文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 圆盘剪切机设计说明书

圆盘剪切机设计说明书

圆盘剪切机设计说明书
圆盘剪切机设计说明书

圆盘剪切机设计

1.绪论

1.1选题的背景和目的

剪切机有各种类型,平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪切方坯,斜刃剪用于剪切板材,而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于20~30毫米的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件,其剪刃有平刃、斜刃和圆盘式飞剪。

圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘,因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢,根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。

剪切板边的圆盘剪,每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴上,刀片的数目为两对。这种圆盘剪用于厚板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组,连续退火和渡锌机组等作业线上。将板卷切成窄带钢,作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆盘剪的刀片数目是多对的,一般刀片都固定在两根公用的运动轴上,也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的。

这次选圆盘式剪切机作为设计题目是在对1700横切机组的调研的背景下进行的。1700横切机组使用多年,其中圆盘剪使用过程中存在一些问题。该厂对该剪切机也进行了多次改造。圆盘剪使用过程中传动系统精度底,径向调整机构和刀片侧向调整精度低,迫切要求更新和改造设计。

这次设计的目的就是通过设计对主轴传动系统,刀片侧向调整机构,特别是各个机构中的传动部分进行设计。通过设计过程掌握圆盘剪单体机械设备的设计方法,使所学的理论知识和实际结合起来,提高设计能力,独立分析能力和绘图技术,进行规范化的的训练为今后的工作打下有力的基础。

1.2圆盘式剪切机国内外的发展现状

圆盘剪切机有下列几个机构组成:刀盘旋转传动系统,刀盘径向调整和刀片的侧向调整,剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。

早期圆盘式剪切机速度较低,圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动,以及

和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实现的。而刀片侧向间隙是用手动通过蜗轮传动使刀片轴轴向移动来完成的。

随着生产的发展,圆盘式剪切机剪切速度在逐渐提高,由于受到碎边机的限制,现在大型圆盘剪切机的剪切速度通常为0.4米/秒。目前圆盘式剪切机装在横切机组上,剪切厚度为0.6~2.5毫米,宽度为700~1500毫米。带钢剪切速度达到1~3m/s。刀片传动通过减速机和4个相同尺寸的齿轮同时传动两对刀片。为保证刀片同步,4个齿轮组成相当于连杆机构,使齿轮传动的中心距不变,提高了齿轮传动精度,为调整上刀片径向间隙,上刀片轴承座可沿机架滑道上下移动。滑座移动用针齿摆线减速机,它体积小速比大调整精度高。刀片轴向距离调整也采用针齿摆线减速机驱动丝杆和螺母来实现的,为了提高传动精度,传动系统增加了测速装置,进行主传动速度调整。

圆盘剪后设置碎边剪,将剪切下来的板边剪成碎段送到下面的滑槽中,也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来,然后停车卸卷。为了使切下来的板边的钢板平直,在出圆盘剪时切边应向下弯曲,现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现见图1.1。

图1.1 使钢板保持水平位置的方法

目前,各国都在研究扩大圆盘剪的剪切范围,有的国家已经采用两台连续圆盘剪,剪切厚度为10毫米的钢板,第一台圆盘剪切入板厚的5%~10%,紧接着由第二台圆盘剪将钢板全部切断,见图1.2。

在冷轧横切机组上采用不带驱动装置的圆盘剪,其圆盘剪刀片的传动是由带有一定张力的被剪切的带钢来带动实现拉剪方式。

分条圆盘剪为了提高工作效率,从而采用了两套机架,轮流使用,整体更换使设备的维修性提高,但投资费用大。

1.3 圆盘剪切机研究的内容和方法

1.3.1圆盘剪切机在机组的布置和作用

1、热轧钢板精整机组

热轧钢板精整机组示意图如图1.3所示

图1.2 双重圆盘剪示意图

1. 运输辊道

2. 前斜刃剪

3. 后斜刃剪

4. 圆盘剪

5.碎边机

图1.3 热轧钢板精整机组示意图

热轧钢板冷却后由运输辊道运输到后斜刃剪进行切头,然后送到圆盘剪切边,在达到一定宽度要求后送到冷床。切下的边由碎边机剪切成小段后运走。为满足钢板的长度要求,再由辊道运回前斜刃剪,加工成一定的尺寸长度。

圆盘剪的作用是剪切钢板宽度尺寸,即去掉两边并切齐满足宽度要求。

2、1700横切机组

1700横切机组的布置见图1.4所示。

由吊车将钢卷吊来放到链式传送机上进入拆卷机拆卷,由伸直机将板头伸直,由下切剪切头后经17辊矫直机初矫后到圆盘剪进行切边,再送入1700矫直机进行胶直,最后由飞剪组合控制剪切带钢的长度,带钢连续运行切断,由涂油机经给料辊进入磁力辊

1. 拆卷机

2. 伸直机

3. 下切剪

4. 17辊矫直机

5. 圆盘剪

6. 17辊矫直机

7. 飞剪机

8. 涂油机

9. 给料机10. 垛板台

图1.4 1700横切机组示意图

道(或磁性皮带)送到垛板台上落下垛起,当达到一定高度后由吊车运走。圆盘剪的作用就是将矫直后的带钢连续切边,并使其达到一定宽度要求,再送到飞剪机连续剪切到要求的长度尺寸。

3、1700冷纵剪切机组

1700冷纵剪切机组布置见图1.5所示。

1. 拆卷机

2. 伸直机

3. 下切剪

4. 给料机

5. 圆盘剪切机

6. 卷边机

7. 风动分离盘

8. 分卷卷取机

图1.5 1700冷纵剪切机组示意图

纵剪就是将钢板破成窄条。

钢卷由吊车吊到拆卷机处拆卷,将头伸直经下剪切头由给料机送到圆盘剪切纵切后切成窄条,给风动分离盘,由分卷取机卷成窄带卷,卸卷后由吊车吊走送入成品库。切下的带钢边,由板卷机卷成卷,卸下后送走。

