拆卷機(jī)的設(shè)計大學(xué)畢設(shè)論文

第Ⅰ第Ⅰ頁拆卷機(jī)的設(shè)計摘要冷軋帶鋼在國民生產(chǎn)生活中占有重要的地位。在冷軋帶材車間，拆卷機(jī)被廣泛應(yīng)用。凡是以帶卷為坯料的機(jī)組，如：連續(xù)酸洗、軋制、剪切、連續(xù)熱處理及連續(xù)鍍層等機(jī)組，頭部都必須設(shè)置拆卷機(jī)，完成拆卷、直頭和送料等準(zhǔn)備工序。所以說拆卷機(jī)為帶材生產(chǎn)線上不可缺少的單體設(shè)備。本設(shè)計對拆卷機(jī)力能參數(shù)進(jìn)行了計算，包括對主軸傳遞力矩的計算、主電機(jī)的選擇、減速器的選擇，還對拆卷機(jī)橫移機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計校核及其支承裝置的改進(jìn)設(shè)計，對拆卷機(jī)主要零件如拆卷機(jī)主軸、主軸軸承、彈性柱銷聯(lián)軸器等進(jìn)行了強(qiáng)度校核、壽命設(shè)計及型號選擇等。最后，對拆卷機(jī)進(jìn)行了潤滑方式選擇、技術(shù)經(jīng)濟(jì)及社會效益分析。關(guān)鍵詞：拆卷機(jī)；橫移機(jī)構(gòu)；液壓缸；設(shè)計；校核第Ⅱ第Ⅱ頁DesignofunwinderintensityAbstractCold-rolledstripsteeloccupiesanimportantpositioninthenationalproductionandlife.Inthecoldrollingstripworkshop,unwinderiswidelyused.Thereminderisnecessaryforeverycoilasblankunits,suchas,continuouspickling,rolling,shearing,continuousandcontinuousplating,heattreatmentunit,thehead,completetearopenvolume,straightheadandfeedingprocess.Sounwinderisoneofindispensableequipmentforstripproductionline.Inthisdesign,thecalculationofmainshafttransmissiontorque,thechoiceofthemainmotorandreduceraredone.Alsothedesignoftheunwindertransversalmechanismimprovementdesign,checkinganditssupportingdeviceformainpartssuchasunwinderunwinderspindle,spindlebearing,elasticdowelpinshaftcoupling,key,etcontheintensityandservicelifedesignandmodelselectionareallfinished.Finally,theunwinderlubricationmodeselection,technicalandeconomicandsocialbenefitanalysisarefinished.Keywords:Unwinder；Transverseinstitutions；Thehydrauliccylinder；Design；Check第Ⅲ第Ⅲ頁目錄TOC\o"1-3"\h\u249691緒論 頁1緒論 隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的蓬勃發(fā)展，對鋼鐵的需求越來越重要。為滿足國民生產(chǎn)生活各部門的需求，除軋制生產(chǎn)一般產(chǎn)品外，還生產(chǎn)建筑、造船、汽車、石油化工、礦山、國防用的專業(yè)鋼材，對帶鋼的需求也日漸增加。作為實現(xiàn)帶鋼生產(chǎn)連續(xù)化、機(jī)械化和自動化的重要設(shè)備，拆卷機(jī)和卷取機(jī)廣泛應(yīng)用于熱軋、酸洗、冷軋、平整、連續(xù)退火、涂鍍、精整、重卷、剪切等生產(chǎn)線機(jī)組中，是必不可少的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備[1]。拆卷機(jī)的設(shè)計，除了按一般機(jī)械設(shè)計程序進(jìn)行機(jī)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計外，尚有幾個與工藝和操作有關(guān)特殊問題。如機(jī)構(gòu)選擇、橫移機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計、主要參數(shù)確定、卷筒壓力計算和張力、調(diào)速、卷取質(zhì)量等。1.1拆卷機(jī)的發(fā)展方向冷軋帶材拆卷機(jī)和卷取機(jī)是將冷狀態(tài)下鋼卷打拆或?qū)搸Ь沓射摼淼臋C(jī)械設(shè)備，用在可逆式、連續(xù)式軋制線上和帶鋼精整機(jī)組的作業(yè)線上。常用的冷軋帶鋼卷取機(jī)分為輥式和卷筒式兩種，前者已很少被使用，本文著重介紹的卷筒式卷取機(jī)中的扇形脹縮式卷取機(jī)，由斜楔脹縮和棱錐脹縮兩類組成，廣泛應(yīng)用于高速卷取機(jī)、大張力卷取機(jī)和小張力卷取機(jī)上。在現(xiàn)代冷軋車間，軋機(jī)正向高速化、大卷重和自動化方向發(fā)展[2]。