畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-800大型軋機(jī)設(shè)計(jì)(含全套CAD圖紙)
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1、 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 1 頁 800 大型軋機(jī)設(shè)計(jì) 全套完整版全套完整版 CAD 圖紙,聯(lián)系圖紙,聯(lián)系 153893706 1 緒論 1.1 選題的背景和目的 鞍鋼大型軋鋼廠是我國較大的大型型材廠,生產(chǎn)全國 60%以上的鐵路用軌。我國 自行設(shè)計(jì)建造的南京長江大橋全部用的型材都是由大型廠提供的。鞍鋼大型廠 1953 年 正式投產(chǎn),為 50 年代鞍鋼三大工程之一,主要采用原蘇聯(lián)的 800 毫米大型軋機(jī),原設(shè) 計(jì)能力為年產(chǎn) 300KN,由于進(jìn)行設(shè)備改造年產(chǎn)達(dá)到 90 萬噸,可以生產(chǎn) 60kg/m 重軌和 各種不同形狀的大型型材。 為提高產(chǎn)品質(zhì)量,該廠引進(jìn)了四輥萬能大型軋機(jī),采用第
2、一煉鋼廠的連鑄坯為坯 料。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,需要更多數(shù)量、更多品種、更高質(zhì)量的型鋼,特別是大型 型材。為滿足這一需要,型鋼軋機(jī)的發(fā)展不外于兩個,一是改造舊軋機(jī);二是更新設(shè) 備,采用新技術(shù)和新工藝在舊型鋼軋機(jī)上逐漸完善及工藝改進(jìn),這是我國改造挖潛以 少花錢多辦事見效快的新方針,是節(jié)約經(jīng)濟(jì)的客觀需要。 按著上述精神本設(shè)計(jì)對 800 大型軋機(jī)進(jìn)行調(diào)研,了解生產(chǎn)中存在的問題,為此在 這次設(shè)計(jì)中進(jìn)行改進(jìn),使舊設(shè)備更加完善。 1.2 型鋼軋機(jī)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 型鋼品種繁多,并且同一斷面的型鋼又有很多不同規(guī)格和型號,廣泛用于國防、 機(jī)械改造、修建鐵路、橋梁、礦山、工廠及船舶制造建筑、農(nóng)業(yè)及民用等各個部門。
3、 世界各國型材占鋼材比重各自不同,工業(yè)發(fā)達(dá)國家的型鋼生產(chǎn)總趨勢是占鋼材的比重 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 2 頁 越來越小,但其產(chǎn)量和品種不斷更新,新的型鋼品種不斷增加。以前很多必須用鍛壓、 沖壓和機(jī)械加工方法的產(chǎn)品,改為能以軋制方法取而代之。因此,軋制產(chǎn)品的種類和 生產(chǎn)技術(shù),也同樣在一定程度上反映了一個國家冶金工業(yè)的發(fā)展水平。 1.2.1 型鋼的生產(chǎn)方式 熱軋型鋼有生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、能耗少、成本低等特點(diǎn),熱軋型鋼生產(chǎn)主要方 法有: (1)普通軋法:既是在一般二輥或三輥軋機(jī)上進(jìn)行軋制??仔陀袃蓚€軋輥的孔槽組 成,可生產(chǎn)一般簡單異型和縱軋周期斷面型鋼。 (2)多輥軋法:孔型由三個以
4、上的軋輥槽組成,從而減少了閉口槽的不利影響,軋 槽殘余應(yīng)力小,其中 H 型鋼屬于這一類。 (3)熱彎軋法:它的前半部是將坯料壓成扁帶或接近成品斷面形狀,然后在后面孔 型中趁熱彎曲成型。 (4)熱軋縱剖軋法:將較難軋的非對稱斷面的產(chǎn)品,先設(shè)計(jì)成對稱斷面或?qū)⑿?面產(chǎn)品設(shè)計(jì)成并聯(lián)形式的斷面產(chǎn)品,然后在軋機(jī)上或冷卻后用圓盤剪縱剖而得到兩個 不同尺寸的型材。 (5)熱軋冷技法:先熱軋成型,并留有冷軋工余量,然后經(jīng)酸洗、堿洗、水洗涂 潤滑劑后冷技成材。 (6)熱冷成型法:以熱軋和冷軋板帶鋼為原料使其通過帶有一定槽形而又回轉(zhuǎn)的軋 輥,使板帶承受橫向彎曲變形而獲得所需斷面形狀的鋼材。 1.2.2 軋機(jī)的布置
5、方式 (1)橫列式 分為:一列式,二列式,三列式等。 一列式大多數(shù)用一臺交流電機(jī)同時傳動數(shù)架水平輥軋機(jī),設(shè)備簡單、造價低、建 廠快、產(chǎn)品品種靈活。要減少首尾溫度差可采用一、二列式。 (2)順列式 軋機(jī)多為水平立式或多輥軋機(jī),各架軋機(jī)順序布置平行縱列中,軋機(jī)單獨(dú)傳動, 每架只軋一道,但不形成連軋。 (3)棋盤式 它介于橫列式和順列式之間,前幾架軋件較短采用順列式,后幾架精軋機(jī)布置成 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 3 頁 橫列式。 (4)半連續(xù)式 粗軋機(jī)為連續(xù)式,精軋為橫列式,或者粗軋機(jī)為橫列式,精軋為連續(xù)式。 (5)連續(xù)式 軋機(jī)縱向緊密排列為連軋機(jī)組,可采用單獨(dú)傳動或集體驅(qū)動,每架只軋
6、一道,一 根軋件可在數(shù)架軋機(jī)內(nèi)同時軋制,各道間遵循秒流量相等的原則,軋制速度快,產(chǎn)量 高。 1.2.3 型鋼生產(chǎn)的特點(diǎn) (1)產(chǎn)品斷面比較復(fù)雜。 (2)產(chǎn)品品種多。 (3)軋機(jī)類型多。 1.2.4 大型軋機(jī)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢 800 大型軋機(jī)屬于軌梁式軋機(jī),軋輥直徑 750950 毫米,生產(chǎn)主要產(chǎn)品有重軌、 大型工字鋼、角鋼、方鋼、圓鋼、管坯、鋼樁以及其它異型鋼材。 (1)大型軋機(jī)布置形成的發(fā)展 橫列式軋機(jī)布置有一列式、二列式和三列式。發(fā)展趨勢精軋和粗軋分開,提高產(chǎn) 品的精度,防止軋制時相互影響。 軋制方法,常規(guī)軋法和多輥軋法,發(fā)展趨勢四輥萬能式軋機(jī)。 (2)現(xiàn)代化軋制車間 該車間由開坯、第一組、
