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273钢管矫直机主传动系统设计
钢管矫直机主传动系统设计
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主传动系统设计
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机械φ273钢管矫直机主传动系统设计,273钢管矫直机主传动系统设计,钢管矫直机主传动系统设计,矫直机主传动系统,主传动系统设计
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辽宁科技大学本科毕业设计 第I页273 钢管矫直机主传动系统设计摘要在钢管生产中，为了提高钢管的质量，钢管需要被矫直。目前，国内外的矫直技术发展速度较快，涌现出很多钢管矫直方法和与其相应的矫直设备，其中多辊矫直机是矫直领域内应用最为广泛的矫直设备。钢管矫直机的矫直辊为斜辊，上下两排矫直辊交错布置，其特点是矫直速度快，生产率高，易于实现自动化，适应矫直各种管材和棒材。根据生产的需要，参考了鞍钢无缝钢管厂的矫直机和大量相关的机械设计资料，对 273 七辊钢管矫直机的主传动系统进行了设计，根据传动功率，对传动系统中的电机、联轴器和万向接轴进行了选择，设计了三级齿轮减速器传动，其与减速分配箱相连，采用三根轴输出，每根轴通过一个万向接轴带动矫直辊的传动方式，六个工作辊，一个被动辊起导向作用；对于传动系统中的主要零件进行了设计；对 273七辊钢管矫直机的力能参数进行了计算，并确定了矫直机的基本参数。关键词：矫直机；钢管；传动装置；力能参数 辽宁科技大学本科毕业设计 第II页The Main Driving System Design Of 273 Roll Tube StraightenerAbstractIn the process of the steeltubes production ,for the sake of improving steeltubes quality, the steeltubes need to be straighten .At present, the development of the Straightening technology is fast at home and abroad ,and a variety of pipe straightening method and the corresponding equipment , and Multi-roll straightening machine is a straightening equipment which is used widely. Straightening Rollers roll is oblique roll ,which is staggered arrangement of the straightening s up and down two rows of roll ,the characteristic of which is the fast straightening speed, and high productivity and easy to realize automation ,so it suitable for various pipe and bar. On the basis of the production of requirement ,designing refers to the AISC Seamless Steel Tube Plants seven roll straightening machine and related mechanical design information ,then design the main driving system of 273 Roll Tube Straightener .On the basis of driving power consumption ,making the choice of the driving systems eletromotor ,coupling ,and designing how the three gear decelerator to drive ,which connects with the Decelerates distributor case .and Uses three axis outputs which driven a Straightening Roller under the condition of which connect the coupling .The system has six working rolls ,and a passively roll which is guiding .It contains: Designing the main machine parts of the driving system ,Calculating force and power mechanical parameter of 273 Roll Tube Straightener .Then the basic design parameter of Straightening machine is ascertained.Keywords: Straightening machine ;Steel tubes ;Driving system ;Force paramenta 辽宁科技大学本科毕业设计 第III页目录摘要.IABSTRACT.II1 绪论.11.1 毕业设计的选题背景及目的 .11.1.1 毕业设计的选题背景.11.1.2 毕业设计目的.11.2 矫直技术的发展.21.2.1 国内矫直技术的发展情况.21.2.2 国外矫直技术的发展.31.3 课题的研究方法及研究内容 .32 矫直机主传动系统设计方案确定.52.1 矫直机的分类及特点.52.1.1 反复弯曲式矫直机.52.1.2 旋转弯曲式矫直机.72.1.3 拉伸矫直机.72.1.4 拉弯矫直机.82.1.5 拉坯矫直设备.82.2 钢管矫直机结构组成.82.2.1 矫直辊.92.2.2 矫直辊调节装置.92.2.3 传动装置.102.3 矫直方案和矫直工艺.102.4 矫直机传动系统设计方案 .112.5 矫直机传动系统的工作原理 .123 钢管矫直机里能参数计算.133.1 原始数据.13 辽宁科技大学本科毕业设计 第IV页3.2 辊式矫直机的基本参数.133.2.1 辊径和辊长的确定.133.2.2 辊端圆角和辊距的确定.143.3 斜辊式钢管矫直机力能参数的计算 .143.3.1 矫直质量要求.143.3.2 矫直力的计算.153.4 矫直功率的计算.183.4.1.轴承摩擦功率.183.4.2.辊面与工件的滑动摩擦功率.193.4.3.工件在滚面上的滚动摩擦功率.193.4.4.矫直变形功率.204273 钢管矫直机驱动系统的确定.214.1 电机的选择.214.2 减速器传动比分配.214.2.1 减速器的输出转数.214.2.2 传动比及其分配.214.3 减速器一级齿轮传动设计 .224.3.1 选择精度等级，材料及齿数.224.3.2 按齿面接触强度设计.224.3.3 按齿根弯曲强度校核.254.3.4 几何尺寸的计算.284.4 减速器二级齿轮传动设计 .294.4.1 选择精度等级，材料及齿数.294.4.2 按齿面接触强度设计.294.4.3 按齿根弯曲强度校核.324.4.4 几何尺寸的计算.344.5 减速器三级齿轮传动设计 .355 联轴器、轴承及万向接轴的选择.36 辽宁科技大学本科毕业设计 第V页5.1 联轴器的选择.365.2 矫直辊的轴承选择.375.2.1 矫直辊的基本参数.375.2.2 矫直辊轴承的校核.385.3 万向联轴器的选择.395.3.1 万向联轴器的功能特点及其选择方法 .395.3.2 万向联轴器的选择及其校核：.406 传动系统主要零件设计.426.1 矫直辊的结构特点.426.2 辊型曲线的设计.436.3 矫直辊的辊轴校核.456.3.1 辊系的受力分析.456.2.2 中下辊的校核计算.467 传动系统的润滑.497.1 润滑方法:.497.2 润滑的分类.497.3 润滑剂的种类：.507.4 润滑系统的选择原则.527.5 润滑方式的选择.527.5.1 减速器的润滑.527.5.2 轴承的润滑.527.5.3 万向联轴器的润滑.537.5.4 其余零部件的润滑.538 设备的环保、可靠性和经济技术评价.548.1 设备的环保措施.548.2 设备的可靠性.548.3 设备的经济评价.568.4 设备合理的更新期.57 辽宁科技大学本科毕业设计 第VI页结束语.58致谢.59参考文献.60 辽宁科技大学本科毕业设计 第1页1 绪论1.1 毕业设计的选题背景及目的1.1.1 毕业设计的选题背景 近年来，由于管材的用途涉及到所有的工业部门，各国对它的生产和发展都十分重视，各主要工业国家的钢管产量，一般约占钢材总产量的 10%15%，我国约占8%10%。随着国民经济的发展，我国钢铁行业得到了突飞猛进的发展，因此也加强了对钢管发展的力度。管材的生产无论在数量上还是品种上都有相当大的增长。新型高效率的管材精整设备，尤其是管材矫直机，是保证管材质量的重要关键，国内外对管材矫直机均做了大量的研究工作。矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，同其他金属加工技术一样在 20 世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。已经广泛应用于日用金属加工业，仪器仪表制造业，汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建筑材料业，机械装备制造业，以及精密加工制造业。随着工业水平的不断提高，要求工业生产全面自动化，矫直技术也要跟上时代的潮流。