线材420中轧机设计【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 线材 420 中轧机设计 摘 要 线材的用途很广，在国民经济中有着大量的应用。中轧线材轧机是将粗轧钢坯进一步轧制，为精轧线材轧机轧制各种规格的成品线材提供原料。中轧线材轧机在线材生产中起着非常重要的作用， 为精轧线材轧机的进一步轧制创造条件。 本设计按照给定的的压下规程和轧制速度计算轧制力和轧制力矩，选择主电机容量。对主要零件进行了强度计算，并对该轧机的经济效益进行了评价。 该轧机采用了二辊轧制。轴承采用焦木瓦材料，传动采用了齿形连接轴。 通过本次设计各方面的分析和计算，我们对设备的性能和存在的问题有了更深 的了解，并使设备在理论上得到了进一步的改进。 关键词： 线材；线材轧机； 轧制； 轧辊 辽宁科技大学本科生毕业设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 页 20 of is in is to a in of of in of of of of of we on of in 辽宁科技大学本科生毕业设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 页 目 录 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 题背景和目的 . 1 内外线材发展历史及现状 . 2 外线材发展历史及现状 . 2 内线材发展历史及现状 . 3 轧线材的研究方法和内容 . 错误 !未定义书签。 材生产的平面布置及中轧机作用 . 3 材车间生产工艺流程 . 4 轧线材的研究方法和内容 . 4 2 方案的选择与评价 . 5 案的选择 . 错误 !未定义书签。 案的评述 . 错误 !未定义书签。 3 电机的选择 . 6 制力的计算 . 错误 !未定义书签。 辊主要尺寸的确定 . 6 制规程 . 7 型图 . 7 均单位压力的计算 . 7 制力 的计算 . 9 机主电动机力矩与电动机功率 . 10 机主电动机力矩 . 10 辊的驱动力矩 . 11 选电机 . 12 加摩擦力矩 . 13 速器 . 14 4 主要零件的计算 . 15 辽宁科技大学本科生毕业设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 页 辊校核 . 15 身弯曲校核 . 16 颈强度校核 . 16 头强度校核 . 17 承的寿命选择 . 17 5 压下装置的设计 . 20 机的选择 . 20 下螺丝主要尺寸的确定 . 20 下螺丝的传动力矩 . 20 下电机功率 . 21 轴器的选择与计算 . 22 式联轴器的选择与计算 . 23 速器齿轮的计算 . 23 轮蜗杆的设计 . 23 6 中轧机的润滑方式 . 28 机轧辊的润滑 . 错误 !未定义书签。 辊轴承的润滑 . 28 机主轴连接的润滑 . 29 7 试车方法和对系统控制的要求 . 30 车要求 . 错误 !未定义书签。 控制系统的要求 . 30 8 设备的环保、可靠性和经济评价 . 31 备的环保 . 错误 !未定义书签。 械设备的可靠性 . 32 械设备的平均寿命 . 32 械设备的经济评价 . 33 总 结 . 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 页 致 谢 . 36 参考文献 . 37 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 题背景及目的 线材的用途很广，除直接用做建筑钢筋外，还可以加工成各类专用钢丝，如弹簧用钢丝、焊丝、镀锌丝、轮胎丝等，也可以加工成其他金属品：如铆钉、螺钉、铁钉等。线材的特点是细而长，一般是直径为 522热轧圆钢或相当此断面的异型钢，目前线材的直径规格已扩大至 36至可达 60常 见的线材产品的规格为 513于线材是以盘卷形式交货，故又称盘条。在生产过程中，将 120 120面轧成33 33断面称为粗轧，将 33 33面轧成 17 17 为中轧，而将断面变小到 10下的称为精轧。 轧制过程中，轧件散热快，温变快，特别是头尾变黑，使得轧制困难。因此控制轧制过程中的温度是最重要的。随着盘重的增加，轧件长度的加大，表面散热加大，由于轧制时间长，造成轧制沿长产生不同温度，造成轧件尺寸波动大，影响轧件的机械性能。