φ650粗軋機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 650 粗軋機(jī)設(shè)計(jì)摘 要 線材的用途很廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)中，線材占有重要地位。近年來(lái)，對(duì)線材性能及表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高。尤其是對(duì)線材的化學(xué)成分、機(jī)械性能、晶粒組織及晶粒粒度都要做檢驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)方可出廠。所以，對(duì)線材的苛刻要求決定了新軋機(jī)及相關(guān)新技術(shù)的飛速發(fā)展。線材軋機(jī)屬于小型軋鋼機(jī)械范疇。線材軋機(jī)與其它軋鋼機(jī)一樣，其主機(jī)列也包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、和原動(dòng)機(jī)三個(gè)基本組成部分。本次設(shè)計(jì)在收集整理了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的線材軋制設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化選擇。首先，根據(jù)壓下規(guī)程和軋制速度計(jì)算軋制力和軋制力矩，對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇、校核。然后對(duì)于主要零部件進(jìn)行了受力和強(qiáng)度分析、校核；對(duì)于主傳動(dòng)裝

2、置中的減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑式進(jìn)行了選擇。關(guān)鍵詞：線材軋機(jī)；軋制力；軋制力矩；強(qiáng)度；主傳動(dòng) The Design of650 Bar and Wire Rod MillAbstractAs the use of wire rod is very broad, in every department of national economy, wire rod possess important position. In recent years, for the requirement of the surface quality and performance of wire rod,

3、it is more and more higher.So many parameters to be inspected, especially for the chemical composition ,mechanical performance, crystal microscopic organizes and crystal microscopic size of wire rod, accord with standard side can be sold out. So new rolling mill and related new technology should be

4、developed fast for the harsh requirement of wire rod. The rod mill belongs to the small steel rolling category. The rod mill is same with other mills, its main engine row also includes the implementing agency, the transmission device, and the driving force three basic building blocks. This design in

5、 the collection reorganized the domestic and foreign advanced rod rolling equipment and in the technical foundation, carries on the choice and the appraisal to the design proposal. First, according to assigns depresses the regulations and the rolling speed computation roll force and the roll torque,

6、 and has carried on the choice and the examination to the electrical machinery. Then, has carried on the stress analysis and the essential examination regarding the main spare part. Regarding main drives in reduction gear, the shaft coupling, the rotary coupling spindle have carried on the design, s

7、imultaneously has carried on the choice to the lubrication way. Finally, carries on the analysis appraisal to this rolling mills economic efficiency.Key words: wire rod rolling mill; roll force ; roll torque; intensity; main drive 目錄目錄1 緒論.11.1 軋鋼生產(chǎn)發(fā)展背景.11.2 中小型型鋼發(fā)展趨.21.4 軋輥調(diào)整在軋鋼過(guò)程中的重要性.41.5 課題研究的內(nèi)容

8、及方法.42 方案設(shè)計(jì)評(píng)述.62.1 軋機(jī)布置形式的選擇.62.2 軋機(jī)零件的選擇.62.2.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)選擇：.63 軋制壓力和軋制力矩的計(jì)算.83.1 孔型的選擇.83.1.1 箱圓橢圓圓孔型系統(tǒng)的特點(diǎn).83.1.2 軋制參數(shù)的確定.93.2 軋制力的計(jì)算.93.2.1 第一軋制道次平均單位壓力計(jì)算.93.2.2 軋制總壓力的計(jì)算.113.2.3 軋制力矩的計(jì)算.134 軋機(jī)主電機(jī)力矩與電動(dòng)機(jī)功率.144.1 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩.144.2 軋輥驅(qū)動(dòng)力矩.144.3 初選電機(jī)容量.164.4 附加摩擦力矩.174.5 電機(jī)校核.185 軋輥與軋輥軸承.205.1 軋輥的選擇與強(qiáng)度的校核.2

9、05.1.2 軋輥的強(qiáng)度校核.205.2 軋輥軸承.245.2.1 軸承的選擇.245.2.2 軋輥軸承的計(jì)算.24 6 機(jī)架強(qiáng)度的計(jì)算.266.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).266.2 機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算及校核.267 減速器的設(shè)計(jì).307.1 計(jì)算各軸的動(dòng)力參數(shù).307.2 齒輪的設(shè)計(jì).318 系統(tǒng)的潤(rùn)滑.378.1 潤(rùn)滑需要注意的事項(xiàng).378.2 常用的潤(rùn)滑劑的特點(diǎn).378.3 潤(rùn)滑方式的選擇.37結(jié)束語(yǔ).38致 謝.39參考文獻(xiàn).40 1 緒論緒論1.1 軋鋼生產(chǎn)發(fā)展背景在 20 世紀(jì)末，世界軋鋼技術(shù)發(fā)展迅速。軋鋼生產(chǎn)在自動(dòng)化、高精度化、連續(xù)化方面取得了較大進(jìn)步。軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的重

10、要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和主要方法。因?yàn)橛密堉品椒ㄉa(chǎn)出的鋼材，具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)、品種多、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，而且比鍛造、擠壓、拉拔等生產(chǎn)產(chǎn)品，性能更高，成本更低。目前，約有 93%的鋼都是經(jīng)過(guò)軋制成材的。有色金屬生產(chǎn)也大量應(yīng)用軋制方法。軋鋼生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為建筑、造船、汽車(chē)、石油、化工、國(guó)防、礦山等專用鋼材。目前，我國(guó)軋鋼生產(chǎn)的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無(wú)縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優(yōu)質(zhì)型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應(yīng)用范圍廣泛的鋼材。我國(guó)型鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的

11、25%30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡(jiǎn)單斷面型鋼。從生產(chǎn)方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應(yīng)用的鋼材，我國(guó)的板帶材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的45%55%。板帶鋼按應(yīng)用領(lǐng)域分為建筑板、橋板、船板、汽車(chē)板、電工鋼板、機(jī)械用板等。按照軋制溫度的不同又可以分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。鋼管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我國(guó)鋼管產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的10%15%，鋼管的規(guī)格一般用外形尺寸及壁厚標(biāo)稱。其斷面一般為圓形管，也有多種異型鋼管和變斷面鋼管。鋼管從制造角度劃分為無(wú)縫鋼管、螺旋鋼管與直縫鋼管、冷軋鋼管

12、等。按斷面形狀劃分為圓形管、異型鋼管和變斷面鋼管。這些品種齊全、樣式繁多的鋼管被應(yīng)用在管道、石油運(yùn)輸，鍋爐側(cè)壁、地質(zhì)鉆探、軸承及注射針管等方面。隨著軋鋼工藝及軋鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼材的生產(chǎn)范圍將不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品品種也將不斷增多。近年來(lái)我國(guó)許多有價(jià)值的鋼板產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，冷軋硅鋼片 2003 年已達(dá) 89.6 萬(wàn)噸，鍍錫板 2002 年已經(jīng)達(dá)到 110 萬(wàn)噸，管線鋼、石油管、耐火鋼板、冷軋不銹鋼板產(chǎn)量達(dá) 55 萬(wàn)噸。線材的用途很廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中占有重要的地位。有的線材軋制后可直接使用，主要作為鋼筋混泥土的配筋；有的還可以作為其它加工車(chē)間的原料，如拔絲車(chē)間、鋼繩車(chē)間、鋼絲網(wǎng)車(chē)間和螺絲車(chē)間等都有

