棒料切割机的设计
2.4 切割部分结构设计
2.4.1 切割片的选取 设计任务所需电机的最小功率为Pmin?2.2KW，主轴转速：
2800r.p.m条件下，轮片的最大线速度为40m/s。最终选取砂轮片的型号为A型，其规
格为400?3.2?32，磨料为棕刚玉，粒度为20#，硬度为R[2]。
2.4.2 电机的选取 根据切割系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的Y系列三相异步电动机，这是由于Y系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口及引进设备替换。选取功率为3.0KW，额定电压：380V，频 率：50HZ ,额定转速为2880r.p.m，额定转矩2.3N?m，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动[3]。
2.4.3 带传动设计 根据带截面形状的不同，带传动可分为：平带传动、多楔带传动、圆带传动、V带传动等。在一般的机械中由于V带的楔形增压原理，结构紧凑，允许的传动比大，且多标准化并大批量生产,所以被广泛应用。
本设计中选用V带传动。由于V带传动中的带及带轮槽型均已标准化，所以设计的主要内容包括带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带轮的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力、张紧装置等参数。 (1)确定计算功率
由《机械设计》查得工作情况系数KA?1.2[4]（电机带动砂轮切割铁棒，载荷性质为载荷变动较大），则计算功率为Pca
Pca?KA?P?1.2?3?3.6KW （2-2） 公式中：
KA—工作系数[3]；
P—所需传递的额定功率，KW。 (2)初选带的型号
根据Pca和n1，由《机械设计》查的初选普通V带[4]。 (3)确定带轮的基准直径dd1和dd2，并验算带速v
1)《机械设计》查得V带的最小基准直径ddmin?75mm[4],考虑到带轮太小，其弯曲应力过大，所以要使dd1?dmin，取dd1?160mm
2）验算带的速度v v??dd1?n160?1000???160?288060?1000?24.1m/s （2-3）
带速不宜过高或过低，一般应使v?5~25m/s,因为 5m?24.1?25m带速符合要求。 3）计算大带轮的基准直径dd2，并根据《机械设计》加以取整
ndd2?1?dd1n2 （2-4）
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菏泽学院本科毕业设计（论文）
由于电机转速与砂轮转速基本同步，选速比 n1n2=1，则基准直径dd2 dd2?dd1?160mm (4)确定中心距a并选择V带的基准长度Ld
1）根据带传动总尺寸的限制条件或要求的中心距初定中心距a0
由综合式 0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2)， （2-5）
考虑到结构要求，初选a0?900mm 带的初始长度Ld0：
Ld0?2a0??2(dd2(dd2?dd1)2 （2-6） ?dd1)?4a0(160?160)2?2?900?(160?160)?24?900
??2302mm
由《机械设计》V带的基准长度系列及长度系数表中取带的Kl?0.87[4]，带基准长度
Ld?2000mm
2)最后确定中心距a a?a0?则 aminLd?Ld02000?2302 ?900??749mm （2-7）
22?a?0.015Ld?765?0.015?2000?735mm （2-8）
amax?a?0.03Ld?765?0.030?2000?825mm （2-9） 最后取 a?735~825mm (5)验算带轮包角?1
dd2?dd157.30?1?180???aa （2-10） 150?15057.30?180???765750
?180??120? （合适） (6)确定带的根数z
z? 其中：
PcaKAP?Pr(P0??P0)KLKa （2-11）
Pr—额定功率，KW；
由《机械设计》查得： ?P0?0.3KW[4]； 由《机械设计》查得包角系数Ka?1[4]； 由《机械设计》查得长度系数KL?1.03[4]； 采用非化纤结构的普通带，取材质系数K?0.75[4]。
由《机械设计》查得V带处于临界打滑状态所能传递的最大功率P0?2.2KWPr?(2.2.?1?1.03)?0.75?1.70KW
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[4]
棒料切割机的设计
z? 取z?3根。
(7)确定单根带的初拉力F0
Pca3.6??2.12Pr1.70
F0?500?(
查得q?0.1[4],对于新安装的带，初拉力为1.5(F0)min；对于运转后带初拉力1.3(F0)min
(2.5?1)?3.6 F0?500?()?0.1?24.12?95.4N (2-13）
1.0?3?24.1 (8)计算带对轴的压力Q
Q?2F0zsin(9)张紧装置的选择
各种材质的V带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使初拉力降低。为了保证带传动的能力，应定期检查初拉力的数值。如发现不足时，必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有以下几种：定期张紧装置、自动张紧装置和采用张紧轮的装置。因为在本方案中中心距不能调节，可采用张紧轮将带张紧。张紧轮放在松边内侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响小带轮的包角。 (10)带轮的设计
带轮的设计要求及设计内容
设计带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造应力，质量分布均匀，转速高时经过动平衡，轮槽工作面加工精细，以减小带的磨损，各槽的尺寸和角度保持一定的精度，以使载荷分布均匀。设计内容为根据带轮的基准直径和带轮的转速等已知条件，确定带轮的材料，结构形式、轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。
1)带轮的材料
带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200，转速较高时宜采用铸钢，或用钢板冲压后焊接而成[7]。在本次设计中，采用了比较常见的HT150。
2)带轮的结构尺寸
由于带轮的基准直径dd?160mm，轴的直径d?30mm，根据带轮的选择原则：即当 2.5d?dd?300mm 时采用腹板式结构，铸造带轮的结构如图2-3所示。
(2.5?Ka)Pca)?qv2Kazv （2-12）
?12?2?95.4?3?sin180? ?572.6N （2-14）
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1601504230图2-3 带轮的结构
2.4.4 升降液压缸的设计 （1）液压缸设计要求
根据主机系统设计的要求，应考虑液压系统的执行件的数量、运动形式、工作循环、行程范围、各执行件的运作顺序、液压元件承受的负载、运动速度、变化范围。对液压系统的性能要求有调速性能，运动平稳性能、转换精度、可靠性程度、使用与维修的方便性等
（2）选择安装方式
根据结构设计的要求，要实现砂轮片的上下移动完成切割，要求液压缸在上下伸缩的同时，还要绕点转动，所以选用铰链连接安装方式。
2F4004001
图2-4 手动切割机受力示意图
1-砂轮片；2-手柄
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（3）负载大小
根据手动切割机的工作原理（如图2-4所示）， 图中F=300N 估算得砂轮片的支反力为N?600。 再由所设计切割机的切割受力示意图（如图2-5所示）
由于砂轮所受的支反力相同，算得液压缸所承受的力即理论推力为F'?1200N （4）工作压力
当前所用的液压缸的负载小于5Kg的工作压力一般在0.8MPa左右，所以选取其正常工作压力为1MPa[5]。因为在设计时一般要求安全系数比较高，所以在选取液压缸的时候一般要求有较大余量，所以在缸径选择时，其工作压力一般按1MPa计算。 （5）缸径选择
800400F'2
图2-5 棒料切割机受力示意图
1-砂轮片；2-液压缸
理论推力为1200N时，需选择其缸径为40mm。考虑到安全系数，初选缸径为60mm。（6）行程大小
根据机构简图（如图2-6所示），其中实线为机构初始位置，在初始位置时，砂轮片的直径在最大状态，当砂轮切割到终位（图2-6中虚线部分）时，连杆所转过的角度为10?，此时砂轮直径为最小直径。
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