畢業(yè)設計（論文）-350中軋線材軋機設計（含全套CAD圖紙）

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1、 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 1 頁 全套全套 CADCAD 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706153893706 350 中軋線材軋機設計 1 緒論 1.1 選擇的背景和目的 線材的用途很廣，在國民經(jīng)濟各部分中都有著大量的應用。除了建筑等還可以作 為其它加大工車間的原料，如拔絲車間、鋼繩車間、鋼絲網(wǎng)車間和螺絲車間等都有應 用。線材生產的特點是軋制斷面小、長度長的螺紋鋼，最小斷面為0.5 毫米線材。線 材軋制是將 120120 毫米斷面軋成 3333 毫米的斷面是粗軋階段，從 3333 毫米斷面 軋成 1717 毫米斷面一般稱為中軋，繼續(xù)將斷面變小到10 毫米以下稱為精軋。軋制 過程

2、中軋件散熱快、溫變快、特別是頭尾變黑，使得軋制困難。因此，控制軋制過程 中的溫度是最重要的。 隨著盤重的增加，軋件的長度加大，表面散熱加大，由于軋制時間長，造成軋制 沿長產生不同溫度，造成軋件尺寸波動大，影響軋件的機械性能。沿長度波動很大。 這樣就給調整工作帶來更大困難。更容易出現(xiàn)耳子。在軋制過程盤重大的軋件軋制道 次多,溫降也大,溫度變化是線材軋機非常重要的因素。一般為提高生產率、提高產品 質量，都采用鋼坯一次軋制，一次加熱成材。在斷面小道次多的情況下只有采用高速 軋制才可以解決溫降的大問題。 線材軋機軋制道次多，軋機的布置就多。為保證溫度，只有采用高的線速度軋制 才能解決溫度降的問題。由于

3、高速軋制的發(fā)展，軋機在軋制過程中易產生沖擊，給線 材生產又帶來安全問題，所以要孔型和前后導衛(wèi)配置合理采用耐磨材料防止快速磨損。 線材生產由橫列式向連續(xù)式發(fā)展。而且采用自動化、高速化。由于軋制速度快，軋后 冷卻需要配合發(fā)展不同工藝的冷卻方法，使線材質量有了很大的提高。隨著原料、加 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 2 頁 熱、軋制和精整工序新技術的采用，使線材產品滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展的線材需求量。 為了提高生產率，采用鋼坯一火成材，即加熱一次軋制成線材產品。線材軋機合 為粗軋、中軋和精軋三個機組。為保證線材的性能和表面質量以及內部晶粒組織，要 求軋機進行改造更新，采用新技術改變軋制工藝。近年來采用

4、的高速軋制，出現(xiàn)了無 扭軋制的新型軋機。 這次設計選擇中軋線材軋機設計。中軋軋機可采用二重式或復二重式布置。軋機 采用三輥軋機。在我國不少中小型線材廠采用，它可以滿足品種繁多產品的需要，而 且投資少見效快。又比較靈活，仍在采用的一種軋機。350 中軋線材軋機孔型采用橢圓 方孔型，軋輥采用冷硬鑄鐵，采用“拉而不緊”的圍盤、最大軋制速度為 3.5 米/秒。 通過三輥軋機設計，提高單體機械設備的設計能力。同時也了解該軋機在線材軋機組 的地位和作用，培養(yǎng)設計的綜合能力。 1.2 線材軋機在我國內部的發(fā)展趨勢 1.2.1 線材車間軋機布置的改進 將橫列式、復二重式布置向高速連軋線材生產發(fā)展。粗軋機采用箱

5、立箱、六角 方發(fā)展，中軋采用菱方發(fā)展，精軋采用橢圓方發(fā)展。這樣便于軋機咬入，延伸 系數(shù)相應提高。防止臂頭減少軋制事故。 中軋與精軋采用多線軋制。連軋機采用單線軋制，精軋機前設有活套，以補充中 軋和精軋機的不同程度的延伸差。用活套補償這些特別是高速線材軋制軋機布置的重 要特征。 1.2.2 采用無扭精軋機組，發(fā)展現(xiàn)代化車間 實行高速無扭線材軋制，是保證線材生產高生產率、低消耗發(fā)展趨勢。軋機采用 單線布置，軋后冷卻自動化。最早出現(xiàn)的是丫型軋機，以后逐步發(fā)展框架式 45無扭轉 精軋機，到當代最先進的 45懸臂式高速無扭精軋機。它們的特點是： 1、 丫型軋機 丫型軋機是采用每個機架裝有三個軋輥組成相似

6、于字母“丫”形，稱為丫型軋機。 丫型軋機類似于生產鋼管的現(xiàn)代化三輥減徑機，每個機架有三個互成 120布置的圓盤 狀的軋輥,由若干臺機架緊湊地連續(xù)地布置在一起組成連軋機組。采用上傳動或下傳動。 丫型軋機為三角弧邊組成三角圓組成三角圓孔型系統(tǒng)。這類軋機前后道次變形均勻， 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 3 頁 張力可控制在 2的范圍內，采用恒微張力軋制。 該軋機的優(yōu)點：由于相鄰機架軋輥方位互相錯開、變形均勻，因軋件六向壓縮， 所以軋件不會臂頭，不用切頭適于低塑性軋制；由于機架軋輥中心線互相錯開一個角 度，因此，軋件不扭轉，軋制速度可以提高到 5060 米/秒；采用整體傳動，結構緊 湊，易于實現(xiàn)自動