沿长度波动很大，这就给调整工作造成很大困难。更容易出现耳子。在轧制过程盘重大的轧件轧制道次多，温降也大，温度变化是线材轧机非常重要的因素。一般为提高生产率，提高产品质量，都采用钢坯一次轧制，一次加热成材。在断面小、道次多的情况下只有采用 高速轧制才可以解决温降问题。 线材轧机轧制道次多，轧制的布置就多。为保证温度，只有采用高的线速度轧制才能解决温降问题。由于高速轧制的发展。轧机在轧制过程中易产生冲击，给线材生产又带来安全问题，所以要孔型和前后导卫配置合理采用耐磨材料防止快速磨损。线材生产由横列式向连续式发展。而且采用自动化、高速化。由于轧制速度快，轧后冷却需要配合发展不同的工艺的冷却方法，使线材质量有了很大的提高。随着原料、加热、轧制和精整工序新技术的采用，使线材满足国民经济快速发展的需求。 为了提高生产率，采用钢坯一火成材，即加热一次 轧制成线材产品。线材轧机合为粗轧、中轧、和精轧三个机组。为了保证线材的性能和表面质量以及内部晶粒组织，要求轧制进行改造更新，采用新技术改变轧制工艺。近年来采用的高速轧制，出现了无扭轧制的新型轧机。 辽宁科技大学本 科生毕业设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 内外线材发展历史及现状 外线材发展历史及现状 据记载，世界上第一台线材轧机在 16 世纪已经问世当时是用锻坯轧制线材而比较正规的线材轧机在 18 世纪中期才出现，由粗轧及精轧两列横列式轧机组成。因为采用反围盘及人工喂钢轧制，其轧速度超过 8m/s，同时受头尾温差大的影响，线材存在着尺寸精度差 、盘重小、性能不稳定等致命缺点，限制了横列式轧机的发展。 保证产品质量并提高产量，同时也为了降低生产成本，必须提高轧制速度，所以 20世纪初开发了半连续式轧机。该轧机由粗、中、精轧机组组成，粗轧及中轧采用连轧，精轧机组仍采用横列式轧机，即活套轧制；复二重轧机是半连续式轧机的一个特例，中轧及桔轧机列在两个正围盘之间采用连轧，实现了机 1 械化操作，轧制速度提高到16m/s，生产能力有很大提高，盘重增加到 200右，尺寸精度较横列式为好，但品种及质量未有根本好转。 20 世纪 60 年代是线材生产技术 发展的兴盛与创新时期，在轧制速度不断提高的同时也解决丁大盘重线材的控制冷却问题，因此从根本上解决了盘重增大后，内层的线村长时间在高温下停留生成粗大的晶粒，使内外线材的力学性能差别很大，表面氧化铁皮厚等问题。 为了进一步解决产品品种及质量问题，英国在 1862 年建成了第一台连续式轧机。该轧机机座采用串列式布置形式，轧件同时在几个机架中轧制，各道次的金属秒流量相等。可单机驱动，有较高的调整精度，实现微张力或无张力轧制：由于没有穿唆轧制，没有大活套，所以头尾温差小，产品性能得到改善。到 20 世纪 50 年代，随着 机械制造、电气传动及控制水平的提高，线材轧制速度达 36m/s，尺寸公差 (.4)重为500右，一套轧机年广量在 3050 万吨。当时典型的连续式线材轧机是两线 8 架集体传动的美国摩根型轧。 目前世界上应用最广泛的摩根型高速无扭轧机是美国摩根公司 1962年开始研制的，1966 年首先应用于加拿大钢铁公司哈密尔顿厂。第一套摩根型高速线材轧机于 1966 年9 月正式投产，轧制速度 4350m/s，同时摩根公司和加拿大斯太尔摩公司联合，开发了线材轧后控制冷却系统，称之为斯太尔摩线。 高速 线材轧机一出现就显示出极大的优越性，继美国之后，其他一些国家和公司也 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 纷纷创新高速线材轧机，出现了各种机型。目前基本上有四种 1)测交 45 的美国摩根型；2)15 75 的德国德马克型； 3)顶交 45 的英国阿希洛型； 4) 0 9 平 立布置的意大利达涅利肋型。其中摩根机型应用最广泛。各种机型各有优点，但基本工艺特点差异不大。 内线材发展历史及现状 纵观我国线材发展的历史，可以说有了突飞猛进的发展特别是近几十年来，我国线材行业持续高速发展，以每年净增产 200 多万吨高速度增长，其产量从 1987 年的 693万吨 ，增加 到 1999 年的 2608 万吨。增长 ；同期高速线材产量从 32 万吨增加到1218 万吨，增长 37 倍；线材自给率达到 99%以上；在品种质量方面也有很大提高，目前完全可以按国际先进技术指标进行生产。多数线品种与质量能够满足线材制品企业使用要求。