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立式轧机的轧辊机构的设计【20张CAD图纸】[含CAD图纸和说明书 全套打包]

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立式轧机的轧辊机构设计


摘 要


   轧钢生产是钢铁工业生产的最终环节,钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的基础地位。轧机是指完成金属轧制生产全过程的装备,包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。

   本设计的主要内容就是在对立式轧机功能结构进行全面分析的基础上,利用大学所学的相关知识对立式轧机的轧辊结构及其调整机构进行设计,并结合立轧机工作过程中的受力情况对主要零部件的承载能力和强度进行了校核。

   通过立式轧机的设计,不仅锻炼了自己综合运用各种知识解决问题的能力,还深化了对大学所学各种知识的理解,提高了独立从事工程设计工作的能力。

   

   

关键词:立式轧机,轧辊机构,机构设计

The Designing of The Vertical Rolling Mill


ABSTRACT


   The production of the steel is the final part of the steel industry, Steel rolling plays a decisive foundation on the national industrial system.Rolling mill is the equipment that  finish the process of the metal rolling mill production. Including the main equipment, auxiliary equipment, lifting transportation equipment and ancillary equipment etc. But the rolling mill is only the major equipment in general. 

   The main content of this design is on the function structure of the vertical rolling mill based on the analysis of comprehensive utilization of the university knowledge of vertical mill roll adjusting device structure and design, And combining with the working process of the rolling force that is made of main components of the bearing capacity and strength

   It is not only exercise their comprehensive use of various knowledge, but also the ability to solve the problem of university that deeps the understanding of all kinds of knowledge through the vertical mill design and improves the independent working ability in engineering design.

   

KEY WORDS: Vertical rolling mill,The structure of the vertical roll ,The designing of the machanism .



目 录

   

前 言 1

第1章 轧钢机械的概述 3

1.1轧钢生产 3

1.2轧钢机械 3

1.3轧机的用途及其发展 4

1.4立辊轧机的国内外发展现状 4

第2章 立式轧机的轧辊结构设计 7

2.1 间隙调节方案的确定 7

2.2 轴承的选择 9

2.2.1 轴承的介绍 9

2.2.2 轧机中轴承的选用 9

2.3 轴承座的分析 10

2.4 轧辊材料的确定 11

2.5 轧辊的直径和长度的确定 11

2.6 轴承端盖的结构 12

第3章 立式轧机部件的校核 14

3.1 轴承的失效形式 14

3.2 滚动轴承的计算准则 14

3.3 滚动轴承的校核 14

3.4 轧辊的强度校核 17

结论 20

谢辞 21

参考文献 22

外文资料翻译 23

   

 


前 言


轧机的用途及发展


   轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备,包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。

   现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展,使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善,并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式 H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大,液压 AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善,轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法,及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中 。

   

传统轧机的结构及原理分析


   轧机的主要设备有工作机座和传动装置

   工作机座:由轧辊﹑轧辊轴承﹑机架﹑轨座﹑轧辊调整装置﹑上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。

   轧辊:是使金属塑性变形的部件。 

   轧辊轴承:支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大,因此要求轴承摩擦系数小,具有足够的强度和刚度,而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大,摩擦系数较小,但承压能力较小,且外形尺寸较大,多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半摩擦轧辊轴承主要是胶木﹑铜瓦﹑尼龙瓦轴承,比较便宜,多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压﹑静压和静 - 动压三种。优点是摩擦系数比较小,承压能力较大,使用工作速度高,刚性好,缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 

   轧机机架:由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置,需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架,具有较高强度和刚度,主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成,便于换辊,主要用于横列式型材轧机。此外,还有无牌坊轧机。 

   轧机轨座:用于安装机架,并固定在地基上,又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩,同时确保工作机座安装尺寸的精度。 

   轧辊调整装置:用于调整辊缝,使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”,有手动﹑电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机﹑减速机﹑制动器﹑压下螺丝﹑压下螺母﹑压下位置指示器﹑球面垫块和测压仪等部件;它的传动效率低,运动部分的转动惯性大,反应速度慢,调整精度低。 70 年代以来,板带轧机采用 AGC( 厚度自动控制 ) 系统后,在新的带材冷﹑热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置,具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。 

