下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709850摘 要方管，顧名思義，它是種方形體的管型，很多種材質的物質都可以形成方管體，大多數(shù)方管以鋼管為多數(shù)，多為結構方管，裝飾方管，建筑方管等。方管，是方形管材的一種稱呼，也就是邊長相等的的鋼管。是帶鋼經(jīng)過工藝處理卷制而成。一般是把帶鋼經(jīng)過拆包，平整，卷曲，焊接形成圓管，再由圓管軋制成方形管然后剪切成需要長度。一般是 50 根每包。用于大直徑熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的二輥式定徑機雖然技術成熟，但由于受孔型半徑差大、孔型側壁對軋件有效高、外徑尺寸精度較低；由于內(nèi)傳動三輥式定徑機的每個幾家都需要兩對規(guī)格較大的螺旋錐形齒輪，但國內(nèi)加工該試論困難，而外傳動三輥定徑機則需要在底下布置電機，基建投資較大。為了克服二輥式定徑機生產(chǎn)鋼管尺寸精度低的弱點，基于目前的條件，在借鑒熱軋方矩形管和焊管生產(chǎn)定徑技術的基礎上，設計出用于無縫鋼管生產(chǎn)的四輥式定徑機。關鍵詞：定徑機；方管；無縫鋼管；設計計算下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709851下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709850AbstractTubes, as the name suggests, it is a kind of square body tube type and material of many kinds of material can form a square body, most of the square tube with steel tube for most, square pipe structure, decoration Square, building square. The square is a square, called pipes, is equal to the length of steel pipe. The strip is made by the process of processing volume. Generally, the strip is cut down, flat, coiled, welded round tube, then rolled into square tube by tube and cut into length Generally 50 per pack.For large diameter hot-rolled seamless steel tube production and type fixed size machine although the technology is mature, but because by groove radius difference, side wall of pass of rolling high, precision of the outside dimension lower; due to the transmission of the three roller set size machine each several need two pairs of specifications larger spiral bevel gear, but discussion on the difficulties of domestic processing and outside three roll sizing mill is required under motor arrangement, infrastructure investment is large.In order to overcome two roll top production pipe size precision low weakness. Based on the present conditions, in reference to the hot rolling rectangular pipe and welded pipe production sizing technology based on Design for seamless steel tube production of four roller sizing machine.Key words: sizing mill;Square tube ;Seamless steel tube ; design calculation 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985目 錄摘 要 .1Abstract .21 引言 .31.1 概述 31.1.1 我國無縫鋼管生產(chǎn)和裝備的發(fā)展歷程 .31.1.2 方管 .41.1.3 四輥方孔型機架特點 72 四輥定徑機系統(tǒng) .92.1 總體方案 92.1.1 軋輥機架的確定 .92.1.2 傳動裝置的確定 .102.2 參數(shù)計算 112.2.1 性能參數(shù) .122.2 