因此力争在矫直机设计，制造，矫直过程分析、矫直参数设定及矫直质量预测等方面搞好软件开发；其次要进行数字化矫直设备的研制和使用，扩充矫直技术的发展，使矫直技术的发展走上现代化的道路。 随着时代的进步，国家综合实力的增强，作为二十一世纪机械专业的本科毕业生，有责任也有义务为国家的发展付出自己的一份力量。通过对鞍钢无缝钢管厂 273 钢管生产线的参观实习，对钢管产品的生产有了初步了解，同时对其也产生了浓厚的兴趣。由于矫直机在管材的精整过程中起着重要的作用，于是我选择了 273 钢管矫直机的主传动系统的设计这个题目。1.1.2 毕业设计目的毕业设计是教学计划的最后一个教学环节，也是最重要的教学环节之一，是学生获得学士学位的必要条件。学生在教师的指导下，通过毕业设计受到一次综合运用所学理论和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力；是从事科学研究工作 辽宁科技大学本科毕业设计 第2页和专业工程技术工作地基本训练。通过毕业设计巩固和发展了四年来所学的专业基础知识，学会阅读参考文献，收集、运用原始资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录，选用标准图的技能，从而提高设计计算及绘图的能力。1.2 矫直技术的发展1.2.1 国内矫直技术的发展情况20 世纪 3040 年代国外技术发达国家的型材矫正机及板材矫正机得到迅速发展，而且相继进入到中国的钢铁工业及金属制品业，新中国成立前在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工厂里可以见到德、英、日等国家制造的矫正机。我国科技界一直在努力提高自己的科研设计和创新能力。从 20 世纪 50 年代起就有刘天明提出的双曲线辊形设计的精确计算法及文献提出的矫正曲率方程式。6080 年代在辍辊形理论方面有许多学者进行了深人的研究并取得了十分可喜的成果还召开了全国性的辊形理论讨论会；产生了等曲率反弯辊形计算法。与此同时，以西安重型机械研究所为代表的科研单位和以太原重塑机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的矫正机设计研制工作。不仅为我国生产提供了设备保证，还培养了一大批设计研究人员。进人 99 年代我国在赶超世界先进水平方面又迈出了一大步，一些新研制的矫正机获得了国家的发明专利；一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖;有的获得了国家发明奖。近年来我国在反弯辊形七斜辊矫正机，多斜辊薄壁管矫正机、3 斜辊薄铜管矫正机、双向反弯辊形 2 辊矫正机、复合转毂式矫正机，平行辊异辊距矫正机及矫正液压自动切料机等研制方面相继取得成功。在矫正高强度合金钢方面也已获得很好的矫正质量。其矫后的残留挠度为 0.20.5mm/m。此外，从 20 世纪 60 年代以后拉伸与拉弯矫正设备得到很大发展，对带材生产起到重要作用。近年来，随着我国工业水平的不断发展，矫直技术也得到了不断地提高和发展，在矫直过程的变形机理方面取得了一定得成就：如拉力对矫直的作用，在斜辊矫直机上压紧力对矫直的作用，残留应力对矫直尺寸精度的影响等；在解决高难度矫直技术方面，如高强度薄板带的液压拉弯矫直、高强度易裂纹耐热合金钢帮的旋转矫直、薄板的行星矫直及扎拉矫直等；在新产品和新要求方面，如石油钻挺管的矫直，边断面板材的矫直，变机械性能和变厚度方钢的矫直等；在改善矫直工艺及改善矫直设备方面，如采用压下方案，采用恒功率工作制度，用振动矫直代替旋转矫直等；在改革矫 辽宁科技大学本科毕业设计 第3页直过程的控制方法方面，由人工控制向计算机控制过度，有单机计算机控制箱全线计算机控制发展；在矫直结构设计方面，正向精密化，大型化发展，老设备也将日渐被淘汰和改造。随着机电一体化技术的广泛应用，钢管矫直机的技术水平将会不断提高。结构更加合理、可靠，功能更加完善.以满足各种工艺要求。1.2.2 国外矫直技术的发展18 世纪末叶到 19 世纪初叶，欧洲进行了产业革命，逐步实现了用蒸汽动力代替人力，机械化生产代替了手工作坊。19 世纪 30 年代冶铁技术发展起来。当时英国的生铁产量已由 7 万 t 增长到 19 万 t/a，增加了 2.7 倍。19 世纪 50 年代开辟了炼钢技术发展的新纪元。随着平炉炼钢技术的发明，钢产量增长迅速。到 19 世纪末时，钢产量增加50 多倍。钢材产量占钢产量的比重也显著增加。这时已经出现了锻造机械、轧钢机械和矫直机械。进人 20 世纪，以电力驱动代替蒸汽动力为标志，推动了机械工业的发展。英国在 1905 年制造的辊式板材矫正机大概是我国见到的最早的 1 台矫正机。20 世纪初已经有矫正圆材的二辊式矫正机。到 1914 年英国发明了 212 型五辊式矫正机(阿布拉姆逊式-Abramsen） ，解决了钢管矫正间题，同时提高了棒材矫正速度。20 世纪 20 年代日本已能制造多斜辊矫正机。20 世纪 30 年代中期发明了 222 型六辊式矫正机，显著提高了管材矫正质量 20 世纪 60 年代中期，为了解决大直径管材的矫正问题，美国萨顿（Sutton）公司研制成功 313 型七辊式矫正机(KTF 型矫正机)。社会的不断进步，工业水平的不断提高，自动化程度不断地更新，这使国内外的矫直技术得到突飞猛进的发展，不断地开发新产品，对本国经济的繁荣奠定了基础。1.3 课题的研究方法及研究内容本次课题主要是对 273 钢管矫直机主传动系统的设计，其中主要包括：矫直力的计算，矫直功率的计算，主传动系统中减速器各级齿轮的传动设计，电机功率的计算和电机的选择，联轴器的计算选择，万向联轴器的校核与选择，辊型的设计，及矫直辊的校核等。电机是整个矫直系统的主要传动装置，根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为 单相电动机和三相电动机。 矫直系统的电动机通常由车间的电网或者单独的交流机组供电。因此电机常选用三相交流 辽宁科技大学本科毕业设计 第4页电机。矫直速度的调节常通过改变电机的极对数或者借助减速器来实现。大直径的钢管采用低速矫直，小直径的钢管采用高速矫直。选择电机时应按照计算的矫直功率来选择，以保证矫直系统的正常运转。减速器是用于原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。用于降低转速和增大扭矩。常用的减速器形式有：单级圆柱齿轮减速器、两级圆柱齿轮减速器（其又包括展开式和同轴式两种形式） 、单级锥齿轮减速器、锥圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器（其包括蜗杆下置式和蜗杆上置式两种形式） 。本次设计中选用的是三级圆柱减速器。联轴器的功能是 用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。 根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持连接的功能） ，联轴器可以分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。本次课题中的联轴器的选择可以根据电机输出轴颈的大小来确定，再根据设计中的具体情况来选择联轴器的具体型号。矫直辊是管材矫直机中的主要零件，其作用是使管材在矫直过程中变形。矫直辊是在大的动载荷和大的相对滑动速度连续研磨的条件下进行工作的。其通过万向接轴与齿轮分配箱相连。万向接轴的结构紧凑，工作可靠，其可以分为以下几种形式：标准伸缩焊接式万向联轴器、短伸缩焊接式万向联轴器、无伸缩焊接式万向联轴器、无伸缩短式万向联轴器。万向接轴的选择与联轴器有很大关系，因为本设计中联轴器是连接减速器与万向接轴的中间部件。它的选择可以通过联轴器的尺寸进行选择，之后进行强度的校核。本次课题设计的是七辊钢管矫直机，其布置形式是 2-2-2-1 型，上排三个工作辊，下排三个工作辊外加一个起导向作用的被动辊。上下三对工作辊相对配置，六辊全部为工作辊。设计内容如下： （1） 对七辊钢管矫直机进行整体结构设计；（2） 对于整个主传动系统进行设计；（3） 对电机、联轴器和轴承的选择；（4） 对三级齿轮减速器进行设计； 辽宁科技大学本科毕业设计 第5页（5） 对传动系统中主要零件进行设计；（6） 对主要技术参数进行研究。2 矫直机主传动系统设计方案确定2.1 矫直机的分类及特点轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因素的影响，往往产生形状缺陷。如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢(如工字钢等)的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材则会产生纵向弯曲(波浪形)、横向弯曲、边缘浪形、中间瓢曲和镰刀弯等。为了获得子直的板材和具有正确几何形状的钢材，轧件需要在矫直机上进行矫直。所以矫直机是轧钢生产中的重要机械设备，而且也广泛用于以轧材作坯料的各种车间(如汽车、船舶制造厂等)。 由于轧材品种规格的多样化和对其形状精度要求的提高，促进了矫直理论和矫直机结构的研究工作的快速发展以及矫直技术水平的不断提高，矫直不同品种规格的轧件，采用不同结构形式和不同规格的矫直机。所以矫直机的结构形式繁多，矫直方式也不大相同， 按照工作原理不同划分为五大类：2.1.1 反复弯曲式矫直机它们是靠压头或辊子在同一平面内对上件进行反复压弯并逐渐减.小压弯量，直到压弯量与弹复量相等而变直。如压力矫直机及辊式矫直机。1压力矫直机压力矫直机是最简单的矫直设备，它属于利用反复弯曲并逐渐减小压弯挠度方法达到矫直目的的设备。压力矫直机的工作原理是将带有原始弯曲的工件支承在工作台的两个活动支点之间用压头对准最弯部位进行反向压弯的。当压弯量与工件弹复量相等时，压头撤回后工件的弯曲部位变直。如此进行，工件各弯曲部位必将全部变直从而达到矫直的目的。其包括机动压力矫直机和液压压力矫直机两种。