畢業(yè)論文-三輥定徑機的設(shè)計

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1、畢業(yè)論文-三輥定徑機的設(shè)計 大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 題 目：三輥定徑機的設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 指導(dǎo)教師： 摘 要 　　　無縫鋼管的生產(chǎn)在西方國家里占管類鋼材比例的50%，而在我國的生產(chǎn)還和西方有一定的差距，不過對它的生產(chǎn)進(jìn)行了大量的投入，有望在本世紀(jì)趕上，不僅在數(shù)量上還需要在質(zhì)量上有所超越。 　　　本設(shè)計就對包鋼公司的三輥定徑機作一分析、計算、校核等。其主要內(nèi)容包括：定徑機的設(shè)計、調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、潤滑和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。在原先只采

2、用兩輥式定徑機存在的弊端做一改造采用三輥定徑機。其兩者的區(qū)別主要是：前者可調(diào)但定徑精度低，工具備件少；后者定徑精度高但不可調(diào)，機架備件多。其實現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了新型可調(diào)式三輥定徑機，因此這種新型三輥定徑機的出現(xiàn)將給我國無縫鋼管的發(fā)展提供一個新臺階。 　　　今后，我國無縫管材的生產(chǎn)反將轉(zhuǎn)到采用先進(jìn)制造技術(shù)，擴大品種，提高質(zhì)量，降低消耗方面來。因此，我們應(yīng)該努力學(xué)好本專用知識，爭取進(jìn)一步有所改進(jìn)有所創(chuàng)新。 關(guān)鍵詞：定徑機；調(diào)速系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；設(shè)計計算 Abstract 　　　 　　　The production of seamless pipe in the nation of t

3、he nation of the west has about 50% in pipe steel, and the production in our country has some gap with western nation but our country has carried on the input of large numbers hopefully has caught up with just this production. Not only in number but also in quality past. 　　　The design is about thre

4、e rolls sizing mill in Bao Gang company analyze the steel tube’s quality, calculate , check it. Compare two roll sizing mill to three rolls sizing mill. The main difference is the former can adjust but has a lower accurate degree , and has less tool . The latter has a higher accurate but can’t adjus

5、t, has more tools. Now, there has appear new three rolls sizing mill, which make our country a large developing space. 　　　Therefore in the future the pipe of steel’s production development will truly adopt advanced manufacturing technology to enlarge type, improve quality, reduce taste. Thus, we sh

6、ould try our best to learn professional knowledge. Key words: sizing mill; speed control system; lubrication systems; cooling system; design calculation 目 錄 摘 要......................................................................................................................................

7、.....I Abstract ........................................................................................................................................II 目 錄..........................................................................................................................................1

8、 第一章 引 言………………………………………………………………………………….5 　　　1.1 概述…………………………………………………………………………………..5 　　　1.2無縫管生產(chǎn)簡介……………………………………………………………………...5 第二章 三輥定徑機系統(tǒng)…………………………………………………………………….12 　　　2.1 總體方案……………………………………………………………………………12 　　　　　2.1.1 軋輥機架的確定…………………………………………………………….12 　　　　　2.1.2 傳動裝置的確定…………………………………………

9、………………….14 　　　　　2.1.2.1單獨傳動…………………………………………………………………...14 　　　　　2.1.2.2集體傳動…………………………………………………………………...14 　　　　　2.1.2.3 差動傳動…………………………………………………………………..15 　　　2.2 參數(shù)計算…………………………………………………………………………....16 　　　　　2.2.1 性能參數(shù)…………………………………………………………………….16 　　　　　2.2.2 機架個數(shù)的確定…………………………………………………………….17 　　　　　

10、2.2.3 軋制總壓力的確定………………………………………………………….18 　　　　　2.2.4 軋制力矩的確定……………………………………………………………..21 　　　2.3 總功率的驗算及電機的選擇……………………………………………………...23 　　　　　2.3.1 與軋輥軸相聯(lián)接的減速器的確定………………………………………….23 　　　　　2.3.2 附加力矩的確定………………………………………………………..24 　　　　　2.3.3 主電機的選擇………………………………………………………………..24 　　　2.4 齒輪傳動設(shè)計………………………………………

11、……………………………...25 　　　　　2.4.1 選取材料，定許用應(yīng)力…………………………………………………….25 　　　　　2 .4.2 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計…………………………………………………25 　　　　　2.4.2.1定齒根彎曲許用應(yīng)力…………………………………………………26 　　　　　2.4.2.2 計算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩…………………………………………………..26 　　　　　2.4.2.3 選擇載荷系數(shù)…………………………………………………………..27 　　　　　2.4.2.4 選取齒寬系數(shù)………………………………………………………….27 　　　　　2

12、.4.2.5 初定齒輪系數(shù)……………………………………………………………..27 　　　　　2.4.2.6 確定復(fù)合齒形系數(shù)……………………………………………………27 　　　　　2.4.3 校核齒面接觸疲勞強度…………………………………………………….28 　　　　　2.4.3.1 確定齒面接觸疲勞許用應(yīng)力……………………………………………..28 2.4.3.2 校核齒面接觸疲勞強度………………………………………………….29 2.5 主傳動軸的設(shè)計…………………………………………………………………..29 　　　　　2.5.1 最小軸頸的估算……………………………………………

