技术人员技术总结电动轻剪设计计算.docx
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技术人员技术总结电动轻剪设计计算
技术人员技术总结-电动轻剪设计计算
技术总结
单位:
xx姓名:
xx现任专业技术职务:
助理工程师申报专业技术职务:
工程师二零一一年十一月二十日技术总结
我从xx年被评为助理工程师以来，不仅在思想上严格要求自己，积极上进，而且在工作中始终保持谦虚、好学、不怕吃苦、任劳任怨的态度，按时、按质的完成院、科室分配的各项工作和任务，并积极参加各种技术讲座和技术交流活动，先后负责了多项项目的设计工作。
现在以xx厚板项目中电动轻剪技术参数确定为例作为技术总结：
一、概述xxx板轧机项目主要生产大规格高性能铝及铝合金的厚板产品。
该项目对发展我国的航空、航天事业有重大意义。
机组最大速度为180m/min，成品规格：
厚度：
8～250mm宽度：
1000～4000mm，所有的产品都需要经过轧边和切头、切尾、定尺剪断。
机组配置一台剪切厚度120mm（最厚150mm）以下的重型剪和一台剪切厚度8～60mm轻型剪。
剪切薄板采用电动剪为好，比液压剪剪切质量和速度高，由于此电动轻剪用于剪切定尺，因此、宜采用下切式电动剪。
二、电动轻剪的传动方式经过现场考察以及查阅有关资料、图纸，经比较分析，确定设备结构形式和传动方式为：
（见下图）电机1通过鼓形齿联轴器传动在高速轴上装有飞轮的减速机2，减速机经过安全联轴器3带动曲轴4，通过装在曲轴上的滚轮5驱动下刀架6沿左机架7和右机架10的滑槽上、下运动使刀刃进行剪切。
减速机内置摩擦离合器和制动器，使飞轮力矩驱动刀刃剪切，以及使刀刃剪切后停在原始位置。
曲轴通过轴承座安装在机架滑槽下部的底座上，机架滑槽是可以调整的斜面机构，通过它可以调整剪刃侧隙以及上、下剪刃的平行度。
上剪刃装在上刀架上。
通过拉杆将上刀架，左、右机架以及底座联为一体。
底座用地脚螺栓安装在基础上。
滚轮为铸钢件，通过圆柱滚动轴承装在曲轴上。
剪机上部装有压板装置8，用于剪切时压住板料，使定尺准确。
压板由液压缸驱动。
上部还装有拨料装置，用于将料尾推入料斗。
拨料杆也由液压缸驱动。
剪机中部两侧还各装有一个机架辊9，机架辊由电机通过减速机驱动，
三、被剪切剪板的性能参数剪切铝板最大宽度：
4000mm剪切材料屈服强度≤135Mpa（剪切厚度60mm）≤250Mpa（剪切厚度40mm）剪切频率：
3-8次/min料头最大长度：
500mm
四、电动轻剪技术参数确定剪切铝板最大宽度为4000mm，确定剪刃长度4245mm。
剪切铝板厚度8～60mm，确定剪刃开口度为140mm，刀刃距辊面距离130mm，重合度为
6、1mm。
上剪刃斜度
2、75度，下剪刃行程为350mm，曲轴偏心距175mm。
同时确定剪刃断面为60×180mm。
压板距辊面开口度140mm。
4、1剪切力计算:
Pn=（0、6σb、δ、h2/tgα）｛1+［1/（1+10δ/σb、y2、x）+Ztgα/0、6δ］｝式中：
y=Δ/h=
1、0/60=0、0167（考虑剪刃之间的间隙对于剪切力之影响）Δ=
1、0mm剪刃之间的间隙h=60mm被剪材料最大厚度x=c/h≈300/60=5压具对于剪切力之影响c≈300压具中心线至剪刃中心线之距离Z=0、95决定于被剪材料之断面尺寸及剪刃倾角的系数α=
2、75°上剪刃倾角σb=135N/㎜2被剪材料的强度极限δ=19％被剪材料的延伸率∴Pn=（0、6×1
3、5×0、19×602/tg
2、75°）｛1+［1/（1+（10×0、19）/（1
3、5×0、01172×5）+0、95×tg
2、75°/0、6×0、19）］=1153434×
1、41=163000Kg当剪刃变钝后，剪切力将会增大，考虑将Pn增大40％，∴Pn=163000×
1、4=225000Kg
4、2侧压力计算根据А、Цчещков经验公式侧压力按下式计算：
T=（0、1～0、18）P∴Tmax=0、18×225000=0、18×225000=40500Kg
4、3压板力计算根据变形及应力的概念，认为剪切力P作用在1/3a处，侧压力作用在1/2x处。
