毕业论文2150F2精轧机主传动系统设计.doc

IV本科生毕业设计2150F2精轧机主传动系统设计摘 要 本次毕业设计的设计对象是2150F2精轧机主传动系统。轧钢机主传动系统主要由电动机、减速器、齿轮座、连接轴以及联轴节等组成。对于2150精轧机来说，其轧制要求有较高的精度，板型要有较高的平整度，就要对轧机的各个部件进行精准的设计。该论文主要以轧机的主传动为主题展开，对轧机主传动的设计就要求对于涉及到传动件的各个部件如电动机、减速器、齿轮座、连接轴、联轴器等进行设计计算，需要对轧机的轧制力、传动力矩和传动功率进行计算，对主电机容量进行选择，对设计好的主减速机的齿轮、轴以及联接轴进行强度校核，直到满足要求。本文通过几次反复的计算已满足要求。设计好轧机的尺寸结构以后需要对润滑方式的进行选择，并对轧机的经济性、环保性进行评估。当各个方面都满足时才是一个合格的设计。关键词：主传动；设计；校核；减速机;润滑；环保The Design Of The Main Driver Of 2150F2 Finishing millABSTRACT The designofthisgraduationprojectisthemaindrive structure of2150F2finishingmill. Themaindrivesystemofa rollingmill is mainlycomposedofanelectricmotor,a reduced,agearseat,a connectingshaftanda coupling. Forthe2150finishingmill,its rollingrequirementshavehigherprecision,theflatnessoftheplatemustbehigher,soitisnecessary tocarryoutprecise designofeachpartoftherollingmill. Thispapermainlytothe main driveforthetheme,designofthemaindriverequireseach componenttoinvolve transmissionpartssuchasmotor,reducer,gearseatandaconnectingshaft,couplingdesign andcalculation,calculationofrollingforceofrollingmill,therequireddriving torqueand the transmission power, theselectionofthemainthe capacityofmotor,reducerdesignof thegearshaftandthe connectingshaftandcheckthestrength ,untilthemeetthe requirements.Afterdesigningthesizestructureofrollingmill,itisnecessarytoselectthe lubricationmode,andevaluatetheeconomicandenvironmentalprotectionoftherollingmill.Whenallaspectsaresatisfied,itisaqualifieddesign.Keywords:maindrive;design;check;reducer;lubrication;environmentalprotection 目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 轧钢生产的国内外发展概况11.2 热带钢连轧机的现状及发展趋势2 1.3 实习厂情况介绍31.3.1 生产主要设备31.3.2 产品品种31.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程32 方案设计6 2.1 对2150F2精轧机主传动方案进行综合评价与比较6 2.1.1 概述6 2.1.2 方案评价与比较6 2.2 确定合理的主传动设计方案72.2.1 确定方案72.2.2 轧钢机主传动装置各部分的作用和类型73 主电机容量的选择103.1 轧制力计算103.1.1 设计参数103.1.2 轧辊基本尺寸103.1.3 变形阻力的计算113.1.4 平均单位压力的计算123.1.5 轧制力的计算133.2 传动力矩和传动功率的计算133.2.1 传动力矩133.2.2 电机功率的计算143.3 主电机容量的选择153.3.1 选择电动机容量153.3.2 电机容量校核154 主要零部件强度计算174.1 主减速机齿轮强度的计算174.1.1 齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数174.1.2 按齿面接触疲劳强度设计174.