四輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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####大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文) 題目 Φ 190/Φ 500*450 四輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之四 學(xué)生姓名: 學(xué)生學(xué)號(hào): 指導(dǎo)教師: 機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 班 2011 年 6 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 姓名 下發(fā)日期 2011目 ? 190/? 500? 450四輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之四 專題 軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 1、計(jì)算設(shè)計(jì)本道次( 制力、驅(qū)動(dòng)力矩,并選擇電動(dòng)機(jī); 2、機(jī)架的靜強(qiáng)度、剛度計(jì)算,有限元分析; 3、完成機(jī)架傳動(dòng)側(cè)、操作側(cè)、機(jī)架裝配圖的設(shè)計(jì); 4、單片機(jī)架(傳動(dòng)側(cè))結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 5、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書,完成 #0 圖紙。 主要技術(shù)參數(shù) 1、軋制材料: 25 2、原料規(guī)格: 200; 3、軋制規(guī)程: 3 . 1 2 . 7 5 2 . 4 2 . 0 1 . 8 1 . 4? ? ? ? ?; 4、軋制速度: 2m/s。 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 3 月 14 日 — 3 月 16 日: 石橫特鋼參觀實(shí)習(xí),寫實(shí)習(xí)報(bào)告及查閱相關(guān)資料 ; 3 月 17 日 — 4 月 09 日:比較各種結(jié)構(gòu),選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案; 4 月 10 日 — 4 月 19 日:對(duì)整機(jī)及部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算; 4 月 20 日 — 5 月 24 日: 圖; 5 月 25 日 — 6 月 03 日:編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō); 6 月 04 日 — 6 月 15 日:畢業(yè) 答辯審查準(zhǔn)備; 6 月 15 日 — 6 月 21 日:審閱與答辯。 教學(xué)院長(zhǎng)簽字 日 期 教研 室 主任簽字 日 期 指導(dǎo) 教師 簽字 日 期 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師 : 年 月 日 指 定 論 文 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)閱人 : 年 月 日 答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 定 成 績(jī) 指導(dǎo)教師給定 成績(jī) (30%) 評(píng)閱人 給定 成績(jī) (30%) 答辯成績(jī) ( 40%) 總 評(píng) 答辯委員會(huì)主席 簽字 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 I 摘要 本軋機(jī)為小型四輥冷軋機(jī),重點(diǎn)設(shè)計(jì)了機(jī)架部分。機(jī)架是軋鋼機(jī)的重要部件,用來(lái)安裝整個(gè)輥系及軋輥調(diào)整裝置,并承受全部軋制力。因機(jī)架重量大、制造復(fù)雜一般給予很大安全系數(shù),并作為永久使用的不更換零件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 機(jī)架的設(shè)計(jì)步驟可分為以下幾步: 1) 初步確定機(jī)架的形狀和尺寸; 2)常規(guī)計(jì)算:利用材料力學(xué)、彈性力學(xué)等固體力學(xué)理論和計(jì)算公式,對(duì)機(jī)架進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等方面的校核; 3) 有限元靜態(tài)受力分析 。 本設(shè) 計(jì)主要采用了采利柯夫計(jì)算方法進(jìn)行閉式機(jī)架的強(qiáng)度和變形計(jì)算,然后采用有限單元法校核機(jī)架的應(yīng)力、變形及安全系數(shù)。用有限單元法可求出機(jī)架完整的應(yīng)力場(chǎng)。在以往機(jī)架的設(shè)計(jì)中,安全系數(shù)取得很高但仍不能保證機(jī)架可靠工作。機(jī)架的破壞多在壓下螺母孔、機(jī)架窗口轉(zhuǎn)角處等應(yīng)力集中大的部位。采利柯夫計(jì)算方法只能求得某些部位的應(yīng)力值。而有限單元法不但能求出整個(gè)機(jī)架各部位的應(yīng)力場(chǎng),特別能真實(shí)地反映局部部位高應(yīng)力水平的數(shù)值。 關(guān)鍵詞 : 機(jī)架 ;設(shè)計(jì)步驟;計(jì)算方法;有限單元法 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 he is a is on of is of is of be 1) is ) of of 3) or ) to s We In is it t as is of of so of of s of 島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 錄 摘要 ................................................................................................................. I ....................................................................................................... 