棒料校直机机构设计_毕业设计.doc

本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 题题 目目 棒料校直机机构设计 学学 院院 机电工程学院 专专 业业 机械设计及其自动化 班班 级级 机制本 01 班 学学 号号 111101010121 学生姓名学生姓名 张 朦 朦 指导教师指导教师 梁 艳 完成日期完成日期 西安思源学院教务处制西安思源学院教务处制 二二一五年四月一五年四月 西安思源学院毕业论文（设计） 中文摘要 长期以来，钢筋调直机手工检测由于弯曲，弯曲人为设置的数量不够准确， 通过手工操作，效率低，整个过程中，矫直精度取决于操作者的经验来决定等 缺点，它已被用来作为一种补充矫直设备使用。轴和轴上零件在弯曲的一个重 要组成部分，其广泛的机械设备，主要用于轴类零件的精密对准保证轴类零件 生产质量的需要。本文着重对钢矫直过程进行了设计，根据原理机制盛行的矫 直机这个机构的目的是提高工作效率，矫直质量有了明显的提高。框架，框架， 传输而设计的矫直机的其他部分不属于本设计的重点，所以这里是一个简单的 介绍。 关键词： 棒料 机构 机架 西安思源学院毕业论文（设计） i abstractabstract long term since, bar straightening machine for bending by artificial detection, intermesh artificially set is not accurate enough, the whole process depends on manual operation, low efficiency, straightening precision depends on the operator experience in deciding such shortcomings, has been as a supplement to the straightening device to use. shaft parts and components is an important part of mechanical device, the bending deformation is widespread, the need for shaft parts for precision alignment, in order to guarantee the production quality of shaft parts. this paper focuses on the steel straightening process and working principle, working principle, inclined roller straightening machine characteristics, structure calculation are introduced, also of the two roller bar straightening machine mechanical parameters were analyzed, put forward the basic idea of this design two roll bar straightening machine. part of the design of straightening machine frame, frame, transmission and so on are not the focus of this design, so here is a brief introduction. keywords：bar mechanism frame 西安思源学院毕业论文（设计） ii 目录 1 绪论 .1 1.1 选题背景意义 .1 1.2 课题研究现状 .1 2 压力棒料校直机 .2 2.1 压力棒料校直机的工作原理 .2 2.2 分类及工作原理3 2.2.1 压力矫直机 .3 2.2.2 辊式矫直机 3 2.2.3 斜辊式矫直机 .3 2.2.4 拉伸矫直机 4 2.2.5 拉伸弯曲矫直机 4 3 滚光矫直机的工作原理 .5 3.1 滚光矫直机的简介5 3.2 滚光矫直机的工作原理5 3.3 设计滚光矫直机所涉及到的主要参数.12 3.4 国内外现在生产这种矫直机的厂家.13 4 棒料滚光矫直机力能参数计算 15 4.1 矫直力的计算.15 4.1.1 求导程 t .15 4.1.2 求弹性极限弯矩 mmax 16 4.1.3 求倾角： .16 4.1.4 轴承承受力的总和 .17 4.2 棒料滚光矫直机功率计算 17 4.2.1 轴承的消耗功率 .18 4.2.2 滑动摩擦的消耗功率 .18 4.2.3 滚动摩擦的消耗功率 .18 4.2.4 塑性弯曲变形的消耗功率 .18 4.2.5 消耗总功率 .19 4.3 矫直机驱动功率.19 4.4 关于机架、机座及轴承盖的设计.19 5 棒料滚光矫直机辊系设计 22 5.1 矫直辊的组成.22 5.2.