四輥小型萬能軋機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)分析

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1、第 1 章 緒論 1.1 軋鋼機(jī)的簡介 實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程、完成金屬塑性變形的設(shè)備。包括主要設(shè)備及附屬設(shè)備， 但一般所說的軋機(jī)僅指主要設(shè)備。 最早的軋機(jī)出現(xiàn)在14世紀(jì)的歐洲，1480年意大利人達(dá)?芬奇（Leonardo da Vinci） 曾設(shè)計(jì)出軋機(jī)的草圖。1553年法國人布律利埃（Brulier） 軋制出金和銀的 板材，用以制造錢幣。此后，西班牙、比利時(shí)和英國相繼出現(xiàn)了軋機(jī)。1766年英 國有了順列式的小型軋機(jī)，至19世紀(jì)中葉，第一臺可逆式軋機(jī)在英國投產(chǎn)， 并軋 出了船用板材。1838年建成了帶活套（ 見活套軋制 ） 的二列式線材軋機(jī)（見橫列式 軋機(jī) ） 。 1848年德國

2、發(fā)明了萬能軋機(jī)，1853年美國開始應(yīng)用三輥式型材軋機(jī)，并 用蒸汽機(jī)傳動(dòng)升降臺， 實(shí)現(xiàn)了升降動(dòng)作的機(jī)械化。 接著美國又出現(xiàn)了三輥式勞特 軋機(jī) （ 見厚板軋機(jī)） ， 1859年建造了第一臺連續(xù)式軋機(jī)，1862年英國人貝德森 （G. Bedson）取得了平輾立輾交替配置的連續(xù)式線材軋機(jī)（見平立交替精軋機(jī)組） 的專利。 軋制型材的帶立輥的萬能軋機(jī)是1872年問世的，20世紀(jì)初期建造了半連 續(xù)式帶鋼軋機(jī)。20世紀(jì) 60年代以來各類軋機(jī)在設(shè)計(jì)、研究和制造方面取得了很大 進(jìn)展，并朝著連續(xù)化、自動(dòng)化、高速化和專業(yè)化的方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了軋制速 度高達(dá)每秒鐘 130m 的各種類型的線材軋機(jī)、全連續(xù)

3、式的冷、熱帶鋼軋機(jī)、寬度 為5500mm勺厚板軋機(jī)和連續(xù)式H型鋼軋機(jī)（見H型鋼）以及連續(xù)軋管機(jī)組等一系 列先進(jìn)設(shè)備， 并在液壓技術(shù)、 電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種測試儀表的應(yīng)用以及軋制產(chǎn) 品的實(shí)物質(zhì)量和內(nèi)部性能的控制等方面都有許多突破， 使得軋機(jī)所用原料單重不 斷增大，產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量不斷提高，軋制的品種與規(guī)格日益增多。 中國于1871年在福州船政局所屬拉鐵廠首先應(yīng)用軋機(jī)，用以軋制厚度為 15mm 以下的鋼板，6?120mm的方、圓鋼。1890年湖北漢冶萍公司漢陽鐵廠裝有寬為 2450mm的用蒸汽機(jī)拖動(dòng)的二輾中板軋機(jī)、橫列式三機(jī)架二輾軌梁軋機(jī)以及 350mm/300miW小型軋機(jī)。隨著

4、鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，中 國已有用來生產(chǎn)鋼板、鋼管、型鋼和線材的多種類型的現(xiàn)代化軋機(jī)。 軋機(jī)的主要設(shè)備有工作機(jī)座和傳動(dòng)裝置。 工作機(jī)座由軋輥、 軋輥軸承、 機(jī)架、 軌座、軋輥調(diào)整裝置、軋輥平衡裝置、導(dǎo)衛(wèi)裝置以及換輥裝置等組成。此外還有 無牌坊軋機(jī)。傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、齒輪機(jī)座和連接軸、接手等組成。齒 輪機(jī)座的作用是將傳動(dòng)力矩分送到兩個(gè)或兩個(gè)以上受力的軋輥上。 如采用直流電 機(jī)軀動(dòng)軋機(jī)，可不設(shè)減速裝置。 軋機(jī)的附屬設(shè)備主要是軋機(jī)前后的升降裝置、移送裝置、翻轉(zhuǎn)裝置以及工 作輥道和延伸輥道等。 軋鋼就是用軋鋼機(jī)對鋼坯進(jìn)行壓力加工， 獲得需要的形狀規(guī)格和性能的

5、過程。 軋 機(jī)主要是有幾組軋輥構(gòu)成， 軋輥是一對轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的輥?zhàn)樱?兩個(gè)輥?zhàn)又g形成 一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。 在結(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。 我們常見的鋼軌、圓鋼、方鋼、槽鋼、 T 形鋼、汽車板、橋梁鋼、螺紋鋼、 鋼筋以及火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。 我國大型鋼廠從70 年代已用先進(jìn)的連軋軋機(jī)，連軋機(jī)采用了一整套先進(jìn)的 自動(dòng)化控制系統(tǒng)， 全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計(jì)算機(jī)控制實(shí)施， 軋件在幾架軋 機(jī)上同時(shí)軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 1996 年我國粗鋼產(chǎn)量突破1 億噸， 成為世界上第一產(chǎn)鋼大國， 20

6、03 年突破 2 億噸， 2005 年突破 3 億噸， 并連續(xù) 10 年保持世界第一。 2006 年我國鋼產(chǎn)量突破 4 億噸。我國鋼鐵業(yè)的迅猛發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前我 國鋼鐵工花藝裝配水平雖然有了長足的發(fā)展， 距居世界先進(jìn)水平差距還很大。 其 中軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)制造不但走不出國門，而且還主要是靠進(jìn)口。日本花16 億美元 引進(jìn)先進(jìn)冶金裝備及技術(shù)， 建成年產(chǎn) 1.6 億噸的現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)， 然后通過消化 吸收和再創(chuàng)新， 又大量向世界各國輸出技術(shù)， 成為世界鋼鐵生產(chǎn)第一強(qiáng)國。 我國 前后花 200 億美元引進(jìn)冶金設(shè)備和技術(shù)。 我國要從鋼鐵生產(chǎn)大國變成鋼鐵生產(chǎn)強(qiáng) 國，

7、 必須依靠技術(shù)進(jìn)步， 加強(qiáng)自主創(chuàng)新。 特別是要盡快提高我國軋鋼機(jī)械的設(shè)計(jì) 水平，這是非常重要的。 現(xiàn)代的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是由煉鐵、 煉鋼和軋鋼三個(gè)主要的生產(chǎn)系統(tǒng)組成的， 軋 鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)。 軋鋼車間擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)鋼材的任務(wù)。例如， 鋪設(shè)一條5 oOOkrtt雙軌鐵品需要100萬噸重型鋼軌；制造一艘萬噸輪船，約 需6 000t鋼板；鋪設(shè)一條5000km的石油輸送管道，需要90.萬噸無縫鋼管。 因此，鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的基礎(chǔ)地位。 20 世紀(jì) 90年代以前，中國軋鋼生產(chǎn)的平均水平與世界主要產(chǎn)鋼國比較，還 比較落后。軋鋼生產(chǎn)以型鋼為主，生產(chǎn)線大、中、小型并

