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２５０線材軋機(jī)的設(shè)計(jì),,設(shè)計(jì)目的及意義,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、方案設(shè)計(jì)、參數(shù)確定、理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、分析及解決問(wèn)題的能力，達(dá)到高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用型人才的基本訓(xùn)練要求。 線材是重要的軋制產(chǎn)品之一，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有特別重要的地位。近些年來(lái)，熱軋線材的生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備有了快速的進(jìn)步和發(fā)展。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是展現(xiàn)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外線材生產(chǎn)發(fā)展成果，特別是高速線材生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)與裝備、科研新成果、基本理論、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等。,摘 要,設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)為250×3型鋼軋鋼機(jī)，軋輥的直徑為250 mm。軋鋼機(jī)主要用來(lái)為軋制小型線材，采用三輥式工作機(jī)座。軋鋼機(jī)的主要設(shè)備是由一個(gè)主機(jī)列組成的。軋鋼機(jī)的主機(jī)列是由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的。采用的配置方式為電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——齒輪機(jī)座——軋機(jī)。由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn)，原動(dòng)機(jī)采用造價(jià)較底的高速交流主電機(jī)?？紤]到軋制負(fù)荷很不均勻，為了均衡電機(jī)負(fù)荷，減少電機(jī)的容量，在減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間加有飛輪。齒輪機(jī)座：其用途是傳遞轉(zhuǎn)矩給工作輥，設(shè)計(jì)采用三個(gè)直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密閉的箱體內(nèi)。聯(lián)軸器：在減速器與齒輪機(jī)座之間采用的是安全連軸器。而主聯(lián)軸器采用的的梅花接軸聯(lián)軸器。,原始資料,原始數(shù)據(jù)：２５０三棍線材軋機(jī)采用復(fù)二式布置，三架軋機(jī)集中驅(qū)動(dòng)．孔型采用橢圓－圓孔型，軋制速度為5m/s。,設(shè)計(jì)內(nèi)容,1.軋制力的計(jì)算 1)軋制平均單位壓力的確定:在軋制的過(guò)程中，軋件在軋輥見(jiàn)承受軋制壓力的作用而發(fā)生塑性變性，由于軋件塑性變形時(shí)的體積不變。 2)軋制總壓力的確定 3)軋制力矩的確定 4)電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)中，電機(jī)的功率要參考現(xiàn)場(chǎng)軋機(jī)的功率，故選電機(jī)為T(mén)RB7——6，異步電動(dòng)機(jī)。額定功率為280KW，額定電壓為380伏，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速980/分，效率為93％。最大的轉(zhuǎn)矩為2.2。,,2.飛輪的設(shè)計(jì),1)飛輪力矩的確定 :電動(dòng)機(jī)尖峰負(fù)荷降低的多少與主傳動(dòng)系統(tǒng)總飛輪力矩有關(guān)，而飛輪力矩占總飛輪力矩相當(dāng)大的比重，故飛輪力矩是飛輪的一個(gè)重要參數(shù)。 2)飛輪的強(qiáng)度的校核 :飛輪的強(qiáng)度應(yīng)滿足要求，才能保證飛輪安全工作。,3.減速器的選擇,減速器的特點(diǎn)及選擇:底速、重載、沖擊負(fù)荷大，沖擊次數(shù)頻繁目前用于中小型軋鋼機(jī)主傳動(dòng)的減速機(jī)有兩種配置方式： 電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——軋機(jī)； 電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——齒輪機(jī)座——軋機(jī)。 在第一種配置方式中，減速機(jī)與軋機(jī)直接相連，處于劇烈的負(fù)荷工作，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的使用和配置情況加以區(qū)別，設(shè)計(jì)時(shí)采用第二種配置方式。,4.齒輪機(jī)座的設(shè)計(jì),在軋機(jī)的傳動(dòng)的裝置中，齒輪機(jī)座用于傳遞扭距到工作機(jī)座的每一個(gè)軋輥；其特點(diǎn)是低速、重載、沖擊的次數(shù)頻繁。中小型的軋鋼機(jī)的齒輪機(jī)座一般有二重式、三重式和復(fù)合式等三種類(lèi)形。三重式齒輪機(jī)座應(yīng)用于橫列式中小型軋鋼機(jī)，因此我們采用三重式齒輪機(jī)座 。,5.軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì),工作機(jī)座是軋鋼機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。他是由軋輥及其軸承、軋輥調(diào)整裝置，機(jī)架及輥?zhàn)炔考慕M成。軋輥與軋輥軸承座是整個(gè)工座機(jī)做的核心部分,設(shè)計(jì)總量,論文總計(jì)66頁(yè) 圖紙5張(A0 :1張 A1 :2張 A2 :兩張),致謝,本次設(shè)計(jì)在4位指導(dǎo)老師的辛勤指導(dǎo)下，順利完成了。在此次的設(shè)計(jì)中，我獲得的許多從書(shū)本難以獲得的知識(shí)，實(shí)踐能力在此設(shè)計(jì)中得到了充份的鍛煉，各門(mén)知識(shí)得到了很好的綜合訓(xùn)練，不過(guò)在此設(shè)計(jì)中我也有許多的不足之處，獨(dú)立思考的能力有待進(jìn)一步的加強(qiáng)。, 第IV頁(yè)
250線材軋機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)為250×3型鋼軋鋼機(jī)，軋輥的直徑為250 mm。軋鋼機(jī)主要用來(lái)為軋制小型線材，采用三輥式工作機(jī)座。軋鋼機(jī)的主要設(shè)備是由一個(gè)主機(jī)列組成的。軋鋼機(jī)的主機(jī)列是由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的。采用的配置方式為電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——齒輪機(jī)座——軋機(jī)。由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn)，原動(dòng)機(jī)采用造價(jià)較底的高速交流主電機(jī)?？紤]到軋制負(fù)荷很不均勻，為了均衡電機(jī)負(fù)荷，減少電機(jī)的容量，在減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間加有飛輪。齒輪機(jī)座：其用途是傳遞轉(zhuǎn)矩給工作輥，設(shè)計(jì)采用三個(gè)直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密閉的箱體內(nèi)。聯(lián)軸器：在減速器與齒輪機(jī)座之間采用的是安全連軸器。而主聯(lián)軸器采用的的梅花接軸聯(lián)軸器。
關(guān)鍵詞： 軋鋼機(jī)，齒輪機(jī)座，飛輪
250 Design of wire rod mill
Abstract
Rolling mill designed for 250 x 3 payments rolling mill, roller diameter of 250mm. Rolling mill for rolling mainly to small wire rod, a three roller-working machine Block. Rolling mill equipment is a major component of the mainframe out. Rolling mill is the former mainframe is motivated transmission devices and the three basic components of the implementing agencies. Allocation method used for electric motors -- slowdown plane -- plus seat -- rolling mill.The roller to the irreversible and rotational speed, the original motivation for the introduction of a more rapid exchange of the costs of Electrical. Taking into account the rolling load is uneven, to balance electrical loads and reduce the electrical capacity slowdown in the increase between a flywheel and electric motors. Flywheel design and installation of electric motors in decelerator between its role in the adoption roller and roller idling, a mobile storage device in a balanced transmission loads; gear seat : its purpose is to transmit torque to the work revolve, the equivalent diameter cylindrical design used three words plus people lined up in the vertical plane, packed in sealed .Shaft coupling : in the Block reducer and gear is used between security company axle vehicles.
