毕业设计论文-推钢机设计【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 大学 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目： 推钢机设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 推钢机设计 摘 要 针对包钢高速线材厂加热炉推钢机运行可靠性差，工作部件磨损严重，维修与调整工作量大等问题，对原机械式传动推钢机进行了改造。重点介绍了液压推钢机的传动原理及在设计过程中需要注意控制的关键问题，对各主要零部件进行计算较核，最后提出了一套完整的操作规程和安装维修的方案。 改造后的推钢机不仅满足了生产新产品的要求，且同步精度高、噪音低、振动小，同 时还降低了能耗，提高了系统工作的可靠性，取得了很好的效果。 关键词： 加热炉；推钢机；液压系统；可靠性；安全性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 f at as as so of of o.1 of to be in it be in on of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 I 录 一章 绪论 1 材生产的基本知识 2 速线材轧制工艺流程 2 次设计推钢机的类型特点 4 第二章 方案选择 6 钢机的形式和特点 6 钢机的主要技术参数 7 第三章 液压系统的设计 10 有推钢机的工艺参数 10 压系统的初步设计 10 定液压系统参数 10 压缸选型 12 定液压系统图 12 择液压元件 13 择液压泵和电机 13 、辅件的选择 13 定管道尺寸 14 箱容积的确定 14 第四章 推杆的计算 15 杆的稳定性 计算 15 动梁的选择 18 头材质的选用及焊接 19 头材料选择 19 头的焊接 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 推头焊缝强度计算 20 头的连接部分 20 头安装调整 21 第五章 齿条齿轮传动设计计算 22 轮齿条传动的概述 22 始数据的确定 22 要几何参数的计算 23 轮齿条传动的强度计算 25 触疲劳强度校核 26 条齿轮传动的弯曲疲劳强度校核 30 第六章 轮轴的设计 34 向轮轴的计算 34 本参数的确定 34 择轴的材料 34 步估算轴径 34 的结构设计 35 受力分析 35 的疲劳强度校核 39 的静强度校核 41 的刚度校核 41 制工作图 41 轮轴的校核 41 轮轴的外力分析 41 力分析及危险断面的确定 43 轮轴的强度校核 44 第七章 推钢机的规程与维修 45 钢机的规程 45 钢机工作 注意事项 45 刚机常见事故与处理 45 钢机的点检维护 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 钢机的维修 47 修准备 47 钢机拆卸 47 部件清洗检查 48 装调试 48 结 论 49 参考文献 50 致 谢 51 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第一章 绪论 材生产的基本知识 我国现行有关标准规定，直径为 59 毫米是盘圆卷状态的热轧圆钢称为线材，它是热轧型钢中断面尺寸最小的一种，线材因以盘卷状交货，故又称为盘条。线材用途很广，在国民经济各部门中线材占有重要的地位。有的线材轧制后可直接使用，主要做钢筋混凝土的配筋和焊接结构件用，例如经过拉拔成各种钢丝，再经过冷锻及捻制成为弹簧等等。线材应用范围不仅相当广泛，而且用量也大。据有关资料统 计，各国线材产品产量占全部热轧材总量的 例如美国约占 5%，日本约占 8%，英国和饿国约占9%，西德约占 11%，法国约占 14%，我国约占 10%左右。 高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物，是冶金技术、电控技术、机械制造技术的综合产物。高速轧机的特点是：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳化钨环和自动化。产品特点是盘重大、精度高、质量好。通常高速线材轧机的工艺特点可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最重要工艺特点。