七辊中板预矫正机主传动系统的设计【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 七辊中板预矫正机主传动系统的设计 摘要 随着生产技术的进步和现代化改造的实施，中厚板生产向着高效化、高质量的方向发展，对厚度在 460 常规产品，各生产单位均采用了线上的多辊矫正设备，为了满足日益提高的板形、板面质量要求，多辊矫正设备得到了进一步的发展。对矫正机进行相应的设计，以降低成本，提高效率、产量和质量来满足生产及客户的要求。本篇论文中，首先论述了矫正机的背景与发展状况，以及未来的发展趋势，并根据当前实际情况，考虑经济性和效率性等相关因素，对相关设备做了合理选用；然后对本次设计的中厚板矫正机进行 了方案的选择与论述；其次确定了矫正机相关参数，并通过对矫正力、矫正力矩和主电机功率的计算及工作特点选择矫正机的电机类型和型号；最后，对矫正机的主要零部件（第三个工作辊、工作辊轴承）进行了校核计算。说明书的最后还对润滑的选择和设备的环保、可靠性和经济可行性做了论述。 关键词 ： 中板矫正机；主传动系统；矫正辊 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 of of 60mm In to of of we to of of to I of of of of 宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 目录 摘要 . I . 绪论 . 错误 !未定义书签。 题研究 的目的及意义 . 错误 !未定义书签。 内外发展的现状和趋势 . 1 直机的工作原理 . 2 题研究 的内容和方法 . 3 2 总 方案确定 . 4 正机类型 . 4 力矫正机 . 4 伸矫正机 . 4 伸弯曲矫正机 . 4 材、棒材矫正机 . 5 式矫正机 . 5 正方案 . 错误 !未定义书签。 传动系统 . 6 机 . 8 速器 . 8 向接轴 . 8 轴器 . 9 3 矫正机相关参数设计计算 . 10 始数据 . 10 正机 基本参数确定 . 10 距 t 的确定 . 10 径 D 的确定 . 辊 数 n 确定 . 错误 !未定义书签。 身 L 的确定 . 错误 !未定义书签。 正 速度 v 的确定 . 错误 !未定义书签。 正机力能参数的计算 . 错误 !未定义书签。 直力的计算 . 错误 !未定义书签。 直力矩的计算 . 错误 !未定义书签。 正机主电机的选择 . 16 4 主要 零部件 校核 计算 . 18 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 直辊 的 校核 计算 . 18 三辊 压力和矫正力矩的确定 . 18 三辊上弯曲力矩和支反力的确定 . 19 曲力矩的计算 . 20 反力的计算 . 23 直辊的强度计算及校核 . 25 作辊轴承的校核 . 25 5 润滑的选择 . 27 系的润滑 . 27 轮减速器中齿轮的润滑 . 27 6 设备的环保、可靠性和经济可行性分析 . 29 备的环保性分析 . 29 备的可靠性 . 29 备的经济性分析 . 31 结论 . 33 致谢 . 34 参考文献 . 35 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 页 1 绪论 题研究 的目的及意义 矫直作为一种精整技术，始终是工业发展不可或缺的一个分支。尤其近年来，随着社会的发展，人们对产品质量和精度的要求普遍提高，矫直技术发展迅猛，应用也越来越广泛。如今，工业发展方向是高、精、尖，对各种材料的质量提出了更高的要 求。因此矫直作为一种精整技术已越来越得到工程技术人员的重视；矫直设备则已经从过去的冶金行业的辅助设备发展为包括冶金和一些高技术领域不可缺少的加工设备。随着冶金行业的不断发展，矫直机械也己经从过去的冶金行业发展到其他一些高技术领域，如仪器仪表制造业、汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业、建筑材料业、机械装备制造业以及精密加工制造业等领域。由此可以看出矫直技术水平的高低不仅影响着一个企业某种产品的质量和其成本，而且标志着一个国家的工业发展水平。矫直技术水平的高低不仅影响着一个企业某种产品的质量和成本，而且标志着一 个国家的工业水平，直接关系到工业产品的竞争力。