13、應(yīng)用。線材生產(chǎn)的特點(diǎn)是軋制斷面小，長(zhǎng)度大，要求尺寸精度和表面質(zhì)量較高。但增大盤(pán)重、減小線徑和提高質(zhì)量、精度是矛盾的。這是由于盤(pán)重增加和線徑減少，導(dǎo)致軋件長(zhǎng)度和軋制時(shí)間增加，從而使軋件終軋溫度降低，首尾溫差加大，結(jié)果造成首尾尺寸公差和性能不均勻。正是由于上述矛盾，推動(dòng)了線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，各國(guó)線材產(chǎn)量占全部熱軋總量的 5.315.3%。近年來(lái)，對(duì)線材性能及表面質(zhì)量要求越來(lái)越高。對(duì)線材化學(xué)成分、機(jī)械性能、晶粒組織及晶粒粒度都做檢驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)方可出廠。所以，對(duì)線材的要求決定了新軋機(jī)及其新技術(shù)的飛速發(fā)展。1.2 中小型型鋼發(fā)展趨勢(shì)橫列式型鋼軋機(jī)適合于多品種，批量不大或產(chǎn)品斷面復(fù)雜以及合

14、金鋼生產(chǎn)的車(chē)間使用。但橫列式軋機(jī)存在著軋制速度低，間隙時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)量低，質(zhì)量差，難于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化許多缺點(diǎn)，因此在已經(jīng)充分發(fā)揮主軋機(jī)能力的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)水平，較大幅度的增加生產(chǎn)，擴(kuò)大品種，則應(yīng)對(duì)這種軋機(jī)從根本上進(jìn)行改造或建設(shè)新軋機(jī)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，有下列途徑供參考。 1.擴(kuò)大主電機(jī)容量，以充分發(fā)揮軋機(jī)的能力:多數(shù)橫列式軋機(jī)主電機(jī)容量小，在軋機(jī)強(qiáng)度允許的條件下，限制了增加每道壓下量以及同一列軋機(jī)上的過(guò)鋼根數(shù)。又有一些橫列式軋機(jī)，采用一列但傳動(dòng)的布置形式，不利于縮短最后兩個(gè)機(jī)架的軋制時(shí)間，極大地阻礙了機(jī)時(shí)產(chǎn)量的提高。因此對(duì)擴(kuò)大某些橫列式軋機(jī)主電機(jī)容量，與相應(yīng)增添必要的傳動(dòng)裝置，

15、能大幅度的提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力。例如在一列三架布置的 650 軋機(jī)的另一側(cè)增加一個(gè)主傳動(dòng)后，約可增加 50，這種措施投資少，且不需大拆大遷。 2.逐步向產(chǎn)品專業(yè)化的方向發(fā)展：目前較多的橫列式中小型鋼軋機(jī)，品種多，批量少，在一套軋機(jī)上既開(kāi)坯又軋材，既生產(chǎn)簡(jiǎn)單斷面的方、圓、扁鋼，又生產(chǎn)復(fù)雜斷面 的異型鋼，既軋普碳鋼，又軋合金鋼，在規(guī)格上也有大機(jī)軋小材或小機(jī)軋大材的不合理現(xiàn)象，以致?lián)Q輥頻繁，作業(yè)率低，軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量低，輔助設(shè)備不能充分利用，難以實(shí)行機(jī)械化、自動(dòng)化操作，在一定程度上阻礙了這類軋機(jī)生產(chǎn)的發(fā)展。為此，針對(duì)這種情況，要因地制宜、逐步向產(chǎn)品專業(yè)化的方向發(fā)展。3.向原料合理化方向發(fā)展：中小型鋼軋機(jī)的

16、原料應(yīng)向著合理的方向發(fā)展，對(duì)于中型開(kāi)坯車(chē)間應(yīng)適當(dāng)加大鋼錠重量，或采用連鑄坯軋制，對(duì)于成材軋機(jī)則應(yīng)提供適當(dāng)斷面和重量的鋼坯作原料4.逐步向半連續(xù)式，連續(xù)式方向發(fā)展：橫列式軋機(jī)因其本身存在著一系列缺點(diǎn)，在世界鋼鐵工業(yè)普遍向大型、高速、自動(dòng)化發(fā)展的今天，這種軋機(jī)越來(lái)越不能滿足發(fā)展的需要。而半連續(xù)式與連續(xù)軋機(jī)，其軋制速度高，間隙時(shí)間短，且便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，采用最新技術(shù)成就，因而其產(chǎn)量高，質(zhì)量好，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)遠(yuǎn)較橫列式軋機(jī)優(yōu)越，因此連續(xù)式、半連續(xù)式軋機(jī)已成為世界軋鋼工業(yè)的發(fā)展總趨向。1.3 線材軋機(jī)的類型及特點(diǎn)線材軋機(jī)的類型及特點(diǎn)現(xiàn)代化車(chē)間都采用無(wú)扭精軋機(jī)組，頭行高速無(wú)扭

17、線材軋制，使線材生產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)、高效、低耗方向發(fā)展。高速無(wú)扭線材精軋機(jī)大都采用單線軋制和軋后控冷，并且在加熱、軋制、精整方面都采用新的技術(shù)。最早出現(xiàn)的是 Y 型軋機(jī)，以后逐步發(fā)展框架式45無(wú)扭轉(zhuǎn)精軋機(jī)，到當(dāng)代最先進(jìn)的 45懸臂式高速無(wú)扭精軋機(jī)。Y 型軋機(jī)：Y 型軋機(jī)又稱三輥式無(wú)扭機(jī)組，是由 414 臺(tái) Y 型機(jī)座組成的組合機(jī)組，其中中心距僅 405500mm。每臺(tái) Y 型機(jī)座有三個(gè)互成 120布置的盤(pán)形軋輥，構(gòu)成三角孔型。三個(gè)互為 120的軋輥如同字母 Y，故而得名。這類軋機(jī)前后道次變形均勻，張力可控制在 2%的范圍內(nèi)，采用恒微張力軋制。Y 型軋機(jī)的主要特點(diǎn)是：1相鄰機(jī)架之間軋輥位置相互錯(cuò)開(kāi)。在軋