   上轧辊平衡装置:用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有:弹簧式﹑多用在型材轧机上;重锤式,常用在轧辊移动量大的初轧机上;液压式,多用在四辊板带轧机上。 

   为提高作业率,要求轧机换辊迅速﹑方便。换辊方式有 C 形钩﹑套筒﹑小车和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作,而整机架换辊需有两套机架,此法多用于小的轧机。小车换辊适合大的轧机,有利于自动化。目前,轧机上均采用快速自动换辊装置,换一次轧辊只需5 ~ 8 分钟。 


内容简介:
洛 阳 理 工 学 院毕 业 设 计(论文) 题目:立式轧机的轧辊机构设计姓 名:系 部:专 业:指导教师: 洛阳理工学院毕业设计(论文)立式轧机的轧辊机构设计摘 要轧钢生产是钢铁工业生产的最终环节,钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的基础地位。轧机是指完成金属轧制生产全过程的装备,包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。本设计的主要内容就是在对立式轧机功能结构进行全面分析的基础上,利用大学所学的相关知识对立式轧机的轧辊结构及其调整机构进行设计,并结合立轧机工作过程中的受力情况对主要零部件的承载能力和强度进行了校核。通过立式轧机的设计,不仅锻炼了自己综合运用各种知识解决问题的能力,还深化了对大学所学各种知识的理解,提高了独立从事工程设计工作的能力。关键词:立式轧机,轧辊机构,机构设计The Designing of The Vertical Rolling MillABSTRACTThe production of the steel is the final part of the steel industry, Steel rolling plays a decisive foundation on the national industrial system.Rolling mill is the equipment that finish the process of the metal rolling mill production. Including the main equipment, auxiliary equipment, lifting transportation equipment and ancillary equipment etc. But the rolling mill is only the major equipment in general. The main content of this design is on the function structure of the vertical rolling mill based on the analysis of comprehensive utilization of the university knowledge of vertical mill roll adjusting device structure and design, And combining with the working process of the rolling force that is made of main components of the bearing capacity and strengthIt is not only exercise their comprehensive use of various knowledge, but also the ability to solve the problem of university that deeps the understanding of all kinds of knowledge through the vertical mill design and improves the independent working ability in engineering design.KEY WORDS: Vertical rolling mill,The structure of the vertical roll ,The designing of the machanism .22目录前言1第1章 轧钢机械的概述31.1轧钢生产31.2轧钢机械31.3轧机的用途及其发展41.4立辊轧机的国内外发展现状4第2章 立式轧机的轧辊结构设计72.1 间隙调节方案的确定72.2 轴承的选择92.2.1 轴承的介绍92.2.2 轧机中轴承的选用92.3 轴承座的分析102.4 轧辊材料的确定112.5 轧辊的直径和长度的确定112.6 轴承端盖的结构12第3章 立式轧机部件的校核143.1 轴承的失效形式143.2 滚动轴承的计算准则143.3 滚动轴承的校核143.4 轧辊的强度校核17结论20谢辞21参考文献22外文资料翻译23前言1. 