毕业设计（论文）-800大型轧机设计（含全套CAD图纸）

鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页 800 大型轧机设计 全套完整版全套完整版 CAD 图纸，联系图纸，联系 153893706 1 绪论 1.1 选题的背景和目的 鞍钢大型轧钢厂是我国较大的大型型材厂，生产全国 60%以上的铁路用轨。我国 自行设计建造的南京长江大桥全部用的型材都是由大型厂提供的。鞍钢大型厂 1953 年 正式投产，为 50 年代鞍钢三大工程之一，主要采用原苏联的 800 毫米大型轧机，原设 计能力为年产 300KN，由于进行设备改造年产达到 90 万吨，可以生产 60kg/m 重轨和 各种不同形状的大型型材。 为提高产品质量，该厂引进了四辊万能大型轧机，采用第一炼钢厂的连铸坯为坯 料。 随着国民经济的发展，需要更多数量、更多品种、更高质量的型钢，特别是大型 型材。为满足这一需要，型钢轧机的发展不外于两个，一是改造旧轧机；二是更新设 备，采用新技术和新工艺在旧型钢轧机上逐渐完善及工艺改进，这是我国改造挖潜以 少花钱多办事见效快的新方针，是节约经济的客观需要。 按着上述精神本设计对 800 大型轧机进行调研，了解生产中存在的问题，为此在 这次设计中进行改进，使旧设备更加完善。 1.2 型钢轧机国内外发展状况 型钢品种繁多，并且同一断面的型钢又有很多不同规格和型号，广泛用于国防、 机械改造、修建铁路、桥梁、矿山、工厂及船舶制造建筑、农业及民用等各个部门。 世界各国型材占钢材比重各自不同，工业发达国家的型钢生产总趋势是占钢材的比重 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页 越来越小，但其产量和品种不断更新，新的型钢品种不断增加。以前很多必须用锻压、 冲压和机械加工方法的产品，改为能以轧制方法取而代之。因此，轧制产品的种类和 生产技术,也同样在一定程度上反映了一个国家冶金工业的发展水平。 1.2.1 型钢的生产方式 热轧型钢有生产规模大、效率高、能耗少、成本低等特点，热轧型钢生产主要方 法有: (1)普通轧法：既是在一般二辊或三辊轧机上进行轧制。孔型有两个轧辊的孔槽组 成，可生产一般简单异型和纵轧周期断面型钢。 (2)多辊轧法：孔型由三个以上的轧辊槽组成，从而减少了闭口槽的不利影响，轧 槽残余应力小，其中 H 型钢属于这一类。 (3)热弯轧法：它的前半部是将坯料压成扁带或接近成品断面形状，然后在后面孔 型中趁热弯曲成型。 (4)热轧纵剖轧法：将较难轧的非对称断面的产品，先设计成对称断面或将小断 面产品设计成并联形式的断面产品，然后在轧机上或冷却后用圆盘剪纵剖而得到两个 不同尺寸的型材。 (5)热轧冷技法：先热轧成型，并留有冷轧工余量，然后经酸洗、碱洗、水洗涂 润滑剂后冷技成材。 (6)热冷成型法：以热轧和冷轧板带钢为原料使其通过带有一定槽形而又回转的轧 辊，使板带承受横向弯曲变形而获得所需断面形状的钢材。 1.2.2 轧机的布置方式 (1)横列式 分为：一列式，二列式，三列式等。 一列式大多数用一台交流电机同时传动数架水平辊轧机，设备简单、造价低、建 厂快、产品品种灵活。要减少首尾温度差可采用一、二列式。 (2)顺列式 轧机多为水平立式或多辊轧机，各架轧机顺序布置平行纵列中，轧机单独传动， 每架只轧一道，但不形成连轧。 (3)棋盘式 它介于横列式和顺列式之间，前几架轧件较短采用顺列式，后几架精轧机布置成 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页 横列式。 (4)半连续式 粗轧机为连续式，精轧为横列式，或者粗轧机为横列式，精轧为连续式。 (5)连续式 轧机纵向紧密排列为连轧机组，可采用单独传动或集体驱动，每架只轧一道，一 根轧件可在数架轧机内同时轧制，各道间遵循秒流量相等的原则，轧制速度快，产量 高。 1.2.3 型钢生产的特点 (1)产品断面比较复杂。 (2)产品品种多。 (3)轧机类型多。 1.2.4 大型轧机生产的发展趋势 800 大型轧机属于轨梁式轧机，轧辊直径 750950 毫米，生产主要产品有重轨、 大型工字钢、角钢、方钢、圆钢、管坯、钢桩以及其它异型钢材。 (1)大型轧机布置形成的发展 横列式轧机布置有一列式、二列式和三列式。发展趋势精轧和粗轧分开，提高产 品的精度，防止轧制时相互影响。 轧制方法，常规轧法和多辊轧法，发展趋势四辊万能式轧机。 (2)现代化轧制车间 该车间由开坯、第一组、第二组轧机和精轧机组成，机架采取顺列布置。用高压 水除磷，热轧润滑油润滑轧槽，轧机采用直流电机，单独传动，实行自动控制，全部 联接系统采用自动耦合方式，采用连续作业发展。 