四辊逆轧机毕业设计.doc

第一章 绪论 1.1、选题背景及目的 大学生活即将结束，为了检验我们的所学是否能够真正应用到实际当中，使我们认识到作为一个合格的设计人员应该具备的基本素质，学校为我们安排了这次毕业设计。用半年时间完成一个设计方案。设计开始，我们先到了鞍山钢铁集团公司的冷轧厂，然后到了上海宝刚股份有限公司的特刚分公司和热轧厂，在那里我看到了2050四辊可逆轧机，并在师傅的带领下参观了2050和1580两条国内先进的生产线，对整个轧钢设备有个初步了解。热轧厂的师傅细心的讲解了轧机的工作原理。轧机是现代钢厂中最常见的一种冶金设备。因此,轧机设备的好坏对轧钢厂的效益有很大的影响。我们的任务是通过所学的理论知识设计一台四辊可逆轧机的主传动系统。因为实际条件有限，我们的设计只是经过相关理论与经验公式的推导来设计我们所选的冶金设备,经过理论校核检验是否达到设计要求。1.2、轧钢生产在国民经济中的主要地位与作用轧钢生产是将钢锭及连续铸坯轧制成材的生产环节。用轧制的方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于实现自动化等优点。钢材的生产方法有轧制、锻造、挤压、拉拔等。用轧制方法得到的钢材，具有生产过程连续性、生产效率高、品种多、质量好、易与机械化、自动化等优点，因此得到广泛的应用。目前，约有90的钢都是经过轧制成材的。有色金属成材，主要也用轧制的方法。轧钢生产在国民经济中所起的作用是十分显著的。钢铁工业生产中，除少量的钢用铸造或铸造方法制成零件外，炼钢厂生产的钢锭与连铸坯有8590以上要经过轧钢车间轧成各种钢材，供应国民经济各部门。可见在现代钢铁企业中，作为使钢成材的轧钢生产，在整个国民经济中占据着异常重要的地位，对促进我国经济快速发展起十分重要的作用。1.3、国内外轧钢机械的发展状况十九世纪中叶轧钢机械只是轧制一些熟铁条的小型轧机，设备简陋，产量不高；有的轧机是用原始的水轮来驱动。大上个世纪五十年代以后，钢的产量大增；各先进工业国的铁路建设与远洋航运的发展，蒸汽驱动的中型、大型轧机先后出现了。上个世纪的电气化使功率更大的粗轧机迅速发展起来。上个纪5070年代，由于汽车、石油、天然气的运输，电器电子工业与食品罐头工业的发展，钢材生产是以薄板占优势为特征的。总的来说，轧钢机械向着大型、连续、高速和计算机控制方向发展。 1.3.1粗轧机的发展在发展连铸的同时，国外仍在新建后扩建粗轧机，以扩大开坯能力。这是由于开坯机具有产品化灵活，便于实现自动化等优点，如日本1969年有三台板坯粗轧机和一台方坯粗轧机投入生产。至1970年止，世界上有粗轧机达200多台。拥有粗轧机最多的国家为美国达130台，日本42台，绝大部分为二辊可逆式轧机，开坯能力达3亿吨以上。七十年代的粗轧机直径增大到1500毫米。我国拥有1000毫米以上大型粗轧机七套，还有750850毫米小型粗轧机八套,主要于合金钢厂,为数不多的650毫米轧机是中小钢厂的主要开坯设备。1959年我国开始自行设计制造开坯机，已制成的开坯机有700、750、825、850/650、1150等毫米粗轧机。粗轧机将向着万能式板坯轧机，重型化发展，并且缩短轧机辅助机械工作时间发展。1.3.2带钢热连轧机发展带钢热轧机分为连续式带钢热轧机、四辊及多辊可逆式轧机、炉卷轧机和行星式轧机等。带钢热连轧机分为全连轧、1/2连轧和3/4连轧机。带钢连续式热轧机主要是生产1.016（20）毫米的热钢板卷的，其生产的品种以普通炭钢为主。在世界上美国首先在1926年采用了热连轧板机，这台轧机安装在哥伦比亚钢铁公司，轧机规格为1030毫米，是1/2连轧，只是有一个粗轧机架，是近代热连轧机的雏形。四十年代以前，带钢热连轧机，几乎全部集中在美国。19611971年，美国新建了11台辊身长度为1473毫米以上的热连轧机，称为“第二代轧机”。