7、第二組軋機(jī)和精軋機(jī)組成,機(jī)架采取順列布置。用高壓 水除磷,熱軋潤滑油潤滑軋槽,軋機(jī)采用直流電機(jī),單獨(dú)傳動,實(shí)行自動控制,全部 聯(lián)接系統(tǒng)采用自動耦合方式,采用連續(xù)作業(yè)發(fā)展。 1.3 大型軋機(jī)的研究內(nèi)容和方法 1.3.1 車間平面布置及大型軋機(jī)的作用 車間平面布置圖,見圖 1.1。 大型軋機(jī),將坯料軋成大型型材的主要設(shè)備,表示大型廠生產(chǎn)產(chǎn)量的主要設(shè)備。 1.3.2 生產(chǎn)工藝流程 產(chǎn)品的品種包括: (1)鋼軌類:43kg/m,50kg/m,60kg/m(鐵路用軌)Qu80,Qu100,Qu120(吊車用軌)。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 4 頁 (2)型材類:工字鋼 20,22,24,3
8、0,45。 槽鋼 18,20,24,30。 角鋼 16/16,16/10,12,5/20,20/20。 (3)圓鋼類:90160,管坯 90160。 (4)異型鋼:球扁鋼,履帶鋼,鋼板柱和方鋼。 以重軌為例說明生產(chǎn)工藝流程: 鋼坯驗(yàn)收上垛火焰清理加熱軋制鋸切打印緩冷 矯正加工(端部淬火,打孔)探訪成品檢查分類入庫。 1.3.3 研究的內(nèi)容和方法 (1)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研,收集 800 軋機(jī)有關(guān)資料,了解生產(chǎn)存在的主要問題,軋機(jī)的結(jié) 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 5 頁 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 6 頁 構(gòu)特點(diǎn),主要零件材料選擇。 (2)制定 800 軋機(jī)的設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行方案
9、評述。 (3)進(jìn)行主電機(jī)容量的選擇,主要零件的強(qiáng)度計(jì)算。 (4)繪出總圖,部分部件圖和零件圖。 (5)指出對控制系統(tǒng)的要求,潤滑方法選擇和潤滑油的選用。 (6)設(shè)備安裝方法,維護(hù)檢修規(guī)程。 (7)對設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析與評價。 1.3.4 軋機(jī)生產(chǎn)中存在的問題 為保護(hù)設(shè)備過載情況不被損壞,采用齒形聯(lián)軸器,用 6 個安全銷螺絲聯(lián)接,見圖 1.2。當(dāng)軋制過載時,安裝安全銷斷開,使電機(jī)和設(shè)備停轉(zhuǎn)起到安全作用。但是在使用 中,安全銷破壞部位達(dá)到過載不剪斷,有時達(dá)不到過載也剪斷,主要因?yàn)槭?6 個安全 銷受力不均。剪斷后更換不方便安全銷螺絲局部變形不易取出,只好用電焊切斷,修 理一次需 3 個多小時,
10、影響軋鋼生產(chǎn),之后改成 3 個安全螺絲,效果不佳,如果安全 銷直徑大些,不起安全作用。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1左半聯(lián)軸器 2安全銷 3定位套 4安全銷套 5左齒套 6軸承 7齒形軸 8右齒套 9定位環(huán) 10右半聯(lián)軸器 圖 1.2 齒形聯(lián)軸器示意圖 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 7 頁 2 方案的選擇與評述 2.1 選擇與評述 800 大型軋機(jī)采用橫列式布置,三重式軋鋼機(jī)采用集中驅(qū)動,為單向不可逆式傳動, 其主傳動示意圖見圖 2.1 所示。 采用直流低速可調(diào)電機(jī),無減速器,通過齒輪座帶動軋輥轉(zhuǎn)動。選用低速電機(jī), 取消減速機(jī)是因?yàn)闇p速機(jī)造價高,又有功率消耗其費(fèi)用比選
11、擇低速電機(jī)和高速電機(jī)的 差價還高,所以選擇低速電機(jī),投資低,又不經(jīng)常啟、制動,提高傳動效率。 齒輪座采用人字齒輪,萬向連接軸采用梅花接軸,因?yàn)檎{(diào)節(jié)范圍小,梅花軸滿足 要求,而與齒輪軸端采用滑塊式萬向接軸,這樣減少齒輪座與第一架軋機(jī)的距離。電 機(jī)與齒輪座采用齒形聯(lián)軸器,并對安全銷進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。 軋輥選用滑動軸承,壓下、壓上選擇電動壓下、壓上機(jī)構(gòu),改變原來軋機(jī)的手動 傳動方案。軋輥平衡選用彈簧平衡,因?yàn)檎{(diào)整范圍小,彈簧平衡安全可靠,保證在正 常平衡力之內(nèi),軸向調(diào)整采用斜楔,機(jī)架采用開式機(jī)架,U 形架和上橫梁,用斜楔聯(lián) 接,比其它聯(lián)接剛度好,拆卸方便,滿足換輥要求。 主電機(jī) 齒形聯(lián)軸器 齒輪座 萬向
12、接軸 1 號機(jī)座 2 號機(jī)座 3 號機(jī)座 圖 2.1 800mm 大型軋鋼機(jī)主機(jī)列 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 8 頁 2.2 設(shè)計(jì)改進(jìn) 2.2.1 齒形聯(lián)軸器的改進(jìn) 圖 2.2 齒形聯(lián)軸器改進(jìn)部分結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可見聯(lián)軸器的形狀和尺寸與原設(shè)計(jì) 相同,只改變半聯(lián)軸器和齒套,使其均布三個安全環(huán),在安全環(huán)處,半聯(lián)軸器和齒套 凸緣加工成二個半圓,安全環(huán)就在其上,更換時去掉壓板裝上新環(huán)。此結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡單緊湊,安裝更換方便,計(jì)算簡易可靠,壽命長,靈敏性好。 1 2 3 4 5 6 1半聯(lián)軸器 2壓板 3定位銷 4凸緣 5安全環(huán) 6齒套 圖 2.2 齒形聯(lián)軸器改進(jìn)部分示意圖 鞍山科