18、制時(shí)軋件位置經(jīng)常變化，因此各部位溫度比較均勻，變化也比較均勻。2相鄰機(jī)架軋輥的中心線相互錯(cuò)開(kāi)一個(gè)角度。所以軋件不必扭轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高速無(wú)扭軋制，成品線速度可達(dá) 5060m/min，而且表面質(zhì)量好，直徑公差0.1mm。3整體傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。Y 型軋機(jī)的缺點(diǎn)是無(wú)法換輥，只能整體更換組合體，在特殊磨床上穩(wěn)定孔型磨削加工，不易除去氧化鐵皮，磨損大。 框架式 45無(wú)扭轉(zhuǎn)精軋機(jī)：機(jī)架為閉口框架，采用雙支撐滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)軸與地面成 45，各軋輥互成 90，通常有 811 個(gè)機(jī)架組成，傳動(dòng)軋制速度達(dá) 50m/s。成組吊裝，用液壓缸移動(dòng)軋輥來(lái)更換孔型。其特點(diǎn)是：1相鄰的機(jī)架交錯(cuò) 90，但是軋制線不

19、變，頭尾無(wú)扭軋制。2傳動(dòng)系統(tǒng)中減少接軸與聯(lián)接軸，降低了傳動(dòng)件之間的振動(dòng)，提高產(chǎn)品尺寸精度 （一般能達(dá)到mm） 。2 . 010 .3單線軋制軋輥彈跳穩(wěn)定。因?yàn)槭鹿释＼垥r(shí)，不受相鄰軋制線的影響。4成品線速度等達(dá)到 50m/s，生產(chǎn)率很高。它的主要缺點(diǎn)是延伸率不好，而且部分構(gòu)件制造困難，不方便維修，投資也很大。懸臂式 45高速無(wú)扭精軋機(jī)20 世紀(jì) 70 年代，摩根無(wú)扭高速線材精軋機(jī)組有了很大的發(fā)展，投產(chǎn)的已達(dá)到 160多套。70 年代后期投產(chǎn)的懸臂式無(wú)扭精軋機(jī)組出口速度多為 6580m/s，有的達(dá)到120m/s。45精軋機(jī)組一般由 2326 個(gè)機(jī)座串聯(lián)組成，中心距 500mm 左右。每套機(jī)組有 8

20、10 對(duì)碳化鎢軋輥，各機(jī)座軋輥交錯(cuò)成 90布置，并與地面成 45角布置。其優(yōu)點(diǎn)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(zhǎng)，操作效率高，快速換輥，節(jié)省換輥換槽孔時(shí)間，設(shè)備磨損少。這樣的軋機(jī)應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)代軋機(jī)的樣版。1.4 軋輥調(diào)整在軋鋼過(guò)程中的重要性軋輥調(diào)整裝置的作用主要是調(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。軋輥的調(diào)整裝置主要有軸向調(diào)整和徑向調(diào)整裝置兩軋輥的軸向調(diào)整主要用來(lái)對(duì)正軋槽，以保證正確的孔型形狀。一般只用簡(jiǎn)單的手動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。 1.5 課題研究的內(nèi)容及方法1.進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，收集 650 軋

21、機(jī)有關(guān)的資料，了解生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，軋機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要零件材料選擇。2.制定 650 軋機(jī)的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行方案評(píng)述。3.進(jìn)行電機(jī)容量的選擇，主要零件強(qiáng)度計(jì)算。4.繪出總圖，裝配圖和零件圖。5.潤(rùn)滑劑的特點(diǎn)和潤(rùn)滑方式的選擇。 2 方案設(shè)計(jì)評(píng)述2.1 軋機(jī)布置形式的選擇2.1.1 橫列式布置：橫列式軋機(jī)的工作機(jī)座是按直線橫向布置的，在軋制型鋼與舊式的線材軋機(jī)中，往往由于孔型布置的需要，在一個(gè)機(jī)列中工作機(jī)座的數(shù)目可達(dá) 2-5 架，有時(shí)機(jī)列的數(shù)目也可多達(dá)三列以上。2.1.2 連續(xù)式布置：這種軋機(jī)工作機(jī)座的數(shù)目等于軋件所需的軋制道數(shù)，各機(jī)座沿軋制線依次排列，機(jī)座間的距離比軋件的長(zhǎng)度小很多，所以軋件同時(shí)

22、要在數(shù)架機(jī)座中軋制。2.1.3 半連續(xù)式布置：半連續(xù)式軋機(jī)一般用于軋制鋼坯，線材及帶鋼。其中鋼坯半連續(xù)式軋機(jī)的粗軋，采用二輥可逆軋機(jī)或三輥不可逆式軋機(jī)，中軋及精軋則采用連軋機(jī)組。2.2 軋機(jī)零件的選擇2.2.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)選擇：1.機(jī)架的主要型式：閉口式機(jī)架為一種封閉式的鋼架，常用于初軋機(jī)、鋼板軋機(jī)、鋼管軋機(jī)，有時(shí)也用于線材軋機(jī)及小型型鋼軋機(jī)上。開(kāi)口式軋機(jī)這種機(jī)架的上蓋可以拆卸，特別是中小型型鋼軋機(jī)，大多數(shù)采用開(kāi)口式機(jī)架。2.機(jī)架的結(jié)構(gòu)：1)機(jī)架的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性、并便于換輥、換瓦和操作調(diào)整。基于這個(gè)原則，一般中小型型鋼軋機(jī)除某些小型和線材軋機(jī)有時(shí)采用閉口式機(jī)架外，大多采用開(kāi)口

23、式機(jī)架。采用開(kāi)口式機(jī)架便于換輥，但往往使機(jī)架的剛度降低，在設(shè)計(jì)型鋼軋機(jī)機(jī)架式應(yīng)根據(jù)具體條件，正確處理這兩個(gè)相互矛盾的因數(shù)。橫列式中小型軋機(jī)多采用三輥開(kāi)口式機(jī)架，當(dāng)然距人字齒輪座最遠(yuǎn)的機(jī)架或成品機(jī)架，也可以采用閉 口式和二輥式機(jī)架，但為了便于加工制造，同一列的軋機(jī)宜采用一致的結(jié)構(gòu)型式。2)機(jī)架立柱斷面的形狀一般抗彎能力較大的長(zhǎng)方形或工字型。從固定滑板的方式看，采用工字型斷面較方便，因?yàn)椴捎霉ぷ中蛿嗝婵梢杂寐菟ㄍㄟ^(guò)翼緣的通孔來(lái)固定滑板；若機(jī)架采用矩形斷面，則滑板必須用螺釘來(lái)固定，這時(shí)要在窗口表面加工螺孔，因此機(jī)架的加工是比較困難的，更換滑板亦較麻煩。3)機(jī)架軸承座內(nèi)側(cè)有設(shè)置軸承座滑板的，也有不設(shè)置

