辊式板带矫直机毕业设计说明书.doc

武汉科技大学本科毕业设计摘要轧钢生产已经成为冶金生产行业中把钢坯轧制成钢材的重要生产环节，具有产量大、品种齐全，生产过程机械化自动化程度高等许多优点，是满足国民生产需要的重要技术。而矫直技术是提高板带钢产品表面质量和平坦度的重要环节。矫直机在冶金工业种用途非常广泛，它是冶金工业生产中常用的矫直设备。随着科学的发展轧钢生产行业与传统机械业进一步紧密的结合在一起。利用轧钢生产技术，提高轧制产品的质量，减少轧制生产的时间，提高成品率，降低生产成本和提高材料利用率已经成为轧钢机械设计的主要目标。在现代化程度较高的连铸生产线中，连铸坯的矫直设备是必不可少的；在型钢、钢板、钢管等轧钢厂的精整车间，矫直机则更是必备的设备之一。平直度是评价金属板带质量的重要指标之一，随着用户对板带质量要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。板材矫直机是消除板材平直度缺陷，改善板形的关键设备。经过现场实习，本文是依据辊式板带矫直机的生产过程和工作原理，按照设计要求，首先计算薄板夹送矫直机组的矫直机结构参数和力能参数，然后设计计算夹送辊的基本结构参数和力能参数，再根据夹送辊的受力和夹送辊轴承座的受力情况来设计计算夹送辊弹簧调整系统的主要零部件的尺寸大小，并对其进行强度校核，最终完成整个设计过程。关键词： 辊式矫直机；力能参数；结构参数；夹送辊；调整系统。AbstractThe product of steel-rolling has become an important technology of rolling billet to be steels in the metallurgy produce industry. The strong-point of this industry is have great output of the production is the variety production. And the produce process is very mechanization and autoimmunization. The steel-rolling is an important technology to fulfill the country need. And straightening is an important part to proving the surface quality and flatness of plate strip. The straightening machines are very widely used in the metallurgical industry. It is commonly used in metallurgical industry. With the development of steel-rolling industry, the steel-rolling production industry has been integrated very well with the traditional mechanical industry. Use the steel-rolling production technology to enhance the rolling products quality, to reduce the time of rolling, to enhance the rate of good-products, to reduce the production cost and enhance the materials utilization has become the main aim of the steel-rolling machine design. In the modernization of high degree of continuous casting production line, the continuous casting slab of straightening equipment is indispensable. In the steel, steel plates, steel-rolling finishing workshop, straightening machine is one of the necessary equipments. Straightness is one of the important indexes with quality. As the users demand for the quality requirements enhances unceasingly, the steel straightness control and improvement is becoming more and more important. The straightening machine is the key equipment to eliminate straightness defects. After