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發(fā)動機出現(xiàn)出現(xiàn)異響的原因與排除
摘要 發(fā)動機發(fā)生故障時,時常伴隨著異常聲音出現(xiàn)。分析了幾種故障產(chǎn)生的原因及異響特征,并提出了排除方法,以供參考。
關鍵詞發(fā)動機 異響 原因 排除
發(fā)動機發(fā)生故障時,時常伴隨著異常的聲音出現(xiàn),發(fā)動機出現(xiàn)異響,首先要根據(jù)聲響的類別辨別是由于正常爆發(fā)聲而產(chǎn)生的敲擊聲,還是由于不正常運動而產(chǎn)生的撞擊聲,然后再根據(jù)異響特征,結(jié)合構造原理找出原因,進行排除[1-4]。現(xiàn)將幾種故障產(chǎn)生的原因、異響特征及其排除方法分析如下。
(1)柴油機工作粗暴引起的異響,俗稱“敲缸聲”;低速運轉(zhuǎn)時,聲音強,在距發(fā)動機十幾米遠處聽得比較真切;同時伴隨著起動困難,發(fā)動機著火后,運轉(zhuǎn)不平穩(wěn),冷卻水消耗較快。這種異響是由噴油時間太早引起的,應當重新調(diào)整供油提前角。
(2)異響有一定規(guī)律,有時敲缸,有時放炮,同時伴隨著柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定及間斷排放黑煙等現(xiàn)象。這種不均勻的異響是由于噴油器滴漏柴油引起的,當出現(xiàn)這種現(xiàn)象時,應對噴油器進行保養(yǎng)。
(3)排氣管在排氣時伴隨著連續(xù)放炮聲,同時排黑煙,排氣管過熱,起動較困難。當?shù)退贂r,放炮聲有所減輕。這種異響是噴油時間過遲引起的,應及時調(diào)整供油提前角。
(4)發(fā)動機發(fā)出“空咚”、“空咚”的敲擊聲,在發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速突然變化時特別明顯,同時伴有燒機油的現(xiàn)象。這種異響聲是由于活塞與氣缸壁間隙過大,當柴油機工作時增加了活塞對氣缸壁的撞擊而引起的。為了進一步證實,可在柴油機溫度正常時停車,向氣缸套內(nèi)加入少許機油,待1 min后重新啟動,若響聲減弱或消失,則證明是活塞撞擊氣缸壁。這是因為加入的機油產(chǎn)生油膜補償了活塞裙部與氣缸之間的間隙,但待加入的機油耗盡時撞擊聲又出現(xiàn),消除的辦法是換氣缸套或活塞。
(5)在氣缸體全長部位都能聽到似小錘輕輕敲擊鐵砧的“當當”響聲,當發(fā)動機轉(zhuǎn)速突然變化時聲響更明顯。這是因為活塞環(huán)側(cè)間隙太大引起的,應更換活塞環(huán),必要時活塞環(huán)一起更換。
(6)氣缸罩蓋周圍發(fā)出“咯嗒”、“咯嗒”的敲擊聲,熱機時聲音小,冷機時聲音大,低速停止供油時聲音不消失。主要原因是因為氣門間隙太大,造成氣門桿頭與搖臂撞擊,應調(diào)整氣門間隙。
(7)發(fā)動機工作時,在其氣缸體中部可聽到沉重的敲擊聲,工作時響聲更大,同時有機油門壓力下降的現(xiàn)象。這種響聲是由于主軸承間隙過大而引起的,應及時修理曲軸主軸頸或更換主軸瓦。
(8)在發(fā)動機轉(zhuǎn)速突然變化或負荷加大時,在氣缸蓋處可聽到“嘶嘶”異響聲,伴隨有起動困難,功率降低,有時會燒壞噴油咀,這是因為噴油器安裝孔處漏氣,漏氣的原因有未裝噴油器密封墊圈或墊圈損壞、安裝孔內(nèi)的平面不平、噴油器的壓板螺栓未上緊或扭力不均勻、噴油器的壓板裝反等,使噴油器不能壓緊。
(9)定時齒輪室響,在定時齒輪室處可聽到齒輪撞擊聲,改變柴油機轉(zhuǎn)速時,聲音更明顯。主要原因是齒輪軸套等零件磨損嚴重,使齒輪的齒側(cè)間隙變大,應更換磨損嚴重的齒輪和軸套。 轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心 http://www.studa.net
(10)在氣門室罩處能聽到“嚓嚓”聲,或發(fā)出2根彈簧撞擊聲,同時柴油機間斷爆發(fā),工作不穩(wěn)定。這是氣門彈簧折斷所致,應停車檢查,以免鎖夾脫落,氣門掉入氣缸,搗壞活塞及氣缸蓋。
(11)當齒輪磨損后,嚙合間隙過大時柴油機工作起來會發(fā)出“咯拉”、“咯拉”的噪音,停車時,晃動曲軸,也會聽到齒輪相撞的聲音。應用鉛片測量其齒側(cè)間隙,超過規(guī)定尺寸應更換,如齒輪有剝落、缺損現(xiàn)象也應更換。某一個齒輪的襯套與軸配合松曠或齒輪軸軸承磨損過甚,也會發(fā)出很大噪音,如果因裝有齒輪的某兩根軸軸線不平行,使兩軸上的齒輪嚙合不正常,則發(fā)出“嘶啦,嘶啦”聲音,應修復或更換有關零件。如有的齒輪因軸向間隙大,發(fā)生軸向竄動,會發(fā)出間歇性敲擊聲,應恢復標準間隙。
(12)柴油機工作時發(fā)出沉重有力的“咯咯”聲。大小油門均有,改變油門時尤甚。主要原因:一是飛輪螺母松動,應擰緊螺母并鎖定;二是飛輪鍵槽與曲軸平衡配合松動;三是曲軸軸頸錐面與軸孔錐面損傷,應修復之。柴油機震動厲害,并發(fā)出“空空”聲。主要原因是:一是平衡軸定時齒輪裝錯,應按要求重裝;二是兩平衡軸重量不匹配(S195),應重新選配平衡軸;三是平衡軸承損壞,應更換損壞的軸承。
聽診異響的難度較大,能否正確判斷異響聲源,主要與聽診者的實際經(jīng)驗及聽覺靈敏有關,各種異響很難用文字確切描述,要靠機手平時多鍛煉,不斷積累經(jīng)驗,特別是對機車的正常運轉(zhuǎn)聲音要極為熟悉,以便出現(xiàn)異響時能立即識別。當異響嚴重時不要在運轉(zhuǎn)較長時間后進行聽診,應立刻停機,在靜態(tài)下仔細檢查分析;另外,當發(fā)動機突然出現(xiàn)破壞性異響時,必須立即熄火檢查,以免造成重大事故。
The engine and eliminate the causes abnormal sound occurs
Summary of engine failure, often accompanied with the abnormal sound appears. Analysis of several causes for the failure and abnormal sound characteristics, and proposed exclusion method for reference.