1.2拆卷機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1.2.1單卷筒可脹縮拆卷機(jī)這種結(jié)構(gòu)拆卷機(jī)，由于卷筒長，考慮上料方便，要求卷筒卷徑脹縮范圍大，另外上卷時間也較雙圓柱頭拆卷機(jī)長。由于卷筒支撐在活動支座上，增加卷筒剛性，適用于大張力拆卷。單卷筒式拆卷機(jī)適用于薄帶鋼（2毫米以下）。按卷筒結(jié)構(gòu)形式不同，可分為單卷筒棱錐式拆卷機(jī)和單卷筒鏈板式拆卷機(jī)。圖1.1為單卷筒鏈板拆卷機(jī)機(jī)構(gòu)。1-內(nèi)卷筒；2-鏈板；3-弓形塊；4-心軸；5-墊板圖1.1單卷筒鏈板式拆卷機(jī)結(jié)構(gòu)這種拆卷機(jī)進(jìn)適用于拆卷張力不大于1000公斤的卷重在15噸以下的橫切機(jī)組、清洗機(jī)組、退火機(jī)組等精整機(jī)組。對于處理卷重較大和拆卷張力較大的帶卷時，可采用單卷筒棱錐式拆卷機(jī)。圖1.2為單卷筒棱錐式拆卷機(jī)。1-活動支撐軸頸；2-拉桿；3-空心軸；4-扁銷；5-弓形塊；6-棱錐軸；7-滑鍵圖1.2單卷棱錐式拆卷機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)這種單卷筒棱錐式拆卷機(jī)與鏈板式拆卷機(jī)比較，具有剛性好、拆卷張力大、設(shè)備重量較輕等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛采用。1.2.2雙錐頭無脹縮拆卷機(jī)這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較早。具有上料方便，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。由于雙錐頭拆卷機(jī)錐頭部分和帶卷內(nèi)圈接觸面積太小，在帶張力操作時，容易損壞帶鋼頭部。此外，由于錐頭不能脹縮，在拆卷過程中容易使帶卷內(nèi)孔與錐頭產(chǎn)生打滑。因此，這種結(jié)構(gòu)的拆卷機(jī)僅用來拆卷張力小的厚帶鋼。目前，新設(shè)計的拆卷機(jī)已經(jīng)不太采用這種結(jié)構(gòu)形式。圖1.3為雙錐頭無脹縮拆卷機(jī)。圖1.3雙錐頭無脹縮拆卷機(jī)1.2.3雙圓柱頭可脹縮拆卷機(jī)雙圓柱頭可脹縮拆卷機(jī)按其脹縮方式的不同，還可分為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭式拆卷機(jī)和軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)兩種。雙圓柱頭式拆卷機(jī)用于酸洗機(jī)組、剪切機(jī)組及冷連軋機(jī)組。一般來說，這種拆卷機(jī)用來拆卷張力不大的帶厚為2-8毫米的熱軋帶鋼。圖1.4為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)。圖1.4徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)軸向液壓缸雙圓柱頭拆卷機(jī)，用于五機(jī)架冷連軋機(jī)組。卷筒結(jié)構(gòu)如圖1.5所示。1-空心軸；2-拉桿；3-弓形塊圖1.5軸向液壓缸脹縮的雙圓柱頭拆卷機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)與徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)相比，僅僅是圓柱頭脹縮液壓缸布置方式不同。制造和使用等方面來看，軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)較好[3]。1.3研究現(xiàn)狀冷軋帶材拆卷機(jī)和卷取機(jī)是將冷狀態(tài)下鋼卷打開或?qū)搸Ь沓射摼淼臋C(jī)械設(shè)備，用在可逆式、連續(xù)式軋制線上和帶鋼精整機(jī)組的作業(yè)線上。常用的冷軋帶鋼拆卷機(jī)分為無壓輥式和有壓輥式兩種，前者已很少被使用，有壓輥式拆卷機(jī)中的脹縮式拆卷機(jī)[4]，由斜楔脹縮和棱錐脹縮兩類組成，廣泛應(yīng)用于高速拆卷機(jī)、大張力拆卷機(jī)和小張力拆卷機(jī)上。在現(xiàn)代冷軋車間，軋機(jī)正向高速化、大卷重和自動化方向發(fā)展[5]。1.4研究內(nèi)容和研究方法

本課題通過對冷軋廠冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝過程的全面深入了解，研究冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中拆卷機(jī)的作用與特點(diǎn)，提高帶鋼拆卷時間。（1）去鞍鋼參觀冷軋帶鋼生產(chǎn)線更深入的了解拆卷機(jī)的構(gòu)造運(yùn)行。（2）查閱資料再結(jié)合到鞍鋼參觀來確定設(shè)計方案。（3）按工藝要求和理論計算對拆卷機(jī)強(qiáng)度進(jìn)行計算校核研究。（4）根據(jù)生產(chǎn)工藝和實際操作對橫移機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。

