机械毕业设计（论文）-液压压下式带钢矫直机的设计【全套图纸】.pdf

内蒙古科技大学内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）本科生毕业设计说明书（毕业论文）题题目：液压压下式带钢矫直机的设计目：液压压下式带钢矫直机的设计学生姓名：学生姓名：学学号：号：200540401342专专业：机械设计制造及其自动化业：机械设计制造及其自动化班班级：机级：机械械三三班班指导教师：指导教师：内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）I液压压下式带钢矫直机的设计液压压下式带钢矫直机的设计摘要摘要:9辊的辊式带钢矫直机的设计。其中有两个夹送辊，七个矫直辊。此设备主要用来矫直钢板的纵向弯曲、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲和镰刀弯曲以及其他类型的复杂变形的机器。该机器利用钢板在轧辊间经过多次反向弯曲，使原始曲率的不均匀度逐渐减小，进而矫直。本次设计主要是在给定的参数下对带钢矫直机进行了全方面的具体的设计。其中包括对电动机、主减速器、高低速联轴器、分轴箱、滑块式万向接轴、液压压下装置和矫直机主体部分的设计。其中包括电机的选取，减速器的选取，分轴箱的设计，液压压下部件的整体设计等。而且对主体设计机器的传动形式、机器的组成结构、主要技术参数和各主要零部件的设计校核。进行了较为详细的说明。关键词：关键词：9辊带钢矫直机：辊式：塑性变形；液压压下式全套图纸，加全套图纸，加153893706内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIUnderthepressureofhydraulicsteelstraighteningdesignAbstract:9rollrollerstripstraightenerdesign.Therearetwoclipsendsrollersvenstraighteningroller.Thisequipmentismainlyusedtoregardthelongitudinalandtransversebendingplateedgebendingwavesandladlecurveandsickleamongothertypesofcomplexbendingdeationofthemachine.Thismachineusesteelinreversebendafterseveraltimesbetweenrollmketheoriginalcurvaturenotuniitydecreasegraduallystraightening.Thisdesignismainlyinthegivenparametersofthestraightenerstripallaspectsofthedesignofconcrete.Includingthemotormainreducerhighandlowspeedcouplingscrankpointsslideblocktypeuniversalpickaxishydraulicpressingdeviceandstraightenerbodypartdesign.Includingtheselectionofthemotorselectionofgearreducerthedesignofcrankpointshydraulicpresspartsofthewholedesignandsoon.Designofmachinesmainbodyandtransmissionmchinestructuremintechnicalparameterstemainpartsofthedesign.Foramoredetailedexplanation.