1150初軋機(jī)的快速電動(dòng)壓下裝置設(shè)計(jì)含6張CAD圖

1150初軋機(jī)的快速電動(dòng)壓下裝置設(shè)計(jì)含6張CAD圖,軋機(jī),快速,電動(dòng),壓下,裝置,設(shè)計(jì),cad 目錄 1 緒論 . 1.1 軋輥調(diào)整裝置的用途 . 1.2 軋輥調(diào)整裝置的類型 . 1.3 軋機(jī)上壓下裝置的分類和特點(diǎn) . 1.3.1 電動(dòng)壓下裝置 . 1.3.2 手動(dòng)壓下裝置 . 1.3.3 雙壓下裝置 . 1.3.4 全液壓壓下裝置 . 1.4 電動(dòng)壓下裝置經(jīng)常發(fā)生的事故及解決措施 . 1.4.1 壓下螺絲的阻塞事故 . 1.4.2 壓下螺絲的自動(dòng)旋松 . 2 快速電動(dòng)壓下裝置的方案選擇與評(píng)述 . 3 計(jì)算軋制力 . 4 電機(jī)容量的選擇 . 5 壓下螺絲與螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 5.1 壓下螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 5.1.1 壓下螺絲螺紋外徑確定 . 5.1.2 壓下螺絲的強(qiáng)度校核 . 5.1.3 壓下螺絲的尾部形狀設(shè)計(jì) . 5.2 壓下螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) . 6 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 . 7 主要零件的強(qiáng)度校核 . 7.1 圓錐齒輪軸的強(qiáng)度校核 . 7.2 軸承使用壽命的校核 . 8 潤(rùn)滑方法的選擇 . 9 試車方法 . 10 設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) . 10.1 機(jī)械設(shè)備的有效度 . 10.2 投資回收期 . 總結(jié) . 致謝 . 參考文獻(xiàn) . 1 緒論 初軋機(jī)在軋鋼生產(chǎn)中的作用是開坯，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，初軋機(jī)的作用隨之下 降，但初軋機(jī)不能被淘汰，軋制某些特殊用途的鋼材，由于連鑄坯有缺陷，故必須采 用模鑄，初軋機(jī)開坯。 1.1 軋輥調(diào)整裝置的用途 軋輥調(diào)整裝置是軋鋼機(jī)中關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一,其結(jié)構(gòu)的好壞，直接關(guān)系著軋件的產(chǎn)量的 高低與質(zhì)量的好壞。軋機(jī)軋輥的調(diào)整一般均包括徑向和軸向兩個(gè)方向的調(diào)整,徑向調(diào)整 是軋鋼機(jī)中必不可缺的調(diào)整。軋輥通過(guò)兩個(gè)方向的調(diào)整后,可以保證軋輥間的相互位置 的正確性,按規(guī)定完成道次的壓下量,還能在一定程度上來(lái)補(bǔ)償其軋輥輥身與軸徑的允許 磨損量,同時(shí)又能調(diào)整軋輥與輥道水平面的相互位置，而且在連軋機(jī)上，還能調(diào)整機(jī)座 間軋輥的相互正確位置,從而保證軋制的直線性，使得軋制順利進(jìn)行。 1.2 軋輥調(diào)整裝置的類型 軋輥調(diào)整裝置按用途大致分為徑向與軸向兩大類調(diào)整裝置。其軸向調(diào)整裝置僅用 于型鋼、線材軋機(jī)上,以微調(diào)的方法來(lái)保證兩個(gè)軋輥間組成正確的孔型位置,以及補(bǔ)償軋 輥瓦緣的允許磨損量。而在各類型的板帶軋機(jī)上只有軋輥的軸向固定裝置。 徑向調(diào)整按其軋輥移動(dòng)方向大致分為壓下(也包括壓上)機(jī)構(gòu)和側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)。在常見 的縱軋機(jī)座中均可看到壓下機(jī)構(gòu),而側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)僅用于斜軋機(jī)和立輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)中。 根據(jù)各類軋機(jī)的工藝要求，調(diào)整裝置可分為：上輥調(diào)整裝置、下輥調(diào)整裝置、中 輥調(diào)整裝置、立輥調(diào)整裝置和特殊軋機(jī)的調(diào)整裝置。 上輥調(diào)整裝置也稱壓下裝置，它的用途最廣。安裝在所有的二輥、三輥、四輥和 多輥軋機(jī)上。 壓下機(jī)構(gòu)按軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度要求,以及生產(chǎn)率高低要求又可分為:手 動(dòng)、電動(dòng)、電- 液及全液壓壓下機(jī)構(gòu)。手動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)的、軋 制精度要求不太嚴(yán)格的,以及軋制精度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶 軋機(jī)上,通常這些軋機(jī)是在軋輥相互位置不變的情況下進(jìn)行工作的。電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)主要 用于壓下螺絲的移動(dòng)速度超過(guò) 10.2mm/s 的初軋機(jī)、板帶軋機(jī)及中厚板軋機(jī)上,以及移 動(dòng)速度小于 10.2mm/s 的薄板帶軋機(jī)上。前者是出于生產(chǎn)率的要求,而后者是由于壓下 精度的要求。 1.3 軋機(jī)上壓下裝置的分類和特點(diǎn) 1.3.1 電動(dòng)壓下裝置 電動(dòng)壓下裝置是軋鋼機(jī)調(diào)整機(jī)構(gòu)中最常見的一種壓下裝置。按軋輥調(diào)整的距離、 速度及精度又可將壓下裝置分為快速和慢速兩種壓下裝置。 