实现高速首先是设备，如推钢机、加热炉、精轧机、夹送辊、吐丝 机要能适应高速运转。推钢机的可靠性和工作能力直接影响了线材轧制速度。 速线材轧制工艺流程 钢坯运入成批称重入库存放炉前上料钢坯质量检查单根称重加热粗轧切头尾中轧预精轧切头尾精轧穿水冷却吐丝成圈散卷控冷集卷切头尾压紧打捆卸卷入库 从工艺流程可以看出推钢机主要是在线材生产的加热环节起重要作用，高速线材轧机的主要特点为：高速、单线、无扭轧制、组合结构小、辊径宽度小、延伸大、轧件尺寸波动小。碳化钨有很高的耐磨性，轧出的线材表面光滑。线材是热轧生产中断面最小，长度最大， 而且是盘成卷状的产品，其断面主要是圆形，也有六角、方形和异形断面的。圆形断面线材的规格是 2 P a 总 5 33，经常生产的是 59 ，盘卷内径为 700上，外径为 1 0 0 0 1 4 0 0 盘重为 100等。线材按用途买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 分热轧状态和经二次加工制订，导金属制品两种。后者要求断面形状和尺寸准确。目前的技术已能将线材断面尺寸公差和圆度控制在 ，长度公差在 以内。 1）一般工艺流程如下： 图 材生产的工艺流程 2）摩根高速线材轧机的工艺流程如图 示： 称重 装料 加热 轧制 冷却 卷取 运输道冷却 检查 打捆 称量 入库 控制冷却 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 根高速线材轧机的工艺流程 次设计推钢机的类型特点 推钢机位于钢坯和加热炉之间，是步进式加热炉的重要辅助设备，所以推钢机推头买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 必须承受高的温度和压力。由于科学的进步和生产力的提高，加热炉以及其它 设备的不断改进和完善大大提高了生产的效率，同时过去老式的推钢机工作能力慢慢的不能满足当前的生产要求。 液压推钢机是冶金轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，它充分使用了液压油缸和液压系统的出力大，体积小操作方便的优点。使推料工序得到减化，同时也降低了设备成本，与老式机械推钢机相比，占地面积缩小到原来的 1/2 1/3、设备投资节约一半 、备件费用是机械推钢机的 1/6 1/10。液压推钢机使用操作方便、使用性能长期稳定。 液压推钢机能很好解决 在高温、高粉尘下工作油缸的密封、主机导向部位的密封及磨损 的 问题，它结构简单 ,操作方便 ,刚性好 ,效率高 ,性能长期稳定 ,可单机使用 ,亦可双机并用 ,多机并用 ,是新型钢铁企业解决占地面积小、厂家投资少的理想设备。 所以现 急需设计一种推力大，而且运行可靠，体积小现代推钢机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第二章 方案选择 钢机的形式和特点 用来向连续加热炉中装出原料的机械设备称为推钢机。对于端出料的加热炉，推钢机的作用是将原料由炉尾推进炉内，经加热后由炉前顶出；对于侧出料的加热炉，推钢机将原料推至出料位置，再由出钢机将原料从侧出口处推出炉外。 推钢机的种类很多，有螺旋式的 ，齿条式的，液压式等。不同形式的推钢机有着不同的优缺点，例如齿条式推钢机的特点是：传动效率高，使用可靠，维护量小。根据现场多年使用推钢机的经验，当推力大于 200不用齿条式为宜。各种推钢机的类型及结构特征如表 示。 表 推钢机的类型及结构特征 序号 型式 结构及操作特征 适用对象 1 螺旋式 由螺杆螺母机构推动钢料，结构简单、重量轻、易于制造。但传动效率低，零件易磨损，推力、推速和行程均较小，应用受到限制。 适用于小型、线材车间，推力在 20 吨以下。 2 齿条式 由齿条齿轮系统推动钢 材，传动效率高，工作稳妥可靠，不需经常维修，推力、推速及行程较大，但结构复杂，自重大。 适用于推力在 20 吨以上大中型型钢车间及钢板车间。应用较广。 3 杠杆式 采用曲柄连杆结构推动钢料，结构复杂。重量较大，行程较小，但推速高、操作灵活。 适用于线材及小型车间推动长坯料。 4 液压式 由液压缸推动钢料，结构简单，重量轻，工作平稳，调速方便。需设置液压站，液压元件供应困难。 适用于各轧钢车间，各种吨位均推荐采用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 由于要求推力比较大，所以推钢机设计首先选择齿条式的推钢机；但是齿条式推钢机存在着一些问 题： 1）由于齿条行程较长在运行过程中容易出现“前倾”或“后仰”现象；同一钢坯推头的四个托轮在安装调整时较为困然，很难保证四个托轮上轮面在同一个标高上。