压力机计算设计38341.docx

一 压力机主要技术参数二 压力机运动学和动力学计算三 电动机功率和飞轮的转动惯量的计算四、飞轮部部分实际际转动惯惯量五、齿轮啮啮合及齿齿轮强度度的验算算六、 皮带轮传动动的计算算七 离离合器和和制动器器部分的的计算八 滑块块部分计计算九 机机身强度度计算一 压力力机主要要技术参参数序号名称单位技术参数1公称力kN63002公称力行程程mm133滑块行程mm5004滑块行程次次数 min-11105最大装模高高度mm10006装模高度调调节量mm3407接油盒之间间的距离离mm33208滑块底面尺尺寸（左左右×前后）mm3300××160009工作台面尺尺寸（左左右×前后）mm3450××1600010工作台板厚厚度mm20011滑块打料行行程mm20012气垫力kN100013气垫个数单顶冠（双双气缸）14气垫行程mm24015电动机功率率kW7516转速r/minn1395二 压力力机运动动学和动动力学计计算1滑块行行程和转转角的关关系滑块行程SS由下式式求得式中：曲曲轴半径 曲轴转角角 0-3360度度连杆长度度连杆系数数 在不同值值求得SS值列于于下表： 单位（毫毫米）当发生公称称力时，曲轴转转角由下下式求得得：式中：发生公公称力时，滑块离离下死点距离代入得得2、滑块速速度与转转角的关关系式中滑块块的速度度曲柄等速速旋转时时的角速速度，滑块每分分钟行程程次数当滑块每分分钟行程程次数为为10次/分根据上式可可列下表表：单位位（毫米米/秒）3、 滑块的加速速度与曲曲转角的的关系曲柄旋旋转角度度0-3360度度曲柄等速速旋转时时的角速速度，滑块每分分钟行程程次数110次/分J滑块加加速度米米/秒2由上式可知知：当0度和1800度时具具有最大大加速度度1.004722×1.004722×2500×（1+0.2238）-339.4m/s24、曲柄上上最大扭扭矩的计计算3.1摩擦擦力臂的的计算式中：公公称压力力，摩擦当量量力臂摩擦系数数，0.006曲轴颈直直径，球头直径径，曲轴支承承颈直径径，理想当量量力臂 将以上数值值代入上上式：曲轴传递的的扭矩：对双点压力力机，每每个齿轮轮承受的的扭矩为为总扭矩矩的每个齿轮承承受的扭扭矩单单单个曲轴传传递的扭扭矩：5 传动动轴上的的扭距6离合器器轴的扭扭距7滑块上上允许的的载荷的的确定 传传动系统统的零部部件是以以曲轴上上最大扭扭距设计计的.滑滑块上允允许负载载在滑块块行程范范围内变变化的, 滑块块行程在在下死点点13mmm处滑滑块的允允许压力力称其公公称力,即滑块块的公称称力P=P=6630000000KN,当时,三 电动动机功率率和飞轮轮的转动动惯量的的计算1、连续行行程时，一一次行程程功的计计算根据“曲柄柄压力机机设计”一书中中的公式式：式中：Pg公称称压力 （吨） PPg=6630吨吨S滑块行行程（毫毫米） SS=5000mmmSP滑块块公称力力行程（毫毫米） SPP=133mmm摩擦擦当量力力臂（毫毫米） m=400.8114mmmK1经验验系数。对对闭式压压力机 K11=62、主电机机功率的的确定式中： nT滑块块每分钟钟行程次次数 nT=10次/分分K2电机机过载系系数 K2 =1.5考虑到双点点压力机机拉延的的工序等等因素，取取主电机机NH=755KWYH2800M-44 13395rr.p.m3、当滑块块行程次次数为77次/分分时，单单次行程程按滑块块允许的的功计算算滑块单次行行程时，离离合器消消耗的功功取Ei=2250000kggf.mm4、电机恢恢复时间间的计算算5、飞轮所所需转动惯量的的计算=式中：飞轮轴轴的角速速度K3飞轮轮速度降降系数，受受电动机机临界转转差率的的影响。对通用鼠笼笼式异步步电动机机,一般为00.088-0.12，故故=0.115-00.199对线绕式异异步电机机，在转转子电路路中串入入电阻，故故=0.23-0.227高转差率电电机，值值一般不不小于00.3，故故取=00.333四、飞轮部部分实际际转动惯惯量1飞轮实实际惯量量的计算算0.7855?2离合器器活塞体体转动惯惯量的计计算（对对零件进进行简化化）3、 离合器接合合盘实际际惯量的的计算4飞轮实实际转动动惯量的的计算故：飞轮的的实际转转动惯量量大于飞飞轮所需需的转动动惯量。