Key words：Rolling mill ，gear seat ，flywheel
目錄
1 緒論 1
1.1軋鋼機(jī)的定義 1
1.2軋鋼機(jī)的標(biāo)稱 1
1.3軋鋼機(jī)的用途 1
1.4小型軋鋼機(jī)的主機(jī)列 2
2 軋制壓力和軋制力矩的計(jì)算 5
2.1軋制平均單位壓力的確定 5
2.2軋制總壓力的確定 7
2.3軋制力矩的確定 8
2.4電動(dòng)機(jī)的選擇 8
3 飛輪的設(shè)計(jì) 9
3.1飛輪力矩的確定 9
3.2飛輪的強(qiáng)度的校核 11
4 減速器的選擇 13
4.1傳動(dòng)比的計(jì)算 13
4.2減速器的特點(diǎn)、破壞形式 14
4.2.1主減速機(jī)的特點(diǎn) 14
4.2.2主減速機(jī)齒輪的破壞形式 14
4.3主減速機(jī)的結(jié)構(gòu) 15
4.4 主減速器的潤(rùn)滑及防護(hù)措施 15
4.5 齒輪的材料和熱處理 16
4.6減速器的工作狀態(tài)分析 16
５齒輪機(jī)座的設(shè)計(jì) 17
5.1齒輪機(jī)座的類(lèi)型和結(jié)構(gòu) 17
5.2齒輪的設(shè)計(jì) 17
5.2.1齒輪節(jié)圓的直徑 17
5.2.2 模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、齒頃角 17
5.2.3計(jì)算力矩的確定 18
5.2.4軸端的強(qiáng)度計(jì)算 19
5.2.5滑動(dòng)軸承 19
5.3密封和漏油問(wèn)題 19
5.4齒輪機(jī)座的潤(rùn)滑 20
５.5齒輪機(jī)座的總述 20
6 軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì) 21
6.1工作機(jī)座的選擇 21
6.2軋輥與軋輥軸承的設(shè)計(jì) 22
6.2.1軋輥的類(lèi)型 22
6.2.2軋輥的結(jié)構(gòu) 22
6.2.3軋輥的參數(shù) 23
6.2.4軋輥的材料 23
6.3軋輥調(diào)整裝置的設(shè)計(jì) 25
6.4機(jī)架的設(shè)計(jì) 27
6.5機(jī)架強(qiáng)度的校核 28
7 孔型的設(shè)計(jì) 31
8 機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計(jì) 33
8.1優(yōu)化分析 33
8.2 軋機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 33
8.3 設(shè)計(jì)變量 34
8.4 目標(biāo)函數(shù) 36
8.4.1以機(jī)架在垂直方向上彈性變形最小作為目標(biāo)函數(shù) 36
8.4.2 以機(jī)架重量最輕為目標(biāo)函數(shù) 38
8.4.3 機(jī)架變形 38
8.5 約束條件 38
8.5.1 性能約束 38
8.5.2邊界約束 39
8.6計(jì)算結(jié)果及分析 39
8.6.1設(shè)計(jì)變量的數(shù)量及取法對(duì)設(shè)計(jì)量取值的影響 39
8.6.2 以機(jī)架變形最小為目標(biāo)的優(yōu)化計(jì)算 40
8.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例 41
8.8 優(yōu)化設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用 43
8.9 結(jié)論 45
結(jié)論 46
致謝 47
參考資料 48
附錄1 49
附錄2 57
第64頁(yè)
1 緒論
1.1軋鋼機(jī)的定義
軋鋼機(jī)也稱為軋鋼機(jī)械，一般把將被加工的材料在旋轉(zhuǎn)的軋輥間受壓力產(chǎn)生的塑性變形即軋制加工機(jī)器稱為軋鋼機(jī)，這是簡(jiǎn)單定義。大多數(shù)情況下，軋制生產(chǎn)過(guò)程要經(jīng)過(guò)幾個(gè)軋制過(guò)成，還要完成一系列的的輔助工序，如將原材料由倉(cāng)庫(kù)運(yùn)出加熱，軋件送往軋輥，軋制、翻轉(zhuǎn)、剪切、打印，軋件收集、卷取成卷等。
一個(gè)軋件的全過(guò)程由多種機(jī)械按工藝順序而成機(jī)組來(lái)完成，這種機(jī)組或機(jī)器體系叫軋鋼機(jī)械或稱軋鋼機(jī)。第一種情況軋鋼機(jī)由一個(gè)或幾個(gè)工作機(jī)座（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)、連軸器）和使軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)組，后一情況軋鋼機(jī)是由若干臺(tái)工做機(jī)組成，這些機(jī)組數(shù)目與加工軋材工藝過(guò)成生產(chǎn)率相適應(yīng)，因此，軋鋼機(jī)按順序排列并且用輥道或其他運(yùn)輸裝置連成一條工藝流水線機(jī)器組成機(jī)組。
軋鋼機(jī)是機(jī)械中使金屬在旋轉(zhuǎn)的軋輥中產(chǎn)生變形的那部分設(shè)備。主要使設(shè)備排列成一定形式的工作線稱為軋鋼機(jī)的主機(jī)列。用以完成其他工序的機(jī)械設(shè)備稱為輔助機(jī)械。
1.2軋鋼機(jī)的標(biāo)稱
軋鋼機(jī)的類(lèi)別與規(guī)格與軋鋼機(jī)的斷面尺寸有關(guān)，因此軋鋼機(jī)的初軋和型鋼的類(lèi)是以軋鋼的名義直徑。也就是說(shuō)軋鋼機(jī)的大小是常用與軋件有關(guān)的尺寸參數(shù)來(lái)標(biāo)稱。
初軋機(jī)和型鋼軋機(jī)的主要性能參數(shù)是軋輥名義直徑，因?yàn)檐堓伒拿x直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面有關(guān)，因此，初軋機(jī)和型鋼軋機(jī)是以軋輥的名義直徑標(biāo)稱的。
小型軋鋼機(jī)的名義直徑為：180——450mm.
1.3軋鋼機(jī)的用途
軋鋼機(jī)形式有兩種：冷軋與熱軋，熱軋主要用于開(kāi)坯，兼生產(chǎn)一部形鋼，這這種軋機(jī)的型號(hào)有630——650型軋機(jī)，500——550型軋機(jī)、650中型軋機(jī)與2300中板軋機(jī)等，冷軋主要用于終級(jí)軋制，軋帶鋼的產(chǎn)品很多，具有代表性的冷軋板帶鋼產(chǎn)品金屬鍍層薄板（包括鍍錫板、鍍鋅板等）、深沖板（以汽車(chē)鋼板最多）、電工硅鋼板、不銹鋼和涂層鋼板?，F(xiàn)也促使冷軋機(jī)的裝備技術(shù)和控制技術(shù)向更高的方向發(fā)展。型號(hào)有1400mmNKW、1250mmHC單輥可逆式軋機(jī). 1150mm二十輥冷軋機(jī),。
設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)為250×3軋鋼機(jī)，軋輥的直徑為250 mm.，軋鋼機(jī)主要用來(lái)為軋制小型線材。25——50毫米的圓鋼，20——40毫米的方鋼；螺紋鋼等。
其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：
1、采用三輥式工作機(jī)座，主電機(jī)不可逆轉(zhuǎn)，中上輥與中下輥交替過(guò)鋼，實(shí)現(xiàn)多道次的軋制。
2、由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn)，可采用造價(jià)較底的高速交流主電機(jī)在傳動(dòng)裝置中裝有減速機(jī)和齒輪機(jī)座?？紤]到第一機(jī)座軋件較短，軋制次數(shù)較多，負(fù)荷很不均勻，為了均衡電機(jī)負(fù)荷，減少電機(jī)的容量，在減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間加有飛輪。