8、存。不同企業(yè)的技術(shù)裝 備水平參差不齊，能耗、成本較高。很多企業(yè)還使用著20世紀(jì)50?60年代較為 陳舊的設(shè)備和工藝。這是鋼材質(zhì)量、品種和效益較差的主要原因。 20 世紀(jì)90年代后期，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)有了高速的發(fā)展。加入WTOf,為適應(yīng)參與 國際鋼材市場競爭的需要， 國內(nèi)各大企業(yè)采用當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)和裝備， 進(jìn)行了 大規(guī)模的技術(shù)改造。廣泛引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，使中國軋鋼生產(chǎn)的水平 有了長足的進(jìn)步， 發(fā)展了一批高技術(shù)、 高附加值的品種， 如汽車、 家電用薄鋼板， H型鋼,高檔次石油鉆套管,UO以口徑天然氣輸送管道鋼管等。95%以上的鋼 材品種， 從數(shù)量到質(zhì)量均可以滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的

9、需要。 對于一批高難度的品 種也在組織技術(shù)攻關(guān)和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)， 如高檔次汽車用冷軋薄板、 不銹鋼冷 軋薄板等。建成了以寶鋼、天津大無縫為代表的現(xiàn)代化企業(yè)和以邯鋼、珠鋼、包 鋼薄板坯連鑄連軋為代表的現(xiàn)代化生產(chǎn)線。 9： 1 重 I 2002 年產(chǎn)鋼 100 萬噸以上 鋼鐵企業(yè)（集團(tuán)）已有50家，年產(chǎn)鋼量1. 54億噸，已占全國鋼產(chǎn)量的85Z。其 中寶鋼集團(tuán)年產(chǎn)鋼規(guī)模達(dá)2 000 萬噸；鞍鋼達(dá)1 000萬噸；中國鋼鐵工業(yè)已進(jìn)入 技術(shù)創(chuàng)新全面繁榮的新時(shí)期。 軋鋼生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向?yàn)椋?通用工藝技術(shù)、 綜 合節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、 新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術(shù)、 信息技術(shù)和裝備機(jī)電控制

10、 一體化技術(shù)。 1.2 軋鋼設(shè)備的發(fā)展動(dòng)向 軋鋼設(shè)備發(fā)展動(dòng)向是大型化、連續(xù)化、高速化和自動(dòng)化。 （ 1） 、大型化方面 1）、增大綱錠（鋼坯）或帶卷重量。過去初軋機(jī)鋼錠一般為10?20噸，現(xiàn) 在已加大到40?50噸（目前已經(jīng)向全連鑄發(fā)展，從而取消初軋），熱連軋的最大 帶卷重量已有15噸增大到45噸，冷軋卷重達(dá)60噸，線材盤重已達(dá)2?4噸。 2） 、增大軋輥直徑 初軋機(jī)軋輾直徑已達(dá)1300?1500mm帶鋼熱軋工作輾已達(dá) 760?850mm精 軋機(jī)組的支承輥直徑已增加到1700mm。 3） 、增大主電機(jī)功率 2） 、高速化方面 寬帶鋼熱連軋速度達(dá)28.6m/s ,冷連軋已達(dá)4

11、1.5m/s ,線材軋機(jī)已達(dá)60? 75m/s。 （ 3） 、連續(xù)化方面 原有冷、熱連軋、線材軋機(jī)外，尚發(fā)展了寬邊工字鋼連軋機(jī)、無縫鋼管連軋 機(jī)、連續(xù)焊管軋機(jī)及圓、方坯連軋機(jī)等。 （ 4） 、自動(dòng)化方面 目前寬帶鋼軋機(jī)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制水平在各類軋機(jī)中是最高的， 從板坯上料 到卷取全部采用計(jì)算機(jī)控制。 冷連軋機(jī)上亦采用了鋼板厚度自動(dòng)控制（AGC） 。 平整機(jī)上延伸率自動(dòng)控制（AEC和其它自動(dòng)化措施等。 我國鋼鐵企業(yè)和重型機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)在有了很大的發(fā)展，如攀鋼發(fā)展也比較 快，其中冷軋廠，軌梁廠的萬能軋機(jī)的自動(dòng)化水平都比較高。 1.3 軋鋼機(jī)的分類 軋鋼機(jī)通?？梢园从猛尽?gòu)造

12、和布置分類。 1、按用途分類 軋鋼機(jī)按用途可分為開坯軋機(jī)、 型鋼軋機(jī)、 板帶軋機(jī)、 鋼管軋機(jī)和特殊軋機(jī)。 如橫軋機(jī)、輪箍軋機(jī)等。 這種分類可以反映軋機(jī)的主要性能參數(shù)及其軋制的產(chǎn)品規(guī)格。 其技術(shù)特性見表1-1P3。 2、按構(gòu)造分類（按軋輥在機(jī)座中的布置分類） 根據(jù)軋輥在機(jī)座中的布置形式不同，軋鋼機(jī)可分為下列五種形式。 （ 1） 、具有水平軋輥的軋機(jī)； 二輥式，三輥式，三輥勞特式，復(fù)二輥式，四輥式，多輥式（十二輥式， 二十輥式，偏八輥式） ，行星式。 （ 2） 、具有立式軋輥的軋機(jī)； （ 3） 、具有水平軋輥和立式軋輥的軋機(jī)（萬能軋機(jī)） ； 二輥式萬能軋機(jī)。 H 型鋼軋機(jī)

13、（生產(chǎn)大型工字鋼） 。 （ 4） 、具有傾斜布置軋輥的軋機(jī)； 用于無縫鋼管穿孔機(jī)，均整機(jī)。 450 無扭轉(zhuǎn)線材軋機(jī)。 （ 5） 、其它特殊軋機(jī)； 鋼球軋機(jī)、輪箍軋機(jī)、車輪軋機(jī)。 3 、按軋鋼機(jī)的布置形式分類（按工作機(jī)座布置分類） 軋鋼機(jī)的布置形式是依據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品及軋制工藝要求來確定的， 機(jī)座排列的順序和 數(shù)量的多少， 構(gòu)成了不同車間布局的特點(diǎn)。 根據(jù)軋鋼機(jī)布置形式可分為： 單機(jī)架 式、 多機(jī)架順列式、 橫列式、 連續(xù)式、 半連續(xù)式、 串列往復(fù)式、 布棋式等。 1.5 軋 鋼機(jī)的組成及結(jié)構(gòu) 軋鋼機(jī)主要包括：主電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)座等部分。主電機(jī)是為軋輥旋 轉(zhuǎn)提供動(dòng)力的設(shè)備。

