機(jī)后飛剪設(shè)計(jì)

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1、 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 摘要 本飛剪機(jī)為曲柄搖桿式飛剪，其特點(diǎn)是將刀架作成杠桿形狀，將其一端固定在曲柄軸的端部，另一端固定在擺桿上，使得曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀架能夠作平移運(yùn)動(dòng)，則令固定在刀架上的刀片能夠作垂直或近似的垂直于軋件的運(yùn)動(dòng)，從而使得剪切斷面能夠比較平整。 本次設(shè)計(jì)主要考慮到近現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，產(chǎn)品的尺寸精度要求日趨嚴(yán)格，對材料的剪切斷面的平整度的要求越來越高等因素，在本次設(shè)計(jì)中對剪切力、剪切力矩、電動(dòng)機(jī)的工作功率進(jìn)行了計(jì)算，并根據(jù)此選取了符合工作要求的電動(dòng)機(jī)。還對飛剪機(jī)內(nèi)的齒輪的模數(shù)以及尺寸進(jìn)行了計(jì)算，對曲軸進(jìn)行了尺寸的確定以及進(jìn)行了強(qiáng)度的校

2、核。通過選材以及計(jì)算，使得設(shè)計(jì)的各零件的確定符合國家標(biāo)準(zhǔn)，使該次設(shè)計(jì)的飛剪機(jī)完全符合這次的設(shè)計(jì)要求，工作安全可靠。 關(guān)鍵詞：曲柄搖桿式、剪切力、曲軸、校核 Abstract 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 oscilla

3、ting 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. Allow for the development of modern industry, the improment of plate band rol

4、ling,the rising requirment of dimensional accuracy and the planeness of shearingarea，the shearing force and the shearing moment is calculated accurately as well as the operating power of electromotor,on the basis of which, appropriate electromotor was selected.Besides t ttthe modulus and size of

5、gear in flying shear is calculated ,the size of the bent axle is confirmed and the strength is checked. All parts live up to national standard by means of selecting material and calculation,so The flying shear fit the design requirements totally,safety and reliable. Keywords: crank rocker, shear

6、force, crankshaft, respectively 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第一章 緒論 1 1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 1 1.1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1.1.2飛剪機(jī)的基本介紹及發(fā)展情況 1 1.2飛剪機(jī)的工藝要求 3 1.3剪切長度的調(diào)整方式 4 1.3.1起動(dòng)工作制飛剪的調(diào)長方式 5 1.3.2連續(xù)工作制飛剪的調(diào)長方式 8 1.4飛剪的類型、特點(diǎn)及工作原理 10 1.4.1飛剪的類型 10 1.4.2.各類飛剪的特點(diǎn)及工作原理 10 第二章 設(shè)

7、計(jì)方案的比較 16 2.1飛剪機(jī)的基本要求 16 2.2各種飛剪機(jī)設(shè)計(jì)方案的比較 16 2.3 方案的確定 25 第3章 剪切力和電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 26 3.1剪切力的計(jì)算 26 3.2飛剪的電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算及選取 28 3.3飛剪內(nèi)的齒輪設(shè)計(jì) 29 3.4剪切軸的設(shè)計(jì)及校核 34 3.5輸入軸的設(shè)計(jì)及校核 42 參考文獻(xiàn) 51 致謝 52 附件1 53 附件2 60 IV 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第一章 緒論 1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 1.1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地

8、位。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、精密儀器、房屋建設(shè)、機(jī)械制造和船舶工業(yè)的迅速發(fā)展以及家用電器和各種日常生活的需求量成倍增長，對冷軋帶鋼的需求量也迅速增加。 當(dāng)前，大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn)，逐漸提高冷軋帶鋼在軋鋼產(chǎn)品中的比重，迅速提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，不斷增加冷軋帶鋼的產(chǎn)品，滿足各個(gè)工業(yè)部門的，特別是與人民生活密切相關(guān)的，輕紡織工業(yè)和日用電器，生活用具等。以及外貿(mào)出口對冷軋帶鋼急劇增加的需要，是重型機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項(xiàng)重要而又十分緊迫的任務(wù)。 1.1.2飛剪機(jī)的基本介紹及發(fā)展情況 飛剪是在軋件運(yùn)動(dòng)過程中將軋件切斷的一種剪斷機(jī)。它通常裝設(shè)在連續(xù)式軋機(jī)的作業(yè)線上，亦可裝設(shè)在獨(dú)立

9、的橫切機(jī)組、連續(xù)鍍鋅和電鍍錫等作業(yè)線上。隨著中小型軋機(jī)產(chǎn)量的增加，剪切品種，規(guī)格和定尺長度范圍的擴(kuò)大，飛剪的形式和結(jié)構(gòu)得到了相應(yīng)的發(fā)展，在中小型軋鋼車間的應(yīng)用的也更廣泛。在生產(chǎn)中使用的飛剪，其類型是很多的。飛剪按用途可分為切頭飛剪和定尺飛剪兩大類。切頭飛剪又有曲柄式和滾筒式兩種；定尺飛剪又有滾筒式、滑座式、擺式和曲柄式等幾種。應(yīng)用較廣泛的飛剪形式有圓盤式飛剪、滾筒式飛剪、雙臂桿飛剪、曲柄回轉(zhuǎn)式飛剪和擺式飛剪等。 隨著現(xiàn)代連續(xù)式帶鋼軋機(jī)軋制速度的提高（熱軋速度達(dá)到30米/秒以上；冷軋速度超過40米/秒），飛剪的剪切速度也在提高。剪切帶鋼的品種、規(guī)格和定尺范圍也在不斷擴(kuò)大；為了滿足不同的要求，出