24、軸承座滑板的，當(dāng)然有滑板比沒(méi)有要強(qiáng)，因?yàn)樵谀撤N程度上起到了防護(hù)機(jī)架磨損的作用。但是在小型型鋼與線材軋機(jī)上，雖然在軋制過(guò)程中因軸承座的彈跳而造成對(duì)機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的某種沖擊滑動(dòng)是不可避免的，但因軸承座的滑動(dòng)量較小，對(duì)機(jī)架立柱不會(huì)造成很大的磨損；另因機(jī)架小、窗口窄，加工滑板的固定螺孔是有一定困難的，一般只能用人工攻絲，廢時(shí)廢工。因此在小型型鋼線材軋機(jī)上的滑板是可以免去的，對(duì)生產(chǎn)不會(huì)有很大的影響。 3 軋制壓力和軋制力矩的計(jì)算軋制壓力和軋制力矩的計(jì)算3.1 孔型的選擇軋制線材用的孔型按用途可分為延伸孔型和精軋孔型。延伸孔型的作用是壓縮軋件斷面為成型孔提供紅坯。精軋孔型的作用是使軋件最終形成所需的成品斷面

25、形狀和尺寸。軋制線材常用的孔型按形狀分有箱型孔型系統(tǒng)、菱方孔型系統(tǒng)、菱菱孔型系統(tǒng)、六角孔型系統(tǒng)、橢圓方孔型系統(tǒng)、橢圓立橢圓孔型系統(tǒng)、橢圓圓孔型系統(tǒng)等。這里選擇橢圓圓孔型系統(tǒng)。為了保證粗軋機(jī)組軋制出斷面尺寸準(zhǔn)確的軋件，最后一道次采用圓孔型。3.1.1 箱圓橢圓圓孔型系統(tǒng)的特點(diǎn)1)可在同一孔型中軋制多種尺寸的軋件，共性大，可以減少孔數(shù)，減少換孔或換輥次數(shù)，有利于提高軋機(jī)的作業(yè)率。 2）在軋件斷面相等的條件下，與其他孔型系統(tǒng)相對(duì)比，箱形孔型系統(tǒng)的孔型在軋輥上的切槽較淺，這樣可相對(duì)提高軋輥強(qiáng)度，可增大壓下量，對(duì)軋制大斷面軋件是有利的。 3）在孔型中軋件寬度方向上的變形比較均勻，同時(shí)因?yàn)榭仔椭懈鞑糠种g

26、的速度差較小，故孔型的磨損較為均勻，磨損程度和變形功也因之相對(duì)小些。 4）軋件在箱形孔型中軋制，有利于氧化鐵皮的脫落。 5）軋件在箱形孔型中軋制比在光輥上軋制穩(wěn)定。 6）軋件斷面的溫降較為均勻。 7）箱形孔型不適于軋制要求斷面形狀精確的小軋件。 8）軋件在箱形孔型中只能在一個(gè)方向上受到壓縮，其側(cè)面表面不易平直，有時(shí)出現(xiàn)皺紋，同時(shí)角部的加工也不足。 根據(jù)箱形孔型系統(tǒng)的特點(diǎn)可知，它適用于初軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、二輥和三輥開(kāi)坯機(jī)、中小型或線材軋機(jī)的開(kāi)坯孔型，它適用于大斷面的成品方鋼。在中小型和線材軋機(jī)上，用于前幾道做開(kāi)坯孔型，有利于去除軋件上的氧化鐵皮。 圖 3.1 橢圓-圓孔型系統(tǒng)3.1.2 軋制參數(shù)的

27、確定表 3.1 主要軋件規(guī)格軋制參數(shù)機(jī)架孔 序高度寬度壓下量寬 展長(zhǎng) 度軋制速度軋制溫度02502501.3119626054101.42.4115021622673471.62.541125319018077181.82.42110041601873072.12.581075514017447142.62.68105061101833093.12.8410253.2 軋制力的計(jì)算3.2.1 第一軋制道次平均單位壓力計(jì)算考慮到 650 線材軋機(jī)的工作環(huán)境溫度是 1150 ，經(jīng)大量的試驗(yàn)資料證實(shí)，線材軋機(jī)的軋制力，采用 S.艾克隆德公公式（適用于熱軋型鋼軋機(jī)和線材軋機(jī)）計(jì)算與實(shí)測(cè)記錄比較接近。平

28、均單位壓力公式如下： (3.1)(1 (ukmpm式中：考慮外摩擦對(duì)單位壓力的影響系數(shù)；m 軋制材料在靜壓縮時(shí)變形阻力，MPa；k 軋制粘性系數(shù),kgs/mm ；2 變形速度，s。u1艾克隆德根據(jù)其研究，提出了、的計(jì)算公式。ku他給出下式計(jì)算系數(shù)：m= (3.2)m101010)(2 . 1)(6 . 1hhhhhhR式中:摩擦系數(shù)，建議采用下式計(jì)算，對(duì)鋼軋輥=(1.050.0005 )，對(duì)硬面鑄鐵軋t輥=0.8(1.050.0005 )， 為軋制溫度；tt、軋制前后軋件的高度，mm；0h1h 軋輥半徑，mm。R =0.8(1.050.0005 )=0.8(1.050.00051150)=0.

29、38 (3.3)t根據(jù)表 3.1 得：=250mm，=196mm，=325mm，所以由公式(3.2)得：0h1hR=m101010)(2 . 1)(6 . 1hhhhhhR=196250)196250(2 . 1)196250(32538.06 . 1=0.03利用甫培（Pomp）熱軋方坯的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到(MPa)的計(jì)算公式：L.k=(140.01 )1.4+9.8 (3.4)kt)(3 . 0)()(CrMnC式中: 軋制溫度，；t碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，；)(C錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，；)(Mn鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。)(Cr由實(shí)際工況得： =1150，由文獻(xiàn)2，18-35查得：=0.17，=0.43，t)(C)(M

30、n=)(Cr0。 =(140.01 )1.4+9.8kt)(3 . 0)()(CrMnC= (140.011150)1.4+0.17+0.43+0.309.8=49（MPa）軋件粘度系數(shù) （kgs/mm ）按下式計(jì)算：2 =0.01(140.01) (3.5)tc式中： 考慮軋制速度對(duì)的影響系數(shù);c軋制溫度;t由實(shí)際工況得： =2.53m/s，所以由文獻(xiàn)1，54查得 =1。vc=0.01(140.01 ) =0.01(140.011150)1=0.04 （kgs/mm2）tc艾克隆德用下式計(jì)算變形速度。由文獻(xiàn)1，54查得： = (3.6)u102hhRhv式中: 軋制速度，mm/s；v 、軋制