1.3 大型轧机的研究内容和方法 1.3.1 车间平面布置及大型轧机的作用 车间平面布置图，见图 1.1。 大型轧机,将坯料轧成大型型材的主要设备,表示大型厂生产产量的主要设备。 1.3.2 生产工艺流程 产品的品种包括: (1)钢轨类：43kg/m，50kg/m，60kg/m(铁路用轨)Qu80，Qu100，Qu120(吊车用轨)。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 (2)型材类：工字钢 20，22，24，30，45。 槽钢 18，20，24，30。 角钢 16/16，16/10，12，5/20，20/20。 (3)圆钢类：90160，管坯 90160。 (4)异型钢：球扁钢，履带钢，钢板柱和方钢。 以重轨为例说明生产工艺流程： 钢坯验收上垛火焰清理加热轧制锯切打印缓冷 矫正加工（端部淬火，打孔）探访成品检查分类入库。 1.3.3 研究的内容和方法 (1)进行现场调研，收集 800 轧机有关资料，了解生产存在的主要问题，轧机的结 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页 构特点，主要零件材料选择。 (2)制定 800 轧机的设计方案，并进行方案评述。 (3)进行主电机容量的选择，主要零件的强度计算。 (4)绘出总图，部分部件图和零件图。 (5)指出对控制系统的要求，润滑方法选择和润滑油的选用。 (6)设备安装方法，维护检修规程。 (7)对设备的设计进行经济分析与评价。 1.3.4 轧机生产中存在的问题 为保护设备过载情况不被损坏，采用齿形联轴器，用 6 个安全销螺丝联接，见图 1.2。当轧制过载时，安装安全销断开，使电机和设备停转起到安全作用。但是在使用 中，安全销破坏部位达到过载不剪断，有时达不到过载也剪断，主要因为是 6 个安全 销受力不均。剪断后更换不方便安全销螺丝局部变形不易取出，只好用电焊切断，修 理一次需 3 个多小时，影响轧钢生产，之后改成 3 个安全螺丝，效果不佳，如果安全 销直径大些，不起安全作用。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1左半联轴器 2安全销 3定位套 4安全销套 5左齿套 6轴承 7齿形轴 8右齿套 9定位环 10右半联轴器 图 1.2 齿形联轴器示意图 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页 2 方案的选择与评述 2.1 选择与评述 800 大型轧机采用横列式布置，三重式轧钢机采用集中驱动，为单向不可逆式传动， 其主传动示意图见图 2.1 所示。 采用直流低速可调电机，无减速器，通过齿轮座带动轧辊转动。选用低速电机， 取消减速机是因为减速机造价高，又有功率消耗其费用比选择低速电机和高速电机的 差价还高，所以选择低速电机，投资低，又不经常启、制动，提高传动效率。 齿轮座采用人字齿轮，万向连接轴采用梅花接轴，因为调节范围小，梅花轴满足 要求，而与齿轮轴端采用滑块式万向接轴，这样减少齿轮座与第一架轧机的距离。电 机与齿轮座采用齿形联轴器，并对安全销进行改进设计。 轧辊选用滑动轴承，压下、压上选择电动压下、压上机构，改变原来轧机的手动 传动方案。轧辊平衡选用弹簧平衡，因为调整范围小，弹簧平衡安全可靠，保证在正 常平衡力之内，轴向调整采用斜楔，机架采用开式机架，U 形架和上横梁，用斜楔联 接，比其它联接刚度好，拆卸方便，满足换辊要求。 主电机 齿形联轴器 齿轮座 万向接轴 1 号机座 2 号机座 3 号机座 图 2.1 800mm 大型轧钢机主机列 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页 2.2 设计改进 2.2.1 齿形联轴器的改进 图 2.2 齿形联轴器改进部分结构示意图。从图中可见联轴器的形状和尺寸与原设计 相同，只改变半联轴器和齿套，使其均布三个安全环，在安全环处，半联轴器和齿套 凸缘加工成二个半圆，安全环就在其上，更换时去掉压板装上新环。此结构主要优点 是结构简单紧凑，安装更换方便，计算简易可靠，寿命长，灵敏性好。 1 2 3 4 5 6 1半联轴器 2压板 3定位销 4凸缘 5安全环 6齿套 图 2.2 齿形联轴器改进部分示意图 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页 3 主电机容量的选择 3.1 轧制力的计算 3.1.1 轧辊主要尺寸的确定 由 60kg/m 重轨轧辊图和孔型图得轧辊主要尺寸，如表 3.1。 