錄 .............................................................................................................. 1 章 緒論 ................................................................................................. 1 軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 .............................................................................. 1 軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理 .......................................................................... 2 軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 ............................................................................................. 3 第 2 章 設(shè)計(jì)方案的比較 ............................................................................. 8 轉(zhuǎn)動(dòng)方式 .............................................................................................................. 8 動(dòng)型式 .................................................................................................................. 9 輥軸承 .................................................................................................................. 9 下裝置的結(jié)構(gòu)形式 ............................................................................................ 10 輥平衡裝置 ........................................................................................................ 11 計(jì)方案的確定 .................................................................................................... 11 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................計(jì)題目及要求 ................................................................................................... 12 始數(shù)據(jù) ............................................................................................................... 12 輥參數(shù)的確定 ................................................................................................... 12 制力能計(jì)算 ........................................................................................................ 13 架的 設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................................................... 27 結(jié)論 ..............................................................................................................考文獻(xiàn) ......................................................................................................謝 ..............................................................................................................件 1 ...........................................................................................................要 ............................................................................................................................... 45 1 前言 ........................................................................................................................... 45 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 閉式機(jī)架結(jié)構(gòu)及載荷分布特點(diǎn) ............................................................................... 46 3 有限元分析 ............................................................................................................... 46 限元模型的建立及模型載荷的處理 ................................................................ 46 限元計(jì)算結(jié)果與分析 ........................................................................................ 48 形分析 .............................................................................................................. 48 力分析 .............................................................................................................. 49 架強(qiáng)度與剛度分析 .......................................................................................... 50 4 結(jié)論 ........................................................................................................................... 51 5 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 51 附件 2 ...........................................................................................................錄 1 ...........................................................................................................錄 2 ...........................................................................................................錄 3 ...........................................................................................................島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 1 第 1 章 緒論 軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 軋帶鋼生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、精密儀器、房屋建設(shè)、機(jī)械制造和船舶工業(yè)的迅速發(fā)展以及家 用電器和各種日常生活的需求量成倍增長(zhǎng),對(duì)冷軋帶鋼的需求量也迅速增加。 當(dāng)前,大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn),逐漸提高冷軋帶鋼在軋鋼產(chǎn)品中的比重,迅速提高冷軋帶鋼的質(zhì)量,不斷增加冷軋帶鋼的產(chǎn)品,滿足各個(gè)工業(yè)部門的,特別是與人民生活密切相關(guān)的,輕紡織工業(yè)和日用電器,生活用具等。以及外貿(mào)出口對(duì)冷軋帶鋼急劇增加的需要,是重型機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項(xiàng)重要而有十分緊迫的任務(wù)。 軋帶鋼的生產(chǎn)歷史及發(fā)展方向 冷軋帶鋼生產(chǎn)始于 1660 年,當(dāng)時(shí)是在二輥軋機(jī)上進(jìn)行的。 冷軋帶鋼和薄板一般厚度為 3度為 100~ 2000以熱軋帶鋼或鋼板為原料,在常溫下經(jīng)冷軋機(jī)軋制成材。冷軋帶鋼和薄板具有表面光潔、平整、尺寸精度高和機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)品大多成卷,并且有很大一部分經(jīng)加工成涂層鋼板出廠。只有少量的非凡用途的冷軋合金鋼板采取單片軋制。冷軋帶鋼和薄板的產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已占鋼材總產(chǎn)量的 30% 左右。鋼種除普通碳鋼外,還有硅鋼、不銹鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等。 近年來(lái),冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,主要是增加鋼卷的重量,加快機(jī)組速度,提高產(chǎn)品厚度精度,改善板形,提高自動(dòng)化程度及改進(jìn)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝,其典型有 機(jī)、 機(jī)、 機(jī)、 機(jī)、 機(jī)、 機(jī),全數(shù)字控制高精度可逆式六輥冷軋機(jī)組,或全數(shù)字控制高精度可逆式四輥冷軋機(jī)組等。 在帶鋼冷軋機(jī)上,廣泛的采用液壓彎輥裝置或抽動(dòng)工作輥裝置來(lái)改善板形,由于冷軋帶鋼的厚度公差要求高,為增加軋機(jī)壓下裝置的響應(yīng)速度,在冷軋機(jī)上采用了全液壓裝置及厚度自動(dòng)控制裝置,對(duì)于高速高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī),實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 2 軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理 機(jī)的類型 軋鋼機(jī)構(gòu)造可以軋輥數(shù)目及其在機(jī)座中位置為特征進(jìn)行分類為:二輥式軋機(jī)、三輥式軋機(jī)、三輥勞特式軋機(jī)、復(fù)二輥 式軋機(jī)、四輥式軋機(jī)等。