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: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;决定采用该方案,机构简图如图 2.2 所示 图 2.2 机构简图 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 1.5 m s 轧件尺寸 136× 136 mm 2 材质 20 剪切温度 950 o c3.1.2 剪切机构主要参数的确定1 剪切行程 H H1 j q s, H1 h(50-70)18129210mm 700 连轧出来的断面取 29 j0,q0,s10 H21010220mm2 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 E1 =60mm E2 =50mm H 为 =110mm 2 L2 =600mm L3 =550mm L4 =108mm 其它尺寸图 3.1 所示 ωt 2 B 1 A φ θ C 3 210 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W=3n-2 Pl - PH =3 × 6-2 × 8-0 =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 L2 sinωt u= X = L BC = cosωt ω ω sin ωt tgωt E1 E2sin = sinωt L2 E1 E2 ω= cosωt L2 cos sinωt 开始剪切时: 1 ,t= t1 , X = LBC -490, LBC = L2 sin ωt2 轧件运动时的剪切速度 L2 sinωt α u= X = L BC = cosωt α ω α ω α sin ωt α tg ωt α sinωt α LBC = L2 sinωt α Vt2 E2 sin ωt sin ωt1 V ωt ωt1 / ω E2 sin ωt sin ωt1 tg 1195 E2 cos ωt 1195 V E2ω cos ωt 1 α= × 1195 1 tg 2α E1 E2 E E2 cosωt α sin sinωt α 1 ω α L2 L2 cos 式中V——轧件运行速度 mm/s t2 ——剪切时间 t2 =t- t1 X = LBC -490 剪刃接触轧件开始剪切,轧件高度 h0 =180mm 开始剪切剪切行程=220-181=39mm 切入深度 Z= X -39 τ 剪刃行程大于 39 毫米以后,开始剪切轧件,相对切入深度 ε n0 计算结果列表 3.1 中 表 3.1 计算数据统计表 曲柄转角 ωt 剪刃行程坐 剪刃行程 X 剪切速度 V 切入深度 Z 相对切入深 (mm) (mm/s) (mm) 度 ε (0 0 ( ) 标 长 度 LBC (mm) 20 495 5 58.7 0 0 40 511 21 114.4 0 0 54 529 39 148.2 0 0 65 545 55 173.2 16 8.8 75 565 72 190.6 33 18 85 580 90 203.2 51 28 95 599 109 209.9 70 39 105 619 129 209.9 90 50 115 656 166 187.9 127 70 135 672 182 165.8 143 80 150 693 203 120.1 164 91 160 702 212 83.0 173 96 3 计算曲柄转速,剪切时间 30V n= πR V=209.9mm/s R= E1 + E2 =110mm 30 × 209.9 n= 18.2 取 nH =18r/min π ×110 π ωt ωt 开始剪切时间 t1 = 180 54 0.5s 3nH 6nH 6 ×18 30 540 1 180 剪切完成时间 t 1.7 s 6 ×18 1800 剪切时间 t2 t t1 1.7-0.51.2s 3.1.4 剪切力的计算 1.最大剪切力的计算 Kτ t max F0 K 0.6σ bt F0Pmax F0 —— 剪切原始面积 F0 136× 136 ×mm 2 τ t max ——剪切深度最大单位剪切抗力,由文献6,259查表 45, τ t max 48Mpa σ bt ——剪切温度强变限,由文献6,265查表 8.3,t950, σ b 950 80Mpa K——剪刃磨钝系数由文献6,262中型剪 K1.2 Kτ t max F0 K 0.6σ bt F0 Pmax 1.2 × 48 × 136 × 136Pmax 2.不同剪切位置的剪切力 Pε K1τ tε F0 τ tε ——剪切位置单位剪切抗力 b0 K1 ——宽变变化系数 确定 取 K1 1 n0 ωt 650 ε 8.8 τ tε 28Mpa Pε 1 × 28 × 136 × 136518KN 其他计算见表 3.2 表 3.2 数据统计表 相对切入深度 ε 曲柄转角 ωt ( 0 ) 单位剪切阻力 τ tε 剪切力 Pε (KN) () (Mpa) 65 8.8 28 517.89 75 18 35 647.36 85 28 43 795.33 95 39 48 887.81 105 50 46 850.82 115 70 41 758.34 135 80 38 702.85 150 91 28 517.89 160 96 18 332.933.2 剪切力矩的计算偏心轴上静力矩 M j M p M f M kon式中 M p ——剪切力矩 M p上 M p下 Mp M p 上 ——上剪刃剪切力矩 M p 上 P cos E2 sin ωt () M p 下 ——下剪刃剪切力矩 M p 下 PE1 sin ωt M f ——摩擦力矩 M f P E1 E2 υ () υ ——摩擦系数 启动工作制 M kon 0计算结果列表 3.3 表 3.3 数据统计表曲柄转角 剪 切 力 Pε M j上 M j下 Mf Mjωt ( ) 0 (KN) () m N () m N () m N () m N65 517.89 2.1 ×104 2.8 ×104 2.8 ×104 7.7 ×10475 647.36 2.9 ×104 3.8 ×104 3.6 ×104 10.3 ×10485 795.33 3.8 ×104 4.8 ×104 4.4 ×104 13 ×10495 887.81 4.4 ×104 5.3 ×104 4.9 ×104 14.6 ×104105 850.82 4.2 ×104 4.9 ×104 4.7 ×104 13.8 ×104115 758.34 3.6 ×104 4.1 ×104 4.2 ×104 11.9 ×104135 702.85 2.8 ×104 3.0 ×104 3.9 ×104 9.7 ×104150 517.89 1.5 ×104 1.6 ×104 2.9 ×104 6.0 ×104160 332.93 0.7 ×104 0.7 ×104 1.8 ×104 3.2 ×104 4 电机型号及容量的选择根据实际需要选择电机 ZD131-1B N100 千瓦,n500-1000 r ,K2.5-2.75 min电机的功率 π M j max nH N KW 30 K M j max ——曲柄最大静力矩 KN m nH ——曲柄转速 nH 18 r min K——电机过载系数查电机手册 N er gtN ner 584 r min ner 584速比 i 32 nH 18 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 Cr(调质) 硬度为 260HBS,大齿轮材料为 ZG 40 M n (调质)硬度为 200HBS,二者材料硬度差为 60HBS选小齿轮齿数 Z1 18,大齿轮齿数 Z 2 u 5 ×.
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