畢業(yè)論文終稿-短應力線軋機設計[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯XXXXX畢 業(yè) 設 計 (論 文)短應力線軋機設計系 名： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 年 月需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763I目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IIIAbstract ...................................................................................................................................IV第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 鋼軋機的分類 ................................................................................................................11.2 線材軋機的發(fā)展及趨勢 ................................................................................................11.2.1 線材狀況及其發(fā)展趨勢 .....................................................................................11.2.2 線材生產及其發(fā)展 .............................................................................................2第 2 章 總體方案設計 ...............................................................................................................32.1 短應力線軋機結構特點分析 ........................................................................................32.1.1 輥系裝配 .............................................................................................................32.1.2 軸向調整機構 .....................................................................................................32.1.3 壓下螺母與球面墊 .............................................................................................32.1.4 輥縫調整機構 .....................................................................................................42.1.5 軋輥平衡裝置 .....................................................................................................42.2 短應力線軋機軋制原理分析 ........................................................................................51.3 短應力線軋機總體方案 ................................................................................................6第 3 章 總體參數(shù)計算 ...............................................................................................................93.1 軋制平均單位壓力的確定 ............................................................................................93.2 軋制總壓力的確定 ......................................................................................................113.3 軋制力矩的確定 ..........................................................................................................113.4 電動機的選擇 ..............................................................................................................12第 4 章 