机械毕业设计（论文）-线材420中轧机设计（全套图纸） .pdf

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 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 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 the design of 420 middle rolling wire stock mill abstract the use of wire stock is very wide in country economy .middle rolling wire stock mill is make rough rolling billet steel more roll ,providing with raw material for fine rolling to gain various standard finish product wire stock.middle rolling wire stock roll play a great role in production of wire stock ,and favorable condition for further roll of fine rolling wire stock mill. this paper computes draught pressure and roll torque and chooses main electric engine volume in term of the given press rules and roll velocity.it also computes the strength of main parts and evaluates the economy benefit of roll.it adopts the two- high rolling mill.bearing the burnt wood material,with the tooth profile connection shaft transmission.through the analysis of all aspects of the design and calculation ,we on the performance of the equipment and the existing problems have deeper understanding ,and make the equipment in theory has been further improved. key word:wire；wire rod rolling; rolling ;mill; roll 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 目 录 1 绪论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1 选题背景和目的 1 1.2 国内外线材发展历史及现状 2 1.2.1 国外线材发展历史及现状 2 1.2.2 国内线材发展历史及现状 3 1.3 中轧线材的研究方法和内容 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3.1 线材生产的平面布置及中轧机作用 3 1.3.2 线材车间生产工艺流程 4 1.3.3 中轧线材的研究方法和内容 4 2 方案的选择与评价 . 5 2.1 方案的选择 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2 方案的评述 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3 电机的选择 6 3.1 轧制力的计算 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.1.1 轧辊主要尺寸的确定 6 3.1.2 轧制规程 7 3.1.3 孔型图 7 3.1.4 平均单位压力的计算 7 3.1.5 轧制力的计算 9 3.2 轧机主电动机力矩与电动机功率 10 3.2.1 轧机主电动机力矩 10 3.2.2 轧辊的驱动力矩 11 3.2.3 初选电机 12 3.2.4 附加摩擦力矩 13 3.3 减速器 14 4 主要零件的计算 15 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 4.1 轧辊校核 15 4.1.1 辊身弯曲校核 16 4.1.2 辊颈强度校核 16 4.1.3 轴头强度校核 17 4.2 轴承的寿命选择 17 5 压下装置的设计 20 5.1 电机的选择 20 5.1.1 压下螺丝主要尺寸的确定 20 5.1.2 压下螺丝的传动力矩 20 5.1.3 压下电机功率 21 5.2 联轴器的选择与计算 22 5.3 齿式联轴器的选择与计算 23 5.4 减速器齿轮的计算 23 5.4.1 蜗轮蜗杆的设计 23 6 中轧机的润滑方式 . 28 6.1 轧机轧辊的润滑 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2 轧辊轴承的润滑 28 6.3 轧机主轴连接的润滑 29 7 试车方法和对系统控制的要求 30 7.1 试车要求 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.2 对控制系统的要求 30 8 设备的环保、可靠性和经济评价 . 