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计194.1.4 确定齿轮几何尺寸224.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核224.2 主减速机轴的强度计算24 4.2.1 按扭转强度条件初估轴径244.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度245 联接轴计算295.1 相关尺寸295.2 开口式扁头受力分析和强度计算295.3 叉头受力分析和强度计算30 5.4 万向接轴的许用应力31 5.5 轴体切应力的计算31 5.6 轴体的许用切应力316 润滑方式的选择327 安装、试车规程的制定347.1 安装规程的制定347.1.1 轧机安装的工艺流程图347.1.2 施工准备357.1.3 基础验收357.1.4 基准线和基准点设置357.1.5 垫板设置35 7.2 试车规程的制定367.2.1 试车准备36 7.2.3 安全措施368 环保性及经济性分析388.1 环保性分析388.2 经济性分析38结束语40致谢41参考文献42第 42 页辽宁科技大学本科生毕业设计1 绪论1.1 轧钢生产的国内外发展概况 中国轧钢生产水平与世界主要生产钢的发达国家比较，技术还相对落后很多。轧钢的生产主要以型钢为主，生产大、中、小型一起同时存在。不同企业的技术装备水平相差很多，有很高的能耗、成本。很多的国有企业还用二十世纪六十年代很老的设备和工艺生产方式。这是钢材品种、质量和生产效益较差的主要原因所在。 在加入WTO后，为适应国际钢材市场竞争的需求，国内的各大中企业都会采用当今和世界的相对先进的技术和装备，而且进行了大规模的技术改进。广泛地采用、新技术、新设备，对中国的轧钢生产的水平有了很大的进步，改进了一批先进的技术和高的附加值的品种，如家电用、汽车薄钢板，高档次石油钻套管，UOE人口径天然气输送管道钢管等。对于一批高难度的品着那个在组织技术攻关和引进外国先进技术，如高档次汽车用冷轧薄板、不锈钢冷轧薄板等。轧钢行业现状： （1）轧钢行业生产周期。对轧钢行业的市场增长率、产品品种、需求增长率、技术变革、竞争者数量、进入壁垒及退出壁垒、用户的购买行为等研判兴业所处于的发展阶段。 （2）轧钢行业供需平衡。通过对轧钢行业供给情况、进出口状况研判行业以及需求状况的供需平衡状况，以期望掌握行业市场饱和程度。 （3）轧钢行业竞争格局。通过对轧钢行业供应商的讨价还价能力和行业内竞争者竞争能力分析，掌握决定行业利润的五种力量。 （4）轧钢行业经济运行。主要是数据分析，有轧钢行业竞争企业个数、从业人数、销售产值、出口值、销售收入、产品成本、利润总额等等。 （5）轧钢行业市场竞争的企业主体。主要是企业的产品、业务状况、财务状况、市场份额、竞争策略和竞争力分等。 （6）投资及并购分析。主要是投资项目分析、并购分析、投资回报、投资区域、投资结构等。 （7）轧钢行业市场销售。包括营销理念、模式、策略、渠道结构和产品策略等。1.2 热带钢连轧机的现状及发展趋势 热轧宽带钢轧机的发展已有70多年历史，第一套热轧机在1926年诞生于美国。汽车工业、建筑工业、交通运输业的发展，使得热轧机冷轧薄钢板的需求不断增长，从而促进热轧宽带钢轧机获得了迅速和稳定的发展。促进热轧的宽带钢轧机及技术发展的主要因素是：要求其生产能力不断提高，从而钢卷质量不断扩大和轧制速度不断提高，同时提出扩大产品品种的要求；要求产品的尺寸精度和性能不断提高；受1973年中东石油危机的冲击而转向注意开发节约能源技术；进入20世纪80年代中期更加注重产品质量的提高，并对板形质量及带钢凸度和平直度提出更高的质量要求。 热轧宽带钢轧机生产的热轧板卷，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧、焊接、冷弯型钢的原料。带钢热连轧机自50年代起，在世界范围内已成为带钢生产的主要形式。