Keywords engine abnormal sound reason excluded
Engine failure, often accompanied with the exception of the voices, the engine appeared abnormal sound, first of all to distinguish according to the type of sound is due to the outbreak of the normal percussion sound generated, or the abnormal movement resulting crash, and then According to abnormal sound characteristics, combined with structural principles determine the cause, the exclusion [1-4]. Now several causes for the failure, abnormal sound analysis of characteristics of excluded methods as follows.
(1) diesel crude caused by abnormal sound, called "Knocking sound"; at low speed, sound strong, ten meters away from the engine hear the real comparison; accompanied difficult start, the engine caught fire, the operation is not smooth cooling water consumption faster. The abnormal sound is caused by the injection time is too early, should be re-adjust the fuel supply advance angle.
(2) abnormal sound a certain regularity, and sometimes knock, sometimes shooting, accompanied by intermittent emissions of diesel engine speed instability, and smoke and so on. This is due to uneven abnormal sound caused by diesel fuel injector leakage, when this phenomenon, the response to the injector maintenance.
(3) when the exhaust pipe in the exhaust along with the continuous discharge of guns, the same row of black smoke, exhaust heat, starting more difficult. When the low speed, put the guns have reduced. The abnormal sound is caused by injection too late, should adjust the fuel supply advance angle.
(4) The engine is "empty boom", "empty boom" of the percussion sound, the engine speed low speed or a sudden change is particularly evident when, accompanied by the phenomenon of burning oil. This difference is due to the sound of the piston and cylinder wall clearance is too large, when the diesel engine when the piston of the cylinder wall to increase the impact caused. To further confirm that the temperature in the normal diesel engine stop cylinder kit to add a little oil, until 1 min after the restart, if the noise reduced or lost, then the proof is the piston hit the cylinder walls. This is because the added compensation for oil produced film cylinder piston skirt and the gap between, but to be depleted by adding the oil crash appeared to eliminate the way is breath cylinder or piston.
(5) full part in the cylinder block can be heard like the anvil hammer lightly tap the "Dangdang" sound, when a sudden change in engine speed is more obvious when the noise. This is because the piston side of the gap caused by too much, replace the piston rings, piston rings with the necessary replacement.
(6) cylinder covers around the issue "slightly despair", "slightly despair," the percussion sound, the sound of small heat machine, cold machine loud, low-speed stop oil supply when the sound does not disappear. Mainly due to valve clearance is too large, causing the valve head and arm impact, should adjust valve clearance.
(7) engine, in the middle of the cylinder block can hear the sound of heavy percussion, the sound of a larger work, while the phenomenon of organic throttle pressure drop. This noise is due to the main bearings caused by the gap is too large, it is timely repair or replacement of the main crankshaft main journal bearing.
(8) The sudden change in engine speed or load increase, in the cylinder head can be heard at the "hissing" sound different, with a difficult start, power down, sometimes burn fuel injection nozzle, because the injector Installation hole leakage, due to a leak injector gasket is not installed or the washer is damaged, uneven surface hole installation, injector plate bolt tightening or torque is not uniform, anti-loaded injector plate , so that the injector can not be compressed.
(9) timing gear room sound, timing gears in the gear room at the crash can be heard, change the engine speed, the sound is more pronounced. Mainly due to severe wear and tear parts such as gear sleeve, so that gear backlash larger, should be replaced badly worn gears and bushings. Links in the paper for download http://www.studa.net
(10) in the valve chamber cover at hear "Cha Cha" sound, or the issue of two spring crash, while diesel intermittent outbreak of job insecurity. This is due to broken valve spring, should stop checks, so as not to clip off the lock, fall into the cylinder valve, piston and cylinder head disturbed.
