双辊驱动五辊冷轧机的设计【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 双辊驱动五辊冷轧机的设计 摘 要 冷轧钢板和带钢近年来得到较大的发展，自 二十世纪八十年代 开始出现了全连续冷轧机，这种轧机只要第一架引料后，可实现连续轧制。全连续冷连轧机可以提高生产率3050%，产品质量和成材率也得到很大提高。随着工业生产的发展，对极薄带材要求增加特别是微电子工业对极薄带材要求更高。而轧制薄带要求轧辊直径更小。 本设计针对某厂冷轧生产线中的主体设备轧机进行了改进设计，又原来的四辊改为五辊，对改进后的轧辊及机架等主要零件进行了强度校核。 在设计中，首先对设计轧机的方案进行了选择和评述， 然后计算了轧制时所需要的力和力矩，从而确定了主电机的容量，并对电机进行了校核。计算了轧辊尺寸并校核了它的强度。本设计还计算了压下系统：压下螺丝的主要参数、其传动力矩及换算到电机上的静力矩，确定了压下螺母的尺寸并对压下螺母进行了校核。对机架的尺寸、应力进行了计算及其强度的校核。对联接轴也进行了计算，分析计算了扁头，并对其进行了强度的计算 在最后，对整个轧机的润滑方法、试车方法和对控制系统进行了评述，并对其进行了经济效益分析。 经过计算和校核，改进后的轧机满足工艺要求，改进的五辊轧机结构合理。 关键词 ：冷轧 轧机 多辊轧机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 in 980s to so as of 050%, a is is to be on in of in to so on on In to to on of on to on to to on To on on on to n to on to on to is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 1 题的背景和目的 1 轧板在国民经济发展中的作用 1 轧机国内外的发展现状和趋势 2 辊轧机研究内容和方法 4 轧机在车间的布置和作用 4 轧机的生产工艺 4 辊冷轧机的研究和方法 4 2 方案的选择与评述 5 案的选择 5 作辊驱动方案 5 承辊驱动方案 5 作辊单辊驱动方案 6 承辊单辊驱动方案 6 案评述 7 3 轧机主电机容量的选择 8 制力的计算 8 制规程 8 辊主要尺寸的选择 8 制力的计算 10 制力矩的计算 15 电机容量的选择 24 选电机容量 24 电机轴上的力矩 26 机负载图 28 机校核 30 4 轧辊的计算 32 辊的接触强度计算 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 核压应力 32 应力校核 33 承辊计算 33 承辊变形计算 35 5 轧辊的调整机构 39 辊调整装置的作用和类型 39 辊调整的的作用包括以下方面 39 整装置根据各类轧机工艺要求 39 下系统的计算 40 下螺丝的主要参数 40 下螺丝的传动力矩 41 算到电机轴上的静力矩 42 机校核 44 下螺母主要尺寸的确定 44 下螺母的校核 44 轧辊平衡装置 45 轧辊平衡装置的作用与特点 45 轧辊平衡力的确定 46 6 机架计算 48 架的强度计算 48 了简化计算作以下假设 48 架简图及受力图 48 度计算 49 架的参数 51 架应力的计算 52 架应力图 53 度校核 54 架的变形计算 54 7 联接轴的计算 57 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 头的计算 57 块式万向接轴主要尺寸的确定 57 口式扁头受力分析 57 度计算 58 头的计算 59 度计算 60 8 设备可靠性经济评价 62 械设备有效度 62 资回收期 62 9 润滑方法的选择 63 辊轴承润滑 63 字齿轮及支承轴承润滑 63 辊冷却 63 10 试车方法和对控制系统的要求 64 车要求 64 护规程 64 结论 65 致谢 66 参考文献 67 附录 68 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 双辊驱动五辊冷轧机设计 1 绪 论 题的背景和目的 冷轧钢板和带钢近年来得到较大的发展，七十年代国外带钢冷连轧机共 196 套。末架出口速度可达 254107 米 /秒，窄薄带厚度仅 米，为了提高产量，冷带卷已达60 吨，一套冷轧机年产量可达 350 万吨。 