13、……………….29 　　　　　2.5.2 聯(lián)軸器部位花鍵的設(shè)計…………………………………………………….30 　　　　　2.5.3 鼓型齒的設(shè)計……………………………………………………………….30 　　　　　2.5.4 軋輥的設(shè)計………………………………………………………………….31 　　　　　2.5.5 軸承段軸的設(shè)計…………………………………………………………….32 　　　　　2.5.6 自由軸段的設(shè)計…………………………………………………………….34 　　　　　2.5.7 環(huán)的設(shè)計……………………………………………………………………35 　　　　　2.5.8 軋輥右

14、側(cè)軸段的設(shè)計………………………………………………………..37 　　　　　2.5.9 右端蓋的設(shè)計………………………………………………………………38 　　　　　2.5.10 軸承套的設(shè)計……………………………………………………………..39 　　　2.6 從動軸的設(shè)計……………………………………………………………………...42 　　　2.7 軸的校核…………………………………………………………………………...43 　　　　　2.7.1 主傳動軸的校核……………………………………………………………43 　　　　　2.7.1.1 軋輥上的作用力的確定………………………………………

15、…………...44 　　　　　2.7.2 從動軸的校核………………………………………………………………..47 　　　2.8 軸承壽命計算………………………………………………………………………47 第三章 液壓調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………48 　　　3.1 系統(tǒng)的工況分析……………………………………………………………………48 　　　3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………………48 　　　3.3 執(zhí)行元件的負(fù)載計算………………………………………………………………49 　　　3.4 液壓系統(tǒng)工作壓力的計算…………………

16、………………………………………50 　　　3.5 選取液壓馬達(dá)………………………………………………………………………50 3.6 選取液壓泵…………………………………………………………………………50 　　　3.7 選擇控制閥…………………………………………………………………………51 　　　3.8 管件的選擇…………………………………………………………………………51 　　　3.9 液壓系統(tǒng)的驗算……………………………………………………………………52 第四章 定徑機的潤滑和冷卻……………………………………………………………….52 　　　4.1 定徑機的潤滑系統(tǒng)…………………

17、………………………………………………52 　　　　　4.1.1 潤滑的特點和作用………………………………………………………….52 　　　　　4.1.2 單個定徑機的潤滑系統(tǒng)…………………………………………………….54 　　　　　4.1.2.1油杯接頭……………………………………………………………………54 　　　　　4.1.2.2 給油器……………………………………………………………………...55 　　　　　4.1.2.3 帶密封的管接頭…………………………………………………………..55 　　　　　4.1.2.4 直通管接頭……………………………………………………………….

18、56 　　　4.2 冷卻系統(tǒng)…………………………………………………………………………...56 　　　　　4.2.1 冷卻系統(tǒng)的作用…………………………………………………………….56 　　　　　4.2.2 單個定徑機的冷卻系統(tǒng)…………………………………………………….56 　　　　　4.2.2.1 分配器……………………………………………………………………..56 　　　　　4.2.2.2 冷卻直通接頭……………………………………………………………..57 　　　　　4.2.2.3 三通管……………………………………………………………………..57 　　　　　4.2.2.4 噴

19、頭………………………………………………………………………..58 　　　　　4.2.2.5 管夾………………………………………………………………………..58 結(jié)束語………………………………………………………………………………………..60 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………..61 第一章 引言 1.1 概述 　　　自古以來人們就知道使用管子，但鋼管是在1800年代的初期才開始使用。那是由于煤氣燈需要使用管子，就將槍管用螺絲鏈接制成鋼管。 　　　此后，由于1890年自行車的發(fā)明，以及進(jìn)入1900年代以來汽車的普及等原因，鋼管的需要量大大

20、的增加。另一方面，由于石油需要量激增，大量需要油井用鋼管，以及兩次世界大戰(zhàn)而需要大量的艦艇用鍋爐和飛機用鋼管，尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，鍋爐、化工廠用的鋼管，以及象征石油時代的輸油用鋼管等，隨著時代的前進(jìn)，其用途也在不斷擴大。為了滿足需要，人們研究了各種鋼管的生產(chǎn)方法，并發(fā)展了無縫鋼管、焊接鋼管等多種鋼管的生產(chǎn)方法。 　　　鋼管的使用是由1815年蘇格蘭的一位發(fā)明家為輸送燈火用煤氣而將槍管鏈接起來才開始的。1824年，出現(xiàn)了將加熱至白熱狀態(tài)的鋼板兩邊彎曲起來焊接成鋼管的對悍專利。隨后在1825年研究成功將寬度相當(dāng)于制品外徑的帶鋼彎曲成接近于圓形并加熱，然后通過裝在爐子近口處的圓環(huán)模子而焊接起