矫直辊材料 22 5.3 矫直辊尺寸计算.23 5.4 矫直速度计算.24 西安思源学院毕业论文（设计） iii 5.5 矫直辊强度计算.25 5.6 轴承的寿命校核.27 结论 30 参考文献 31 致谢 32 西安思源学院毕业论文（设计） 0 棒料校直机机构设计 1 绪论 1.1 长期以来，钢筋调直机手工检测由于弯曲，弯曲人为设置的数量不够准确， 通过手工操作，效率低，整个过程中，矫直精度取决于操作者的经验来决定等 缺点，它已被用来作为一种补充矫直设备使用。要检测原片弯曲矫直，测量量 的弯曲，矫直点来确定最佳设置弯曲量由于一些检测和理解人类因素和可靠的 手段缺乏，之前的工作只能由一人完成。所以在矫直机具有以下缺点：人工检 测弯曲，弯曲手动设置的不准确，效率低，矫直精度取决于操作者的经验来决 定，降低了生产效率。现在人们越来越对金条的需求，它的精度要求也越来越 高，在坡道的棒材矫直机的到来的情况下解决以前的矫直辊双杠，解决不了的， 管的矫直精度的问题，在这种情况下，我们滚光矫直进行了设计。 1.2 课题研究现状 在第二十世纪，而不是蒸汽动力为标志促进机械工业的发展与电力驱动。英 国在 1905 辊矫直机产生可能看到我们的第一个台湾矫直机。第二十世纪初有圆 材矫直矫直杆。1914 英国发明了 212 五辊矫直机（亚伯兰威尔逊餐饮艾布拉姆 森型），解决管材矫直问题，同时提高了高速棒材矫直。世纪 20 年代日本一直 能够创造更多的斜辊矫直机。但是，222 六辊矫直机的发明，大大提高了管材 的矫直质量。 年代中期，为了解决大直径管材矫直问题，美国萨顿（sutton）公司成功开 发了 313 七辊矫直机（ktc 型矫直机）。第二十世纪的型材及板材的矫直机矫 直机国外技术研制的 30 到 40 年得到了迅速发展，并已经进入了中国的钢铁工 业和金属制品。 新中国成立前可以看到德国，英国，太原，鞍山，大冶，日本和其他国家 制造的矫直机，天津和上海等地的一些工厂。同时还有拉伸矫直机，在上世纪 50 年代苏联很多中国矫直机。同时，随着世界电子技术和计算机技术的发展， 西安思源学院毕业论文（设计） 1 工业的进步更快，品种，尺寸，结构和控制系统得到了矫直机的不断发展和完 善。 70 年代中国改革开放后获得大量国外设计和开发的结果。很少有声音 1.6mm 钢丝矫直机、大 600mm 矫直机。有速度可达 300m雨的速度和准确 性 0.038 毫米/米精密矫直机矫直机。同时引进了许多先进的矫直设备。作为英 国布朗士（bronx）矫直机；德国凯瑟琳（kieserling）矫直机，标记（德马格） 连续拉伸弯曲矫直机、精密矫直机；日本板材矫直机等。自豪的是，我们的科 学界一直在努力提高自己的科研设计和创新。矫直曲率方程自上世纪 50 年代以 来取得了双曲刘天明辊形设计和精确的计算方法提出的文学。60 到 80 年，许 多学者对此进行了深入的研究，并取得了非常可喜的成绩，但也举行了一次全 国性的理论研讨会在轧辊辊形的形式理论；产生弯曲如抗弯曲形状的计算。同 时，西安重型机械研究所等科研院所和太原重型机械厂的代表，以设计和制造 部门代表完成了矫直机的设计与开发工作。不仅为我们的生产设施的保障，也 培养了大量的设计研究 2 压力棒料校直机 2.1 压力棒料校直机的工作原理 压力校直机和辊棒材矫直机属于逐渐减少反复弯曲和偏转杆弯曲矫直方法 实现对设备的使用目的。因为它是最简单的钢筋调直设备，工作压力棒材矫直 西安思源学院毕业论文（设计） 2 机是原曲面工件表支持两个活动支点与反 ram 的弯曲的弯曲部分对齐之间。当 弯曲件的回弹量等于压头对工件的直线弯曲部分撤离后。因此，每个工件的弯 曲部分都将成为直达到矫直杆的目的。当然，弯曲的数量准确的经验和工件等 弹性恢复是困难的，所以在第一时间发现炸弹反向弯曲挠度，是剩余价值量之 间的差异复杂的弯曲量，这个值修改第二弯曲的弯曲量，量又与新的反向弯曲， 重新测试直至钢筋调直了。通常是通过人的感官和经验来确定数额的弯曲，往 往需要三倍以上的整治工作。