field internship, this paper production process based on the roller straightening and its working method in accordance with design requirements, the first calculation is the sheet folder straightening structure parameters and the force sent to the straightening unit of the parameter, and then the basic structural parameters and force parameters of pinch rolls, the last, by the force of the pinch roll and pinch rolls bearing, design and calculate the size of the folder rolls, the main components of the spring adjustment system, then check the strength of them. Ultimately, finish the entire design process.Keywords: Roller straightening; force and energy parameters; structural parameters; pinch rolls; adjustment system.目 录1 绪论1 1.1 轧钢生产的国内外发展情况1 1.1.1 轧钢生产及产品种类2 1.1.2 轧钢机械的分类2 1.2 矫直机在轧钢生产中的作用及发展情况2 1.3 现场矫直机工作原理3 1.4 板带材的特点3 1.4.1 板带产品的外形、使用特点31.4.2 板带产品分类及技术要求31.4.3 板带产品的生产特点52 总体方案评述52.1 矫直机的形式与矫直过程5 2.2 矫直方案6 2.3 夹送辊调整装置的作用63 矫直机结构参数与力能参数的计算8 3.1 设计要求与基本参数6 3.2 辊式矫直机结构参数的选择与确定6 3.3 矫直力与矫直力矩的计算8 3.4 矫直功率的计算114 夹送辊的设计与计算11 4.1 夹送辊的辊径计算11 4.2 夹送辊的结构设计计算13 4.3 夹送辊的强度校核145 夹送辊调整系统设计计算16 5.1 夹送辊调整系统设计方案16 5.2 夹送辊调整系统结构设计17 5.3 弹簧调整系统主要零部件的设计16 5.3.1 拉杆的结构设计17 5.3.2 固定板与紧固螺栓的结构设计18 5.4 弹簧调整系统主要零部件的强度校核18 5.4.1 拉杆的强度校核18 5.4.2紧固螺栓的强度校核20 5.4.3连接夹送辊轴承座的螺栓的强度校核206 夹送辊轴承的寿命计算217 润滑方式的选择228 结论23参考文献24致谢25261 绪论1.1 轧钢生产的国内外发展情况 1.1.1 轧钢生产及产品种类 钢铁材料良好的综合性能和易于循环利用等特点，至今仍是人类社会发展所需的不可替代的材料。在过去的20年里，中国的钢铁工业取得了巨大的进步，粗钢年产量已超过1108吨，工艺流程和技术不断得到革新和发展，钢铁品种多样化，满足了国民经济不断发展的需要，薄板坯连铸、低温轧制等高新技术的应用使中国的钢铁工业更具有竞争力和吸引力。在20世纪末，世界轧钢技术发展迅速。轧钢生产在自动化、高精度化、连续化方面取得了较大进步。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的重要生产环节和主要方法。因为用轧制方法生产出的钢材，具有生产率高、生产过程连续性强、品种多、易于实现机械化、自动化等优点，而且比锻造、挤压、拉拔等生产产品，性能更高，成本更低。目前，约有93%的钢都是经过轧制成材的。有色金属生产也大量应用轧制方法。轧钢生产的主要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。目前，我国轧钢生产的钢材品种主要有薄钢板、硅钢片、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品按钢材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范围广泛的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的25%30%。型钢按用途分为：普通型钢和专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简单断面型钢。从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的45%55%。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又可以分为热轧板带和冷轧板带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。