内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIIKeywords:9rollstrapstraightenerRollerPlasticdeationHydraulicpress目目录录摘要Abstract第一章概述11.1冷轧钢板、带材的简介及其工艺过程11.1.1板带材的重要性11.1.2钢板冷轧工艺过程11.2矫直理论11.2.1矫直方法的种类及相关介绍21.2.2矫直原则31.3辊式矫直机的型式41.3.1平行辊列矫直机4IIIIII内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IV1.3.2单倾斜矫直机41.3.3双倾斜辊列矫直机41.3.4改进型单倾斜列矫直机51.3.5小变形矫直方案51.3.6大变形矫直61.3.7矫直机的结构及其工作原理61.3.8设计方案的简介71.4设计方案的简介71.5液压压下系统简介7第二章带钢矫直机基本参数的计算92.1矫直机基本参数的确定92.1.1矫直机设计参数92.1.2辊距和辊径的确定92.1.3辊身长度的取定112.2矫直机力能参数确定122.2.1矫直力的确定122.2.2辊上的力矩确定142.2.3功率确定15内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）V第三章电动机的选择163.1转速的确定163.2型号的选择16第四章选择减速器184.1减速器型号的确定184.2热功率的校核18第五章联轴器的选用205.1高速联轴器的选用205.2低速联轴器的选用21第六章分轴箱的设计226.1分轴箱的作用和结构选择226.2分轴箱中齿轮基本参数的确定236.3齿轮强度校核246.4轴承的选用25第七章滑块式万向接轴的设计267.1万向接轴材料和结构尺寸的确定267.2万向接轴的校核27第八章矫直机辊子的设计30内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VI8.1辊子材料的选择308.2辊子的结构设计308.3辊子的强度矫核318.4键的选择和校核35第九章矫直机压下装置的设计379.1矫直机液压压下装置的类型及其结构379.2机架的设计389.3压下装置的设计399.4机架上的螺栓设计41参考书目43致谢44内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）1第一章第一章概概述述1.1冷轧钢板、带材的简介及其工艺过程冷轧钢板、带材的简介及其工艺过程1.1.1板带材的重要性板带材的重要性板带材作为钢铁行业的一种重要产品，对国民经济的发展起着重要的作用。所以板带材应用范围非常广泛，工业先进国家钢板产量占钢产量的50%-60%。我国的板带材生产量在世界上占很大的比重，但在板带材的质量上却一直不是很可观，所以提高板带材的质量一直是我们面临的一大难题，而对板带材的矫直作为一道必不可少的工序，对提高板带材的质量也起着一定的影响。板带钢按制造方法可分为热轧板带和冷轧板带。按用途分为锅炉板、桥梁板、造船板、汽车板、电工板等。按带钢产品的厚度可分为：中厚板：厚460mm长度可达25m，一般成块供应；薄板：厚0.24mm，宽度可达3m，可剪切成定尺长度、也可成卷供应；箔才：厚0.0010.2mm，宽至20600mm，一般成卷供应；1.1.2钢板冷轧工艺过程钢板冷轧工艺过程热轧带钢酸洗冷轧退火平整剪切检查分类包装入库。由热轧厂供应的热轧卷要进行酸洗。酸洗的目的是要去除带钢表面的一切非金属成分，尤其是氧化物。酸洗后、热轧卷进入冷轧机组进行冷轧。在冷轧时、采用大量乳化液来冷却轧辊，这些乳化液往往粘附在带钢表面，这些残留物就给带钢的下一道工序平整和退火带来困难。冷轧后的带钢必须进行电解脱脂。电解脱脂后的带钢要进行退火，退火的目的是用来消除冷轧时所产生的冷轧加工硬化。带钢经过平整机组、对带钢表面进行平整，最后经过横切机组，剪切成单张薄钢板。1.2矫直理论矫直理论轧件的矫直就是是轧件使轧件承受某种方式的和一定大小的外力作用，产生一定的弹塑性变形当上述外力去除后，在内力作用下又产生弹性恢复变形，直到内力达到新的平衡，得到所要求的形状。矫直过程，实质就是弹塑性变形的过程。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）2按轧件的应力和应变状态可分以下几种基本矫曲:弯曲矫直、拉伸矫直、拉弯矫直和扭转矫直。实验分析和计算结果表明：对于轧件横断面的高宽比值很小的和轧件高度与支点间距比值很小的矫直过程，轧件产生弯曲变形时，平行于中性层的纤维的伸长和缩短，是由弯矩所引起的正应力在起主要作用，切应力的影响很小，可忽略不计。这牙膏，材料力学中的关于弹性层的距离，横截面仍为平面，只是扭转一个角度而仍与中性层相垂直。1.2.1矫直方法的种类及相关介绍矫直方法的种类及相关介绍（一）压力矫直法压力矫直方法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。