表表 3.1 计算数据根据表计算数据根据表 道次 R (mm) R (mm) Q (mm) Q (mm) b (mm) b (mm) t (s) 120101 1 419 419 52500 45390 250 260 3.2 2 385 419 45390 42070 260 280 3.5 3 365 473 42070 35970 180 220 4.1 4 347 495 35970 27000 220 260 5.0 5 368 481 27000 21320 260 280 5.9 6 485 541 21320 16410 142 152 6.5 7 475 525 16410 13000 152 159 8.1 8 475 521 13000 10900 159 164 9.5 9 467 514 10900 9445 164 169 11 10 463 511 9445 8605 169 174 12.1 11 414 507 8605 7690 174 178.3 13.2 注：R 、R两轧辊的最大半径；Q 、Q 轧件轧制前后的断面积；b 、b 轧件轧制前后的宽度； 120101 t轧制时间。 3.1.2 轧制规程 轧制时间表，如附录表 B1。 压下量统计表 平均压下量(mm)为 1,57 (3.1) 1 1 0 0 b Q b Q hm 在型钢轧机上各道次压下量的分配，一般存在着两头小中间大的规律。因为在头 几道中，轧件表面上氧化铁皮较多，降低了摩擦系数；中间道次处在高温塑性好的加 工条件下，压下量高些，各道次压下量如表 3.2。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 表表 3.2 压下量统计表压下量统计表 道 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 压下量 35.42 24.33 70.22 59.65 27.70 42.18 26.2 15.30 10.58 6.43 6.32 3.1.3 轧制力的计算 一般常采用艾克隆德方法来计算型钢轧机的轧制力。 轧制中厚板、板坯、方坯及异性断面轧件一般不考虑轧制时轧辊产生弹性压扁 现象。 当两个轧辊直径相同的情况下，接触弧长度的水平投影为 l = (3.2)hR 式中 R轧辊半径； h压下量。 第一道轧制时 l =121.82 (mm)hR42.35419 当两个轧辊直径不相同的情况下，接触弧长度的水平投影为 l = (3.3)h RR RR 21 21 2 第二道轧制时 l =98.809 (mm)h RR RR 21 21 2 419385 33.244193852 轧制异型断面时，当量半径 R 为 d R = (3.4) d 121 2 2 1 1 ) 2 )( 2 (2 m mm hRR h R h R 式中 h轧制后轧件平均高度 h=Q /b 。 1m1m11 第二道轧制时 R =325.99 (mm) d 121 2 2 1 1 ) 2 )( 2 (2 m mm hRR h R h R 25.150419385 ) 2 58.174 419)( 2 25.150 385(2 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页 变形速度 u(1/s)为 u (3.5) 10 2 hh R h v 式中 轧制速度， =2.8mm/min；vv 轧制前后轧件的高度。h 10h 第一道轧制时 u =4.234 (1/s) 10 2 hh R h v 21058.174 419 42.35 10008 . 22 轧件粘度系数(kgs/mm )为 2 =0.01(14-0.01t)c (3.6) 式中 c考虑轧制速度对 的影响系数，查文献1根据轧制速度可查系数 c 的值， c=1.0； t轧制温度， C。 第一道轧制时 =0.01(14-0.01t)c=0.01 (14-0.01 1150) 1.0=0.025 k 的计算公式 k=(14-0.01t)1.4+(C)+(Mn)+0.3(Cr) 9.8 (3.7) 式中 (C)碳的质量分数，； (Mn)锰的质量分数，； (Cr)铬的质量分数，。 轧制 60kg/m 重轨时，碳的质量分数为 0.7，锰的质量分数为 0.8，铬的质量分 数为 0.25。 