圆盘剪切机的作用是将冷轧成卷带钢切成窄条,并卷成窄带钢卷。其窄带钢卷的宽度由刀盘轴定位环调整,使刀盘之间位置变化。

1.3.2 圆盘剪切机的类型和特点

圆盘剪切按用途分为剪切板边圆盘剪和剪切带钢纵切圆盘剪。

1、剪切板边的圆盘剪

热轧钢板圆盘剪,剪切厚度小于20毫米,径向调整采用偏心套,同步齿轮与刀片轴用万向连接轴传动。

热轧钢板圆盘剪的另一种类型,剪切厚度在40~50毫米,采用二架圆盘剪同时剪切,第一架切入一定的深度后第二架圆盘剪再将其完全切断。

冷轧带钢圆盘剪,剪切厚度0.5~2.5毫米之间,径向调整移动上刀盘同步齿轮采用四连杆机构。有的冷轧带钢圆盘剪采用测速装置,使剪切精度更准确。

冷轧带钢圆盘剪的另一中类型,刀盘不带驱动,而是利用带钢拉着剪切。

2、剪切带钢纵切圆盘剪

纵切圆盘剪将带钢连续破条剪切,采用多对刀盘,刀盘轴传动有两种:一种是集中驱动,另一种刀盘轴分别驱动。

1.3.3 圆盘剪切机设计内容和方法

1、通过靠工厂调研,了解同类圆盘剪生产中存在的问题,查阅相关资料掌握圆盘剪的发展现状。

2、制定圆盘剪设计方案,在认真研究,有创新和改进,方案合理,并进行方案评述。

3、进行设计计算,保证机件强度和刚度,计算公式采用要有依据。

4、画出总图,部分部件图和零件图,利用计算机绘图。

5、对设计中控制系统提出要求,选择润滑方法。

6、试车方法和维修技术,保证维修方便。

7、对设备进行经济分析和评价,降低设计成本。

2. 设计方案的选择和方案评述

按给定的设计参数,设计题目是1700横切机组的圆盘式剪切机有两中类型,一种是一般的切边圆盘剪。有的设有测速电机,另一种靠带钢拉动圆盘剪刀进行剪切称为拉剪。

设计方案选择设有增速机构的圆盘剪,其结构示意图如图2.1所示。

1. 带电机摆线针轮减速器

2. 径向调整减速机

3. 调整丝杆

4. 刀盘

5. 离合器

6. 增速机构

7. 减速机

8. 电机

9.10.11.12 同步齿轮

13. 刀盘侧向间隙调整装置14. 机座移动机构(宽度调整机构)

图2.1 圆盘剪结构示意图

该圆盘剪装在横切机组上,用来剪切厚度为0.6~2.5毫米,宽度为700~1500毫米的带钢。剪刃线速度为1~3米/秒。

主传动由电机8通过减速机7同时传动两对刀盘,上刀盘与齿轮9相连,下刀盘与齿轮10相连,齿轮9、11,12之间用连杆相连,以保证各齿轮中心距不变。因此在调

整刀盘径向间隙(调整上刀盘位置)各齿轮能很好的啮合,刀盘侧向间隙调整,转动手轮使螺纹套筒旋出使下刀盘做轴向移动调整间隙很小,调整好在锁紧。

刀盘径向调整通过带电机的减速机1,调整减速机2,及调整螺丝带动上刀盘轴的轴承座沿着架体内滑道上下移动。

在剪切机下部设置机架横移机构,由电机通过行星减速机传动左右两端螺纹方向相反的丝杆,由固定机架的螺母带动机架沿着导轨作相同或者相反移动从而达到调整带钢宽度的目的。

该设计方案做下列改进:其一,径向间隙调整比偏心套调整可靠利用连杆机构比万向接轴精度高。其二,侧向间隙调整增加自锁装置,安全可靠。其三,宽度调整采用行星齿轮减速机比蜗杆减速机效率高占地空间小。最后增加了测速机构,为电机提供信号,为电机达到精确的转速提供的保障,从而使整机更完善。

由以上所述方案是比较好的,并且可行的。

3. 电机容量的计算

3.1 定性选电机

电动机分交流电动机和直流电动机两种,由于直流电动机需要直流电源,结构较复杂 价格较高,维护比较不便等缺点,因此无特殊要求是不宜采用。

冶金行业生产单位一般为三相交流电源,因此,应选用交流电动机,同时交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类,我国新设计的Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其具有以下优点:

1、结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便;

2、适用于不易然,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上;

3、由于起动性能较好,也适用与某些要求起动转矩较高的机械。

所设计圆盘剪切机已知原始数据:

剪切带钢速度 V=1~3 m/s, 取3 m/s; 剪切带钢强度 b σ≤600 MPa 取600 MPa ;

剪切带钢厚度

h=0.5~2.5 mm ;

剪切带轮宽度 B=700~1500 mm ;

剪刃的摆动不超过 0.1 mm , 不平行度≤0.01 mm ; 上下剪刀的侧间隙 ?≤0.05 mm , 重叠度S=0~0.3 mm 。

由于圆盘剪切机属于一般冶金机械设备,无特殊要求,连续工作时间长,要求起动性能好,起动转矩较高,故选择交流异步电动机Y 系列。 3.2 选择电动机的容量

1、圆盘刀片尺寸 圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径D 及其厚度δ。圆盘刀片直径D 主 要决定于钢板厚度h ,查文献[1,295],其计算公式为: 1

cos 1α-+=

s

h D (3.1)

上式中的最大咬入角1α,一般取为 10~ 15。1α值也可以根据剪切速度V 来选取,同时当咬入角1α= 10~ 15时,我们可以引用一个经验公式,圆盘刀盘直径通常在下列范围内

选取

D=(40~125)h (3.2) 带入数值计算得:

D=125?2.5=312.5 mm

圆盘刀片厚度δ一般取为

D )1.0~06.0(=δ (3.3) 带入数值计算得:

25.315.3121.01.0=?==D δmm

同时根据表[1.表8-13]一般圆盘刀片直径、厚度与被剪切带材厚度的关系,可取的各数

值:D=270 mm 、δ=20 mm ,为了保证剪切力及刀片的强度和使用寿命,我们取δ=30 mm 。 2、上下刀盘的侧间隙? 我们取预定值0.05 mm 。 3、剪切速度V 我们取预定值3 m/s 。 4、剪切力与剪切功率

作用在一个刀片上的总的剪切力是由两个分力所组成的,即 21P P P += 式中 1p —纯剪切力;

2P —钢板被剪掉部分的弯曲力;

hdx dx q dP x τ==1 式中

x q —作用在接触弧AB 水平投影单位长度上的剪切力。

由相对切入深度知

h x α

εtan 2=

微分后得

εα

d h

d x tan 2=

所以纯剪切力为

?=hdx p τ1

?