7、化。但是軋輥成形是在專用特殊磨床上加工，孔型磨損后不能在軋 制線上換輥，氧化鐵皮不易去除，軋輥磨損快。發(fā)展前途向無頭軋制，連鑄連軋發(fā)展。 2、 框架式 45無扭高速精軋機組 機架為閉口框架，采用雙支撐滾動軸承：傳動軸于地面成 45，各軋輥互成 45， 通常有 8 個機架組成，傳動軋制速度達 50 米/秒。成組吊裝，用液壓缸移動軋輥來更 換孔型。其優(yōu)點：軋制線固定不變、采用橢圓橢圓孔型系統(tǒng)實現(xiàn)無扭軋制、軋件免 受扭轉、軋廢大大減少。由于傳動系統(tǒng)中減少了接軸與聯(lián)軸器，降低了傳動件的振動， 提高產品尺寸精度，軋輥彈跳穩(wěn)定，生產率高。其缺點是：制造困難、壽命短、基建 投資大、占地面積大。 3、 懸臂式

8、 45高速無扭精軋機 懸臂型 45高速無扭精軋機是小輥徑軋機，傳動軸與地平面成 45角，最高軋制速 度為 70102 米/秒。該機組由 架組成，單線軋制，采用橢圓圓孔型系統(tǒng)。采用耐t 磨的碳化鎢軋輥，軋輥采用快速液壓工具進行，節(jié)省換輥時間，占地面積小。由于采 用小直徑工作輥延伸率高。其優(yōu)點歸納如下： (1) 軋制速度快，生產率高； (2) 成品精度高，延伸率高，線材表面質量好； (3) 事故停工少，槽孔壽命長，操作效率高，快速換輥，節(jié)省換輥換槽孔時間，設備磨 損少。 這樣的軋機應用廣泛，是現(xiàn)代軋機的樣版。 1.2.3 采用恒微張力軋制 在高速無扭轉線材軋機之間采用恒微張力軋制,即使微拉和微推相

9、結合,消除推鋼 嚴重影響線材斷面尺寸變化。減小負載，降低傳動件的損壞，減少設備事故。減少軋 鋼過程中的過度拉鋼是生產技術人員努力方向，是線材軋制水平重要標志之一。 1.2.4 對傳動系統(tǒng)的改進方向 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 4 頁 1、 提高軋輥的耐磨性 采用耐磨性好的軋輥材料。采用熱噴涂，提高軋輥表面的耐磨性，通常采用碳化 鎢材料，熱噴涂軋輥表面碳化鎢層。由于孔型變化小，產品有較高的粗變和較好的表 面質量，軋槽壽命長。 2、 提高機架剛變 采用大斷面的軋鋼機機架，也可采用應力線軋機。使軋機變形小，剛度大，提高 軋制精度。 1.2.5 控制冷卻和性能控制 控制冷卻是工藝的需要及性能的保證

10、，可以減少表面氧化鐵皮。這是線材軋機重 大技術學術之一，它可以減少氧化鐵皮，改善金相組織及性能，防止馬氏體及貝氏體 出現(xiàn)，保證了線材的機械性能。 高速無扭線材軋機，采用單根、高速、無扭和恒微張力軋制。它需要頭越小越好， 發(fā)展前途向無頭軋制或連鑄連軋發(fā)展，采用大壓下量軋機和線材軋機組合。采取先進 的散卷冷工藝，軋制中采用自動張力控制裝置，連續(xù)軋制自動測徑。并采用直接數(shù)字 控制計算機。 1.3 中軋線材軋機的研究方法和內容 1.3.1 線材生產車間的平面布置和中軋機的作用 線材廠平面布置如圖 1.1 所示 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 1.500 開坯線材軋機 2.400 粗軋線材軋機組

11、 3.切頭事故剪 4.350 中軋線材軋機組 5.300 精軋線材軋機 6.250 精軋線材軋機 圖 1.1 線材長平面布置圖 350 中軋線材軋機的作用是將粗軋機組 3333 毫米的坯料通過中軋進一步軋制， 為精軋機進一步軋制成品提供坯料。 1.3.2 線材車間生產工藝 產品規(guī)格：生產普碳鋼、焊條鋼及優(yōu)質碳素鋼，最小為6.5 毫米線材，最多軋制 10 毫米的線材，也有部分為以后加工的坯料。 工藝流程：原料步進式加熱爐加熱粗軋切頭中軋精軋穿水冷卻卷 取空冷檢驗打包入庫。 粗軋機采用 500 三輥軋機，粗連軋采用 400 二輥軋機，中軋采用 350 三輥軋機。 精軋采用 280 和 250 二輥