10、現(xiàn)了各種型式的飛剪。國內(nèi)幾臺(tái)比較先進(jìn)的飛剪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要性能見表 滾筒式飛剪應(yīng)用比較廣泛，剪刃作簡單的圓周運(yùn)動(dòng)，可以剪切運(yùn)行速度較高的帶鋼。但由于剪切斷口質(zhì)量不好，用作定尺飛剪時(shí)，剪切帶剛厚度一般不大于12毫米。 為了剪切厚度較大的帶材，保證剪切斷口的平整，往往采用剪刃作平面平移運(yùn)動(dòng)的曲柄式飛剪。但這種飛剪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量較大，對剪切速度有一定的限制。 帶鋼連軋車間近來多采用擺式飛剪，剪刃作平面平移運(yùn)動(dòng)，剪切斷口質(zhì)量好。擺式飛剪可分為滑塊式和曲柄式兩種。 滑塊擺式飛剪通過改變曲柄轉(zhuǎn)速及刀架擺副調(diào)整尺寸，由于定尺調(diào)節(jié)方便，曾廣泛地用于定尺剪切?；瑝K擺式飛剪有上擺式和下

11、擺式（即刀架擺動(dòng)連桿處于剪切主軸上方或下方）兩種結(jié)構(gòu)型式。下擺式飛剪的慣性力很大，大型飛剪不宜采用下擺式。 不論上擺式或下擺式飛剪，都有較大的慣性力，而慣性力的大小與速度平方成正比，從而限制了剪切速度的提高。迄今其剪切速度仍未超過1.8米/秒。當(dāng)增設(shè)慣性力平衡裝置后，改善了飛剪的動(dòng)力特性，提高了工作平穩(wěn)性，剪切速度可以接近4米/秒。 近年來擺式飛剪在結(jié)構(gòu)上有了重大改進(jìn)。上刀架與主動(dòng)曲軸相鉸接，并增設(shè)平衡配重，即得到曲柄擺式飛剪，剪切速度可達(dá)5米/秒。 1.2飛剪機(jī)的工藝要求 飛剪的工藝要求： 1） 能把運(yùn)動(dòng)著的軋件竊取形狀不規(guī)則的頭、尾和剪成規(guī)定的長度，并且長度尺寸公差與剪切斷面質(zhì)量

12、符合國家有關(guān)規(guī)定。 2） 根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一飛剪上能剪切多種定尺長度。 3） 能滿足軋機(jī)和機(jī)組生產(chǎn)率的要求。 4） 剪切定尺長度時(shí)，剪刃在軋件運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)分速度應(yīng)與軋件運(yùn)動(dòng)速度相等或大2~3％，即=（1~1.03）；切頭時(shí)，應(yīng)略大于軋件速度，即=1.1；切尾時(shí)，應(yīng)略小于軋件速度，即=0.90，以促使被切掉部分離開軋件本體。 當(dāng)在剪切定尺寸長度的軋件時(shí)，刀刃的瞬時(shí)速度如果小于軋件的運(yùn)動(dòng)速度，則刀刃將阻礙軋件的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)使軋件產(chǎn)生彎曲，甚至軋件頂在刀刃上而產(chǎn)生軋件纏刀事故。反之，如果在剪切時(shí)刀刃瞬間速度比軋件運(yùn)動(dòng)速度大很多，則在軋件中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。這樣，一方面

13、會(huì)影響軋件的剪切質(zhì)量，另一方面會(huì)增加飛剪的沖擊負(fù)荷，或者使軋件在送料輥道上打滑而損傷軋件的表面。 根據(jù)飛剪的基本工藝要求與工作特點(diǎn)，飛剪通常是由剪切機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)剪切長度機(jī)構(gòu)、剪刃間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)裝置組成。設(shè)計(jì)飛剪時(shí)，設(shè)備機(jī)構(gòu)和電機(jī)型式，應(yīng)力求減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以便于快速起動(dòng)飛剪和把剪刃準(zhǔn)確制動(dòng)到規(guī)定的位置。 由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在帶鋼連軋車間的剪切機(jī)組設(shè)置了電子計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)?？梢院喕w剪的機(jī)械結(jié)構(gòu)、提高剪切機(jī)組的產(chǎn)量、改善剪切質(zhì)量。 現(xiàn)代化板帶車間的生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)工藝對帶鋼飛剪的要求也不斷提高，主要有以下幾點(diǎn)： 1） 飛剪應(yīng)能在一定溫度條件下剪切規(guī)定的各種材質(zhì)、各種寬

14、度和厚度的帶材，其生產(chǎn)率必須與生產(chǎn)作業(yè)線的生產(chǎn)率相適應(yīng)； 2） 剪切時(shí)，剪刃在帶鋼運(yùn)動(dòng)方向的速度水平分量必須與帶鋼運(yùn)行速度保持一定關(guān)系，保證剪切時(shí)帶鋼不被阻擋亦不被拉斷（冷剪時(shí)不超過材料的彈性極限）。因此，在切頭和定尺剪切時(shí)應(yīng)等于或略大于，而在切尾時(shí)要求略小于； 3） 剪切時(shí)，飛剪上下剪刃宜作平面平移運(yùn)動(dòng)，上下剪刃垂直或近似垂直與帶材表面，并保持適當(dāng)?shù)膫?cè)隙和重合度； 4） 飛剪應(yīng)能按規(guī)定剪得定尺長度的板材，或定長的切頭； 5） 定尺飛剪剪得帶鋼的斷口應(yīng)當(dāng)平直且垂直于帶材的軸線，長度公差應(yīng)符合要求；切頭飛剪剪切后帶鋼的頭部或尾部的形狀應(yīng)有利于下一工序餓咬入； 6） 從飛剪的結(jié)構(gòu)上應(yīng)減少

15、往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，降低運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和加速度，從而減少慣性力和動(dòng)載荷。 為了實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)工藝要求，飛剪本體設(shè)置有剪切機(jī)構(gòu)、空切機(jī)構(gòu)、勻速機(jī)構(gòu)、刀片側(cè)隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、主副齒側(cè)隙消除機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；輔助裝置有夾送、矯正及切頭收集裝置。為了在連續(xù)軋制不停機(jī)的情況下能夠進(jìn)行分卷還設(shè)有快速導(dǎo)向裝置。 飛剪的具體結(jié)構(gòu)形式，取決與飛剪的工作制度、剪切尺寸范圍、剪切精度以及調(diào)節(jié)定尺長度的方法等，也與配置的電氣、電子控制系統(tǒng)有關(guān)。 為了滿足剪切多種定尺的要求，必須設(shè)置空切機(jī)構(gòu)。它有機(jī)械的、液壓的等形式。 為了保證剪切瞬時(shí)剪切速度的水平分量與帶鋼運(yùn)行速度的同步，應(yīng)設(shè)置勻速機(jī)構(gòu)，或稱同步機(jī)構(gòu)。常見的勻速機(jī)構(gòu)有雙曲柄

