4900KN 冷剪机设计摘要冷剪机是在冶金工业中经常用来对轧件进行切头、切尾或者切定尺的机械设备。作 为剪切机械中的一种，冷剪机在冶金、航空、国防工业，以及印刷等轻工业均有广泛的 应用。早期的冷剪机由于结构比较笨重而且没有快速换刀装置，导致生产效率比较低， 产品的质量也不高。为此，我们设计了结构更为紧凑的曲柄连杆上切式斜刃剪切机。该 剪切机主要包括剪切部分及传动部分。剪切部分采用上切式斜刃刀片的剪切方式，大大 降低了剪切力。传动部分采用电机通过联轴器带动减速器代替原来的带传动，避免了由 于弹性滑动带来的功率损失，采用圆盘式摩擦离合器控制减速器与开式齿轮之间的离 合，通过曲轴带动连杆的上下运动来完成剪切动作。该机构的特点在于用大齿轮代替飞 轮，联轴器传动代替带传动。该剪切机的生产效率比较高且生产成本较低，适用于中小 型棒材生产线或是无缝钢管管坯的剪切。关键词：圆盘式摩擦离合器，曲柄连杆，斜刀刃，剪切机，联轴器传动The Design of 4900KN Cold ShearAbstractCold shear machines are usually used to come to carry on the machineequipments that slices the head, slices the tail and to slice appointeddimension of the piece in the rolling metallurgy industry. The conduct and actions shears to slice the machine in of a kind of, cold shear the machine in the metallurgy, aviation, industry of defenses, and print the etc., the light industry all has the extensive application.Earlier period of cold shear the machine because the structure is more bulky and did not change the knife the device quickly, cause produce the efficiency lower, the quantity of the product is also not high. For this, we designed the structure to even connect the pole for the crank of the tightly packed up the inclined blade of slice type shears to slice the machine.This shear to slice the machine to mainly include to shear to slice the part and spread to move the part. Shear to slice the part adoption up the inclined blade razor blade of slice type shears to slice the way, lowering to shear to slice the dint consumedly. Spread to move the part adoption electrical engineering to arouse to decelerate the machine to replace through the adapter coupling to take to spread to move originally, avoid because of the power loss that the flexibility glide bring, adopt of a dish type friction clutch control deceleration machine and the open type wheel gear to leave to match, arouse to connect the top and bottom of thepole through the song stalk sport to complete to shear to slice the action.The characteristics of that organization lies in to replace the flywheel with the big wheel gear, the adapter coupling spreads to move to replace to take to spread to move.Should shear the production efficiency of slice the machine higher and the production cost is lower, being applicable to the medium small scaled and good material production line or no slot steel pipe billet to shear to slice.Keyword : A dish