3、多數(shù)250型鋼軋機(jī)要求既開(kāi)坯又軋件，具有一機(jī)多能的特性，因此，軋機(jī)急需要較強(qiáng)的能力，又需要較強(qiáng)的剛度，而且由于經(jīng)常需要更換品種，在軋機(jī)結(jié)構(gòu)上需考慮換輥方便。
4、為了便于換輥，三個(gè)機(jī)座的軋輥都采用梅花接軸連接。
1.4小型軋鋼機(jī)的主機(jī)列
軋鋼機(jī)的主要設(shè)備是由一個(gè)或數(shù)個(gè)主機(jī)列組成的。軋鋼機(jī)的主機(jī)列是由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的。
1、工作機(jī)座：工作機(jī)座為軋鋼機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由軋輥及其軸承軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)和上軋輥的平衡機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)軋件的軋件進(jìn)入軋輥用的導(dǎo)裝置，工座機(jī)座的機(jī)架及支撐機(jī)座并把機(jī)座固定在地基上用的軌零、部件的和機(jī)構(gòu)組成。
2、傳動(dòng)裝置：聯(lián)軸器：聯(lián)軸器包括電機(jī)聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器，電機(jī)聯(lián)軸器用來(lái)連接電動(dòng)機(jī)與減速器的主動(dòng)齒輪軸；而主聯(lián)軸器則用來(lái)連接減速器與機(jī)輪機(jī)座的傳動(dòng)軸，既自減速器將轉(zhuǎn)矩傳至齒輪機(jī)座的主動(dòng)齒輪。
減速器：在軋鋼機(jī)中減速器的作用將電動(dòng)機(jī)較高的轉(zhuǎn)速變成軋機(jī)所需的轉(zhuǎn)速，因而可以在主傳動(dòng)中選用價(jià)格較底的高速電動(dòng)機(jī)。確定是否采用減速器的一個(gè)重要條件，就是比較減速器及其摩擦損耗的費(fèi)用是否低于低速電機(jī)的與高速電機(jī)的之間的差價(jià)，一般情況下，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于200—250轉(zhuǎn)/分才采用減速器。小型軋鋼機(jī)轉(zhuǎn)速小于200轉(zhuǎn)/分，因而采用減速器。
采用減速器時(shí)，根據(jù)傳動(dòng)比的大小選用一級(jí)（傳動(dòng)比i小于等于8）二級(jí)（傳動(dòng)比等于8——40）或三級(jí)（傳動(dòng)比i大于40）減速器。與這些減速器相對(duì)應(yīng)的軋輥速度分別為200——250轉(zhuǎn)/分，40——50轉(zhuǎn)/分，以及10——15轉(zhuǎn)/分。
連接軸：軋鋼機(jī)齒輪機(jī)座，減速器或電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和力矩，都是通過(guò)連接軸傳遞給軋輥的。設(shè)計(jì)采用橫列式布置軋機(jī)，一個(gè)工作機(jī)座的軋輥是通過(guò)連接軸傳動(dòng)的。軋鋼機(jī)采用的連接軸有萬(wàn)向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和齒輪接軸等。
設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)采用梅花接軸它常用在橫列式軋機(jī)上。
飛輪：設(shè)計(jì)的是一個(gè)飛輪裝置在減速器的小齒輪軸上。它的作用是在通過(guò)軋輥與軋輥空轉(zhuǎn)時(shí)，作動(dòng)蓄能器以均衡傳動(dòng)負(fù)荷；既軋輥空轉(zhuǎn)時(shí)，飛輪加速，積蓄能量；而軋件通過(guò)時(shí)，飛輪減速。放出能量，幫助軋制。
齒輪機(jī)座：其用途是傳遞轉(zhuǎn)矩給工作輥，設(shè)計(jì)采用三個(gè)直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密閉的箱體內(nèi)
3、電動(dòng)機(jī)的選擇：軋鋼機(jī)的電動(dòng)機(jī)的形式的選擇與軋鋼機(jī)的工作制度有著緊密的聯(lián)系。設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)是軋制速度不需要調(diào)節(jié)的不可逆式軋鋼機(jī)，采用異步電動(dòng)機(jī)。
異步電動(dòng)機(jī)主要用在有劇烈尖峰負(fù)荷的軋機(jī)上，為了減少電動(dòng)機(jī)的容量，有時(shí)裝有飛輪，異步電動(dòng)機(jī)投資費(fèi)用較底，在小形軋鋼機(jī)上很適合。
4、小型軋鋼機(jī)的工作制度：一般中小形軋鋼機(jī)的工作制度可以分為：不可逆式的，可逆式的與帶張力軋制等幾種方式
設(shè)計(jì)采用不可逆軋機(jī)的工作制度，在這種工作制度下，每個(gè)軋輥的方向不變?cè)伒霓D(zhuǎn)速為不可變的。
三輥軋鋼機(jī) 二輥軋鋼機(jī)
圖1.1 軋機(jī)的工作制度
小型軋鋼機(jī)的總體布局
軋鋼機(jī)的主要設(shè)備由一列主機(jī)列，此軋機(jī)的總體布局基本上與主機(jī)列一致，結(jié)構(gòu)如下：
主機(jī)列三個(gè)基本部分組成，主電機(jī)，傳動(dòng)機(jī)械，工作機(jī)座。
設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)裝置由齒輪機(jī)座，減速器，聯(lián)軸器，接軸組成，在電機(jī)與減速器之間用飛輪連接，在齒輪機(jī)座與減速器之間是用飛輪連接。在齒輪機(jī)座與減速器用安全聯(lián)軸器。因以上中除安全聯(lián)軸外，均在主機(jī)列中給以介紹，現(xiàn)對(duì)安全聯(lián)軸器作以介紹。
安全聯(lián)軸器：一般帶有飛輪的軋機(jī)，都有安全聯(lián)軸器。當(dāng)軋機(jī)上的轉(zhuǎn)矩超過(guò)額定的轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)軸器能夠分開(kāi)，保護(hù)軋機(jī)的零部件，使之免受損壞。
工作機(jī)座為兩個(gè)三輥工作機(jī)座和一個(gè)二輥工作機(jī)座，總體結(jié)構(gòu)如圖：
1主電機(jī) 2聯(lián)軸器3減速器4安全聯(lián)軸器5齒輪機(jī)座6梅花萬(wàn)向接軸聯(lián)軸器 7工作機(jī)座8梅花接軸
圖 1.2 軋鋼機(jī)總裝圖
2 軋制壓力和軋制力矩的計(jì)算
在驗(yàn)算軋機(jī)的強(qiáng)度、挖掘軋機(jī)的潛力和設(shè)計(jì)新的軋機(jī)時(shí)，軋機(jī)的尺寸、傳動(dòng)的功率和允許的壓下規(guī)程均取決于軋制壓力的大小與方向。在設(shè)計(jì)新的軋機(jī)時(shí)，為了零件的強(qiáng)度和選擇電動(dòng)機(jī)的功率，就必須知道軋機(jī)在一定軋制條件下的軋制壓力、軋制力矩和軋制功率
2.1軋制平均單位壓力的確定
在軋制的過(guò)程中，軋件在軋輥見(jiàn)承受軋制壓力的作用而發(fā)生塑性變性，由于軋件塑性變形時(shí)的體積不變。因此變形區(qū)的軋件在垂之方向上產(chǎn)生壓扁，在軋件方向上產(chǎn)生延伸，大量的實(shí)驗(yàn)資料證實(shí)，開(kāi)坯，型鋼，線材軋機(jī)的軋制壓力，采用S。愛(ài)克隆德公式計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果比較接近。
愛(ài)克隆德公式的適用范圍：軋制溫度高于800度，軋制材質(zhì)為炭鋼，軋制速度不大于20米/秒。
在愛(ài)克隆德的公式中，軋制的單位不僅是軋件機(jī)械性能的函數(shù)，而且是變形速度、摩擦系數(shù)、接觸弧長(zhǎng)和軋件平均高度之比的函數(shù)，軋制平均單位壓力由三部分組成：