现代计算机的使用设置的弯曲校正工作只有 1-2 次，和快速上量，质量稳定 2.2 分类及工作原理 金属棒加热，轧制，运输等过程中常有不同程度的弯曲，扭曲等变形或内 部残余应力；在冶金市场目前的精密金属棒材成品较高，因此轧制厂越来越常 用的矫直设备，矫直设备自动控制要求也越来越高。 根据不同工程的结构特点，可分为压力矫直机矫直机，矫直机，斜辊矫直机， 拉伸和弯曲矫直机矫平机等几种基本类型。 2.2.1 压力矫直机 矫直机是驱动压头的切换机制，使轧制产生反向弯曲，滚矫直。”纠正错 误必须过正”的基本原理是压力矫直机。该矫直机的繁重的手工操作，生产效 率低，但调整的灵活性，各种局部弯曲状态，有直的可能性，通常只用于矫直 大钢梁，导轨和大直径（大于 200 300mm）管，或作为一种补充辊式矫直 机矫直。矫直机有立式和卧式结构 2.2.2 辊式矫直机 两交错排工作辊轧制的工作辊弯辊式矫直机的旋转之间，经过反复弯曲矫 直。在运动连续矫直速度较高的轧制，生产效率高，易于实现机械化和水的生 产，辊式矫直机广泛应用于钢铁板带车间和车间。一种多辊式矫直机。按调整 的工作辊的方式点，基本上可以归纳为三类：个别调整，平行排列和倾斜的调 整 2.2.3 斜辊式矫直机 西安思源学院毕业论文（设计） 3 斜辊矫直机矫直钢管和圆钢。该矫直机的工作辊具有相似的曲线空间双曲 线形状，相交的两排工作辊轴旋转时，管棒矫直时也使用了，反复弯曲的滚动， 弯曲和椭圆度结束所有条款最终消除。矫直机这样的重量轻，易于调整和维护 良好的矫直杆管的影响。可根据工作辊数分，和棒材矫直机，本文设计的是其 中一个。 2.2.4 拉伸矫直机 主要用于矫直小于 0.6mm 的钢板和有色金属板，管厚，剖面。一个中间屈 曲或边缘波浪形的板带，尽管支撑辊段可调辊式矫直机调平结构复杂，但矫直 效果不理想，有必要拉伸矫直方法。的拉伸矫直的主要特点是滚动超过材料屈 服极限施加的张力，从而产生弹塑性拉伸变形，使滚压校直。 2.2.5 拉伸弯曲矫直机 为了提高带材的矫直质量，近年来，拉矫机组大发展。拉伸弯曲矫直的基 本原理是在张力下的条带，在严重的弯曲辊弯曲，导致塑性扩展的三维形状缺 陷的消除。该矫直机组一般采用的是连续作业线，各种矫直金属带（包括高强 度薄带），也可用于机械酸洗磷断，从而提高了酸洗速度。 此外，有色金属车间有扭矫直机，矫直变形扭曲的轮廓。 2.2 本文方案的确定 根据市场情况，本文共提出两种设计方案，设计方案如下所示： 西安思源学院毕业论文（设计） 4 方案一 方案二 对比两个方案，不难看出方案一是立式板料矫直机，方案二是卧式板料矫 直机，两者的结构有着明显的区别，其中方案一对于矫正长的棒料更为合适， 方案二适用于矫正板料的平行度的。因此，本次选用方案一来制定总的设计方 案。 西安思源学院毕业论文（设计） 5 3 滚光矫直机的工作原理 3.1 滚光矫直机的简介 这滚光矫直机的设计是一个斜辊矫直机；矫直 1.5-200mm 可厚壁管、棒翻 滚的棒材矫直机矫直由于精度高，成本低，可轻度和中度的直杆，管，有广泛 的应用在冶金、机械制造。翻滚的矫直杆的优势主要体现在： 工件的校直全长，头部和尾部的工件两端解决一般问题不能矫直矫直机； 所以矫直质量有了明显的提高，降低矫直后 0.1 0.5mmm 的残余变形； 原木强势轮动的外径，在圆的椭圆形显著减少； 能有效地消除圆材矫直后的颈缩现象，保证工件的尺寸精度； 在矫直的同时提高工件的表面粗糙度。 当然，翻滚的矫直杆也有许多不足之处，需要改进，从而达到高效，高质量， 高产量的需求。的主要功能的不足之处： 矫直速度低，一般为 7 米/分钟。成功在新大锥辊形设计，矫直速度可提高 约 2 倍，大大弥补这个缺点； 消费引导大，但使用的尼龙直导光板的工件，并在工件直径大的矫直辊使用 指南，而且改进的缺点； 矫直角的精度，我们可以利用钢筋弯曲，刚度，和轧辊之间的控制杆滚动， 从而达到我们要求的精度。 我们的国家有二十多条生产线的钢铁行业，仍在建设中，10 多条生产线， 随着生产技术的进步和现代化的实现，棒材生产更高效，高质量的方向发展， 对 1.5 200mm 常规产品的圆度的情况下，生产单位采用斜辊矫直设备，为 了满足日益增长的质量要求吧，斜辊矫直设备有了进一步的发展 3.2 滚光矫直机的工作原理 2 斜辊矫直机可简称为 2 辊矫直机。其工作原理在斜辊矫直理论中独具特 点。其结构 3.1 所示。 西安思源学院毕业论文（设计） 6 图 3.1 棒材矫直机示意图 校直工作而不是依靠它的作用在交错每卷弯曲塑性变形的工件弯曲之间， 而是取决于改变辊缝的曲率，达到内。说明在辊矫直的真理的工件，首先要有 旋转弯曲的理解。工件相对于弯曲被视为一块平坦的钢螺旋旋转，随着轨道向 前行走的扁钢的边缘压力，扁钢弯曲在压辊和辊后炸弹走直复。