13、技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 9 頁 3 主電機(jī)容量的選擇 3.1 軋制力的計(jì)算 3.1.1 軋輥主要尺寸的確定 由 60kg/m 重軌軋輥圖和孔型圖得軋輥主要尺寸,如表 3.1。 表表 3.1 計(jì)算數(shù)據(jù)根據(jù)表計(jì)算數(shù)據(jù)根據(jù)表 道次 R (mm) R (mm) Q (mm) Q (mm) b (mm) b (mm) t (s) 120101 1 419 419 52500 45390 250 260 3.2 2 385 419 45390 42070 260 280 3.5 3 365 473 42070 35970 180 220 4.1 4 347 495 35970 27000 220
14、 260 5.0 5 368 481 27000 21320 260 280 5.9 6 485 541 21320 16410 142 152 6.5 7 475 525 16410 13000 152 159 8.1 8 475 521 13000 10900 159 164 9.5 9 467 514 10900 9445 164 169 11 10 463 511 9445 8605 169 174 12.1 11 414 507 8605 7690 174 178.3 13.2 注:R 、R兩軋輥的最大半徑;Q 、Q 軋件軋制前后的斷面積;b 、b 軋件軋制前后的寬度; 120101
15、 t軋制時間。 3.1.2 軋制規(guī)程 軋制時間表,如附錄表 B1。 壓下量統(tǒng)計(jì)表 平均壓下量(mm)為 1,57 (3.1) 1 1 0 0 b Q b Q hm 在型鋼軋機(jī)上各道次壓下量的分配,一般存在著兩頭小中間大的規(guī)律。因?yàn)樵陬^ 幾道中,軋件表面上氧化鐵皮較多,降低了摩擦系數(shù);中間道次處在高溫塑性好的加 工條件下,壓下量高些,各道次壓下量如表 3.2。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 10 頁 表表 3.2 壓下量統(tǒng)計(jì)表壓下量統(tǒng)計(jì)表 道 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 壓下量 35.42 24.33 70.22 59.65 27.70 42.18 26.2 1
16、5.30 10.58 6.43 6.32 3.1.3 軋制力的計(jì)算 一般常采用艾克隆德方法來計(jì)算型鋼軋機(jī)的軋制力。 軋制中厚板、板坯、方坯及異性斷面軋件一般不考慮軋制時軋輥產(chǎn)生彈性壓扁 現(xiàn)象。 當(dāng)兩個軋輥直徑相同的情況下,接觸弧長度的水平投影為 l = (3.2)hR 式中 R軋輥半徑; h壓下量。 第一道軋制時 l =121.82 (mm)hR42.35419 當(dāng)兩個軋輥直徑不相同的情況下,接觸弧長度的水平投影為 l = (3.3)h RR RR 21 21 2 第二道軋制時 l =98.809 (mm)h RR RR 21 21 2 419385 33.244193852 軋制異型斷面時,
17、當(dāng)量半徑 R 為 d R = (3.4) d 121 2 2 1 1 ) 2 )( 2 (2 m mm hRR h R h R 式中 h軋制后軋件平均高度 h=Q /b 。 1m1m11 第二道軋制時 R =325.99 (mm) d 121 2 2 1 1 ) 2 )( 2 (2 m mm hRR h R h R 25.150419385 ) 2 58.174 419)( 2 25.150 385(2 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 11 頁 變形速度 u(1/s)為 u (3.5) 10 2 hh R h v 式中 軋制速度, =2.8mm/min;vv 軋制前后軋件的高度。h 1
18、0h 第一道軋制時 u =4.234 (1/s) 10 2 hh R h v 21058.174 419 42.35 10008 . 22 軋件粘度系數(shù)(kgs/mm )為 2 =0.01(14-0.01t)c (3.6) 式中 c考慮軋制速度對 的影響系數(shù),查文獻(xiàn)1根據(jù)軋制速度可查系數(shù) c 的值, c=1.0; t軋制溫度, C。 第一道軋制時 =0.01(14-0.01t)c=0.01 (14-0.01 1150) 1.0=0.025 k 的計(jì)算公式 k=(14-0.01t)1.4+(C)+(Mn)+0.3(Cr) 9.8 (3.7) 式中 (C)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),; (Mn)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),;