快速電動(dòng)壓下裝置 一般常用在上軋輥調(diào)節(jié)距離大、調(diào)節(jié)速度快以及調(diào)節(jié)精度要求不高的軋機(jī)上,如初 軋機(jī)、板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)及萬(wàn)能軋機(jī)上。在這些類型的軋機(jī)上由于上輥的調(diào)整距 離大、壓下十分頻繁,要求有較高的壓下速度以免影響軋制生產(chǎn)率，所以采用快速電動(dòng) 壓下裝置是必要的。 常采用的快速電動(dòng)壓下裝置有兩種類型： 一種是由法蘭盤的立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速器帶動(dòng)壓下螺絲。兩個(gè)壓下螺絲 是由兩臺(tái)帶法蘭盤的立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的。因此采用這種傳動(dòng)系 統(tǒng)啟動(dòng)迅速、傳動(dòng)效率高、造價(jià)低,但存在著加大了機(jī)座的總高度,增加了廠房高度基本 建設(shè)投資等缺點(diǎn)。另外為了實(shí)現(xiàn)壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整,中間介輪可以由液壓缸控制,使其 與壓下螺絲嚙合或脫離。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 12 所示。3456 1制動(dòng)器 2-立式電動(dòng)機(jī) 3減速機(jī) 4壓下螺母 5壓下螺絲 6離合器 圖 1.1 立式電機(jī)圓柱齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)壓下裝置 另一種快速電動(dòng)壓下裝置由兩臺(tái)臥式電動(dòng)機(jī)通過(guò)三個(gè)圓柱齒輪和兩對(duì)蝸輪蝸桿減 速機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲，通過(guò)離合可以實(shí)現(xiàn)壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整。軋輥開度指示 器的傳動(dòng)系統(tǒng)中還裝有差動(dòng)機(jī)構(gòu),它可以由小電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)整作業(yè)。這種快速電動(dòng) 壓下裝置的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)座總體高度低、基建投資下降,但傳動(dòng)效率低、造價(jià) 高。因此多用在一些壓下要求速度不高的初軋機(jī)上。 2 慢速電動(dòng)壓下裝置 這種調(diào)整裝置多用于上輥調(diào)節(jié)距離在 100200 毫米以下，調(diào)節(jié)速度小于 10.2mm/s，但調(diào)節(jié)精度要求高的薄板、帶材軋機(jī)上。在這種壓下機(jī)構(gòu)中，由于傳速 比 i 要求很大（最大可以達(dá)到 i=15002000）,同時(shí)又要求能帶鋼壓下。因此，壓下裝 置的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。 1.3.2 手動(dòng)壓下裝置 這種壓下裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低,但工人的勞動(dòng)條件差、強(qiáng)度大,因此常用在生產(chǎn)效 率低的軋機(jī)上。 1.3.3 雙壓下裝置 為了控制板厚偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)，在現(xiàn)代化的板、帶材成品機(jī)座的壓下裝置中, 分成了精調(diào)與粗調(diào)兩個(gè)部分。其中精調(diào)裝置是用來(lái)首先給定原始輥縫的,.而精調(diào)裝置是 用來(lái)在軋制過(guò)程中隨著板、帶材坯料厚度、軋制力及成品厚度的變化,隨時(shí)對(duì)輥縫進(jìn)行 微量調(diào)節(jié)校正的。 一、電動(dòng)雙壓下裝置 由于電動(dòng)雙壓下裝置的反應(yīng)靈敏度差,所以僅用于精度低的熱軋板帶成品軋機(jī)上。 在這種壓下裝置中精調(diào)與粗調(diào)系統(tǒng)都是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械的減速機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)壓下螺絲 的,因此傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性力很大,從而使調(diào)整輥縫的校正訊號(hào)傳遞滯后現(xiàn)象很嚴(yán)重,所以無(wú) 法滿足高精度的板厚公差要求。由于以上原因,目前很少采用這種板厚自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 其簡(jiǎn)圖如圖 12 所示。 12 1精調(diào)電動(dòng)機(jī) 2粗調(diào)電動(dòng)機(jī) 圖 1.2 電動(dòng)雙壓下裝置簡(jiǎn)圖 二、電-液雙壓下調(diào)整裝置 第一種電動(dòng)雙壓下調(diào)整裝置,它的粗調(diào)為一般的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu),通過(guò)電動(dòng)壓下系統(tǒng)帶 動(dòng)壓下螺絲在空載的情況下給定原始輥縫.而精調(diào)通過(guò)液壓缸推動(dòng)齒條帶動(dòng)扇形齒輪,使 壓下螺母轉(zhuǎn)動(dòng),但用于壓下螺絲在電動(dòng)機(jī)壓下機(jī)構(gòu)的鎖緊條件下而不能轉(zhuǎn)動(dòng),其結(jié)果只能 使壓下螺絲上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了輥縫的微調(diào)。 