螺旋形的平面 平行辊与细长扁平的相对运动轴的相对运动，但后者矫直矫直运动平行运动， 前者旋转矫直运动，这是机构一致。而工件校直转动但不螺旋扁钢圆钢。图 3.2。酒吧的弯曲旋转前进 3 辊产生塑性压缩（上孵化的部分）和拉伸（下图阴 影部分）33 节弯曲变形。当这个横断面旋转步 77 处辊 7 的反向弯曲，弯曲它 只允许 33 个地点的数量被拉直弯曲的杆。其纵向变形矫直过程图 -2b，截面 变形如图整体表现。然而圆木一般综合弯曲弯曲弯曲的 cg 33 位了解弯曲方向 相同的弯曲，ae，bf 和全部的地方也应该拉直。因此，应将弯辊在 1 到 5 对这 些政党的位置，无论怎样的原始曲率进行大的弯曲，同时向前旋转到每个位置 5-9，也是集各弯曲回弹的相反方向弯曲辊直到全长全矫直的目的后。平面螺旋 结合上面提到的可以交流，bf，cg 和 db4 方向四扁钢代替，并设置其厚度为四 ，正反两次扁钢的尺寸通过弯曲后拉直也相当于整个圆材矫直。圆木时受到 大只在一个地方弯曲可见，他们时刻如图虚线所示的 mx ；在反向小弯矩如 mx 所示虚线结果只有平或 cg 矫直一个方向。大弯曲国家矫圆木材必须旋转 一圈或半结果等在他们的一半铅（t / 2）不是每个弯辊想象的那一瞬间，然后 在其产生的在本周晚些时候，这么小的弯矩（与等量能反弹）实现变形如图 2- 2 所示（d2）和（d3）和。同时也必须清楚在图 2-1 中的半周期前（t 在左边/ 长度 2）是在原有条件下曲率单方向旋转。然而，原始的全c.弯曲弯曲，所 西安思源学院毕业论文（设计） 7 以在两个半旋转所需的弯曲半旋转消除c.做成+ c 或 c，在一个方向弯曲的原。 因此，我们可以说，在夹持工件的矫直的必要条件首先必须经过至少一个引线 曲率大如弯曲变形，然后经过至少一半的铅和其他小的曲率变形（弯曲和矫直 适应反向弯曲变形）。前者使整个工件残余达到相同程度的弯曲，使工件全长 拉直。它也可以简单地说它是“第一个统一，矫直后，”这句话大变形余量平 行矫直法的意义是相同的。 图3.2 集中力弯曲与等弯矩弯曲的旋转矫直变形图 2 辊矫直的原理虽然简单，但其实现方法仍然包含一些较为复杂的措施。 如材质不匀会使残留弯曲难以统一，也会使残留弯曲难以被一次矫直；工件尺 寸公差较大时常需施以过大的压弯量；工件的刚性偏大时常需增加压弯次数； 考虑到辊子磨损、新辊缝的弯曲曲率必须适当增大等。因此辊缝多采用对称形 式，人口侧辊缝起到咬入及预矫作用；出口侧辊缝起到矫直作用；辊腰处的等 曲率区为中区，起到统一残留弯曲的作用。参看图 2-2 中区(2sd)的理论长度为 西安思源学院毕业论文（设计） 8 t，考虑到向两侧的曲率过渡及辊缝的压紧程度不足等因素，取 2sd =2t。出口 区为了防止一次矫直质量不高的可能性，在初矫区(sd)之后再增加精矫区(sb)， 它们的理论值为 sd=t2 及 sb =t2。考虑到曲率之间的半周过渡而取 sd=t，再考虑走出塑性区时，由于辊缝的弹跳或积累的残留弯曲偏大而达不到 质量要求的可能性，故加大 sb=(12)t，并使其问曲率值逐渐减小，以保证矫 直质量的稳定性。2 辊矫直还可能遇到矫直管材的情况，一般是矫直厚壁管， 此时的辊缝的弯曲程度可以明显减小, 塑性变形深度与壁厚可以相等。所以辊 腰区的曲率不需太大，从而矫直区的曲率变化范围也要明显减小，故除辊腰区 仍需要等曲率压弯之外其他区域便可以按线性递减原则来安排辊缝的曲率变化。 下面用图 3.2 来介绍 2 辊矫直的基本工作方式，图 3.2a 为工作状态的两个视图， 圆材在辊缝之问被同向旋转的凸凹 2 辊压弯并作反向旋转。由于两个辊子轴线 对圆材轴线成对称倾斜关系，圆材将一边旋转一边前进。当矫直棒材时，如图 23b 所示，辊缝内形成三种弯曲区 sd 及 sd 为等曲率区，sb 为变曲率塑性变 形区。图 23b 中 3 个曲率比 cw1，、cw2，及 cw3 与 3 个曲率区相对应，图中 t 为旋转导程值,cw3 按线性递减原则分配在出人口区。图 3.3c 为矫直管材时辊 缝的弯曲形状，此时只有 sd 及 sb 区，其长度为 sd=t，sb=(23) 图3.3 2辊矫直过程及两种压弯方式 为了说明上述辊缝具有可靠的矫直能力，下面结合一典型的辊缝模型，示 于图 3.4，并利用有关的曲率方程式来解析全部的矫直过程。设图 cw1=4，cw2=165，cw3=14。则矫直过程的解析结果列于表 3.1。辊缝的总长 西安思源学院毕业论文（设计） 9 度为 8t，它等于辊子 的工作长度 lg。从矫直过程看预矫区也很有用，首先使 工件的全长弯曲方向得到统一，而且减小了残留曲率比的差值；由开始时假设 的 c。