Ф300精整線夾送輥電動壓下裝置的設(shè)計說明書

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1、 摘 要 電動壓下時最常用使用的上輥調(diào)整裝置，通常包括：電動機、減速器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測壓儀等部件。壓下裝置的結(jié)構(gòu)與軋輥的移動距離、壓下速度和動作頻率等由密切的關(guān)系。本文主要設(shè)計Ф300精整線夾送輥系統(tǒng)的電動壓下機構(gòu)的傳動和機構(gòu)的具體參數(shù)使所設(shè)計的機構(gòu)能夠運用到精整線夾送輥系統(tǒng)壓下機構(gòu)上精確和快速的調(diào)整鋼板壓下厚度。本文采取工藝要求數(shù)據(jù)先計算出夾緊力的大小，然后進行預(yù)選電動機。再進行分配總傳動比，設(shè)計各部分的具體尺寸。其中要進行壓下螺絲、壓下螺母、各軸和各鍵的強度校核，對各軸承的壽命的校核。本文機構(gòu)采用一級齒輪減速器，蝸輪蝸桿和螺旋傳動

2、進行壓下，機構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)簡單。 關(guān)鍵詞: Ф300; 精整線; 夾送輥系統(tǒng); 電動壓下; 設(shè)計 Abstract When the electric pressure roller adjustment device most commonly used, typically include: motor, reducer, pressure screws, nuts depressed, depressed position indicator, spherical pads and load cell

3、s and other components. Roll structure and a moving distance of the pressure device, pressure and speed of operation frequency close relationship. Specific parameters electric pressure transmission mechanism and institutional design Ф300 finishing this paper feed roller clamp system designed for org

4、anizations to make use of the finishing system pressure roller clamp send precise and quick adjustment mechanism pressed steel thickness. In this paper, the process requires that the data be taken to calculate the clamping force size, and then pre-motors. Then the distribution of the total transmiss

5、ion ratio, the specific size of each portion of the design. Which should be pressed screws, nuts depressed, strength check each axis and each key, checking each bearing life. In this paper, the use of agency-level gear reducer, worm and helical gear to be pressed, compact, simple structure. Key w

6、ords: Ф300; Finishing line; The pinch roller system; Electric pressure; Design 目錄 1.緒論 1 1.1 夾送輥系統(tǒng)簡介 2 1.2 夾送輥系統(tǒng)的組成 3 2. 傳動方案的選擇 5 3. 設(shè)計參數(shù) 6 4. 軋制力的計算 6 4.1 軋輥主要尺寸的確定 6 4.2 軋輥材料的選擇 7 5. 壓下裝置的設(shè)計及計算 8 5.1 壓下裝置的設(shè)計 8 5.1.1 壓下螺絲的設(shè)計計算 8 5.1.2 壓下螺

7、絲的強度校核 8 5.1.3 壓下螺絲的端部尾部設(shè)計 9 5.2 壓下螺母 9 5.2.1 壓下螺母高度H與外徑D的確定 9 5.2.2 壓下螺母的強度校核 10 5.3 壓下螺絲傳動力矩的計算 10 5.4 壓下電機的選擇 12 5.5 速比分配 13 6. 齒輪傳動設(shè)計 14 6.1 選定齒輪相關(guān)參數(shù)及工作情況 14 6.2 按齒面接觸強度設(shè)計 14 6.2.1 確定公式內(nèi)各計算值 14 6.2.2 計算 15 6.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 16 7. 蝸桿傳動的設(shè)計 18 7.1 選擇蝸桿傳動類型 18 7.2 選擇材料 18 7.3按齒面接觸疲勞強度計算

8、 18 7.4 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 20 7.5 齒根彎曲疲勞強度校核 21 7.6 熱平衡計算 22 7.7聯(lián)軸器的選擇 22 7.8 軸承的壽命計算 23 7.9 鍵的校核 24 8. 機構(gòu)的安裝與維護 24 8.1 壓下螺絲的自動旋松 24 8.2 壓下螺絲的阻塞事故 25 8.3 壓下裝置離合器 27 8.4 壓下螺母潤滑 27 8.5 安裝注意事項 27 結(jié)束語 29 參考文獻 30 致謝 31 IV 1.緒論 夾送輥系統(tǒng)的壓下裝置是軋機的重要結(jié)構(gòu)之一，用于調(diào)整輥縫，也稱輥

9、縫調(diào)整裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞，直接關(guān)系著軋件的產(chǎn)量與質(zhì)量。壓下裝置按傳動方式可分為手動壓下、電動壓下和液壓壓下，手動壓下裝置一般多用于不經(jīng)常進行調(diào)節(jié)、軋件精度要求不嚴格、以及軋制速度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶軋機上。 電動壓下裝置適用于板坯軋機、中厚板軋機等要求輥縫調(diào)整范圍大、壓下速度快的情況，主要由壓下螺絲、螺母及其傳動機構(gòu)組成。在中厚板軋機中，工作時要求軋輥快速、大行程、頻繁的調(diào)整，這就要求壓下裝置采用慣性小的傳動系統(tǒng)，以便頻繁的啟動、制動，且有較高的傳動效率和工作可靠性。這種快速電動壓下裝置軋機不能帶鋼壓下，壓下電機的功率一般是按空載壓下考慮選用，所以常常由于操作失誤、