第一道轧制时， k =(14-0.01t)1.4+(C)+(Mn)+0.3(Cr) 9.8 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页 =(14-0.01 1150) 1.4+0.7+0.8+0.3 0.25 9.8 =72.8875 系数 m 为 m= (3.8) 10 1010 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR 式中 摩檫系数，对于钢轧辊=1.05-0.0005t。 第一道轧制时 m= 10 1010 )(2 . 1)(6 . 1 hh hhhhR = 58.174210 )58.174210(2 . 1)58.174210(419475 . 0 6 . 1 =0.13 平均单位压力 p 为 m p =(1+m)(k+u) (3.9) m 式中 m考虑外摩擦对单位压力的影响系数； k轧制材料在静压缩时变形阻力，MPa。 第一道轧制时 p =(1+m)(k+u)=(1+0.13) (72.8875+0.025 4.234)=83.535 m 接触面积 F(mm )为 2 F= (3.10)l bb 2 10 第一道轧制时 F=31064.10l bb 2 10 82.121 2 260250 轧制力 P(KN)为 P= p F (3.11) m 第一道轧制时 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页 P = p F=83.535 31064.10=2594.94 m 由上述式子和表 3.1 中的已知数据计算出 11 道次各道次的轧制力，如表 3.3 所示。 3.2 电机轴的力矩的计算 3.2.1 轧制力矩的计算 轧制力矩 M ( Nm) Z M =Pa (3.12) Z 式中 P轧制力； a轧制力力臂，即合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离,a=l/2。 第一道轧制时 M = Pa=2594.94 121.82/2=158057.8 Z 3.2.2 轧辊轴承处摩擦力矩的计算 轧辊轴承处摩擦力矩 M( Nm) 1f M=P (3.13) 1f1 式中 轧辊轴承处摩擦圆半径, =d/2； 1 1 d 轧辊轴颈直径； 轧辊轴承摩擦系数，胶木及塑料瓦=0.02。 第一道轧制时 M=P= 2594.94 450/2 0.02=11677.23 1f1 3.2.3 主电机轴上的附加摩擦力矩的计算 主电机轴上的附加摩擦力矩 M( Nm) 2f M= (3.14) 2f i MK 1 1 式中 主电机到轧辊之间的传动效率，=0.85； i电动机和轧辊之间的传动比，i=1。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 14 页 第一道轧制时 M=29958.23 2f i MK 1 1 1 23.11677 8 . 158057 ) 1 85 . 0 1 ( 3.2.4 主电机轴上力矩的计算 主电机轴上力矩 M ( Nm) D M =( M + M)/i+ M+M (3.15) DZ1f2fkon 式中 M空转力矩。 kon 3.3 主电机容量的选择及校核 3.3.1 主电机容量的选择 由轧制速度得轧制转速 n= (3.16) H D v 60 式中 D轧辊直径。 根据轧辊最大力矩 M=9550可得出 maxK H n N k N= (3.17) k nM HK 9550 max 式中 k电动机过载系数，直流电动机 k=22.5，交流电动机 k=1.52； 主电动机到轧辊之间的传动效率，=0.85； N电动机功率，kw。 由 60kg/m 重轨轧制规程时间表得，在同时轧制第 4、6、8 道次时轧制力矩最大 M = M+M+M maxK4K6K8K =720712+323891+232401+16290.1+40521.8+29930.7 =1363746.6( NM) N=4492.34 k nM HK 9550 max 85 . 0 5 . 29550 85.66 6 . 1363746 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 15 页 查文献10，选择 2-ZJD215/135-10 直流电动机，N=2 3000kw，n=90r/min，M er er =636666.67( Nm)，90/3000295509550 er er er n N M=（0.03-0.06）M=0.05 636666.67=31833.33( Nm)。 