31 8.1 设备的环保 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8.2 机械设备的可靠性 32 8.2.1 机械设备的平均寿命 . 32 8.3 机械设备的经济评价 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总 结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1. 绪论 1.1 选题背景及目的 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 522mm 的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36mm， 甚至可达60mm。 但常见的线材产品的规格为513mm。 由于线材是以盘卷形式交货，故又称盘条。在生产过程中，将 120120mm 断面轧成 3333mm 的断面称为粗轧，将 3333mm 断面轧成 1717mm 称为中轧，而将断面变小 到 10mm 以下的称为精轧。 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 第 2 页 1.2 国内外线材发展历史及现状 1.2.1 国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 200kg 左右，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(0.30.4)mm，盘重为 500kg 左右， 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 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)1575 的德国德马克型；3)顶交 45 的英国阿希洛型；4) 09 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。 1.2.2 国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 2.8 倍；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 46.7%；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 iso、欧洲标 d2tn、日本标准 j15 中所列线材钢 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%。 1.3 中轧线材的研究方法和内容 1.3.1 线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 第 4 页 1.开坯线材轧机 2.粗轧线材机组 3.切头事故剪 4.中轧线材机组 5.精轧线材机 6.精轧线材机 图 1.1 线材厂平面布置 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。 1.3.2 线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 1.3.3 中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 第 5 页 2 方案的选择与评价 2.1 方案的选择 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 2.1 主传动图 2.2 方案的评述 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 第 6 页 3 电机的选择 3.1 轧制力的计算 3.1.1 轧辊主要尺寸的确定 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=420mm 确定其他主要尺寸。 根据参考文献1,79知： l/d=（1.52.5） （3.1） 式中 l- - 轧辊辊身长度，mm； d- - 轧辊直径，mm； 即 l=（1.52.5）d=（1.52.5）420=6301050mm 根据参考文献1,81知： d/d=（0.530.55） (3.2) 式中 d- - 辊颈直径，mm； d- - 轧辊直径，mm; 因此，d=（0.530.55）d=（0.530.55）420=222.6231.1mm 根据参考文献1,81知 l/d=1+（2030）mm (3.3） 式中 l- - 辊颈长度，mm； d- - 辊颈直径，mm; 即 l=d+（2030mm）=（222.6231.1）+（2030）=242.6261mm 因此选取 l= 1000 mm ，d=230mm, l= 250 mm 这样就可以完全满足要求了。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 3.1.2 轧制规程 1.压下统计表 表 3.1 420 中轧机压下统计表 单位：mm 注： 10 79 . 0 85 . 