新型曲柄式飞剪机的结构设计与受力分析
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摘要本文简要介绍了轧钢设备的地位、作用和飞剪机的应用发展现状,对各种类型的飞剪机的结构和用途进行了介绍和对比。
重点研究了双曲柄对称式飞剪机设计的三个关键点:机构的确定、结构设计及运动学分析。
本飞剪机设计成双曲柄对称式飞剪机,其设计特点是将刀架作成杠杆形状,将其一端固定在偏心轮的一端,另一端固定在摆杆上,使得偏心轮转动时,刀架能够作平移运动,则令固定在刀架上的刀片能够作垂直或近似的垂直于轧件的运动,从而使得剪切断面能够比较平整。
本文根据剪切过程的运动要求对飞剪机的力能参数进行计算,利用得到的力能参数进行了电动机的选择与验算,然后对一级减速器和带传动进行设计,轴和轴承的强度校核符合设计标准,工作安全可靠。
关键词:飞剪机;结构设计;力能参数;校核各位如果需要此设计的全套内容(包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT)可AbstractThe brief almostly introduced the degree and effect of steel rollingequipment, the flying shear's development and present status of the application. We also make a introduction and contrast about the use and structure of various plate mill flying shears.Focused on considering the three points of the three symmetrial flying shear : the determination of the institution, optimization and kinematic analysis.The flying shear is crank rocker- type, which is characterized by forming the knife rest into lever type, and fixing one end on jackshaft while the another on oscillating bar.So the knife rest can make translationmotion following the rolling of jackshaft which orders the blades fixed on the knife rest make vertical- rolling or approx vertical- rolling to get a smooth cut section.In this paper we calculate the energy parameters according to the movement requirement of the shearing process. Then we choose a motor and make a checking using the parameters.We also design the reducer and belt drive,then check the strengthen of axle and bearing. The flying shear fit the design requirements totally,safety and reliable.Keywords: flying shear, architectural design, energy parameters,check目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景及研究的目的和意义 (1)1.2国内外在该方向的研究现状及分析 (1)1.2.1国外在该方向的研究现状及分析 (1)1.2.2国内在该方向的研究现状及其分析 (2)1.3本课题的研究内容及其方法 (3)1.3.1研究内容 (3)1.3.2研究方法 (3)第2章总体方案设计 (4)2.1引言 (4)2.2飞剪机整体方案设计 (4)2.2.1飞剪机的功能 (4)2.2.2飞剪机的基本要求 (4)2.2.3飞剪机的方案选择 (5)2.3飞剪机的总体方案布局 (5)2.4本章小结 (5)第3章飞剪机飞剪分析及电机选择 (6)3.1引言 (6)3.2飞剪的工作状态 (6)3.3飞剪的结构分析 (6)3.3.1最大剪切力的计算 (6)3.3.2飞剪机上下刀架的合力计算 (6)3.3.3飞剪机动力所需功率求解 (6)3.3.4转动惯量的计算 (6)3.4本章小结 (7)第4章减速机的设计 (7)4.1引言 (7)4.2减速机的构成 (8)4.3减速机的设计 (8)4.3.1V带传动的设计和校核 (8)4.3.2一级圆柱减速器的设计和校核 (8)4.4本章小结 (9)第5章飞剪机本体的设计计算 (9)5.1引言 (9)5.2飞剪机的设计方案分析 (9)5.3传动系统的设计及校核 (10)5.3.1传动齿轮的设计及校核 (10)5.3.2传动轴的设计及校核 (12)5.4剪切机构的设计 (12)5.5本章小结 (12)第6章剪切机构的运动分析 (13)6.1引言 (13)6.2剪切机构的运动分析 (13)6.3本章小结 (14)结论 (14)参考文献 (14)致谢 (43)附录 (44)第一章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义通过此毕业设计,使学生深刻理解专业机械设备的设计方法,使学生能够充分利用所学过的知识,理论联系实际,独立开展设计工作,从而掌握从事机械设计及自动化相关工作的实际能力。