(1)机动压力矫直机是利用曲轴(或曲柄)、连杆和滑块机构把旋转运动变成直线运动。机架一般是采用 C 形开式结构和门形闭式结构。在 C 形开式结构中还有主轴为简支梁型与悬臂梁型之分。这些结构形式及规格的选择上要根据加工对象的特点(如工件的断面形状及其尺寸大小、工件长度和重量等)、加下精度要求及产量大小等因素来确 辽宁科技大学本科毕业设计 第6页定。C 形开式结构的机架具有较大的操作空间，调节支点距、开距、观侧压弯位置、更换压弯垫块、移送上件、翻转一件及更换压头等下作都较方便。但机架刚性较低，不适于大断面工件的矫直工作。(2)液压压力矫直机普通液压压力矫直机已经逐步代替了一些机动压力矫直机，并从 20 世纪下半叶以来发展很快。在大型材及大锻件的矫直生产中几乎全部采用液压矫直机。液压矫直机具有压力大、结构紧凑重量轻、效率高、易控制、好调整等一系列优点，很适合于压力矫直的工作要求。其又包括立式和卧式两种：立式压力矫直机采用曲柄冲床的工作原理进行工作的，将轧件的弯曲部分放在两个固定的支点上，矫直过程比较简单，工作时间段，空转时间长。为了在空转是储藏能量，以降低工作时发出的剑锋负荷，从而减低电动机容量，因此在传动系统中装有飞轮。卧式压力矫直机是一个水平放置的曲柄滑块机构，它不需要翻钢，故改善了操作条件。它的主要特点丝毫生产效率低，一般在型钢和钢管车间作为辅助的矫直机装置或矫直弯曲度大及壁厚超过斜辊式矫直机允许范围的钢管。2辊式矫直机 辊式矫直机与压力矫直机的矫直原理相似，都是利用反复弯曲并逐渐减小压弯挠度的方法来达到矫直目的的设备。但从压力矫直机到辊式矫直机在技术上完成一次较大的跨越，这个跨越的理论基础就是金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小。甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到矫直仔的。因此平行辊矫直机必须具备两个基本特征，第一是具有相当数量交错配置的矫直辊以实现多次的反复弯曲;第二是压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。其可以分为两种形式：平行辊矫直机和斜辊矫直机。（1）平行辊矫直机是目前应用范围最广的矫直机，其门类、品种和规格是最多的。辊式矫直机具有两排交叉布置得工作辊，弯曲的轧件在旋转着饿工作辊之间做直线运动，经过工作辊的多次弯曲而得到矫直，生产率较高，且易于实现机械化和流水生产，按用途分为板材与型材两大类。板宽及板厚与矫直机的能力及结构复杂程度有密切关系。首先是板厚决定辊径尺寸;其次是板宽决定辊长尺寸;第三，是辊数决定矫直质量，第四，是辊子重叠数决定着矫直质量及表面粗糙度，第五，是矫直温度决定矫直机的结构恃点。型材矫直机多用辊距及辊数，以及用途等项来标称机器种类、规格及型号。 辽宁科技大学本科毕业设计 第7页（2）斜辊矫直机对于钢管和矫直质量要求较高的圆管坯，在轧制、焊接或者热处理后，具有一系列的缺陷。其中主要的是纵向弯曲和横断面的椭圆度。为了保证矫直质量，矫直辊应和轧件表面成线接触。因此，要求对不同直径的轧件采用不同形状的矫直辊。由于轧件的尺寸规格较多，在实际生产中很难满足上述要求。实践证明，采用一种矫直辊辊型曲线，当轧件尺寸改变时，适当改变矫直辊的倾斜角度，即可改变轧件与矫直辊的接触情况，也能满足生产上的要求。因此，矫直辊倾斜角要求可调，同时，工艺上还要求随着轧件直径的变化，没对矫直辊之间的距离也要相应的改变。 根据上述的要求，斜辊式矫直机通常由机架、矫直辊、矫直辊升降装置、矫直辊倾角调整装置等组成。2.1.2 旋转弯曲式矫直机旋转弯曲式矫直机是指工件在塑性弯曲状态下以旋转变形方一式从大的等弯矩区向小的等弯矩万过渡，在走出塑性区时弹复变直。旋转者可以是工件，可以是矫直工具，也可以是变形方位。旋转反弯矫直机根据工作原理、用途及运转方式不同分为两大类。第一类是矫直工具在绕一工件轴线旋转中利用工具与工件的相对运动来达到反弯矫直目的，主要用于圆材矫直。矫直机的工作主体在转动中运行。第二类是矫直工具处在工件的固定方向上做上下左右的平行移动，而与工件之间没有相对运动，只靠全方位的平移产生全方位的反弯而达到矫直目的，主要用于非圆断面薄壁型材的矫直。其工作主体在平动中运行。2.1.3 拉伸矫直机拉伸矫直机是依靠拉伸变形把原来长短不一的纵向纤维拉成等长度并进入塑性变形后经卸载及弹复而变直，如钳式拉伸矫直机及连续拉伸矫直机。此种矫直机主要用来矫直厚度小于 0.30.6 毫米的薄钢板和一些有色板材，这些轧件在辊式矫直机上往往难于矫直。通常，辊式板带材矫直机只能有效地矫正轧件的纵向和横向弯曲。至于板带材的中间瓢曲或边缘浪形则是由于板材沿长度方向各纤维变形量不等造成的。为了矫正这种缺陷，需要使轧件产生适当的塑性延伸。在普通辊式矫直机上，虽能使这种缺陷有所改善，但矫正效果不理想。这时需采用拉伸矫直法。拉伸矫正的主要特点上一对轧件施加超过材料屈服极限的张力，使之产生弹塑性变形，从而将轧件矫直。 辽宁科技大学本科毕业设计 第8页例如矫正单张板材的嵌式拉伸矫直机和连续拉伸机组。钳式拉伸机生产率低切夹钳住的部分要切除，造成的金属损耗较大；连续拉伸机组由两个张力辊组组成，拉伸所需的张力由张力辊对带材的摩擦力产生。2.1.4 拉弯矫直机拉弯矫直机是把拉伸与弯曲变形合成起来使工件两个表层的较大拉伸及全截面的拉伸变形三者不在同一时间发生，全断面各层纤维的弹复变形也不是同时发生的。既防止了板带的断裂，又提高了矫直质量。在平整矫直生产线及退火生产线上使用拉弯矫直机可以获得比连续拉伸矫直机明显的节能和安全效果。而且矫直质量同样良好。尤其在极簿带的矫直方面更显其优越性。此外，在酸洗线上及镀锌线上使用拉弯矫直机.的优越性更为突出。酸洗前的拉弯矫直具有良好破鳞效果，可以节约大量酸液及时间，镀锌前的拉弯矫直还可使锌花细腻。2.1.5 拉坯矫直设备拉坯矫直设备是在拉动连铸坯下行的同时使铸坯的弧形弯曲渐伸变直，其拉力主要用于克服外部阻力，而铸坯本身在高温状态下所需的矫直拉力是较小的。连铸坯矫直属于高温矫直，与其他矫直法有着本质性区别。它的反弯矫直是单向的而不是反复的.它的反弯量是逐渐加大的，而不是反复递减的，它的弹复影响是可以忽略不计的。它的变形完全按塑性变形来考虑，它的变形量主要受热裂纹限制，尤其在有液芯状态下要保证不漏钢。2.2 钢管矫直机结构组成以七辊钢管矫直机为例说明其结构组成。 辽宁科技大学本科毕业设计 第9页图 1.1 七辊矫直机2.2.1 矫直辊管材矫直机的矫直辊，使管材在矫直过程中变形。矫直辊是在大的动载荷和大的相对滑动速度连续研磨的条件下进行工作的。七辊矫直机矫直辊的布置形式：2-2-2-1，上下两排矫直辊尺寸相同，三个在矫直中心线之上，四个在矫直中心线之下。其辊身长度和腰部直径，是管材矫直机矫直辊的基本结构尺寸，近似于旋转双曲面的矫直辊工作表面，必须是光滑的。当矫直表面质量要求高的管材时，辊身应进行抛光。为了保证工作表面磨损均匀和较好的矫直质量，矫直辊应准确地相对被矫管材的轴线进行布置。为了确定矫直辊相对矫直轴线的安装精度，辊身中间有一环形检查堆线，其相对于矫直辊托盘轴线的偏移，不应超过士 0.2 毫米。导向辊起支撑导向作用。矫直辊两端装有两列圆锥滚子轴承，并固定在回转圆盘上。矫直辊的辊型曲线直接影响钢管的矫直质量，其关键在于辊子与钢管是否在空间保持全部接触。同时，各组矫直辊的安装精度低矫直质量也有直接影响。因此采用新的矫直辊辊型曲线的计算方法，提高钢管的矫直质量。2.2.2 矫直辊调节装置 1矫直辊的径向调节机构为了在辊座中夹紧管材，并使管材在辊座间弯曲，矫直机的矫直辊相对管材作径向调节。径向调节机构根据结构特点，可分为导向滑块式、摆杆式和复合式三种。导向滑块式机构的优点是结构紧凑简单，便于安装，并具有消除间隙和定位的装置。这 辽宁科技大学本科毕业设计 第10页对矫直速度超过 1.5 米/秒的矫直机是非常重要的。圆柱形滑块式的径向调节机构，可以是单独传动或集体传动。摆杆式其优点是可以同时进行两个矫直辊的径向调节，并大大简化角度调节自动化问题。而复合式则同时具备滑块式、摆杆式的优点。2矫直辊的角度调节机构为了使管材与矫直辊间的接触达到最大接触(即和辊身全长相接触，且接触线不间断)必须调节矫直机矫直辊的角度。角度调节机构可分为非自动和自动的两种。非自动的角度调节机构分成单螺杆与双螺杆的两种。单螺杆机构的优点是结构简单和可实现远距离操作，便于调节螺杆，可以较快地调节辊子的角度；缺点是铰接处有间隙，这破坏了高速运转时的调节稳定性。单螺杆的角度单独调节机构，可用于矫直速度不超过 1.5 米/秒的低速矫直机中。双螺杆的结构对于消除间隙和辊子调节角度的定位是有很重要的作用，但是用它来调节传动辊时，不能在工作机架的同一侧安装转动手轮。因此建议在矫直速度超过 1.5米/秒的高速娇直机中，采用双螺杆的角度调节机构。自动调节机构可以再径向调节的过程中，根据被矫直管材的直径，自动矫正辊子的调节角度。自动调节机构通常用于三辊座式矫直机，因为这类矫直机在一个三辊座内，要调节的辊子不是两个而是三个，而三辊座的可见度要比两辊座的差得多。2.2.3 传动装置矫直成卷管材时，矫直机以固定负载长期工作制度进行工作，而矫直单根管材时，负载是断续的，间断时间取决于管材送人的节拍。如果送人节拍很快，每根管材间的间隔时间很短，则负载也可看作是连续的。因此，在选择矫直机电气传动装置时，通常是按长期工作制考虑的。一般情况下，管材矫直机的传动是不可逆式的，但在发生事故时可以逆转，以便将因各种原因卡在轧辊和导卫装置中的管材拉出来。装在精整作业线上的矫直机的矫直速度，和管材从轧机出来的速度是一致的。轧机的设计通常是以最小的传动功率和最少的能耗取得最佳生产率的原则进行的。因此，大直径的管材用低的速度轧制，而小直径管材则用高的轧制速度。矫直速度的调节仍维持功率恒定的原则。管材矫直机通常有两种传动:主传动和径向调节机构的传动。矫直管径大于 300 毫米以上的重型矫直机，矫直辊的角度调节机构也用电气传动。主传动用直流和交流电动机。矫直所需的静态力矩和被矫管材的半径几乎成抛物线关系。因此，传动电动机 辽宁科技大学本科毕业设计 第11页的调速在恒功率条件下，以改变励磁电流最为合理。矫直速度调节范围通常达到 3:1。