砂輪切斷機自動切割系統(tǒng)設計

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四川理工學院畢業(yè)設計（論文）砂輪切斷機自動切割系統(tǒng)設計學 生： 學 號：專 業(yè)：機械制造及其自動化設計班 級： 級 班指導教師： 四川理工學院機械工程學院二 O 一六年六月四川理工學院畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目： 砂輪切斷機自動切割系統(tǒng)設計 學院：機械工程學院專業(yè)： 機械設計 班級：班 學號： 學生： 指導教師： 接受任務時間 系主任（簽名） 院長（簽名）1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求1)切斷機裝配圖設計；2）切斷機主要零件設計及強度校核；3）切斷機進給部分液壓傳動系統(tǒng)設計；4)電機驅(qū)動電路部分設計；5）出圖：切斷機裝配圖（A0 圖紙） ，主要零件設計；液壓傳動原理圖 ;6）編寫畢業(yè)設計說明書。2．指定查閱的主要參考文獻及說明《機電一體化系統(tǒng)設計》 《液壓傳動》 《機械設計手冊》《機電一體化設計手冊》 《SolidWorks2012 軟件教程 》3．進度安排設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期1 查閱資料，完成開題報告，車庫總體方案設計 01.04~03.152 主要零件設計計算及強度校核 03.16~03.293 裝配圖設計和零件圖 03.30~04.154 部分主要零件的強度分析（建議用分析軟件） 04.16~05.105 裝配圖完善 05.11~05.196 編寫畢業(yè)設計說明書 05.20~05.307 修改完善，提交，準備答辯 05.31~06.10I摘 要通過對切割過程觀察和研究，本課題采用機電一體化系統(tǒng)設計思想對整體造型、機械結(jié)構、控制系統(tǒng)進行設計,此棒料切割機電一體化系統(tǒng)主要由四個部分組成：機械本體、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源。工作原理是電動機通過帶傳動帶動切割片做高速旋轉(zhuǎn)運動，電機與工作臺之間采用鉸支撐方式，升降液壓缸可推動切割片進行上下移動帶動刀片完成順序切割動作。切割機采用PLC 控制各個液壓換向閥的電磁鐵，實現(xiàn)棒料的自動下料和切割以及檢測工作。隨動工作臺前進速度也可以通過夾緊機械手夾緊棒料使之與棒料速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過液壓缸來調(diào)節(jié)。現(xiàn)場運行情況表明，此切割機具有動作快、運動平穩(wěn)以及與計算機聯(lián)機方便等優(yōu)點，能夠降低工人的勞動強度，實現(xiàn)自動控制，提高勞動生產(chǎn)率。關鍵詞：電氣控制；自動進給；砂輪切斷；電一體化；液壓；棒料IIABSTRACTThis Project: Through the cutting process observation and research, this paper using mechatronics system design ideas of overall shape, mechanical structure and control system design, the bar cutting mechatronic system is mainly composed of four parts: machine body, electronic control unit, actuator and a power source. Work principle is the motor through the belt drives the cutting blade is rotated at high speed, the motor and the table between the hinge support means, the lifting hydraulic cylinder can push a cutting blade on the moving blade is driven to complete the order of cutting action. The cutting machine