十三辊钢板矫正机压下系统设计【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 十三辊钢板矫正机压下系统设计 摘 要 轧钢生产是冶金生产行业中把钢坯轧制成钢材的重要生产环节，具有产量大、品种齐全、生产过程机械化自动化程度高等优点。但是轧件在轧制、冷却和运输过程中，受到不同因素的影响而产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管常出现弧形弯曲； 某些型钢的面会产生翼缘内并、外扩和扭转； 板材和带材容易产生横纵向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，矫正技术应运而生。根据本次设计要求，设计了十三辊钢板矫正机压下系统。查阅相关资料，完成绪论及总体方案评述，并对矫正机的压下系统进行设计。主 要内容包括：矫正机的结构确定和力能参数计算、主传动电机和压下电动机的选择及校核、选择联轴器和分配减速器、压下螺丝和压下螺母的设计及校核、蜗轮蜗杆的设计及校核、轴承的寿命计算和键的选择及校核。 关键词： 矫正机；压下系统；力能参数；蜗轮蜗杆 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of is in of a of in of by as to In to to to of of of of of of 文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 录 . 1 题研究的背景和意义 . 1 正机的发展概况 . 1 式矫正机的工作原理和结构组成 . 2 式矫正机的类型及用途 . 3 论文研究内容 . 3 . 4 正方案及矫正工艺 . 4 正方案 . 4 正工艺 . 4 正机结构组成 . 5 座形式 . 5 传动机构简介 . 5 下机构组成和作用 . 7 正辊的布置形式 . 8 . 9 正机的结构参数的确定 . 9 距和辊径的确定 . 9 正辊辊颈直径 的确定 . 11 正辊传动端的尺寸确定 . 11 正机的力能参数的计算 . 12 用在矫正辊上的压力（矫正力） . 12 用在矫正辊上的矫正扭矩 . 15 正机主电机的选择 . 16 传动电机功率的确定 . 16 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 主电机的选择 . 17 电机过载校核 . 17 用在螺丝上的最 大矫正力的确定 . 19 下电机选择及校核 . 19 下螺丝的设计 . 19 下电机功率的计算 . 21 择 压下电机 . 22 机过载校核 . 22 . 24 动比分配 . 24 柱齿轮减速器的选择 . 24 轮蜗杆的设计与校核 . 24 轮蜗杆的设计 . 24 杆的校核 . 28 杆轴的强度校核 . 29 件的设计与校核 . 34 下螺母的设计与校核 . 34 计压下螺母的高度和外径 . 34 下螺 母的校核 . 35 锥滚子轴承使用寿命计算 . 36 的选择及校核 . 38 轴器的选择 . 38 . 40 正辊的润滑 . 40 柱齿轮减速机的润滑 . 40 轮蜗杆的润滑 . 40 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 V 下螺丝（螺母 )的润滑 . 41 . 42 备的可靠性 . 42 术经济分析方法 . 43 备的经济性分析 . 44 结 论 . 46 致 谢 . 46 参考文献 . 47 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 页 题研究的 背景 和意义 金属加工学科的一个分支是矫正技术，已经广泛应用到日常金属加工业、仪器仪表制造业、汽车、石油化工业、冶金工业、船舶和飞机制造业、 建筑材料业、机械装备制造业、及精密加工制造业。矫正技术的进步迫切要求矫正理论能进一步解决轧钢机械的一些疑难问题，推动和开发新技术和研制新设备。首先要在矫正机设计、制造、矫正参数设定、矫正过程分析及矫正质量预测等方面做到新软件技术开发；其次进行数字化矫正设备的研制，使矫正技术走上现代化的道路，不断丰富和完善金属材料矫正学方面的内容。 金属材料在加工和运输过程中，常常会受外力、温度等因素的影响发生弯曲，扭曲变形。为了解决这种弊端，矫正技术应运而生。矫正技术多用于金属材料加工的后部工序，在一定程度上提高产品或成品 的质量水平，矫正技术同其他金属加工技术一样，在 20 世纪取得了快速的发展，相应的矫正理论也得到了明显的进步，虽然还有一些理论滞后于实践的情况，但是如今的矫正理论已经进入到了解析化和系统化的时代，并为数字化和信息化敞开了大门，随着计算机技术的高速发展和普及，矫正技术和矫正理论还会有很大的发展空间。 正 机的发展 概 况 钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。有了钢铁，就使得中国国民经济的技术得到新型的改善。而矫正技术在轧钢过程中有着不可代替的地位。 中厚板生产线在线的辊式矫正机以热矫正机数量 为多，总的趋势是以发展大矫正力的强力式矫正机为主。该系列设备总体趋势是：用数字控制系统精确调整上矫正辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫正辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作。