第二代轧机具有轧制速度高、产量高、自动话程度高的特点。我国从19661970年开始发展热连轧板机，1700毫米3/4热连轧板机以投产，其他规格的热连轧板机还有1450毫米半连轧、1450毫米全连轧、750毫米全连轧等。这些年来，薄钢板的生产比重日趋增加，这是现代轧钢生产发展的一个趋势。热轧钢板是汽车、造船、桥梁、电机、化工等工业不可缺少的原料，也是冷轧机的坯料，随着焊管、冷弯型钢的发展，钢板的需要量日益增长。现代带钢热连轧机发展趋势是提高产量、扩大品种、提高精度、提高自动化程度。采取的主要措施有：提高轧制速度、加大带卷和坯料重量、建造宽辊身的全连轧、粗轧机架近距离布置、采用快速换辊装置、提高产品精度和轧机刚度、采用板厚自动控制系统、精轧机轧辊辊型控制、采用计算机控制。90年代以来，钢铁生产短流程迅速开发和推广，薄板坯连铸连轧工艺的出现，正在改变着传统的热轧机市场。自1987年7月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来，到1997年已建成的有33套。连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形成型两个工序衔接起来，将连铸坯在热状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带卷产品。德国西马克公司的csp技术、德马克公司的isp技术、奥钢联开发的conroll技术等都有用户采用。1.3.3带钢冷连轧机发展世界第一套连续式钢板冷轧机于1924年在美国惠林钢铁公司投产。该轧机是四个机架，轧辊身长812毫米，轧制速度为1.8米/秒，主传动电机为760千瓦。冷连轧机获得广泛应用是在四十年代以后。现代冷轧机上，广泛的采用液压弯辊装置以调整辊型来改善板型。由于冷轧带钢厚度公差要求较高，为增加轧机压下装置的反映速度，采用全液压压下装置、带钢厚度自动控制装置，以及采用快速自动换辊机构，实现电子计算机控制等。冷轧钢板及带钢近年来得到较大发展。冷连轧机末架出口速度可达到2541.7m/s。为了提高产量，冷卷卷重已达到60t。一套冷连轧机产量可达到250万t。近十年冷轧带钢生产技术几设备有了新发展：1）酸洗-冷轧联合机组、2）板形控制技术、3）连续退火、全氢罩式退火技术的应用及多种涂镀生产技术的迅速发展、4）带钢连铸-冷轧工艺1.3.4钢管轧机的发展工业发达的国家，如美国、苏联、西德等拥有大量的现代话热轧钢管设备，其中主要是自动轧管机和周期式轧管机，生产钢管占世界热轧管产量的92%。钢管增长率7.5%，它们生产的热轧管产量占世界钢材产量的15%左右。经过几个五年计划的建设，我国热轧管有了明显的发展，已拥有各种热轧管设备43套，设计能力为147万吨/年，其中小型机组较多，大都用于生产38114320毫米钢管。而中型大型机组有一台140毫米机组，两台（216、318）周期式轧管机组，一台400毫米自动轧管机组。1.3.5线材轧机的发展近些年来，国外线材生产是稳定的，线材产量的78%。用线材轧机常生产512.7毫米的圆形断面轧材。为了提高线材的质量和产量，六十年代发展了无机架轧机、预应力轧机、y型轧机、步进式加热炉等新型轧制线材设备。轧机的轴承广泛采用滚动轴承或油膜轴承。线材直径公差可达0.10.3毫米。20世纪70年代，摩根无扭高速线材精轧机组有很大发展，投产的以达160多套。目前，高速线材轧机的机型可概括为三辊式、45、15、75和平-立交替式四种。综合上述，轧钢生产技术七十年代的发展特点是，板带比重大，焊管多于无缝管；向高速、大型、连续化、自动化方向发展；提高质量，扩大品种以及低成本能耗。改造轧机，挖掘潜力；大量采用新工艺新技术。