轧管机轧辊侧压机构设计【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 辽宁科技大学 毕 业 设 计 (论文 ) 题 目： 轧管机轧辊侧压机构设计 院 系： 机械工程与自动化学院 专业班级： 机设 12 学生姓名： 王家铭 指导教师： 胡素影 2016 年 06 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轧管机轧辊侧压机构设计 摘要 钢管在钢铁产品中属于经济断面、不可替代的重要品种。轧管机作为生产无缝钢管的主要设备之一，其主要作用是对钢管进行轧制，而在轧制前，轧辊侧压装置必不可少，因为其对轧辊辊缝的调节将直接影响无缝钢管的质量。 本课题利用减速器传动、蜗轮蜗杆传动等基本原理，拟定出合理的侧压传动装置的零件图以及装配图，经过合理的计算 ,确定侧压装置的力能参数，然后按这些参数来选用各个零部件的规格并进行系统的结构设计来达到设计一套完整的轧辊侧压装置的目的。该侧压装置包括减速器传动、蜗轮蜗杆传动两个传动部分 ，还包括液压缸平衡装置，电动机等，各个部分的设计，结构合理，强度以及寿命等都满足要求，符合实际应用的需求。 关键词： 轧制压力；侧压机构；侧压电机；减速器；蜗轮蜗杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 in to of of is to of is of of as a to to of of to a of of so on,of as of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 题背景及目的 . 1 管生产工艺及其国民经济中的主要地位与作用 . 1 管生产方法及工艺 . 1 管在国民经济中的地位与作用 . 2 内外轧管机械的发展状况 . 3 缝钢管生产工艺技术发展的三个阶段 . 3 孔机的发展 . 3 管机的发展概况 . 3 减径机（包括张力减径）的发展 . 4 题设计的内容和方法 . 4 题设计的内容 . 4 题设计的方 法 . 4 2 总体方案选择 . 5 . 5 案的选择 . 5 统动力源的选择 . 5 动装置的选择 . 5 行装置的选择 . 6 体方案简图 . 6 3 二辊斜轧穿孔的力 参数 . 8 制压力 . 8 形区长度的确定 . 8 触面宽度的确定 . 9 制压力的计算 . 11 4 侧压电机的选择 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压螺丝主要尺寸的确定 . 12 压螺丝的传动力矩 . 13 压电机的选择 . 15 动机的校核 . 16 5 侧压平衡系统的确定 . 17 衡方法的选择 . 17 压装置平衡力的计算 . 17 衡液压缸的计算 . 17 压缸柱塞直径的计算 . 17 压缸柱塞直径的校核 . 18 压缸壁厚的校核 . 18 6 主要零部件强度计算 . 20 动比分配及标准减速器的选取 . 20 动比分配 . 20 准减速器的选取 . 20 准减速器的校核 . 20 轮蜗杆的设计与校核 . 21 速器各轴及蜗杆动力 参数计算 . 26 杆轴的设计 . 27 杆传动校核 . 28 承的寿命计算 . 31 压螺丝的强度计算 . 32 压螺母的设计校核 . 33 7 系统的润滑 . 35 滑剂的分类 . 35 轮蜗杆 的润滑 . 35 动轴承的润滑 . 36 压螺母的润滑 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 经济分析及环境保护 . 37 . 37 . 37 水治理 . 38 . 38 . 38 结束语 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 题背景及目的 短暂的大学生活即将结束，而我们迎来了每个本科生都将经历的毕 业设计，与以往的课程设计相同，它将直接考验我们能否将所学的理论知识与实践相结合，也与以往的课程设计有所不同，我们必须独立完成一个课题，且其包含的内容将更加繁琐。经学院领导及老师的悉心安排下，我们到达鞍钢的无缝钢厂进行实习，才有机会见到鞍钢的四条钢管生产线： 219改进型自动轧管机组； 133 圆盘延伸机组； 159动芯棒五机架连轧管机组； 177动芯棒五机架连轧管机组，因此对整个轧管工艺流程及相关设备有了一定的认识。钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展 直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。随着国际产业的转移和中国国民经济的快速发展，中国钢铁工业取得了巨大成就，而钢管则作为轧钢生产产品中的重要组成部分。