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剪板机选型计算
 

   闸式剪板机的设计中用到的外购件,有螺栓、螺帽、螺钉、轴承、弹簧垫片等多种小件产品。在这些产品中,我选择了轴承选型为例来说明外购件的选型。

各种结构类型轴承由于不同的结构特性,可适应于不同的使用条件,设计人员可根据自己的需要进行选择。通常选择轴承类型时应综合考虑下列各主要因素:
   0)载荷情况
   载荷是选择轴承最主要的依据,通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承。    
    1)载荷大小 一般情况下,滚子轴承由于是线接触,承载能力大,适于承受较大载荷;球轴承由于是点接触,承载能力小,适用于轻、中等载荷。各种轴承载荷能力一般以额定载荷比表示。
   2)载荷方向 纯径向力作用,宜选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承,也可考虑选用调心轴承。纯轴向载荷作用,选用推力球轴承或推力滚子轴承。径向载荷和轴向载荷联合作用时,一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承,这两种轴承随接触角。剪板机增大承受轴向载荷能力提高。若径向载荷较大而轴向载荷较小时,也可选用深沟球轴承和内、外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。若轴向载荷较大而径向载
荷较小时,可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承。
   3)载荷性质 有冲击载荷时,宜选用滚子轴承。
   2)高速性能
   一般摩擦力矩小、发热量小的轴承高速性能好。球轴承比滚子轴承有较高的极限转速,故高速时应优先考虑选用球轴承。径向载荷小时,选用深沟球轴承:径向载荷大时,选用圆柱滚子轴承。对联合载荷,载荷小时,选用角接触球轴承;载荷大时,选用圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承与角接触球轴承组合。在相同内径时,外径越小,滚动体越轻越小,运转时滚动体作用在外圈上的离心力也越小,因此更适于较高转速下工作。在一定条件下,工作转速较高时,宜选用直径系
列为8901的轴承。保持架的材料与结构对轴承转速影响很大。剪板机部件轴的设计实体保持架比冲压保持架允许的转速高。高速重载的轴承需验算其极限转速。
   3)轴向游动性能
   一般机械工作时,因机械摩擦或工作介质的关系而使轴发热,从而有热胀冷缩产生。在选择轴承结构类型时,应使其轴有铀向游动的可能性。因此,常在轴的某一端选用一内圈或一外圈无挡边的圆柱滚子轴承或滚针轴承,以适应由于热胀冷缩而引起轴的伸长或缩短。
   4)调心性能
   当轴两端轴承孔同轴性差(制造误差或安装误差所致)或轴的刚度小,变形较大,以及多支点轴,均要求轴承调心性好,这时应选用调心球轴承或调心滚子轴承。

轴承的选型计算和校核

轴承在工作时,各个元件上所受的载荷及产生的应力是时时变化的,当滚动体进入承载区后,所受的载荷即由零逐渐增加到、一直到最大的,然后再逐渐降低到0

以上一段是轴承的工作原理及应力的分布情况。

轴承的尺寸计算如下:

从轴承的寿命开始入手,轴承的寿命,就是轴承制造出来之后,到轴承运行到其可靠度为90%时的寿命作为标准寿命,即按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏,而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数或者工作小时为轴承寿命,并把着歌寿命叫做额定寿命,以来表示。液压剪板机系统性能验算可以看出来。

对于具有基本额定载荷C或者)的轴承,当它所受载荷P恰好为C时,其基本的寿命为r。由机械设计课本319页图1312轴承的载荷—寿命曲线可以得到,

                                                                             (2

如果载荷P和转速n为已知,预期计算寿命又已经取定,则所需轴承应具有的基本额定动载荷就为C(单位为N)可根据式子(2)计算出

                            

滚动轴承的当量动载荷,在轴承中受到的轴向的载荷就叫做当量动载荷用来表示,当量动载荷的一般计算式为:

式中,XY分别表示径向载荷系数和轴向载荷系数,其值见机械设计320页表135

   对于只能承受径向载荷的轴承,

                   

对于只能承受纯轴向载荷的轴承

                 

 由以上的式子可以计算出,选用的轴承直径在60~100之间,厚度为20~30mm,根据要求选用深沟球轴承,具体尺寸如下如下:

   剪板机外部零件图1

电动机轴承直径为78mm,轴承厚度为20mm,轴承型号为6008。其他的外购件用同样的方法来确定。

其他外购件如下:

螺栓:剪板机外部零件图2具体尺寸为:直径为30mm,长度为50mm.

螺母:剪板机外部零件图3尺寸如下:

直径为20mm,厚度为25mm.

4.4典型焊接件的焊接要求及强度校核

  4.4.1典型焊接件的基本要求

   焊接是一种工业上常用来形成永久性连接的工艺方法。可以分为熔化焊、压力焊、和钎焊三大类。

1)选择焊接材料和确定焊接方法。

低合金耐热钢10CrMo910一般焊丝选择TIG-R40 ,焊条选择 E6015-B3 ;焊接方法选择氩弧焊打底其余焊条电弧焊。

高合金钢P91焊丝、焊条有很多国家生产,通过生产实际应用采用德国的蒂森焊丝、焊条效果很好;焊接方法选择氩弧焊打底其余焊条电弧焊。

2.设计接头型式、坡口尺寸。具体看液压传动方案和机械传动方案。

接头型式和坡口尺寸的设计原则是:在保证融合良好的情况下,填充金属越少越好。一般采用双V型或综合型。

3)确定焊接线能量和其它焊接参数。

焊接线能量:由焊接能源输入给单位长度焊缝上热能称为焊接线能量。主要参数有:焊接电压U;焊接电流I和焊接速度V

焊接线能量与焊接方法有关,焊接方法不同焊接线能量大小不同,氩弧焊小,次之焊条电弧焊,埋弧焊最大。焊接线能量影响焊接头的冲击韧性。

在工艺评定中如何确定焊接线能量,我们可以根据焊接CCT曲线合理都推断出最佳焊接线能量也就是最佳的焊接工艺参数,通过CCT曲线选择合适的t8/5,如果提高焊接热输入量,加大焊接线能量,延长t8/5的冷却时间可以提高接头的抗冷裂性,但对于某些合金钢,过高的热输入量可明显降低接头的冲击韧性、强度、硬度和蠕变强度。

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