冷轧带钢平整机主传动系统设计【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 冷轧带钢平整机主传动系统设计 摘 要 带钢经退火工序后，内部残余应力得到释放，板形变坏；同时，由于在退火炉中存放时间过长，带钢的表面质量会变坏。为改善上述缺陷，需进行带钢平整工艺。在这样的背景下，平整机应运而生。 平整机用来在常温状态下，将经过冷轧并退火后钢卷，通过平整以提高带钢机械性能、改善带钢板形、提高带钢表面光洁度，获得符合要求的钢卷。本文先介绍了冷轧带钢生产工艺流程、冷连轧机组的发展及平整工序，接着引出平整机，阐述了平整机的作用、组成、工作原理等。接着对比选取了适当的电机、联轴器、减速器、齿轮座、连接 轴。接着计算出了平整机的轧制力、轧制力矩及电机功率。在此基础上设计并校核了齿轮座中一对人字齿的参数，校核了轴上的危险截面，同时校核了轧辊强度，计算了轴承寿命。文末，大致介绍了平整机中常用的润滑、密封方式，介绍了平整机的经济性、环保性。 关键词 ： 冷轧带钢；平整机；主传动系统 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of at in in a of go In to to In is in to of to of of of to of so On of in a of of of At of in 载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目 录 1 绪论 . 1 轧带钢生产工艺流程 . 1 连轧机组的发展 . 2 整工序 . 3 整机的作用 . 3 整机的组成 . 3 整机的 分类 . 4 整方式的分类及特点 . 5 整机板形控制的主要项目 . 5 2 平整机主传动系统总体方案设计 . 7 机 . 7 轴器 . 7 接轴 . 8 速器 . 8 轮座 . 9 3 平整机参数计算 .身的计算 .径的计算 .颈的计算 .头的计算 . 轧制力和轧制力矩计算 .制力的计算 .制总力矩的计算 . 电机功率的计算 .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 主要零件的强度计算 .轮的计算与校核 .辊的校核 . 工作辊的校核 . 支承辊弯曲应力的校核 . 轧辊接触应力的校核 .轮轴的校核计算 . 齿轮轴的计算校核简图 26 轮轴的校核计算 . 弯扭的计算与校核 . 精确校核轴的疲劳强度 .作辊轴承的校核 . 润滑与密封 .滑 . 润滑的目的 . 润滑剂和添加剂 . 常见零件的润滑方式 .封 . 密封的作用 . 常用的密封方式 . 经济性环保性分析 .备的经济性 .备的环保性 .论 .谢 .考文献 .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 轧带钢生产工艺流程 冷轧是以热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，得到成品为轧硬卷的塑形加工工艺。冷轧的采用为提高带钢表面质量、改善力学性能和获得精确的尺寸偏差提供了保证，所以带钢大多是热轧后又进行冷轧 。冷轧按其特征来说，与热轧有着严格的区别。冷轧可以获得远较热轧所能生产厚度小得多的产品。尽管在热轧时，带钢的塑性变形较好、变形抗力低及具有生产率高等优点，但在一定的厚度范围内 (通常为 继续减缩带钢的厚度，以达到所要求的成品厚度，热轧方式是难以完成的。因为热轧过程中，随着带钢厚度变薄，带钢温度迅速降低，特别是对于截面小的窄带钢，头尾温度差别很大。带钢在热轧过程中的这种温降，以及由于冷却的差异而引起的温度不均匀分布，使热轧的温度不易控制，带钢的塑性变形不易均匀，尤其是在轧制厚度小而长度大的带 钢时，这个问题更显得格外突出。冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧。由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。 冷轧生产的工序一般包括原料准备、酸洗、轧制、脱脂、退火、精整等。酸洗有去除氧化铁皮，保证带钢尺度精度的作用。 脱脂 的目的在于去除轧制时附在轧材 上的 润滑油脂 ，以免退火时污染钢材表面，对不锈钢也为防止增碳。