Проект модернізації гільотинних ножиць НК3418

Главная кинематическая цепь состоит из эдектродвигателя 1(М1), клиноременной передачи связанного с маховиком 2 и через муфту–тормоз  3 с входным валом двухступенчатого цилиндрического редуктора 4. Выходное колесо редуктора жестко связано с экцентриковым валом 5, на котором смонтированы шатуны 6 через рычаги 7,8, взаимодействующие с прижимной балкой 9 и ножевой балкой 10. Ножевая балка смонтирована в прямолинейных направляющих. Рычаги 7,8 совместно с прижимной балкой 9 и ножевой балкой 10 образуют отдельную сборочную единицу (механизм реза) шарнирно закрепленный в станине на эксцентриковых осях 11.В зависимости от толщины разрезаемого слоя листа между ножами автоматически устанавливается необходимый зазор. Так при резке листа толщиной «t» зазор между ножами будет ∆ . При резке листа большей толщины  t₁>t прижимная балка остановитсяот поверхности стола выше и, соответственно, ножевая балка начнет прямолинейное движение с точки С. Заазор между ножами будет равен    ∆ ₁, причем   ∆  ₁>  ∆ . На ккаждый милиметр толщины листа увеличение зазора составляет ~0,04-0,05мм.

При отсутствии листа зазор между ножами устанавливается с помощью осей 11 равным 0,02-0,03мм.

При встрече верхнего подвижного ножа с листом( начало реза) , возрастает усилие, часть которого через рычажную систему передается на прижимную балку, обеспечивая усилие прижима 25% от усилия реза.

Кинематическая цепь заднего упора включает в себя электродвигатель 12 (М2), клиноременной передачей связанный с быстроходным валом червячного редуктора 13. На тихоходном валу редуктора смонтированиы две звездочки 14 ,15. Первая-цепной передачей связана с указателем ширины отрезаемой полосы 16, а вторая также цепью – с валом 17, через две пары конических шестерен 18 приводящим во вращение ходовые винты 19, с которыми кинематически связана упорная балка 20, перемещающаяся при вращении винтов. Для точной установки балки 20 по размеру отрезаемой полосы предусмотрен ручной поворот вала электродвигателя М2 маховичком 21 через карданную 22.

Поддерживатель тонкого листа включает пять поворотных флажков 23, жестко закрепленных на оси 26, которая имеет возможность поворота.

Привод осуществляется реверсивным пневмоцилиндром, управляемым пневмораспределителем 27.

 

Число зубьев, модуль
Z1/m1	Z2/m2	Z3/m3	Z4/m4
18/3	55/3	25/4	76/4

 

 

Ножницы приводятся от электродвигателя переменного тока мощностью 280 кВт и частотой вращения 900 мин^-1 через двухступенчатый редуктор и пару цилиндрических шестерен (i = 71), большая шестерня которых вращается непрерывно и соединяется с муфтой включения. На быстроходном валу редуктора расположены два маховика с маховым моментом 75 МН-м. Общая масса ножниц 300 т.

Ножницы установлены в поточной линии поперечной резки полосы на листы мерной длины; наибольшая ширина полосы 2000 мм; толщина 6 мм; предел прочности материала полосы 800 МПа. Ход нижнего ножа 135 мм, длина режущей кромки 2500 мм.

Ножи имеют симметричное сечение всех четырех рабочих граней согласно ГОСТ 7785—72. Масса ножниц 13,5 т с приводом — 39 т. При вмятии ножей в металл происходит изгиб разрезаемого листа относительно плоскости резания. С целью обеспечения перпендикулярности резания применяют специальные устройства для прижима листа к верхнему суппорту: пружинные и пневматические.

Пружинные прижимы весьма просты по конструкции, однако, имеют следующий недостаток: при ходе нижнего суппорта вверх усилие сжатия пружины увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается расход мощности резания и от планки прижима возможно образование вмятин на листе.

Пневматические прижимы работают при постоянном усилии прижатия планки к листу: при ходе поршня вверх и повышении давления воздуха часть его выходит в атмосферу через разгрузочный клапан в трубопроводе. Недостатки прижима следующие: а) водные пары в атмосфере цилиндра конденсируются и в зимних условиях иногда замерзают; б) уплотнения цилиндра быстро изнашиваются, особенно от косых ударов при задаче листа в ножницы.

На новых ножницах с нижним резом конструкции СКМЗ применен усовершенствованный прижим, состоящий из шарнирного параллелограмма, одно звено которого опирается на небольшую пружину, а два противоположных шарнира обкатываются по копирам; этот прижим не имеет указанных выше недостатков.

 

 

2.4 Расчет детали агрегата на  прочность

Произведем проверочный  расчет вала редуктора на прочность

Исходные данные:

Число оборотов двигателя 

Статический момент на валу двигателя  ,

Определяем окружное усилие на шестерне

 

где  - делительный диаметр шестерни

Определяем радиальную силу

 

  

Определяем реакции  опор

Вертикальная плоскость

  

 

Горизонтальная поверхность

  

 

  

Определяем изгибающие максимальные моменты и строим эпюру,

  

  

Определяем суммарный  изгибающий момент,  

 

Определяем крутящий момент  

 

  

Определяем коэффициент  запаса прочности в сечении 1:1.Диаметр вала в этом сечении 200 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки:   ; масштабные факторы   коэффициенты    крутящий момент

Определяем момент сопротивления  кручения  

 