图 1一.工艺要求1.剪切运动速度为V t =2m/s 的钢板,拉钢系数δ=V 刀/ V t =[δ], [δ]=1.01~1.052.两种钢板定尺(长度)L=1m; 0.65m ;3.剪切时上下剪刃有间隙,剪切后上下剪刃不发生干涉(相碰);4.剪切时上、下剪刃沿钢板运动速度方向的速度相对误差: ΔV 刀≤0.05=[ε]二.给定参数1.工艺参数剪切力F=10T=98kN;支座A 距辊道面高约为 h ≈250mm(如图1);钢板厚度Δb=1mm;2.机构设计参数按定尺L=1m 给出机构的行程速比系数k 、远极位传动角2、摇杆摆角:表1 参数与方案三.设计内容1.根据工艺要求制定机构方案,定性比较各方案的优、劣;2.设计出满足工艺要求的机构尺寸及上下剪刃的位置尺寸;3.根据最终设计结果按比例绘制机构运动简图及上下剪刃的轨迹;4.进行机构的运动及力分析,检验上下剪刃的速度相对误差、拉钢系数是否满要求,并求出曲柄上的平衡力矩M b《飞剪机构分析与设计》指导书二,对剪机运动的要求:1.曲柄转一圈对钢材剪切一次;2.剪切时,上、下剪刃速度相对误差小于其许用值:△V 刀=2|V Et -V Ft |/(V Et +V Ft )≤ [ε] = 0.05.3.剪切时,上下剪刃应与钢材运动同步。
一般希望剪刃速度略大于钢材运动速度,即拉钢系数δ>1: V 刀= (V Et +V Ft )/2;δ= V 刀/ V t =[δ] =1.01~1.05. 4.能调节钢材的剪切长度L三,设定参数1.工艺参数剪切力F=10T=98kN 支座A 距辊道面高约为h ≈250mm 刀刃重合量Δh ≈5mm 钢板厚度Δb=1mm 2.机构设计参数按定尺L=1m 给出机构的行程速比系数k 、远极位传动角γ2、摇杆摆角ψ如表1所示。
四.机构的型综合首先对工艺要求进行分析,把工艺要求变换为对机构运动的要求,然后根据对机构的动作要求进行型综合。
曲柄式飞剪剪刃间隙变化问题分析与管控赵春光;于洪喜;李文晖;高伟;马夫明;范建鑫【摘要】飞剪是热连轧线的重要设备,飞剪剪刃间隙变化直接影响剪切状态,导致剪切不断的故障发生.通过对飞剪动作原理和结构分析,通过现场数据测量和结果分析,找到引起剪刃横线窜动和间隙变化的主要原因,并对刀座的变形进行解决,飞剪设备精度得到有效保证.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2016(000)0z1【总页数】4页(P16-19)【关键词】飞剪;剪刃;间隙变化;窜动;变形【作者】赵春光;于洪喜;李文晖;高伟;马夫明;范建鑫【作者单位】北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安 064400;北京首钢股份有限公司热轧作业部,河北迁安064400【正文语种】中文1.1 曲柄式飞剪的功能特点飞剪用于将运行中的钢坯切去头部和尾部,以便钢坯顺利进入精轧机,并且可以提高成品的头、尾质量。
曲柄式飞剪位于精轧除鳞机前,它是由传动装置、机架本体、剪切机构、剪刃间隙调整装置、剪刃更换装置等部件组成。
迁钢2160曲柄式飞剪的剪切机构属于四连杆结构,能够保证剪切过程中,上下剪刃接近做平行运动,同时在剪切区剪切基本上是垂直轧件,剪切端面的质量较好。
但是这种机构的剪股和摆杆做摆动,动负荷冲击大。
1.2 曲柄式飞剪的工作循环在一个工作循环中,剪刃的几个典型位置对应的曲柄转角如图1所示。
表1是剪刃位于各主要剪切位置时曲柄相应的转角。
SB位,飞剪剪切极限厚度(65 mm)板坯时剪刃开始切入的起始角。
SM位,剪刃全部切入板坯,剪切力最大。
SE位,刚好切断板坯的位置。
T位,死点、换刀及上下剪刃重合度最大的位置(剪刃中部10 mm,边部65 mm)。
2250曲柄式切头飞剪技术总结中国二重集团公司重机分厂彦伟2010年12月25日2250曲柄式切头飞剪1概述曲柄式切头飞剪是热连轧的板坯的线上的一台重要设备,它一般位于热卷箱后F1精轧机前,主要用于切掉从粗轧机过来头部和尾部,便于精轧机的咬入。
2技术参数型式:曲柄式切头飞剪工作方式间歇启动式剪切温度:900-1100 ℃mm剪切最大断面:60×2130 (碳钢、低合金、X70)材料剪切强度极限:140 N/ mm2剪切力:~12000 KN剪刃长度:2350 mm剪切速度:0.4~1.75 m/s剪切带钢头尾长度: ≤500mm传动电机:功率:AC 1850 KW转速:0~250~500 r/min过载倍数: 3数量: 2 台减速机速比:i =5.363设备组成及结构:曲柄式切头飞剪主要由飞剪本体、废料收集装置、剪刃更换装置、离线剪刃位置测量装置等组成。
a)飞剪本体飞剪本体是曲柄式切头飞剪的主要组成部分,中间坯的切头、切尾都由其完成的,它主要由传动装置、机架装配、剪切机构、剪刃间隙调整装置、运输辊道、冷却润滑系统等组成。
传动装置切头飞剪的传动装置是由两台1850KW,0~250~500 r/min的电机驱动圆柱齿轮减速机,减速机的两根输出轴分别拖动上下转毂,为保证上下转毂的运动同步,在减速机设计时应使两根输出轴机械同步。
为了使整个飞剪剪切系统稳定,使速度波动变化在一个允许的围,因此在减速机的高速轴上设置有一个大惯性矩的飞轮。
飞轮与高速轴的连接是通过一个多片式气动磨擦离合器连接。
当中间坯速度≤0.8 m/s时飞轮开始工作。
每个电机都装有制动器,制动器安装在高速轴的传动端。