1.4课题的研究内容及方法此次设计内容是根据鞍山钢铁集团公司中热轧带钢厂的2150四辊可逆式轧机所选的课题，我设计的主要内容主传动系统。主传动系统包括减速机、齿轮座、联接轴、联轴器等部件组成。这次所设计的主传动系统是由电机直接传动轧辊的。设计的内容有：1、 根据原始参数分配压下量，选择最佳分配方案。2、 计算2150轧机的力能参数、运动参数、结构参数。根据计算的参数选择合适的电机并校合。3、 根据以有的数据选择合适的连轴器并对叉头、十字头、轴承进行校合，确定机架的各种结构参数并校合。4、 根据以上的机构参数绘制1张总图、2张局部装配图、4张零件图。设计的方法首先，进入轧钢厂参观实习。在感官上认识这次所要设计的物体。我们先到了鞍钢冷轧厂，之后又到了上海宝钢股份有限公司的热轧厂、特钢分公司。在那里我们通过参观和工程师师傅的认真讲解，对我所设计的轧机主传动系统有了初步的了解。熟悉了轧机的工作情况及主传动系统的传动方式。然后，通过查阅材料选择最佳的传动方式，直接由一台低速电机经连轴器、连接轴来带动工作辊可以提高传动效率，减轻设备重量，同时，低速电机更容易实现反转。所以此次设计是2150四辊可逆轧机选用这种方法传动。最后，选择最佳压下量分配方案，计算轧制 力及轧制力矩，根据计算在手册上选择电机、连轴器、等部件。确定机架等部件的结构参数并校合，完成图纸绘制及说明书、论文。第二章 概述及方案选择 2.1设计的原始参数带刚材质 q235道次 5道次宽度 1400mm入口厚度 230mm、150mm、180mm、出口厚度 21mm2.2概述轧钢机械或轧钢设备主要指完成原料到成品整个轧钢工艺过程中使用的机械设备。一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组。通常把轧件产生塑性变形的机器称为轧钢机。轧钢机由工作机座、传动装置（接轴、齿轮座、减速器、联轴器）及主电机组成。这一机器系统称主机列，也称轧钢车间主要设备。主机列的类型和特征标志着整个轧钢车间的类型及特点。除轧钢机以外的各种设备，统称轧钢车间辅助设备。辅助设备数量大、种类多。随着车间机械化程度的提高，辅助设备的重量所占的比例就愈大。如1700热轧带钢厂，设备重量为51000t，其中辅助设备的重量在40000t以上。轧钢机的标称 很多习惯称谓，一般与轧辊或轧件尺寸有关。钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊的名义直径，因为轧辊名义直径的大小与其能够轧制的最大断面尺寸有关。因此，钢坯及型钢轧机是以轧辊直径标称的，或用人字齿轮齿轮节圆直接标称。当轧钢车间中装有数列或数架轧机时，以最后一架精轧机轧辊的名义直径作为轧钢机的标称。钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因为轧辊辊身长度与其能够轧制的钢板最大宽度有关。钢管车间轧钢机则是直接以其能够轧制的钢管最大外径来标称的。应当指出，性能参数相同的轧钢机，采用不同布置型式时，轧钢车间产品、产量和轧制工艺就不同。因此，上述轧钢机标称方法还不能全面反映各种轧钢车间的技术特征，还应考虑轧钢机的布置型式。例如，“250半连续式线材车间”，其中，250是指最后一架精轧机轧辊名义直径为250mm，而半连续式是指轧钢机的布置型式。2.3方案的选择2.3.1总体思路的选择根据给定参数确定各道次压下量，确定工作辊、支承辊的基本参数并计算最大轧制力和最大轧制力矩，根据最大轧制力确定电机，校合电机。合格后根据电动机的参数选择万向接轴和联轴器，校合其中的十字轴、轴叉及轴承。确定工作辊轴承并校合，确定机架的基本参数并校合。轧钢机主传动装置的作用是将电机的运动和力矩传递给轧辊。在很多轧钢机上，主传动装置由减速器、齿轮座和联轴器等部件组成。