主要零部件的設計與校核 .........................................................................................134.1 飛輪的設計 ..................................................................................................................134.1.1 飛輪力矩的確定 ................................................................................................134.1.2 飛輪的強度的校核 ............................................................................................154.2 減速器的選擇 ..............................................................................................................16需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763II4.2.1 傳動比的計算 ....................................................................................................164.2.2 主減速機的結構 ................................................................................................174.2.3 齒輪的材料和熱處理 ........................................................................................184.2.4 減速器的工作狀態(tài)分析 ....................................................................................184.3 齒輪機座的設計 ..........................................................................................................194.3.1 齒輪機座的類型和結構 ....................................................................................194.3.2 齒輪的設計 ........................................................................................................194.3.3 齒輪機座的潤滑 ................................................................................................224.3.4 齒輪機座的總體尺寸 ........................................................................................224.4 工作機座的設計 ..........................................................................................................234.4.1 工作機座的選擇 ................................................................................................234.4.2 軋輥與軋輥軸承的設計 ....................................................................................244.4.3 軋輥調整裝置的設計 ........................................................................................274.4.4 機架的設計 ........................................................................................................294.4.5 機架強度的校核 ................................................................................................30總 結 .........................................................................................................................................33參考資料 ...................................................................................................................................34致 謝 .........................................................................................................................................35需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763III摘 要線材幾乎涉及了日常建筑、生活設施的各個方面和國民經濟的各個部門，在國民經濟中占有重要地位。