(11) when the gear wear, the engagement gap is too large it will be issued when the diesel engine, "slightly pull", "slightly pull" of the noise, stop, shake crankshaft gear will hear the voice of the collision. Application of lead sheet to measure the backlash, more than the required size should be replaced, such as gears are falling off, the defect of the phenomenon should be replaced. One bush and the shaft with the gear or gear shaft bearing wear Songkuang been very, loud noise will be, if the result of a two-axis with the axis of gear are not parallel, so that the two axes of the gear mesh is not normal, then issued a "hiss you, cries of friends" sound, should repair or replacement of the parts. If the gear due to the axial gap, axial movement occurs, will be issued intermittent percussion, should restore the standard gap.
(12) issued when heavy diesel engine powerful "giggle" sound. Both the size of the throttle, particularly when changing the throttle. Main reasons: First, loose wheel nuts, and lock nut should be tightened; Second, balance the flywheel and crankshaft keyway with the loose; third crankshaft cone and the shaft hole cone damage, should fix it. Powerful engine vibration, and issued "empty" sound. Main reasons are: First balance shaft timing gears installed wrong, should be required to reinstall; Second, the weight of the two balance shafts do not match (S195), should be re-matching balance shaft; third balance bearing damage, replace the damaged bearings.
Abnormal sound auscultation difficult, can correctly judge the different noise sources, mainly with the practical experience of auscultation and Tingjuelingmin related to a variety of abnormal sound is difficult to describe in words exactly, to rely more than usual exercise machine hand, the accumulation of experience , in particular, the normal operation of the locomotive to be very familiar sound to immediately recognize when there abnormal sound. When the abnormal sound serious, do not run after a long time auscultation, should be immediately shut down, check carefully in the static analysis; In addition, the sudden appearance of destructive abnormal sound when the engine when the flame must be checked immediately to avoid a major accident.
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畢業(yè)論文（設計）任務書
題目名稱
飛剪機夾送裝置設計
學生姓名
所學專業(yè)
機械設計制造及自動化
班級
指導教師姓名
所學專業(yè)
職稱
完成期限
一、論文（設計）主要內(nèi)容及主要技術指標
電機、聯(lián)軸器、氣缸的選擇；
輥子的設計；
帶傳送設計；
傳動箱內(nèi)齒輪和軸的設計和校核，并對軸承和鍵進行計算校核；
夾送鋼材；直徑Φ16mm-Φ50mm，材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號鋼等；
軋件速度：2 m/s-50 m/s；
剪切溫度：>850°C
剪切長度：<2500mm
二、 畢業(yè)論文（設計）的基本要求
（1）設計計算（設計說明書一份20頁以上,內(nèi)容包括輥子尺寸和力的設計計算，帶傳送參數(shù)的計算，帶輪結(jié)構的設計計算，齒輪傳動中齒輪和軸的設計計算和校核，軸承和鍵的計算校核。）
（2）設計出圖（共三張A0圖：裝配總圖、帶傳動圖、齒輪傳動圖圖、機架圖）
（3）部件選型（電機選擇、聯(lián)軸器選擇、汽缸選擇）
三、畢業(yè)論文（設計）進度安排
12.3.20—12.3.31 開題，開題報告
12.4.1—12.4.10 課題構思，查找資料