10、壓下量過大等原因產(chǎn)生卡鋼、“坐輥”或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無法退回的事故，這時上輥不能動，軋機無法正常工作，壓下電動機無法提起壓下螺絲，為了克服這種卡鋼事故，必須增設(shè)一套專用的回松機構(gòu)。電動壓下裝置的主要缺點之一是運動部分的慣性大，因而在輥縫調(diào)節(jié)過程中反應(yīng)慢、精度低，對現(xiàn)代化的高速度、高精度軋機已不適應(yīng)，提高壓下裝置響應(yīng)速度的主要途徑是減少其慣性，而用液壓控制可以收到這樣的效果。液壓壓下裝置，就是取消了傳統(tǒng)的電動壓下機構(gòu)，其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來完成。在這一裝置中，除液壓缸以及與之配套的伺服閥和液壓系統(tǒng)外，還包括檢測儀表及運算控制系統(tǒng)。全液壓壓下裝置有以下優(yōu)點： 1、慣性小、動作快

11、，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的1%，而且縮短了板帶材的超差部分長度，提高了軋材的成品率，節(jié)約金屬，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了成本； 2、結(jié)構(gòu)緊湊，降低了機座的總高度，減少了廠房的投資，同時由于采用液壓系統(tǒng)，使傳動效率大大提高； 3、采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開，這樣有利于處理卡鋼事故，避免了軋件對軋輥的刮傷、燒傷，再啟動時為空載啟動，降低了主電機啟動電流，并有利于油膜軸承工作； 4、可以實現(xiàn)軋輥迅速提升，便于快速換輥，提高了軋機的有效作業(yè)率，增加了軋機的產(chǎn)量。 全液壓壓下也存在一些缺點：壓下系統(tǒng)復(fù)雜，工作條件要求高，有些元件（如壓力傳感器、位

12、移傳感器及測厚儀等測量元件）和伺服閥等制造精度要求很高，并要求在高溫、高壓及有振動條件下，工作不應(yīng)失靈或下降測量精度和控制靈敏度，因此制造困難、成本高，維護保養(yǎng)要求很嚴格，以保證控制精度。雖然液壓壓下相對于電動壓下還存在著一些缺點，但是由于電動壓下無法滿足目前正在發(fā)展的高生產(chǎn)率、高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化帶軋機的工作要求，因而，采用液壓壓下的板厚自動控制系統(tǒng)來代替電動壓下的板厚自動控制系統(tǒng)已是必然趨勢，因而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓壓下板厚自動控制系統(tǒng)將會愈來愈完善。 1.1 夾送輥系統(tǒng)簡介 夾送輥系統(tǒng)軋制過程是考旋轉(zhuǎn)的軋輥與軋件之間形成的摩擦力將軋件咬進輥縫之間，并使之受到壓縮產(chǎn)生塑性變形的過程。

13、軋制的目的是使被軋制的材料具有一定形狀、尺寸和性能。為了控制軋制過程，必須對軋制過程有一定的了解。在再結(jié)晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結(jié)晶溫度以下的軋制稱為冷軋。我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 圖1.1 軋延原理 如圖1.1軋延原理[1]的表面

14、現(xiàn)象很簡單，就是通過軋輥的軋制把較厚的板帶或坯料軋成較薄的板帶（箔），目前我國鋼鐵行業(yè)有熱軋，有冷軋等，有色行業(yè)有鑄軋機、冷軋機、鋁箔軋機（又分為粗軋機、精軋機），最近又開始興起熱軋機等等，相關(guān)的輔助設(shè)備就更多了：橫切機、縱切機、分卷機、合卷機，拉彎矯直機。但軋機的控制系統(tǒng)相當復(fù)雜，總體上分為機械、液壓和電氣控制三部分，軋機精度的高低除與機械制造的水平有關(guān)外，液壓與電氣控制也是必要的。 夾送輥系統(tǒng)的組成軋機主要由主電機、主傳動和主機座（工作機座）組成，如圖1.2主電機在需要調(diào)速時使用直流電機，不需要調(diào)速時使用同步或異步（帶飛輪）交流電機。主機座由機架、軋輥、軸承座、壓下裝置和平衡裝置

15、等組成，如圖1.3機架是承受軋延力的部件,閉式機架有較好的剛度,但開式機架換輥較方便，如圖1.4軋輥是軋延金屬的部件,輥身為工作部分,軸頭用于傳動，如圖1.5板材軋輥的輥身形狀稱為輥型，型材軋輥的軋槽稱為孔型。壓下裝置用來調(diào)節(jié)軋輥的壓下量。高速帶材軋機的厚度自控常由液壓壓下裝置來完成。平衡裝置用于消除壓下螺絲等處游隙的影響，以免受載時產(chǎn)生沖擊。板帶軋機的主機座中還設(shè)有液壓彎輥裝置，在輥頸施加附加彎矩而使輥身產(chǎn)生附加撓度，以此來控制帶材的橫向厚度而獲得最佳的板型。主要設(shè)備有[2]：