借鑒國內外先進理論和經驗，設計一臺短應力線軋機。短應力線軋機的主機列是由原動機，傳動裝置和執(zhí)行機構三個基本部分組成的。采用的配置方式為電動機—減速機—齒輪機座—軋機。設計過程中對壓下規(guī)程進行優(yōu)化，并計算了軋制力和軋制力矩，使軋機設備性能得到充分發(fā)揮，同時對其變性理論、軋制工藝和軋輥的設計進行了深入的研究。全文全面闡述了短應力線軋機的結構特點和設計原理，論述了短應力線軋機較普通軋機的優(yōu)點。整個設計過程采用了精確的計算公式，并配合以詳細的受力分析及結構示意圖的重要部件進行了校核。 關鍵詞：型鋼 ；短應力線軋機；變性理論需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IVAbstractWith the continuous increasing requirement of the milling precision and the continuous development of the rolling technique, short stress path high rigidity rolling mill become very popular in recent years. It is a very important question in the structural designing of short stress path high rigidity rolling mill that whether the bearing chock of the rolling mill can self-align freely and whether the self-aligning pad can come into partial loading status or even into damage because of the bearing chock’s deformation. So it has very important theoretical and practical significance to study the vital structure parameters of the rolling mill. Profiled bar is almost relate to all fields in daily life and all departments in national economy. It takes a very important part in national economy. Using the experience of home and abroad for reference. A new short stress line roll mill is designed . In design optimum of the draughty schedule is used and rolling force and rolling torque are calculated,which is to improve the property of the mill.In the meantime,a thorough research is done about the theory of the mill. Technology design and manufacture of roll. The structure principles and design features of short stress line roll moll.The design adopt some precise calculation formula and provide some full and allurate picture of analysis for and structure.Keywords： rofiled bar；hort stress line roll mill ；thory of deformation12345第 1 章 緒論1.1 鋼軋機的分類型鋼生產歷史悠久，品種規(guī)格繁多，用途廣泛，在軋鋼生產中占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計各類形狀的型鋼有 1500 多種，尺寸規(guī)格達 3900 多個，在我國型鋼被廣泛應用在能源、交通、農田水利、房屋建筑等基礎設施。據(jù) 1997 年的統(tǒng)計資料表明，我國型材的比例占鋼材總量的 62.62%，遠遠高于 30%的世界水平。 型鋼軋機按照其用途及生產產品的規(guī)格可以分為軌梁大型、中小型及線軋機三大類。大型軋機的軋機形式有萬能鋼梁軋機、橫列式、大型軌梁軋機、跟蹤式軋機，中小型軋機的軋機形式有橫列式中型軋機、連續(xù)式中型軋機、橫列式小型軋機、半連續(xù)式小型軋機、連續(xù)式小型軋機，線材軋機的軋機形式有橫列式、半連續(xù)式、連續(xù)式、高速線材軋機。1.2 線材軋機的發(fā)展及趨勢1.2.1 線材狀況及其發(fā)展趨勢6我國中小型型鋼品種包括碳素鋼和低合金鋼的簡單斷面和異型斷面的型材以及合金鋼的簡單斷面型材。發(fā)達國家中小型型材的比例占鋼材總量的的 6—15%。