自 1979 年开始出现了全连续冷轧机，这种轧机只要第一架引料后，可实现连续轧制。全连续冷连轧机可以提高生产率 3050%，产品质量和成 材率也得到很大提高。 随着工业生产的发展，对极薄带材要求增加特别是微电子工业对极薄带材要求更高。而轧制薄带要求轧辊直径更小。一般简单的关系 d=100制 米厚的带钢应为 100 毫米，有张力轧制可以稍大些。对于中小企业为生产薄带将四辊轧机工作辊减少，支承辊直径加大，由于轧辊直径不匹配加大轧辊的磨损，为此，采用在二个工作中间加上小直径的工作辊，组成五辊轧机，轧制形成异步轧制。这种轧机对四辊轧机改造尤其重要，只要将齿轮座改造就可以实现。不少企业为生产薄带采用五辊冷轧机可采用双辊驱动工作辊或双辊驱动只 承来实现。也可以采用单辊驱动五辊轧机，这样改造成本更低。总之，为生产薄带采用五辊轧机进行生产是很好的方法。为提高水平刚度也可采用具有侧支系统的五辊轧机称为 冷连轧的最后一架也可以改造五辊轧机以便轧制更薄的带材。 选题就是在这种情况下进行的，其目的是利用四辊轧机改造成五辊轧机，生产薄带卷材。以满足工业生产需要。要采用 12 辊或 20 辊轧机生产投资大，成本高。利用四辊轧机改造是一个有效的好方法。为此，选择双驱动五辊轧机设计题目。 轧板在国民经济发展中的作用 随着国民经济的迅速发展，冷轧钢板的需求 量越来越大。板材生产在国民经济中的地位也越来越显著，板带材应用范围最广，工业先进的国家钢板产量占钢产量的 5060%，板带钢按产品厚度分为 中厚板：厚度 460 毫米，长度可达 25 米，宽度 4 米。薄板：厚度 毫米，宽度 2050 毫米，可切成定尺长度，也可以成卷供应。箔材：厚度 度 20600 毫米可成卷供应，极薄材最薄可达 米。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 冷轧生产是在再结晶温度以下进行轧制，即常温下进行生产，产品机械性能好，表面光滑。产品用途广泛，可用于军工、轮船、汽车、火车和拖拉机制造。日常生 活用品电冰箱、洗衣机、收音机和录音机。尤其电子工业和微电子工业对薄材使用更多。冷轧产品质量直接影响产品质量，它反映一个国家的技术水平高低。 轧机国内外的发展现状和趋势 冷轧生产的发展方向，提高生产率，采用增加带卷重量，提高轧制速度和作业率等，采用带钢冷连轧机是发展趋势。冷轧带卷的重量已达 40 吨，最大的达到 60 吨。轧制速度 3040 米 /秒。改善工艺润滑材料与轧制速度还可以提高。 在带钢冷轧机上广泛采用液压弯辊装置来改善板型。由于冷轧带钢要求较高，在冷轧机上采用了全液压压下装置，并安装带钢厚度自动控制装 置，以保证带钢厚度公差。对于高速、高产量的带钢冷轧机实现了计算机控制。 第一台全连轧冷轧机是二台五机架冷连轧机，轧制成品厚度为 米，宽度为 6201300 毫米 ，轧辊宽 为 1425 毫米，最大卷重为 32 吨，最大轧制速度为 30 米 /秒。 为改善板型，提高横向偏差的精度，建造了 机和 下 图所示。 图 图 机采用改变移动辊的位置使辊移动到板边位移。这样板的厚 度均匀。而 形状用于轧辊位移形成不同的变形而实现钢板平直。 轧机轧辊的配置方案如图 示 a 二辊式 b 四辊式 c 六辊式 d 七辊式 e 偏八辊式 f 十二辊式 g 二十辊式 图 带冷轧机的形成 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用的较多的是四辊轧机。由于有较细的工作辊和刚度较大的支承辊，故可以采用较大的压下量，产品厚度为 米，一般选用四辊式轧机工作辊直径与成品厚度之比（ D/d）为 10002000。四辊式可分为单机 座和多机座两种布置形式。六辊式由于结构笨拙，调整不便，支承辊和工作辊直径比不超过 3，只是水平刚度稍有增加优越性比四辊式轧机未能广泛的应用。 多辊式的 Y 型，八辊、十二辊和二十辊。因为工作辊直径小，轧制时可以采用较大的压下量，减少轧制道次和中间退火次数，工作辊的拆装，加工又较方便，所以用于生产厚度 米以下的带钢。八辊轧机又称偏八辊轧机，工作辊与支承辊的中心线不在同一垂直平面内，这种轧机结构简单，操作方便，压下量可达 4060%，使用效果较好，适应生产厚度不同的产品。目前有三种型式 见图 示 a 偏八辊 b 偏十辊 c 双偏八辊 图 b 为两个中间辊的偏十辊式， c 为双偏八辊即十六辊式轧机，三种轧机工作辊直径分别为 70200毫米、 120 150 毫米和 80 90 毫米，偏八辊式可轧制厚度为 米。