19、 (Cr)鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù),。 軋制 60kg/m 重軌時,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.7,錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.8,鉻的質(zhì)量分 數(shù)為 0.25。 第一道軋制時, k =(14-0.01t)1.4+(C)+(Mn)+0.3(Cr) 9.8 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 12 頁 =(14-0.01 1150) 1.4+0.7+0.8+0.3 0.25 9.8 =72.8875 系數(shù) m 為 m= (3.8) 10 1010 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR 式中 摩檫系數(shù),對于鋼軋輥=1.05-0.0005t。 第一道軋制時 m= 10 1010 )(2 . 1)(6 . 1 hh
20、hhhhR = 58.174210 )58.174210(2 . 1)58.174210(419475 . 0 6 . 1 =0.13 平均單位壓力 p 為 m p =(1+m)(k+u) (3.9) m 式中 m考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù); k軋制材料在靜壓縮時變形阻力,MPa。 第一道軋制時 p =(1+m)(k+u)=(1+0.13) (72.8875+0.025 4.234)=83.535 m 接觸面積 F(mm )為 2 F= (3.10)l bb 2 10 第一道軋制時 F=31064.10l bb 2 10 82.121 2 260250 軋制力 P(KN)為 P= p F
21、(3.11) m 第一道軋制時 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 13 頁 P = p F=83.535 31064.10=2594.94 m 由上述式子和表 3.1 中的已知數(shù)據(jù)計(jì)算出 11 道次各道次的軋制力,如表 3.3 所示。 3.2 電機(jī)軸的力矩的計(jì)算 3.2.1 軋制力矩的計(jì)算 軋制力矩 M ( Nm) Z M =Pa (3.12) Z 式中 P軋制力; a軋制力力臂,即合力作用線距兩個軋輥中心連線的垂直距離,a=l/2。 第一道軋制時 M = Pa=2594.94 121.82/2=158057.8 Z 3.2.2 軋輥軸承處摩擦力矩的計(jì)算 軋輥軸承處摩擦力矩 M( Nm)
22、 1f M=P (3.13) 1f1 式中 軋輥軸承處摩擦圓半徑, =d/2; 1 1 d 軋輥軸頸直徑; 軋輥軸承摩擦系數(shù),膠木及塑料瓦=0.02。 第一道軋制時 M=P= 2594.94 450/2 0.02=11677.23 1f1 3.2.3 主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩的計(jì)算 主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 M( Nm) 2f M= (3.14) 2f i MK 1 1 式中 主電機(jī)到軋輥之間的傳動效率,=0.85; i電動機(jī)和軋輥之間的傳動比,i=1。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 14 頁 第一道軋制時 M=29958.23 2f i MK 1 1 1 23.11677 8 .
23、158057 ) 1 85 . 0 1 ( 3.2.4 主電機(jī)軸上力矩的計(jì)算 主電機(jī)軸上力矩 M ( Nm) D M =( M + M)/i+ M+M (3.15) DZ1f2fkon 式中 M空轉(zhuǎn)力矩。 kon 3.3 主電機(jī)容量的選擇及校核 3.3.1 主電機(jī)容量的選擇 由軋制速度得軋制轉(zhuǎn)速 n= (3.16) H D v 60 式中 D軋輥直徑。 根據(jù)軋輥?zhàn)畲罅?M=9550可得出 maxK H n N k N= (3.17) k nM HK 9550 max 式中 k電動機(jī)過載系數(shù),直流電動機(jī) k=22.5,交流電動機(jī) k=1.52; 主電動機(jī)到軋輥之間的傳動效率,=0.85; N電
24、動機(jī)功率,kw。 由 60kg/m 重軌軋制規(guī)程時間表得,在同時軋制第 4、6、8 道次時軋制力矩最大 M = M+M+M maxK4K6K8K =720712+323891+232401+16290.1+40521.8+29930.7 =1363746.6( NM) N=4492.34 k nM HK 9550 max 85 . 0 5 . 29550 85.66 6 . 1363746 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 15 頁 查文獻(xiàn)10,選擇 2-ZJD215/135-10 直流電動機(jī),N=2 3000kw,n=90r/min,M er er =636666.67( Nm),90
25、/3000295509550 er er er n N M=(0.03-0.06)M=0.05 636666.67=31833.33( Nm)。 koner 第一道軋制時 M =( M + M)/i+ M+M DZ1f2fkon =(15805.78+11677.23)/1+29958.23+31833.33 =224099 表表 3.3 各道次計(jì)算結(jié)果表各道次計(jì)算結(jié)果表 道次 p(MPa) P(KN) M(Nm) M( Nm) M( Nm) M( Nm) M( mZ1f2fkonD Nm) 1 83.54 2594.94 158057.8 11677.23 29958.23 31833.33
26、 224099 2 86.038 2295.36 113401 10329.12 21838.37 31833.33 169974 3 86.42 2625.64 558390 12078 74128.6 31833.33 666356 4 101.51 3541.33 720712 16290.1 95768.7 31833.33 854531 5 116.0 3205.7 459379 14746.6 61609.5 31833.33 557495 6 124.05 2112.5 323891 40521.8 9717.7 31833.33 498496 7 131.4 2234.29 3
