K (4.2)A v K—使用系數(shù)AK—動載系數(shù)vK—齒向載荷分配系數(shù)K—齒面載荷分配系數(shù)根據(jù)文獻[310-2]KA

=1.5；[310-8]v=3m/sKv

=1.18；[3，表10-3]可查得：K =K =1.2；H F[3，表10-4]可查得：K =1.15+0.18（1+0.62）2+0.31103bH d db2 802其中d

2= = =0.1159d d K =1.15+0.18（1+0.60.1159）0.11590.3110380H=1.15再根據(jù)b80=8查[3，圖10-13]可得：Kh 10

=1.16;所以： K=K KK Kv A v =1.51.181.21.15=2.44(2)WFT1 2544.112=272.06103Nmm2FF= 1t d=2272060235=2315NFFr

tan=2315tan20=843NFFn t

cos=2463NZu=Z21=6047=1.27根據(jù)齒輪材料查文獻[310-6]可得：ZE2sin2sincosH2sin202sin200cos200

=188MPa所以：

=2.5 H

Z ZKFtKFtbd 1u1= 2.4423151.2712.518880235 1.27=344.52 MPa2、求許用應(yīng)力H

KH

Hlim (4.3)S其中： SHK

—為接觸疲勞安全系數(shù)，可取SH—為壽命系數(shù)；

H=1；KHN

HNHlim

—齒輪接觸疲勞極限，單位：MPa；齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60njLh=60212.312036524=2.232109次查文獻[3，圖10-19]可得：KHN求

=0.93Hlim根據(jù)材料查文獻[3，圖10-21(續(xù))]可得：Hlim

=860 MPa；所以

=KH

HlimS3、校核

H=0.93860=799.80MPa1H

MPa>344.52MPa=

，故安全。H按彎曲疲勞強度校核

Y Y 查文獻

= t FF bm

S F

(4.4)其中： —齒輪齒根彎曲應(yīng)力，單位：MPaF—齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力，單位：MPaFm—齒輪模數(shù)Y —齒輪系數(shù)FY —應(yīng)力校正系數(shù)S1、求齒輪齒根彎曲應(yīng)力FKF Y Y= t F SF bm

=47查文獻[3，表10-5]采用插值法求得：1Y =2.33FY =1.69SKKKK KA V F F1.51.181.21.162.46所以： F

=2.4623152.331.69805=56.06 MPa2、求齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力F

KF

FlimS

(4.5)式中：

FS—彎曲疲勞強度安全系數(shù)，取SF

=1.5K —壽命系數(shù)FNKFN

F

—齒輪彎曲疲勞極限，單位：MPa根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=2.232109查文獻[3，圖10-18]可得：K =0.83FN求

Flim根據(jù)文獻[3，圖10-20(完)d]可得：Flim

=700 MPa所以 F

=KFN

FlimS3、校核

F=0.83700=386.4MPa

MPa>56.06MPa=F

，故安全。傳動軸的強度校核計算刀盤的力主要集中在刀盤軸上，且刀盤軸所承受的轉(zhuǎn)距最大，因此對刀盤軸進行計算校核是十分有必要的。軸的材料及其機械性能1、材料：45#鋼表面處理：調(diào)質(zhì)處理 HB 228~2、機械性能：查文獻[2，表3.2-42]可知：=980MPa B

=835MPaS由文獻[3，表15-1]可查得： 275MPa1 =155MPa1軸上零件布置及基本參數(shù)1、擬定軸上零件的布置方案根據(jù)軸上齒輪、軸承、軸承蓋等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，軸上零件的布置方案如圖4-2(a)所示；2、軸的基本數(shù)據(jù)：v 3轉(zhuǎn)速 n= = 60=212.3r/min。d 270103圖4-2(a) 軸的主要尺寸及軸上零件布置圖按彎扭合成進行軸的強度校核1、軸的結(jié)構(gòu)及尺寸，如圖4-2(b)所示；2、對軸進行受力分析與強度校核計算(1)軸的驅(qū)動力矩：驅(qū)動一對刀盤的力矩為 M=544.11NM=544110N·mmM 544110一根刀盤軸上的轉(zhuǎn)矩為 T= =272055N·mm2 2求與此軸配合的齒輪上的作用力2TFt==