16、勻速機(jī)構(gòu)、徑向勻速機(jī)構(gòu)、非圓齒輪勻速機(jī)構(gòu)、曲柄長度可調(diào)勻速機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)勻速裝置等。 夾送矯正機(jī)構(gòu)設(shè)置在軋機(jī)與飛剪之間與飛剪組成一體，可以保證帶鋼順利地進(jìn)入飛剪、測定帶鋼運(yùn)行速度，在冷軋機(jī)組中還兼有維持張力恒定的作用。該機(jī)構(gòu)對帶鋼進(jìn)行的粗矯正，僅能保證帶鋼順利地進(jìn)入上下剪刃間。 1.3剪切長度的調(diào)整方式 根據(jù)工藝要求，飛剪要將軋件剪切成規(guī)定長度；對于定尺飛剪，還要能剪切多種定尺長度。因此，要求飛剪的剪切長度能夠調(diào)整。 將軋件送往飛剪2進(jìn)行剪切（見圖10—51），通常是用專門的送料輥1，或利用軋機(jī)最后一架的軋輥進(jìn)行的。如果軋件運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)，而飛剪每隔t秒剪切一次軋件，則被剪下的軋件長度L

17、為 即被剪下的軋件長度等于在相鄰的兩次剪切間隔時(shí)間t內(nèi)軋件所走過的距離。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，剪切長度L與相鄰的兩次剪切間隔時(shí)間t成函數(shù)關(guān)系。上述公式就是飛剪調(diào)長的基本公式。由公式可知，只要改變相鄰兩次剪切間隔時(shí)間t便可得到不同的剪切長度。對于不同的工作制度的飛剪，改變時(shí)間t的方法亦不相同。 1.3.1起動(dòng)工作制飛剪的調(diào)長方式 起動(dòng)工作制飛剪用于剪切軋件的頭、尾和剪切長度較長而速度較小的軋件。飛剪的起動(dòng)和制動(dòng)是自動(dòng)進(jìn)行的，當(dāng)軋件頭部作用于裝設(shè)在飛剪后的光電管或機(jī)械開關(guān)（見下圖a） 時(shí)，飛剪便自動(dòng)起動(dòng)。這時(shí)軋件的定尺長度按下式確定： 式中 ——光電管與飛剪之間的距離；

18、 ——飛剪由起動(dòng)到剪切的時(shí)間。 在調(diào)節(jié)定尺長度的時(shí)候，通常是不采用移動(dòng)光電管位置的方法，即改變值，而采用特殊的時(shí)間繼電器來改變時(shí)間。為了使軋件被剪下部分的末端不妨礙光電管或機(jī)械開關(guān)在下次剪切時(shí)再次發(fā)生作用，必須使軋件切下的部分與剩余部分之間保證有一定的間隙，一般用增加剪后輥道的速度來保證次間隙逐漸增大而達(dá)到的。 當(dāng)軋件定尺長度較短時(shí)，可能出現(xiàn)小于+，此時(shí)，光電管或機(jī)械開關(guān)就需要放在飛剪的前面，則 當(dāng)兩次剪切的間隔時(shí)間能保證完成飛剪的起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)在上述工作制下進(jìn)行切頭和切定尺。而速度高和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的飛剪通常在一轉(zhuǎn)內(nèi)來不及完成上述工作制的要求，即在剪切位置時(shí)，刀片速

19、度能加速到軋件速度而在剪切后停止到原始位置上。在這種情況下，就需要能保證較長的起動(dòng)和制動(dòng)持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)線路圖來代替普通飛剪的運(yùn)動(dòng)線路圖。 圖10—53a表示飛剪開動(dòng)后，刀片由原始位置1開始起動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以后，刀片在位置2進(jìn)行剪切，剪切完了進(jìn)行制動(dòng)，刀片停在位置3，然后反向起動(dòng)，刀片進(jìn)入位置4，轉(zhuǎn)入爬行速度，在制動(dòng)器的配合下，刀片準(zhǔn)確地制動(dòng)于位置1，以準(zhǔn)備下一次剪切。為減少高溫軋件對剪切軸承的熱輻射，β角（刀片原始位置1）一般在左右；開始剪切角Φ在同一臺(tái)飛剪中，是隨軋件厚度而改變的，最大可得到；位置3在刀片不碰軋件的條件下，按制動(dòng)條件選擇。 軋件速度較低和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的飛剪，

20、可采用圖10—53b所示的簡單工作制線路運(yùn)動(dòng)。刀片在位置1起動(dòng)，到位置2開始剪切，剪切完了進(jìn)行制動(dòng)，刀片在位置3轉(zhuǎn)入爬行速度，使刀片準(zhǔn)確的停于位置1，從而完成一個(gè)剪切周期。簡單起動(dòng)工作制中的原始位置1很重要，它既要滿足起動(dòng)條件，又要滿足制動(dòng)要求。 1.3.2連續(xù)工作制飛剪的調(diào)長方式 在軋件運(yùn)動(dòng)速度較高的情況下，用于剪切定尺長度的飛剪一般都采用連續(xù)工作制。 若以K表示每剪切一次刀片的轉(zhuǎn)數(shù)，則此時(shí)剪切軋件定尺長度可表示為 式中 n——刀片每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（或飛剪轉(zhuǎn)速）； K——在相鄰兩次剪切時(shí)間內(nèi)刀片的轉(zhuǎn)數(shù)，即所謂空切系數(shù)。 由上述公式可知，連續(xù)工作制飛剪剪切定尺長度L取決