五、齿轮啮啮合及齿齿轮强度度的验算算1、双点压压力机偏偏心齿轮轮安装位位置的定定位计算算对双点压力力机的齿齿轮传动动系统，若若采用整整体式偏偏心齿轮轮，在设设计时，必必须保证证两偏心心同步。在在设计中中，若齿齿轮齿数数，两曲曲柄中心心位置，各各齿轮中中心位置置布置不不当，将将导致齿齿轮不能能良好啮啮合。比比如在保保证两偏偏心同步步的情况况下，会会出现齿齿顶对齿齿顶的情情况发生生，因此此，必须须计算偏偏心齿轮轮安装的的位置。低速传动参参数：mm=222,z小小=177，Z大大=866，A=11449.771两偏心轮同同心旋转转。设由于为一整整数，因因此，两两偏心齿齿轮能否否同步主主要决定定于第二二项是否为整数数或者整整数加11/2。角的大小可由齿轮中心距求得，因此当两两齿轮都都以齿厚厚中心定定位时，上上式最后后一项必必须等于于某一正正数m即滑块悬挂式式布置，BB为滑块块导轨左左右尺寸寸的3/5左右右 即即B=220144.333取整 m=35故：mm所以两齿轮轮中心距距必须满满足20014.32mmm，才才能保证证两偏心心齿轮同同步转动动。2、低速齿齿轮副的的强度核核算2.1低速速齿轮副副的弯曲曲强度核核算式中：每个偏心心齿轮承承受的扭扭矩=5508000kggf.mm m齿轮轮模数mm=22mmm大齿轮的的齿数 =86K载荷系系数K1-载载荷集中中系数 当查表表K1=1K2动载载荷系数数 当齿轮轮的线速速度时KK2=11.1K3当量量载荷系系数，对对闭式双双点压力力机不是是长期满满载工作作 KK3=0.8=1×1.1×0.88=0.88总之K在设设计时可可以预先先选择，如如果设计计时做到到传动零零件的比比例协调调，相互互位置安安排合理理，精度度选择恰恰当，则则K=1.005-11.2B大大齿齿轮的宽宽度 B大大=2330mmmY大大齿齿轮的齿齿形系数数 y大大=0.1833，当=0.2时Y小小轮的的齿形系系数 yy小=0.1677，当=0.6时小齿轮材料料40CCr调质质 =224000-34400kkgf/cm22大齿轮材料料ZG445 =225600kgff/cmm22.2低速速副接触触应力核核算式中：M2大齿齿轮扭矩矩（kgg.cmm）=5508000kggf.mmMn齿轮轮模数（cm）Mn=2.2cmB齿轮宽宽度（mmm） B =23ccmK载荷系系数。 K1、KK2的叙叙述同前前。K3当量量载荷系系数，一一般压力力机K33=0.8，自自动压力力机K33=1.00C弹性模模数系数数 C=221400C1承载载能力系系数 CC1=11.1i低速副副传动比比 i=55.066 j=126600kkgf/cm223高速副副齿轮弯弯曲应力力的核算算式中： Mc中间间轴上的的扭矩 MMC=165560kkgf.mMn齿轮轮模数 Mn=114mmm z大大齿轮轮的齿数数z=1223 K载载荷系数数K1-载载荷集中中系数 当查表表K1=1K2动载载荷系数数 当齿轮轮的线速速度时KK2=11.1K3当量量载荷系系数，对对闭式双双点压力力机不是是长期满满载工作作 KK3=0.8=1×1.1×0.88=0.88B大大齿齿轮的宽宽度 B大大=2110mmmY大大齿齿轮的齿齿形系数数 y大大=0.1833Y小小轮的的齿形系系数 y小=0.1677高速副齿轮轮强度比比较富裕裕，安全全系数比比较大七、 皮带轮传动动的计算算1、已知条条件：电机功率率75KKW，转转速n=13995r/minn 小皮带带轮直径径：=3350mmm大皮带轮轮直径：=12235mmm皮带轮传传动比：两班制，起起动负荷荷为正常常负荷的的1.225倍。