0 hhhm= 3.1.3 孔型图 图 3.1 孔型图 3.1.4 平均单位压力的计算 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： ()()+=km1p m （3.4） 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； - - 轧件粘性系数，kgs/mm - - 变形速度，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 0 h 轧前宽 度 0 b 轧后高 度 1 h 轧后宽 度 1 b 平均压 下量 m h 1 50 20 30 28 18.8 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 他给出了下列计算系数 m ()() 10 1010 hh h-h2.1-h-hr6 .1 m + = （3.5） 式中 - - 摩擦系数 10 hh 、- - 轧制前后轧件的高度，mm； r- - 轧辊半径，mm。 其中 =0.8（1.05- 0.0005t）=)11000005 . 0 05. 1 (8 . 0=0.396 （3.6） ()() 10 1010 hh h-h2 .1-h-hr6.1 m + = = ()() 3050 30502 .. 0 6 . 1 + =0.213 利用 l、甫培热轧方坯的实验数据，得到 k（mpa）的计算公式 ()( )()()8 . 93 . 0c4 . 1t01 . 0 -14k+=crmn （3.7） 式中 t- - 轧制温度，； ( )c- - 碳的质量分数，%； ()mn- - 锰的质量分数，%; ()cr- - 铬的质量分数，%； 所以，在 t=1100, 由文献2,18- 35查出：( )c=0.2%，()mn=0.5%，()cr=0. ()( )()()8 . 93 . 0c4 . 1t01 . 0 -14k+=crmn =（14- 0.011100）1.4+0.2+0.5+09.8 =59.682mpa 轧件粘度系数 按下式计算 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 ()ct01 . 0 -1401 . 0 = （3.8） 式中：c- - 考虑轧制速度对 的影响系数，其值如下： 表 3.2 轧制速度对 的影响 轧 制 速 度 v/ （ms- ） 6 610 1015 1520 系数 c 1.0 0.80 0.65 0.60 所以()ct01 . 0 -1401 . 0 = 艾克隆德用下式计算变形速度 10 hh r h v2 u + （3.9） 式中 v- - 轧制速度，mm/s； 10 hh 、- - 轧制前、后轧件的高度，mm； r- - 轧辊半径，mm。 10 h-hh =50- 30 =20mm 所以 10 hh r h v2 + u= 5030 210 20 40002 + =30.86（1/s） 所以平均轧制力 ()()+=km1p m =（1+0.213）（59.682+0.0290.396）=72.408kn 3.1.5 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 m p 与轧件和轧辊接触面积 f 之乘积， 即 fpp m = （3.10） 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 式中 p- - 扎件对轧辊的总压力，n； m p - - 轧制平均单位压力，n； f- - 轧件和轧辊接触面积，mm 接触面积 f 的一般形式为 l 2 bb f 10 + = （3.11） 式中 10 bb 、- - 轧制前、后轧件的宽度； l- - 接触弧长度的水平投影。 因为扎制时是由椭圆变成圆形的，所以平均压下量 10m h79 . 0 0.85hh= （3.12） =0.8550- 0.7930 =18.8mm 根据参考文献1,56知 hrl=8 .18210=62.83mm （3.13） 所以 l 2 bb f 10+ =83.62 2 2028 + =1507.92mm 所以本次的总轧制力 fpp m =72.4081507.92=109185.47n=109.19kn 3.2 轧机主电动机力矩与电动机功率 3.2.1 轧机主电动机力矩 主电动机轴上的力矩由四部分组成，即 donkon 2f 1fz d mmm i mm m+ + = （3.14） 式中 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 d m- - 主电动机力矩； z m - - 轧辊上的轧制力矩； f m - - 附加摩擦力矩； kon m- - 空转力矩； don m- - 动力矩； i- - 电动机和轧辊之间的传动比 3.2.2 轧辊的驱动力矩 () 11fzk apmmm+=+= （3.15） 2 d sin 2 d a 1 =， （3.16） 式中 p- - 轧制力； a- - 轧制力臂，即合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离； 1 - - 轧辊轴承处摩擦圆半径； d- - 轧辊直径； d- - 轧辊轴颈直径； - - 合力作用点的角度； - - 轧辊轴承摩擦系数：对于胶木瓦轴承取 =0.02. 两个轧辊总驱动力矩 k m为 ()ddsinpm2m kk += （3.17） 由参考文献1,65知 的计算方法 热轧时 5 . 