目前常用于轧制硅钢片最小厚度为 米 ,也可以轧制不锈钢 ,最小厚度可达 米 ,双偏八辊可轧厚度为 米 作复杂，故除轧制较薄或硬度很高的金属材料外，一般很少使用 。八辊轧机是在四辊式轧机基础上发展起来的工作辊驱动的四辊轧机。工作辊直径的减少受到传动扭矩限制，支承辊驱动的四辊轧机，工作辊直径的减少受到水平弯曲的限制，而八辊轧机可以使工作辊在垂直和水平方向均不会发生弯曲，设计选择工作辊直径时可以不考虑扭转和弯曲力矩的作用，故可以采用比四辊轧机小得多的工作辊直径。 以上说明可见，工作辊直径是越来越小，而辊数越来越多。其原因是要想生产厚度薄轧材，工作辊直径只有小才能轧出，这是由于轧辊的弹性压扁量决定的，工作辊直径小弹性压扁量小，为保证工作辊变形必须选用更多辊。提高工作辊的刚 度，又因为轧辊间传动时两辊直径之比应为 2 4 倍为好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 辊轧机研究内容和方法 轧机在车间的布置和作用 冷轧车间包括，酸洗、冷轧、退火、平整、横切、纵切、精整等组成。横切是剪切钢板和渡锌板。其次是彩板机组生产不同的彩板。还有硅钢片生产机组，生产硅钢板。但是有些冷轧厂不是所有产品都生产。而组成专向工厂，如硅钢片厂，渡锡，锌钢板厂和才片厂等。 退火分为中间退火、成品退火，一般冷轧工艺只能轧制与道次后，由于加工硬化必须退火变软再进行轧制。 冷轧机的作用就是将钢板轧制成厚度更薄的产品。是冷轧车间的主 要设备，它的生产能力决定了冷轧厂的产量。一般都采用大卷轧制。以便减少轧制道次。冷轧机的布置如图 图 示。 冷轧机卷取机拆卷机冷轧机卷取机拆卷机图 机座冷轧机 图 轧机组 轧机的生产工艺 单机座冷轧机是可逆式四辊冷轧机将带钢卷用吊车吊来放到链式运输机上，进入开卷机后钢板头压平转动开卷机使钢带进行四辊冷轧机进行轧制，到右卷取机后头部夹紧，卷筒胀开，进行第一道轧制，然后轧制反转将钢头送到左卷取机头部 夹紧，进行轧制卷取。卷取采用张力以便卷紧。第二道轧完重新轧制几道后将卷筒缩小卸卷、运走。 冷连轧机钢带钢卷开卷后送到卷取机夹紧头部后进行连轧，轧完后卷取；机卷筒缩小卸卷后用钢带包紧，运走。冷轧机用换辊小车迅速换辊。一次换辊十分钟左右。 辊冷轧机的研究和方法 1、 到冷轧厂进行调研，了解冷轧机生产情况和存在的问题，收集轧制规程和轧机的结构更加进一步了解 2、 制定冷轧机的设计方案和方案评述，通过认真思考、改造创新、方案合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3、 进行设计计算。 4、 对控制系统提出要求，润滑方法选择和润滑油选择合理。 5、 设备的安装和维修方法，设备的经济评价。 2 方案的选择与评述 按轧制品种最小厚度的要求，采用单机座可逆式冷轧机，为轧制较薄的带钢卷，四辊轧机和五辊轧机相比较，五辊轧机比四辊轧机轧制带钢更薄，很适用于小型工厂生产。本设计采用五辊轧机设计方案。驱动方式不同有不同的方案。 案的选择 作辊驱动方案 见图 电机 2 电机联轴器 3 减速机 4 减速机联轴器 5 齿轮座 6 万向连接轴 7 机座 图 工作辊驱动五 辊冷轧机主传动示意图 此方案传动时，轧辊之间空载不打滑，但轧制力过大时，工作辊的扭转强度可能不够，若强度满足要求时，最好采用工作辊驱动为好。 承辊驱动方案 见图 示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 电机 2 电机联轴器 3 减速机 4 减速机联轴器 5 齿轮座 6 万向连接轴 7 机座 图 支承辊驱动五辊冷轧机主传动示意图 此方案，由于工作辊辊靠摩擦传动，易滑。若工作强度不够只能采用支承辊转动方案，小直径的工作辊可以轧制较薄的带钢材。 作辊单辊驱动方案 单辊驱 动方案见图 示 图 作辊单辊驱动方案示意图 这个方案利用工作辊驱动四辊冷轧机卸掉上万向接轴即可，可以轧制比单轧机更薄的带材。若少量的薄带需求可采用这个方法。 承辊单辊驱动方案 这个方案利用支承辊驱动四辊冷轧机，卸掉上万向接轴即可进行轧制。适用于少量带钢需求量。 综上所述，采用支承辊驱动方案，因为生产薄带钢工作辊直径一定要小，否则可以采用支承驱动四辊冷轧机，因为四辊冷轧机不能生产才选择五辊轧机。具体结构见下面选择与评述。 