27、42556 10277.7 52722.3 31833.33 427316 8 144.85 1970.64 232401 29930.7 9064.45 31833.33 366812 9 159.27 1852.84 181239 23987.7 8523.09 31833.33 288552 10 176.45 1648.03 125655 17850.8 7580.93 31833.33 235123 1 190.62 1689.88 119065 17098.2 7773.43 31833.33 223833 電動機(jī)靜負(fù)荷圖如附錄圖 B所示。 3.3.2 主電機(jī)的校核 (1)電動機(jī)發(fā)
28、熱校核 由電動機(jī)靜負(fù)荷圖得各段時間內(nèi)的主電動機(jī)力矩,如表 3.4 所示。 等值力矩( Nm) jun M 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 16 頁 (3.18) i ii jun t tM M 2 由表 3.6 得=619720.66 jun M 合格 max 4.4.2 滑塊式萬向聯(lián)接軸的驗(yàn)算 滑塊式萬向接軸主要結(jié)構(gòu)尺寸是叉頭直徑 D(mm),為軋輥名義直徑的 8595。 叉頭直徑為 D=(0.85-0.95) D (4.21) 1 式中 D 軋輥名義直徑,D =800mm。 11 D=(0.85-0.95) D =(0.85-0.95) 800=680-760 1 取 D=760m
29、m。 萬向接軸的許用應(yīng)力為 = n b 式中 材料的抗拉強(qiáng)度,MPa; b n安全系數(shù),最小安全系數(shù)不應(yīng)小于 5。 選擇材料為 ZG35CrMo,=686MPa。 b =137.2 n b 5 686 (1) 扁頭強(qiáng)度計(jì)算 P P 圖 4.5 扁頭受力簡圖 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 27 頁 扁頭受力情況如圖 4.5 所示。 扁頭厚度 S(mm) S=(0.25-0.28)D (4.22) S=(0.25-0.28)D=(0.25-0.28) 760=190-212.8 取 S=210。 查文獻(xiàn)1傾斜角=,K=1.05。201 萬向接軸力臂(mm)為x (4.23) 10 sin
30、) 3 2 (5 . 0 xbbx 式中 萬向接軸鉸鏈中心至斷面-的距離,=130(mm); 1 x 1 x b 扁頭的總寬度,b =760(mm); 00 b扁頭一個分支的寬度,b=260(mm)。 =0.5(760-+130=136.83 10 sin) 3 2 (5 . 0 xbbx201sin)260 3 2 應(yīng)力(MPa)按下式計(jì)算 j = (4.24) j 22 2 0 ) 6 (93 ) 3 2 ( 1 . 1 b xx bSbb M 式中 M萬向接軸傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩,M=636666.67( Nm); 計(jì)算矩形斷面抗扭斷面系數(shù)時的轉(zhuǎn)化系數(shù),它決定于矩形斷面尺寸 b 與 S 之比,
31、可查文獻(xiàn)1選取,=0.277。 = j 22 2 0 ) 6 (93 ) 3 2 ( 1 . 1 b xx bSbb M = 22 2 ) 277 . 0 6 260 (83.136983.1363 210260)260 3 2 760( 100067.6366661 . 1 =88.47 合格 (2)叉頭強(qiáng)度計(jì)算 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 28 頁 應(yīng)力(MPa)按下式計(jì)算 j =75.6 (4.25) j K D M 3 =75.6=75.6=115.13 合格 j K D M 3 05 . 1 760 100067.636666 3 4.4.3 梅花軸頭的計(jì)算 梅花軸頭最大
32、剪應(yīng)力發(fā)生在梅花瓣的凹部,其值按下式計(jì)算 (4.26) 3 1 07 . 0 d MK 式中 作用在軋輥上最大的傳動力矩,=681873.3( Nm); K M K M 梅花軸頭直徑,=450(mm); 1 d 1 d 許用剪切應(yīng)力,合金結(jié)構(gòu)鋼=151.2(MPa)。 =106.9 合格 3 1 07 . 0 d MK 3 45007 . 0 3 . 681873 4.5 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 800 大型軋機(jī)原來用于 50kg/m 重軌軋制,現(xiàn)改為軋制 60kg/m 重軌,設(shè)計(jì)是仍采 用原來的齒輪軸,對其進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算和齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 齒輪已知數(shù)據(jù): 齒輪材料 35CrMoV,齒
33、輪精度 8 級,模數(shù) Mn=33mm,齒數(shù) Z=21,變位系數(shù) x=0,中心距 d=800mm,齒寬 B=1600mm,傳動比=1,圓周力u Ft=1559.83KN,法向壓力角,螺旋角30,當(dāng)量齒數(shù)。 20 n 582933 V Z 4.5.1 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度公式為 (4.27) F SaFat F bMn YYYKF 式中 K載荷系數(shù),包括使用系數(shù) K ,動載系數(shù),齒間載荷分 K KKKK VA AV K 配系數(shù),齒向載荷分布系數(shù),查文獻(xiàn)1, K K5 . 1 A K15 . 1 V K2 . 1 F K ,;41 . 2 F K99 . 4 41 . 2 2 .