=

εταd h t a n 22

a h αt a n

22

=

式中的a 值可利用平行剪单位功数据。 在圆盘剪上冷剪时,a 值可按下面公式计算

δσδσb b K K a ==21 %20600?=

=120

式中取系数121=?K K ,δ为金属材料延伸率,查手册取20%。 所以

a h P α

tan 22

1=

10tan 25.22

=

310127.2?=N 查文献[1,297]总剪切力的计算公式为 )tan 1(1δ

α

Z

p p += (3.4)

)%

2010tan 4

.11(10127.23

+?= 310752.4?= N

考虑到刀刃磨钝的影响,增大15%~20%,这里取增大20%。

3310702.5%)201(10752.4?=+?=P N

圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。在上下刀片直径,速度相等而且都驱动时,则与简单轧制情况相似,合力P 垂直作用在刀片上,这时转动一对刀盘所需之力矩为

αsin 1PD M = (3.5)

10sin 27.010702.53???=

18.268=N ?m

而驱动圆盘剪的总力矩为

)(21M M n M +=

式中 n —刀片对数

M 2—一对刀片轴上的摩擦力矩,μPd M =2,其中d 为刀片轴轴颈的直径,这里 取d =170mm ,μ为刀片轴承处的摩擦系数,查手册取0.004。 所以总的力矩为 )(21M M n M +=

)004.010********.518.268(233????+?=-

=544.11 N ?m

查文献[1,298]圆盘剪电动机功率可按下式确定 η

μD Mv

N 100021

= (3.6)

式中 1μ—考虑刀片与钢板间摩擦系数,1μ=1.1~1.2; v —钢板运动速度,m/s ;

η—传动系统效率,η=0.93~0.95。 代入数据后

η

μD Mv

N 100021

=

93

.027.010003

11.54422

.1????=

=15.6 KW

3.3 确定转速

根据以上计算所得数据,查找专业手册,选取合适电机。容量相同的同类型的 电动机,有几种不同的转速系列,此种情况下我们综合考虑,分析比较电动机及传动 装置的性能、尺寸、重量和价格等因素,再考虑到机械在实际中的运转,他的可靠性与

电机相连接的减速机,以及以后的发展,适当的增加电机功率,最后选同步转速1500r/min 的电动机。综上,选取电机型号为:Y180L —4,其主要性能见表3.1

表3.1 电机主要性能参数表

型号 额定功率 /kW

转速 /(r/min) 电流 /A 效率 (%) 额定转矩

最大转矩

重量 /kg Y180L —4 22 1470

42.5

91.5

2.2

190

3.4 电动机的校核

电机的校核主要是针对电机的过载能力校核。

过载能力是指电动机负荷运行时,可以在短时间内出现的电流或转矩的允许倍 数,对不同类型的电动机不完全一样,对异步电动机来说,校核其过载能力时即最大转矩倍数λ时,要考虑到交流电网电压可能向下波动10%~15%,因此,最大转矩按(0.81~0.72)λN T 来考虑,他应该比负载最可能出现的最大转矩大。

齿轮转速: n =

π

d v =

60102703

3

???-π

=212.3 r/min

其中: d —齿轮的分度圆直径,单位:mm

负载最大转矩: 2

W T =

2

11

.544=

=272.06 N ?m 传动比 n n i d

= =

3

.2121470

=6.92

粗略计算电动机的最大转矩 i

T T =

m a x

=

92

.606

.272 =40.35 N ?m 由电动机的参数可知 2==

额定扭矩

最大扭矩

λ.2

d N n P

T 09550= (3.7)

=1470

22

9550?

=142.63 N ?m 其中d n —电动机额定转速,单位: r/min 所以 63.1422.272.072.0??=N T λ

=226.40 N ?m >40.35 N ?m =max T 故安全。

4. 主要零件强度计算校核

4.1 齿轮的计算与校核 4.1.1齿轮的计算 1、材料:#45 钢

表面处理:调质处理 HB 228 ~ 269 2、机械性能:查文献[2,表3.2-42]可知:

B σ=980 MPa S σ=835 MPa

3、齿轮参数:模数m=5 齿数2Z =47 分度圆直径d =235 mm

压力角020=α *

a h =1 *c =0.25 0=β 0=x

f d =225 mm a d =245 mm h =10mm B=80 mm 与之啮合的齿轮齿数 1Z =60 4、齿轮受力分析

齿轮传动一般均加以润滑,啮合轮齿间的摩擦力通常很小,计算轮齿受力时,可不予考虑。从作用力来说,沿啮合线作用在齿面上的法向载荷n F 垂直于齿面,为了计算方便,一般将法向载荷n F 在节点P 处分解为两个相互垂直的分力,即圆周力t F 与径向力

r F ,如图4-1,由此得:

112d T F t = αtan t r F F = αc o s t n F F =

式中:1T —小齿轮传递的转矩,单位为N ·mm ;

1d —小齿轮的节圆直径,对标准齿轮即为分度圆直径,单位为mm ; α—啮合角,对标准齿轮,α=20°。 4.1.2 按接触疲劳强度校核

齿轮在工作齿面发生的失效较多,如齿面磨损、点蚀、胶合等。所以对齿轮进行接

图4-1 齿轮受力分析

触疲劳强度计算是必须的,下面首先按接触疲劳强度校核。 查文献[3,199]其计算公式为: E H t H Z Z u

u bd KF ??+?=1

1σ≤[]H σ (4.1) 其中:

H σ—齿面接触应力,单位: MPa

[]H σ—齿面许用接触应力,单位:MPa K —载荷系数

t F —齿轮所受切向力,单位:N b —齿宽,单位:mm

1d —齿轮分度圆直径,单位:mm u —齿数比 H Z —区域系数

E Z —弹性影响系数,单位: MPa 1、求齿面接触应力H σ (1)求K

K =A K v K βK αK (4.2) 其中:

A K —使用系数 v K —动载系数

βK —齿向载荷分配系数 αK —齿面载荷分配系数 根据文献[3,表10-2]可查得:A K =1.5;

[3,图10-8]根据v =3m/s 可查得:v K =1.18; [3,表10-3]可查得:αH K =αF K =1.2; [3,表10-4]可查得:

βH K =1.15+0.18(1+0.62d ?)2

d ?+0.31b 310-? 其中 2d ?=2

???

??d b =2

23580??

? ??=0.1159

βH K =1.15+0.18(1+0.6?0.1159)?0.1159?0.3180103??-

=1.15

再根据

10

80=h b =8 查[3,图10-13]可得:βF K =1.16; 所以: K =A K v K αH K βH K =15.12.118.15.1??? =2.44 (2)

2

1W T F =

=

2

11

.544=

=272.06310? N ?mm

t F =

d

F 1

2 =

235

272060

2?

=2315 N

αtan t r F F =

=2315 20tan ?

=843 N

αcos t n F F ==2463 N

(3) u=

12

Z Z =

47

60 =1.27

(4)根据齿轮材料查文献[3,表10-6]可得: E Z =188 MPa (5) H Z =

ααcos sin 2

?

=

020

cos 20sin 2

? =2.5

所以: E H t H Z Z u

u bd KF ??+?=

1

1σ =

1885.227

.11

27.123580231544.2??+???