12.4.11—12.5.15 論文準備，修正
12.5.16—12.5.20 答辯準備及答辯
畢業(yè)論文(設計)
題目：飛剪機夾送裝置的設計
目錄
內(nèi)容摘要……………………………………………………………………….…..….1
關鍵詞…………………………………………………………………………...…….1
Abstract…………………………………………………………………………..….…2
Key word…………………………………………………………………………..…..2
1. 飛剪機概述…………………………………………………………………….....3
1.1飛剪機簡介…………………………………………………………..............3
1.2飛剪機的工藝作用和分類…………………………………………..............3
1.3飛剪機應滿足的設計要求…………………………………………..............3
2. 飛剪機夾送輥的概況及設計……………………….……….……………….…..5
2.1夾送輥的簡介……………………………………….………………..…..….5
2.2夾送輥的類型………………………………….……….…………….…..….5
2.3夾送輥工藝設計………………………………………..…………….…..….6
2.4本次設計給定條件………………..……………………..…………...….......6
2.5夾送裝置的工作原理及結(jié)構…………………………..…………..……......7
2.6夾送輥參數(shù)的確定…………………………………………….…..……..….8
3. 電動機的選擇………………………………………………….……………..……10
3.1 電動機選擇應該綜合考慮的問題……………………….………….….......10
3.2 選擇電動機的類型………………………………………….………………10
3.3 選擇電動機的功率…………………………………………………….........10
3.4選擇電動機的轉(zhuǎn)速………………………………………….………..….......11
3.5計算傳動比………………………………………………….…….…............11
4. V帶傳動設計計算………………………………………….…………......….…...12
4.1確定計算功率…………………………………….…………….....................12
4.2選擇V帶的類型………………………………….…….……………….......12
4.3輪的基準直徑dd并驗算帶速V………………….…….………….……….12
4.4確定中心距a，并選擇V帶的基準長度Ld…………….……………........12
4.5驗算小帶輪上的包角α1…………………………….…….…………..........13
4.6確定帶的根數(shù)Z……………………………………………………….…......13
4.7確定帶的初拉力F0…………………………………………………………....14
4.8帶傳動的壓軸力Fp……………………………………………………….…...14
4.9 V帶輪的設計…………………………………………………………….…...14
5. 傳動齒輪和軸結(jié)構設計………………………………………………………......15
5.1選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)…………………………....…....15
5.2按齒面接觸強度設計…………………………………………………............15
5.3齒根彎曲強度設計…………………………………………………………....17
5.4幾何尺寸計算…………………………………………………………............18
5.5上軸的結(jié)構設計………………………………………………………............18
5.6下軸的結(jié)構設計……………………………………………............................19
參考文獻........................................................................................................................20
致謝................................................................................................................................21
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飛剪機夾送裝置設計
內(nèi)容摘要:本設計介紹了鋼材扎線上棒材飛剪機及其夾送裝置的發(fā)展情況、種類等。著重設計了飛剪機的夾送裝置。設計主要根據(jù)加工原材要求主要設計夾送機的輥子、減速機構、傳動機構、和機架及電機、聯(lián)軸器等的選擇。由于剪切前后夾送機結(jié)構類似，設計過程基本相同，因此只設計計算剪切前的夾送機。
棒材飛剪機是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)線上的咽喉設備，它負責鋼材的切頭切尾及定尺剪切。所以對飛剪機的設計研究具有十分重大的意義。本次設計由我們小組五個人共同完成一臺飛剪機的設計。飛剪機的種類眾多，根據(jù)加工要求選擇合適的飛剪機類型十分重要，我們經(jīng)過收集、學習有關飛剪機的資料進行分工合作，每人選擇一個機構進行設計。我在本次設計中設計飛剪機的夾送裝置。其主要功能是按照剪切的速度輸送原料，功能的實現(xiàn)靠上下兩夾送輥摩擦著棒材進行。
關鍵詞：棒材、飛剪機、夾送裝置、設計
