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遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 I 頁 Φ273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)設計 摘要 在鋼管生產中，為了提高鋼管的質量，鋼管需要被矯直。目前，國內外的矯直技 術發(fā)展速度較快，涌現(xiàn)出很多鋼管矯直方法和與其相應的矯直設備，其中多輥矯直機 是矯直領域內應用最為廣泛的矯直設備。鋼管矯直機的矯直輥為斜輥，上下兩排矯直 輥交錯布置，其特點是矯直速度快，生產率高，易于實現(xiàn)自動化，適應矯直各種管材 和棒材。根據(jù)生產的需要，參考了鞍鋼無縫鋼管廠的矯直機和大量相關的機械設計資 料，對 Φ273 七輥鋼管矯直機的主傳動系統(tǒng)進行了設計，根據(jù)傳動功率，對傳動系統(tǒng) 中的電機、聯(lián)軸器和萬向接軸進行了選擇，設計了三級齒輪減速器傳動，其與減速分 配箱相連，采用三根軸輸出，每根軸通過一個萬向接軸帶動矯直輥的傳動方式，六個 工作輥，一個被動輥起導向作用；對于傳動系統(tǒng)中的主要零件進行了設計；對 Φ273 七輥鋼管矯直機的力能參數(shù)進行了計算，并確定了矯直機的基本參數(shù)。 關鍵詞：矯直機；鋼管；傳動裝置；力能參數(shù) 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 II 頁 The Main Driving System Design Of Φ273 Roll Tube Straightener Abstract In the process of the steeltubes’ production ,for the sake of improving steeltubes’ quality, the steeltubes need to be straighten .At present, the development of the Straightening technology is fast at home and abroad ,and a variety of pipe straightening method and the corresponding equipment , and Multi-roll straightening machine is a straightening equipment which is used widely. Straightening Roller’s roll is oblique roll ,which is staggered arrangement of the straightening’ s up and down two rows of roll ,the characteristic of which is the fast straightening speed, and high productivity and easy to realize automation ,so it suitable for various pipe and bar. On the basis of the production of requirement ,designing refers to the AISC Seamless Steel Tube Plant’s seven roll straightening machine and related mechanical design information ,then design the main driving system of Φ273 Roll Tube Straightener .On the basis of driving power consumption ,making the choice of the driving system’s eletromotor ,coupling ,and designing how the three gear decelerator to drive ,which connects with the Decelerates distributor case .and Uses three axis outputs which driven a Straightening Roller under the condition of which connect the coupling .The system has six working rolls ,and a passively roll which is guiding .It contains: Designing the main machine parts of the driving system ,Calculating force and power mechanical parameter of Φ273 Roll Tube Straightener .Then the basic design parameter of Straightening machine is ascertained. Keywords: Straightening machine ;Steel tubes ;Driving system ;Force paramenta 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 III 頁 目錄 摘要 ...........................................................................................................................................I ABSTRACT .............................................................................................................................II 