軋制力輥的設計計算 122.2.1 輥子的布置方案設計 .122.2.2 軋制力的計算 .122.2.3 軋輥的幾何參數(shù)及材質選用 .132.2.4 軋輥結構設計 .142.2.5 軋制總壓力的確定 .142.2.4 軋制力矩的確定 .152.3 總功率的驗算及電機的選擇 162.3.1 與軋輥軸相聯(lián)接的減速器的確定 .162.3.2 附加力矩的確定 .162.3.3 主電機的選擇 .162.4 齒輪傳動設計 172.4.1 選取材料，定許用應力 .172.4.2 按齒根彎曲疲勞強度設計 .172.4.3 校核齒面接觸疲勞強度 .202.5 主傳動軸的設計 202.5.1 最小軸頸的估算 .202.5.2 聯(lián)軸器部位花鍵的設計 .21下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852.5.3 鼓型齒的設計 .212.5.4 軸承段軸的設計 .222.5.5 環(huán)的設計 .232.5.6 軸承套的設計 .242.6 軸承壽命計算 273 液壓調(diào)速系統(tǒng)設計 .283.1 系統(tǒng)的工況分析 283.2 執(zhí)行元件的負載計算 283.3 擬定液壓系統(tǒng)圖 293.4 液壓系統(tǒng)工作壓力的計算 293.5 選取液壓馬達 303.6 選取液壓泵 303.7 選擇控制閥 303.8 管件的選擇 313.9 液壓系統(tǒng)的驗算 314 定徑機的潤滑和冷卻 .324.1 定徑機的潤滑系統(tǒng) 324.1.1 潤滑的特點和作用 .325 結束語 .346 參考文獻 .34下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098501 引言1.1 概述1.1.1 我國無縫鋼管生產(chǎn)和裝備的發(fā)展歷程1.1.1.1 生產(chǎn)發(fā)展歷程概況1)我國無縫鋼管生產(chǎn)發(fā)展快,生產(chǎn)發(fā)展歷程總體呈現(xiàn)出：從穩(wěn)到快，從無到有，到多，到產(chǎn)能過剩的發(fā)展趨勢。1962 年，攀成鋼公司，原名成都無縫鋼管廠投產(chǎn)，全國自動軋管機組生產(chǎn) 15 萬 t，無縫鋼管產(chǎn)量總量為 16 萬 t，自動軋管機組占了一大部分。1986 年，寶山鋼鐵股份有限公司無縫鋼管廠，原名寶鋼無縫鋼管廠投產(chǎn)，全國自動軋管機組生產(chǎn)將近 100 萬 t，無縫鋼管產(chǎn)量總量為 146 萬 t，自動軋管機組占了將近四分之三；1993 年，天津鋼管公司，原名天津鋼管公司投產(chǎn)，全國自動軋管機組生產(chǎn)將近120 萬 t，無縫鋼管產(chǎn)量總量為 284 萬 t，自動軋管機組占了將近一半。2000 年開始，新建的連軋、精密和三輥軋管機組陸續(xù)投產(chǎn)，產(chǎn)量開始急速上升，直到 2009 年才出現(xiàn)拐點。但從 2010 年和 2011 年 1-9 月來看，產(chǎn)量仍然在上升。從我國無縫鋼管的產(chǎn)量、進出口量和表觀消費量的關系來看，2009 年由于世界經(jīng)濟危機的影響，我國無縫鋼管出口量下降 292 萬 t，好在國家采取了調(diào)控政策，使國內(nèi)的表觀消費量增加 361 萬 t。2010 年，我國無縫鋼管出口量雖然略有回升(63 萬 t)。2)市場競爭激烈，利潤從高到低，到微薄，到虧損。圖 1.1 所示為 2005-2010 年我國無縫鋼管產(chǎn)量最大的前 10 家企業(yè)的產(chǎn)量變化情況。從近 6 年的產(chǎn)量變化可以看出：5 家企業(yè)的產(chǎn)量從 2008 年開始下降，其中 4 家連續(xù)下降 3 年，到 2010 年都沒有恢復到2007 年的產(chǎn)量水平。1 家下降 2 年后才于 2010 年有所回升：另外 5 家從 2009 年開始產(chǎn)量下降，其中 4 家到 2010 年仍在下降。圖 1.1 我國無縫鋼管產(chǎn)量趨勢圖1.1.1.2 主要熱軋無縫鋼管生產(chǎn)機組的發(fā)展歷程下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511）自動軋管機組自動軋管機組是我國出現(xiàn)的第 1 種無縫鋼管生產(chǎn)機組。1953 年在原鞍鋼無縫鋼管廠(現(xiàn)鞍鋼股份有限公司無縫鋼管廠)建成投產(chǎn)的是前蘇聯(lián)制造的中 140mm 小型軋管機組，該廠于 1958 年利用廢舊材料和設備。自行設計制造和安裝了中 76mm 穿孔機和自動軋管機各 l 臺，用于生產(chǎn)冷拔用毛管。后來又制造了 3套(紅旗 1，2，3 號)分別被調(diào)往重慶、云南和山西等地，這種機組后來就被發(fā)展成了所謂的“①76mm 自動軋管機組”。。2)頂管機組頂管機組是我國出現(xiàn)的第 2 種無縫鋼管生產(chǎn)機組。1962 年在成都建成投產(chǎn)的是匈牙利制造的西 133 mm 小型頂管機組；1988 年由我國自行設計制造的 l 套中 102 mm 新式頂管機組(CPE)在江蘇常州建成投產(chǎn)：1993 年原漢口軋鋼廠從德國購買了 1 套中 114 mm CPE(二手設備)并于 2001 年建成投產(chǎn)；1996年原武漢重型鑄鍛廠為了滿足我國大直徑厚壁高壓鍋爐管的需要．