支 承辊单辊驱动如图 示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 承辊单辊驱动示意图 案评述 因为是可逆轧机采用低速咬入高速轧制，因此电机需要调速，选择直流机，可控硅供电。选择具有减速机和齿轮座传动方案。电机容量可以小些。投资费用少。采用滑块式万向接轴，此万向接轴比十字接轴通用，调整倾角较小用弹簧平衡万向接轴，上支承辊采用弹簧平衡，工作辊也采用弹簧平衡，主要原因调整范围小，弹簧平衡可以满足要求，但结构简单。压下系统采用行星减速驱动并安装指针盘指示压下量。轧辊轴承选 用滚动轴承提高轧制的精度。前后安装卷取机实现张力轧制。工作辊采用乳化剂冷却，机架采用闭式机架，保证机架的刚度。以便轧制更薄的产品。 五辊机采用异步轧制，异步轧制是两个轧辊轧制速度不一次的一种新的轧制方法。由于两个工作辊具有线速度差，因此出现了摩擦力作用方向相反的搓轧变形区，大大降低了轧制力，从而采用更大打开压下量，减少逆次轧制更薄的产品提高轧制精度减少轧件宽度方向的厚度差提供可能条件。 五辊轧机是在原有的四辊轧机的四辊基础上，在两工作辊之间加一小直径工作辊，组成五辊轧机，轧制形式为异步轧制，这种轧机是在四辊 轧机基础上的改进，这种改进有它的实用性和可行性，随着工业生产的迅速发展，对带材厚度的要求更加苛刻 极薄带，而生产极薄带就要求工作的辊直径比较小，一般简单的关系 d=1000h,轧制 为 100毫米，有张力轧制可稍微小些，所以一般采用加工支承辊直径减小工作辊直径的办法来实现，由于轧辊直径不匹配，会加大 轧辊的磨损，所以在不改变四辊轧机的条件下，在两工作辊之间加一小直径工作辊，这样就可以轧制 更薄的带钢，这种轧机只要将齿轮座改造一下就可实现，驱动方式可采用双辊驱动工作辊式和双辊驱动支承辊。压下系统有 双电机压下改为行星摆线压下。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 轧机主电机容量的选择 制力 的计算 制规程 表 45#轧制规程 原 始 高 度 H(成 品 厚 度 H(宽 度 B(道 次 轧 前 厚 度 h0(轧 后 厚 度 h1(压 下 量 h(变 形 程 度 % 后 张 力 ) 前 张 力 _) 60 1 0 14000 15000 2 3000 13500 3 8 10000 11000 4 500 10000 5 000 8500 辊主要尺寸的选择 1、 辊身 长度： 支承辊辊身长度： 2L = a 1 （ 因为所设计 为小型轧机，故 取 a=40. 所以 2L =160+40=200作辊辊身长度： 工作辊辊身长度比支承辊辊身长度应稍大些 . 一般取 510取工作辊辊身长度为 220即 1L =220、 下工作辊直径 . 查 1表 32D =L=00=80100 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 取 2D =100、 小直径工作辊直径 查 1表 32以 1D =D=00=4050 1D =50于冷轧薄带钢轧机 要求 无张力 1D 1000 1000 0张力 1D (15002000) =(15002000) 75100此 小直径工作辊直径满足要求 。 4、 中间支承辊直径 中间支承辊直径与下工作辊直径相等取 100、 大支承辊直径 查 1表 33D=(2D =( 100 =200250 3D=250、 辊颈尺寸的确定 查 1表 3动轴承： d=( l=()d 滚动轴承： d=( l=()d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本轧机的轴承采用滚动轴承 . （ 1） 小直径工作辊轴承 4D =(1D =( 50=25 4D =25l =() 4D =() 25=5 1l =25上所述：小直径工作辊轴承采用圆滚子轴承 7105 成对配置。 （ 2） 下工作辊和中间支承辊轴承 5D=(2D =( 100=5055为轧机为小型轧机，故取5D=45l =() 5D =() 45=5 2l =45上所述：下工作辊和中间支承辊轴承采用圆锥滚子轴承 7109，成对配置。 （ 3） 大支承辊轴承 6D=(D=( 250 =125 6D=130l=() 130 =30 3l=120上所述：大支承辊周成采用圆锥滚子轴承 7126，成对配置 . 7、 辊头形式的确定 因为与辊头联结的联结轴承采用十字滑块联轴器，故辊头采用梅花轴头 . 8、 轧机轧 辊辊身呈圆柱形辊身微突，这样当它受力弯曲时，可保证良好板形 . 