轧机的用途及发展轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备,包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展,使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善,并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式 H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大,液压 AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善,轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法,及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中 。2. 传统轧机的结构及原理分析轧机的主要设备有工作机座和传动装置工作机座:由轧辊轧辊轴承机架轨座轧辊调整装置上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。轧辊:是使金属塑性变形的部件。 轧辊轴承:支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大,因此要求轴承摩擦系数小,具有足够的强度和刚度,而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大,摩擦系数较小,但承压能力较小,且外形尺寸较大,多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半摩擦轧辊轴承主要是胶木铜瓦尼龙瓦轴承,比较便宜,多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压静压和静 - 动压三种。优点是摩擦系数比较小,承压能力较大,使用工作速度高,刚性好,缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 轧机机架:由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置,需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架,具有较高强度和刚度,主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成,便于换辊,主要用于横列式型材轧机。此外,还有无牌坊轧机。 轧机轨座:用于安装机架,并固定在地基上,又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩,同时确保工作机座安装尺寸的精度。 轧辊调整装置:用于调整辊缝,使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”,有手动电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机减速机制动器压下螺丝压下螺母压下位置指示器球面垫块和测压仪等部件;它的传动效率低,运动部分的转动惯性大,反应速度慢,调整精度低。 70 年代以来,板带轧机采用 AGC( 厚度自动控制 ) 系统后,在新的带材冷热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置,具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。 