（二）平行辊矫直法平行辊矫直法是把间断的压力矫直法变成辊式连续矫直法，从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律进行多次反复压弯已达到矫直目的。不仅显著提高工作效率，而且能获得很高矫直质量。这种矫直法在板材、及型材矫直中得到广泛应用，不仅能矫直板材的主弯曲，在增加轴向调节条件下也能矫直其侧弯曲；不仅能矫直板材的纵向波浪，在增加弯辊措施后，也能矫直其横向波浪，即矫直其瓢曲。利用两组平行辊将其辊系进行直角组合或称平立辊组合，即将一组水平辊与一组垂直辊组合起来形成复合辊系可以二维弯曲严重的线材。及小型材进行有效地矫直。（三）斜辊矫直法斜辊矫直法是专门用于圆断面条材的矫直法，辊子与圆材倾斜相交，辊子转动时圆材既旋转又前进，辊子对圆材的压弯轨迹成螺旋线形，即压弯的方位是按螺旋形改变。而且螺旋线的导程越小，矫直效果越好。斜辊矫直法是一种全方位的矫直法。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）3（四）拉弯矫直法板材在辊式矫直机上矫直时，板材是在矫直辊的压力作用下发生纯弯曲弹塑性变形，其中性层即零应力轴线仍然是矩形截面的几何轴。带材在连续张力矫直机上矫直时，在张力辊的张力作用下，横截面产生均匀的拉伸应力。即获得均匀的塑性伸长。带材在连续拉弯矫直机上矫直时，受到张力辊的拉伸作用的同时又受到弯曲辊反复弯曲的作用。因此带材在拉伸变形和弯曲变形的复合作用下获得矫直的。1.2.2校正原则校正原则1.矫直质量不完全取决于辊数，后几个矫直辊的作用较小。关键在于正确的调整，使各个矫直辊都发生矫直作用。在消除矫直板材的内应力和矫直加工硬化作用大的板材时矫直辊辊数需多一些。2.矫直质量的好坏主要在于合理地确定相对矫直曲率，若矫直曲率太小，则需要增加辊数才能获得同向剩余曲率；若相对矫直曲率过大，能量消耗则相应增加。3.正确地调整出口矫直辊的相对矫直曲率，才能既发挥矫直辊的矫直作用，又保证板材矫直后平直。对倾斜辊列矫直机，应去Cp(n-2)稍大于1.0；对平行辊列矫直机，应调整出口处最后一个矫直辊，即第n号矫直辊，使板材在第n-1号矫直辊下的相对矫直曲率等于相对弹复曲率，即Cp(n-1)=Ct(n-1)，以保证板材矫直后的平直的。但是由于平行滚列矫直的板材最终剩余曲率较大，因而多用于中厚板矫直。如果经平行辊列的矫直机矫直后的板材还要进行表面加工。必须在经过张力矫直矫直，以消除较大的残余内力。4E1E比值越大越难矫直。当线性硬化弹塑性材料与理想弹塑性材料相比，在其他条件相同时，不仅要采用较大的相对矫直曲率所需的矫直辊数也较多些。从而矫直功率消耗也大些。1.3矫直机的型式矫直机的型式辊式矫直机的矫直原理是，使板带材在矫直辊压下力的作用下，进行纯弯曲，发生弹塑性变形，当矫直力消除，板带材弹性回复后，消除了一部分原始曲率。剩余的曲率则为下一个矫直辊的原始曲率。经过多个矫直辊的作用，剩余曲率逐步减小，板带材趋于平直。按矫直辊的排列方式划分矫直机的型式，反映矫直质内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）4量的优劣和应用范围。可分为五种结构型式：平行辊矫直机、单倾斜辊列矫直机、双倾斜辊列矫直机、改进型单倾斜辊列矫直机及具有不同辊距的矫直机。1.3.1平行辊列矫直机平行辊列矫直机多用于矫直中厚板材，通常其矫直辊数为513个，其中57辊的矫直机多用于矫直中厚板。图1.1平行辊列矫直机1.3.2单倾斜单倾斜矫直机矫直机多用于矫直中薄板材，矫直辊数从923，甚至多达29辊。原则上被矫板材的宽度与厚度之比越大，采用的辊数就越多。图1.2单倾斜矫直机1.3.3双倾斜辊列双倾斜辊列矫直机矫直机矫直薄板时效果最好。入口倾角不但提供了良好的咬入条件、而且入口区内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）5的矫直辊还可对板材进行一定程度的矫直。最大变形区的两排矫直辊互相平行，使板材进入前就得到较大的弯曲矫直。出口区矫直辊的倾角使得板材受到由大到小的弯曲矫直，最后趋于平直。图1.3双倾斜辊列矫直机1.3.4改进改进型型单倾斜列单倾斜列矫直机矫直机它是在单倾斜式的基础上吸收了双倾斜咬入条件的优点，入口端上排第一二个矫直辊中心抬高了一个极其有限的距离，从而改善了薄板的咬入条件。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）61.3.6大变形矫直方案大变形矫直方案这是使具有不同的原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度。