12、二重式軋機。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 1.3.3 中軋線材軋機的研究內容和方法 1、 下廠實習了解中軋生產工藝、軋制規(guī)程、軋機生產中存在問題、收集有技術性能 系數(shù)和結構特點，為制定合理方案收集資料。 2、 通過認真研究選擇中軋機設計方案，提出改進措施，對設計方案進行評述。 3、 對主要零件進行強度計算。 4、 畫出方案總圖，部分部件圖和零件圖。 5、 對自動控制提出要求選擇潤滑方法和潤滑油和潤滑脂。 6、 提出設備的安裝方案和維修規(guī)程。 7、 對設計進行分析與評價。 2 方案的選擇與評價 2.1 方案的選擇 方案選擇三輥中軋線材軋機。它可以滿足生產品種和規(guī)格的要求。提供的原料允

13、 許發(fā)揮成品車間的生產能力，保證坯料的內部組織和表面質量。從而保證成品車間成 材率和生產率不斷上升。軋機前后采用正、逆圍盤保證安全生產。 主傳動如圖 2.1 所示 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 .主電機 .電機聯(lián)軸器 .減速機 .齒形萬向連接軸 .齒輪座 .梅花連接軸 .三輥軋機 .二輥軋機 圖. 350 中軋線材軋機組傳動示意圖 2.2 方案評述 1、 主電機選擇異步電機，通過棒銷聯(lián)軸器傳動減速機。棒銷聯(lián)軸器比其他聯(lián)軸 器容易調整安裝誤差，工作可靠，安裝方便。齒輪萬向連接軸，精度高，調整 13滿足調整要求。采用梅花連接軸便于換輥，拆卸方便。最后一架采用二輥以 便為精軋?zhí)峁┰稀?軋

14、輥軸承采用膠本瓦軸承，造價低，壓下采用手動壓下，平衡采用彈簧平衡。因 為軋機小，滿足要求。 采取改進措施： 將壓上機構改成調整楔塊和調整絲桿。解決壓上裝置的密封問題。 如圖 2.2 所示 .軸承座 .楔塊 .機架 .調整絲桿 圖. 壓上系統(tǒng)的改進 2、 取消 H 形架，由 2 根撐桿和一個中輥上瓦座代替。消除 H 形架變形斷裂事故， 保證軋制生產的穩(wěn)定性。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 如圖 2.3 所示 ( a ) ( b ) a.改造前 b.改造后 圖. 形架的改進 將形架合成兩部分保證原形架的作用。 3 主電機容量的選擇 3.1 軋制力的計算 3.1.1 軋輥主要尺寸的確定 軋

15、輥的主要尺寸是：軋輥的名義直徑，輥身長度，輥頸直徑，輥頸長度 ，DLdl 輥頭直徑，輥頭長度。 1 d 1 l 下面根據(jù)已給定的參數(shù)mm 確定其它主要尺寸。350D 由參考文獻1，79表 3-2 可知： (3.1)5 . 25 . 1 D L 即 )5 . 25 . 1 (DL 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 =350（1.52.5） =525875mm 根據(jù)軋件寬度的需要和考慮機組體積的情況下，選擇前六道次軋輥的輥身長度為 750mm，最后一道次軋輥的輥身長度為 550mm。 即 mm750 987654321 LLLLLLLLL mm550 1110 LL 由參考文獻1，81表 3

16、-5 可知： (3.2)55 . 0 53 . 0 D d 即 )55 . 0 53 . 0 (Dd =350（0.530.55） =185.5192.5mm 選mm。190d mm (3.3)3020(1 d l 即 )3020( dl )3020(190 mm215210 選mm。214l 由參考文獻1，81可知： mm (3.4)1510( 1 dd )1510(190 mm180175 選mm。180 1 d 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 (3.5) 11 )8 . 07 . 0(dl 180)8 . 07 . 0( mm144136 選mm。140 1 l 3.1.2 軋

17、制規(guī)程 1、壓下統(tǒng)計表 表表 3.1 350 中軋機組壓下統(tǒng)計表中軋機組壓下統(tǒng)計表 (mm) 道 次 軋前高度 0 h 軋后高度 1 h 軋前寬度 0 b 軋后高度 1 b 平均壓下量 m h 17048.683246.6820.53 23319.50335219.35 35232.5319.532.516.49 42313.50233713.55 53724.0513.524.511.21 61711.5017248.95 72418.3911.518.395.65 2、孔型圖 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 圖 3.1 軋機孔型圖 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 12 頁 3.1

18、.3 軋制力的計算 由參考文獻1，53可知，采用艾可隆德方法可計算線材軋機的平均單位軋制力： 即 (3.6)(1 (ukmPm 式中: 考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)；m 軋制材料在靜壓縮時變形阻力,MPa；k 軋件粘性系數(shù),kgs/mm ； 2 變形速度,s。u 1 其中： (3.7) 10 1010 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 式中： 摩擦系數(shù)。對于硬面鑄鐵可按下式計算，其中 為軋制溫度；t (3.8) )0005. 005. 1 (8 . 0t )9000005 . 0 05. 1 (8 . 0 48 . 0 、軋制前后軋件的高度，mm； 0 h 1 h 軋輥半徑