34、115 . 1 5 . 1K 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 29 頁 齒形系數(shù),由當(dāng)量齒數(shù)查文獻(xiàn)1,=2.478; Fa Y Fa Y Sa Y 應(yīng)力校正系數(shù),由當(dāng)量齒數(shù)查文獻(xiàn)1, Sa Y =1.64; Y螺旋角影響系數(shù),數(shù)值查文獻(xiàn)1, Y=0.75; 齒輪端面重合度,查文獻(xiàn)1,=1.62; 齒輪的許用應(yīng)力,MPa。 F 1058 F =277.35 合格 F SaFat F bMn YYYKF 62 . 1 331600 64 . 1 75 . 0 478 . 2 100083.155999 . 4 F 4.5.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度公式為 (4.28) HE
35、H t H ZZZ u u bd KF 1 1 式中 K載荷系數(shù),包括使用系數(shù) K ,動載系數(shù),齒間載荷分 K KKKK VA AV K 配系數(shù),齒向載荷分布系數(shù),查文獻(xiàn)1, K K5 . 1 A K15 . 1 V K2 . 1 H K ,5 . 1 H K ;105 . 3 5 . 12 . 115 . 1 5 . 1K 區(qū)域系數(shù),查文獻(xiàn)1得=2.02; H Z H Z 彈性影響系數(shù),查文獻(xiàn)1得=189.8MPa; E Z E Z 2/1 螺旋角系數(shù),查文獻(xiàn)9得=0.72; Z Z 許用應(yīng)力,=740.6MPa。 H H HEH t H ZZZ u u bd KF 1 1 =72 . 0
36、8 . 18902 . 2 18001600 2100083.1559105 . 3 =596.63 合格 H 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 30 頁 5 潤滑方法的選擇 潤滑,就是在機(jī)械相對運(yùn)動的接觸面間加入潤滑介質(zhì),使接觸面間形成一層潤滑 膜,從而把兩摩擦表面分隔開來,減小摩擦,減低磨損,延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。 此外,潤滑還能起到?jīng)_洗、冷卻、阻尼振動、防銹、密封等作用。 潤滑材料一般有氣體、液體、固體三種。通常采用液體潤滑。 在 800 大型軋鋼機(jī)中,主電動機(jī)軸承座采用干油潤滑,齒形聯(lián)軸器采用干油潤滑, 軋輥軸承座采用干油潤滑,機(jī)架窗口采用干油潤滑,齒輪座采用稀油油池潤滑,滑動
37、 軸承采用水潤滑。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 31 頁 6 試車方法和對控制系統(tǒng)的要求 試車是設(shè)備安裝工作的最后一道工序,也是對安裝施工質(zhì)量的綜合檢驗(yàn)。 試車的步驟應(yīng)符合先試單機(jī)后聯(lián)動試車、先空載試車后帶負(fù)荷試車、先試輔助系 統(tǒng)后試主機(jī)的原則。 800 大型軋鋼機(jī)首先進(jìn)行單機(jī)空載試車,分別對主電動機(jī)、齒輪座、各架機(jī)座進(jìn)行 試車,試運(yùn)轉(zhuǎn)成功后將各部分聯(lián)接好,進(jìn)行空載聯(lián)動試車。如無停轉(zhuǎn)、振動等現(xiàn)象則 試車成功。最后進(jìn)行帶負(fù)荷聯(lián)動試車,如無振動現(xiàn)象、運(yùn)轉(zhuǎn)順利則試車成功,設(shè)備就 可以啟動進(jìn)行生產(chǎn)。 對控制系統(tǒng)的要求是穩(wěn)定性要求和響應(yīng)特性要求。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 32
38、 頁 7 設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)分析 7.1 機(jī)械設(shè)備的有效度 對于可修復(fù)性設(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)生故障階段即可靠度,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。把兩者結(jié)合起來,就是機(jī)械設(shè)備的有效度(有效利用率) 。 A=100 (7.1) MTTRMTBF MTBF 式中 MTBF平均故障間隔期(h) ; MTTR平均維修時間(h) 。 設(shè)備工作時間 15000h,可能發(fā)生 10 次故障,每次處理故障時間平均為 15h,檢修 時間 1000h。 hMTBF1500 10 15000 =92.8 1151500 1500 A 7.2 投資回收
39、期 表表 7.1 有關(guān)資料表有關(guān)資料表 (萬元)(萬元) 115 10 10151000 MTTR 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 33 頁 時間 (年) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 投 資 5000 3000 2000 年凈 收 入 1000 1000 1000 2000 2000 2000 3000 5000 8000 累積凈收入 -5000 -8000 -10000 -9000 -8000 -7000 -5000 -3000 -1000 2000 7000 15000 投資回收期(Pt)=累計(jì)凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值年份數(shù)-1+ 當(dāng)量凈現(xiàn)金流量 流量的絕對