制动器只有在下列情况下闭合:①设备紧急停车;②设备检修、更换剪刃;③剪刃间隙调整。
减速器原理图机架装配机架装配主要由底座、操作侧机架、传动侧机架及连接横梁、检修平台、导向板等组成。
底座主要用来固定两片机架、检修平台、导向板等。
目录内容摘要: (1)关键词: (1)Abstract: (1)1.飞剪机概述 (4)1.1飞剪机简介 (6)1.2剪切机构的工艺作用与分类 (6)1.3剪切机构应满足的设计要求 (7)2.剪切机构功能要求 (7)2.1剪切机构功能 (8)2.2剪切机构正常工作要求 (8)2.3剪切机构方案设计 (8)2.4剪切机构运动学分析 (11)3.剪切机构力学分析计算 (13)3.1剪切机构受力分析 (14)3.2剪切机构力的计算 (15)3.3主轴剪切力矩和电机功率计算 (18)4.剪刃垂直重叠量调整 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)内容摘要:本设计介绍了棒材飞剪机的功能要求及其剪切机构的性能参数。
着重设计了飞剪机的剪切机构。
设计根据加工原材要求主要设计飞剪机本体的剪切机构。
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剪切机构,其主要功能是对轧件进行切头、去尾、事故碎断或将轧件剪切成定尺长度,功能的实现靠剪切机构为四连杆机构中曲柄摇杆式进行。
关键词:棒材、飞剪机、剪切机构、设计Abstract:This design is introduced the function of the flying shear machine bar requirements and shearing mechanism performance parameters. Emphasize design the shearing mechanism of the flying shear machine. Design according to the major requirements raw material processing design the flying shear machine body shearing mechanism.The bar flying shear machine is modern rolling line on the throat of the equipment, it is responsible for the steel cut head, cutting the end and scale shear. 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 this design of flying shear machine I design the shearing mechanism,t he main function of rolled piece is in the head, to tail, accident broken off or will be rolled piece of cutting into scale length, the realization of the function of shearing mechanism on for four bar linkage of the crank rocker type.Key words:bar, flying shearing machine, shearing mechanism, design.1.飞剪机概述本章主要目的是明确所设计的飞剪机应该达到的目标,如何优化设备结构、减轻重量并提高设备剪切精度【5】。
绪论 (2)方案设计及比较 (3)机构设计计算 (7)建立模型与仿真分析 (11)实际模型搭接 (27)分析比较与改进 (30)飞剪机是飞剪线中负责剪切的重要设备,飞剪机分为双曲柄回转、单曲柄并回转。
飞剪机的主要机构是飞剪机构。
单曲柄并回转飞剪机结构:单回转式,由下向上剪切。
剪切功位分为上刀架及下刀架两部分,下刀架嵌装在上刀架内,导向面为铜板,斜契调整导向间隙。
上刀架通过4付直线导轨约束在箱形机架体内,曲拐转动一周,剪切功位完成上下剪切及往复平移运动。
上刀片为矩形,下刀片为V型。
上刀片固定,下刀片通过可调刀座安装在下刀架上,通过调整刀座位置改变剪切间隙。
横向剪切运行中的轧件的剪切机叫做飞剪,是一种能快速切断铁板、钢管、纸卷的加工设备,是冶金轧钢行业、高速线材及螺纹钢定尺剪断机,是现代轧制棒材剪断中的产品,具有耗电少、投资成本低的特点。
飞剪安装在轧制作业线上用来横向剪切轧件的头、尾或将其剪切成定尺长度,在轧件运动过程中,由剪刃相对运动而将轧件切断。
方案设计及比较一、飞剪机构总体方案设计并确定机构类型(一)飞剪工作要求1.剪刃的水平速度应该等于或稍大于轧件的运动速度;2.两个剪刃应具有最佳的剪刃间隙;3.剪切过程中,剪刃最好作平面平移运动,即剪刃垂直于轧件的表面;4.飞剪要按照一定的工作制度来工作,以保证定尺长度;5.飞剪的运动构件的加速度和质量应力求最小,以减小惯性力和动负荷。
根据设计要求,设计出以下几种飞剪机构方案方案一:如上图所示,采用连杆机构实现飞剪的运动过程,此种方案有如下优点:运动简单,操作较方便。
该方案的缺点是:整体机构较大,同时移动副较多,摩擦大。
方案二:该方案有如下优点:各杆件间的运动副比较简单,对于方案一而言,该机构把转动副和移动副分开,对于杆件加工制造较好。
方案三:该方案的优点有:机构急回特性好,传力特性强。
该方案的缺点是:结构设计较复杂,杆件较多,运动副较多。
方案四:该方案的优点是;杆件压力角相对较小一点。