Abstract:This design introduces steel bar line bar flying shear machine and the development of the pinch device types. Focused on the design of the flying shear, pinch device. The design is mainly based on the raw material requirements of the main design folder to send the machine rollers, reducer, transmission agencies, and the rack and the motor, coupling, etc. choose. Since the shear before and after the folder is similar to the structure of the sending machine, the design process is basically the same, and therefore only designed to calculate the shear before pinch machine.
The bar flying shear machine is the throat of the modern steel rolling production line equipment, steel cutting head which is responsible for cutting the end and cut to length. 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 the design design flying shears pinch device. Its main function is to cut the speed of transportation of raw materials, function by the upper and lower clip rolls friction with the bar.
Key words: bar, flying shearing machine, pinch devices, design
1. 飛剪機概述
1.1 飛剪機簡介
飛剪機是在軋件運動中對軋件實施剪切工藝的一種設備，是連續(xù)式軋鋼生產(chǎn)線上不可缺少的、非常關鍵的設備之一。特別是，隨著現(xiàn)代化鋼材生產(chǎn)的產(chǎn)量和品種不斷增加，要求軋鋼生產(chǎn)向高速、連續(xù)化生產(chǎn)方式發(fā)展的今天，飛剪機的需求量不斷增加，自然而然地對飛剪機的設計和制造質(zhì)量提出了更高的要求。由于是在運動中對軋件實施剪切，因此，對飛剪機的運動特性、反應靈敏性、動作準確性，以及工作穩(wěn)定可靠性等各方面，都必須具有很高的要求。
1.2 飛剪機的工藝作用與分類
飛剪機的剪切工藝主要包括：對連軋生產(chǎn)線上的軋件實施切頭、切尾，切定（倍）尺，以及事故處理和軋件的樣品剪切等。
飛剪機的分類方法有很多種，主要有：按照軋制線上生產(chǎn)鋼材的品種不同分為，鋼坯飛剪機、板帶飛剪機、型鋼飛剪機和高速線材飛剪機等；按其機體結(jié)構和剪切形式不同分為，曲柄連桿式飛剪機、擺式飛剪機、滾筒式飛剪機、圓盤式飛剪機；按工作方式又可分為連續(xù)式飛剪機、起停式飛剪機和連續(xù)—起停復合式飛剪機。
80年代初期，隨著我國對外開放政策的實施，引進國外先進技術進行消化吸收是當時國家制定的切實可行的既定國策，北京冶金設備研究院研制開發(fā)的，利用快速氣動離合器制動器實現(xiàn)飛剪機連續(xù)— 起停復合工作制的飛剪機技術（用于小型材飛剪機的剪切速度最高達18m/s），顯示出它獨特的優(yōu)越性和先進性。近十幾年來在國內(nèi)和東南亞市場上占有一定優(yōu)勢。飛剪機是軋線上機電一體化控制操縱比較復雜的設備，它工況條件惡劣，載荷變化劇烈，在生產(chǎn)和維護上都需要具備較高的技術水平。采用快速氣動離合器制動器控制飛剪機的剪切，簡化了電器控制系統(tǒng)，降低了整機操縱控制的難度，從而實現(xiàn)了整機在小慣量下起動、制動，在大慣量下剪切，能量分配合理，控制運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的較為理想的飛剪機設計方案。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，特別是近年來數(shù)字控制技術，低慣量電機制造技術的發(fā)展，飛剪機逐步朝著結(jié)構簡單，操作維護方便，利用電動機直接實現(xiàn)起停工作制的方向發(fā)展。
1.3飛剪機應滿足的設計要求
1.3.1 速度要求
飛剪機的剪切速度應與軋件同步，最理想的狀態(tài)是在剪切時，飛剪機的剪刃在軋件運動方向上的速度應等于或略大于軋件運動速度（俗稱拋鋼）。但此時必須要考慮飛剪機剪切時的動態(tài)速降。
1.3.2 剪切質(zhì)量要求
為保證軋件剪切斷面（平直）質(zhì)量，要求飛剪機的一對剪切刀片在剪切過程中作平移（平行移動）運動，剪刃間的刀片側(cè)隙應盡可能保持不變，同時，兩刀片始終與軋制中心線相垂直。
1.3.3 剪刃要求
剪刃的運動軌跡應是一條封閉曲線，在剪切段應盡量平直，在剪切過程中要求剪切速度均勻，并且不能出現(xiàn)相碰卡死現(xiàn)象。剪切完后，剪刃仍恢復到固定的初始位置，不影響軋件自由通過。
1.3.4 剪刃側(cè)隙要求
應能根據(jù)不同的軋件厚度，甚至軋件形狀，合理方便地調(diào)整剪刃側(cè)隙及重合量，以保證剪切工藝的正常實施。
1.3.5 精度要求
盡量減少參與剪切運動的機構零部件的數(shù)量和重量，以降低剪切機構運動的慣量值（即飛輪矩），減少速度變化量，提高飛剪機剪切機構的靈敏性穩(wěn)定性和定位精度，從而提高飛剪機的剪切定尺精度。
1.3.6 輔助設備要求
合理配置適合于飛剪機的同步機構及前后設備，如夾送測速輥，或末架軋機，撥鋼管（槽）等。此項因飛剪機結(jié)構選型及工作方式不同而不同，以保證飛剪機剪切速度與軋件速度始終保持線性系從而保證剪切定尺精度和剪切質(zhì)量。
2. 飛剪機夾送輥的概況及設計
2.1 夾送輥簡介
線材軋機的關鍵設備是飛剪機、精軋機組、吐絲機和夾送輥。目前，國際上高線材的軋制速度已經(jīng)達到100m/s以上，有的達到了130m/s。其關鍵的設備是飛剪機組、精軋機組、吐絲機和夾送輥。我國經(jīng)過十幾年的努力，目前已能設計和制造軋制速度在80m/s以下的精軋組、飛剪機組、吐絲機及夾送輥，與國際水平還有很大的差距。對更高速度的精軋機組、吐絲機及夾送輥，國內(nèi)還沒有設計和制造過，仍然靠進口；世界幾家著名的高線設備制造公司歷來只向中國出售設備，而拒絕出讓設計技術；即使我國引進的幾條軋制速度150m/s的世界先進水平的高線軋鋼線，其它設備外方都可以提供設計資料由中國制造，但對精軋機組、吐絲機和夾送輥還是要國外制造；外方均拒絕提供圖紙由中國制造。國內(nèi)希望得到國外設計技術由國內(nèi)制造的愿望長期未能實現(xiàn)。