第二種,電-液雙壓下機(jī)構(gòu),粗調(diào)為一般的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu),而精調(diào)是用液壓缸直接代替 了壓下螺絲與螺母。通常液壓缸放在精調(diào)壓下螺絲與上軸承座之間或下橫梁與下軸承 座之間。該裝置的特點(diǎn)是精調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊,消除了機(jī)械慣性力,從而大大縮短 了調(diào)節(jié)信號(hào)滯后現(xiàn)象,減少了壓下螺絲與螺母的磨損,提高了精度機(jī)構(gòu)的效率。它的調(diào)節(jié) 靈敏度比一般電動(dòng)壓下要快 10 倍以上。因此大大提高了板材的軋制精度,廣泛的用在現(xiàn) 代化的冷、熱成品帶鋼軋機(jī)上。 電-液雙壓下裝置與電動(dòng)雙壓下裝置相比有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊,精調(diào)部分傳動(dòng)零件 減少使傳動(dòng)慣性力下降，因此，調(diào)節(jié)訊號(hào)滯后現(xiàn)象減輕,而靈敏度增加。但仍保留著機(jī) 械傳動(dòng)零件，所以仍存在著慣性力以及傳動(dòng)間隙對(duì)精度靈敏度的影響，使調(diào)整精度還 不夠高。 1.3.4 全液壓壓下裝置 所謂全液壓壓下裝置就是取消了傳統(tǒng)的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu),其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來(lái) 完成 。其系統(tǒng)示意圖如圖 13 所示。 全液壓壓下裝置的特點(diǎn): (1)慣性力小、動(dòng)作快、靈敏度高,因此可以得到高精度的板帶材,其厚度偏差可以控 制到小于成品厚度 1%,而且縮短了板帶材的超差部分長(zhǎng)度,提高了軋件成品率,節(jié)約了金 屬,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,并降低了成本。 (2)結(jié)構(gòu)緊湊, 降低了機(jī)座的總體高度,減少了廠房投資，同時(shí)提高了傳動(dòng)效率。 (3)采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開,有利于處理卡鋼事故,避免了軋件對(duì)軋輥的刮 傷。 (4)可以實(shí)現(xiàn)軋輥快速提升,便于快速換輥,提高了軋機(jī)的有效作業(yè)效率,增加了軋機(jī) 的產(chǎn)量。 (5)壓下系統(tǒng)復(fù)雜,工作條件要求高,有些元件制造困難、成本高、維護(hù)保養(yǎng)要求很嚴(yán) 格以保證精度。 11039Cp456782P /K k h s進(jìn) 油出 油Q2S01 1電位器 2傳給另一機(jī)架的迅號(hào) 3位移調(diào)節(jié)放大器 4放大器 5伺服閥 6位移傳感器 7測(cè)厚儀 8測(cè)壓儀 9力位移轉(zhuǎn)換元件 10選擇開關(guān) 11壓力傳感器 12柱塞缸 13壓力比較器 C 調(diào)節(jié)系數(shù)裝置P 圖 1.3 全液壓壓下系統(tǒng)示意圖 1.4 電動(dòng)壓下裝置經(jīng)常發(fā)生的事故及解決措施 1.4.1 壓下螺絲的阻塞事故 由于初軋機(jī)、板坯軋機(jī)和厚板軋機(jī)的電動(dòng)壓下裝置壓下行程大、速度快、動(dòng)作頻 繁，而且是不帶鋼壓下，所以常常由于操作失誤、壓下量過(guò)大等原因產(chǎn)生卡鋼、 “坐輥” 或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無(wú)法退回的事故。這時(shí)上輥不能移動(dòng)，電機(jī)無(wú)法 啟動(dòng)，軋機(jī)不能正常工作。 為了處理堵塞事故，很多軋機(jī)都專門設(shè)置了壓下螺絲的回松機(jī)構(gòu)。 1.4.2 壓下螺絲的自動(dòng)旋松 壓下螺絲的自動(dòng)松問(wèn)題主要發(fā)生在初軋機(jī)上，尤其是采用立式電動(dòng)機(jī)壓下時(shí)，問(wèn) 題尤為嚴(yán)重，已停止轉(zhuǎn)動(dòng)的壓下螺絲自動(dòng)旋松，使輥縫值變動(dòng)，造成軋件厚薄不均， 嚴(yán)重影響軋件質(zhì)量。 目前防止壓下螺絲自動(dòng)旋松的主要辦法是加大螺絲的摩擦力矩。這可以兩方面入 手，一是加大壓下螺絲止推軸頸的直徑，并且在球面墊上開孔。二是適當(dāng)增加螺絲直 徑。 2 快速電動(dòng)壓下裝置的方案選擇與評(píng)述 習(xí)慣上把不“帶鋼”的壓下裝置稱為快速壓下裝置。這種裝置多用在可逆熱軋機(jī) 上，如初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、連軋機(jī)組的可逆式粗軋機(jī)組等。 按照傳動(dòng)的布置形式，快速電動(dòng)壓下裝置有兩種方案：一種是由臺(tái)臥式電動(dòng)機(jī)來(lái) 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲的升降，另一種是由兩臺(tái)立式電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲的升降。 第一種方案采用臥式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲垂直交叉布置的形式，這種形式 中常見的布局是圓柱齒輪和蝸輪副聯(lián)合傳動(dòng)壓下螺絲。它的特點(diǎn)是能夠采用普通臥式 電動(dòng)機(jī)，機(jī)構(gòu)較緊湊。在采用球面蝸輪副或平面蝸輪副后，傳動(dòng)效率顯著提高，因此 在壓下速度不太快板坯軋機(jī)上經(jīng)常采用這種布置形式。如圖 2.1 所示。 1制動(dòng)器 2電動(dòng)機(jī) 圖 2.1 臥式電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)壓下裝置的配置方案 第二種方案是采用立式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲平衡布置的形式，壓下裝置的 兩臺(tái)立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速機(jī)來(lái)傳動(dòng)壓下螺絲，這種布置形式可使每個(gè)壓下螺 絲單獨(dú)調(diào)整。