21、與刀片的轉(zhuǎn)速n，相鄰兩次剪切時(shí)間內(nèi)刀片的轉(zhuǎn)數(shù)K（通常是常數(shù)）。換言之，此時(shí)的剪切長度可采用兩種方法來調(diào)節(jié)，即改變刀片的轉(zhuǎn)速n與改變每剪切一次刀片的轉(zhuǎn)數(shù)。 當(dāng)?shù)镀膱A周速度與軋件運(yùn)動(dòng)速度相等，且空切系數(shù)K=1時(shí)，此時(shí)飛剪剪下的軋件長度稱為基本長度，對應(yīng)的刀片轉(zhuǎn)速稱為基本轉(zhuǎn)速，則公式可改寫為 式中 ——送料輥直徑； ——送料輥轉(zhuǎn)速。 改變刀片轉(zhuǎn)速n來調(diào)節(jié)剪切長度改變刀片轉(zhuǎn)速n的方法有兩種： 其一是直接改變刀片的轉(zhuǎn)速，使刀片轉(zhuǎn)速在n=（1~2）范圍內(nèi)變化，則相應(yīng)的定尺長度的可能調(diào)節(jié)范圍為： 或 上述公式的范圍可用上圖的OA與OC線表示。通常采用直流電動(dòng)機(jī)或通過裝

22、設(shè)飛剪傳動(dòng)裝置中的變速箱來達(dá)到改變刀片轉(zhuǎn)速n的目的。 其二是采用勻速機(jī)構(gòu)（亦稱同步機(jī)構(gòu)）。 1.4飛剪的類型、特點(diǎn)及工作原理 1.4.1飛剪的類型 4）擺式飛剪機(jī)圖 9-6是IHI（日本石川島播磨重工業(yè)公司）擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，用來剪切厚度小于6.4mm的板帶。刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運(yùn)動(dòng)，剪切質(zhì)量較好。上刀架1在“點(diǎn)2”與主曲柄軸8相鉸接。下刀架2通過套式連桿4、外偏心套6、內(nèi)偏心套5與主曲柄軸8相連。下刀架2 可在上刀架1的滑槽中滑動(dòng)。上下刀架與主曲柄軸連接處的偏心距為，偏心位置相差。當(dāng)主曲柄軸8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下刀架作相對運(yùn)動(dòng)，完成剪切動(dòng)

23、作。 在主曲柄軸8上，還有一個(gè)偏心。此偏心通過連桿12與搖桿10的軸頭11相連，而搖桿9則通過連桿3在“點(diǎn)1”與上刀架相連。因此，當(dāng)主曲柄軸8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿12、搖桿10、9和連桿3使上下刀架作往復(fù)擺動(dòng)。由于上刀架能上下運(yùn)動(dòng)外還可以進(jìn)行擺動(dòng)，故能剪切運(yùn)動(dòng)中的軋件。 5）曲柄搖桿式飛剪機(jī) 這種飛剪機(jī)也成為施羅曼飛剪機(jī)，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機(jī)工作時(shí)總能量波動(dòng)較小，故可在大于5m/s的速度下工作。圖9-7為曲柄搖桿式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。上刀架1（連桿）通過偏心軸6與下刀架2（搖桿）相鉸接。下刀架2在曲柄3與上刀架1的帶動(dòng)下，以偏心軸4（機(jī)械偏心）偏心套5（液壓偏心）

24、為中心作往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)改變偏心軸4與偏心套5的偏心位置時(shí)，可得到不同的空切次數(shù)。 2.3 方案的確定 本設(shè)計(jì)采用：由于剪切棒材直徑較大，速度較快，采用連續(xù)工作制，選取曲柄連桿飛剪機(jī)。 具體機(jī)構(gòu)如下： 第3章 剪切力和電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 3.1剪切力的計(jì)算 根據(jù)飛剪刀片形狀不同，其剪切力可按平行刀片剪斷機(jī)或斜刀片剪斷機(jī)的計(jì)算公式來計(jì)算。但是當(dāng)飛剪直接裝在軋機(jī)后工作而又沒有勻速機(jī)構(gòu)時(shí)，在剪切時(shí)，刀片水平速度可能超過板柸送進(jìn)速度，則在板柸中將產(chǎn)生拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力亦作用在飛剪的刀片上。這個(gè)拉應(yīng)力不允許超過軋件在剪切溫度下的彈性極限。根據(jù)胡克定律，軋件中的拉應(yīng)力應(yīng)為 σ=E≤

25、 剪切時(shí)的刀片咬入角： cosα= 式中 R——刀片回轉(zhuǎn)半徑，R=235mm h——棒材的直徑，h=98mm ∴ cosα=0.3 α= 刀片的圓周速度： 式中E——彈性模量，軋件在終軋溫度為950℃時(shí)， E≈4500∽5500公斤/。 圖： 飛剪的剪切過程 綜上計(jì)算，由于100%<1%，故可不考慮拉應(yīng)力對刀片的附加負(fù)載。 根據(jù)圖 所示飛剪的刀片的形狀，可按平行刀片剪斷機(jī)

26、的最大剪切力公式計(jì)算剪切力： P= 式中 ——考慮到刀刃變鈍和刀刃間隙增大后，剪切力增大的系數(shù)，按剪切機(jī)的能力選?。? 小型剪斷機(jī)（P） =1.3 中型剪斷機(jī) =1.2 大型剪斷機(jī) （P） =1.1 ——被切軋件強(qiáng)度換算成抗剪切強(qiáng)度之換算系數(shù)，一般取=0.6； ——被切軋件在相應(yīng)剪切溫度下的抗拉強(qiáng)度，對熱剪機(jī)可按下表選?。ü?）； F——被切軋件的剪切斷面面積（） 不同溫度時(shí)的軋件抗拉強(qiáng)度（公斤/） 鋼種 剪

27、切溫度 1000℃ 950℃ 900℃ 850℃ 800℃ 750℃ 700℃ 20℃ 合金鋼 8.5 10 12 13.5 16 20 23 70 高碳鋼 8 9 11 12 15 17 22 60 低碳鋼 7 8 9 10 10.5 12 15 40 由表可知：=10 故 P= =1.20.610 由已知條件d=98mm P=54.28噸 3.2飛剪的電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算及選取 按啟動(dòng)工作制工作的飛剪剪切功率幾乎完全由飛剪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的加速條件來決定。因?yàn)槊看?剪切要求的加速時(shí)