adopts PLC to control the electromagnet of each hydraulic directional valve, realizes the automatic blanking and cutting of the bar material and the detection work. The forward speed of the follow-up working table can also be synchronized with the speed of the bar through the clamping of the clamping mechanism. The cutting speed can be adjusted by the hydraulic cylinder. The field operation shows that the cutting machine has the advantages of fast action, stable movement and convenient with computer on line, which can reduce the labor intensity of workers, realize automatic control and improve labor productivity.Keywords:Electrical control; automatically feed; Grinding wheel cutting；Mechatronics; Bar materialIII目錄摘 要 IABSTRACT.II第 1 章緒論 11.1 背景 .11.2 砂輪切斷機概況 .11.2.1 切斷磨損主要特性 .21.2.2 砂輪切斷機的優(yōu)點 .21.2.3 砂輪切斷機切斷方法 31.3 砂輪切斷機的總體設計 3第 2 章切斷設計部分 52.1 設計的要求 .52.2 方案的設計 5IV2.3 切割部分工作原理 62.4 切割部分結(jié)構設計 72.4.1 切割片的選取 .72.4.2 電機的選取 .72.4.3 帶傳動設計 .72.4.4 升降液壓缸的設計 .112.4.5 滾動軸承的選取及校核 15第 3 章夾緊部分設計 .193.1 設計要求 193.2 簡述加緊部分的作用 193.3 方案設計 .19第 4 章 三維建模 214.1 三維軟件的選擇 214.2 砂輪切割機三維建模 .21第 5 章進給部分設計 .275.1 設計要求 .275.2 方案設計 275.3 直線導軌的選擇計算 .295.3.1 選定條件 295.3.2 選擇方式 .305.4 液壓系統(tǒng)設計 .325.4.1 設計依據(jù) .325.4.2 工況分析 .325.4.3 液壓系統(tǒng)參數(shù)的確定 .32V第 6 章電氣控制線路設計 .386.1 設計要求 386.2 控制電路的設計方法 386.3 電機驅(qū)動電路部分設計 406.4 液壓控制設計 45總結(jié) .47參考文獻 .48致謝 .49VI四川理工學院畢業(yè)設計（論文）1第 1 章 緒 論1.1 背景砂輪起動機的種類繁多，但是工業(yè)應用中以直線式以及直線式的變形型式最為多見。砂輪切斷技術應用廣泛，可以適應各種被切斷材料及工作場合。尤其對難切屑的材料切斷有明顯的優(yōu)勢。技術發(fā)展趨向于自動化，將會有更為廣發(fā)的應用前景。國外在各方面發(fā)展走在前列，而國內(nèi)則相對落后。在進入二十一世紀以后，隨著我國加入 WTO 以后，切斷機行業(yè)的出口數(shù)量不斷增加，我國國民經(jīng)濟的的也不斷地發(fā)展，我國切斷機行業(yè)自身也保持了多年快速增長，這就要求我們對砂輪切斷機的品質(zhì)有更進一步的提升，才很滿足出口的要求，我們國家自己對砂輪切斷機的工作需求，迫使我們要對砂輪切斷機的各種種類有進一步的了解，技術要求更加了解，自動化程度要求也提高，更加要求我們和國外的技術水準進一步縮小。2008 年全球金融危機爆發(fā)，我國切斷機行業(yè)的發(fā)展顯然也會遇到很大的困難，很大的麻煩；比如出口量減少，國內(nèi)需求量下降等，切斷機行業(yè)都普遍出現(xiàn)了不景氣以及利潤下降的情況，這些問題都是金融危機帶來的，這就要求我們必須更進一步提高在砂輪切斷機的技術水平，提高競爭力。