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鞍山科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1.5 兆牛摆动剪切机的设计 全套完整版全套完整版 CADCAD 图纸等，联系图纸等，联系 153893706153893706 1 绪论 1.1 课题选择的背景和目的 摆动剪切机是安装在 500 型钢热连机前后，用于切头切尾和卡钢事故的处 理剪。随着国民经济的发展，需要更多数量的,更多品种,更高质量的型钢。为 满足这一需求而型钢的发展不外乎两个，一是挖潜改造旧轧机，二是上新设备， 采用新技术新工艺使型钢设备现代化。对我过来讲两条腿走路更为重要。用新 技术更新改造的旧轧机可以少花钱多半事见效快。500/700 热连轧机组是原鞍 钢第二初轧厂的设备现以安装在第一炼刚厂小钢连车间，采用第一炼钢厂的连 铸坯，断面 300*300mm 长 20 米。生产 90*90 平方毫米和 60*60 平方毫米的坯料。 型钢热连轧机组的生产率高，成品率好采用直列式布置采用普通热轧法。700 型钢热连轧采用箱-主箱孔型系统，而 500 型钢热连轧组采用菱-方孔型系统轧 机生产正常。但是摆动剪切机随着生产速度的提高,经常出现滑道断裂。本设计 对摆动剪进行分析改进方案，解决生产中存在问题。通过单体机械设计，掌握 单体设备在 700/500 连轧机组的位置为总体方案的选择创造条件。通过分析局 部观看总体方案的全局达到提高综合设计能力和独立分析能力，通过单体机械 摆动剪破坏原因分析把理论知识和生产实际结合起来，这就是选择这个题目的 目的。 1.2 热轧型钢轧机的国内外发展趋势 大，中型型钢生产，大型轧机轧辊名义直径在 500-750 毫米,中型轧机名义 直径在 350-650 毫米.轨梁轧机在 750-900mm。实际，各类轧机，轧辊直径很难 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 2 页 细分。700/500 型钢热连轧机最大轧辊直径是 850mm，最小轧辊直径是 500mm。 大、中型钢轧机型钢生产的特点是产品断面比较复杂，除小量的方、园扁以外 大多数是异型断面产品，由于断面复杂，轧后冷却收缩不均造成轧件内部残余 应力和成品形状尺寸的变化。产品品种多，除少量专业化型钢轧机外，大多数 轧机都进行多品种生产，轧辊储备量大，换辊较频繁不便于连轧生产、轧制特 别多，除少量用专业化轧机采用连续式外大部分小批量生产。世界各国型钢的 生产占钢材比重各自不同，工业发达的国家型钢占钢材比重小，发展中国家型 钢占钢材比重大，型钢生产的总趋势是比重越来越小，但其产量和品种则逐年 增加。随着国民经济的需要和轧钢技术提高。很多原有的型钢品种不断改进， 新的型钢品种不断增加，以前，很多必须用锻压，冲压或机械制造加工方法生 产的产品，现在能以轧制方法取而代之，因此，轧制产品的种类和生产技术， 也同样在一定程度上反映一个国家冶金工业的发展水平。 型钢轧机的发展趋势是： 1.2.1 轧机布置向半连续化或全连续化发展 半连续式可分为机组粗轧为连续而精轧为横切式，或者粗轧为横列式而精 轧为连续式。复二重式也属于半连续式轧制需正反围盘，轧制速度提高受到限 制。连续式每机架只轧一道轧件，可在数架轧机内同时轧制，轧制速度快温降 小，可采用微张力轧制，生产率与品种单一比较合适，但投资大。 1.2.2 轧制工艺改革出现了切分轧制、热轧冷拔 切分轧制也叫热轧一纵剖轧法，比较难轧的非对称断面产品先设计成对称 断石，或将小断面产品设计成并联型式大断面产品，以提高轧机生产能力，然 后在轧机上或冷却后用圆盘剪进行纵剖。可得到二个不同尺寸的型材。热轧冷 拔，这种方法可生产高精度型材，其产品机械性能和表石质量高于一般热轧型 钢，可直接应用于各种机械零件，此法可提高工效，减少金属消耗，进行小批 量生产，其方法：先热轧成型，并留有冷加工余量，然后经酸洗，碱洗，水洗， 涂润滑剂冷拔成材。 1.2.3 轧机结构改造 提高轧制速度 1 四辊万能轧机生产 H,T 断面型钢 2 中小型普遍采用预应力及短应力线轧机，结构紧凑，减少调整，减少工艺过 程，提高轧制精度 1.2.4 加热炉控制 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 3 页 加热炉采用电视遥控及计算机自动调节炉温及炉压满足节约燃料，加热均 匀控制方便。 1.2.5 冷却工艺改造 冷却工艺改造采取斯太尔摩法，施罗曼法等应用小型和线材在轧件检测上 增添测厚仪，激光测径仪，光学测径仪，元素测量法等，型钢轧机逐渐向专业 化，长件化，多品种以及向半连轧和全连续化方向发展。 