建成投產(chǎn)了我國第1 套西 1 066 mm 大型頂管機組。3)狄塞爾“圓盤”軋管機組狄塞爾“圓盤”軋管機組是我國出現(xiàn)的第 5 種無縫鋼管生產(chǎn)機組。1971 年原鞍鋼無縫鋼管廠自行設計制造的狄塞爾軋管機組建成投產(chǎn)，設計年生產(chǎn)能力 3 萬 t，先后經(jīng)過兩次改造后，產(chǎn)品規(guī)格從中 76 mm 擴大到了中 108 mm，1983 年生產(chǎn)了汽車半軸管。1987 年產(chǎn)量達到 6.2 萬 t。1 989 年該廠在總結和提高生產(chǎn)、設備使用及維護經(jīng)驗的基礎上設計制造了中 100mm 新型狄塞爾軋管機，更名為“圓盤軋管機”。隨后．此類機組在合肥等處制造并建成投產(chǎn)了多套。由于精密軋管機組的發(fā)展，大多在“圓盤軋管機”上增加了輾軋角。使其變成了簡單的精密軋管機。1.1.2 方管1.1.2.1 方矩形管有如下特點：(1)產(chǎn)品斷面形狀和尺寸可按用戶需要設計。型材斷面結構合理，斷面系數(shù)與熱軋型鋼相比更加優(yōu)越。(2)不同架次的方矩形管機組和不同的工藝參數(shù)，為生產(chǎn)各種斷面形狀的產(chǎn)品提供了主要的技術保障。(3)可生產(chǎn)許多種復雜異型斷面管材，實現(xiàn)了品種的多樣化。(4)用于制造機車車輛和建筑行業(yè)。特別是在建筑行業(yè)中，制造大型結構件具有很好的斷面特性，施工方便，減少鋼材消耗。(5)在土木工程中，具有好的耐沖擊性、經(jīng)濟性、安全性，適用于防震防火結構。其良好的抗震性能，大大提高了建筑物的安全可靠性。(6)方矩形管的材質可以多樣化，可以是碳素鋼，也可以是低合金鋼、不銹鋼。(7)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、品種和應用范圍在擴大，大量采用新技術、新工藝，設備生產(chǎn)高速化。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852(8)空心方矩形管結構體系輕，作為建筑鋼結構，減輕了重量，給運輸和安裝帶來方便，具有較好的截面特征。除了滿足承載要求，還不易扭轉，增強抗扭曲和抗多向軸向力的能力，強度和重量比很高。(9)生產(chǎn)過程連續(xù)化，生產(chǎn)效率高。(10)管形構件外表美觀，容易取得良好的美學效果，同時管形構件還具有較大的平面外剛度，在框架結構中，無須再組合便可直接取得幾乎相等的平面內(nèi)、外剛度，減少了加工工作量，基于截面的對稱性，保證了構件具有良好的穩(wěn)定性。1.1.2.2 方管的生產(chǎn)工藝方管直縫高頻焊接無縫方管具有工藝相對簡單，快速連續(xù)生產(chǎn)的特點，在民用建筑、石化、輕工等部門有廣泛用途。多用于輸送低壓流體或做成各種工程構件及輕工產(chǎn)品。 1、直縫高頻焊接無縫方管的生產(chǎn)工藝流程 直縫焊接無縫方管是通過高頻焊接機組將一定的規(guī)格的長條形鋼帶卷成圓管狀并將直縫焊接而成無縫方管。無縫方管的形狀可以是圓形的，也可以是方形或異形的，它取決于焊后的定徑軋制。焊接無縫方管的材料主要是：低碳鋼及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2 的低合金鋼或其他鋼材。2、高頻焊接 高頻焊接是根據(jù)電磁感應原理和交流電荷在導體中的趨膚效應、鄰近效應和渦流熱效應，使焊縫邊緣的鋼材局部加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)滾輪的擠壓，使對接焊縫實現(xiàn)晶間接合，從而達到焊縫焊接之目的。高頻焊是一種感應焊（或壓力接觸焊），它無需焊縫填充料，無焊接飛濺，焊接熱影響區(qū)窄，焊接成型美觀，焊接機械性能良好等優(yōu)點，因此在無縫方管的生產(chǎn)中受到廣泛的應用。 無縫方管的高頻焊接正是利用交流電的趨膚效應和鄰近效應，鋼材（帶鋼）經(jīng)滾壓成型后，形成一個截面斷開的圓形管坯，在管坯內(nèi)靠近感應線圈中心附近旋轉一個或一組阻抗器（磁棒），阻抗器與管坯開口處形成一個電磁感應回路，在趨膚效應和鄰近效應的作用下，管坯開口處邊緣產(chǎn)生強大而集中的熱效應，使焊縫邊緣迅速加熱到焊接所需溫度經(jīng)壓輥擠壓后，熔融狀態(tài)的金屬實現(xiàn)晶間接合，冷卻后形成一條牢固的對接焊縫。 3、高頻焊管機組 方管的高頻焊接過程是在高頻焊管機組中完成的。高頻焊管機組通常由滾壓成型、高頻焊接、擠壓、冷卻、定徑、飛鋸切斷等部件組成，機組的前端配有儲料活套，機組的后端配有無縫方管翻轉機架；電氣部分主要有高頻發(fā)生器、直流勵磁發(fā)電機和儀表自動控制裝置等組成.下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709853方矩管工藝流程圖方矩管生產(chǎn)工藝流程原料準備→縱剪機組→開卷矯平→切頭對焊→活套儲料→導向平臺→粗成型→精成型→擠壓焊接→刮焊疤→水冷卻→定位矯直→跟蹤飛切→成品分檢→成品包裝圖 1.2 定徑機成型特點圖 1.3 定徑機原理圖下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098541.1.2.3 方矩形管的生產(chǎn)工藝及其特點傳統(tǒng)方矩形管的生產(chǎn)工藝方式及特點(1)直接成方。