koner 第一道轧制时 M =( M + M)/i+ M+M DZ1f2fkon =(15805.78+11677.23)/1+29958.23+31833.33 =224099 表表 3.3 各道次计算结果表各道次计算结果表 道次 p(MPa) P(KN) M(Nm) M( Nm) M( Nm) M( Nm) M( mZ1f2fkonD Nm) 1 83.54 2594.94 158057.8 11677.23 29958.23 31833.33 224099 2 86.038 2295.36 113401 10329.12 21838.37 31833.33 169974 3 86.42 2625.64 558390 12078 74128.6 31833.33 666356 4 101.51 3541.33 720712 16290.1 95768.7 31833.33 854531 5 116.0 3205.7 459379 14746.6 61609.5 31833.33 557495 6 124.05 2112.5 323891 40521.8 9717.7 31833.33 498496 7 131.4 2234.29 342556 10277.7 52722.3 31833.33 427316 8 144.85 1970.64 232401 29930.7 9064.45 31833.33 366812 9 159.27 1852.84 181239 23987.7 8523.09 31833.33 288552 10 176.45 1648.03 125655 17850.8 7580.93 31833.33 235123 1 190.62 1689.88 119065 17098.2 7773.43 31833.33 223833 电动机静负荷图如附录图 B所示。 3.3.2 主电机的校核 (1)电动机发热校核 由电动机静负荷图得各段时间内的主电动机力矩，如表 3.4 所示。 等值力矩( Nm) jun M 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 16 页 (3.18) i ii jun t tM M 2 由表 3.6 得=619720.66 jun M 合格 max 4.4.2 滑块式万向联接轴的验算 滑块式万向接轴主要结构尺寸是叉头直径 D(mm)，为轧辊名义直径的 8595。 叉头直径为 D=(0.85-0.95) D (4.21) 1 式中 D 轧辊名义直径，D =800mm。 11 D=(0.85-0.95) D =(0.85-0.95) 800=680-760 1 取 D=760mm。 万向接轴的许用应力为 = n b 式中 材料的抗拉强度，MPa； b n安全系数，最小安全系数不应小于 5。 选择材料为 ZG35CrMo，=686MPa。 b =137.2 n b 5 686 (1) 扁头强度计算 P P 图 4.5 扁头受力简图 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 27 页 扁头受力情况如图 4.5 所示。 扁头厚度 S(mm) S=(0.25-0.28)D (4.22) S=(0.25-0.28)D=(0.25-0.28) 760=190-212.8 取 S=210。 查文献1倾斜角=，K=1.05。201 万向接轴力臂(mm)为x (4.23) 10 sin) 3 2 (5 . 0xbbx 式中 万向接轴铰链中心至断面-的距离，=130(mm)； 1 x 1 x b 扁头的总宽度，b =760(mm)； 00 b扁头一个分支的宽度，b=260(mm)。 =0.5(760-+130=136.83 10 sin) 3 2 (5 . 0xbbx201sin)260 3 2 应力(MPa)按下式计算 j = (4.24) j 22 2 0 ) 6 (93 ) 3 2 ( 1 . 1 b xx bSbb M 式中 M万向接轴传递的扭转力矩，M=636666.67( Nm)； 计算矩形断面抗扭断面系数时的转化系数，它决定于矩形断面尺寸 b 与 S 之比，可查文献1选取，=0.277。 = j 22 2 0 ) 6 (93 ) 3 2 ( 1 . 1 b xx bSbb M = 22 2 ) 277 . 0 6 260 (83.136983.1363 210260)260 3 2 760( 100067.6366661 . 1 =88.47 合格 (2)叉头强度计算 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 28 页 应力(MPa)按下式计算 j =75.6 (4.25) j K D M 3 =75.6=75.6=115.13 合格 j K D M 3 05 . 