=344.52 MPa

2、求许用应力[]H σ

[]H σ=H

H HN S K lim

σ?

(4.3)

其中: H S —为接触疲劳安全系数,可取H S =1; HN K —为寿命系数;

l i m H σ—齿轮接触疲劳极限,单位:MPa ; (1)求HN K

齿轮应力循环次数 N =60h njL

=60?212.3?1?20?365?24 =910232.2?次

查文献[3,图10-19]可得:HN K =0.93 (2)求lim H σ

根据材料查文献[3,图10-21(续)]可得:

lim H σ=860 MPa ;

所以 []H σ=H

H HN S K lim

σ?

=0.93?

1

860

=799.80 MPa 3、校核

显然,[]H σ=799.80 MPa >344.52 MPa =H σ,故安全。 4.1.3 按弯曲疲劳强度校核 查文献[3,197] F σ=bm

Y Y KF S F t α

α??≤[]F σ (4.4)

其中:

F σ—齿轮齿根弯曲应力,单位:MPa

[]F σ—齿轮弯曲疲劳许用应力,单位:MPa m —齿轮模数 αF Y —齿轮系数 αS Y —应力校正系数

1、求齿轮齿根弯曲应力F σ

F σ=

bm

Y Y KF S F t α

α??

(1)根据1Z =47查文献[3,表10-5] 采用插值法求得: αF Y =2.33 αS Y =1.69

(2) K βαF F V A K K K K ???=

=1.5?1.18?1.2?1.16 =2.46

所以: F σ=

5

8069

.133.2231546.2????

= 56.06 MPa

2、求齿轮弯曲疲劳许用应力[]F σ

[]F σ=FN K F

F S lim

σ? (4.5)

式中:

F S —弯曲疲劳强度安全系数,取F S =1.5 FN K —寿命系数

l i m F σ—齿轮弯曲疲劳极限,单位:MPa (1)求FN K

根据应力循环次数N=910232.2?查文献[3,图10-18]可得:

FN K =0.83 (2)求lim F σ

根据文献[3,图10-20(完)d]可得:

l i m F σ=700 MPa 所以 []F σ=FN K F F S lim

σ?

=0.835

.1700

?

=386.4 MPa

3、校核

显然,[]F σ=386.4 MPa >56.06 MPa =F σ,故安全。 4.2 传动轴的强度校核计算

刀盘的力主要集中在刀盘轴上,且刀盘轴所承受的转距最大,因此对刀盘轴进行计算校核是十分有必要的。 4.2.1轴的材料及其机械性能 1、材料:#45 钢

表面处理:调质处理 HB 228 ~ 269 2、机械性能:查文献[2,表3.2-42]可知:

B σ=980 MPa S σ=835 MPa

由文献[3,表15-1]可查得:

1-σ=275 MPa

1-τ=155 MPa

4.2.2 轴上零件布置及基本参数 1、拟定轴上零件的布置方案

根据轴上齿轮、轴承、轴承盖等零件的装配方向、顺序和相互关系,轴上零件的布置方

剪板机液压系统设计说明

目 录 摘 要 (1) ABSTRACT (2) 第1章 绪 论 (3) 1.1冷弯成型 (3) 1.2剪板机的简介 (3) 1.3液压传动技术的发展概况 (3) 第2章 剪板机液压系统的工作原理及机构组成 (5) 2.1 液压系统基本工作原理 (5) 2.2 主要机构组成 (6) 2.3 流量控制阀简介 (9) 第3章 液压传动系统的参数设计与工作原理 (12) 3.1 液压剪板机参数设计 (12) 3.2 主要参数设计 (15) 3.3 液压缸的结构设计 (19) 3.4 缸筒结构的设计 (23) 第4章 设计选取液压系统图 (25) 4.1液压系统图 (25) 4.2计算和选取液压元件 (26) 第5章 液压系统性能演算 (29) 5.1系统压力损失计算 (29) 5.2计算液压系统发热及温升 (31)

结 论 (34) 参 考 文 献 (35) 致 谢 (36)

摘 要 液压技术是现代制造的基础,它的广泛应用,很大程度上代替了普通成型加工,全球制造业发生了根本性变化。因此,液压技术的水准、拥有和普及程度,已经成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。为适合这种行势,需要大量设计一些液压机的工作系统。本次就是要设计一款剪板机液压系统。液压技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术,成为当代国际间科技竞争的重点。 这是机械类液压设计说明书,是根据液压设计手册上的设计程序及步骤编写的。本设计的主要内容包括:剪板机液压系统的设计课题及有关参数;液压缸工作压力和流量的确定;液压系统图的拟定;驱动电机及液压元件的选择;液压系统主要性能的验算。 关键词 : 剪板机;液压缸;液压泵;系统压力

441 高剪切均质机总体设计

1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术,已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业,并得到迅速发展,已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机,且应用于生产。目前,已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者,也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备,高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品,在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来,国外,特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展,并在很多领域 发挥着重大作用,如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型(stator-rotor)结构作为均质头,在电机的高速驱动 下(300-10000r/min) ,物料在转子与定子之间的间隙内高速运动,形成强烈的液力剪切 和湍流,使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下,得到充分 的分散、乳化、破碎,达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备;美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机;德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机;德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机;德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的,最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品,直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机,而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展,近年来,国内许多科研人员,制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前,已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克(FLUKO)机电设备有限公司;中美合资南通罗斯(ROSS)混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机, 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理,实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面: 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用,而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流,在湍流边缘出现很高的局部速度梯度,处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化,液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域,流体在定转 子槽道内流动时,流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时,最大速度在槽道壁面与机理道中心之间,偏 离中心,且频率增大,最大速度增大,且向壁面趋近,剪切力增大。流体在同轴圆筒之间 成为旋转流,由于两圆筒速度不同,间隙内流体层之间存在速度梯度,产生剪切力。如圆

高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用

开发研究粮油加工与食品机械 高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用 杨诗斌徐凯张志森 (江南大学生化与食品机械研究所) =摘要>分析了高剪切均质机与高压均质机不同的均质机理,并通过试验做出进一步论证。对食品均 质单元中选用高剪切或高压均质机有一定参考意义。 =关键词>均质;机理;食品工业;应用 中图分类号:TS203文献标识码:A 文章编号:1009-1807(2002)04-0033-03 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究。 1均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 111高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~ 25m/s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到30~40m/s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100m/s,甚至300m/s,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P=Q CaC,其中Q为液体密度;Ca为液体中的声速;C为微射流速度。设C为100m/s,则产生的脉冲压力就接近200MPa,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。112高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。 被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011mm)时,其流速在瞬间被加速到200~ 300m/s,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始/沸腾0,迅速/汽化0,内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被