0= （3.18） 式中 - - 咬入角，其计算公式为 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 = d h 1arccos （3.19） 代入数据 = d h 1arccos= 420 30-50 -1arccos=17.75 =0.5=0.517.75=8.876 所以()ddsinpm2m kk += =109.19（420sin8.876+0.396230) =17024.207nm 3.2.3 初选电机 因为 v=4m/s 所以 98.181 42014 . 3 1000460 d v60 ner= = r/min （3.20） 式中 v- - 轧制速度，m/s d- - 工作辊直径，mm。 根据过载条件确定电机功率，由参考文献1，73 181.98 nerer er max er m mn k m m d = = （3.21） 式中 nd- - 电机功率，kw； me- - 额定静力矩，knm； mmax- - 最大力矩； ne- - 电机转速，r/min； k- - 电动机过载系数，不可逆运转电机 k=1.52.0。取 k=1.8 所以 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 29.701kw 182 181.9846 . 9 3.14 182 n mkn46 . 9 1.8 17024.207 erer er max er = = = m mn k m m d 根据计算数据等，选择电机为三相异步电动机 型号为：y355m2- 4 型。 电机参数如下： 额定功率：200kwngr= 额定转速：480r/min1ngr= mn54.2901 4801 200 9550 n n 9550m gr ge gr = （3.22） 电动机与轧辊之间的传动比 i： 8.13 181.98 0481 n n i er gr = （3.23） 3.2.4 附加摩擦力矩 附加摩擦力矩 f m 包括两部分，一是轧辊总压力在轧辊轴承处产生的附加摩擦力矩 1f m ，二是各传动零件推算到主电机轴上的附加摩擦力矩 2f m。 i m 1 1 i mm 1 1 m k 1 1fz 1 2f = + = （3.24 式中 1 - - 主电机到轧辊间的传动效率，单级齿轮传动 1 =0.960.98，这里取 0.97。 i m 1 1 i mm 1 1 m k 1 1fz 1 2f = + = =mn38.32 8.13 8512.10 1 79 . 0 1 = 主电机轴上的总的附加摩擦力矩为： 2f 1f f m i m m+= （3.25） 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， m877.7n=97530.09=mer）10%5%（mkon= （3.26） 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 第 14 页 因此主电机力矩： donkon 2f 1fz d mmm i mm m+ + = （3.27） = kon k m i m1 + =mn08.109 7 . 778 8.13 8512.10 97 . 0 1 =+ 3.3 减速器 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 zly- 224- 10 型。 公称传动比 i 输 入 转 速 r/min 输 出 转 速 r/min 低速级中心距 mm 公 称 输 入 功 率 kw 8 1500 185 224 250 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 15 页 4 主要零件的计算 4.1 轧辊校核 按标定的最大轧制力和轧制力矩来校核轧辊的速度。 最大的轧制力为 p=109.19kn。 图 4.1 轧辊受力简图 将轧辊简化成两端支撑的简支梁，所以， p=109.19kn 根据图 4.1 得到： prr=+ 21 (4.1) 1 r 1 x = 2 x 2 r (4.2) 式中 2 r、 2 r- - 压下螺丝对轧辊的力，kn; 1 x 、 2 x - - 危险断面到压下螺丝的距离，mm， 1 x =625 mm， 2 x =625 mm。 由公式 (4.1)与 (4.2)得出 1 r= 54.595kn 2 r=54.595kn 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页 对轧辊校核时，对辊身进行弯曲校核，对辊颈进行弯扭合成校核，对轴头进行扭转 校核。 4.1.1 辊身弯曲校核 根据参考文献4,128计算危险断面处的应力： 3 d d d d d 32 m w m = （4.3） 式中 d m - - 辊身危险断面处的弯矩，nm； d- - 轧辊断面处的直径，mm。 根据参考文献4,128 ()()875.34121625-1250 1250 625 109.19xa a x pmd=nm （4.4） 式中 d m - - 辊身危险断面处的弯矩，nm； a- - 压下螺丝的中心距，mm； x- - 为线断面到压下螺丝的距离，mm。 因此，公式（4.3） 3 d d d d d 32 m w m =mpa693 . 4 420 32 14 . 3 100034121.875 3 = （4.5） 因为轧辊是铸铁轧辊，根据文献参考1,87得 b =350400mpa。考虑到疲劳因 素的影响，因此轧辊的安全系数一般取 5，则： mpa8070 5 400350 n b = 因为 d pa8070m=，所以辊身强度合格 。 