直接成方有 2 種基本成型方式：一種是定彎曲半徑和彎曲中心；另一種是定彎曲半徑，彎曲中心內(nèi)移法。直接成方以熱軋帶鋼為原料，通過多道次擠壓，然后焊接成型，整個過程沒有進行熱處理，無法清除擠壓過程產(chǎn)生的應力。這種成型方式生產(chǎn)的冷彎方矩形管除了彎曲角的有限區(qū)域外，其余管體部位的材料特性與母體基本相近。不足之處是，無論焊縫在何位置，焊縫的閉合情況不理想，成型過程不穩(wěn)定，很難獲得高質量產(chǎn)品。(2)將角鋼和槽鋼等拼接焊接成方矩形管。這種方式生產(chǎn)效率低，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求，而且存在焊縫及外形質量差，成本高。(3)冷拔成型。該工藝以無縫鋼管為原料，通過冷拔形成異型管，然后進行熱處理，消除了在拉拔過程中產(chǎn)生的應力。(4)先成圓管再成方矩形管，即“先圓后方”。用圓管成方矩形管的過程實際就是把圓弧段變?yōu)橹本€段。除角部抗拉強度、屈服強度比母材提高外，延伸率有所下降。可滿足大批量生產(chǎn)。(5)圓管擠壓。以無縫鋼管為原料，通過多道次擠壓形成方矩形管，擠壓過程中產(chǎn)生應力。傳統(tǒng)成型機的不足(1)二輥式軋機有上下兩個水平輥對鋼材施加變形，理論上原料成型速度與軋輥線速度一致。但在實際生產(chǎn)中，存在著大小不等的速度差，原料與軋輥相對運動，造成產(chǎn)品的表面被輥痕劃傷，嚴重影響產(chǎn)品表面質量的提高。二輥式軋機不利于方矩形管角部的形成，只有在孔型設計時，給以適當?shù)难由炝?，才能使方矩形管角部有較好的成型。(2)四輥式軋機雖然能很好地保證方矩形管角部的成型，但其結構不緊湊，占地大，傳動裝置難以布置，設備的造價較高。1.1.3 四輥方孔型機架特點四輥方孔型機架及其內(nèi)部傳動系統(tǒng)是利用三輥熱軋圓孔型定徑機的傳動系統(tǒng)重新設計的，機組是采用單獨傳動方式的微張力定減徑機組，每個機架只有一個主傳動軸，四輥機架由對稱布置的 4 個軋輥設在機架內(nèi)的中央位置，且 4 個軋輥呈 90。分布，縱向設置的一對軋輥為主動輥，另一對軋輥為從動輥，三輥機架只有 1 個主動軸 2 個從動軸。四輥方孔型機架的相關位置及定位尺寸與三輥圓孔型定徑機架保持一致，兩者可在同一生產(chǎn)線使用。方管生產(chǎn)過程中為了使鋼管由“圓”到“方”的變形量分配得當，整套機組中圓孔型機架均為三輥機架，成型機架為 3 個四輥方孔型機架，布置在圓孔型機架后方管是由無縫圓管經(jīng)過熱軋得到的，其成型過程由 3 架四輥機架完成。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855第一架起咬入作用，據(jù)咬入時的力學條件可知，保證咬入時的摩擦角大于咬入角便可實現(xiàn)；第二架起主要變形作用；第三架基本不參與變形，與橢圓孔型減徑率分配原則類似，到成品機架減徑率接近于零，起成方作用。所以方管成品機架壓下量要據(jù)現(xiàn)場實際情況合理分配。1.1.3.1 孔型設計要點孔型半徑差如果我們設定二輥式定徑機的半徑差為一，那么三輥式定徑機的孔型半徑差則是50％。假設四輥式定徑機 4 個軋輥長度相等。則其孔型半徑差 30％。但設計的四輥式定徑機的軋輥長度不是等長的。長一點的軋輥的孔型半徑差和三輥式的是相同的，為二輥式的 50％；短一點的軋輥的孔型半徑差是二輥式的 15％。雖然設計的四輥式熱定徑機的軋輥分為主動輥和從動輥，但軋件的運行速度很低、從動輥的孔型半徑差很小，所以我們可以把軋件表面的速度差用孔型半徑差來代替。 圖 1.4 方管軋機孔型示意圖孔型加工方法不需要對機架整體進行孔型加工，可先加工單個軋輥的孔型，最后將其組裝。這樣就可以用普通機床代替別的機床來完成任務。但普通機床也有其缺點，需要軋輥裝配工做精密的后期處理。軋輥孔型特征下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709856四輥式定徑機孔型(圖 1.4)與二輥式、三輥式定徑機的孔型做對比，主要的不同點是，四輥式定徑機的軋輥長度不等，相鄰軋輥孔型包絡弧長不等；四輥式定徑機軋輥有主動和被動的區(qū)別，孔型各點的相對速度差不受控制。2 四輥定徑機系統(tǒng)2.1 總體方案2.1.1 軋輥機架的確定鋼管的在軋制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。在軋制力定徑機上，軋制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，則軋制力越大，反之則越小。軋制力的大小是通過改變軋輥速度實現(xiàn)的。二輥式的工作機座是普通定徑機經(jīng)常采用的。這種定徑機結構簡單，但有明顯的缺陷，第一個缺點是，生產(chǎn)的鋼管壁厚不均勻，當減徑量增加時這個缺點格外突出；另一缺點是軋輥尺寸大，這使得整個機組的長度變大，增加消耗。因此，在軋制力減徑機上采用四輥或四輥式工作機座較好。四輥式軋制力減徑機的機架可作成方的，也可作成圓的。四輥機有四個軋輥，這樣就可以分擔鋼管斷面的變形任務。這樣減輕了每個軋輥的工作量，從而減小輥徑，使機架結更緊湊，縮短整個機組的長度。