四輥小型萬能軋機畢業(yè)設計(共36頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 第 1 章 緒論 1.1軋鋼機的簡介 實現(xiàn)金屬軋制過程、完成金屬塑性變形的設備。包括主要設備及附屬設備，但一般所說的軋機僅指主要設備。 最早的軋機出現(xiàn)在14世紀的歐洲，1480年意大利人達?芬奇(Leonardo da Vinci)曾設計出軋機的草圖。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、比利時和英國相繼出現(xiàn)了軋機。1766年英國有了順列式的小型軋機，至19世紀中葉，第一臺可逆式軋機在英國投產，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(見橫列式軋機)。1848年德國發(fā)

2、明了萬能軋機，1853年美國開始應用三輥式型材軋機，并用蒸汽機傳動升降臺，實現(xiàn)了升降動作的機械化。接著美國又出現(xiàn)了三輥式勞特軋機(見厚板軋機)，1859年建造了第一臺連續(xù)式軋機，1862年英國人貝德森(G．Bedson)取得了平輥立輥交替配置的連續(xù)式線材軋機(見平立交替精軋機組)的專利。軋制型材的帶立輥的萬能軋機是1872年問世的，20世紀初期建造了半連續(xù)式帶鋼軋機。20世紀60年代以來各類軋機在設計、研究和制造方面取得了很大進展，并朝著連續(xù)化、自動化、高速化和專業(yè)化的方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了軋制速度高達每秒鐘130m的各種類型的線材軋機、全連續(xù)式的冷、熱帶鋼軋機、寬度為5500mm的厚板軋機和連

3、續(xù)式H型鋼軋機(見H型鋼)以及連續(xù)軋管機組等一系列先進設備，并在液壓技術、電子計算機技術和各種測試儀表的應用以及軋制產品的實物質量和內部性能的控制等方面都有許多突破，使得軋機所用原料單重不斷增大，產品的質量和產量不斷提高，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用軋機，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的用蒸汽機拖動的二輥中板軋機、橫列式三機架二輥軌梁軋機以及350mm/300mm的小型軋機。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展和科學技術的日益進步，中國已有用來生產鋼板、鋼管、型鋼和線材的多種類型

4、的現(xiàn)代化軋機。 軋機的主要設備有工作機座和傳動裝置。工作機座由軋輥、軋輥軸承、機架、軌座、軋輥調整裝置、軋輥平衡裝置、導衛(wèi)裝置以及換輥裝置等組成。此外還有無牌坊軋機。傳動裝置由電動機、減速機、齒輪機座和連接軸、接手等組成。齒輪機座的作用是將傳動力矩分送到兩個或兩個以上受力的軋輥上。如采用直流電機軀動軋機，可不設減速裝置。 軋機的附屬設備主要是軋機前后的升降裝置、移送裝置、翻轉裝置以及工作輥道和延伸輥道等。 軋鋼就是用軋鋼機對鋼坯進行壓力加工，獲得需要的形狀規(guī)格和性能的過程。軋機主要是有幾組軋輥構成，軋輥是一對轉動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形

5、狀的鋼材。 在結晶溫度以上的軋制稱為熱軋;在再結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年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產效率和質量。 1996年我國粗鋼產量突破1億噸，成為世界上第一產鋼大國，2003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年我國鋼產量突破4億噸。我國鋼鐵業(yè)的迅猛發(fā)展，為我國國民經濟高速發(fā)展奠定了基礎。目前

6、我國鋼鐵工花藝裝配水平雖然有了長足的發(fā)展，距居世界先進水平差距還很大。其中軋鋼機械設計制造不但走不出國門，而且還主要是靠進口。日本花16億美元引進先進冶金裝備及技術，建成年產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，成為世界鋼鐵生產第一強國。我國前后花200億美元引進冶金設備和技術。我國要從鋼鐵生產大國變成鋼鐵生產強國，必須依靠技術進步，加強自主創(chuàng)新。特別是要盡快提高我國軋鋼機械的設計水平，這是非常重要的。 現(xiàn)代的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是由煉鐵、煉鋼和軋鋼三個主要的生產系統(tǒng)組成的，軋鋼生產是鋼鐵工業(yè)生產的最終環(huán)節(jié)。 軋鋼車間擔負著生產鋼材的任務。例如，鋪設

7、一條5 oOOkm的雙軌鐵路，需要100萬噸重型鋼軌；制造一艘萬噸輪船，約需6 000t鋼板；鋪設一條5oookm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地位。 20世紀90年代以前，中國軋鋼生產的平均水平與世界主要產鋼國比較，還比較落后。軋鋼生產以型鋼為主，生產線大、中、小型并存。不同企業(yè)的技術裝備水平參差不齊，能耗、成本較高。很多企業(yè)還使用著20世紀50～60年代較為陳舊的設備和工藝。這是鋼材質量、品種和效益較差的主要原因。 20世紀90年代后期，國內經濟有了高速的發(fā)展。加入WTO后，為適應參與國際鋼材市場競爭的需要，國內