1.3 剪切机的种类和用途 型钢剪切机主要有三种类型 1.3.1 摆动式剪切机 装在连轧机的前面，用于剪切头尾和事故剪。 1.3.2 滚动式飞剪 剪切小型钢，作为切头飞剪，其剪切厚度可达 45mm，速度可达 15m/s 的轧 件。 1.3.3 曲柄偏心式飞剪 这类飞剪装设在连续型钢轧机后面剪定 R 长度的钢坯。 1.4 摆动剪研究的内容和方法 1.4.1 摆动剪在型钢连续机组布置和作用 1 机组平面布置图如图 1.1 所示 图 1.1 300/500 机组平面布置示意图 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 4 页 2 摆动剪的作用 将 700 连轧机轧出的坯料，切头，以便 500 连轧机咬入，防止卡钢，切尾 防止运行中划伤辊道和轧制困难，当轧机出现事故时，将 700 连轧机轧出的轧 坯剪断以便用吊车运走防止轧件在轧机中停留，即事故处理剪。 1.4.2 型钢热连轧机的生产工艺 原料从第一炼钢厂连铸车间运来进 F1 轧机水平轧制经过 90 度翻钢机翻转 90 度进入 F2 水平轧机在经过水平连续轧制。从轧制过程中可以看出 700 连轧 机采用的箱-主箱孔型系统，而 F1 采用水平轧机是因为若采用立辊选用上传动 方案，使得厂房费用变太高，投资费用更多。采用下传动方案，维修不方便。 采用水平轧机用 90 度翻钢机也达到了箱-箱孔型要求。700 连轧机出来后 通过 摆动剪切头由 45 度翻钢机变成菱形，在进入水平轧机轧制后用飞剪机剪切成一 定的定 R 长度。500 连轧机采用菱-方孔型系统。剪切后的轧件用收集辊道收集 后打印用吊车运往冷床冷却后入库。 1.4.3 摆动剪的结构特点和研究的内容与方法 1 摆动剪采用双曲柄机构，通过轧件运动带动它摆动到一定摆角后剪断后复位， 剪切过程中，在复位弹簧的弹力作用下使摆角复位。 2 首先到现场对摆式剪进行调研，了解剪切机生产中存在问题，收集有关技术 参数，了解结构特点。 3 制定设计改进方案并进行方案的评述。 4 进行设计计算。 5 对传动控制系统提出要求以保证摆式剪的启动和自动控制方法。 6 对传动付提出润滑方法和润滑油品种。 7 制定出安装规程和检修要求。 8 进行设备的经济分析与评价。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 5 页 2 摆动剪设计方案的选择和评述 2.1 摆动式飞剪机设计方案的选择 2.1.1 摆动式飞剪传动简图 如图 2.1 所示： 1 驱动齿轮；2 偏心曲轴；3 连杆；4 上刀台；5 拉杆；6 滑槽；7 下刀台；8 滑块；9 弹簧；10 联轴器； 11 驱动电机. 图 2.1 摆动式飞剪传动简图 2.1.2 摆动剪的剪切过程 在轧制过程中轧件到摆动剪前启动剪切机轧件运行剪切机内进行剪切。因 此轧件运行带动剪切机构摆动，此时滑快沿滑槽滑动，剪断后达到允许摆角。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 6 页 剪切机构逐渐达到最大开口度，同时在复位弹簧作用下摆动杆摆回剪切机复位， 完成一次剪切。剪切机采用剪切工作制，剪切机构采用双曲柄机构。 2.2 摆动剪方案评述 由摆动式飞剪传动简图可知，采用单电机驱动，采用飞轮力矩少的电机， 以便起制动，采用联轴节制动器以便电机快速停止。传动采用二级齿轮带动曲 柄转动。采用曲柄连杆剪切机构，结构简单。为保证摆杆复位采用复位弹簧， 防止复位冲击。曲柄采用滚动轴承。 为解决滑道破坏其办法：第一是减小摆角，因轧件剪切时间一定即轧件移 动距离一定，摆角减小只能增加摆杆长度。第二增加许用摆角采用加长复位弹 簧的改变。 2.2.1 减小摆角 (1)方案 1 利用原机架将地基上面安上地脚板，为使轧线不变加长曲柄连杆机构和拉 杆的长度，这个方案基本上保持原设计的模式总体无大的改变。 通过计算机架应抬高 300mm。并选择转速较大的电机减小摆角，使摆角在 许用值之内。选择低转速惯量，高转速电机降低启动时间，在额定转速时进行 剪切，可减少剪切时间，减少摆动剪的摆角。 (2)方案 2 利用原机架，把曲柄在机架上的轴承座垫高，即制造一对与原轴承座相同 的瓦座，放时机架内其他部分同方案 1。 (3)方案 3 利用原机架，将电机启动工作改成连续工作制，大齿轮空套在曲柄上，采 用离合装置进行剪切。这样剪切时间减少摆角也减少。不改变复位机构达到剪 切的目的。电机可完全在额定转速下剪切，剪切时间自然减少轧辊走的长度变 小，摆角自然较小。 