其機架結構圖如1.1：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857圖 2.1 四輥式軋制力定徑機工作機座結構2.1.2 傳動裝置的確定2.1.2.1 單獨傳動單獨傳動的軋制力定徑機很少采用。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，技術復雜。另外，當鋼管咬入時不可避免的要發(fā)生速度降現(xiàn)象，不能保證鋼管上的軋制力穩(wěn)定，軋出的鋼管在整個長度上壁厚不均。2.1.2.2 集體傳動集體驅動能克服鋼管咬入的速度降低，各機架間的軋制力也能得到保證，于此同時，電機的總功率比較小，所以比單獨傳動更適合。其原理圖如集體傳動圖：這套軋制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、觀察用轉情況都集中在操作臺上。整個軋機由一臺電機驅動，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。當附加速度等于零時，使軋輥獲得的速度，稱為軋輥的基本轉速，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速是遞增的。傳動軸上的圓錐齒輪除帶動齒輪驅動差動齒輪外，還帶動增速機構，使獲得固定高轉速，通過聯(lián)軸器接變量泵，變量泵向定量馬達供油，使馬達獲得一個轉速，通過聯(lián)軸節(jié)驅動差動機構，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速，稱為附加速度。附加速度與基本轉速疊加，因而可達到調(diào)節(jié)軋輥轉速的目的。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709858改變變量泵的斜盤角度，及可改變流量，馬達的轉速也相應改變，從而實現(xiàn)軋機單獨調(diào)節(jié)轉速的目的。2.1.2.3 差動傳動差動傳動的軋制力定徑機由于采用差動機構而得名。所謂差動傳動，即利用差動系統(tǒng)，在主傳動的基礎上，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。軋制力矩和出軸速度用如下關系表示：（2-1）0.5.abMnn?????式中，0.5aM?0.5b?所以主電機和液壓馬達各承受一半的軋制的力矩。式中，.a.bM所以主電機和液壓馬達各承受一半的軋制的力矩。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098592.2 參數(shù)計算主要內(nèi)容是針對四輥定徑機機構、機構參數(shù)進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：表 1 方管軋制規(guī)格方管規(guī)格 125mm×125mm壁厚 5mm表 2 軋制速度入口最大軋制速度 1.2m/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入口處軋制溫度： 900～950℃出口處溫度：830℃2.2 軋制力輥的設計計算2.2.1 輥子的布置方案設計輥子的布置取決于以下三個因素：①出口軋制力與入口軋制力的比值或放大系數(shù)；②帶材入口與出口的位置；③相關附屬機構的配置；2.2.2 軋制力的計算2.2.2.1 入口軋制力的計算出口軋制力與方管的寬度、厚度等因素有關，由公式（2.2sTkbh??入） 則下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985103360.5*120.5*1203719TN????入即： 6.79Tk?入2.2.2.2 出口軋制力的計算 方管包繞在軋輥上，在包繞接觸處產(chǎn)生摩擦力，使軋制力輥入口、出口軋制力按某種規(guī)律變化，以此改變機組軋制力值。若軋制力輥處于“電動”狀態(tài)，即出口軋制力 小于入口軋制力 ，如圖 2.1 所示，則根據(jù)歐拉公式可得：T出 T入圖 2.3 軋輥示意圖（2.3） T???入 出＝即， ???入出 ＝（2.4） 其中， 為輥子與方管之間的摩擦系數(shù)，其值隨輥面材質的不同而不同，對于包?膠輥面取 , 為方管在輥子上的包角，由于方管具有一定的剛性，軋制力輥出口0.21＝ ?和入口處的方管往往不是完全緊貼在輥面上，因此實際包角 小于理論包角 。'??將參數(shù)代入式 2.3 得： T出 ＝ 32.895kN2.2.3 軋輥的幾何參數(shù)及材質選用軋輥幾何參數(shù)和材質的確定主要是輥徑和輥身長度的確定以及表面材質的選定。為了防止方管產(chǎn)生永久變形，軋輥輥徑的確定以方管包繞在軋輥上不產(chǎn)生塑性彎曲變形為原則，即是以方管繞過軋輥的彎矩小于或等于方管彈性極限彎矩為準則計算輥徑。由此得出軋輥輥徑計算公式：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511max1sEhD??（2.5） 式中，D 為軋輥輥徑，單位 m；E 為方管彈性模量，MPa； 為方管最大厚度，maxm； 為方管屈服極限，MPa。式 2.1 表明，軋輥輥徑取決于方管的彈性模量、屈服極s?限和最大厚度。