在 2009 年隨著全球經(jīng)濟走出低谷和我國經(jīng)濟刺激計劃的出臺，我國切斷機行業(yè)也終于逐漸從 2008 年的金融危機中慢慢的恢復了過來，重新進入良性發(fā)展軌道，這也不能說是我們不需要對砂輪切斷機進行研究，反而要對各個方面的技術水平去提高，去研究，去發(fā)展，在激烈的競爭中不落敗下來。1.2 砂輪切斷機概況砂輪切斷機是鋼筋以及很多硬質(zhì)材料加工過程中必不可少的設備之一，砂輪切斷機的主要用在機械的加工、橋梁、隧道、電站、大型水利和房屋建筑等工程中對棒料的定長切斷。砂輪切斷機和其他切斷機相比的主要優(yōu)點在于：耗能少、安全性高、重量輕、體積小、效率高、操作便捷、工作可靠等，總之砂輪切斷機在國民經(jīng)濟的發(fā)展中有著很大的作用，在建筑行業(yè)也起到了不可缺少的作用，是我們加工硬質(zhì)棒料的主要根據(jù)。第 1 章 緒論21.2.1 切斷磨損主要特性砂輪切斷機是利用高速旋轉(zhuǎn)的平型薄片砂輪來切割、切斷工件的專用機床。其對工件的切割、切斷的切削機理仍屬于磨削加工范疇，具有磨削加工的高速、強力、重磨削特征。但是，與磨削加工常用方法（外圓、內(nèi)圓、平面磨削）相比，砂輪切斷機的得切斷磨削有其自身特點：(1)砂輪切斷磨削主要追求高的生產(chǎn)率即高的磨削比。砂輪一般速度為80m/s，壓力為 7-10KN，磨削比為 40-50。(2)砂輪切斷機屬于自由磨削，因而加工精度和表面粗糙度不是其主要考慮對象。(3)切斷磨削過程中的磨削力和一般磨削方法相比很大。而磨削工況兼有高速磨削和緩進給深磨特征。(4)切斷磨削過程中砂輪損耗很大，所用砂輪為大粒度、中軟砂輪，砂輪不需修整。1.2.2 砂輪切斷機的優(yōu)點與鋸削等用切削刀具進行的切斷相比，砂輪切斷有以下優(yōu)點：(1)可以容易地切斷用切斷刀具難以切斷的高硬度材料。(2)切斷過程所用的時間短、效率高。(3)無需象對切斷刀那樣刃磨刀具。(4)切斷斷面美觀、精度高。由于切斷磨削具有以上特征、優(yōu)點，所以這一技術在各個領域的應用非常廣泛，尤其在機械加工、橋梁、隧道、電站、大型水利、房屋建筑等大型工程中擁有重要的低位。與一般切割機比較，本次設計的新型切割機具有以下的優(yōu)點：四川理工學院畢業(yè)設計（論文）3(1)實現(xiàn)了機械工程和自動控制的有效結(jié)合，機械部分采用機械優(yōu)化設計，整個設計過程中都進行了綜合技術比較與經(jīng)濟評價，實現(xiàn)了預定的功能。(2)在設計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導軌，即提供了系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。(3)整個切割過程全部由電氣控制，以其結(jié)構簡單合理、設備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。1.2.3 砂輪切斷機切斷方法砂輪切斷機的種類較多，其磨削方式可分為如圖1-1所示的幾種方式。其中a）所示的懸掛式切斷機屬于手動方式，不作重點描述。b）和c）兩種均屬于直線式切斷機應用廣泛，技術含量高。d）中所示擺動式切斷機是對直線式切斷機的發(fā)展，對切斷過程進行了改善，有其獨特的一面。圖 1-1 切斷磨削的各種方式a）懸掛式切割機 b）橫向進給式切割機c）工件旋轉(zhuǎn)式切斷機 d）擺動式切斷機第 1 章 緒論41.3 砂輪切斷機的總體設計本次設計的砂輪切斷機的性能安全很可靠，操作方便可行，結(jié)構較簡單，能夠很好的實現(xiàn)預定功能。砂輪切斷機主要由切割部分、夾緊部分和縱橫行走部分三個部分組成。其中切割部分是由電動機通過V帶帶動砂輪片旋轉(zhuǎn)來切斷棒料，再由液壓缸來控制砂輪片的上下移動來配合完成切割；夾緊部分主要采用了一個簡單的液壓夾緊機械手來加緊棒料，而且由液壓缸活塞的伸縮來實現(xiàn)機械手對棒料的夾緊和放松；縱橫行走部分也是由液壓缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導軌前進或返回。在與傳統(tǒng)的一般切斷機比較的過程中可以得出本次設計的新型切斷機具有很多優(yōu)點：第一，整個切割過程全部由電氣控制，以其結(jié)構簡單合理、設備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求。第二，實現(xiàn)了機械工程和自動控制的有效結(jié)合，機械部分采用機械優(yōu)化設計，整個計過程中都進行了綜合技術比較與經(jīng)濟評價，實現(xiàn)了預定的功能。 