4.1.2 辊颈强度校核 根据参考文献1,87辊颈危险断面上的弯曲应力 d 为： 3 d d 0.2d cp w m = 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页 =mpa16 . 5 2300.2 1000115109.19 3 = （4.6） 式中 c- - 压下螺丝中心线到辊身边缘的距离，近似取为辊颈长度的一半，mm； d- - 辊颈直径，mm。 根据参考文献1,87辊颈危险断面上的扭转应力 为 mpa49 . 3 2300.2 100010.5128 0.2d m 33 k = = （4.7） 式中 k m - - 轴颈危险断面的扭矩，nm； d- - 辊颈直径，mm。 辊颈强度按照弯扭合成计算。对于球墨铸铁轧辊，按莫尔理论计算，根据参考文献 1,87得： 22 ddj 465 . 0 35 . 0 += （4.8） = 22 49 . 3 45.1665 . 0 5.1635 . 0 + =7.448mpa 因为 j ，所以辊颈强度合格。 4.1.3 轴头强度校核 对于轴头只校核扭转应力，因此： mpa918 . 6 0620.07 100010.5128 0.07d m 33 1 k = = （4.9） 根据参考文献2,18- 25： =0.7 =()amp564980707 . 0= （4.10） 因为 ，所以轴头强度合格。 4.2 轴承的寿命选择 轧辊轴承是轧钢工作机座中的重要部件。轧辊轴承的作用是用来支撑转动的轧辊， 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18 页 并保持轧辊在机架中的位置。 轧辊轴承的工作特点：工作负荷大；转动速度差别大；工作环境恶劣。 轧辊轴承应具有较小的摩擦系数，足够的强度和刚度，并且方便更换轧辊。轴承所 承受力的大小，方向和性质是选择轴承类型的主要依据。根据载荷大小选择轴承时，由 于滚子轴承中主要是线接触，宜用与承受较大的载荷，承载后的变形也小；而球轴承则 主要是线接触，适宜用于承受较轻的或中等的载荷。考虑到粗轧机的工作特点，选择滚 子轴承。根据参考文献6,320得到： = p cf n60 10 l t 6 h （4.11） 式中 h l - - 以小时表示的轴承基本额定寿命，h； n- - 轴承的转速，r/min，n=185r/min； t f - - 温度系数，取 0.9； c- - 额定动载荷，n； - - 寿命指数，因为是滚子轴承，所以 =10/3； p- - 动载荷，n。 因为轧机采用四列圆柱滚子轴承，所以，取轴向载荷为零，当量动载荷 p 为： frfpd= （4.12） 式中 pf- - 载荷系数，由于轧机在工作中受到许多因素的影响，轴承实际载荷要比计算 载荷大，所以，取pf =2.5； r f - - 轴承径向负荷， r f =54595n。 frfpp=2.554595=136487.5n 将数据代入 （4.11）得 = p cf n60 10 l t 6 h =h31.611723 136487.5 21400009 . 0 18560 10 3 10 6 = 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 19 页 轴承寿命按 h l=40000h 计算，因为 h l h l，所以，轴承满足寿命要求。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 20 页 5 压下装置的设计 一般线材轧机的压下装置包括联轴器、减速器等。 5.1 电机的选择 5.1.1 压下螺丝主要尺寸的确定 由于压下螺丝和轧辊辊径承受同样大小的轧制力，故二者之间有一定的比例关系， 本机构采用 30单头锯齿形螺纹，根据公式得： ()() 6 . 142 5 . 12662 . 0 55 . 0 dg=dmm （5.1） 式中 d- - 压下螺丝外径，mm； dg- - 辊颈直径，mm。 取压下螺丝螺纹外径d=140mm 压下螺丝的螺距 t，对中轧机，dt)16. 012. 0(= 所以 4 . 22 8 . 16140)16 . 0 12 . 0 ()16 . 0 12 . 0 (=dt （5.2） 按标准取 t=24mm mmhd347.98248677 . 0 2140t2d 1 1= （5.3） 5.1.2 压下螺丝的传动力矩 转动压下螺丝所需的静力矩也就是压下螺丝的阻力矩，它包括止推轴承的摩擦力矩 和螺纹之间的摩擦力矩。其计算公式是： 21 2 2 11)tan( d mmpmm+=+= （5.4） 式中 d2- - 螺纹中径，mm； - - 螺纹上的摩擦角，即2arctan =，2 为螺纹接触面的摩擦系数，一般取 0.12，故405； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 21 页 - - 螺纹升角，压下时用正号，提升时用负号， d t =，t 为螺距； 1p - - 作用在一个压下螺丝上的力； 1m - - 止推轴承的阻力矩； 2m - - 螺纹摩擦阻力矩。 止推轴承的阻力矩1m ，对止推滚动轴承为 2 d p p 111=m （5.5） 式中 pd - - 滚动轴承平均直径，mm； 1 - - 对滚动止推轴承可取0.0051=。 所以 22 330230 595.54005 . 0 2 d p p 111 + = = m =3.821104 nmm （5.6） ）（ 14014 . 