目前世界上1000mm以上的热连轧机和带卷钢机有200余套。 带钢热连轧机具有轧制速度高、产量高、自动化程度高的特点，轧制速度50年代为1012m/s，70年代已达1830m/s。产品规格也由生产厚度为28mm、宽度小于2000mm的成卷带钢，使现有的带钢热连轧机年产量达350600万吨，最大卷重也由15t增加到70t。坯料尺寸及重量加大，要求设置更多的工作机座，过去的粗轧机组和精轧机组工作机座分别为24架和56架，现已分别增加到46架和78架，轧钢尺寸也相应增加。 现代的带钢热连轧除了采用厚度控制后外，还实现了电子计算机控制，大大提高了自动化水平，改善了产品质量，带钢厚度公差不超过0.5mm宽度公差不超过0.51.0，并具有良好的板形。 90年代以来，钢铁生产短流迅速开发和推广，薄板坯连铸连轧工艺的出现，正改变着传统的热连轧市场。自1987年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年已建成和拟建的有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 在热轧状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带圈产品。德国西马克公司CSP技术、德马克公司的ISP技术、奥钢联开发的Conroll技术等都已有用户采用。 传统的热轧带钢生产的新技术和新设备还有： 连铸坯热装热送和直接轧制。将连铸坯在600以上的高温直接装炉或先放入保温装置待机装入加热炉。直接轧制是把1050以上的高温连铸坯，经边部加热后直接轧制。 无头轧制。将粗轧后的带坯在中间轨道上焊合起来，并连续通过精轧组，精轧后将带钢切断并卷取。这样提高了成材率和生产率。 在线调宽及板坯大侧压技术。目前在线调宽有四种形式：独立的挤压可逆式大立轧辊、调宽机架、粗轧机配大型立轧辊。最大有效压下量可达300mm。 板形控制。随着对板带质量要求的提高，近年来出现了数十种不同结构的机型和辊系，还应用了在线磨辊技术。宽度自动的控制，厚度自动控制和带钢自动控制等技术又有了新的发展。1.3 实习厂情况介绍 本次主要参观了鞍钢股份热轧带钢厂的1780热轧生产线。1.3.1 生产主要设备 三座步进梁式加热炉、一台钢坯高压水除鳞箱、一台定宽压力机、三座立辊轧机、一架二辊可逆粗轧机、一台四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一台层流冷却装置、三台地下卧式卷取机以及相应的辅助配套装备。1.3.2 产品品种 热轧带钢的品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢：船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF深冲钢，无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等。 普通碳素结构刚板带：用于制造建筑结构，起重运输机械，工程、农用和建筑机械，铁路车辆及其其他各种结构。1.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程 本热轧带钢的生产工艺流程为： 连铸坯 板坯库步进式加热炉 废中间坯切割E1R1E2粗轧机可逆轧制 炉后高压水除鳞 保温罩飞剪切头尾精轧前高压水除鳞精轧机组轧制 带钢层流冷却 卷取机卷曲在线称重、喷印送冷轧 热钢卷库 钢卷运输系统运 钢卷检查 横切商品板 平整、分卷 管线刚用板 图1.1 1780热轧带钢的生产工艺流程 生产工艺流程简介：热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理标记后的合格连铸的板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸吧那批，有轨道送到本厂板坯库。 热连铸坯分别存放在四个板坯跨内 ，当连铸机和热轧机的生产计划匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接加到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求 计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后 ，按装料顺序 有辊道将板坯送到加热炉。 