8、各大企業(yè)采用當今世界先進技術和裝備，進行了大規(guī)模的技術改造。廣泛引進新技術、新設備、新工藝，使中國軋鋼生產的水平有了長足的進步，發(fā)展了一批高技術、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，UOE大口徑天然氣輸送管道鋼管等。95％以上的鋼材品種，從數量到質量均可以滿足國民經濟各部門的需要。對于一批高難度的品種也在組織技術攻關和引進國外先進技術，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)代化生產線。9：1重I 2002年產鋼100萬噸以上鋼鐵企業(yè)(集團)已有50家，年產鋼量1．54億噸，已占

9、全國鋼產量的85Z。其中寶鋼集團年產鋼規(guī)模達2 000萬噸；鞍鋼達1 000萬噸；中國鋼鐵工業(yè)已進入技術創(chuàng)新全面繁榮的新時期。軋鋼生產技術創(chuàng)新發(fā)展方向為：通用工藝技術、綜合節(jié)能與環(huán)保技術、新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術、信息技術和裝備機電控制一體化技術。 1.2 軋鋼設備的發(fā)展動向 軋鋼設備發(fā)展動向是大型化、連續(xù)化、高速化和自動化。 （1）、大型化方面 1)、增大綱錠（鋼坯）或帶卷重量。過去初軋機鋼錠一般為10～20噸，現(xiàn)在已加大到40～50噸（目前已經向全連鑄發(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60噸，線材盤重已達2～4噸。

10、2)、增大軋輥直徑 初軋機軋輥直徑已達1300～1500mm，帶鋼熱軋工作輥已達760～850mm，精軋機組的支承輥直徑已增加到1700mm。 3)、增大主電機功率 （2）、高速化方面 寬帶鋼熱連軋速度達28.6m/s，冷連軋已達41.5m/s，線材軋機已達60～75m/s。 （3）、連續(xù)化方面 原有冷、熱連軋、線材軋機外，尚發(fā)展了寬邊工字鋼連軋機、無縫鋼管連軋機、連續(xù)焊管軋機及圓、方坯連軋機等。 （4）、自動化方面 目前寬帶鋼軋機的計算機自動控制水平在各類軋機中是最高的，從板坯上料到卷取全部采用計算機控制。 冷連軋機上亦采用了鋼板厚度自動控制（AGC

11、）。 平整機上延伸率自動控制（AEC）和其它自動化措施等。 我國鋼鐵企業(yè)和重型機械制造業(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，軌梁廠的萬能軋機的自動化水平都比較高。 1.3 軋鋼機的分類 軋鋼機通?？梢园从猛?、構造和布置分類。 1、按用途分類 軋鋼機按用途可分為開坯軋機、型鋼軋機、板帶軋機、鋼管軋機和特殊軋機。如橫軋機、輪箍軋機等。 這種分類可以反映軋機的主要性能參數及其軋制的產品規(guī)格。 其技術特性見表1-1P3。 2、按構造分類（按軋輥在機座中的布置分類） 根據軋輥在機座中的布置形式不同，軋鋼機可分為下列五種形式。 （1）、具有水平軋

12、輥的軋機； 二輥式，三輥式，三輥勞特式，復二輥式，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； （3）、具有水平軋輥和立式軋輥的軋機（萬能軋機）； 二輥式萬能軋機。H型鋼軋機（生產大型工字鋼）。 （4）、具有傾斜布置軋輥的軋機； 用于無縫鋼管穿孔機，均整機。450無扭轉線材軋機。 （5）、其它特殊軋機； 鋼球軋機、輪箍軋機、車輪軋機。 3、按軋鋼機的布置形式分類（按工作機座布置分類） 軋鋼機的布置形式是依據生產產品及軋制工藝要求來確定的，機座排列的順序和數量的多少，構成了不同車間布局的特

13、點。根據軋鋼機布置形式可分為：單機架式、多機架順列式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復式、布棋式等。1.5 軋鋼機的組成及結構 軋鋼機主要包括：主電機、傳動機構和工作機座等部分。主電機是為軋輥旋轉提供動力的設備。傳動機構通常是有減速機、齒輪座、連接軸、和聯(lián)軸器等部件組成的。工作機座是主機的主要組成部分。包括：（1）機架，在窗口內安裝軸承；（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）軋輥調整裝置及上棍平衡裝置，前者用來調整軋輥間的距離，后者用來校車上軸承座與壓下系統(tǒng)間的間隙；（5）導位裝置，用來使軋件按照規(guī)定的位置、方向和狀態(tài)準確地進出孔型；（6）