2、选择三三角皮带带：根据据功率和和工作情情况，选选择D型型皮带3、飞轮转转速4、飞轮轮轮缘线速速5、根据实实际尺寸寸，确定定中心距距为12200mmm6、计算皮皮带长度度取皮带内周周长为LLP=50000mmm 即即D50000 7、计算小小带轮包包角1200O8、皮带扰扰曲次数数9、皮带根根数 Z式中：Pd计算算功率Ka工况况系数 Ka=1.22 P1单单根皮带带功率 P11=166.777KWP单根根皮带额额定功率率增量 P=11.888KWKa包角角修正系系数 Ka=0.888 Kl带长长修正系系数 Kl=0.996取皮带根数数为5根根10、单根根皮带的的初张紧紧力F00 F0= 式中：q单位长长度质量量 qq=0.6 计算功功率 =900kw 包角修修正系数数 =0.88811、作用用在轴上上的力F2ZFF0Sinn(/2)=2××5×10442×sinn(1335.775/22)=996533N七 离离合器和和制动器器部分的的计算1离合器器部分计计算1. 1 离离合器轴轴上的工工作扭矩矩 MK（公斤.米米）式中：MQQ曲轴工工作扭矩矩（公斤斤.米）MQ= 8117200kgff.mi曲轴至至离合器器轴的传传动比 i=齿轮传传动效率率=0.96V齿轮传传动对数数 V=21. 2离离合器计计算扭矩矩 MKKP（公斤.米米）式中：MKK离合器器轴上的的工作扭扭矩（公公斤.米）MQ=37712.8（公公斤.米）储备系系数，考考虑摩擦擦系数变变动，气气压波动动和其它阻力对对扭矩的的影响。=1.11 .3 计算参参数的选选用摩擦表面数数n： nn=2摩擦块块数数m：m=110平均摩擦半半径RCP： RRCP=30（厘厘米）摩擦块面积积F： F=1488（厘米米2）摩擦块摩擦擦系数：=0.3-00.4 取=0.41 .4单单位压力力qm计算1 .5 压压紧摩擦擦块所需需要的轴轴向力 Pmm1 .6 离离合器脱脱开弹簧簧所产生生的轴向向力P弹弹设计选用44根 110×60×1300根据图纸设设计，采采用新的的摩擦块块时，压压缩量为为23mmm，当当摩擦后后磨损110mmm后，压压缩量为为33mmm查弹簧标准准：GBB20889-880得知知：弹簧簧刚度PP=8.42kkgf/mm最大压缩量量Fi=49.7mmmP弹=333×8.442=2278kkgf1 .7 所需要要的空气气压力 p式中：考虑到到汽缸漏漏损、脱脱开弹簧簧阻力和和摩擦损损耗等系系数=1.1 D、d离合合器汽缸缸外径与与内径（厘厘米）, D=78厘米米 D=50厘米米空气压力p4（公斤斤/厘米2）2制动器器部分计计算2 .1 计算折折算到离离合器轴轴上的各各从动件件的总转转动惯量量 J总转动惯量量是由偏偏心齿轮轮、中间间轴和离离合器轴轴的转动动惯量组组成2 .1.1 偏偏心齿轮轮的转动动惯量及及其计算算简图如如下2. 1.2中间间轴上转转动惯量量的计算算 J中中折算到到离离合器轴轴上的转转动惯量量:2.1.33 离合器器轴的转转动惯量量2.1.44 离离合器的的总转动动惯量的的计算2.2 离合合器轴的的角速度度w2.3 从从动部分分的动能能AH1旋转部部件的动动能 AAH 22 往复部部件的动动能AH”3从动部部分的动动能AHH2.4 制动动器的计计算1制动器器扭矩的的计算 MT kgf.m式中：计算制制动角=5度i1-3制动器器轴到曲曲轴的传传动比2摩擦块块表面的的总压力力 qT式中：摩擦块块摩擦系系数=0.40 RCCP平均摩摩擦半径径 RRCP=30 F摩擦块块面积 F=1488cm22m摩擦块块个数 m=10 n摩擦块块面数 nn=2 kgf/cmqT3摩擦副副所需的的轴向力力P1 kgf4制动弹弹簧所需需的最大大负荷PP2 kgf5制动所所需要的的空气压压力p式中考考虑到汽汽缸漏损损、脱开开弹簧阻阻力和摩摩擦损耗耗等系数数=1.1 D环环形汽缸缸的外径径 DD=622 d环环形汽缸缸的内径径 dd=422kgf/ccm22.5制动动弹簧的的选择和和计算根据设计布布局，采采用100根制动动弹簧，单单根弹簧簧的制动动力Pccp选择弹簧GGB20089-80 122×60×1300弹簧直径=122,弹簧簧中径DD=600节距t=220.11工作极限负负荷P=6900kgff 有有限圈数数5.55弹簧刚度P=177.5kkg/mmm工作极限负负荷Fjj=399.6 安装装高度1100mmm3、离合器器轴各键键的强度度校核3.1高速速副齿轮轮连接键键强度的的核算。