精轧机组F1轧机主传动系统设计

本 科 毕 业 设 计题目 ： 精 轧 机 组 F1 轧 机 主 传 动 系 统 设 计学 院: 机械自动化学院专 业: 机械电子工程学 号:学生姓名: 指导教师:日 期:摘 要精轧机作为轧制过程中最后一道轧制过程，对轧件的性能影响较大。精轧机在轧制过程中不仅要对轧件的宽度厚度进行控制，还对产品其他性能进行监测。对于热轧机，轧机还要承受高温影响。为保证轧件的产品要求，轧机的主传动系统必须保证良好的传动要求及品质要求。目前由于科技水平的不断进步，轧机在各方面性能都不断进步，为钢铁公司创造了不斐的收益。F1 精轧机主传动系统是将电机输出转速通过减速或增速来实现工作要求。本次设计根据需求采用减速方案，采用单级斜齿轮传动，传动过程简单，减少了功率的损耗，同时也保证了较高的传动精度，采用斜齿轮传动在一定程度上增加了传动强度；降低了维修的困难度。此次设计的最主要的目标是对轧机有更深层次的了解，与此同时还需要对传动系统进行设计和核算并了解其他各种部件的选择原理。最后根据设计的尺寸参数，绘制减速机的装配图和关键零部件的零件图，来更深一步的了解减速机内部的结构。关键词： 精轧机； 主传动系统； 减速箱； 齿轮IAbstractAs the last rolling process in the rolling process, finishing mill has a great influence on the performance of the workpiece. In the process of rolling, the finishing mill not only controls the width and thickness of the workpiece, but also monitors the other properties of the product. For hot rolling mills, the mill also suffers from high temperatures. In order to ensure the product requirements, the main drive system of rolling mill must ensure good transmission requirements and quality requirements. At present, due to the continuous progress of the scientific and technological level, the rolling mill in all aspects of performance are constantly improving, Steel Corp has created an tremendous income.The main drive system of F1 finishing mill is to realize the output speed of the motor by slowing or increasing speed. This design according to the demand of the reduction scheme, using the single stage helical gear transmission, the transmission process is simple, reducing the power loss, but also to ensure the higher transmission precision, using helical gear transmission intensity increases to a certain extent reduces the difficulty of maintenance. The main purpose of this design is in the sake of having a deeper understanding of the mill, and to design and calculate the drive system, and to understand the selection principle of other components.Finally, according to the design of the size parameters, draw the reducer assembly drawing and key parts of the parts diagram, to further understand the internal structure of the reducer.Key words: Finishing mill; Main drive system; Reducer; Gear目 录1 绪论 .11.1 选题背景 .11.2 目的 .11.3 轧机的发展 .11.4 轧机主传动系统的组成 .22 设计要求及参数 .42.1 设计题目 .42.2 设计参数 .42.3 设计内容 .43 总体方案设计 .53.1 传动方案设计思路 .53.2 传动方案设计 .54 电机的选择及传动比的确定 .74.1 轧制力及力矩 .74.1.1 轧制力的确定 .74.2 电机的选择 .94.2.1 电机的选择原理 .94.2.2 电机功率的计算 .94.3 传动装置运动参数的确定 .104.3. 