钢管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我国钢管产量占钢材总产量的10%15%，钢管的规格一般用外形尺寸及壁厚标称。其断面一般为圆形管，也有多种异型钢管和变断面钢管。钢管从制造角度划分为无缝钢管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等。按断面形状划分为圆形管、异型钢管和变断面钢管。这些品种齐全、样式繁多的钢管被应用在管道、石油运输，锅炉侧壁、地质钻探、轴承及注射针管等方面。随着轧钢工艺及轧钢技术的不断发展，钢材的生产范围将不断扩大，产品品种也将不断增多。近年来我国许多有价值的钢板产量大幅度增长，冷轧硅钢片2003年已达89.6万吨，镀锡板2002年已经达到110万吨，管线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量达55万吨。1.1.2 轧钢机械的分类轧钢机械的定义是轧制钢材的机械设备，轧件在轧辊中产生塑性变形，轧制出所需形状的钢材。轧钢机械主要由轧钢机和辅助设备组成。轧钢机由工作机座、传动装置、换辊装置及主电机组成。主机列称为轧钢车间主要设备，轧钢机以外的设备统称辅助设备。由于钢材产品种类很多，轧钢机可按用途、构造和布置三种方法进行分类。辅助设备种类很多、数量大，包括剪切机、热锯机、矫直机、卷取机、冷床、辊道及换辊装置。1.2 矫直机在轧钢生产中的作用及发展情况 a-侧弯 b-中浪 c-边浪 d-长度方向瓢曲 e-宽度方向瓢曲图 1.1 金属带材产品的缺陷矫直是金属材料加工的后部工序，这道工序可以大幅度的提高产品的质量水平，大大改善产品在轧制、冷却和运输过程中产生的各种形状缺陷。如：钢轨的弧形弯，板带材的横纵向弯曲、边部浪、镰刀弯等缺陷。矫直机已经成为轧制车间不可缺少的设备，而且广泛应用于以板坯为原料的各种工厂车间，如汽车制造厂、船舶制造厂等。矫直机按照结构可以分为压力矫直机、辊式矫直机、管棒材矫直机、拉伸矫直机和拉伸弯曲矫直机。20世纪以来，矫直技术得到了很大的发展。但在快速发展的矫直理论背后，矫直技术在实际生产中的应用却非常滞后。矫直理论总体来说还很粗糙，因为矫直机的许多参数还需要依靠经验公式和经验数据来决定，矫直机矫直辊负辊距的破坏作用的机理直到20世纪80年代才被阐明，落后于实际30多年。辊数、辊距、压弯量、辊径、矫直速度等许多数据还没有权威的理论公式。直到20世纪80年代，矫直理论才逐步走向完善，现已开发出万能矫直机、行星矫直机、旋转反弯矫直机、辊距改变的9+1辊矫直机，并且矫直机实现了利用计算机程序实现自动控制。随着矫直技术的发展四种矫直技术逐步发展成熟，它们是弯曲矫正技术、拉伸矫正技术、拉弯矫正技术和扭转矫正技术。随之而来的还有平动矫直技术，行星矫直技术、全长矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术等。1.3 现场五辊板带矫直机的工作原理图1.2板带矫直机工作原理现场矫直机的工作原理是塑性拉弯矫直理论，带材在轧制及平整工序中产生内部不均匀应力，当其应力值达到一程度时，会造成板形的瓢曲或浪形，拉弯矫直机利用了内应力的存在改善板形。需矫平的带材在张力辊组施加的张力的作用下，连续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊剧烈弯曲，如图1.1。带材各条纵向纤维长度的不均匀性在拉伸和弯曲的合作用下，沿长度方向上产生了不同程度的塑性延伸，拉伸弯曲矫直技术使各条纵向纤维的长度趋向于一致，从而减小了内应力的不均匀分布，消除了由于纵向纤维长度差造成的板形缺陷。1.4板带材的特点1.4.1 板带产品的外形、使用特点：1）外形特点：板带产品外形扁平,宽厚比大，单位体积的表面积很大2）使用上的特点: a) 表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用b) 可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位c) 可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢等结构件，故称为“万能钢材”。 1.4.2板带产品分类及技术要求：一般将单张供应的板材和成卷供应的带材总称为板带，带材产品分类一般分类：1)按材料种类：钢板钢带、铜板铜带和铝板铝带等2)按产品尺寸规格：一般可分为厚板（包括中板和特厚板)、薄板和极薄带材（箔材)三类。我国分类：1）中厚板：厚度在4.0mm以上 (其中420mm者为中板，2060mm者为厚板，60mm以上者为特厚板,特厚板可厚至500mm以上，最宽可达5000mm) 2）薄板：4.00.2mm3）极薄带钢（箔材）：0.2mm以下,目前箔材最薄可达0.001mm.板带产品技术要求对板带材的技术要求具体体现为产品的标准板带材的产品标准包括：品种(规格）标准、技术条件、试验标准及交货标准等根据板带材用途的不同，对其提出的技术要求也各不一样，基于其相似的外形特点和使用条件，其技术要求归纳起来：“尺寸精确板型好，表面光洁性能高”。