上轧辊平衡装置:用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有:弹簧式多用在型材轧机上;重锤式,常用在轧辊移动量大的初轧机上;液压式,多用在四辊板带轧机上。 为提高作业率,要求轧机换辊迅速方便。换辊方式有 C 形钩套筒小车和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作,而整机架换辊需有两套机架,此法多用于小的轧机。小车换辊适合大的轧机,有利于自动化。目前,轧机上均采用快速自动换辊装置,换一次轧辊只需5 8 分钟。 传动装置:由电动机减速机齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。 辅助设备:包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备加热翻钢剪切矫直冷却探伤热处理酸洗等设备。 起重运输设备:吊车运输车辊道和移送机等。 附属设备: 有供配电轧辊车磨,润滑,供排水,供燃料,压缩空气,液压,清除氧化铁皮,机修,电修,油水酸的回收,以及环境保护等。 第1章 轧钢机械的概述1.1轧钢生产轧钢生产是钢铁工业生产的最终环节。轧钢车间担负着生产钢材的任务。例如,铺设一条5 000Km的双轨铁路,需要100万吨重型钢轨;制造一艘万吨轮船,约需6 000t钢板;铺设一条5 000Km的石油管道,需要90万吨无缝钢管。因此,钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的基础地位。20世纪90年代以前,中国轧钢生产的平均水平与世界主要产钢国比较,还比较落后。轧钢生产以型钢为主,生产线大、中、小型并存。不同企业的技术装备水平参差不齐,能耗、成本水平较高。很多企业还使用着20世纪5060年代较为陈旧的设备和工艺。这是钢材质量、品种和效益较差的主要原因。20世纪90年代后期,国内经济有了高速的发展。加入WTO后,为了适应参与国际钢材市场的竞争的需要,国内各大企业采用当今世界先进的技术和装备,进行了大规模的技术改造。广泛引进新技术、新设备、新工艺,是中国轧钢生产的水平有了长足的进步,发展了一批高技术、高附加值的品种,如汽车、家电用薄钢板,H型钢板,高档次石油套管,UOF大口径天然气输送管道钢管等。95%以上的钢材品种,从数量到质量均可以满足国民经济各部门的需要。对于一批高难度的品种也在组织技术攻关和引进国外先进技术,如高档次汽车用冷薄板、不锈钢冷轧薄板等。建成以宝钢、天津大无缝为代表的现代化企业和以邯钢、珠钢、包钢薄板坯连铸轧为代表的现代化生产线。全国2002年产钢100万吨以上的钢铁企业(集团)已有50家,年产钢量1.54亿吨,已占全国的85%。其中宝钢集团年产钢规模达2000万吨;中国钢铁工业已进入技术创新全面繁荣的新时期。轧钢生产技术创新的发展方向为:通用工艺技术、综合节能与环保技术、新品种开发与钢材性能优化技术、信息技术和装备机电控制一体化技术。1.2轧钢机械轧钢设备包括轧制、精整和辊道等设备。根据各种机械设备不同的用途,可分为主要设备和辅助设备两大类。主要设备是使轧件在轧辊中实现塑性变形(即轧制工序)的机械,一般称为主机或主机列。辅助设备使用完成其他辅助工序的机械,如剪切机、矫直机、辊道、卷取机等。 轧钢机主机列通常由电机、主传动、工作机座三部分。主电机的形式主要根据轧机在工作中调速的需要而定。包括不需要调速的异步交流电机等。主电机的容量主要根据轧机的生产率和用途可以在极广泛的范围内变动,从几十千瓦到几千千瓦。现代化的初轧机,一台主电机容量达25007000KW,而某些精密箔带轧机,其主电机容量只有10KW左右。主传动一般由减速机、人字齿轮、主联轴器等传动装置组成。在主传动中是否采用飞轮,应当从轧机的作业方式和负荷图决定。在某些大轧机上,如二辊可逆式初轧机、四辊可逆式钢板轧机,主传动中设有减速机和齿轮座,每一个工作辊都用一个单独电动机驱动。这不仅大大简化了设备,而且更重要的是解决了制造特大功率电动机带来的许多困难。轧钢机工作机座是有机架、轧辊、轧辊轴承及压下平衡装置等组成,这些零部件的形式和结构主要决定于轧机的用途。