液压式型钢剪切机设计说明书

e 题目液压式型钢剪切机设计 学生姓名 e 学号 e 所在学院机械工程学院 专业班级 e 指导教师 e__ ____ __ 完成地点院内 ___ 2009年 6 月 11 日

液压式型钢剪切机设计 作者:e (e) 指导教师:e [摘要]本论文首先分析了剪切机的发展现状,阐述了其剪切原理。确定了剪切机系统的总体设计方案。其设计内容剪切机的总体设计计算,主要零部件的设计计算和液压系统的设计,其中液压系统的设计还包括液压元件的设计。本文利用液压传动控制技术对剪切机进行改进设计。 [关键词]剪切机,液压系统,液压元件,角钢。

Hydraulic steel shear machine design The author:e (e) Tutor: e Abstract:This paper first analyzes the development status quo of shearing machine, expounds the principles of the shear. To determine the shear machine system overall design scheme. Its design content shear machine overall design calculation, design and calculation of main components and the design of the hydraulic system, hydraulic system design also includes the design of the hydraulic components. This paper, by using hydraulic drive control technology to improve the shearing machine design. Key words:Shearing machine, Hydraulic system, Hydraulic component,Angle

高压均质机和高速剪切均质机的原理和应用

高压均质机和高剪切均质机的区别及应用 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究 均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。 层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长; 湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形; 空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~25 m/ s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到40~66 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈. 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区, 料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙 内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产 生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。 同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,甚至300m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/s ,则产生的脉冲压力就接近200MPa ,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是 空穴作用。 高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011 mm)时,其流速在瞬间被加速到200~300 m/ s ,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾",迅速“汽化",内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体

乳化设备及乳化工艺

乳化设备及乳化工艺 乳化设备及乳化工艺 一、乳化设备 乳化方法包括物理化学乳化法和机械法。目前常用的机械乳化方法包括多种,诸如管动,射流,搅拌,均质等,不同的乳化方法对应不同的设备,适用不同的需求。下面择要介绍几种: 表一乳化方法 方法作用原理能量密度操作方法 摇动湍流低间歇 管动 层流层流滞应力低-中等连续 湍流湍流低-中等连续 射流低-中等连续 搅拌简单搅拌层流滞应力、湍流低间歇、连续转子—定子混合器层流滞应力、湍流中-高间歇、连续刮刀式搅拌层流滞应力低-中等间歇、连续振荡式低间歇、连续 胶体磨层流滞应力中-高连续 高压均质机层流滞应力、湍流及气穴形成高连续 超声均质器 振动叶片湍流、气穴形成中-高连续 磁致收缩气穴形成中-高间歇、连续1、搅拌 指借助于流动中的两种或两种以上物料在彼此之间相互散布的一种操作,以实现物料的均匀混合,同时还可以促进气体溶解、强化热交换等。

1.1 搅拌混合机理 搅拌混合机理主要包括对流混合,扩散混合,剪切混合。 (1)对流混合是在搅拌容器中,通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动,属强制对流。包括主体对流—物料大范围的循环流动;涡流对流—漩涡的对流运动。 (2)扩散混合指互溶组分中存的的混合现象,是液体分子间的均匀分布,对流混合可促进扩散混合。(3)搅拌桨将物料组分拉成愈来愈薄的料层,使某一组分原来占有区域的尺寸越来越小,达到混合的目的。高粘度物料混合过程主要靠剪切作用。 1.2 搅拌器的构造和类型 1.2.1 搅拌器的构造 搅拌器是通过搅拌使物料均匀混合的装置,主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成。 1.2.2 搅拌器的类型 搅拌器主要包括小面积叶片高速运转的搅拌器,诸如涡轮式、桨式搅拌器等,多适用于低粘度的物料;另外就是大面积低速运转的搅拌器,诸如框式、螺带式及行星式搅拌器等。 桨式搅拌器 桨式搅拌器是最常用的一种,桨叶由条钢制造,有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片叶片平直桨叶构成,主产生径向流和切向流;斜桨式搅拌器的两叶相反折转一定角度,这样不仅可以产生轴向流,还可以减小阻力。桨式搅拌器结构简单,适用于低粘度物料的混合,当容器内液位较高时,可在同一轴上同时安装几个桨叶。 桨叶固定轴上的方式主要有三种: (1)焊接法:桨叶和轴整体焊接在一起,此结构不可拆卸清洗及更换,强度也不大,且容易打滑,主要适用小容器。 (2)螺钉连接法:通过螺钉将桨叶连接在轴上,中间有垫片。当轴式圆形的时候,主要靠桨叶和轴的摩擦力而使桨叶运动,此结构拆卸方便,但功率大时易产生滑动,故多用小功率设备中。 (3)方轴连接法:这方法主要是客服焊接法容易打滑的缺点,但轴的加工困难。 (4)方轴、螺钉连接法:为了克服焊接法的易打滑及方轴连接法的难于制造等缺点而设计的,被广泛采用。旋桨式搅拌器 旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵,由2~3片旋转桨组成不同形式(见下图),桨叶是用螺母固定在轴上,螺母的拧紧方向与桨叶旋转方向相反,这样才能借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。旋转直径约为容器直径的0.2~0.3倍,以轴流混合为主,伴有切向流和径向流,但湍流程度不高。搅拌桨转速高,循环量大,适用于大容器低粘度物料的混合,该搅拌不适用粘稠物料。 涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器类似于无壳的离心泵,由圆盘、轴、及多块叶片组成,结构复杂,种类较多,主要有开启涡轮式和圆盘涡轮式两种(见下图) 涡轮式搅拌器转速高,一般转速为100~2000rpm,平直叶片产生强烈的径向和切线流动,通常加挡板以减小中央旋涡,同时增强因折流而引起的轴向流,工作时,搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮内,有各小叶片工作因而加热,然后再以高速度偶轮抛出,湍流程度强,剪切力大,可将微团细化。涡轮式搅拌器适合处理中低粘度物料,混合生产能力较高,按一定的设计形式,具有较高的局部剪力效应,且易清洗,但价格

剪切机液压系统及电气控制安全要求

行业资料:________ 剪切机液压系统及电气控制安全要求 单位:______________________ 部门:______________________ 日期:______年_____月_____日 第1 页共6 页