=++ (kg/) (2.1)
（1） Ｋ值:Ｋ為軋件在軋制溫度t度下的單向靜壓縮時(shí)的單位變形阻力，計(jì)算公式為:
=(14-0.01) (kg/) (2.2)
式中 ——軋制溫度；
——軋件的化學(xué)成分，計(jì)算公式為：
=1.4+C+0.3Cr+Mn (2.3)
其中 C為百分含量；
Mn為百分含量；
?Cr為百分含量。
軋制的材料設(shè)為A3鋼，則C取0.3
W=1.4+0.3=1.7帶入K式中為
=（14-0.01×1000）×1.7=6.8（ kg/)
（2） 值：值為變形速度引起的變形阻力，其計(jì)算公式為：
=U(kg/) (2.4)
式中 ——軋件在軋制溫度為度時(shí)的粘度系數(shù)，其計(jì)算公式為：
=0.01（14-0.01）￠(kg ·s/) (2.5)
￠為軋鋼機(jī)的軋制速度的修正系數(shù)；
U——變形速度，計(jì)算公式為：
U=（/s） (2.6)
其中 R為軋輥的半徑；
V為軋輥的圓周速度（軋制速度）（mm/s）；
為道次壓下量，計(jì)算公式為
=h1-h2(?毫米)
h1,h2為軋制前后的軋件的高度(毫米)；
查表2—1的軋制的修正系數(shù)為1
所以 =0.01（14-0.01×1000）×1=0.04 （kg·s/)
以上取值，有賴于軋輥的轉(zhuǎn)速，其值為40——49轉(zhuǎn)/分。
初選V,?由現(xiàn)場(chǎng)以同類(lèi)軋機(jī)取得，V=700（mm/s）
=25mm(最大的壓下量)
h1=60 mm(初使的高度)
h2＝35 mm (軋制后的高度)
帶入 U＝2×700×/（60+35）=6（mm/s）
所以 ＝0.04×6=0.24（kg/)
（3） 值：
=（+）M（kg/） (2.7)
式中 ——表示外摩擦對(duì)軋制平均單位壓力的影響系數(shù)，其計(jì)算公式為:
= (2.8)
為軋輥間的摩擦系數(shù)，計(jì)算公式為：
=（1.05-0.005）a
a為軋輥之間的修正系
軋輥的修正系數(shù)鋼軋輥a=1, 硬面鑄鐵軋輥a=0.8取a=0.8
所以 U＝（1.05-0.0005×1000）×0.8=0.44
則 =(1.6×0.44-1.2×25)/(60+35)=0.1
=(6.8+0.24)×0.14=0.986（ kg/)
(4) 則平均單位壓力：
=6.8+0.24+0.986=8.03（ kg/)
2.2軋制總壓力的確定
軋制總壓力的計(jì)算公式可用下式計(jì)算
N=PF (2.9)
P——軋件與軋輥接觸弧上的平均單位壓力
F——軋件與軋輥間的接觸面積在軋制總壓力垂直面上的的投影（簡(jiǎn)稱為接觸面積）
各種不同的情況下計(jì)算接觸面積的方法不同，有以下幾種情況1輥徑相同的情況2軋制異型斷面軋件時(shí)的情況3冷軋時(shí)的情況4中（厚）板角軋時(shí)的情況。
我采用的是輥徑相同時(shí)的情況，計(jì)算公式為：
=() (2.10)
式中 ——軋輥的半徑（毫米）；
——壓下量（毫米）；
,軋制前、后軋件的寬度。
==3429（）
所以 =×=8.03×3429=27537(kg)
= (2.11)
為軋輥間的摩擦系數(shù)，計(jì)算公式為：
=（1.05-0.005）a (2.12)
a為軋輥之間的修正系
軋輥的修正系數(shù)鋼軋輥a=1, 硬面鑄鐵軋輥a=0.8取a=0.8
所以 U＝（1.05-0.0005×1000）×0.8=0.44
則 =(1.6×0.44-1.2×25)/(60+35)=0.1
=(6.8+0.24)×0.14=0.986（ kg/)
2.3軋制力矩的確定
傳動(dòng)軋輥時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的力矩由下種四種力矩組成：
= (2.13)
式中 ——軋制力矩；
——附加摩擦力矩；
——空轉(zhuǎn)力矩；
——?jiǎng)恿兀?
——軋輥與主電機(jī)間的傳動(dòng)比。
其中、、與比較，比較大。所以可以將上式簡(jiǎn)化
M=K (2.14)
式中K為安全系數(shù)，取 K=1.5；
初選軋機(jī)總傳動(dòng)比: i=10。
所以軋制力矩為: M==252.9（Nm）
粗算所需電動(dòng)機(jī)的功率： P===26（KW）
2.4電動(dòng)機(jī)的選擇
從上面的計(jì)算結(jié)果看，電動(dòng)機(jī)的功率只在30KW左右，為了使軋機(jī)具有較高的能量?jī)?chǔ)存，使其在復(fù)雜的工作環(huán)境中工作，所選的電機(jī)功率要比此大的多。
上面所求的功率只是在某一道次的功率，在其他的情況下，軋機(jī)需軋制各種線材、型材，因此，需要改型，需要的功率要大一些。
設(shè)計(jì)中，電機(jī)的功率要參考現(xiàn)場(chǎng)軋機(jī)的功率，故選電機(jī)TRB7——6，異步電動(dòng)機(jī)。
此電機(jī)的一些數(shù)據(jù)從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》查的為：額定功率為280KW，額定電壓為380伏，滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速980/分，效率為93％。最大的轉(zhuǎn)矩為2.2。
3 飛輪的設(shè)計(jì)
采用飛輪的目的是降低軋制時(shí)電機(jī)的尖峰負(fù)荷、增加空載時(shí)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，從而在整個(gè)的工作過(guò)程中，使電機(jī)的負(fù)荷均勻，以便按允許過(guò)載能力選擇較小的電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷的變化而變化，飛輪儲(chǔ)存或放出能量，達(dá)到均衡電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的目的。
飛輪安裝在電動(dòng)機(jī)的軸線上，并安裝在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間。
3.1飛輪力矩的確定
電動(dòng)機(jī)尖峰負(fù)荷降低的多少與主傳動(dòng)系統(tǒng)總飛輪力矩有關(guān)，而飛輪力矩占總飛輪力矩相當(dāng)大的比重，故飛輪力矩是飛輪的一個(gè)重要參數(shù)。
飛輪本身的飛輪力矩為為傳動(dòng)總的飛輪力矩的一個(gè)組成部分，所以在計(jì)算之前，必須先計(jì)算。
主傳動(dòng)系統(tǒng)的總的飛輪力矩
=（T·） (3.1)
在尖峰負(fù)荷的時(shí)刻，主傳動(dòng)的系統(tǒng)需要釋放的能量可按下式計(jì)算：
= (3.2)
式中 ——在尖峰負(fù)荷下電動(dòng)機(jī)的最大的功率，其值可按作用在電動(dòng)機(jī)軸上的最大的轉(zhuǎn)矩確定:
= (3.3)
——尖峰負(fù)荷的時(shí)間；
——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，一般取=0.12—0.17，取為0.15；
從電動(dòng)機(jī)的參數(shù)中查的為2.2；
為電動(dòng)機(jī)的額定的轉(zhuǎn)數(shù)為980轉(zhuǎn)/分。
則 ==2257.6（KW）
由工廠現(xiàn)實(shí)測(cè)得為1秒；
所以 =2257.6×1=2257.6 KW·
則 ==6.17（T·）
則 飛輪的轉(zhuǎn)矩為=--（T·）
式中 ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩（T·）；
——軋機(jī)傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)部分折算到電機(jī)軸上的飛輪力矩（T·）；
可以近似的認(rèn)為與相當(dāng)。
因飛輪的圓周速度越高，則飛輪由于離心力所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力就越大。確定飛輪直徑D，考慮圓周的速度小于允許的最大圓周的速度，即
D≤