某些板坯轧机及板带轧机，主传动是由电动机直接传动轧辊的。轧钢机主传动装置各组成部分作用如下 （1）减速机 在轧钢机中，减速机的作用是将电动机较高的转速变成轧辊所需要的转速，这就可以在主传动装置中选用价格较低的高速电机。确定是否采用减速机的一个重要条件，就是要比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电机与高速电机之间的差价。一般来说，当轧辊转速小于200250r/min时才采用减速机。但在可逆式轧钢机上，即使轧辊转速小于200250r/min时，也往往不采用减速机而采用低速电动机。因为这样的传动系统易于可逆运转。（2）齿轮座 当工作机座的轧辊由一个电动机带动时，一般采用齿轮座将电动机或减速机传来的运动和力矩分配给二个或三个轧辊。在电动机功率较大的初轧机、板坯轧机、钢板轧机上，往往不采用齿轮座，而用单独的电动机分别驱动每个轧辊。（3）连接轴 轧钢机齿轮座、减速机、电动机的运动和力矩都是通过连接轴传递给轧辊的。在横列式轧机上，一个工作机座的轧辊传动另一个工作机座的轧辊，也是通过连接轴传动的。轧钢机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴等。确定连接轴类型时，主要根据轧辊调整量和连接轴允许倾角等因素。对于轧辊调整量较大的初轧机、厚板轧机等，连接轴倾角有时达到810，一般采用万向接轴。（4）联轴器 联轴器包括电动机连轴器和主连轴器。目前应用最广泛的连轴器是齿轮连轴器。2.3.2轧钢机主传动装置的类型1由一台电动机驱动轧辊的轧钢机、2由两台电动机单独驱动两个轧辊的轧钢机、3由一台电动机通过齿轮座驱动轧辊的轧钢机。根据以上可以选择本次设计的2150四辊可逆式轧钢机采用第二种由两台电动机单独驱动两个轧辊的轧钢机。无减速器和齿轮座，采用万向接轴传递运动和扭矩。第三章 主要参数的确定 3.1轧制工艺表3.1道次（）轧前厚度（h）mm轧后厚度（h）mm压下量压下率=（h/h）%温度（t） 123452301801207540180120754021506045351921.733.337.546.6747.511701170117011701170轧制材料：q235原料规格：230mm1400mm6000mm成品规格：21mm1400mm65714mm单位重量：24.56吨3. 2 轧辊材料及主要参数的确定3.2.1初选轧辊材料在带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时要求辊面硬度要很高，故在选择轧辊材料是多采用铸铁轧辊。而支承辊在工作中主要受弯曲应力，且直径也较大。因此在设计中着重考虑轧辊的强度和轧辊的淬透性。所以，在实际的设计中多选用cr合金钢。由文献5，3-64可知：工作辊选择的材料为：50crnimo支承辊选择的材料为：60crmnmo3.2.2轧辊参数确定（1）辊身长度的确定在设计中主要是根据所提供的坯料尺寸和实际生产中的辊道宽度来确定辊身长度的，辊身长度决定了所轧板带的最大宽度，其关系为 (3.1)式中 辊身长度；板带材的最大宽度；随带材宽度而异的余量，当200mm时，取=500mm；当200毫米时，取=100200mm。本次设计为2150轧机则有 =2000mm a=150mm（2）工作辊直径的确定由文献1，表3-3可知： l/d1 =1.53.5常用比值（1.72.8） l/d2=1.01.8常用比值（1.31.5） d2/d1=1.22.0常用比值（1.31.5）比值l/d2标志着辊系的抗弯刚度，其值越小，则刚度越高。一般说辊身长度较大者，选用较大比值。辊径比d2/d1的选择，主要取决于工艺条件。当轧件较厚（咬入角较大）时，由于要求较大工作辊直径，故选较小的d2/d1值；当轧件较薄时，则选用较大的d2/d1值。