21、來的方法。這種方法成為現(xiàn)代采用的爐悍法生產(chǎn)鋼管的基礎(chǔ)。 　　　此外，無縫鋼管的發(fā)展稍遲，雖然1836年已在英國取得了擠壓法的專利，但并無使用價值。以后，盡管又研究成功鑄造的管坯經(jīng)過錘鍛制成鋼管的方法以及將鋼板加工成杯狀的方法，后來因為不經(jīng)濟而沒有得到實際應(yīng)用。 　　　在1885年孟內(nèi)斯曼兄弟發(fā)明了由棒鋼直接生產(chǎn)出中空坯料的方法，這是鋼管生產(chǎn)的一次大革命。并以他的名字命名為孟內(nèi)斯曼式制管法。從1890年起已在工業(yè)上應(yīng)用，即使在今日這種方法仍然是非常好的，并作為最典型的無縫鋼管法而應(yīng)用。 1.2無縫管生產(chǎn)簡介 　　用穿孔等方法生產(chǎn)周邊無接縫的鋼管或其他金屬管和合金管。無縫管的外徑范圍為

22、0.1～1425mm，壁厚為0.01～200mm。除圓形管外,還有各種異形斷面管和交斷面管。 生產(chǎn)方法和簡史：無縫管的生產(chǎn)方法很多。無縫鋼管根據(jù)交貨要求，可用熱軋約占80～90％或冷軋、冷拔（約占10～20％）方法生產(chǎn)。熱軋管用的坯料有圓形、方形或多邊形的錠、軋坯或連鑄管坯，管坯質(zhì)量對管材質(zhì)量有直接的影響。熱軋管有三個基本工序：①在穿孔機上將錠或坯穿成空心厚壁毛管；②在延伸機上將毛管軋薄，延伸成為接近成品壁厚的荒管；③在精軋機上軋制成所要求的成品管。軋管機組系列以生產(chǎn)鋼管的最大外徑來表示。無縫鋼管生產(chǎn)方法見表1，括號中數(shù)字為創(chuàng)制年代。 　　無縫鋼管生產(chǎn)有近 100年的歷史。德國人曼尼斯曼

23、兄弟于1885年首先發(fā)明二輥斜軋穿孔機，1891年又發(fā)明周期軋管機,1903年瑞士人施蒂費爾（//.efel）發(fā)明自動軋管機（也稱頂頭式軋管機），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機和頂管機等各種延伸機，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。20世紀(jì)30年代由于采用了三輥軋管機、擠壓機、周期式冷軋管機，改善了鋼管的品種質(zhì)量。60年代由于連軋管機的改進(jìn)，三輥穿孔機的出現(xiàn)，特別是應(yīng)用張力減徑機和連鑄坯的成功，提高了生產(chǎn)效率，增強了無縫管與焊管競爭的能力。70年代無縫管與焊管正并駕齊驅(qū)，世界鋼管產(chǎn)量以每年 5％以上的速度遞增。中國1953年后重視發(fā)展無縫鋼管工業(yè)，已初步形成軋制各種大、中、小型管材的生產(chǎn)體系。銅管一般也采用

24、錠坯斜軋穿孔、軋管機軋制、盤管拉伸工藝。 　　自動軋管生產(chǎn)：生產(chǎn)無縫鋼管的方式之一。生產(chǎn)設(shè)備由穿孔機、自動軋管機、均整機、定徑機和減徑機等組成。其生產(chǎn)工藝流程見圖1。 　　 穿孔機：常用的二輥斜軋穿孔過程見圖2。圓管坯穿軋成空心的厚壁管（毛管），兩個軋輥的軸線與軋制線構(gòu)成一個傾斜角。近年來傾斜角已由6°～12°增至13°～17°,使穿孔速度加快。生產(chǎn)直徑250mm以上鋼管，采用二次穿孔,以減少毛管的壁厚。帶主動旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤穿孔、帶后推力穿孔、軸向出料和循環(huán)頂焊等新工藝也取得一定的發(fā)展,從而強化了穿孔過程,改進(jìn)了毛管質(zhì)量。 　　　自動軋管機：把厚壁毛管軋成薄壁荒管。一般經(jīng)2～3道次

25、，軋制到成品壁厚,總延伸率約為1.8～2.2。70年代以來，用單孔槽軋輥、雙機架串列軋機、雙槽跟蹤軋制和球形頂頭等技術(shù)，都提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了軋管機械化。 　　均整機：結(jié)構(gòu)與穿孔機相似。均整的目的在于消除內(nèi)外表面缺陷和荒管的橢圓度，減少橫向壁厚不均勻。近年采用三輥均整機，提高了均整機變形量和均整效率。 　　定徑機：由3～12架組成，減徑機由 12～24架組成，減徑率約達(dá)3～12％。50年代出現(xiàn)的張力減徑機,在調(diào)整輥速和減徑的同時，以適當(dāng)?shù)膹埩刂票诤?。新型張力減徑機一般用三輥式，有18～28架，最大減徑率達(dá)75％，減壁率達(dá)44％，出口速度達(dá)每秒18mm。張力減徑機有兩端增厚的缺點，可