我國成品鋼材中，中小型材占 20—30%，其中大部分是小型型材。我國中小型材生產于發(fā)達的工業(yè)國家相比差距很大，尤其是產品質量、品種不能適應市場對小型材應變的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 橫列式軋機數(shù)量多， 這部分軋機平均產量低， 大部分形不成經濟規(guī)模，導致能耗高，勞動生產率低，成本高，經濟效益差。 （2）生產工藝簡單，設備陳舊，許多軋機兩火成材，不能與連鑄坯銜接。 （3）原料斷面小，單重低，成材率低。 （4）軋機設備水平低，剛度差，產品精度低。（5）車間綜合裝備水平低，缺乏機械化和自動化。 隨著國內鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和鋼鐵市場有賣方市場轉變?yōu)橘I方市場，由國內競爭轉變?yōu)閲H競爭，中小型材產品必須做到高質量、高效益，要做到這一點，我們必須充分發(fā)揮已建或在軋機的作用，在完全消化吸收引進設備的先進技術前提下，必須加速對現(xiàn)有橫列式軋機的技術改造。 （1）淘汰一批工藝落后、設備陳舊、形不成規(guī)模、產量低、能耗高、勞動生產率低、成本高、缺乏競爭能力的調坯軋材的橫列式軋機。 （2）對一些具有煉鋼、連鑄設備的企業(yè)，采用可靠的新工藝、新技術、新設備對現(xiàn)有軋機進行全面改造，實現(xiàn)連續(xù)化，采用連鑄坯，一火成材。 （3）對于那些改造成連軋有困難，但自身條件好，具有特色的調坯軋材的橫列式軋機，要提高軋機的裝機水平，采用高剛度軋機，提高產品尺寸精度，降低能耗，并且充分發(fā)揮橫列式軋機的優(yōu)點，生產一些特殊斷面、小坯量型材。 （4）小型材軋機的改造要立足國內設計、制造。 中小型型鋼軋機的產品發(fā)展趨勢：由簡單斷面型材向高剛度方向發(fā)展，異型斷面型材向輕型薄壁化方向發(fā)展。從軋機布置形式上，中小型型鋼軋制向著半連續(xù)化、連續(xù)化方向發(fā)展，尤其是小型材生產。從裝備水平上，廣泛采用短應力線、高剛度軋機，并且有的軋機可以進行平、立轉換，擴大了軋制產品的品種，提高了產品質量。 1.2.2 線材生產及其發(fā)展 我國自 80 年代以來，線材生產有了長足的進步和發(fā)展，線材產量及消費量不斷7提高，我國線材產量占鋼材產量的比例及占世界線材總產量的比例比較高。但我國雖然已是線材生產大國，但與先進國家仍有很大的差距，主要表現(xiàn)在高速線材的比例低，硬線及合金鋼等高附加值線材比例低，控冷線的比例低，總體質量水平低。 我國目前高線比例僅為 42%，其余均由復二重式或橫列式軋機生產。復二重式或橫列式軋機工藝技術落后，產品尺寸精度低，盤重小，規(guī)格少，性能差，耗能高，在冶金生產結構調整中應予以淘汰并建高線軋機代替其生產。線材軋機的演變是朝著高速、連續(xù)、無扭、單線、組合結構、機械化、自動化的方向發(fā)展的，用戶對線材產量、盤重、精度、性能等方面的不斷增長促進了線材軋制的發(fā)展。第 2 章 總體方案設計2.1 短應力線軋機結構特點分析近幾年，在冶金機械線棒材行業(yè)中，短應力線軋機因具有投資少、見效快、安裝調整方便、易于操作、軋制廢品少、重量輕等優(yōu)點，受到軋鋼廠家的普遍歡迎，定貨量呈上升趨勢。因此對短應力線軋機的結構特點進行深入的分析，對今后產品的設計、制造是非常有必要的。短應力線軋機是一種高剛度軋機，在軋制過程中，軋制力所引起的內力沿各承載零件分布的應力回線縮短。該軋機主要由輥系裝配、輥縫調整機構、軸向調整機構、拉桿裝配等組成。 2.1.1 輥系裝配 由于采用了四列短圓柱軸承，其軸承壽命長，承載能力大，但四列短圓柱軸承只能承受徑向力，不能承受軸向力，故又采用了雙列角接觸球軸承來承受軸向力，由于四列短圓柱軸承的外圈可以自由脫出，這樣內圈就可以事先套在軋輥輥頸上，外圈則可先裝入軸承座內，將軸承座推到輥頸上與內圈配合，軸承座與軋輥的裝配就變成了8軸承本身的自裝配。從該裝配可以看出，軸承和軸承座受力情況好，且由于該軋機取消了集中載荷的壓下螺絲，采用四列短圓柱軸承，使軸承受力均勻，應力降低，故與牌坊式軋機相比軸承壽命有顯著提高。 2.1.2 軸向調整機構 該機構是由一軸通過軸套與萬向聯(lián)軸器相連接，進行外置式軸向調整。該機構調整方便，結構設計新穎。 2.1.3 壓下螺母與球面墊 壓下螺母通過標準螺釘與軸承座聯(lián)接在一起，即壓下螺母不能相對于軸承座轉動。當拉桿轉動時，壓下螺母帶動軸承座升降，實現(xiàn)輥縫的調整。壓下螺母在所有的零件中受力比較大，且更換不方便，調整時與拉桿螺絲相對運動發(fā)生摩擦，故選用耐磨材料；但由于它與拉桿相比較，制造簡單，體積小，所以螺母材料應略次于拉桿材料；為防止擠壓面膠合，壓下螺母材料選用鑄造青銅。球面墊與壓下螺母配合調心起一個鉸鏈點的作用。當軸向調整軸承座或安裝誤差使拉桿被迫歪斜時，球面墊允許拉桿有一個小范圍的擺動以減小軸承的邊緣負荷，提高軸承壽命，球面墊要滿足硬度和表面耐磨性的要求。2.1.4 輥縫調整機構 輥縫調整機構用于調整輥縫的大小。由于調整行程比較小，且不需要經常調整，所以采用手動或液壓馬達壓下，該裝置采用大傳動比的蝸輪蝸桿減速，因此省力，結構緊湊。圖 1 為輥縫調整機構原理圖，由一套蝸輪蝸桿帶動拉桿旋轉實現(xiàn)輥縫調整，即四個蝸輪與一個長蝸桿相嚙合，每個蝸輪又與輥系一個拉桿以鍵相聯(lián)接，蝸桿軸上安裝有內齒圈和外齒軸套兩個齒形離合器，可以同時壓下，也可以單側壓下，選用齒形為花鍵的牙嵌離合器，這種齒形可以傳遞較大的力矩且容易嚙合。壓下機構調整完畢后，蝸輪蝸桿傳動機構能自鎖。從輥縫調整機構可以看出，由于取消了壓下螺絲，進一步縮短應力回線，提高了該軋機的剛度，從而獲得了高精度產品，減少了軋制廢品，提高了軋機產品成材率。