1 緒論 ......................................................................................................................................1 1.1 畢業(yè)設計的選題背景及目的 ........................................................................................1 1.1.1 畢業(yè)設計的選題背景 ............................................................................................1 1.1.2 畢業(yè)設計目的 ........................................................................................................1 1.2 矯直技術的發(fā)展 ............................................................................................................2 1.2.1 國內矯直技術的發(fā)展情況 ....................................................................................2 1.2.2 國外矯直技術的發(fā)展 ............................................................................................3 1.3 課題的研究方法及研究內容 ........................................................................................3 2 矯直機主傳動系統(tǒng)設計方案確定 .............................................................................5 2.1 矯直機的分類及特點 ....................................................................................................5 2.1.1 反復彎曲式矯直機 ................................................................................................5 2.1.2 旋轉彎曲式矯直機 ................................................................................................7 2.1.3 拉伸矯直機 ............................................................................................................7 2.1.4 拉彎矯直機 ............................................................................................................8 2.1.5 拉坯矯直設備 ........................................................................................................8 2.2 鋼管矯直機結構組成 ....................................................................................................8 2.2.1 矯直輥 ....................................................................................................................9 2.2.2 矯直輥調節(jié)裝置 ....................................................................................................9 2.2.3 傳動裝置 ..............................................................................................................10 2.3 矯直方案和矯直工藝 ..................................................................................................10 2.4 矯直機傳動系統(tǒng)設計方案 ..........................................................................................11 2.5 矯直機傳動系統(tǒng)的工作原理 ......................................................................................12 3 鋼管矯直機里能參數(shù)計算 .........................................................................................13 