軋鋼機(jī)按布置分類可分為單機(jī)座式、橫一列式、連續(xù)式等。連軋機(jī)生產(chǎn)效率高,軋制速度快,但產(chǎn)品單一,變動(dòng)不大時(shí),最能發(fā)揮其優(yōu)越性。 其類型如圖所示 [1]: 圖 1輥類型圖 帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理 由于軋輥的輥數(shù)不同,則各類軋機(jī)的特點(diǎn)也不同: 1、二輥式軋機(jī):此軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),用于二輥可逆式初軋機(jī),可將鋼錠往復(fù)軋制成各種矩形坯,也可用于軋制軌梁和中厚板。 2、三輥式軋機(jī):其在同一機(jī)座上軋件可兩向軋制,而軋機(jī)無(wú)需反轉(zhuǎn),由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器 和齒輪座驅(qū)動(dòng)數(shù)臺(tái)三輥式軋機(jī),可實(shí)現(xiàn)軋件往復(fù)多道次軋制。它用于開(kāi)坯和型鋼生產(chǎn),具有設(shè)備簡(jiǎn)單和投資少的特點(diǎn)。 3、三輥勞特式軋機(jī):此軋機(jī)中輥直徑較上下輥為小,浮動(dòng)在上下輥間。軋機(jī)由交青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 3 流馬達(dá)經(jīng)減速器和齒輪座驅(qū)動(dòng)軋機(jī)上下兩輥,中輥靠摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng),軋件可往復(fù)多道次軋制,用于軋制中厚板或薄板開(kāi)坯。 4、復(fù)二輥式軋機(jī):此軋機(jī)作用與三輥式相似,但軋輥調(diào)整、孔型配置較方便,用于橫列式中小型軋機(jī)。 5、四輥式軋機(jī):是帶鋼冷軋機(jī)中最通用的機(jī)組,這種軋機(jī)采用閉口式機(jī)架,兩個(gè)牌坊有橫梁或其它軋機(jī)連接形成一個(gè)剛體,通常采用工作輥驅(qū)動(dòng), 但是近來(lái)趨向于支承輥驅(qū)動(dòng)。 6、多輥式軋機(jī):為適應(yīng)冷軋板帶產(chǎn)品尺寸向高精度和大的寬厚比方向發(fā)展需要,出現(xiàn)了六輥、十二輥和二十輥軋機(jī)。另外,為提高軋機(jī)剛度,簡(jiǎn)化軋機(jī)結(jié)構(gòu),又出現(xiàn)了各種類型多輥式軋機(jī)。 軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 大型軋鋼車間生產(chǎn)鋼軌需要以下工序: 表面清理→加熱→軋制→鋸切→緩冷→矯直→銑頭鉆孔→淬火→檢查 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝總的來(lái)看有以下三點(diǎn): 1、加工溫度低,鋼板在軋制過(guò)程中,將產(chǎn)生不同程度的加工硬化現(xiàn)象。它使變形抗力增加,塑性降低。這樣就使軋制力增大,易發(fā)生脆裂。因此必須有軟化退火,使軋 件恢復(fù)塑性,降低變形抗力,以便對(duì)軋件經(jīng)行繼續(xù)軋制。在冷軋生產(chǎn)過(guò)程中,每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個(gè)“軋程”,在一定的條件下,鋼質(zhì)愈硬,成品愈薄,所需之軋程愈多(軟化處理,又稱在結(jié)晶退火或固溶處理)。 2、冷軋中采用工藝?yán)鋮s與潤(rùn)滑 ( 1)工藝?yán)鋮s:在高速冷軋機(jī)上,金屬塑性變形產(chǎn)生大量的熱量,為保持軋輥所需輥型,軋輥表面需要冷卻。軋制速度越高,冷卻問(wèn)題顯得尤為重要。如何合理的強(qiáng)化冷卻過(guò)程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機(jī)的重要的研究課題。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 4 圖 1連軋潤(rùn)滑液和冷卻液供給系統(tǒng) [1] 實(shí)驗(yàn)表明,帶鋼冷軋時(shí)其 變形功中約有 84%~88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽构ぷ鬏伇砻婵缮郎氐?80℃ ~ 120℃ , 支撐輥表面溫度可達(dá)到 50℃ ~ 70℃ , 工作輥輥身中部與邊部溫度差通常為 15℃ ~ 20℃ ,最高可達(dá) 30℃ ~ 40℃ 。支撐輥輥身中部與邊部溫度差通常為5℃ ~ 8℃ ,最高可達(dá) 15℃ ~ 20℃ 。因此冷軋過(guò)程中必須對(duì)軋輥和帶鋼進(jìn)行冷卻。否則,軋輥表面會(huì)由于溫度過(guò)高引起淬火層硬度降低,從而影響帶鋼的表面質(zhì)量和軋輥壽命。另外,軋輥溫度升高和溫度的分布不均勻會(huì)破壞正常的輥型,直接影響帶鋼的板形和尺寸精度。同時(shí)軋輥溫度過(guò)高還會(huì)使冷軋潤(rùn)滑劑失效,油膜破裂,影響冷 軋過(guò)程的正常進(jìn)行。 因此我們必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┪呋蚩刂七@部分熱量,即便變形發(fā)熱率,單位時(shí)間發(fā)出的熱量 q。其表達(dá)式為: q ???? ?? 式中:系數(shù) ; ? —— 小于 1 的修正系數(shù); J —— 機(jī)械功的熱當(dāng)量; B —— 所軋材的寬度; h? —— 該道次的絕對(duì)壓下量; ? —— 軋制速度; ? —— 軋制時(shí)的平均單位壓力。 取 ; ;所以 ? ??????? 。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 5 實(shí)驗(yàn)證明,水是一種比較理想的冷卻劑,它具有比熱大、吸收率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此通常情況下,冷連軋機(jī)組采用水或以水為主要成分的乳化液作為冷卻劑。只有 某些特殊的軋機(jī),由于工藝潤(rùn)滑與軋輥軸承共用一種潤(rùn)滑劑,才采用全部油冷,但為了保證冷卻效果,需給予足夠大油量。 