但實際中并不是輥徑越大越好，軋輥裝置輥徑的大小對設備成本有很大影響因為所要求的輸出轉矩直接隨輥子尺寸的增大而增加其附屬機構的成本也隨之增加。設計時應根據(jù)產(chǎn)品方案綜合考慮各種因素選擇合適的輥徑。本設計中，選擇綜合性能優(yōu)良的 Q235－A 作為軋輥材料，查材料手冊得E＝200GPa， ＝235MPa，s?851mm3120*.510GPaDM???則圓整后取 D1=860mm。輥身長度 L1根據(jù)方管寬度加上 200～300mm 確定,則取 L1＝1400mm。2.2.4 軋輥結構設計考慮到軋輥直徑大，為減輕重量同時節(jié)省材料，采用如圖 2.1 所示的空心輥結構，同時為增強其強度，內(nèi)部焊接支承鋼板。軋輥與傳動系統(tǒng)部份使用 C 型平鍵連接。圖 2.4 軋輥結構圖2.2.5 軋制總壓力的確定機架孔型直徑： 1()iiid???（2.6）——減徑率imd5.2).01(25??下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512長半軸： (mm) 1dia???78.59134.2a短半軸： （mm） iidb???32.614.5軋槽寬度：Bi=bi (mm).?B底圓直徑： （mm） 2idliDb?36.7.6180??d接觸面積的計算： ????110.95.0.5iiiidiiFBbaDba???????（2.7）iciPpF?? 34.187)].593.62(0.73)[8.592.61(095. ???B簡化后為葉米利羊年科公式： ???1.60.bc kpt????????式中： ——金屬的抗拉強度極限， 45 鋼的 =676.2mpa；b?b?t——軋制溫度；t =950℃——軋制后管子的壁厚尺寸系數(shù)； =0.6k? k?????67.2105.2839064.103.63cp?????????=445.991 MPa所以軋制壓力： iciPpF?KNP743.61809.4510.876?????下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985134???2.2.4 軋制力矩的確定 （2.8） ???3/23/2sinlii kkiDMfpd???? ????? ?? ?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k? 12i ilfD?????????（2.9） 2 ——是軋輥對鋼管的包角 95.0)864.017(6??????k（2.10） ??1.05ft???——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 t=950 度??1.0590.846f??? 81.2975.0sin2395.0235.1.2743.68. ??????? ??????????????????M2.3 總功率的驗算及電機的選擇2.3.1 與軋輥軸相聯(lián)接的減速器的確定定徑機的軋輥的轉速一般為 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，所以取兩級展開式圓柱齒輪減速器。由機械設計手冊（表 16-2-2）取 ZLY 560-14-I，其公稱傳動比為 14，實際為14.14。四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量和鋼管壁厚的，故要求四個軋輥的轉速相同，因此四輥定徑機的主電機軸上的力矩有兩部分組成，即：（2.11）12ZfZDffMMii????——四輥定徑機主電機的力矩——四輥定徑機軋輥上的最大軋制力 = =91186.838NmZ Z2下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514——附加摩擦力矩，即當軋制時由于軋制力作用在軋輥軸承上，傳動fM機構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f附加力矩 包括兩部分，其一是由于四輥定徑機的軋制總壓力 P 在軋輥上所產(chǎn)生fM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)；另一部分為各傳動零1f ZM件推算到電機軸上的附加摩擦力矩 。2f（2.12） 21ZfMi?????????——主電機到軋輥間傳動效率，一般為 =0.96—0.98 取 =0.97???291.870.90.4f KNm????????主電機軸上的力矩為：91.87.96.84DM??2.3.3 主電機的選擇0.145./minZnir??3erDP??erMK——額定靜力矩r——電機最大轉速Dn——電機過載系數(shù)采用荷夫推薦電機過載系數(shù) 值如下：可逆轉電機 =2.5—3.0K不可逆轉電機 =1.5—2.0帶有飛輪的電機 =4--6取 =3.0K下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985156.482.13erMKw?.56.3.1860DP??由機械設計手冊表（23—105）取得 YZR(355 --10)電機，其額定 =132Kw,轉速為2LDP588r/min。屬于冶金用繞線轉子異步電機。2.4 齒輪傳動設計為了保證鋼管的表面質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。