高刚度矫正机机座，可满足大矫正力条件下的使用，变形小，精度高。为了提高矫正效果，矫正机出口处的上辊或下辊可以单独调整，且在矫正过程也可以进行调整。在矫直机结构设计辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 方面，正在向精密化，大型化发展，并正在加速结构更新的进度，老设备将逐步被淘汰和改造。 目前，矫正机已由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并设有过载保护装置，机架采用 预应力框架结构，增大刚度。四重式矫正机，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正机矫正质量不理想、矫正能力低、辊距大、维修困难等缺点，使矫正厚度范围扩大到原来 10 倍左右。矫正机向自动化、全液压、高刚度、高负荷等多功能的矫直技术发展，即采用第三代矫正机，进一步提高钢板表面质量水平。 在 20 世纪五、六十年代，我国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 4 5 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。而厚板矫直技 术在我国起步较晚，且理论研究较生产落后的现象突出。 常规的矫直设备还需添补和改造，不过应该尽量采用新的高效能的常规设备，如新的拉弯矫直设备，新的 3直机，大型二辊矫直机、滚动模转毂矫直机及变辊距矫直机等；新的矫直技术也需积极开发，如振动矫直、液压拉弯矫直、高精度压力矫直技术等；在矫直理论研究方面应该走出自己的道路，如材料强化影响的计算方法、变形能的测定及计算方法、等曲率朔性区长度及深度对矫直质量的影响，在矫直过程中克服残留应力影响的方法，斜辊的受力测定与计算方法、热处理轧材的矫直方法以及双向旋转矫直法 等。 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，使得 钢板矫正机除了生产一些常见产品外，还生产满足建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材的性能要求。 式矫正机的工作原理和结构组成 辊式矫正机的工作原理：加工件在辊式矫 正 机上通过多个交错排列的辊子多次反复弯曲，使原始曲率的不均匀度逐渐减小，进而得到矫 正 1。 辊式矫正机主要是由电动机、减速机、齿轮座、连接轴和矫正辊工作机座等部件组成。而各类矫正机的差别主要表现在工作机座的结构上。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 页 式矫正机的类型 及用途 辊式矫正机的结构类型有很多，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 8。 1) 上辊单独调整辊式矫正机：上排每个工作辊可单独调整，这种调整方式比较灵活，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和钢管矫正机。 2) 上辊整体平行调整辊式矫正机：上工作辊可整排平行调整，它在前后设置有单独调整的上工作辊，也称为导向辊，以便于轧件的导入和导出及改善矫正质量。这种矫正机主要用于矫正 4 12上的中厚板。 3) 上辊整体倾斜调整辊式矫正机：上工作辊可以整排倾斜调整，这种调整方式可以使轧件的反弯曲变形逐渐减小，符合轧件矫正时金属的变形规律。它主要用于矫正4下的薄板。 4) 上辊局部倾斜调整辊式矫正机：上排工作辊可以局部倾斜调整（也称翼倾调整）的矫正机。这种调整方式可增加轧件大变形弯曲的次数，多用来矫正薄板。 矫正机主要用于消除轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因产生的形状缺陷，以满足生产需求。 论文 研究内容 依据钢板的实际尺寸和变形情况，确定结构参数、力能参数和工艺参数。以下是本次设计任务的 主要内容。 1) 十三辊矫正机的结构和力能参数的确定、矫正力和矫正扭矩的计算； 2) 选择电动机和设计分配减速器，并对电机校核； 3) 压下螺丝、压下螺母、蜗轮蜗杆的设计及校核； 4) 设备的可靠性和经济评价。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 页 正方案及矫正工艺 正方案 在辊式矫正机中，根据每个矫正辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法不同 ,矫正方案可分为小变形矫正方案、大变形矫正方案。 该方案的矫正原则是：矫正反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上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。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少。 这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度 ,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，由于本次设计的钢板变形曲率较小，消耗能量也少。根据上述方案分析可得，采用小变形矫正方案较为合适。 正工艺 矫正机的矫正工艺与矫正机的类型和上矫正辊的调整方式有密切的关系。