3.1 原始數(shù)據(jù) .....................................................................................................................13 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 IV 頁 3.2 輥式矯直機的基本參數(shù) ..............................................................................................13 3.2.1 輥徑和輥長的確定 ..............................................................................................13 3.2.2 輥端圓角和輥距的確定 ......................................................................................14 3.3 斜輥式鋼管矯直機力能參數(shù)的計算 ..........................................................................14 3.3.1 矯直質量要求 ......................................................................................................14 3.3.2 矯直力的計算 .....................................................................................................15 3.4 矯直功率的計算 ..........................................................................................................18 3.4.1.軸承摩擦功率 ......................................................................................................18 3.4.2.輥面與工件的滑動摩擦功率 ..............................................................................19 3.4.3.工件在滾面上的滾動摩擦功率 ..........................................................................19 3.4.4.矯直變形功率 ......................................................................................................20 4Φ273 鋼管矯直機驅動系統(tǒng)的確定 ...........................................................................21 4.1 電機的選擇 .................................................................................................................21 4.2 減速器傳動比分配 ......................................................................................................21 4.2.1 減速器的輸出轉數(shù) ..............................................................................................21 4.2.2 傳動比及其分配 ..................................................................................................21 4.3 減速器一級齒輪傳動設計 ..........................................................................................22 4.3.1 選擇精度等級，材料及齒數(shù) ..............................................................................22 4.3.2 按齒面接觸強度設計 ..........................................................................................22 4.3.3 按齒根彎曲強度校核 ..........................................................................................25 4.3.4 幾何尺寸的計算 .................................................................................................28 4.4 減速器二級齒輪傳動設計 ..........................................................................................29 4.4.1 