16、 圖1.2 夾送輥系統(tǒng)的組成 1.2 夾送輥系統(tǒng)的組成 1、工作機座：由軋輥、軋輥軸承、機架、軌座、軋輥調(diào)整裝置、上軋輥平衡裝置和換輥裝置等組成。 2、軋輥：是使金屬塑性變形的部件。 3、軋輥軸承：支承軋輥并保持軋輥在機架中的固定位置。軋輥軸承工作負荷重而變化大，因此要求軸承摩擦系數(shù)小，具有足夠的強度和剛度，而且要便于更換軋輥。不同的軋機選用不同類型的軋輥軸承。滾動軸承的剛性大，摩擦系數(shù)較小，但承壓能力較小，且外形尺寸較大，多用于板帶軋機工作輥?；瑒虞S承有半干摩擦與液體摩擦兩種。半干摩擦軋輥軸承主要是膠木、銅瓦、尼龍瓦軸承，比較便宜，多用于型材軋機和開坯機。液體摩擦軸承有動

17、壓﹑靜壓和靜—動壓三種。優(yōu)點是摩擦系數(shù)比較小，承壓能力較大，使用工作速度高，剛性好，缺點是油膜厚度隨速度而變化。液體摩擦軸承多用于板帶軋機支承輥和其它高速軋機。 圖1.3 主機座的組成 4、夾送輥機架：由兩片“牌坊”組成以安裝軋輥軸承座和軋輥調(diào)整裝置，需有足夠的強度和鋼度承受軋制力。機架形式主要有閉式和開式兩種。閉式機架是一個整體框架，具有較高強度和剛度，主要用于軋制力較大的初軋機和板帶軋機等。開式機架由機架本體和上蓋兩部分組成，便于換輥，主要用于橫列式型材軋機。此外，還有無

18、牌坊軋機。 5、夾送輥軌座：用于安裝機架，并固定在地基上，又稱地腳板。承受工作機座 的重力和傾翻力矩，同時確保工作機座安裝尺寸的精度。 6、軋輥調(diào)整裝置：用于調(diào)整輥縫，使軋件達到所要求的斷面尺寸。上輥調(diào)整裝置也稱“壓下裝置”，有手動、電動和液壓三種。手動壓下裝置多用在型材軋機和小的軋機上。電動壓下裝置包括電動機、減速機、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測壓儀等部件；它的傳動效率低，運動部分的轉(zhuǎn)動慣性大，反應(yīng)速度慢，調(diào)整精度低。70 年代以來，板帶軋機采用AGC( 厚度自動控制 ) 系統(tǒng)后，在新的帶材冷、熱軋機和厚板軋機上已采用液壓壓下裝置，具有板材厚度偏差小

19、和產(chǎn)品合格率高等優(yōu)點。 7、上軋輥平衡裝置：用于抬升上輥和防止軋件進出軋輥時受沖擊的裝置。形式有彈簧式，多用在型材軋機上；重錘式，常用在軋輥移動量大的初軋機上；液壓式，多用在四輥板帶軋機上。 8、傳動裝置：由電動機、減速機、齒輪座和連接軸等組成。齒輪座將傳動力矩分送到兩個或幾個軋輥上。 9、輔助設(shè)備包括軋制過程中一系列輔助工序的設(shè)備。如原料準備﹑加熱﹑翻鋼﹑剪切﹑矯直﹑冷卻﹑探傷﹑熱處理﹑酸洗等設(shè)備。 10、起重運輸設(shè)備：吊車、運輸車、輥道和移送機等。 11、附屬設(shè)備：有供、配電、軋輥車磨，潤滑，供﹑排水，供燃料，壓縮空氣，液壓，清除氧化鐵皮，機修，電

20、修，排酸，油、水、酸的回收，以及環(huán)境保護等設(shè)備。 開式 閉式 圖1.4 機架 圖1.5 軋輥 2. 傳動方案的選擇 傳動方案A：采用一級減速齒輪傳動和一級蝸桿傳動,結(jié)構(gòu)簡單緊湊，采用一對蝸輪蝸桿傳動，能實現(xiàn)較大的傳動比。在兩個電動機中間使用電磁聯(lián)軸器，以保證壓下螺絲

21、的同步運轉(zhuǎn)，且通過電磁聯(lián)軸器也可以實現(xiàn)壓下螺絲的單獨調(diào)整； 傳動方案B：采用了一級減速器和一級錐齒輪傳動，錐齒輪傳動效率高且平穩(wěn)，但是該方案結(jié)構(gòu)不緊湊，造成安裝空間較大，占用了不必要的空間。 傳動方案C：此方案中，采用二級渦輪蝸桿傳動，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的傳動比。但是傳動效率低安裝占用空間大，且電機軸上面增加了浮動軸，傳動軸總長度大，撓性太大，不利于動力傳動，故不宜采用。 綜合考慮這三個方案，考慮到廠房空間及日后點檢定修，安裝調(diào)試，A方案更適合Φ300夾送輥系統(tǒng)電動壓下。 3. 設(shè)計參數(shù) 軋件最大寬度2250mm 厚度2-8mm 軋件通過速度v=

22、1.5 鋼板的形變程度0.2％ 鋼板材質(zhì)：硅鋼，碳鋼 4. 軋制力的計算 4.1 軋輥主要尺寸的確定 壓下量 （4.1） 由表3-1查得最大咬入角=~ 軋輥輥身直徑 D （4.2） 初選輥徑D=300mm得出 =0.59~4 （4.3） 則所選定的輥徑直徑D滿足要求 接觸弧長度

23、 （4.4） 由材料力學(xué)[3]表2.2查得碳鋼的彈性模量E=196~216GPa取E=200GPa 軋制過程近似看作發(fā)生顯著彈性形變過程鋼板所受的應(yīng)力 由材料力學(xué)應(yīng)力與形變關(guān)系得 =E=200GPa0.002=400MPa （4.5） 棍身長度應(yīng)大于所軋鋼板的最大寬度，即 （4.6） 式中的a值視鋼板寬度而定。 =1000~2500mm時，a=150~200mm取a=150mm =2250+150=240