d2272055235=2315NFFr

tan=2315tan20=843N計算軸在軸承處所受的支反力

F256垂直面內(nèi)的支反力： FVA

= r(294256)=843550=392.4NF294F = rVB (294256)=843550=450.6N水平面內(nèi)的支反力：

F256F tHA (294256)=2315550=1077.5NF294F tHB (294256)計算彎矩垂直面內(nèi)：

=2315550=1237.5NM F lV VA1ll 294mm1 CAM 392.4294103V115.8N·m水平面內(nèi)：

M F lH HA11077.5294103316.8N·mM2MM2M2V H115.82115.82316.82337.3N·m4-2軸的載荷分析圖作彎矩圖如圖4-2(d)、(f)、4-2(h)。校核軸的強度根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和轉(zhuǎn)矩圖可以看出截面C是軸的危險截面故選截面C彎扭合成強度校核計算，查文獻[3，365] 按第三強度理論有：M2)M2)2ca W

(4.6)1式中：

MPacaW—軸所受彎矩，單位：N·mmT—軸所受轉(zhuǎn)矩，單位：N·mmW—軸的抗彎截面系數(shù)，單位：mm3—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，取0.3M2M2)2ca

0.1d3查文獻[2，表38.1-1]得：

3373002(0.3272055)20.111232.47MPa故 <ca

，即安全。1

=213MPa1按疲勞強度進行精確校核查文獻[3，365] S ca

SSS2S2S2S2

(4.7)其中：S —軸的計算安全系數(shù)caS—只考慮彎曲和軸向力時的安全系數(shù)S—只考慮扭矩時的安全系數(shù)S—軸的設(shè)計安全系數(shù)(1)(2)判斷危險截面D、E、F、G、HHE面受到的合成力矩最大，最E面進行校核，EE面的左側(cè)。E左側(cè)抗彎截面系數(shù)：W0.1d30.11163156090mm3抗扭截面系數(shù)：彎矩M及彎曲應(yīng)力為：b

W 0.2d3T0.21163312180mm3MM總

ll1 2l1l=294mm l1

=60mm

29460M337.3103

2942.68105N·mmM b W=2.68105156090=1.72MPa扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：TT=272055 N·mm=TTWT由前面軸材料的機械特性有：

=272055312180=0.875MPa =640MPa =355MPaB S =275MPa 1

=155MPa1k過盈配合處

值由文獻[3，附表3-8]用插入法可求得：k=2.52k并取

k=0.8

，故有：kk 0.8kk 0.82.522.016軸經(jīng)磨削加工，由文獻[3，附圖3-4]得表面質(zhì)量系數(shù)為： 0.85 軸未經(jīng)表面強化處理，既表面強化系數(shù)： 1q故得綜合系數(shù)為：k1K+ 1k1 2.52 1 10.852.70k 1K

12.016 1 10.852.20又由文獻[3，§3—1及§3—2]可知，碳鋼的特性系數(shù)：=0.1~0.2 取=0.1 =0.05~0.1 取=0.05 又根據(jù)文獻[3，366],軸在截面L左側(cè)的安全系數(shù)為：S (4.8) Ka