退火包括中间退火和成品热处理，中间退火是通过再结晶消除冷变形时产生的加工硬化，以恢复材料的塑性及降低金属的变形抗力。为了得到要求的薄带钢，这样的中间退火过程有时需要进行多次。成品热处理的目的除了通过再结晶消除 硬化 外，还在于根据产品的技术要求以获得所需要的组织和产品性能。精整包括平整（矫直）、剪切、检查、打印、分类包装等内容。在冷轧带钢的生产工序中，平整工序占有重要的地位。除上述工序外在生产一些特殊产品时还有各自的特殊工序。如轧制硅钢板时，在冷轧前要进行脱碳退火，轧后要进行涂膜、高温退火、拉伸矫直与回火等 1。 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 与热轧带钢相比，冷轧带钢的轧制工艺有以下特点： 1、能保证获得高精度尺寸、厚度偏差小、沿带钢的宽度及长度方面的厚度均匀，板形良好、表面光洁的各种带钢。 2、能使产品具有很高且范 围很广的力学性能及工艺性能。 3、采用大张力轧制，以降低变形抗力和保持轧制过程的稳定。采用的平均单位张力值为材料屈服强度的 10 60，一般不超过 50。 4、能得到热轧方法很难得到的极薄带钢 轧箔材可达到 5、采用工艺润滑和冷却，以降低轧制时的变形抗力和冷却轧辊 ;采用多轧程轧制。 6、成本低、金属收得率高。 7、轧制速度快，具有很高的生产率。 连轧机组的发展 冷连轧机组有很长的发展历史。 20 世纪初美国开始出现宽带冷轧机组。 20 世纪 30年代开始 有带钢冷连轧机组。进入 20 世纪中后期，依据新的轧制板形控制理论，一大批新型板带轧机被相继发明出来。具有代表性的如 轧机、 机、 机、 机。新中国冷轧板带工业起步较晚，直至 1960 年，鞍钢建立了第一台 170020世纪 70 年代在武钢投产了第一台 1700机架冷连轧机，此后，又陆续新建了宝钢 1420、攀钢 1220 工程、宝钢 1500 等工程 2。 用于冷轧带钢的轧机有二辊轧机、四辊轧机和多辊轧机。应用最多的是四辊轧机。轧制更薄的产品则要采用多辊轧机。 随着对板形要求的提高，发展了许多改进板形的技术，如弯辊技术、移辊技术和交叉轧辊技术等。 平整技术的发展是随着冷轧技术的发展而发展起来的。对高质量的冷轧产品来说，平整是必要的工序。近年来，我国的几大钢铁公司陆续引进数条冷轧带钢生产线。因此，适合各厂产品的各种形式的平整机得到了广泛应用。 在平整机发展历程中，一系列先进的板形控制方法被应用于实际生产。板形调整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 3 页 手段是选 择适当的轧辊凸度。在轧制操作中使用适当变换轧辊凸度的方法，采用轧辊弯辊装置即依靠外部压力油将轧辊加以弯曲的装置。 整工序 冷轧后的带钢存在较为严重的加工硬化，不利于产品的二次加工，需进行再结晶退火，以消除带钢的加工硬化。带钢经过再结晶退火，加工硬化消除，但出现明显的屈服平台，在加工时易产生滑移线；带钢退火后，带钢内部残余应力得到释放，板型变坏；同时，由于在退火炉中存放时间过长，带钢的表面质量会变坏。为改善上述缺陷，需进行带钢平整工艺。 退火后的平整轧制是生产优质薄板、确保冷轧带钢成品质量的最后一道工 序。带钢经过平整轧制后，纵向会有一定程度的延伸，借助于这一延伸来改善材料的组织结构。平整实质是一种小压下量的轧制变形。 平整工序的作用是： 1、 消除退火后钢板的屈服平台，并依据产品的用途，给出必要的产品力学性能 ; 2、调整并给出需要的光亮度和粗糙度。 3、改善钢板的板型质量。 平整机的作用 平整机用来在常温状态下，将经过冷轧并退火后钢卷，通过平整以提高带钢机械性能、改善带钢板形、提高带钢表面光洁度，获得符合要求的钢卷。 经过平整后的带钢可以防止吕德带的形成 ,它对于提高产品质量、控制板形以及表面状态起着 重要作用。 平整机的组成 平整机主要由机架、工作辊辊系、支承辊辊系、轧辊弯辊装置、斜楔调整装置、压上缸、传动装置、底板、平台排烟罩等组成。机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接。工作辊和支承辊在机架窗口内，压上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部。