19、，mm。R 利用 L.甫培（Pomp）熱軋方坯的實驗數(shù)據(jù)，得到（MPa）的計算公式：k (3.9)8 . 9)(3 . 0)()(4 . 1)01 . 0 4 . 1 (CrMnCttk 式中： 軋制溫度，；t 碳的質量分數(shù)，；)(C 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 錳的質量分數(shù)，；)(Mn 鉻的質量分數(shù)，。)(Cr 由參考文獻2，127表 6.4 查得，軋件中：235Q ； ； 。2 . 0)(C5 . 0)(Mn0)(Cr 即 (3.10)8 . 9)(3 . 0)()(4 . 1)01 . 0 4 . 1 (CrMnCtk 8 . 903 . 05 . 02 . 04 . 1)

20、90001 . 0 4 . 1 ( MPa 9 . 102 軋件粘度系數(shù)（kgs/mm ）按下式計算： 2 (3.11)ct)01 . 0 14(01 . 0 式中： 考慮軋制速度對的影響系數(shù)。因為軋制速度小于 6m/s，故取。c0 . 1c 即 ct)01 . 0 14(01 . 0 0 . 1)90001 . 0 14(01 . 0 kgs/mm05 . 0 2 艾克隆德用下式計算變形速度： (3.12) 10 2 hh R h v u 式中： 軋制速度，mm/s；v 、軋制前后軋件的高度，mm； 0 h 1 h 軋輥半徑，mm。R 第一道次： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 14 頁 1

21、101 11011101 1 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 68.4670 )68.4670(2 . 1)68.4670(17548 . 0 6 . 1 181 . 0 1101 1 1 2 hh R h v u 68.4670 175 68.4670 100032 s77.18 1 則 )(1 ( 111 ukmPm )77.1805 . 0 9 . 102)(181 . 0 1 ( MPa63.122 第二道次： 1202 12021202 2 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 5 . 1933 ) 5 . 1933(2 . 1) 5 . 1933(

22、17548 . 0 6 . 1 402 . 0 1202 2 2 2 hh R h v u 5 . 1933 175 5 . 1933 100032 s74.31 1 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 15 頁 則 )(1 ( 222 ukmPm ) 4 . 3105 . 0 9 . 102)(402 . 0 1 ( MPa49.146 第三道次： 1303 13031303 3 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 53.3252 )53.3252(2 . 1)53.3252(17548 . 0 6 . 1 254 . 0 1303 3 3 2 hh R h v u 53.325

23、2 175 53.3252 100032 s68.23 1 則 )(1 ( 333 ukmPm )68.2305 . 0 9 . 102)(254 . 0 1 ( MPa52.130 第四道次： 1404 14041404 4 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 5 . 1323 ) 5 . 1323(2 . 1) 5 . 1323(17548 . 0 6 . 1 546 . 0 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 1404 4 4 2 hh R h v u 5 . 1323 175 5 . 1323 100032 s30.38 1 )(1 ( 444 ukmPm )30

24、.3805 . 0 9 . 102)(546 . 0 1 ( MPa00.161 第五道次： 1505 15051505 5 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 05.2437 )05.2437(2 . 1)05.2437(17548 . 0 6 . 1 344 . 0 1505 5 5 2 hh R h v u 05.2437 175 05.2437 100032 s74.26 1 則 )(1 ( 555 ukmPm )74.2605 . 0 9 . 102)(344 . 0 1 ( MPa09.140 第六道次： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 1606 1606

25、1606 6 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 5 . 1117 ) 5 . 1117(2 . 1) 5 . 1117(17548 . 0 6 . 1 604 . 0 1606 6 6 2 hh R h v u 5 . 1117 175 5 . 1117 100032 s32.37 1 則 )(1 ( 666 ukmPm )32.3705 . 0 9 . 102)(604 . 0 1 ( MPa04.168 第七道次： 1707 17071707 7 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR m 39.1824 )39.1824(2 . 1)39.1824(17548

26、. 0 6 . 1 405 . 0 1707 7 7 2 hh R h v u 39.1824 175 39.1824 100032 s34.25 1 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 則 )(1 ( 777 ukmPm )34.2505 . 0 9 . 102)(405 . 0 1 ( MPa35.146 由參考文獻1，56可知軋制力的計算公式： (3.13)l bb PP m 2 10 式中： 、軋制前后軋件的寬度； 0 b 1 b 接觸弧長度的水平投影。l 由參考文獻1，56可知接觸弧長度的水平投影的計算公式： (3.14) m hRl 式中： 軋輥半徑；R 平均壓下量。 m h

27、 由參考文獻1，57可知線材軋機平均壓下量的計算公式： 對于橢圓軋方形： (3.15) 10 58 . 0 68 . 0 hhhm 對于方形軋橢圓： (3.16) 10 7 . 0 hhhm 第一道次： 11011 58 . 0 68 . 0 hhhm 68.4658 . 0 7068 . 0 mm53.20 則 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 11m hRl 53.20175 mm94.59 則 1 1101 11 2 l bb PP m 94.59 2 68.4632 63.122 N289166 第二道次： 12022 7 . 0 hhhm 5 . 197 . 033 mm35