2.2.2 增加许用摆角 增加复位弹簧的长度，适当增加拉杆长度，再加一个螺钉套筒，从而使许 用压缩量增长了许用摆角达到改进的目的。 由上面的评述在结合工厂的实际情况，可采用增加许用摆角方案，同选择 惯性低的电机其优点： 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 7 页 1 改造的环节少； 2 制造费用低； 3 装拆容易； 4 经过现场改造，使用效果良好； 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 8 页 决定采用该方案，机构简图如图 2.2 所示 图 2.2 机构简图 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 9 页 3 剪切力的计算 3.1 剪切速度和剪切力 3.1.1 摆动剪设计参数 轧件运行速度 1.5m s 轧件尺寸 136 136 2 mm 材质 # 20 剪切温度950 oc 3.1.2 剪切机构主要参数的确定 1 剪切行程 H=+j+ q +s，=h+（50-70）=181+29=210mm 1 H 1 H 700 连轧出来的断面取 29 j=0，q=0，s=10 H=210+10=220mm 2 剪切机构 剪切机构采用双曲柄机构 保证运动剪切增加一个摆杆 曲柄尺寸60mm 50mm 1 E 2 E 为110mm 2 H 600mm 2 L 550mm 3 L 108mm 4 L 其它尺寸图 3.1 所示 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 10 页 C B t A 3 1 2 210 图 3.1 机构尺寸简图 3 剪切机构活动度 由图 3.1 可知，机构活动度 3n2 l P H P 3 62 80 2 曲柄的转动和轧件运动推动机构摆动，因此机构有确定的运动。 3.1.3 剪切速度的确定 1 不摆动剪切时的剪切速度 uX BCL 2 sin() cos()() sin Lt t ttg t sin 12 2 EE L sin() t 12 2 EE L cos() cos t 开始剪切时：，t ，490， 1 1 tX BC L BC L 2 sin() sin t L t 2 轧件运动时的剪切速度 uX BCL 2 sin() cos()()() sin()() Lt t ttgt 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 11 页 BC L 2 L sin() sin() t t tg 221121 2 (sinsin)()/(sinsin) 1195cos1195 VtEttVttEtt Et 2 2 cos1 11951 VEt tg 12 2 sinsin() EE t L 12 2 cos() () cos EEt L 式中轧件运行速度 mms 剪切时间 t 2 t 2 t 1 t 490X BC L 剪刃接触轧件开始剪切，轧件高度180mm 0 h 开始剪切剪切行程22018139mm 切入深度 Z39X 剪刃行程大于 39 毫米以后，开始剪切轧件，相对切入深度 0 n 计算结果列表 3.1 中 表 3.1 计算数据统计表 曲柄转角 （ ）t 0 剪刃行程坐 标长度 （mm） BC L 剪刃行程 X（mm） 剪切速度 V （mm/s） 切入深度 Z （mm） 相对切入深 度（%0 20495558.700 4051121114.400 5452939148.200 6554555173.2168.8 7556572190.63318 8558090203.25128 95599109209.97039 105619129209.99050 115656166187.912770 135672182165.814380 150693203120.116491 16070221283.017396 3 计算曲柄转速，剪切时间 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 12 页 n 30V R V209.9mms R110mm 1 E 2 E n 取18rmin 30 209.9 18.2 110 H n 开始剪切时间 1 t 54 180 0.5 3 66 18 30 H H t t s n n 0 1 54 剪切完成时间 =t 180 1.7 6 18 s 0 180 剪切时间 =1.7-0.5=1.2s 2 t 1 tt 3.1.4 剪切力的计算 1.