1.3轧机的用途及其发展轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备,包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展,使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善,并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式 H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大,液压 AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善,轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法,及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中 。 1.4立辊轧机的国内外发展现状一般立辊轧机是传统的立辊轧机,主要用于板坯宽度齐边,调整水平轧机压下产生的宽展量、改善边部质量。这类立辊轧机结构简单,主传动功率小,侧压能力普遍较小,而且控制水平低,辊缝设定为摆死辊缝,不能在轧制过程中进行调节,带坯宽度控制精度不高。我国热轧宽带粗轧机配有一般立辊轧机的有武钢1700mm,本钢1700mm,攀钢1450mm,太钢1549mm和梅钢1422mm。有AWC功能的重型立辊轧机是为了适应连铸的发展和热轧带钢板坯热装的发展而产生的现代轧机。这类立辊轧机结构先进,主传动电机功率大,侧压能力大,有AWC功能,在轧制过程中对带坯进行调宽、控宽及头尾形状控制,不仅可减少连铸板坯的宽度规格,而且有利于实现热轧带钢板坯的热装,提高带坯宽度精度和减少切损。我国热轧宽带钢粗轧机配有AWC功能的重型立辊轧机有宝钢2050mm,本钢1700mm。中厚板轧机上附设立辊轧机,最早于40年代用在万能式中厚板轧机上,50年代用于大型钢锭的轧边以消除锥度,60年代开始把立辊轧机用于齐边与破鳞,70年代连铸板坯迅速发展,而钢锭急剧减少,轧机生产能力重于成材率,曾提出过“立辊无用论”,80年代以来,厚板轧机上附设立辊轧机开始多起来,主要用于平面板形控制,使成材率有所提高,一般可提高约1%3%,尤以日本和韩国都推举此做法,目的是想生产出无切边钢板,但是,附设立辊轧机后,轧边道次的间歇时间增加,使轧机的生产能力有所下降,一般要下降约10%20%,70年代开始,日本厚板轧机开工率已降到60%以下,轧机生产能力也降至次要地位,而降低成本,节约资源则升至主导地位,因此,成材率重于轧机生产能力,立辊轧机功能又被人们重视起来,一些原先预留好立辊轧机的厚板轧机也都纷纷安装上立辊轧机,成材率普遍都提高2个百分点,取得了应有的效益。至今世界上附设有立辊轧机的宽厚板轧机约30套,占1/3左右。韩国仿效日本也在现有两套轧机新增3台立辊轧机,而且都是近接布置,也使成材率大大提高。特别是1975年日本采用立辊轧机开创了无切边轧制厚板的生产技术,它可采用铣边加工边部方式,每边加工量控制在20mm以下,保证了用户不需要再加工,使立辊轧机的作用更加被重视起来。在精轧阶段,立辊轧边的技术还有待加以完善,也值得读者进一步分析研究,至于增设立辊轧机后带来轧机生产能力下降与成材率的提高,两者取舍时,仍需用户自己去权衡。日本11套4200mm以上轧机中有6套附设立辊轧机,其中水岛厂5490mm轧机为机后TFP近接式,也是世界上中厚板立辊轧机性能最高的一套,并实现了MAS和TFP相结合。韩国4套3400mm以上轧机中有2套附设立辊轧机,其中浦项厂4724+4724mm双机架轧机粗轧机机前近接立辊轧机和精轧机机前近接立辊轧机,这是世界上第一套精轧机附设立辊轧机,另外,浦项厂4300mm轧机机前也近接有立辊轧机,这样,韩国3套立辊轧机均为机前近接布置型式。德国迪林根,米尔海姆及杜伊斯堡3套最好的厚板轧机都进行现代化技术改造。1985年迪林根厂将4300mm精轧机改成4800mm,并增加5500mm粗轧机组成5500mm加4800mm世界上最大双机架厚板轧机;1998年米尔海姆厂将5000mm放大至5100mm轧机;1999年杜伊斯堡厂将3700mm放大至3900mm轧机,并将全厂实现了自动化。1998年伊朗阿瓦士厂4800mm轧机也是德国设计制造,以上4套轧机均未附设立辊轧机,而1998年瑞典奥克塞洛森德厂3800mm轧机机前设有立辊轧机是由德国设计制造,因为这是一套双机架炉卷轧机,先建3800mm轧机是炉卷轧机的粗轧机,因此,粗轧机前必需有立辊轧机,不然带钢宽度偏差就无法控制。1984年俄罗斯伊尔诺斯克厂5000mm轧机和在建马格尼托哥尔斯克5000mm轧机都未附设立辊轧机。