從實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大軋制的角度來(lái)看,我們所關(guān)心的是如何提高冷卻液的冷卻能力,即提高冷卻效果。有物理學(xué)可知一定質(zhì)量的液體在單位時(shí)間內(nèi)所吸收的熱量可表示為: 12()q m t t c???式中: c —— 冷卻液的比熱; ? —— 比重; m — — 單位時(shí)間所需冷卻液的體積; 2t、1t—— 冷卻液前后的溫度。 由以上關(guān)系可知,在冷卻液種類和冷卻系統(tǒng)均一定的情況下,為增加 q,只有增加流量 m,但這往往受到原有冷卻設(shè)施的限制,所以通常是改變冷卻液的種類和增加冷卻液的溫度來(lái)增加其吸熱能力。冷卻液簡(jiǎn)單地噴澆在軋輥和軋件上,與高壓冷卻液霧化,冷卻效果大大不同,實(shí)際資料表明,即使在采用有效的工藝?yán)鋮s的條件下,冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢(shì)仍達(dá) 130~150甚至還要高,由此可見(jiàn)在軋制變形區(qū)的料溫一定比這還要高,輥面溫度過(guò)高會(huì)引起工作輥淬火層硬度的下降,并有可能促使淬火層內(nèi)發(fā)生組織分解(殘余奧氏體的分解),使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。 另外,從其對(duì)冷軋過(guò)程本身的影響來(lái)看,輥溫的反?,F(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反常或突變均導(dǎo)致正常輥面條件的破壞,直接有害于板形與軋制精度。同時(shí),輥面過(guò)高也會(huì)使冷軋工藝潤(rùn)滑劑失效(油膜破裂),使冷軋不能順利進(jìn)行。 綜上所述,為了保證冷軋的正常生產(chǎn),對(duì)軋輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。 ( 2)工藝潤(rùn)滑 :冷軋過(guò)程中,帶鋼與軋輥接觸表面存在摩擦。為了降低軋制力、減少摩擦的影響,需進(jìn)行工藝潤(rùn)滑。工藝潤(rùn)滑的作用包括: 1)通過(guò)潤(rùn)滑劑在軋輥和帶鋼表面形成一層油膜,當(dāng)潤(rùn)滑劑滲入軋輥與帶鋼接觸表面的凸凹部時(shí),可以把帶鋼與軋輥分隔開(kāi),從而降低接觸表面的摩擦系數(shù),降低軋制負(fù)荷。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 6 2)冷軋過(guò)程中,由于劇烈的摩擦及變形功而產(chǎn)生很大的熱量,工藝潤(rùn)滑劑可以防止粘輥的發(fā)生。 3)工藝潤(rùn)滑對(duì)保護(hù)軋輥表面、改善帶鋼的表面質(zhì)量起著重要作用。一方面,在潤(rùn)滑劑的保護(hù)下,可防止軋輥表面氧化。另一方面,帶有潤(rùn)滑劑軋制對(duì)被軋帶鋼起到了“拋光”作用 。 生產(chǎn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)表明,采用天然油脂作為冷軋的工藝潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑效果上優(yōu)于礦物油,這是由于天然油脂與礦物油在分子的結(jié)構(gòu)上與特性上有質(zhì)的差別所致。 如表 1 表 1制油的組成 冷軋用乳化液應(yīng)滿足如下要求: 1、高溫、高壓條件下,具有良好的潤(rùn)滑特性和冷卻效果。 2、脫脂性能良好,潤(rùn)滑劑軋后易于清除,保證成品帶鋼表面光潔。 3、具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,帶鋼不易生銹,不易腐蝕。 4、具有良好的乳化性能,使用方便。 5、成體低,廢液易處理,無(wú)環(huán)境污染。 冷軋過(guò)程中油的耗用量還是相當(dāng)大的?,F(xiàn)在,可以通過(guò)乳化 劑的作用把少量油于大量水混合起來(lái)制成乳狀潤(rùn)液??梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問(wèn)題,在這種情況下水是作為冷卻劑與載油劑而起作用的。此時(shí)乳化劑需滿足濃度、皂化值、 、鐵含量等要求。 ( 3)冷軋中采用張力軋制:張力軋制是冷卻的一大特點(diǎn)。所謂“張力軋制”, 就是軋件在軋輥中的輾軋變形是有一定的前張力與后張力作用下實(shí)現(xiàn)的 。單位張力z?是青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 7 作用在帶材斷面 A 上的平均張應(yīng)力 [3]: 2/ ? 式中: T—— 總張力; 張力的主要作用有以下幾個(gè)方 面: 1)防止帶鋼在軋制過(guò)程中跑偏(即保證正確對(duì)中軋制)。 2)使所軋帶鋼保持平直(包括在軋制過(guò)程中的保持板形平直以及軋板型良好)。 3)降低軋件的變形抗力,便于軋制更薄的產(chǎn)品。 4)其適當(dāng)調(diào)整冷軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷的作用。 防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)軋制的一個(gè)重要問(wèn)題。跑偏將破壞正常板型,引起操作事故甚至設(shè)備事故,若不很好加以控制,將不能保證冷軋的正常進(jìn)行。 防止跑偏的方法有: 1)采用凸行輥縫; 2)采用導(dǎo)板夾逼; 3)采用張力軋制。 通過(guò)改變卷取機(jī),開(kāi)卷機(jī)及軋機(jī)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及各架壓下可以使軋制 力,張力在較大的范圍內(nèi)變動(dòng)。借助準(zhǔn)確可靠的測(cè)試儀,并使之與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán),可以按要求實(shí)現(xiàn)恒張力控制,配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷軋機(jī)的起碼要求。 生產(chǎn)中張力的選擇主要是平均單位z?,從理論上講,單位張力似乎應(yīng)當(dāng)盡量選的高一些,但是不應(yīng)超過(guò)帶鋼的屈服極限s?, 根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),一般軋機(jī)? );而冷軋薄帶剛? )。