矫正机出口处与入口处的局部上排辊可局部调整，上排其余各辊可整体平行调整或整体倾斜调整。轧件在入口端的第二、第三辊上的反弯曲率最大，产生大变形，迅速消除轧件的原始曲率不均匀度。以后各辊的压下量按直线关系递减， 在第 处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。矫正薄板材时，一般是 7 13 辊；矫正极薄带时，则为17 29 辊，且带有工作辊挠度调整装置，以矫正板材上的瓢曲，单、双边浪形等二、三维形状缺陷。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 5 页 正机结构组成 座形式 辊式钢板矫正机工作机座可分为台架式和牌坊式两大类。 牌坊式工作机座可以整体平行压下，其压下机构多是集体驱动。它的结构特点是强度和刚度较好，辊子的调整拆装方便。缺点是结构较复杂、外形尺寸也较大。 台架式矫正机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。压下螺丝（或螺母）转动，可以调整上、下台架的相互位置，从而也调整了矫正辊的压下量。它的上台架可以整体平行压下。台架式矫正机的结构简单。但刚性较差，采用大量弹簧平衡的台架式矫正机，在使用时上台架容易产生震动。 综上所述，薄板矫正机用于矫直薄板 ，不需要太大的矫直力，因此选择台架式，其结构简单的特点可以节约成本，降低操作难度。 所以本次设计选择台架式机架， 其压下系统选择集体驱动的。 传动机构简介 十三辊矫正机的主传动系统 由 主电机、减速器、联轴器和齿轮机座等组成 。传动系统由一台交流电机通过联轴器 减速机 齿轮机座 万向联轴节 工作辊装置使设备转动运行。其主传动装置结构简图如图 示。 根据电源种类、工作条件、及负荷性质、大小、启动特性及过载情况等来选择电机。在矫正机主传动系统中，电机主要用来提供转速和扭矩。因此，本次设计电 动机选择的是交流电动机。 在矫正机主传动系统中 ,将减速机与齿轮座组成一个整体 ,可减少传动件，且结构紧凑，能减小机列总长度。减速机除有减速作用外，还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称减速分配器。圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单；锥齿轮减速器用于两轴垂直相交或垂直相错的传动中。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 页 1 工作机座 2 万向联轴节 3 齿轮座 4 减速分配器 5 单级锥齿轮减速器 6 电机 图 传动装置结构简图 一般情况，为防止钢板在工作辊间打滑，辊式钢板矫正机的所有工作辊都是驱动的，齿轮座的作用是将减速机传来的扭矩分配给各个矫正辊。 联轴器的作用主要用于连接两轴（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运转时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止工作时，通过拆卸才能使两轴分离。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，而主联轴器则用来连接减速机与齿轮座的传动轴。 万向联轴节：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。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 7 页 下机构组成和作用 电动压下装置装在横梁上部 ， 常采用的是上辊调整装置，由电机、圆柱齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、压下螺丝和压下螺母组成 。 两台电机通过圆柱减速机减速，同时带动 4 个压下螺丝转动，将活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，同步轴采用联轴器实现单独调整，可通过板材厚度、宽度、材料及原始曲率来调整其开口度大小，压下工作行程。压下螺丝上部为矩形花键导向，下部用锯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动。下端部安装有安全保护作用的液压垫，当操作者在操作时发生误操作或矫正过程中发生卡钢现象时，矫正力过大时，可使活动梁及上辊系快速抬起，工作辊的开口度增大，对 设备起到保护作用，同时装有压力传感器用来检测矫正过程中矫正力的大小。 压下装置结构简图如图 示。 1 蜗轮 2 蜗杆 3 减速器 4 联轴器 5 电机 图 下装置结构简图 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构。它能承受很大的传动比，因为承受的传动比大，零件的数也少，故蜗杆的结构要紧凑；在传动中，啮合辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 8 页 齿对很多，所以它的传动是平稳的，且噪声也较小；若蜗杆的螺纹升角比啮合面的摩擦角小时，会发生自锁现象。 压下螺丝一般由头部 、 本体和尾部三个部分组成。压下螺丝的本体部分带有螺纹，它与压下螺母的内螺纹配合以传递运动和载荷。压下螺丝的头部螺纹有锯齿形和梯形两种。压下螺丝的尾部是传动端，承受来自电动机的驱动力矩。尾部断面的形状主要有方形、花键形和圆形三种。