式中 飛輪n——飛輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；
——飛輪最大的圓周速度，整體鑄造的圓盤(pán)式飛輪（鑄鋼），=70 —90 （3.4）
D≤=1.36M
則取D =0.96米——1米
D=1米
飛輪采用一個(gè)，飛輪的直徑可取的大一些，通過(guò)這兩個(gè)取這個(gè)方案。
飛輪的結(jié)構(gòu)和主要的參數(shù)。
根據(jù)飛輪的直徑和圓周的速度的不同，選擇飛輪的結(jié)構(gòu)為整體鑄造圓盤(pán)式飛輪，飛輪的材料為ZG35。
主要的參數(shù)由書(shū)《中小型軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算》中表格有如下的關(guān)系：代號(hào)飛輪結(jié)構(gòu)各部關(guān)系
表3.1 飛輪結(jié)構(gòu)關(guān)系表
D
D=100 mm
≥
(0.8—0.84)D
C
（0.3—0.34）
(0.1—0.15）D
0.5（+）
d
根據(jù)軸計(jì)算
（0.1—0.15）（- ）
（1.6—1.8）d
注：因?yàn)镈=1000mm 所以=810—840 。
表3.2 飛輪參數(shù)表
=（011—0.15）D=110—150
=130 mm
d =100 mm
d =100 mm
=130 mm
=130 mm
C =（0.3—0.34）
C =42 mm
= 0.5（+）
=500 mm
=（1.6—1.8）d
= 170 mm
=（0.1—0.15）（- ）
= 80 mm
飛輪整體鑄造后時(shí)效處理，進(jìn)行機(jī)械加工。飛輪裝置外圍加安全罩。
3.2飛輪的強(qiáng)度的校核
飛輪的強(qiáng)度應(yīng)滿足要求，才能保證飛輪安全工作。
飛輪的直徑滿足下公式即可滿足要求。
D≤ （3.5）
飛輪的直徑就是按此關(guān)系式求的，為了驗(yàn)證一下，下面校核一下強(qiáng)度。
飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輪緣的內(nèi)表面所產(chǎn)生的應(yīng)力可按下式計(jì)算：
（N/cm） （3.6）
式中 V——飛輪的圓周速度（m/s）；
r——飛輪輪緣的內(nèi)半徑（m）；
R——飛輪的外半徑（m）；
V=70(m/s)
=3718.96（N/cm）
=371.869(kg/)
所以強(qiáng)度足夠
4 減速器的選擇
4.1傳動(dòng)比的計(jì)算
軋件出軋輥的初速度，直接影響軋鋼的效率，若軋件的出軋輥的初速度快，可提高效率，同時(shí)軋制工人不容易軋制。因而軋件的初速度以小于2米/秒為益。
初選軋件的出輥速度為0.7米/秒，計(jì)算軋輥轉(zhuǎn)速 n:
（4.1）
取n=50r/min
=980/50=19.6 （4.2）
在減速器等軋鋼機(jī)存在著傳動(dòng)裝置的效率問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)的效率為93.7％，
可知減速器、齒輪機(jī)座的效率為94％。
則 i=×93.7％×94％×94％=16
這樣將為：
==750/16=47r/min
為一般情況電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。
軋制速度為：
（4.3）
=3.14×300×47=0.74 m/s
此軋制速度現(xiàn)場(chǎng)小型軋鋼機(jī)軋制速度相似，因而符合生產(chǎn)實(shí)際。二選擇減速器。
由于確定=16，符合選二級(jí)減速器傳動(dòng)比的條件。選二級(jí)減器。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8—427，查的i=16對(duì)應(yīng)的代號(hào)為8在根據(jù)承載能力查表8—429，選取中心距a=1000毫米，工作類(lèi)型：連續(xù)型，在查表8—424，的減速器的型號(hào)：ZL100型，最后確定減速器的型號(hào)：ZL100—8—，其外型及安裝尺寸如下。
型號(hào)： ZL100
中心踞： A=1000 =400 =600
中心高： =650
輪廓齒寸: H=1306 、L=1910、B=810 、=810 、=145 、=1550 、=22 =26、=50
地腳螺釘: d=M36、 n=8 、=610 、=7、=595、=510、=320
圖4.1 ZL 型和ZLH減訴器外形及安裝尺寸
4.2減速器的特點(diǎn)、破壞形式
4.2.1主減速機(jī)的特點(diǎn)
底速、重載、沖擊負(fù)荷大，沖擊次數(shù)頻繁目前用于中小型軋鋼機(jī)主傳動(dòng)的減速機(jī)有兩種配置方式：
電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——軋機(jī)；
電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——齒輪機(jī)座——軋機(jī)。
在第一種配置方式中，減速機(jī)與軋機(jī)直接相連，處于劇烈的負(fù)荷工作，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的使用和配置情況加以區(qū)別，設(shè)計(jì)時(shí)采用第二種配置方式。
4.2.2主減速機(jī)齒輪的破壞形式
生產(chǎn)實(shí)踐證明，軋鋼機(jī)減速機(jī)齒輪破壞的主要形式表現(xiàn)為點(diǎn)蝕、縮性變形、膠合、磨損、剝落而不是斷齒。
4.3主減速機(jī)的結(jié)構(gòu)
減速機(jī)是由齒輪、箱體、軸、軸承、箱蓋等主要零件組成。
齒輪做成人字齒，因?yàn)檫@種齒輪工作比較平穩(wěn)，而且對(duì)軸承不產(chǎn)生軸向力。
齒輪的加工方法：滾齒刀（人字）（8級(jí)精度）。
在減速器中，只有底速軸采用軸向固定，其他的軸留有少量的軸向的游隙，使她可以自由的串動(dòng)，以免卡主齒輪。軸向的游隙為0.8—1mm。
中心距小于或等于1000毫米的減速器，采用滾動(dòng)軸承，減速器的材料為鑄鐵，
1、中心距 查表的 a=1000mm
2、傳動(dòng)比 總的傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)之比確定。i=16
3、齒寬系數(shù) 為齒輪的寬度和中心距之比。，=0.4—0.6，取=0.5。
4 、模數(shù)和齒數(shù)
模數(shù)降低，小齒輪齒數(shù)齒數(shù)和均應(yīng)取較大的值。齒數(shù)增加使齒的磨損減小，同時(shí)增大重和的系數(shù)，有利于減低接觸應(yīng)力。
一對(duì)齒輪要求有較大的傳動(dòng)比時(shí)，≥20，取一級(jí)小齒輪的齒數(shù)為22，大齒輪為84。
二級(jí)小齒的齒數(shù)為22，大齒輪為93。齒數(shù)和模數(shù)與中心距和齒傾角的關(guān)系
為 （4.4）
模數(shù)按上式計(jì)算的6.5、9。
5、齒頃角
漸開(kāi)線齒輪的齒頃角：對(duì)于人字型齒輪= 取齒頃角
4.4 主減速器的潤(rùn)滑及防護(hù)措施
為了保證齒輪對(duì)嚙合時(shí)有可靠的潤(rùn)滑，采用注噴循環(huán)潤(rùn)滑。
采用28號(hào)軋鋼機(jī)油，進(jìn)游溫度小于等于，回油溫度小于等于。
減速器漏油的主要部位是在箱蓋 與箱體之間的接觸面、端軸及箱體的接觸處。
防止箱蓋與箱體之間的漏油，可將箱蓋下部壁板延長(zhǎng)插入箱體的接觸處，深度為120mm——140mm,延長(zhǎng)的插板四周拐角處要焊接，并在箱蓋與箱體的水平接觸面圖上密封膠。
4.5 齒輪的材料和熱處理
小齒輪的材質(zhì)為，大齒輪為。生產(chǎn)實(shí)踐證明，齒輪對(duì)承載能力除了決定于齒面硬度外，同時(shí)還與齒輪對(duì)的硬面差和齒面金相組織有關(guān)，而小齒輪調(diào)質(zhì)及大齒輪正火的熱處理配合方式，比大小齒輪均采用調(diào)質(zhì)的使用壽命高。