因此，后板轧机和热带钢轧机粗轧机座比精轧机座的辊径比小些，热轧机比冷轧机的辊径比小些。对于支撑辊传动的四辊轧机，一般选d2/d1=34。 d2=21501194d1=1433614根据轧辊强度及允许的咬入角（或压下量与工作辊直径之比h/dg）来确定。即在保证轧辊强度的前提下，同时满足下列咬入条件： （3.2）式中 轧辊的工作直径；压下量；咬入角。由文献2，1-45 可知，四辊可逆轧机的最大咬入角，=1520；取=20最大压下量时：为安全取=1250mm 取16503.2.3工作辊和支承辊颈尺寸和的确定 辊颈尺寸是指辊颈直径和，它与所用轴承型式及工作载荷有关。辊颈直径因轴承径向尺寸所限，致使辊颈与辊身交界处通常成为轧辊发生破坏的薄弱环节。因此，在轴承外围尺寸允许的条件下，应尽可能使辊颈直径取得大一些。 = （3.3）式中 工作辊辊颈；工作辊辊颈。=687.5875mm根据理论与实际的考虑，=720mm。 = （3.4）式中 支承辊辊颈。=907.51155mm根据理论与实际的考虑，=960mm。=710mm，根据理论与实际的考虑=1200mm=1060mm，根据理论与实际的考虑=1200mm式中 工作辊辊颈长；支承辊辊颈长。3.2.4轧辊辊头的结构尺寸确定辊头尺寸指的是轧辊传动端的辊头尺寸。轧辊的辊头基本类型有梅花辊头；万向辊头；圆柱形辊头；带平台的辊头。为了装卸轧辊轴承的方便，辊头用可装卸的动配合扁头。此时辊头平台更为适合，其结构尺寸如图2.1所示：图2.1 带平台的辊头 = （3.5） = （3.6）式中 轧辊辊头直径； 轧辊辊颈。=648684mm，取=650mm=(0.90.95)1060=9541007mm，取=1000mm式中 工作辊辊头直径； 支承辊辊头直径。=540mm，取=540mm=795mm，取=800mm式中 工作辊辊头平台；支承辊辊头平台。3.3 轧制力的计算3.3.1 计算变形阻力所扎的扎件是q235由文献1，表2-1可知，q235变形阻力公式系数各项参数如下表：表3.2q235=3.665=-2.878=-0.122=0.186=1.402=0.379=151.2由文献1，2-34可知，= （3.7）式中 基准变形阻力；变形温度影响系数，=；变形速度影响系数，=；变形程度影响系数。=1.402。= （3.8）式中 真实平均变形程度；相对变形程度。= （3.9）式中 变形程度；相对变形程度 将所得数据列入表3.3中表3.312345 ()21.733.337.546.6747.7514.522.22531.131.70.1570.2510.2880.3730.381粘着理论： u= （3.10）滑动理论： (3.11)式中 轧辊的圆周线速度； ； 轧制前、后轧件高度（厚度）； 接触弧水平投影长度， 未知下面求各段轧制时的和 表3.412345（mm）176.78193.65167.71147.90108.97(mm)20515097.557.530.5下面求一下文献1，2-140知咬入角 （3.12）=16.26 由文献2，3-1知摩擦系数 （3.13）设轧制温度为1100根据正常咬入条件（）可以得出 才能正常轧制轧制速度的制定由实际鞍钢2150最高轧制速度为 式中 咬入速度 轧制速度符合咬入条件根据式子3.7计算可得第一道次： t=采用粘着理论（外区影响是主要的）第二道次： 则 第三道次：则有第四道次： 则采用滑动理论 根据1，2-8，1，2-9得 （ 3.14） 第五道次： 则采用滑动理论 表3.5道次1234559.4370.5275.6881.2585.833.3.2计算平均轧制力和总轧制力轧件对轧辊的总压力为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积的积= （3.15）接触面积的一般形式为 （3.16）式中 、轧制前、后轧件的宽度； 接触弧长度的水平投影。