14、軌座（也稱地腳板），機架安裝在軌座上，軌座固定在基礎上。不同類型的軋機，工作機座組成部分大體一致。 1.4 軋鋼機的標稱 軋鋼機的類別與規(guī)格與軋鋼機的斷面尺寸有關，因此軋鋼機的初軋和型鋼的類是以軋鋼的名義直徑。也就是說軋鋼機的大小是常用與軋件有關的尺寸參數來標稱。 初軋機和型鋼軋機的主要性能參數是軋輥名義直徑，因為軋輥的名義直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面有關，因此，初軋機和型鋼軋機是以軋輥的名義直徑標稱的。 小型軋鋼機的名義直徑為：180——450mm。 1.5 萬能軋機的簡介 1.5.1萬能軋機的優(yōu)點 萬能軋機壓下技術采用了最先進的液壓伺服

15、系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的電動機械有如下優(yōu)點： (1)調整精度高； (2)終軋產品的尺寸波動?。? (3)自動輥縫調零； (4)換輥后可以自動測量彈跳； (5)軋輥輥縫的預設定； (6)在軋制過程中也可以進行輥縫的調整； (7)過載保護。 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。通過兩架開坯機的軋制出初具軌形的軋件，建立起頭、腰和底的比例關系。同時軌底要保證充到孔型根部，軌頭不發(fā)生過充滿。這是萬能軋機軋制鋼軌的基礎。萬能軋機為精軋機組，它由萬能粗軋機(UR)、兩個孔型的軋邊機(E)和萬能精軋

16、機(UF)組成。共有9個獨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聯(lián)性外，底寬和軌高都可以單獨進行調整，相互之間不受影響，調整方法也多，比傳統(tǒng)軋制法調整的靈活性大，更容易調整。這種軋制方法的主要優(yōu)點是頭部和底部有立輥的直接壓下，同時對軌頭和軌底的軋制是由立輥進行的，軋制方向與軋輥的旋轉方向相同，沒有了與軌頭和軌底與軋輥的滑動，提高了鋼軌的表面質量。 1.5.3 萬能軋機的調整 萬能軋機的調整主要包括換輥后的調整和在軋制過程中受溫度影響而進行的調整。一般情況下，隨溫度的變化較為好調。換輥時，特別是換粗軋輥時，調整量可能會很大，主要受校準及軋輥軸向的影

17、響。 第 2 章 軋鋼機主傳動方案的制定 2.1 軋鋼機主傳動裝置的功用與組成 軋鋼機主機列由工作機座，主傳動裝置和電動機組成。主傳動裝置的作用是將電動機的轉動傳遞給工作機座的軋輥，使其以一定的速度和輸出扭矩轉動，實現(xiàn)對金屬的軋制。 主傳動裝置的組成與軋機的結構形式和工作制度有關。軋鋼機主傳動裝置的基本構成包括聯(lián)軸器，減速器，齒輪機座，連接軸等。 如果軋制速度較高，可以取消減速器，由電動機通過齒輪箱驅動軋輥，或者采用單電機傳動方式，由兩臺電動機分別直接傳動兩個軋輥。這樣的傳動方式可以降低傳動系統(tǒng)的飛輪力矩和傳動消耗，提高軋機的動力性能。 2.2 軋鋼機主傳動方案的選擇

18、 （ A ） 傳動方案A：軋輥由電動機單獨驅動。這種型式的傳動裝置主要用于大型的可逆式軋鋼機，如初軋機、板坯軋機、厚板軋機等。在這種可逆式軋鋼機上，軋輥經常啟動、制動和反轉，要求傳動系統(tǒng)有較小的飛輪力矩。軋輥由電動機單獨驅動，可使傳動系統(tǒng)的飛輪力矩大為減小。 （ B ） 傳動方案B：軋輥通過電動機和齒輪座驅動。這種型式的傳動裝置在可逆式和不可逆式軋鋼機上都有應用。對某些可逆式軋鋼機，如受結構限制能采用軋輥由電動機單獨驅動時，就采用這種型式的傳動，如1000mm以下的初軋機等。在不可逆式的軋鋼機上，如果軋鋼轉速大于70-75

19、r/min,采用低速電動機的投資費用與采用高速電動機帶有減速機的投資費用相差不打時，也采用這種型式的傳動裝置，如帶鋼軋機的粗軋機座等。 （ C ) 傳動方案C：軋輥通過電動機、減速機和齒輪座驅動。這種型式的傳動裝置一般用于不可逆式軋鋼機，如二輥鋼坯，型鋼軋機，四輥板帶軋機等，也可用于速度較低的四輥可逆式軋鋼機等。 綜合考慮這三個方案，C方案較合適萬能軋鋼機的傳動系統(tǒng)。 第 3 章 軋制力及其力矩的計算 3.1 軋制力的計算 在計算中常用的公式有S.Ekelund公式、Sims公式、Stone等公式。在具體設計中應根據具體情況選擇應用。 其