但斜辊式矫直机主传动速度的调节范围要比此值大 2030%。有二个理由:1)当根据管径调速时，也要改变矫直辊的角度，而此角度又影响着管材送进的分速度，2）矫直辊磨损时，接触直径变化 510%。2.3 矫直方案和矫直工艺轧制、焊接及热处理后管材的主要缺陷是纵向弯曲，横断面的椭圆度，以及非圆管材的扭曲。为了消除这些缺陷，采用钢管矫直机。本次 273 钢管矫直机采用的是压力矫直法，其具体的矫直方案是将条材的弯曲部位放置在两个支点之间用压头对弯曲部位进行反向压弯。当压弯量选定合适时，压头抬起后条材弹复变直，完成一维弯曲的矫直任务。当条材有侧弯时再将其弯曲部位移至压头处进行反向压弯完成第二次的一维矫直任务。当一根条材具有多处的不同程度和不同方位的弯曲时，则需要进行多部位、多方向和多次的一维反弯矫直工作，即用一维反弯完成多部位二维弯曲的矫直任务。管材的矫直可以分为粗矫和精矫两个部分。在轧制、拉拔和热处理后直接进行粗矫，以保证制品运输（有辊道，运输机和其他装置）的可能，这对完成其他精整工序是必要的。在轧材冷却的过程中，进行这种矫直最为合理。为了进行粗矫，一般采用链式矫直机、花辊式和槽型辊式矫直机，以及管材横向移动的螺旋辊式矫直机。管材的精矫和其他精整工序，往往一起进行，其目的在于使制品最总达到所要求的条件。为此，一般采用斜辊式，转子式，螺旋式，扭转拉伸式矫直机及管材纵移的螺旋辊式矫直机。2.4 矫直机传动系统设计方案通过进入工厂 273 钢管矫直机的参观实习以及对矫直原理的深入学习和研究，对矫直机的主传动系统有了更深一步的了解。斜辊矫直机的传动方式主要有减速器的齿轮传动和万向接轴的传动两种。万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。在实际应用中根据所传递转 辽宁科技大学本科毕业设计 第12页矩大小分为重型、中型 、轻型和小型 。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。图 1.2 万向接轴本次设计的是七辊矫直机，其矫直辊的布置形式：2-2-2-1 这种辊系与其他辊系不同之处在于辊子全部为长辊，辊予全部成对配置，辊子全部为驱动辊。从发展的角度来看，增加斜辊矫直机的驱动辊数有利于提高矫直质量和矫直功率。由原始的两辊驱动到现在的六辊驱动，可以说，矫直工艺不断地完善。斜辊矫直机的驱动电机一般要求能调速，电动机调速由发电机电动机组改变为可控硅整流调速。近代已采用交流变频调速，可以使传动简化且可节约能耗。基于对以上传动的研究，确定斜辊矫直机的传动参数包括矫直速度、传动力矩及传动速比。从而确定 273 钢管矫直机主传动系统的传动设计方案。根据矫直参数的确定计算传动系统中的矫直功率，进而选择电机；根据电机输出轴端直径选择联轴器；再根据电机的转数计算减速器的传动功率，传动扭矩，由减速器的传动比分配可以确定减速器的各级传动情况，如：转数、功率、扭矩等。再根据参考文献选择万向接轴，最后根据已知参数进行辊的设计和校核。2.5 矫直机传动系统的工作原理 本次设计的是 273 钢管矫直机主传动系统，明确主传动系统的工作原理是非常重要的。其工作原理是电机通过联轴器与减速机相连，减速机的输出联接万向接轴，从而将电机的输出功率输送给矫直辊，带动矫直辊传动，达到矫直机的目的。 辽宁科技大学本科毕业设计 第13页3 钢管矫直机里能参数计算3.1 原始数据矫直钢管的设计参数：钢管外径：D=（159273）mm，壁厚：=(4.520)mm 取 =20mm轧件的屈服极限： =(539834)MPa，矫直速度：=1m/ss矫直辊 n：上矫直辊 3 个，下矫直辊 4 个 3.2 辊式矫直机的基本参数辊式矫直机的基本参数包括：辊径、辊距 P、辊数 n、辊身长度 L 和矫直速度 V。gD3.2.1 辊径和辊长的确定1.辊径的确定：gD根据对九种规格斜辊矫直机的统计得知=（1.84.3）d，这说明有一些特大规gD格的矫直机须尽量缩小结构尺寸；而一些特小规格的矫直机须适当加大结构尺寸。此 辽宁科技大学本科毕业设计 第14页外对于管材矫直机，由于矫直力减小而采用=（1.24）d。这也是适应特粗和恃细gD管材而采用的计算式。由于本设计中 d=273mm 属于粗管材故： =（1.24）d=（1.24）273mmgD =（327.61092）mm 取=480mmgD2.辊长的确定： 辊子长度主要应考虑辊面与工件之间要有一定的接触长度和较大的包角以保证矫直和运转的稳定性。一般情况下包角越大，工作越稳定。包角与圆材的直径有关，因此辊子长度也由圆材的直径有关。辊身的长度可由下面的关系式确定：长辊：，L=（ ） 150mmd 23.5gD ，L= ()150mmd 1.32.5gD因为：故：d=273mm L= () ()()1.32.5gD=1.32.5480mm 6241200mm取：L= 660mm短棍：取dgDD400mmdD 取0.5dgLL560mmdL 3.2.2 辊端圆角和辊距的确定1.辊端圆角 R 的确定辊端圆角 R 是斜辊矫直机的一个重要的结构参数，从改善咬入条件和保证管材的表面质量方面来说，辊角 R 应该大些，但是从减小机器的结构尺寸来说，R 的选值又不可以太大，故一般取： R=（0.1250.1）L R=（0.1250.1）L=（82.566）mm选取 R=60mm2.辊距的确定 辽宁科技大学本科毕业设计 第15页斜辊的辊距为同侧 2 辊间的距离。在此间距内要容纳辊子支架、辊座、调角与锁紧机构等。在减小机器受力，保证辊座转角方便来说，辊距要大些；从建校结构尺寸，减小压下量来说，辊距又不宜过大。但为了摆正辊座转动的条件，一般选取： P=（22.5）L=（22.5）660mm =(13201650)mm为了减小结构尺寸及改善要入条件，P 值要尽量采用较小的值 选取：P=1300mm3.3 斜辊式钢管矫直机力能参数的计算采用六辊全驱动方式，辊系的辊距 P=1300mm,辊腰直径=480mm，辊全长gDL=660mm,辊子斜角，矫直速度 =1m/s；o=3642o3.3.1 矫直质量要求（1） 矫直前钢管允许的最大强度应小于 30mm/m;全长小于 80mm。（2） 矫直后钢管允许的最大弯度应小于 1mm/1500mm,管端 1m 管内为 0.8mm。3.3.2 矫直力的计算 此矫直辊系特点在于六个矫直辊全部为长辊，辊子全部成对配置，辊子全部为驱动辊。辊系中三对辊子的各上辊均可升降调整，中间部分的下辊也可升降调整，各辊斜角可调。当辊子斜角较小并将工件抱紧时，在中间一对辊子向上抬起后工件内可产生如图弯矩，此时的力学模型类似固端梁的弯矩图。当棍子斜角较大对工件抱得不紧时，便可能产生所示的弯矩图。为了达到矫直目的，这两种弯曲的等弯矩区都不应小于一个螺旋导程。辊系的受力模型如下所示： 辽宁科技大学本科毕业设计 第16页图 3.1 辊系受力模型辊子全长 L=660mm，去掉圆角部分，辊子的工作长度约为=620mm。为了满足gL压扁矫直的需要，最大管材的螺旋导程不应超过 620mm，因此，其相应的斜角为: 0620arctanarctan36273td（3.1）内外径之比： 273400.85273a故其： 3414ttRaM（3.2） 34136.51 0.855394 514.4KN m式中： ，。273136.5mm22DR 539MPats规定： 0.10.850.10.75a由文献1，图 1-22 ，故可知：；1.23M 辽宁科技大学本科毕业设计 第17页由此可知管材最大矫直弯矩为： 1.23 514.4633KN mtMMM（3.3）按图 3.1 计算矫直力： 1222gMMMFLtSPpp （3.4） 6331300310639.4KN第一组及第三组辊间压扁力不必过大且有利于咬入，故按一般压紧力计算：110.30.3 639.4191.82KNyFFKN第一组及第三组辊的上辊压力为：111639.4191.82831.22KNyFFFKNKN于是按辊系对称性可以写出： ； ；31FF31yyFF31FF再按文献1,式 4-73算得中央二辊的压扁力： 220. 65yttFR （3.5） 2620200.65539136.5636.53KN由图 3.1 的弯矩图可知，与（或）形成力偶（力偶距作用在即段2F1F3FSgL内） ，故=（或） 。于是上辊受力分别为、及，下辊受力分别为、2F1F3F1F2yF3F1yF及。而：22F3yF 辽宁科技大学本科毕业设计 第18页 ； 111yFFF（3.6） ； 3111yFFFF（3.7）； 2222122yyFFFFF（3.8）因此上下辊受力总和为： 112442yyFFFF （3.9）4 639.44 191.822 636.53 4597.94KN 最大矫直力在中下辊，其受力为： 22222yFFF （3.10）2 639.4636.531915.33KN其轴承受力为 。可由文献2,式 4-39即可求出：2cosF2arcsinsinarcsinsingggLSDD （3.11）620arcsinsin36480o49.4o此式中 为辊面法向压力角。因此，单侧轴承受力为： 2cos50zoFF （3.12） 辽宁科技大学本科毕业设计 第19页957.671489KN0.643由此可知各辊轴承压力总和为：211222cosyzzyFFFFF （3.13）636.532 14892 831.222 191.820.643 6014KN3.4 矫直功率的计算3.4.1.轴承摩擦功率选用轴承摩擦系数 ： 10.008轴颈直径 ： 1220mmd 辊面速度 ： sing1=1.7m/ssin36o辊子转数 ： 60gggnD60 1.70.4867.7r/min于是摩擦功率为： 111230gzndNF（3.14）0.2267.70.008601423037.5KW式中：各辊轴承压力总和zF 辽宁科技大学本科毕业设计 第20页3.4.2.辊面与工件的滑动摩擦功率 由于管材在中央辊缝内呈弯曲状态，必有一辊腰和另一辊端接触。而辊径为gD，端径约为，即可求出中央二辊滚面的法向压力为480mmD550mm 222cosyNzFFF（3.15）636.532 1489cos49.4o3956KN设滑动摩擦系数为：，则滑动功率为：20.15 22260gNgDDNFn（3.16）0.550.480.15 395667.760147.2KW式中： 辊端直径，单位：mD gD辊腰直径，单位：m3.4.3.