14、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常是有減速機(jī)、齒輪座、連接軸、和聯(lián)軸器等部 件組成的。工作機(jī)座是主機(jī)的主要組成部分。包括： （ 1）機(jī)架，在窗口內(nèi)安裝軸 承；（ 2）軋輥，軋件在其間被軋制（壓縮延伸）； （ 3）軋輥軸承，用以軋輥的支 撐和定位；（ 4）軋輥調(diào)整裝置及上棍平衡裝置，前者用來調(diào)整軋輥間的距離，后 者用來校車上軸承座與壓下系統(tǒng)間的間隙； （ 5） 導(dǎo)位裝置， 用來使軋件按照規(guī)定 的位置、方向和狀態(tài)準(zhǔn)確地進(jìn)出孔型；（ 6）軌座（也稱地腳板），機(jī)架安裝在軌 座上，軌座固定在基礎(chǔ)上。不同類型的軋機(jī)，工作機(jī)座組成部分大體一致。 1.4 軋鋼機(jī)的標(biāo)稱 軋鋼機(jī)的類別與規(guī)格與軋鋼機(jī)的斷面尺寸有關(guān)， 因

15、此軋鋼機(jī)的初軋和型鋼的 類是以軋鋼的名義直徑。 也就是說軋鋼機(jī)的大小是常用與軋件有關(guān)的尺寸參數(shù)來 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。 1.5 萬能軋機(jī)的簡介 1.5.1 萬能軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 萬能軋機(jī)壓下技術(shù)采用了最先進(jìn)的液壓伺服系統(tǒng)， 比傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)械有如下 優(yōu)點(diǎn)： (1) 調(diào)整精度高； (2) 終軋產(chǎn)品的尺寸波動(dòng)小； (3) 自動(dòng)輥縫調(diào)零； (4) 換輥后可以自動(dòng)測量彈跳； (5) 軋輥輥縫

16、的預(yù)設(shè)定； (6) 在軋制過程中也可以進(jìn)行輥縫的調(diào)整； (7) 過載保護(hù)。 1.5.2 萬能軋制法簡介 萬能法軋制鋼軌與傳統(tǒng)的孔型軋制法有很大的區(qū)別。 通過兩架開坯機(jī)的軋制 出初具軌形的軋件， 建立起頭、 腰和底的比例關(guān)系。 同時(shí)軌底要保證充到孔型根 部，軌頭不發(fā)生過充滿。這是萬能軋機(jī)軋制鋼軌的基礎(chǔ)。萬能軋機(jī)為精軋機(jī)組， 它由萬能粗軋機(jī)(UR)、兩個(gè)孔型的軋邊機(jī)(E)和萬能精軋機(jī)(UF)組成。共有9個(gè) 獨(dú)立定位的軋輥參與軋制， 通過三道次軋制， 最終軋出成品。 除了頭寬和腰厚有 關(guān)聯(lián)性外， 底寬和軌高都可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整， 相互之間不受影響， 調(diào)整方法也多， 比傳統(tǒng)軋制法調(diào)整

17、的靈活性大， 更容易調(diào)整。 這種軋制方法的主要優(yōu)點(diǎn)是頭部和 底部有立輥的直接壓下， 同時(shí)對軌頭和軌底的軋制是由立輥進(jìn)行的， 軋制方向與 軋輥的旋轉(zhuǎn)方向相同， 沒有了與軌頭和軌底與軋輥的滑動(dòng)， 提高了鋼軌的表面質(zhì) 量。 1.5.3 萬能軋機(jī)的調(diào)整 萬能軋機(jī)的調(diào)整主要包括換輥后的調(diào)整和在軋制過程中受溫度影響而進(jìn)行 的調(diào)整。一般情況下，隨溫度的變化較為好調(diào)。換輥時(shí)，特別是換粗軋輥時(shí)，調(diào) 整量可能會很大，主要受校準(zhǔn)及軋輥軸向的影響。 第2章軋鋼機(jī)主傳動(dòng)方案的制定 2.1 軋鋼機(jī)主傳動(dòng)裝置的功用與組成 軋鋼機(jī)主機(jī)列由工作機(jī)座，主傳動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)組成。主傳動(dòng)裝置的作用是 將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)

18、傳遞給工作機(jī)座的軋輾， 使其以一定的速度和輸出扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)對金屬的軋制。 主傳動(dòng)裝置的組成與軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作制度有關(guān)。軋鋼機(jī)主傳動(dòng)裝置的 基本構(gòu)成包括聯(lián)軸器，減速器，齒輪機(jī)座，連接軸等。 如果軋制速度較高，可以取消減速器，由電動(dòng)機(jī)通過齒輪箱驅(qū)動(dòng)軋輾，或者 采用單電機(jī)傳動(dòng)方式，由兩臺電動(dòng)機(jī)分別直接傳動(dòng)兩個(gè)軋輾。 這樣的傳動(dòng)方式可 以降低傳動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩和傳動(dòng)消耗，提高軋機(jī)的動(dòng)力性能。 2.2 軋鋼機(jī)主傳動(dòng)方案的選擇 (A ) 傳動(dòng)方案A:軋輾由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。這種型式的傳動(dòng)裝置主要用于大型的 可逆式軋鋼機(jī)，如初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、厚板軋機(jī)等。在這種可逆式軋鋼機(jī)上，軋

19、輾經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，要求傳動(dòng)系統(tǒng)有較小的飛輪力矩。 軋輾由電動(dòng)機(jī)單獨(dú) 驅(qū)動(dòng)，可使傳動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩大為減小。 (B ) 傳動(dòng)方案B:軋輾通過電動(dòng)機(jī)和齒輪座驅(qū)動(dòng)。這種型式的傳動(dòng)裝置在可逆式 和不可逆式軋鋼機(jī)上都有應(yīng)用。對某些可逆式軋鋼機(jī)，如受結(jié)構(gòu)限制能采用軋輾 由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，就采用這種型式的傳動(dòng)，如1000mmz下的初軋機(jī)等。在 不可逆式的軋鋼機(jī)上，如果軋鋼轉(zhuǎn)速大于70-75r/min,采用低速電動(dòng)機(jī)的投資費(fèi) 用與采用高速電動(dòng)機(jī)帶有減速機(jī)的投資費(fèi)用相差不打時(shí)，也采用這種型式的傳動(dòng) 裝置，如帶鋼軋機(jī)的粗軋機(jī)座等。 (C ) 傳動(dòng)方案C:軋輾通過電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和齒

20、輪座驅(qū)動(dòng)。這種型式的傳動(dòng)裝置 一般用于不可逆式軋鋼機(jī)，如二輾鋼坯，型鋼軋機(jī)，四輾板帶軋機(jī)等，也可用于 速度較低的四輾可逆式軋鋼機(jī)等。 綜合考慮這三個(gè)方案，C方案較合適萬能軋鋼機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。 第3章軋制力及其力矩的計(jì)算 3.1 軋制力的計(jì)算 在計(jì)算中常用的公式有 S.Ekelund公式、Sims公式、Stone等公式。在具體 設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇應(yīng)用。 其中S.Ekelund公式實(shí)用范圍是： 1） 熱軋型鋼時(shí)計(jì)算平均單位壓力； 2） 軋制溫度大于950C,材質(zhì)為Q23a 3）軋制速度小于5m/s時(shí)。 軋制壓力P等于平均單位壓力p與接觸水平投影面積F之乘積。 3） 1.