最大剪切力的计算 maxmax00 0.6 tbt PKFKF 剪切原始面积 =136 136 0 F 0 F 2 mm 剪切深度最大单位剪切抗力，由文献6，259查表 45，=48Mpa maxt maxt 剪切温度强变限，由文献6，265查表 8.3，t=950，=80Mpa bt 950b K剪刃磨钝系数由文献6，262,中型剪 K=1.2 =1.2 48 136 136 max P max00 0.6 tbt KFKF max P 2.不同剪切位置的剪切力 =P 10t KF 剪切位置单位剪切抗力 t 宽变变化系数 确定 取=1 1 K 0 0 b n 1 K = =28Mpat 0 658.8% t =1 28 136 136=518KNP 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 13 页 其他计算见表 3.2 表 3.2 数据统计表 曲柄转角 （ ）t 0 相对切入深度 （%） 单位剪切阻力 （Mpa） t 剪切力（KN）P 658.828517.89 751835647.36 852843795.33 953948887.81 1055046850.82 1157041758.34 1358038702.85 1509128517.89 1609618332.93 3.2 剪切力矩的计算 偏心轴上静力矩 jpfkon MMMM 式中剪切力矩 p M ppp MMM 下上 上剪刃剪切力矩 p M 上 = p M 上2 cossinPEt（） 下剪刃剪切力矩 p M 下 = p M 下1sin PEt 摩擦力矩 f M = f M 12 P EE（） 摩擦系数 启动工作制0 kon M 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 14 页 计算结果列表 3.3 表 3.3 数据统计表 曲柄转角 （ ）t 0 剪切力 （KN）P j M 上 Nm（） j M 下 Nm（） f M Nm（） j M Nm（） 65517.89 2.1 4 102.8 4 102.8 4 107.7 4 10 75647.36 2.9 4 103.8 4 103.6 4 1010.3 4 10 85795.33 3.8 4 104.8 4 104.4 4 1013 4 10 95887.81 4.4 4 105.3 4 104.9 4 1014.6 4 10 105850.82 4.2 4 104.9 4 104.7 4 1013.8 4 10 115758.34 3.6 4 104.1 4 104.2 4 1011.9 4 10 135702.85 2.8 4 103.0 4 103.9 4 109.7 4 10 150517.89 1.5 4 101.6 4 102.9 4 106.0 4 10 160332.93 0.7 4 100.7 4 101.8 4 103.2 4 10 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 15 页 4 电机型号及容量的选择 根据实际需要选择电机 ZD131-1B N=100 千瓦，n=500-1000，K=2.5-2.75 min r 电机的功率 max 30 jH Mn NKW K 曲柄最大静力矩 KN m maxj M 曲柄转速 =18 H n H n min r K电机过载系数 查电机手册 N , =584 er N er n min r 速比 =32 er H n i n 584 18 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 16 页 5 主要零件的强度计算 5.1 齿轮的强度计算 设备为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度等级,直齿圆柱齿轮传动。 材料选择。由文献7，189表 10-1 选择小齿轮为 40 （调质） ，硬度为 r C 260HBS，大齿轮材料为（调质）硬度为 200HBS，二者材料硬度差为40 n ZGM 60HBS 选小齿轮齿数=18，大齿轮齿数=u =5 18=90 1 Z 2 Z 5.1.1 按齿面接触强度设计 由文献7，200设计计算公式（10-9a）进行试算，即 2 1 3 1 1 2.32 tE t dH K TZu d u （5.1） 确定公式内的各计算数值 1.试选载荷系数=2.7； t K 2.