为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷轧坯间温差太大，可由计算机进行计算，或使冷轧坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般 加热到12001250出炉。 加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置 ，板坯在E1R1上轧制三道后，经辊道送到E2R2四辊可逆式轧机轧制三道次，轧制成3060mm的中间带坯。带坯经中间轧辊送至分拣减去带坯的头尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮送入到静轧机组轧制。 粗轧机组产生废带坯，有设置在中间轨辊道传动侧的废品推出机及推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间件辊道上的温差，在中间辊上设有保温罩。为减少切损，切头飞溅设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式轧机组轧制成厚度为1.219.0的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1F7精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。 成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后 ，使温度降到规定的卷取温度，由液压助卷机卷曲成钢卷。卷曲完后，有卸卷小车将钢卷拖出卷取机，经卧式自动打捆机打捆后，再有卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热轧钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。2 方案设计2.1 对2150F2精轧机主传动方案进行综合评价与比较 2.1.1 概述 轧钢机主传动装置功能是把电动机的力和力矩传递给给轧辊。在多数的轧钢机上，主传动装置都是减速机、齿轮座、连接轴和联轴器等部件共同构成的。2.1.2 方案评价与比较 1-电动机 2-电动机联轴节 3-减速机 4-主联轴节 5-齿轮座 6-联接轴 7-轧辊 图2.1 由一台电动机通过减速机后驱动两个轧 1-电动机 4-主联轴节 5-齿轮座 6-联接轴 7-轧辊 图2.2 由一台电动机不通过减速机直接驱动两个轧辊 方案一：如图2.1所示电动机的运动与力矩由电动机的联轴节2、减速机3、主联轴节4、齿轮座5和联接轴6而传给轧辊7。这种型式的主传动装置形式，通常用在不可逆式轧机的轧钢机上，也通常用于速度较低的四辊的可逆式轧钢机上。 方案二：如图2.2所示第二种型式的轧钢机，电动机1的运动和力矩由主联轴节4、齿轮座5、联接轴6而传给轧辊7.这种形式主传动装置在可逆和非可逆式轧钢机上都有使用，主要有两种情况： （1）由于轧钢机机体结构限制所以不能够采用轧辊单独驱动形式的可逆式轧机。 （2）如果从技术经济的方向上考虑，当轧辊转动速度相对较高时，在使用在低速电动机的花费，与采用的高速电动机并带有减速机的投资费用差距不多时，一般就会使用这种型式主传动装置。这样可以使轧钢机的主传动装置运行可损耗较少，并且结构比较简单。这种型式的主传动装置大多数都是用在轧辊的转动速度大于7275r/min的轧钢机结构。2.2 确定合理的主传动设计方案2.2.1 确定方案 在不可逆式的轧钢机上，由于负荷较为均匀因此可以不带飞轮，因此通常采用同步电动机。同步电动机的主要特点是功率因数高，能量的损失小，运行可靠性较好，对于轧制速度需要调整的不可逆式轧机，通常都会采用采用直流他激电动机。直流电动机具有启动、制动的转矩大，方便于快速启动及停车，容易改变速，改变速度性能好，方便控制，在过载时保持工作能力强等优点。而减速机可以使工作变得稳定，获得所要求转速。所以选择方案一，调速稳定，且传动效率较高。2.2.2 轧钢机主传动装置各部分的作用和类型 （1）电动机 轧钢机主传动主要较大的的优点是过载能力强、传动系统的功率大、动态响应速度快、力矩波动小。因为轧钢机对传动系统有较高的要求，所以一直以来都采用直流传动技术。但是，直流电动机的结构上存在转变方向问题，因此有不少缺陷和很难战胜并解决的难题。