由上面得出计算查1，图2-20可得由1，2-57b得出不 （3.17）第一道次：（外区影响是主要的）第二道次：由图1,2-23得=1.056第三道次：由图得=1.172第四道次：由图查得=1.402第五道次：由图查得=1.676表3.61234572.1785.64102.00131.00165.3317.7823.2623.9927.1425.23最大轧制力为27.14，为第四道轧制时产生的只要计算最大轧制力时的力矩就可以了传动辊所需要的力矩为轧制力矩，由工作辊带动支承辊的力矩与工作辊轴承中摩擦力矩三部分之和，即由1，2-124得 （3.18）轧制力矩由1，2-125得 （3.19） 式中 p-轧制力 -轧制力力臂，其大小与轧制力的作用点及前后张力大小有关轧制时前后张力则 （3.20）而由1，2-139知 （3.21）下面是带张力轧制时（时）四辊轧机轧辊受力图 图2.1 由（3.21）、（3.20、（3.19）可求第一道次： 则第二道次： 则第三道次： 则第四道次： 则第五道次： 则表3.7道次12345轧制力矩（knm）1571.572251.572011.562008.361374.28最大轧制力矩出现在第二道次，下面只要计算第二道次的总力矩就可以了由1，2-1261，2-127知 （3.22） （3.23） 式中 -工作辊与支承辊连心线与垂直线夹角 （3.24）-轧辊连心线与反力r的交角 （3.25）为摩擦圆半径 轧辊轴承摩擦系数，=0.004；-反力r对工作辊的力臂 （3.26）-工作辊轴线相对支承辊轴线的偏移距由1，2-141知与摩擦系数及变形区特征参数有关的系数 可逆轧制时，工作辊向入口端或出口端偏移，其效果相同。为保证工作辊稳定当选择的偏移距取则根据（3.24）、（3.25）得 则有 求工作辊摩擦力矩由1，2-128可知 （3.27） 式中 f-工作辊轴承处的反力，当时，；当时，；当时，由（3.27）可知则有 所以根据（3.18）可求出 总传动力矩 第四章 电机的选择 4.1初选电动机根据选折电机3idq5852-8da0d-z8000 功率 转速40/90 4.2计算轧机主电动机上的力矩主电动机轴上的力矩由四部分组成，由1，2-149可知 （4.1） 式中 主电动机力矩； 轧辊上的轧制力矩； 附加摩擦力矩，既当轧制时由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其他转动件中的摩擦而产生的附加力矩。 空转力矩，即轧机空转时，由于各转动件的重量所产生的摩擦力矩及其它阻力矩 动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件由于有加速或减速所引起的惯性力所产生的力矩； 电动机和轧辊间的传动比2150轧机采用电机直接带动轧机靠变频调速则 式中 （4.2） -主电机到轧辊之间的传动效率，其中不包括空转力矩的损失取 空转力矩一般取额定功率的5 4.3电动机校核4.3.1过载校核 所选电机合格4.3.2发热校核由1，2-162知 （4.3） 式中 （4.4）对可逆运转的电动机运转方式的基本要求为：轧辊低速咬入轧件，然后增加速度，速度达到定值后等速进行轧制。轧件轧制结束前，降低速度，在低速时把轧件抛出。这种作业方式的电动机转速和力矩与时间的关系，如下图所示。图4.1由图4.1可以看出，电动机转速和力矩与时间的关系可分为五段来研究。空载启动阶段：转速（要如轧件时的转速），力矩；咬入轧件后的加速阶段：转速（稳定运转的转速），力矩；稳定速度轧制阶段：转速不变，力矩；带有轧件的减速阶段：转速（抛出轧件时的转速），力矩；制动阶段：转速力矩。