以上因素直接影响到开式齿轮与齿条的正常啮合，致使齿面磨损加快并偶有断齿现象的发生。 2）钢坯受冷热变形等各方面影响，平直度存在一定的误差，而齿条之间与钢坯推头之间均为“硬”性联接，彼此间传动不能很好地互相补偿及自动调节，造成齿条施压力不均。同时推钢机的工作环境较差，氧化铁皮、煤粉等固体颗粒较多致使齿面磨损严重。 3）该设备的部件连接环节繁杂、结构不紧凑、安装 及传动误差较大，设备的运行稳定性差，剧烈的振动使轴承座经常联接松动、轴瓦磨损严重，大大增加了维修、调整工作量 4）在实际生产过程中，一般要求推钢机的回程速度快，推进速度慢，而此传动形式的推钢机不易实现调速，因此对生产节奏影响很大。 由于对推钢机的各项性能提出了更高的要求，同时安装空间也受到了限制。如果继续使用机械式传动推钢机，不但无法克服以上其所固有的种种缺陷外，还将使设备投资费用增加，设备的运行可靠性无法保证。最后针对齿条式推钢机的缺点及液压传动的特点，决定设计一套液压式传动的推钢机来代替齿条式的推钢机。 近几年来推广采用液压式的推钢机，这是因为推钢机的往复直线运动很容易由油缸来实现，且油缸是一种简单，可靠，轻便的机构。液压式推钢机的优点：设备质量小，机构灵巧，尺寸紧凑，占地面积小；易于实现无级调速；易于控制过载；能自行润滑，调压方便。 钢机的主要技术参数 推钢机的主要技术参数有三个：推力、推速和行程。 （ 1）推力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 推力可由下式计算： （ 式中 ， P 推钢机推力， N； 摩擦系数， 一般取 R 附加阻力系数，如新炉滑道表面较粗糙时，可取 Q 坯料质量， t。 （ 2）推速 推钢机推杆的运动速度称为推速，推钢机的速度取决于以下三个方面的因素： 1) 原料的断面形状和断面尺寸； 2) 加热炉生产率； 3) 轧制周期及出料方式。 在电动机正常负载的情况下推进通常采用 s。对于小吨位推力的推钢机，螺旋式推 钢机的推速比齿条式推钢机的推速低些。一般来说，影响推钢机生产率的主要因素是推钢机返回的空载时间。为了提高产量，中小型轧钢车间加热炉用的推钢机的返回速度可取得比推速大一倍以上的速度，以缩短空载时间。采用液压式推钢机其速度的改变较为简单、方便。推钢速度可参考下列范围选取： 断面高为 3090钢坯（锭）， V=4060mm/s； 断面高为 100160钢坯（锭）， V=60100mm/s； 端面高为 200300钢坯（锭）， V=100120mm/s。 （ 3）推程 推程是指推杆运行的距离，推钢机 的推程通常采用 m，其大小取决于上料方式： 1) 如采用吊车直接上料，其工作行程根据每次吊钢的数量及规格来确定，一般都买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 大于每次装料的总宽度； 2) 如采用辊道上料，最大行程比工作行程大 3001200据检修要求推头退到外侧所需的长度来决定），行程应大于辊道的宽度，并加上钢料翻钢，排钢所需要的操作距离及推钢机退回时原料的弹回量等距离之和来确定。参考表格如表 表 钢机基本参数系列（ v=m/s） 推力吨 50 10 2 20 2 30 2 40 2 50 2 75 2 100 2 150 2 200 2 250 2 推速 进 退 程（ m）： 1、 2、 3、 4、 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第三章 液压系统的设计 有推钢机的工艺参数 1) 总推 力： 2100 2) 工作行程： 17503) 液压缸行程： 22504) 推进速度： 65mm/s; 5) 回退速度： 200mm/s; 压系统的初步设计 根据总推力 F=2100步设计推钢机由六个液压缸组成，要求六个液压缸做到同步，选用机械联结的同步回路。该系统负载不稳定，速度需要调节，选用节流阀控制系统的速度。