PC轧机换辊小车设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机换辊小车设计 摘要 本文 叙述 了鞍钢 2150 热轧板带钢生产线精轧机换辊小车的 设计情况 ,辊系小车的驱动方式原为链条拖动和液压缸驱动的棘轮机构共同作用 ,步骤烦琐 ,换辊时间长 ,改为动力小车直接驱动后 ,缩短了换辊时间 ,提高 生 产效率。 本文概述了 换辊小车 的国内外发展情况及其发展方向。主要进行 机换辊 小车 的设计。利用 电机提供动力 ，使 减速器输出轴上的链轮在固定 链条上 滚动 ，从而使 小车在轨道上运动 。利用液压缸使拉出钩 绕销轴转动， 进行挂钩或推钩，从而使工作辊拉出或推进。最终实现换辊工作 。在设计过程中进行了 换辊小车 的传 动方案 、工作原理 、润滑 及 环保与经济性 分析，重点进行 换辊小车 的结构设计、工作参数的选择、电动机的选择及计算，设计中主要零部件的计算及校核。 在参阅相关资料并借鉴前人经验的基础上，通过 对 换辊小车 的设计及分析，各项技术均满足要求，本设计具有一定的实际应用价值。 关键词 ： 换辊；辊系小车；链条；棘轮机构；动力小车 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 PC In of 150 by a a it a of on it of of I C It to so on of on So It to or or so or in be In of a on of of of On of of a in of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . I . 绪 论 . 1 辊小车的概述 . 1 辊小车的用途 . 1 辊 小车的类型 . 1 辊小车的动力结构 . 2 内外对换辊小车的研究 . 2 题的背景及意义 . 5 文主要研究工作 . 5 2 总体方案设计与选择 . 7 辊小车的驱动方案设计与选择 . 7 动方案设计 . 7 机的选择 . 7 轮与液压缸的选择 . 8 轮的选择 . 8 压缸的选择 . 8 3 传动系统的设计计算 . 9 始数据 . 9 辊小车所需驱动力计算 . 9 机的选择 . 9 择电机的结构形式 . 9 择电机的容量 . 10 机的校核 . 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定传动装置的总传动比和分配传动比 . 11 动装置总传动比 . 11 配减速器的各级传动比 . 12 轴的运动和动力参数 . 12 4 主要零部件的选择、设计和校核 . 14 轮蜗杆的设计与校核 . 14 择蜗杆传动类型 . 14 择材料 . 14 齿面接触疲劳强度进行设计 . 14 杆与蜗轮主要几何尺寸计算 . 16 轮的设计与校核 (一 ). 18 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 18 齿面接触强度设计 . 18 齿根弯曲强度设计 . 21 几何尺寸计算 . 22 轮的设计与校核 (二 ). 23 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 23 齿面接触强度设计 . 24 齿根弯曲强度设计 . 26 几何尺寸计算 . 27 的设计及其校核 . 28 择轴的材料并确定其机械性能 . 28 上的功率 4P ,转速 4n 和转矩 . 29 作用在齿轮上的力 . 29 步确定轴的最小直径 . 29 的结构设计 . 29 轴上的载荷 . 30 弯扭合成应力校核轴的强度 . 32 确校核轴的疲劳强度 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动轴承的选择及其寿命计算 . 37 动轴承的选择 . 37 动轴承的寿命计算 . 37 动轴承装置的设计 . 39 接电机与减速器的联轴器选择 . 39 型选择 . 39 荷计算 . 40 号选择 . 40 联接的选择及强度校核 . 41 联接的功能及结构型式 . 41 的选择和键联接的强度计算 . 41 键联接的选择及强度校核 . 42 键的选择 . 42 核花键联接的强度 . 42 轮链条的选择 . 43 条的选择 . 43 轮的选择 . 43 压缸选择 . 44 油压力. 44 算负载力 . 45 算液压缸主要结构参数 . 45 . 47 滑 . 47 轮 . 47 承 . 47 速器 . 47 加剂 . 47 滑方法 . 48 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 环保性与经济性分析 . 