21、1平均單位壓力p的計(jì)算 本設(shè)計(jì)中選用S.Ekelund公式， S.Ekelund公式為： _ "? p = （1 m） （ K X ）（式 3.1 ） 式中：m ——外摩擦對單位壓力影響系數(shù)； K——靜壓力下單位變形力； ——粘性系數(shù)； ——平均變形速度。 其中第一項(xiàng)（1 m）是考慮外摩擦的影響，決定 m的經(jīng)驗(yàn)公式為： （式 3.2） 1.6f . R h 1.2 h H h 式中： R ——軋輾工作半徑，mm h——壓下量， h H h0 ? 第二項(xiàng)中乘積是考慮變形速度對變形抗力的影響，其中平均變形速度值 用下式計(jì)算: 7 = 2v .1-h R HFT

22、 式中： v ——軋制速度，m/s； 計(jì)算K和的經(jīng)驗(yàn)公式為： (式 3.3) K = (14—0.01) (1.4+C+ Mn+0.3Cr) x 10Mpa (式 3.4) =0.01(14 -0.01 t) x 10MPa.s (式 3.5) 式中：t ——軋制溫度，C； C ——以濃示的碳的百分含量，本設(shè)計(jì)中取 0.14; Mn ——以％表示的Mn的百分含量，本設(shè)計(jì)中取0.30; Cr ——以％表示的Cr的百分含量，本設(shè)計(jì)中取 00 f的計(jì)算公式為： f = (1.05 —0.0005 t ) (式 3.6) 對鋼軋車=0.9;對鑄鐵軋輾， =0.8;由于本

23、設(shè)計(jì)軋輾為鋼軋輾， 本設(shè)計(jì)中 =0.9。 近年來，對S.Ekelund公式進(jìn)行了修正。按下式計(jì)算粘性系數(shù)： =0.01 （14— 0.01） C'X10MPa.s （式 3.7） 式中C決定于軋制速度。C的選擇見下表： 表3.1 粘度系數(shù)C′與軋制速度的對應(yīng)表 軋制速度（m/s） <6 6?10 10 ?15 15 ?20 ? C 0.1 0.8 0.65 0.6 3.1.2接觸面水平投影面積的計(jì)算 在簡單軋制情況下，計(jì)算接觸面水平投影面積F公式為： F= Bl =B—Bh 灰"下（式 3.8） 2 式中：B ——軋件平均寬度；mm I ——接觸

24、弧長度；mm Bh、Bh ——軋件軋前軋后寬度；mm R——軋輾平均工作半徑，mm h平均壓下量，mm 3.1.3左右輾軋制力的計(jì)算 軋輾為鍛鋼軋輾，則=0.9,軋制溫度為800?1000C,根據(jù)（式3.6） f =(1.05-0.0005 t ) 則 f =0.65 軋輾半徑取 R=D/2=350/2=175mm Vh=0.5mm H 3, h=2.5 ,設(shè) Vh=0.5 由 左右輾一輾承擔(dān)，則軋制力計(jì)算式中的 Vh=1mm根據(jù)（式3.2）有： 1.6 f . R h 1.2 h m H h 則 m=2.45 按照Q235碳鋼的相關(guān)參數(shù)，軋制溫度取下限 800

25、 C ,碳含量C <0.22, Mn 和Cr取00 根據(jù)式（3.4） K= （14— 0.01t ） （1.4+C+ Mn+0.3Cr） x 10Mpa K= （14— 0.01 X800） （1.4 +0.22） X 10Mpa = 97.2Mpa 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，溫度在950-1000 C的一般情況下，變形抗力 K在60-80MPa 之間，現(xiàn)在取溫度為800C,則變形抗力K可達(dá)100?120MPa止匕處取K=120 Mpa， 根據(jù)（式3.7）軋制速度v=3.5m/s ,則C'取0.1 則 =0.01(14 -0.01 t) C x 10MPa.s=0.6 MPa.s 根據(jù)式（3.

26、3） 2v h R 一 H h 2 5 1 5.5 1 175 0.15 上述各參數(shù)帶入(式3.1 )的S.Ekelund公式，得單位壓力： p = (1 m) ( K X ) = (1+2.45) (120+0.15X0.6) =414.0根據(jù)（式3.8）,計(jì)算接觸面水平投影面積 F。 F=Bl =BH-BhR h =80X 13.23=1058.0mrr2 2 則軋制壓力 P=pxF=414X 1058=43081號43.0 噸 3.1.4上下輾軋制力的計(jì)算 同左右輾軋制力的計(jì)算方法，f =0.65 , =0.01(14 -0.01 t) 此時(shí) ' x

27、 10MPC a.s=0.6 MPa ? s, k=120 Mpa, R=202.5mm 1.6 f , R h 1.2 h 1.6 0.65 202.5 0.5 1.2 0.5 m 1.87 H h5.5 2V h R 2 5 0.5 5.5 , 202.5 0.085 一 BiB2 F= Bl = H——h , R h=120X 10.84=1272.0mm 2 p = (1 m) ( K 義)=344 則軋制壓力P=p X F=43756g43.8噸 3.2軋制力矩的計(jì)算 3.2.1 左右輾的軋制力矩的計(jì)算 但以左右輾 =0.45 軋件的兩

28、個(gè)腿，在左右輾和上下輾之間，在兩個(gè)輾間均有壓下。 間為主。驅(qū)動(dòng)單輾的軋制力矩為： M P l 式中：P ——軋制力，t; ——力臂系數(shù),熱軋時(shí)，=0.42?0.45,此處取 l ——軋制變形區(qū)長度，l .. R h =13.23mm 所以 M Pl 43 X 0.45 X 13.23=2560.0N.m 3.2.2上下輾的軋制力矩的計(jì)算 此力矩用以克服軋件變形即變形中發(fā)生于輾面上之軋件摩擦力。驅(qū)動(dòng)單輾的 軋制力矩為：M P l 式中：P ——軋制力，t; ——力臂系數(shù)，熱軋時(shí)，=0.42?0.45,考慮兩個(gè)腿部和上 下輾輾面的附加摩擦，本設(shè)計(jì)取=0.45。 l ——軋

29、制變形區(qū)長度，l , R h=10.6mm 所以 M P l 43.8 X0.45 X 10.6=2089.3N.m 3.3力矩的分配 對腿部做功的是作用在其上的力矩，分別由兩個(gè)輾承擔(dān)。根據(jù)軋制過程的實(shí) 際情況，將軋制力矩的60叫左右輾分擔(dān)，而另40叫上下輾承擔(dān)，且各承擔(dān)20% 所以左右輾承受的力矩為： M i P l 0.6 2560 0.6 1536.0N.m 上下輾所承擔(dān)的20初矩按照速比放大： M0 P l 0.2 1.294 2560 0.2 1.294 662.5N.m 由于單個(gè)的上下輾同時(shí)承受兩個(gè)腿上半部或下半部的力矩，所以其承受的來 自腿部的力矩為： M 2 2P