轧管机侧压机构是由机械、液压、电气、控制等多个部分组成，系统庞大，它的设计的优良将直接影响产品质量的好坏。本次毕业设计的任务是通过所学知识及查阅相关文献，独立完成轧管机轧辊侧压机构的设计，要求对设计方案认真思考，勇于创新和改进，使方案更加合理。 管生产工艺及其国民经济中的主要地位与作用 管生产方法及工艺 无缝钢管是一种经济断面的钢材，在原油开采和加工、管道输送、机械制造、锅炉制造以及大型场馆建设等方面应用十分广泛。钢管的品种繁多，产品性能也各不相同，主要的生产方式有：热轧（挤压）、焊接和冷加工三类。热轧无缝管是将实心的管坯或钢锭穿孔并轧制成空心断面的钢管。高合金难变形的钢种用挤压方式生产，有色金属无缝钢管以挤压方法生产为主。本次设计采用热轧无缝钢管的生产方法。热轧无缝钢管因机组不同，产品技术要求不同，其工艺流程也不同。但一般都包括轧前准备、加热、轧制、精整、机械加工和检查包装等几个环节。以下是限动芯棒 连轧管机组的工艺流程： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 限动芯棒连轧机组的工艺流程 管在国民经济中的地位与作用 钢管生产技术的发展始于自行车制造业的兴起。 19 世纪初期石油的开发，两次世界大战期间船舰、锅炉、飞机的爱制造，第二次世界大战后火电锅炉的制造，化学工业的发展以及石油天然气的钻采和运输等，都有利的推动了钢管工业在品种、产量和质量上的发展。 钢管不仅用于输送流体和 粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是中经济钢材。用钢管制造的建筑结构网架、支柱和机械支架，既可以减轻重量，节省金属20%40%,又可以实现工业化机械化施工。用钢管制造的公路桥梁，不但可以节省钢材、简化施工，而且可以大大减少涂保护层的面积，节省投资和维护费用。所以，任何其他类型的钢材都不能完全代替钢管，但是钢管却可以代替部分型材和棒材。钢管与国民经济的发展和人类生活品质的提高关系甚大。从人们日常生活中的用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造，地下资源的开发，国防和航天所用的枪炮、子弹、火箭等都离不开钢管。正由于钢管与人类生活、生产活动密不可分，钢管生圆管坯 锯切 环形炉加热 高压水除磷 连轧 除磷 毛管喷硼砂 穿孔轧制 热定心 脱管机脱管 高压水除磷 定径 冷却 再加热 人工检查 无损探伤 中间仓库 管加工厂加工 出产 矫直 切头尾 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 产不仅发展迅速而且推陈出新，钢管生产在钢铁行业中占有不可替代的作用。 内外轧管机械的发展状况 缝钢管生产工艺技术发展的三个阶段 （ 1）自 19 世纪 80 年代至 20 世纪 30 年代，先后出现了周期轧管机（ 1892 年）、顶管机（ 1899）、连续轧管机（ 1901）、自动轧管机（ 1903）、狄赛尔轧管机（ 1932）、三辊轧管机（ 1937）、和挤压机等 7 种钢管生产工艺，当时得到广泛应用的是自动轧管机和周期轧管机。 （ 2）自 20 世纪 4080 年代初，全浮动芯棒连轧管工艺得到很大发展。达尔明贝尔加莫钢管厂 管机（ 1978）和八幡厂半浮动芯棒连轧管机的投产（ 1983）标志着连轧管工艺发展的到了 3 种连轧工艺并存的新阶段。 （ 3）自 80 年代至今，三辊轧管机和狄赛尔轧管机都有了改进，出现了新型的三辊轧管机和 机。此外，还出现了三辊行星轧管机（ 1982）、 艺（ 1989）和 艺（ 1993）。应该指出，锥辊式穿孔机的复出是这一阶段的一大突破，它将对未来无缝管生产技术的发展产生巨大影响。 孔机的发 展 穿孔是无缝钢管生产额重要工序之一，对无缝钢管的管坯成本、品种规格及呈批质量有很大影响。根据穿孔机的结构和穿孔过程变形特点的不同，穿孔机可分为两大类，一类是压力穿孔机和推轧穿孔机（ 孔机）；另一类为斜轧穿孔机。斜轧穿孔机根据轧辊形状及导卫装置的不同而演变成了多种类型，如曼乃斯曼穿孔机、狄赛尔穿孔机、锥形穿孔机（菌式穿孔机）、三辊穿孔机等，目前应用最广的是斜轧穿孔机。 管机的发展概况 工业发达国家，如美国、日本、德国等，都拥有大量的现代化热轧钢管设备，其中主要是自动轧管机，其生产的钢管 站世界热轧管产量的 92%，钢管增长率达 他们生产的热轧管产量占世界钢材产量的 15%左右。 近年来，管坯连铸有很大发展，逐步取代了轧制管坯。使金属收得率提高 10%15%，能源费用节省 40%以上，成本大大降低。 80 年代以来，普遍采用了锥形辊穿孔机，限买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动（半限动）芯棒连轧管机组等高效先进轧管设备。