49 保性分析 . 49 济性分析 . 50 备合理使用期的估算 . 51 备风险的概率分析 . 52 结 论 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 53 参考文献 . 55 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 轧辊磨损后 ,几何尺寸和辊型都将发生变化。为了保证轧材质量，必须及时更换轧辊。轧制速度的提高，加速了轧辊的磨损，使轧辊的更换次数愈来愈频繁。一般带钢热连轧机粗轧机工作辊每隔 3需更换一次，支撑辊每隔 15更换一次；精轧机的工作辊大约 3时需更换一次，支撑辊 7更换一次；带钢冷连轧机的 工作辊至少每班要更换一次，支撑辊大约 7更换一次。缩短换辊时间有利于保证产品质量、减少停机时间、提高轧机作业率、增加产量和降低成本，因此，近年来换辊装置有了很大发展。 辊小车的概述 辊小车的用途 在轧钢生产中，为了确保轧材的质量要求，当轧辊被磨损、破坏及产品规格品种更换时，都应及时地通过换辊小车把轧辊更换掉，以满足轧材的质量与品种规格要求。 根据不同的工作条件， 换辊小车 可以分为多种类型。 辊小车的类型 板带轧机所采用的工作辊换辊装置种类繁多 ,其中换辊小车可分为推拉式 电动换辊小车和液压式换辊小车等等。 推拉式电动换辊小车 :热连轧精轧机采用的换辊小车由一台直流电动机、经离合器、减速器及链轮，与固定在两轨道中间铺板上的固定链条相啮合，从而驱动小车在轨道上前后移动。小车上装有气动锁钩，用来钩挂工作辊轴承座。并设有导向轮，起侧面导向作用。 液压式换辊小车 :v 工作辊组的挂钩和脱钩装置包括换辊液压缸活塞杆前端的挂钩和换辊车上的脱钩装置两部分。挂钩前，活塞杆带着挂钩处于中间位置。横移小车带着新工作辊组横移到换辊位置，推拉机构活塞杆推着挂钩前进，随动轮与曲臂顶面接触而使挂钩头部抬起。然 后，脱钩装置的电液推进器退回，曲臂下降，挂钩头部下落，构住轴承座上的凸块。脱钩的过程与上述挂钩过程相反。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 辊小车的动力结构 下面以 推拉式换辊小车 为例，对 换辊小车 的结构进行简单的分析。 换辊小车的结构如图 要由 电机减速器 、 驱动链轮 、 固定链条 、 车轮轨道 及 接头 等几部分组成。 电机减速器 ：它是 换辊小车 的 驱动减速装置 ，它 由电机和减速器两部分组成 。电机给换辊小车提供动力 ,使换辊小车能够在链条轨道上运动 。 减速器控制换辊小车的运行速度 ,使换辊小车按照换辊的要求运动。 驱动链轮 ： 该链轮安装在减速器的输 出轴上 ， 通过驱动装置使驱动链轮转动，使其在固定链条上滚动，从而使换辊小车在轨道上往复运动。 固定链条 ： 此链条固定在两车轮轨道中间的铺板上 ,驱动链轮在其上面滚动 ,使换辊小车按照规定的方向运动 。 图 辊小车结构简图 车轮轨道 ： 换辊小车上的四个小车轮在此轨道上运动 ,该轨道承载着小车和支撑辊的全部重量 。 接头 ： 又称气动锁钩。在液压装置的驱动下可以饶着固定轴上下换位，来推（拉）工作辊轴承座，进行换辊。 推拉式换辊小车 的结构简单，安装和维护比较方便。正确的选择 固定链轮及固定链条 ，能适当延长 链轮配合的 寿命。因 此， 推拉式换辊小车 得到了比较广泛的应用。 内外对换辊小车的研究 目前，随着科学技术的迅猛发展以及考虑到对能源的节省利用、对生产成本买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的降低等因素的影响，国内外大部分的 钢铁 公司也正不断的对 换辊小车 的技术性能和结构参数进行改进。使其结构更加合理，安装更加方便，费用更加低廉。 近几年来，各国政府对 钢铁企业 给予了高度的重视和基金的资助。目前，国内对 换辊小车 所进行的研究仅限于对传统的行进机构的改造，而只有少数的企业对 换辊小车 的驱动装置进行根本的改造。 莱钢大型型钢生产线粗轧机及其换辊装置由德国公司设计 ，经 国内转 化 于 2005 年 9 月投入 生产 ， 换辊采用整体换辊方式。换辊系统的辊系小车驱动装置由两部分组成，一是链式移送装置，二是液压缸驱动的步进装置。 换辊过程是这样的：新辊系在轧辊跨装配完成后，通过链式移送装置运送到轧线跨的横移平台上。停车换辊时，首先由液压缸驱动的步进装置将旧辊系从轧机牌坊中拉出至横移平台，这样横移平台上就有了一新一旧两套辊系，然后横移平台横移，新旧辊系换位， 使新辊系位于轧机牌坊的轴向窗口。然后液压缸再动作， 将新辊系一步一步送入轧机。