根据板材受力平衡条件，则压板力为：
Q=[（2/3ap－T（h－x））/c式中：
x=δ×h=0、19×60=1
1、4压具对于剪切力之影响剪切过程起始阶段，剪刃压入板材的深度a=x/tgγ=1
1、4/tg10°=65mm压入深度为x时，刀片与板材的最大接触宽度，γ=10°剪切过程中板材的转角，根据А、Цчещков推荐数字为5°～10°,取γ=10°。
∴Q=[（2/3×65×225－6
7、5×（60－1
1、4））/300=[（9750－3280）/300=20吨、
4、4曲轴与刀片的运动计算及电动机初选
4、
4、1曲轴与刀片的运动计算
4、
4、
1、1下刀片行程计算（曲轴偏心半径的确定）X＝2e=H+b*tgα+C式中：
X：
下刀片行程e：
曲轴偏心距H=140mm剪刃开口度b=4245mm剪刃长度α=
2、75°：
上剪刃倾斜角C：
剪刃重叠量X＝140+4245×tg
2、75°+C＝140+20
3、9+C取X＝350mm,则C=
6、1∴曲轴偏心距e＝x/2=350/2=175
4、
4、
1、2曲轴转角与刀片位置相对关系的计算（确定）
4、
4、
1、3曲轴由静止的原始位置转至下刀刃与铝板接触时下刀片所走的垂直距离为L1=H+（b-B）/2*tgα-h式中：
B=4000mm铝板最大宽度h=60mm铝板最大厚度∴L1=140+（4245-4000）
×tg
2、75°/2-60=8
5、88mm
4、
4、
1、4穿透铝板（即剪切机最大负荷时）下刀片所走之垂直距离为：
L2=B*tgα-h∴L2=4000×tg
2、75°-60=13
2、13mmL1,L2求出后即可用作图法求得剪切过程中曲轴之各种转角。
4、
4、2电动机初选计算
4、
4、
2、1已知：
剪切力P=2250000N压板力Q=200000N下刀架（包括曲轴）重量G=50000Kg考虑机构磨擦损失的系数μ=
1、12曲轴偏心距e=175mm
4、
4、22转动曲轴所需力矩：
Mkp=（P+Q+G）×μ×e=（225000+20000+5000）×
1、12×0、175=49000Kg、m
4、
4、
2、3转动曲轴的计算力：
Ppac=Mkp/e=49000/0、175=280000Kg
4、
4、
2、4空载时转动曲轴的力矩：
Mkpx=G×μ×e=40000×0、175×
1、12=7900Kg、m
4、
4、
2、5空载时转动曲轴的计算力：
Ppac=Mkpx/e=7900/0、175=46000Kg
4、
4、
2、6电动机功率计算：
本剪切机之行程次数为14次/分钟（即14r/min）,则曲轴每转一转所需时间：
t=60/14=
4、2857sce
4、
4、
2、
6、1曲轴转角为α°时所需时间：
入口剪切时间：
t1入口角αr=2
1、04°∴t1=t×αr/360=
4、2857×2
1、04°/360=0、25sec满载时剪切时间：
满载角αm=4
5、64°∴t2=t×αm/360=
4、2857×4
5、64°/360=0、543sec出口剪切时间：
出口角αc=3
2、61°∴t3=t×αc/360=
4、2857×3
2、61°/360=0、39sec
4、
4、
2、
6、2剪切一次总负荷平均时间：
tn=（t1+t3）/2+t2=（0、25+0、39）/2+0、543=0、863sec
4、
4、
2、
6、3剪切速度Vp：
Vp=h＇/tn=（L2+h）/tn式中:
L2=13
2、13mm剪透铝板（即满负荷时）下刀片所走之垂直距离。
h=60mm铝板最大厚度∴Vp=（13
2、13+60）/0、863=22
2、63mm/sec≈0、22m/sec
4、
4、
2、
6、4所需电动机功率：
Npac=（Ppac×Vp/102=（280000×0、22）
/102=604KW
4、
4、
2、
6、5为消除电动机负荷过大之峰值，减小电机容量，今选用交流异步电机：
N=200KW,n=735r/min,Fc=100%
4、
4、
2、
6、6电动机所能作的功：
Am=Pm、×h＇Pm=N×102/Vp=200×102/0、22=93000Kg（电动机所能发生的作用力）
∴Am=93000×（0、132+0、06）