24、0mm （4.7） 軋制過程的接觸面積 A==24001.549=3717.6mm （4.8） 軋件對軋輥的總壓力 P=A=4003717.6=1.5MN （4.9） 4.2 軋輥材料的選擇 軋輥材料的選擇與軋輥工作特點及損壞形式有密切關(guān)系。 初軋機和型鋼軋機軋輥受力較大且有沖擊負荷，應(yīng)有足夠的強度，而輥面硬度可放在第二位。初軋機常用高強度鑄鋼或鍛鋼；香港粗軋機多用鑄鋼。含Cr、Ni、Mo等合金元素的鑄鋼軋輥適合于軋制合金鋼[4]

25、；含Mn鋼及高碳鑄鐵鋼軋輥多用與軋普碳鋼的第一架粗軋機上。在型鋼軋機的成品機架上，成品形狀及公差要求嚴格，要求軋輥有較高的表面硬度及耐磨性，一般選用普通鑄鐵軋輥。 帶鋼熱軋機的工作輥選擇軋輥材料時以輥面硬度要求為主，多采用鑄鐵軋輥或在精軋機組前幾架采用半鋼軋輥以減緩輥面的糙化過程。而支撐輥在工作中主要受彎曲，且直徑較大，要著重考慮強度和軋輥淬透性，因此，多選用含Cr合金鍛鋼。 帶鋼冷軋機的工作輥對輥面硬度及強度均有很高的要求，常采用高硬度的合金鑄鋼。其支承輥工作條件與熱軋機相似，材料選用也基本相同，但要求有更高的輥面硬度。 為了軋制高碳鋼和其它難變形的合金鋼，在冷軋機上也采用帶硬質(zhì)合金輥

26、套的復(fù)合式冷軋工作輥。其輥心材質(zhì)與輥套材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)十分接近，以防軋輥發(fā)熱應(yīng)該指出，盡管冷軋工作輥的硬度要求很高(達到HS=100)，但卻不能使用鑄鐵軋輥，這是因為當輥徑確定以后，可能軋出的軋件最小厚度值和軋輥的彈性模數(shù)E值成反比。即軋輥材料的彈性模數(shù)E愈大，可能軋出的軋件厚度愈小。鑄鐵的E值只有鋼的一半，為此，在冷軋帶鋼時，使用鑄鐵軋輥是不利的。 設(shè)計中所使用的軋輥材料是無限冷硬鑄鐵時，損壞輥套。 5. 壓下裝置的設(shè)計及計算 5.1 壓下裝置的設(shè)計 5.1.1 壓下螺絲的設(shè)計計算 本機構(gòu)采用30單頭鋸齒形螺紋 軋輥棍頸直徑為 由經(jīng)驗公式可知軋輥棍頸直

27、徑 （0.5~0.55)D=150~165mm （5.1） 取 160mm 其中D為軋輥直徑 壓下螺絲外徑為d 由經(jīng)驗公式可知壓下螺絲外徑 d=（0.55~0.62） =88~99. （5.2） 取d=90mm 根據(jù)自鎖條件要求螺紋升角 且螺紋導(dǎo)程 （5.3） 取t=4mm則 （5.4） 該壓下螺絲滿足自鎖條件 有機械設(shè)計

28、手冊查得螺紋中徑=87mm,小徑=84mm 5.1.2 壓下螺絲的強度校核 作用在一個壓下螺絲上的力為 對“帶鋼”壓下的軋機（冷、熱軋帶鋼軋機） ==0.75MN （5.5） 選擇壓下螺絲材料為40Cr調(diào)制處理=900MPa 取安全系數(shù)n=6 則許用應(yīng)力 []==900=150MPa （5.6） <[]=150MPa （5.7） 其中——壓下螺

29、絲實際計算壓力，MPa ——壓下螺絲所承受的軋制力，MN 即壓下螺絲滿足強度要求。 5.1.3 壓下螺絲的端部尾部設(shè)計 壓下螺絲止推端得球面有凸形和凹形兩種。在本設(shè)計中選擇凹形球面，因為這樣的形狀不但自位性好，而且又能防止青銅止推墊產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因此大大的提高了青銅止推墊塊的使用壽命，減少了有色金屬的消耗。 壓下螺絲尾部形狀選擇鑲有青銅滑板方形尾部形狀。 壓下螺絲的端部形狀選擇裝配式凹形 5.2 壓下螺母 5.2.1 壓下螺母高度H與外徑D的確定 （1）壓下螺母高度H的確定壓下螺母選用鑄造鋁青銅ZQA19-4 由經(jīng)驗公式: H=(1

30、.2~2)d=(1.2~2)=108~180 （5.8） 這里取H=180mm （2）壓下螺母外徑D確定 由經(jīng)驗公式: D=(1.5~1.8)=135~162 （5.9） 這里取D=210mm 5.2.2 壓下螺母的強度校核 作用在壓下螺絲上的軋制力通過壓下螺母與機架上橫梁中的螺母孔德接觸 面?zhèn)鹘o了機架。因此，壓下螺母的外徑應(yīng)按其接觸面得擠壓強度來確定它的外徑：