2橫移機(jī)構(gòu)方案的傳動評述與選擇根據(jù)對拆卷機(jī)結(jié)構(gòu)的了解，可以確定它的幾個主要組成成分：橫移機(jī)構(gòu)、電動機(jī)、減速器、主軸脹縮結(jié)構(gòu)、拆卷機(jī)卷筒、壓輥。本篇論文主要進(jìn)行橫移機(jī)構(gòu)的評述與選擇。根據(jù)拆卷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，優(yōu)缺點(diǎn)和拆卷機(jī)現(xiàn)場的綜合考慮，選擇橫移液壓缸脹縮雙圓柱頭拆卷機(jī)。雙圓柱頭拆卷機(jī)包括左、右兩個卷筒，分別由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置單獨(dú)傳動。左右錐頭分別由液壓缸操作，可沿其水平方向移動，借此夾持帶卷內(nèi)徑，并對中機(jī)組中心線。圓柱脹縮由兩個軸向液壓缸來實現(xiàn)。為了使兩個軸向液壓缸作同步徑向運(yùn)動，利用齒輪箱實現(xiàn)機(jī)械同步。這種機(jī)構(gòu)基本上克服了錐頭無脹縮拆卷機(jī)的打滑，使用效果良好[6]。2.1橫移裝置傳動方案的確定從功能與動作著手分析，橫移裝置的功能是負(fù)責(zé)拆卷機(jī)卷筒的運(yùn)送，基本動作就是左右進(jìn)退，即也有往復(fù)的直線運(yùn)動，但過程和動作都比較簡單，其中也有變速過程。根據(jù)工作情況，并結(jié)合一些現(xiàn)有的資料，實現(xiàn)生產(chǎn)生活中普遍應(yīng)用的有兩種橫移裝置方案。一種是機(jī)械式（如圖2.1所示），另一種是液壓式（如圖2.2所示）。通過對比這兩種方案，并結(jié)合本設(shè)計的拆卷機(jī)的工作條件和環(huán)境，來確定本設(shè)計的橫移裝置。它們的優(yōu)缺點(diǎn)比較列于表2.1。往復(fù)直線運(yùn)動很容易用油缸來實現(xiàn)，而且根據(jù)表2.1傳動方案的比較，選擇液壓式的橫移傳動機(jī)構(gòu)[6]。圖2.1機(jī)械式橫移機(jī)構(gòu)圖2.2液壓式橫移機(jī)構(gòu)表2.1傳動方案比較種類比較機(jī)械式液壓式優(yōu)點(diǎn)工作穩(wěn)妥可靠、傳動效率高不需要經(jīng)常維修、推力、行程大推力大推速易控制缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、自重大漏油、勤維修備注應(yīng)用廣推廣使用2.2主要傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1主軸傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸傳動的方式：通過左右兩個軸向液壓缸實現(xiàn)脹縮操作。主軸傳動機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計：機(jī)構(gòu)的主體被設(shè)置在拆卷機(jī)內(nèi)卷筒中心。液壓缸用軸向布置，通過液壓油的進(jìn)出來實現(xiàn)小軸的往復(fù)運(yùn)動，從而帶動其端部的錐頭進(jìn)行脹縮運(yùn)動。2.2.2橫移傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計橫移傳動的方式：也是通過左右兩個液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)機(jī)架橫移往復(fù)運(yùn)動。橫移傳動機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計：機(jī)構(gòu)被布置在機(jī)架的左右兩側(cè)。液壓缸用尾部銷軸的安裝方式固定；活塞桿一段用螺紋連接一耳環(huán)，把兩塊支撐板用銷軸固定在耳環(huán)上。當(dāng)液壓缸活塞桿伸長，推動機(jī)架內(nèi)框，內(nèi)框連同上面的托架在活塞桿推力作用下，隨桿的伸長而向前移動，當(dāng)要到達(dá)指定位置時，其速度較慢，之后進(jìn)行主軸脹縮固定鋼卷[7]。

3力能參數(shù)的計算拆卷機(jī)主要參數(shù)1、鋼板最大厚度：=4mm；計算中?。篽=3mm2、鋼卷最大外徑：=2000mm；內(nèi)徑：d=508mm3、鋼卷最大寬度：=1000mm；最小寬度：=600mm，計算中取：b=750mm4、鋼卷最大卷重：=12t=120kN，計算中?。篏=7.5t=75kN5、拆卷最大開口度：=2144mm；最小開口度：=584mm6、拆卷最大張力：=10kN7、拆卷機(jī)單側(cè)行程：S=780mm8、帶鋼速度：v開=2～3.5m/s，計算中?。簐開=3m/s9、橫移速度（穿帶速度）：v=0.5m/s10、啟動時間：t=2s；制動時間：t=2s11、工作油壓：p=16MPa；額定油壓：=20MPa12、難軋鋼種：=750MPa，=400MPa13、單側(cè)錐頭重量：G錐=7000N；單側(cè)支承座重量：G支=75000N3.1拆卷機(jī)設(shè)計計算3.1.1拆卷張力的選用計算精整機(jī)組拆卷張力的選用，與機(jī)組尾部卷取張力一樣，應(yīng)該十分謹(jǐn)慎。不適合的開卷張力，會影響到精整機(jī)組正常生產(chǎn)。一般開卷張力的選用按式（3.1）計算[3]。（3.1）式中——帶鋼寬度，b=750mm；——帶鋼厚度，h=0.6mm；——單位壓力，在設(shè)計計算時，可經(jīng)驗公式（3.2）計算。（3.2）式中——帶鋼屈服極限，；——張力系數(shù)，可按文獻(xiàn)選取，?？