工件在滚面上的滚动摩擦功率 工件在 6 个辊面上滚动，全部压力为，设滚动摩擦系数（因为管材被zF0.002f 压扁时值偏大） ，计算辊子平均直径，管材外径，因此滚动功f0.5mpD 0.273md 率为：3cos30pgzD nNfFd （3.17）3.14 0.5 67.70.002 6014cos3630 0.273o126.3KW 辽宁科技大学本科毕业设计 第21页式中: 平均直径，单位：mmpD各辊轴承压力总和，单位：KNzF辊子转数，单位 ：gnr/min3.4.4.矫直变形功率工件在矫直过程中的塑性变形及残余变形所耗功率按平均来考虑，由0.85a文献2，1-47查知其旋转矫直耗能比，以此计算直径圆材的弹性极限变形0.83XJu为： tu 228tRE（3.18）225(136.5)(539)8 2.06 10 10.31KN m/m式中： E弹性模量，取，5E=2.06 102Kg/m R管材半径，273136.5mm22dR 因此矫直变形功率为： 4cos60ggXJgtDnNLuud （3.19）0.4867.70.62 0.83 10.31cos360.27360o8.52KW矫直机的传动功率按计算，则矫直机的驱动功率为：0.8512341NNNNN （3.20） 137.5 147.2 126.38.520.85 辽宁科技大学本科毕业设计 第22页375.9KW4 273 钢管矫直机驱动系统的确定4.1 电机的选择 六辊驱动的钢管矫直机易采用柔性驱动，以适应各辊转速的差异。矫直机总的驱动功率为 375.9KW。为了使矫直辊的转速平稳，上下两排矫直辊的矫直参数一致，采用两个转数分配箱，通过它将由减速器输出端得到的总矫直力矩按各矫直辊所需分配到每一根矫直辊上，根据文献4，9092可选择两个 Z4-280-31 型电动机；其单机功率为 220KW，其额定转速：n=(10002000) ,效率。总容量r/min89.7%为KW，完全可以满足矫直机的正常工作。并且电机容量大概有 14.6%2 220440左右的余量，以满足应对磨损等额外能量的消耗。4.2 减速器传动比分配4.2.1 减速器的输出转数减速机的输出转数即为矫直机的转数 根据文献2，450-456有：gn 60gggnD（4.1）式中：矫直辊辊面速度，g1.7m sg 辊腰直径，gD480mmgD 将数据代入（4.1）求得： 67.7r mingn 辽宁科技大学本科毕业设计 第23页4.2.2 传动比及其分配 12nin（4.2）式中 减速器的输入转数，1n11345r minn 矫直辊的速度，2n267.7r minn 将数据代入公式即可求得传动比： 19.88i 由参考文献3.7-8可知传动比的分配原则为： 1 2 3iii i（4.3）（） ni 1.31.41ni（4.4）式中： 1i减速器的一级传动比 减速器的二级传动比2i3i减速器的三级传动比取传动比：，121.35ii231.35ii由公式（4.3） ， （4.4）可知：传动比分配为：，13.645i 22.7i 32i 4.3 减速器一级齿轮传动设计4.3.1 选择精度等级，材料及齿数1. 根据传动系统的需要，选择 7 级精度2. 根据文献3，表 10-1选择齿轮轴的材料（调质）硬度为 280HBS，大齿40rC 辽宁科技大学本科毕业设计 第24页轮材料为 45#（调质）硬度为 240HBS，二者材料的硬度差为 40HBS。3. 选择齿轮轴齿数，大齿轮齿数，取131Z 23.645 31 112.9Z 2113Z 4. 初选螺旋角：12o5. 交涉电机寿命 15 年，全日制工作4.3.2 按齿面接触强度设计 由文献3，218219可知齿面强度设计公式： 213121tHEtdHK TZ Zudu （4.5）1.确定公式内的各计算数值：（1）试选1.6tK （2）由文献3，图 10-30选取区域系数2.44HZ（3）由文献3，图 10-26查得，10.8120.86由公式： 12（4.6） 得：1.672.计算许用接触应力：根据文献3，表 10-7选取齿宽系数：1.0d根据文献3，表 10-6查得材料的弹性影响系数：12189.8MPaEZ 根据文献3，图 10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限：。lim1600MPaHlim2550MPaH根据文献3，式 10-13计算应力循环次数：60hNnjL （4.7） 辽宁科技大学本科毕业设计 第25页式中： n齿轮的转数（单位为）r min j齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数，取1j 齿轮的工作寿命（单位为 ）hLh将数据代入： 160hNnjL60 1345 24 300 1598.7 10 991218.7 102.39 103.645NNi（4.8）根据文献3，图 10-19取接触疲劳寿命系数： ，10.86HNK20.92HNK选取安全系数，计算接触疲劳需用应力：1S 1lim110.86 600516MPa1HNHHKS（4.9） 2lim220.92 550506MPa1HNHHKS（4.10）则许用应力为： 12516506511MPa22HHH （4.11）3.计算齿轮各部分参数(1)试算小齿轮分度圆直径，由计算公式（4.5）得：1td111220 0.989.559.551.53KN m1345PTn （4.12） 辽宁科技大学本科毕业设计 第26页2312 1.6 15300003.645 12.44 189.81 1.673.645511td145.3mm选取 ： 1155mmtd （2）计算圆周速度： 11155 134510.91m s60 100060 1000td n（4.13）（3）计算齿宽 b 及模数：ntm 11 155155mmdtbd （4.14） 11cos155 cos124.9mm31otntdmz（4.15） 2.252.25 4.911mmnthm（4.16） 1551411bh（4.17）（4）计算纵向重合度： 10.318tandZ0.318 1 31 tan12o 2.1（4.18）（5）计算载荷系数 K：已知使用系数： 1AK 根据，7 级精度，由文献3，图 10-8查得动载荷系数10.91m s1.18vK 根据文献3，表 10-4查得：1.44HK根据文献3，图 10-13查得：1.37FK 辽宁科技大学本科毕业设计 第27页根据文献3，表 10-3查得：1.4HFKK故载荷系数： 1 1.18 1.4 1.442.38AvHHKK K KK （4.19）（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径：根据文献3，式 10-10a得： 311ttKddK32.381551.6176.9mm（4.20）（7）计算模数 nm 11cos176.9 cos125.58mm31ondmz（4.21）取：6mmnm 4.3.3 按齿根弯曲强度校核根据文献3，式 10-16得斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度公式为： tFaSaFFnKFY Y Ybm （4.22）式中： 法向载荷在圆周方向的分力tFnF K载荷系数斜齿轮的齿形系数FaY斜齿轮的应力校正系数SaY螺旋角影响系数Y斜齿轮传动的断面重合度1.确定计算参数 辽宁科技大学本科毕业设计 第28页(1）计算载荷系数：根据参考文献3，216 页可知: 1 1.18 1.4 1.372.26AvFFKK K KK （4.23）（2） 确定法向载荷在圆周方向的分力：nFtF根据文献3，式 10-14可知： 1122 1.5317.3KN176.9tTFd （4.24）（3）参数与的确定： FaYSaY 11333133.12coscos 12voZZ （4.25）2233113120.74coscos 12voZZ 由文献3，表 10-5查得取齿形系数： ，12.49FaY22.16FaY由文献3，表 10-5查得应力校正系数： ，11.645SaY21.81SaY（4）确定螺旋角影响系数：Y斜齿轮的纵向重合度可按下面的公式确定： sin0.318tandnbZm（4.26）由得： 131Z 12.095由得： 2113Z 27.64根据文献 3，图 10-28查得： 辽宁科技大学本科毕业设计 第29页 120.9YY(5）斜齿轮传动的断面重合度的确定:由公式(4.6)可知： 1.67由公式（4.22）得斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度：，193MPaF288.6MPaF2. 许用弯曲疲劳强度的确定：F根据文献 3，式 10-12可知，其计算公式如下： limNFKS（4.27）式中: 疲劳强度安全系数。取 。S1.3S 考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。NK齿轮的疲劳极限。lim（1）寿命系数的确定NK齿轮的工作应力循环次数按下式计算：N160hNnjL60 1345 24 300 1598.7 10991218.7 102.39 103.645NNi根据文献 3，图 10-18可知：，10.89FNK20.91FNK（2）齿轮疲劳极限的确定： lim根据设计要求，齿轮疲劳极限达到材料材质品质和热处理质量达到中等要求即可。由文献 3，图 10-20查得 辽宁科技大学本科毕业设计 第30页， 1450MPaFE2410MPaFE由文献 3，206 页可知：，lim11FElim22FE由公式（4.27）经计算解得：， 1308MPaF2287MPaF按式（4.22）进行比较： 1193308MPaFF 2288.6287MPaFF经比较可知所设计的数据满足条件。