type of rubs clutch，Brace and link，Oblique blade，Shear machineThe adapter coupling transmission目录摘 要 Abstract II1 绪论 11.1 剪切机的用途 11.2 剪切机的分类 11.2.1 斜刃剪切机 11.2.2 平行剪刃剪切机 21.2.3 圆盘式剪切机 31.2.4 冲型剪切机 31.2.5 联合剪切机 31.2.6 型材棒料剪切机 31.3 剪切机常见事故 41.4 传动方案的选择和评述 41.4.1 剪切机机械传动装置的作用及选择 41.4.2 剪切机机械传动装置的防护 51.4.3 剪切机机械传动装置的过载保护装置 52 剪切机参数及电机容量的选择 72.1 设计的基本要求 72.2 剪切机构 72.3 主要参数的确定 82.3.1刀片倾斜角a82.3.2 刀片尺寸82.3.3 剪刃行程82.3.4 剪切次数92.4 剪切力的计算与校核 92.5 电机功率的选择 122.5.1 静力矩的组成132.5.2 H = f (x )曲线142.5.3剪切力矩M和摩擦力矩M 14pf2.5.4 电动机功率的计算183 传动方案 193.1 传动步骤 193.1.1 电动机 193.1.2 联轴器 193.1.3 齿轮 203.1.4 离合器 203.1.5 曲轴 213.1.6 曲柄连杆机构 213.1.7 压板机构 223.1.8 上刀台平衡机构 224 主要零件的强度校核 234.1 联轴器的计算 234.1.1 联轴器的类型的选择 234.1.2 联轴器的载荷计算 234.2 齿轮强度的校核 234.3 曲轴的强度校核 295 润滑方式的选择 315.1 润滑 315.1.1 滑动轴承的润滑 315.1.2 大齿轮的润滑 315.1.3 离合器的润滑 315.1.4 减速器的润滑 315.1.5 上刀架曲柄连杆机构滑块的润滑 325.2 添加剂及其作用 325.3 滑方法 325.4 润滑脂的优点和选择注意事项 326 对控制系统的要求 336.1 剪切力控制 336.2 电动机的过载控制 337 设备的环保与经济性分析 347.1 设备的环保 347.1.1 机械设备的环保性 347.1.2 改善机械设备环保性的措施 347.2 设备的经济性分析 347.2.1 盈亏平衡分析 347.2.2 设备使用年限 35结 论 37致 谢 38参考文献391 绪论1.1 剪切机的用途剪切机在冶金行业中主要用于板材、型材、型钢、棒线材的剪切或是剪断工作。其 在电机电器、仪器仪表、金属结构、农机、船舶、建筑、冶金、航空航天和国防工业， 以及包装装潢、出版印刷等轻工业均有广泛的应用。随着近些年来中小工业企业的发展， 对钢板、型钢及棒线材的大量使用，对剪切机的需求量亦随之增大，剪切机的发展前途 将更加的广阔。1.2 剪切机的分类剪切机从不同角度的出发，有不同的分类方法。比较常见的方法有按剪切方式、剪 切金属材料的温度、剪切机的驱动方式、剪切机机架的形式（开式机架、闭式机架）、 剪切金属的品种及剪切机的剪刃形状与配置等方式。习惯上通常按照剪切机的剪刃形状 与配置特点分类，可分为斜刃剪切机、平行刃剪切机和圆盘式剪切机等。1.2.1 斜刃剪切机斜刃剪切机的一个剪刃相对于另一个剪刃成某一角度配置。斜刃剪切机按照剪切机 构的运动特点可分为上切式斜刃剪、下切式斜刃剪及复合式斜刃剪等。1、上切式斜刃剪切机上切式斜刃剪切机的下剪刃平直而固定，上剪刃则是有一定的倾斜角度被安放在上 刀架上，并且通过曲轴带动连杆上下运动来实现剪切动作。在实际生产中上切式斜刃剪通常作为单独设备布置在生产线中，可用来剪切宽的钢 板、棒材、无缝钢管的管坯、型钢的钢坯等材料。当剪切的钢板厚度大于 20mm 时，它 可用在连续作业生产线上横切板材，但要有摆动辊道；而当板材厚度大于 25mm 时无法 用圆盘剪切机切边，亦可以在连续作业线的两边配置上切式斜刃剪进行剪切，特点是上 刀上下运动进行剪切，下刀固定不动。此类剪切机的结构简单，广泛用来剪切型钢钢坯， 尤其是棒料。随着快速换刀的生产需要，也出现了能够快速换刀的上切式斜刃刀片剪切 机，用于剪切型钢钢坯和板坯。2、下切式斜刃剪切机下切式斜刃剪切机与上切式斜刃剪切机的主要不同点在于，这种剪切机的上剪刃是 固定不动的而由其下剪刃向上运动实现剪切。所以当它布置在连续作业线上时不需要设 置摆动辊道，它一般多用于连轧作业线上横切带材。这种剪切机的上剪刃通常是倾斜的， 下剪刃是水平的，但是近来有所变化，下剪刃是倾斜的，上剪刃是水平的布置方式越来 越多，其结构形式类似于将上切式斜刃剪切机的剪切装置翻转安装。通过生产的实践经 验证明，如此布置的下切式斜刃剪切机能够较好的保证剪切面相对带材中心线及表面的 垂直度，但其缺点亦很明显，即其压板同样要配置在所要剪切轧件的下方而导致该剪切 机的结构复杂化。这种剪切机的特点是：上下刀台都运动，但在剪切轧件的动作由下刀来完成，剪切 时上刀固定不动；在剪切时由于下刀台将轧件抬离辊道，所以在剪切机后不必设置摆动 台，而且这种剪切机的机架不承受剪切力。正是由于上述两个特点，下切式斜刃剪切机 被普遍的用于剪切大、中型钢钢坯和钢板板坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。3、复合式斜刃剪切机复合式剪切机的剪切方式介于上切式斜刃剪切机与下切式斜刃剪切机之间，剪切时 上下剪刃同时做上下的相对运动实现剪切动作。此类剪切机的特点是：上下剪刃在剪切 时同时相对运动，曲柄轴短，受力好，制造方便。由于采用上下