傻茫?。3.1.2拆卷機(jī)壓輥壓緊力計算一般在拆卷機(jī)上設(shè)有壓輥，用壓緊帶鋼來增加制動力矩，有利于正常拆卷。有時還可以把壓輥做成驅(qū)動的，這樣對拆卷引料也有一定好處（如圖3.1所示）。壓輥壓緊力可按式（3.3）計算[3]。Pr（3.3）式中——帶卷內(nèi)半徑，；——拆卷角度，；——帶鋼在壓輥壓緊力作用下，帶鋼所產(chǎn)生弾塑彎曲力矩值，其值可按式（3.4）計算。（3.4）式中——帶鋼橫截面上彈性區(qū)部分高度，即，mm；——帶鋼厚度，h=3mm；——帶鋼屈服極限，；——帶鋼寬度，b=750mm；——帶鋼彈性模量，；——帶卷內(nèi)半徑，。可得：圖3.1拆卷機(jī)壓輥壓緊力計算簡圖3.1.3圓柱頭徑向壓力計算如上所述，為了不要讓帶鋼卷內(nèi)徑和圓柱頭之間打滑，必須脹徑圓柱頭來產(chǎn)生足夠的摩擦力，使其力矩值和拆卷張力所引起的力矩相互平衡（如圖3.2所示）。圓柱頭徑向壓力N可按式（3.5）計算[3]。每個圓柱頭受力為總的拆卷張力的一半，即。由于圓柱頭有時受力不均。在設(shè)計計算時，可取。則有（3.5）式中——帶卷卷徑比。即帶卷外徑與內(nèi)徑之比：；——帶卷內(nèi)徑與圓柱頭的摩擦系數(shù)。在圓柱頭上車有刻痕，??；——拆卷張力，T=7.2kN。可得：圖3.2圓柱頭徑向壓力N計算簡圖3.1.4拆卷機(jī)卷筒傳動力矩計算參考圖3.3，卷筒傳動力矩可按式（3.6）計算[3]。（3.6）式中T——拆卷張力，；R——帶卷外半徑，；x——下垂度，；——壓輥壓力，；——壓輥與帶鋼的摩擦系數(shù)，一般可??；——壓輥半徑，；——卷筒軸承處的摩擦力矩，其值可按式（3.7）計算。（3.7）式中——由卷筒（包括）自重即張力在卷筒軸承1處所引起的反力，；——由卷筒（包括）自重即張力在卷筒軸承2處所引起的反力，；——卷筒軸承處的摩擦系數(shù)，；——卷筒軸承處1軸頸直徑，；——卷筒軸承處2軸徑直徑，；（注：、受力圖如圖3.4所示）——壓輥軸承處的摩擦力矩，其值可按式（3.8）計算。（3.8）式中——壓輥壓緊力P和壓輥自重在軸承處引起的反力，；——卷筒軸承處的摩擦系數(shù)，；——卷筒軸承處軸徑直徑，?？傻茫骸D3.3有壓輥的拆卷機(jī)受力圖圖3.4軸承處受力圖3.2主電機(jī)的選擇3.2.1傳動功率的計算按式（3.6）求出卷筒傳動力矩后，可按式（3.9）計算卷筒的傳動功率[3]。（3.9）式中——卷筒傳動力矩，；v開——開卷速度，m/s，v開=3m/s；——傳動效率，；R——帶卷外半徑，mm，R=750mm?？傻茫骸?.2.2選擇電動機(jī)系列電機(jī)是拆卷機(jī)的核心部分，如果電機(jī)選擇不合適，就會造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，或者達(dá)不到客戶的速度及其他的生產(chǎn)要求。生產(chǎn)要求對我們的電機(jī)選擇是息息相關(guān)的。其中對于選擇電機(jī)來說，最主要的就是帶材的尺寸、帶材的材料類型、客戶要求的最高速度及啟動時最大加速時間等。其次是按工作要求，根據(jù)工作電源種類（直流或交流）、工作條件（環(huán)境、溫度、空間位置等）及負(fù)荷太小、性質(zhì)、啟動特性和過載狀況等來選擇。按生產(chǎn)要求及工作要求選用三相異步電動機(jī)，封閉式機(jī)構(gòu)，電壓380V,YX系列。3.2.3選擇電動機(jī)功率傳動裝置總效率可按式（3.10）計算[7]。η=（3.10）式中η聯(lián)——聯(lián)軸器效率，取η聯(lián)=0.99；η齒——齒輪嚙合效率，取η齒=0.97；η承——滾動軸承效率，取η承=0.99。可得：η=0.8858。所需電動機(jī)功率由公式（3.11）計算。（3.11）式中η——傳動總效率，η=0.8858?？傻茫骸?.2.4校核電動機(jī)負(fù)荷較穩(wěn)定（或變化很?。?，連續(xù)長期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，可按電動機(jī)的額定功率來選擇，而不需要校驗電動機(jī)的發(fā)熱與起動轉(zhuǎn)矩。選擇時應(yīng)保證：（3.12）式中——電動機(jī)額定功率，kW；——工作時所需電動機(jī)功率，kW。查文獻(xiàn)[8]，選用電動機(jī)型號為YX280S-4，額定功率=75kW，轉(zhuǎn)數(shù)n=1490。3.3減速器的選擇3.3.1減速器類型選擇減速器是作用在原動機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立、封閉的傳動裝置。由于減速器具備結(jié)構(gòu)緊湊、傳動準(zhǔn)確可靠、傳動效率高和使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，故在各種工業(yè)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。減速器種類型號很多，用來滿足多種機(jī)械傳動的不同要求。按工作環(huán)境和工作要求選用臥式二級圓柱直齒輪減速器。3.3.2減速器速比確定卷筒速度由公式（3.13）計算[7]。（3.13）式中v開——帶鋼速度，m/S，v開=2～3.5m/s；R——卷筒半徑，mm。1.當(dāng)卷筒載重最大時，帶鋼速度最小，帶卷的卷徑此時最大。v=2m/s，R=750mm，可得：n1=25.46r/min；2.當(dāng)卷筒空載時，帶鋼速度最大，帶卷的卷徑此時最小。v=3.5m/s，R=254mm，可得：n2=131.58r/min。所以由得：i1=58.52，i2=11.32根據(jù)所求i1和i2，由文獻(xiàn)[9]，選用減速器型號為ZSY-560-31.5-I,i=31.5