（按按键的挤挤压应力力核算）根据轴颈选选择平键键 32×18×2200式中：MKKP离合器器工作时时离合器器轴上传传递的扭扭矩 MKPP=227790NN.m h平键键的工作作高度 h=118mmml平键的的工作长长度 ll=1888mmmd轴颈的的直径 d=1145mmm n键键的数量量 n=2 j平键键的许用用挤压应应力 j=220000Mpaa此键可用用3.2 离合器器轴上平平键的挤挤压应力力（离合合器部分分）根据轴颈选选择平键键40×22×1455式中：MKKP离合器器工作时时离合器器轴上传传递的扭扭矩 MKPP=227790NN.mh平键的的工作高高度h=22mmm l平平键的工工作长度度l=1005mmm d轴颈颈的直径径d=1770mmm n键的的数量nn=2j平键的的许用挤挤压应力力j=220000Mpaa此键可用用3.3 离合器器轴上平平键的挤挤压应力力（制动动器部分分）根据轴颈选选择平键键36×20×1300式中：MTT离合器器工作时时离合器器轴上传传递计算算扭矩 MT=109984NN.m h平键键的工作作高度hh=366mm l平键键的工作作长度 l=884mmmd轴颈的的直径 d=1145mmmn键的数数量 nn=2 j平键键的许用用挤压应应力 j=220000Mpaa此键可用用八 滑块块部分计计算1调解螺螺杆最大大压缩应应力的计计算Y =YY调节节螺杆的的最大压压缩应力力Pj连杆杆上的计计算作载载荷kg取=40000000kgd调节螺螺杆最小小直径d=1170mmmF调节螺螺杆的最最小截面面积Y许用压压缩应力力 45号号钢调质质 Y=118000kgff/cmm2Y =Y2调节螺螺纹强度度校核w=式中: H螺纹纹的旋合合长度 HH=388.5ccms螺纹螺螺距(梯梯形) s=1.6ccm许用弯曲曲应力球铁 QQT600-2 3 连杆杆的强度度计算 由于连杆大大端和小小端都存存在摩擦擦力矩，所所以连杆杆受压应应力与弯弯曲应力力联合作作用。调节螺杆危危险截面面AA的合合成应力力 式中： 危险截截面AA的压压应力 a危险截截面的宽宽 aa=311cm b危险截截面的厚厚 bb=222危险截面面AA的弯弯曲应力力危险截面面的弯距距摩擦系系数 一一般取=0.1rB连杆杆的小头头半径（ccm） rrB=15/2=77.5ccmrA连杆杆的大头头半径（ccm） rrA=87/2=443.55cmL连杆的的长度（ccm） L=1055X危险截截面距离离小端中中心的距距离（ccm）XX=355许用应力力45号钢调调质 4滑块调调节速度度的计算算式中： 5调节电电机功率率 N=499.899KW 式式中： 滑块块部件的的重量 =11994822N最大模模具的重重量 =298870NNV滑块块调节速速度 V =0.0000992m/s调节机机构中综综合效率率 =0.00276过载保保护装置置中气动动泵规格格的确定定根据公称力力及油缸缸直径，行行程次数数和滑块块行程长长度确定定气动泵泵规格 6.1计计算溢流流通径AA（mmm）A= 7.8100.D = 77.8 103880 = 122 mmm 式中 : D = 3880 mmm 油缸缸直径 nn = 2 油缸缸数量 NN= 110 mmin 滑块块每分钟钟行程次次数 SS = 5000 mmm 滑块行行程长度度= 13 mm 公称力力行程 根据溢溢流通径径A =12 mm 选用用日本昭昭和OLLP200-H型型气动泵泵 其溢溢流通径径A'=200mm 6.2 计算算高压油油缸的油油压力=6.3卸荷荷压力 = 11.1= 1.1 ×× 2778 =3066 6.44 气气动泵工工作气压压 = (-1400)/444.22 =(3066 1440 )/ 444.22= 33.8 7 推推料杆的的强度 取推推料力 = 00.022P = 0.02××63000000 = 126600kkg 单根根推料力力 p =kg nn 推料料杆个数数弯曲应力: 式中 : M 危险险截面弯弯矩M = 22691100kkg.ccmW 危危险截面面上的抗抗弯截面面系数 b 推料料杆截面面宽度 