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 8 第 2 章 設(shè)計(jì)方案的比較 轉(zhuǎn)動(dòng)方式 目前,小型四輥冷軋機(jī)的主轉(zhuǎn)動(dòng)方式有如下三種:( 1)傳動(dòng)工作輥;( 2)傳動(dòng)支承輥;( 3)單輥傳動(dòng)。 一般是電機(jī)通過(guò)減速器與齒輪座來(lái)直接傳遞工作輥,這種形式對(duì)于軋制過(guò)程比較有利,但是對(duì)于較小的軋機(jī),它又受到工作輥輥頸和方向接軸所能傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩的限制,而傳遞工作輥不能達(dá)到要求時(shí),就需傳遞支承輥,而傳遞支承輥是靠摩擦力來(lái)傳遞工作輥的。這樣將會(huì)碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問(wèn)題,這就是要增大軋輥的傳動(dòng)部件。同時(shí)還要考慮軋輥與軋件間的打滑問(wèn)題。 為了解決上述問(wèn)題,防止出現(xiàn)支承 輥斷輥、工作輥輥頭扭斷等現(xiàn)象,可采用異徑軋制、單輥驅(qū)動(dòng)等措施來(lái)解決。本次設(shè)計(jì)由于軋制力與軋制力矩不是很大,故不需考慮此問(wèn)題,但同時(shí)采用單輥驅(qū)動(dòng)又會(huì)帶來(lái)一系列新的問(wèn)題。由于采用單輥傳動(dòng),使兩個(gè)工作輥?zhàn)匀粫?huì)產(chǎn)生一定的速度差,從而使軋制力有所降低,據(jù)實(shí)際分析證明,當(dāng)變形區(qū)長(zhǎng)度上出現(xiàn)搓扎區(qū),一般可能使軋制壓力下降約 5~20%。由于單傳動(dòng)軋制時(shí)上下輥速度的配合是自然的,過(guò)程簡(jiǎn)單易行,無(wú)需復(fù)雜的控制系統(tǒng)。采用異徑軋制,并盡可能的減小空轉(zhuǎn)輥的直徑,充分發(fā)揮小輥的軋制可降低軋制壓力的優(yōu)點(diǎn),以保證受力零件的正常工作,同時(shí)又有 利于增大壓下量,減小道次,從而提高軋機(jī)的工作效率。 在普通的四輥軋機(jī)工作中,盡管其主機(jī)列通常是有主電機(jī)通過(guò)減速機(jī)和齒輪座傳遞兩個(gè)工作輥,但是在預(yù)壓力作用下,由于工作輥徑的差別等原因,給冷軋薄帶鋼軋機(jī)的傳動(dòng)帶來(lái)很大的影響:在薄帶軋制中常出現(xiàn)量接軸傳動(dòng)力矩的分配不均,某個(gè)接觸力矩為零或趨近于零。由于輥頸差事實(shí)上不可能消除,使用較大的預(yù)壓力亦是必要??梢哉J(rèn)為,軋輥的傳動(dòng)力矩在兩軋輥上的分配并不總是大致想當(dāng)相等的。在運(yùn)轉(zhuǎn)中的軋機(jī)上,即從軋輥空轉(zhuǎn),壓靠以至軋制階段,輥頸稍大的軋輥接觸中傳動(dòng)力矩永為正值,而輥頸稍小者, 其傳動(dòng)力矩可在負(fù)值至正值的廣大范圍內(nèi)變化,者是薄帶鋼軋制的軋機(jī)傳動(dòng)特點(diǎn),對(duì)于這類軋機(jī),在一定的條件下實(shí)際上是單輥傳動(dòng)的。一般看來(lái),當(dāng)軋件較薄時(shí)使用預(yù)壓力較大,直徑稍小的軋輥上,其傳動(dòng)接觸可能實(shí)際上不起作用,甚至反而有害。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 9 另一方面,由于軋件較薄,又是成卷軋制的,咬入條件能夠保證,有可能實(shí)現(xiàn)單輥傳動(dòng)。 在主機(jī)列中,自然可將齒輪座從設(shè)計(jì)中取消,減小設(shè)備的投資,降低動(dòng)力傳傳遞的能量消耗,從而取得一定的經(jīng)濟(jì)效果并可充分利用換輥,在操作上也會(huì)有許多方便。 動(dòng)型式 對(duì)于單機(jī)座軋機(jī),有可逆式和不可逆的工作制度, 現(xiàn)分述如下 [1]: 1、不可逆式軋機(jī)工作制度 小型冷帶軋機(jī)采用不可逆式工作制度最多。當(dāng)采用這種工作制度時(shí),軋輥與軋件的運(yùn)動(dòng)方向始終不變,但軋制速度卻有可調(diào)和不可調(diào)兩種,軋制速度不需要調(diào)整的小型冷帶軋機(jī),通常選用交流同步電動(dòng)機(jī)和異步電機(jī)。在連續(xù)式冷帶鋼軋機(jī)上,為了保證通過(guò)每個(gè)機(jī)座的金屬秒流量相等,保持軋件張力的恒定,需要在軋制過(guò)程中不斷調(diào)整軋制速度。這類軋機(jī),一般都采用調(diào)速范圍廣、超載能力大、慣性力矩小的直流電動(dòng)機(jī)來(lái)傳動(dòng)。 運(yùn)轉(zhuǎn)方式可分為: 幾乎保持嚴(yán)格不變的軋制速度;軋件通過(guò)時(shí),軋制速度稍微降低;僅在軋機(jī)調(diào)整時(shí) 才調(diào)節(jié)速度;在軋件通過(guò)時(shí),在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度。 2、可逆式工作制度 用可逆式冷軋機(jī)軋制時(shí),軋輥既能逆轉(zhuǎn)又能調(diào)速。這類軋機(jī)采用調(diào)速范圍廣、慣性力矩小的直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。為提高軋機(jī)的生產(chǎn)能力,可逆式冷軋機(jī)一般都有快速啟動(dòng)和制動(dòng)的要求。 目前,對(duì)單機(jī)座小型冷軋機(jī),采用可逆式有很多有優(yōu)點(diǎn),它能大大提高生產(chǎn)效率,以減少板帶鋼的吊運(yùn)與安裝。 輥軸承 軋輥軸承用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥,并保持軋輥在機(jī)架中正確的位置。軋輥軸承與一般軸承的工作條件差別很大,其特點(diǎn): 1、承受能力很高,這是因?yàn)檩S承受外圍尺寸的限制和在較短 的輥頸內(nèi)可用很大的許用應(yīng)力所決定的; 2、運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大; 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 10 3、工作環(huán)境惡劣。 軋輥軸承的性能與摩擦功率的損耗成正比,表征了軸承的發(fā)熱率。其主要形式是滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承主要是用雙列球面滾子軸承,四列圓錐滾子軸承。