30、 l 0.2 1.294 2 2560 0.2 1.294 1325.1N.m 則上下輾所在軸承受的總力矩為： M 總 M1 1.294 M 2 M 2089+1325+1536 1.294=5401.6N.m 第 4 章 軋輥的設(shè)計(jì) 4.1 軋輥的基本類型及結(jié)構(gòu) 4.1.1 軋輥的基本類型 按照軋輥的軸頭形式軋輥分為梅花軸頭軋輥、 ，萬向軸頭軋輥，帶鍵槽軸頭 軋輥，圓柱形軸頭軋輥和帶平臺軸頭軋輥。 4.1.2 軋輥的結(jié)構(gòu) 軋輥是用來對軋件進(jìn)行軋制加工的工具， 它是整個(gè)工作機(jī)座的中心， 機(jī)座的 其他組件和機(jī)構(gòu)都是為了裝置、 支承和調(diào)整軋輥以及引導(dǎo)軋件正確地進(jìn)入軋輥而 設(shè)的

31、。 1. 輥身 輥身是軋輥的中間部分，直接與軋件接觸，經(jīng)常處于高溫、高壓、受沖擊等 繁重的工作負(fù)荷以及承受高溫下用水冷卻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 型鋼軋機(jī)軋輥的輥身 上有軋槽，根據(jù)型鋼的要求安排孔型。 2. 輥頸 輥頸安排在軸承中， 承受軋制壓力， 并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給 機(jī)架。 輥頸的形狀有圓柱形和圓錐形兩類， 圓柱形輥頸用于滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承， 圓錐形輥頸用于液體摩擦軸承。 3. 輥頭 輥頭和聯(lián)軸器相連接， 傳遞軋制扭矩。 輥頭的形狀有梅花軸頭、 扁頭和帶有 鍵槽的圓柱形三種。 梅花軸頭用于和梅花套筒、 梅花接軸相連接； 扁頭用于和萬 向接軸相連接； 帶雙鍵槽的

32、圓柱形輥頭， 則用鍵與套筒配合組成式輥頭， 與萬向 接軸或齒形接軸連接。 4.2 軋輥材質(zhì)選擇 軋輥是軋機(jī)的主要部件， 軋輥材質(zhì)的選擇與軋機(jī)工作特點(diǎn)及損壞形式有密切 的關(guān)系，因此，在選擇軋輥材質(zhì)時(shí)，除考慮軋輥的工作要求與特點(diǎn)外，還要考慮 軋輥常見的破壞形式和破壞原因。 由于粗軋機(jī)和型鋼軋機(jī)軋輥受到較大沖擊負(fù)荷， 因此要有足夠的強(qiáng)度， 而輥 面硬度可放在第二位。 初軋機(jī)常用高強(qiáng)度鑄鋼和鍛鋼； 型鋼初軋機(jī)多用鑄鋼。 在 型鋼軋機(jī)的成品機(jī)架上， 成品形狀及公差要求嚴(yán)格， 要求軋輥有較高的表面硬度 及耐磨性，一般選用鑄鐵軋輥。 本設(shè)計(jì)中開坯機(jī)軋輥材質(zhì)選用合金鍛鋼。 對于萬能軋機(jī)，

33、為了降低輥耗， 提 高產(chǎn)量， 本設(shè)計(jì)采用的是復(fù)合襯套式軋輥。 由于萬能粗軋機(jī)是可逆式往復(fù)軋制且 壓下量大， 主要考慮軋輥強(qiáng)度， 并具有大的摩擦力以利軋件咬入， 故其軋輥的輥 芯采用鍛鋼， 而輥套采用鑄鋼。 精軋機(jī)的輥套則采用硬度高、 表面光滑且耐磨的 球墨鑄鐵。 采用復(fù)合襯套式軋輥， 使輥套具有較好的耐熱裂性， 有利于增加軋機(jī) 的作業(yè)率。 4.3 軋輥的系列尺寸計(jì)算 4.3.1 左右軋輥尺寸計(jì)算 本設(shè)計(jì)取 D=350.0mm 輥身長度 L=80.0mm 選用滾動(dòng)軸承 輾頸 d=(0.6 ?0.7)D l/d=1.2 取 d=0.64D=0.64 X 350=224.0mm

34、 根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)取 d=238.0mm 則 l=1.2 X 238=285.6.0mm 輾頭 Di Dmin - (5?15) mm 取 D1 Dmin -10=340.0mm 4.3.2 上下軋輥的尺寸計(jì)算 本設(shè)計(jì)取D=405.0mm； L=119.0mm 同左右軋輥的尺寸計(jì)算方法，選用滾動(dòng)軸承 輾頸 d=(0.6 ?0.7)D l/d=1.2 本設(shè)計(jì)取 d=0.64D=0.64X405=259.2mm 取 d=258mm 貝U l=1.2 X259=311.0mm 輾頭 Di Dmin - (5?15) mm 取 Di Dmin -10=395.0mm 4

35、.4 軋輻的校核 通常對輾身計(jì)算彎曲，對輾頸則計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)，對傳動(dòng)端計(jì)算扭轉(zhuǎn) 4.4.1 左右軋輾的校核 (1)輾身 軋制力P所在的輾身斷面上彎曲力矩為 x _ MbR1Xx 1 — P a 其中: l_ 2 80 286 2 2 183.0mm 80 286 366.0mm … 183 貝UMb 430kN 1 183mm 39345.0N.m 366 彎曲應(yīng)力 b -^Mby 39345 N.m 3 9176676.4Pa 9.2MPa 0.1D3 0.1 0.35m 式中 D一計(jì)算斷面處的軋輾直徑 a—壓下螺絲間的中心距 x 一所計(jì)算的軋槽

36、與支反力的距離 (2)輾頸 輾頸上的彎矩，由最大支反力決定，即 Mn l P l 430 k N 286mm Rc R 一 — 2 2 2 2 2 30745N.m R 一最大支反力 C 一壓下螺絲中心線至主輾身邊緣的距離 輾頸危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為  Mn 0.1d3 30745N.m 3 0.1 0.224m 27354604.7Pa 27.4MPa Mk 0.2d3 2560N.m 0.2 (0.224m)3 1138848.4Pa=1.1MPa 式中Mn 一輾頸危險(xiǎn)斷面處的彎矩 Mk 一作用在軋輾上的扭轉(zhuǎn)力矩

37、d 一輾頸直徑 輾頸強(qiáng)度要按彎扭合成應(yīng)力計(jì)算。 采用鋼軋輾，合成應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論計(jì)算，即: 2 3 227.42 3 1.1227.5MPa (3 )輾頭 其最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: Mn 0.2d3 30745一 一 3 13677302.3Pa 13.7MPa 0.2 (0.224)3 軋輾的安全系數(shù)一般取為 n=5,則許用應(yīng)力Rb b/n。軋輾材料的許用應(yīng) 力查得: 鑄鋼：強(qiáng)度極限 b=500?600Mpa許用應(yīng)力 R=100?120Mpa 取 b=500Mpa WJ Rb 500 100.0MPa 5 因?yàn)? b, h b, Rb 所以 左右軋輾強(qiáng)度