在讲求质量、效益的今天，矫直技术在工业领域的重要性更加突出。 直机国内外发展现状和趋势 1、 国外矫直机发展现状 在 20 世纪 30 40 年代，国外技术发达国家的型材矫直机和板材矫直机也迅速的发展起来，相应的理论研究也取得了一定的成果。到了 20 世纪 70 80 年代，国外许多发达国家的技术力量己相当雄厚，矫直技术得到了不断地改进、发展和扩充。英国的布朗克斯、德国的凯瑟琳、德马克以及日本的一些品牌成为了矫直机领域的代表。此时的矫直概念则由原来狭义的弯曲矫 直扩展为包括解决弯曲、控制断面形状和尺寸精度的矫直，提出了平动矫直技术、行星矫直技术、全长矫直技术、程序控制矫直技术、变辊距矫直技术以及双向旋转矫直技术等。近几年国外关于矫直技术和矫直机的研究主要集中在提高矫直精度，提高控制水平及改善环境方面。同时为提高矫直精度和控制水平，开展了对变形机理、改进工艺和参数优化等方面的理论研究，取得了一些具有实用价值的成果。而且国外学者对矫直过程的计算机实时控制研究比较多，如 对扭转变形矫直过程的实时控制的研究，以及 圆盘锯 片娇直过程实现自动控制的研究等等。 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 2、 国内矫直机发展现状 通过矫直机发展历史，我们知道我国 20 世纪五、六十年代的大部分矫直机的辊系都采用大节距大工作辊，矫直厚度范围仅在 45 倍，支承辊承载能力低，使矫直能力低下，且工作辊轴承座是整体、固定不可调节的，造成矫直钢板质量低，产品成材率低。 其中厚板矫直技术在我国起步就较晚，且理论研究较生产落后的现象突出，经过近些年来工业的发展和自身技术的进步，矫直机的性能和各项参数都有了很大的改善。钢板的宽度、厚度及长度规格也在不断扩大。 2005 年 3 月 1 日投产的宝钢 5m 热矫直机由 计，是全液压 9 辊调节矫直机。最大矫直力可达 44000板的矫直温度范围也较宽： 4001100，钢板的厚度范围在 1080度可达 4800直速度也达到 s。其矫直机电动机功率为220阳轧钢厂生产的最厚钢板能达到 700900钢锭生产，不保探伤。 就整个发展状况来说，厚板矫直机已经由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并设过载保护装置，机架采用预应力框架结构，增大刚度。四重式矫直机，在结构和辊 系布置上做了很大改进，改变了原有二重式热矫直机矫直质量不理想、辊距大、矫直能力低、维修不便等缺点，使矫直厚度范围扩大到 10 倍左右。使矫直机向自动化、全液压、高负荷、高刚度、多功能、强力矫直技术发展，即采用第三代矫直机，进一步提高钢板表面质量。 直机的工作原理 在轧制产品中，除一些大断面轧件具有单值原始曲率的形状缺陷外，多数轧件上的形状缺陷其原始曲率的数值和方向均是不定的。对这类轧件的矫正，大多是先采用交变弯曲变形以消除其原始曲率的不均匀度，再逐渐将轧件矫平。 轧件上不同方向、不同数值的原 始曲率，经过同一个反弯曲率的弹塑性反弯后，其残余曲率有趋向一致的特性。这是由轧件曲率方程的非线性变化规律决定的，可称之为残余曲率差值的收敛特性。有加工硬化材料的轧件，其残余曲率差值也具有这种收敛特性，只是收敛的幅度要小些。正是轧件这一特性，使得轧件经多次交变的弹塑性弯曲后，其残余曲率逐渐趋向一致，形成单值原始曲率，进而矫平。辊式矫正机就是利用这一原理矫平轧件的。 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 页 题研究内容及方法 根据中厚板的实际尺寸和变形情况，按照矫正要求，确定矫正机的基本参数，进行矫直力、矫直力矩的计算，进而计算矫直 功率，选择主电机，并对主要零部件强度进行校核计算，利用 程软件绘制图纸和三维模型，包括零件图，部件图，装配图，最后撰写说明书。 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 页 2 总方案确定 正机的类型 现在的矫正机有很多品种，而且规格也非常的繁杂。矫正机的类型可以按其工作原理分类，按其各自用途不同进行分类，按其结构的特点分类。在按用途分类中，一为矫正型材的矫正机，例如有型材压力矫正机，辊式，及型材拉伸型矫正机；二是带材矫正机，比如有拉弯矫正机；三为板材矫正机，例如板材辊 式矫正机；还有线材矫正机，一般为平立辊复合矫正机。