20、中S.Ekelund公式實用范圍是： 1) 熱軋型鋼時計算平均單位壓力； 2) 軋制溫度大于950℃，材質為Q235； 3) 軋制速度小于5m/s時。 軋制壓力P等于平均單位壓力與接觸水平投影面積F之乘積。 3.1.1 平均單位壓力的計算 本設計中選用S.Ekelund公式， S.Ekelund公式為： =（） （式3.1） 式中： ——外摩擦對單位壓力影響系數； ——靜壓力下單位變形力； ——粘性系數； ——平均變形速度。 其中第一項是考慮外摩

21、擦的影響，決定的經驗公式為： （式3.2） 式中： ——軋輥工作半徑，mm； ——壓下量，。 第二項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算： = （式3.3） 式中： ——軋制速度，m/s； 計算和的經驗公式為： =（14－0.01）（1.4＋C＋Mn+0.3Cr）10Mpa （式3.4） = 0.01(14－0.01 t)10MPa.s

22、 （式3.5） 式中： t —— 軋制溫度，℃； —— 以%表示的碳的百分含量，本設計中取0.14； Mn—— 以%表示的Mn的百分含量，本設計中取0.30； Cr——以%表示的Cr的百分含量，本設計中取0。 f的計算公式為： =（1.05－0.0005 t） （式3.6） 對鋼軋輥，=0.9；對鑄鐵軋輥，=0.8；由于本設計軋輥為鋼軋輥， 本

23、設計中=0.9。 近年來，對S.Ekelund 公式進行了修正。按下式計算粘性系數： = 0.01（14－0.01）10MPa.s （式3.7） 式中決定于軋制速度。的選擇見下表： 表3.1 粘度系數與軋制速度的對應表 軋制速度（m/s） ＜6 6～10 10～15 15～20 0.1 0.8 0.65 0.6 3.1.2 接觸面水平投影面積的計算 在簡單軋制情況下，計算接觸面水平投影面積F公式為： F== （式3.8） 式中： ——軋件平均寬度；mm；

24、 ——接觸弧長度；mm； 、——軋件軋前軋后寬度；mm； ——軋輥平均工作半徑，mm； ——平均壓下量，mm 3.1.3 左右輥軋制力的計算 軋輥為鍛鋼軋輥，則=0.9，軋制溫度為800～1000℃，根據（式3.6） =（1.05-0.0005 t） 則=0.65 軋輥半徑取=D/2=350/2=175mm，=0.5mm，，=2.5，設=0.5由左右輥一輥承擔，則軋制力計算式中的=1mm，根據（式3.2）有: 則m=2.45 按照Q235碳鋼的相關參數，軋制溫度取下限800℃，碳含量<0.22

25、，Mn和 Cr取0。 根據式（3.4） =（14－0.01t）（1.4＋C＋Mn+0.3Cr）10Mpa =（14－0.01800）（1.4＋0.22）10Mpa = 97.2Mpa 根據相關文獻，溫度在950-1000℃的一般情況下，變形抗力K在60-80MPa之間，現(xiàn)在取溫度為800℃，則變形抗力K可達100～120MPa，此處取=120 Mpa，根據（式3.7）軋制速度=3.5m/s ，則取0.1 則 = 0.01(14－0.01 t) 10MPa.s=0.6 MPa.s 根據式（3.3） =0.15 上述各參數帶入（式3.1）的S.Ekelund

26、公式，得單位壓力： =（）=（1+2.45）（120+0.150.6）≈414.0 根據(式3.8），計算接觸面水平投影面積F。 F===8013.23=1058.0mm2 則軋制壓力P=F=4141058=430812≈43.0噸 3.1.4 上下輥軋制力的計算 同左右輥軋制力的計算方法，=0.65， = 0.01(14－0.01 t) 10MPa.s=0.6 MPas，k=120 Mpa，此時R=202.5mm。 1.87 =0.085 F===12010.84=1272.0mm2 =（）=344 則軋制壓力P=F=437568≈4

27、3.8噸 3.2 軋制力矩的計算 3.2.1 左右輥的軋制力矩的計算 軋件的兩個腿，在左右輥和上下輥之間，在兩個輥間均有壓下。但以左右輥間為主。驅動單輥的軋制力矩為： 式中： ——軋制力，t； ——力臂系數，熱軋時，= 0.42～0.45，此處取=0.45 ——軋制變形區(qū)長度，=13.23mm。 所以430.4513.23=2560.0N.m 3.2.2 上下輥的軋制力矩的計算 此力矩用以克服軋件變形即變形中發(fā)生于輥面上之軋件摩擦力。驅

28、動單輥的軋制力矩為： 式中： ——軋制力，t； ——力臂系數，熱軋時，= 0.42～0.45，考慮兩個腿部和上下輥輥面的附加摩擦，本設計取= 0.45。 ——軋制變形區(qū)長度，=10.6mm。 所以43.80.4510.6=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，分別由兩個輥承擔。根據軋制過程的實際情況，將軋制力矩的60%由左右輥分擔，而另40%由上下輥承擔，且各承擔20%。 所以左右輥承受的力矩為： N.m 上下輥所承擔的20%力矩按照速比放大： N.m 由于單個的上下輥同時承受兩個腿上半部或下半