制力的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 参照 1中第二 章第三节，考虑到轧辊直径与板厚之比甚大，以及由于冷轧时轧制压力较大，轧辊发生显著的弹性压扁现象，近似地将薄摆弄的冷轧过程看作为平行平板间的压缩，并假设接触表面上的摩擦力符合干摩擦定律，因此，采用斯通公式计算轧制力 。 根据斯通公式，轧制时的平均单位压力： m) m （ 所以，轧制总压力 P =式中： k 平均变形阻力， k=0 *m 作用在轧件的入口断面上的水平张力的平均值 *m = 2 10 0s，1s 轧制前后轧件材料的变形阻力，通过强化的曲线查得。 0， 1 入口和出口断面上的实际张应力 m 考虑轧辊弹性压扁接触弧加长对单位压力的影响系数 . m = 其中： X 由 Z= 2 Y= mm *2 的值 查 1中图 2定 l 不考虑轧辊弹性压扁的接触弧长度 轧件与轧辊只摩擦系数 轧件平均厚度， 10 C 常数 ， C = 对于钢轧辊 C =90600N R 为轧辊半径 . 为泊松比，对于钢轧辊 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 E 为轧辊弹性模数，对于钢轧辊 E = 面以 #45 第一道次的轧制为例计算轧制力 P . 1、 #45 钢加工硬化曲线 如图 3形程度 % 35+ B = 图 3、 计算和 2 接触弧长度 l = 其中： R 轧辊的综合曲率半径 对于异辊轧制 . R = 21212 R=10050 100502 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 h 为压下量 ，这里 h =此 l = =件平均厚度 10 =2 =擦系数 查 1表 2为 v=s 所以取 = = = 、 计算 Y Y= mm *2 1 （ 为是异辊轧制 R =以 C =90600R=736 310 N *m = 2 10 =1100 22 =2 15 02 14 000 =中 0T， 1T 入口和出口的张力 0F， 1F 轧制入口和出口断面面积 k=0 = 780350 =中：0s1s轧制前后的轧件材料的变形阻力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0s1s由强化曲线查得 轧制前 0s=350制后 即 =30% 时 1s=780 Y=2*310 （ = 2 、 查 1中图 2= m= =e =、 求 m)m=( =612制力 P =中： F 轧件与轧辊间接触面积在轧制总压力垂直面上的投影 . F=b l l 考虑弹 性压扁后的接触弧长度 因为 所以 = = P = 所以 P=l =612 160 510 N 第二道次至第五道次轧制力计算方法及步骤与第一道次轧制力的计算完全相同 道次 1 2 3 4 5 P 的单位： 510 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 制力矩的计算 轧辊受力 分析，辊颈不同时作用在轧辊上的力 1P = 2P =P ， 轧件的机械性质均匀，可以认为 1 接触弧长也相等 即 1l =2l =l 根据 6中公式 ： )s 111 6 ()s 222 咬入角 122121 2 2221 212 2 式中： q 单位压力比 q=1+ 202122120 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由于 12 且0h 2R 所以 q=1 把 h =q=1 代入 得 5010050 = 10010050 =查 1中65 = = = 所以 = 则 1 = = 2 = = 所以： 11221 1122 co s1 s R= = =0 所以 =0 所以 )s 111 )50 =s 222 )100 =直径工作辊受力分析： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由平衡条件 X=0 s 1 (1) Y=0 0c (2) M=0 0s i n 11111 (3) 由 (2)式得 N=1P 代入 (1)得 0s a n 11 即 s i nc a n 11 将 1F N 代入 (3)得 0s i nc o sc o ss i nt a nc o s 111111 0s i ss i nt s 111111 co ss a 纸全套， Q 号交流 4013398