31、前后軋件的高度，mm；0h1h 軋輥半徑，mm。R=250196=54（mm）10hhh把數(shù)據(jù)代入(3.6)式得：=5.0（1/s）u102hhRhv1962503255428002所以由公式(3.4)計(jì)算平均單位軋制力： =(1+m)(k+u)=(1+0.03)（MPa）mp68.50)0 . 504. 049(3.2.2 軋制總壓力的計(jì)算根據(jù)： (3.7)FpPm式中：軋件對(duì)軋輥的總壓力，；PN軋制平均單位壓力，；mpN 軋件和軋輥接觸面積，mm 。F2計(jì)算式中各量： = (3.8)Flbb210式中： 、軋制的前后軋件的寬度，mm；b0b1 接觸弧的水平投影長(zhǎng)度，mm。l計(jì)算接觸面積實(shí)質(zhì)

32、上是計(jì)算基礎(chǔ)弧長(zhǎng)度。軋制線材軋件一般不考慮軋制時(shí)軋輥產(chǎn)生彈性壓扁現(xiàn)象，因?yàn)楦鬈堓伒闹睆较嗤?，得?= (3.9)lmhR式中： 平均壓下量，mm。mh因?yàn)樵谶@一道次時(shí)，是由橢圓軋制成圓形，所以平均壓下量： (3.10)1079. 085. 0hhhm =57.66（mm） 19679. 025085. 0由公式(3.9)得：=136.89（mm）mhRl66.57325所以由公式(3.8)得： =34906.95（mm ）lbbF21089.13622602502由公式(3.7)算出本道次的軋制力：=1769.08（KN）FpPm95.3490668.50 3.2.3 軋制力矩的計(jì)算=Mdkm

33、MMMiMza式中軋制力矩zaM附加摩擦力矩mM空轉(zhuǎn)力矩kM動(dòng)力矩dM軋輥與主電機(jī)間的傳動(dòng)速比i其中、與比較，比較大。所以可以將上式簡(jiǎn)化mMdMkMzaMzaMzaMMKi式中 K 為安全系數(shù),取 k=1.5 初選軋機(jī)總轉(zhuǎn)數(shù) i=101769.08 325574951()2zaDMPN m代入上式： zaMMKi 5749511.510 =86242.65()N m 4 軋機(jī)主電機(jī)力矩與電動(dòng)機(jī)功率4.1 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩主電動(dòng)機(jī)軸上的力矩由四部分組成，即：= DMdonkon2f1fZMMMiMM = donkonfZMMMiM（4.1）式中：主電機(jī)力矩；DM軋輥上的軋制力矩；zM 附加摩擦力

34、矩，即當(dāng)軋制時(shí)由于作用在軋輥軸承、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其它轉(zhuǎn)動(dòng)件fM中的摩擦而產(chǎn)生的附加力矩，=+；fMiM1f2fM空轉(zhuǎn)力矩，即軋機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，由于各轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量所產(chǎn)生的摩擦力矩及其konM他阻力矩；動(dòng)力矩，軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻時(shí)，各部分由于有加速或減速所引起的慣donM性力所產(chǎn)生的力矩；電動(dòng)機(jī)和軋輥之間的傳動(dòng)比。i4.2 軋輥驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥的力矩為軋制力矩與軋輥軸承處摩擦力矩之和。KMZM1fM (4.2)(11ZaPMMMfK (4.3)SinDa2 (4.4)21d式中： 驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥的力矩，Nm；KM 軋制力矩，Nm； ZM 軋輥軸承處摩擦力矩，Nm；1fM 軋制力，KN；P 軋制力力臂，即合

35、力作用線到兩個(gè)軋輥中心線的垂直距離，mm；a 軋輥軸承處摩擦圓半徑，mm；1軋輥軸頸直徑，mm；d合力作用點(diǎn)角度；軋輥軸承摩擦系數(shù)，取。02. 0對(duì)于簡(jiǎn)單的軋制，每個(gè)道次兩個(gè)軋輥總驅(qū)動(dòng)力矩為： (4.5)(2dSinDPMMKK由參考文獻(xiàn)1，65可知的計(jì)算方法熱軋時(shí)： (4.6)5 . 0式中：咬入角，其計(jì)算公式為： (4.7)1arccos(Dh代入具體數(shù)值計(jì)算：= 23.07)1arccos(Dh250-196arccos(1)650則 =0.5 23.07=11.545 . 0把具體數(shù)值代入(4.5)中得：)(dSinDPMK1769.0811.540 02 370Sin.（650） =

36、243131.38(Nm)4.3 初選電機(jī)容量根據(jù)工況得m/s。5 . 2v所以軋輥轉(zhuǎn)速：(r/min) (4.8)DvnH6045014310005 . 260.16.106式中： 軋制速度，m/s；v工作輥直徑，mm。D根據(jù)過(guò)載條件選擇電動(dòng)機(jī)功率，由文獻(xiàn)1，73得： (4.9)9550maxKnMNH式中： 電機(jī)功率，KW；N 最大力矩，Nm；maxM 軋輥轉(zhuǎn)速，r/min；Hn 電機(jī)過(guò)載系數(shù)，因?yàn)檫x擇不可逆電動(dòng)機(jī)，所以過(guò)載系數(shù)，K0 . 25 . 1K取2.0；K 傳動(dòng)效率，=0.8萬(wàn)向接軸齒輪座減速箱把具體數(shù)值代入到(4.9)中得：369.32(KW)erN243124.66 73.4

37、92 9550 0.8在上述計(jì)算中，未考慮諸多因素，此外還要考慮到生產(chǎn)的發(fā)展以及需要軋制不同鋼種，故根據(jù)文獻(xiàn)3，20-125選擇電動(dòng)機(jī)為21450ZKSL電機(jī)的參數(shù)如下： 額定功率：(KW)500erN 額定轉(zhuǎn)速：(r/min)1200/600ern3979.17(Nm) (4.10)ererernNM955012005009550 則電動(dòng)機(jī)和軋輥之間的傳動(dòng)比 ：i11.30 (4.11)Hernni16.10612004.4 附加摩擦力矩附加摩擦力矩包括兩部分，其一是由于軋制總壓力在軋輥軸承上產(chǎn)生的附加摩fM擦力矩，這部分已包括在軋輥傳動(dòng)力矩之內(nèi)；一部分為各傳動(dòng)零件推算到主電1fMKM機(jī)軸上

38、的附加摩擦力矩。2fM (4.12)iMMMfZf112) 11(iMK）（111式中： 主電動(dòng)機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率，其中不包括空轉(zhuǎn)力矩的損失，單1konM級(jí)齒輪傳動(dòng)=0.960.98，取=0.97。11=42.58(Nm)2fMiMK1113 .11615.15556197. 01推算到主電機(jī)軸上的總的附加摩擦力矩為：fM (4.13)fM2f1fMiM空轉(zhuǎn)力矩是由各轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量產(chǎn)生的摩擦力矩及其他阻力矩，即：konM =0.05 3979.17=198.96(Nm) (4.14)0.030.06konerMM動(dòng)力矩是在軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻時(shí)，各部分由于有加速或減速所引起的慣性力所donM產(chǎn)