31、(5.10) 式中：——壓下螺母上的最大作用力，MN ——壓下螺母接觸面上的單位壓力，MPa D——壓下螺母的外徑，mm d——壓下螺絲的外徑，mm 將已知數(shù)據(jù)代入 ==54.6MPa （5.11） 壓下螺母材料的許用擠壓應(yīng)力，對青銅[]=60～80Mpa則 =54.6MPa[]=60～80Mpa （5.12） 該壓下螺母滿足強度要求 5.3

32、 壓下螺絲傳動力矩的計算 1-壓下螺絲 2-壓下螺母 3-球面墊 圖5.1 壓下螺絲受力平衡圖 轉(zhuǎn)動壓下螺絲所需的靜力矩也就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩 和螺紋之間的摩擦力矩。其計算公式為： = （5.13） 式中：——螺紋中經(jīng)；查標準得=87mm ——螺紋上的摩擦角即=arctan，為螺紋接觸面得摩擦系數(shù), 一般取=0.1則≈5 ——螺紋升角壓下時取正號，提升時用負號，tan,

33、 t為螺距計算得： （5.14） ——作用在一個壓下螺絲上的力, ——止推軸承的阻力矩, ——螺紋摩擦阻力矩, 對于實心軸頸，止推軸承阻力矩為: （5.15） 式中: ——壓下螺絲止推軸頸,取=60mm ——對滑動止推軸頸=0.1~0.2 由于在處理壓下螺絲的阻塞事故時，壓下螺絲所受的力大約是正常軋制力的 1.6~2倍故： （5.16）

34、 數(shù)據(jù)帶入公式 （5.17） 帶入公式 （5.18） 5.4 壓下電機的選擇 壓下電機功率的計算 每個壓下螺絲的傳動電動功率為： （5.19） 式中：——傳動壓下螺絲的靜力矩, ——電機的額定轉(zhuǎn)數(shù), ——傳動系統(tǒng)總速比 ——傳動系統(tǒng)總的機械效率，根據(jù)參考文獻蝸輪蝸桿傳動

35、效率 0.75~0.82取0.8，聯(lián)軸器的效率0.99，齒輪效率為0.97，軸承效率為 0.99所以總的效率為： （5.20） 由軋鋼機械表4-1查得冷軋帶鋼軋機的上輥壓下速度0.05~0.1取0.1 （5.21） 式中： —— 壓下螺絲的轉(zhuǎn)數(shù) —— 壓下速度，=0.1 t —— 螺距 由公式 ：

36、 （5.22） 帶入電機功率計算公式得 （5.23） 驅(qū)動壓下螺絲的總功率 （5.24） 由機械設(shè)計手冊表[5]16-1-21選取型壓下電動機，其額定轉(zhuǎn)數(shù) 1000，額定功率為7.5該選定的電機滿足要求。 5.5 速比分配 總傳動比： （5.25） 選取蝸桿的頭數(shù)=1，則有機械設(shè)計表11-1可知蝸輪蝸桿的傳動比值=29~82取=50，減速器的傳動比為

37、 （5.26） 即 （5.27） 6. 齒輪傳動設(shè)計 6.1 選定齒輪相關(guān)參數(shù)及工作情況 （1）減速機采用一級圓柱斜齒輪傳動 （2）閉式減速機，故選用7級精度（GB1095——88） （3）材料選擇,由文獻[6]表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者材料硬度差40HBS （4）選擇小齒輪齒數(shù)=20,大齒輪齒數(shù) （5）初選螺旋角 （6）齒輪由電機驅(qū)動工作壽命

38、16年，每年工作300天，兩班制 6.2 按齒面接觸強度設(shè)計 由公式： （6.1） 6.2.1 確定公式內(nèi)各計算值 （1）初選載荷系數(shù)=1.6 （2）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433 （3）由圖10-26查得，則有 （4）由表10-7選取齒寬系數(shù)=1 （5）由表10-6可知材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa （6）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪為 （7）由公式計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) （6.2）

39、 （6.3） （8）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)， （9）接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)，由公式得 （6.4） （6.5） （6.6） （10）計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 （6.7） 6.2.2 計算 （1）試計算小齒輪分度圓直徑由已知公式得： （6.8）

40、 = 45.44mm （2）計算圓周速度： （6.9） （3）計算齒寬及模數(shù) （6.10） （6.11） （6.12） （6.13） （4）計算縱向重合度 （6.14） （5）計算載荷系數(shù) 由表10-8,10-4,10-13,10-3分別查得：

41、 故載荷系數(shù) （6.15） （6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 （6.16） （7）計算模數(shù) （6.17） 6.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式10-17 （6.18） （1）計算載荷系數(shù)： （6.19） （2）根據(jù)縱向重合度=1.59，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88 （3）計算當量齒數(shù) （6.20）

42、 （6.21） （4）查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 （5）查取應(yīng)力校正系數(shù) （6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) 由圖10-20C得 由圖10-18取彎曲疲勞極限 （6.23） （6.24） （7）計算大小齒輪的并加以比較

43、 （6.25） （6.26） 且，故應(yīng)將代入式10-17計算 （8）計算法向模量 （6.29） = 取 （9）則，故取 則，取 （10）計算中心距 （6.30） 取 （11）確定螺旋角 （6.31） （12）計算大小齒輪分度圓直徑： （6.32） （6.33） （13）確定齒寬