又因為四輥間的夾角都是 60 度，所以采用直齒錐齒輪傳動且其分度圓錐角為 =30 度。為了設計及維?護方便，兩粘合的齒輪為相同的。2.4.1 選取材料，定許用應力四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—880HBS，抗拉強度 ，屈服極限108bMPa??。由于是硬齒面，所以按齒根彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強835sMPa??度。2.4.2 按齒根彎曲疲勞強度設計（2.13） ??132216.820.5FSPRYKTmZ???????m——錐齒輪大端的端面模數(shù)K——載荷系數(shù)，可以近似取 K=1.3—1.7，當載荷平穩(wěn)傳動精度高轉速較低，以及齒輪兩側布置軸承時 K 取小值?！X寬系數(shù)R?——齒輪傳動的轉矩1T——彎曲許用應力FP?——復合齒形系數(shù)SY——齒數(shù)比?2.4.2.1 定齒根彎曲許用應力 FP?limFSTPN??:在機械設計中給出了 的變化范圍，當齒輪材質及熱處理質量達到很高要求時，li可取上 ME，達到中等要求時取中限 MQ，達到最低要求時取下限 ML。雙向傳動，limF即在對稱循環(huán)變應力下工作的齒輪其值乘以系數(shù) 0.7。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098516——試驗齒輪齒根彎曲疲勞極限，由機械設計表（5—32）得limF?=525MPaliF——試驗齒輪應力修正系數(shù)，一般取 =2STY STY——彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，一般取 =1N N——彎曲確定最小安全系數(shù)，一般傳動 =1.3—1.5，重要傳動limF limF=1.6—3.0，這里取 =1.6liFliF52165.2.PMPa????2.4.2.2 計算齒輪的名義轉矩 T由于四輥定徑機齒輪傳動的傳動比 i=1，因此兩齒輪完全相同，且傳遞的扭矩是總的 2/3。129503RZPTn??——四輥定徑機主軸的輸入功率RP——四輥定徑機主動軸的轉速ZnD???——主電機到軋輥間的傳動效率，一般情況為 =0.8—0.92，取 =0.92??1320.98.36RPKw?520589.4TNm???2.4.2.3 選擇載荷系數(shù)通常近似取 k=1.3—1.7,當原動機為電機、汽輪機、燃氣輪機、工作載荷平穩(wěn)，且齒輪軸承對稱時，取小值。當齒輪制造精度高時，可以減小內(nèi)部動載荷 k 可取較大值，取 k=1.3.2.4.2.4 選取齒寬系數(shù) R?Rb?b——齒輪輪齒寬度R——錐齒輪外錐距由機械設計表（5—11）一般取 =0.25—0.5，取 =0.45R?R?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 =1123Z?3???12Z??2.4.2.6 確定復合齒形系數(shù) FSY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力 相同，錐FP?下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517齒輪的當量齒數(shù)為 7，變位系數(shù) x=0。所以由機械設計表（5—23cos0vZ????38）得 =4.02。FSY即 ??132216.820.5FSPRYKTmZ?????????322.30589.4.0. 65141????=15.984由機械設計表（5—10）取 m=16所以齒輪的參數(shù)如下：齒數(shù) Z=23 齒寬 ，b=1183Rb?模數(shù) m=16 齒頂角 16arctnrta2.4938h????頂隙 分度圓直徑 0.23.cm? dmZ?壓力角 = 齒頂圓直徑?? 2cosa??螺旋角 齒根圓直徑? .438.f???齒數(shù)比 =1 ? 16arctnrta2hR??當量齒數(shù) =27 vZ 9.tct38ff??齒頂高 頂錐角16ahm? 102aa????齒根高 根錐角.29.f 7ff??錐距 121368sindR???2.4.3 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力（2.14）limnHPNWZS??:——齒輪的接觸疲勞許用應力——試驗齒輪的接觸疲勞極限，由機械設計表（5—33）得limH下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518=1650MPalimH?——接觸強度的最小安全系數(shù)，一般傳動取 =1.0—1.2，重要minHS minHS傳動取 =1.3—1.6，這里取 =1.5。inSi——接觸疲勞強度的壽命系數(shù)， =1NZNZ——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)質鋼W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)，當兩齒輪均為硬齒面時 =1。