压下螺母是轧钢机座中重量较大的易损零件。螺母通常采用贵重的高强度的青铜或黄铜铸成。 综上所述，本次设计压下螺丝采用锯齿形螺纹，这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率，梯形螺纹牙根强度高的特点；压下螺母是易损零件，通常采用高强度青铜 直流电动机多用于对调速要求较高的生产 机械上，具有：调速范围广、易于平滑调速、启动、制动和过载转矩大等优点。交流电动机的结构简单，维修方便，具有：高效、节能、启动转矩高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。 根据实际要求，本次设计压下电机为交流电动机。 正辊的布置形式 该矫正机有十三个工作辊，上排七个，下排六个。由于辊径与辊身长度之比值较小，所以支撑辊采用交错布置，使支承辊承受工作辊的垂直方向和水平方向上的弯曲，矫直过程中工作辊载荷比较稳定。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 9 页 已知参数如下： 轧件材料： 矫正速度： 件厚度： 3 5 轧件宽度： 900正机上矫辊数： 7 矫正机下矫辊数： 6 上支撑辊数： 8 下支撑辊数： 7 矫正温度：常温 压下速度： s 正机的结构参数的确定 辊式矫正机的基本参数主要有：辊径 D 、辊距 t 、辊数 n 、辊身长度 L 和矫正速度 v 。 矫正机的工作辊和支撑辊的材料采用了 45 钢。 距和辊径的确定 t 的确定 辊距 t 是矫正机的最基本的参数。确定辊距 t 时，需要 考虑满足最小厚度轧件的矫正质量要求，还要考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。因此，要分别计算最大允许辊距 最小允许辊距 最后确定的辊距 t 应是 （尽量取小值），而且圆整矫正机的参数。 (1) 计算最大允许辊距 由文献 1， 式 11得： m a x 式中： 轧件的最小厚度， ； E 轧件的弹性模量，由材料 P ； 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 页 s 轧件的屈服极限，根据文献 4,表 15出 35 。 将数据代入公式 (： m a x (2) 计算最小允许辊距 由文献 1，式 11得： m a xm 式中： 轧件的最大厚度， ； E 轧件的弹性模量，由材料 P ； s 轧件的屈服极限，根据文献 4,表 15出 35 。 将数据代入公式 (： m i n 根据实际情况，所以 t 尽量取小值，可取 30 。 的确定 辊径 D 与辊距 t 有一定的比例关系，在辊距 t 确定后，按比例关系可以确定辊径 查文献 1,表 11得： (式中： D 辊径； t 辊距， 30 。 查文献 1，表 11 将数据代入公式 (： 1 713 圆整后，取 20 。 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 11 页 n 的确定 增加辊数可以增加轧件的反弯次数，使矫正质量得到 提高，但也会增加轧件的加工硬化和矫正机的功率。因此选择辊数 n 的原则是在保证矫正质量的前提下，使辊数尽量减少。 根据本次设计十三棍矫正机：辊数 13n 的确定 辊身长度 L 与轧件最大宽度有关，根据文献 1， 知： (式中： 轧件最大宽度，当 00 时， 0 ； 当 00 时，00100 。由于轧件宽度 00 ；根据本次设计， a 可取 00 。 将数据代入公式 (： 0 0 01 0 09 0 0 的确定 矫正机的矫正速度主要由生产率确定。本次设计矫正速度 。 正辊辊颈直径 的确定 矫正机的矫正辊使用了滑动轴承，根据文献 1， ： d (式中： d 辊颈直径； D 辊径， 20 。 将数据代入公式 ( : 9 1 2 0 ， 取辊颈 ： 0 正辊传动端 的 尺寸确定 根据本设计确定矫正辊传动端的外径： 01 。 结合上述数据，矫正辊结构尺寸图如图 示： 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 12 页 图 正辊的结构图 正机的力能参数的计算 辊式矫正机的力能参数有：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。 用在矫正辊上的压力（矫正力） 将轧件弯曲至表层纤维的应变 2/时的外力矩，称为屈服力矩，以 示。它是最大弹性弯曲力矩，也是最小弹塑性弯曲力矩。 查文献 1，式 11： (式中： s 轧件的屈服极限， 35； W 断面形状对称轧件的断面系数，其中： 3 7 5 06 59 0 062m a b 轧件宽度， 00 ； 轧件厚度， 。 将以上数据代入公式 (： w 5108 1 2 5 0235 个断面上纤维的应力达到 s 时，外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩 辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 13 页 查文献 1，式 11得 : (式中： 轧件的屈服力矩； e 断面的形状系数。 根据文献 1，表 11得 5.1e 。 将以上数据代入公式 (： 1 3 2 1 8 7 2 正力） 作用在矫正辊上的压力可按照轧件弯曲时所需的力矩来计算。将轧件看成是受很多集中载荷的连续梁，这些集中载荷就是各个辊对轧件的压力。它们在数值上等于轧件对棍子的压力（矫正力）。 (