大齒輪采用正火處理，HB190——220；小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理
4.6減速器的工作狀態(tài)分析
減速器為展開(kāi)式減速器，這種兩極展開(kāi)式圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單齒輪對(duì)軸承的位置不對(duì)稱，軸要具有較大的剛度。
改進(jìn)意見(jiàn)：如能選取“分流式”減速器，會(huì)使軋機(jī)工作更可靠，齒輪與軸承對(duì)稱布置，因此載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載平均分配，中間軸危險(xiǎn)截面上的扭距相當(dāng)于軸所傳遞扭距的一半。
其工作草圖如下：
圖中高速級(jí)采用人字齒輪，低速級(jí)可制成人字或直齒，結(jié)構(gòu)復(fù)
雜，適合變載的場(chǎng)合。
圖 4.2 齒輪與軸承配置圖
５齒輪機(jī)座的設(shè)計(jì)
5.1齒輪機(jī)座的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)
1、齒輪機(jī)座的結(jié)構(gòu)
齒輪機(jī)座箱體一般用鑄造的形式，由于齒輪機(jī)座的體積比較大，鑄造的工藝要求較高，一般的廠家無(wú)能力生產(chǎn)。因此，箱體采用分鑄拼焊結(jié)構(gòu)。焊條為T(mén)42。
具體的工藝要求如下：
鑄件退活后，對(duì)焊縫加工，焊縫要電磁探傷。
將焊好的箱體整體退火，然后機(jī)加工達(dá)到裝配要求。
分鑄拼焊結(jié)構(gòu)箱體生產(chǎn)較整體鑄造的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，易于制造；同時(shí)也有缺點(diǎn)：生產(chǎn)的周期長(zhǎng)，需工時(shí)長(zhǎng)，適合少量的加工。
2、齒輪機(jī)座的類(lèi)型
在軋機(jī)的傳動(dòng)的裝置中，齒輪機(jī)座用于傳遞扭距到工作機(jī)座的每一個(gè)軋輥；其特點(diǎn)是低速、重載、沖擊的次數(shù)頻繁。中小型的軋鋼機(jī)的齒輪機(jī)座一般有二重式、三重式和復(fù)合式 等三種類(lèi)形。其中二重式齒輪機(jī)座多用于小型的二輥初軋機(jī)，三重式齒輪機(jī)座應(yīng)用于橫列式中小型軋鋼機(jī)；復(fù)合式齒輪機(jī)座的形式較多，其特點(diǎn)是齒輪的機(jī)座和減速器和在一個(gè)共同的箱體內(nèi)。
采用三重式齒輪機(jī)座，齒輪機(jī)座的基本參數(shù)
5.2齒輪的設(shè)計(jì)
5.2.1齒輪節(jié)圓的直徑
軋輥中心距因軋輥重車(chē)和重磨后發(fā)生變化，節(jié)圓直徑
D=()/2 （5.1）
=(302+298)/2
=300mm
5.2.2 模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、齒頃角
齒數(shù) 取14—31，齒寬系數(shù)1.7—2.4，齒頃角為，模數(shù)為8—45。
齒輪參數(shù)的確定是根據(jù)同類(lèi)型的軋機(jī)的參數(shù)確定的。
中心距： A=d=300mm
端面模數(shù) ：=12mm
齒輪的工作寬度： b=720mm
齒傾角：＝
齒數(shù)：＝25
5.2.3計(jì)算力矩的確定
1、計(jì)算力矩 （） （5.2）
式中 ——扭矩分配系數(shù)，取0.5；
——電動(dòng)機(jī)最大的力；
＝；
為電動(dòng)機(jī)的最大的功率；為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，為減速器的總的傳動(dòng)比，為減速器與連軸節(jié)的總的傳動(dòng)效率。
＝4457（）
＝0.54457＝2228.5（）
2、齒輪的材料和加工制造
齒輪的材料采用，齒輪的加工精度為8級(jí)，采用滾齒法加工，退刀槽的寬度為120mm
3、齒輪軸和滑動(dòng)軸承
軸承尺寸的確定，采用的是滑動(dòng)軸承
＝195—225mm
?。?00mm
L =(1.1—1.5) =220—300
取L=220mm
式中 d——齒輪的節(jié)圓的直徑；
L——滑動(dòng)軸承的工作寬度；
——軸徑直徑。
5.2.4軸端的強(qiáng)度計(jì)算
軸端直徑 ＝（0.8—0.95）=(160—190) （5.3）
?。?60
軸端的強(qiáng)度計(jì)算 （5.4）
式中 ——作用于軸端的扭轉(zhuǎn)力矩。
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力［］
［］＝（0.65—0.75）［］
［］＝
式中 ——軸頸材料的抗拉強(qiáng)度；
＝980M （5.5）
=100×()
［］＝ （5.6）
式中 ——安全系數(shù)，≥5；
5.2.5滑動(dòng)軸承
材料為滑動(dòng)軸承采用鑄鋼軸承座，孔內(nèi)以巴氏合金襯。
滑動(dòng)軸承的材料：軸承：鑄錫基軸承合金 ，牌號(hào)，硬度 27。
5.3密封和漏油問(wèn)題
漏油一般發(fā)生在分箱面和軸承端部密封處，解決方法如下：
1、分箱面處的密封：對(duì)分箱面采用加601、602號(hào)橡膠漆來(lái)解決漏油。
2、軸承的端部，在軸承和端蓋之間的甩油環(huán)上開(kāi)一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的反向螺絞，并在端蓋上加一個(gè)整體的密封圈。在軸外加一個(gè)殼體，有密封、保護(hù)、防塵的作用。再連接處加密封膠。
5.4齒輪機(jī)座的潤(rùn)滑
在軋機(jī)的傳動(dòng)裝置中，齒輪機(jī)座起著傳遞并分配扭矩的作用。其齒嚙和的特點(diǎn)是低速、重載、沖擊負(fù)荷大，沖擊次數(shù)頻繁，因此其齒輪的嚙合處于極沉重的擠壓負(fù)荷下工作結(jié)構(gòu)上的限制，其相互嚙合的齒輪對(duì)垂直配置在箱座中，因此濺油潤(rùn)滑比較困難。由于以上幾個(gè)原因，齒輪機(jī)座用稀油集中循環(huán)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油強(qiáng)行壓注到齒的嚙合面與軸承處。潤(rùn)滑油采用軋鋼機(jī)油，用HJ3—28號(hào)軋鋼機(jī)油。
５.5齒輪機(jī)座的總述
齒輪機(jī)座由機(jī)架、機(jī)蓋、齒輪軸、主連接螺栓、鍵板和軸承座等主要零部件組成。
1、箱體的側(cè)壁的厚度
（5.7）
=（0.058—0.07）
=17.4—21
取20
2、齒頂距機(jī)蓋的下壁和箱體上壁的最小的距離：
≥（0.4—0.5）A （5.8）
=120—150
取120mm
3 、機(jī)架與機(jī)蓋主連接螺栓的直徑：
取56mm
機(jī)架由左右兩個(gè)框架構(gòu)成，其間配置軸承座。基價(jià)上有觀查齒輪嚙合的窺視空孔，以及潤(rùn)滑齒輪和軸承用的進(jìn)油孔和回油孔。機(jī)蓋上部設(shè)有透氣罩，以利于散熱通風(fēng)和防止由于箱體內(nèi)部因氣壓升高所造成的漏油。
采用滑動(dòng)軸承，因其易于制造，徑向尺寸小，有利于提高軸承座的強(qiáng)度，還由于徑向的尺寸限制。不過(guò)也有缺點(diǎn)：摩擦系數(shù)較大，軸承合金易于磨損，對(duì)齒輪的嚙合條件有不良的影響。
6 軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì)
6.1工作機(jī)座的選擇
工作機(jī)座是軋鋼機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。他是由軋輥及其軸承、軋輥調(diào)整裝置，機(jī)架及輥?zhàn)炔考慕M成。
1、普通的開(kāi)式機(jī)座:具有開(kāi)式機(jī)架的工作機(jī)座，其軋機(jī)上蓋是可拆的，因此便于更換軋輥。
2、閉口式工作機(jī)座:是一種的剛架其強(qiáng)度與剛度都較高