3 18024 405tan 2 500.113 595.54 )tan( 2 d2 12 += =pm =8.58105nmm （5.7） 压下螺丝的阻力矩为 21 2 11)tan( 2 d mmpmm+=+= =0.3821105+8.58105 =8.9621105 nmm （5.8） 5.1.3 压下电机功率 对于传动系统的总速比有： min/50 24 206060 nr t v = = 式中 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 22 页 v- - 压下螺丝速度 mm/s; t- - 压下螺丝螺距 mm。 压下螺丝的传动电动机功率为 9550i nm n = （5.9） 式中 m- - 压下螺丝阻力矩； n- - 电动机额定转数，r/min； i- - 传动系统总速比； - - 传动系统总的机械效率，估取 =0.85。 所以 kw520 . 5 05 0.859550 109621 . 8 9550i n 5 = = m n （5.10） 根据计算数据等，选择电机为三相异步电动机 型号为：y160m- 6 型。 电机参数如下： 额定功率：kw5 . 7ngr= 额定转速：r/min970ngr= 5.2 联轴器的选择与计算 此次设计所选用的是弹性柱销联轴器。 工作时转矩是通过主动轴上的键、 半联轴器、 弹性柱销、另一半联轴器及键传到从动轴上去的。它具有传递扭矩大，结构简单，安装、 制造方便，耐久性好、允许被连接轴有一定的轴向位移以及径向位移和角速度。 联轴器选用的型号是 lz3 6225 8235 如果满足 n kt p 9550= t （5.11） 式中 t- - 联轴器计算转矩，nm； k- - 工作情况系数，取 k=3.1； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 23 页 p- - 电机功率，kw。 t- - 公称转矩，nm ， t =630nm n kt p 9550=90.228 970 5 . 7 95501 . 3= nm 因为 t t ，所以满足强度要求。 5.3 齿式联轴器的选择与计算 考虑到联轴器传递的大扭矩，较大的偏移量和安装要求。选择 lz 型齿轮联轴器， 选择的联轴器型号为：lz5 11250 14260 根据参考文献5,6- 44齿式联轴器的强度校核： 如果满足 n p 9550kt w =100的温度，有的摩擦机件在高压力下运转，需承 受冲击负荷，润滑膜极易被破坏；另一方面，轧机轧辊转速不高，很难形成油膜。此外， 轧机工作环境中水分多、灰尘多、有腐蚀性气体等都是润滑的不利条件。因此对润滑油 提出更高的要求： 1.能适应高温、高压负荷各种转数的要求，能够保证处于液体摩擦状态。 2.在机械运转过程中应具有冷却作用，保证摩擦表面具有一定的工作温度。 3.具有清洁作用，能吸收带走运转过程中产生的一些物质，如金属屑、灰尘 等杂物。 4具有抗氧化、抗腐蚀作用，能在规定的时间内经受住外界温度、压力、湿气与 氧化作用，而不被腐蚀。 综上所述，本设计中轧机大部分部件可采用稀油润滑方式进行润滑。 6.2 轧辊轴承的润滑 轧辊轴承的润滑原则上与其他滚动轴承的润滑基本一致， 只是轧辊轴承的工作条件 比较恶劣，其工作性能能否获得有效发挥在很大程度上取决于轴承的润滑情况。 轧辊轴承采用的润滑方法主要有脂润滑和油润滑。 脂润滑的润滑脂兼有密封作用，密封结构和润滑设施简单，补充润滑脂方便，因此 只要工作条件允许，轧辊轴承一般都采用脂润滑。 油润滑的冷却效果强，并能从轴承内带走污物和水分。轧辊轴承采用油润滑的润滑 方法有压力供油润滑、喷油润滑、油雾润滑和油气润滑。 压力供油润滑是常规转速下轧辊轴承最有效的润滑方式。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 29 页 喷油润滑是将润滑油以一定的压力通过装在轴承一侧的喷油嘴喷入轴承内部进行 进行润滑，一般应用在高速轧辊轴承，或者压力供油润滑不能满足冷却要求的场合。 喷雾润滑是将含有油雾的干燥压缩空气喷到轴承内部进行润滑，使用油量少，由于 空气的作用，冷却效果极强，主要用于轧制速度高和轧制精度高的大型轧辊轴承，或者 用于在轴承箱中不经常拆卸的轧辊轴承。 综上所述，本设计中轧辊轴承采用油润滑润滑方式。选择润滑油主要确定润滑油的 粘度，根据粘度选用适当的润滑油粘度。 6.3 轧机主轴连接的润滑 齿式联轴器一般采用 0#或 1#润滑脂润滑，换脂周期为 6-12 个月，要求润滑剂粘着 性好，对密封要求不严。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 30 页 7 试车方法和对系统控制的要求 7.1 试车要求 1.首先要找准定位尺寸，对轨座安装完毕后，再进行组装。确定无不良现象后方 可试车。 2.首先空载试车至少两个小时。 3.在试车前必须保证以下各项要求全部满足。 （1）润滑系统与冷却系统的工作要求全部满足。 （2）传动平稳，无周期噪音。 （3）压下系统轻便灵活； （4）各紧固零件连接可靠。 7.2 对控制系统的要求 1.当轧机的轧制速度高于正常轧制速度 4m/s 时： （1）当达到 4.05m/s 时，发生间断性响铃报警； （2）达到 4.10m/s 时，发生连续性响铃报警，且系统强行断电； 2.对压下系统的要求 在调整上轧辊时，当上轧辊与下轧辊距离相接触行程还有 10m/s 时，发生连续性响 铃报警，且压下电动机强行断电，停止工作。可用行程开关控制。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 31 页 8 设备的环保、可靠性和经济评