因此這種傳動(dòng)系統(tǒng)具有啟動(dòng)迅速、傳動(dòng)效率高、造價(jià)低。因?yàn)?1150 初軋 機(jī)的壓下裝置要求具有以上特點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)采用第二種方案。 1223 1233 1電動(dòng)機(jī) 2小惰輪 3大惰輪 圖 2.2 立式電機(jī)傳動(dòng)壓下裝置的配置方案 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人對(duì)壓下系統(tǒng)中的指針傳遞裝置進(jìn)行了改進(jìn)，原結(jié)構(gòu)中一端采 用雙列圓柱滾子軸承，另一端采用單列圓柱滾子軸承。其主要缺點(diǎn)是不能承受軸向力。 經(jīng)計(jì)算校核采用一對(duì)圓錐滾子軸承完全可以替代原方案，改進(jìn)后的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1） 可以承受一定的軸向力，從而保證了該裝置工作的可靠性。 （2）便于安裝、拆卸，減 輕了維修工作量，同時(shí)降低了成本。 3 計(jì)算軋制力 1 計(jì)算第一道次軋制力 （1） 計(jì)算壓下量 mh701810 （3.1） （2） 計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度 mhRl 62.07215 （3.2） （3） 計(jì)算軋制后軋件的平均高度 hm34521810 （3.3） （4） 計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù) 4.0mhln （3.4） 4.03562.1 （5） 計(jì)算變形速度 因?yàn)?。所以采用粘著理論計(jì)算258.0346.2mhl 035.1ln6.ln10vur （3.5） （6） 計(jì)算相對(duì)壓下量 （3.6） %4.180387%10h （3.7） （7） 計(jì)算平均變形程度 13.0%.21lnl mr （3.8） 其中 3.4.1832m （8） 計(jì)算 20#的變形阻力 rutK60 （3.9） 查軋鋼機(jī)械表 2-1 得 20#變形阻力公式系數(shù)值 321.A609.B13.C210.D45.E390.NMPa850 3.107527tT 1） 變形溫度影響系數(shù) BAKtexp （3.10） 32.1609.321.870 2）變形速度影響系數(shù) DTCuK10 （3.11） 32.10.135.6.0 3） 變形程度影響系數(shù) 4.014.0m Nmr rEK （3.12） 4.0135.14.035.1 90. 72. 792.36.8.MPa19634 （9） 根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力 （3.13）npm5.196.3421Pa76.48 （10）計(jì)算軋制力 （3.14）Fpm62.0238764.8kN3 2 計(jì)算第二道次軋制力 （1） 計(jì)算壓下量 mh40 （2） 計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度 mhRl 6.15402 （3） 計(jì)算軋制后軋件的平均高度 m297310 （4） 計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù) 4.0mhln4.029615. （5） 計(jì)算變形速度 因?yàn)?。所以采用粘著理論計(jì)算25.0296.1mhl 10lnhvurm273l6.509 （6） 計(jì)算相對(duì)壓下量 %10h349.12 （7） 計(jì)算平均變形程度 mrln%6.81l09 其中 .23m （8） 計(jì)算 20#的變形阻力 rutK60 查軋鋼機(jī)械表 2-1 得 20#變形阻力公式系數(shù)值 321.A9.B13.C210.D45.E390.NMPa850 38.1074527tT 1） 變形溫度影響系數(shù) BAKtexp318.609.231.890 2）變形速度影響系數(shù) DTCuK10318.20.1.35.0 3） 變形程度影響系數(shù) 4.014.0mNmr rEK 4.095.95.1 3. 7.0MPa2332.89.015 （9） 根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力 npm15.725.3096Pa7.4 （10）計(jì)算軋制力 Fpm6.15238679.45kN028 3 計(jì)算第三道次軋制力 （1） 計(jì)算壓下量 mh30 （2） 計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度 mhRl 34.1025 （3） 計(jì)算軋制后軋件的平均高度 m25710 （4） 計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù) 4.0mhln4.02531. （5） 計(jì)算變形速度 因?yàn)?。所以采用粘著理論計(jì)算251.0234.mhl 0314.7ln34.ln10vur （6） 計(jì)算相對(duì)壓下量 %10h2731. （7） 計(jì)算平均變形程度 mrln%4.71l0 其中 .132m （8） 計(jì)算 20#的變形阻力 rutK60 查軋鋼機(jī)械表 2-1 得 20#變形阻力公式系數(shù)值 321.A9.B13.C210.D45.E390.NMPa850 3.107427tT 1） 變形溫度影響系數(shù) BTAKtexp31.609.231.90 2）變形速度影響系數(shù) DTCuK1031.20.1.34.6.0 3）變形程度影響系數(shù) 4.014.0mNmr rEK 4.0715.75.1 39. 