4.3.4 几何尺寸的计算（1）计算中心距： 122cosnZZma31 1136441.65mm2 cos12o（4.28）将中心距圆整为：440mma （2）按圆整后的中心距修正螺旋角： 1231 1136arccos11 525722 440noZZmmmamm （4.29）因值改变的不多，故参数、等不必修正。KHZ（3）计算大、小齿轮的分度圆直径 1131 6190.02mmcoscos11 5257noZ md（4.30） 22113 6692.69mmcoscos11 5257noZ md（4）计算齿轮宽度 辽宁科技大学本科毕业设计 第31页11 190.02190.02mmdbd （4.31）圆整为标准齿宽，由文献 3，205 页可知：齿轮轴的齿宽为：1195mmB 大齿轮的齿宽为：2190mmB 4.4 减速器二级齿轮传动设计4.4.1 选择精度等级，材料及齿数1. 与一级传动系统相同，根据传动系统的需要，仍选择 7 级精度2. 根据文献3，表 10-1选择齿轮轴的材料（调质）硬度为 270HBS，大齿40rC轮材料为 45#（调质）硬度为 230HBS，二者材料的硬度差为 40HBS。3. 选择齿轮轴齿数，大齿轮齿数，取134Z 22.7 3491.8Z 293Z 4. 初选螺旋角：12o5. 交涉电机寿命 15 年，全日制工作4.4.2 按齿面接触强度设计由公式（4.5）可知齿面强度设计公式： 223121tHEtdHK TZ Zudu 1.确定公式内的各计算数值 (1)试选：。1.6tK (2)由文献3，图 10-30选取区域系数：2.42HZ(3)由文献3，图 10-26查得：，10.8120.831由公式： 12 得：1.641 辽宁科技大学本科毕业设计 第32页（4）计算许用接触应力根据文献3，表 10-7选取齿宽系数：1.0d根据文献3，表 10-6查得材料的弹性影响系数：12189.8MPaEZ 根据文献3，图 10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。lim1590HMPalim2510MPaH根据文献3，式 10-13计算应力循环次数： 60hNnjL式中： n齿轮的转数 （单位为）r min j齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数 ，取1j hL齿轮的工作寿命（单位为 ）h将数据代入： 160hNnjL13456024 300 153.64592.39 10 981212.39 108.85 102.7NNi根据文献3，图 10-19取接触疲劳寿命系数： ，10.88HNK20.91HNK计算接触疲劳需用应力，选取安全系数；1S 1lim110.88 590519.2MPa1HNHHKS 2lim220.91 510464.1MPa1HNHHKS则许用应力为： 12519.2464.1491.65MPa22HHH2.计算齿轮各部分参数：（1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式（4.5）得：1td 辽宁科技大学本科毕业设计 第33页1211345369r/min3.645nni 222220 0.98 0.989.559.555.47KN m369PTn2312 1.6 54700002.7 12.42 189.81 1.6412.7491.65td230.4mm选取 ： 1230mmtd （2）计算圆周速度： 12155 3693m s60 100060 1000td n（3）计算齿宽 b 及模数：ntm 11 230230mmdtbd 11cos230 cos126.6mm34otntdmz 2.252.25 6.614.85mmnthm 23015.514.85bh（4）计算纵向重合度： 10.318tandZ0.318 1 34tan12o 2.3（5）计算载荷系数 K：已知使用系数： 1AK 根据，7 级精度，由文献3，图 10-8查得动载荷系数：3m s1.1vK 根据文献3，表 10-4查得：1.45HK根据文献3，图 10-13查得：1.352FK根据文献3，表 10-3查得：1.3HFKK故载荷系数： 辽宁科技大学本科毕业设计 第34页 1 1.1 1.3 1.452.07AvHHKK K KK （6）按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径：根据文献3，式 10-10a得： 311ttKddK32.07230250.6mm1.6（7） 计算模数nm 11cos250.6 cos127.2mm34ondmz取 8mmnm 4.4.3 按齿根弯曲强度校核根据文献3，式 10-16得斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度公式为： tFaSaFFnKFY Y Ybm式中： 法向载荷在圆周方向的分力tFnF 载荷系数K斜齿轮的齿形系数FaY斜齿轮的应力校正系数SaY螺旋角影响系数Y斜齿轮传动的断面重合度1.确定计算参数(1)计算载荷系数:根据参考文献3，216 页可知: 1 1.18 1.3 1.3522.07AvFFKK K KK (2)确定法向载荷在圆周方向的分力nFtF 辽宁科技大学本科毕业设计 第35页根据文献3，式 10-14可知： 2122 5.4743.6KN250.6tTFd(3)参数与的确定：FaYSaY 11333436.3coscos 12voZZ22339399.4coscos 12voZZ 由文献3，表 10-5查得取齿形系数： ，12.43FaY22.19FaY由文献3，表 10-5查得应力校正系数： ，11.66SaY21.783SaY（4）确定螺旋角影响系数：Y斜齿轮的纵向重合度可按下面的公式确定： sin0.318tandnbZm由得： 134Z 12.095由得： 293Z 26.29根据文献3，图 10-28查得： 120.89YY(5）斜齿轮传动的断面重合度的确定:由公式(4.6)可知：1.67由公式（4.22）得斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度：，193MPaF2102MPaF2.许用弯曲疲劳强度的确定：F 辽宁科技大学本科毕业设计 第36页根据文献 3，式 10-12可知，其计算公式如下： limNFKS式中: 疲劳强度安全系数。取 。S1.3S 考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。NK齿轮的疲劳极限。lim(1)寿命系数的确定：NK齿轮的工作应力循环次数按下式计算：N160hNnjL60 369 24 300 1592.39 10991212.39 100.88 102.7NNi根据文献3，图 10-18可知：，10.87FNK20.92FNK（2）齿轮疲劳极限的确定： lim根据设计要求，齿轮疲劳极限达到材料材质品质和热处理质量达到中等要求即可。由文献 3，图 10-20查得：， 1450MPaFE2410MPaFE由文献 3，206 页可知：，lim11FElim22FE由公式（4.27）经计算解得：， 1301MPaF2290MPaF按式（4.22）进行比较： 1193301MPaFF 辽宁科技大学本科毕业设计 第37页 22102290MPaFF经比较可知所设计的数据满足条件。4.4.4 几何尺寸的计算(1) 计算中心距： 122cosnZZma34938519.34mm2 cos12o将中心距圆整为：520mma （2）按圆整后的中心距修正螺旋角： 1234938arccos12 195822 520noZZma因值改变的不多，故参数、等不必修正。KHZ（3）计算大、小齿轮的分度圆直径： 1134 8278.4mmcoscos12 1958noZ md 2293 8761mmcoscos12 1958noZ md（4）计算齿轮宽度： 11 278278mmdbd 圆整为标准齿宽，由文献 3，205 页可知：齿轮轴的齿宽为：1280mmB 大齿轮的齿宽为：2275mmB 4.5 减速器三级齿轮传动设计三级齿轮设计同一二级齿轮设计的步骤相同，经计算求得三级传动的各个参数如下所示:表 4.1 三级齿轮传动参数 辽宁科技大学本科毕业设计 第38页1Z2Zi/mma418310 4450o2.025605 联轴器、轴承及万向接轴的选择5.1 联轴器的选择绝大多数的联轴器均已标准化或规格化，一般设计者的任务是选用。1.选择一种合用的联轴器类型可考虑以下几点：（1）所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。（2）联轴器的工作转数高低和引起的离心力的大小。（3）两轴相对位移的大小和方向。（4）联轴器的可靠性和工作环境。（5）联轴器的制造、安装、维护和成本。（6）使用有非金属弹性元件的联轴器时，还应注意联轴器所在部位的工作温度不要超过该弹性元件材料允许的最高温度。2.计算联轴器的转矩：由于传动轴系载荷变化性质不同以及联轴器本身结构特点和性质的不同，联轴器实际传递的转矩不等于传动轴系理论上需传递的转矩 T。根据文献5，P5-54，式（5-2-1）可知联轴器的计算转矩： cwztTT K KKK （5.1） 9.55wZtnPK KKKTn式中： 理论转矩，（有制动器的传动系统，当制动器的理论转矩大于动力TN m 辽宁科技大学本科毕业设计 第39页机的理论转矩时，按前者计算联轴器）nT 公称转矩，N m 工况系数K 启动系数ZK 温度系数tK动力机系数wK驱动功率，wpkW工作转数，nr min根据文献5，表（5-2-2）查得，2K 根据文献5，表（5-2-3）查得，1.5tK ，1zK 1wK 代入公式（5.1）得： 6303KN mcT 3.型号选择： 电机输入轴轴端直径，联轴器输入轴轴端直径，为了满足上110mmD 195mmd 诉要求可以选择梅花弹性联轴器，弹性件型号；公称转矩12LM12TMb；许用转数；轴孔直径，。6300N mnT 2500r minn 1120mmd 295mmd 5.2 矫直辊的轴承选择5.2.1 矫直辊的基本参数为了在辊座中夹紧管材，并使管材在辊座间弯曲，矫直机的矫直辊相对管材径向方向上有很大的力作用。