交流电动机能够解决直流电动机的缺点，其结构坚固简单、需要进行维护工作量较小、效率高、动态的性能好，单机容量可以超过直流电动机的转速、功率极限，因此它包含许多直流电动机没有的优点。 （2）减速机 在轧钢机中，减速机的主要作用是将电动机的高的转动速度转变成轧辊所需要的转动速度，就可以考虑选用价格相对较低的高速电动机。确定是否采用减速机的一个主要根据，最主要是比较减速机和摩擦损耗的花费是否低于低速和高速电机之间的差价，在一般情况下可以这么认为，当轧辊转速小于200250r/min的时候才去用减速机。当轧辊转速大于200250r/min，并采用减速机，采用低速电动机。 （3）齿轮座 当工作机座的轧辊是由一个电动机驱动的时候，齿轮座能够将电动机或减速机传递的运动与力矩分别分配给两个轧辊。（4）联接轴 在轧钢机上的齿轮座、减速机、电动机的运动和力矩，多数是由连接轴传给轧辊的。联轴器可补偿连接件的偏移，并具有吸引振动、缓和冲击的能力，例如万向联轴器可以在两轴存在较大角度是传递转矩。本次设计选用的是十字轴式万向联轴器。 （5）联轴节（器） 联轴节有电动机联轴节和主联轴节两种。电动机联轴节是连接电动机和减速机之间的转动轴，主联轴节则是连接减速机与齿轮座的传动轴。（6）压下系统 电机压下是比较常用的上辊调整装置，它包括电动机、制动器、减速机、压下螺母、压下螺丝、压下位置的指示器以及测压器等。压下装置的结构类型和轧辊的移动的距离、压下的速度以及动作频率有着十分密切的关系。按照压下的速度，电动的压下装置可以分成快速压下装置和板带轧机的压下装置。（7）压下螺丝 压下螺丝主要是由三部分构成的；与轧辊轴承相接触的部分称作为头部；具有螺纹的部分称为本体；而压下螺丝的传动部分称作为尾部，用来承受来自电机的驱动力矩。压下螺丝的螺纹和压下落幕的内螺纹相互配合，通过压下螺丝上下移动完成辊缝的调整。压下螺丝的螺纹有锯齿形和梯形两种形式。锯齿形的传动效率比较高，所以多数情况下用于快速压下装置；而梯形螺纹的强度较高，可以用于承受轧制力比较大的轧机的压下装置。压下螺丝最好是选用单线螺纹，只有在快速电动压下的装置中才会选用双线或多线螺纹。（8） 压下螺母 为减少压下螺丝在转动是会产生摩擦损失，压下螺丝多采用合金锻钢，而压下螺母采用高强度青铜或黄铜等材料。压下螺母结构上在满足受力条件外，还要考虑到有色金属的节约，所以压下落幕在结构上有组合和整体两种形式。在大型的轧钢机上，由于压下螺母的重量很大，为了节省有色金属，多数情况下会采用组合式结构。组合式螺母在加工制造和安装的过程中，必须要保证箱套和螺母的整体性，同时要求两种材质具有相近的弹性模量。（9）轧辊 轧辊是轧机的重要组成部件，主要由辊身、辊径和轴头三部分组成。辊身是轧辊的中间部分，并直接与轧件相接触，使轧件产生塑性变形。由于辊身在高温高压的条件下工作，不仅要承受和很大的轧制力，还承受着冲击负荷和用水冷却而产生的内应力与冷热疲劳等。因此辊身要有较高的强度和刚度，具有良好的稳定性和硬度，以满足轧制的要求。辊径位于辊身的两端，用来将轧辊支撑在轴承内。要求轴径要有足够的强度、耐磨性能以及一定的平滑度。轴头主要有三种形式：梅花轴头、万向轴头、带键槽的或圆柱形轴头。 3 主电机容量的选择3.1 轧制力计算3.1.1 设计参数原料尺寸：6.81880 成品断面尺寸：5.51880轧速： 轧件材质：45钢最大轧制力： 温度：T=10503.1.2 轧辊基本尺寸（1）辊身直径的确定 钢板车间中的轧钢机主要性能参数是轧辊的辊身长度，是由于轧辊能够轧制的钢板的最大宽度是由辊身长度确定的。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，辊身长度决定了所轧带钢的最大宽度，板带轧机轧辊的辊身长度应大于所轧钢板的最大宽度，即： （3.1） 式中a的值由钢板宽度决定。当时，当时，取。此时，。 由文献1，P81可知四辊精轧机座，及的常用比值为： 取2.5 取1.3 则（符合）（2） 辊径尺寸和的确定由文献1，P81查得，辊径直径和长度与轧辊的轴承类型有关。因此轧辊径向尺寸的限制，辊径直径要比辊身直径小。选用滚动轴承时，因为轴承的外径较大，一般地可以近似地选择。因此，考虑实际； ，考虑实际； 考虑实际，。3.1.3 变形阻力的计算 绝对压下量与轧件原始高度之间的比值称作相对压下量或者变形程度。 （3.2） 式中 ：轧制前的轧件高度； 轧制后的轧件高度； 轧制时，以绝对压下量来表示轧件在高度方向的变形程度，即轧制前后得轧件高度差 。 