26、用“頭尾端部突加電氣控制”或微張力減徑消除。 　　自動軋管機組常用系列有外徑為100mm、140mm、250mm和400mm四種,生產(chǎn)外徑17～426mm鋼管。機組的特點是在穿孔機上實現(xiàn)主要變形，規(guī)格變化較靈活，生產(chǎn)品種范圍較廣。由于連續(xù)軋管技術(shù)的發(fā)展，已不再建造140mm以下的機組。 　　連續(xù)軋管生產(chǎn)：生產(chǎn)設(shè)備由穿孔機、連續(xù)軋管機、張力減徑機組成。工藝流程見圖1。圓坯穿成毛管后插入芯棒，通過7～9架軋輥軸線互呈90°配置的二輥式軋機連軋。軋后抽芯棒，經(jīng)再加熱后進(jìn)行張力減徑,可軋成長達(dá)165m的鋼管。140mm連續(xù)軋管機組年產(chǎn)40～60萬噸，為自動軋管機組的2～4倍。這種機組的特點是適

27、于生產(chǎn)外徑168mm以下鋼管,設(shè)備投資大,裝機容量大,芯棒長達(dá)30m,加工制造復(fù)雜。70年代后期出現(xiàn)的限動芯棒連續(xù)軋管機（MPM）,軋制時外力強制芯棒以小于鋼管速度運動，可改善金屬流動條件，用短芯棒軋制長管和大口徑鋼管。 周期軋管生產(chǎn)：以多邊形和圓形鋼錠或連鑄坯作原料，加熱后經(jīng)水壓穿孔成杯形毛坯，再經(jīng)二輥斜軋延伸機軋成毛管,然后在帶有變直徑孔槽的周期軋管機上,軋輥轉(zhuǎn)一圈軋出一段鋼管。周期軋管機又稱皮爾格爾（Pilger）軋管機。周期軋管生產(chǎn)是用鋼錠作原料，宜于軋制大直徑的厚壁鋼管和變斷面管。 　　　三輥軋管生產(chǎn)：主要用于生產(chǎn)尺寸精度高的厚壁管。這種方法生產(chǎn)的管材，壁厚精度達(dá)到 ±5％，

28、比用其他方法生產(chǎn)的管材精度高一倍左右。工藝流程見圖4。60年代由于新型三輥斜軋機（稱Transval軋機）的發(fā)明，這種方法得到迅速發(fā)展。新軋機特點是軋到尾部時迅速轉(zhuǎn)動入口回轉(zhuǎn)機架來改變輾軋角，從而防止尾部產(chǎn)生三角形，使生產(chǎn)品種的外徑與壁厚之比，從12擴大到35，不僅可生產(chǎn)薄壁管，還提高了生產(chǎn)能力。 　　 頂管生產(chǎn)：傳統(tǒng)的方法是方坯經(jīng)水壓穿孔和斜軋延伸成杯形毛管，由推桿將長芯棒插入毛管杯底，順序通過一系列孔槽逐漸減小的輥式模架，頂軋成管。這種生產(chǎn)方法設(shè)備投資少，可用連鑄坯，能生產(chǎn)直徑達(dá)1070mm、壁厚到200mm的特大特厚的管，但生產(chǎn)效率低,壁厚比較厚，管長比效短。出現(xiàn)CPE法

29、的新工藝后,管坯經(jīng)斜軋穿孔成荒管，收口后頂軋延伸成管，克服了傳統(tǒng)方法的一些缺點，已成為無縫管生產(chǎn)中經(jīng)濟效益較好的方法。 　　擠壓管生產(chǎn)：首先將剝皮圓坯進(jìn)行穿孔或擴孔，再經(jīng)感應(yīng)加熱或鹽浴加熱，并在內(nèi)表面涂敷潤滑劑送入擠壓機,金屬通過?？缀托景糁g環(huán)狀間隙被擠成管材圖5。主要用于生產(chǎn)低塑性的高溫合金管、異型管及復(fù)合管、有色金屬管等。這種方法生產(chǎn)范圍廣，但產(chǎn)量低。近年來，由于模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到改進(jìn)，擠壓管生產(chǎn)也有所發(fā)展。 　　 導(dǎo)盤軋管生產(chǎn)：又稱狄塞耳Diessel法。穿孔后帶長芯棒的毛管在導(dǎo)盤軋管機上軋成薄壁管材。軋機類似二輥斜軋穿孔機，只是固定導(dǎo)板改成主

30、動導(dǎo)盤。由于用長芯棒生產(chǎn)，管材內(nèi)壁光滑，且無刮傷；但工具費用大，調(diào)整復(fù)雜。主要用于生產(chǎn)外徑 150mm以下普通用途的碳素鋼管。目前使用較少，也無很大的發(fā)展前景。 　　旋壓管生產(chǎn)：將平板或空心毛坯在旋壓機上經(jīng)一次或多次旋壓加工成薄壁管材。管子精度高，機械性能好，尺寸范圍廣，但生產(chǎn)效率低。主要用于生產(chǎn)有色金屬管材，但也越來越多地用于生產(chǎn)鋼管。旋壓管材除用于生產(chǎn)生活器具、化工容器和機器零件外，多用于軍事工業(yè)。 　　70年代，采用強力旋壓法已能生產(chǎn)管徑達(dá)6000mm、直徑與壁厚之比達(dá) 10000以上的大直徑極薄圓管和異形管件。 　　冷軋、冷拔管生產(chǎn)：用于生產(chǎn)小口徑薄壁、精密和異形管材。生產(chǎn)