38、滿足條件。 4.4.2上下軋輾的校核 上下軋輾的校核方法同左右軋輾的校核。 (1)輾身 軋制力P所在的輾身斷面上彎曲力矩為 x _ MbR1xx 1 — P a 其中: 119311…八 ————215.0mm 22 a L l 119 311 430.0mm …215 WJMb 438kN1 ——215mm 47085.0N.m 430 彎曲應(yīng)力 b ^M^47085N.m 3 7087898.8Pa 7.1MPa 0.1D0.1 0.405m (2)輾頸 輾頸上的彎矩，由最大支反力決定，即 l Mn Rc R- 2 輾頸危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力

39、 P l 438kN 311mm 2 2 一廠一廠 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 34054.5N.m Mn 0.1d3 34054.5N.m 3 0.1 0.258m 198296665Pa 19.8MPa Mk 0.2d3 5401.6N.m 0.2 (0.258m)3 1572654.4Pa=1.6MPa 輾頸強(qiáng)度要按彎扭合成應(yīng)力計(jì)算。 采用鋼軋輾，合成應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論計(jì)算，即: 2 _2__22 2 3 219.82 3 1.62 20.0MPa (3 )輾頭 其最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 Mn 0.2d3 34054.5 0.2 (0.258)

40、3 9914832.8Pa 9.9MPa 軋輾的安全系數(shù)一般取為 n=5,則許用應(yīng)力Rb b/n。軋輾材料的許用應(yīng) 力查得： 鑄鋼：強(qiáng)度極限 b=500?600Mpa許用應(yīng)力 R=100?120MPa 取 b=500Mpa WJ Rb 500 100.0MPa 5 因?yàn)閎, h b,Rb 所以 上下軋輾強(qiáng)度滿足條件。 綜上所述：經(jīng)校核左右上下軋輾均滿足強(qiáng)度條件。 4.5萬能軋機(jī)輻型設(shè)計(jì) 4.5.1 萬能精軋機(jī)輾型設(shè)計(jì) 萬能精軋機(jī)輾型設(shè)計(jì)主要是確定 H型鋼邊部內(nèi)側(cè)間距，即UF孔型水平輾寬 度W。萬能精軋機(jī)軋輾示意圖如圖4-1所示： 萬能精軋機(jī)水平輾輾寬計(jì)算，基本公式

41、為: WF = (H 2t2) 圖4-1 萬能精軋機(jī)軋輻示意圖 式中: WF 萬能精軋機(jī)水平輾輾寬，mm (式 4.1 ) H H型鋼高度，mm t2H型鋼翼緣厚度，mm 熱膨脹系數(shù)，參考經(jīng)驗(yàn)值，一般為1.00?1.013,本設(shè)計(jì)取1.013。 考慮到軋輾車削和軋件產(chǎn)品的尺寸要求, 最大值和最小值，公式如下： 必須求得精軋機(jī)水平輾輾寬范圍也即其 Wf max=[H+ 1 — 2(t 2 + (式 4.2) WFmin=[H+ 1 — 2(t 2 + (式 4.3) 式中： 1 ——高度方向上的公差, mm 1 = ± 0.76mm 2軋件翼緣

42、厚度方向上的公差，mm 2=± 0.25mm 將本設(shè)計(jì)代表產(chǎn)品規(guī)格尺寸代入公式，得: WF = (125-2X3.25) X 1.013=120.0mm Wf max=[125+0.76-2(3.25-0.25)cos0.250] X 1.013=121.3mm WF min==[125-0.76-2（3.25+0.25）cos0.25o] 乂 1.013=118.8mm 綜合以上，本設(shè)計(jì)取Wf =121mm同時(shí)，過渡圓角半徑Rf =R=4.57mm另外, 為了提高軋輾重車率，適當(dāng)取側(cè)壁傾角8=0.25°。 本產(chǎn)品B小于100mm所以立輾采用小立輾，WV =80mm 4.5.2

43、 萬能粗軋機(jī)輾型設(shè)計(jì) 萬能粗軋機(jī)輾型設(shè)計(jì)主要是確定水平輾寬度Wr 其圖形如下（圖4-2）: 水弓艮 圖4-2萬型能粗軋機(jī)孔型示意圖 為了保證軋制穩(wěn)定，防止出現(xiàn)折疊、腹板偏心等缺陷，通常使 Wr

44、邊機(jī)槽深、 其圖形如下（圖4-3）: 圖4-3 軋邊機(jī)示意圖 hE：軋槽深度；W:軋邊機(jī)輾寬； 1 ）軋邊機(jī)輾寬設(shè)計(jì) 軋邊機(jī)的作用主要是控制H型鋼的翼緣端部的形狀，也能控制翼緣的寬度, 但有一定的限度，對腹板并沒有壓下。設(shè)計(jì)時(shí)，一般在軋輾表面開有凹槽，以防 止調(diào)整時(shí)軋輾接觸軋件，造成軋機(jī)負(fù)荷過大。 （式 4.5） 基本計(jì)算式為： WE =WR - A 5 式中： A 5調(diào)整余量，取1-3mm 本設(shè)計(jì)取A 5=2mm WE=119-2=117mm 2 ）軋邊機(jī)槽深設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)軋邊機(jī)槽深時(shí)，也應(yīng)考慮軋件寬度外形尺寸、公差尺寸、軋輾傾角、 熱脹系數(shù)等因素的影響。 （式

45、4.6） 軋邊機(jī)槽深公式為： hE=[ B （B-tl）cos 8/2]- A 6 式中： hE ——軋邊機(jī)槽深，mm； B ——軋件寬度，mm； ———軋輾側(cè)壁斜度，8取 5° ; 般取 A 6——用于防止軋制時(shí)軋件于軋輾輾身接觸的調(diào)整余量, 3?5mm 本設(shè)計(jì)取A 6=5mm hE =[1.013 (57.15-2.33 ) cos5° /2] -5 =22.7mm 第5章電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及其選擇 5.1 電機(jī)功率計(jì)算 由于電機(jī)本身具有一定的超載調(diào)節(jié)功能，所以計(jì)算額定功率暫不計(jì)入超載系 數(shù)。 上下輾電機(jī)功率計(jì)算：由功率計(jì)算公式 P T n/9550 式中P—

46、—功率，kw； T ——轉(zhuǎn)矩，N.m； N ——轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。 暫不取軋機(jī)的傳動(dòng)效率。 所以 P=5401.6x212/9550=120.0Kw 由于單機(jī)有兩個(gè)輸入軸，則總功率：P總=2x120=240Kw 5.2 電機(jī)型號的選擇 綜合以上數(shù)據(jù)，查表得電動(dòng)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表5-1 型號 額定功率/kW 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 /(kg - mA2) 額定轉(zhuǎn)速/(r/min) JS2-400S2-4 250 5.75 2965 表5-1 第6章軸的設(shè)計(jì) 6.1 水平軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知，軸的輸出功率為 P=120KWV轉(zhuǎn)速n=212r/min , 來自垂直軸的徑向力不滿