選擇精度等級，材料及齒數(shù) ..............................................................................29 4.4.2 按齒面接觸強度設計 ..........................................................................................29 4.4.3 按齒根彎曲強度校核 ..........................................................................................32 4.4.4 幾何尺寸的計算 .................................................................................................34 4.5 減速器三級齒輪傳動設計 ..........................................................................................35 5 聯(lián)軸器、軸承及萬向接軸的選擇 .............................................................................36 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 V 頁 5.1 聯(lián)軸器的選擇 ..............................................................................................................36 5.2 矯直輥的軸承選擇 ......................................................................................................37 5.2.1 矯直輥的基本參數(shù) ..............................................................................................37 5.2.2 矯直輥軸承的校核 ..............................................................................................38 5.3 萬向聯(lián)軸器的選擇 ......................................................................................................39 5.3.1 萬向聯(lián)軸器的功能特點及其選擇方法 ..............................................................39 5.3.2 萬向聯(lián)軸器的選擇及其校核： ..........................................................................40 6 傳動系統(tǒng)主要零件設計 ...............................................................................................42 6.1 矯直輥的結構特點 ......................................................................................................42 6.2 輥型曲線的設計 ..........................................................................................................43 6.3 矯直輥的輥軸校核 ......................................................................................................45 6.3.1 輥系的受力分析 ..................................................................................................45 6.2.2 中下輥的校核計算 .............................................................................................46 7 傳動系統(tǒng)的潤滑 .............................................................................................................49 7.1 潤滑方法: .....................................................................................................................49 7.2 潤滑的分類 ..................................................................................................................49 7.3 潤滑劑的種類： ..........................................................................................................50 7.4 潤滑系統(tǒng)的選擇原則 ..................................................................................................52 7.5 潤滑方式的選擇 ..........................................................................................................52 7.5.1 減速器的潤滑 ......................................................................................................52 7.5.2 軸承的潤滑 ..........................................................................................................52 7.5.3 萬向聯(lián)軸器的潤滑 ..............................................................................................53 7.5.4 其余零部件的潤滑 ..............................................................................................53 8 設備的環(huán)保、可靠性和經濟技術評價 ...................................................................54 8.1 設備的環(huán)保措施 ..........................................................................................................54 8.2 設備的可靠性 ..............................................................................................................54 8.3 設備的經濟評價 ..........................................................................................................56 8.4 設備合理的更新期 ......................................................................................................57 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 VI 頁 結束語 ...................................................................................................................................58 致謝 ........................................................................................................................................59 參考文獻 ...............................................................................................................................60 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 1 頁 1 緒論 1.1 畢業(yè)設計的選題背景及目的 1.1.1 畢業(yè)設計的選題背景 近年來，由于管材的用途涉及到所有的工業(yè)部門，各國對它的生產和發(fā)展都十分 重視，各主要工業(yè)國家的鋼管產量，一般約占鋼材總產量的 10%～15%，我國約占 8%～10%。隨著國民經濟的發(fā)展，我國鋼鐵行業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，因此也加強了 對鋼管發(fā)展的力度。管材的生產無論在數(shù)量上還是品種上都有相當大的增長。新型高 效率的管材精整設備，尤其是管材矯直機，是保證管材質量的重要關鍵，國內外對管 材矯直機均做了大量的研究工作。 矯直技術多用于金屬條材加工的后部工序，同其他金屬加工技術一樣在 20 世紀取 得了長足的進展，相應的矯直理論也取得了很大的進步。已經廣泛應用于日用金屬加 工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)，建筑材 料業(yè)，機械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。隨著工業(yè)水平的不斷提高，要求工業(yè) 生產全面自動化，矯直技術也要跟上時代的潮流。因此力爭在矯直機設計，制造，矯 直過程分析、矯直參數(shù)設定及矯直質量預測等方面搞好軟件開發(fā)；其次要進行數(shù)字化 矯直設備的研制和使用，擴充矯直技術的發(fā)展，使矯直技術的發(fā)展走上現(xiàn)代化的道路。 隨著時代的進步，國家綜合實力的增強，作為二十一世紀機械專業(yè)的本科畢業(yè)生， 有責任也有義務為國家的發(fā)展付出自己的一份力量。通過對鞍鋼無縫鋼管廠 Φ273 鋼管 生產線的參觀實習，對鋼管產品的生產有了初步了解，同時對其也產生了濃厚的興趣。 由于矯直機在管材的精整過程中起著重要的作用，于是我選擇了 Φ273 鋼管矯直機的主 傳動系統(tǒng)的設計這個題目。 