31、特點是多工序循環(huán)工藝。用周期式冷軋管機冷軋,其延伸率可達(dá)6～8（圖6）。60年代開始向高速、多線、長行程、長管坯方向發(fā)展。此外，小輥式冷軋管機也得到發(fā)展。主要用于生產(chǎn)壁厚小于1mm極薄精密管材，冷軋設(shè)備復(fù)雜，工具加工困難，品種規(guī)格變換不靈活；通常采用冷軋、冷拔聯(lián)合工藝，即先以冷軋減壁，獲得大變形量，然后以冷拔獲得多種規(guī)格。 第二章 三輥定徑機系統(tǒng) 2.1 總體方案 2.1.1 軋輥機架的確定 　　　鋼管的在張力定徑機上不僅受到徑向壓縮，同時還受到縱向拉伸，鋼管在減徑的同時，壁厚也在減薄。在張力定徑機上，張力是靠相鄰機架軋輥間有一速度差來產(chǎn)生的，速度差越大，則張力越大，反之則越小。張力

32、的大小是通過改變軋輥速度實現(xiàn)的。 　　　普通定徑機是采用二輥式的工作機座。這種定徑機雖然結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)的鋼管壁厚不均，尤其是減徑量增大是更明顯，甚至出現(xiàn)鋼管內(nèi)孔變方的缺陷；另一缺點是軋輥尺寸大，會使整個機組的長度增加。因此，在張力減徑機上采用三輥或四輥式工作機座較好。三輥式張力減徑機的機架可作成方的，也可作成圓的。三個軋輥互成120度布置，每個軋輥兩端裝在滾動軸承上，互相間用圓錐齒輪聯(lián)接，也就是把齒輪機座和工作機座作成一體，相鄰機架的軋輥軸線相差60度。 　　　由于鋼管斷面的變形任務(wù)由三個軋輥分擔(dān)，對每個軋輥來說變形任務(wù)就減輕了，因而輥徑小，機架結(jié)構(gòu)緊湊，更重要的是縮短了機架間距和機組總

33、長。而且由于軋輥切槽深度淺，鋼管橫斷面上的壁厚能夠均勻。 　　　從變形特點上分析，四輥式比三輥式好，但是由于軋輥數(shù)增加，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以目前使用的大多數(shù)張力定徑機為三輥式的。其機架結(jié)構(gòu)圖如1.1： 圖2.1三輥式張力定徑機工作機座結(jié)構(gòu) 2.1.2 傳動裝置的確定 2.1.2.1單獨傳動 　　　單獨傳動的張力定徑機很少采用。因為，每架減徑機都需要一臺功率較大的電機來帶動，整個機組的電機功率過大，電器控制裝置費用高，技術(shù)復(fù)雜。另外，當(dāng)鋼管咬入時不可避免的要發(fā)生速度降現(xiàn)象，不能保證鋼管上的張力穩(wěn)定，軋出的鋼管在整個長度上壁厚不均。 2.1.2.2集體傳動 　　　集體傳動的張力定徑機，

34、有以下三種調(diào)節(jié)機架間的張力大小的途徑。 主電機通過圓錐齒輪傳動裝置帶動各個機架，在每個機架的圓錐齒輪傳動裝置和機架間，都有一套輔助液壓傳動裝置，用來調(diào)整每個機架的軋輥速度。采用這種方法，液壓傳動裝置要傳遞轉(zhuǎn)動軋輥所需的全部扭矩。因此，液壓裝置要相當(dāng)龐大，制造和維護(hù)都比較困難。 采用兩臺電機驅(qū)動，其中一臺主電機借助圓錐齒輪傳動裝置給軋輥以基本轉(zhuǎn)速，而另一臺電機通過另一套圓錐齒輪傳動裝置和裝在每個機架上的差動裝置，使相鄰機架軋輥轉(zhuǎn)速差增大或減小，從而增大或減小機架間張力。這種方法的優(yōu)點是完全采用電器傳動，容易掌控，缺點是調(diào)節(jié)不靈活。 采用一臺主電機經(jīng)圓錐齒輪傳動裝置，給軋輥以基本轉(zhuǎn)速，同時在

35、每個機架上配套一套液壓傳動裝置，通過差動裝置來調(diào)整每個機架的軋輥轉(zhuǎn)速。這種傳動方法的液壓傳動裝置不負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)動軋輥所需的全部扭矩，只起調(diào)節(jié)控制張力的作用。因此。液壓傳動裝置比第一種要小，操作也比較方便，克服了前兩種的缺點，現(xiàn)在多數(shù)張力減徑機采用這種傳動方式。 　　　集體驅(qū)動雖然設(shè)備比較復(fù)雜，制造比較困難，但是能克服咬入鋼管時所產(chǎn)生的速度降，保證各機架間的一定張力，同時，電機的總功率小，所以比單獨傳動優(yōu)越。 　　　在張力定徑機上，鋼管是在機架間承受張力的情況下軋制的。鋼管按順次通過各架軋機，在鋼管頭部進(jìn)入軋機和尾部離開軋機的一段時間內(nèi)，鋼管承受的張力是變化的。因此，鋼管兩端都會產(chǎn)生壁厚縱向不均的