limH? WZ16501.HPMPa???2.4.3.2 校核齒面接觸疲勞強度（2.15） ??212110.5HE HPRKTZbd????????:——材料彈性系數(shù)由機械設計表（5—7）得 =188EZ??221.389.11286045H???????=1005.326MPa HP?所以齒面接觸疲勞強度足夠。2.5 主傳動軸的設計軸是機器中的主要支撐零件之一，一切回轉運動的傳動零件，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（2.16） 3minRZPdC?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,由機械設計表（12—4）得 C=98。3min129.684.20d???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，所以其軸頸應增大 8%，所以 ??1.98%156.8?又所以取輸入端聯(lián)軸器的軸徑為 168下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985192.5.2 聯(lián)軸器部位花鍵的設計根據(jù) GB1144-72 且 =168，所以花鍵的參數(shù)如下：d齒數(shù) Z=41 齒頂圓直徑 =160ad壓力角 = 齒根圓直徑 =170?20? f模數(shù) m=4 分度圓直徑 d=164齒寬 b=186花鍵的校核： ??12mTzhlD????——各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取 =0.7—0.8，取 =0.8?——齒數(shù)——齒的工作高度，漸開線花鍵 h=mh——齒的工作長度 =bll——平均直徑，漸開線花鍵 =mmDmD——許用擠壓應力取 120???20589.42.65.41??????所以符合要求。2.5.3 鼓型齒的設計聯(lián)接軋輥和傳動齒輪箱的齒輪聯(lián)接軸，與一般齒輪聯(lián)接軸節(jié)不完全相同，這是因為軋輥間距需要調(diào)整，要求齒輪聯(lián)軸的傾角要比一般的齒輪聯(lián)接節(jié)的大，所以要求這種連接軸的外齒套作成特殊形狀。（如圖 2.3）外齒套的齒頂和齒根都作成以套筒中心線上 o 點為中心的球面，齒型為鼓型斷面，這樣就能滿足軋輥徑向調(diào)整的要求。由于采用這種齒輪聯(lián)接軸更換軋輥就比采用萬向聯(lián)接軸方便得多。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098520圖 2.5 鼓型齒聯(lián)軸器鼓型齒參數(shù)：齒數(shù) Z=22 齒頂圓直徑 =200ad齒寬 b=40 壓力角 =?20?模數(shù) m=8 分度圓直徑 d=1762.5.4 軸承段軸的設計軸承是由意大利 INNSE 公司提供的，為雙列自動調(diào)心圓柱滾子軸承，能滿足軋輥徑向調(diào)整時產(chǎn)生小的轉角的要求，其型號為 32930/DF 其主要尺寸如圖 2.5：圖 2.6 自動調(diào)心滾子軸承d=220 D=340 b=95下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521d 的配合為過盈配合所以公差取 ，D 的配合為基軸制所以配合取 。??0.7956P? ??0.527H?軸承兩端的兩個小梯形孔是為了方便對軸承潤滑而設計的其尺寸如圖所示。為了減小軸的彎矩，從而增強軸的抗彎扭強度，要使軸承盡量靠近軋輥和錐齒輪，為了使軸承和軋輥的定位良好，所以要用軸肩來定位，它要定位在軸承的內(nèi)環(huán)上所以取軸肩的直徑 d=229,寬度 b=20。軸承部的軸要與軸承相配合所以其軸徑為 220，同時為了對軸承進行左定位其軸段的長度要小于軸承的寬度 2—3 毫米，即其長度為 95-3=92。軸承的左邊安裝錐齒輪，但為了使軸承定位同時軸承和錐齒輪不能直接接觸，所以中間要用間隔環(huán)隔開。其結構如圖 2.6：2.5.5 環(huán)的設計由于要對軸承進行潤滑和冷卻，所以要用環(huán)將軸承和軋輥隔開，需要有環(huán)。軋輥的直徑為 190，環(huán)的右側面要與軋輥相匹配，根據(jù)軋輥和其軸段的尺寸可得環(huán) I 的尺寸如圖 2.10：圖 2.7 油環(huán) I有 ，左邊與軸套配合所以 ， 。d 的配合為基軸制配合12438d??281d?3290為 H7， 要求要大于環(huán) II 中的 所以取 ，其它各配合面的粗糙度如圖 2.1144.6所示。其兩端面的圓跳動精度為 0.025。環(huán) II 的尺寸如圖 2.11：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522圖 2.8 間隔環(huán) II2.5.6 軸承套的設計由于在工作中要對軸承進行冷卻和潤滑，所以在安裝軸承時要安裝軸承套，它的內(nèi)孔要與軸承的外環(huán)相匹配，上側的內(nèi)槽要與環(huán) I 進行匹配，下面是軸承套的尺寸如圖 2.16：圖 2.9 軸承套圖圖中中間直徑為 17 的孔為固定軸承套的光孔，其作用是對軸承套進行定位和防止軸承套隨著軸承一起轉動。其個數(shù)為 2，在一條直線上。其中的小圓孔起冷卻和潤滑軸承的