拉桿上、下兩端有旋向相反的 T 形螺絲起壓下螺絲作用，拉桿上頂端與蝸輪箱配合，下頂端與小底座配合，它聯(lián)接上、下軸承座，代替普通軋機的牌坊承受軋制力、支承輥子及壓下機構的重量，并且參加壓下傳動實現(xiàn)對稱調整。9因此，要求拉桿具有較高的強度、剛度和較好的韌性，能承受交變負荷且要耐磨，故拉桿采用 S34Cr2Ni2Mo。采用這種結構實現(xiàn)了對稱調整，保證了軋制線固定不變，從而，使導衛(wèi)裝置的調整、安裝、維護都很方便，減少了操作事故和工藝事故，提高了成材率和作業(yè)率。 圖 2-1 輥縫調整機構2.1.5 軋輥平衡裝置 由于軸承座及上軋輥的自重使拉桿螺絲與壓下螺母之間產生間隙。此間隙若不消除，則軋鋼時將在間隙處產生沖擊，影響整個機座的剛度，因此必須采用平衡裝置來平衡上軸承座和上軋輥的重量以消除間隙。2.2 短應力線軋機軋制原理分析所謂短應力線軋機是泛指應力回線縮短了的軋機，前文已經指出影響軋機剛度的兩個直接因素是截面尺寸和應力線長度。靠增加截面尺寸來提高剛度，必然導致機架笨重粗大。合理的途徑是盡量縮短應力線，這就是短應力線軋機的原理[8~11]。 圖 2-2所示為短應力線軋機和普通軋機應力回線的比較。短應力線軋機是所有軋機中應力線最短的。這種軋機的應力線是緊緊圍繞軋輥輥徑軸承的橢圓形。這是由于取消了壓下螺絲和機架的結果，拉桿安裝的與輥徑軸承的外圈極為接近，使 W 值很小(圖 2-2)，軋機的配合面是最少的(由于負荷零件的減少，使得他們之間的配合面也減少了)，軋機軸承具有較大剛度，所有這些都使軋機變形量減少，從而保證了軋機的高剛度。短應力線軋機不采用預應力，沒有機架，走短應力線、少配合面分散載荷的設計思路，使10軋機外觀小巧，加工簡便，剛度高。避免了靠增加截面尺寸來提高剛度而導致機架笨重粗大的不經濟做法。并且短應力線高剛度軋機不需要象預應力軋機那樣對機架等受力零件施加預應力而得到較高的剛度，軋機結構和操作相對簡化，圖 2-3 為三種軋機剛度曲線。圖 2-2 普通軋機與短應力線軋機應力回線圖 2-3 軋機剛度曲線短應力線軋機離線預裝、預調，整體吊裝換輥，可以減少在軋線上換輥與調試的時間，提高軋機作業(yè)率，減少調試廢品。沒有笨重的鑄鋼牌坊，設備加工制造容易，11制造周期短。軋機采用滾動軸承，其彈性變形、摩擦系數(shù)、 單位時間內的磨損量遠比舊式軋機(大多采用膠木瓦軸承)小， 產品精度、工作穩(wěn)定程度均大于膠木瓦軸承。短應力線軋機所用滾動軸承和十字軸式萬向連軸器(或尼龍棒接軸、弧形齒輪軸等)，比舊式軋機的膠木瓦與梅花軸套傳動平穩(wěn)、振動小、噪音小，更適合于高速傳動。此外，滾動軸承摩擦系數(shù)小，主電機啟動電流與工作電流小，電耗低，也是短應力線軋機的一大優(yōu)點。1.3 短應力線軋機總體方案短應力線軋機的主要設備是由一個或數(shù)個主機列組成的。短應力線軋機的主機列是由原動機，傳動裝置和執(zhí)行機構三個基本部分組成的。（1）工作機座：工作機座為短應力線軋機的執(zhí)行機構，它由軋輥及其軸承軋輥的調整機構和上軋輥的平衡機構，引導軋件的軋件進入軋輥用的導裝置，工座機座的機架及支撐機座并把機座固定在地基上用的軌零、部件的和機構組成。（2）傳動裝置：聯(lián)軸器：聯(lián)軸器包括電機聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器，電機聯(lián)軸器用來連接電動機與減速器的主動齒輪軸；而主聯(lián)軸器則用來連接減速器與機輪機座的傳動軸，既自減速器將轉矩傳至齒輪機座的主動齒輪。減速器：在短應力線軋機中減速器的作用將電動機較高的轉速變成軋機所需的轉速，因而可以在主傳動中選用價格較底的高速電動機。確定是否采用減速器的一個重要條件，就是比較減速器及其摩擦損耗的費用是否低于低速電機的與高速電機的之間的差價，一般情況下，當電機的轉速小于 200—250 轉/分才采用減速器。短應力線軋機轉速小于 200 轉/分，因而采用減速器。采用減速器時，根據(jù)傳動比的大小選用一級（傳動比 i 小于等于 8）二級（傳動比等于 8—40）或三級（傳動比 i 大于 40）減速器。與這些減速器相對應的軋輥速度分別為 200-250 轉 /分，40—50 轉/分，以及 10—15 轉/ 分。連接軸：短應力線軋機齒輪機座，減速器或電動機的運動和力矩，都是通過連接軸傳遞給軋輥的。設計采用橫列式布置軋機，一個工作機座的軋輥是通過連接軸傳動的。短應力線軋機采用的連接軸有萬向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和齒輪接軸等。設計的短應力線軋機采用梅花接軸它常用在橫列式軋機上。飛輪：設計的是一個飛輪裝置在減速器的小齒輪軸上。它的作用是在通過軋輥與12軋輥空轉時，作動蓄能器以均衡傳動負荷；既軋輥空轉時，飛輪加速，積蓄能量；而軋件通過時，飛輪減速。放出能量，幫助軋制。齒輪機座：其用途是傳遞轉矩給工作輥，設計采用三個直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密閉的箱體內（3）電動機的選擇：短應力線軋機的電動機的形式的選擇與短應力線軋機的工作制度有著緊密的聯(lián)系。設計的短應力線軋機是軋制速度不需要調節(jié)的不可逆式短應力線軋機，采用異步電動機。異步電動機主要用在有劇烈尖峰負荷的軋機上，為了減少電動機的容量，有時裝有飛輪，異步電動機投資費用較底，在小形短應力線軋機上很適合。（4）短應力線軋機的工作制度：一般中小形短應力線軋機的工作制度可以分為：不可逆式的，可逆式的與帶張力軋制等幾種方式設計采用不可逆軋機的工作制度，在這種工作制度下，每個軋輥的方向不變扎輥的轉速為不可變的。三輥短應力線軋機 二輥短應力線軋機圖 2-5 軋機的工作制度短應力線軋機的總體布局短應力線軋機的主要設備由一列主機列，此軋機的總體布局基本上與主機列一致，結構如下：主機列三個基本部分組成，主電機，傳動機械，工作機座。設計中的傳動裝置由齒輪機座，減速器，聯(lián)軸器，接軸組成，在電機與減速器之間用飛輪連接，在齒輪機座與減速器之間是用飛輪連接。