36、缺陷，壁厚不均的管端必須切去，為了減少切頭損失，要盡量縮短機架間距，另外用張力減徑法應(yīng)盡量生產(chǎn)長管，以相對減少切頭損失，理想的情況是將連續(xù)不斷的鋼管送至張力減徑機中進(jìn)行減徑。因此，在能夠?qū)崿F(xiàn)無頭減徑的連續(xù)電焊管和連續(xù)爐悍管機組中，張力減徑機就能充分發(fā)揮他的優(yōu)越性。減徑后的鋼管很長時，可以用飛剪機在鋼管進(jìn)行過程中鋸切成需要的長度。 　　　其原理圖如集體傳動圖： 　　　這套張力定徑機由傳動裝置、差動齒輪箱、減速箱、機架、液壓調(diào)速系統(tǒng)、光電系統(tǒng)六部組成。軋機的啟動、停車、觀察用轉(zhuǎn)情況都集中在操作臺上。 　　　整個軋機由一臺電機驅(qū)動，主電機經(jīng)聯(lián)軸節(jié)帶動傳動軸，傳動軸上有六對圓錐齒輪，每對圓錐齒輪

37、通過齒輪傳動差動齒輪，使聯(lián)接定徑機的減速箱高速軸獲得一個速度，通過減速器傳給軋輥。當(dāng)附加速度等于零時，使軋輥獲得的速度，稱為軋輥的基本轉(zhuǎn)速，因為減速箱中6對齒輪速比是變化的，致使1?6架工作機座的軋輥基本轉(zhuǎn)速是遞增的。 　　　傳動軸上的圓錐齒輪除帶動齒輪驅(qū)動差動齒輪外，還帶動增速機構(gòu)，使獲得固定高轉(zhuǎn)速，通過聯(lián)軸器接變量泵，變量泵向定量馬達(dá)供油，使馬達(dá)獲得一個轉(zhuǎn)速，通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動差動機構(gòu)，使聯(lián)接減徑機的減速箱高速軸又獲得一個可變化速度?？勺兓俣扰c上述一樣，通過減速器傳給軋輥，使軋輥又獲得一個轉(zhuǎn)速，稱為附加速度。附加速度與基本轉(zhuǎn)速疊加，因而可達(dá)到調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速的目的。 　　　改變變量泵的斜盤角

38、度，及可改變流量，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)改變，從而實現(xiàn)軋機單獨調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。 2.1.2.3 差動傳動 　　　差動傳動的張力定徑機由于采用差動機構(gòu)而得名。所謂差動傳動，即利用差動系統(tǒng)，在主傳動的基礎(chǔ)上，附加以疊加傳動。差動變速器有多種形式，如圖2.2這里采用錐齒輪傳動的差動變速器。 圖2.2差動變速器 　　　軋輥由錐齒輪差動變速器的行星架傳動。接主電機，接液壓馬達(dá)。軋制力矩和出軸速度用如下關(guān)系表示： 　　　 2-1 　　　式中，。所以主電機和液壓馬達(dá)各承受一半的軋制的力矩。 2.2 參數(shù)計算 　　　主要內(nèi)容是針對三輥定徑機機構(gòu)、機構(gòu)參數(shù)進(jìn)

39、行具體的分析和計算，電動機、傳動方式和機架的選擇，主要零件的設(shè)計和校核以及軸承的選用和壽命計算等。 2.2.1 性能參數(shù) 鋼管軋制規(guī)格： 　　入口處： 出口處： 管直徑： 255mm 最大直徑：247.8mm 最大壁厚：22.6mm 最小直徑：169.4mm 最小壁厚：6.20mm 最大壁厚：25.20mm 最大長度：27.5m 最小壁厚：6.550mm 最小長度：12.3m 長 度：32m 軋制速度： 入口最大軋制速度： 1.2m

40、/s 入口最小軋制速度： 0.6m/s 　　出口最大軋制速度： 1.75m/s 出口最小軋制速度： 0.6m/s 軋制溫度： 入口處： 900?950度 出口處：830度 2.2.2 機架個數(shù)的確定 　　　減徑機的外徑減徑率每架是3.5?12%，總的外徑減徑率最大為75%。各架減徑率分配規(guī)律為： 第一架選取微小的減徑率約3?5%，第二架采取大的減徑率約8?12%。 靠近尾部的機架減徑率應(yīng)逐步減小，直到最后機架減徑率為零，以保證成品管具有圓的斷面。 前面機架應(yīng)采取較大減徑率，因為此時軋件溫度較高，變形抗力

41、較小，其次，軋制速度較小，因而單個機架所消耗的動力較低。 　　總減徑率： 　　根據(jù)以上規(guī)律?。旱谝患軠p徑率為 3% 第二架減徑率為 12% 第三架減徑率為 10% 第四架減徑率為 8% 第五架減徑率為 6% 第六架減徑率為 0% 2.2.3 軋制總壓力的確定 　　　機架孔型直徑： 2-2 ??減徑率 橢圓系數(shù)： 2-3 ??長半軸與短半軸的比值 　　　　　　與相對應(yīng)的的值： 長半軸： mm

