Φ140mm轧管机侧压进系统设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 140摘要 轧管机是生产无缝钢管的主要设备之一，由其名称就可判断其最主要的用途就是钢管的轧制。而在轧制过程中，侧压进装置必不可少，因为其对轧辊的调节将影响无缝钢管的生产质量。本课题利用链传动、蜗杆传动等基本原理，通过计算选取各机械设备的参数，选择并校核了电机，对液压缸进行了选择与校核。分配了传动比，校核了侧压螺丝的强度，进而设计蜗杆减速器，对蜗杆轴进行了设计计算及强度校核。通过进一步计算选取了联轴器、轴承和键的型号，使侧压进装置各项指标符合要求。 关键词 ： 电动机的选择；液压缸；链 传动；蜗杆传动；校核等 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 140 mm is of of of be by is in is of of to of of of of of of he 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 管在国民经济中的地位与作用 . 2 . 3 . 3 . 4 发展 . 5 . 5 . 6 2方案的选择和设计 . 8 计的原始参数 . 8 . 8 . 8 动装置的选择 . 8 行装置的选择 . 9 体方案简图 . 9 3 侧压系统的电机的选择 . 11 用在侧压螺丝上的载荷 . 11 . 11 . 12 . 13 . 15 压螺丝驱动力矩 . 17 . 17 4侧压进平衡装置的选择及其校核 . 19 衡方法的选择 . 19 . 19 压平衡装置的计算及其校核 . 19 . 19 . 20 5 主要零件设计和强度计算 . 22 . 22 . 22 压螺母的结构尺寸设计 . 23 轮蜗杆的计算 . 26 择蜗杆传动类型 . 26 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 . 26 . 27 . 28 . 29 . 31 杆轴的受力分析及传动校核 . 32 动轴承的选择和寿命计算 . 37 动轴承的选择 . 37 动轴承寿命计算 . 38 . 39 . 39 . 40 . 40 . 40 键的选择及其校核 . 41 . 41 . 41 6 润滑系统 . 43 杆传动的润滑 . 43 动轴承的润滑 . 43 动轴承的密封 . 43 压螺母的润滑 . 44 7经济分析及环境保护 . 45 . 45 . 45 水治理 . 46 . 46 . 46 结论 . 47 致 谢 . 48 参考文献 . 49 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 页 1绪论 短暂的大学生活即将结束，我们迎来了每个本科生都会经历的毕业设计，这是对我们能否将理论知识化为实践能力的一次检测。学校学院领导、老师悉心为我们联系鞍山钢铁集团公司的无缝钢管厂的相关负责人，才使我们有机会看到了自动轧管机、连轧管机、三辊轧管机，并在现场工程师的带领下参观了 219、 159 和 177条国内先进的生产线，对整个轧管工艺流程和具体的设备有了一定的认识。 在现代社 会中，钢材产量和质量是衡量一个国家国力的重要指标，社会对钢铁轧制品数量和质量的要求越来越高，钢管作为钢铁轧制品在工业生产和日常建设中起到举足轻重的作用。轧管机主传动系统是由机械、电气以及控制多个部分组成，系统庞大，它的设计的优良直接影响产品质量的好坏，即可看出轧管机主传动设计的重要性。本次毕业设计的任务是通过所学的理论知识以及相关文献，设计一台钢管轧管机的主传动系统，并在现有的条件下对设计的相关设备进行校核，以验证其符合设计要求。 无缝钢管的生产在世界上已有一百多年的历史。首先是由德国曼内斯曼兄弟于 1885年发明了斜轧穿孔工艺，从而开创了无缝钢管生产发展的历史。之后，他们继续不懈地探索，寻求轧长、减薄穿孔厚壁毛管的方法，终于在 1892 年采用周期轧管工艺由实心坯轧出世界上第一支无缝钢管，完成了由实心管坯轧制无缝管的 “曼内斯曼轧管工艺 ”。随后，多种轧管工艺相继出现 示。 生产热轧无缝钢管的方法有很多，而生产方法的主要差别就是把空心毛管壁厚减薄到接近成品尺寸的工序，也就是轧管工序，一般都是用轧管机的名称来给整 套机组命名的，比较常用的几种方法有： 周期式轧管机上轧制钢管的方法，能够生产大直径管材，轧机的的延伸系数很大，可以减少穿孔时的变形量，适合多品种小批量的生产，也是周期式轧管法的特征。周期式轧管机是上下两个轧辊上均车有变面轧槽的不可逆二辊压机，在轧机的前台没有夹持并且能够转动芯棒的送料机。 