2.2 夾送輥的類型
安裝位置可分為兩種：剪切前后夾送輥和卷曲機前夾送輥。剪切機包括滾切剪、切邊剪等，此類夾送輥又可分為上輥驅(qū)動、下輥驅(qū)動、雙輥驅(qū)動和雙排雙驅(qū)四種類型，且每一組夾送輥的輥身一般均為相同的直徑。它們的主要功能是協(xié)調(diào)剪切機進行或間歇或連續(xù)的進給。
剪切前后夾送裝置均由夾送輥 、支架、標高調(diào)整機構組成。夾送輥分為兩種,
分別安裝在各自的支架上。一種夾送輥采用懸臂形式支撐, 配合棒材飛剪機對直徑Φ130mm以下的軋件進行剪頭、剪尾及定長剪切。這種夾送輥可在液壓缸的推動下繞固定鉸點旋轉(zhuǎn), 以便飛剪機在進行軋件切斷時, 對剪切的廢料進行收集。另一種夾送輥采用兩端支撐, 用于對直徑Φ130 mm 以上軋件進行空過導向。所有形式的導向輥均采用三合一減速電機單獨傳動形式。兩套夾送輥可聯(lián)同導衛(wèi)支架實現(xiàn)整體在線快速更換, 以配合剪切不同規(guī)格軋件。此外, 入、出口導衛(wèi)還分別設有一套夾送輥標高調(diào)整機構,用于滿足剪切不同規(guī)格軋件對導向輥標高的要求。該機構通過一套液壓缸驅(qū)動由導衛(wèi)支架組成的平行四連桿機構, 使其繞固定的鉸點上下擺動, 最終實現(xiàn)導向輥標高的調(diào)整。平行四連桿機構可使導向輥在整個標高調(diào)整過程中始終保持平行移動。
2.3 夾送輥工藝設計
送輥工藝設計內(nèi)容包括孔型設計、輥型設計和導衛(wèi)設計以及速度、夾持力等工藝參數(shù)設計。其中主要內(nèi)容是夾送輥孔型、輥型和導衛(wèi)設計, 考慮夾送輥對成品線材起到引導、夾持、輸送作用, 不能使線材發(fā)生變形。設計原則上應保證:
1)選擇合的孔型, 保證正確夾持、輸送, 同時減少對產(chǎn)品的擠壓和摩擦;
2)選擇通用設計, 合理配置輥型, 減少備件儲備;
3)選擇合理的導衛(wèi)結(jié)構, 保證操作簡單, 更換維護方便;
4)選擇合適的材質(zhì), 適應生產(chǎn)節(jié)奏和成本最小化。
圖2-1 裝置的運動簡圖
2.4 本次設計給定條件
棒材材質(zhì)：合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、彈簧鋼等
工作速度：2m/s-16m/s
棒材直徑：16mm-50mm
剪切長度：<2500mm
剪切溫度：<850℃
8小時工作制，一天兩班，一年工作300天
2.5 夾送裝置的工作原理及結(jié)構
夾送裝置的傳動及工作原理如圖3-1所示，電動機4通過5根三角皮帶帶動與上夾雙送輥l同軸的皮帶輪3，再通過與其同軸的齒輪2帶動與下夾送輥8同軸的齒輪6。上軸I在輥縫調(diào)整時是固定的。夾送輥工作時，由下軸II的擺動實現(xiàn)夾送鋼材。當鋼材進入夾送輥時，由控制系統(tǒng)給以指令，底部氣缸7頂起下輥8夾送鋼材。氣缸缸體與下軸承座聯(lián)接在一起，工作時缸體運動，活塞不動。下軸承座又通過拉桿與上部碟形彈簧相連。為了使氣缸行程最小(即夾送輥反應靈敏)減小沖擊工作平穩(wěn)，對應夾送鋼材規(guī)格，預先調(diào)整碟形彈簧變形量，使上、下夾送輥有一合適輥縫。當夾送完鋼材，氣缸泄氣后，下夾送輥由于本身自重而下落，落至一定位置又被碟形彈簧吊位。
由于下夾送輥工作中上下擺動，故在下夾送輥傳動側(cè)的齒輪6采用了弧形齒面，保證了齒輪的良好嚙合。由于軋制產(chǎn)品規(guī)格變化以及夾送輥磨損等原因，夾送輥需經(jīng)常更換，在軸向調(diào)動其位置。所以上、下夾送輥均采用了漲套聯(lián)接。此種聯(lián)接方式拆卸迅速，操作簡單，聯(lián)接可靠。夾送輥設備的各零部件均安裝于箱體中，用螺栓把箱體固定在支架上。箱體與支架均為焊接結(jié)構。箱體在支架上可上、下調(diào)整，以使夾送輥在垂直方向調(diào)整。如下圖2-2所示為夾送輥外形圖
圖2-2 夾送輥傳動及工作原理圖
1.上夾送輥 2.主動齒輪 3.皮帶輪 4.主傳動電機
5.電動機皮帶輪 6.被動齒輪 7.壓上汽缸 8.下夾送輥
2-3 單夾送輥外形圖
1.前導衛(wèi)支架 2.箱體 3.支架 4.夾送輥 5.皮帶輪罩
2.6 夾送輥參數(shù)的確定
在夾送輥的設計中，必須合理地確定夾送輥的速度、夾送力、電機功率.這樣才能使夾送輥結(jié)構合理、性能優(yōu)良。初步選擇輥子的直徑D為200mm,寬度B為100mm，材質(zhì)為鑄鋼，其密度為7.85g/cm3。
2.6.1 夾送輥速度的確定
位于精軋機座之后，飛剪之前的夾送輥的線速度Vt理論上應與軋制速度Vz一致，但由于夾送輥輸送的是成品軋件，應避免軋件尺寸發(fā)生變化或彎曲，所以應使夾送輥與末架軋機間的鋼材形成張力。故實際上Vt要比軋制速度高。
即 Vt= λVt λ>1
但λ不能取得太大，否則將使夾送輥電機所需功率增大，而且有可能使軋件產(chǎn)生塑性變形。
位于飛剪之后的夾送輥的速度應高于飛剪前的夾送輥的速度。目的是在剪切時使鋼材不產(chǎn)生自由活套，防止鋼材在飛剪處振動，甚至造成纏剪事故，同時也為了防止鋼材在剪切后產(chǎn)生追尾?？紤]到以上因素，本設計取飛剪前夾送輥速度Vt=1.02Vz.。
所以夾送輥速度
Vt=1.02 X 2=2.04 m/s
工作速度Vt與輥子直徑D（mm）、輥子軸轉(zhuǎn)速nw的關系為
Vt=3.14Dnw/60x1000 m/s
2.04=3.14x200xnw/60x1000
得 nw=195r/min
2.2.6 夾送力及功率的計算
圖2-4為夾送輥工作時力的平衡圖。夾送力F應使夾送輥產(chǎn)生的摩擦力與張緊力及軋件前進的摩擦阻力相平衡.即
F=(P-G)f=F0+Qf
式中 P是汽缸的壓力
G是下輥重量
f是摩擦系數(shù)
Q軋件重量
Q=ALρ
A是軋件橫截面積
L是軋件剪切長度
ρ是軋件密度
由下文計算F0=19607N
軋件的重量Q=ALρ=πx252x2000x7.85=19 kg. 圖2-4 夾送輥工作時力的平衡圖
下輥重量G=πR2Bρg=3.14x0.22x0.1x7850x9.8=98kg.
F=T+Qf
則張力T=19607-1.9=19605 N
由(P-G)f=F 得 P=196176N
T≈F=19600N A=πR2
則壓強為F/A=2.5MPa.
由GB/T 2346-1988 選擇氣缸參數(shù)：內(nèi)徑50mm,公稱壓力為2.5MPa.