限动（半限动）芯棒连轧管机可生产直径达 426度达 50m 的钢管；生产效率高，单机最大产量科大 80100 万 t/a；产品质量好，外径公差可达 壁厚偏差在 3%围内。在二辊式限 动芯棒连轧管机的基础上，国外又研制出三辊可调的限动芯棒连轧管机。 减径机（包括张力减径）的发展 热定、减径机依其结构形式分为二辊三辊式，均采用多机架组成。定径（带微张力）机组通常由 314 个机架组成。当需要大减径量时，即为减径机和张力减径机，简称减径机，大多 2428 架。定、减径机一般采用二辊式，微张力定径机和张力减径机多采用三辊式。 题设计的内容和方法 题设计的内容 此次设计的内容是根据鞍山钢铁集团公司，无缝钢管厂的 219 改进型自动轧管机组所选的课题 ，设计的主要内容为轧管机轧辊侧压机构。侧压机构包括减速器、连接轴、联轴器、离合器、平衡液压缸、侧压螺母、侧压螺杆、蜗杆、侧压装置等部件组成。这次所设计的侧压机构由电机通过减速器传动轧辊的。设计的内容有： 219 改进型自动轧管机的力能参数。根据计算的参数选取合适的电机，并校核。 减速器主要零件的计算与校核。 分零件图和部件图。要求图量达到六张 纸以上，图形正确清晰，图要符合国家标准。 题设计的方法 首先，在得 到自己所要设计的课题后，借阅相关图书并查找相关的资料，了解所要设计的内容；其次，在老师的安排下进入鞍钢参观实习，在感官上认识自己所要设计的设备 。在厂里通过视觉的观察及工程师的讲解，对所设计的机构有了初步的了解，熟悉了 219 改进型自动轧管机的侧压机构的传动方式；最后，通过查阅资料，确定总体传动方案，计算相关力能参数，选择并校核相关零部件，完成说明书的编辑及图纸的绘制。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 总体方案选择 计的原始参数 毛管直径 178厚 8长为 8500 荒管直径 178厚 5长为 13500 单根重 1049辊速度 5s，轧制温度 1000 ，辗角 8 喂角 6钢种：普通低合金钢 。 侧压机构设计参数： 侧压速度 s，侧压螺丝行程 520 案的选择 统动力源的选择 传统机电设备的功能实现部分一般可以分为原动部分、传动部分和工作部分。原动部分是设备的动力来源，如机电设备中的电动机。 我们知道任何机电设备的工作都离不开动力。电能、风能、热能、化学能等都可以作为机电设备的 动力。机电设备中最常见的动力源是电动机。电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。电动机的品种很多，可按不同的方法分类： (1) 按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机 。 (2) 按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。 根据设计要求，在此选择三相交流电动机。 动装置的选择 传动装置是 将原动机的运动和动力传给工作机构的中间装置， 一般通过机械传动和液压、气压传动来实现。常用的传动装置有齿轮传动：旋转运动，精度高；齿条传动：直线运动，精度高； 皮带传动 ：旋转运动，精度低，冲击小；凸轮传动：往复运动，顺买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 序动作；蜗杆传动：变比大，精度高；螺杆传动：往复运动，精度高；链条传动：精度低，结构简单。 此次设计在减速器中用到了圆柱齿轮传动，蜗杆传动，螺杆传动和液压传动。 行装置的选择 执行装置即设 备的工作部分，是完成预定功能的终端部分，就是把从电源、液压、气压等动力源获得的能量变换成旋转运动或者直线运动的机械能，同时产生机械工作的力的一种装置。如普通车床的主轴、拖析，升降机的平台，洗衣机的波轮等等。 在设计中选用的执行元件有液压缸， 它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的 液压系统 中得到广泛应用。 体方案简图 (1) 电动侧压传动示意图 1- 圆柱齿轮减速箱 2 - 联轴器 3 - 侧压电机 4 - 电磁联轴节 5 - 传动轴 6 - 蜗杆 7 - 侧压螺杆蜗轮 图 动侧压传动示意图 工作原理：如图 动机 3 经传动轴连接联轴器 2 传至圆柱齿轮减速器 1，途经蜗杆传动带动侧压螺丝的行进与后退，进而完成轧辊辊缝的调节，此中用到的平衡液压缸可精确平稳地完成固定行程，从而完成压入工作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (2) 电动双压下装置传动示意图 / 1 - 精调电动机 2 - 粗调电动机 图 电动双压下装置简图 由于电动双压下装置的反应灵敏度差 ,所以仅用于精度低的热轧板带成品轧管机上。