接触弧水平投影长度公式为： 轧制前后轧件的平均高度公式为： 滑移值 又由，且2150精轧机为中厚板轧机，所以选用西姆斯公式进行计算。并且采用滑动理论来计算变形速度： 式中：变形速度，是表示单位时间内相对变形量，即相对变形对时间的倒数。 由查表文献1，图2-10得： 由得。 变形阻力为： 3.1.4 平均单位压力的计算 由，查文献1，表2-23得轧制时在接触弧上产生地平均单位压力为： （3.3） 式中：应力状态影响系数； 考虑摩擦对应力状态的影响系数； 考虑外区对应力的影响系数，； 考虑张力对应力状态的影响系数；带入可以得到： 3.1.5 轧制力的计算 轧制的总压力为： 3.2 传动力矩和传动功率的计算 以下计算由文献1，P6164得出：3.2.1 传动力矩传动力矩公式为： （3.4）（1） 轧制力矩 轧制力矩公式为： （2） 工作辊传动支撑辊的力矩 工作辊传动到支撑辊的力矩的公式为： （3.5） （3.6） 由文献1，P61，在一般情况下，取。 由文献1，P60，滚动轴承的摩擦系数为。 则在支撑辊轴承处摩擦圆半径公式为： 轧辊连心线与反力的夹角， 反力对工作辊的力臂， 工作辊传动支撑辊的力矩为： （3） 工作辊轴承的摩擦力矩 工作辊轴承的摩擦力矩为： （3.7） 式中：工作辊的轴承处的摩擦圆半径，公式为： 工作辊轴承处的反力，公式为: 工作辊轴承的摩擦力矩为： （4） 传动辊所需要的总力矩： 3.2.2 电机功率的计算 所需电机功率计算公式为： （3.8）式中：主电动机到轧辊的效率，； 联轴节传递的效率，取0.95； 齿轮座传递的效率，取0.95； 轴承的效率，取0.98 。 轧辊的转速， 所需电机功率为： 3.3 主电机容量的选择3.3.1 选择电动机容量 根据过载条件选择电动机容量： 通过查阅文献10，表3-5初选电机型号为： TZYW10000-16/3250 额定转速： 额定功率： 从电机到轧辊的传动比为：3.3.2 电机容量校核 以下计算选用文献1，P68P75相关计算： 额定静力矩公式为： 各转动零件换算到主电动机轴上附加摩擦力矩的公式为： 换算到主电动机的轴上总附加摩擦力矩公式应为： 空转力矩是指由各个转动零件的重量所产生的摩擦损失，公式为： 主电动机上的总力矩公式为： 最大负荷公式为： 电动机过载系数，不可逆的电动机，取 最大负荷为： 因此，所选用的电动机合格。4 主要零部件强度计算4.1 主减速机齿轮强度的计算4.1.1 齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数 因传动的尺寸没有严格的限制，并且传动功率稍大。通过查阅文献2，表2-10，小齿轮选用40Cr调质，齿面强度为，取为；大齿轮采用45钢调质，齿面强度为，取为；精度8级。 选择小齿轮的齿数，大齿轮的齿数，取4.1.2 按齿面接触疲劳强度设计（1）根据文献2 ,P210216计算小齿轮分度圆直径公式为： （4.1） 试选载荷系数 由文献2,图10-20查取区域系数 小齿轮的转矩： 由文献2,表10-20查得齿宽系数 由文献2,表10-5查得弹性影响系数 重合度系数计算： 螺旋角系数： 计算接触疲劳许用应力： 由文献2,图2-25查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别为 : 计算应力循环次数： 由文献2,图10-23查得接触疲劳寿命系数为： 取失效概率为1%，安全系数，可以计算得到许用接触应力为： 取小者， 计算小齿轮分度圆直径： （2） 调整小齿轮的分度圆直径： 数据准备： 圆周速度： 齿宽： 计算实际载荷系数： 由 文献2,表10-2得使用系数 由，精度等级是8级，由文献2 图10-8查得动载 系数为。 齿轮的圆周力： 由文献2,表10-4用插值法计算得到齿向载荷分布系数 因此，载荷系数为 根据实际载荷系数计算得到分度圆直径为： 相应的齿轮模数为： 4.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算模数： （4.2） 试选载荷系数 计算重合度系数： 计算： 两齿轮的当量齿数分别为： 由文献2,图10-17查得齿形系数： 由文献2,图10-18查得应力修正系数： 由文献2,图10-24查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为： 由文献2,图10-22查得 弯曲疲劳寿命系数为： 取弯曲疲劳安全系数为得到许用应力为： 取大值： 弯曲疲劳强度的螺旋角系数： 试算模数： （2）调整齿轮模数： 计算实际载荷系数前需要进行的数据准备： 圆周速度： 齿宽: 齿高级宽高比： 计算实际载荷系数： 根据，8级精度可以由文献2,图10-8查得动载系数为 由 由文献2,表10-3查得齿间分配系数为： 由文献2,表10-4运用插值法得载荷系数为： 实际载荷算得的齿轮模数： 通过对比实验的结果，因为通过齿间接触疲劳强度计算的法面模数比齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数大。