40、值 上年累計(jì)凈現(xiàn)金 (7.2) Pt Pc 式中 Pc行業(yè)投資回收期,重型機(jī)械 Pc=17 年 投資回收期(Pt)=累計(jì)凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值年份數(shù)-1+ 當(dāng)量凈現(xiàn)金流量 流量的絕對值 上年累計(jì)凈現(xiàn)金 =(10-1)+ 3000 1000 =9.33 年 Pt Pc 合格 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 34 頁 結(jié) 論 首先,在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,我查閱了有關(guān)型鋼軋機(jī)方面的資料,在下廠實(shí)習(xí)期間, 使我對型鋼生產(chǎn)的工作情況、工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備情況都有了更多的了解。更使我對 800 型鋼軋機(jī)的主電動機(jī)容量的選擇、軋制力的計(jì)算、軋輥的強(qiáng)度計(jì)算、機(jī)架的強(qiáng)度計(jì) 算、軋輥滑動軸承的驗(yàn)算、安全環(huán)的計(jì)算、
41、滑塊式萬向聯(lián)接軸的驗(yàn)算、齒輪強(qiáng)度的計(jì) 算都有了更加深入的學(xué)習(xí)。 其次,畢業(yè)設(shè)計(jì)中使我在大學(xué)中所學(xué)到的軋鋼機(jī)械 、 機(jī)械設(shè)計(jì) 、 機(jī)械原理 、 機(jī)械制圖 材料力學(xué) 公差與互換性等課程都得到了復(fù)習(xí),并且使這些理論知 識在實(shí)際中都得到充分的應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,通過查閱資料、下工廠實(shí)習(xí)與指導(dǎo)老 師以及同學(xué)共同研究、探討,使我不僅大大加寬了知識面,提高了設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立思 考的能力,同時,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為我以后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。 總之,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對我所學(xué)知識的綜合檢驗(yàn),而且對我今后的學(xué)習(xí)、工 作都具有重要的意義。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 35 頁 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在
42、王德春老師悉心指導(dǎo)下完成的。王老師從設(shè)計(jì)方案的選擇,撰 寫計(jì)劃的安排,出現(xiàn)問題的解決及設(shè)計(jì)的全過程給予了精心的指導(dǎo)。王老師多次詢問 設(shè)計(jì)進(jìn)程,并為我指點(diǎn)迷津,幫助我開拓思路,精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。在實(shí)習(xí)階段, 王老師帶領(lǐng)我熟悉現(xiàn)場,熟悉設(shè)備使我對生產(chǎn)工藝、設(shè)備狀況有了進(jìn)一步的了解。此 外王老師還悉心幫助我查找收集資料,給了我很大的幫助。最后還要感謝同學(xué)的幫助 和支持。王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度,積極向上的工作熱情都使我受益非淺,在此,我表 示衷心的感謝和誠摯的謝意。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 36 頁 參考文獻(xiàn) 1鄒家祥.軋鋼機(jī)械(第 3 版)M.北京:冶金工業(yè)出版社,2005. 2王德
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45、科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 37 頁 附 錄 A 外文翻譯 四輥軋機(jī)支承輥直徑影響率的模型建立 四輥軋機(jī)支承輥直徑影響率有系統(tǒng)地被研究應(yīng)用在軟件上,結(jié)果顯示支承輥影響 率是板形寬度增加的函數(shù),隨著支承輥直徑的增加,消耗量也增加,影響率也隨著增 加。當(dāng)支承輥直徑被設(shè)置為 1.64m 和板形寬度為 1.85m 時,計(jì)算支承輥直徑影響率參 考值的誤差將為 3.55m?;谶@個結(jié)果,軋輥直徑影響率的參考值和修正系數(shù)的 6 次 冪多項(xiàng)式配合系數(shù)根據(jù)相關(guān)系數(shù)來確定。支承輥直徑影響率的高精度模型建立,當(dāng)模 型被用來預(yù)測板形時,精度小于 5.0m。 關(guān)鍵詞:四輥軋機(jī),影響系數(shù)法,板形,熱軋,支承輥直徑
46、,影響率 1.介紹 最近,一些新的熱軋技術(shù)比如自由軋制度和板形軋制制度被應(yīng)用在熱軋領(lǐng)域。隨 著更多的改善和 AGC 的廣泛應(yīng)用,板形規(guī)格、控制能力達(dá)到一個新的高度。因此,板 形控制變得更加重要。開發(fā)一個普通的分析工具為計(jì)算模型參數(shù)和得到更好的板形控 制是必要的。最近,影響系數(shù)法被很好地應(yīng)用在許多重要的板形理論和工程問題上。 在這篇文章中,影響系數(shù)法被用于開發(fā)普通的分析軋輥直徑對板形影響的模擬軟件。 2.板形計(jì)算理論 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 38 頁 2.1 參照板形和再生板形 把軋輥直徑、軋輥輥形、軋輥彎曲應(yīng)力、單位寬度的軋制力和這些板形寬度分布 的參考值將這些條件被定義為參考
47、條件。當(dāng)它開始分析板形時,首先考慮參考條件, 并且在這樣參考條件下的板形是參考板形。為了確定在板形上一個特殊因素的影響, 一個被選擇的參數(shù)比如軋輥直徑允許改變,變成其它常數(shù),改變的參數(shù)將導(dǎo)致一個新 的、不同于參考條件的板形產(chǎn)生,這樣的新板形被定義為再生板形。 2.2 板形的影響率 板形的影響率 k 是再生板形與參考板形間的不同比率,并且如公式(1)所示影響參 i 數(shù)的改變值。 k 0 0 XX CC i i i 這里 C 是當(dāng)影響系數(shù)是 X 時的再生板形,單位 mm,C 是參考板形,單位 mm。 ii0 2.3 板形計(jì)算的理論模型 板形計(jì)算模型如下式(2)表示 )( 0 1 0 XXkCC i