在齒輪機座與減速器用安全聯(lián)軸器。因以上中除安全聯(lián)軸外，均在主機列中給以介紹，現(xiàn)對安全聯(lián)軸器作以介紹。13安全聯(lián)軸器：一般帶有飛輪的軋機，都有安全聯(lián)軸器。當軋機上的轉矩超過額定的轉矩時，聯(lián)軸器能夠分開，保護軋機的零部件，使之免受損壞。工作機座為兩個三輥工作機座和一個二輥工作機座，總體結構如圖：圖 2-6 短應力線軋機總裝圖1-主電機 2-聯(lián)軸器 3-減速器 4-安全聯(lián)軸器 5-齒輪機座6-梅花萬向接軸聯(lián)軸器 7-工作機座 8-梅花接軸第 3 章 總體參數(shù)計算3.1 軋制平均單位壓力的確定在軋制的過程中，軋件在軋輥見承受軋制壓力的作用而發(fā)生塑性變性，由于軋件塑性變形時的體積不變。因此變形區(qū)的軋件在垂之方向上產生壓扁，在軋件方向上產生延伸，大量的實驗資料證實，開坯，型鋼，線材軋機的軋制壓力，采用 S。愛克隆德公式計算與實測結果比較接近。愛克隆德公式的適用范圍：軋制溫度高于 800 度，軋制材質為炭鋼，軋制速度不大于 20 米/秒。在愛克隆德的公式中，軋制的單位不僅是軋件機械性能的函數(shù)，而且是變形速度、摩擦系數(shù)、接觸弧長和軋件平均高度之比的函數(shù)，軋制平均單位壓力由三部分組成：　　= + + (kg/ )PKuv2mＫ值:Ｋ為軋件在軋制溫度 t 度下的單向靜壓縮時的單位變形阻力，計算公式為:14=(14-0.01 ) (kg/ )KtW2m式中 　　　 ——軋制溫度；——軋件的化學成分，計算公式為：=1.4+C+0.3Cr+Mn其中 　　C 為百分含量；Mn 為百分含量；Cr 為百分含量。軋制的材料設為 A3 鋼，則 C 取 0.3W=1.4+0.3=1.7 帶入 K 式中為=（14-0.01×1000）×1.7=6.8（ kg/ )K2m值： 值為變形速度引起的變形阻力，其計算公式為：uPu= U(kg/ )?2m式中 ——軋件在軋制溫度為 度時的粘度系數(shù)，其計算公式為： ?t=0.01（14-0.01 ）￠(kg ·s/ )t2￠為短應力線軋機的軋制速度的修正系數(shù)；U——變形速度，計算公式為：U= （/s）1.6.2uRh???其中 　 R 為軋輥的半徑；V 為軋輥的圓周速度（軋制速度） （mm/s） ；為道次壓下量，計算公式為h?=h1-h2( 毫米)h1,h2 為軋制前后的軋件的高度(毫米)；查表 2—1 的軋制的修正系數(shù)為 1所以　 =0.01（14-0.01×1000）×1=0.04 （kg·s/ )?2m15以上取值，有賴于軋輥的轉速，其值為 40——49 轉/分。初選 V, 由現(xiàn)場以 同類軋機取得， V=700（mm/s）h?=25mm(最大的壓下量)h?h1=60 mm(初使的高度)h2＝35 mm (軋制后的高度)帶入 U＝2×700× =6（mm/s）25/10(635)?所以 ＝0.04×6=0.24（kg/ )uP2m=（ + ） M（kg/ ）vKu式中　　　 ——表示外摩擦對軋制平均單位壓力的影響系數(shù)，其計算公式為=M1.6.2uRh???為軋輥間的摩擦系數(shù)，計算公式為：=（1.05-0.005 ）auta 為軋輥之間的修正系軋輥的修正系數(shù)鋼軋輥 a=1, 硬面鑄鐵軋輥 a=0.8 取 a=0.8所以　　　 U＝（1.05-0.0005×1000）×0.8=0.44則　　　　 =(1.6×0.44 -1.2×25)/(60+35)=0.1M1502?=(6.8+0.24)×0.14=0.986（ kg/ )vPm(4)則平均單位壓力=6.8+0.24+0.986=8.03（ kg/ )23.2 軋制總壓力的確定軋制總壓力的計算公式可用下式計算N=PFP——軋件與軋輥接觸弧上的平均單位壓力F——軋件與軋輥間的接觸面積在軋制總壓力垂直面上的的投影（簡稱為接觸面積）16各種不同的情況下計算接觸面積的方法不同，有以下幾種情況 1 輥徑相同的情況2 軋制異型斷面軋件時的情況 3 冷軋時的情況 4 中（厚）板角軋時的情況。我采用的是輥徑相同時的情況，計算公式為：= ( )F12bRh??2m式中 　　 ——軋輥的半徑（毫米） ；——壓下量（毫米） ；h, 軋制前、后軋件的寬度。1b2= =3429（ ）F605??2m所以 = × =8.03×3429=27537(kg)NPF3.3 軋制力矩的確定傳動軋輥時，電動機軸上的力矩由下種四種力矩組成：= MzamhdMi?式中 ——軋制力矩；za——附加摩擦力矩；m——空轉力矩；h——動力矩；dM——軋輥與主電機間的傳動比。i其中 、 、 與 比較， 比較大。所以可以將上式簡化 mhdzaMzaM=Kzai式中 K 為安全系數(shù)，取 K=1.5；17初選軋機總傳動比 i=10。所以軋制力矩為 M= =252.9（Nm）168.350?粗算所需電動機的功率： P= = =26（KW）9Mn2.9803.4 電動機的選擇從上面的計算結果看，電動機的功率只在 30KW 左右，為了使軋機具有較高的能量儲存，使其在復雜的工作環(huán)境中工作，所選的電機功率要比此大的多。上面所求的功率只是在某一道次的功率，在其他的情況下，軋機需軋制各種線材、型材，因此，需要改型，需要的功率要大一些。設計中，電機的功率要參考現(xiàn)場軋機的功率，故選電機為 TRB7——6，異步電動機。此電機的一些數(shù)據(jù)從《機械設計手冊 5》查的為：額定功率為 280KW，額定電壓為 380 伏，滿載時的轉速 980/分，效率為 93％。最大的轉矩為 2.2。第 4 章 主要零部件的設計與校核4.1 飛輪的設計18采用飛輪的目的是降低軋制時電機的尖峰負荷、增加空載時的電動機的負荷，從而在整個的工作過程中，使電機的負荷均勻，以便按允許過載能力選擇較小的電動機。異步電動機的轉速隨負荷的變化而變化，飛輪儲存或放出能量，達到均衡電動機負荷的目的。