29、部的力矩，所以其承受的來自腿部的力矩為： N.m 則上下輥所在軸承受的總力矩為： 2089+1325+15361.294=5401.6N.m 第4章 軋輥的設計 4.1 軋輥的基本類型及結構 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 軋輥的結構 軋輥是用來對軋件進行軋制加工的工具，它是整個工作機座的中心，機座的其他組件和機構都是為了裝置、支承和調整軋輥以及引導軋件正確地進入軋輥而設的。 1. 輥身 輥身是

30、軋輥的中間部分，直接與軋件接觸，經常處于高溫、高壓、受沖擊等繁重的工作負荷以及承受高溫下用水冷卻而產生的內應力。型鋼軋機軋輥的輥身上有軋槽，根據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軸承和滾動軸承，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

31、軋輥材質選擇 軋輥是軋機的主要部件，軋輥材質的選擇與軋機工作特點及損壞形式有密切的關系，因此，在選擇軋輥材質時，除考慮軋輥的工作要求與特點外，還要考慮軋輥常見的破壞形式和破壞原因。 由于粗軋機和型鋼軋機軋輥受到較大沖擊負荷，因此要有足夠的強度，而輥面硬度可放在第二位。初軋機常用高強度鑄鋼和鍛鋼；型鋼初軋機多用鑄鋼。在型鋼軋機的成品機架上，成品形狀及公差要求嚴格，要求軋輥有較高的表面硬度及耐磨性，一般選用鑄鐵軋輥。 本設計中開坯機軋輥材質選用合金鍛鋼。對于萬能軋機，為了降低輥耗，提高產量，本設計采用的是復合襯套式軋輥。由于萬能粗軋機是可逆式往復軋制且壓下量大，主要考慮軋輥強度，并具

32、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。精軋機的輥套則采用硬度高、表面光滑且耐磨的球墨鑄鐵。采用復合襯套式軋輥，使輥套具有較好的耐熱裂性，有利于增加軋機的作業(yè)率。 4.3 軋輥的系列尺寸計算 4.3.1左右軋輥尺寸計算 本設計取 D=350.0mm 輥身長度L=80.0mm 選用滾動軸承 輥頸d=(0.6～0.7)D l/d=1.2 取d=0.64D=0.64350=224.0mm 根據實際情況，本設計取d=238.0mm 則l=1.2238=285.6.0mm 輥頭 -（5～15）mm

33、取 -10=340.0mm 4.3.2 上下軋輥的尺寸計算 本設計取D=405.0mm； L=119.0mm 同左右軋輥的尺寸計算方法，選用滾動軸承 輥頸d=(0.6～0.7)D l/d=1.2 本設計取d=0.64D=0.64405=259.2mm 取d=258mm 則l=1.2259=311.0mm 輥頭 -（5～15）mm 取 -10=395.0mm 4.4 軋輥的校核 通常對輥身計算彎曲，對輥頸則計算彎曲和扭轉，對傳動端計算扭轉。 4.4.1 左右軋輥的校核 （1）輥身 軋制力所在的輥身斷面上彎曲力矩為

34、 其中： 彎曲應力 式中 —計算斷面處的軋輥直徑 —壓下螺絲間的中心距 x —所計算的軋槽與支反力的距離 （2）輥頸 輥頸上的彎矩，由最大支反力決定，即 —最大支反力 —壓下螺絲中心線至主輥身邊緣的距離 輥頸危險斷面處的彎曲應力和扭轉應力分別為 =1.1MPa 式中—輥頸危險斷面處的彎矩 —作用在軋輥上的扭轉力矩 —輥頸直徑 輥頸強度要按彎扭合成應力計算。 采用鋼軋輥，合成

35、應力按第四強度理論計算，即： ( 3 )輥頭 其最大扭轉應力為： 軋輥的安全系數一般取為n=5，則許用應力。軋輥材料的許用應力查得： 鑄鋼：強度極限=500～600Mpa；許用應力=100～120Mpa 取=500Mpa，則 因為 所以 左右軋輥強度滿足條件。 4.4.2 上下軋輥的校核 上下軋輥的校核方法同左右軋輥的校核。 （1）輥身 軋制力所在的輥身斷面上彎曲力矩為 其中： 彎曲應力 （2）輥頸 輥頸上的彎矩，由最大支反力決定，即 輥頸危險斷面處的