44、 （6.34） 取 7. 蝸桿傳動的設(shè)計 7.1 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸輪（ZI） 7.2 選擇材料 根據(jù)工作等情況考慮到蝸桿傳動功率不大，旋轉(zhuǎn)速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿蝸旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用鑄鋁鐵青銅，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，兩輪芯用灰鑄鐵HT100制造 7.3按齒面接觸疲勞強度計算 根據(jù)閉式蝸桿傳送的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞

45、強度由參考文獻式[7]4-17可知傳動中心距 （7.1） （1）確定在渦輪上的轉(zhuǎn)矩則 （7.2） （2）確定載荷系數(shù) 因工作載荷比較穩(wěn)定，故載荷分布不均系數(shù),由表11-5選得系數(shù)=1.15，由于轉(zhuǎn)速不高沖擊不大，可取動載荷系數(shù)則 （7.3） （3）確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿配合；故 （4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比

46、值為0.35由圖11-18查得 =2.9 （5）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅，金屬模鑄造，蝸桿蝸旋內(nèi)硬度為745GEC由表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7.4） 假設(shè)則 （7.5） 壽命系數(shù) （7.6） （7.7） （6）計算中心距 （7.8） 取 由表11-2可知取模數(shù)

47、，蝸桿分度圓直徑，這時可查接觸系數(shù)因為，以上計算結(jié)果滿足要求 7.4 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （1）蝸桿 蝸桿頭數(shù) 軸向齒距 直徑系數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚 （2）蝸輪 蝸輪的齒數(shù) （7.9） 蝸輪分度圓直徑 （7.10） 蝸輪的變?yōu)橄禂?shù) （7.11） 蝸輪喉齒圓的直徑 （7.12） 蝸輪齒根圓直徑 （7

48、.13） 蝸輪齒寬 （7.14） 蝸輪咽喉母圓半徑 （7.15） 7.5 齒根彎曲疲勞強度校核 （7.16） 當量齒數(shù) （7.17） 根據(jù)由圖11-19查得 齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 由表11-8查得制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 壽命系數(shù) （7.18）

49、 （7.19） （7.20） （7.21） 該蝸輪齒根彎曲疲勞強度滿足設(shè)計要求。 7.6 熱平衡計算 蝸桿傳動由于效率低，所以工作時發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量Φ1等于同時間內(nèi)的散熱量Φ2的條件進行熱平衡計算，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。 單位時間內(nèi)的發(fā)熱量

50、 （7.22） 式中——蝸桿傳遞的功率 ——蝸桿傳遞的效率 單位時間內(nèi)的散熱量 （7.23） 式中—— 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取d=（8.15～17.45）W/（m2℃） ——內(nèi)表面能被潤滑油所濺到，而外表面又可以為周圍空氣所冷卻的箱 體表面面積m2 ——油的工作溫度，一般限制在60～70℃，最高不應(yīng)該超過80℃ ——周圍空氣的溫度，常溫情況下可取為20℃ 按平衡條件，可求得在既定溫度工作條件下的散熱面積

51、 取 （7.24） 7.7聯(lián)軸器的選擇 選擇聯(lián)軸器的型號由機械設(shè)計課程設(shè)計表16-2查得 電動機軸的直徑 軸長為 計算蝸桿軸的最小直徑 已知軸的輸入功率1.44，轉(zhuǎn)速為70 由表15-3可知值在97~112之間取 所以蝸桿軸的最小直徑 （7.25） 由于軸上有一個鍵槽故最小直徑增大2％ （7.26） 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器由表13-7選用型彈性柱銷聯(lián)軸器。 7.8 軸承的壽命計算 選用蝸桿蝸桿

52、軸承的型號30208的圓錐滾子軸承預(yù)期壽命4000h 蝸桿的切向力 蝸桿的軸向力 蝸桿的徑向力 軸承豎直方向 求解得 軸承水平方向上 （7.27） 求解得 軸承1徑向力 軸承2徑向力 軸承的軸向力 可知 取 當量載荷 （7.28） （7.29） ，按軸承2計算其壽命 計

53、算軸承壽命 （7.30） 軸承滿足壽命要求。 7.9 鍵的校核 選用普通平鍵鍵寬鍵高 設(shè)計鍵長 查表6-2許用擠壓應(yīng)力 由公式 （7.31） 選用的鍵滿足要求。 8. 機構(gòu)的安裝與維護 8.1 壓下螺絲的自動旋松 壓下螺絲的自動旋松問題主要發(fā)生在初軋機上，它表現(xiàn)為在軋制過程中，已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動的壓下螺絲自動旋松，使輥縫發(fā)生變動，造成軋件厚薄不均勻，嚴重影響軋件質(zhì)量。 壓下螺絲回松的原因是：為了實現(xiàn)初軋機的快速壓下，壓下螺絲的螺距取得較大，螺絲升角大于或比較接近螺絲、螺母之間的摩擦角，加上

54、采用圓柱齒輪傳動，故壓下機構(gòu)的自鎖在軋制過程中容易破壞。 目前，防止螺絲自動回松的主要辦法是加大螺絲的摩擦阻力矩。一是加大壓下螺絲止推軸頸的直徑；并且在球面銅墊上開孔。此時止推軸頸的摩擦阻力矩為[8]： （8.1） 式中：——壓下螺絲止推軸軸頸直徑 ——球面銅墊凹槽直徑 ——作用在壓下螺絲上的壓力 ——止推軸頸與球面銅墊接觸面的摩擦系數(shù) 從上式可以看出,加大，則力矩也加大。在選擇時，要保證銅墊的單位壓強在許用的范圍之內(nèi)。 加大壓下螺絲阻力矩的另一種方法是適