4橫移液壓缸裝置4.1液壓缸及其選擇液壓缸是液壓系統(tǒng)中非常重要的執(zhí)行元件，它可以將系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，也可以用來實現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動或擺動。液壓缸可以單獨(dú)使用，也可以兩個或多個組合起來或和其他機(jī)械機(jī)構(gòu)組合起來使用。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：1.結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠；2.重量輕、傳力大、壽命長；3.運(yùn)動慣性小、加工制造精度高、可作頻繁換向；4.易于實現(xiàn)遠(yuǎn)控和自控。為了滿足不同型式機(jī)械的不同用途的需要，液壓缸相應(yīng)地?fù)碛卸喾N結(jié)構(gòu)和不同的性能類型。按供油方向的不同，液壓缸可以分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只可以向缸的一側(cè)輸入高壓油，靠其他外力使活塞回程。雙作用缸則可以分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反向運(yùn)動均是靠液壓力來完成。按結(jié)構(gòu)形式的不同，液壓缸可以分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸與伸縮式套筒缸。按活塞桿的數(shù)量，液壓缸又可以分為單活塞桿缸和雙活塞桿缸。按缸的特殊用途，液壓缸又可以分為串聯(lián)缸、增速缸、增壓缸、步進(jìn)缸等。此類缸都不是一個單獨(dú)的缸筒，而是要和其他缸筒、構(gòu)件組合而成，所以從結(jié)構(gòu)形式來看，這類缸又稱為組合缸。液壓缸在工程機(jī)械上應(yīng)用十分廣泛。其使用條件有以下特點(diǎn)：1.工作強(qiáng)度高，經(jīng)常承受作用在工作裝置上及由液壓缸驅(qū)動的慣性質(zhì)量引起的沖擊壓力。2.工作環(huán)境非常惡劣，經(jīng)常要在充滿了水泥砂石與灰塵的環(huán)境中工作。3.工程機(jī)械大部分是移動式設(shè)備。安裝在其上的液壓缸，質(zhì)量要輕、體積要?。ㄟ@種要求是靠提高系統(tǒng)工作壓力來達(dá)到的）。所以質(zhì)量輕、體積小、壓力高也就成了工程機(jī)械用液壓缸的一個特點(diǎn)。4.工程機(jī)械工作場所的環(huán)境溫度變化大。要求液壓缸所用材料能適應(yīng)高溫和低溫。所以根據(jù)液壓缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作要求，本設(shè)計選用單桿雙作用活塞缸，單桿雙作用活塞缸是各類液壓機(jī)械應(yīng)用最廣泛的液壓缸。液壓缸的固定支承方式原本是采用兩端固定，在本設(shè)計中將其改成中間鉸鏈連接。這樣，在滑動機(jī)座的滑板磨損后整體下降時，能使橫移液壓裝置工作比較平穩(wěn)，也減小了活塞和液壓缸體之間的阻力，減少拉桿的受力所引起的力對活塞和缸壁的損傷，還能減輕拉桿運(yùn)動中所受的阻力，也還能減輕液壓缸的漏油現(xiàn)象。4.2液壓缸系統(tǒng)工作原理單桿活塞缸是指活塞只有一側(cè)帶活塞桿的液壓缸，如圖4.1所示。單桿活塞缸也有活塞桿固定式和缸筒固定式兩種安裝形式。兩種安裝形式的運(yùn)動部件運(yùn)動范圍是相等的，均是活塞有效行程的兩倍。單桿活塞缸因其左、右兩腔有效面積和不等，因此當(dāng)進(jìn)油腔和回油腔壓力分別為和，輸入左、右兩腔的流量均為時，液壓缸左右兩個方向的推力和速度均是不相同。圖4.1單桿液壓缸4.3液壓缸推力和流量等參數(shù)的計算液壓缸推力液壓缸推力可按式（4.1）計算[10]。（4.1）式中——活塞直徑，；——工作油壓，；——液壓效率，?？傻茫骸?.流量流量可按式（4.2）計算[10]。（4.2）式中——橫移速度，m/s；——容積效率，。可得：m/s。4.4液壓缸穩(wěn)定性計算與穩(wěn)定性校核4.4.1橫移機(jī)構(gòu)的阻力橫移機(jī)構(gòu)阻力可按式（4.3）計算[10]。（4.3）式中——機(jī)座與橫移機(jī)構(gòu)軌道的摩擦系數(shù)，；——橫移機(jī)構(gòu)推力機(jī)座總重量，?？傻茫?。式中n——安全系數(shù)，。4.4.2液壓缸穩(wěn)定性校核活塞桿當(dāng)它受軸向壓縮負(fù)載時，它能所承載的力F不能超過使它保持恒定工作所能允許的臨界負(fù)載F，以避免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。F的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面直徑、形狀和長度以及液壓缸的裝配方式等因素有關(guān)。活塞桿的穩(wěn)定性校核可按式（4.4）進(jìn)行計算[10]：（4.4）式中——安全系數(shù)，取；活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑可按式（4.5）計算。 （4.5）——活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，mm；J——活塞桿橫截面慣性矩，由下式（4.6）求出：（4.6）式中d——活塞桿直徑，?？傻茫?。A——活塞桿橫截面面積，。所以可得：mm。由文獻(xiàn)可知：液壓缸支承方式為一端自由，一端固定。式中——末端系數(shù)?；钊麠U長度：。當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時，則：（4.7）當(dāng)活塞桿的細(xì)長比，且時，則：（4.8）式中——柔性系數(shù)，由文獻(xiàn)[10]得，；E——活塞桿材料的彈性模量，。因為。所以用式（4.8），可得：?？傻茫核?則液壓缸能保證穩(wěn)定工作，符合設(shè)計要求。4.5橫移液壓缸支承裝置改進(jìn)本設(shè)計首先是對冷軋精整剪切線拆卷機(jī)的，要經(jīng)過對拆卷機(jī)的主要力能參數(shù)進(jìn)行計算，然后對拆卷機(jī)的橫移液壓缸機(jī)構(gòu)支承裝置做出了改進(jìn)設(shè)計。液壓缸的固定支承方式原本是采用兩端固定，在本設(shè)計中將其改成中間鉸鏈連接。這樣，在滑動機(jī)座的滑板磨損后整體下降時，能使橫移液壓裝置工作比較平穩(wěn)，也降低了活塞與液壓缸缸體之間的阻力，進(jìn)而大大增加了活塞與缸體的使用時長，并且也能大大減少液壓缸的漏油現(xiàn)象。

5主要零件的強(qiáng)度計算5.1拆卷機(jī)主軸計算拆卷機(jī)主軸在拆卷機(jī)拆卷的過程中，扮演著重要的角色，故主軸選用材料為45號鋼調(diào)質(zhì)處理。按彎扭合成強(qiáng)度條件對主軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。計算步驟如下：5.1.1彎矩圖根據(jù)簡圖，分別按水平和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩，按其結(jié)果做出水平面的彎矩圖（圖5.1b）和垂直面上的彎矩圖（圖5.1c），然后按式（5.1）[11]計算出總彎矩圖（圖5.1d）。（5.1）分析：1、水平面（H面），受力如（5.1b）所示，則有：（5.2）（5.3）式中——軸承1水平面支反力，kN；——軸承2水平面支反力，kN；——帶卷中心處到軸承1的距離，=965mm；——軸承1到軸承2的距離，=675mm?？傻茫?，。則彎矩由式（5.4）計算。（5.4）可得：。2、垂直面（V面），受力如（圖5.1c）所示，則有：（5.5）（5.6）圖5.1軸的載荷分析圖式中——軸承1垂直面支反力，kN；——軸承2垂直面支反力，kN；可得：，。則彎矩由式（5.7）計算。（5.7）可得：。5.1.2扭矩圖由文獻(xiàn)[11]得外力偶矩可按公式（5.8）計算。（5.8）式中——外力偶矩；P——輸入功率，；n——最大轉(zhuǎn)速，。則可得軸所受扭矩：。5.1.3校核軸的強(qiáng)度按第三強(qiáng)度理論[12]，計算應(yīng)力（5.9）由彎曲所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，則常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力?？紤]兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計算應(yīng)力為：（5.10）式（5.10）中的彎曲變應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，取。對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，將和代入式（5.10），則主軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：（5.11）式中——軸的計算應(yīng)力，MPa；M——軸所受的彎矩，kN；W——軸的抗彎截面系數(shù)，；——對稱循環(huán)應(yīng)力時，軸的許用應(yīng)力，其值按文獻(xiàn)選用。由主軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面A、B和C是主軸可能的危險截面?，F(xiàn)將驗算這三處的強(qiáng)度。A截面：A處的彎扭合成強(qiáng)度條件是：（5.12）式中——主軸A處的計算應(yīng)力，MPa；——主軸A截面所受的彎矩，；——主軸A截面的抗彎截面系數(shù)，，其中，，則。則可得：。B截面：B處的彎扭合成強(qiáng)度條件是：（5.13）式中——主軸B處的計算應(yīng)力，MPa；——主軸B截面的抗彎截面系數(shù)，，其中，則。則可得：MPa。C截面：C處的彎扭合成強(qiáng)度條件是：（5.14）式中——主軸C處的計算應(yīng)力，MPa；——主軸C截面所受的彎矩，,其中——主軸C截面水平面彎矩，；——主軸C截面垂直面彎矩，。則?！鬏SC截面的抗彎截面系數(shù)，，其中，，則。則可得：。由文獻(xiàn)[12]選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，得。因此A、B、C三個截面的計算應(yīng)力都小于，故主軸安全。5.2拆卷機(jī)主軸軸承計算5.2.1初選軸承因其主軸所受的軸向力很小，故可以省去。