所有这些都说明：我国已经成为世界最大的线材生产国，为世界同行所瞩目。但是也应看到，我国虽然是世界线材生产大国，但还不能说是线材生产强国；因为我国还有部分线材品种仍然依靠进口维持生产。如钢帘线、高应力弹簧钢、不锈钢、冷墩钢等线材。在重要用途线材实物质量方面，与世界先进 工业国家仍有较大差距 目前我国拥有线材轧机近 110 套，其中复二重轧约占 半，横列式线材轧机有近 30套 (将逐步被淘汰 )；其余 40 多套多为高速线材轧机，其中从国外引进的高水平线材轧机有 20 多台国产高速线材轧机有近 20 套。 1999 年，全国生产线材 2608 万吨，其中高线产量 1218 万吨，高线比已经达到 优质硬线比约 10%，但精练比不到 30%。从品种与质量来看，我国对国际标准 洲标 本标准 所列线材钢种、规格等基本可以全部生产，而且能达到相应的标准要求。国产线材除个别品种外 (如钢帘线、气门弹簧、超低碳不锈钢用线材等 )，基本都能满足用户要求，供需基本平衡，自给率达 93%。 轧线材的研究方法和内容 材生产的平面布置及中轧机作用 线材厂平面布置如下图所示： 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 图 材厂平面布置 中轧机作用是将粗扎机组的坯料经过中轧进一步轧制 ,为精轧机组进一步 轧制成品提供原料。 材车间生产工艺流程 原料 步进式加热炉 粗轧 切头 中轧 精轧 穿水冷却 卷取 空冷 检验 打包 入库 轧线材的研究方法和内容 1、下厂实习了解中轧生产工艺、轧制规程、轧机生产中存在的问题、收集有关技术性能系数和结构特点，为定制合理的方案收集资料。 2、通过认真研究选择中轧机设计方案，提出改进措施，对设计方案进行评述。 3、对主要零件进行强度计算。 4、画出方案总图，部分部件图和零件图。 5、对自动控制提出要求，选择润滑 方法和润滑脂。 6、提出设备的安装方案和维修规程。 7、对设计进行分析和评价。 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 2 方案的选择与评价 案的选择 方案选择二辊中轧线材轧机。它可以满足生产品种和规格的要求。提供的原料发挥成品车间的生产能力，保证坯料的内部组织和表面质量。从而保证成品车间成材率和生产率的不断上升。 主传动图如图所示 : 1. 电动机 2. 齿形联轴器 3. 减速机 4. 连接轴 5. 齿轮箱 6. 二辊轧机 图 传动图 案的评 述 主电机选择异步电机，通过齿形联轴器连接减速器。齿形联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒组成。两个套筒内分别用键与两轴连接，两个外套筒用螺栓连成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。这类联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高，在重型机械中广泛应用。 轧辊轴承是轧钢机工作机座中的重要部件，由于各类轧机的结构及工作条件差别很大，因而必须采用不同类型的轴承。和一般用途的轴承相比，轧辊轴承有以下特点： 1)工作负荷大； 2）运转速度差别大； 3）工作环境 恶劣。 420 中轧线材轧机采用采用焦本瓦轴承，造价低，摩擦系数较小，有足够的强度和刚度，压下采用 电动 压下。 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 3 电机的选择 制力的计算 辊主要尺寸的确定 轧辊的主要的尺寸是 :轧辊的名义直径 D,辊身直径 L,辊径直径 d,辊颈直径 l。 下面根据以给定的参数 D=420定其他主要尺寸。 根据参考文献 1,79知： L/D=（ （ 式中 身长度 ， 即 L=（ D=（ 420=630 1050据参考文献 1,81知： d/D=（ (式中 因此， d=（ D=（ 420=据参考文献 1,81知 l/d=1+（ 20 30） ( 式中 即 l=d+（ 20 30=（ +（ 20 30） =61此选取 L= 1000 d=230l= 250 样就可以完全满足要求了。 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 制 规程 表 420 中轧机压下统计表 单位： 注：10 m 型 图 图 型图 均单位压力的计算 根据参考文献 1,53可知，采用艾克隆德可计算线材轧机的平均单位轧制力，即： m （ 式中 kgs/s 。 