飛輪安裝在電動機的軸線上，并安裝在電動機與減速機之間。4.1.1 飛輪力矩的確定電動機尖峰負荷降低的多少與主傳動系統(tǒng)總飛輪力矩有關，而飛輪力矩占總飛輪力矩相當大的比重，故飛輪力矩是飛輪的一個重要參數(shù)。飛輪本身的飛輪力矩為 為傳動總的飛輪力矩 的一個組成部分，所以在計2fGD20GD算 之前，必須先計算 。2fGD0主傳動系統(tǒng)的總的飛輪力矩2= （噸· ）2079()Ens??2m在尖峰負荷的時刻，主傳動的系統(tǒng)需要釋放的能量 可按下式計算：E?=E?maxNt式中 ——在尖峰負荷下電動機的最大的功率，其值可按作用在電動機軸max上的最大的轉矩 確定: aM=maxNa0.95n——尖峰負荷的時間；t——電動機的轉差率， 一般取 =0.12—0.17，取 為 0.15；sss從電動機的參數(shù)中查的為 2.2；maxM為電動機的額定的轉數(shù)為 980 轉/分。0n則 = =2257.6（KW）maxN2.9805?由工廠現(xiàn)實測得為 1 秒；t19所以　　　　　 =2257.6×1=2257.6 KW·E?s則　　　　　　 = =6.17（噸· ）20GD795.68(1)0??2m則　 飛輪的轉矩 = - - （噸· ）f20d2jGD式中　　　　　 ——電動機轉子的飛輪力矩（噸· ） ；d 2——軋機傳動裝置的轉動部分折算到電機軸上的飛輪力矩（噸· ） ；2jGD 2m可以近似的認為與 相當。f20GD因飛輪的圓周速度越高，則飛輪由于離心力所產生的內應力就越大。確定飛輪直徑 D，考慮圓周的速度小于允許的最大圓周的速度 ，即maxVD≤max60Vn?式中 飛輪 n——飛輪每分鐘的轉數(shù)；——飛輪最大的圓周速度，整體鑄造的圓盤式飛輪（鑄鋼） ， =70 —90max maxV/sD≤ =1.36 米60798??則取 D =0.96 米——1 米D=1 米飛輪采用一個，飛輪的直徑可取的大一些，通過這兩個取這個方案。飛輪的結構和主要的參數(shù)根據(jù)飛輪的直徑和圓周的速度的不同，選擇飛輪的結構為整體鑄造圓盤式飛輪，飛輪的材料為 ZG35。主要的參數(shù)由書《中短應力線軋機設計與計算》中表格有如下的關系：表　4-1D D=100 mm 1B≥1B0201D(0.8—0.84)D C （ 0.3—0.34） 0B0B(0.1—0.15）D 00.5（ + ）1Ddd 根據(jù)軸計算 0d（0.1—0.15） （ - ）11（1.6—1.8）d因為 D=1000mm 所以 =810—840 1D表 4-2=（011 —0.15）D=110—150 0B=130 mm0Bd =100 mm d =100 mm=130 mm 1 =130 mm1C =（0.3—0.34） C =42 mm= 0.5（ + ） 0D1d=500 mm0D=（1.6—1.8）d 1 = 170 mm1d=（0.1—0.15） （ - ）0d1= 80 mm0飛輪整體鑄造后時效處理，進行機械加工。飛輪裝置外圍加安全罩。 4.1.2 飛輪的強度的校核飛輪的強度應滿足要求，才能保證飛輪安全工作。飛輪的直徑滿足下公式即可滿足要求。D≤max60Vn?飛輪的直徑就是按此關系式求的，為了驗證一下，下面校核一下強度。飛輪轉動時，其輪緣的內表面所產生的應力可按下式計算：（N/cm）22{10.()}.5vrR???式中 V——飛輪的圓周速度（m/s） ；21r——飛輪輪緣的內半徑（m） ；R——飛輪的外半徑（m） ；V=70(m/s)=3718.96（N/cm ）2270830{1.()}.5???=371.869(kg/ )2cm所以強度足夠[]50/kg?[]??4.2 減速器的選擇4.2.1 傳動比的計算軋件出軋輥的初速度，直接影響軋鋼的效率，若軋件的出軋輥的初速度快，可提高效率，同時軋制工人不容易軋制。因而軋件的初速度以小于 2 米/秒為益（1）初選軋件的出輥速度為 0.7 米/秒，計算軋輥轉速 n:0.71645min34VnrD????取 n=50r/min=980/50=19.60/i總在減速器等短應力線軋機存在著傳動裝置的效率問題。電動機的效率為 93.7％，可知減速器、齒輪機座的效率為 94％則 i= ×93.7％×94％×94％=16i總這樣 將為：n輥= =750/16=47r/minn輥 電 /i為一般情況電機的轉數(shù)。n電軋制速度為：VDn??=3.14×300×47=0.74 m/s此軋制速度現(xiàn)場短應力線軋機軋制速度相似，因而符合生產實際。二選擇減速器22由于確定 =16，符合選二級減速器傳動比的條件。選二級減器。i查《機械設計手冊》表 8—427，查的 i=16 對應的代號為 8 在根據(jù)承載能力查表8—429，選取中心距 a=1000 毫米，工作類型：連續(xù)型，在查表 8—424，的減速器的型號：ZL100 型，最后確定減速器的型號：ZL100—8— ，其外型及安裝尺寸如下。?型號：　 ZL100 中心踞： A=1000 =400 =6001a2中心高： =6500H輪廓齒寸: H=1306 、 L=1910、B=810 、 =810 、 =145 、 =1550 1B21L、 =22 =26、 =502L?31地腳螺釘: d=M36、 n=8 、 =610 、 =7、 =595、 =510、 =3203B4L56L7圖 4-14.2.2 主減速機的結構減速機是由齒輪、箱體、軸、軸承、箱蓋等主要零件組成。23齒輪做成人字齒，因為這種齒輪工作比較平穩(wěn)，而且對軸承不產生軸向力。齒輪的加工方法：滾齒刀（人字） （8 級精度） 。在減速器中，只有底速軸采用軸向固定，其他的軸留有少量的軸向的游隙，使她可以自由的串動，以免卡主齒輪。軸向的游隙為 0.8—1mm。中心距小于或等于 1000 毫米的減速器，采用滾動軸承，減速器的材料為鑄鐵，（1）中心距 　　　 查表的 　a=1000mm（2）傳動比 　　總的傳動比由電動機軸的轉速和軋輥的轉數(shù)之比確定。