28、間非常短，在這種條件下剪切力對電動(dòng)機(jī)功率實(shí)際上沒有影響。 連續(xù)工作的飛剪的剪切功率 ，是相鄰兩次剪切時(shí)間t秒內(nèi)的平均剪切功率計(jì)算的： =（千瓦） 式中 A——剪切功，計(jì)算時(shí)按照平均剪切力來考慮： A= 其中 P為最大剪切力，P=54280公斤； h為板柸斷面高度，h=98mm； k為考慮其他因素的影響系數(shù)，k=2； A==5319.44（公斤?米） t——相鄰兩次剪切的時(shí)間，t=1秒； ——考慮飛剪機(jī)構(gòu)的摩擦損失系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單的飛剪，取=5；對于具有復(fù)雜減速機(jī)的飛機(jī)按和飛剪電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)送料輥時(shí)特別是具有勻速機(jī)構(gòu)時(shí)，可取=

29、15∽20。 代入上面的公式得剪切功率： ==260.76（KW） 飛剪電動(dòng)機(jī)的功率 = N=260.76（KW） 由于已經(jīng)按照最大值考慮，故上式中忽略不計(jì)傳動(dòng)效率。 根據(jù)上面的計(jì)算，選擇飛剪的主電動(dòng)機(jī)ZFQZ-315-42,280KW，700轉(zhuǎn)/分。 交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、速率變動(dòng)小。它的轉(zhuǎn)速與頻率成正比，頻率越高轉(zhuǎn)速越快，無接觸零件不用保養(yǎng)使用期限長。 其缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速受電源頻率固定，使用一般交流頻率無法使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最高僅達(dá)3600r/min，高速電動(dòng)機(jī)必須要用變頻器來產(chǎn)生需要的工作頻率，速度控制須改變頻率或者加裝其它回收器，比較麻煩。 直流電

30、動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： （1） 優(yōu)良的調(diào)速性能。調(diào)速平滑、方便。調(diào)速范圍廣，轉(zhuǎn)速比可達(dá)1:200。 （2） 過載能力大。軋鋼用直流電動(dòng)機(jī)短時(shí)過轉(zhuǎn)矩可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的2.5倍以上，特殊要求的可以達(dá)到10倍，并能在低速下連續(xù)輸出較大轉(zhuǎn)矩。 （3） 能承受頻繁的沖擊負(fù)載。 （4） 可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 （5） 能夠滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)系統(tǒng)的特殊運(yùn)行要求。 缺點(diǎn)是：直流電動(dòng)機(jī)較交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，維護(hù)工作量大。 3.3飛剪內(nèi)的齒輪設(shè)計(jì)： 1. 選定齒輪類型、精度等級、材料、齒數(shù)。 1） 根據(jù)工作條件需要選擇斜齒圓柱齒輪。 2） 飛剪機(jī)對精度要求較高選用7級精度等級（G

31、B 10095-88） 3） 材料選擇。選擇小齒輪的材料20Cr硬度300HBS，大齒輪材料為40Cr，硬度為270HBS，二者材料硬度相差30HBS。 4） 初選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)=i=58 5） 選擇螺旋角，初選角度16度。 2. 按照齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式≥ （1） 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選=1.6。 2） 選取區(qū)域系數(shù)=2.433。 3） 查表得=0.76，=0.83，則+=1.57。 4） 計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩 =i T= ——大齒輪的轉(zhuǎn)矩，——小齒輪的轉(zhuǎn)矩。 ==13800000mm, 5） 選擇齒寬系數(shù)=0.75。 6） 材料的彈性影

32、響系數(shù)=189.8 。 7） 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=570MPa；大齒輪的接觸疲勞極限=530MPa。 8） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。=60nj=3.888 =1.34 9） 選擇接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92，=0.95。 10)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得： ==0.92570=524.4MPa ==0.95530=503.4MPa ==513.95MPa （2）計(jì)算 1） 試算小齒輪的分度圓直徑 ，由計(jì)算公式 ≥=337.8mm 2） 計(jì)算圓周速度 =3.18 3）計(jì)算齒寬b及模數(shù) b==253.35mm =15.46m

33、m h=2.25=34.79mm =7.28 4） 計(jì)算縱向重合度。 =0.318=1.37 5）計(jì)算載荷使用系數(shù)K。 已知使用系數(shù)=1.5，根據(jù)速度=3.18 ，六級精度，可以查得動(dòng)載系數(shù)=1.09； 由接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)表可查得=1.37,； 由彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)表查得=1.29； 由齒間載荷分配系數(shù)表可得 ==1.1。 =2.4999。 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由

34、 。 7）計(jì)算模數(shù) =17.953mm 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 （1） 確定計(jì)算參數(shù) 1） 計(jì)算載荷參數(shù)。 =2.32 2） 根據(jù)縱向重合度=1.37，可以查得螺旋角影響系數(shù)=0.91 3） 確定當(dāng)量齒數(shù)。 =23.64 =68.676 4） 查取齒形系數(shù)。 由齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)表可查得： =2.70，=2.26 5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 =1.572 ，=1.74 6） 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=510MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=460MPa； 7） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.88，=0.89； 8） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)

35、力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4則： =320.57MPa =292.43MPa 9） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。 =0.01324 =0.01345 小齒輪的數(shù)值較大 （2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 =10.499 對于計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=18mm，已經(jīng)可以滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取=21，=61。 4.幾何尺寸計(jì)算 （1） 計(jì)算中心距 =767.74mm 取為994.8mm （2） 改變后的中

36、心距修正螺旋角 = 因改變不多故參數(shù)、、等不必修正。 （3） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 =394.1mm =1145mm （4） 計(jì)算齒輪的寬度 ==295.575mm 圓整后取=275mm，=295mm。 3.4剪切軸的設(shè)計(jì)及校核 1. 輸出軸——曲軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩T =260.7689.91KW =60r/min T=14310675 Nmm, 2.求作用在齒輪上的力 因已知大齒輪的分度圓直徑=1145mm = 24996.81N

37、 =9464.74N =7205.979N 3.初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40CrNiMo，取=105，于是得 =195mm， 軸的最小軸頸處是安裝軸承選擇=200mm。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上的裝配方案 軸上裝有大齒輪，兩端裝有軸承，在一段安裝飛剪，在另一端安裝測速裝置。 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸上各段直徑和長度。 1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承同時(shí)承受有徑向力合軸向力的作用選擇 調(diào)心滾子軸承。