3. 電動機的選擇
3.1 電動機選擇應該綜合考慮的問題
（1）分析工作機械的負載特性和要求。包括工作機械的載荷特性、工作制度、結(jié)構布置和工作環(huán)境。
（2）分析電動機本身的機械特性。包括電動機的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及電動機所能適應的工作環(huán)境。應使電動機的負載特性和工作機械的負載特性相匹配。
（3）進行經(jīng)濟性的比較。當同時可用多種類型的電動機進行驅(qū)動時，經(jīng)濟性的分析是必不可少的，包括能源的供應與消耗、電動機的制造、運行和維護成本的對比等。
除上述三方面外，有些電動機的選擇還要考慮對環(huán)境的污染，其中包括空氣污染和噪聲、震動污染等。
3.2 選擇電動機的類型
選擇電動機的類型主要根據(jù)工作機械的工作載荷特性，有無沖擊過載情況，調(diào)速范圍，啟動、制度的頻繁程度以及電網(wǎng)供電情況等。
對恒轉(zhuǎn)矩負載特性的機械應選用機械特性為硬特性的電動機；對恒功率負載特性的機械，應選用變速直流電動機或帶機械的交流異步電動機。
當電動機需要經(jīng)常啟動、制度和正、反轉(zhuǎn)時，要求電動機有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大的過載能力，因此應選用起重及冶金用三相異步電動機，常用的為YZ和YRZ系列。
此外，根據(jù)電動機的工作環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、濕度、通風及有無防護、防爆等特殊要求，選擇不同防護性能的外殼結(jié)構型式。根據(jù)電動機與被驅(qū)動機械的連接形式，決定其安裝方式，一般采用臥式。
YRZ系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機，YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動機。冶金及起重電動機大多采用YRZ系列電動機。所以，本設計選用YRZ系列電動機。
3.3 選擇電動機的功率
標準電動機的容量由額定功率表示。所選用的電動機的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作機要求時，不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞；容量過大則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)低而造成浪費。
電動機的容量主要由運行時的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運行的機械，只要電動機的負載不超過額定值，電動機便不會發(fā)過熱，通常不必校核發(fā)熱和啟動力矩。所需電動機的功率為
上兩式中Pd為為工作機實際需要的電動機輸出功率，KW；Pw為工作機需要的輸入功率，KW；η為電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；ηw為工作機的效率。
總效率η為
η=η0η1η2…ηn
在本設計中經(jīng)初步計算夾送力F=19600N,輥子轉(zhuǎn)速Vt=2.04m/s，ηw取0.96，則
工作機所需要輸入的功率為
Pw=26.8 KW
因此選用功率為30KW的電動機。
3.4 電動機轉(zhuǎn)速的選擇
同一功率的電動機通常有幾種轉(zhuǎn)速可供選擇，電動機的轉(zhuǎn)速越高，磁極越少，尺寸重量越小，價格也越低；但傳動裝置的總傳動比要增大，尺寸及重量增大，從而使成本增加。低轉(zhuǎn)速電動機則相反。因此，應全面分析比較其利弊來選用電動機。本設計根據(jù)初步計算傳動輥子的大小初選電動機轉(zhuǎn)速為579r/min。此電動機的型號為YZR280S-10，額定功率30KW，滿載轉(zhuǎn)速579r/min。
3.5 計算傳動比
由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應有的總傳動為
=nm/nw
=579/195=2.97
由于減速的范圍較小，所以選用一級減速V帶傳動。
4.V帶傳動設計計算
4.1 確定計算功率
計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的
Pca=KAP
式中：KA為工作條件系數(shù)，根據(jù)機械設計（第八版）查表8-7取KA=1.1；
P為所需傳遞的額定功率，此處即電動機額定功率為30KW。所以
Pca=1.1x30=33KW
4.2 選擇V帶的類型
根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，從圖8-11選取普通V帶帶型C型。
4.3 輪的基準直徑dd并驗算帶速V
4.3.1 小帶輪基準直徑的確定和速度驗算
根據(jù)帶型C，參考表8-6和表8-8確定小帶輪的基準直徑，
取dd1=200mm.
根據(jù)式（8-13）
V1=3.14xdd1xn1/60x1000
V1=6.06m/s
4.3.2 計算大帶輪的基準直徑
由dd2=ixdd1計算
dd2=3.14x200x579/60x1000=594mm
根據(jù)表8-8圓整為600mm.
4.4 確定中心距a，并選擇V帶的基準長度Ld
4.4.1初定中心距a0
根據(jù)式（8-20）
0.7（dd1+ dd2）< a0 < 2(dd1+ dd2)
555.8mm< a0 <1588mm
初選中心距a0=560mm
4.4.2 計算相應的帶長Ld0
Ld0=2a0+3.14/2（dd1+ dd2）+（dd1-dd2）2/4 a0
Ld0=2435.88mm
帶的基準長度Ld根據(jù)Ld0由表8-2取Ld=2500mm
4.4.3 計算中心距a及其變動范圍
傳動的實際中心距近似為
a≈a0+(Ld - Ld0)/2
a≈592mm
考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要，常給出中心距的范圍
amin=a-0.015 Ld=55405mm
amax=a+0.03 Ld=667mm
4.5驗算小帶輪上的包角α1
由于打滑只會在小帶輪上發(fā)生，為了提高帶傳動的工作能力，應使
α1≈180。- （dd2- dd1）x 57.3。/a >90。
α1≈141.86。>90。
4.6確定帶的根數(shù)Z
Z= KAP/(P0+ΔP0 )KαKL
由表(8-4a)查得P0=4.07，由表（8-4b）查得ΔP0 =0.71，由表（8-2）查得KL=0.91，由表（8-5）查得Kα=0.91 則
Z=4.25
取帶的根數(shù)為Z=4
4.7確定帶的初拉力F0
由式（8-6），并計入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為
（F0）min=500x(2.5-Kα) Pca/KαZV +q V2
（F0）min= 605.7N
由式（8-4）
有效拉力Fe與帶傳動所傳遞的功率P的關系為
P=FeV/1000
則 Fe=4950.5N