=到左 2 段减小到 c。=028。辊腰段的作用在于统一残留弯曲。虽然2 第 3 次(右 2 段)的统一没有用处，但也为难矫工件留有余地。进入矫直区后可以 实现只有半圈的资格要求，介绍了辊缝后可以取消，但为了提高质量可以强制的权利。4。 在 5 款不使用。而且从整个过程看，每次奇半周转有残余弯曲段增加了。因此，辊缝可以 从 7 段 5 段或淘汰。这两大辊缝和辊端圆图八组合将帮助到工件出口稳定机头和口。然而， 我们必须看到，无论是革命后更是奇数和偶数段各部分的相对质量的提高。因此，精密矫 直辊间隙仍要保持在 6 款，8 款甚至增加。 图3.4 2辊矫直辊曲率比的分配模型 西安思源学院毕业论文（设计） 10 图3.5 矫直机总体设计图 3.3 设计滚光矫直机所涉及到的主要参数设计滚光矫直机所涉及到的主要参数 基本参数包括：选择正确的矫正力，矫直力矩，辊距 t，轧辊直径 d，卷数 n，枪管长度 l 和矫直的辊式矫直质量速度 v0 机基本参数，设备的结构尺寸和 功耗有重要影响。 在这里，我们有各公式的主要参数作了简要介绍，3 章，4 章有详细的介绍。 矫直力： 21 2 1mm sd f t mt f54. 61 32 2 2mm ds f t mt f8 . 02 3 2 3m sb f t mt f7 . 03 3212ffff 矫直力矩：s d sztm 32 max max 3 西安思源学院毕业论文（设计） 11 辊距： lp43 辊径： ddz25 . 1 ddd zg 432 辊身长度l： tan1 max dt tan2 min dt ，1 tsd dd ss db ss 2 bddg sssl 2 rll g 2 矫直速度： 60 00 0 nd v sin 0 vvs cos 0 vvn ， sin 60 0 d v n s d tan 60 d v n s d 轴承寿命较核： ， p c l10 p c n lh 60 106 ， 6 10 60 h ln pc cfc tt ， p cf n l t h 60 106 6 10 60 h t ln f p c 矫直辊强度较核： 22 3 p 3 1 07 . 0 d mk 西安思源学院毕业论文（设计） 12 3.4 国内外现在生产这种矫直机的厂家 翻滚的棒材矫直机矫直由于精度高，成本低，维修方便，占地面积小，行 车时间换辊，调整导游更方便可轻度和中度的直杆，管，冶金工业和机械制造 业有广泛的应用范围。目前我国中信重型机械公司洛阳采矿厂，无锡西张液压 机械和许多其他制造商。而国外如英国的布朗克斯公司、维柯公司及罗伯运 （r0 一 betson)公司；法国的 dms 公司及艾梯巴尔(etlbar)公司：德国的索林 坚(solingen)公司和斯兰特(siant)公司；美国的萨顿(sutton)公司；日本的川 副机械公司；前苏联的基洛夫机床广等。可以生产这种斜滚光辊矫直机。 西安思源学院毕业论文（设计） 13 4 棒料滚光矫直机力能参数计算 4.1 矫直力的计算 校直计算由于版辊棒材矫直机形单向和双向弯曲的弯曲点，其矫直力是不 同的，和弯曲力与辊缝大小密切相关，直度，当飞机辊形设计单向反弯辊的形 状，按单跨形弯曲辊矫直力的计算。辊形各段长度：辊腰段 sd=t,辊腹段 sd=t,辊 胸段 sb=t。 由于等弯曲率区内的弯矩不变, 它必然由一个外力偶构成工件内部的等弯 矩区。首先从图 3-1 上力 f3 来看,在 sb 段内它形成的弯矩是线性递增的。虽 然这个弯矩一开始是弹性弯矩,但很快增大为弹塑性弯矩( 弹性段长度可略去不 计),新的力偶矩应由 f2 来形成,而且只在转半周之后就需形成 f2sd /2 的力偶 矩,以便在下半周内完成 m2 的等弯矩弯曲。进入到辊腰 sd 段时,由于增大弯矩 须达到 m1 值,故需在 m2 之外再增加一个力偶矩 f2sd /2 值。这种人为的受力 模型是与辊形曲线的曲率变化过程基本一致的,是会接近实际受力状态的,于是 可以计算图中的各矫直力： 图 4.1 棒料矫直机双向反弯辊受力简图 21 2 1mm sd f 32 2 2mm ds f 3 2 3m sb f 4.1.1 求导程 t 西安思源学院毕业论文（设计） 14 粗棒螺旋导程：mmt72.7515tan901 细棒螺旋导程： mmt28.2925tan202 4.1.2 求弹性极限弯矩 mmax mns d sztm.81.64379 32 9014 . 3 900 32 max max 33 双向辊形的矫直力： t mt f54 . 6 1 t mt f8 . 02 t mt f7 . 