28、.19 則 22m hRl 35.19175 mm19.58 則 2 1202 22 2 l bb PP m 19.58 2 5233 49.146 N362281 第三道次: 13033 58 . 0 68 . 0 hhhm 53.3258 . 0 5268 . 0 mm49.16 則 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 33m hRl 49.16175 mm72.53 則 3 1303 33 2 l bb PP m 72.53 2 5 . 32 5 . 19 52.130 N182300 第四道次: 14044 7 . 0 hhhm 5 . 137 . 023 mm55.13 則 4

29、4m hRl 55.13175 mm70.48 則 4 1404 44 2 l bb PP m 70.48 2 3723 161 N235221 第五道次: 15055 58 . 0 68 . 0 hhhm 05.2458 . 0 3768 . 0 mm21.11 則 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 55m hRl 21.11175 mm29.44 則 5 1505 55 2 l bb PP m 29.44 2 05.24 5 . 13 09.140 N116491 第六道次: 16066 7 . 0 hhhm 5 . 117 . 017 mm95 . 8 則 66m hRl 95

30、. 8 175 mm58.39 則 6 1606 66 2 l bb PP m 58.39 2 2417 04.168 N136346 第七道次: 17077 58 . 0 68 . 0 hhhm 39.1858 . 0 2468 . 0 mm65 . 5 則 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 77m hRl 65 . 5 175 mm44.31 則 7 1707 77 2 l bb PP m 44.31 2 39.18 5 . 11 35.146 N68766 3.2 電機軸上力矩的計算 由參考文獻1，60可知軋制力矩的計算方法： (3.17)( 11 aPMMM fZK (3.18

31、)Sin D a 2 (3.19) 2 1 d 式中： 軋制力；P 軋制力臂，即合力作用線與兩個軋輥中心連線的垂直距離；a 軋輥軸承處摩擦圓半徑； 1 軋輥直徑；D 軋輥軸頸直徑；d 合力作用點角度； 軋輥軸承摩擦系數(shù)，對于膠木瓦軸承取。02 . 0 對于簡單的軋制，每個道次兩個軋輥總驅動力矩為： (3.20)(2dSinDPMM KK 由 參考文獻1，65可知的計算方法： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 23 頁 熱軋時： (3.21)5 . 0 式中： 咬入角，其計算公式為： (3.22)1arccos( D hm 第一道次： )1arccos( 1 1 D hm ) 350 53.20

32、1arccos( 723.19 則 11 5 . 0 723.195 . 0 8615 . 9 則 )( 111 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 8615 . 9 350(289166 Sin Nm18433 第二道次： )1arccos( 2 2 D hm ) 350 35.19 1arccos( 141.19 則 22 5 . 0 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 24 頁 141.195 . 0 5705 . 9 則 )( 222 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 5705 . 9 350(362281 Sin Nm22459 第三道次： )1arccos(

33、3 3 D hm ) 350 49.16 1arccos( 658.17 則 33 5 . 0 658.175 . 0 8290 . 8 則 )( 333 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 8290 . 8 350(182300 Sin Nm10486 第四道次： )1arccos( 4 4 D hm ) 350 55.13 1arccos( 995.15 則 44 5 . 0 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 25 頁 995.155 . 0 9975 . 7 則 )( 444 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 9975 . 7 350(235221 Sin Nm1

34、2348 第五道次： )1arccos( 5 5 D hm ) 350 21.11 1arccos( 540.14 則 55 5 . 0 540.145 . 0 2700 . 7 則 )( 555 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 2700 . 7 350(116491 Sin Nm5602 第六道次： )1arccos( 6 6 D hm ) 350 59 . 8 1arccos( 985.12 則 66 5 . 0 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 26 頁 985.125 . 0 4925 . 6 則 )( 666 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 4925 .

35、 6 350(136346 Sin Nm5914 第七道次： )1arccos( 7 7 D hm ) 350 65 . 5 1arccos( 309.10 則 77 5 . 0 309.105 . 0 1545 . 5 則 )( 777 dSinDPMK 3 10)19002 . 0 1545 . 5 350(68766 Sin Nm2424 電機軸上的力矩為： 7654321 KKKKKKKK MMMMMMMM 24245914560212348104862245918433 Nm77666 3.3 電機容量的選擇 由參考文獻1,73可知，根據(jù)過載條件選擇電動機功率 D N 鞍山科技大學本

36、科生畢業(yè)設計 第 27 頁 (3.23) K nM ND 9550 max 式中: 最大靜負荷力矩,Nm； max M 傳動系統(tǒng)總效率，初選時選；85 . 0 電機過載系數(shù)，??；K2K 軋輥轉數(shù)，r/min。n 其中： (3.24) D v n 60 35014 . 3 1000360 r/min 8 . 163 則 K nM ND 9550 max 285 . 0 9550 8 . 16377666 KW 6 . 783 由參考文獻3可查得應該選用的電動機為： ，KW，r/min。800YR1250/6800 er N930 er n 由參考文獻1，68可知，主電動機軸上的力矩的計算方法：