除此之外，矫正机还可以做进一步的按具体结构，具体用途，传动方式等等再做具体细化分类。 力矫正机 压力矫正机的工作原理是将具有原始弯曲的工件支撑在工作台的两个活动的支点之间用压头对准确最弯部位进行反向压弯的。当其工件弹复量和压弯量相同时，压头撤回后工件的弯曲部位会变直。这样进行下去，工件每个弯曲部位肯定会将全部变直从而达到矫正的目的。 伸矫正机 也称张力矫正机，主要用于矫正厚度小于 6.0 薄钢板和有色金属板材。通常，辊式板带材矫正机只能有效地矫正轧件的纵向和横向弯曲（即二维形状缺陷）。这时需采用拉伸矫正方法。例如矫正单张板材的钳式拉伸矫正机和连续拉伸机组。钳式拉伸矫正机生产率低且夹钳夹住的部分要切除，造成的金属损耗较大；连续拉伸机组由两个张力辊组组成 ,拉伸所需的张力由张力辊对带材的摩擦力产生，这种矫正机主要用于有色金属。 伸弯曲矫正机 矫正带材的三维形状缺陷时，应使带材产生塑性延伸。在拉弯矫直的过程中每一次拉弯的拉伸量与弯曲量的匹配不一样，但是却可以产生变形性质上的变化，比如，当 拉力越大时其弯曲的弹性区厚度越小同时中性层的偏移量也增大。如果弯曲的曲率增大，那么中性层的拉伸变形将比纯拉伸变形增大的多。 拉伸弯曲矫正机有如下特点： 1）带钢在退火以后再通过拉伸弯曲矫正以后退，带钢的机械性能有很大改变，经过改善的一些性能甚至超过了冷平整的效果。 2）能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三维形状缺陷。 3）矫平辊与弯曲辊都是从动辊，他辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 5 页 们都没有驱动装置，因此可以和带材实现同步运动，不会出现因为打滑而刮伤带材表面。4）与辊式矫正机相比，其结构简单，重量轻，维修方便，操作容易。 5）适用范围广泛，比如全 部的带材加工作业线和很多种金属材料。 6）矫正机组的矫正厚度范围广，例如从 33.0 从 61 带材可在同一设备中矫正。 7）可在酸洗机组中作为机械破鳞装置。 材、棒材矫正机 管、棒材矫正的工作原理是利用多次反复弯曲轧件将轧件矫正的过程。例如斜辊式矫正机、“ 313“型辊式矫正机、偏心轴式矫正机等。两排工作辊轴线相互交叉。管棒材在矫正时边旋转边前进，从而获得对轴线对称的形状。“ 313“型辊式矫正机的设备重量轻，易于调整和维 修，用于矫正管、棒材时，效果很好。偏心轴式矫正机，用来矫正薄壁管。 式矫正机 在辊式矫正机上轧件多次通过交错排列的转动着的辊子，利用多次反复弯曲而得到矫正。 板、带材和型钢用的辊式矫正机的类型很多，如上辊单独调整辊式矫正机、上辊整体平行调整辊式矫正机、上辊整体倾斜调整辊式矫正机、上辊局部倾斜调整辊式矫正机等。上辊单独调整辊式矫正机的上排每个工作辊可单独调整，这种调整方式较灵活，但由于结构配置上的原因，它主要用于辊数较少、辊距较大的型钢矫正机。上辊整体平行调整辊式矫正机的上工作辊可整排平行调整。这 种矫正机广泛用来矫正 124 上的中厚板。上辊整体倾斜调整辊式矫正机的上工作辊可以整排倾斜调整，这种调整方式使轧件的弯曲变形逐渐减小，符合轧件矫正时的变形特点。它广泛用来矫正 4 下的薄板。这种调整方式主要用来矫正薄板。 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 页 正方案 按照每个矫正辊使中厚钢板产生的最终消除残余曲率和变形程度的方法 ,矫正方案一般可以分为小变形矫正方案、大变形矫正方案。 变形矫正方案 矫正时反弯的压下量用于消除钢板在上一辊产生的最大残余曲率 (即进入该辊的最大原始曲率 )使之变平直。 它的主要优点是 ,轧件的总变形曲率小 ,矫正轧件时所需要的能量也也少。 变形矫正方案 使拥有不同的原始曲率的轧件经过反复几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度 ,使之形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的矫正方法加以矫正的方案。 采用大变形矫正方案，可用较少的辊子获得较好的矫正质量。但若过分的加大轧件的变形程度。则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫正机的能量消耗。 