39、生的力矩。由于軋件長(zhǎng)度很長(zhǎng)，所以動(dòng)力矩很小，忽略不計(jì)。則主電機(jī)力矩：= DMiMM1fZiMMfZ11) 11(donkonMM = konMiMK1 =1919.82 (Nm) (4.15)96.1983 .11615.155568 . 01所以，過(guò)載系數(shù)為： erDMMK = (4.16)17.397982.1919 = 0.48K2則選擇的電動(dòng)機(jī)符合過(guò)載要求。4.5 電機(jī)校核圖 3.2 電機(jī)力矩0 s 10 s 1t2tst133和可用下式求得：junMjunN = (4.17)junMttMj2 (4.18)30erjunjunnMN式中： 電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱計(jì)算出來(lái)的等值力矩，Nm；jun

40、M 電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱計(jì)算出來(lái)的等值功率，KW；junN 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min。ern 將具體數(shù)值代入=925.53 (Nm)junM323222tttMtMDkon310382.19191096.19822=116.25 (KW)30erjunjunnMN3014. 312003925.5得：216.16 KW =116.25 (KW)erNjunN1919.82 Nm =925.53 (Nm)DMjunM根據(jù)以上所得，符合發(fā)熱校核的條件 5 軋輥與軋輥軸承5.1 軋輥的選擇與強(qiáng)度的校核5.1.1 軋輥參數(shù)選擇650 軋機(jī)軋輥的名義直徑為(mm),650 軋機(jī)的最大直徑(mm)，650D 6

41、80D 最小直徑(mm),L=1800(mm)620D 軋輥輥身長(zhǎng)度，mm；L根據(jù)文獻(xiàn)1，81可知： (5.1)55. 053. 0(/Dd式中：輥頸直徑，mm；d 軋輥直徑，mm。D所以：(mm)Dd)55. 053. 0(0.53 0.55650（）344.5 357.5根據(jù)文獻(xiàn)1，81可知： (5.2)3020(1/dl式中： 軋輥輥頸長(zhǎng)度，mm；l輥頸直徑，mm。d所以由公式(5.2)得：(mm)3020( dl350(20 30)370 380實(shí)際選用1800mm，=370mm， =400mm，這樣完全可以滿足強(qiáng)度要求Ldl5.1.2 軋輥的強(qiáng)度校核軋輥的破壞取決于各種應(yīng)力（其中包括

42、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分度不均勻或者交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制動(dòng)過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。線材軋機(jī)的軋輥沿輥身長(zhǎng)度上布置有許多孔型和軋槽。此時(shí)，軋輥的外 力（軋制力）可近似地看成集中力。軋件在不同軋槽中軋制時(shí)，外力的作用點(diǎn)是變動(dòng)的。所以要分別判斷不同軋槽過(guò)鋼時(shí)軋輥各斷面的應(yīng)力，進(jìn)行比較，找出危險(xiǎn)斷面。本次設(shè)計(jì)的軋輥輥身中間位置只有一個(gè)軋槽所以危險(xiǎn)面應(yīng)該為中間斷面。圖 5.1 軋輥受力分析將軋輥簡(jiǎn)化成兩端支撐的簡(jiǎn)支梁，則：1769.08(KN)P由圖 5.1 得出： PPP21（5.3） 2211xPxP（5.4）式中：、壓下螺絲對(duì)軋輥的力，KN；1P2P 、危險(xiǎn)

43、斷面到壓下螺絲的距離，mm，mm，mm。1x2x6401x6402x 由公式聯(lián)立得出：(KN)1884 54P.(KN)2884.54P 校核軋輥時(shí)，通常對(duì)輥身只校核彎曲應(yīng)力，對(duì)于輥頸要校核彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對(duì)于軸頭只校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。1)軋輥輥身強(qiáng)度校核根據(jù)文獻(xiàn)4，128計(jì)算作用于危險(xiǎn)斷面處的應(yīng)力： 332DMWMDDDD（5.5）式中：作用于輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩，Nm；DM 計(jì)算斷面處的軋輥直徑，mm。D根據(jù)文獻(xiàn)4，128得：=1769.08566105.6(Nm) )(xaaxPMD（64012801280640（5.6）式中：作用于輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩，Nm；DM 壓下螺絲的中心距，mm

44、；a危險(xiǎn)斷面到壓下螺絲的距離，mm。x由公式(5.5)得：=21.00(MPa)332DMDD3566105.6 10003.1465032因?yàn)槭氰T鐵軋輥，所以根據(jù)文獻(xiàn)2，18-50得：MPa。為了充400350b分利用軋機(jī)能力，軋輥的許用應(yīng)力取得比較高，一般取破壞應(yīng)力的，即安全系51數(shù)為 5，則： (MPa) nb54003508070（5.7）由于，所以輥身強(qiáng)度合格。D2)軋輥輥頸強(qiáng)度校核對(duì)于輥頸來(lái)說(shuō)要計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)，根據(jù)文獻(xiàn)輥頸危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為：dWMdd3132dCP =35.59(MPa) (5.8)3884.54 200 10003.1437032式中：壓下螺絲中心線至輥身邊

45、緣的距離，可近似取為輥徑長(zhǎng)度的一半，即C，mm；2lC 輥徑直徑，mm。d根據(jù)文獻(xiàn)4，129輥頸危險(xiǎn)斷面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：12.22(MPa) (5.9)3K16dM3121562.33 10003.1437016式中： 軸頸危險(xiǎn)斷面處的扭矩，即為作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩，KMNm； 輥徑直徑，mm。d輥頸強(qiáng)度要按彎扭合成應(yīng)力計(jì)算。對(duì)于鑄鐵軋輥，則按莫爾理論計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)得：224625. 0375. 0dd =0.375 35.59+0.6252235.594 12.22 =56.51(MPa) (5.10)則，所以輥頸強(qiáng)度合格。 3)軋輥軸頭強(qiáng)度校核對(duì)于傳動(dòng)端軸頭只計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，則：

46、 =31.06(MPa) (5.11)31D20 d.M3566105.6 10000.2 450根據(jù)文獻(xiàn)2，18-51得： (MPa) (5.12) 7 . 0)8070(7 . 05649由于，所以軸頭強(qiáng)度合格。5.2 軋輥軸承5.2.1 軸承的選擇軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件。軋輥軸承是用來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，并保持軋輥在機(jī)架中正確的位置。軋輥軸承的工作特點(diǎn)：工作負(fù)荷大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度差別大；工作環(huán)境惡劣。軋輥軸承應(yīng)具有小的摩擦系數(shù)，足夠的強(qiáng)度和剛度，并便于更換軋輥。軸承所承受力的大小，方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷大小選擇軸承時(shí)，由于滾子軸承中主要是線接觸，宜用與承受較大的