55、當增加螺絲直徑。在螺距不變的條件下，增加螺絲直徑不僅能增大摩擦阻力矩，而且還有減小螺紋升角、增強自鎖性的作用。但螺絲直徑過大，會增加壓下裝置和機架的尺寸，也會增加飛輪力矩，選擇螺絲直徑時應(yīng)注意這些問題。 在壓下傳動系統(tǒng)中，企圖用增設(shè)制動器的辦法防止壓下螺絲的自動旋松，效果不好。由于快速壓下莊主的傳動比很小，因而制動器起的放松作用不大。與此同時，增設(shè)制動器加大高速軸的飛輪力矩，反而會降低壓下速度。此外，制動器不易同步協(xié)調(diào)工作，對初軋機實現(xiàn)自動化也不利。 在工藝操作中，采用合理的工藝制度，尤其是壓下制度和軋制速度，不采用過大的壓下量和咬入速度以減小沖擊，對防止壓下螺絲自動旋松是有利的。

56、 8.2 壓下螺絲的阻塞事故 由于初軋機、板柸軋機和厚板軋機的電動壓下裝置壓下行程大、速度快、動作頻繁，而且是不帶鋼壓下，所以常由于操作失誤，壓下量過大等原因產(chǎn)生卡鋼、坐輥、或壓下螺絲超限提升發(fā)生壓下螺絲無法退回的事故。這時上輥不能移動，電機無法啟動，軋機無法正常工作。 首先分析壓下螺絲發(fā)生阻塞事故的機理。假設(shè)一個穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的壓下系統(tǒng)，電機以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，當軋輥或壓下螺絲的運動受到阻礙，這時電機的輸出力矩將雖阻力矩（折算到電機軸上）的增大而增大，而轉(zhuǎn)速要隨之減小，當阻力矩增大到一定值時，電機將發(fā)生堵轉(zhuǎn)，電機此時的驅(qū)動力矩達到最大值，即堵轉(zhuǎn)力矩。用牛頓定律描述這個過程，即：

57、 （8.2） 式中：——電機角速度 ——系統(tǒng)折算到電機軸上的等能 在電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)的瞬時,、，上式可寫成 ： （8.3） 可以看出，電機的堵轉(zhuǎn)力矩小于此時的系統(tǒng)阻塞力矩的。這時不可能重啟動電機以消除阻塞現(xiàn)象 將上式改寫成，然后兩邊乘以并積分，即 （8.4） 上式右端為壓下系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時的動能，左端為阻力矩和電機所做功

58、之差。可見系統(tǒng)的動能通過阻力矩做功的形式發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)變。電機做正功給出的能量及系統(tǒng)動能 通過阻力矩所做的功，改變成為摩擦所產(chǎn)生的熱能，以及動力傳遞零件間的彈性變形位能。這種變形位能主要發(fā)生在壓下螺絲及螺母之間、壓下螺母與機架之間。正是這種位能的存在，使已發(fā)生阻塞的系統(tǒng)構(gòu)建間的擠壓力繼續(xù)存在。 通過以上分析可以看出：在阻塞過程中，壓下傳動系統(tǒng)被迫停轉(zhuǎn)，傳動系統(tǒng)的動能被釋放，使得阻塞力矩大于電動機的堵轉(zhuǎn)力矩，電機無法在啟動。這就是堵塞事故發(fā)生的動力學(xué)機理。故，在軋機操作中應(yīng)選擇合理的壓下量，注意壓下螺絲的工作行程，以防止事故的出現(xiàn)。 8.3 壓下裝置離合器 為了能實現(xiàn)兩個壓下螺絲既

59、能同時傳動，又能單獨傳動的要求，在壓下傳動系統(tǒng)中都設(shè)有離合器。 由于電磁離合器可在較為頻繁的工作條件下工作，且制動迅速平穩(wěn)，在按下裝置中得到了較廣泛的使用。常用的電磁離合器有齒式和摩擦片式兩種。齒式離合器只能在低速下接合，相對速度一般不大于0.7～0.8m/s。摩擦片式電磁離合器則在高速下工作。摩擦片式離合器分為單片式和多片式兩種，一般多片式用的較多。 電磁離合器采用磁軛線圈通電時離合器接合，斷電時時離合器通過彈簧使其脫開，這種電磁離合器往往因電壓波動使離合器打滑而影響壓下裝置正常工作。改進后的多片式電磁離合器，它通過彈簧力使得離合器接合，在通電時則脫開，這樣既只在壓下螺絲需要單獨調(diào)整時，

60、離合器才通電，而在頻繁和經(jīng)常同步調(diào)整時，離合器不需通電，既節(jié)能又增加了離合器的可靠性。 8.4 壓下螺母潤滑 壓下螺母可用干油或稀油潤滑。采用稀油潤滑，潤滑油從開在靠近上端面的徑向油孔松入螺紋，在螺紋孔內(nèi)沿軸線還開有油槽，以便潤滑油能流入每一圈螺紋。對于壓下螺絲在螺母中頻繁快速移動的軋機，采用稀油潤滑，螺母壽命可提高1.5-2倍。 軸承應(yīng)選用含有極壓添加劑的潤滑劑。軸承頂圈的調(diào)心球面可涂有潤滑干膜。 壓下機構(gòu)由于有大量的潤換點，潤滑點也不易靠近，所以采用稀油連續(xù)壓力潤滑。 8.5 安裝注意事項 1.安裝減速機構(gòu)時，應(yīng)重視傳動中心軸線的對中，其誤差不得大于所用聯(lián)軸器的使用補償