管前和轧管后的工艺环节跟自动轧管机组是基本上一样的，辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 连续式的轧管机组跟定径机的二辊轧机构成是相似的，把穿孔后的毛管套在长度与成品管相近的长芯棒上， 靠轧辊的孔型和长芯棒的作用来减壁的，毛管从连续式轧管机轧出以后，一定要与长芯棒之间有 1 毫米的空隙，因为孔形是椭圆的，而且轧机的配置还要保证相邻的两架轧机要呈 90 度交替的压缩轧件。 一的不同就是轧管工序，三辊式轧管机的轧辊布置，在垂直毛管中心线的平面内有三个互相间隔 120 度的轧辊，三个轧辊同向转动，芯棒和其周围对称位置的三个轧辊组成一个环形封闭孔型，轧辊轴线和轧制线成两个倾斜角度，先把芯棒插入穿孔后的毛管中，然后送入轧机轧制，就是三辊式轧管机组的 轧管过程，在轧制的时候，毛管和芯棒在三个轧辊作用下边旋转边前进，呈螺旋运动，在这个时候毛管在轧辊和芯棒间受到压缩轧制，然后被加工成要求尺寸的毛管。 图 代主要轧管工艺流程 管在国民经济中的地位与作用 钢管是一种多功能的经济断面钢料，它在国民经济各部门中的应用愈来愈广泛。钢圆管坯 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 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 页 管作为输送管广泛地用于输送油、气、水等各种流体，如石油及添人气的钻探开采与输送、锅炉的废水与蒸汽管道、一般的水煤气管道 。在断面面积相同的条件下，钢管比圆钢、方钢等的抗弯能力大，刚性好，其单位体积的重量轻，钢管是一种抗弯能力较强的结构材料，所以钢管也可以作为结构管大量地用于机械制造业和建筑工业，如用于制作房架、塔吊、钢管桩、各种车辆的机构加等。除此之外，钢管还作为中空的零件毛坯用于制造滚动轴承、液压支柱、液压缸筒体、空心轴、花键套、螺母以及手表壳等，这既节约金属又节省加工工时。最后，钢管又是国防工业中的重要材料，如用于制造枪管、炮筒及其他武器。随着航空、火箭、导弹、燕子能与宇宙空间技术等的发展，精密、薄壁、高强度钢管的需求量 迅速增长。 19 世纪初期石油的开发，两次世界大战期间舰船、锅炉、飞机的制造，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，都有力地推动着钢管工业在品种、产量和质量上的发展。 我国第一批轧钢设备建于 1896 年 , 并于 1907 年在我国创建的第一个钢铁厂 汉阳钢铁厂 投人生产 , 轧钢机是由蒸汽机驱动的设备。建国前 , 我国轧钢设备十分薄弱。钢材的最高年产量只有 吨 , 仅为当时生铁产量的 我国现有三辊轧管机组 10 余台 (套 )，进口 机组和国产机组在数量上的比例为 l： l。为提高产品质量、钢管成材率、生产效率和控制水平，各钢管企业均根据自身条件进行了不同程度的自动化和现代化技术改造，其中最具代表性的是鞍山钢铁公司的 219集团 )有限公司的 108组，其中鞍钢新轧钢公司无缝钢管厂对219动轧管机组均整机锥形辊进行了新的设计，改进了均整机孔型，优化了均整工艺。使均整机轧制过程更为可靠、轧制出口速度明显提高、进出口变形区的轧制力分布更加均匀。 现在应用比较多的穿孔机 有压力穿孔机、 轧穿孔机、斜轧穿孔机；其中斜轧穿孔机包括曼内斯曼穿孔机、 孔机、 孔机和锥辊式穿孔机。 压力穿孔机和 轧穿孔机采用的原料为连铸方坯。穿孔工艺首先要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高；其次是毛管的内外表面要较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷；第三是要有相应的穿孔速度和轧制周期，以适应整个机组的生产节奏，辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 页 使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。 随 着双支撑式锥形辊穿孔技术的逐渐成熟，近 10 年来国内外新建的连轧管机组几乎全部采用锥形 辊穿孔机， 其他热乳管机组 （ 如顶管机组、 组等 ） 也开始大量采用锥形辊穿孔机。锥形辊穿孔机的优点主要表现在： 变形区 内金属流动速度逐渐增大相一致，减少了管坯的周 向切应力，减少了毛管内外表面缺陷和金属扭曲； 大了变形程 度，可使延伸系数髙达 6，穿孔速度达穿 孔效率达 90%，扩径率达 40%; 减小后部轧管工序的轧件 变形量。 正是由于锥形辊穿孔机有上述突出优点，尽管 其设备重量及装机容量较常规二辊穿孔机高 20% 30%,仍得到大多数新建机组的应用，并促使少机 架限动芯棒连乳管机(到大力发展， 也使 管机、 管机生产更薄更长的钢管成为可能。 