上诉五阶段中，每阶段所需时间可由下列公式求得。空载启动阶段 咬入后的加速阶段 带有轧件的减速阶段 制动阶段 稳定速度轧制阶段 根据电动机负荷图，求出等值力矩，由1，2-176得 （4.5）由1，2-162知满足以下条件则电机合格 或 由（4.5）可知即则电机合格第五章 连接轴与连轴器的选择 5.1连接轴介绍及优点轧机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴（一头为万向铰接，另一端为梅花轴）和齿式接轴。根据1，表7-2选择十字铰链万向接轴。带滚动轴承的十字轴式万向接轴近十几年越来越多地应用与轧钢机主传动中，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势，因为他具备如下优点：1） 传动效率高 由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小，传动效率可达到98.7%99%，可以降低电力消耗5%15%：2） 传递扭矩大 在相同回转直径的情况下，比滑块式万向接轴能传递更大的扭矩。由于叉头强度限制，目前国内使用的十字轴式万向接轴，传递扭矩多在800 以下。我国以生产了承载1500的接轴。国外系列最大传递扭矩最高可达54008300；3） 传动平稳 由于传动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减少，约为滑块式万向接轴的，提高了产品质量；4） 润滑条件好 用润滑脂润滑，易密封，没有漏油现象，耗油量小，省去了润滑系统，改善了生产环境，节约了保养维修费用。5） 噪音低 使用滑块式万向接轴，空车运行时，噪音高达8090,轧制时高达60。而使用十字轴式万向接轴，噪音可降低到3040，改善了工作环境，有利于保障操作工人的身体健康；6） 使用寿命长 一次使用可达12年以上，可减少更换零部件的时间和费用；7） 允许倾角大 可达1015，用于立辊轧机可降低车间高度，节省投资8） 适用于高速运转。十字轴式万向接手主要由轴套叉头，十字轴组成，在厂方帮助下，确定基本参数：回转直径1120mm 、公称扭矩3120 、接轴许用工作倾角5。其损坏形式有叉头凸起部分被压堆了、十字式轴根部发生断裂、十字轴的滚动轴承粒发生碎裂、剪断和点蚀、轴承盒被撕裂、联接螺栓头断裂以及螺纹与光杆的交界处发生断裂等。5.2零件材质的确定及受力分析5.2.1材料选择十字轴连接螺栓为40、轴承盒的材质为40 十字轴425.2.2十字轴式万向联轴器的受力分析图5.1 a)为从动轴受到最大附加弯矩（=0、180）b)为主动轴受到最大附加弯矩（=90、270）根据瞬时功率相等条件，由7，294-17得从动轴上的转矩为 （5.1）当时，从动轴上的转矩达到最大值由7，294-18知 （5.2）当时，从动轴上的转矩减少到最小值。 （5.3）由转矩产生作用于主动轴叉和十字轴颈处的圆周力 作用于从动轴叉孔和十字轴颈处的圆周力，其最大值由7，294-20得由附加弯矩在十字轴轴径与轴叉孔处产生的附加作用力为在主动轴叉上的附加作用力的最大值由7，294-23 在从动轴叉上的附加作用力的最大值由7，294-24 5.3十字轴的校合 图5.2基本参数 由1，7-53知 （5.4）式中 k工作条件系数，对于不可逆轧机，k取为1.11.3，对于可逆轧机，k取1.31.5； 长期作用在接轴上的最大力矩由6，29.4-26得 （5.5）式中 联轴器的计算转矩 十字轴中心到轴径中部的距离 轴径中部至轴肩的距离 轴径直径和内径十字轴材料的许用弯曲应力，一般取 =/33.5 十字轴材料的屈服极限 由3，表3.3-12查得42的屈服极限则 =930/33.5=310265.72 由（5.5）求 由上面计算可知 所以十字轴选择的尺寸合格5.4轴叉校核轴叉与十字轴组成连接支撑，在联轴器工作过程中，产生支承反力，轴叉体受到弯曲叉头根部应力最大可作为强度计算时的危险截面，截面形状比较复杂，为了简化计算按实际情况可转化为矩形截面。