3、預(yù)應(yīng)力工作機(jī)座:一般閉式的機(jī)架在不工作時(shí)，機(jī)架是不受力的。而預(yù)應(yīng)力軋機(jī)是用一種特殊的裝置通過(guò)拉桿對(duì)機(jī)架施加外力使機(jī)架在不工作時(shí)，預(yù)先就處于應(yīng)力的狀態(tài)。
預(yù)應(yīng)力軋機(jī)開(kāi)始于五十年代，此軋機(jī)屬于短應(yīng)力軋機(jī)的一種，即這種軋機(jī)的應(yīng)力作用線較短，是因?yàn)樵陬A(yù)應(yīng)力軋機(jī)上，減少變形的環(huán)節(jié)和結(jié)合面的數(shù)量。如預(yù)應(yīng)力的軋機(jī)的橫梁和立柱長(zhǎng)度比同輥徑的軋機(jī)普通軋機(jī)小，以軋機(jī)軸承座代替牌坊，減少壓上和壓下的機(jī)構(gòu)，有的根本不用，而以其他的機(jī)構(gòu)替代；至于作為預(yù)應(yīng)力軋機(jī)的一部分的拉桿，因用材料較少，可以用彈性模量較大的優(yōu)質(zhì)鋼材制作。由于機(jī)架的結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，可用厚板坯切割的到毛坯。因而這種軋鋼機(jī)的剛性比同輥徑的軋鋼機(jī)要大，于是在軋制時(shí)可提高軋件的精度，尤其能使同一根軋件的頭尾斷面的尺寸偏差小，沿整個(gè)長(zhǎng)度上保持均勻，對(duì)小型及線材軋機(jī)尤為重要。
預(yù)應(yīng)力軋機(jī)有多種類(lèi)型，如偏心套筒式、空心拉桿式等。本次設(shè)計(jì)采用的是半機(jī)架式，所謂的半機(jī)架式即把整體的牌坊改為分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，然后用螺栓拉桿把上下半機(jī)架連接成一個(gè)整體。
這種軋機(jī)的圖例是三輥、二輥軋鋼機(jī)的機(jī)座。它是由上下半機(jī)架組成，此軋機(jī)保留了普通開(kāi)式或閉式軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其區(qū)別是預(yù)應(yīng)力的機(jī)座對(duì)上下半機(jī)架施加了預(yù)應(yīng)力。
4、懸掛式機(jī)架:懸掛式的機(jī)座 有三輥式和二輥式的。三輥式的由壓下裝置，平衡裝置，上輥組裝、中輥組裝和下輥組裝等部分組成。在中輥軸承座的上下面各有一對(duì)螺絲拉桿，上下軸承座分別套裝在螺絲拉桿上,并通過(guò)壓上和壓下裝置使上下輥軸承座體沿拉桿的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)軋輥的徑向的調(diào)整，拉桿的端部用螺母擰緊，構(gòu)成一個(gè)裝配式封閉的機(jī)架，懸掛在單邊的機(jī)架上。上中下軸承座經(jīng)過(guò)熱處理的鑄鋼件，根據(jù)鑄件的可能性，中輥軸承座和螺栓拉桿可以鑄成整體，也可分開(kāi)加工，然后將拉桿焊到軸承座上。
機(jī)座的上軸用蝶形的彈簧平衡，手動(dòng)壓上和壓下。二輥機(jī)座的結(jié)構(gòu)和三輥的相似，僅將上下輥軸承座改為一面伸出兩根圓柱。
懸掛式機(jī)架的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，剛性大，整機(jī)架換輥，其缺點(diǎn)是設(shè)備加工質(zhì)量要求高，機(jī)架都有一套備換的，資金需求量大，不易于小廠投資生產(chǎn)。
各種型式機(jī)座比較：預(yù)應(yīng)力機(jī)座優(yōu)點(diǎn)明顯。安裝、維修、換輥，有開(kāi)式的優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)，有閉口式機(jī)架的優(yōu)點(diǎn)，剛度、強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)開(kāi)口式機(jī)架的調(diào)隙裝置。其顯著的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量的到了保證，這是選擇預(yù)應(yīng)力機(jī)做的原因。
6.2軋輥與軋輥軸承的設(shè)計(jì)
1、軋輥與軋輥軸承座是整個(gè)工座機(jī)做的核心部分
軋輥是軋鋼機(jī)中直接軋制軋件的主要部件。在軋制的過(guò)程中，軋輥直接與軋件接觸，強(qiáng)迫軋件發(fā)生塑性變化，與此同時(shí)，軋輥承受著巨大的軋制壓力作用，并由于軋輥本身的旋轉(zhuǎn)使其應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化。在熱軋條件下，軋輥既接觸高溫的軋件而受劇熱，同時(shí)又被水冷卻而受急冷，冷熱交加。
2、軋輥的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與參數(shù)
6.2.1軋輥的類(lèi)型
選擇型鋼軋機(jī)的軋輥：
型鋼軋機(jī)的軋輥的輥身上有軋槽，根據(jù)型鋼軋制工藝要求安排孔型，孔型見(jiàn)孔型設(shè)計(jì)，軋輥應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的耐磨性能。軋輥工作表面的硬度是軋輥的主要的質(zhì)量指標(biāo)之一。
6.2.2軋輥的結(jié)構(gòu)
軋輥由輥身、輥徑和輥頭三部分組成。輥徑安裝在軸承中，并通過(guò)軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)架。輥頭和連接軸相連傳遞軋制扭矩。
圖6.1 軋棍
輥身：輥身是軋輥直接與軋件接觸的部分
輥徑：輥徑是軋輥的支撐部分，軋輥是依靠輥身的兩側(cè)軸徑支撐在軸承上。
輥身與輥徑交界處是應(yīng)力集中的部位，是軋輥強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。在輥徑與輥身必須有適當(dāng)?shù)倪^(guò)度的圓角。
軸頭：軋輥兩端的軸頭為軋輥與接軸相連接的部分。軸頭采用梅花軸頭的形式。
軸頭的形式：梅花軸頭，萬(wàn)向軸頭，帶鍵槽的和圓柱形軸頭。
6.2.3軋輥的參數(shù)
軋輥的基本尺寸參數(shù)有：軋輥的公稱直徑D，輥身的長(zhǎng)度L，輥徑直徑d和輥徑長(zhǎng)度l 以及輥頭尺寸等。其中輥身長(zhǎng)度和輥身直徑是表征輥身尺寸的基本參數(shù)。
輥身直徑：輥身直徑為軋鋼機(jī)的一個(gè)重要的參數(shù)
D為輥身直徑即為公稱直徑。D=250 mm為已知
輥身的長(zhǎng)度L：L=（2.2—2.7）D
取 L=2.5D=625mm
輥徑 d:軸徑尺寸是指軸徑直徑d和輥身的長(zhǎng)度L，它與所用軸承形式及工作載荷有關(guān)，
d/ D=0.55 d=165mm 取d=170mm
l/d=0.92—1.2 l=0.96d=163.2mm取 l=164mm
軸承處的輥徑向輥身過(guò)度處，為了減少應(yīng)力集中，需要做成圓角。圓角的
r=(0.05—0.12)D
r=0.065×300=19.5 取r=20mm
軋輥頭：梅花軸頭的外徑
=（0.9——0.95）d=0.925d=157.25mm 取=160mm
查表
6.2.4軋輥的材料
1、對(duì)軋鋼機(jī)軋輥的質(zhì)量的要求是很高的 ，因?yàn)樗鼪Q定軋鋼機(jī)工作的好壞、生產(chǎn)率的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。軋輥的工作條件是很繁重的，軋鋼時(shí)要不斷被金屬磨損，承受很大的動(dòng)態(tài)壓力，與金屬之間有很大的滑動(dòng)速度，有時(shí)還要經(jīng)受變化幅度很大的高溫影響。
基于上述的原因，軋輥采用高強(qiáng)度的鑄鋼軋輥和鍛鋼軋輥以及高強(qiáng)度的鑄鐵軋輥。
制造軋輥用的材料需要這樣的性能，即軋輥能長(zhǎng)時(shí)間的使用而不斷裂，其表面磨損也很小，即既是高強(qiáng)度又是耐磨的，軋輥的磨損程度取決于他的硬度大小。
初軋機(jī)和中軋機(jī)的六個(gè)軋輥均采用球墨鑄鐵軋輥，型號(hào)為—2，≥900 280—360。