计算小齿轮传递的转矩 =95.5/=95.5100/90=1.06； 1 T 5 10 1 P 1 n 5 10 7 10 3.由文献7，201表 10-7 选取齿宽系数 =1； d 4.由文献7，198表 10-6 查得材料的弹性影响系数 =189.8Mpa； E Z 5.由文献7，207图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =600Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限 lim1H =540Mpa； lim2H 6.计算应力循环次数 =60j=609012830015=3.89 1 N 1 n h L 8 10 =/5=7.78； 2 N 1 N 7 10 7.由文献7，203图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 =0.95；=0.91； 1HN K 2HN K 8.计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由文献7，202 式（10-12）得 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 17 页 = =0.95 600Mpa=570MPa 1 H 1lim1HNH K S = =0.91 540Mpa=506Mpa 2 H 2lim2HNH K S 5.1.2 计算 1.试算小齿轮分度圆直径,带入中较小的值 1t d H =400mm 2 1 3 1 1 2.32 tE t dH K TZu d u 2 7 3 2.7 1.06 106189.8 2.32 15506 2.计算圆周速度 V V=m/s=0.4m/s 11 60 1000 t d n 1 18 60 1000 t d 3.计算齿厚 b b=400mm 1dt d 4.计算齿厚与齿高之比 b/h 模数 =17 t m 11 / t dZ 齿高 h=2.25=37.5mm b/h=10.67 t m 5.计算载荷系数 根据 V=0.4m/s，8 级精度，由文献7，192图 10-8 查得动载系数=1.10； V K 直齿轮，假设/b100N/mm。由文献7，193表10-3查得 Vt K F =1.2； HF KK 由文献7，190表 10-2 查得使用系数=1； A K 由文献7，194表 10-4 查得 8 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时。 =1.53 233 1.150.180.31 101.15 0.18 1 0.31 10400 Hd Kb 由 b/h=10.67，=1.53 由文献7，195查图 10-13 得=1.35；故载荷系数 H K F K 1 1.12 1.2 1.532.06 AVHH KK K KK 6.按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，得 =650mm=395.87mm3 11t t K dd K 32.06 2.7 7.计算模数 m 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 18 页 m=19.98 1 t d Z 359.7818 5.1.3 按齿根弯曲强度设计 由文献7，198式（10-5）得弯曲强度的计算公式为 1 3 2 1 2 FaSa dF Y YKT m Z （5.2） 1.确定公式内的各计算数值 （ 1 ）由文献7，204图 10-20c 查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa； 1FE 大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380Mpa； 2FE （ 2 ）由文献7，202图10-18查得弯曲疲劳系数=0.90，=0.97； 1FN K 2FN K （ 3 ）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得 = 1 F 11 0.90 500 321.42 1.4 FNFE K MPaMPa S = 2 F 22 0.97 380 263.28 1.4 FNFE K MPaMPa S （ 4 ）计算载荷系数 K =1.681 1.12 1.2 1.35 AVFF KKKKK （ 5 ）查取齿形系数 由文献7，197表 10-5 查得=2.91；=2.20。 