61、量。對中良好能延長使用壽命，并獲得理想的傳動效率。 2.箱體應(yīng)牢固的安裝在穩(wěn)定水平機架上，排油槽的油應(yīng)能排除，且冷卻空氣循環(huán)流暢。若機架不牢固，運動時會引起振動及噪音，并促使壓下絲桿，傳動齒輪的受損。當傳動聯(lián)接件有突出物或采用齒輪、鏈輪傳動時，應(yīng)考慮加防護裝置，輸出軸上承受較大的徑向載荷時，應(yīng)選用加強型。 3.按規(guī)定的安裝裝置保證工作人員能方便的靠近油標、通氣塞、排油塞。安裝就位后應(yīng)按次序全面檢查安裝位置的準確性，各緊固件壓緊的可靠性，安裝后應(yīng)能夠靈活轉(zhuǎn)動。減速機采用油池飛濺潤滑，壓下螺絲傳動利用稀油潤滑，能夠提高其傳動件的壽命1-1.5倍。在運行時用戶需將通氣孔的螺塞取下，換上通

62、氣塞。按不同的安裝位置，并打開油位塞螺釘檢查油位線的高度，從油位塞處加油至潤滑油從油位塞溢出位置，擰上油位塞確定無誤后，方可進行空載試運行，時間不得少于兩個小時。運轉(zhuǎn)時應(yīng)平穩(wěn)，無沖擊、振動、雜音及滲漏油現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時排除。經(jīng)過一定的時期應(yīng)再檢查油位，以防止機殼可造成的泄露，如環(huán)境溫度過高或過低時可改變潤滑油的牌號。 4.擇安裝順序時，應(yīng)該先按找平、找正、找標高安裝好箱體，然后根據(jù)箱體的具體位置安裝電動機及聯(lián)軸器。安裝時先由零件組成部件，再由部件最后裝配成主體。 5.滾動軸承安裝時，先將軸承壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔中。壓裝時要在軸承端面墊一個軟金屬制作的套管

63、，套管的內(nèi)徑應(yīng)比軸頸直徑大，外徑應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的擋擋邊的直徑，以免壓壞保持架。另外，裝配時，要注意導(dǎo)正，防止軸承歪斜，否則不僅裝配困難，而且會產(chǎn)生壓痕，使軸和軸承過早損壞。 6.圓柱齒輪裝配時先將齒輪裝配在軸上，再把齒輪軸組件裝入齒輪箱中。齒輪孔與軸配合要適當，不得產(chǎn)生偏心和歪斜現(xiàn)象。齒輪副應(yīng)有準確的裝配中心距和適當?shù)凝X側(cè)間隙。保持嚙合時有足夠的接觸面積和接觸部位。要進行裝配質(zhì)量檢查，用千分尺及方水平測量中心距；用壓鉛法或千分尺法檢查齒側(cè)間隙。 7.箱體與其他鑄件不加工面應(yīng)清理干凈，除毛邊毛刺，并浸涂防銹漆；零件裝配前 用煤油清洗，軸承及蝸輪、蝸桿用汽油清洗；調(diào)整、固定軸

64、承時應(yīng)留有軸向間隙0.2-0.5mm；油箱內(nèi)裝有220工業(yè)齒輪油，油量達到規(guī)定深度；壓下絲桿應(yīng)稀油潤滑，提高其使用壽命；箱體剖分面、各接觸面不允許漏油滲油，箱體剖分面允許涂以密封油或水玻璃，許使用任何其他填料；體內(nèi)壁涂耐油油漆，減速器外表面涂灰色油漆。 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計當中，即便我的理論知識比較扎實，可是平時就幾次設(shè)計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，使我找到了信心。現(xiàn)在想想其實畢業(yè)設(shè)計當中的每一天都是很累的。正向老師說得那樣，機械專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計沒有那么簡單，你想復(fù)制粘貼或者你想自己胡亂

65、蒙兩個數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行，因為你的每一個數(shù)據(jù)都要從機械設(shè)計書上或者機械設(shè)計手冊上找到出處。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務(wù)。 三個半月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了。在這次實踐的過程中我學(xué)到了一些除技能以外的他東西，領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。經(jīng)過這段時間的奮戰(zhàn)，我的我設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的單

66、純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 參考文獻 [1] 張小平，秦建平.軋制理論[M].冶金工業(yè)出版社，2006. [2] 鄒家祥.軋鋼機械[M].第三版.冶金工業(yè)出版社，1989.6. [3] 劉鴻文.材料力學(xué)Ⅰ[M].第5版.北京：高等教育出版社，2004. [4] 朱張校.工程材料[M].第四版.北京：清華大學(xué)出版社，2009.9. [5] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. [6] 濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計[M].第7版.北京：高等教育出版社，2006. [7] 唐增寶，常建娥.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].第3版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006. [8] 李應(yīng)張.冶金生產(chǎn)工藝及設(shè)備[M].冶金工業(yè)出版社，2006