机架是构成轧机的主体部分，承受经轧辊传递的材料变形抗力，虽然机架受到轧制中的巨大拉力，但为进行精密的精轧轧制，机架必须具有低的延伸率和足够的刚度。工作辊辊系由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置等组成。工作辊中心线对机架中 心线向出口侧偏移 5辊系稳定工作。轴承为四列圆锥辊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 子轴承。工作辊虽然不直接承受轧制力，但能使轧辊保持正确位置，并承受轧制动力和张力的反作用力，此外还承受来自轧辊平衡装置的压力，并且轧辊的轴推力也经常发生，因此工作辊的轴承必须相当兼顾。轧辊弯辊装置由四个大缸块及四个工作辊弯辊缸块组成。大缸块固定在机架窗口两内侧面，工作辊弯辊缸块装于大缸块之中。每个大缸块上装有一个支承辊平衡缸和一个工作辊轨道升降缸。 斜楔调整装置由两个斜度相反的上、下斜楔及液压缸组成，斜楔的角度为 6。斜楔用来补偿新旧轧辊的直径差，使轧 制标高保持恒定。调整位置时，上、下斜楔同时动作。上、下斜楔各由液压缸带动，每个液压缸上都带有液压锁定缸，以保证平整时斜楔不动，轧制标高保持恒定。 平整机的设备组成与冷轧机基本相同，但是平整机又有自身的一些特点： 1、驱动方式。平整机一般采用单辊驱动，主要是采用下工作辊单独驱动，上工作辊的速度可随钢带运动速度变化，轧制过程平稳，钢带表面质量好。主要是采用下工作辊单独驱动，上工作辊的速度可随钢带运动速度变化，轧制过程平稳，钢带表面质量好。由于平整轧制的压下量小，力矩在上下轧辊上分配不均的问题很敏感，使用普通齿轮 机座，如一对工作辊直径稍微失配，必将在其中的一根连接轴中产生很高的扭矩，并且容易出现轧辊与轧件打滑和轧制振动现象，影响钢带表面质量，加剧轧辊表面磨损。平整机也可以采用上、下工作辊同时驱动，甚至也有采用上、下支撑辊驱动的。 2、轧辊直径。平整机的轧辊直径比较大，这是由于平整时的压下率很小，轧制力很小，几乎看不出轧辊直径对钢带的加工性能有影响，对提高钢带平直度有利。 3、机前后设 了保证平整生产的张力稳定和改善带钢质量，要求有尽可能大的带钢张力。但较大的开卷张力会使钢卷层间滑动而划伤表面，为了适应薄 钢带的平整，平整机前后一般设 于调整张力大小，实现带钢张力的分段控制 3。 整机的分类 平整机按机架数量可单机架平整机或双机架平整机。一般的平整机按轧辊数量的多少，又分为二辊式平整机、四辊式平整机、五辊式平整机、六辊式平整机以及多辊式平整机。其中较为常用的是二辊式平整机和四辊式平整机。六辊式平整机是在 20 世纪 70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 年代后在 机的基础上发展起来的，并大部分安装在镀锌机组、连续退火机组上。20 世纪 90 年代，日本日立公司又开发了五辊式平整机，它能够更容易地控制所平整带材的板形。而 世界上大多数生产带钢的冷轧厂一般都采用单机架四辊式平整机。平整机按布置形式和使用位置又可分为离线平整和在线平整。无论是离线布置还是在线布置，都能满足除镀锡板以外的各种冷轧产品对机械性能的要求。但是离线平整机需要每卷穿带和甩尾，需要经常加减速，机组生产率低，产品收得率低。 整方式的分类及特点 平整方式按照轧制过程是是否使用轧制润滑剂可分为干平整和湿平整 ,两种平整方式各有利弊。目前除镀锡板等产品仍采用干平整外，一般钢板平整都使用湿平整工艺。 干平整是指平整时不使用任何平整液的一种平整方式。干平整 时，辊面状态在带钢表面上的复制率较高，一般为 60%80%，由于轧辊和带钢间摩擦系数较大，故所需平整轧制力也较大，轧辊磨损严重，换辊周期短。常用于带钢变形量较小，平整率低，较容易控制板形的情况，其平整效果好，带钢表面的光亮度高，4%时，可采用干平整方式。 湿平整工艺是在平整过程中，从平整机入口向辊缝处喷洒平整液，湿润带钢和轧辊表面。在平整机出口又有压缩空气喷嘴将带钢表面的残留平整液用压缩空气吹除，使带钢表面保持干燥，并有排雾系统将挥发出来的废气吸除。通常将水溶性或油溶性防 锈剂作为平整液使用，可以达到以下目的：在单机架平整中确保延伸率：和干平整相比，不容易由于杂质压入、粘着而造成辊痕等缺陷 4。 