剪切机液压系统及电气控制安全要求 一、气动与液压系统 1.在气动与液压系统中所提供的最大油压或气压不得超过系统内 所用元件的安全工作压力。 2.液压和气动元件应符合行业标准的规定。 3.气动系统中应设有油水分离装置。 4.气动、液压、润滑、冷却系统中不允许有渗漏现象。 5.气动、液压系统应设有防止过载和冲击的安全装置。 6.在气动及液压系统中,当气压或液压突然失压或供气、供液中断,应有保护措施或必要的显示装置。 7.压力储气罐、筒和压力储油筒的设计、结构和制造工艺应符合现行有关标准的要求。 二、电气控制 剪切机所用电力传动与控制方面的安全要求应符合GB4064-83《电气设备安全设计导则》及有关规定。 1.所有电器保护装置应与电源电压、载荷情况及环境情况相适应,在安装前应做必要的检查,安装后需进行安全可靠性试验。 2.电气设备的安装必须牢固,线路连接应当接触良好,导线接头应当有防止松脱的措施。需要防振的电器及保护装置应有减振措施。 3.接地装置的选择和安装应符合电气安全的要求,并应有明确标志。 4.对于影响安全控制、显示的电气线路应采用双回路设计。 5.剪切机必须有足够数量的紧急事故开关,安装在所有的控制点或 第 2 页共 6 页

给料点。对于在控制点看不见全貌的自动生产线或联合机组,应配置开车预备音响警告装置等信号。 剪切机的安全装置技术 一、安全装置的作用 剪切机的安全装置应具备下列作用之一: 1.在设备运转过程中,使操作者的身体任一部分不可能接近运转中的可动零、部件及进入危险区。 2.在刀架动作过程中,当手脱离操纵刀架用的按钮或操纵杆后,直到进入危险区之前,刀架应能停止动作。 3.在刀架动作过程中,当手一旦接近危险区,刀架能够停止动作。 二、常用的安全装置 剪切机常用的安全装置有:遮挡式安全防护装置、光线式安全装置和双手操作式安全装置。 1.遮挡式安全防护装置 (1)对剪切机刀架和压料装置的危险部位应设置防护栅栏、防护挡板、防护罩、防护网等遮挡式防护装置。其结构形式可分为:固定式、活动式、可调式和局部式等。 (2)遮挡式防护装置必须符合下列条件: ①能防止手或手指从装置的上下左右前后或者穿过装置进入操作危险区。 第 3 页共 6 页

机械设计剪切机部分说明书

燕山大学 课程设计说明书 (机械系统设计及制造课程设计) 项目名称:圆盘剪切机的设计及部分零件工艺编制子题名称:装配计算及工艺卡编制 学院:机械工程学院年级专业:2010级机设2 学号: 100101010186姓名:张潇 指导教师:吴月明职称:讲师 2012-11-24

燕山大学课程设计(论文)任务书 院(系):机械工程学院基层教学单位:机械设计 说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2013年 11月 23 日

燕山大学课程设计评审意见表

摘要 本文开始讲述了圆盘剪切机的发展现状和研究方法,说明了它的总体设计方案布局。主要叙述了圆盘剪切机径向间隙调整的具体结构及部分参数计算,包括三维实体设计和装配;以及键和联轴器的选择及校核,最后对整个系统中的两个重要零件进行了工艺规程的设计和二维、三维零件图的绘制。 关键词径向间隙调整装配校核工艺

目录 摘要 (1) 第1章绪论 (3) 1.1 课题背景 (3) 1.1.1圆盘式剪切机国内外的发展现状 (3) 1.1.2圆盘剪切机的类型和特点 (4) 第2章系统设计及参数设计 (5) 2.1 系统组成、布局及方案设计 (5) 2.2 刀盘径向间隙调整机构设计 (7) 2.2.1 实现运动的关键 (8) 2.3 键的尺寸的选择 (8) 2.3.1键的强度校核 (9) 2.4 联轴器的分类 (10) 2.4.1 联轴器的选择 (10) 2.4.2 联轴器的强度计算 (11) 第3章三维设计 (12) 3.1 总体三维图 (12) 3.1.1内部结构 (12) 3.2侧向间隙调整机构 (13) 3.2.1 丝杠连接 (13) 第四章关键零件工艺卡编制 (14) 结论 (23) 参考文献 (23)

剪切机的液压系统设计(一二章完结)

第一章剪切机的液压系统设计 (2) 1.1 剪切机的概述 (2) 1.1.1 剪切机介绍 (2) 1.1.2 剪切机的结构和原理 (2) 1.2 剪切机的工作过程 (2) 第二章剪切机的PLC的程序设计 (3) 2.1 PLC的特点及应用 (3) 2.1.1 PLC的概述 (3) 2.1.2 PLC的特点 (3) 2.2 PLC的选择 (4) 2.3 PLC的系统设计 (5) 2.3.1 PLC的硬件设计 (5) 2.3.2 PLC的软件设计 (6) 2.3.3剪切机液压系统工作原理说明 (7) 第三章液压系统的相关注意事项 (10) 第四章液压缸和油箱的设计描述 (10) 4.1 液压缸的描述 (10) 4.2 油箱的描述 (11) 参考文献 (12)

第一章剪切机的液压系统设计 1.1 剪切机的概述 1.1.1 剪切机介绍 剪切机是机床的一种,它采用液压驱动,安全性能可靠,操作方便。剪切机工作刀口长度:400mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm;剪切力从63吨至400吨八个等级,适合不同规模不同要求用户。安装不须底脚螺丝,无电源的地方可用柴油机作动力。剪切机适用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业,对各种形状的型钢及各种金属材料进行冷态剪断、压制翻边,以及粉末状制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料、橡胶的压制成型。 1.1.2 剪切机的结构和原理 本文设计的剪切机是采用液压传动原理,传送带送料、压块定位夹紧、剪刀下落,通过主副油缸活塞协调往复运输完成压块夹紧和剪刀下落回程的新型设备。该机具有结构合理、噪音小、性能稳定、剪切准确、操作简便、速度可调、效率较高等特点,是一种适应于各种形状钢剪切的先进设备。剪切机由5个主要部分组成,即传送机构、油缸、液压站和电气控制系统。由液压站供给的压力油传动主副油缸活塞作协调往复运动,完成压块和剪刀的往返动作。 1.2 剪切机的工作过程 剪切机是由送料装置和剪切装置组成,主要工作过程是靠液压油带动液压马达转动再通过轴带动传送带传送来完成送料的。当料块到位后后,电磁换向阀2YA通电,液压油从无杆腔进入,压块开始下压,压住料块。当达到一定压力后,触发压力继电器,导致3YA通电,液压油进入另一个液压缸的无杆腔,剪刀开始下落,剪切料块。剪切料块后,4YA、5YA通电,同时3YA断电,此时从无杆腔回油到油箱,剪刀快速回程。当剪刀回程到一定位置后,2YA失电,液压油从无杆腔回油到油箱,压块回程,如此反复。 工作过程: 送料-压块下降-剪刀下落-剪刀回程-压块下降。 剪切机的液压系统运行过程中平稳安静,重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快,很容易实现机器的自动化等优点。