在这种压下装置中精调与粗调系统都是由电动机通过机械的减速机构来传动压下螺丝的 ,因此传动系统的惯性力很大 ,从而使调整辊缝的校正讯号传递滞后现象很严重 ,所以无法满足高精度的板厚公差要求。由于以上原因 ,目前很少采用这种板厚自动调节系统。其简图如图 示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 二辊斜轧穿孔的力参数 制压力 金属对轧辊的轧制压 力由参考文献 6,44有 （ 式中： P 制压力 ； 均单位压力 ； F 属和轧辊的接触面积 。 金属同轧辊接触面积：接触长度由图 ，接触宽度 由 图 。 形区长度的确定 图 定变形区长度和接触宽度 进口锥变形区长度 ： 11 2 p （ 出口锥变形区长度 ： 202 2 Dl p （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 整个变形区长度 ： pp 112 + 202 D （ 式中： 算式 应取该机组最大管坯直径； 轧管之间最小距离）， ； 0 1 67,这可使变形区长度缩短，减少了反复压缩次数，提高了 毛 管质量）； 2 2 角一般情况下不应大于 1 角，现场多采用 2 角为 430）； 其中，由已知条件及设计参数，有0D=240=1624 =22408取 1 =7， 2 =430，则 11 p 708224 =02 p =0803 pp 1 65+203=268际的变形区长度由于轧辊轴线和轧制轴线相交 812前进角，因此要 小 一些，但计算误差不超过 8%10%。 触面宽度的确定 金属同轧辊接触宽度按图 定。由图中可看出，接触面宽的的大小主要决定于直径压缩量（轧制实心坯）和壁厚压缩量（轧制空心坯）以及坯料半径轧辊半径。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 定接触面宽度 如果假设 C，由几何关系得到 B C )(-)- 2（= 22 )( =果忽略 2 2 因为其值很小 ，则 2 22, rR =C 代入上式得 x2 为了在工程计算中实际应用，加入第二项 1)-(xx 加以修正， 式中：制实心坯取 上，接触面宽度 Rb + 1)-( rR （ 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由已知条件20mm，8 取 轧辊直径 D= o )224240(c o 取 D=820接触面宽度为 2 + 1)-(xx rR = 82014101204102 1)01410 120410 = 轧制压力的计算 根据理论及实验研究，我们知道表示斜轧实心圆坯的变形条件，从而其大小也按揭反应出应力状态，应变硬化程度等的影响。 由经验公式，得轧制圆坯的单位压力 ) n xC (式中：n参考文献 4,，轧制温度为 1000C 时 =120 由 2 022 足 1所以单位轧制压力为： ) n = ) （=531制压力： 666 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 侧压电机的选择 压螺丝主要尺寸的确定 侧压螺丝的基本参数是螺纹部分的外径 d 和螺 距 t,可按照国家专业标准选取。 侧压螺丝直径由最大轧制压力决定。由于侧压螺丝的细长比很小，其纵向弯曲可忽略不计。由参考文献 4,侧压螺丝最小断面直径 1d 为 114 （ 式中： 1P 1 P N； 压螺丝材料为 42强度为b=1080 %16%5 ，当安全系数 n=9 时，许用应力 20 故侧压螺丝最小断面直径为 11 由参考文献 5， 表 取 1731 d 外螺纹小径 17311 Dd 由于侧压螺丝的传动性能，故选用锯齿形螺纹，锯齿形螺纹具有传动效率高，螺纹牙根强度高的特点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2D 2d 1H 1D 图 齿形螺纹的基本尺寸 由参考文献 5，可得螺距 P=18螺纹中径 22 =螺纹大径d=D= 12 =200 侧压螺丝多数是单线螺纹，故 n=1 导程 18=18纹升角 618ar c t c t dP h 压螺丝的传动力矩 转动侧压螺丝所需的静力矩也就是侧压螺丝的阻力矩，它包括止推轴承的摩擦力矩和螺纹之间的摩擦力矩。 图 压螺丝受力平衡图 由参考文献 4， 其计算公式是 21211 )t a n(2 （ 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1M 2M 2d 2 ， 2 为螺纹接触面的摩擦系数，一般取 2 故 =540； 入时用正号，退出时用负号 1P （