液压缸活塞杆全程伸缩一次，步进装置前进一个步长，辊系进出轧机一次分 别要 8步完成，手动操作约需 45 分钟。严重滞后于精轧机的换辊（约 20 分钟），这样整条生产线的轧机换辊时间就不能实现同步，有“短板”存在。实践证明该设计思想落后，步骤繁琐，该问题成为制约生产的一个瓶颈。分别见图 1 和图 2所示。 图 系小车驱动装置示意图 图 进装置驱动系统结构示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 因此需设计一种动力装置来代替现在的链式移送装置，使其能够越过横移平台，尽量靠近轧机，减少步进小车的动作步数，从而从根本上节省换辊时间。最终确定采用动力小车形式来直接推动（拉动）系小车 由轧辊准备间到横移平台及轧机牌坊，取消链式输送装置。动力小车上的电机经减速机传动，带动小车轮轴转动，轮轴上的链轮与固定在地面上的链条相啮合，从而产生一个推力或拉力，推动或拉动辊系小车运动。横移平台上的两个辊系小车停靠位置也分别安装上分段链条，与前面安装在地面底板上的链条相连接，这样，动力小车能够直接到达横移平台上，从而将辊系小车继续向前推进一段距离，减少步进小车的动作距离，缩短换辊时间。 然而，国外对 换辊小车 的改造重点是减少人力，提高效率。将原有的动力驱动改制成液压驱动 ,并且不断的对液压系统进行改进。 1997年年初，芬兰的奥托昆普厂对其三套 20 辊轧机中的第一台 20 辊轧机进行改造 ,包括更新全部液压设备和机械设备的主要部分。轧机压下、凸度调整和第一中间辊轴向移动全部轧机执行机构都装备了直接作用的液压缸，使用伺服阀在轧制过程中进行快速而精确的控制。在传动侧和操作侧，所有的轧辊和支撑辊现在都通过液压缸定位。第一中间辊轴向移动。第一中间辊轴向移动系统位于轧机的传动侧，见图 一中间辊的调整杆和连轴器 (轴承箱 )之间的连接是自动的。液压定位装置允许换辊小车的自动化系统通过小窗口直接装辊或抽辊。不再需要人工操作。 图 一中间辊轴向移动系统 新 的换 辊小车用于自 动更换工作辊和第一中间辊 。 它能装载 2套 4根 1套的第一中间辊和 2套 6根 1 套的工作辊 。 轧机的操作人员的工作只限于将自动控制系统买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 启动 ， 而不需 要其他的人为操作。液压动力系统和带有所有控制模块的电气控制箱都安装在小车上， 电缆绕在线盘上， 因而它成为一个独立的系统 。 题的背景及意义 在我国国民经济的发展中 钢铁 企业的发展起着举足轻重的作用。它的发展直接关系到冶金企业的发展。因此，近几年来， 钢铁 企业的发展一直是我国较关注的事情之一。自 20 世 纪 初 ，特别是 20 世纪 50 年代之后 冶金 工业的飞速发展，对人类社会产生了深远的影响。现今， 冶金 行业日益加剧的全球化竞争和兼并，促使了市场对 冶金 机械的性能要求越来越高。因此，从 钢铁 生产流程的总体高度上考虑如何提高生产率、缩短生产时间、提高 钢铁 产量和质量成为人们关注的焦点。 换辊小车 是用来将 工作辊 推进或 拉出机架 的一种 冶金 机械辅助设备，它的突出优点是：可大幅度的降低劳动强度；提高人为作业的工作环境；节省能源消耗；节约人力；降低劳动成本等。 换辊小车 将给 冶金工 业带来显著的经济效益和社会效益。基于 换辊小车 的上述优点，目前各大 钢铁 企业及科研单位院校对 换辊小车这一辅助设备也进行了深入的研究和开发。 虽然 现在 我国 冶金业 的发展已经日趋成熟， 冶金 机械也较以前有了较大的提高。但是与先进水平相比，我国的技术改造能力和创新能力都存在着较大的差距。目前 ， 重点应该是把从国外进口的 冶金 设备进行国产化，并对其性能寿命和可靠度等方面在技术创新的基础上进一步的提高。并在新的形势下为提高我国 冶金 机械的发展做出新的贡献。 文主要研究工作 本毕业设计课题研究的目的是基于鞍钢 三钢轧厂 2150 精轧机换辊小车 设计研究的基础上，通过对结构和性能的分析进行设计 并进一步的对其进行改进，从而提高工作效率。本毕业设计主要设计研究的内容包括如下，其设计内容结构图如 图 拉式换辊小车 传动方案的拟订并进行优化选择。通过对各种方案的比较选择一个最佳的传动方案进行设计。 对其进行校核，确定所选择的电动买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机能满足特定的工况。 拉式换辊小车 的零、部件进行设计计算。并对其中的重要零、部件进行校核计算。确保 换辊小车 在工作中安全、可靠。 拉式换辊小车 进行环保性和经济性的分析。确保所设计的设备对环 境产生较少的污染 危害，以较少的投入得到较大的 。 