1800热锯机的设计与应用Word格式.docx
- 文档编号:17695665
- 上传时间:2022-12-08
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:339.05KB
1800热锯机的设计与应用Word格式.docx
《1800热锯机的设计与应用Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1800热锯机的设计与应用Word格式.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
160×
115)/102
=KW
影响功率N3的因素很多,一般来讲,锯机消耗于传动件的功率和轴承磨损,空气阻力,把锯屑甩出等等所消耗的功率是与总功率成正比例增加的,所以N3可按下式计算:
N3=R(N1+N2)
=(+)
所以得锯切功率:
=++
通过以上计算,选取锯切电动机型号为:
Y355L1—4,N=355KW,n=1480rpm。
弧形锥齿轮几何尺寸计算(∑=90°
)
本锯机锯片传动装置由电动机——圆弧齿锥齿轮副驱动锯片高速旋转,故传动系统工作可靠,效率高。
锥齿轮用于轴线相交的传动,轴线间交角∑可成任意角度,但通常用的∑=90°
。
弧形锥齿轮产形冠轮上的齿线是圆弧;
承载能力高,运转平稳,噪音小;
对安装误差和变形不敏感;
轴向力大,且随转向变化。
常用于vm≥5m/s或转速n>
1000r/min及重载的传动。
现对热锯机弧形锥齿轮几何尺寸进行计算(∑=90°
):
齿数比(u):
u=Z1/Z2,按传动要求确定,通常u=1-10;
选u=
齿数(z):
z1安设计手册选取z1=42,z2=z1u=42×
=,取z2=51
大端分度圆直径(de):
按结构初定de1=435mm,T1=,σhp=1350N/mm2,
de2=z2me=51×
=,取de2=529
大端模数(me):
me=de1/z1=435/42=10.36mm。
分锥角(δ):
δ1=arctanZ1/Z2=39°
28´
"
;
δ2=90°
-δ1=50°
31´
39"
外锥距(Re):
Re=de1/2sinδ1
=435/2×
sin39°
=342.52mm;
齿宽(b):
b=¢
RRe,¢
R取;
RRe=×
=;
中点模数(mm):
mm=me¢
R)
=×
×
=8.806mm;
中点法向模数(mnm):
mnm=mmcosβm;
等顶隙收缩齿的标准螺旋角βm=35°
mnm=mmcosβm=×
cos35°
切向变为系数(xt):
xt1按设计手册选取xt1=;
xt2=。
径向变为系数(x):
x1按设计手册选取x1=;
x2=。
齿形角(αn):
αn=20°
齿顶高(ha):
ha=(ha*+x)me,ha*=,
ha1=(ha*+x1)me=(+)×
ha2=(ha*+x2)me=()×
=5.076mm;
齿根高(hf):
hf=(ha*+c*-x)me,c*=,ha*=,
得:
hf1=(ha*+c*-x1)me
=(+)×
=7.024mm;
Hf2=(ha*+c*-x2)me
=(++)×
=14.483mm
顶隙(c):
c=c*me,c*=,
c=c*me=×
=1.948mm
齿根角(θf):
θf1=arctan(hf1/Re)
=arctan=1°
37´
44"
θf2=arctan(hf2/Re)
=arctan=3°
17´
01"
齿顶角(θa):
θa1=θf2=3°
θa2=θf1=1°
顶锥角(δa):
δa1=δ1+θf2
=39°
+3°
=42°
45´
δa2=δ2+θf1=50°
+1°
=52°
9´
23"
根锥角(δf):
δa1=δ1-θf1
-1°
=37°
50´
δa2=δ2-θf2
=50°
-3°
=20°
14´
38"
齿顶圆直径(dae):
dae1=de1+2ha1cosδ1
=435+2×