6.0MPa.307.398. （9） 根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力 npm15.04.3Pa0.4 （10）計(jì)算軋制力 Fpm34.1290387.45kN62 4 計(jì)算第四道次軋制力 （1） 計(jì)算壓下量 mh78 （2） 計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度 mhRl 78.21150 （3） 計(jì)算軋制后軋件的平均高度 m349210 （4） 計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù) 4.0mhln4.0397821. （5） 計(jì)算變形速度 因?yàn)?。所以采用粘著理論計(jì)算261.034978.2mhl 10lnhvurm38l7.250 （6） 計(jì)算相對(duì)壓下量 %10h3871.2 （7） 計(jì)算平均變形程度 mrln %4.13l.0 其中 .23m （8） 計(jì)算 20#的變形阻力 rutK60 查軋鋼機(jī)械表 2-1 得 20#變形阻力公式系數(shù)值 321.A9.B13.C210.D45.E390.NMPa850 38.107527tT 1）變形溫度影響系數(shù) BTAKtexp308.169.231.90 2）變形速度影響系數(shù) DTCuK10308.12.037.2. 3）變形程度影響系數(shù) 4.014.0mNmr rEK 4.015.5.1 39. 8.0MPa762.3.3279.15 （9） 根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力 npm15.762.3Pa980.2 （10）計(jì)算軋制力 FpPm78.2146098.52kN76 5 計(jì)算第五道次軋制力 （1） 計(jì)算壓下量 mh60 （2） 計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度 mhRl74.18560 （3） 計(jì)算軋制后軋件的平均高度 m2032 （4） 計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù) 4.0mhln4.028715. （5） 計(jì)算變形速度 因?yàn)?。所以采用粘著理論計(jì)算26.02874.15mhl 10lnhvurm253l74.80 （6） 計(jì)算相對(duì)壓下量 %4.19306%10 h （7） 計(jì)算平均變形程度 38.0.2lnlmr 其中 914.32m （8） 計(jì)算 20#的變形阻力 rutK60 查軋鋼機(jī)械表 2-1 得 20#變形阻力公式系數(shù)值 321.A609.B13.C210.D45.E390.NMPa850 3.1077tT 1） 變形溫度影響系數(shù) BAKtexp30.169.231.940 2）變形速度影響系數(shù) DTCuK1030.12.045.3. 3） 變形程度影響系數(shù) 4.014.0mNmr rEK 4.01385.385.1 9. 0.MPa17.383924.0815 （9） 根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力 npm15.517.38Pa79.2 （10）計(jì)算軋制力 FpPm74.1852046179.5kN8203 4 電機(jī)容量的選擇 1 計(jì)算壓下螺絲的轉(zhuǎn)速 4890n sr/75.1min2 2 計(jì)算被平衡部件總重量 309GN48 3 對(duì)壓下螺絲進(jìn)行受力分析，如圖 4.1 所示。 d32M1M1P 1壓下螺絲 2壓下螺母 3球面墊 4.1 壓下螺絲受力平衡圖 4 計(jì)算作用在一個(gè)壓下螺絲上的力 GP2.0148N96 5 計(jì)算止推軸承阻力矩 （4.1） 311dPM 490860.2 =2926933.333N.m 6 計(jì)算螺紋摩擦阻力矩 )(tan2dP12 （4.2） )40536.(t.387960 m4N 式中 螺紋上的摩擦角 螺紋升角 7 計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)壓下螺絲所需的靜力矩 21M 374.980963. mN08751n0.9851236 7KN.2 8 試選電機(jī)的型號(hào)為 ZD141-2B，功率為 200KW，基速為 500r/min，高速為 1200r/min。 9 計(jì)算所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 n1095M 3er 2 3 380N 10 對(duì)所選電機(jī)進(jìn)行過(guò)載校核： 71.56maxerM 38.2 滿足要求。 5 壓下螺絲與螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 壓下螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1 壓下螺絲螺紋外徑確定 1、預(yù)選螺紋外徑 及其它參數(shù)d 由經(jīng)驗(yàn)公式 得dg621.05.m4190. 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，預(yù)選 。md420 式中 -壓下螺絲外徑 ；d -軋輥輥頸 ；g 螺紋螺距： dt14.02. m5 取螺距為 。m48 根據(jù) 和 可確定壓下螺絲的中徑 和內(nèi)徑 ；dt d268.372 md694.31 5.1.2 壓下螺絲的強(qiáng)度校核 （5.1）214dp 式中 -壓下螺絲中實(shí)際計(jì)算應(yīng)力，單位為 ； 2mN -壓下螺絲所承受的軋制力，單位為 ；1p k -壓下螺絲螺紋內(nèi)徑，單位為 ；d -壓下螺絲許用應(yīng)力，單位為 ；2/mN nb -壓下螺絲材料強(qiáng)度極限，單位為 ；b 2/ -壓下螺絲的安全系數(shù)， ；n621p7.3kN5.862394.10MPa7.20 其中 MPanb5910 5.1.3 壓下螺絲的尾部形狀設(shè)計(jì) （1）本次設(shè)計(jì)壓下螺絲的尾部選取鑲有青銅滑塊的方形尾部。 （2）壓下螺絲端部形狀選擇 壓下螺絲的端部選用凸形球面，因?yàn)榍蛎鎵|采用青銅材料，青銅球面墊的主 要特點(diǎn)是具有較好的抗壓性能，采用壓下螺絲的端部為凸形球面大大提高了青銅墊塊 使用壽命，減少有色金屬的消耗。 5.2 壓下螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 壓下螺母的材料選為鑄造無(wú)錫青銅 ，其許用擠壓應(yīng) 。49ZQALMPap806 1、壓下螺母高度 的確定H pdZpp2124 （5.2） 從而解得 2124dp 22 365.94.407086 .3 mZtH98.1460.3 （5.3） 取 。5 式中 -螺紋受力面上的單位擠壓應(yīng)力，單位為 ；p MPa -軸頸上的最大壓力，單位為 ；1 -壓下螺母中的螺紋圈數(shù)；Z -壓下螺絲的螺紋外徑，單位為 ；dm -壓下螺絲的螺紋內(nèi)徑，單位為 ；1dm -壓下螺母與螺絲的內(nèi)徑之差，單位為 ； -壓下螺絲材料許用應(yīng)力，單位為 ；p MPa 2、壓下螺母外徑 的確定D pDp214 （5.4） 從而有 P2114704503.86023 取 。m2.4mD9 6 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （2）選用 7 級(jí)精度（GB10095-88） 。 （3）材料選擇：由表 選擇小齒輪材料選用 ,硬度為 ；大齒輪材料為10rC40HBS280 45 鋼,硬度為 ,硬度差為 。HBS24BS4 （4）選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ,取為 80。1z8.2z （5）選取螺旋角。初選螺旋角 =8。 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) (6.1)3 2112HEadtt ZuTK （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選 Kt = 1.6。 由圖選取區(qū)域系數(shù) 。2.4 ZH 由圖查得 ， ，則 。78.01a870a 65.121aa 由表選取齒寬系數(shù) 。d 由表查得材料的彈性影響系數(shù) 。2 1EMPa 89. Z 由圖 按齒面硬面查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 ,小齒輪接觸疲d210 MPaH601lim 勞強(qiáng)度極限 。PaH50lim 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1500.9nT （6.2） = 9.55 502 = 618.3mN 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) jLhnN1160 （6.3） 5308259108. uN/2 4.9 8103 查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖查得， ；9.01FNK95.2FN 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1 得： (6.4)SKFENH11609.MPa54SKFENH221509.Pa.2 許用接觸應(yīng)力 (6.5)2/1HH5.40MPa.3 （2） 計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t，由計(jì)算公式得： 3 261 5.318942.5.1082td m75.162 計(jì)算圓周速度 (6.6)106ndvt57.2sm/.4 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm (6.7)tdb175.62m (6.8)1coszdtnt20875.6m. (6.9)nth06.82513./7./hbm98 計(jì)算縱向重合度 (6.10)tgzd13.082894. 計(jì)算載荷系數(shù) K 已知使用系數(shù) =1.75。A 根據(jù) v = 4.26m/s，7 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) ；由表查得 的計(jì)算公式:14.VKHK 故 bdH 3210.8.0 （6.11） 75.16203.18.02.234 查得 ， 。故載荷系數(shù)：30.1FK.FHK (6.12)HVAK4.130.75124 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， 即： (6.13)31/ttKd6.1/75.62m 計(jì)算模數(shù) nm (6.14)1coszdn2087.5m. 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 即： (6.15)FSadn YzYKT21cos (1)確定計(jì)算參數(shù) 1)計(jì)算載荷系數(shù) (6.16)FVAK4.13.75163 2)根據(jù)縱向重合度 ，由圖查得螺旋角影響系數(shù) 。894.0 95.0BY 3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) (6.17)31coszV8203. (6.18)320coszV836. 4)查取齒形系數(shù) 由表查得， ； 。8.21FY20.F 5)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表查得， ； 。5.1S 78.12SY 查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖查得，小齒輪 MPa；大齒輪 MPa。01FE3802FE 由圖 10-18 查得:彎曲疲勞極限壽命系數(shù): .,5.21NNK 6)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取安全系數(shù) ,由式 (10-12)得:4.S (6.19)FEF114.508 MPa73SKFENF224.180 MPa623 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較FS Y 57.301821FSY4 86.23.2FS190. 