90年代美国新建4套以生产中厚板为主单机架炉卷轧机和我国在建3套同样轧机都设有立辊轧机是控宽的必需设备,非平面板形控制用立辊轧机。第2章 立式轧机的轧辊结构设计2.1 间隙调节方案的确定立式轧机顾名思义就是轧辊的垂直,它水平放置的轧机不同,本文也主要是对立式轧机的轧辊装置的各个零件的进行设置,立式轧机就是主传动电机安装在地面上,齿轮箱安装在机架上面,电动机通过水平轴、圆锥齿轮减速器及立轴将运动和动力传递到机架上部的齿轮箱。齿轮箱有两级圆斜齿轮减速器及齿轮座组成,齿轮座的作用是将运动和动力传给两个立轴。与两立辊相对应的上面分别安装两个液压缸,用以平衡连接轴的重量。联接轴中部位花键结构,起伸缩量为1005m,允许轧辊升降,以便实现不同钢板的轧制。本文为立式轧机的设计,我认为立式轧机主要是保证带钢的宽度,而保证宽度的设计就是保证两辊之间的距离,距离的好坏直接关系到所出带钢的质量,那就是两辊之间间隙调整的设计,调整间隙的方法有液压传动调整间隙法、涡轮蜗杆传动调整间隙法和丝杆调整间隙法,本设计运用的丝杆调整间隙法,说起丝杆大家都对它很熟悉,他是我国最成熟的技术啦。而丝杆传动又有许多优点,如间隙之间的调整靠人工,方便。液压传动虽然有自锁性较好,液压传动的特点是:1. 使用液压传动对维护的要求高,工作油要始终保持清洁; 2. 对液压元件制造精度要求高,工艺复杂,成本较高; 3. 液压元件维修较复杂,且需有较高的技术水平; 4. 液压传动对油温变化较敏感,这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作, 一般工作温度在-1560范围内较合适。 5. 液压传动在能量转化的过程中,特别是在节流调速系统中,其压力大,流量损失大,故系统效率较低。机械传动也就是涡轮蜗杆传动的设计,原利用机械方式传递动力和运动的传动。机械传动在机械工程中应用非常广泛,有多种形式,主要可分为两类:靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动,包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用,但这种传动一般不能用于大功率的场合,也不能保证准确的传动比。靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动,包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合,传动比准确,但一般要求较高的制造精度和安装精度。图21 丝杆间隙调节机构有图21可知,设计所使用的为丝杆间隙调整结构,和液压、涡轮蜗杆间隙调整结构相比,它有许多自己的优势,手动调节不需要太多的能量,方便实惠,设计的间隙调整结构为丝杆带动轴承座的移动,而轴承座和立辊是紧密配合,则轴承座的移动可以带动立辊的移动,进而来保证两个棍子之间的距离,实现我们设计所说的保证带钢宽度。而之所以设计选着丝杆间隙调节机构,因为那是我们日常生活中最常见的传动机构,而且技术也比较成熟,而丝杆间隙调整结构也有着自己的优点,所以本设计选着丝杆间隙调节机构,则他的工作原理为:首先我们借助辅助设备来转动我们的丝杆,而借助辅助工具的丝杆传动还可以较轻我们人类的许多力气,大大减轻我们的劳动,提高我们劳动人民的积极性和工作的认真性。我们的工人可以通过我们的辅助工具(如长钢筋)等来旋转我们的四根丝杆轴1,而丝杆轴上的间隙调整可以先调整一根丝杆轴,但四根丝杆轴的调节幅度不能带大,要始终使四根丝杆轴保持相对平衡的状态,轴承座孔的锯齿形梯形丝杆可以和我们呢丝杆轴两端左右螺旋的相配合,丝杆轴的转动可以带动设计的轴承座做水平移动,而立辊是通过轴和设计的轴承座是过盈配合,则可以带动轴承座2和3,4和5做相反的水平运动,而轴承做的移动还可以带动立辊的水平移动,这时调节是我们还是要注意要使轴承座移动的幅度不能太大,以免由于幅度过大而造成梯形螺纹的损坏和丝杆轴的断裂,进而影响我们的生产,正确的调整方法可以给我们的工人减少许多不必要的麻烦。正确的调整方法还可以是我们的立辊6和7做水平相对运动,而带钢是通过两辊的挤压来保证我们所需要的宽度的,则两辊之间的距离对设计则来说是很重要的,由于带钢生产的环境可知,当钢坯进入两辊之间有很大冲击力,这么大的冲击力很容易破坏设计的丝杆间隙调节机构,则我们在丝杆的末端设计有弹簧,它可以减轻带钢进入时的给丝杆间隙调节机构的强大冲击力,起到缓冲的作用,进而减轻对整个机构的破坏作用,大大延长我们设计的机构使用寿命。