初選：軸承1為雙列圓錐滾子軸承，其中D=400，d=300，T=210，，,e=0.31，Y=2.2，,；軸承2為30332圓錐滾子軸承，其中D=300，d=160，T=75，，,e=0.35，Y=1.5。5.2.2驗算軸承的使用壽命軸承1：（5.15）式中——軸承1徑向力，?？傻茫?。又因為，則由文獻(xiàn)[13]查得：徑向動載荷系數(shù),軸向動載荷系數(shù)。當(dāng)量動載荷P的計算公式為：（5.16）式中——載荷系數(shù)，其值見文獻(xiàn)，取。則可得：?；绢~定壽命：（5.17）式中——溫度系數(shù)，由文獻(xiàn)[13]查得；——指數(shù)，對于滾子軸承。則由式（5.17）得：。軸承2：由式（5.15）得：（5.18）式中——軸承2徑向力，。則可得：。因為，則可得：徑向動載荷系數(shù)，軸向動載荷系數(shù)。同上可得：。則基本額定壽命。綜上由軸承1和軸承2看出最小的基本額定壽命為18131h，約為2.1年，所以能滿足工作要求，可以被選用。5.3聯(lián)軸器的選擇與校核聯(lián)軸器是用在連接兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件之間，以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，并在傳動過程不能分開使用的一種機(jī)械傳動裝置。選用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器時，應(yīng)根據(jù)具體的工作要求，綜合考慮兩軸間的相對偏移、聯(lián)軸器的載荷特性、工作轉(zhuǎn)速、聯(lián)軸器的外廓尺寸、工作環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性等方面的因素。5.3.1聯(lián)軸器類型選擇為了阻斷振動和沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器適用于連接兩同軸線的傳動軸系，并具有補(bǔ)償兩軸間相對偏移和一般減振性能。5.3.2聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器的主參數(shù)是公稱轉(zhuǎn)矩[14]，選用時各轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合以下關(guān)系：（5.19）式中——理論轉(zhuǎn)矩，；——計算轉(zhuǎn)矩，；——公稱轉(zhuǎn)矩，；——許用轉(zhuǎn)矩，；——許用最大轉(zhuǎn)矩，；——最大轉(zhuǎn)矩，。聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩由式（5.20）計算。（5.20）式中——驅(qū)動功率，；n——工作轉(zhuǎn)速，?？傻茫?。由文獻(xiàn)查得工況系數(shù)K=2.3,則計算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=10458.1kN.mm5.3.3聯(lián)軸器型號選擇聯(lián)軸器型號查文獻(xiàn)[14]得，選用LX8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩16000kN.mm許用最大轉(zhuǎn)速為2120r/min，軸徑80~125mm之間，故滿足使用。5.3.4聯(lián)軸器強(qiáng)度驗算聯(lián)軸器強(qiáng)度驗算聯(lián)軸器強(qiáng)度驗算由文獻(xiàn)[14]得：彈性套與孔壁間的擠壓應(yīng)力由式（5.2.1）計算。（5.21）式中——柱銷數(shù)目，，其中，則個；d——柱銷直徑，；——柱銷中心所在軸的直徑，；L——彈性套長度，；——許用擠壓應(yīng)力，?？傻茫骸?.聯(lián)軸器柱銷的彎曲應(yīng)力驗算聯(lián)軸器柱銷的彎曲應(yīng)力驗算由文獻(xiàn)[14]得：彎曲應(yīng)力按式（5.22）計算。（5.22）式中——柱銷的許用彎曲應(yīng)力，，為柱銷材料的屈服極限，其材料為45號鋼調(diào)質(zhì)處理，=335MPa，則?？傻茫骸＞C上彈性套與孔壁間的擠壓應(yīng)力和彈性柱銷彎曲應(yīng)力都符合強(qiáng)度要求。

6潤滑方式的選擇機(jī)械零件之間的摩擦是導(dǎo)致零件發(fā)熱、磨損且損壞機(jī)械設(shè)備的主要原因。加工再完善的機(jī)械，如果解決不了零件間的摩擦的磨損，就無法保證機(jī)械的正常使用壽命而損毀。所以我們要解決問題的辦法就是采用潤滑。潤滑可以讓零件之間的摩擦損耗降到最低，潤滑是機(jī)械設(shè)計中必不可少的重要組成部分。在兩摩擦面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦，減緩零件磨損，保護(hù)零件不受銹蝕，而且在采用循環(huán)潤滑的同時還可以起到散冷、降溫作用。由于液體自身的不可壓縮性，潤滑油膜還擁有緩沖、減振的作用。使用膏狀的潤滑脂，即可以防止內(nèi)部潤滑劑的外溢，還有可以阻擋外部雜質(zhì)侵入，避免加速零件的磨損，起密封的作用。潤滑的實質(zhì)其實就是在兩個相對運(yùn)動之間的表面加入摩擦因數(shù)很小的潤滑劑，使兩個表面相互隔離并不直接接觸，以降低摩擦因數(shù)和減小磨損。潤滑的方式有兩類：油潤滑和脂潤滑。這兩種潤滑的方式各自有優(yōu)缺點(diǎn)。潤滑油主要分三類：一是有機(jī)油，通常是動植物油；二是礦物油，主要是石油產(chǎn)品；三是化學(xué)合成油。而礦物油的儲存量充足，成本又比較低，且穩(wěn)定性能好，所以是使用較多的油類。化學(xué)合成油是一種新的潤滑油，通過化學(xué)合成的方法制造的，這種油能滿足礦物油所不能滿足的許多特殊要求。由于其應(yīng)用針對許多特定環(huán)境，屬于專用油，適用面不是特別廣泛，而且成本很高，所以一般很少應(yīng)用[14]。選擇潤滑介質(zhì)時應(yīng)該主要考慮以下幾方面；（1）負(fù)荷特性和大?。?/p>