1 760 100067.636666 3 4.4.3 梅花轴头的计算 梅花轴头最大剪应力发生在梅花瓣的凹部，其值按下式计算 (4.26) 3 1 07 . 0 d MK 式中 作用在轧辊上最大的传动力矩，=681873.3( Nm)； K M K M 梅花轴头直径，=450(mm)； 1 d 1 d 许用剪切应力，合金结构钢=151.2(MPa)。 =106.9 合格 3 1 07 . 0 d MK 3 45007 . 0 3 . 681873 4.5 齿轮的强度计算 800 大型轧机原来用于 50kg/m 重轨轧制，现改为轧制 60kg/m 重轨，设计是仍采 用原来的齿轮轴，对其进行齿根弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。 齿轮已知数据： 齿轮材料 35CrMoV，齿轮精度 8 级，模数 Mn=33mm，齿数 Z=21，变位系数 x=0，中心距 d=800mm，齿宽 B=1600mm，传动比=1，圆周力u Ft=1559.83KN，法向压力角，螺旋角30，当量齿数。 20 n 582933 V Z 4.5.1 齿根弯曲疲劳强度计算 齿轮弯曲疲劳强度公式为 (4.27) F SaFat F bMn YYYKF 式中 K载荷系数，包括使用系数 K ，动载系数，齿间载荷分 K KKKK VA AV K 配系数，齿向载荷分布系数，查文献1， K K5 . 1 A K15 . 1 V K2 . 1 F K ，；41 . 2 F K99 . 4 41 . 2 2 . 115 . 1 5 . 1K 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 29 页 齿形系数，由当量齿数查文献1，=2.478； Fa Y Fa Y Sa Y 应力校正系数，由当量齿数查文献1， Sa Y =1.64； Y螺旋角影响系数，数值查文献1， Y=0.75； 齿轮端面重合度，查文献1，=1.62； 齿轮的许用应力，MPa。 F 1058 F =277.35 合格 F SaFat F bMn YYYKF 62 . 1 331600 64 . 1 75 . 0 478 . 2 100083.155999 . 4 F 4.5.2 齿面接触疲劳强度计算 齿轮接触疲劳强度公式为 (4.28) HEH t H ZZZ u u bd KF 1 1 式中 K载荷系数，包括使用系数 K ，动载系数，齿间载荷分 K KKKK VA AV K 配系数，齿向载荷分布系数，查文献1， K K5 . 1 A K15 . 1 V K2 . 1 H K ，5 . 1 H K ；105 . 3 5 . 12 . 115 . 1 5 . 1K 区域系数，查文献1得=2.02； H Z H Z 弹性影响系数，查文献1得=189.8MPa； E Z E Z 2/1 螺旋角系数，查文献9得=0.72； Z Z 许用应力，=740.6MPa。 H H HEH t H ZZZ u u bd KF 1 1 =72 . 0 8 . 18902 . 2 18001600 2100083.1559105 . 3 =596.63 合格 H 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 30 页 5 润滑方法的选择 润滑，就是在机械相对运动的接触面间加入润滑介质，使接触面间形成一层润滑 膜，从而把两摩擦表面分隔开来，减小摩擦，减低磨损，延长机械设备的使用寿命。 此外，润滑还能起到冲洗、冷却、阻尼振动、防锈、密封等作用。 润滑材料一般有气体、液体、固体三种。通常采用液体润滑。 在 800 大型轧钢机中，主电动机轴承座采用干油润滑，齿形联轴器采用干油润滑， 轧辊轴承座采用干油润滑，机架窗口采用干油润滑，齿轮座采用稀油油池润滑，滑动 轴承采用水润滑。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 31 页 6 试车方法和对控制系统的要求 试车是设备安装工作的最后一道工序，也是对安装施工质量的综合检验。 试车的步骤应符合先试单机后联动试车、先空载试车后带负荷试车、先试辅助系 统后试主机的原则。 800 大型轧钢机首先进行单机空载试车，分别对主电动机、齿轮座、各架机座进行 试车，试运转成功后将各部分联接好，进行空载联动试车。如无停转、振动等现象则 试车成功。最后进行带负荷联动试车，如无振动现象、运转顺利则试车成功，设备就 可以启动进行生产。 对控制系统的要求是稳定性要求和响应特性要求。