大齒輪的數(shù)值大。 (2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 01639.65.1208cos98.36.22nm7. ,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞n01 強(qiáng)度算得的分度圓直徑 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由：md1.251 ，ndzcos1287.35. 取 ,則 ,取 。421z muz61042.1210Z2 4 幾何尺寸的計(jì)算 (1) 計(jì)算中心距 cos21nza804m6. 將中心距圓整為 667mm。 (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 azn2arcos1 6721084arcos 30078 因 值改變不多，故參數(shù) 、 、 等不必修正。aKHZ (3)計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑 cos1nmzd3078 426. cos2nmzd307816.9 (4)計(jì)算齒輪寬度 6.24.1dbm 圓整后取 ， 。3B2 51 7 主要零件的強(qiáng)度校核 7.1 圓錐齒輪軸的強(qiáng)度校核 1 求圓錐齒輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 min/360258.1rnPT9 360 N78.25 2 求作用在圓錐齒輪上的作用力 (7.1)mZd251 (7.2)Rdm.03.52.16 (7.3)1dmTFt 25.0678 N493 (7.4)1costanrF 62906. N45178 (7.5) 1sintaF 629i0t6.93 N75 3 計(jì)算軸上的載荷并畫出彎矩圖和扭矩圖 43051tNHF6.95.812NHtNHF3.064.987 tHm046.93mN2543011atNVdFF 25.067.59.78 .151NVtNVF9.84.7537011NVmaVd9.852.6.9211VHM 21.670.3495 mN862 圖 7.1 彎矩圖和扭矩圖 430FNH1VFrat FNH2VFtF NH1 FNH2MHFarF NV1 FNV2MV2MV1M2 M2 T 70 4 判斷危險(xiǎn)截面 在截面處，雖然軸徑略微小些，但在該截面所承受的彎矩很小，幾乎為零，所 以可以不對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。再截面處的直徑與截面處的直徑相同，但截面 處承受的彎矩較小，所以可以不對(duì)此截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。經(jīng)上述分析，只對(duì)截面 處進(jìn)行強(qiáng)度校核。 5 接彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 (7.6)WTMca 231 3 2250.8.67586 Pa19.3 該軸的材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-1 得 ，因此MPa61 ，故安全。1ca 7.2 軸承使用壽命的校核 計(jì)劃軸承兩年換一次 Ln=2 360 24=17280h 1 初選代號(hào)為 30210、30209 的圓錐滾子軸承 2 計(jì)算兩軸承承受的徑向載荷 21211NVHrFF 9.853.506 94222NHrFF 54.138. 793 3 計(jì)算軸承產(chǎn)生的派生軸向力 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 4.6.3 得代號(hào)為 30209 的圓錐滾子軸承的有關(guān)數(shù)據(jù) ， ， ， 得代號(hào)為 30210 的圓錐滾子軸承的有NCr6420Nor47804.e5.1Y 關(guān)數(shù)據(jù)為 ， ， ，NCr720or52042.e5.1Y (7.7)Frd15.26094N31YFrd25.17983N60242.1daF3 dF 所以 2 軸承為緊軸承，1 軸承為松軸承。 NFa52.01d2.37.96 4 計(jì)算滾動(dòng)軸承的當(dāng)量為載荷 1 軸承 eFra3.05.694211 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-5 得徑向動(dòng)載荷系數(shù) 軸向動(dòng)載荷系數(shù) 。1X0Y 2 軸承 era18.379.82 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 13-5 得徑向動(dòng)載荷系數(shù) 軸向動(dòng)載荷系數(shù) 。4.05.1 (7.8)22arpYFXf 23.65.179834.0 5N 5 計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命 (7.9) 160pCfnLth 17280h,滿足設(shè)計(jì)要求。h64.1708.2897363 8 潤(rùn)滑方法的選擇 壓下螺母可用干油或稀油潤(rùn)滑。采用稀油潤(rùn)滑，循環(huán)油從開在上端面的徑向油孔 送入螺紋。在螺紋孔內(nèi)沿軸線還開有油槽，以便潤(rùn)滑油能進(jìn)入每一圈螺紋。 對(duì)于壓下螺絲在螺母中頻繁快速移動(dòng)的初軋機(jī)，如果采用稀油潤(rùn)滑，螺母的壽命 可提高 1.52 倍，故采用稀油潤(rùn)滑。 壓下指針傳遞裝置為油池潤(rùn)滑，軸承為飛濺潤(rùn)滑。 減速機(jī)為飛濺潤(rùn)滑。 9 試車方法 (1)試車前應(yīng)詳細(xì)檢查。 (2)試車前按要求進(jìn)行潤(rùn)滑，不得有漏油現(xiàn)象。 (3)試車時(shí)應(yīng)從低速開始試車，試車速度分別以 15m/s、30m/s、45 m/s、60m/s、75m/s、85mm/s、95mm/s 七種速度(指壓下速度)進(jìn)行試車。 (4)試車次數(shù)不得少于 20 次。 (5)試車前要把安裝、檢查工具和影響試車的構(gòu)件拿開，試車后要清掃現(xiàn)場(chǎng)。 10 設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 10.1 機(jī)械設(shè)備的有效度 對(duì)于可維修設(shè)備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。因此，從 開始工作到發(fā)生故障即可靠度；從發(fā)生故障后進(jìn)行維修恢復(fù)到正常工作階段即維修度； 二者結(jié)合起來(lái)，就是機(jī)械設(shè)備的有效度(有效利用率)。 (10.1) %10MTRBFA MTBF平均故障間隔期 (h) MTTR平均維修時(shí)間 設(shè)備工作時(shí)間 8640h,可能發(fā)生 2 次故障，每次處理故障時(shí)間平均 6h，檢修時(shí)間 500h。 8640MTBF h325R6 %102543A.9 10.2 投資回收期 表 10.1 有關(guān)資料表（萬(wàn)元） 時(shí) 間 (年) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 投 資 300 年凈 收益 150 150 150 150 150 150 150 150 150 累計(jì)凈收益 -300 -150 0 150 300 450 600 750 900 1050 投資回收期： 1 當(dāng) 量 凈 現(xiàn) 金 流 量 絕 對(duì) 值上 年 累 計(jì) 凈 現(xiàn) 金 流 量 的現(xiàn) 正 值 年 份 數(shù)累 計(jì) 凈 先 進(jìn) 流 量 開 始 出 tP 1503 =3 年 行業(yè)投資回收期，重型機(jī)械cP 年17cP ，滿足要求。t 總結(jié) 緊張而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了?；仡欉@三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，真是有很大 的收獲，從設(shè)計(jì)一開始搜集資料，到鞍鋼實(shí)習(xí)，回來(lái)認(rèn)真分析 1150 初軋機(jī)的快速電 動(dòng)壓下裝置的機(jī)械構(gòu)造，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度校核，畫圖，編寫說(shuō)明書。每一步 都不容易，在劉春麗老師耐心指導(dǎo)下，克服了一個(gè)又一個(gè)困難。終于圓滿的完成了畢 業(yè)設(shè)計(jì)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我所學(xué)課程的一次總結(jié)。本次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制圖，金 屬工藝學(xué)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，公差，軋鋼機(jī)械，機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等。有的課 程學(xué)的時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)忘了，有的課程當(dāng)時(shí)學(xué)的不是太懂，但是通過(guò)這次設(shè)計(jì)，又重 新掌握了這些知識(shí)。 由于液壓壓下技術(shù)的快速發(fā)展，使電動(dòng)壓下裝置的地位有所下降，但是對(duì)于一些 很厚的軋件仍需要采用開坯軋機(jī)進(jìn)行開坯軋制。因此電動(dòng)壓下裝置在軋鋼領(lǐng)域仍有其 價(jià)值。 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了劉春麗老師和王德春老師的耐心指導(dǎo)，使我能夠順 利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他們淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)使我受益匪淺。還有機(jī)設(shè)教研室 全體老師的熱心幫助。謹(jǐn)在此，表示我最衷心的謝意。 參考文獻(xiàn) 1 王海文.軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1983,78-100. 2 采利柯夫,AH.軋鋼機(jī)的力參數(shù)計(jì)算理論M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1965,12-56. 3 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:高等教育出版社,2001,184-374. 4 施東成.軋鋼機(jī)械理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M.北京:冶金工業(yè)出版社,1993,80-138. 5 采利柯夫,AH,斯米爾諾夫,B.B.軋鋼設(shè)備M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1961,76-96. 6 大連理工大學(xué)工程畫教研室M.機(jī)械制圖.北京:高等教育出版社,2003,12-290. 7 陳作摸. 機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社,292-366. 8 莫雨松,李碩根.互換性與技術(shù)測(cè)量M.北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2000,1-193. 9Sims,R.B.Inst Mech Engr.1954,Vo1 165,No6. 10Stone,M.D.ISE.1956,NO12,1953,NO2. 11王廷博，軋鋼生產(chǎn)，北京：冶金工業(yè)出版社，1981，80-122.