對于新安裝的V帶，初拉力F0應為1.5（F0）min=908.55N
安裝時，應保證初拉力大于上述值，但也不應過大。
采用圖4-1所示方法，可測得初拉力F0
Sin1.8。F0=G
由表8-9查的G可取40 N
則F0=1273.89N
4.8帶傳動的壓軸力Fp 圖4-1 測定出拉力
為了設計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動作用在軸上的壓軸力Fp
Fp=2ZF0sin(α/2)=19265.03N
4.9 V帶輪的設計
4.9.1 大帶輪的設計
帶輪的材料選用HT150，帶輪的結(jié)構形式選用橢圓輪輻式，軸的直徑d根據(jù)軸的設計可定為65mm。
如圖所示
圖4-2 輪輻式V帶輪結(jié)構圖
dh=(1.8-2)d=1.9x65=123.5mm
h1=95mm
a1=0.4 h1=38mm f1=0.2xh1=19
h2=0.8 h1=76mm
a2=0.8 a1=30.4mm
B=200mm
4.9.2 小帶輪的設計
小帶輪的材料同樣選用HT150，由于小帶輪所安裝的軸與電動機軸用聯(lián)軸器聯(lián)接，根據(jù)要求選用聯(lián)軸器為YL8，其從動端軸孔直徑為32mm,從而選擇帶輪上軸孔直徑為40mm.則
dh=1.9x40=76mm h1=64mm a1=0.4 h1= 25.6mm f1=0.2xh1= 5.12mm
h2=0.8 h1=51.2mm a2=0.8 a1=20.48mm B=200mm
5. 傳動齒輪和軸結(jié)構設計
本章對飛剪機傳動系統(tǒng)的齒輪和軸進行設計。
5.1 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)
按照齒輪的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動；運輸機為一般工作機器，運輸速度不高，故選用7級精度（GB 10095 —88）；由表（10-1）選擇齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為80HBS；選齒輪齒數(shù)為30。
5.2 按齒面接觸強度設計
由設計計算公式(10-9a)進行試算，即
5.2.1 試選
試選載荷系數(shù)Kt=1.3。
計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=95.5x105P/n=1.35x106N·mm
由表（10-7）選取遲寬系數(shù)為Φd=08。
由表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa0.5
由圖(10-21b)按齒面硬度得齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim=600Mpa。
由式（10-13）計算應力循環(huán)次數(shù)。
N=60njLh=60x260x1x(2x8x300x8)=5.99x108
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.9
計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式10-12得
[σH]= KHNσlim/S=540MPa
5.2.2 計算
試算齒輪分度圓直徑dt
dt >221.46mm
計算圓周速度v
v =3.14dtn/60x1000=2.26m/s
計算齒寬b
b =Φd dt =0.8x221.46=177.17mm
計算齒寬與齒高比b/h
模數(shù) mt=dt/z
m=232/30=7.382mm
齒高 h=2.25 mt =16.61mm
b/h=177.17/16.61=10.67
計算載荷系數(shù)
根據(jù)v=2.26m/s,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù) Kv=1.05
直齒輪KHσ=KFσ=1
由表10-2查得使用系數(shù)KA=1
由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHβ=1.423
由b/h=10.67，KHβ=1.423查圖10-13得KFβ=1.35；故載荷系數(shù)
K= Kv KHσKA KHβ=1x1.423x1x1.05=1.494
按實際得載荷系數(shù)校正所算的得分度圓直徑，由式10-10a得
d = 232mm
模數(shù) m=d/z=232/30=7.73mm
5.3 按齒根彎曲強度設計
由式10-5得彎曲強度得設計公式為
m3>2KT YFaYSa/ΦdZ2[σF]
5.3.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE=500Mpa；
由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.85
計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得
[σF]= KFNσFE/S=0.85x500/1.4=303.57
計算載荷系數(shù)
K= KvKAKFσKFβ1.494
由表10-5查得齒形系數(shù) YFσ=2.65
由表10-5查得應力校正系數(shù) YSa=1.58
計算YFaYSa/[σF]
YFaYSa/[σF]=2.65x1.58/303.57=0.0138
將各數(shù)值帶如上式計算m值
m>3.96mm
取標準模數(shù)4mm
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算得模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于彎曲強度決定齒輪模數(shù)，齒面接觸疲勞強度決定著齒輪直徑得大小，所以，模數(shù)取3.96，并圓整成就近的標準模數(shù)值4mm，分度圓直徑取d=232mm，算出小齒輪齒數(shù)
z=d/m=232/4=58
5.4 幾何尺寸計算
分度圓直徑
d = zm=58x4=232mm
中心距 a = 232mm
齒輪寬度 b = b =Φd dt=116mm
5.5 上軸的結(jié)構設計
初步確定軸的最小直徑
由式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
通常A取110-160，則取A=112，
P=p?=30x0.97x0.99x0.95=27.37 kw
n= 195 r/min
算得 d >58.2 mm
取 d=64 mm.
根據(jù)軸的作用及相關要求軸的結(jié)構設計如下圖所示。關于軸的校核，由于工作量原因不再進行。
圖5-1 上傳動軸的結(jié)構圖
圖5-2 上傳動軸的尺寸結(jié)構圖
5.5 下軸的結(jié)構設計
下軸的設計同上軸相同，根據(jù)下軸的作用設計結(jié)構如下：
圖5-3 下軸的尺寸結(jié)構圖
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