（1）尺寸精度要求高尺寸精度主要是厚度精度,因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序，而且在生产中难度最大厚度偏差对节约金属影响很大。板带钢由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小变化势必引起其使用性能和金属消耗的巨大波动。故在板带钢生产中一般都应力争高精度轧制,力争按负公差轧制（在负偏差范围内轧制，实质上就是对轧制精确度的要求提高了一倍，这样自然要节约大量金属，并且还能使金属结构的重量减轻 ）（2）板型要好板型要平坦，无浪形瓢曲：对普通中厚板，其每米长度上的瓢曲度不得大于l5mm，优质板不大于10mm，对普通薄板原则上不大于20mm。板带钢既宽且薄，对不均匀变形的敏感性特别大，所以要保持良好的板型很不易。板带愈薄，其不均匀变形的敏感性越大，保持良好板型的困难也就愈大。板型的不良来源于变形的不均，而变形的不均又往往导致厚度的不均，因此板型的好坏往往与厚度精确度也有着直接的关系（3）表面质量要好板带钢是单位体积的表面积最大的一种钢材，又多用作外围构件，故必须保证表面的质量无论是厚板或薄板表面皆不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮，这些缺陷不仅损害板制件的外观，而且往往败坏性能或成为产生破裂和锈蚀的策源地，成为应力集中的薄弱环节例如：硅钢片表面的氧化铁皮和表面的光洁度就直接败坏磁性，深冲钢板表面的氧化铁皮会使冲压件表面粗糙甚至开裂，并使冲压工具迅速磨损，至于对不锈钢板等特殊用途的板带，还可提出特殊的技术要求 （4）性能要好主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能一般结构钢板：具备较好的工艺性能，例如，冷弯和焊接性能等，而对机械性能的要求不很严格甲类钢钢板：要保证性能，有一定的强度和塑性重要用途的结构钢板：要求有较好的综合性能，除要有良好的工艺性能，甚至除了一定的强度和塑性以外，还要求保证一定的化学成分，保证良好的焊接性能、常温或低温的冲击韧性，或一定的冲压性能、一定的晶粒组织及各向组织的均匀性等等特殊用途的钢板：如高温合金板、不锈钢板、硅钢片、复合板等，它们或要求特殊的高温性能、低温性能、耐酸耐碱耐腐蚀性能，或要求一定的物理性能如磁性)等1.4.3 板带产品的生产特点：（1）板带材是用平辊轧出，改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制的自动化生产（2)带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必须而且能够实现高速度的连轧生产（3）由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，不仅使轧机设备复杂庞大，而且使产品厚、宽尺寸精度和板形控制技术及表面质量控制技术变得十分困难和复杂。2 总体方案评述2.1 矫直机的形式与矫直过程 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。板材和带材往往会产生纵向弯曲（波浪形）、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等变形。为了消除这些缺陷，轧件需要在矫直机上进行矫正。根据结构特点，矫直机可以分为压力矫直机、辊式矫直机、管棒材矫直机、拉伸矫直机（单张板材矫直机和连续式拉伸矫直机）和拉伸弯曲矫直机等几种类型。此次设计是薄板矫直机组，故采用辊式矫直机。辊式矫直机的矫直过程：轧件在辊式矫直机中经过交错排列的矫直辊的多次反向弯，使原始曲率的不均匀度逐渐减小，进而矫平。由于轧件的材质、规格和尺寸不相同，因而辊式矫直机的辊数有很大差别。辊数最少的是五辊矫直机，最多是29辊矫直机，用以矫正极薄的带材。2.2 矫直方案 在辊式矫直机上，按照每个辊子使轧件产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，可以有多种矫直方案。最常见的是小变形矫直方案和大变形矫直方案。小变形矫直方案是假设矫直机上每个辊子的压下量都可以单独调整，各个辊子的反弯曲率的选择原则是只消除轧件前一辊上产生的最大参与曲率，使之变平。大变形矫直方案是使具有不同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平。在此采用小变形矫直方案。2.3夹送辊调整装置的作用 夹送辊是为了改善辊式矫直机矫直辊对板材的咬入条件而设置的。实践证明，采用一定的夹送张力可以分担一部分的矫正负荷。夹送辊的调整装置是为了辅助夹送辊压下系统对夹送辊的压下量进行微调，并且应以消除压下螺纹之间的间隙。3 矫直机结构参数与力能参数的计算3.1 设计要求与基本参数技术参数：带钢厚度：1.64.0mm，带钢宽度：8001350mm，材料屈服极限：=235 MPa 材料强度极限： 带钢最大运行速度，最小运行速度夹送辊张力为20kN 。3.2 辊式矫直机结构参数的选择与确定： 1. 辊径D与辊距t的确定辊径D与辊距t之间有一定的比例关系，查轧钢机械P377表11-4，薄板矫直机的比例关系为：。 