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(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(chǎn)率、提高產(chǎn)品 質(zhì)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(chǎn)生沖擊，給線 材生產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)率，采用鋼坯一火成材，即加熱一次軋制成線材產(chǎn)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(zhì)量以及內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)高生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)，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(chǎn)品尺寸精度，軋輥彈跳穩(wěn)定，生產(chǎn)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(chǎn)率高； (2) 成品精度高，延伸率高，線材表面質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品有較高的粗變和較好的表 面質(zhì)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(nèi)容 1.3.1 線材生產(chǎn)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(chǎn)工藝 產(chǎn)品規(guī)格：生產(chǎn)普碳鋼、焊條鋼及優(yōu)質(zhì)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(nèi)容和方法 1、 下廠實習了解中軋生產(chǎn)工藝、軋制規(guī)程、軋機生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)能力，保證坯料的內(nèi)部組織和表面質(zhì)量。從而保證成品車間成 材率和生產(chǎn)率不斷上升。軋機前后采用正、逆圍盤保證安全生產(chǎn)。 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(diào)整安裝誤差，工作可靠，安裝方便。齒輪萬向連接軸，精度高，調(diào)整 13滿足調(diào)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(diào)整楔塊和調(diào)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(diào)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)量分數(shù)，；)(Mn 鉻的質(zhì)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(qū)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)，取；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