cos39°
=442.07mm
dae2=de2+2ha2cosδ2
=529+2×
cos50°
=535.457mm
锥顶轮冠距离(Ak):
Ak1=de2/2-ha1sinδ1
=529/×
=261.58mm
Ak2=de1/2-ha2sinδ2
=435/×
sin50°
=213.6mm
中点法向齿厚(smn):
smn1=Лcosβm+2x1tanαn+xt1)mm
+2×
tan20°
+×
=++×
=13.808mm;
smn2=Лmmcosβm-smn1
=8.838mm;
中点法向齿厚半角(¢
mn):
¢
mn=[(smncosδ)/mmz]cos2βm
mn1=;
:
mn2=;
中点齿厚角系数(K¢
K¢
mn=1-¢
2mn/6
K¢
中点分度圆弦齿厚(s-mn1):
s-mn1=smn1K¢
mn1
=13.797mm;
s-mn2=smn2K¢
mn2
中点分度圆弦齿高(ham):
ham1=θf2+smn1¢
=3°
+×
=2.336mmθf1+smn2¢
="
=4.591mm当量齿数(zvn):
zvn=z/cosδcos3βm
zvn1=z1/cosδ1cos3βm=42/cos39°
cos335°
=
Zvn2=z2/cosδ2cos3βm=51/cos50°
端面重合度(ξva):
当αn=20°
时,查手册得ξva=
纵向重合度(ξvβ):
当¢
R=时,查手册得ξvβ=
总重合度(ξvγ):
ξvγ=
根据高速轴的受力选取轴承,为便于轴承的装配,取装轴承处的直径d1=130mm,装圆弧锥齿轮处的轴径d2=d1=130mm。
此处轴承支承形式为固定—游动支承,故固定端选用两套单列圆珠滚子轴承7226ADF(130×
230×
40)。
游动端选用圆柱滚子轴承Nu326(130×
280×
58),外圈与外壳轴孔为间隙配合,可补偿轴的热伸长。
固定端采用套杯安装,圆弧锥齿轮的啮合位置容易得到保证。
同样,低速轴取装轴承处的直径d1=180mm,装圆弧锥齿轮处的轴径d2=200mm,装热锯盘处的轴径d3=170mm。
此处轴承支承形式同高速轴为固定—游动支承,故固定端选用两套单列圆珠滚子轴承7236ADF(180×
320×
52)。
游动端选用圆柱滚子轴承Nu336(180×
380×
75),外圈与外壳轴孔为间隙配合,可补偿轴的热伸长。
(二)、上滑座部分:
上滑座本体为焊接件结构。
锯片传动装置、电动机、进锯齿条、上压辊、锯罩、冷却系统、稀油润滑系统、上下滑板及侧导向立辊均安装在该件上,在进锯装置推动下,上滑座在支承辊上作直线运动,从而实现锯切进给。
为了使锯切对上滑座运行平稳,在上滑座上分别装有四组上压辊,每组压辊立轴的下端用螺母固定在下滑座相应的孔中,上压辊通过上滑板压住上滑座,在压辊上端装有一组碟型弹簧,使压辊对上滑座保持一定压力,同时消除支承辊及滑板磨损后产生的间隙。
为了克服锯切时产深生的测向力,确保上滑座直线送进,在上滑座两端分别装有四个导向立辊,立辊上设有调整偏心套,转动偏心套可以调节立辊与侧导板间隙,在通常情况下,该间隙应控制在——范围内。
(三)、下滑座部分:
下滑座本体为焊接件结构。
支承辊、压辊立轴、侧导滑板、进锯齿轮轴、轴承座安装于该件上。
8件支承辊用以支承上滑座重量,并保证上滑座在其上平稳滑动。
支承辊轴承选用双列调心辊子轴承22315(160×
55×
87)。
进锯机构:
进锯机构主要由:
进锯电机、高速联轴器、进锯减速机、低速联轴器、进锯齿轮轴、进锯齿轮、轴承座、轴承等组成。
(下图—进锯机构)
由于锯切钢材规格、钢种、锯切温度等变化,锯切力有较大差异,但锯机的锯切能力是恒定的,即单位时间锯切面积不变。
因此,锯切速度需随钢材规格、钢种、温度等条件变化,进锯机构的推进速度在工作过程中将随锯切阻力而变化。
主要参数(选型):
进锯电机选用:
Z4—180--31,N=37KW,n=1000r/min;
减速机选用硬齿面减速机:
ZSY315—45—1;
进锯齿轮:
法向模数mn=16,齿数Z=19,全齿高h=36,尺宽160mm。
(见下图)
进锯齿轮轴的设计计算:
按转矩初步估算轴径和选择联轴器
1)、初步估算轴径:
选择轴的材料为45,由机械设计手册查得力学性能数据为:
抗拉强度σb=650Mpa;
屈服点σs=360Mpa;
弯曲疲劳极限σ-1≈270Mpa;
扭转疲劳极限τ-1≈155Mpa;
E=×
105Mpa;
初步计算轴径,由于材料为45,由机械设计手册选取A=115,则得:
dmin=124mm
考虑进锯轴装联轴器加键,需将其轴径增加4%--5%,故取进锯传动轴联轴器端轴径为:
130mm。
2)、联轴器的选择
考虑动载荷及过载,取联轴器工作情况系数K=(根据机械设计手册联轴器篇选取),计算联轴器转矩:
Tc=KT=K(955×
104)P/n
=(955×
104)×
37/22
=
=24092
根据热锯机工作要求选取GⅡCL型齿轮联轴器。
由轴径d=130mm和Tc选取联轴器型号为:
GⅡCL12J1140×
202/J1130×
202(JB/ZQ4378—86);
其允许最大转矩Tp=45000。
轴的结构设计
见轴的载荷分布图(a)所示,根据轴的受力选取轴承,为便于轴承的装配,取装轴承处直径d1=140mm,装齿轮处的轴径d2=145mm,a=b=160mm,c=810,D1=320mm。
初选双列调心滚子轴承22228c(140×
250×
68)。
轴上受力分析:
(轴的载荷分布图b)
轴传递的转矩:
T1=(955×
104)P/n=16061
齿轮的圆周力:
Ft=2T1/d1=2T1/(Z·
mn/cosβ)
=32122/(19×
cosβ)
=105664N
齿轮的径向力:
Fr=Ft·
tanan/cosβ=39096N
齿轮的轴向力:
Fx=Ft·
tanβ=17328N
联轴器由于制造和安装误差所产生的附加圆周力F0(方向不定)
F0=·
2T1/D1=×
(2×
16061)/=30114N
求支反力:
1)在水平平面内的支反力(轴的载荷分布图c),由∑MA=0得:
RBz(a+b)-Fra+Fx·
d1/2=0
RBz=(Fra-Fx·
d1/2)/(a+b)
=(39096×
2)/+
=(6255-1212)/
=15759N
∑Z=0得:
RAz=Fr-RBz=39096-15759=23337N
2)在垂直平面内的支反力(轴的载荷分布图e),由图可知:
RAy=Rby=1/2·
Ft=105664/2=52832N
3)由于F0的作用,在支点A、B处的支反力(轴的载荷分布图g)
∑MB=0得:
RA0(a+b)-Foc=0
RA0=Foc/(a+b)=30114×
+
=76226N
RB0=F0+RA0=30114+76226=106340N
作弯矩和转矩图:
1)齿轮的作用力在水平平面的弯矩图(轴的载荷分布图d)
MDz=RAZa=23337×
=3734
M’Dz=MDz-F×
d1/2=3734-17328×
2=1100
齿轮的作用力在垂直平面的弯矩图(轴的载荷分布图f)
MDy=RAya=52832×
=8453
由于齿轮的作用力在D截面作出的最大合成弯矩
M’D=9241
由于Fo作用而作出的弯矩图(轴的载荷分布图h)
MD0=F0·
c=30114×
=24392
改弯矩图的作用平面不定,但当其与上述弯矩合成图共面时是最危险情况。
这时其弯矩为二者之和,则截面D的最大合成弯矩为:
MD=M’D+MD0=9241+24392=33633
2)作转矩图(轴的载荷分布图i)
T1=16061
轴的强度校核
1)确定轴的危险截面
根据轴的结构尺寸及弯矩图、转矩图,截面B处弯矩较大,且有轴承配合引起的应力集中;
截面D处弯矩最大,且有齿轮配合与键槽引起的应力集中,故属危险截面。
现对D截面进行强度校核。
2)安全系数校核计算:
由于该进锯轴转动,弯矩引起对称循环的弯应力,转矩引起的为脉动循环的切应力。