综 上所述 本次设计采用小变形矫正方案，因主要是单值曲率的板材，且所需功率小，残余应力小，故采用小变形矫正方案。 传动系统 主传动装置主要由主电机、联轴器、联合减速机及万向接轴等组成。传动系统由两台交流电机通过联轴器一联合减速器一万向接轴一工作辊装置使设备转动运行。下对主传动系统进行方案分析： 方案一： 图 1 工作机座 2 万向接轴 3 齿轮座 4 低速电动机 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 7 页 方案二： 图 1 工作机座 2 万向接轴 3 齿轮座 4 减速器 5 高速电动机 方案三： 图 1 工作机座 2 万向接轴 3 联合减速器 4 高速电动机 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 8 页 对上述三个方案讨论，方案一虽然使用低速电动机，但是因为没有减速器，不利于分配传动扭矩；方案二和方案三作用相同，但方案二 对比方案三来说，方案三结构更紧凑，可以减少传动件，可以减小机列总长度。因此，本次设计中采用方案三。 机 电机分为高速电机和低速电机两种。 （ 1）高速电机： 高速电机通常是指转速超过 10000r/电机。它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普通的电机，可以有效的节约材料。二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。三是由于高速电机转动惯量小，所以动态响应快。 （ 2）低速电机 一种旋转式机器 ,它将电能转变为机械能 ,它主要包括一个用以产生磁 场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子 ,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动 ,这些机器中有些类型可作电动机用 ,也可作发电机用。 速器 在矫直机主传动系统中 ,减速机除有减速作用外 ,还有均衡分配传动扭矩的作用 ,因,圆柱圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形式中 ,每种又可分为单支、双支、三支和四支等结构。 圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单 ,因此在矫正机主传动系统中获得广泛应用。在制造能力许可时 ,也可使用联合减速机。减速机和齿轮座组成一个 整体 ,可减少传动件 ,而且结构紧凑 ,还可以减小机列的总长度。在辊数大于 7 的矫正机上 ,因为传递的总扭矩大 ,齿轮座的齿轮尺寸也大 ,使齿轮座出轴的间距很大与矫正辊间距相适应。因此 ,在辊式钢板矫直机上大多使用 多支的减速分配器 ,这样可以使齿轮座的载荷均匀。 向接轴 由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。 十字轴万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况 下能实现所链接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。十字轴式万向联轴器是用量较大的万向联轴器，轴承是十字轴万向联轴器的易损件，几种大型十辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 9 页 字轴万向联轴器主要区别在于轴承座和十字叉头的变化，形成不同结构的型式，为保证主、从动端的同步性，实际应用中均采用双联型式，双联的联接方式不外乎焊接或法兰盘通过螺栓联接。 轴器 联轴器的作用主要用来连接轴与轴（或轴与其它回转零件），以传递运动和转矩。联轴器的原理是在机器工作时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止运行时，通过拆卸方法才能使两轴分离。 联轴器包括电动机联轴器和主联轴器。电动机联轴器用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴节则用来连接减速机与齿轮座的传动轴，因为此次设计中是将齿轮座与减速机设计为一体的联合减速机，所以不需要主联轴器。目前，应用最广泛的联轴器是齿轮联轴器，所以电动机联轴器选用齿轮联轴器。 