38、參照工作要求選擇22244C型的軸承其尺寸為 ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長度為 =265mm 2）取安裝齒輪處的軸段直徑為280mm，齒輪的右端與右軸承之間采用軸套定位。已知齒輪輪轂的長度為340mm，取齒輪處的軸段長度為338mm，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度>0.07d，故取=15mm，則齒輪左端軸頸的直徑為310mm，取其長度為147mm。 3）下一段裝軸承，由于該軸受到軸向力和徑向力，參照工作類型初步選擇軸承類型為調(diào)心滾子軸承其型號(hào)為2316CC，其尺寸為 軸承右端選用鎖緊螺母固定，螺母固定段的長度為36mm，軸承段

39、的長度為176mm 4）軸承端蓋段的軸直徑為380mm，其長度為97mm 5）曲軸的連接段長度為140mm，根據(jù)飛剪的要求曲柄的長度為235mm，即軸的中心線距離為235mm。 6）刀架與曲軸連接段的軸段直徑為250mm，長度為40mm 7）刀架段的軸直徑為200mm，長度為212mm。 8）軸最右端連接測速裝置的軸段直徑為80mm，長度為95mm。 （3）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的配合處采用平鍵連接。查表可得平鍵截面，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長度為320mm，同時(shí)為了保證輪轂與軸的配合有良好的對中性此處配

40、合選用。 （4）軸上各處軸段的倒角及圓角見零件圖。 （5）求軸上的載荷 計(jì)算軸上的受力，及做出彎扭圖，看出危險(xiǎn)截面，計(jì)算出它的彎矩列于下表中。 載荷 水平面H 水平面V 支反力F = = 彎矩M = 總彎矩 扭矩T T=14310675Nmm, 圖中V面中的軸向力未標(biāo)出。 上圖中的F1，F(xiàn)2為剪切力在水

41、平方向和豎直方向上的分力。剪切力 F=54280千克，即F=531944N，則 =507435.5N =159250N 式中的為剪刃的剪切角。 1） H面： ， 由上式可解得 =-837387.7N =304954.69N = 2） V面： 由上式可解得 = = （6）校核軸的強(qiáng)度 已知軸上的彎矩和扭矩之后，可針對某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩較大而軸頸有可能不足的截面）做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力 通常由

42、彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)應(yīng)力， 而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力則通常不是對稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)應(yīng)力的不同，引入折合系數(shù) 則計(jì)算應(yīng)力為 式中的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，??；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)??；若是扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)則取。 對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，將式中的和代入上式，則軸的彎扭合成強(qiáng)度為 式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa； M——軸所受的彎矩，N?mm； T——軸所受的扭矩，N?mm； W——軸的抗彎截面系數(shù)， ——對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力

43、。 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)上述公式及表中的數(shù)據(jù)，以及軸為單向旋轉(zhuǎn)，即扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 =0.6， 得 =101MPa< 故軸安全。 （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對軸的影響和軸肩，鍵槽和過渡配合對軸強(qiáng)度的削弱綜合考慮可以得到該軸只需要校核左軸承右端軸肩的截面兩側(cè)。 2）截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W= =2979100 抗扭截面系數(shù) ==5958200 截面右側(cè)的彎矩M為 M=4168

44、65886.6N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14310675Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =139.93 MPa =2.4MPa 查表可知=980MPa， =463MPa，=283MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及可根據(jù)軸肩圓角處的理論集中應(yīng)力系數(shù)表查取， 因=0.02， =1.04。經(jīng)過插值可查得 =1.95， =1.20； 查表可得軸的材料敏性系數(shù)為 =0.92 ，=0.91 故有效集中系數(shù)按式為

45、 =1.87 =1.18 查表可得其尺寸系數(shù)=0.55，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.75。 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 軸的表面未經(jīng)過強(qiáng)化處理，即=1，則可得到綜合系數(shù)為 =3.62 =1.66 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計(jì)算安全系數(shù)值按 下列公式可得 =2.88 =14.88 =2.75>1.5 故可知其安全。

46、3）截面左側(cè) 截面系數(shù)W可按下列公式計(jì)算。 抗彎截面系數(shù) W= =5487200 抗扭截面系數(shù) ==10974400 截面右側(cè)的彎矩M為 M=416865886.6N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14310675Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =75.97MPa =1.3 MPa 軸與軸承處的配合處可查表并插值可得，并取=0.8，于是得

47、 =4.84，=3.87, 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 故得綜合系數(shù)為 =4.93 =3.96 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計(jì)算安全系數(shù)值按 下列公式可得 =2.38 =7.50 =2.27>1.5 故截面左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。 3.5輸入軸的設(shè)計(jì)及校核 1.求軸上的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩 P=260.76KW

48、 =i=174r/min T=14311827.59Nmm 2.求作用在齒輪上的力 因已知大齒輪的分度圓直徑為 =1145mm = 24998.825N =94655N =7168.29N 3.初步確定軸的最小軸頸 選取軸的材料為40CrNiMo，取=97，于是得

49、 =165mm， 初步確定軸最小軸頸為=170mm。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案 該軸上裝有一個(gè)小齒輪，在小齒輪兩側(cè)裝有兩個(gè)滑動(dòng)軸承。軸的右端還有聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接。本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)飛剪機(jī)的主題部分，減速器部分不做具體設(shè)計(jì)。 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 綜合考慮取軸承處的直徑為220mm，因?yàn)檩S承同時(shí)承受有徑向力合軸向力的作用選擇調(diào)心滾子軸承。參照工作要求選擇22344CC型的軸承其尺寸為 ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長度為 =598mm，并且在該段軸上裝有小齒輪，齒輪右側(cè)采用軸環(huán)定位。軸環(huán)處軸的直徑

50、為280mm，考慮到對右端軸承的左面的定位要求，應(yīng)該有軸肩定位，取該軸肩處軸的直徑為255mm，在軸肩和軸環(huán)間有一個(gè)錐面過渡。 （3）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查手冊截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為280mm，同時(shí)為了有較好的對中性采用配合。 （4）軸上零件的倒角和圓角 軸左端倒角為，右端軸肩處圓角為。 5.求軸上的載荷 確定軸上支點(diǎn)的位置， 左軸承支點(diǎn)和齒輪支點(diǎn)間的距離為380mm， 右軸承支點(diǎn)和齒輪支點(diǎn)間的距離為408mm， 分析軸上的受力，計(jì)算軸承上的受力，計(jì)算出軸上受力的彎矩和扭矩，做出軸上的受力圖，彎矩圖和扭矩圖。