穿孔工艺首先要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高；其次是毛管的内外表面要较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷；第三是要有相应的穿孔速度和轧制周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。 1990 年以来，世界上新建无缝钢管生产机组 主要为限动芯棒连乳管机 （ 管机、 管机及新式 管机，其中限动芯 棒连轧管机组在数量上最多，分布地域也更广，而其他型式的乳管机组则主要在发展中国家。另外，德国司开发出另一种型式的 紧凑式轧机。其特点是：轧管机采用新型四辊行星 式轧管机 (可轧出长达 50m 的荒管），其后紧凑布置 张力减径机及回转式飞锯另 外轧管机轧出的荒管长度达 50m,使得钢管经张力 减径机的端部增厚损失降至最小。 目前，在世界上应用的轧管机有皮尔格轧管机、自动轧管机、 管机、新型三辊轧管机、 管机、 管机和 管机。工业发达的国家，如美国、苏联、西德等拥有大量的现代话热轧钢管设备，其中主要是自动轧管机和周期式轧管机，生产钢管占世界热轧管产量的 92%。钢管增长率 它们生产的热轧管产量占世界钢材产量的 15%左右。 轧管机械设备向着大型、连续、高速和计算机控制，集成的方向发展。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 5 页 减径机就是连续多 机架无 芯棒纵向轧制的机组。减径机按结构可分为 2 辊减径机和3 辊减径机。 两辊减径机从目前国内现有结构特点上来讲，其结构较为简单，由于其轧辊孔型为单独加工而成，因此使上下辊孔型封闭不 好，从而造成内孔多边形严重，由于金属滑移大，造成产品纵向壁厚差大，但由于其结构简单，调整控制简单，因此设备投资很小，适合生产较低品质无缝管用户进行投资。 三辊单独可调式定径机 (术是在每个轧辊位置上各设 1 套液压压下装置，可根据不同的条件对 3 个轧辊进行单独调整，以实现钢管外径的精确控制以及沿圆周上对椭圆度进行的调整，还可沿钢管长度上进行在线动态压下调整，以消除因钢管沿长度方向上的温度不均造成的外径偏差。该技术是意大利 司开发的 ， 已成功应用于日本住友和歌山厂新建的 426轧管机组中 。 总体来讲三辊减径机具有各方面的优势，是今后国内热轧线的发展趋势。 目前定径机一般有两种类型。一种为多机架纵轧型，这种类型是通过 37 架孔型的连续轧制，以达到定径的目的。另一种为单机架斜轧旋转定径，这种类型其减径量较小，但精度高，主要用于中厚壁管轧制。 采用该技术可以根据轧制钢管外径的变化 ， 一定范围内对轧辊辊缝进行调整，另外还可以根据 轧辊磨损情况，对辊缝进行调整补偿 ， 以保证必要 的钢管外径尺寸精度。三辊可调式机架的开发，可以大幅度地减少备用轧辊及机架的数量、减少乳辊 消耗、提 高设备利用率以及提高设备的灵活性。 德国 司及 司均开发出各自的三辊同步可调式张力减径机 /定径机。其工作原理都是将轧辊轴装于偏心轴套之内，通过现场手动或远程电动控制 3 根偏心轴套同步旋转 ， 带动 轧 辊辊缝同心调整。只是两者带动偏心套旋转的执机构有所不同。该技术只能在空载条件下实现，即轧辊辊缝调整在轧制间隙时间内完成，不能进行动态调整。 矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产品的质量水平。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 页 20 世纪初已经有矫直圆材的二辊式矫直机，在 20 世纪 30 年代 中期发明 222 型六辊式矫直机，显著提高了管材矫直质量。后来在 20 世纪 60 年代中期，为了解决大直径管材的矫直问题，美国萨顿公司研制成功 313 型七辊式矫直机。我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果，有小到 600速度达到 300m/高速矫直机和精度达到 高精度矫直机，同时也引进许多先进的矫直设备。进入 90 年代我国在赶超世界先进水平方面又迈出了一大步，一些新研制的矫直机获得了国家的发明专利，一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖， 有的获得了国家发明奖。近年来我国在反弯辊形七斜辊矫直机，多斜辊薄壁转毂式矫直机 ,平行辊异辊距矫直机及矫直液压自动切料机等研制方面相继取得成功。 此次设计内容是根据鞍山钢铁集团公司中无缝钢管厂的 140动芯棒五架连轧管机所选的课题，设计的主要内容轧管机侧压进系统。