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 32 页 7 设备可靠性与经济分析 7.1 机械设备的有效度 对于可修复性设备，由于发生故障之后，可以修理恢复到正常工作状态。因此， 从开始工作到发生故障阶段即可靠度，从发生故障后进行维修恢复到正常工作阶段即 维修度。把两者结合起来，就是机械设备的有效度（有效利用率） 。 A=100 (7.1) MTTRMTBF MTBF 式中 MTBF平均故障间隔期（h） ； MTTR平均维修时间（h） 。 设备工作时间 15000h，可能发生 10 次故障，每次处理故障时间平均为 15h，检修 时间 1000h。 hMTBF1500 10 15000 =92.8 1151500 1500 A 7.2 投资回收期 表表 7.1 有关资料表有关资料表 （万元）（万元） 115 10 10151000 MTTR 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 33 页 时间 （年） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 投 资 5000 3000 2000 年净 收 入 1000 1000 1000 2000 2000 2000 3000 5000 8000 累积净收入 -5000 -8000 -10000 -9000 -8000 -7000 -5000 -3000 -1000 2000 7000 15000 投资回收期（Pt）=累计净现金流量开始出现正值年份数-1+ 当量净现金流量 流量的绝对值 上年累计净现金 (7.2) Pt Pc 式中 Pc行业投资回收期，重型机械 Pc=17 年 投资回收期（Pt）=累计净现金流量开始出现正值年份数-1+ 当量净现金流量 流量的绝对值 上年累计净现金 =(10-1)+ 3000 1000 =9.33 年 Pt Pc 合格 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 34 页 结 论 首先，在毕业设计期间，我查阅了有关型钢轧机方面的资料，在下厂实习期间， 使我对型钢生产的工作情况、工艺流程和生产设备情况都有了更多的了解。更使我对 800 型钢轧机的主电动机容量的选择、轧制力的计算、轧辊的强度计算、机架的强度计 算、轧辊滑动轴承的验算、安全环的计算、滑块式万向联接轴的验算、齿轮强度的计 算都有了更加深入的学习。 其次，毕业设计中使我在大学中所学到的轧钢机械 、 机械设计 、 机械原理 、 机械制图 材料力学 公差与互换性等课程都得到了复习，并且使这些理论知 识在实际中都得到充分的应用。毕业设计期间，通过查阅资料、下工厂实习与指导老 师以及同学共同研究、探讨，使我不仅大大加宽了知识面，提高了设计能力和独立思 考的能力，同时，这次毕业设计为我以后走上工作岗位打下了良好的基础。 总之，这次毕业设计不仅是对我所学知识的综合检验，而且对我今后的学习、工 作都具有重要的意义。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 35 页 致 谢 本次毕业设计是在王德春老师悉心指导下完成的。王老师从设计方案的选择，撰 写计划的安排，出现问题的解决及设计的全过程给予了精心的指导。王老师多次询问 设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓思路，精心点拨、热忱鼓励。在实习阶段， 王老师带领我熟悉现场，熟悉设备使我对生产工艺、设备状况有了进一步的了解。此 外王老师还悉心帮助我查找收集资料，给了我很大的帮助。最后还要感谢同学的帮助 和支持。王老师严谨的工作态度，积极向上的工作热情都使我受益非浅，在此，我表 示衷心的感谢和诚挚的谢意。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 36 页 参考文献 1邹家祥.轧钢机械(第 3 版)M.北京:冶金工业出版社,2005. 2王德春.轧机安全装置改进及安全环设计初步研究J. 鞍山:鞍山钢铁学院学报,1989. 3蒋维兴.轧钢机械设备M. 北京:冶金工业出版社. 4邹家祥 施东成.轧钢机械理论与结构设计M. 北京:冶金工业出版社. 5巩云鹏 田万禄 黄秋波.机械设计课程设计M. 辽宁:东北大学出版社. 6濮良贵 纪名刚.机械设计(第 7 版)M. 北京:高等教育出版社. 7孙桓 陈作模.机械原理(第 6 版)M. 北京:高等教育出版社. 8机械设计手册编委会.机械设计手册(新版第 1 册)M. 北京:机械工业出版社. 