平整机板形控制的主要项目 平整质量的好坏对带钢生产工艺有巨大影响，为得到优质的带钢，需要对带钢板形进行必要的工艺控制。板形的主要控制项目有以下 4 个方面： 1、延伸率控制。延伸率是平整工艺中控制带钢力学性能的指标，延伸率的调节一般通过轧制力和张力来控制。 2、平直度控制。平直度是衡量带钢板形质量的的指标。平直度的控制较为复杂，与轧制力、张力、平整机辊形设计、弯辊力以 及平整机前后的防跳辊、防皱辊的位置等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 因素有关。 3、粗糙度控制。带钢表面粗糙度是影响产品后续加工性能的重要指标，板面粗糙度是通过平整机工作辊辊面粗糙度的控制来获得的。辊面粗糙度与板面粗糙度的复制率与平整方式、轧制力、弯辊力、延伸率以及辊面毛化工艺等有关。一般来讲，湿平整的复制率低于干平整的复制率，轧制力越大，复制率越高，辊面采用激光毛化粗糙度的均匀性要好于喷丸毛化。 4、表面质量控制。带钢的表面质量控制较为复杂，与平整机辊子状态，平整液吹扫、喷吹以及平整液浓度等因素有关。由于热镀锌锌层的附着力较为脆弱，因此 要合理的控制平整工艺，防止锌层脱落，造成表面缺陷。另外平整液的控制也很重要，采用何种平整液以及平整液吹扫方式均会影响带钢表面质量。 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 2 平整机主传动系统总体方案设计 机 电动机的作用是将电能转换为机械能。生产机械由电动机驱动有很多优点，如简化生产机械的结构，提高生产率和产品质量；能实现自动控制和远距离操纵；减轻繁重的体力劳动。常用的电机有很多类型，按照不同的分类方式有不同的分类结果。 1、按工作电源种类划分：可分为直流电动机和交流电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分 为无刷直流电动机和有刷直流电动机。 交流电 动机按其功能通常分为 交流发电机 、交流电动机和同步调相机 。 直流电机调速性能优越 ,易平滑调速 ,过载能力较强， 启动转矩 较大。 但是直流电机换向困难，还会产生火花，寿命短，要经常维护，价格也 较昂 贵 。 交流电机与直流电机相比，由于没有换向器因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电 压、大电流、大容量的电机。 交流电机还可划分单相电机和三相电机。 交流电机一般采用三相制，因为三相交流电机与 单相电机 相比，无论在性能指标，原材料利用和价格等方面均有明显的优越性。同样功率的三相电机比单相电机体积小，重量轻，价格低。三相电动机有自起动能力。单相电机没有起动转矩，为解决起动问题，需采取一些特殊的措施。单相电机的转矩是脉动的， 噪声也比较大 。 2、按转子的结构可划分笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 笼型与绕线型只是在转自的构造上不同，他们的工作原理是一样的。笼型电动机由于结构简单、价格低廉，工作可靠，使用方便，就成为生产上使用最广泛的一种电动机。选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速或启动性能、维护及价格等方面来考虑的。与 单相异步电动机 相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省制造材料。笼型转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用。 在本设计方案中，采用了绕线型三相交流异步电动机。 联轴器 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 联轴器是用来 联接 不同机构中的两根轴，使之共同旋转以传递 扭矩 的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器。 刚性联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。刚性联轴器由于没有弹性元件，不能减缓或消除轴间的位移偏差。 挠性联轴器可分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器。