1Fa Y 2Fa Y （ 6 ）查取应力校正系数 由文献7，197表 10-5 可查得=1.53；=1.78。 1Sa Y 2Sa Y （ 7 ）计算大、小齿轮的并加以比较 FaSa F Y Y 22 2 2.16 1.81 0.01487 238.86 FaSa F YY 11 1 2.65 1.58 0.01385 303.57 FaSa F YY 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 19 页 大齿轮的数值大。 2.设计计算 7 3 2 2 1.68 1.06 10 0.0148716.46 1 24 m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度 计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿 面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有 关，可取弯曲强度算得的模数 16.46 并就近圆整为标准值为 20mm，按接触强度 算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 小齿轮齿数=20 1 Z 1 d m 400 20 大齿轮齿数 21 5 20100ZuZ 这样设计出的齿轮传动，既能满足齿面接触疲劳强度，又能满足了齿根弯 曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 5.1.4 几何尺寸计算 1 计算分度圆直径 11 20 20400dZ mmm 22 100 202000dZ mmm 2 计算中心距 12 40020001200 2 dd amm 3 计算齿轮宽度 取 。 1 1 400400 d bdmm 1 400Bmm 2 405Bmm 5.2 曲轴的强度计算 5.2.1 曲轴的尺寸和材料性能 曲轴尺寸见图 5.1 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 20 页 图 5.1 曲轴尺寸图 选择材料热处理调质40 r C 2 180N mm 2 140N mm 5.2.2 曲轴的强度校核 由见图计算公式： 2 cossin n MPet 上 1sinn MPet 下 第三位置，危险截面， P=887.81KN，=44000，=53000 n M 上 Nm n M 下 Nm 其内力图由图 5.2 所示 P/2 P/2 P/2P/2 210P/2 Mn上 2 Mn上 2 Mn下 2 Mn下 2 Mn下 2 Mn下 2 +Mn上 Mn上 Mn下 - 2 Mn下+Mn上 MW=345P/2 M图 T图 图 5.2 内力图 截面 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 21 页 =345P=153147 W M 1 2 345 887.81 2 Nm =44000-=17500 2 N NN M MM 下 上 53000 2 Nm W= 33 0.400.0063 32 m = 22 1 0.75 WN MM W 22 6 1 1531470.75 17500 0.0063 10 22 24.43180N mmN mm 截面 =210P=210 887.81=93220 W M 1 2 Nm =17500 N MNm 33 0.270.0019 32 Wm = 安全 22 6 1 932200.75 17500 0.0019 10 22 49.70180N mmN mm 截面 安全 33 4400053000 140 0.20.2 0.255 N M d 2 N mm 最大剪切力 1500KN = W M 210 1500157500 2 Nm =偏安全 22 6 1 1575000.75 17500 0.0019 10 22 49.70180N mmN mm 5.3 切向键的计算 切向键受力如图 5.3 所示 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 22 页 X h d fN N 图 5.3 切向键受力图 切向键工作面上的抗挤压的强度条件计算，不计入表面的摩擦力，两个键按一 个计算，传递的扭矩为： 2 dh X max 22 KN ddh MfN 因为=0.1，则hd max () K Nha l 挤压 =27.6 （Mpa） max 0.450.5 K Mf d ha l 挤压 4 10 式中键的宽度（mm）h 切向键的长度 （mm）l 在键的工作面上的倒棱的宽度（mm）a 挤压许用应力（Mpa） 挤压 =0.2，=4mm，=0.1，=180， =45mm，=14.6Mpfahd 挤压 2 N mm l K M 4 10 a 满足强度条件 maxK M K M 5.4 滑块损坏的改进设计 从计算结果可知，剪切 136 136的轧件，剪切力没有达到摆式剪最大 2 mm 剪切力 1.5MN，构件强度按原设计是满足要求的。