一个油缸的工作负载 1F =6F=62100 50 （ 定液压系统参数 1）初选液压系统的工作压力，设 1P =16定液压缸尺寸 根据油缸受力平衡方程，得出 1A =)( 211 （ 式中 ， 1P 液压系统的工作压力， 2P 回油背压（即液压缸有杆腔的油压），设 2P = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 油缸的机械效率，取 = 则 1A =6310)0 =324 2 （ 0 444 1 （ 根据 机 械零件设计手册，活塞直径取 20 5 422 根据机械零件设计手册，活塞杆直径 d 取标准直径，取 60 ，则 2221 3 802244 2222 2011644 有杆腔的活塞面积 221 179 3）确定液压缸流量 32111 m i 32122 一个液压缸的功率为缸( 缸（ = 3336 3 03 5 =35文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 六个液压缸所需功率 10635 。 （ 压缸选型 根据以上计算可知工作液压缸是重型液压缸，选差动缸，为了确保工作的可靠性，最大工作压 力为 25配型式选用 脚架固定式，行程 S=60 2250，其结构图如 3示。 图 3压缸结构图 定液压系统图 1）调节方式 由上述计算得知，该液压系统流量较大，压力也较大故选择节流阀调速，又因为出油口节流有液流阻尼，它的动刚度比进油口节流调速回路好，因此选择回油口节流的节流阀调速回路。 2）油路的循环形式 由于选用了节流回路，此系统必为开式循环。 3) 液压泵型式的选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 该系统一个工作循环过程中流量变化比较大，因此选用变量泵。 4）速度换接方式 因为该系统流量大故考虑用电液换向阀，电液换向阀换向灵敏度高，液压冲击小。 择液压元件 择液压泵和电机 1）确定液压泵的工作压力 已知油缸最大工作压力为 16油管路压力损失为 2液压泵的工作压力 182161 （ 2) 液压泵的流量 泵（ 取 K=泵漏油损失的系数） m 04 5 Q 泵 3）选择液压泵电机 由公式： 泵泵 （ 8 0105 0 01018 336 、辅件的选择 1）电液换向阀 2）溢流阀 3）单向节流阀 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 4）单向阀 5）二位二通换向阀 6）油缸 7）压力继电器 定管道尺寸 根据 总压油路，设 v=3m/s 则 3 （ 选油泵出口的压油管路为 380 的无缝钢管。 分支压油管路，设 v=3m/s 则 3 分 选 的无缝钢管。 总 回油选 2回则 2 3回d 83 =100 4 的无缝钢管 ， 分回油管选 的无缝钢管。 箱容积的确定 按经验公式： 5001010 =15000L。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第四章 推杆的计算 首先选择推杆必须保证其的强度和刚度。另外 因为推钢机的工作行程长，推杆长将近 7 米，这为加热处理带来了极大的困难（现在条件没有这么深的炉子），制作时可以将推杆分成两段（推动梁和推杆）在热处理，粗车后将两段接头用螺栓联接。推钢机的受力简化如图 示。 图 钢机的受力简图 杆的稳定性计算 （ 1） 选择材料 初选材料 500 为制作推杆，材料的机械性能：s=270b=500 %=18， %=25， 2350 ，并且以圆钢来计算。 （ 2）推杆推动钢坯运动时主要是受到轴向的压力，当压力逐渐增加到某一极限值时，推杆的直线平衡变为不稳定，由已知推钢机的总推力 100总，即一根推杆所承受的推力为： 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 5 02 1 0 06161 总 （ 3）推杆的许用强度为 = 00，则 06102 1 0 0 总=7 2700 2 （ 07 0 044 式中 ， D 推杆的最小许用直径。 很显然，此时的计算只考虑推杆的强度，并没有考虑推杆受静压力时稳定性问题。 （ 4）考虑推杆静压稳定时，按下式计算： 2稳（ 式中 ，稳K 稳定安全系数，钢取 3； 稳定系数， = 1F 推杆承受的实际推力， N； L 推杆的全长， I 推杆最小 截面处的抗弯截面惯性矩，644 。 因为压杆的中点，增加一个中间支座（齿轮，导向轮），相当于推杆长度变为2，推杆的临界压力变为 2222 4)2( （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 所以 212142 ）（稳，取稳K=2，即： 26 4 0 0103 5 024 235 N 4 0 0103 5 =公式： I=644D （ 所以 D= 44 7246464 10上述按强度计算的推杆直径相比较，取大值，即取 D=110为推杆的最小计算直径。 （ 5）选择合理的截面形状 从欧拉公司22l ，看出截面的惯性矩 I 越大，临界压力经验公司又可以看到柔度 越小，临界压力越高。由于，所以提高惯性半径 i 的数值就能减小 的数值。可见，如不增加截面面积，尽可能地把材料放在离截面型心较远处，以取得较大的 I 和 i，就等于提高了 临界压力，则空心环行截面就比实心圆截面合理。如图 示 。 图 杆截面 d=110 D=150 d =100文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 即 222444 ，取 D=150 则由以上公式 102 d 整得 d 100 动梁的选择 （ 1）考虑到安装导向轨和齿条的固定，分别在梁的上下表面加工槽沟，下表面安装齿条所以槽沟长度应与齿条长度相同，大小为 2750表面安装导向轮的导轨所以加工导轨槽为 2260了减小推钢时梁的摩擦在梁的安装上导向滚轮，根据梁 的尺寸直接选用成品直径为 90滚轮，在梁的两侧加工长度为 2906为 90的总长度直接取 3335端分别与液压缸活塞杆和推杆联接。所以梁的截面图如图 示。 图 动梁的截面图 （ 2）滚轮轴承的选择 滚轮轴承直接根据滚轮直径选择成品型号为 （ 3）推动梁与液压缸活塞杆联接 首先将液压活塞杆与推动梁两段的接头处分别加工成内、外螺纹，将螺纹旋入后，进行调整联接的 平直度并在接头处打坡口，焊牢，焊缝要求按 准的 级规定探伤，焊后再进行精加工。注意接头位置应避开最大的弯矩和最大剪力点。 210201文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 头材质的选用及焊接 头材料选择 推头及推头连接板采用 2于奥氏体耐热钢。 头的焊接 为了保证焊缝熔透，将推头连接板坡口加工成如图 示尺寸。焊前用氧 50O C，用点温度计检测预热温度；推头及推头连接 板相焊，属于同类组织的钢焊接，考虑该焊缝处处于高温区，要求焊缝具有较高的抗疲劳性能，同时 图 缝坡口形式及尺寸 也 考虑到焊缝与母体材料成分相近，选用 条较为合适，这种焊材含 最高，具有较高的热强性，若无 用 用。焊前焊条烘干到 250350o C，保温两小时，放入保温筒内，随用随取；为防止焊接变形，两边要交替焊接；打底焊电流要大些，尽量压低电弧，不做摆动，保证根部焊透；清理层间渣皮、缺陷等，并注意保持层间温度；为防止 焊缝产生热裂纹，打底焊以后各层的焊接应采用小电流，宽焊道，薄焊层的操作方法。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 头焊缝强度计算 计算焊缝强度时，假定焊缝处的应力分布是均匀的，且不计残余应力的影响。这是因为焊缝附近的应力分布非常复杂，应力集中及应力很难确定，上述假定可使计算大为简化，如图 头的受力简图。 如图 头的受力简图 （ 1）许用应力的确定 根据机械设计表 9 1 查得该类型焊缝静载荷的许用应力 =200 许用剪切力为 =140 （ 2）参数的确定 静载荷 F=350据焊缝的长度 L=70查新编机械设计手册图 4 6 得K=20 （ 3）强度计算 由公式 =03503 （ =0S， 故 静强度足够。 的刚度校核 轴的安全裕度较大，刚度较好，校核计算从略。 制工作图 根据工作要求确定各段轴径公差、表面粗糙度、过度圆角、中心孔型号、键槽尺寸及公差，提出技术要求。 轮轴的校核 根据齿轮的尺寸，初选轴径 180 ，带键槽，材料为 45 号钢，许用应力 =120 齿轮轴的外力分析 齿轮上的 圆周力别向 C 截面的形心简化可知，轴在水平和铅垂两个平面发生弯曲变形，同时轴还有扭转变形，如图 示 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 42 A B C A B C A C B c) d) e) A B C 20000 Z X A B C b) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 43 图 轮轴弯扭图分析 由计算得传递扭矩 T=1736 由公式 得圆周力 22=31036017362 =9644N 径向力 0209644 =3510N 力分析及危险断面的确定 （ 1）轴在水平面内弯曲的最大弯矩为 a x M = 964.4 （ （ 2）轴在水平面内弯曲的最大弯矩为 A B C T A C B f) g) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 44 a x = =3