51、從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖中可以看出截面的最危險(xiǎn)截面，計(jì)算出該截面的彎矩，列于下表中 載荷 水平面H 水平面V 支反力F =12943N =12055N = = 彎矩M = =11721848 Nmm =26033675.91Nmm 總彎矩 扭矩T T=14311827.59Nmm, H面： += 由上式聯(lián)立可解得 =12943.06N ，=12055.76N 并求得 = V面： 由上式聯(lián)立可解得

52、 = ，=63808 并求得 = 11721848.6Nmm ，=26033675.91 Nmm 6．按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 W= 取=0.6則可得 =52.69MPa< 故該軸安全。 7.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對軸的影響和軸肩，鍵槽和過渡配合對軸強(qiáng)度的削弱綜合考慮可以得到該軸只需要校核左軸承右端軸肩的截面兩側(cè)。 （2）截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W= =2195200 抗扭截面系數(shù) =

53、=4390400 截面右側(cè)的彎矩M為 M=8869651.438N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14311827.59Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =4.04MPa =3.259 MPa 查表可知=980MPa， =463MPa，=283MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及可根據(jù)軸肩圓角處的理論集中應(yīng)力系數(shù)表查取， 因=0.02， =1.04。經(jīng)過插值可查得 =1.95， =1

54、.20； 查表可得軸的材料敏性系數(shù)為 =0.92 ，=0.91 故有效集中系數(shù)按式為 =1.87 =1.18 查表可得其尺寸系數(shù)=0.55，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.75。 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 軸的表面未經(jīng)過強(qiáng)化處理，即=1，則可得到綜合系數(shù)為 =3.62 =1.66 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計(jì)算安全系數(shù)值按 下列公式可得 =2.88

55、 =14.88 =2.75>1.5 故可知其安全。 （3）截面左側(cè) 截面系數(shù)W可按下列公式計(jì)算。 抗彎截面系數(shù) W= =1064800 抗扭截面系數(shù) ==2129600 截面右側(cè)的彎矩M為 M=8869651.438N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14311827Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =8.32 MPa =6.7

56、2 MPa 軸與軸承處的配合處可查表并插值可得，并取=0.8，于是得 =4.84，=3.87, 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 故得綜合系數(shù)為 =4.93 =3.96 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計(jì)算安全系數(shù)值按 下列公式可得 =2.38 =7.50 =2.27>1.5 故截面左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。

57、 參考文獻(xiàn) 1. 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì).第八版.北京：高等教育出版社，2006 2. 陳于萍，周兆元主編. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 3. 楊月英，張琳主編. AutoCAD2006繪制機(jī)械圖.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006 4. 何銘新，錢可強(qiáng)主編. 機(jī)械制圖.第五版.北京：高等教育出版社，2004 5. 鄒家祥主編. 軋鋼機(jī)械.第三版.北京：冶金工業(yè)出版社，2000 6. 鄒家祥主編. 軋鋼機(jī)械（修訂版）.北京：冶金工業(yè)出版社，1980 7. 馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院

58、等編. 中小型軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)與計(jì)算.北京：冶金工業(yè)出版社，1979 8. 劉寶珩主編. 軋鋼機(jī)械設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，1984 9. 《機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊》編委會(huì)編.機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 10. 板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)，北京：冶金工業(yè)出版社，1984 11. 孫桓，陳作模，葛文杰主編.機(jī)械原理.第七版. 北京：高等教育出版社，2006 12. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第三版.第1卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 13. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第三版.第2卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 14. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊

59、.第三版.第3卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 15. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第三版.第4卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 16. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第三版.第5卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 17. 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.單行本.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 18. Koji Yamaguchi [Si] International ,32(1992),126. 19. R.I.Fruchan. 26th International Symposium on Ladle Steelmakingand Furnace .1988, 92. 20. M

60、.Motalagh.Steel Times International, 1991.7.15. 致謝 該畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過三個(gè)多月的努力，終于順利完成了。本次設(shè)計(jì)得到了老師、同學(xué)及校友的大力支持和幫助。讓我對在大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)得到了進(jìn)一步理解和深化，并學(xué)到了許多新的知識(shí)，對于我們以后踏上工作崗位有著潛移默化的影響，也對我們未來的發(fā)展很有幫助。在這里首先要感謝我們的指導(dǎo)老師蘇老師，他不辭辛苦帶我們?nèi)?jì)南鋼鐵廠實(shí)習(xí)，讓我們對自己的設(shè)計(jì)課題有了感性的認(rèn)識(shí)，并幫我們四處找資料、查文獻(xiàn)，還經(jīng)常利用周末為我們指導(dǎo)設(shè)計(jì)，占用了他許多休息時(shí)間。同時(shí)感謝圖書館及資料室的管理老師，為我們提供了大量

61、的設(shè)計(jì)資料。在這還要感謝同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助，在他們的鼎力支持下，順利完成這次設(shè)計(jì)。 最后，再次向幫助過我的各位老師和朋友們表示衷心的感謝！ 附件1 概要 2.1 排放源 綜合鋼鐵廠生產(chǎn)鋼鐵,通過減少在鼓風(fēng)爐中的鐵礦石，隨后從基本的氧爐中除去多余的碳和其他雜質(zhì)。其他進(jìn)程涉及鐵礦石選礦（例如，切粒），如回收利用，（燒結(jié)），焦化，鋼鐵等加工過程，例如成型，退火以及鍍鋅。所有這些都是高溫度過程，通常涉及燃燒化石燃料，都是一氧化氮排放的潛在來源 小型造紙廠和特種鋼生產(chǎn)過程中通過一些在綜合過程中發(fā)現(xiàn)的各種子集進(jìn)行的。通常