37、(3.25) donKonf fZ D MMM i MM M 2 1 式中： 軋輥上的軋制力矩； Z M 軋輥軸承上的摩擦力矩； 1f M 傳動機構及其它轉動件中的摩擦力矩； 2f M 空轉力矩； Kon M 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 28 頁 動力矩，由于軋件很長，故可忽略不計； don M 電動機和軋輥之間的傳動比。i 其中： (3.26)11 2 1 d M f 式中: 軋輥軸承摩擦系數(shù),對膠木瓦軸承,取。02 . 0 軋輥軸頸直徑；d 11軋輥數(shù)量。 即 11 2 1 d M f 1102 . 0 2 10190 3 Nm 3 10 9 . 20 (3.27) n n i er

38、8 . 163 930 68 . 5 (3.28) i MM M fZ f 1 1 2 ) 1 1 ( 式中： 電動機到軋輥之間的傳動效率，取。 1 97 . 0 1 即 i MM M fZ f 1 1 2 ) 1 1 ( 68 . 5 10 9 . 2077666 ) 1 97 . 0 1 ( 3 Nm89.422 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 29 頁 (3.29) erKon MM04 . 0 其中： 主電動機額定力矩。 er M 即 (3.30) er er er n N M9550 930 800 9550 Nm05.8215 則 erKon MM04 . 0 05.821504

39、. 0 Nm 6 . 328 則 donKonf fZ D MMM i MM M 2 1 0 6 . 32889.422 68 . 5 10 9 . 2077666 3 Nm09.14425 過載系數(shù)為： (3.31) er D M M K 05.8215 09.14425 76 . 1 K2 選擇的電動機符合過載要求。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 30 頁 4 主要零件的強度計算 4.1 軋輥的強度計算 由參考文獻4,18可知軋輥強度的計算方法: 以載荷最大的第一架軋機的中輥進行計算。通常對輥身僅計算彎曲,對輥頸則計 算彎曲和扭轉,對傳動端輥頭僅計算扭轉強度，如圖 4.1 所示。 1、輥

40、身 帶孔型軋輥的危險斷面在軋槽上,則 (4.1)(xa a x PMD 式中： 輥身危險斷面彎矩； D M 作用在軋輥上的軋制力；P 壓下螺絲中心矩；a 危險斷面到壓下螺絲間的距離，取mm，mm。x286 1 x678 2 x 則 678 286 )()( 2 2 21 1 11 xa a x Pxa a x PMD 678 286 )678964( 964 678 281.362)286964( 964 286 166.289 Nm79.27425 678 286 )()( 1 1 12 2 22 xa a x Pxa a x PMD 678 286 )286964( 964 286 166

41、.289)678964( 964 678 281.362 Nm68.48336 12DD MM 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 31 頁 作用在軋輥輥身危險斷面的彎矩為。 2D M 則 (4.2) 3 2 1 . 0 D MD D 式中： 計算斷面的直徑。D 則 3 2 1 . 0 D MD D 3 3501 . 0 100068.48336 MPa27.11 是鑄鐵軋輥 MPa350 b 400 則 (4.3) n b 5 400350 MPa8070 D 合格。 2、輥頸 由圖 4.1 可看出斷面載荷最大,所以只需計算此斷面的強度。 輥頸危險斷面上的彎曲應力和扭轉應力分別為： d (4.4

42、) 3 1 . 0 d Md d (4.5) 3 2 . 0 d MK 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 32 頁 式中： 軋輥直徑；d 輥頸危險斷面處的彎曲力矩； d M 輥頸危險斷面處的扭轉力矩。 K M 其中： 286 107 11 Dd MM 286 107 79.27425 Nm70.10260 2 7654321 1 KKKKKKK K MMMMMMM M 2 24245914560212348104862245918433 Nm38833 2 765432 2 KKKKKK K MMMMMM M 2 242459145602123481048622459 Nm 5 . 29616

43、2 76543 3 KKKKK K MMMMM M 2 2424591456021234810486 Nm18387 則 3 1 1 1 . 0 d Md d 3 1901 . 0 100070.10260 MPa96.14 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 33 頁 3 1 1 2 . 0 d MK 3 1902 . 0 100038833 MPa31.28 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 34 頁 x P1 P2 R2 R1 1 x2 M T MD 2= 48336.68N m M D 1=27425.79N m T=38833N m T=29616.5 N m T=18387N m 1 2

44、 3 M K 1 M K 2 M K 3 M 2 f 1 M 2 f 1 圖 4.1 軋輥的載荷計算簡圖 對于鑄鐵軋輥，根據(jù)莫爾理論，合成的計算應力為： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 35 頁 (4.6) 2 1 2 11 4625 . 0 375 . 0 ddP 22 31.28496.14625 . 0 96.14375 . 0 MPa21.42 合格。 3、輥頭 (4.7) 3 1 1 07 . 0 d MK 3 18007 . 0 100038833 MPa95.48 7 . 0 )8070(7 . 0 MPa5649 合格。 4.2 軋輥軸承的驗算 膠木瓦軸承的主要特點: 1、抗拉