下图为轴叉危险截面形状：图5.3轴叉基本参数为 截面上的弯曲应力 （5.6）截面上的剪切应力 （5.7）式中 作用于轴叉孔上的力， 轴叉孔上力作用点至nn截面的距离 轴叉孔上力作用点至nn截面对称中心的距离 nn截面的抗弯模量 对椭圆截面： 对于矩形截面： nn截面的抗扭模量 对椭圆截面： 对于矩形截面： ，值可通过比值查 6，表29.4-18得 椭圆的长短半轴或矩形边长 由强度理论，可得其强度条件，由6，29.4-31知 （5.8）式中 轴叉材料的许用应力，对于经调质处理的钢， =80120根据以上可计算对于主动轴上的轴叉有 查表6，表29.4-18得=0.267 由此可得 主动轴轴叉合格对于从动轴上的轴叉有 由此可得 从动轴轴叉合格5.5十字轴轴承的尺寸的确定和校核：十字轴所用滚动轴承一般都没有内圈和外圈,直接 图5.4以轴颈表面作为内圈滚道,外滚道则制在轴承套圈的内表面上,当轴承套外径一定时,套圈的壁厚与滚动元件直径无关,滚针的直径一般不应小于1.6mm 以免压碎。结构与尺寸如图所示=29 mm , =23 mm , = 344 mm ， mm （5.9） 滚针间的平均间隙，一般取 0.0050.025由于本十字轴采用双列滚针则 验算滚针与轴颈的接触应力 （5.10） 式中：许用接触应力，常用材料轴承钢=2000 2240 滚针的有效接触长度； 轴颈的直径； 滚针直径； 滚针所受的最大径向力； 轴承上的径向载荷； = =910.58 =2000 所以轴承的设计满足要求。验算轴承的寿命由6，29.4-29知 （5.11）式中 联轴器转速 轴间角 （） 联轴器的计算转矩 十字轴中心至轴颈中部的距离 轴承的额定动载荷 ，可查滚动轴承手册，当缺乏数据时，可按下式计算 （5.12） 轴承中滚动体的列数 接触角，滚子上合成载荷向量与轴线垂直平面的夹角，对向心圆柱滚子轴承， 系数，其值与轴承材料、滚动体与滚道的接触形式、结构尺寸等许多因数有关。一般可以查表6，294-16 由6，表294-16查则可求得 所以可以求得轴承的寿命为 则选用的轴承符合设计要求第六章 机架的结构尺寸确定及校核 6.1机架主要结构尺寸的确定机架的主要结构尺寸包括：机架窗口高度（h）和宽度（b）以及机架立柱断面尺寸（f=lb）。6.1.1窗口宽度的确定由文献1，5-152可知， b=（1.151.30） （6.1） 式中 支承辊直径，由第一章计算得，=1650mm。所以 b=（1.151.30）1650=1897.52140mm取传动端 b=2700mm。为了便于更换轧辊，在闭式机架中，换辊侧（非传动侧）的窗口宽度比传动侧的窗口宽度应大10毫米。所以传动侧窗口宽度=2710mm。6.1.2窗口高度的确定由文献可知 （6.2）式中 工作辊直径；支承辊直径；窗口高度。mm取 =8940mm6.1.3断面尺寸的确定由文献可知， （6.3）式中 断面面积；支承辊辊径的直径。1083014440cm2在现代化的板带轧机中，为了提高轧件的轧制精度，有加大立柱断面的趋势。其截面形状接近正方形,在实际的生产中也是这样用的，所选的断面积可以大于理论的计算值，但不能小于理论值。因此，长l=840mm；宽b=1200mm；则=1008000mm2。6.2 机架强度计算 图6.1 机架简图 图6.2 1-1截面简化模型1-1截面是上横梁中间截面，按此截面计算1.确定形心 矩形：20002055=4110000矩形： 110060=66000 2000-30=1970 mm矩形： 矩