因此矫直辊的轴承在钢管矫直机中是起支撑矫直辊的重要部件，由于钢管矫直机的分类不同，其结构和工作条件都有很大的差别，因此对矫直辊的要求不同，对轴承的选取也有严格要求。钢管矫直机轴承的选取一般有三类：深沟 辽宁科技大学本科毕业设计 第40页球轴承、圆柱滚子轴承、和调心滚子轴承三种。在本次 273 钢管矫直机的设计中，由于考虑到对对心性能要求较高，并且矫直辊主要承受来自径向的载荷，同时承受来在轴向的小部分轴向载荷。因此选用调心滚子轴承。由第 3 章的计算可知轴承所受的径向力，初选轴承的型号为 40537，1489KNrF 其基本参数如下表所示：表 5.1 40537 轴承的基本参数轴承额定载荷（）KN型号外型尺寸（）mm动负荷静负荷dDBwFr1rrC0rC405372203701502602.12.1185034905.2.2 矫直辊轴承的校核矫直辊轴承的校核主要是对轴承寿命的计算。根据文献3，式（13-19）可知其计算公式如下:61060Thf CLnP （5.2）式中： hL 以小时计的轴承额定寿命， ；h 轴承的转速，；nr/min66.7r/minn 温度系数，这里取；Tf0.95Tf 额定动负荷，；其值由轴承样本查得，；CN1850000NrCC 辽宁科技大学本科毕业设计 第41页 寿命指数，对于调心辊子轴承；103 当量动负荷，。PN计算调心滚子轴承时，轴承轴向负荷很小，可以忽略不计。当量动负荷的计算P公式为：praPfXFYF （5.3）式中：负荷系数，由于工作中的振动、冲击和轴承负荷不均等许多因素的影响，pf轴承实际负荷要比计算负荷大，根据工作情况以符合系数表示。矫直机，取。1.2 1.8pf 1.2pf 轴承承受的径向载荷。rF轴承承受的轴向载荷。aF 径向动载荷系数。X 轴向动载荷系数。Y由前面的分析及经由文献3，表 13-5查得；。0.5X 0Y 经计算解得： 893400NP 将计算所得的及各参数数值代入式（5.2） ，则：P1066310100.95 18500006060 67.7893400Thf CLnP2456.67h轴承寿命验算：，所以轴承寿命校核通过。 2000h2456.67hhL5.3 万向联轴器的选择5.3.1 万向联轴器的功能特点及其选择方法联轴器的功能是 用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有机器 辽宁科技大学本科毕业设计 第42页停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等，参考各类联轴器的特性，选择一种合用的联轴器类型。 具体选择时应考虑以下几点因素：1. 当工作过程中两轴产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。2联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器 。3. 联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。4. 考虑联轴器的可靠性和工作环境。5.3.2 万向联轴器的选择及其校核： 考虑到轴承是连接轴中的易损件，为了便于更换轴承，选择 SWP 型十字轴万向接轴。A 型、D 型、E 型、F 型联接轴的安装长度均可根据工作选择适当的长度，再根据联轴器两端尺寸，选择连接轴型号为：SWP315A。SWP315A 部分轴承座十字轴式万向接轴器的基本参数如下表所示：表 5.2 SWP315A 部分轴承座十字轴式万向接轴器的基本参数回转直径公称转矩疲劳转矩轴线折角伸缩量尺寸型号DnTfTSminLmmKN mKN m（）mmmmSWP315A31514063101101250万向联轴器的强度校核公式如下所示：若满足： cnhanTTK K K KT（5.4）或在交变载荷作用下： cfTT（5.5）则满足强度要求。式中： 万向联轴器的公称转矩，nTN m 辽宁科技大学本科毕业设计 第43页万向联轴器的疲劳转矩，fTN m 万向联轴器的理论转矩， TN m9550wPTn 驱动功率， （由减速器的三级传动设计可知万向联轴器的驱）WP68KWWP 万向联轴器转数，。nr/min67.7r/minn 万向联轴器的转数修正系数，。nK2.2nK 万向联轴器的轴承寿命修正系数，。hK1.48hK 万向联轴器的两轴线折角修正系数，。K1.45K载荷修正系数，取。aK1.11.3aK 1.3aK 将数据代入公式（5.4） 、 （5.5）计算得：cnhaTTK K K K6895502.2 1.48 1.45 1.367.758873.4N m因为：，满足强度要求。140000N mcnTT63000N mcfTT根据具体传动尺寸要求选择万向联轴器，如下表所示：表 5.3 万向联轴器尺寸参数表回转直径公称转矩疲劳转矩轴线折角伸缩量尺寸DnTfTSL型号mmKN mKN m（）mmmm接轴一SWP315A31514063101101293.3接轴二SWP315A31514063101101985接轴三SWP315A31514063101103396.7 辽宁科技大学本科毕业设计 第44页6 传动系统主要零件设计6.1 矫直辊的结构特点管材矫直机的矫直辊是矫直机中的主要零件，其作用是使管材在矫直过程中变形。矫直辊是在大的动载荷和大的相对滑动速度连续研磨的条件下进行工作的。被矫轧件的表面氧化皮，能加深矫直辊的磨损。为了保证工作表面磨损均匀和较好的矫直质量，矫直辊应准确地相对被矫管材的轴线进行布置。对矫直辊质量要求很高，因为矫直辊决定着矫直机的正常工作，生产率和矫直精度。辊子的材料必须坚固耐磨。因此管材矫直机矫直辊的材质为铸铁、钢或硬质合金。在钢管矫直机中，大多采用铸铁辊。因为这种矫直辊耐磨，而且制造也较简单。一般这种矫直辊都是装配辊。 辽宁科技大学本科毕业设计 第45页图 6.1 装配的矫直辊装配辊的辊身一般用铸铁，轴用含碳 0.30.5%的铬钢（例如 40X 钢） 。矫直辊也可用铸铁做成整体的。通常带有装人式轴承支座的空转辊是做成这样的。当铸铁辊强度不够时，用 9XC 和 IX15 钢制造矫直辊。对于矫直辊磨损较大的高速管材矫直机，则采用硬质合金制造装配娇直辊，或者是把合金堆焊在工作表面上。用碳钢或铬钢制造的辊子，在堆焊时，首先要加热到 200250C，然后用 03J-8 电焊条，堆焊一厚度为 6 毫米的底层。沿矫直辊辊形车削后，在炉中加热到 800 C，将其放在带感应器的装置上，当温度为 620800 C 时，焊上一层厚度为 7 毫米的苏尔玛合金。然后，在温度 750 C 时，将矫直辊进行退火，并在炉中冷却到 50 C。当矫直辊是装配辊时，辊身部分用硬质合金 BKS 和 BK10 制成。这种合金是把碳化钨和碳化钻混合粉，放在石墨的压模中，进行高温（15001650 C）烧结而成。辊轴则是用线膨胀系数与硬质合金一样的因瓦铁镍合金制成。对于磨损的矫直辊，或者将它重磨成为较小尺寸的辊子，或者将它堆焊成原来尺寸的矫直辊。采用第一种方法，矫直辊强度或淬火表层厚度均限制辊子的寿命。第二种方法，受补焊厚度的限制。通常，矫直辊是装在圆锥滚子轴承和球面滚子轴承上。因为轴承支座外形尺寸不应超过矫直辊腰部尺寸，所以大都采用双列或四列圆锥滚子轴承。这种轴承的外形尺寸小，负荷能力大。球面滚子轴承应用较少，其优越性是不要求进行轴向调节。矫直辊的辊形曲线从历史上看已经形成惯例，皆沿用等距双曲线辊形，其在制造上也有很大优越性，可以用棒形铣刀按范成法进行加工。由于这种辊形与直线形圆材能保持良好接触关系，故在压弯量不大的矫直机上，如大直径管材矫直机及低强度人直径棒材矫直机上使用效果是较好的。但在高强度小直径圆材的矫直机上使用则由于压下量的增大往往造成咬人困难，工件从棍缝两侧窜出并造成事故停车:而且在压下量增大约同时，接触线会急剧缩短，易于形成明显的螺旋形压印，甚至破坏表面质量。这种等距双曲线辊形或称为无反弯辊形还有一个缺点就是对棒材的两端(头尾部分)没有矫直能力。这个缺点在技术质量要求不断提高的条件下，越加突出。现在的多斜辊矫直机的辊形曲线应该说有两种：第 1 种是等距双曲线(即无反弯辊形)，过去称为等矩双曲线辊形，是以直线形棒材按一定斜角与一马鞍形辊面接触。通过与辊轴垂直的截而上各接触点所处的圆周而这些圆周沿辊轴连续构成的曲面就是辊形曲面。 辽宁科技大学本科毕业设计 第46页第 2 种是等曲率反弯曲线。多斜辊矫直机中凸凹辊形可采用二曲率反弯曲线辊形。由于加工件直径不同，也要分为单向反弯及双向反弯两种辊形。这里的等曲率反弯不必用 2 辊矫直时的三曲率反弯辊形，而只用两曲率反弯辊形即可，因为中间辊的两侧各有一对出人口的辊子，它们的压弯作用可使工件经中间辊压弯后会有一个较长的递减反弯过渡区，可以保证获得较高的矫直质量。大直径圆材矫直机要采用单向反弯辊形，小直径矫直机要采用双向反弯者。另外在这种矫直机上还可以采用单向反弯的凸辊与双向反弯的凹辊组成三用反弯辊形。6.2 辊型曲线的设计矫直辊缝应具备的三段矫直能力。中段为辊腰段，它的辊形须使圆材受到较大而且均匀的弯曲变形，达到先统一残留弯曲的目的。第二段为辊腹段，要把已经统一的残留弯曲矫直，达到消除残留弯曲的目的:第三段为辊胸段，要把一些意外未被矫直或超差的部位进行补充性的矫直，达到精矫目的。273 钢管矫直机的矫直辊采用双曲率翻弯辊型。因为中间辊的两侧各有一对出入口的辊子，它们的压弯作用可使工件经中间辊压弯后会有一个较长的递减反弯过渡区，可以保证获得较高的矫直质量。由第三章的计算可知矫直机矫直辊的工作长度，辊腰半径，620mmgL 240mmR 工件半径，辊型设计斜角（不宜采用以上的斜角） 。57mmr 36o40o管材弹性极限极限半径：9-3min6150 10 Pa 159 10 m22120mm22 539 10 PattEd （6.1）管材辊腰段压弯半径：10.20.2 22120mm=4424mmt （6.2）管材辊腹段压弯半径： 20.60.6 22120mm=13272mmt（6.3）将其工作辊长度分成段，每段长。