m 2752.701.720.1059.2S

(4.9) Ka

m1552.200.8750.1080.5SSS2S2S2S2 ca59.259.280.559.2280.52

(4.10)47.1安全系數(shù)值S由文獻[3，336]根據(jù)軸材料均勻性及軸的直徑為112mm，可查得：S=1.5即Sca>>S，故該軸在截面L右側(cè)的強度也是足夠的。軸承的選取及校核由于圓盤剪切機刀盤在對鋼板進行剪切的時候，很大的徑向力，同時要對刀盤間隙進行調(diào)整，這樣刀盤軸就要受到軸向力了。由此看刀盤軸受力十分復(fù)雜，所以對軸承的選取十分有必要的。根據(jù)工作條件選取軸承類型如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時，滾動軸承可以概括的分為向心軸軸承；能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。首先我們來分析下刀盤軸安裝刀盤側(cè)間隙調(diào)整機構(gòu)的一端。這一端由于安裝了刀盤側(cè)間隙調(diào)整機構(gòu)，刀盤軸必然受到軸向力，此處的軸承必須能軸向力，而且它直接與調(diào)整螺絲直接進行接觸，并且軸向調(diào)整是雙向的，所以最后選去雙向推力球軸承，還要考慮到在對鋼板進行剪切的時候軸承受到徑向力是必然的，所以必須安裝一個能承受徑向力的軸承，他同時還能允許軸向移動，最后選取圓柱滾子軸承?，F(xiàn)在我們在來研究下安裝刀盤的軸端的軸承情況，由于刀盤對鋼板進行剪切，而刀盤安裝在這一端，必然承受很大的徑向力，同時要允許小量軸向移動，所以最后選取角接觸軸承，因為軸是雙向移動，所以角接觸軸承成對安裝。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)確定軸承的型號根據(jù)軸的直徑初步確定軸承的型號為：在軸的直徑為120mm處選 角接觸軸承 代號：7024AC在軸的直徑為95mm處選 圓柱滾子軸承 代號雙向推力球軸承 代號：52222軸承的壽命校核首先對角接觸軸承做校核計算根據(jù)文獻[2，表39.2-22]可得，該軸承的性能參數(shù)如表4-1：1、軸承分析在軸徑120mm處是一對角接觸軸承，并且認(rèn)為這對軸承是均勻分擔(dān)載荷的，我們選其中一個軸承（編號為軸承1）來進行校核，如果安全，則實際安裝了兩個軸承必然是十分安全的。2、求該軸承受到的徑向載荷和軸向載荷F=392.4NV1F =1077.5NH1F2F2FV1 H12r1392.42392.421077.521146.7N求該軸處的派生軸向力，查文獻[3，表13-7]得其計算公式F0.68Fd r=0.681146.7=779.8N該軸承在刀盤軸不做刀盤側(cè)間隙調(diào)整的時候幾乎不承受軸向載荷，即可看做外加軸向載荷Fae

=0N。但因為它調(diào)整時受到調(diào)整螺絲或者彈簧的力不確定，所以在取單個計算的時候“放松還“壓緊都不好確定不過計算結(jié)果可忽略計算為E Fa1 dN。3、求軸承當(dāng)量動載荷，查文獻[3，313] ：

779.8P=fXFYF

(4.11)r P r1 1a1式中： Pr

—軸承所受當(dāng)量動載荷，單位：NX—徑向動載荷系數(shù)Y—軸向動載荷系數(shù)f—載荷系數(shù)P4.17024AC的性能參數(shù)d（mm）120

D（mm）180

B（mm）28

C（KN）r102

Cor105

重量（Kg）2.1F 779.8a1= =0.68=e故查文獻[313-5]得：F 1146.7r1X=1 Y=0由于載荷是中等沖擊，查文獻[3，表13-6]得：f=1.2P所以： P=fYFr P r1 1a1=1.211146.700=1376.0 N驗算軸承的壽命軸承壽命根據(jù)文獻[3，313]有：L

106=60nft

Cr (4.12)h Pr其中：

—軸承壽命，單位：hhn—軸轉(zhuǎn)速，單位：r/minf—溫度系數(shù)tC—基本額定動載荷，單位：Nr—滾動軸承為103查文獻[313-4]查得：

f1.0t所以

106f60n t

Crh Pr10106 10210331060212.31.01376.01.37105h假設(shè)每年按300個工作日，每日工作24個小時計算，該對軸承可工作的年數(shù)為：N1.3710517.4 年30024顯然非常安全了。驗算軸承的極限轉(zhuǎn)速滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速上升到一定限度后滾動體和保持架的慣性力，以及小的形狀偏差，不僅導(dǎo)致運轉(zhuǎn)狀態(tài)的惡化，而且造成摩擦面見溫度升高和潤滑劑的性能變化，從而導(dǎo)致滾動體回火或軸承元件的膠合失效，故應(yīng)對軸承轉(zhuǎn)速進行驗算。根據(jù)文獻[2，表39.2-22]查得：n 1000r/minlim又軸承的轉(zhuǎn)速n212.3r/min<<n