1.1.2 畢業(yè)設計目的 畢業(yè)設計是教學計劃的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是最重要的教學環(huán)節(jié)之一，是學生 獲得學士學位的必要條件。學生在教師的指導下，通過畢業(yè)設計受到一次綜合運用所 學理論和技能的訓練，進一步提高分析問題和解決問題的能力；是從事科學研究工作 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 2 頁 和專業(yè)工程技術工作地基本訓練。通過畢業(yè)設計鞏固和發(fā)展了四年來所學的專業(yè)基礎 知識，學會閱讀參考文獻，收集、運用原始資料的方法以及如何使用規(guī)范、手冊、產 品目錄，選用標準圖的技能，從而提高設計計算及繪圖的能力。 1.2 矯直技術的發(fā)展 1.2.1 國內矯直技術的發(fā)展情況 20 世紀 30～40 年代國外技術發(fā)達國家的型材矯正機及板材矯正機得到迅速發(fā)展， 而且相繼進入到中國的鋼鐵工業(yè)及金屬制品業(yè)，新中國成立前在太原、鞍山、大冶、 天津及上海等地的一些工廠里可以見到德、英、日等國家制造的矯正機。我國科技界 一直在努力提高自己的科研設計和創(chuàng)新能力。從 20 世紀 50 年代起就有劉天明提出的 雙曲線輥形設計的精確計算法及文獻提出的矯正曲率方程式。60～80 年代在輟輥形理 論方面有許多學者進行了深人的研究并取得了十分可喜的成果還召開了全國性的輥形 理論討論會；產生了等曲率反彎輥形計算法。與此同時，以西安重型機械研究所為代 表的科研單位和以太原重塑機器廠為代表的設計制造部門完成了大量的矯正機設計研 制工作。不僅為我國生產提供了設備保證，還培養(yǎng)了一大批設計研究人員。進人 99 年 代我國在趕超世界先進水平方面又邁出了一大步，一些新研制的矯正機獲得了國家的 發(fā)明專利；一些新成果獲得了市、省及部級科技成果進步獎;有的獲得了國家發(fā)明獎。 近年來我國在反彎輥形七斜輥矯正機，多斜輥薄壁管矯正機、3 斜輥薄銅管矯正機、雙 向反彎輥形 2 輥矯正機、復合轉轂式矯正機，平行輥異輥距矯正機及矯正液壓自動切 料機等研制方面相繼取得成功。在矯正高強度合金鋼方面也已獲得很好的矯正質量。 其矯后的殘留撓度為 0.2～0.5mm/m。此外，從 20 世紀 60 年代以后拉伸與拉彎矯正 設備得到很大發(fā)展，對帶材生產起到重要作用。 近年來，隨著我國工業(yè)水平的不斷發(fā)展，矯直技術也得到了不斷地提高和發(fā)展， 在矯直過程的變形機理方面取得了一定得成就：如拉力對矯直的作用，在斜輥矯直機 上壓緊力對矯直的作用，殘留應力對矯直尺寸精度的影響等；在解決高難度矯直技術 方面，如高強度薄板帶的液壓拉彎矯直、高強度易裂紋耐熱合金鋼幫的旋轉矯直、薄 板的行星矯直及扎拉矯直等；在新產品和新要求方面，如石油鉆挺管的矯直，邊斷面 板材的矯直，變機械性能和變厚度方鋼的矯直等；在改善矯直工藝及改善矯直設備方 面，如采用壓下方案，采用恒功率工作制度，用振動矯直代替旋轉矯直等；在改革矯 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 3 頁 直過程的控制方法方面，由人工控制向計算機控制過度，有單機計算機控制箱全線計 算機控制發(fā)展；在矯直結構設計方面，正向精密化，大型化發(fā)展，老設備也將日漸被 淘汰和改造。隨著機電一體化技術的廣泛應用，鋼管矯直機的技術水平將會不斷提高。 結構更加合理、可靠，功能更加完善.以滿足各種工藝要求。 1.2.2 國外矯直技術的發(fā)展 18 世紀末葉到 19 世紀初葉，歐洲進行了產業(yè)革命，逐步實現(xiàn)了用蒸汽動力代替人 力，機械化生產代替了手工作坊。19 世紀 30 年代冶鐵技術發(fā)展起來。當時英國的生鐵 產量已由 7 萬 t 增長到 19 萬 t/a，增加了 2.7 倍。 19 世紀 50 年代開辟了煉鋼技術發(fā)展 的新紀元。隨著平爐煉鋼技術的發(fā)明，鋼產量增長迅速。到 19 世紀末時，鋼產量增加 50 多倍。鋼材產量占鋼產量的比重也顯著增加。這時已經出現(xiàn)了鍛造機械、軋鋼機械 和矯直機械。進人 20 世紀，以電力驅動代替蒸汽動力為標志，推動了機械工業(yè)的發(fā)展。 英國在 1905 年制造的輥式板材矯正機大概是我國見到的最早的 1 臺矯正機。20 世紀初 已經有矯正圓材的二輥式矯正機。到 1914 年英國發(fā)明了 212 型五輥式矯正機(阿布拉 姆遜式-Abramsen） ，解決了鋼管矯正間題，同時提高了棒材矯正速度。20 世紀 20 年 代日本已能制造多斜輥矯正機。20 世紀 30 年代中期發(fā)明了 222 型六輥式矯正機，顯著 提高了管材矯正質量 20 世紀 60 年代中期，為了解決大直徑管材的矯正問題，美國薩 頓（Sutton）公司研制成功 313 型七輥式矯正機(KTF 型矯正機)。 社會的不斷進步，工業(yè)水平的不斷提高，自動化程度不斷地更新，這使國內外的 矯直技術得到突飛猛進的發(fā)展，不斷地開發(fā)新產品，對本國經濟的繁榮奠定了基礎。 1.3 課題的研究方法及研究內容 本次課題主要是對 Φ273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)的設計，其中主要包括：矯直力的 計算，矯直功率的計算，主傳動系統(tǒng)中減速器各級齒輪的傳動設計，電機功率的計算 和電機的選擇，聯(lián)軸器的計算選擇，萬向聯(lián)軸器的校核與選擇，輥型的設計，及矯直 輥的校核等。 電機是整個矯直系統(tǒng)的主要傳動裝置，根 據(jù) 電 動 機 工 作 電 源 的 不 同 ， 可 分 為 直 流 電 動 機 和 交 流 電 動 機 。 其 中 交 流 電 動 機 還 分 為 單 相 電 動 機 和 三 相 電 動 機 。 矯 直 系 統(tǒng) 的 電 動 機 通 常 由 車 間 的 電 網 或 者 單 獨 的 交 流 機 組 供 電 。 因 此 電 機 常 選 用 三 相 交 流 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 4 頁 電 機 。 矯 直 速 度 的 調 節(jié) 常 通 過 改 變 電 機 的 極 對 數(shù) 或 者 借 助 減 速 器 來 實 現(xiàn) 。 