03 矫直力总和为： kn t mt ffff 6 . 27108.163212 4.1.3 求倾角： 矫直辊轴承承受的力为辊面法向力之和,为了简化计算,假设凹凸辊受力点 基本相同,如图 4.2 所示,接触角与倾斜角基本等,则:tssss dd 42 22 西安思源学院毕业论文（设计） 15 图 4.2 矫直辊和轧件相对位置简图 tansin 2g ds sin 4 tan g d t sin 4 arctan g d t 其中,为凸辊辊腰直径,由与工件接触最多、压力最大的辊径确定，选取倾斜角 =20代入得： 9 . 15sin 4 arctan g d t 4.1.4 轴承承受力的总和 kn f fz81.564 9 . 15cos 6 . 271 2 cos 2 根据不同的强度和对工作辊矫直力的大小，检查轴承的选择机械设计手册：调心球 轴承22212c/w33 4.2 棒料滚光矫直机功率计算 西安思源学院毕业论文（设计） 16 4.2.1 轴承的消耗功率 设矫直辊的辊径直径为，轴承摩擦系数为，辊子转速为,则轴承摩 g d 1 g n 擦消耗功率为： 60 11 gg z nd fn ，其中=230mm g d 4.2.2 滑动摩擦的消耗功率 凸凹辊辊腰直径分别为和，工件与辊面之间摩擦系数为，则滑动 g d g d 2 摩擦消耗功率为： ， 60 222 ggg ndd fn 其中=0.050.1之间，这里取=0.09 2 2 所以=6.0227kw 2 n 4.2.3 滚动摩擦的消耗功率 工件与辊面之间滚动摩擦系数为 ,辊子斜角为,工件直径为,则两者fd 之间的滚动摩擦消耗功率为: cos 30 3 d nd ffn gg z 4.2.4 塑性弯曲变形的消耗功率 工件的纯塑性弯曲曲率比的最大值为，而69 . 4 67. 136. 6 fs ccc 最小值为 0，故其平均值为，其相应的35. 2 2 69 . 4 sp c ，辊子工作长度=560mm,于是可知工件旋转弯曲能耗43 . 0 35 . 2 11 sp c g l 比为=10.5,所以塑性弯曲变形所消耗的功率为: xj u 西安思源学院毕业论文（设计） 17 或cos 60 4 gg txjg n d d ulncos175 . 0 4g g tg n d d ln 其中，所以=9.93kw e d t 32 22 4 n 4.2.5 消耗总功率 所消耗的总功率为： 4321 nnnnn=0.0826+6.0227+3.097+9.93=19.87kw 4.3 矫直机驱动功率 矫直机驱动总功率为：n总 总= n 1 其中：为传递效率，=0.950.97之间，这里取=0.96 n总 总= =20.7kwn 1 故选择电机的功率为22kw 查机械设计手册选用电机的型号为：2181 4 z 查得该型号的电机基本参数：代表电机的系列代号； 4 z 181为机座中心高； 2为电机级数 额定转速：min/750r 4.4 关于机架、机座及轴承盖的设计 框架，框架，传输而设计的矫直机的其他部分不属于本设计的重点，所以 这里是一个简单的介绍。 矫直框架框架的尺寸和重量是最大的组成部分是最重要的组成部分，是用 来安装轴承架工作辊矫直，调整机构和各部分的齿条校直压力矫直的导向装置， 必须具有足够的强度和刚度。这里的多核架的强度和刚度，必须选择其矫直材 料和危险截面的应力分析计算框架直截面惯性矩，然后根据计算机架徐在应力 与材料的应力的大小相比，代表核架的强度。 西安思源学院毕业论文（设计） 18 当矫直矫直压下轧制塑性变形。同时，在反矫直力，工作基地在矫直辊轴 承，轴承座，托盘，压力螺钉和螺母，机架和一系列的力的分量，但也产生相 应的弹性变形，达到几毫米的总变形。成品矫直机，框形弹性变形对工件尺寸 精度的影响很大。 轧件进入矫直辊前，矫直辊的原始辊缝高为，如果矫直辊的原始辊型为 0 s 圆柱形，则辊缝是均匀的。当矫直时，在矫直力为作用下，机座产生弹性变 形，使实际辊缝呈不均匀地增大，矫直后的轧件断面呈中部较厚的形，工件的 厚度 h 在于原始辊缝，高机座在矫直辊辊身中部处产生的弹性变形为 f 则 0 s h=+f 0 s 式中 h 矫直后的轧件厚度； 0 s矫直辊原始辊缝； f 机座弹性变形（机座在轧辊辊身中部处的弹性变形量）。 由上式可见，机座弹性变形 f 对矫直后的轧件厚度影响很大，要想得到厚度为 h 轧件，矫直辊的原始辊缝应调整到比轧件厚度 h 小一个机座弹性变形量 f 0 s 的数值 分为子弹形框架变形。除了对矫直辊的弯曲变形对彼此的弹性变形部分和受力部 件，包括压缩的轴承，轴承座，托盘，压力螺钉和螺母等零件制作炸弹形矫直辊压力关闭 运行，柱底拉应变和框架梁的弯曲变形引起的。