第三，在設計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導軌，既提高了系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。第四，砂輪切割機是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機。這種切割機具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。在現(xiàn)在的很多行業(yè)都采用機電一體化來實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品管理，切割技術也在不斷的發(fā)展，不斷的進步，由于傳統(tǒng)的手工切割機，加工精度低、加工質(zhì)量低、勞動力大，加工效率低、工作環(huán)境差、自動化程度低等一系列缺點，顯然已經(jīng)不能適二十一世紀工業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)要求。為了提高砂輪切斷機的自動化程度，棒料的加緊是一個必須解決的問題，在人們的日常工作學習研究中，對于其夾四川理工學院畢業(yè)設計（論文）5緊機構也有了很大的發(fā)展，一些結(jié)構簡單的機械手在砂輪切斷機的加緊裝置上已經(jīng)得到了廣泛的應用，而且效果非常明顯，提高了加工精度以及加工效率。在最近幾十年的發(fā)展中簡單的機械手得到了很大程度的進步，現(xiàn)在在很多行業(yè)都采用了機械手來幫助工人的工作，顯然已進入以通用機械手為標志的時代。一直以來對于機械手的研究和發(fā)展一直比較活躍，不斷地對以前的設計進行修改，對已有的品種加以創(chuàng)新，對未知的方式方法加以嘗試，從而機械手的應用領域也在不斷的擴大，不斷的推廣。簡單的機械手是一種仿人操作、自動控制、的機電一體化自動化生產(chǎn)的簡單設備，只能進行簡單的操作。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。第 2 章 切斷設計部分6第 2 章 切斷設計部分2.1 設計的要求要求切斷機能夠根據(jù)要求切割直徑為Ф12～30mm，長度為1000mm的棒料，實現(xiàn)對棒料的準確定長切割，切割后自動返回初始位置。其切口深度為40mm。電機轉(zhuǎn)速為2840rpm，砂輪轉(zhuǎn)速為1800rpm。為了保證棒料的剪斷，剪應力應超過材料的許應剪應力 ,即切斷棒料的][?條件為：（2-1）??QA???查資料可知棒料的許用剪應力為： MPa285~1,取最大值 Pa285。由于本切斷機切斷的最大棒料粗度為： md3ax。則本機器的最小切斷力 由（2-1）得：Q??274063N4351.82max????d??取切割機的 Q8?項目設計采用機電一體化設計思想，要求棒料切割機采用 PLC 對棒料的切割過程及檢測進行自動控制，并能根據(jù) PLC 定長信號分別切割兩條連續(xù)的棒料，完成了系統(tǒng)的硬件和軟件設計后可以實現(xiàn)對棒料的準確定長切割，切割后自動返回初始位置。原始棒料尺寸范圍在角鋼： 10? 圓鋼： 50?? 槽鋼：120x53鋼管： 6135??，切割成 m l~0.1之間的棒料，其切口深度為 3m~,再用壓斷機進行壓斷處理。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）72.2 方案的設計切割部分主要有砂輪切片、電動機和傳動機構組成。現(xiàn)在設計的在切割部分有兩種方案可行：第一，電動機通過帶傳動帶動切割片轉(zhuǎn)動。第二，電動機通過圓錐齒輪傳動方式帶動切割片轉(zhuǎn)動。但考慮到切割過程中電動機帶動切割片進行高速旋轉(zhuǎn)運動，所以優(yōu)先選取第一種方案，原因是圓錐齒輪傳動不宜應用在轉(zhuǎn)速太高的場合，并且在運用齒輪進行傳動時，還應考慮怎樣消除震動和用什么方法潤滑齒輪，這樣就會使設計成本增加，而帶傳動則具有結(jié)構簡單，傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等優(yōu)點。切割部分結(jié)構如圖 2-1 所示。 15432圖 2-1 切割部分結(jié)構圖1-電動機；2-升降液壓缸；3-砂輪片；4- 支撐板；5-傳送帶2.3 切割部分工作原理切割部分的原理如圖 2-2 所示，電動機帶動割切片高速旋轉(zhuǎn)運動，電機與工作臺之間采用鉸鏈支撐方式，升降液壓缸可推動切割片進行上下移動，完成切割運動。