45、強度較大，順纖維方向為 100150MPa，垂直纖維方向可達 230245MPa； 2、摩擦系數(shù)比金屬襯瓦低 1020 倍； 3、有良好的耐磨性，使用壽命較大，且造價低； 4、膠木襯瓦較薄，故可以采用較大的輥徑尺寸，有利于提高軋輥強度； 5、可用水做潤滑劑，不存在軸承密封問題； 6、能承受沖擊載荷。 由參考文獻1，96可知，應選的軸瓦厚度為mm。25h 下面試取軸瓦的工作寬度mm 進行驗算，200B 由參考文獻5表 7-1-4 可知其驗算方法： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 36 頁 (4.8) Bd P Pa (4.9) B nP pv a 19100 (4.10) 100060 nd v

46、 式中： 壓強，MPa； a P 軸承徑向載荷，N；P 輥頸的直徑，mm；d 輥頸的工作寬度，mm；B 值，MPam/s；pvpv 輥頸的轉數(shù)，r/min；n 圓周速度，m/s。v 其中的值可由圖 4.1 求出，P 即 2 2 964x M P D 3 10)678964( 68.48336 N75.180360 則 Bd P Pa 200190 75.180360 MPa75 . 4 B nP pv a 19100 20019100 8 . 16375 . 4 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 37 頁 MPam/s 3 102 . 0 100060 nd v 100060 8 . 16319

47、014 . 3 m/s63 . 1 由參考文獻5表 7-1-5 可查得，對于膠木瓦軸承： MPa4139 P P m/s1312 P v MPam/s5 . 018 . 0 )( P pv ， Pa PP P pvpv)( P vv 合格。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 38 頁 5 減速器齒輪的設計計算 5.1 減速器的速比分配 本設計所選擇的減速器為 800 減速器,在從電動機到軋輥的傳動過程中,除減速器 以外其余傳動部件的速比都為 1,故減速器的傳動比為傳動系統(tǒng)的總傳動比。 即 68 . 5 i 5.2 減速器齒輪的計算 由參考文獻6，32可知，減速器齒輪的計算方法 1、確定齒輪的中心

48、矩 根據(jù)所選擇的減速器為 800 減速器可知，其中心矩為 mm800a 2、初選減速器齒輪模數(shù)、齒數(shù)、和及螺旋角。 n m 1 Z 2 Z (5.1)( cos2 21 ZZ m a n 式中： 嚙合齒輪中心矩，mm；a 模數(shù)，mm； n m 、相應齒輪的齒數(shù)； 1 Z 2 Z 螺旋角。 一般取，。3017 1 Z158 初選,，則25 1 Z10 (5.2) 12 ZiZ 2568 . 5 142 代入式(5.1)，得 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 39 頁 21 cos2 ZZ a mn 14225 10cos8002 mm44 . 9 由標準取mm，則10 n m n m a ZZ c

49、os2 21 10 10cos8002 6 . 157 圓整后，得 158 21 ZZ ， 1 2 Z Z i 12 ZiZ )1 ( 11121 iZZiZZZ i ZZ Z 1 21 1 68 . 5 1 158 65.23 取，則24 1 Z 24158 2 Z 134 齒數(shù)比為 1 2 Z Z i 齒 24 134 58 . 5 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 40 頁 與的要求相比較，誤差為 1.8%，68 . 5 i 可用。 由式(4.1)可得 a ZZmn 2 )( cos 211 8002 15810 cos 1 749 滿足要求。 3、計算齒輪分度圓的直徑 小齒輪： (5.3

50、) cos 1 1 Zm d n ” 749cos 2410 mm038.243 大齒輪： cos 2 2 Zm d n ” 749cos 13410 mm962.1356 4、計算齒輪的寬度 按強度計算要求，取齒輪系數(shù)為，則齒輪工作寬度為2 . 1 d (5.4) 1 db d 038.2432 . 1 mm646.291 圓整為大齒輪的寬度，得 mm295 2 b 取小齒輪的寬度為 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 41 頁 mm300 1 b 5、齒根彎曲疲勞強度的計算 由參考文獻7，213可知齒根彎曲疲勞強度的計算方法 (5.5) er er n N T 5 1 10 5 . 95 式中

51、： 齒輪軸的扭矩，Nm。 1 T 則 er er n N T 5 1 10 5 . 95 930 800 10 5 . 95 5 Nm 5 1015.82 (5.6) n SaFat F mb YYYFK 式中： 齒輪的載荷系數(shù)；K 沿嚙合線作用在齒面上的圓周力； t F 斜齒輪的齒形系數(shù)； Fa Y 斜齒輪的校正系數(shù)； Sa Y 螺旋角的影響系數(shù)； Y 齒寬；b 模數(shù)； n m 標準圓柱齒輪傳動的端面重合度。 其中： (5.7) 1 1 2 d T Ft 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 42 頁 式中： 小齒輪的分度圓直徑，mm。 1 d 則 1 1 2 d T Ft 038.243 101