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 页 始数据 2500B ； 000 ； 05 ； 21 ； 冷态）； 包括边辊 )： 7n 。 正机基本参数 确定 辊式矫正机的基本参数包括：辊径 D 、辊距 t 、辊数 n 、辊身长度 L 和矫正速度 v 。 距 t 的确定 确定辊矩 t 时，应该既考虑满足最小厚度轧件的矫正质量要求，又考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。所以，应该分别计算最大允许辊距最后确定的辊距 t 应是（尽量取小值）。 （ 1） 最大允许辊距 件难以产生必要的弹塑性弯曲变形。根据文献【 1】得 m 式中： 轧件的最小厚度， ； E 工作辊弹性模量， ； s 轧件的屈服极限， 60； 将数据代入公式 ( 1 84 6 0 m a x 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 11 页 （ 2） 最小允许辊距 定 当 小时，对轧件可能产生的反弯曲率越大，矫正质量就会越高。但是 t 越小，矫正力 P 就会增大。所以最小允许辊距 受到辊身表面接触应力与工作辊扭转强度的限制。根据文献【 1】得 m a xm （ 式中 ： 轧件最大厚度 , 0E 弹性模量， s 轧件的屈服极限， 60将数据代入公式 ( m i n 因为，并且 t 尽量取小值所以可取 60 。 径 D 的确定 由文献【 1,表 11知中厚板矫正机矫直辊直径 D 和矫直辊距 T 之比： D（ 工作辊直径 ； 取 20 。 数 n 的确定 增加辊数即是增加轧件的反弯次数，辊数增加有利于提高矫直质量，但也会增加轧件的加工硬化和矫直功率，为此，选择辊数的是在保证矫直质量的前提下，使辊数尽量少。因为钢板厚度为 05 ，由文献【 1，表 11取 7 辊。 身 L 的确定 辊身长度 L 与轧件最大宽度有关，根据文献【 1】通常 当 00时， 0 ； 当 00时， 00100 。由于轧件最大宽度 500m ；所以 a 可取 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 12 页 将数据代入公式 ( 8003002500 ，取 正速度 v 的确定 矫正机的矫正速度主要由生产效率确定 ,要与轧机生产能力和所在机组的速度相协调。查文献【 1】表 11得 21 在此取 2 正机力能参数的计算 辊式矫正机的力能参数包括作用在矫正辊上的压力（矫正力）、矫正扭矩和矫正机的驱动功率。 直力的计算 1. 轧件的屈服力矩 屈服力矩是将轧件弯曲到弹性弯曲最大极限状态时的外力矩，用符号是最大的弹性弯曲力矩，也是最小的弹塑性弯曲力矩。由文献【 1】得 （ 式中： s 轧件的屈服极限， 60W 断面形状对称轧件的断面系数 62 将以上数据代入公式 ( 2 2. 轧件的弹性弯曲力矩 当轧件弯曲至全塑性弯曲状态时，整个断面上纤维的应力均达到s，这时， 外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩据文献【 1】可得 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 13 页 （ 式中： 轧件的屈服力矩 e 断面的形状系数，由文献 1，表 11得 5.1e 。 将以上数据代入公式 ( 23. 作用在矫正辊上的压力（矫正力） 按照图 辊子上的力可根据轧件断面的力矩平衡条件求出。今假设： 1）第 2、3 辊下轧件的弯曲力矩为塑性弯曲力矩 即 32 ； 2）第 5、 6 辊下件的弯曲力矩为屈服力矩 即 56； 3）第 4 辊下的轧件弯曲力矩为塑性弯曲力矩 屈服力矩 平均值，即24 图 3作用在矫直辊上的压力 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 14 页 根据文献【 1】按照上述三个假设可得出各辊下矫直的计算式为： 48627654321（ 式中： 轧件的屈服力矩， 轧件的弹性弯曲力矩， t 辊距， t=360 将以上数据代入公式（ 7 3 9 1)6045 7 5 1 3 此时，根据文献 33 可得作用在上、下排辊子上的压力总和为 辽宁科技大学本科生毕业 设计 买文档送全套 纸 14951605 或 130