因而从满足弯曲疲劳强度出发，查机械设计手册并就近取，为了使接触疲劳强度达到要求，则需要按照接触疲劳强度计算得到的分度圆直径来计算小齿轮齿数。 取24，则，取，两齿轮齿数互为质数。4.1.4 确定齿轮几何尺寸（1）计算中心距 由于模数增大，将中心距圆整为1960mm.（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 （3）计算大小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 4.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核 齿根弯曲疲劳强度校核式为： （4.4）（1） 确定相关参数值： 载荷系数 计算重合度系数： 两齿轮的当量齿数分别为： 由文献2,图10-17查得齿形系数： 由文献2,图10-18查得应力修正系数： 由文献2,图10-24查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为： 弯曲疲劳强度的螺旋角系数： （2） 计算实际载荷系数 根据，8级精度并由文献2,图10-8查得动载系数为由 由文献2,表10-3查得齿间分配系数为： 由文献2,表10-4运用插值法得载荷系数为： （3）将它们带入齿根弯曲强度校核式得： 因此，齿根的弯曲疲劳强度满足要求。4.2 主减速机轴的强度计算 以下计算参考文献2,P366370 轴的计算部分 由文献2,表15-3选用轴的材料为45钢并进行调质，取4.2.1 按扭转强度条件初估轴径 轴的直径计算公式为： 考虑到轴上键槽的影响，并且轴径大于100mm，轴径要增大3%，轴的直径为： 4.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度（1） 画力学模型，如图4.1（a）；（2） 作弯矩图，如图4.1（f）； 图4.1 轴的载荷分析图（3） 作扭矩图，如图4.1（g）；（4） 作弯扭合成图，如图4.1（h）;（5） 校核强度1）计算水平方向的弯矩 转矩为： 作用齿轮处的力： 圆周力： 轴向力: 径向力： 计算两轴承处所受的横向力，根据力矩平衡可以算得： 所得水平方向的弯矩为： 2） 计算竖直方向的弯矩左轴承处的所受到的竖直方向的力的公式为： 所得竖直方向的力矩公式为： 3） 计算总弯矩公式为： 4） 按弯扭合成强度校核轴的强度： 根据第三强度理论，计算应力，考虑到循环特性不同的影响，引入折合系数，该轴的弯曲应力时对称循环变应力，扭转为脉动循环变应力取。 可得： 由文献2，表15-1得，因此轴强度合格。（6）按疲劳强度进行精确校核此部分计算选用文献11，P2126部分计算：由于截面A-A处的弯矩最大，并且还有齿轮配合与键槽引起的应力集中，因此是危险截面。因此要对截面A-A进行强度校核，由于该减速机是轴转动，弯矩引起的是对称循环弯应力，而转矩引起的是脉动循环的剪应力。 弯曲应力幅为： 由于对称循环弯曲应力，所以平均应力为：。 剪应力幅为： 计算安全系数，并使其稍大于或等于设计安全系数，即： 式中：只考虑弯矩作用时的安全系数； 只考虑扭矩作用时的安全系数； 按照疲劳强度计算的许用安全系数。 （4.5） （4.6） 在对称循环应力下材料的弯曲疲劳极限，由文献11，表26.1-1查得； 在对称循环应力下材料的扭转疲劳极限，由文献11，表26.1-1查得； 在弯曲和扭转时的有效集中应力系数，由文献11，表26.1-1查得：按配合查，取；查得，按配合查，取； ，材料拉伸和扭转时的平均应力折算系数，由文献1，表26.3-13查得：； 因此： 轴截面的安全系数为： 由文献11，表26.1-1查得，。 故，该截面是安全的。5 联接轴计算5.1 相关尺寸 连接轴材料：强度极限不小于（45号钢）。 