4340中厚板矫直机辊系设计（全套含CAD图纸）
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本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 4350中厚板矫直机辊系设计 学院（系）： 机械工程学院 1 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 在如今我国经济持续高速发展，国家建设大踏步向前迈进的时代，中厚板被广泛的应用于船舶、油气输送管线、桥梁、海上平台、压力容器以及军工等领域。中厚板生产水平的高低不仅在一定程度上代表了一个国家钢铁工业的发展水平，而且还直接影响到了整个国家 后序产业的发展状况。 因此高质量的中厚板的生产对一个国家的建设具有非常重大的意义。然而中厚板轧件在轧制、冷却和运输过程中由于种种因素的影响，往往会产生各种形状缺陷（如纵向弯曲（波浪形）、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等），所以矫直成为中厚板生产中一道必不可少的工序。从而以矫直机为主的矫直设备的矫直能力直接制约了中厚板产品的最终品质 1。 就目前而言，国内外的矫直机主要分为如下几种类型： 1、 压力矫直机，又分立式和卧式两种，重要用于 大型轨梁、大直径钢管的矫直以及辊式矫直机的补充矫直； 2、板、带材和型钢 用的辊式矫直机，又可根据工作辊调整方式的不同，分为上辊单独调整、上辊整体平行调整、上辊整体倾斜调整、上辊局部倾斜调整等几种形式。因其生产效率高且易于实现机械化，目前在板带材和型钢生产车间中得到广泛的应用 ； 3、管材、棒材矫直机 ； 4、张力矫直机，主要用于矫直厚度小于 薄钢板和有色金属板材，能有效的消除板带材的中间瓢曲和边缘浪形等三维形状缺陷； 5、拉伸弯曲矫直机组，一般用于连续作业线上，可以矫直各种有色金属带材和高强度极薄带材，也可在酸洗机组上进行机械破鳞，以提高酸洗速度。 图 1 辊式矫直机的几种调 节方式 在矫直方案方面，由于中厚板生产中产生的原始曲率的大小和方向都是随机的，所以目前所采用的一般矫直原则是：对轧件进行多次弹塑性反弯以消除其原始曲率的不均匀度，再将其逐步矫平。按照每个矫直辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，又分为小变形矫直方案，大变形矫2 直方案和整体倾斜矫直方案 2。 近年来世界工业发达国家在中厚板生产设备与技术方面也取得了巨大的进步。特别是以德国 日本三菱重工等为代表的冶金设备供应商和以德国 本 瑞典 为代表的电气 供货商更是将中厚板生产技术发展到了一个前所未有的高度。在矫直机方面，各国际知名的冶金设备供应商也纷纷推出了高刚度、全液压、自动化功能更强的第三代矫直机，对钢板有了更好的矫直效果，能更好的符合市场需求了3。代表了当前矫直机领域最先进水平的第三代矫直机在许多方面都采用了最新技术。 首先，是它的工艺控制系统，其在工作时采用过程计算机与轧机过程机相通讯，进而采用计算机模型控制，来进行生产。计算机模型具有可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝，自动咬钢送料，并具有过载保护和 跳补偿等功能。此外 还可以根据控冷前后和热矫直前后实测温度，采用热弹塑性模型计算残余应力分布，预测相应板形缺陷的发生情况 4。 图 2 残余应力预测系统 第三代矫直机 还 采用了预应力框架结构的机架，框架包括拉杆、螺母、上横梁、立柱及下横梁。预应力拉杆和机架立柱在预应力作用下，分别呈拉伸和压缩变形状态。当正常矫直时，作用在机架上的矫直力与预紧力部分抵消，相当于提高了机架的刚度。同时预应力框架结构与传统焊接结构在相同尺寸下，还具有制造简单和安装方便的优点 6。 3 相较于传统矫直机，拥有变辊距技术的第三代矫直机，大幅度的扩大了矫直 厚度范围（几乎为原来的二倍），并满足了生产高强度的钢板的要求，充分发挥了矫直机的矫直能力 7。 图 3 变辊距的国内两种常见形式 另外 ，在热矫直温度逐步降低和材料硬度逐步提高的情况下，小辊距、小辊径技术很好的保证了在中厚板矫直过程中提高矫直质量的要求。由于小辊径工作辊辊径小，而矫直力较大，因此在采用小辊径、小辊距技术的同时还采用了支承辊密排布棋式分布，这样不但增加了工作辊的水平刚度，而且弯辊效果也较好。 弯辊技术的应用也很大程度上提高了矫直质量。矫直辊上框架分为两部分，中间有铰接点，弯辊液压缸通过偏心轴 和铰接点可对上辊系弯辊控制。采用矫直辊预弯可以补偿由于矫直力作用使矫直辊产生的变形，使辊缝在钢板宽度方向上达到希望的平行度。