橫向行走液壓缸可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度?？v向行第 2 章 切斷設計部分8走液壓缸可使工作臺縱向移動，使切割片能切割兩根棒料。其中電動機和液壓缸電磁閥都需要通過由 PLC 機控制，實現(xiàn)其按照順序完成動作。圖 2-1 切斷部分的原理圖2.4 切割部分結(jié)構設計2.4.1 切割片的選取設計任務所需電機的最小功率為 KWP2.min?，主軸轉(zhuǎn)速：280r.pm條件下，輪片的最大線速度為 s/40。最終選取砂輪片的型號為 A 型，其規(guī)格為 32.4?，磨料為棕剛玉，粒度為 #，硬度為 R[2]。2.4.2 電機的選取根據(jù)切割系統(tǒng)的要求，應考慮電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率、工作方式，在決定電動機功率時考慮到電動機的發(fā)熱，允許過載能力啟動能力等問題，現(xiàn)選用比較適合的 Y 系列三相異步電動機，這是由于 Y系列三相異步電動機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產(chǎn)品相當，因而具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進設備替換。選取功率為 3.0KW，額定電壓：380V，頻 率：50HZ ,額定轉(zhuǎn)速為 2880r.p.m，額定轉(zhuǎn)矩 mN?3.2，型號為 Y100-2，電動機選用三角型啟動方法啟動 [3]。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）92.4.3 帶傳動設計根據(jù)帶截面形狀的不同，帶傳動可分為：平帶傳動、多楔帶傳動、圓帶傳動、V 帶傳動等。在一般的機械中由于 V 帶的楔形增壓原理，結(jié)構緊湊，允許的傳動比大，且多標準化并大批量生產(chǎn),所以被廣泛應用。本設計中選用 V 帶傳動。由于 V 帶傳動中的帶及帶輪槽型均已標準化，所以設計的主要內(nèi)容包括帶的型號、確定基準長度、根數(shù)、中心距、帶輪的材料、基準直徑以及結(jié)構尺寸、初拉力和壓軸力、張緊裝置等參數(shù)。(1)確定計算功率由《機械設計》查得工作情況系數(shù) （電機帶動砂輪切割鐵棒，??42.1?AK載荷性質(zhì)為載荷變動較大），則計算功率為 caPWAca6.3.??（2-2）公式中： AK—工作系數(shù) [3]；P—所需傳遞的額定功率， KW。(2)初選帶的型號根據(jù) ca和 1n，由《機械設計》查的初選普通 V 帶 [4]。(3)確定帶輪的基準直徑 1d和 2，并驗算帶速 v1)《機械設計》查得 V 帶的最小基準直徑 md75in?,考慮到帶輪太小，其彎曲應力過大，所以要使 min1d?，取 1602）驗算帶的速度 v smnd/1.240681061?????（2-3）帶速不宜過高或過低，一般應使 . ,因為 25.5?帶5~2/vms第 2 章 切斷設計部分10速符合要求。3）計算大帶輪的基準直徑 2d，并根據(jù)《機械設計》加以取整 12ddn??（2-4）由于電機轉(zhuǎn)速與砂輪轉(zhuǎn)速基本同步，選速比 21?，則基準直徑 2dmd6012?(4)確定中心距 并選擇 V 帶的基準長度 La1）根據(jù)帶傳動總尺寸的限制條件或要求的中心距初定中心距 0a由綜合式 )(2)(7.021021dda???（2-5）考慮到結(jié)構要求，初選 ma9?帶的初始長度 0dL： 0211204)()(addad ?????（2-6）9)6()6(292?m30?由《機械設計》V 帶的基準長度系列及長度系數(shù)表中取帶的 87.0?lK[4]，帶基準長度 Ld22)最后確定中心距 a mLd 7492309020 ???????（2-7）則 ad 51.7651.min ? （2-8）四川理工學院畢業(yè)設計（論文）11mLad 82503.76503.mx ?????（2-9）最后取 82~(5)驗算帶輪包角 1??????6080121ad（2-10）7503.6???1280（合適）(6)確定帶根數(shù) z0'Pzca?（2-11）其中： rP—額定功率， KW； 由《機械設計》查得： KP3.0??