36、彎曲應力和扭轉應力分別為 =1.6MPa 輥頸強度要按彎扭合成應力計算。 采用鋼軋輥，合成應力按第四強度理論計算，即： ( 3 )輥頭 其最大扭轉應力為 軋輥的安全系數一般取為n=5，則許用應力。軋輥材料的許用應力查得： 鑄鋼：強度極限=500～600Mpa；許用應力=100～120MPa 取=500Mpa，則 因為 所以 上下軋輥強度滿足條件。 綜上所述:經校核左右上下軋輥均滿足強度條件。 4.5萬能軋機輥型設計 4.5.1萬能精軋機輥型設計 萬能精軋機輥型設計

37、主要是確定H型鋼邊部內側間距，即UF孔型水平輥寬度WF。萬能精軋機軋輥示意圖如圖4-1所示： 萬能精軋機水平輥輥寬計算，基本公式為： = （式4.1） 圖4-1 萬能精軋機軋輥示意圖 式中： ——萬能精軋機水平輥輥寬，mm； ——H型鋼高度，mm； ——H型鋼翼緣厚度，mm； ——熱膨脹系數，參考經驗值，一般為1.00～1.013，本設計取1.013。 考慮到軋輥車削和軋件產品的尺寸要求，必須求得精軋機水平輥輥寬范圍也即其最大值和最小值，公式

38、如下： max=[H＋－2(t2＋)]β （式4.2） min=[H＋－2(t2＋)]β （式4.3） 式中： ——高度方向上的公差，mm； =0.76mm； ——軋件翼緣厚度方向上的公差，mm；=0.25mm； 將本設計代表產品規(guī)格尺寸代入公式，得： =（125-23.25）1.013=120.0mm max=[125+0.76-2(3.25-0.25)cos0.25o]1.013=121.3mm min==[

39、125-0.76-2(3.25+0.25)cos0.25o]1.013=118.8mm 綜合以上，本設計取=121mm。同時，過渡圓角半徑=R=4.57mm，另外，為了提高軋輥重車率，適當取側壁傾角θ=0.25。 本產品B小于100mm，所以立輥采用小立輥，=80mm。 4.5.2萬能粗軋機輥型設計 萬能粗軋機輥型設計主要是確定水平輥寬度。 其圖形如下（圖4-2）： 圖4-2 萬型能粗軋機孔型示意圖 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＜，計算公式如下： =－Δ （式

40、4.4） 式中： Δ4——調整余量，一般為2mm～5mm，本設計取Δ4=2mm 故 =121-2=119mm 同時，取=10mm，較大點對軋制有利。另外，為了提高軋輥重車率，取側壁傾角θ=5。 同精軋機，立輥輥身長取80mm。 4.5.3軋邊機輥型設計 軋邊機輥型設計主要是確定水平輥寬和軋邊機槽深。 其圖形如下（圖4-3）： 圖4-3 軋邊機示意圖 ：軋槽深度；We：軋邊機輥寬； 1）軋邊機輥寬設計 軋邊機的作用主要是控制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。設計時，一般在軋輥表面開

41、有凹槽，以防止調整時軋輥接觸軋件，造成軋機負荷過大。 基本計算式為： =-Δ （式4.5） 式中： Δ——調整余量，取1-3mm，本設計取Δ5=2mm。 =119-2=117mm 2）軋邊機槽深設計 在設計軋邊機槽深時，也應考慮軋件寬度外形尺寸、公差尺寸、軋輥傾角、熱脹系數等因素的影響。 軋邊機槽深公式為： =[β(B-t1)cosθ /2]-Δ （式4.6） 式中：——軋邊機槽深，mm； B ——軋件

42、寬度，mm； θ——軋輥側壁斜度，θ取5； Δ——用于防止軋制時軋件于軋輥輥身接觸的調整余量，一般取 3～5mm， 本設計取Δ=5mm。 故 =[1.013（57.15-2.33）cos5/2] -5 =22.7mm 第 5 章 電動機功率的計算及其選擇 5.1 電機功率計算 由于電機本身具有一定的超載調節(jié)功能，所以計算額定功率暫不計入超載系數。 上下輥電機功率計算：由功率計算公式

43、式中 P——功率，kw； T——轉矩，N.m； N——轉速，轉/分。 暫不取軋機的傳動效率。 所以 P=5401.6x212/9550=120.0Kw 由于單機有兩個輸入軸，則總功率：=2x120=240Kw 5.2 電機型號的選擇 綜合以上數據，查表得電動機的相關數據如下表5-1 型號 額定功率/kW 轉動慣量/(kgm^2) 額定轉速/(r/min) JS2-400S2-4 250 5.75 2965 表5-1 第 6 章 軸的設計 6.1 水平軸的設計計算 已知，軸的輸出功率為P=120KW，轉速n=

44、212r/min， 來自垂直軸的徑向力不滿一噸，相對水平軸所受的徑向力（軋制壓力）和扭矩可忽略不計。 6.1.1 初定水平軸端直徑 根據式 式中 C——軸的材料和受載情況確定的系數； P——軸傳遞的功率，kw； n——軸的轉速，r/min。 軸材料選取20CrMnTi，上式取C=100。 則 考慮軸端有鍵槽，軸頸應增大4%-5%，故取d=φ80.0mm。 滑套與軸之間的配合為間隙配合，暫取H9/h8，滑套外徑與軸承內徑的配合為H9/f9。 6.1.2 水平軸的疲勞強度校核 （1） 危險截面的確定 取截面a-a和b-