而且，通过不同的弯辊方式还可以有效的矫直边浪和中浪缺陷。 图 4 弯辊结构示意图 4 同轧机一样，新一代的矫直机也采用了液压 态辊缝调整技术。该技术辊缝控制原则是在整个矫直过程中保持辊缝恒定，补偿钢板头部、中间和尾部在牌坊间的拉伸变形。该系统可在 无 负荷的情况下快速闭合，在带负荷的情况下进行辊缝调整，而且主油缸还起到过载保护的功能。 统采用高响应伺服阀液压压下装置，辊系具有整体 前后倾动，左右倾动，预设定正、负弯辊功能，以尽可能改善钢板的平直度 9。 此外，第三代矫直机还具备了高矫直强度，带张力矫直，过载保护，快速换辊和自动润滑等技术特点。所以现代中厚板矫直机在工作时有了更高的矫直精度、工作效率和设备可靠性。 除了设备技术的革新之外，在矫直理论方面也有了很大的发展。在曲率分析和残余应力预测与控制方面国内外的科研人员都取得了一定的成果。而且有限元方法在矫直理论方面的应用，也在很大程度上提高了计算的精度。 总之，矫直理论的进步与矫直设备的升级相辅相成，既相互促进又相互制约，只有全方位 的提高才有可能使得矫直领域取得长足的进步。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 在这次 毕业 设计过程中，主要的研究内容包括：完成中厚板矫直机总图设计及 辊系 系统详细设计；各工作辊承受的矫直力、 矫直力矩、总矫直力及主电机功率等力能参数的计算； 工作辊的校核； 支承辊强度计算 及校核 ； 导辊 、 支承辊强度计算 及校核 ；上辊系平衡力计算、工作辊弹簧平衡力的计算等。 通过完成这些内容，达到对中厚板矫直机各部分的结构、原理要有进一步的认识，尤其是对辊系结构，更是要熟练的掌握。并且对矫直过程中轧件的变形过程、用到的 矫直理论和计算矫直机力能参数的不同方法有深刻的理解。 此外通过绘制零件图等工作，使得对各种常用软件的使用更加熟练，为以后的学习和工作打下基础。而且通过设计初期的查阅和整理相关文献，要对整个行业的现状、发展方向与趋势有自己的见解。最终使这次毕业设计成为大学所学知识的 一次 实践， 对 所学知识 再次深化理解。 三、研究步骤、方法及措施 1、审题：通过仔细阅读任务书，查阅相关论文、专著等对所给的题目5 有一个完整而深刻的理解； 2、力能参数的计算：翻阅国内外有关中厚板矫直机力能参数计算的书籍、文献 ，确定矫直机的基本结构 ，选择 最佳的计算方法结合题目中给定的数据，计算矫直机的力能参数 ； 3、零件设计和总体装配：运用 维制图软件，对矫直机的各零部件边设计边绘制三维零件图，并转化成二维图。并且将各个零件进行装配，在装配过程中发现不足及时改正； 4、强度校核、优化设计：运用 件对关键零件进行强度校核，对不满足强度要求的零件进行结构尺寸的改进。 四、研究工作进度 第一周：分析题目，了解任务要求，搜集和整理相关文献； 第二周：查看相关图纸，进一步理解中厚板辊式矫直机的结构组成，开始撰写文献综述和开题报告； 第三周：完成文献综述和开题报告， 完成矫直机 力能参数 的计算 ； 第四周 ：对主要结构进行初步设计，完成 示文稿，为开题考核做准备； 第五至九周：完成所有零件的设计，画出三维图，并生成工程图； 第十周： 对已完成的内容进行整理，制作 示文稿，准备中期考核答辩； 第十一至十二周：完成零件图的装配工作，生成工程图并打印所有图纸； 第十三至十六周：完成关键零部件的强度分析 、上辊系中平衡力的计算 、设计说明书和翻译外文资料； 第十七至十八周：认真听取评阅老师的意见，对已完成内容进一步完善，完成 示文稿，为最终答辩做准备。 五、主要参考文献 1 薛军安，刘相华，胡贤磊等 重型机械 2：3 4 2 邹家祥 3 版） 金工业出版社， 2011,354400 3 王宇，胡高举 重型机械科技 2 6 4 王效岗，黄庆学 山西冶金 102（ 2） 5 A. I. N. V. G. at in 50（ 11 6 陈瑛 宽厚板 8（ 6） 7 杨固川 冶金设备 6） 8 孙登月 河北冶金 3) 9 沈继刚，李宏图 宽厚板 6（ 1） 10 栗林 工艺与装备 172（ 3） 11 2007, 14(6): 082 袁国，黄庆学，董辉等 太原重型机械学院学报 23： 40 41 13 何艳华，刘安中，王志刚 . 辊式矫直机的两种矫直力计算模型对比研究 . 冶金设备 158（ 4） 14 N. V. G. . I. f 8（ 7 15 杨晓君，王效岗 ，王树环 中国重型装备 4 16 秦柏岩 一重技术 112（ 4） 17 中国金属学会轧钢分会中厚板学术委员会，轧钢信息网中厚板网 北京：冶金工业出版社， 2009， 392402 600601 18
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