2.2 轴承的选择2.2.1 轴承的介绍轴承是支撑轴颈的部件,有时也用来支撑轴上的回转零件,如行星轮系的星系轮和带传动中的张紧轮等。根据轴承中摩擦性质的不同,轴承壳分为滑动摩擦轴承(滑动轴承)和滚动摩擦轴承(滚动轴承)2.2.2 轧机中轴承的选用热带轧钢中轴承一般有开式胶木瓦和滚动轴承两种。开式胶木瓦具有较小的摩擦系数和较高的耐磨性,并且用水润滑时具有足够的承载能力,但弹性变形大对产品精度要求较高的大、中、小型以及线材。已采用滚动轴承。立式轧机的轧辊具有重载、高温的特点,所有要才采用的轴承能够承受很大的载荷,有良好的润滑和冷却作用,摩擦系数小、刚性好。因此,轧辊采用滚动轴承。目前,轧机上常采用的滚动轴承型式是四列圆锥滚柱轴承及球面圆锥滚柱轴承,因为这类轴承不仅能承受很大的径向载荷,同时可承受一定的轴向载荷。因此立式轧机的轧辊上采用四列圆锥滚柱轴承和二列圆锥滚子轴承。2.3 轴承座的分析立辊轧机轴承座位与一门型架,考虑到调整轧件厚度的需要,轴承座在机架窗口应能上下移动,故其配合一般取;为防止轧辊的轴向窜动,考虑到换辊的方便,换辊端的轴承座装有固定挡板。传动端的轴承座做成游动的,这样轧辊可以自由的热膨胀,而且当轧辊断裂时,轴承座可以在窗口自由滑,以避免轴承座零件的顺坏。另外考虑换辊的方便,也应把轴向固定装置设置在换辊端。轴承座的材料常用ZG45,并且轧辊轴承座应具有自动调位的功能,轴颈与滚动轴承内圈配合采用基孔制,为了拆装方便一般采用动配合。为了防止相当运动,必须采用轴向压紧装置,它是通过锁紧螺母将止推轴套压紧在轴承内圈的侧面。这样的结构可以使轧辊转动时,轴颈和轴承内圈一起转动。轴承外圈与轴承座的配合为基轴制,同样为何便于拆装,一般取动配合。轴承座上设有调整环,其作用是保证一定的轴向间隙,以避免轴承滚动体卡住的现象,并使四列锥柱受力均匀。用轴承端盖把轴承的外圈沿轴向固定,而轴承的内圈用锁紧螺母通过止推轴承压紧。螺母拧在带螺纹的半环上,半环则以销钉固在轴颈的环形槽中。当拧紧螺母时,止推轴套压紧轴承内圈。轴承的润滑是通过轴承座上的钻孔和调整环上的孔进行的,为了防止周颈生锈并考虑到轴承内圈可能稍微转动,故对轴颈也进行润滑。为了保证轴承的密封性,在轴身一端用保护套、胶质密封圈、防尘环等零件密封。在轴头一端也有密封圈,密封圈是用耐油橡胶制成的。由于轧钢生产时在高温下作业,则轴承的密封性很重要,它的好坏将直接关系到设计的使用寿命,故本设计特别注重密封装置的设置,尽量选用国家标准件和减轻设计则的工作,有密封零件的特向可知,骨架式油封密封装置已经成为了标准系列,则在这次设计中我们本着使用的原则选着了普通型骨架式橡胶油封(标准为HG4-692-67)。2.4 轧辊材料的确定在生产实践,对各种轧机的轧辊均已确定了较合适的材料,在选择轧辊材料时,处应考虑轧辊的工作要求与特点外,还要根据轧辊常见的破坏形式和破坏原因,按轧辊材料的标准来选择合适的材质。锻钢轧辊的综合机械性能好,但加工困难,价格也高,中小型轧机很少采用。而在轧制的后几道中对轧辊要求较好的耐磨性,一般选用铸铁轧辊。球墨铸铁轧辊价格便宜,耐磨且有较高的强度适合在横列式轧机上使用。又因为本轧机对成品的几何形状及尺寸公差要求严格,对轧辊要求有较高的表面强度和耐磨性,一般选用冷硬普通铸铁轧辊,材料选用40Cr2.5 轧辊的直径和长度的确定有轧钢机械第一章可知:立辊轧机的轧辊工作、直径,既是轧机的主要参数,也是轧辊尺寸的主要参数。当轧辊的直径确定以后,轧辊的其他参数受强度、刚度、或结构上的限制也将随之确定。式中: 最大咬入角,与轧辊和扎件间的摩擦系数有关。由文献3,表3 - 1查得,热轧带钢的。 压下量,mm。当时:当时:由文献3,表31查得,计算得,所以可以取。由文献3,表32查得初轧机的,所以轧辊辊身长度为:取为913.5mm.2.6 轴承端盖的结构轴承盖式固定轴承、承受轴向力和调整轴承间隙。轴承盖的结构形式可以分为凸缘式和嵌入式两类。每一类又有透盖(有通孔,供轴穿出)和闷盖(无通孔)之分。其材料一般为铸铁(HT150)或钢(Q235)。凸缘式轴承盖装拆、调整轴承间隙较为方便,密封性好,故应用方便。但外缘尺寸大,需用一组螺钉固定。嵌入式轴承端盖结构简单、紧凑,无需固定螺钉,重量轻及外伸轴的伸出长度短,有利于提高轴的强度和刚度。但装拆端盖和调整轴承游隙或间隙叫麻烦,但密封性较差,座孔上需开环形槽,加工费时。常用于要求重量轻及尺寸紧凑的场合。嵌入式轴承盖与轴承座孔的接合处有带O形密封圈和不带O形密封圈两种结构形式。