47、載荷，承載后的變形也?。欢蜉S承則主要是線接觸，適宜用于承受較輕的或中等的載荷?？紤]到粗軋機(jī)的工作特點(diǎn)，選擇滾子軸承。根據(jù)軋輥尺寸和軋機(jī)的工作特點(diǎn)選擇合適的軸承型號(hào)，初選軸承型號(hào)為FC5476230。根據(jù)文獻(xiàn)5，20-179得它的基本參數(shù)。 表 5.1FC5476230 軸承的基本參數(shù)主要尺寸/mm基本額定載荷/KN軸承型號(hào)dDBWF動(dòng)載荷rC靜載rC0FC547623027038023029821404750 5.2.2 軋輥軸承的計(jì)算 軋輥軸承主要計(jì)算軸承的壽命。計(jì)算軸承的壽命要求符合軸承的實(shí)際壽命，必須準(zhǔn)確的確定動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷與軸承壽命之間的關(guān)系，根據(jù)文獻(xiàn)6，320得： (5.13)

48、PCfnLrth60106式中： 以小時(shí)表示的軸承基本額定壽命，h；hL 軸承的轉(zhuǎn)速，r/min, =82.3(r/min)；nn溫度系數(shù)，這里取=0.9；tftf額定動(dòng)載荷，N，=2140000(N)；rCrC壽命指數(shù)，由于是滾子軸承則 =；310當(dāng)量動(dòng)載荷，N。P計(jì)算軋機(jī)用四列圓柱滾子軸承時(shí)，取軸向載荷為零，則當(dāng)量動(dòng)載荷為：P rFFfP （5.14）式中： 載荷系數(shù)，由于軋機(jī)在工作中受振動(dòng)、沖擊和軸承載荷不均勻等諸多因Ff素的影響，軸承實(shí)際載荷要比計(jì)算載荷大，根據(jù)工況用載荷系數(shù)來(lái)表示。軋機(jī)=1.83.0，取=3.0；FfFf軸承徑向負(fù)荷，=884540N。rFrF=3=2653620(N

49、)rFFfP 884540則將以上數(shù)據(jù)代入式得：=16720 hPCfnLrth601061063100.9 214000060 82.3884540軸承壽命按=6000h， ，所以軸承滿足壽命要求hLhLhL 6 機(jī)架強(qiáng)度的計(jì)算6.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)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ZG35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

50、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。 6.2 機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算及校核機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算及校核圖6.1機(jī)架結(jié)構(gòu)機(jī)架立柱的斷面尺寸由下式近似確定F=（0.8-1.0）2d取 F=0.92=0.9=260.12d2172()cm考慮強(qiáng)度和剛性的關(guān)系取截面的尺寸19202cm三軋輥機(jī)架的結(jié)構(gòu)由兩部分組成上機(jī)

51、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)校核中的公式選用軋鋼機(jī)械一書(shū)中 根據(jù)軋輥的尺寸得軋輥的重量G=453kg軋制力 1(0.20.4)pG取 =0.3G 1

52、p=0.3453=136（kg）1p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TPTT+ =0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；TP1p 靜不定力在T 方向上產(chǎn)生的變形。TT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TTTPTT+T+=0TPTT和，用材料力學(xué)求得TPTT21 1118TPpt cEI

53、2312123TTLCCEIEI式中，下橫梁，立柱斷面的慣性距；1I2I=633 2112bhI 3cm2311266.76bhWcm將求得變位帶入以上的公式：2111128(200)2()3ap LEICTEGPIC LI確定 =0.1則 2136 650.1 200 63388213.3 1.3211.98263380(6582332482.7T根據(jù)各部分的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力值1.下橫梁中點(diǎn)彎曲應(yīng)力最大，其值為： =-TC1maxM1 14pl =13665/4-11.9882=1227.64kg m下橫梁上的最大的彎曲應(yīng)力 1max11MW2）立柱上的彎曲力矩與下橫梁連接處為最大其值為：=T

54、C=13.382=1090.8kg m2maxM上式中T為當(dāng)=0時(shí),T=13.3kg=32482.72I3()cm =308585.652W3()cm=2482F2()cm , , 為立柱斷面慣量、模數(shù)和面積。立柱上的最大的應(yīng)力為2I2W2F22max12220.278(/)2MPkg cmWF上橫梁上由螺栓引起反力按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。上橫梁的最大彎曲力矩也位點(diǎn)為 1 1max136 652210()44plMkgmax122101.741266.7MW機(jī)架鋼板機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到25000(/)bkg cm bn式中 n為安全系數(shù)取1則 、12 即機(jī)械性能滿足要求機(jī)架強(qiáng)度合格7 減速器的設(shè)計(jì)7.1 計(jì)算

55、各軸的動(dòng)力參數(shù)1）分配傳動(dòng)比由已知所得，由于軋輥的轉(zhuǎn)速106.16(r/min)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速=1200(r/min)，Hnern所以傳動(dòng)為： 0 (7.1)Hernni 16.10612003 .11由傳動(dòng)比分配原則可知選擇=3.833，=2.948。12i23i2）計(jì)算各軸的動(dòng)力參數(shù) (7.2)nPT 9550式中：該軸上作用的功率，KW；P 工作轉(zhuǎn)速，r/min。n0 軸： 500(KW)0P1200 (r/min)0n(KN)98. 3120050095500Tm軸（高速軸）： =495(KW)1P0P99. 0500聯(lián)軸器=1200 (r/min)1n0n(KN)1T94. 312

56、004959550m軸（中間軸）： =495470.55(KW)2P齒輪軸承1P97. 098. 0313.07 (r/min)833. 312001212inn 14.35 (KN)07.31355.47095502Tm軸(低速軸)： 470.55447.3 (KW)軸承齒輪23PP97. 098. 0 106.16 (r/min)948. 207.3132323inn 40.23 (KW)19.1063 .44795503T數(shù)據(jù)總結(jié)見(jiàn)表 7.1表 7.1 各軸的動(dòng)力參數(shù)功率/KW轉(zhuǎn)速/( r/min)扭矩/KNm0 軸50012003.98軸（高速軸）49512003.94軸（中間軸）47

57、0.55313.0714.35軸（低速軸）447.3106.1640.237.2 齒輪的設(shè)計(jì)1）選定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）選用斜圓柱齒輪。（2）由于轉(zhuǎn)速不高，所以選用 7 級(jí)精度（GB10095-88） 。（3）材料選擇。選擇小齒輪的材料為 40(調(diào)質(zhì))，硬度為 280HBS，大齒輪材料rC為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)=25，大齒輪齒數(shù)=95.825，取=96。1z2z833. 3252z（5）選取螺旋角，初選=14。2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì):根據(jù)文獻(xiàn)6，218進(jìn)行試算，即： (7.3)3211)(12HEHdttZ