[4]；由《機械設計》查得包角系數(shù) 1a[4]；由《機械設計》查得長度系數(shù) 03.L[4]；采用非化纖結(jié)構的普通帶，取材質(zhì)系數(shù) 75.?K[4]。由《機械設計》查得 V 帶處于臨界打滑狀態(tài)所能傳遞的最大功率： WP2.0[4] Kr 70.15)3.1.(???26?rcaz第 2 章 切斷設計部分12取 3?z根。(7)確定單根帶的初拉力 0F（2-12）20)15.(qvKvzPac????查得 1.0?q[4],對于新安裝的帶，初拉力為 min0.F；對于運轉(zhuǎn)后帶初拉力min0)(3.1F NF4.951.20).430.1652(0 ??????(2-13）(8)計算帶對軸的壓力 QNzF6.572180sin34.952sin210 ?????（2-14）(9)張緊裝置的選擇各種材質(zhì)的 V 帶都不是完全的彈性體，在預緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，使初拉力降低。為了保證帶傳動的能力，應定期檢查初拉力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時，必須重新張緊，才能正常工作。常見的張緊裝置有以下幾種：定期張緊裝置、自動張緊裝置和采用張緊輪的裝置。因為在本方案中中心距不能調(diào)節(jié)，可采用張緊輪將帶張緊。張緊輪放在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲，同時張緊輪還應盡量靠近大輪，以免過分影響小帶輪的包角。(10)帶輪的設計帶輪的設計要求及設計內(nèi)容1)帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為 HT150 或 HT200，轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼，或用鋼板沖壓后焊接而成 [7]。在本次設計中，采用了比較常見的 HT150。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）132)帶輪的結(jié)構尺寸由于帶輪的基準直徑 md160?，軸的直徑 md30?，根據(jù)帶輪的選擇原則：即當 35.2? 時采用腹板式結(jié)構，鑄造帶輪的結(jié)構如圖 2-3 所示。 3042156圖 2-3 帶輪的結(jié)構2.4.4 升降液壓缸的設計（1）液壓缸設計要求根據(jù)主機系統(tǒng)設計的要求，應考慮液壓系統(tǒng)的執(zhí)行件的數(shù)量、運動形式、工作循環(huán)、行程范圍、各執(zhí)行件的運作順序、液壓元件承受的負載、運動速度、變化范圍。對液壓系統(tǒng)的性能要求有調(diào)速性能，運動平穩(wěn)性能、轉(zhuǎn)換精度、可靠性程度、使用與維修的方便性等（2）選擇安裝方式根據(jù)結(jié)構設計的要求，要實現(xiàn)砂輪片的上下移動完成切割，要求液壓缸在上下伸縮的同時，還要繞點轉(zhuǎn)動，所以選用鉸鏈連接安裝方式。第 2 章 切斷設計部分141F4040圖 2-4 手動切割機受力示意圖1-砂輪片；2-手柄（3）負載大小根據(jù)手動切割機的工作原理（如圖 2-4 所示），圖中 F=300N 估算得砂輪片的支反力為 60?N。再由所設計切割機的切割受力示意圖（如圖 2-5 所示）由于砂輪所受的支反力相同，算得液壓缸所承受的力即理論推力為 NF120'?（4）工作壓力當前所用的液壓缸的負載小于 Kg5的工作壓力一般在 MPa8.0左右，所以選取其正常工作壓力為 MPa1[5]。因為在設計時一般要求安全系數(shù)比較高，所以在選取液壓缸的時候一般要求有較大余量，所以在缸徑選擇時，其工作壓力一般按 Pa1計算。（5）缸徑選擇理論推力為 N120時，需選擇其缸徑為 m40?？紤]到安全系數(shù)，初選缸四川理工學院畢業(yè)設計（論文）15徑為 m60。（6）行程大小根據(jù)機構簡圖（如圖 2-6 所示），其中實線為機構初始位置，在初始位置時，砂輪片的直徑在最大狀態(tài)，當砂輪切割到終位（圖 2-6 中虛線部分）時，連桿所轉(zhuǎn)過的角度為 ?10，此時砂輪直徑為最小直徑。 280F'4圖 2-5 棒料切割機受力示意圖1-砂輪片；2-液壓缸 10°45352圖 2-6 氣缸行程計算簡圖第 2 章 切斷設計部分161-砂輪 ；2-液壓缸；3-工件在初始位置時測得液壓缸的總長度為 mL5401?