无弹性元件的挠性联轴器具有弹性，可以补偿两轴的相对位移。但 因无弹性元件，故不能缓冲减震。常用的有十字滑块联轴器、滑块联轴器、十字轴式万向联轴器等。有弹性元件的挠性联轴器装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，还具有缓冲减震的能力。这类联轴器主要有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器、膜片联轴器等。 弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两半联轴器。弹性柱销联轴器具有较大结构简单、合理，维修方便、两面对称可互换 ，寿命长，允许较大的轴向窜动，具有缓冲、减震、耐磨等性能。在平整机主传动方案设计中，电动机与减速器间的连接、减速器与齿轮座间连接均选用这类联轴器。 滑块式万向联轴器能够传递较大转矩，转动 较平稳，结构简单，且造价较低， 经久耐用，可靠性高，本设计方案中，齿轮座输出轴与轧辊的连接就选用滑块式万向联轴器。 接轴 由于电动机与减速器之间有一段距离，中间需要用连接轴连接。该轴转速较高，因此对轴本身的圆柱度有较高要求，以保证其转动平稳。轴的材料可选择低合金高强度钢或者合金钢，在保证抗扭强度足够的前提下，轴的尺寸 不至于过大。连接轴左侧和右侧均选用弹性柱销联轴器连接。 速器 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 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大 转矩 ，以满足工作需要。 常用的减速器有斜齿轮减速器 (包括平行轴斜齿轮减速器、锥齿轮减速器等 )、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速器等。其中，斜齿轮减速器于其他形式减速器相比，相比具有以下几个优点： 1、节省空 间，可靠耐用，承受 过载 能力高。 2、传递功率大，能耗低，性能优越，效率高达 95%以上。 3、振动小，噪音低，可靠性高，经久耐用。 轮座 齿轮座是用来将电机或主减速机的转矩传递分配给轧辊。本设计方案中，由减速器输出的转矩经连接轴传递给齿轮座，转矩通过齿轮座分配给两根连接轧辊的输出轴。 齿轮座由齿轮轴、轴承、轴承座和箱体组成 。齿轮座的齿轮通常与轴做成整体，称为齿轮轴。齿轮形式都采用人字齿，因其工作平衡承载能力大，而且不产生轴向力，可简化轴承结构。 常见的齿轮座箱体型为立柱式与水平剖分式。立柱式拆卸方便，刚性和密封性好，不易漏油，工作稳定可靠，但重量和外形尺寸较大，制造比较困难。水平剖分式每个分箱体重量小，容易加工。为了减轻重量，缩短加工周期，近年来，较多地采用焊接结构箱体，其重量比铸造箱体轻 15%30%。在本设计方案中，选择了水平剖分式人字齿齿轮座。 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 3 平整机参数计算 身的计算 设计参数中已经给定轧制 带钢的宽度范围为 300520故按照最大宽度确定轧辊辊身长度 L ，辊身长度 L 应大于所轧制钢板的宽度 式中的 a 由钢板宽度确定。当 200400m a x 时， 100a 辊身长度为： 20100520 取辊身长度 50 。 径的计算 由 5， 3在较光洁的轧辊上轧制时，最大咬入角 间，取 =10。 2310 o 1 o 由 5， 表 3： L （ 可求得 a ， ， 取 201 。 接下来计算支承辊直径 2D 。 由 5， 表 3： （ 求得 a ， ， 取 002 。 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 四辊轧机常用的 2D 、 1D 之比的范围为： 实际设计中， 颈的计算 使用滚动轴承时，轴颈尺寸不能过大 ，一般近似取 d 。 l 与 d 间又有比值关系， 3.0据此可求得 l 和 d 的尺寸。 工作辊： 2 11 1 02 2 0)1 求得110 121取 101 。 求得 10， ， 取 1001 l 支承辊 ： 2 7 52 5 05 0 0)2 Dd 求得 范围是 250 275取 522 。 求得 27