以下计算文献1，经验关系得出： 叉头直径： 叉头镗孔直径： 扁头宽度： 扁头长度： 接头本体直径 由文献1，表7-2得到：十字滑块式万向接轴允许倾角为810，取。 切口扁头全宽： 扁头每一支叉的宽度： 由铰链中心到扁头危险截面的距离： 传递的转矩：5.2 开口式扁头的受力分析和强度计算 实验数据表明，如图5.2所示，由月牙滑块作用在开口式扁头上产生的负荷呈现三角形分布，后力的作用点在三角形面积的形心，即离断面边缘的处，因此万象接轴传递的扭转力矩时，合力： 力臂： 图5.2 开口式扁头受力简图 由查文献1，表7-3采用插值法计算得： 根据经验公式计算应力的公式为： 5.3 叉头受力分析和强度计算 该部分计算选参考文献1 ，P230计算内容：考虑到万向接轴的倾斜角的一个系数，公式为： 由得叉头应力的公式为： 5.4 万向接轴的许用应力 查文献9，表6-5，取安全系数为5级，得到许用应力的公式为： 因此，联接轴强度合格。5.5 轴体切应力的计算 该部分计算参考文献8，P202部分计算： 当，轴体应力的计算公式为： 5.6 轴体的许用切应力 该部分计算参考文献8，P203部分计算：轴体的许用切应力公式为： 因此，轴体强度合格。 6 润滑方式的选择 热带钢轧机各设备经常在多而复杂的条件和不好的环境下工作，一台热轧带钢轧机往往有许多部件需要采用润滑，采用合理的润滑方式，对于减少零件的磨损、延长机器的使用寿命、保持轧制精度和效率无法忽视的作用。常用的润滑方式有稀油润滑和甘油润滑两种形式 。现代轧机大多数采用自动化的是干、稀油润滑系统，同时有专门布置在车间设备附近的地下室，能够集中将润滑油供给到需要润滑的各摩擦部件。稀油润滑多数用于下列情况： （1）除完成润滑任务外，还需要带走摩擦表面间产生的热量。 （2）必须能够要保证滑动平面间是液体摩擦者：液体摩擦轴承、止推滑动轴承、高速移动滑动平面之间等。 （3）在相同情况下方便对轴承进行密封并能起到很好防止润滑油外溢者。 （4）除了润滑，还要进行清洗摩擦表面并且保持清洁状态者。 （5）能够使用相对简易的方法向传动机构本身及其轴承同时供给一种润滑剂的情况。 甘油润滑一般用于下列状况： （1）粘性较好，并能黏着在摩擦表面上，不容易发生流失及飞溅，多数是用于作往复转动和短工作制的低转速重载荷的滑动轴承上。 （2）防护性好，能保护裸露的摩擦表面免受机械杂质及水体等污染。 （3）较适合用于低转速的滚动轴承的润滑，维护方便，可长时间不用加油。 （3）密封性好，且供给油方便。 总的来说轧钢机械润滑具有以下特点： （1）稀油润滑是轧钢车间主要的润滑型式，稀油润滑能够有效的减少摩擦，具有良好的润滑效果，冷却工作表面、排散热量以及保护工作表面受到腐蚀等作用。到目前为止轧钢车间在所有齿轮的啮合部位、减速机、人字齿轮机座以及大部分轧机大多数的轴承还是使用稀油循环润滑。 （2）轧机稀油润滑系统的发展是趋近于分散。大多数都是一台设备设立一整套润滑系统，这样可使系统变得小型化，缩短管道长度，油库深度降低，方便便于施工，节省了基建费用。 （3）轧机的稀油润滑系统在设计的过程中，主要考虑是可靠性，因此不追求紧凑、轻巧等问题。 因此选用油箱的容量较大，是为了防止系统发生紧急事故时发生停止供油，会导致损坏机械设备，必要时在重要系统中设置压力箱。 （4）由于甘油集中润滑系统中的采用的双线式系统主要用于机器比较集中，润滑点较多的地方，因此应用最广泛的是双线式系统。 （5）由于齿轮泵制造方便、结构简单，因此在轧钢车间普遍采用，轧钢稀油润滑系统中流量小于1500-1700升/分的油泵多数采用齿轮泵，而流量大于此值时采用的是螺杆泵。 （6）润滑设备要求油泵噪声要小，过滤器寿命长，冷却器冷却效果好，系统密封性好，漏油情况非常少。因而可以提高了系统工作的可靠性，能提供较好的润滑效果。 2150精轧机压下装置、接轴托瓦等均采用的是稀油润滑，万向接轴节、平衡缸摆轴及下轴平衡关节、上轴平衡关节等均采用的是自动润滑。7 安装、试车规程的制定7.1 安装规程的制定7.1.1 轧机安装的工艺流程图 轧机安装的工艺流程图如图7.1所示： 基础验收一次灌浆，循环酸洗水、气等介质的管道配置，垫板设置，液压润滑设备安装施工准备冲洗式吹扫，设备一次找平找正，液压润滑配置基准线和基准点的设置的何止压力试验，设备吊装，管材酸洗二次灌浆单体试车联动试车设备二次找平找正，循环酸洗工交 图7.1 2150精轧机的设备流程图7.1.2 施工准备 施工准备主要包括技术准备、施工预算、物资和工机具准备、劳动组织准备、施工场外准备、设备的验收和管理工作、业主单位与安装单位之间设备的交接与