45、b為危險斷面，由于a-a面只受扭矩且數值相對較小，所以只校核b-b面，由于b-b截面除了承受扭矩外，還承受兩個支撐軸承之間的較大的彎矩，所以取此處的截面直徑進行校核。 （2） 危險截面的安全系數 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，軸承軸頸同時承受較大的彎矩和扭矩。 上述彎矩計算時，軸承與軋輥中線距離取100mm，根據圖的數據，此值取80mm，則安全系數為： 6.1.3水平軸靜強度校核 所以靜強度通過校核。 6.1.4鍵的強度校核 大齒輪與水平軸的聯(lián)結，選用A型平鍵（GB 1096-79

46、），雙鍵聯(lián)結。取軸頸d=φ90mm，查表鍵的尺寸為：bxhxL=25x14x（70～90）。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10-12Kg/mm2 ， 當在沖擊工況下取[P]=6-9Kg/mm2 K=0.5h=7mm，l=L-b=（70～90）-25=45～65mm 工作面的比壓為：。 采用雙鍵，對稱180度布置，此時鍵的工作面的比壓為： 。 所以，鍵的強度滿足要求。 6.2 垂直軸的設計計算 6.2.1 垂直軸的輸出功率 根據軋制力和力矩以及功率的計算結果，垂直軸承擔的功率為：44KW 6.2.2 初定垂直軸端直徑 由 考慮軸端有鍵槽，軸頸應增

47、大4%-5%，故取d=φ60mm。 滑套與軸之間的配合為間隙配合，暫取H9/h8，滑套外徑與軸承內徑的配合為H9/f9。 6.2.3 垂直軸的疲勞強度校核 上述彎矩計算時，軸承與軋輥中線距離取80mm，根據圖的數據，此值若取60mm，則安全系數為： 6.2.4垂直軸靜強度校核 所以靜強度校核通過。 6.2.5 鍵的強度校核 大齒輪與水平軸的聯(lián)結，選用A型平鍵（GB 1096-79），雙鍵聯(lián)結。取軸頸d=φ60mm，查表鍵的尺寸為：bxhxL=18x11x（60～80）。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10～12Kg/mm2 ， 當在沖擊工

48、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：。采用雙鍵，對稱180度布置，此時鍵的工作面的比壓為： 。 所以還需加大軸頸。將軸頸加大至d=φ75mm. 查表鍵的尺寸為：bxhxL=20x12x（60～80）。 鍵的平穩(wěn)工作比壓[P]=10～12Kg/mm2 ， 當在沖擊工況下取[P]=6～9Kg/mm2 K=0.5h=6mm，l=L-b=（60～80）-20=40～60mm 工作面的比壓為：。 采用雙鍵，對稱180度布置，此時鍵的工作面的比壓為：

49、 。 所以，鍵的強度滿足要求。 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件，是其一同轉動并傳動轉矩的通用機械部件。 用聯(lián)軸器連接的軸，在機器運轉時兩軸不能分離，只有停車后經過拆卸才能分離，某些聯(lián)軸器還具有保護和自我控制的作用。 根據載荷大小機特性、工作轉速、補償性能、工作環(huán)境等因素，選則型號為，選則型號為的鼓形齒聯(lián)軸器（JB/T8854.2-2001）。 其公稱轉矩，許用轉速，而軋輥軸上的轉矩，電機的額定轉速，所以選擇的聯(lián)軸器符合條件。 6.4 滾動軸承壽命計算 一、設計參數 　　徑向力 Fr=438000 (N) 　　軸向力 Fa=0

50、(N) 　　圓周力 Ft=0 (N) 　　軸頸直徑 d1=90 (mm) 　　轉速 n=212 (r/min) 　　要求壽命 Lh=4500 (h) 　　作用點距離 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 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 BCode=30318 　　軸承內徑 d=90 (mm) 軸承外徑 D=190 (mm) 基本額定動載荷 C=342000 (N) 　　基本額定靜

51、載荷 Co=440000 (N) 　　極限轉速(油) nlimy=2600 (r/min) 三、計算軸承受力 　　軸承1徑向支反力 Fr1=219000 (N) 　　軸承1軸向支反力 Fa1=177488.78 (N) 　　軸承2徑向支反力 Fr2=219000 (N) 　　軸承2軸向支反力 Fa2=177488.78 (N) 四、計算當量動載荷 　　當量動載荷 P1=262800 (N) 　　當量動載荷 P2=262800 (N) 五、校核軸承壽命 　　軸承工作溫度 T=<=120 (℃) 　 軸承壽命 Lh=5463 (h)