后者密封性较差,用于脂润滑轴承;前者用于油润滑轴承。轴承盖的结构形式繁多,应根据轴承类型、固定方式、润滑和密封装置等并参照经验公式进行设计,由于能力有限,本人对轴承端盖的设计采用凸缘式的结构设计,它是我们课程设计指导书上的结构设计,具有一定的权威性,故在这次轧辊轴承端盖设计,我从分参照了专家的经验,它的结构参数可以热带轧钢中轴承一般有开式胶木瓦和滚动轴承两种。开式胶木瓦具有较小的摩擦系数和较高的耐磨性,并且用水润滑时具有足够的承载能力,但弹性变形大对产品精度要求较高的大、中、小型以及线材。已采用滚动轴承。立式轧机的轧辊具有重载、高温的特点,所有要才采用的轴承能够承受很大的载荷,有良好的润滑和冷却作用,摩擦系数小、刚性好。因此,轧辊采用滚动轴承。本次设计为轴承的机构设计需要螺钉连接则:轴承盖的连接螺钉直径,直径大小及螺钉数见机械设计手册。D轴承外径,、由密封尺寸确定,m由结构确定第3章 立式轧机部件的校核3.1 轴承的失效形式1. 点蚀轴承工作时,滚动体和滚到上各点受到循环接触应力的作用,经一定循环次数(工作小时数)后,在滚动体上或滚道表面将产生疲劳点蚀,从而产生振动和噪声,致使轴承失效。疲劳点蚀是正常运转条件下轴承的一种主要失效形式。2. 塑性变形轴承承受载荷过大或巨大冲击载荷时,在滚动体或滚道表面可能由于局部接触应力超过材料的屈服极限而发生塑性变形,形成凹坑而失效。这种失效形式主要出现在转速极低或摆动的轴承中。3. 磨损润滑不良、杂物和灰尘的侵入都会引起轴承的早期磨损,从而使轴承丧失旋转精度,噪声增大,温度升高,最终导致轴承失效。此外,由于设计、安装以及使用中某些原因,可能导致轴承的破裂、保持架损坏及回火、腐蚀等现象,使轴承失效。盖式固定轴承、承受轴向力和调整轴承间隙。3.2 滚动轴承的计算准则在确定轴承的尺寸时,应针对轴承的主要失效形式进行必要的计算。对一般运转的轴承,主要失效形式时疲劳点蚀,应按基本额定动载荷进行寿命计算。对于不转、摆动或转速极低的轴承,主要失效形式是塑性变形,故应按额定静载荷进行强度载荷计算。3.3 滚动轴承的校核1.寿命轴承工作时,滚动体和套圈出现疲劳点蚀前的累计总转数为轴承的寿命。轧制力的计算,根据塑性力学原理分析变形区内应力状态与变形规律,首先确定接触弧上单位压力的分布规律及大小,接触弧上平均单位压力后,按下式即可计算出轧制力 (3-1)式中 轧件与轧辊的接触面积(实际接触弧形面积的水平投影); 轧制前后的轧件平均宽度; 接触弧长度(即变形区长度);由于带钢的宽度和塑性变形可知,轧制的温度为,压下量的为36mm则372400由前面的轴承的型号可知,我们所使用的轴承型号为32030和3045120,本文主要是对轴承寿命的校核。根据的工厂的实际情况,这些轴承的使用情况为三班制,一个月进行维修一次,轴承的寿命为一年。轧辊的转速为所受的径向力为372400和所受的轴向力为所受的箱体的总量为12218.6。 根据大量实验和理论分析结果推到出轴承疲劳寿命的计算公式: (3-2)式中:基本额定动载荷,对向心轴承为,推力轴承为,; 当量动载荷,; 温度系数; 动载荷系数; 寿命指数,球轴承3,滚子轴承; 轴承的工作转速,;对于轴承的选着,设计所选的都为滚子轴承,有设计手册,我们可一知道另种型号的基本静载荷为480和218,根据工厂的实际情况可知,一般来说,工厂都是一年大修一次,故设计的轴承的寿命为一年半半,工作情况为三班制,设计假设两种不同型号的轴承所受的力分别为圆锥滚子轴承承受轴向力,则轴承的受力分析如图32。双列圆柱轴承承受径向力。则外部给调节机构的力如图31图31 间隙调节机构的外部受力图图32轴承的受力分析图因为圆锥滚子只承受轴向力,由我们的设计可知,轴向力是我们所设计的部分零件的重力有我们设计的重量可知圆锥滚子轴承所受的轴向力为12218.6N,有公式(3-2)可知轴承的,符合所设计的要求,所选的轴承是合格的。有我们的工作环境可知,圆柱滚子轴承只承受径向力,轧钢厂都是在高温下作业,由所学的张建中主编的机械设计基础可知:0.2,2.0;轴向力为12218.6N,有公式(3-2)可知15426,则所选着的轴承是可以满足设计要求的。3.4 轧辊的强度校核绘制轧辊的受力简图:如图3-3(a)计算支承反力:受力简图如图3-3(b)水平方向:受两个力 大小相等,方向相反垂直方向:=1200009.8(650-325)+= 弯矩图如图3-3(c),合成弯矩图如图3-3(d)
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