b=550 mmm h 推料料杆截面面高度 h=1140 mm 许用弯弯曲应力力 45号号钢调质质 = 17220kgg/8滑块的的强度与与刚度8.1滑块块体的强强度验算算 对对于双点点压力机机 滑块块的受力力情况比比较复杂杂, 设设计时给给予假设设: 1 支承承受力点点为两连连杆上的的距离且且滑块不不受导轨轨的约束束的双点点梁 2 载荷荷分布: 设力力是作用用在悬挂挂点之间间的均布布载荷 将滑块块体简化化为T形形断进行行计算1截面面面积 : = 7 ××1488.5 + 111.55 ×1500 =227655 各形心面积积对X轴轴的静矩矩 := 7×1148.5×80 + 1150××11.5×5.775= 830078.75 22 断面面重心位位置到XX轴的静静矩:3 各形形心断面面对中性性轴的惯惯性矩 J = 11/3 () =11/3( 177×1166.477-100×1044.977+177×43.35-10××23.35) =551157889 4 抗弯截截面模数数= J / e = 5551557899 / 43.53 =12267112 = J /= 5551557899/ 1116.47 =4773588 5求求各断面面形心对对WW轴的的静矩S = 117×20×1500+(223.553+1104.97)×7×75.75+1500×11.5×5.775 = 12290556 6 滑块的的剪切应应力式中: 最大大剪切力力= 滑块体体材料为为钢板焊焊接机构构Q235A = 4400 5000kgff/8.2 滑块块的刚度度 滑块总挠挠度 由弯矩所引引起的挠挠度 式中中 : E 材料料的弹性性模数对钢板 E = 2.1× 由剪剪切所引引起的挠挠度 式中 : GG 剪切切弹性模模数 对钢板 GG = 8.11× 与断面面形状尺尺寸有关关的系数数 滑块总挠挠度: 相对挠挠度 LL =333000 mmm 时 合格格九 机机身强度度计算1 横梁梁强度计计算 上横横梁的强强度计算算是建立立在以下下假设的的条件上上的:1横梁是是一个简简支梁,两支点点间距2仅考虑虑最大弯弯距和最最大剪切切力的影影响3考虑滑滑块的偏偏心载荷荷的作用用 设设 已知:L = 440100 mmm 11 .11 横横梁的危危险断面面的最大大弯距 取 11. 22 求求危险截截面到横横梁下平平面的距距离 横梁梁危险断断面计算算简图如如下· 1 .22. 11 各形形心面积积对X轴轴的静距距 1 .22 .22 断断面重心心到X轴轴的距离离yc1.2. 3 各部分分断面对对中性轴轴的惯性性距 J = = 453325551 + 555862220 + 22250065 + 11571151 + 4450338366 + 584417665 = 20084665888 cmm4 1. 33 强度校校核拉应力 : = 2115kggf/ccm2压应力 : = 2215kkgf/cm2许用应力 = 40006000 kggf/ccm2对Q2235-A 1. 4 横梁梁刚度验验算横梁刚度大大小是以以横梁中中间断面面的相对对挠度来来表示的的,相对对挠 度小则刚刚度大,反之则则刚度小小上横梁的纵纵向刚度度的计算算 相对挠挠度 f = f= 0.0003552477975557ccm式中:L = 440100 mmm E = 22.11106kgff/cmm2 钢件的的弹性模模数 J = 20084665888 cmm4 计算断断面对中中性轴的的惯性距距相对挠度 : f 相对对= 2底座的的强度验验算2 . 11底座A-A 的的最大弯弯距 Mmmax = = 3944734437.5 kkgf.cm = 4000000000kkgf.cm 2 . 2 求求断面重重心到XX轴的距距离yc和断面面的惯性性距 2.2.11 求各各形心面面积对XX轴的静静距 = 44997233 cmm3 2.2.22 断面面重心到到X轴的的距离 yc ycc = 2. 