小型及線材軋機(jī)即小型的圓鋼，螺紋鋼及線材軋輥材料為高鉻鑄鐵
2、軋輥軸承
1）軋輥軸承的工作特點(diǎn)
軋輥軸承用來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，保持軋輥在機(jī)架中正確的位置，軋輥軸的摩擦系數(shù)小，足夠的強(qiáng)度和剛度，壽命長(zhǎng)，以便于換輥。
軋輥的工作特點(diǎn)是能承變很高的，比普通標(biāo)準(zhǔn)軸承所允許要大幾倍的單
負(fù)荷。
2）選擇軸承的有
軋輥軸承的主要類(lèi)型兩種：開(kāi)式（主要包括帶金屬軸襯的滑動(dòng)軸承、帶層壓膠布軸襯的滑動(dòng)軸承）閉式（主要包括油膜軸承和滾動(dòng)軸承）
選擇開(kāi)式的滑動(dòng)軸承（具有可拆軸承襯的）摩擦系數(shù)底=0.005，壽命長(zhǎng)，耐熱性與剛性較差，這是膠木軸承的特性。
非金屬軸承襯的開(kāi)式軸承
工作軋輥選擇的軸承就是這種軸承，采用膠木瓦，軸承襯瓦的形狀有好幾種如圖，其中半圓柱的比較省料，但切向要求牢固的固定，長(zhǎng)方形固定性好，然而用料較前著多，由三快組成的軸承襯比較省料。
目前應(yīng)用較多的是整壓 的半圓柱形襯瓦，其優(yōu)點(diǎn)是省料，制造方便，安裝以后不需另行鏜孔，而且也簡(jiǎn)化了軸承的結(jié)構(gòu)并且摩擦的系數(shù)底，膠木瓦的軸瓦摩擦系數(shù)=0.005左右。由于摩擦系數(shù)低軸瓦具有良好的耐磨性，因此壽命較高，并可減少能耗；膠木軸瓦比較薄，故可采用較大的軸徑尺寸，有利于提高軸徑的強(qiáng)度；這種軸襯質(zhì)地較軟，既耐沖擊，又能吸收進(jìn)入軸承的氧化鐵及等硬質(zhì)顆粒，因而有利于保護(hù)軸徑表面。
這類(lèi)軸瓦的缺點(diǎn)是強(qiáng)度底，耐熱和導(dǎo)熱的性能很差，因此需要大量的 循環(huán)水進(jìn)行強(qiáng)制的冷卻和潤(rùn)滑。膠木軸瓦用水潤(rùn)滑。
a:半圓柱形； b:長(zhǎng)方形 c:三快組合式
圖6—2夾布膠木襯瓦的形狀
6.3軋輥調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)
軋輥調(diào)整裝置的作用主要調(diào)整軋輥在機(jī)架中的相對(duì)位置，以保證要求的壓下量精確的軋件尺寸和正常的軋制條件。
調(diào)整裝置主要有軋輥軸向的調(diào)整裝置和頸向的調(diào)整裝置兩種。
軋輥的軸向的調(diào)整裝置主要用來(lái)對(duì)正軋槽，以保證正確的孔型，用手動(dòng)來(lái)完
成，裝置如圖。
圖6.3 軋棍軸向調(diào)整裝置
軋輥的徑向調(diào)整其作用是需要進(jìn)行下述操作時(shí)，徑向調(diào)整兩工作輥之間的相對(duì)位置：
1、調(diào)整兩工作軋輥的軸線之間的距離，以保持正確的輥縫開(kāi)度，給定壓下量
2、調(diào)整軋輥之間的平行度
3、當(dāng)更換新軋輥時(shí)，調(diào)整軋制線的高度
4、更換軋輥或處理事故（如軋卡）時(shí)需要的其他的操作。
軋輥的徑向調(diào)整分為：上輥調(diào)整裝置；下輥調(diào)整裝置；中輥調(diào)整裝置。
本設(shè)計(jì)中的軸向調(diào)整裝置采用壓下裝置和斜鐵調(diào)整裝置。
中輥調(diào)整裝置如圖，主要用來(lái)在軸承磨損時(shí)進(jìn)行微調(diào)。
圖6.4 中棍調(diào)整裝置
下輥徑向的調(diào)整裝置分為手動(dòng)和電動(dòng)調(diào)整裝置，設(shè)計(jì)采用采用手動(dòng)斜切調(diào)整裝置，本裝置較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與圖相似，其可作為改進(jìn)結(jié)。斜切的角度不可大于。
a)橫楔式調(diào)整裝置；b)縱楔式調(diào)整裝置
圖6.5 斜楔式下軋輥調(diào)整裝置
6.4機(jī)架的設(shè)計(jì)
1、機(jī)架的主要形式的選擇
工作機(jī)架的形式有閉口式和開(kāi)口式兩種，選用開(kāi)口式的（預(yù)應(yīng)力）機(jī)架，
其換輥方便，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。
2、材料的選擇
機(jī)架俗稱牌坊，是軋鋼機(jī)工作機(jī)架的骨架，它承受著經(jīng)軸承座傳來(lái)的全部軋制力，因此要求它具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
軋鋼機(jī)機(jī)架采用，分?jǐn)噼T造，用電渣焊焊成一體。也就是說(shuō)選擇材料為鋼板，后焊接成機(jī)架。
3、機(jī)架的主要的尺寸
窗口的尺寸，窗口是按軸承座及軸承設(shè)計(jì)的，窗口尺寸的尺寸是由機(jī)架的形式和軋鋼機(jī)的尺寸來(lái)確定，開(kāi)口式機(jī)架窗口的寬度根據(jù)軋輥軸徑和軸瓦鐵的尺寸來(lái)確定。設(shè)計(jì)選寬度為300mm.。
窗口高度的設(shè)計(jì)，考慮上下輥調(diào)隙裝置的尺寸，加上三個(gè)軋輥的直徑即可以，定于1050 mm.。
4、立柱和橫梁的斷面的尺寸
機(jī)架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，機(jī)架的剛性表示它變形的抗力，它與機(jī)架立柱斷面的尺寸有著密切的聯(lián)系。
機(jī)架立柱的斷面尺寸由下式近似確定：
F=（0.8—1.0） （6.1）
取 F=0.9=0.9×=260.1
考慮強(qiáng)度和剛性的關(guān)系，取截面的尺寸：19×20
三軋輥機(jī)架的結(jié)構(gòu)，由兩部分組成：上機(jī)架、下機(jī)架。下機(jī)架的底座為導(dǎo)輥式的以利于滑動(dòng)，此機(jī)架軸的位置調(diào)整方便。
在上，下機(jī)架接觸面要加工平整，以保證接觸后機(jī)架的整體質(zhì)量。上、下機(jī)架接觸面處各有兩個(gè)定位孔，是安裝定位銷(xiāo)的，保證機(jī)架的安裝對(duì)正。上下機(jī)架對(duì)正后，將拉桿分別安于圖式的位置，然后在拉桿的下端插入鍵板，將拉桿上端大的螺母擰上，利用杠桿的原理，用千斤頂在拉桿上施以1.2倍的軋制力。這時(shí)拉桿伸長(zhǎng)螺母又可旋轉(zhuǎn)下降一級(jí)，當(dāng)螺母旋轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，將千斤頂移到另一個(gè)拉桿處，將另一拉桿安好。
由于拉桿的巨大的壓力作用，上下機(jī)架結(jié)合面緊密的接觸，而形成閉式的軋機(jī)。
6.5機(jī)架強(qiáng)度的校核
校核中的公式選用《機(jī)械軋鋼設(shè)備》一書(shū)中
彎矩計(jì)算圖 合成彎矩
圖6.5彎矩圖
根據(jù)軋輥的尺寸，得軋輥的重量G=453kg
軋制力 =（0.2—0.4）G （6.2）
取 =0.3G =0.3453=136（kg）
上橫梁通常用螺釘緊固在立柱上，當(dāng)機(jī)架上有軋制力時(shí)，連接螺栓緊承受拉力，故機(jī)架應(yīng)為靜定剛性，但下橫梁在軋制力作用下產(chǎn)生彎曲時(shí)，立柱將跟素隨著向內(nèi)變形，上橫梁一般均由立柱外側(cè)鎖緊，故它不影響立柱內(nèi)傾斜，而上軋輥軸承座則可能阻礙立柱互相靠近，機(jī)架在上軋輥軸承座出現(xiàn)靜不定力T，因而還是靜不定，由下面的條件確定：
++=0 （6.3）
式中 ——機(jī)架主柱和軸承座的側(cè)向的間隙
——作用力在T方向上產(chǎn)生的變形
——靜不定力在T方向上產(chǎn)生的變形
若用表示單位力作用在T點(diǎn)，在T方向上產(chǎn)生的位移，則將=T帶入上式得 + T+=0
和，用材料力學(xué)求得
=
=
式中 ，——下橫梁，立柱斷面的慣性距；
==633 ==1266.7
將求的變位帶入以上的公式：
T=（E=200G）
確定 =0.1cm
則 T=