形成单值曲率、然后按照矫直单值曲率轧件的方法加以矫直的方案。对于有加工硬化的材料的轧件，在采用大变形方案时，由于材料硬化后的弹幅曲率较大，故反复弯曲的次数应增多或加大反弯曲率值。采用大变形矫直方案，可以用较少的辊子获得较好的矫直质量。但若过分增大轧件的变形程度，则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量。增大矫直机的能量损失。1.3.7矫直机的结构及其工作原理矫直机的结构及其工作原理本设计中传动装置的类型为电动机的转动和力矩通过联轴器、减速器、分轴箱、联接轴、而传给矫直机的七个矫直辊和两个夹送辊。传动方案简图：万向接轴联轴器矫直机本体分轴箱联轴器减速器电动机图1.5矫直机传动方案简图在本次设计中我们采用了适合于冶金用的YER型异步电动机。这种电动机运转时间长，足以使电动机的温升达到与其额定电流相应的稳定值。传动系统中的主减速器采用了二级圆柱齿轮减速器，选用了外啮合渐开线圆柱齿轮减速器，适用于冶金，可用运于正反向运转。工作环境为-4045度。传动系统中常采用刚性联轴器、弹性联轴器、补偿联轴器三种。由于弹性联轴器具有结构简单、维护方便、寿命长、能缓冲减震以及价格相对较为低廉等特点，本设计采用了弹性联轴器。.联接轴是用于连接矫直辊与分轴箱之间的传动轴。由于设计方案的上辊行程内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）7比较大，又想使设计的矫直机结构紧凑，导致了调整的角度会很大，对轴的要求就会更高。故本设计中采用了滑块式开式万向接轴，这样、可很好的适应传递扭矩大、倾角大的要求。滑块式万向接轴传递的扭矩范围一般为503000KNm。滑块式万向联轴器是由轧辊扁头、带叉头的接轴、传动端扁头、衬瓦以及中间只有方行或圆形的销轴组成。根据扁头或叉头的形状，滑块联轴器可分为开式铰链、闭式铰链和带劲板式铰链三种形式。压下装置用来实现调整工作辊的垂直位置，从而改变矫直量。一般有手动和电动或液压三种形式。而在本次设计中采用电动形式，即电动机带动蜗杆减速器在通过压下螺旋副来实现。为了消除螺旋副之间螺纹间隙，设有平衡装置。并且由于行程不大，大部分采用弹簧平衡。1.3.8设计方案的简介设计方案的简介根据带钢的板厚和矫直速度的要求，本方案采用九辊集中驱动，在矫直机本体的前方设置了两个夹送辊，。下矫直辊及下夹送辊安装在下滑块中；上矫直辊及上夹送辊安装在上滑块中，矫直机本体的下辊与机架相连，上排辊中间的三个辊是由是个液压缸控制集中压下，两边的矫直辊是由两个液压缸控制压下的，这样设计的优点是可以有效地控制带钢板材的矫直质量，它是通过两边的受两个独立控制的液压缸的矫直辊的调节来实现的。这种结构型式使上排辊既能整体平行调整，又可整体倾斜调整。由于设计的矫直机用于矫直宽度为400500mm，厚度为25mm的钢板，所以本设计的矫直机的工作机座选择台架式，台架式矫直机多用于中厚板的矫直。并且为了防止带钢在机架工作辊上打滑，采用了九个工作辊均驱动的形式。同时为了防止带钢穿过时发生偏斜而划伤机架内侧和破坏带钢边缘。夹送辊调整和矫直辊的调整方式相同。设置两个夹送辊可以更好的咬入带钢板材，同时还可以防止跑偏。在矫直过程中因为摩擦的存在使温度分布不均或交替变化而引起温度应力，导致矫直辊表层过早磨损或脱落、弯曲，这对矫直质量影响很大，所以矫直辊的材料选择也是非常重要的。另外、本矫直机的辊子数目较少，而要完成对原始曲率的消除，就会增大对轧件的变形程度，从而增大钢板的内部的残余应力，从而影响矫直质量。所以采用了后辊单独调整，这样可以对这种不利因素有所减少。1.4一一般般的校正原则的校正原则内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）81.矫直质量不完全取决于辊数，后几个矫直辊的作用较小。关键在于正确的调整，使各个矫直辊都发生矫直作用。在消除矫直板材的内应力和矫直加工硬化作用大的板材时矫直辊辊数许多一些。2.矫直质量的好坏主要在于合理地确定相对矫直曲率，若矫直曲率太小，则需要增加辊数才能获得同向剩余曲率；若相对矫直曲率过大，能量消耗则相应增加。3.正确地调整出口矫直辊的相对矫直曲率，才能既发挥矫直辊的矫直作用，又保证板材矫直后平直。对倾斜辊列矫直机，应去Cp(n-2)稍大于1.0；对平行辊列矫直机，应调整出口处最后一个矫直辊，即第n号矫直辊，使板材在第n-1号矫直辊下的相对矫直曲率等于相对弹复曲率，即Cp(n-1)=Ct(n-1)，以保证板材矫直后的平直的。