但拉杆摆角增加，弹簧 0 7.01 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 23 页 实际位移大于允许位移，弹簧压死。从剪切机构的结构尺寸可以算出，剪切机 构的摆角时，滑道外沿受力。由于连接处相当于焊死，机构又强迫摆 0 27.2 动，势必使滑块与滑道之间产生很大的相互力偶作用，致使连杆变形，滑道损 坏。 解决滑道损坏的方法 1.增加一节弹簧，使它的允许位移增加到 386mm，满足 条件，防止复位 弹簧压死。 2.增加摆体长度，使拉杆摆角减小，虽然弹簧变形略有增加，仍满足 5 条件。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 24 页 6 6 润滑方法的选择润滑方法的选择 6.16.1 润滑和摩擦的概念润滑和摩擦的概念 在现代冶金工厂中，为减少机器运转部分的摩擦，延长机件使用寿命及减 少能量消耗，故对于润滑问题，越来越显得重要。而轧钢车间又是整个冶金工 厂中机械设备最集中的地方，并要求机件能长时间工作，以保证连续生产，因 而对轧钢机械设备的润滑界显得更为重要。根据以往统计，轧钢车间有很大一 部分动力是消耗在无用的摩擦上，大部分机件的损坏与定期更换也是摩擦作用 的结果，因此设法降低摩擦将是提高生产率的一个途径。 摩擦通常分为三种：干摩擦，液体摩擦，半液体摩擦。 干摩擦就是运动部分直接接触，其间没有第三者参与运动，因此，二接触 面的凹凸点（显微组织）在运动中互起阻碍作用，产生摩擦，这种情况叫干摩 擦。相反，如果在运动件之间有第三者参见运动，使二相对运动部件的表面不 直接接触，由第三者给隔离起来，后者的摩擦要比前者小得多。半液体摩擦则 是介于二者之间的一种摩擦。 干摩擦的大小取决于二相对物体的材料性质、运动速度、工作温度、表面 状况等因素。一般情况下，这类摩擦系数在 0.180.45 之间，而液体摩擦系数 却远较干摩擦为小，通常在 0.0010.005 之间。 润滑的基本原理，就是隔开二接触面凹凸不平的表面接触，变为第三者 （油膜）的内摩擦运动。液体的内摩擦要比相对运动的固体为摩擦小得多。油 膜保持得越好，则摩擦系数就越小。封闭式液体摩擦轴承就是根据此原则把润 滑油加压后送进去的，目的是为更好的将轴托起增加油墨厚度以减少摩擦。 轧钢车间的机械设备是在高温和恶劣条件下工作的。一般机件都在承受 100 C 的温度，有的摩擦机件在 250400kg/cm 或更高压力下运转，有时还有 2 冲击负荷，润膜极易被破坏转数不高也使油膜难以形成。此外，如水分多、灰 尘多、有腐蚀性气体都是润滑的不利条件。 为此要求润滑油应具备下列几点： 1 所用的润滑油能适应高温、高压负荷各种转数的要求，能够保证处于液 体摩擦状态，即要求具有润滑作用。 2 润滑油在机械运转过程中应具有冷却作用，能保持摩擦表面具有一定的工作 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 25 页 温度。要求润滑油具有清洁作用，能够在规定时间内经受外界温度、压力、湿 气与氧化等作用，不应有腐蚀作用。 3 要求润滑油具有清洁作用，能吸收带走运转过程中产生的一些有害物质，如 金属屑、灰尘等杂物。 4 要求润滑油具有清洁作用，能够在规定时间内经受外界温度、压力、湿气与 氧化等作用，不应有腐蚀作用。 机组和机件中摩擦不见得润滑要依靠专门的润滑系统来实现。根据把润滑 材料送至摩擦表面方法的不同，润滑系统分为流出式和循环式两种。按照用油 点间的关系来分，又有集中润滑与单独润滑两种。 6.2 剪切机设备润滑方法 减速机采用稀油油池润滑，高处轴承采用干油润滑，曲轴各轴承采用干油 润滑，滑槽采用干油润滑，机构连杆转动处采用干油润滑。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 26 页 7 7 试车方法和对控制系统的要求 7.1 试车要求 1.组装完毕，须进行人工盘车，确无不良现象时方可试车 2.空载试车至少两个小时，正反转各一小时以上 3.