47、一噸，相對水平軸所受的徑向力（軋制壓力）和扭矩可 忽略不計(jì)。 6.1.1 初定水平軸端直徑 根據(jù)式d C 3 p ,n 式中C ——軸的材料和受載情況確定的系數(shù); P——軸傳遞的功率，kw； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min 。 軸材料選取20CrMnTi,上式取C=10Q 幅 10N58%59.2 76.0mm 考慮軸端有鍵槽，軸頸應(yīng)增大 4%-5%故取d=（|）80.0mm 滑套與軸之間的配合為間隙配合，暫取H9/h8,滑套外徑與軸承內(nèi)徑的配合為 H9/f9 。 6.1.2 水平軸的疲勞強(qiáng)度校核 (1)危險(xiǎn)截面的確定 取截面a-a和b-b為危險(xiǎn)斷面，由于a-a面只受扭

48、矩且數(shù)值相對較小，所以 只校核b-b面，由于b-b截面除了承受扭矩外，還承受兩個(gè)支撐軸承之間的較大 的彎矩，所以取此處的截面直徑進(jìn)行校核。 (2)危險(xiǎn)截面的安全系數(shù) 49 (M)2 0.75[( )]]2 Z Zp 軸的材料去20CrMnTi,疲勞極限為49公斤/毫米，屈服極限為85公斤/毫 米，軸承軸頸同時(shí)承受較大的彎矩和扭矩。 49 0.88 1 / 2150.2/409 2 3.4(——)2 0.75 (2.41 —^-)2 130.7261.4 49 (M)2 0.75[( )白 Z Zp 上述彎矩計(jì)算時(shí)，軸承與軋輾中線距離取 100mm根據(jù)圖的數(shù)據(jù)，此值取8

49、0mm 則安全系數(shù)為： 49 1.1 1 / 1720、2409 2 3.4(——-)2 0.75(2.41 一^)2 130.7261.4 6.1.3 水平軸靜強(qiáng)度校核 M max 2 Z 3(Tmax)2 Zp 85 / 4300、2 409 y ) 3 ) .130.7 261.4 2.58 所以靜強(qiáng)度通過校核。 6.1.4 鍵的強(qiáng)度校核 大齒輪與水平軸的聯(lián)結(jié)，選用 A型平鍵(GB 1096-79),雙鍵聯(lián)結(jié)。取軸頸 d=小90mm查表鍵的尺寸為：bxhxL=25x14x (70?90)。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10-12Kg/mm2

50、, 當(dāng)在沖擊工況下取[P]=6-9Kg/mm2 K=0.5h=7mm l=L-b= (70?90) -25=45 ?65mm 2000T2000 1992 工作面的比壓為： P 9.72 ~14公斤/量米2。 dkl 90 7(45~65) 采用雙鍵，對稱180度布置，此時(shí)鍵的工作面的比壓為： 4.86 ~ 7公斤/毫米2 6~9公斤/毫米2。 所以，鍵的強(qiáng)度滿足要求。 6.2 垂直軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.2.1 垂直軸的輸出功率 根據(jù)軋制力和力矩以及功率的計(jì)算結(jié)果，垂直軸承擔(dān)的功率為：44KW 6.2.2 初定垂直軸端直徑 由 d C 3 P 1003 44278 0.5

51、4m 54.0mm 考慮軸端有鍵槽，軸頸應(yīng)增大 4%-5%故取d=(|)60mm 滑套與軸之間的配合為間隙配合，暫取H9/h8,滑套外徑與軸承內(nèi)徑的配合為 H9/f9 。 6.2.3 垂直軸的疲勞強(qiáng)度校核 49 M M)2 0.75[( )；]2 Z Z 34 1720)2 98.2) 49 0.83 1 0.75(2.41 153.6 2 196.4) 上述彎矩計(jì)算時(shí)，軸承與軋輾中線距離取80mm根據(jù)圖的數(shù)據(jù)，此值若取 60mm則安全系數(shù)為: 49 49 6.2.4垂直軸靜強(qiáng)度校核 匚]2 Zp 1290V 98.2, 0.75(2.

52、41 153.6 2 261,4) 1.097 1 s 所以靜強(qiáng)度校核通過。 1.94 85 ,4300.2 ?3072、2 ['(——)3() , 98.2196.4 6.2.5 鍵的強(qiáng)度校核 大齒輪與水平軸的聯(lián)結(jié)，選用 A型平鍵(GB 1096-79),雙鍵聯(lián)結(jié)。取軸頸 d=小60mm查表鍵的尺寸為：bxhxL=18x11x (60?80)。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10?12Kg/mm2 , 當(dāng)在沖擊工況下取[P]=6?9Kg/mm2 K=0.5h=5.5mm l=L-b= (60?80) -18=42 ?62mm 工作面的比壓為：P @0

53、0T —2000 154— 15?22公斤/毫米2。采用雙鍵， dkl 60 5.5 (42 ~ 62) 對稱180度布置，此時(shí)鍵的工作面的比壓為： 7.5 ~ 11公斤/毫米2 6~9公斤/毫米2。 所以還需加大軸頸。將軸頸加大至 d=(|)75mm. 查表鍵的尺寸為：bxhxL=20x12x (60?80)。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10?12Kg/mm2 ,當(dāng)在沖擊工況下取[P]=6?9Kg/mm2 K=0.5h=6mm , l=L-b= (60?80) -20=40 ?60mm 2000T2000 1542 工作面的比壓為： P 11~16公斤/毫米。 dkl 7

54、5 6 (40 ~ 60) 采用雙鍵，對稱180度布置，此時(shí)鍵的工作面的比壓為： 5.5 ~ 8公斤/毫米2 6~盼斤/毫米2。 所以，鍵的強(qiáng)度滿足要求。 6.3聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器是用來連接兩軸或其他旋轉(zhuǎn)件，是其一同轉(zhuǎn)動(dòng)并傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的通用機(jī)械 部件。 用聯(lián)軸器連接的軸，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有停車后經(jīng)過拆卸才能 分離，某些聯(lián)軸器還具有保護(hù)和自我控制的作用。 根據(jù)載荷大小機(jī)特性、工作轉(zhuǎn)速、補(bǔ)償性能、工作環(huán)境等因素，選則型號為， 選則型號為GCL6的鼓形齒聯(lián)軸器(JB/T8854.2-2001 )。 其公稱轉(zhuǎn)矩Tn 7100N.m,許用轉(zhuǎn)速[n] 3000r/min ,而軋

55、輾軸上的轉(zhuǎn)矩 T 5401.6N.m Tn,電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n 2965r/min [n],所以選擇的聯(lián)軸器符 合條件。 6.4滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 一、設(shè)計(jì)參數(shù) 徑向力 Fr=438000 (N) 軸向力Fa=0 (N) 圓周力Ft=0 (N) 軸頸直徑d1=90 (mm) 轉(zhuǎn)速 n=212 (r/min) 要求壽命Lh'=4500 (h) 作用點(diǎn)距離L=158 (mm) Fr與軸承1距離L1=79 (mm) Fr與軸心線距離La=202 (mm) 溫度系數(shù) ft=1 潤滑方式Grease=油潤滑 二、選擇軸承型號 軸承類型BType= 圓錐滾子軸承 軸承型號B