，故安全。lim鍵的尺寸的選擇這里主要計算刀盤軸上的鍵。根據(jù)與鍵配合的軸的直徑(d120mm)和齒輪的寬度(l80mm)查文獻[2,表25.2-4]選擇鍵3290，其高度h20mm。鍵的強度校核平鍵聯(lián)接主要傳遞的是轉(zhuǎn)矩，其主要失效形式是工作面被壓潰，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強度條件為：查文獻[3，103] p

2T103[kld

] (4.13)p式中：

T—軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位：N·mk—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，平鍵k0.5h，此處h為鍵的高度；單位：mml—鍵的工作長度，A型平鍵lLb，L為鍵的公稱長度，b為鍵的寬度；單位：mmd—軸的直徑，單位：mm[]—鍵、輪轂、軸三者中最小的材料的許用擠壓應(yīng)力，單位：MPap1、T272.055N·m2、k0.5h0.52010mm3、lLb9032584、d120mm所以： 1032272.055103p根據(jù)文獻[2,表25.2-3]查得：

kld 10581207.82MPa[]120MPap顯然，p

]，故安全。p聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的分類按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器對所聯(lián)兩軸間的相對位移缺乏補償能力，但有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需維護，成本低等特點而仍有其應(yīng)用范圍；撓性聯(lián)軸器中又分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器，。前一類只具有補償兩軸間相對位移的能力，后一類因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。聯(lián)軸器的選擇根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點:所聯(lián)接兩個軸的軸徑；傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求；聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小；兩軸相對位移的大小和方向；聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境，以及成本。減速機軸和傳動軸之間，以及傳動軸和剪切機輸入軸之間的聯(lián)軸器型號為TL10查閱文獻[74.72-2]5.1。5.1聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)型號 許用 許用轉(zhuǎn)

軸孔直徑

軸孔長度

轉(zhuǎn)動慣量 重量TL8TL10

（N·m）7102000

（r/min）24001700

（mm）45485080 85

（mm）112 84172

（Kg·m20.130.64

（Kg）2460.25.3聯(lián)軸器的強度計算查文獻[3，343] TKT] (5.1)c A式中： ]—聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，單位：N·mT—聯(lián)軸器長期承受的理論轉(zhuǎn)矩，單位：N·mK—聯(lián)軸器工作條件系數(shù)A其中，KA

可得：

KAT=T

=1.5=40.35N·mMAX所以： TKTc AMAX1.540.35=60.5N·m[T]=710N·m顯然Tc[T]，故安全。系統(tǒng)的潤滑潤滑的目的就是為了減少工作表面的摩擦及由此造成的能量損失、減少工作表面的磨損及發(fā)熱，提高其壽命、保持機器的工作精度及提高機器的工作效率；次外，潤滑劑還有沖洗污物、防止表面腐蝕的功能。潤滑劑的種類在機械行業(yè)中，常用的潤滑材料可分為礦物潤滑油、潤滑脂（俗稱黃油），另外還有水及固體潤滑劑等。不同的潤滑劑有不同的優(yōu)缺點。潤滑方式的選擇凡是能降低摩擦阻力作用的介質(zhì)都可以作為潤滑劑。目前各類設(shè)備中常用的潤滑劑類型為稀油和干油兩大類。稀油潤滑一般用于下列情況：除完成潤滑任務(wù)外，還需要帶走摩擦表面間產(chǎn)生的熱量者；平面之間、止推滑動軸承等；能夠用簡易的手段向嚙合傳動機構(gòu)本身及其軸承，同時提供一種潤滑劑的情況；除潤滑外，還需要清洗摩擦平面并保持清潔狀態(tài)者；干油潤滑一般用于下列情況：工作制的重載荷低轉(zhuǎn)速的滑動軸承上；密封性好，且給油方便；很適用于低速的滾動軸承潤滑，可長時間不用加油，維護方便；防護性能好，能保護裸露的摩擦表面免受機械雜質(zhì)及水等的污染。潤滑方式的選擇確定齒輪減速器的潤滑方式對大多數(shù)的減速器來說，常采用浸油潤滑，即將大齒輪的輪齒浸入