图 计内容结构图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 总体方案设计与选择 辊小车的驱动方案设计与选择 换辊小车 的驱动装置一般由电动机、传动部分及 固定 轮等几部分组成。传动部分 可以 采用皮带传动或是减速器传动。采用皮带传动装置便于制造，并且成本十分的低廉，但是如果机构的传动比过大时，则容易造成其外形尺寸较大，结构不够紧凑，占地面积较大。因此较少被采用。使用减速器可以采用蜗轮蜗杆传动或是齿轮传动的减速器。 齿轮传动的减速器具有体积小，占地面积小，重量轻，寿命长，速比大，传动效 率高 及 布置 紧凑等特点 。蜗轮蜗杆传动 的减速器啮合齿对较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低 。由于 本设计为了 布置 紧凑 ，把电机放在减速器上端，需要改变传递方向。所以，采用三 级 齿轮 动方案设计 本设计综合各种传动装置的特点，针对其设计实际出发，决定采用 三 级 齿轮动 的 方案。第一级传动采用 蜗轮蜗杆 传动，第二 、三 级传动采用斜 齿轮传动，这样即 改变 了传动 方向 ，又使传动装置的结构布置紧凑且能有效地提高传动效率。 其中对减速器的各部件进行选择、设计和校核。 方案图如图 3. 三 级 齿轮 速器 图 体方案图 机的选择 电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式与立式两种。卧式电动机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的转轴是水平安放，立式电动机的 转轴则与地面垂直，二者轴承不同，不能混用。换滚小车的电动机经常启动 、制动及反转，但过渡过程的持续时间对生产率影响不大。此时除考虑初期投资外，主要根据过渡过程能量损耗最小的条件来选择传动比及电动机的额定转速。 故本设计选用能够经常启动、制动及反转的 换辊小车提供动力。 轮与液压缸的选 择 轮的选择 链轮 由轮齿、轮缘、轮辐和轮毂组成。链轮设计主要是确定其结构和尺寸，选择材料和热处理方法。固定链条与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形的设计比较灵活。在国标中没有规定具体的链轮齿形仅仅规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数，实际齿槽形状取决于加工轮齿的刀具和加工方法，并应使其位于最小和最大齿槽形状之间。小直径的链轮可制成整体式；中等尺寸的链轮可制成孔板式；大直径的链轮，常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上。链轮的基本参数是配用链条的节距 p。根据设计需要，本设计选用小直径整体式链轮。 压缸的选择 液压缸是实现直线往复运动的执行装置，按结构特点可分为活塞式、柱塞式和组合式三大类；按固定形式的不同可分为缸筒（缸体）固定和活塞杆固定两种；按作用方式又可分为单作用和双作用式两种。在双作用式液压缸中，具有两个密封的容积空腔，工作时，压力油则交替供入液压缸的两腔，使缸实现正反两个方向的往复运动。而在单作用式液压缸中，只有一个密封的容积空间，压力油只能供入液压缸的着一个腔，使缸实现单方向运动，反方向运动则依靠外力（弹簧力、自重或外部载荷等）来实现。 液压 装置的工作比较比较平稳。液压传动以液压油为工作介质，油液流动过程中有一定的阻尼作用，因而运动平稳性好，冲击小。液压传动系统易于实现过载保护。 在本设计里，由于拉出钩 负载较小，且直接拖动负载。故选用简单的单杆式活塞缸即可。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 传动系统的设计计算 始数据 换辊小车 重量1m:12154作辊重量2m： 15697 （数量 2） 上工作辊轴承座重量（操作侧）3m： 3265工作辊轴 承座重量（传动侧）4m： 2920工作辊轴承座重量（操作侧）5m： 3055工作辊轴承座重量（传动侧）6m： 2920辊小车走行速度 v： 300mm/s 重力加速度 g： 辊小车所需驱动力计算 1 2 3 4 5 6( 2 )N m m m m m m g ( 1 2 1 5 4 2 1 5 6 9 7 3 2 6 5 2 9 2 0 3 0 5 5 2 9 2 0 ) 9 . 8 （ 查文献 2表 摩擦系数（无润滑剂） 。 0 . 1 5 5 4 5 9 3 8 . 4 8 1 8 9 0 . 