弯矩应力幅为:
σa=MD/W=33633×
106/304=×
106pa=
W—抗弯断面系数,由手册可查得W=304cm3=304×
10-6m3
由于是对称循环弯曲应力,故平均应力σm=0
根据式:
Sσ=
σ-1—45钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限,由手册查得σ-1≈270Mpa;
Kσ—正应力有效应力集中系数,按手册配合表查的Kσ=;
β—表面质量系数,轴径车削加工,由手册查得β=
ξ—尺寸系数,由手册查得ξ=
切应力幅为:
τm=τa=T1/2WP=16061×
106/2×
30=268×
106pa=268Mpa
式中WP—抗扭断面系数
WP=Лd3/16-bt(d-t)2/2d=30×
10-6m3
根据式
Sτ=
τ-1—45钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限,由手册查得τ-1≈155Mpa;
Kτ—切应力有效应力集中系数,按手册配合表查的Kτ=;
β,ξ—同正应力情况;
φτ—平均应力折算系数,由手册查得φτ=。
轴D截面的安全系数确定:
S=
由手册查得,[S]=—
故S>
[S],该轴D截面是安全的。
(四)锯片罩及冷却系统:
热锯冷却水导水装置,应用于金属材料热加工工艺中,包括:
锯片;
热锯锯罩,用于罩住锯片,锯片罩由固定罩和活动罩两部分组成;
高压冷却水装置,可喷射高压冷却水,喷嘴喷出强力水流冲刷掉粘在锯片上的锯屑,使大部分锯屑能被水幕封住,冲入锯切头坑内,以有效的防止锯屑飞溅并冷却锯片;
低压冷却水装置,可喷射低压冷却水;
还包含有一导水管,用于导水,分别焊接于所述热锯锯罩内侧的开启部分与固定部分,并且导水管在开启部分与固定部分的安装位置相互对应,导水管可以夹持着锯片;
还有一吸水层,铺设于所述导水管内侧。
通过导水装置降低了锯片单耗、煤耗及工序能耗并使高、低压冷却水装置能同时使用,保证了正常的生产轧制节奏,并且有效地防止冷却水浇注到被锯切的金属材料,避免了金属材料锯切端部的淬火裂纹产生率。
当需要更换锯片时,松开活动锯罩头部连接手柄,即可将活动锯罩掀开(转动160°
——180°
),可进行锯片更换操作。
(五)、夹料机构:
夹料机构用于被锯切钢材在辊道上定位,防止在锯切作用下钢材沿辊道轴向移动和上抬。
它由钩头、拉杆、支承辊、导向辊、压板、压紧油缸、推拉油缸等组成。
工作时:
夹料机构推出拉杆,使钩头下摆时能钩住位于辊道另一端的钢材,当被切钢材进入机前辊道后,压紧缸推动压板向下摆动,压住钢材,同时拉料缸将拉杆拉回,使被切钢材靠近辊道端头挡板(压板给予钢材一定压紧力),钢材定位后,进锯机构将上滑座以30——300mm/s的速度推进,高速旋转的锯片开始锯切,锯切结束后,进锯快速(350mm/s)将上滑座拉回至规定位置(工作行程600——1000mm)。
同时,压紧缸抬起压板,拉料杆推送至辊道另一端,准备下一个锯切过程。
被锯切材料规格、数量、重量不同,需要拉动的拉力亦不同,从保护设备的角度考虑,夹料、压紧油缸的推力可根据实际需要进行调节,能满足锯切过程中材料定位即可。
(六)、活动锯的横移机构:
如下图
(一):
由图活动锯的横移机构主要由可移锯口、锯口液压缸(s=1200mm)、锯体液压缸(s=1800mm)、导轨等组成。
通过锯体液压缸(s=1800mm)直拉直推直接作用于下锯体使6个行走滚轮在轨道上滚动,从而实现锯体横移。
在锯体沿轨道长度方向的两端装有4个液压夹轨器,用以防止移动锯机在工作时因锯切力的作用而发生移动。
当需要横移时,液压缸压缩弹簧、钳口张开,横移就位后,液压卸压。
在弹簧作用下,钳口夹住导轨,从而锁定锯机。
单个夹轨器夹紧力为:
8000N,安装时弹簧压缩量应大于50mm。
可移锯口通过锯口液压缸(s=1200mm)直拉直推直接作用于锯口,实现锯口的横移。
该活动锯口由滑座、移动小车、自由辊道、锯口盖板、驱动油缸等组成(见下图二)。