这些变形使矫直辊缝均匀增加。另一部分 是弯曲矫直辊，辊轴的挠度，除了原有的应用夹，也使夹均匀的改变宽度方向，这权利在 宽度方向的横向厚度变化使用滚动部件。 由于弹性变形所产生的力 f 矫矫直力的基础，如果在矫直过程中有波动， 然后在某一初始辊缝，弹性变形的基础也有相应的波动，使轧制的厚度纵向差 异，产生纵向厚度偏差。纵向攻击性差，在现代辊棒材矫直机的光，设定控制 装置的厚度，以便快速调整矫直矫直功能和控制纵向厚度偏差轧制。至于在滚 动产生的宽度方向的横向厚度变化，通常是通过适当的孔型设计，轧辊调整等 措施来控制。 综上所述，子弹形框架的变形直接影响到水平和垂直矫直后轧制厚度和轧 制的厚度偏差，从而也影响调整矫直机，矫直辊的工艺规范和设计等。 西安思源学院毕业论文（设计） 19 图 4.3 床身 西安思源学院毕业论文（设计） 20 5 棒料滚光矫直机辊系设计 5.1 矫直辊的组成 辊身、辊颈和辊头，如图 5.1 所示： 图 5.1 矫直辊示意图 5.2.矫直辊材料 轧辊是轧钢车间的工具经常食用的矫直，其质量直接影响题材和钢铁 生产，使矫直辊的性能（主要是强度，耐磨性和一定的抗热裂性）的要求是非 常严格的。由于矫直矫直机的类型和不同类型的钢，对矫直辊材料性能的具体 要求是非常不同的。普通材料的矫直辊合金锻钢，合金钢和铸铁。 2 光辊矫直机工作辊辊面硬度和强度要求很高，常采用高强度合金钢。他 们的工作条件和平板支撑辊矫直机类似，材料选择上基本上是相同的，但需要 较高的辊面硬度。 2 光辊矫直机的工作辊矫直辊材料的选择对辊表面硬度为主，多用铸铁轧 辊。在工作中主要与时刻的支承辊，和更大的直径，工作重点考虑强度和轧辊 的淬透性，因此，多采用含 cr 合金锻钢。 二辊矫直机矫直光高碳钢等难变形钢，硬质合金复合辊矫直辊套的使用。 尽管平辊的硬度要求（hs90），但不使用铸铁轧辊，这是因为当辊直径 确定后，可能会推出什么的矫直辊材料的最小厚度和弹性模量 e 值成反比，即 矫直辊的弹性模量 e 的可能性更大的滚动理顺直径较小，e 值大约一半的铸钢， 因此光二辊矫直机矫直铁辊是不利的 西安思源学院毕业论文（设计） 21 在矫直辊的常用材料中： 用于矫直辊的合金锻钢，在我国重型机械标准 jb/zq4289-86 标准中列出 了平板矫直辊和棒材矫直辊用钢.： 平板矫直辊用钢有:55mn2,55cr,60crmn mo,60simn mo 等. 棒材矫直辊用钢有:9cr,9cr2,9crv,9cr2w,9cr2mo,60crmov, 80crni3w,8crmov 等. 用于矫直辊的合金铸钢的种类尚不多,也没有统一标准. 铸铁可分为普通铸铁、合金铸铁和球墨铸铁。采用不同的铸型，可以得到 半冷硬、冷硬及无限冷硬铸铁。 故本矫直机限的矫直辊材料及硬度如下： 2 辊滚光矫直机工作辊：矫直辊硬度 hs=85100(取 hs=100) 这里根据矫直辊的需求 ：选用选用的材料为 25mntibre =1375mpa 5.3 矫直辊尺寸计算 圆材弹性极限弯曲半径：mm t ed t1717 9002 2020600 2 min 辊腰段压弯半径：mmt34317172 . 02 . 01 辊腹段压弯半径：mmt103017176 . 06 . 02 辊胸段压弯半径：mmt120217177 . 07 . 03 粗棒螺旋导程：mmt72.7515tan901 细棒螺旋导程： mmt28.2925tan202 腰段辊长： = 75.72 取 =70mm d s d s 腹段辊长： = =70mm d s d s 胸段辊长： =2 =140 取=140mm b s d s b s 辊端圆角：r2090mm 辊子工作长度：mmsssl bddg 5602 西安思源学院毕业论文（设计） 22 辊子全长： mmrll g 3 . 5912 凹辊腰径：，取=215mm，半径为=107.5mmmm l d g g 3 . 373 5 . 1 g d 0 r 工件最小半径为: r=10mm 辊形初始值： =0，=0，=0，=0 0 z 0 0 l 0 q 凹辊各段的曲率半径：=-343mm,=-1030mm,=-1202mm 1 2 3 凸辊各段的曲率半径：=343mm,=1030mm,=1202mm 1 2 3 辊形轴向分段：=20mm（实际取值要小）z 5.4 矫直速度计算 斜辊矫直机的矫直速度是旋转圆材的前进速度。它与辊子转速、辊子斜角 及辊子工作直径有直接关系如图 5.2 所示。参看图 22a，当辊子工作直径处 的切线速度为，工作直径为。