56、Code=30318 軸承內(nèi)徑d=90 (mm) 軸承外徑D=190 (mm) 基本額定動(dòng)載荷C=342000 (N) 基本額定靜載荷Co=440000 (N) 三、計(jì)算軸承受力 軸承 1 徑向支反力 軸承 1 軸向支反力 軸承 2 徑向支反力 軸承 2 軸向支反力 極限轉(zhuǎn)速 ( 油) nlimy=2600 (r/min) Fr1=219000 (N) Fa1=177488.78 (N) Fr2=219000 (N) Fa2=177488.78 (N) 四、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷P1=262800 (N) 當(dāng)量動(dòng)載荷P2=262800 (N) 五、校核軸

57、承壽命 軸承工作溫度T=<=120 ( ℃ ) 軸承壽命Lh=5463 (h) 驗(yàn)算結(jié)果Test= 合格 第7章錐齒輪的設(shè)計(jì) 7.1 錐齒輪的簡介 錐齒輪傳動(dòng)用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力， 有直齒、斜齒和曲線齒之分， 直齒最常用，斜齒已逐漸被曲線齒所代替。軸交角可以為任意角度，最常用的是 90。。本次設(shè)計(jì)中選用軸交角為90o的直齒錐齒輪。 7.2 錐齒輪的尺寸設(shè)計(jì) 1 .初選材料和參數(shù) （1）初步選齒輪材料為20Cr經(jīng)滲碳淬火處理，調(diào)質(zhì)處理硬度范圍在（58?63） HRC （2）齒輪齒數(shù)Zi=14,大輪轉(zhuǎn)速n=960r/min,小輪懸臂支撐，大輪兩端支 2.按齒面

58、接觸疲勞強(qiáng)度簡化設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)主要參數(shù) d1 966 3111 KT bR(1-0.5bR)2u Hp （1）確定設(shè)計(jì)公式中各參數(shù) 1）齒數(shù)比 u=1.1 2）取齒寬系數(shù)取bR =0.295 3）載荷系數(shù)K 一般可取1.3?1.6,取K=1.5. 4）許用接觸應(yīng)力[H]=Khn HIim/S KhN是接觸疲勞壽命系數(shù)，HIim是接觸疲勞強(qiáng)度極限,S是安全系數(shù) 查表得KHN =0.98 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（機(jī)械工業(yè)出版社）圖 3.2-16d得HIim =1500NJ/mn2 最小安全系數(shù)取S=1.1, 可得許用接觸應(yīng)力 5）大輪轉(zhuǎn)矩 [ H ] =0.98 X1500

59、+1.1=1336.4 N /mn2 這里我們用電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩來計(jì)算和校核錐齒輪。 T 1 5.4 103N?m 則大輪分度圓直徑 d1 9663 KT _ 2 bR(1-0.5bR)u 2 Hp =9663 1.5 5.4 103 0.295 (1 0.5 2 2 mm 0.295)2 1.1 1336.42 =167.3mm 根據(jù)安裝使用情況，取大端模數(shù)m=12 貝^ d1 =mz=168mm （2）幾何尺寸計(jì)算 1）齒數(shù) 2）齒數(shù)比 3）大端模數(shù) z114, z2 16 u z2 馬 1.1 m 12 4）分度圓直

60、徑 d1 mz1 168mm,d2 mz2 192 mm 5）節(jié)錐角 1 arctan% ) 42 , 2 901 48 6）錐距 .2 d1 u 1 126.8mm 7）齒寬 b bRR 0.295 126.8mm 37.4mm,取 b 37mm 8)齒距 p m 3.14 12mm 37.68mm 9）高度變位系數(shù)XiX20 （G叫制） 10）切向變位系數(shù) x1 x 2 0 (GB齒制) h3m 12mm a (ha c )m (1 0.25

61、) 12mm 15.0mm 11）齒頂高h(yuǎn)a1 ha2 12）齒根高h(yuǎn)f1hf2 13）齒寬中點(diǎn)分度圓直徑 一，.一一 b、 ?一一 dm1 d i(1 0.5—) 149.6mm R , b、 dm2d 2(1 0.5一) 171.15mm R b R r,且通常取 R 0.25 ~ 0.35,本設(shè)計(jì)取 0.25。 其中所以b 31.7 14)齒寬中點(diǎn)模數(shù)mm 也 外 149.6 10.7 ZiZ214 15）全齒高 h ha hf (2ha c )m 27mm 16）大端齒頂圓直徑 da1 d12ha1 cos 1188

62、.8mm da2 d 22ha 2 cos 2211 .6mm ...hh” 17)齒根角f1 arctan(-fl) 2.12 , f2 arctan(-f2) 2.12 RR 18）齒頂角 a1 2.12 , a2 f1 2.12 ；等頂隙 19）頂錐角 a1 1 a1 42.12 , a2 2a2 50.12 20）根錐角 f1 40.12 , f2 2f 2 46.12 21）大端分度圓弦齒厚 s1 m(— 2x1 tanx 1) 18.84 mm, 2 s2 m(2x2 tanx 2) 18.84mm 2 22)大端分度圓弦齒高

63、 ha1 ha ha2 ha —cos 1 12 4d1 S22 c —cos 2 12 4d2 _ _ 2 18.84 4 168 cos420 18.842 4 192 cos480 12.4mm, 12.3mm。 7.3錐齒輪的校核 7.3.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算基本公式 「「 2KTvi uv 1 H ZeZh. 2 0. 0.85bdvi uv [h] 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5得Zh 189.8v'Mpa 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-15得Zh 2.42 Ft 2000T 2000 5.4 103 dm1 149.6 721

64、9.3N Ft1 Fttan cos 1 1952.7N, Ft1 dv1 Tv1 197.3N.m。 2 K KaKvK K 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2 Ka 1.50 K 1 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)表8-9 K 1.65 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-6 Kv 1.30 故 K=1.5x1.63x1.3=3.2 所以 h 189.8 2.42J 2 3^ 197.3 2 S 6.5Mpa [ h] ,0.85 31.7 202.2 1.21 所以通過校核。 7.3.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 2KTv1 0.85bdv1mm YFaYsa [F] 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-

65、29 ,圖8-30分別得: 2 3.2 197.3 0.85 31.7 202.16 10.7 YFa 2.28, Ysa 1.65。 2.28 1.65 0.08Mpa[ f] 所以抗彎強(qiáng)度滿足要求。 參考文獻(xiàn) [1] 黃慶學(xué)主編 . 軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社， 2007. [2] 張小平，秦建平主編 . 軋制原理 [M]. 北京 : 冶金機(jī)械出版社 ,2006. [3] 濮良貴主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：高等教育出版社， 2006. [4] 陸鳳儀，鐘守炎主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 200

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