在某些情況下,由于受軋輥軸承尺寸的限制,可采用滾針軸承。板帶軋機(jī)上多用滾動(dòng)軸承。 下裝置的結(jié)構(gòu)形式 壓下裝置目前就驅(qū)動(dòng)方式而言有手動(dòng)的、電動(dòng)的和液壓的三種結(jié)構(gòu)型式 [1]。 1、手動(dòng)壓下 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低。其缺點(diǎn)是體力勞動(dòng)繁瑣,壓下速度和壓下能力較小。 2、電動(dòng)壓下 電 動(dòng)壓下是最常用的上輥調(diào)整裝置。是電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速箱和渦輪減速箱傳遞運(yùn)動(dòng)的,它可以用于所有的軋機(jī)上,如初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、冷板帶軋機(jī)等。其優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)距離可達(dá)較大的數(shù)值,壓下能力較大,缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間較慢、效率較低。 壓下裝置的結(jié)構(gòu)在很大程度上與軋輥的調(diào)整速度、調(diào)整距離、調(diào)整頻率、和調(diào)整精度有關(guān)。按照壓下速度的大小,電動(dòng)壓下裝置可分為快速壓下裝置和慢速壓下裝置兩大類。 ( 1)快速壓下裝置 由于其壓下速度一般大于 1mm/s,故稱為快速壓下裝置。這類壓下裝置多用在初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、連軋機(jī)組 的可逆式粗軋機(jī)上。其工藝特點(diǎn)是: 1)工作時(shí)要求大行程、快速和頻繁的升降軋輥。 2)軋輥調(diào)整時(shí),不“帶鋼”壓下,即不帶軋制負(fù)荷壓下。 ( 2)慢速壓下裝置 這類裝置通常用在熱軋或冷軋薄板和帶鋼軋機(jī)上,其軋制速度很高。軋制精度要求也高。所以這類壓下裝置具有以下特點(diǎn): 1)較小的軋輥調(diào)整量與較高的調(diào)整精度; 2)帶鋼壓下; 3)必須動(dòng)作快,靈敏度高; 4)軋輥平行度的調(diào)整要求嚴(yán)格。 3、液壓壓下 液壓壓下裝置是用液壓缸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓下螺絲、螺母來(lái)調(diào)整軋輥輥青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 11 縫的。在這一裝置中,除液壓缸外,還有與之配套的伺服閥、液 壓系統(tǒng)及檢測(cè)儀表及運(yùn)算控制系統(tǒng)。與電動(dòng)壓下裝置相比較,液壓壓下裝置有如下特點(diǎn): 1)快速響應(yīng)性好,調(diào)整精度高; 2)過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單、可靠; 3)機(jī)械傳動(dòng)效率高; 4)便于快速換輥,提高軋機(jī)作業(yè)率; 5)采用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件,簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),消耗的功率小,效率高。 輥平衡裝置 平衡裝置的作用是消除軋制系統(tǒng)間隙,避免沖擊。提升上軋輥,用來(lái)大大降低咬入軋件時(shí)的沖擊和工作輥的頻繁換輥。上輥平衡裝置有重錘平衡、彈簧平衡、液壓平衡三種形式?,F(xiàn)在在小型冷軋機(jī)上,廣泛使用液壓平衡裝置,它是由液壓缸產(chǎn)生的推力來(lái)進(jìn)行工作的 。液壓平衡優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,工作靈敏度高,平衡效果好。 計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)采用:不可逆工作制度,電動(dòng)驅(qū)動(dòng)支撐輥,工作輥軸承選用雙列滾針軸承,支承輥軸承選用四列圓柱滾子軸承,壓下裝置為電動(dòng)壓下,上輥為單缸平衡,輥型調(diào)整采用液壓壓下彎輥,直流電動(dòng)機(jī)。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 12 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)題目: ? 190/? 500? 450輥冷軋機(jī)設(shè)計(jì)之四 —— 軋鋼機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求: 1、在滿足生產(chǎn)工藝及強(qiáng)度、剛度的條件下尺寸盡量小。 2、運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí),完成冷軋機(jī)單體設(shè)計(jì)。 3、對(duì)已有設(shè)備進(jìn)行綜合分析,提出最佳方案。 4、完成軋鋼機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)和有限單元法分析。 軋鋼機(jī)架類型如圖 3示: 圖 3架 始數(shù)據(jù) 1.、軋制帶材 25質(zhì)處理 ); 2.、帶寬 B=200厚0h=長(zhǎng) L=450品厚度1h= 3.、軋輥直徑 190/500 4.、軋制速度 v=2m/s; 5.、張力0150T T K N??。 輥參數(shù)的確定 1、工作輥直徑1D=190 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 13 2、支承輥直徑2D=500 3、軋輥材料。 工作輥 : 920~95;支承輥 : 920~65。 制力能 計(jì)算 要參數(shù)的確定 1、本道次加工過(guò)程中,鋼板厚度由 軋制為 板材料為25 ( 1) 本道次壓下量 ?????( 2)本道次壓下率 % 0 0 00 ?????? h h?(3( 3)金屬材料的屈服極限s?