滑座设计安装考虑现场结构,直接焊接于原辊道梁下;
锯口盖板设计预留两道锯切口,锯切口的设计避免了钢材锯切时出现锯切弯头现象,提高锯切质量;
预留两道锯切口可大大减少锯口以东油缸的行程选择,可灵活根据定尺长度选择就近锯切口;
油缸通过连杆直接驱动移动滑车,油缸设计安装于辊道盖板下、两辊道梁之间,避免了高温钢的直接热辐射;
中间连杆的设计考虑切头切尾时钢头对油缸杆的撞击。
(七)、润滑系统:
锯片传动装置的圆弧锥齿轮、轴承采用集中稀油循环系统润滑。
系统公称压力:
,流量:
40L/min,润滑油牌号:
N320中极压齿轮油。
进锯减速机为油池润滑,润滑油牌号:
运转中减速机机体内储油量必须保持规定油面高度,不宜过多或过少。
本热锯机中,上压辊、支承辊、导向立辊、上下侧滑板,行走车轮轴承、开式齿轮及齿条,夹料机构支承辊、导向辊及滑板均采用干油润滑,共33个润滑点,其中下滑座内28个润滑点采用干油泵加油。
由于润滑点较多,下滑座内各润滑点需分点加油,为了使各润滑点充分得到润滑,加油时需慢速移动上滑座多次。
润滑脂牌号:
锂基润滑脂Z2—1。
(八)、电气控制系统:
热锯在运行前,首先启动供水系统及供油、通风系统等辅助系统,等辅助系统启动运转正常后,开始锯切。
其工艺流程为:
轧制后的红钢由辊道移钢机送至锯前辊道,经齐头挡板齐头或定尺机定尺后,按下锯切按钮,热锯机快速进锯,进锯至工作位置,热锯速度降为工进,进行慢速锯切,当圆钢锯切完成后,快速退锯,退至停车位后制动停车,等待下一次锯切。
其工作流程如下所示:
热锯电气控制系统一共分热锯锯切电机控制、进锯系统、供油系统、通风系统。
其构成下面分别介绍:
热锯锯切电机为355KW交流电机,其控制功能包括电机启动与制动及电机保护。
通过一施耐德软启动器控制电机电源电压,从而控制电机启动电流,使电机平滑启动,启动完成后,通过旁路接触器短接软启动器。
由于热锯锯片随着使用次数的增加,锯片磨损后需更换,这时需要停止锯切电机,由于锯片的系统惯量较大,并且系统润滑良好,锯切系统自由停车需十几分钟,造成不能及时停车更换锯片,从而影响轧制节奏,所以必须制动使电机快速停车。
电机的保护主要通过软启动器来实现,软启动器可实现启动超时、电机堵转、缺相、过流、断路保护,并通过面板予以显示。
供油系统主要由两台齿轮泵完成,油泵一用一备,电机为,相应控制系统主要完成油泵电机的启动、停止及保护功能。
供风系统由一台涡流风机组成,电机功率为3KW,相应控制系统主要完成风机电机的启动、停止及保护功能。
、主电路设计
、主电路图
(1)油泵、风机主回路电路图
(2)进锯电机主回路电路图
见下页
(3)锯切电机主回路电路图
、元件明细表
序号
符号
名称
型号及规格
数量
备注
1
SB1、SB3、SB5、SB7、SB9、SB11-14
按钮
AD11-22/24V/绿色
9
2
SB2、SB4、SB6、SB8、SB10
AD11-22/24V绿色
5
3
AT
软启动器
ATS48C66Q
施耐得
4
6RA70
直流调速器
6RA7028-6DV62
SIEMENS
1QF-3QF、5QF、6QF
空气开关
CDM1-63M/10
德力西
6
4QF
CDM1-100M/100
7
7QF
CDM1-630M/630
8
5QF、8QF-11QF
RDX-65-63/10
1KM-3KM
接触器
CJ20-10
10
5KM、6KM
CJ20-630
11
4KM
CJ20-100
12
9KM-19KM
小型继电器
MY2NJDC24V
13
M1、M2
电机
Y100L1-4
14
M3
Y100L1-43KW
15
Z4-180-11,37KW,440V
16
M4
Y355L1-4355KW
17
HL1-6
指示灯
AD11-22/24V/红
18
FR1-3
电机保护器
JD
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 1800 锯机 设计 应用