(完整版)1.6MN上切式剪切机机构设计(1).docx

机械系统设计 活动连杆剪切机项目汇报 学院:机械工程学院 班级:机设 2 班 小组成员:郝岩李逸然李俊杰 王岩贾庆超李博 陈冲商周一凡 指导教师 : 翟富刚 2016年 10 月 21号

目录 绪论 (3) 一、工作原理 (4) 1.1 活动连杆上切式平行刀片剪切机工作原理 (4) 二、剪切机结构参数 (5) 2.1 刀片行程 (5) 2.2、刀片尺寸 (6) 2.3 剪切机的理论空行程次数 (6) 三、力能参数计算 (7) 3.1 剪切过程分析 (7) 3.2 单位剪切阻力曲线与剪切力、剪切功 (8) 3.3 静力矩 (10) 3.4 电动机功率的预选 (10) 四、实例分析 (11) 五、参考资料 (12)

绪论 剪切机是机床的一种,它采用液压驱动,安全性能可靠,操作方便。剪切机适 用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业,对各种形状的型钢及各种金属材料进行冷态剪断、压制翻边,以及粉末状制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料、橡胶的压制成型。 在轧制生产过程中,大断面钢锭和钢坯经过轧制后,其断面变小,长度增加。为了满足后续工序和产品尺寸规格的要求,各种钢材生产工艺过程中必须有剪切工序,剪切机的用途就是用来剪切定尺切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的 局部缺陷等。 剪切机特点具有: 1、采用液压驱动,安全性能可靠,操作方便。 2、电机按需求采用可编程控制器。 3、液压系统采用先进的插装阀或滑阀系统控制,实行按钮集中操作的液压机。 4、其压力、速度和行程可根据工艺需要进行调节,并能完成压制成型和定型两种工艺方式。 5、安装不须底脚螺丝。 6、无电源的地方可用柴油机作动力 根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式。剪切机可分为平行刀片剪切机、 斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。根据剪切轧件时刀片的运动特点,平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类。其中活动连杆上切式剪切机具有操作 速度快,实际剪切次数多,活连杆取代传统离合器,适应不同的剪切工况要求(如弯头轧件)等优点。

高剪切均质机说明书

高剪切均质机说明书 一、摘要 均质机主要用于生物技术领域的组织分散、医药领域的样品准备、食品工业的酶处 理, , 食品中农药残留以及兽药残留检测以及在制药工业、化妆品工业、油漆工业和石油化 工等方面。均质机采用不锈钢系统,可有效的分离护体样品表面和被包含在内的微生物均 一样品,样品装在一次性无菌均质袋中,不与仪器接触,满足快速、结果准确、重复性好 的要求。 目前,高剪切均质机主要具备结构紧凑、操作简便、性能稳定可靠、均质效果显著等 优点。为了更好的满足实际工作要求,设计者们还应努力尝试设计出能应对多种介质、实现最大自动化生产的机械设备。近年来出现各种功能独特的食品机械,在这方面我国与 国外先进水平的差距确实存在,但是正在不断缩小。国内在设计制造特种食品机械的过程 中也积累了大量的实际经验。 本次毕业设计是关于高剪切均质机的设计。首先对高剪切均质机作了简单的概述;接 着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法;然后根据这些设计准则与计算选 型方法按照给定参数要求进行选型设计;接着对所选择的各主要零部件进行了校核。本次 设计主要由动力输出电机、联轴器、主轴、筒体、均质轮、端盖、轴承、密封件、紧固件、底座等部件组成。最后简单的说明了安装与维护。 本次设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误。权当一次难得的实践过程, 希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。 关键词:高剪切均质机;选型设计;主要部件;养护维修。 二、Abstract Homogeneous machine is mainly used for decentralized organization in the field of biotechnology and medical field sample preparation, food industry of enzyme treatment, food pesticide residues and detection of veterinary drug residues as well as in the pharmaceutical industry, cosmetics industry, paint industry, petrochemical industry, etc.. Homogeneous machine uses the stainless steel system, which can effectively separation barrier on the surface of the sample and is contained, microbe homogenous samples, samples were packed in

食品超高压技术

食品超高压均质技术 摘要:食品工业中高压处理食品分静态超高压技术和动态超高压均质技术,本文介绍超高压均质技术的原理及其对食品的影响。 1.超高压均质技术简介 超高压食品加工有两类,第一是超高压静态处理方式,压力一般400MPa一 I000MPa。常温或较低温度下将食品放置在以水或其他液体为介质的容器里,升 压到设定值时压力,静态保持一定时间(10一30分钟),从而达到灭菌和改变食 品某些理化特性的目的。第二种是超高压动态,也就是超高压均质处理方式, 压力在looMPa一36oMPa之间。超高压均质就是液体食品高速流过狭窄的缝隙 时而受到强大的剪切力,液体被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力 突降与突升而产生的空穴爆炸力等综合作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬 浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程[1]。 传统的均质机压力一般是20一50MPa,在食品工业中应用在破裂脂肪球,形成稳 定的乳状液。超高压均质处理的压力一般达到200MPa,可以用于破碎微生物细 胞,物料受到强烈剪切,高速撞击,剧烈震荡,压力瞬间释放等动力作用,这样 不仅有超高静压杀菌相同的效果,还有均质作用[2]。 2.均质及超高压均的原理 2.1均质机理分析 均质是分散相颗粒或分散液滴破碎分散到液体物料中,而其中直接原因是受到 剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流

效应、湍流效应和空穴效应。层流效应是引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动[1]。 2.2超高压均质机理 超高压均质是利用高超压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空 穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料通过阀座与阀杆间大小 可调的间隙h(一般为0.1mm)时,其流速在瞬间被加速到200~300m/s,从而产 生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾”,迅速“汽化”,内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粉碎成微粒,其中空穴效应所起作用被认为较大。被粉碎的微粒接着又高速冲击到冲击环上,被进一步粉碎和分散[1].[3]。 3.超高压均质作用力[4] 3.1剪切作用