52、5.822 5 N 4 1076 . 6 由參考文獻7表 10-5 可得 65 . 2 Fa Y 58 . 1 Sa Y 由參考文獻7圖 10-28 可得 94. 0 Y (5.8) 21 由參考文獻7圖 10-26 可得 78 . 0 1 92 . 0 2 則 21 92 . 0 78 . 0 7 . 1 (5.9) FFVA KKKKK 式中： 使用系數(shù)； A K 動載系數(shù)； V K 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 43 頁 齒間載荷分配系數(shù)； F K 齒向載荷分布系數(shù)。 F K 由參考文獻7表 10-2 可得 5 . 1 A K 由參考文獻7圖 10-8 可得 0 . 1 V K 由參考

53、文獻7表 10-3 可得 2 . 1 F K 由參考文獻7圖 10-13 可得 35 . 1 F K 則 FFVA KKKKK 35 . 1 2 . 10 . 15 . 1 43 . 2 則 n SaFat F mb YYYFK 7 . 110300 94 . 0 58 . 1 65 . 2 1076 . 6 43 . 2 4 MPa77.126 由參考文獻7,202可知齒輪許用應力的計算方法 (5.10) S K FEFN F 式中： 考慮應力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)； FN K 齒輪的疲勞極限，MPa； FE 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 44 頁 疲勞安全系數(shù)，取。S4 . 1

54、S 由參考文獻7圖 10-18 可得 86 . 0 FN K 由參考文獻7圖 10-20 可得 MPa580 FE 則 S K FEFN F 4 . 1 58086 . 0 MPa29.356 FF 滿足齒根彎曲疲勞強度的要求。 6、齒面接觸疲勞強度的計算 由參考文獻7,213可知齒面彎曲疲勞強度的計算方法 (5.11) EH t H ZZ u u db FK 1 1 式中： 齒數(shù)比；u 區(qū)域系數(shù)； H Z 彈性影響系數(shù)，MPa 。 E Z 2 1 其中： (5.12) HHVA KKKKK 由參考文獻7表 10-3 可得 4 . 1 H K 由參考文獻7表 10-4 可知的計算方法 H K

55、(5.13)bK ddH 322 1031 . 0 )6 . 01 (18 . 0 15 . 1 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 45 頁 式中： (5.14) 1 db d 038.2431 mm038.243 則 bK ddH 322 1031 . 0 )6 . 01 (18 . 0 15 . 1 038.2431031 . 0 1)16 . 01 (18 . 0 15 . 1 322 513 . 1 則 HHVA KKKKK 513 . 1 4 . 10 . 15 . 1 177 . 3 由參考文獻7圖 10-30 可得 5 . 1 H Z 由參考文獻7表 10-6 可得 MPa 8 .

56、 189 E Z 2 1 則 EH t H ZZ u u db FK 1 1 8 . 1895 . 1 58 . 5 158 . 5 7 . 1038.243300 1076 . 6 177 . 3 4 MPa95.406 由參考文獻7圖 10-21 可得 MPa530 H HH 滿足接觸疲勞強度的要求。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 46 頁 6 潤滑方法的選擇 為了保證軋機的安全運行，除了采取各項維護、保養(yǎng)措施外，還須保證各機械摩 擦部分有可靠的潤滑。 潤滑的主要特點是： 1、設備工作時受高溫、氧化鐵皮的影響負載沉重，往往是長時間的連續(xù)運轉； 2、設備潤滑區(qū)域廣、面積大、潤滑點多、管路長

57、。 6.1 軋輥軸承的潤滑 對于膠木瓦軸承，可用水進行冷卻和潤滑，它的工作溫度不應超過 6080，因 為溫度較高時會迅速膨脹，并進而發(fā)生炭化，即燒瓦事故。 所用的冷卻水必須凈化，并且不應有腐蝕性。在整個軋制過程中供水不能中斷， 以防軸承的破壞。 只有在充分冷卻潤滑的情況下，這種軸承才能很好的工作。 6.2 人字齒輪座及其支撐軸承的潤滑 對于本設計的立式三及人字齒輪座，其齒輪采用油潤滑；軸承采用脂潤滑。 潤滑油：GB442-64； 潤滑脂：ZGN40-1。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 47 頁 7 試車方法和對控制系統(tǒng)的要求 7.1 試車要求 1、先找準定位尺寸，對軌座安裝完畢后，再進行組裝。確定無不良現(xiàn)象后方可試 車。 2、首先空載試車至少兩個小時。 3、在試車前必須保證以下各項要求全都滿足： (1) 潤滑系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的各處工作正常； (2) 傳動平穩(wěn)，無周期噪音； (3) 壓下系統(tǒng)輕便靈活； (4) 各緊固零件聯(lián)結可靠。 7.2 對控制系統(tǒng)的要求 1、當軋機的軋制速度高于正常軋制速度 3m/s 時： (1) 達到 3.05m/s 時，發(fā)生間斷性響鈴報警； (2) 達到 3