при  

Определяем момент сопротивления  изгибу  

 

Определяем амплитуду  и среднее напряжение цикла касательных  напряжений  

 

 

Определяем амплитуду  нормальных напряжений изгибу

  

Определяем коэффициент  запаса прочности по нормальным напряжениям 

 

где  - предел выносливости для материала вала при симметричном изгибе цикла без концентратов напряжений,

 - эффективный коэффициент концентрации  напряжений соответственно при  изгибе (1,6 – 1,7),

 - масштабные факторы для нормальных  напряжений (0,59 – 0,61),

 - амплитуда и среднее напряжение  циклов нормальных напряжений (0,1- 0,15),

 - коэффициенты, отображающие соотношение  пределов выносливости при симметричном  и пульсирующем циклах соответственно  изгиба (0,15 – 0,25),

 - коэффициент равный 6,2,

Определяем коэффициент  запаса прочности по касательным  напряжениям ,

  

где  - предел выносливости для материала вала при симметричном изгибе цикла без концентратов напряжений,

 - эффективный коэффициент концентрации  напряжений соответственно при  изгибе (1,5 – 1,58),

 - масштабные факторы для нормальных  напряжений (0,52 – 0,55),

 - амплитуда и среднее напряжение  циклов нормальных напряжений (2- 2,05),

 - коэффициенты, отображающие соотношение  пределов выносливости при симметричном  и пульсирующем циклах соответственно  изгиба (0,1 – 0,14),

 - коэффициент равный 6,17,

 

Определяем результирующий коэффициент запаса прочности,

 

Вал признан пригодным

Рисунок 2.1 – Эпюры крутящих и изгибающих моментов вала.

 

 

 

 

 

 

 

        2.5 Расчет усилия резания гильотинных ножниц

 

Определить усилия резания и гильотинных ножниц с нижним резом. Ножницы предназначены для поперечной полосы резки на листы мерной длины и установлены в агрегате резки.

Дано: толщина полосы h=8мм, ширина полосы b=2350мм; предел прочности материала стальной полосы у_в=800Мпа, угол наклона нижнего ножа б=2⁰(tg б=0,0349); длина верхнего горизонтального ножа 2500 мм. Ножницы приводятся эксцентриковым валом и имеют прижим, расположенный снизу полосы.

1 Определяем максимальное усилие резания,

 

 

 

где

 

 

Определяем горизонтальное усилие, выталкивающее полосу из-под ножей  и воспринимаемое боковыми направляющими станины при подъеме нижнего суп-порта:

 

 

 

Определяем поперечное усилие, распирающее  ножи и воспринимаемое направляющими  в станинах:

 

 

2. Определяем ход ножа и эксцентриситет приводного вала

Принимаем перекрытие ножей  отрытая высота ножа под полосой

 

 

 

Определяем требуемый эксцентриситет эксцентриков:

 

 

 

3 Определяем крутящий момент  на валу эксцентриков 

а) первое положение эксцентриков – начало резания. Усилие резания  станет максимальным при подъеме  ножа на величину (треуголь- ник резания сечения станет полным при внедрении ножа на величину h); при этом

эксцентриковый вал повернется на угол:

 

 

 

И плечо момента на эксцентрике  будет равно

            

 

Равнодействующая усилий, действующих на левый эксцентрик сверху вниз (вес суппорта G=20кН; усилие от прижима (пружинного или пневматического) P_n=3кН):

 

(

 

где - коэффициент трения в направляющих станины

 

 

Определяем крутящий момент на эксцентриковом валу:

 

  (49)

 

б) второе (промежуточное) положение  – эксцентриковый вал повернулся на . Усилие прижима возросло до 5 кН и общее усилие на эксцентрике стало плечо момента равно полному эксцентриситету

 

 

 

в) третье положение – окончание  резания при  (при полном треугольнике резания сечения). Усилие прижима возросло до 7 кН и общее усилие стало при подъеме суппорта на высоту

плечо момента уменьшилось и  стало равным:

 

(50)

 

Угол поворота эксцентрикового  вала:

 

 

Крутящий момент будет равен:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

 

В ходе выполнения данной курсовой работы был проведен

Основной задачей данной курсовой работы – выбор гильотинных ножниц и разработка технологического процесса для производства листа шириной 2500мм и толщиной 8 мм из  производительностью 1млн. т/год.

В курсовой работе был произведён расчет вала редуктора на прочность и расчёт усилия резания гильотинных ножниц.

 

Где отображены вопросы:

1. Назначение цеха  и выпускаемая продукция 

2. Механическое оборудование  цеха

3. Организация технического  обслуживания и ремонт оборудования     цеха

4. Назначение устройства, кинематика, принцип действия гильотинных  ножниц с нижним резом

5. Расчет детали агрегата  на прочность

6. Определение усилия  резания 

 

 

 

 

 

 

               Литература

 

1. А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник, Ф.К.Иванченко и др.

Машины и агрегаты металлургических заводов Т.3-.:Металлургия, 1988. 680с.

 

2. Королев А.А.  Механическое  оборудование прокатних цехов черной и цветной металлургии. 1976г.

 

3. Руководство по эксплуатации Ножницы кривошипные листовые  НК3414

 

4. В.М . Данько Механическое оборудование прокатних цехов

 

5.  П. Аксенов, П. Н. Аксенов, И. Л. Бринберг и др. 
   Машиностроение. Энциклопедический справочник. В 15 томах. Том 8 
   Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. Москва