9机械设计手册编委会.机械设计手册(新版第 3 册)M. 北京:机械工业出版社. 10机械电子工业部编.大电机产品样本M. 北京:机械工业出版社. 11陈锡璞.工程经济J. 北京:机械工业出版社,1994. 12孙家骥.矿冶机械维修工程学M. 北京:冶金工业出版社,1994. 13V.B.Ginzburg. Model Building of Backup Roller Diameter Effect Rate in 4-High Mill J.Theory and practice,Marcel Dekker Inc,New York,1993,345-346. 14J.C.Parks. ASIE Steel Technol M.Steel Research.2000,77,60-62. 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 37 页 附 录 A 外文翻译 四辊轧机支承辊直径影响率的模型建立 四辊轧机支承辊直径影响率有系统地被研究应用在软件上，结果显示支承辊影响 率是板形宽度增加的函数，随着支承辊直径的增加，消耗量也增加，影响率也随着增 加。当支承辊直径被设置为 1.64m 和板形宽度为 1.85m 时，计算支承辊直径影响率参 考值的误差将为 3.55m。基于这个结果，轧辊直径影响率的参考值和修正系数的 6 次 幂多项式配合系数根据相关系数来确定。支承辊直径影响率的高精度模型建立，当模 型被用来预测板形时，精度小于 5.0m。 关键词：四辊轧机，影响系数法，板形，热轧，支承辊直径，影响率 1.介绍 最近，一些新的热轧技术比如自由轧制度和板形轧制制度被应用在热轧领域。随 着更多的改善和 AGC 的广泛应用，板形规格、控制能力达到一个新的高度。因此，板 形控制变得更加重要。开发一个普通的分析工具为计算模型参数和得到更好的板形控 制是必要的。最近，影响系数法被很好地应用在许多重要的板形理论和工程问题上。 在这篇文章中，影响系数法被用于开发普通的分析轧辊直径对板形影响的模拟软件。 2.板形计算理论 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 38 页 2.1 参照板形和再生板形 把轧辊直径、轧辊辊形、轧辊弯曲应力、单位宽度的轧制力和这些板形宽度分布 的参考值将这些条件被定义为参考条件。当它开始分析板形时，首先考虑参考条件， 并且在这样参考条件下的板形是参考板形。为了确定在板形上一个特殊因素的影响， 一个被选择的参数比如轧辊直径允许改变，变成其它常数，改变的参数将导致一个新 的、不同于参考条件的板形产生，这样的新板形被定义为再生板形。 2.2 板形的影响率 板形的影响率 k 是再生板形与参考板形间的不同比率，并且如公式(1)所示影响参 i 数的改变值。 k 0 0 XX CC i i i 这里 C 是当影响系数是 X 时的再生板形，单位 mm，C 是参考板形，单位 mm。 ii0 2.3 板形计算的理论模型 板形计算模型如下式(2)表示 )( 0 1 0 XXkCC ii n i 这里 C 是板形，单位 mm，C 是参考中心板形，单位 mm，n 是总的影响系数，X 是 0i 影响参数的实际值，X 是影响参数的参考值。 0 3.下轧辊直径影响率的数学模型 支承辊直径是工作辊直径的 1.5-2.5 倍，并且轧辊线性刚度增加是轧辊直径二次方 的函数。由于这些原因，支承辊直径改变引起的变形大于工作辊改变引起的变形。支 承辊直径的影响如公式(3)所示。 K 0 0 BB DB DD CC D C 这里C 是支承辊直径根据板形变形的变形程度，单位 mm，是当支承辊直径 0 C 参考值为时的参考中心板形，单位 mm，C 是支承辊直径为 D 是的弹复板形。 0B D B 3.1 支承辊直径影响率的参考值的确定 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 39 页 图 1 描绘的是模拟曲线，K是板形宽度增加的函数。从图上可以看出随着板形 0DB 宽度的增加 K迅速的减少，K是 6 次幂多项式的配合系数，如表 1 所示，配合模 0DB0DB 型公式如式(4)所示。 K)( 0 6 0 0 0 0 i db i BB DB Bi DD CC 这里 K是支承辊直径影响的参考值，单位 mm/m , (i)是 K的 6 次幂多 0DB0DB0DB 项式的配合系数。 3.2 考虑支承辊直径改变的修改 K 0DB 图 2 所示计算机模拟支承辊直径影响率曲线是板形宽度的函数，当支承辊直径设 置各自参考值为 1.44m，最小值为 1.54m，最