i=16（3）齒寬系數(shù) 為齒輪的寬度和中心距之比。 ， =0.4—0.6，取?bA??=0.5。?（4）模數(shù)和齒數(shù)模數(shù)降低，小齒輪齒數(shù) 齒數(shù)和 均應取較大的值。齒數(shù)增加使齒的磨損減小，1Z2同時增大重和的系數(shù)，有利于減低接觸應力。一對齒輪要求有較大的傳動比時， ≥20，取一級小齒輪的齒數(shù)為 22，大齒輪為184。二級小齒的齒數(shù)為 22，大齒輪為 93。齒數(shù)和模數(shù)與中心距和齒傾角的關系為　　　　　　　2cosnMAZ???模數(shù)按上式計算的 6.5、9。（5）齒頃角漸開線齒輪的齒頃角：對于人字型齒輪 = 取齒頃角為?25?—3030?4.2.3 齒輪的材料和熱處理小齒輪的材質為 ，大齒輪為 。40rC35nZGSIM生產實踐證明，齒輪對承載能力除了決定于齒面硬度外，同時還與齒輪對的硬面差和齒面金相組織有關，而小齒輪調質及大齒輪正火的熱處理配合方式，比大小齒輪24均采用調質的使用壽命高。大齒輪采用正火處理，HB190——220；小齒輪采用調質處理4.2.4 減速器的工作狀態(tài)分析減速器為展開式減速器，這種兩極展開式圓柱齒輪減速器結構簡單齒輪對軸承的位置不對稱，軸要具有較大的剛度。改進意見：如能選取“ 分流式 ”減速器，會使軋機工作更可靠，齒輪與軸承對稱布置，因此載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載平均分配，中間軸危險截面上的扭距相當于軸所傳遞扭距的一半。其工作草圖如下：圖中高速級采用人字齒輪，低速級可制成人字或直齒，結構復雜，適合變載的場合。圖 4-24.3 齒輪機座的設計4.3.1 齒輪機座的類型和結構（1）齒輪機座的結構齒輪機座箱體一般用鑄造的形式，由于齒輪機座的體積比較大，鑄造的工藝要求較高，一般的廠家無能力生產。因此，箱體采用分鑄拼焊結構。焊條為 T42。具體的工藝要求如下：鑄件退活后，對焊縫加工，焊縫要電磁探傷。將焊好的箱體整體退火，然后機加工達到裝配要求。分鑄拼焊結構箱體生產較整體鑄造的結構要簡單，易于制造；同時也有缺點：生產的周期長，需工時長，適合少量的加工。（2）齒輪機座的類型25在軋機的傳動的裝置中，齒輪機座用于傳遞扭距到工作機座的每一個軋輥；其特點是低速、重載、沖擊的次數(shù)頻繁。中小型的短應力線軋機的齒輪機座一般有二重式、三重式和復合式 等三種類形。其中二重式齒輪機座多用于小型的二輥初軋機，三重式齒輪機座應用于橫列式中短應力線軋機；復合式齒輪機座的形式較多，其特點是齒輪的機座和減速器和在一個共同的箱體內。采用三重式齒輪機座，齒輪機座的基本參數(shù)4.3.2 齒輪的設計（1）齒輪節(jié)圓的直徑軋輥中心距因軋輥重車和重磨后發(fā)生變化，節(jié)圓直徑D=( )/2maxinD?=(302+298)/2=300mm（2）模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、齒頃角齒數(shù) 取 14—31，齒寬系數(shù) 1.7—2.4，齒頃角為 ，模數(shù)為 8—45。2?—40齒輪參數(shù)的確定是根據(jù)同類型的軋機的參數(shù)確定的。中心距： A=d=300mm端面模數(shù) ： =12mmsm齒輪的工作寬度： b=720mm齒傾角：　　　 ＝?30?齒數(shù)：　　　 ＝25z（3）計算力矩的確定（ ）maxdMk?gA式中　　　　 ——扭矩分配系數(shù)， 取 0.5；kk——電動機最大的力；axd＝ ；maxdax975Nin?26為電動機的最大的功率； 為電動機的轉速， 為減速器的總的傳動比， 為maxNni ?減速器與連軸節(jié)的總的傳動效率。＝4457（ ）dmax280 M97516??kgmA＝0.5 4457＝2228.5（ ） （4）齒輪的材料和加工制造齒輪的材料采用 ，齒輪的加工精度為 8 級，采用滾齒法加工，退刀槽的寬度40rC為 120mm（5）齒輪軸和滑動軸承軸承尺寸的確定，采用的是滑動軸承＝195—225mm3(0.6d?75)d取 ＝200mmL =(1.1—1.5) =220—3003d取 L=220mm式中　　　　 d——齒輪的節(jié)圓的直徑；L——滑動軸承的工作寬度；——軸徑直徑。3（6）軸端的強度計算軸端直徑　　　 ＝（0.8—0.95） =(160—190)4d3d取 ＝1604d軸端的強度計算234[](/)0.76Mkgcmd????式中　　　 ——作用于軸端的扭轉力矩。許用扭轉應力［ ］?［ ］＝（0.65—0.75） ［ ］??27［ ］＝?n式中　　　 ——軸頸材料的抗拉強度；b＝980M?aP=100× ( )b6102/kgcm［ ］＝?n——安全系數(shù)， ≥5；66210[].710(/)5kgcm??62../??32807..1kgc???[]??（7）滑動軸承材料 為滑動軸承采用 鑄鋼軸承座，孔內以巴氏合金襯。5ZG滑動軸承的材料：軸承：鑄錫基軸承合金 ，牌號 ，硬度 27。1chsnb—6HB4.3.3 齒輪機座的潤滑在軋機的傳動裝置中，齒輪機座起著傳遞并分配扭矩的作用。其齒嚙和的特點是低速、重載、沖擊負荷大，沖擊次數(shù)頻繁，因此其齒輪的嚙合處于極沉重的擠壓負荷下工作結構上的限制，其相互嚙合的齒輪對垂直配置在箱座中，因此濺油潤滑比較困難。由于以上幾個原因，齒輪機座用稀油集中循環(huán)潤滑，潤滑油強行壓注到齒的嚙合面與軸承處。潤滑油采用短應力線軋機油，用 HJ3—28 號短應力線軋機油。4.3.4 齒輪機座的總體尺寸齒輪機座由機架、機蓋、齒輪軸、主連接螺栓、鍵板和軸承座等主要零部件組成。（1）箱體的側壁的厚度 ?=（0.058—0.07） =17.4—21(0.58??—.7） A30?取 20m28（2）齒頂距機蓋的下壁和箱體上壁的最小的距離：≥（0.4—