58、ZiiTKd(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1.試選載荷系數(shù)。6 . 1tK2.根據(jù)文獻(xiàn)6，217選取區(qū)域系數(shù)。433. 2ZH3.根據(jù)文獻(xiàn)6，215得：，。則：80. 01835. 0221835. 080. 0635. 14.選取齒寬系數(shù)。1d5.根據(jù)文獻(xiàn)6，201查取材料的彈性影響系數(shù)MPa1/2。8 .189ZE6.按齒面硬度查的齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600 (MPa)，560 (MPa)。1Hlim2Hlim根據(jù)文獻(xiàn)6，206計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，減速機(jī)的工作年限 10 年，每年 365 天工作，每天工作 16 個(gè)小時(shí)代入計(jì)算： (7.4)herjLnN601)1036516(112006

59、0910205. 4式中：齒輪同一齒面轉(zhuǎn)一圈嚙合的次數(shù)；j 齒輪的壽命。hL (7.5)1212iNN 833. 310205. 4991010. 17.根據(jù)文獻(xiàn)6，207查得：，93. 011HNK95. 02HNK 取失效概率為 1，安全系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)6，205得：1S =558 (MPa) (7.6)SKHHNH1lim111160093. 0 (MPa) (7.7)SKHHNH2lim221156095. 05328.許用接觸應(yīng)力 =545 (MPa) (7.8)221HHH2532558(2)計(jì)算1.試算小齒輪分度圓直徑，由公式（7.3）得：td13211)(12HEHdttZZii

60、TKd 326)5458 .189433. 2(833. 31833. 3635. 11109436 . 12.(mm)90.1762）計(jì)算圓周速度v (m/s) (7.9)1000601ertndv10006012009 .17614. 311.113）計(jì)算齒寬b(mm) (7.10)tddb19 .176190.1764）計(jì)算模數(shù)ntm(mm) (7.11)11coszdmtnt2514cos90.17687. 65）齒高h(yuǎn)(mm) (7.12)ntmh25. 287. 625. 246.15齒寬與齒高之比 44.1146.159 .176hb 6）計(jì)算縱向重合度 (7.13)tan318

61、. 01zd14tan251318. 098. 17）計(jì)算載荷系數(shù)K (7.14)HHVAKKKKK有文獻(xiàn)6，193查得；1AK根據(jù)文獻(xiàn)6，194查得動(dòng)載系數(shù)；18. 1VK根據(jù)文獻(xiàn)6，195查得；2 . 1FHKK根據(jù)文獻(xiàn)6，196查得： bKddH3221023. 06 . 0118. 012. 1（ (7.15)9 .1761023. 0116 . 0118. 012. 1322（45. 1根據(jù)文獻(xiàn)6，198查得；4 . 1FK故載荷系數(shù)為：=2.05HHvAKKKKK 45. 12 . 118. 118）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，根據(jù)文獻(xiàn)得：(mm) (7.16)311tt

62、KKdd 36 . 105. 29 .17613.1929）計(jì)算模數(shù)由公式(7.12)得：nm=7.45(mm) (7.20)11coszdmn2514cos13.1923按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)文獻(xiàn)6，216計(jì)算模數(shù)得： (7.21)32121cos2FSaFadnYYzYKTm (1)確定計(jì)算參數(shù)1）根據(jù)縱向重合度，根據(jù)文獻(xiàn)6，217查得螺旋角影響系數(shù)。98. 186. 0Y 2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)=27.37311coszzv14cos253=105.8932cos322zzv14cos9633）根據(jù)文獻(xiàn)6，200查取齒形系數(shù)，。57. 21FaY17. 22FaY4）根據(jù)文獻(xiàn)6，200查取應(yīng)力

63、校正系數(shù)，。60. 11SaY90. 12SaY5）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa；5001FE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa。3802FE6）根據(jù)文獻(xiàn)6，206查取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。87. 01FNK92. 02FNK7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)6，205得：4 . 1S(MPa)SKFEFNF1114 . 150087. 07 .310 (MPa)SKFEFNF2224 . 138092. 071.2498）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較FSaFaYY7 .31060. 157. 2111FSaFaYY013235. 071.24990. 117. 2222F

64、SaFaYY016511. 0因?yàn)榇簖X輪的數(shù)值大，所以代入式(7.21)。FSaFaYY（2）計(jì)算模數(shù)，由公式得：nm32121cos2FSaFadnYYzYKTm 3236016511. 0635. 125114cos86. 01094. 305. 22=5.89(mm)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)小于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的nm模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑nmnm有關(guān)，可取有彎曲強(qiáng)度算出的模數(shù)mm，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mm，但89. 5nm6nm為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑mm 來(lái)13.1921d計(jì)算齒數(shù)。于

65、是有： (7.21)nmdzcos11614cos13.19207.31?。?11z (7.22)12izz 31833. 3823.118取=119。2z4幾何尺寸計(jì)算(1) 中心距計(jì)算(mm) (7.23)cos2)(21nmzza14cos26)11931(78.463將中心距圓整為mm。464a(2) 修正螺旋角= (7.24)amzzn2)(arccos2146426)11931(arccos73614 因值改變不多，故參數(shù)，等不必修正。KHZ(3) 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 (mm) (7.25)cos11nmzd 73614cos631 79.191 (mm) (7.26)co

66、s22nmzd 73614cos6119 21.736 (4) 計(jì)算齒輪寬度(mm) (7.27)1dbd79.191179.191圓整后取：(mm)，(mm)。1922B1971B齒輪數(shù)據(jù)表。表 7.2 第一級(jí)減速齒輪材料硬度/ HBS齒數(shù)模數(shù)/mm螺旋角中心距/mm40（調(diào)質(zhì)）Cr28031673614 46445 鋼（調(diào)質(zhì)）240119673614 464第二級(jí)減速齒輪計(jì)算過(guò)程同上：表 7.3 第二級(jí)減速齒輪材料硬度/ HBS齒數(shù)模數(shù)/mm螺旋角中心距/mm40（調(diào)質(zhì)）Cr28071973614 1303.645 鋼（調(diào)質(zhì)）240210973614 1303.68 系統(tǒng)的潤(rùn)滑8.1 潤(rùn)滑需要注意的事項(xiàng)采用干油潤(rùn)滑時(shí)注意用于速度較低，經(jīng)常正，反轉(zhuǎn)和重復(fù)短時(shí)工作的各種軸承以及采用稀有潤(rùn)滑很難保證可靠密封的零部件 采用稀有潤(rùn)滑是注意用于長(zhǎng)期，重載，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備。8.2 常用的潤(rùn)滑劑的特點(diǎn)常用的潤(rùn)滑劑有兩種：稀油潤(rùn)滑；干油潤(rùn)滑稀有潤(rùn)滑一般用于要求對(duì)摩擦面實(shí)行液體或半液體摩擦的地方，以及除了潤(rùn)滑外，還需要冷卻，清晰摩擦表面的地方。干油潤(rùn)滑的主要的是減少摩擦以及保護(hù)摩擦表面不受腐蝕和防止外