7 6F N N （ 机的选择 择电机的结构形式 电动机 分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源 ，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊需要时不宜采用。 生产单位一般用三相交流电源，因此基本都选用交流电动机。交流电动机有买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种。我国新设计的Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。而在经常起动和制动和反转的场合，要求电动机的转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用的三相异步电动机 型）或 线型）。根据电源种类，工作 条件（温度、环境、空间位置尺寸等），载荷特点（变化性质、大小和过载情况），起动性能和起动、制动反转的频繁程度，转速高低等等确定电机首选 。因为 号使用于室内外多尘环境及起动，逆转次数频繁的起重机械和冶金设备等。 择电机的容量 求得工作功率为： / 1 0 0 08 1 8 9 0 . 7 6 0 . 3 / 1 0 0 02 4 . 7 5 （ 其中： F 换辊小车的工作阻力， N； v 换辊小车驱动链轮的线速度， m/s; 传动装置的总效率0 1 2 3 n 其 中：滚动轴承（每对） 轮链条（每对） 性联轴器 齿轮（每对） 轮蜗杆（每对 ） 据总装配图可知：从电动机到输出轴共经过一个联轴器，四对滚动轴承，经过三级齿轮 有一对链轮链条的效率损失。 故 240 0 . 9 9 0 . 7 5 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 3 0 . 6 所以00 （ =纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 =41考虑到过载情况，故选择额定功率稍大的电机 查参考文献 5表 405即电机型号为 额定转速为 965r/量 559 机的校核 电机选定后，根据其工作特点，考虑过载和冲击，取过载系数 为 2 9550 =2 955096545=m 2=559 135 （ =m M 为重锤质量； d 为卷筒直径； g 为重力加速度 为总传动比 故 过载通过，所以合格。 定传动装置的总传动比和分配传动比 动装置总传动比 驱动链轮线 速度 300 初选链轮链条 传动中 链轮分度圆 直径D=802买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 0 6 0 0 . 3 7 . 1 5 m i 8 0 2v (013 965 1357 . 1 5ni n 式中：0n 电动机满载转速 ; n 工作机主动轴转速 配减速器的各级传动比 查 文献 2表 ，则13231 6 ii i；取二级斜齿轮传动比2 3i ，则2332 2 ii i。 轴的运动和动力参数 10 965 m i （ 121965 4 7 . 3 1 m i . 4n rn i 2324 7 . 3 1 1 5 . 7 7 m i rn i 3431 5 . 7 7 7 . 1 7 m i 2 5n rn i 0n 电动机满载转速 2 各轴输入功率： 各连接的效率： 联 10 4 1 0 . 9 9 4 0 . 5 9P P k w 联（ 21 4 0 . 5 9 0 . 7 5 0 . 9 7 0 . 9 8 2 8 . 9 4P P k w 蜗 齿 滚32 2 8 . 9 4 0 . 9 7 0 . 9 8 2 7 . 5 1P P k w 齿 滚买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 43 2 7 . 5 1 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 3 2 4 . 3 2P P k w 齿 1114 0 . 5 99 5 5 0 9 5 5 0 4 0 1 . 6 9965 （ 2222 8 . 9 49 5 5 0 9 5 5 0 5 8 4 14 7 . 3 1 3332 7 . 5 19 5 5 0 9 5 5 0 1 6 6 6 01 5 . 7 7 4442 4 . 3 29 5 5 0 9 5 5 0 3 2 3 9 37 . 1 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 主要零部件的选择、设计和校核 轮蜗杆的设计与校核 择蜗杆传动