52、　　驗算結果 Test=合格 第 7 章 錐齒輪的設計 7.1 錐齒輪的簡介 錐齒輪傳動用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力，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。本次設計中選用軸交角為90的直齒錐齒輪。 7.2 錐齒輪的尺寸設計 1．初選材料和參數 (1)初步選齒輪材料為20經滲碳淬火處理，調質處理硬度范圍在（58～63）HRC； (2) 齒輪齒數=14，大輪轉速n=960r／min，小輪懸臂支撐，大輪兩端支撐， 2．按齒面接觸疲勞強度簡化設計公式設計主要參數 (1)確定設計公式中各參數

53、 1)齒數比 u=1.1 2)取齒寬系數取 =0.295 3)載荷系數K 一般可取1.3～1.6，取K=1.5. 4)許用接觸應力 =/S 是接觸疲勞壽命系數，是接觸疲勞強度極限,S是安全系數 查表得 =0.98 查機械設計手冊（機械工業(yè)出版社）圖3.2-16d得=1500N／mm 最小安全系數取 S=1.1， 可得許用接觸應力 =0.9815001.1=1336.4 N／mm 5)大輪轉矩 這里我們用電機額定轉矩來計算和校核錐齒輪。 則大輪分度圓直徑

54、 =966mm =167.3mm 根據安裝使用情況，取大端模數 m=12 則=mz=168mm (2)幾何尺寸計算 1）齒數 2）齒數比 3）大端模數 4）分度圓直徑 5）節(jié)錐角 6）錐距 7）齒寬 8）齒距 9） 高度變位系數 （GB齒制） 10）切向變位系數 （GB齒制） 11）齒頂高 12）齒根高 13）齒寬中點分度圓直徑

55、 其中 14）齒寬中點模數 15）全齒高 16）大端齒頂圓直徑 17）齒根角 18）齒頂角 ；等頂隙 19）頂錐角 20）根錐角 21）大端分度圓弦齒厚 22）大端分度圓弦齒高 7.3 錐齒輪的校核 7.3.1齒面接觸疲勞強度校核計算基本公式 查教材機械設計表8-5得 查教材機械設計圖8-15得 查教材機械設計表8-2

56、 查教材機械設計表8-9 查教材機械設計圖8-6 故 K=1.5x1.63x1.3=3.2 所以 所以通過校核。 7.3.2 齒根彎曲疲勞強度的校核 查教材機械設計圖8-29，圖8-30 分別得: 所以 所以抗彎強度滿足要求。 參考文獻 [1]黃慶學主編.軋鋼機械設計[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:冶金機械出版社,2006. [3]濮良貴主編.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006. [4]陸鳳儀，

57、鐘守炎主編.機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [5]王旭，王積森主編.機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [6]查五生，徐勇．馬鋼H型鋼生產工藝及設備主要特點[J]．軋鋼，1998（5）：20～24． [7]張文滿,吳恩結，周光理主編.馬鋼H型鋼萬能軋機輥型設計和配置.馬鞍山鋼鐵股份有限公司，2009. [8]王澤主編.新型熱連軋技術.一重技術，2007. [9]周昌勇主編.熱軋機架輥密封分析與改進，東北大學，2003. [10]馬鋼H型鋼廠《軋輥使用手冊》.馬鋼股份H型鋼廠.2001.12. [11]劉鴻文主編.材料力學[M].上冊,第四版

58、.北京：高等教育出版社，2004. [12]王延溥主編.軋鋼工藝學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1981. [13]大連理工大學工程畫教研室編.機械制圖[M].第五版.北京:高等教育出版社,2004. [14]王延溥主編.軋鋼工藝學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1981. [15]鄒家祥主編.軋鋼機械[M].第二版.北京：冶金工業(yè)出版社，2004. 致 謝 隨著該畢業(yè)論文的完成，我的大學生活也將塵埃落定。本論文是在xxx老師的細心指導下完成的。從論文的選題、設計、數據處理直至撰寫，恩師傾注了大量的心血。在整個設計過程中，我獲得了獨立思考和學習的能力和發(fā)現(xiàn)

59、問題、分析問題、解決問題的能力。恩師淵博的知識、嚴謹的治學態(tài)度、求實創(chuàng)新的工作作風和樂觀向上的謹慎風范，令我肅然起敬，成為比知識更為重要的財富。 在設計過程中，通過運用四年來所學的知識，老師的指導，同學的幫助和查閱大量的資料，使自己受益匪淺，對于我這個即將踏上工作崗位的學生來說，這次設計不僅是我的畢業(yè)設計，它也是我步入社會參加工作的第一份答卷。 同時冶金機械教研室的各位老師們在我四年的學習、生活上也給了我無微不至的關懷和鼓勵。我在學習中取得的進步和獲得的成果，均離不開各位老師的諄諄教誨。在此，我要向辛勤培育我四年的老師們致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝。 專心---專注---專業(yè)