传动比的计算 .104.3.2 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算 .105 齿轮的设计计算 .125.1 按齿面接触强度设计 .125.2 按齿根弯曲强度设计 .145.3 齿轮几何尺寸的计算 .176 轴的结构设计与校核 .186.1 高速轴的结构设计 .186.2 低速轴的结构设计 .196.4 低速轴的校核 .216.4.1 低速轴受力分析 .217 轴承的选择及校核 .237.1 高速轴轴承 .237.2 低速轴轴承 .238 键的选择及校核 .258.1 高速轴与联轴器键连接 .258.2 低速轴上的键连接 .259 润滑方式、润滑油牌号以及密封装置选择 .2711 设计总结 .29参考文献 .30致谢 .31I附录 .3201 绪论1.1 选题背景钢铁工业从七八十年代以来就开始作为我国经济的一个有代表性的产业，它从某些方面来说代表着其国家经济方面的水平高低，钢铁行业的发展直接影响着各行各业。随着中国科学技术和经济的快速发展，中国的钢铁形工业在取得了巨大成就的同时很多问题也浮现出来：1.据统计中国在 2012 年的钢铁产能大约达到了九亿吨。然而，在此种情况下，国内钢铁企业还在继续增产，同年兴建了宝钢和武钢的很多项目；2.产物结构分布混乱，同质化严重；其次科技含量和性价比较高的比较高的钢铁产物比例太低；3.钢铁行业在市场的集中度不够，非重点的企业投资越来越迅速。自 2010 年后多数比较受重视的大型或中型钢铁企业受市场低迷影响实施了降产举措，在一定程度上缓和了市场的供需求关系，但一些非重点企业却倚靠低成本对他们的有力形势来增加产量；4.钢铁出口稳步增长，但利润较低；5.主要钢铁行业均面临较大持续下滑的风险。 1钢铁行业在我国的经济发展中的地位不容小觑,它的发展影响着我国各行各业走向,是我国的国际经济地位的指向标。由于金属矿石在国际上的价格有越来越高的趋势,这无疑冲击着我国的钢铁行业，带来的影响就是从中所获利润逐渐减少,这在一定程度上冲击着我国的经济。目前我国正处于“十三五”发展时期，当前我国经济发展进入新常态，各种行业兴起，尤其是计算机行业和电气行业，虽然我国在机械方面的产业的发展处于艰难时期，面临多重困难，但是不可忽视的是在机械方面的产业仍然是促进我国经济加速的重要支撑，这也是其发展的机遇。1.2 目的从此前的种种现象看来，中国在机械方面产业的发展跟其他制造业强国比起来仍然相形见绌。为提高中国制造业整体水平，首先得从材料的质量上下手。中国目前很多产品竞争不过其他国家在很大程度上是因为原始材料的在品质方面达不到要求。钢铁行业目前需要改变原来的发展模式，才能改变其夕阳化的局面。首先从源头上要有所改变，提高轧机的质量，精度，效率在钢铁行业的发展中很有必要这在一定程度上提高了钢板质量以及精度，减少材料的浪费，降低了废品率。轧机传动系统的合理设计在很大程度上提升了轧机的质量。 1.3 轧机的发展18 世纪末，英国 一名叫做 H. 科特的人最先发明了通过水力作为驱动力的二辊轧机。随后，J. 皮卡德尝试把蒸汽机与轧机结合，用蒸汽机提供动力来驱动轧机，1这一做法大大提高了轧机的工作效率，使的轧机开始得到广泛的应用。19 世纪中期，德国发明出了万能式轧机。1891 年，美国的宜家钢铁制造公司制作出了四辊的厚板轧机。1897 年德国成功地将电力用到轧机中，采取电动机来驱动。在 50 年代后，张力与板型控制类型的的大型冷连轧机组开始迅速发展，与之同时发展的还有连续铸坯机，这些各种类型的轧机几乎取代了粗轧机，他们开始与热连轧机组成联合机组。1.4 轧机主传动系统的组成轧机由电机、传动系统、工作机座和轧辊组成；轧机的传动系统由联轴器、减速齿轮箱、连接轴组成 11，他们的功能和用途如下：1.减速机减速机的作用是把电动机提供的转速转变成轧制过程中轧辊需要的转速。因为高速电机在价格是比低速电机便宜。而一个装置是否需要用到减速机，要考虑的是购置减速箱的用度或着生产减速箱及其在摩擦损耗上所花的费用是否低于低速电动机与高速电动机之间的差价。通常，只有当轧机轧辊的转动速度不大于 200 到 250r/min 时才会选择采取减速机，当轧辊转速大于 200 到 250 r/min 时则不用减速机而是直接采取速度稍微低的电机较为适宜。在可逆轧机中，尽管轧辊的转速比 200 到 250 r/min 还2要小的时候，一般也不用减速机而是直接选择采取低速电机，这是因为对于此种类型的传动传动系统采取低速电机更易于实现可逆运转的功能。此外，当需要高的轧辊转速时，会设置增速机。2.连接轴轧机经常使用到的连接轴类型为梅花接轴、齿式接轴、万向接轴和联合接轴（一头为万向接轴而另一头是梅花接轴）. 7连接轴选择什么样的类型通常与轧辊的调整量和连接轴允许的倾斜的大小等相关因素来有关，选取原则如下：(1)用于初轧（因为板材较厚）因此轧辊调动量较大，故角度一般在 8到 10之间；(2)对于型钢来说，轧机的轧辊调整量较小，一般只在轧辊磨损严重或者调换新的轧辊时才会进行轧辊调整，通常选择梅花接轴或者联合接轴；(3)小型轧机和线材轧机轧制时速度一般较高，虽然轧辊的调整量很小，但考虑到在高速的状况下仍然要要保证运转的平稳与可靠，故通常采取齿式类型或弧面齿形类型的接轴；(4)在带钢轧机精轧机组上，若连接轴倾角不大且扭矩合适可采用孤面齿形接轴；如果当倾角或扭矩较大时则采用万向接轴。3.联轴器联轴器种类分两种，目前用得最广泛的是齿轮联轴器。32 设计要求及参数2.1 设计题目设计题目：精轧机组 F1 轧机主传动系统设计2.2 设计参数轧辊直径：825mm 轴颈直径：335mm 板坯厚度：40mm 压下率：40% 轧制速度：2.05 m/s 钢坯温度 1300产品规格：厚度 1.2-12.7mm 宽度 720-1430mm 材质：碳钢、合金钢、 硅钢，最高强度， 70MPab50s工作制度：24 小时工作制，轴承寿命 10 年2.3 设计内容1.总体方案设计2.电动机选型3.减速箱的设计（包括齿轮及轴的设计与校核）43 总体方案设计3.1 传动方案设计思路在确定传动应选择什么方案时方案时，应充分了解传动机构的功能及适用工作条件，与此同时还要结合工作机所传递的载荷性质和大小，以及其工作的运动方式和速度，工作条件也必不可少，分析比较各种所设计的传动方案。 43.2 传动方案设计轧机示意图：工作流程从右至左，根据计算功率选择电动机型号，如果计算出来的电机功率太大，找不到适用的电动机的型号，可以考虑选择用多个电机来进行驱动。只用一个电机驱动的情况称单电机驱动，多个电机驱动的情况成为多