（2）工作的溫度高低；

（3）運(yùn)動速度的大??；

（4）工作環(huán)境的溫度；

（5）摩擦副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和潤滑方式。潤滑脂為另一類應(yīng)用最多的潤滑劑，通常滾動軸承都是采用脂潤滑。絕大部分潤滑脂用于潤滑，稱為減摩潤滑脂。減摩潤滑脂主要是起到降低機(jī)械摩擦，防止機(jī)械磨損的作用。同時還可以起防止金屬腐蝕的保護(hù)和密封防塵作用。有一些潤滑脂主要用來防止金屬生銹或腐蝕，稱為保護(hù)潤滑脂。例如工業(yè)凡士林，常被稱為密封潤滑脂。潤滑脂大多數(shù)是半固體狀的物質(zhì)，具有獨(dú)特的流動性。潤滑脂的作用主要是潤滑、保護(hù)和密封。在本設(shè)計中采用了液壓缸的裝配應(yīng)用20號工業(yè)油，滾動軸承應(yīng)選用潤滑脂。7設(shè)備的可靠性與經(jīng)濟(jì)性評價7.1設(shè)備完好率與利用率設(shè)備的完好率和利用率是用來評價工程機(jī)械技術(shù)水平的兩項重要指標(biāo)，它們在一定程度上反映出了企業(yè)設(shè)備管理的水平和技術(shù)裝備的素質(zhì)。設(shè)備的完好率是設(shè)備管理水平的一個重要考核指標(biāo)，它反映工程企業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用，管理，保養(yǎng)，維修的情況，對促進(jìn)企業(yè)設(shè)備的完好管理發(fā)揮重要作用。完好率是擁有橫向聯(lián)系的一種標(biāo)準(zhǔn)，它既能反映設(shè)備的狀態(tài)技術(shù)水平，又能表現(xiàn)設(shè)備檢修工作的狀況和生產(chǎn)維護(hù)的工作效果?？己送旰寐实慕K極目的是保證裝拆設(shè)備，并使其始終保持良好的技術(shù)狀態(tài)。完好率的經(jīng)驗公式為：設(shè)備的利用率是一種縱向延展的指標(biāo)，考核它不僅能夠表現(xiàn)設(shè)備的投資效果，設(shè)備的轉(zhuǎn)做率和作業(yè)效率，而且能夠反映設(shè)備系統(tǒng)功能的投入及性能發(fā)揮的狀態(tài)?？己说淖罱K目的是在于提高設(shè)備的利用效果，充分發(fā)揮設(shè)備的潛力和能力。利用率的經(jīng)驗公式是：7.2設(shè)備的可靠性7.2.1設(shè)備可靠度的計算由式（7.1）計算。R(t）（7.1）式中R(t)——可靠度函數(shù),取t=600h；λ——失效率，取λ=0.4×10-3。（7.2）設(shè)備失效率浴盆曲線如圖7.1。圖7.1失效率浴盆曲線7.2.2設(shè)備平均壽命平均壽命,即機(jī)械設(shè)備的可靠性另一個性能指標(biāo)：使用壽命,工作時間隨機(jī)變量的期望值。由式（7.3）計算。（7.3）式中——平均壽命；——可靠性函數(shù)。機(jī)械設(shè)備是可修復(fù)系統(tǒng)。若,那么由下列公式求出壽命：（7.4）式中λ——設(shè)備的失效率，取若一次年修期間，統(tǒng)計維修26次，則機(jī)械壽命為：7.2.3機(jī)械設(shè)備的有效度設(shè)備有效度—指年修期間的有效度即設(shè)備在這段工作運(yùn)行的有效利用率。根據(jù)公式（7.5）：（7.5）式中MTBF——平均工作時間；MTTR——平均故障間隔期。假設(shè)每班停機(jī)檢查共1080小時，工作狀態(tài)圖見圖7.2所示。圖7.2設(shè)備工作狀態(tài)圖hh則7.3設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性評價由文獻(xiàn)[15]可得到公式：（7.6）式中K0——總投資額，Hm——年平均凈收益，由于，所以，經(jīng)濟(jì)可行。投資回收期是用平均年凈收益來返本的總投資額。投資回收期采用了靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評價方法，設(shè)備投產(chǎn)后按每年取得的凈收益計算，其中包括利潤和設(shè)備折舊費(fèi)。將全部投資即固定資產(chǎn)投資和流動資金回收所需時間，以年為單位并從建設(shè)年算起。由此可得到表7.1表表7.1收益資料表時期（年）123456789101112131415建設(shè)期年凈收益302510202225253030303535354040累積凈收益-30-55-45-2530224777107137172207242282322由表7.5可算得：由于，所以,經(jīng)濟(jì)上合理。7.3.1盈虧平衡分析以年產(chǎn)量成本、利潤評價一年產(chǎn)量的平衡點(diǎn)。年產(chǎn)量大于平衡點(diǎn)才能有