62、情況下，他們進(jìn)入的過程是在電弧熔煉爐廢鋼，繞過鐵的決策過程以及隨之而來的支持活動(dòng)，例如燒結(jié)，煉焦 處理順序所示的簡化流程如圖2-1。在煉焦過程中，在煉焦?fàn)t中進(jìn)行蒸餾的煤是具有破壞性的，通常情況下，混合爐中為焦?fàn)t煤氣（COG）和天然氣和/或blst爐燃?xì)猓ǜ郀t煤氣）混合物。焦?fàn)t的下部加熱是一個(gè)高溫過程，因此在生產(chǎn)焦炭過程中一氧化氮排放量是很可觀的。 在燒結(jié)廠，鐵礦粉，焦炭粉，其他含鐵材料，（通常）通量充分混合和均勻分布在爐中后再進(jìn)行點(diǎn)燃，通常是與天然氣一起。在這個(gè)過程中，強(qiáng)迫焦炭粉和其它的易燃物在里面進(jìn)行燃燒。因此，該混合物加熱至熔融溫度，在高爐中創(chuàng)造一個(gè)適合于燒結(jié)的溫度。 在高爐，鐵礦石減

63、少直至剩下熔融鐵（也稱為生鐵或鐵水）。高爐是封閉的沒有大氣排放的系統(tǒng)。從爐中排出的污水，高爐煤氣（高爐煤氣）含有豐富的一氧化碳（CO），是用來清潔微粒的，和在高爐中作為燃料使用。每個(gè)高爐有三個(gè)或四個(gè)相關(guān)的空氣預(yù)熱爐給高爐提供預(yù)熱的。由于這些爐子主要是用高爐煤氣進(jìn)行加熱的，從爐子中排放出的是低濃度的一氧化氮。 從高爐中出來的鐵水，和廢鋼一起，在不停的吹入高濃度氧氣的氧氣吹轉(zhuǎn)爐中的熔池中進(jìn)行激烈的反應(yīng)（或利用Q-BOP型爐（堿性氧氣吹煉法）向上通過熔池）。這種在熔池上的氧化方法（碳、硅、錳等）為將鐵水轉(zhuǎn)換成鋼帶來了一個(gè)合適的澆注溫度。從這一過程中收集可燃的氣體是通過一個(gè)爐子上面的為了限制氣體的裝

64、置進(jìn)行的。有些高爐配有抑制型罩，防止空氣在爐子上與爐內(nèi)的煤氣混合，如果混合則混合氣體隨后就會(huì)爆炸。在煤氣的燃燒過程中， 熱的NO用來進(jìn)行發(fā)電。 廢鋼用電弧爐進(jìn)行熔化，這時(shí)在以建立起的電弧之間會(huì)輻射處熱量（通常是從實(shí)用型三相電力供給裝置得到動(dòng)力）和廢料或鋼水的價(jià)值是用來傳布溫度。通過廢料和熔池的加熱量在輸入的總熱量中占有一小部分。利用電力來熔化鋼鐵的工廠轉(zhuǎn)移NO是從一個(gè)鋼鐵廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)用的發(fā)電廠。但是，有時(shí)氧氣和NG僅僅只是被用來進(jìn)行預(yù)熱。因此，電爐的是氮氧化物的排放源 熔融鋼從煉鋼爐中出來的鋼是典型的，通過連鑄機(jī)處理把鋼水塑造成板坯，鋼坯?；蛘撸部赡鼙粷沧⒊慑V儲(chǔ)存起來以便進(jìn)行后續(xù)處理。

65、從連鑄機(jī)中出來的板坯，鋼坯在別放到加熱爐中通常加熱到適宜的工作溫度，然后再進(jìn)一步加工。通常錠是在均熱爐中進(jìn)行加熱后再進(jìn)行進(jìn)一步的處理。再加熱爐和均熱爐的溫度都很高，化石燃料（通常是天然氣）的燃燒爐是氮氧化物排放量的來源。 整理過程，如退火和鍍鋅也涉及到將鋼材加熱到合適的溫度后再進(jìn)行處理。因此，這些加工過程也是氧化氮的排放量的來源。 2.2 NO排放不受控制 現(xiàn)實(shí)中基本上有三種不同的氮氧化物機(jī)制形成。這些機(jī)制的產(chǎn)生（1）熱的氮氧化物（2）燃料NO，（3）轉(zhuǎn)化NO。那些機(jī)制產(chǎn)生的熱的NO是熱分解后和氮反應(yīng)，氮?dú)夂脱鯕庠谌紵目諝庵?。燃料機(jī)制的NO來自燃料的演變過程中氮與氧反應(yīng)后形成的化合物。

66、第三種機(jī)制涉及到中間形成的氫氰化物（HCN），隨后通過氧化將HCN氧化為NO。天然氣及餾分油中含有最沒有約束燃料化學(xué)氮，基本上所有的氮氧化物從這些燃料燃燒都形成的熱NO。殘余油和燃料煤都含有氮，當(dāng)這些都是燃燒時(shí)，NO就會(huì)產(chǎn)生。NO是由所有三個(gè)機(jī)制形成 鋼鐵廠在生產(chǎn)過程中往往使用氣體燃料，也就是說焦?fàn)t煤氣，高爐煤氣和氧氣，氮氧化物往往到最后被熱成NO。例外情況包括燒結(jié)焦粉是作為燃料燃燒煤和焦炭爐的地方是破壞性蒸餾水在空中的情況下。燒結(jié)和排放從焦?fàn)t逸散的氣體可能是氮氧化物排放量的來源。NO的生成，是不是一個(gè)主要因素。它的形成僅在富燃料的火焰中，這是固有的低NO的排放。熱的氮氧化物生成的NO的主要機(jī)制是在近代鋼鐵廠。 很少氧化氮排放量數(shù)據(jù)，可在與鋼鐵的工藝過程有關(guān)的資料中查到。表2-1摘要關(guān)于主要過程中氮氧化物失控機(jī)構(gòu)找到鋼鐵廠。這是基于對現(xiàn)有的排放量在籌備獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行的總結(jié)的出的結(jié)論。這些資料載于附錄甲本。 不受控制的一氧化氮排放量表2-1表明焦?fàn)t下部加熱，燒結(jié)，再熱爐，退火爐，鍍鋅爐的設(shè)施等都是排放因素，范圍從120至940 ppm的在3個(gè)百分點(diǎn)的氧氣中。 這兩個(gè)數(shù)據(jù)可用于預(yù)熱助