但是由于平行滚列矫直的板材最终剩余曲率较大，因而多用于中厚板矫直。如果经平行辊列的矫直机矫直后的板材还要进行表面加工。必须在经过张力矫直矫直，以消除较大的残余内力。4E1E比值越大越难矫直。当线性硬化弹塑性材料与理想弹塑性材料相比，在其他条件相同时，不仅要采用较大的相对矫直曲率所需的矫直辊数也较多些。从而矫直功率消耗也大些。根据带钢的板厚和矫直速度的要求，本方案采用九辊集中驱动，设有两个夹送辊，矫直机本体的下辊与机架相连，上排辊中间的三个辊是由是个液压缸控制集中压下，两边的矫直辊是由两个液压缸控制压下的，这样设计的优点是可以有效地控制带钢板材的矫直质量，它是通过两边的两个受独控制的液压缸的矫直辊的调节来实现的。这种结构型式使上排辊既能整体平行调整，又可整体倾斜调整。此外设置两个夹送辊可以更好的咬入带钢板材，同时还可以防止跑偏。1.5液压压下系统的简介液压压下系统的简介液压压下系统需要有保压回路、平衡回路、调速回路、换向回路、锁紧回路、卸荷回路和补油回路等等。液压缸上装有液压压力传感器，每个液压缸有两个位置传感器（光栅式），按对角线布置在活塞两侧，和液压伺服阀、液压比例阀共同对矫直辊的位置进行控制。液压缸的橡胶环包有聚四氟乙烯，减少摩擦阻力。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）9图1.6利用蓄能器的保压回路1液压泵2单向阀3压力蓄能器4蓄能器5三位四通电磁换向阀6液压缸7二位二通电磁阀8溢流阀利用伺服阀对带钢板材的厚度和位置进行控制。下图是该控制系统的原理图给定板厚板厚控制系统位置传感器压力传感器液压压下缸电液伺服阀伺服放大器图1.7伺服阀控制方块图内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）10第二章第二章带钢矫直机基本参数的计算带钢矫直机基本参数的计算2.1矫直机矫直机基基本本参数参数的的确定确定2.1.1矫直机设计矫直机设计参数参数带钢的宽度：b=400500mm，带钢的材质：普碳钢abMP610=，asMP360=，带钢的厚度：=2.05.0mm，矫直速度：V=0.2ms辊子数目：矫直辊9个夹送辊2个带钢的原始曲率：min201b2.1.2辊距和辊径辊距和辊径的的确定确定因带钢的厚度=2.05.0mm，所以对maxt进行校核。由资料1的公式（1146）得：maxt=SEhmin35.0式（2.1）式中：minh板带最小厚度，minh=2.0mm，s带钢屈服强度极限，asMP360=E带钢材料的弹性模量，由资料2表1-1-6得E=196-206aGP，取E=200aGP，所以：maxt=388.89mm，取maxt=389mm，根据资料1表114的公式内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）11tD=式（2.2）得：maxD=maxt式中：maxt最大辊距，maxt=389mm，系数，根据资料1表114得，=0.850.9，取=0.85，maxD最大辊径，所以：maxD=maxt=3890.85=330.65mm，取maxD=330mm，根据资料1表1149的公式得最小辊距为：mint=0.43maxhsE式（2.3）式中：maxh带钢最大厚度，maxh=5.0mm，E带钢材料的弹性模量，E=200aGP，s带钢屈服强度，asMP360=，所以：mint=50mm，根据资料1表114的公式tD=，得：minD=mint式中：mint最小辊距，mint=50mm，系数，取=0.85，所以：minD=42.5mm，取minD=42mm，根据确定辊距t时，应既满足最小厚度轧件的矫直质量要求，又满足矫直最大厚度轧件时矫直辊的强度要求原则，最后应使mint2.79MPa4.校核螺栓所需预紧力由5P65式（5-2）1(0.60.7)PsQA式（9.17）210.60.624037.129155911.776109922.754sPANQN=所以预紧力满足设计要求。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）43参考文献参考文献1邹家祥主编.轧钢机械北京：冶金工业出版社，20072成大先主编.机械设计手册（第五版）北京：化学工业出版社，20083冶金工业部武汉钢铁设计研究院主编.板带车间机械设备设计（下）北京：冶金工业出版社，19814刘鸿文主编材料力学（第四版）北