=17856Kg、m
4、
4、
2、
6、7剪切机剪切所需之功：
Ap=Ppac、×h＇=280000×（0、132+0、06）=53800Kg、m
4、
4、
2、
6、8飞轮应补偿之功：
Amax=Ap－Am=53800－17856=35944Kg、m今用两个飞轮，飞轮直径D=1150mm,飞轮宽度B=190mm,飞轮装于高速轴上，一个飞轮重G=1000Kg
4、
4、
2、
6、9传动系统的飞轮力矩：
GD2np=GD2x+GD2gβ+GD2m传动系统总的飞轮力矩：
GD2np≈GD2x×
1、16GD2x=5090Kg、m（两个飞轮总的飞轮力矩）
Dx2=GD2x/2G=5090/（2×2600）
=0、979m（飞轮惯性直径的平方）
GD2np≈GD2x×
1、16=5090×
1、16=1900Kg、m
4、
4、
2、
6、10电动机的速度降：
换算至飞轮惯性直径处的重量：
Gnp≈GD2np/D2x=1900/0、818=2322Kg飞轮惯性直径处的速度：
V1=πDin/60=（π×0、904×735）/60=3
4、8m/sec式中:
Di=（Dx2）0、5=0、818×0、5=0、904（飞轮惯性直径）飞轮所能放出的能量A2=G/g、×（V12－V22）/2令A2=Amax=35944Kg、m则：
V2=（V12－2A
2、g/Gnp）0、5=〔3
4、82－2×35944×
9、81/2322〕0、5=30、12m/sec则：
n2=（60V2）/（πDi）
=（60×30、12）/（π×0、904）
=636rpm∴电动机的速度降：
（ng－n2）/ng×100%=（735-636）/735×100%≈1
3、47%电动机额定转速时的角速度：
ωmax=π、n/30=7
6、97/sec在转速为n2时电机之角速度：
ωmin=π、n2/30=π×636/30=6
6、6（1/sec）
电动机的角速度降Δω=ωmax-ωmin=7
6、97-6
6、6=10、37（1/sec）
4、
4、
2、
6、11飞轮之加速时间及飞轮应具有之角加速度：
剪切周期时间：
已知剪切次数为7次∴剪切周期时间tk=60/7=
8、5714sec飞轮加速时间tpaζ=tk–tn=
8、5714–0、863=
7、7084sec为使飞轮加速，飞轮应具有之角加速度：
ε=Δω/tpaζ=10、37/
7、7084=
1、345（1/sec）
传动系统总的飞轮惯性力矩：
J=GD2np/4g=1900/（4×
9、8）
=4
8、47Kg、msec2为加速所需之动力矩：
MJ=Jε=4
8、47×
1、345=6
5、19Kg、m所选电机之额定力矩：
MH=975N/n=975×200/735=266Kg、m∴MH＞MJ由以上计算而得，电机之额定力矩远大于飞轮加速所需之力矩，故可保证飞轮能及时加速。
4、
4、
2、
6、12飞轮加速所需功率:
V0=πDn/60=π×
1、15×735/60=4
4、3m/sec（飞轮之圆周速度）P0=2MJ/D=2×6
5、19/
1、15=114Kg（飞轮上之圆周力）N=P0V0/102=114×4
4、3/102≈50KW而所选电机之功率N=200KW＞50KW故可保证飞轮之加速。
五、小结由以上所作的全部计算结果证明，飞轮及电动机的选择是正确的，所选之电动机能胜任工作。
根据以上参数和材料机械性能计算出剪切力为2250KN，压板力为200KN，曲轴所需力矩为49000Kg、m。
电机功率N=200KW，减速比i=6
9、571。
根据计算，其余技术参数为：
压板液压缸规格（缸径×行程）φ160×450mm（2个）
工作压力16Mpa推料机构推料液压缸规格（缸径×行程）φ80×900mm（2个）
工作压力16MPa机架辊电机：
15KW（交流），980r/min,380V机架辊减速比：
I=1
2、7本剪机将为集团公司最大规格的电动剪。
因此，对于曲轴、机架等重要另、部件须作有限元分析，以求设备的可靠性和经济性。
同时提高乐集团公司在同类产品上的竞争力。
13
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