GB6077-85剪切机械安全规程

剪切机械安全规程GB6077-85 1总则 1.1为保护工人在剪切劳动生产过程中的安全和健康,保证剪切设备安全生产,特制订本标准1.2本标准适用于机械、液压剪切机械中剪切钢板、型材、钢坯和类似纸质材料等普通及专门化的剪切机械(以下简称剪切机)。 1.3本标准是剪切机设计、制造、使用、维修和管理等部门的安全基本法规。当地安全监察部门对本标准的贯彻执行情况负责监督检查。 1.4剪切机的设计制造,应按本标准和现行有关技术条件等规定进行,必须保证安全、可靠和操作维修方便。 1.5新设计制造的剪切机,进行技术鉴定时,必须对其安全、可靠性作出结论,鉴定合格后方可正式生产。 鉴定会须有国家劳动安全部门授权的剪切机安全技术管理单位和地方安全监察部门参加。 1.6剪切机设计制造单位,必须向使用单位提供安全技术说明(包括搬运、安装、使用及维修时应采取的安全与卫生措施和易损件明细表等)。 1.7劈切机在设计制造、使用改造中,如遇安全技术措施和经济利益发生矛盾时,必须优先考虑安全技术的要求。 2主要结构、部件的安全要求 2.1一般要求 2.1.1在不影响功能的情况下,机架及其他零、部件外露的表面,不准有锯齿状及锐利的棱角或突起等危险部分。 2.1.2操作者站立平面至工作台面的高度应便于操作,一般应在750 ̄900mm之间。 2.1.3主要受力构件,如机架、刀架、压料装置等用焊接连接时,必须保证结构强度要求,焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑等缺陷,焊缝的内在质量应检查。 2.1.4主要受力构件的焊接,必须在0℃以上的环境温度中进行,并不得在非焊接区引弧。焊后应进行退火处理。 2.1.5剪切机的重要部件上所使用的螺栓、螺母、销钉等紧固件,必须采取严格的防松措施。 2.2机架与刀架 2.2.1机架结构必须有足够的强度、刚度和稳定性。 2.2.2机架与刀架的导轨间隙,应调整方便、锁紧可靠。 2.2.3刀架(指运动刀架或滑块,以下简称刀架)应满足设计所规定的刚度、强度和刀片承压面的抗压强度。 2.2.4刀架操纵机构动作应相互协调,所有工作规范内的动作应平稳、灵活、可靠。当离合器脱开后刀架应可靠地停留在设计所规定的位置。在设计上,必须排除刀架自行滑车的危险性。 2.2.5刀架和压料装置的危险部位,必须至少设置一种可靠的安全装置 2.3压料装置 2.3.1剪切过程必须有先压紧而后剪切的顺序动作。应有足够的压料力和足够数量的压料脚,其底面应平直、完整。 2.3.2对于剪切厚度小于6.3mm的剪板机,压料防护装置在高度上必须是可以调整的,底面与工作台之间的距离不能超过被剪钢板厚度+8mm。 2.4挡料装置 2.4.1挡料装置(包括前、后挡料装置)应具有挡料准确可靠,送料方便和安全的结构 2.4.2挡料装置应便于剪料,应设有当被剪材料卡死时,不直接用手搬动就能顺利排除的后挡料退让机构。 2.4.3必要时前挡料装置应设有角度挡料器,以便剪切带有角度的工件。

高压均质机 和高剪切均质机 的区别

高压均质机和高剪切均质机的区别 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质 设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究 1 均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~25 m/ s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到30~40 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,甚至300 m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/ s ,则产生的脉冲压力就接近200M Pa ,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。 高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的

PLC在木板自动剪切机中的应用_毕业设计

石家庄铁道大学四方学院毕业设计 PLC在木板自动剪切机中的应用 The Application of PLC in Automatic Shearing Machine for Wood 2011届电气工程系 专业自动化 完成日期 2011年5月25日

毕业设计成绩单 学生姓名刘举红学号20076749班级0753-1专业自动化毕业设计题目PLC在木板自动剪切机中的应用 指导教师姓名冯涛李文娟 指导教师职称讲师助教 评定成绩 指导教师得 分 评阅人得分 答辩小组组长得分 成绩: 院长(主任) 签字: 年月日

毕业设计任务书 题目PLC在木板自动剪切机中的应用 学生姓名刘举红学号20076749班级0753-1专业自动化 承担指导任务单位电气工程系导师 姓名 冯涛 导师 职称 讲师 一、主要内容 主要设备有行程开关、光电开光、木板、压块、剪刀、工作台、送料传送带、送料小车电动机等组成。具体工艺流程如下:按下启动按钮→电动机送料,板料右行,至指定位置停止→压块下行→将板料压紧→剪刀下行剪切→剪落板料→压块和剪刀上行复位→等到下次启动。 二、基本要求 1.先检测相关设备的初始状态,如电源是否完好,小车是否到位以及行程开关和光电开关是否有故障,然后根据要求剪切木板,当剪切完一块木板以后木板落下,此时光电开关被遮断一下,木板计数一次,并将木板累计数送去显示,当系统计数器记满9999次后报警器发出报警声并重新复位计数器,如此循环进行生产,当按下停止按钮时,结束工作。 2.上位机采用组态王软件进行监控,下位机采用日本三菱公司的FX2N系列。 三、主要技术指标(或研究方法) 1.设计应贯彻最新国家标准; 2.根据控制选择PLC型号,分配I/O端口; 3.设计I/O电路,选择电器元件; 4.绘制电气控制系统图,梯形图,绘制用户程序短语表并模拟调试; 5.编制元件清单; 6.编写设计、使用说明书。 四、应收集的资料及参考文献 [1]《电气控制原理与设计》方承运宁夏人民出版社 [2]《工厂电器控制设备》赵明机械工业出版社 [3]《电气控制技术》韩顺杰中国林业出版社 [4]《可编程控制器原理与应用》高等教育出版社 [5]《小型可编程序控制器原理与实践》辽宁科技出版社 [6]《可编程控制器应用技术》机械工业出版社 五、进度计划 准备、搜集资料、写开题报告第1- 2周 分析、确定方案第3- 4周 系统软硬件设计、模拟调试第5-10周 整理、撰写、编辑论文(打印)第11-15周 答辩第16周 教研室主任签字时间年月日

175 高剪切均质机设计

高剪切均质机设计 1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术,已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业,并得到迅速发展,已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机,且应用于生产。目前,已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者,也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备,高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品,在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来,国外,特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展,并在很多领域 发挥着重大作用,如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型(stator-rotor)结构作为均质头,在电机的高速驱动 下(300-10000r/min) ,物料在转子与定子之间的间隙内高速运动,形成强烈的液力剪切 和湍流,使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下,得到充分 的分散、乳化、破碎,达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备;美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机;德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机;德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机;德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的,最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品,直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机,而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展,近年来,国内许多科研人员,制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前,已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克(FLUKO)机电设备有限公司;中美合资南通罗斯(ROSS)混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机, 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理,实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面: 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用,而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流,在湍流边缘出现很高的局部速度梯度,处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化,液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域,流体在定转 子槽道内流动时,流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时,最大速度在槽道壁面与机理道中心之间,偏

相关文档