42、 2-4 短半軸：（mm） 2-5 軋槽寬度：mm 2-6 　　　 軋輥的理想直徑： 2-7 ??壓下量（mm） 　　　　　　　　　　　　　??咬入角，型鋼時取15° 最大的-217.668-195.90121.767 21.767，則640，所以取軋輥直徑為750mm。 　　　　底圓直徑：（mm）

43、 2-8 接觸面積的計算： 2-9 　　　　平均單位壓力的計算： 2-10 式中??考慮不接觸變形區(qū)和張力系數(shù) 2-11 式中??進(jìn)入孔型的鋼管平均直徑： ??進(jìn)入孔型的鋼管壁厚： 　　　　　　 2-12 其中 2-13 ??荒管的平均直徑： ?? 孔型底部的軋輥半徑： ??孔型底部的軋輥半徑； ??鋼管在孔型中的壓下量； ： 1.15 為軋制溫度下管材

44、的屈服點； 、前、后張力系數(shù)； 為軸向?qū)?shù)變形： 為鋼管截面積； 為壁厚系數(shù)； 為切向?qū)?shù)變形： 簡化后為葉米利羊年科公式： 式中：??金屬的抗拉強度極限，45鋼的676.2mpa； t??軋制溫度；t 950℃ ??軋制后管子的壁厚尺寸系數(shù)；0.6 445.991 MPa 所以軋制壓力： 3684.667××445.991×1643.328KN 9172.15××445.991×4090.696KN 4784.397××445.991×2

45、133.798KN 4228.204××445.991×1885.74KN 3383.27××445.991×1508.908KN 4201.98××445.991×1874.045KN 2.2.4 軋制力矩的確定 2-14 f??金屬與軋輥間的摩擦系數(shù) ??軋輥速度與管子速度一致的點所形成的軋制直徑相符合的中心角 2-15 2??是軋輥對鋼管的包角 255-169.485.6 ??軋輥半徑 2-16 ??軋輥材料修正系數(shù) 鋼輥1，硬面鑄鐵軋輥0.8 t??軋制溫度 t950度 2.3 總功率的驗算及電機的選擇 2.3.1 與軋輥軸相聯(lián)接的減速器的確定

46、 定徑機的軋輥的轉(zhuǎn)速一般為30?140r/min,這里取40r/min，由于軋制的最大的速度為1.2m/s,同時減速器與軋輥軸的距離比較遠(yuǎn)，所以取兩級展開式圓柱齒輪減速器。由機械設(shè)計手冊（表16-2-2）取ZLY 560-14-I，其公稱傳動比為14，實際為14.14。 　　　三輥定徑機由于是以來保證無縫鋼管外徑尺寸精度及表面質(zhì)量和鋼管壁厚的，故要求三個軋輥的轉(zhuǎn)速相同，因此三輥定徑機的主電機軸上的力矩有兩部分組成，即： 2-17 ??三輥定徑機主電機的力矩 ??三輥定徑機軋輥上的最大軋制力 91186.838Nm ??附加摩擦力矩，即當(dāng)軋制時由于軋制力作用在軋輥軸承上，傳動機

47、構(gòu)及其他傳動中的摩擦而產(chǎn)生的附加力矩 i??主電機與軋輥間的傳動比 2.3.2 附加力矩的確定 　　　附加力矩包括兩部分，其一是由于三輥定徑機的軋制總壓力P在軋輥上所產(chǎn)生的附加摩擦力矩，這部分已經(jīng)包括在軋輥傳動力矩之內(nèi)；另一部分為各傳動零件推算到電機軸上的附加摩擦力矩。 2-18 ??主電機到軋輥間傳動效率，一般為0.96?0.98 取0.97 主電機軸上的力矩為： 2.3.3 主電機的選擇 ??額定靜力矩 ??電機最大轉(zhuǎn)速 ??電機過載系數(shù) 采用荷夫推薦電機過載系數(shù)值如下： 可逆轉(zhuǎn)電機 2.5?3.0 不可逆轉(zhuǎn)電機 1.5?2.0 帶有飛輪的電機 4-

48、-6 取 3.0 由機械設(shè)計手冊表（23?105）取得YZR355--10電機，其額定132Kw,轉(zhuǎn)速為588r/min。屬于冶金用繞線轉(zhuǎn)子異步電機。 2.4 齒輪傳動設(shè)計 　　　為了保證鋼管的表面質(zhì)量要求三個軋輥軸是同速的，所以齒輪傳動的傳動比是1，只起傳遞力矩的作用而不起變速的作用，即兩齒輪的齒數(shù)是相同的。又因為三輥間的夾角都是60度，所以采用直齒錐齒輪傳動且其分度圓錐角為30度。為了設(shè)計及維護(hù)方便，兩粘合的齒輪為相同的。 2.4.1 選取材料，定許用應(yīng)力 　　　三輥定徑機齒輪傳動的力矩是比較大的，所以選取硬度較大的材料。選用20CrMnTi,經(jīng)淬火后，其硬度為870?880