试车应保证 1润滑系统，冷却系统正常 2传动平稳，无周期性噪音 3压下系统轻便灵活 4各紧固零件联结可靠 5各轴承温度不超过C60 4.满足以上要求，方可试车 7.2 维护规程 1.一切正常方可开车 2.停车后要检查系统有无缺陷和各运动部件温度。 3.清理摆动剪周围的脏物，经常保持清洁 4.设备运转后按巡回检查制，按时定期检查设备的润滑声音、温度和振动以及 运转状况，发现问题及时解决。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 27 页 8 设备的可靠性及经济分析 机械设备的有效度 对于可修复的设备，由于发生故障之后，可以修理恢复到正常的状态。因 此，从开始工作到发生故障经历的时间（即可靠度） 。可靠度时间越长越好。另 外，从发生故障到经过维修后恢复到正常的工作状态阶段的时间（即维修度） 。 把可靠度和维修度两者结合起来旧叫有效度（也叫有效利用率） 。 A MTTRMTBF MTBF MTBF-平均故障间隔期（h） MTTR-平均维修时间（h） 表 7.1 资金相关资料表 （单位：千 万） 时 间 123456789101112 投 资 3.02.5 年 收 1.01.52.02.52.52.52.53.03.03.0 累 收 -3.0-5.5-4.5-3.0-1.01.54.06.59.012.015.018.0 投资回收期： 当年净现金流量 绝对值上年累计净现金流量的 始出现正值年份数 累计净现金流量开 1 t P 5 . 2 0 . 1 16 年4 . 5 行业投资回收期，重型机械年 c P17 c P 因为 ct PP 所以可以投资。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 28 页 结论结论 本文对 1.5 兆牛摆动剪切机进行了理论设计。进行了摆动剪切机的运动分 析和机构的理论分析。分别进行了机构的尺寸设计，齿轮、曲轴的设计以及齿 轮、曲轴的校核。最后进行了机构的改进。在整个毕业设计过程中几乎涉及大 学期间所学的全部课程，是大学期间所学课程的一次总结和检验。 经过反复的计算和校核，我所设计的 1.5 兆牛摆动剪切机在理论上基本符 合要求。在材料的选择上不仅考虑到满足设备自身的性能要求同时还考虑到了 其经济性，减少了生产成本。由于本人水平有限，如有错误敬请原谅。 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 29 页 致谢致谢 将近四个月毕业设计已经进入了收尾阶段。在这段时间里我受益匪浅，这 不但是大学四年的一个最终检验，同时也给了我把大学所学知识更加完善的机 会。这也是我步入工作的第一次亲身实习。这段时间里一直有一位老教师在默 默的指导、帮助我。他就是王德春老师。在此，我谨以一名鞍山科技大学毕业 生的身份，向我的指导老师王德春老师，表达我最真挚的谢意，感谢您用您那 的严谨学风以及循循善诱的耐心作风不辞辛苦的悉心教导我，使我在学习的过 程中收益匪浅，铭记终身！同时也对帮助我的其他老师致以感谢，当然还有很 多老师在此设计期间指导过我在此都给与诚挚感谢。 ，还要感谢同组的同学，感 谢他们在实习以及设计期间中给予我莫大的帮助。最后，对更多这里没有提到 名的老师和同学处处的关心和帮助，表示我万分感激 鞍山科技大学本科生毕业设计 第 30 页 参考文献参考文献 1何德誉.曲柄压力机M.北京：机械工业出版社，1982.6 2n.N 波卢欣等.金属与合金的塑性变形抗力M北京：机械工业出版社， 1964.2 3北京钢铁学院.飞剪专辑C.北京.北京钢铁学院出版社，1982.6 4刘玉孚等.试论 1.5 兆牛摆式飞剪的改造C，1988 5王德春等.鞍钢二初轧摆式剪滑槽损坏原因的理论讨论H.鞍山钢铁学院， 1990.3 6邹家祥， 轧钢机械 ，冶金工业出版社，2004 年。 7濮良贵，纪名刚， 机械设计 ，高等教育出版社，2003 年。 8王海文， 轧钢机械设计 ，机械工业出版社，1983 年。 9刘鸿文， 材料力学 ，高等教育出版社，1996 年。 10刘宝珩， 轧钢机械设备 ，冶金工业出版社，1984 年。 11傅作宝， 冷轧薄钢板生产 ，冶金工业出版社，1996 年。 12大连理工大学， 机械制图 ，高等教育出版社，2001 年。 13成大先，机械设计手册， 北京：化学工业出版社，2002 年。 14 Heat Transfer During the Rolling Process
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