大 直 徑 的 鋼 管 采 用 低 速 矯 直 ， 小 直 徑 的 鋼 管 采 用 高 速 矯 直 。 選 擇 電 機 時 應 按 照 計 算 的 矯 直 功 率 來 選 擇 ， 以 保 證 矯 直 系 統(tǒng) 的 正 常 運 轉 。 減速器是用于原動機和工作機之間的獨立的封閉傳動裝置。用于降低轉速和增大 扭矩。常用的減速器形式有：單級圓柱齒輪減速器、兩級圓柱齒輪減速器（其又包括 展開式和同軸式兩種形式） 、單級錐齒輪減速器、錐—圓柱齒輪減速器、蝸桿減速器 （其包括蝸桿下置式和蝸桿上置式兩種形式） 。本次設計中選用的是三級圓柱減速器。 聯(lián) 軸 器 的 功 能 是 用 來 把 兩 軸 聯(lián) 接 在 一 起 ， 機 器 運 轉 時 兩 軸 不 能 分 離 ， 只 有 機 器 停 車 并 將 聯(lián) 接 拆 開 后 ， 兩 軸 才 能 分 離 。 根 據(jù) 聯(lián) 軸 器 對 各 種 相 對 位 移 有 無 補 償 能 力 （ 即 能 否 在 發(fā) 生 相 對 位 移 條 件 下 保 持 連 接 的 功 能 ） ， 聯(lián) 軸 器 可 以 分 為 剛 性 聯(lián) 軸 器 （ 無 補 償 能 力 ） 和 撓 性 聯(lián) 軸 器 （ 有 補 償 能 力 ） 兩 大 類 。 撓 性 聯(lián) 軸 器 又 可 按 是 否 具 有 彈 性 元 件 分 為 無 彈 性 元 件 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 和 有 彈 性 元 件 的 撓 性 聯(lián) 軸 器 兩 個 類 別 。 本 次 課 題 中 的 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 可 以 根 據(jù) 電 機 輸 出 軸 頸 的 大 小 來 確 定 ， 再 根 據(jù) 設 計 中 的 具 體 情 況 來 選 擇 聯(lián) 軸 器 的 具 體 型 號 。 矯直輥是管材矯直機中的主要零件，其作用是使管材在矯直過程中變形。矯直輥 是在大的動載荷和大的相對滑動速度連續(xù)研磨的條件下進行工作的。其通過萬向接軸 與齒輪分配箱相連。萬向接軸的結構緊湊，工作可靠，其可以分為以下幾種形式：標 準伸縮焊接式萬向聯(lián)軸器、短伸縮焊接式萬向聯(lián)軸器、無伸縮焊接式萬向聯(lián)軸器、無 伸縮短式萬向聯(lián)軸器。萬向接軸的選擇與聯(lián)軸器有很大關系，因為本設計中聯(lián)軸器是 連接減速器與萬向接軸的中間部件。它的選擇可以通過聯(lián)軸器的尺寸進行選擇，之后 進行強度的校核。 本次課題設計的是七輥鋼管矯直機，其布置形式是 2-2-2-1 型，上排三個工作輥， 下排三個工作輥外加一個起導向作用的被動輥。上下三對工作輥相對配置，六輥全部 為工作輥。 設計內容如下： （1） 對七輥鋼管矯直機進行整體結構設計； （2） 對于整個主傳動系統(tǒng)進行設計； （3） 對電機、聯(lián)軸器和軸承的選擇； （4） 對三級齒輪減速器進行設計； 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 5 頁 （5） 對傳動系統(tǒng)中主要零件進行設計； （6） 對主要技術參數(shù)進行研究。 2 矯直機主傳動系統(tǒng)設計方案確定 2.1 矯直機的分類及特點 軋件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因素的影響，往往產生形狀缺陷。如 鋼軌、型鋼和鋼管經常出現(xiàn)弧形彎曲；某些型鋼(如工字鋼等)的斷面會產生翼緣內并、 外擴和扭轉；板材和帶材則會產生縱向彎曲(波浪形)、橫向彎曲、邊緣浪形、中間瓢 曲和鐮刀彎等。為了獲得子直的板材和具有正確幾何形狀的鋼材，軋件需要在矯直機 上進行矯直。所以矯直機是軋鋼生產中的重要機械設備，而且也廣泛用于以軋材作坯 料的各種車間(如汽車、船舶制造廠等)。 由于軋材品種規(guī)格的多樣化和對其形狀精度要求的提高，促進了矯直理論和矯直 機結構的研究工作的快速發(fā)展以及矯直技術水平的不斷提高，矯直不同品種規(guī)格的軋 件，采用不同結構形式和不同規(guī)格的矯直機。所以矯直機的結構形式繁多，矯直方式 也不大相同， 按照工作原理不同劃分為五大類： 2.1.1 反復彎曲式矯直機 它們是靠壓頭或輥子在同一平面內對上件進行反復壓彎并逐漸減.小壓彎量，直到 壓彎量與彈復量相等而變直。如壓力矯直機及輥式矯直機。 1．壓力矯直機 壓力矯直機是最簡單的矯直設備，它屬于利用反復彎曲并逐漸減小壓彎撓度方法 達到矯直目的的設備。壓力矯直機的工作原理是將帶有原始彎曲的工件支承在工作臺 的兩個活動支點之間用壓頭對準最彎部位進行反向壓彎的。當壓彎量與工件彈復量相 等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進行，工件各彎曲部位必將全部變直從 而達到矯直的目的。其包括機動壓力矯直機和液壓壓力矯直機兩種。 (1)機動壓力矯直機是利用曲軸(或曲柄)、連桿和滑塊機構把旋轉運動變成直線運 動。機架一般是采用 C 形開式結構和門形閉式結構。在 C 形開式結構中還有主軸為簡 支梁型與懸臂梁型之分。這些結構形式及規(guī)格的選擇上要根據(jù)加工對象的特點(如工件 的斷面形狀及其尺寸大小、工件長度和重量等)、加下精度要求及產量大小等因素來確 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 6 頁 定。C 形開式結構的機架具有較大的操作空間，調節(jié)支點距、開距、觀側壓彎位置、 更換壓彎墊塊、移送上件、翻轉一件及更換壓頭等下作都較方便。但機架剛性較低， 不適于大斷面工件的矯直工作。 (2)液壓壓力矯直機普通液壓壓力矯直機已經逐步代替了一些機動壓力矯直機，并 從 20 世紀下半葉以來發(fā)展很快。在大型材及大鍛件的矯直生產中幾乎全部采用液壓矯 直機。液壓矯直機具有壓力大、結構緊湊重量輕、效率高、易控制、好調整等一系列 優(yōu)點，很適合于壓力矯直的工作要求。