3 各部分分断面对对中性轴轴的惯性性距: J = 8881667255 + 689942886 + 877322246 = 2244332566 cmm42 .4 强度验验算 拉拉应力 : 压压应力 : = 1162 kgff/cmm2 许用应应力 对对Q2335A = 40006000 kggf/ccm22 .5 底座剪剪应力验验算:式中 : - 在拉拉紧螺栓栓旁剪切切面上 中性轴轴附近产产生 的最大剪剪应力 B - 断断面宽度度B = 888 ccm H - 断断面高度度H = 2200ccm公称力力由由m和nn 决定定的常数数范围m = =0.8841 n = 3 底座座的刚度度验算 底底座的刚刚度对冲冲压件的的质量,模具寿寿命和机机床饿受受力有很很大的影影响,故故底座的的变形应应控制在在一定的的范围内内,用底底座中间间断面的的相对扰扰度的大大小来表表示底座座的刚度度. 相相对刚度度: 底座中中间断面面处由弯弯曲和剪剪切力引引起的总总挠度 3 .1 由由弯曲引引起的中中间断面面处的挠挠度 = 00.011100051332cmm 3. 2 由由剪切引引起中间间断面处处的挠度度 K2=0.437759667888 式式中 : Pgg = 63000000kgff 公称力力 L = 4001 ccm 左右右拉紧螺螺栓的中中心距 J = 27777225777 cmm4 中中间断面面对中性性轴的惯惯性距 B = 888 cmm 简化化断面的的宽度 H = 2000 ccm 简化化断面的的高度 G = 8.1×105 kggf/ccm2 抗剪弹弹性模数数 4 立立柱和拉拉紧螺栓栓的强度度验算 4 .1 计算算立柱不不同断面面上的面面积 S11 = 1884×56.5-665×20-10××10×2-00.7885×202 ×2 =82668 S22 = 2.5×2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +3××2×27.6 = 12241.1 S33 = 2.5×2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +3××2×27.6-00.7885×13.52×2-33×75-2.55×75= 5443 S44 = 2.5×2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +3××2×27.6+11.5××37.5×2-33×75-2.55×75= 9441 S55 = 2.5×2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +3××2×27.6+11.5××37.5×2-440×3-440×2.55 = 11333 S66 = 22.5××2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +33×2×27.6+11.5××37.5×2-440×3-440×2.55-100×2×3=110733 S77 = 2.5×2×29.5+33×2×29.5+55.5××53×2+33×2×28 +33×2×27.6+11.5××37.5×2-220×3-220×2.55-100×2×3=111833 S88 = 13553 - 100×2×3 =12993 S99 = 13005 - 100×2×3 =12445 S110 = 13305 S111 = 1884×56.5 - 655×20-10××10×2 -0.7785××202×2 =82668 4 .2 计算算立柱平平均断面面积= = 10228.449 ccm2 4 . 3 拉拉紧螺栓栓的刚度度 C11/cm 式中 : EE1 = 2.11×106 kggf/ccm2钢的弹弹性模数数 L1 = 7333 cmm 拉紧螺螺栓的计计算长度度F1 = = 00.7885×182=2555cm22 拉紧紧螺栓断断面面积积 d = 1880 mmm 拉紧紧螺栓直直径4 .4 立柱的的刚度 C2/cm 式中中 :EE2= 2.11×106 kggf/ccm2 钢的弹弹性模数数 L2= 3700 cmm 立柱的的