艾克隆德根据其研究，提出了 k、 、 的计算公式。 道次 轧前高度0h 轧后宽度 1b 平均压下量 50 20 30 28 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 他给出了下列计算系数 m 101010 hh （ 式中 10 其中 = ) = （ 101010 hh = 3050 03 9 =用 L、甫培热轧方坯的实验数据，得到 k（ 计算公式 （ 式中 ； C %； %; %； 所以，在 t=1100 , 由文献 2,18出： C = = =0. =（ 100） 件粘度系数 按下式计算 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 （ 式中 ： 的影响系数，其值如下： 表 制速度对 的影响 轧制速度 v/（ m 6 6 10 10 15 15 20 系数 c 以 艾克隆德用下式计算变形速度 10 （ 式中 mm/s； 10 轧件的高度， 10 =5020以10 u = 5030 2102040002 =1/s） 所以平均轧制力 1+（ = 轧制力的计算 根据参考文献 1， 56 扎件对轧辊的总压力 P 为轧制平均单位压力 轧件和轧辊 接触面积 F 之乘积， 即 m （ 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 式中 N； N； 接触面积 F 的一般形式为 0（ 中 10 轧件的宽度； 因为扎制时是由椭圆变成圆形的，所以平均压下量 10m 8 5 （ =0 =据参考文献 1,56知 = = （ 所以 l2 0 = 028 =所以本次的总轧制力 m =机主电动机力矩与电动机功率 机主电动机力矩 主电动机轴上 的力矩由四部分组成，即 o （ 式中 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 辊的驱动力矩 11 （ 2ds i ，（ 中 合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离； 1 径； 于胶木瓦轴承取 =两个轧辊总驱动力矩 dD s i （ 由参考文献 1,65知 的计算方法 热轧时 （ 中 计算公式为 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 r c c o s （ 代入数据 r c c o s = 42030c =所以 dD s =42030) =m 选电机 因为 v=4m/s 所以 000460D r/ （ 中 m/s 根据过载条件确定电机功率，由参考文献 1， 73 1 8 1 . 9 8a （ 式中 KNm； r/ 可逆运转电机 K= K=以 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 2 9 . 7 0 1 k 1 . 9 1 81 7 0 2 4 . 2 0 7a 根据计算数据等 ，选择电机为三相异步电动机 型号为： 。 电机参数如下： 额定功率： 200额定转速： 480r/ （ 电动机与轧辊之间的传动比 i： 8. 13181 . 980481 （ 加摩擦力矩 附加摩擦力矩 括两部分，一是轧辊总压力在轧辊轴承处产生的附加摩擦力矩1二是各传动零件推算到主电机轴上的附加摩擦力矩 2 11 （ 1 级齿轮传动 1 =里取 11 = 1 38 5 1 2 主电机轴上的总的附加摩擦力矩为： 2（ 空转力矩是由各传动件的重量产生的摩擦力矩及其他阻力矩， 7 . 7 N=9 7 5 30 . 0 9=M e r）1 0 %5%（Mk （ 因为轧件长度很长，所以动力矩很小，因此动力矩忽略不计。 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 因此主电机力矩： o （ = = 13851 2. 速器 最常见的减速器是二级或三级圆柱减速器，由于减速器不用设计，可以直接采用成品装配，所以减速器选用 。 公称传 动比i 输入转速r/出转速r/速级中心距称输入功率 1500 185 224 250 辽宁科技大学本 科生毕业设计 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 15 页