48、i n i 這里 C 是板形,單位 mm,C 是參考中心板形,單位 mm,n 是總的影響系數(shù),X 是 0i 影響參數(shù)的實(shí)際值,X 是影響參數(shù)的參考值。 0 3.下軋輥直徑影響率的數(shù)學(xué)模型 支承輥直徑是工作輥直徑的 1.5-2.5 倍,并且軋輥線性剛度增加是軋輥直徑二次方 的函數(shù)。由于這些原因,支承輥直徑改變引起的變形大于工作輥改變引起的變形。支 承輥直徑的影響如公式(3)所示。 K 0 0 BB DB DD CC D C 這里C 是支承輥直徑根據(jù)板形變形的變形程度,單位 mm,是當(dāng)支承輥直徑 0 C 參考值為時的參考中心板形,單位 mm,C 是支承輥直徑為 D 是的彈復(fù)板形。 0B D B 3
49、.1 支承輥直徑影響率的參考值的確定 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 39 頁 圖 1 描繪的是模擬曲線,K是板形寬度增加的函數(shù)。從圖上可以看出隨著板形 0DB 寬度的增加 K迅速的減少,K是 6 次冪多項(xiàng)式的配合系數(shù),如表 1 所示,配合模 0DB0DB 型公式如式(4)所示。 K)( 0 6 0 0 0 0 i db i BB DB Bi DD CC 這里 K是支承輥直徑影響的參考值,單位 mm/m , (i)是 K的 6 次冪多 0DB0DB0DB 項(xiàng)式的配合系數(shù)。 3.2 考慮支承輥直徑改變的修改 K 0DB 圖 2 所示計(jì)算機(jī)模擬支承輥直徑影響率曲線是板形寬度的函數(shù),當(dāng)支承輥
50、直徑設(shè) 置各自參考值為 1.44m,最小值為 1.54m,最大值為 1.64m,并且其它系數(shù)保持連續(xù)。 如圖 2 所示, 通過支承輥直徑改變修改影響率(影響率通過 K表示) ,支承輥直徑增加。 DB DB K和 K間的差和板形寬度增加一樣重要。支承輥直徑被設(shè)置為 1.64m,板形 DB DB0DB 寬度為 1.85m 時,在 K與 K間的差將為 0.01774mm/m。如果板形寬度用 K的 DB DB0DB0DB 模型計(jì)算,最大誤差將為 3.55m。 根據(jù)下軋輥直徑改變的修改能被表示成 K和考慮支承輥直徑修改系數(shù)。K計(jì) 0DB DB DB 算模型如式(5)所示。K為 6 次冪多項(xiàng)式配合系數(shù),如
51、表 2 列出。 0DB )( )( 0 6 0 0 0 iK DB i DB n B B DB DB DB Bin D D KK DB DB 這里的 K是支承輥直徑修改的影響率,單位 mm/m,D 是支承輥直徑,單位 DB DBB m,D是支承輥直徑的參考值,單位 mm/mm,n是 K考慮支承輥直徑的修改系 0BDB0DB 數(shù),是 K考慮支承輥直徑的 6 次冪多項(xiàng)式配合系數(shù),B 是板帶寬度,單位 m。 0DB K DB 0DB 3.3 考慮減少改變的修正 K 0DB 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 40 頁 圖 3 描述的是支承輥直徑影響率的計(jì)算機(jī)模型曲線是板帶寬度增加的函數(shù),當(dāng)減 少
52、被設(shè)置的參考值為 0.3mm,最小值為 0.5mm,最大值為 10mm,并且其它參數(shù)保持 不變。從圖上可以看出支承輥直徑修改的影響率(影響率可以表示為 K)隨板形寬 h DB 度的增加而減少,隨著消耗量的增加而增加,并且 K和 K的差變得非常重要。當(dāng) h DB 0DB 減小 10mm,板形寬度為 1.85m,得到最小差值 0.002432mm/m,如果支承輥直徑被設(shè) 置為 1.64m,板形計(jì)算使用 K的模型的最大誤差將為 0.48m。 0DB 當(dāng)減小量改變 K的修正值能被 K和 K的修正系數(shù)表示和 n考慮減小量 0DB0DB0DBDB 的改變。綜合考慮,支承輥直徑的兩個因素和減小量,支承輥直徑
53、的數(shù)學(xué)模型可以表 示為式(6)。 計(jì)算結(jié)果與理論結(jié)果間的誤差在表 4 中列出,最大誤差 0.5m,K減少的修正 0DB 和根據(jù)減少的改變的 n表 3 和表 4 中列出。 DB 6 0 0 6 0 2 0 0 0 6 0 2 0 0 6 0 0 0 0 )ln()()ln()(exp )ln()()ln()(exp )( i in h i in h n h iKDB h i iKDB h i n h ln B BKDB hDB hDB DB h h Biy h h Bixl h h Biy h h Bixm D D mKK DBDBDB DB nDB h DB 這里 K是支承輥直徑考慮軋輥直徑和
54、減少量兩方面的影響率,單位 mm/m,K hDB DB 是支承輥直徑影響率的參考值,單位 mm/m,是減少量,單位 mm,是減少 0DB h 0 h 量參考值,單位 mm。 m是 K減少量的修正系數(shù),l是 n減少量的修正系數(shù),x、y是 0DB K h0DB DB n hDB 0DB K h 0DB K h K考慮減少量的 6 次冪多項(xiàng)式配合系數(shù),并且 x、y是 n考慮減少量的 6 次 0DB 0DB K h 0DB K hDB 冪多項(xiàng)式配合系數(shù)。 4.結(jié)論 (1)支承輥直徑的影響率增加是板形寬度增加的函數(shù),隨著支承輥直徑的增加影響率 也增加。 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 41 頁 (2)支承輥直徑影響率與參考值的差是板形寬度增加的函數(shù),如果支承輥直徑被設(shè)置 為 1.64m 和板形寬度是 1.85m,計(jì)算板形寬度使用支承輥直徑影響率參考值的誤差可 以是 3.5m。 (3)支承輥直徑影響率的數(shù)學(xué)模型被建立和考慮參數(shù)的 6 次冪多項(xiàng)式配合系數(shù)被確定。 板形寬度計(jì)算使用在這篇文章建立的模型的最大誤差小于 0.5m。
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