其又包括立式和臥式兩種：立式壓力矯直機采 用曲柄沖床的工作原理進行工作的，將軋件的彎曲部分放在兩個固定的支點上，矯直 過程比較簡單，工作時間段，空轉時間長。為了在空轉是儲藏能量，以降低工作時發(fā) 出的劍鋒負荷，從而減低電動機容量，因此在傳動系統(tǒng)中裝有飛輪。臥式壓力矯直機 是一個水平放置的曲柄滑塊機構，它不需要翻鋼，故改善了操作條件。它的主要特點 絲毫生產效率低，一般在型鋼和鋼管車間作為輔助的矯直機裝置或矯直彎曲度大及壁 厚超過斜輥式矯直機允許范圍的鋼管。 2．輥式矯直機 輥式矯直機與壓力矯直機的矯直原理相似，都是利用反復彎曲并逐漸減小壓彎撓 度的方法來達到矯直目的的設備。但從壓力矯直機到輥式矯直機在技術上完成一次較 大的跨越，這個跨越的理論基礎就是金屬材料在較大彈塑性彎曲條件下，不管其原始 彎曲程度有多大區(qū)別在彈復后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小。甚至會趨于一致。 隨著壓彎程度的減小其彈復后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達到矯直仔的。因 此平行輥矯直機必須具備兩個基本特征，第一是具有相當數(shù)量交錯配置的矯直輥以實 現(xiàn)多次的反復彎曲;第二是壓彎量可以調整，能實現(xiàn)矯直所需要的壓彎方案。 其可以分為兩種形式：平行輥矯直機和斜輥矯直機。 （1）平行輥矯直機是目前應用范圍最廣的矯直機，其門類、品種和規(guī)格是最多的。 輥式矯直機具有兩排交叉布置得工作輥，彎曲的軋件在旋轉著餓工作輥之間做直線運 動，經過工作輥的多次彎曲而得到矯直，生產率較高，且易于實現(xiàn)機械化和流水生產， 按用途分為板材與型材兩大類。板寬及板厚與矯直機的能力及結構復雜程度有密切關 系。首先是板厚決定輥徑尺寸;其次是板寬決定輥長尺寸;第三，是輥數(shù)決定矯直質量， 第四，是輥子重疊數(shù)決定著矯直質量及表面粗糙度，第五，是矯直溫度決定矯直機的 結構恃點。型材矯直機多用輥距及輥數(shù)，以及用途等項來標稱機器種類、規(guī)格及型號。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 7 頁 （2）斜輥矯直機對于鋼管和矯直質量要求較高的圓管坯，在軋制、焊接或者熱處理 后，具有一系列的缺陷。其中主要的是縱向彎曲和橫斷面的橢圓度。為了保證矯直質 量，矯直輥應和軋件表面成線接觸。因此，要求對不同直徑的軋件采用不同形狀的矯 直輥。由于軋件的尺寸規(guī)格較多，在實際生產中很難滿足上述要求。實踐證明，采用 一種矯直輥輥型曲線，當軋件尺寸改變時，適當改變矯直輥的傾斜角度，即可改變軋 件與矯直輥的接觸情況，也能滿足生產上的要求。因此，矯直輥傾斜角要求可調，同 時，工藝上還要求隨著軋件直徑的變化，沒對矯直輥之間的距離也要相應的改變。 根據(jù)上述的要求，斜輥式矯直機通常由機架、矯直輥、矯直輥升降裝置、矯直輥 傾角調整裝置等組成。 2.1.2 旋轉彎曲式矯直機 旋轉彎曲式矯直機是指工件在塑性彎曲狀態(tài)下以旋轉變形方一式從大的等彎矩區(qū) 向小的等彎矩萬過渡，在走出塑性區(qū)時彈復變直。旋轉者可以是工件，可以是矯直工 具，也可以是變形方位。旋轉反彎矯直機根據(jù)工作原理、用途及運轉方式不同分為兩 大類。第一類是矯直工具在繞一工件軸線旋轉中利用工具與工件的相對運動來達到反 彎矯直目的，主要用于圓材矯直。矯直機的工作主體在轉動中運行。第二類是矯直工 具處在工件的固定方向上做上下左右的平行移動，而與工件之間沒有相對運動，只靠 全方位的平移產生全方位的反彎而達到矯直目的，主要用于非圓斷面薄壁型材的矯直。 其工作主體在平動中運行。 2.1.3 拉伸矯直機 拉伸矯直機是依靠拉伸變形把原來長短不一的縱向纖維拉成等長度并進入塑性變 形后經卸載及彈復而變直，如鉗式拉伸矯直機及連續(xù)拉伸矯直機。此種矯直機主要用 來矯直厚度小于 0.3～0.6 毫米的薄鋼板和一些有色板材，這些軋件在輥式矯直機上往 往難于矯直。通常，輥式板帶材矯直機只能有效地矯正軋件的縱向和橫向彎曲。至于 板帶材的中間瓢曲或邊緣浪形則是由于板材沿長度方向各纖維變形量不等造成的。為 了矯正這種缺陷，需要使軋件產生適當?shù)乃苄匝由?。在普通輥式矯直機上，雖能使這 種缺陷有所改善，但矯正效果不理想。這時需采用拉伸矯直法。拉伸矯正的主要特點 上一對軋件施加超過材料屈服極限的張力，使之產生彈塑性變形，從而將軋件矯直。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 8 頁 例如矯正單張板材的嵌式拉伸矯直機和連續(xù)拉伸機組。鉗式拉伸機生產率低切夾鉗住 的部分要切除，造成的金屬損耗較大；連續(xù)拉伸機組由兩個張力輥組組成，拉伸所需 的張力由張力輥對帶材的摩擦力產生。 2.1.4 拉彎矯直機 拉彎矯直機是把拉伸與彎曲變形合成起來使工件兩個表層的較大拉伸及全截面的 拉伸變形三者不在同一時間發(fā)生，全斷面各層纖維的彈復變形也不是同時發(fā)生的。既 防止了板帶的斷裂，又提高了矯直質量。在平整矯直生產線及退火生產線上使用拉彎 矯直機可以獲得比連續(xù)拉伸矯直機明顯的節(jié)能和安全效果。而且矯直質量同樣良好。 尤其在極簿帶的矯直方面更顯其優(yōu)越性。此外，在酸洗線上及鍍鋅線上使用拉彎矯直 機.的優(yōu)越性更為突出。酸洗前的拉彎矯直具有良好破鱗效果，可以節(jié)約大量酸液及時 間，鍍鋅前的拉彎矯直還可使鋅花細膩。 2.1.5 拉坯矯直設備 拉坯矯直設備是在拉動連鑄坯下行的同時使鑄坯的弧形彎曲漸伸變直，其拉力主 要用于克服外部阻力，而鑄坯本身在高溫狀態(tài)下所需的矯直拉力是較小的。連鑄坯矯 直屬于高溫矯直，與其他矯直法有著本質性區(qū)別。它的反彎矯直是單向的而不是反復 的.它的反彎量是逐漸加大的，而不是反復遞減的，它的彈復影響是可以忽略不計的。 它的變形完全按塑性變形來考慮，它的變形量主要受熱裂紋限制，尤其在有液芯狀態(tài) 下要保證不漏鋼。 2.2 鋼管矯直機結構組成 以七輥鋼管矯直機為例說明其結構組成。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設計 第 9 頁 圖 1.1 七