根据上述条件绘制管620mmgL 3120mml 辽宁科技大学本科毕业设计 第47页材矫直辊曲线：图 6.2 159273 管材矫直辊形曲线（等距双曲线）表 6.1 159273 管材矫直辊形参数Z/mm020406080100120140160180200/()02.95.79.411.216.619.224.627.831.235.8R/mm240243.5246.3250.7254.2257.7260.1262.7267.3273.12756.3 矫直辊的辊轴校核6.3.1 辊系的受力分析通过第三章对矫直机力能参数的计算可知辊系的受力模型如下所示： 辽宁科技大学本科毕业设计 第48页 图 6.3 矫直辊的辊轴受力如图可知，在矫直过程中，中下辊的受力最大；因此只需对中下辊进行校核计算即可。6.2.2 中下辊的校核计算1.受力分析：中下辊的受力分析如图 6.4 所示： 辽宁科技大学本科毕业设计 第49页 图 6.4 中下辊受力分析图静力平衡方程如下所示： 22RARBFFFF（6.1） 222RAFaFabFbb（6.2）将数据代入式（6.1） 、 （6.2）得：22()2RAFabF bbFa 辽宁科技大学本科毕业设计 第50页1915.33 1300639.4 6802 9901477.13KN22RBRAFFFF1915.33639.4 1477.131077.6KN2.计算弯矩：1） 计算处的弯矩：2F 2RAMFaa（6.3）1477.139903101004448.4N mm2） 计算处的弯矩：2F 2RBMFbb（6.4）1077.6990310732768N mm根据弯矩图判断处的弯矩最大。根据对矫直辊的整体分析可知此处便是最危2F险的界面，因此对此处进行校核即可。3.计算扭矩 9.55PTn（6.5）式中： 矫直辊的矫直功率 ；p 矫直辊的矫直转数 ；n 辽宁科技大学本科毕业设计 第51页由第三章力能参数的计算可知： ，67.7r/minn 62.65KWp 将数据代入公式（6.5）得： 8840000N mmT 4.校核抗弯界面系数： 3330.10.1 (480mm)11059200mmWd（6.6）抗扭截面系数： 3330.20.2 (480mm)22118400mmTWd（6.7）则轴的计算应力为：224caTMTWW （6.8）式中： ca 轴的计算应力，单位为， ；MPa 轴所受的弯矩，单位为， ；MN mm 轴所受的扭矩，单位为， ；TN mm 轴的抗弯截面系数，单位为， ；W3mm 轴的抗扭截面系数，单位为， ；TW3mm 折合系数，式中扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6将各数据代入公式（6.8）得：221004448.40.6 884000041105920022118400ca30.4MPa根据选定轴的材料为 45#钢，调质处理，按文献查得 。190MPa因此： ，经校核安全。1ca 辽宁科技大学本科毕业设计 第52页7 传动系统的润滑润滑在机械传动中和设备保养中均起着重要作用，润滑能影响到设备性能、精密和寿命。对企业的在用设备，按技术规范的要求，正确选用各类润滑材料，并按规定的润滑时间、部位、数量进行润滑，以降低摩擦、减少磨损，从而保证设备的正常运行、延长设备寿命、降低能耗、防止污染，达到提高经济效益的目的。因此，搞好设备的润滑工作是企业设备管理中不可忽视的环节。润滑的作用一般可归结为：控制摩擦、减少磨损、降温冷却、可防止摩擦面锈蚀、冲洗作用、密封作用、减振作用（阻尼振动）等。润滑的这些作用是互相依存、互相影响的。如不能有效地减少摩擦和磨损，就会产生大量的摩擦热，迅速破坏摩擦表面和润滑介质本身，这就是摩擦时缺油会出现润滑故障的原因。7.1 润滑方法:常用的润滑方法有：手工加脂润滑、集中压力供纸润滑、手工加油润滑、滴油润滑、油杯油盘润滑、油雾润滑、循环润滑等。7.2 润滑的分类 1.无润滑：是指在具有相对运动的两表面间完全没有任何润滑介质纯在，处于干摩擦状态。由于干摩擦系数可以高达 0.5 以上，因此使接触面间产生剧烈的摩擦和磨损。这种状态除机械的制动外，一般应是尽量避免的。润滑系统的故障、润滑剂失效或流失也会出现这种状态，从而造成机械设备的损坏。 2.边界润滑：介于有润滑和无润滑之间的一种临界状态的润滑形式。在此摩擦状态下，摩擦副之间的局部直接接触不可避免，摩擦系数一般在 0.030.1 之间。 辽宁科技大学本科毕业设计 第53页 3.流体润滑：流体状态的润滑剂在作相对运动的两摩擦表面之间形成一层足够厚的润滑膜把两摩擦表面完全隔开，这是一种理想的润滑状态，摩擦系数一般在0.0010.01 之间或更低。4.流体润滑与半干润滑：在流体润滑状态下，若流体膜遭受破坏的比例不大，则属于流体润滑与边界润滑之间的一种润滑状态。半干润滑是指边界膜遭到破坏的程度不太严重就出现边界与干摩擦之间的一种润滑状态。7.3 润滑剂的种类： 凡能降低摩擦阻力的介质都可作为润滑材料，也称为润滑剂。润滑剂可分为气体润滑剂、液体润滑剂、半固体润滑剂和固体润滑剂四种基本类型。如润滑脂、润滑油、固体润滑剂等。不同的润滑剂有着不同的有缺点和使用条件。1. 润滑油润滑油是最广泛的润滑剂。润滑油的优点是容易流动，这一特性也是润滑油的主要特点。润滑油易于进入承载区，工作之后又易于排除机械之外，可以带走摩擦产生的热，起冷却作用，又能带走尘土、杂质，起清洁作用，但润滑油的主要成分中含有烃类，污染环境，不能构成有效地密封效果，不能有效地防止尘土进入支承。其主要的性能指标包括粘度、相对粘度、闪点、凝点、抗乳化度、抗氧化安全性、抗磨性等多个方面。2.润滑脂润滑脂是指在润滑油中加入能起稠化作用的物质，把油液稠化成具有塑性的膏状的润滑剂。兼有液体和固体润滑剂的优点。基础油一般为各种粘度的石油润滑或合成润滑油；稠化剂为各种金属的脂肪酸皂、地蜡等合成材料。与润滑油相比，使用润滑脂的主要优点有以下几个方面:1) 在摩擦表面的粘附性好，不宜流失或飞溅，不会产生漏油现象；2) 可以起到密封作用，防止尘土进入摩擦面；3) 比润滑油的减震性强，可减少噪音和振动；4) 特别适用于滚动轴承的润滑，而且由于无需经常加油，从而减少了设备维护的 工作量。 辽宁科技大学本科毕业设计 第54页其缺点是：散热能力差，输送性能不好，对大部分滑动轴承不适用，由于润滑的粘滞强，使设备启动力矩增大。下面介绍几种常用润滑脂润滑方法和装置1.脂杯润滑脂杯润滑是一种简便易行，效果良好的干油润滑方法。可以根据润滑点不同结构、不同部位、不同工作特点，采用适应的脂杯固定在设备润滑点上，达到提供润滑的目的。图 7.1 为带阀的润滑脂杯；图 7.2 为连续压注的脂杯。 图 7.1 图 7.21.脂枪润滑 脂枪实际是一种储脂筒。它能将脂通过润滑点上的脂嘴挤到摩擦副上，其注油嘴要与每个润滑点上脂嘴相匹配。手动脂枪不需要外在能源。如果脂枪需要外加压力，可以利用压缩空气；如需在很多润滑点上有规律地加脂时，脂枪的缸筒则需不断进行补给润滑脂。图 7.3 为常用的压杆式脂枪简图和与之相匹配的注油嘴。 辽宁科技大学本科毕业设计 第55页图 7.32.固体润滑材料固体润滑材料是指利用某些具有润滑性能的固体粉末、薄膜或组合材料隔离摩擦副的对偶表面，起到和油脂一样的润滑作用，这一类具有润滑性能的材料称为固体润滑材料。固体润滑材料分为无机的、有机的和自润滑复合材料三大类。常用的固体润滑材料有：胶体石墨、氮化硼、聚四氟乙烯等。7.4 润滑系统的选择原则在设计润滑系统时，应对机械设备各部分的润滑要求作全面的分析，确定所使用润滑剂的品种，尽量减少润滑剂和润滑装置的类别在保证主要总值件的良好润滑条件下，综合考虑其他润滑点的润滑，要保证润滑质量 应使润滑系统既满足设备运转中对润滑的需要，又应与设备的工况条件和使用环境相适应，以免产生不适当的摩擦、温度、噪声及过早的失效。 应使润滑系统供送的油保持清洁，防止外界尘屑等的侵入造成污染、损伤摩擦表面，提高使用中的可靠性。 复杂润滑系统的主要元件如泵、分配阀、过滤器等应适当地组合在一起并尽可能标准化，便于接近进行维护、清洗，降低设备运转与维修、保养费用，防止发生人身、设备安全事故。 在选择润滑系统时，要注意该系统自动化程度和可靠性，注意装设指示、报警和工况监控装置，预测和防止早期润滑故障，以提高设备开动率和使用寿命。7.5 润滑方式的选择7.5.1 减速器的润滑齿轮在传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。特别是告诉传动，就更应考虑齿轮的润滑。轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。如下介绍减速器选润滑剂时应注意的几个要点：1）通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮的圆周速度时，常将大齿轮的轮齿进入油池中进行浸油润滑；当齿轮的圆周速度12m/sV 辽宁科技大学本科毕业设计 第56页时，应采用喷油润滑；当齿轮的圆周速度时，喷嘴位于轮齿啮入边12m/sV 25m/sV 或喷出边即可；当齿轮的圆周速度时，喷嘴位于轮齿啮出的一边。25m/sV 2）油池中的油量的多少，取决于此轮传递功率的大小。在此减速器中，由于受齿轮转速等条件的限制，该减速器的齿轮和轴承均采用喷油润滑的方式，采用中负荷工业齿轮油（GB 5903-1995）具体牌号为 150。7.5.2 轴承的润滑润滑对于轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等的作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两种，此外也有固体润滑剂润滑的。选用哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的值（为滚动轴承内径，；为轴承转速，）dndmmnr/min表示轴承速度的大小。由于矫直辊轴承采用调心辊子轴承，经查轴承手册可知其应选用 CaidonMC20 高温高速轴承润滑脂。7.5.3 万向联轴器的润滑此万向联轴器两端万向
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