材料 屈服極限是使試樣產(chǎn)生給定的永久變形時(shí)所需要的應(yīng)力,金屬材料試樣承受的外力超過(guò)材料的彈性極限時(shí),雖然應(yīng)力不再增加,但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形,這種現(xiàn)象稱為屈服,即材料承受外力到一定程度時(shí),其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形,產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力稱為屈服極限,圖 3屈服極限圖。 由圖 3:。 圖 3服極限圖 圖 3態(tài)下變形阻力曲線 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 14 ( 4)變形抗力的確定 因?yàn)??,所以得: 9 25 1 ??? ?( 5)摩擦系數(shù)的確定 冷軋時(shí)由于出口和入口軋件的速度與軋輥的速度不同步,從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦力將阻礙金屬的變形,摩擦系數(shù)對(duì)軋制力影響較大,并且是變化的。為計(jì)算方便初步取其為常數(shù)。由參考資料取 。 ( 6)咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得: 99 o s ???? , =? =,故能實(shí)現(xiàn)其自然咬入。 2、本道次加工過(guò)程中,鋼板厚度由 軋制為 ( 1) 本道次壓下量 ???? ( 2)本道次壓下率 %000???? h h? (3( 3)金屬材料的屈服極限s?由圖 3,。 ( 4)變形抗力的確定 因?yàn)??所以得: 1 55 3 ??? ?( 5)摩擦系數(shù)的確定 同上,取 ; ( 6)軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 012m ??? ? ?? 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 15 式中:0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為0h= 100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為0h= 2 211 ?? ???? 則 ????( 7)咬入條件的校核 由公式 co s 1 ???得: co s 1 ??? = 90? =? , ta n 3 0 ? 〈 ? =能實(shí)現(xiàn)其自然咬入。 3、本道次加工過(guò)程中,鋼板厚度由 軋制為 ( 1) 本道次壓下量 ???? ( 2)本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%= (3( 3)金屬材料的屈服極限s?由圖 3 ,。 ( 4)變形抗力的確定 因?yàn)??,所以得: 6 75 8 ??? ?( 5)摩擦系數(shù)的確定 同上,取 。 ( 6)軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 16 012m ??? ? ?? 式中:0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? ; 則 1 0 4 . 1 7 1 2 51 1 4 . 5 92m M P a? ? ???( 7)咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得 co s 1 ??? = 90? =? , ta n 3 0 ? 〈 ? =能實(shí)現(xiàn)其自然咬入。 4、本道次加工過(guò)程中,鋼板厚度由 軋制為 ( 1)本道次壓下量 ???? ( 2)本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%=1 ( 3( 3)金屬材料的屈服極限s?由圖 3 ,。 ( 4)變形抗力的確定 因?yàn)??所以得: 9 25 1 ??? ?( 5)摩擦系數(shù)的確定 同上,取 。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 17 ( 6)軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?012m ??? ? ?? 式中:0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? 則 1 2 5 1 3 8 . 8 91 3 1 . 9 52m M P a? ? ???( 7)咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得: co s 1 ??? = 90? =? , ta n 2 0 ? 〈 ? =能實(shí)現(xiàn)其自然咬入。 5、本道次加工過(guò)程中,鋼板厚度由 軋制為 ( 1) 本道次壓下量 ???? ( 2)本道次壓下率 ? =0? 100%= 100%= (3( 3)金屬材料的屈服極限s?由圖 3,。 ( 4) 變形抗力的確定 因?yàn)??所以得: ??? ?青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 18 ( 5)摩擦系數(shù)的確定 同上,取 。 ( 6)軋件入口和出口斷面上作用的平均水平張力 *m?012m ??? ? ?? 式中:0?—— 軋件入口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503100 ?? ???? 1?—— 軋件出口斷面上作用的水平張力,此時(shí)帶寬 B=200面厚度為 0h= M P 0503211 ?? ???? 則 1 3 8 . 8 9 1 7 8 . 5 71 5 8 . 7 32m M P a? ? ???( 7)咬人條件的校核 由公式 co s 1 ???得: co s 1 ??? = 90? =? , ta n 3 0 ? 〈 ? =能實(shí)現(xiàn)其自然咬入。 制力計(jì)算(計(jì)算板材從 軋制力) 在軋制時(shí)軋輥加于軋件使之塑性變形的力。但通常把軋件作用于軋輥上并通過(guò)壓下螺絲傳遞給機(jī)架的力 稱做軋制力,即是軋件加于軋輥的反作用力的垂直分量。軋制力在我國(guó)習(xí)慣稱做軋制壓力或軋制總壓力。圖 3出軋輥加于軋件的力, 軋制力 ,它垂直于軋輥表面; T 為摩擦力; 變形區(qū)水平投影長(zhǎng)度。軋制力是確定軋機(jī)強(qiáng)度的基礎(chǔ)。 青島理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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