侧压进系统原理图如图 压进系统包括减速机、联接轴、联轴器等部件组成。这次所设计的侧压进系统是由电机通过减速器传动轧辊的。 图 传动总体方案的设计内容： 1、计算 140管机的力能参数。根据计算的参数选择合适的电机并校核。 2、根据已有的数据选择合适的联轴器、对减速器主要零件的强度计算和校核及万辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 7 页 向联轴的选择。 3、根据以上的机构参数绘制 1 张总图、 1 张局部装配图、 9 张零件图。 设计的方法： 首先，进入鞍钢参观实习。在感官上认识这次所要设计的物体。我们到了鞍钢无缝钢管厂。在那里我们通过参观和工程师的认真讲 解，对设计的轧机侧压进系统有了初步的了解。熟悉了 140管机的工作情况及主传动系统的传动方式。 然后，通过查阅材料选择最佳的传动方式。最后，选择最佳传动方案，计算轧制力及轧制力矩，根据计算在手册上选择电机、联轴器、等部件并校核。完成图纸绘制及说明书的编辑。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 8 页 2方案的选择和设计 计的原始参数 热轧无缝钢管管坯直径： 90180坯长度为 10003600 管坯材质：碳钢、合金钢。 毛管直径： 90185厚 630管长度为 40008500 （ 1）轧辊直径： 650750身长度 620辊前进角： 8 ，最大轧制力矩： T=136KNm。轧辊转速： n=135r/辊轴向调整：以机架中心线为基准，向入口方向可调 080出口方向可调 060件最大出口速度： s。 （ 2）侧压进压下速度 V=s， S=0320T=1 分 25 秒 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。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 9 页 此次设计在减速器中用到了链传动，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，同时产生是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- 链轮 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 传至链轮 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。 2） 电动双压下装置传动示意图 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 页 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。电动双压下装置简图如图 示。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。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 11 页 3 侧压系统的电机的选择 用在侧压螺丝上的载荷 变形区的长度为入口断面的距离，如图 示，入口断面上的管坯直径为 口断面上的荒管直径为 辊之间的最小距离为 轧辊的入口锥母线倾角为 1，出口锥母线倾角 2，送进角为 。 图 定变形区长度和接触宽度 根据参考文献 3，可求变形区长度： 211 22 tg 时，变形区的长度 L 按上 式计算得到的值要小。在 =812时，误差不超过 810%。确定 L 的精确公式是很复杂的。根据 参考文献 1 ，所以可以接近近似按下式计算 c 2 tg 按上式计算得 c 2 tg 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 12 页 10c 0中毛管直 径 10口荒管直径 0管机与轧辊之间的最小距离 15口锥母线倾角 1=8，出口锥母线倾角 2=7， =10。 图 定接触面宽度 任意断面接触宽度 b 可根据该面上轧辊半径 R 压下量及管坯的轧前半径 r=r 确定。如图 示。 222222 1111由于，上式的根号项可以展开成麦克劳林级数。展开式的前两项已足够精确。则有： 222111 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 13 页 222111 ee 把上式代入公式中，整理得： 2 把2,2 关系代入，则有： 212 2 已知条件：管坯的压下量 r=(11020坯轧后直径 d=90辊直径 208c o 0c o b 得： 212 210 2010210 2090110 029010 =轧