49、HBS，抗拉強度，屈服極限。由于是硬齒面，所以按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。 2.4.2 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 2-19 m??錐齒輪大端的端面模數(shù) K??載荷系數(shù)，可以近似取K1.3?1.7，當(dāng)載荷平穩(wěn)傳動精度高轉(zhuǎn)速較低，以及齒輪兩側(cè)布置軸承時K取小值。 ??齒寬系數(shù) ??齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩 ??彎曲許用應(yīng)力 ??復(fù)合齒形系數(shù) ??齒數(shù)比 2.4.2.1定齒根彎曲許用應(yīng)力 在機械設(shè)計中給出了的變化范圍，當(dāng)齒輪材質(zhì)及熱處理質(zhì)量達(dá)到很高要求時，可取上ME，達(dá)到中等要求時取中限MQ，達(dá)到最低要求時取下限ML。雙向傳動，即在對稱循環(huán)變應(yīng)力下工作的齒輪其值乘以系數(shù)

50、0.7。 ??試驗齒輪齒根彎曲疲勞極限，由機械設(shè)計表（5?32）得525MPa 　　　　　　??試驗齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，一般取2 　　　　　　??彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，一般取1 ??彎曲確定最小安全系數(shù)，一般傳動1.3?1.5，重要傳動1.6?3.0，這里取1.6 2.4.2.2 計算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 　　　由于三輥定徑機齒輪傳動的傳動比i1，因此兩齒輪完全相同，且傳遞的扭矩是總的2/3。 ??三輥定徑機主軸的輸入功率 ??三輥定徑機主動軸的轉(zhuǎn)速 ??主電機到軋輥間的傳動效率，一般情況為0.8?0.92，取0.92 2.4.2.3 選擇載荷系數(shù) 　　　通常近似取k1.3

51、?1.7,當(dāng)原動機為電機、汽輪機、燃?xì)廨啓C、工作載荷平穩(wěn)，且齒輪軸承對稱時，取小值。當(dāng)齒輪制造精度高時，可以減小內(nèi)部動載荷k可取較大值，取k1.3. 2.4.2.4 選取齒寬系數(shù) b??齒輪輪齒寬度 R??錐齒輪外錐距 由機械設(shè)計表（5?11）一般取0.25?0.5，取0.45 2.4.2.5 初定齒輪系數(shù) 　　　初步確定齒輪齒數(shù)，螺旋角，齒數(shù)比1 2.4.2.6 確定復(fù)合齒形系數(shù) 　　　因為兩齒輪所選用的材料及外形相同，因此齒輪的齒根彎曲許用應(yīng)力相同，錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)為7，變位系數(shù)x0。所以由機械設(shè)計表（5?38）得4.02。 即 15.984 由機械設(shè)計表（5?10）

52、取 m16 所以齒輪的參數(shù)如下： 齒數(shù) Z23 齒寬，b118 模數(shù) m16 齒頂角 頂隙 分度圓直徑 壓力角 齒頂圓直徑 螺旋角 齒根圓直徑 齒數(shù)比1 當(dāng)量齒數(shù)27 齒頂高 頂錐角 齒根高 根錐角 錐距 2.

53、4.3 校核齒面接觸疲勞強度 2.4.3.1 確定齒面接觸疲勞許用應(yīng)力 2-20 ??齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力 ??試驗齒輪的接觸疲勞極限，由機械設(shè)計表（5?33）得1650MPa ??接觸強度的最小安全系數(shù)，一般傳動取1.0?1.2，重要傳動取1.3?1.6，這里取1.5。 ??接觸疲勞強度的壽命系數(shù)，1 ??工作硬化系數(shù)，它是用以考慮經(jīng)磨齒的硬齒面小齒輪與調(diào)質(zhì)鋼大齒輪相嚙合時，對大齒輪面產(chǎn)生的硬化作用，從而使大齒輪的得到提高的系數(shù)，當(dāng)兩齒輪均為硬齒面時1。 2.4.3.2 校核齒面接觸疲勞強度 2-21 ??材料彈性系數(shù)由機械設(shè)計表（5?7）得188 1005.326

54、MPa 所以齒面接觸疲勞強度足夠。 2.5 主傳動軸的設(shè)計 　　　軸是機器中的主要支撐零件之一，一切回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能傳動動力和運動。 2.5.1 最小軸頸的估算 2-22 C??由軸的材料和軸承情況確定的常數(shù) 因為傳動的力矩比較大，且受到交變載荷，所以選取合金材料。選取42CrMo,由機械設(shè)計表（12?4）得C98。 由于主傳動軸的輸入端連接聯(lián)軸器部位使用花鍵聯(lián)接，要有花鍵槽，所以其軸頸應(yīng)增大8%，所以 又所以取輸入端聯(lián)軸器的軸徑為168 2.5.2 聯(lián)軸器部位花鍵的設(shè)計 根據(jù)GB1144-72且168，所以花鍵的參數(shù)如下： 齒數(shù) Z41 齒頂圓直徑 160 壓力角 齒根圓直徑 170 模數(shù) m4 分度圓直徑 d164 齒寬 b186 花鍵的校核： ??各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取0.7?0.8，