，在終了位置時測得液壓缸的總長為 mL402?，所以在此過程中氣缸的行程 21?（2-15）即升降液壓缸的行程為 L0?（7）液壓缸穩(wěn)定性校核 1) 液壓缸直徑校核液壓工作壓力 Pa610??工 作,則液壓缸直徑 m1.390246???工 作理 論 力FD(2-16)取 m40??？紤]到安全系數(shù)，選缸徑為 合理。2)液壓缸活塞桿選擇及校核 42理 論液 壓 缸 PDF???(2-17)??N1201.59624105.2 ???理 論?故設計符合要求。由 3.0~2/?Dd，可計算出活塞桿直徑 d??m18~23.0?Dd(2-18)可取活塞桿直徑 m1通過公式:四川理工學院畢業(yè)設計（論文）17?????2d4工 作F(2-19)對 進行校核，d其中 ??MPa120?NF120?理 論則 12m6.31204?????d選活塞桿直徑為 m12?的液壓缸符合要求。在所需要的 行 程桿 長 sl?的前提下 15L/d?，須進行穩(wěn)定校核，應使活塞桿承受的力 F 不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界壓力 crF,但考慮到安全性，安全因數(shù) 工 作n/cr?應大于規(guī)定的許用安全因數(shù) stn，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 （ PA?工 作 為液壓缸桿工作負載；??64?st）關于穩(wěn)定安全因數(shù)可在設計手冊中查到。兩端鉸支鏈接的、細長壓桿的臨界力的歐拉公式 [6]2)(ulEIFcr??(2-20)其中:截面的慣性矩： 46dI??；桿件的兩端都是鉸鏈連接： 1?； NFnstcr 45216)106(0423??????工 作(2-21)mdPaEIlcr .45216)(4922????(2-22)第 2 章 切斷設計部分18則所選取的桿長不超過 m15，且大于行程 m102?，所以選取液壓缸活塞桿的長度 20， 3) 缸筒壁厚的計算缸筒壁厚可按薄壁筒公式計算: ????2pDP?(2-23)式中： ——缸筒壁厚 ??m；?D——液壓缸內(nèi)徑 60；pP——實驗壓力，取 PaPp5102??工 作；材料為：ZQ 的許用應力 ??M4.?[6]可計算出壁厚 ?m5.2104.266??(2-24)因此，液壓缸外徑 'D65.260???(2-25)(8)確定液壓缸型號綜上所述，根據(jù)《液壓與氣壓傳動》，選用型的標準液壓缸 ZQ-60/12×200-F2[7]合適，缸徑為 m60，活塞桿直徑為 m12，液壓缸行程為 m20，帶防塵罩 F 數(shù)量為 2。2.4.5 滾動軸承的選取及校核在結(jié)構設計中，采用了既有轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點，又能夠承受少量軸向力的角接觸球軸承，（其中軸向力的主要來源是安裝或拆卸帶輪時所承受的載荷估算載四川理工學院畢業(yè)設計（論文）19荷大小為 100N）。據(jù)分析，在安裝和拆卸帶輪時的力相同的情況下，拆卸帶輪時，軸承所受的力更大，所以選取軸向力 AF的方向向右，如圖 2-6 所示。圖中 M 為電極的輸出轉(zhuǎn)矩，F(xiàn) 為砂輪的切割阻力，在切割過程中，電極的輸出轉(zhuǎn)矩與砂輪所受的切割阻力矩大小相同，方向相反，在切割時相互抵消，所以在計算過程中不再考慮電極輸出轉(zhuǎn)矩和切割阻力對軸承的影響。由于軸承受一定的軸向力，所以選取接觸角 ??25?的角接觸球軸承。其代號為 7207ACJ[7],基本額定動載荷 KNCr5.2?，基本額定靜載荷 KNCor5.16?[8]。軸承的校核計算（1）計算軸承所受的徑向力 1R、 2，其受力如圖 2-6 所示由力矩平衡條件 02??M得徑向力 18201??F（2-26）05?N836由 01??M得徑向力 2R18022???F（2-27） 5N2?第 2 章 切斷設計部分20M20F11 2R1 RSS 018020 F2FA圖 2-6 軸承計算簡圖（2）計算派生軸向力 1S、 2所選的軸承型號為 7207ACJ，其派生軸向力 RS63.0?則 NR527863.0.11?? （2-28） S922（2-29）（3）求軸承所受的軸向力 1A、2167105NFSA???故軸承 2 被壓緊，軸承 1 被放松，所以有 NSFA62710512???（4）計算當量動載荷 1P、 263.08571?RA（2-30）