，辊子转速为，转子斜角为 a 时，矫直 0 v g d g n 速度为： 图 5.2 斜辊矫直时轧件与辊子的关系 sin 60 sin 0 gg s nd vv 按习惯写法，其单位速度为 ms，转速为 rmin。当工件转速为 n、直径 为 d，导程为 t 时，则: 西安思源学院毕业论文（设计） 23 60 tan 60 dnnt vs 由上述二式可得出工件转速与辊子转速之间关系为 cos g g n d d n 将 n=150.8,d=2090mm，=15.代如公式得出矫直速度：9 s v=5.4724.64m/s 矫直速度第一的生产要求，工件速度到原来的程度的控制下弯。因此，生 产要求由原来的工作状态的限制。在一块大的原始弯曲工件的辊缝置于严重的 排斥反应，噪音很大，容易损坏设备，甚至造成损伤。在工件进给导向现代矫 直机昂贵的投资的目的是限制其甩摆，矫直速度增加。也有改进的冷却条件和 运输方法减少原始曲面工件。 5.5 矫直辊强度计算 矫直辊工作在复杂的应力状态，应力状态的残余应力，接触应力和弯曲应 力扭转剪应力由于不均匀引起的热应力综合形成的温度分布。 矫直辊中的应力可分为以下两大类： （1）制造过程中（主要是在热处理过程中）形成的应力； （2） 在使用过程中产生的应力。这种应力是由两个因素造成的，即力因 子（金属矫直辊对带钢张力和压力，扭矩，等）和热因素（矫直辊和滚动接触 和摩擦引起的热量和使用油或水冷却辊）。 在设计计算矫直辊，通常只计算应力在矫直辊产生的过程。这些压力包括矫直 辊辊面接触应力，横向力矫直，由于热应力和弯矩的扭矩作用引起的压缩力对 矫直辊模型图如图 5.3 所示所引起的应力。矩模型图 5.4。 工作辊与支承辊的接触面积比工作辊与轧件的接触面积小的多，故存在很 大的接触应力。假设辊间作用力沿轴向均匀分布。 西安思源学院毕业论文（设计） 24 图 5.3 矫直辊的受力模型图 赫兹理论认为，两个圆柱体在接触区内产生局部弹性压扁，存在呈半椭圆 形分布的压应力。半径方向产生的法向正应力在接触面的中部最大。接触区宽 度 2b 和最大压应力由下式计算： max 图 5.4 棒料滚光矫直机矫直弯矩图 b= 21 2121 )(2 dd ddkkq = max b b 2 = 2121 2 21 )( )(2 ddkk ddq 西安思源学院毕业论文（设计） 25 = 2121 2 21 )( )( rrkk rrq 式中 q 加在接触表面单位长度上的负荷，q=p/l,n/mm； d 、d 及 r 、r工作辊与支承辊的直径与半径； 1212 k 、k 与矫直辊材料有关的系数； 12 k = 1 1 2 1 1 e k = 2 2 2 2 1 e v 、v 及 e 、e 工作辊与支承辊的材料泊松比和弹性模数。 1212 v 、v =0.28, e 、e =184mpa 1212 工作辊与支辊皆为钢轧辊时，可简化为 =191=191=837mpa1375mpa max 21 21 )( rr rrqe 21582 5 . 1)21582(1547 计算时，式中的 q 可按加大 50%考虑。 在辊间接触区中，除了须校核最大正应力外，对于轧辊体内的最大切应力 也应进行校核。在距离接触点表面深度为 0.78 处，切应力为最大 =149.7mpa 3 1 07 . 0 d mk 3 2007 . 0 81.64398 mpampa287 4 . 254837304. 0304 . 0 maxmax 虽然接触应力通常很大，但对于轧辊不致产生很大危险，因为在接触区内， 材料处于三向压应力状态，能承受较高的应力。但当或值超过许用值 max max 时，会使轧辊表面产生裂纹或剥落。 5.6 轴承的寿命校核 根据矫直压力对所选轴承进行寿命的校核 校核型号：322220 当量动载荷 p =f(xf +yf ) r p ra f =p =0.5*1184232=592116(n) r 2 1 z 由于矫直时考虑有轻微的轴向窜动，故 f =10%f =59211.6(n) ar =0.1l=3000(h) 10h n p =n p n =24r/min 22112 410 730*75 l由资料19知 l=20003000(h) 10h10h 故轴承 322220 选择符合 校核型号：22212c/w33 当量动载荷 p =f (xf +yf ) rpra f= r 2 1 z p =0.5*11849.4 =5924.7(n) p =p=p=1184232*=11849.4(h) zz 4 1 2 )(1 1 d d z 4 ) 130 101 (1 1 94.99 1 f =10%f=592.5(n) a r =0.1l+300