在此取。辊径D确定后，滚子轴颈及与万向接轴连接处轴颈的强度可以按照一般强度计算公式校核。辊子上的矫正扭矩按照第三辊的计算扭矩(包括摩擦因素)考虑，因为第三滚得矫正力P最大。在确定辊距t时，应该考虑满足最小厚度轧件的矫正质量要求，又满足考虑矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。为此，应分别计算最大允许辊距和最小允许辊距。最后确定的辊距t应该是(尽量取小值)，而且应圆整至矫直机参数系列中的相应数值。 (1). 最大允许辊距的确定：计算的出发点：平直的（）最小厚度轧件经过矫正辊反弯时，断面上塑性变形区高度应不小于，即。由此，轧件的反弯曲率应是： (3.1)若假设这一反弯曲率半径等于矫直辊半径(忽略轧件的厚度)，即，对于薄板矫直机与关系应该是： ()。将式3.1代入，得： (3.2)式中：被矫钢板的最小厚度，=1.6mm ；钢板的弹性模量 ， MPa ；矫直辊的屈服强度，=490 MPa ；被矫钢板的最大厚度，=4.0 mm 。0.35=0.35294 mm ；(2). 最小允许辊距的确定：辊距t越小对轧件可能产生的反弯曲率越大，矫正质量越高，但同时矫正力P越大。故最小允许辊距受工作辊扭转强度和辊身表面接触应力限制。辊子上最大接触应力应小于允许值，即： （3.3）式中： 最大允许接触应力； P 最大矫直力，按第三辊压力计算： ； E 工作辊弹性模量；E=210000MPa； R 工作辊半径， ； b 轧件与辊子的接触宽度； 允许接触应力值，一般取轧件屈服极限的二倍，即。将以上各式值代入式3.3中，得：。对于板带矫直机e=1.5，0.95，由此 （3.4）将各数值代入式3.4得： =mm所以：，39.41mm t 294mm 。查2表14-4，在此取t=160mm。 mm，圆整至D=150mm。2. 辊数n的选择：选择辊数n的原则是保证矫正质量的前提下，使辊数尽量减小。查文献1表11-5，在此选择n=5。3. 辊身长度L的确定： 辊身长度L与轧件最大宽度有关，通常 当200mm时，a=50mm；当200mm时，a=100300mm。 在此取a=300mm，L=1350+300=1650mm。4. 矫正速度的确定矫直机的矫正速度主要由生产效率确定，要与轧机生产能力和所在机组的速度相协调。查1表11-6，=0.16.0m/s 在此取=1.1m/s。3.3矫直力与矫直力矩的计算 1.矫直力的计算图3.1 工作辊受力情况根据文献1可知，各辊子上的力可以根据轧件断面的力矩平衡条件求出，即： （3.5）式中：t 矫直辊辊距。今假设第2、3、4辊下轧件弯曲力矩为塑性弯曲力矩;由文献2，5-12得辊式矫直塑性弯曲力矩为=1512N mm，其中：为轧辊屈服极限，=280 MPa 。将上述三个假设代入式（3.3），可得出各辊下矫直力的计算式为：=18.9 kN=56.7 kN=75.6 kN=56.7 kN=18.9 kN故作用在上下辊子上的压力总和为 ：=+=226.8 kN （3.6）2. 矫直力矩的计算： 矫直过程按照以下假设进行分析：1） 认为各辊下的弯曲力矩均是塑形弯曲力矩；2） 认为弹复变形不属于耗能变形；3） 除原始曲率外，其余各辊下的残余曲率（也就是下一辊的原始曲率）都等于小变形矫直方案中的残余曲率最大值；4） 对具有原始曲率的轧件，可假设其平均原始曲率为： 式中的数值，对于钢板，= ，h为轧件厚度。按照上述假设，矫直辊上的矫直力矩为： (3.7)其中，按照下列回归经验公式可以近似计算：， mm 故：=mm。 ，取大值：。将与代入式3.7中可得：。3.4 矫直功率的计算查文献1，辊式矫直机电动机功率可按下式计算： （3.8）式中：总矫正扭矩，=3224.8kNmm ； 作用在矫直辊上的压力总和，= 226.8 kN ；矫直辊与轧件的滚动摩擦系数，对于钢板=0.0002， 如考虑可能出现较大的滑动摩擦，则对于钢板=0.0008 ；辊系轴承的摩擦系数，辊针轴承 ；D辊子直径，D= 150 mm ；d辊子轴承处直径 (滚针轴承取中径), d=85 mm；v矫正速度m/， v=1.1 m/s ；传动效率，=0.768=0.723 。所以电机功率：N= = =71.055 Kw4 夹送辊的设计与计算4.1 夹送辊的辊径计算夹送辊是为了改善矫直辊对板材的咬入条件而设置的。因此送料辊的压下是弹性压下，其压力岁半才的宽、厚不同而可以变化。在工作过程中，辊子压紧带材，带材受拉力T的作用。带材对上下辊子的水平方向摩擦力可按下式计算：采用钢送料辊在冷状态下取=0.15，采用聚氨基甲酸或橡胶包层夹送辊时，取。在此取。kN1.夹送辊的辊径：mm按照设计要求，在此初定=255mm。2.求出辊子传递的功率P，转速n和转矩，并确定最小直径d。1）已给出夹送辊的张力为20kN，两个辊子上的摩擦力=10kN，每个辊子传递的功率P：P=11kW辊子的转速n：=82.34 辊子的转矩：=1275Nm2）初步确定辊子的最小直径：在此选则辊子的材料为40，查文献3表15-3，选取=112，故：mm在此初选d=100mm。4.2 夹送辊的结构设计1. 联轴器和轴承的选择 最小直径d=100mm，辊子直径=255mm。联轴器的计算转矩：。考虑到转矩变化很小，查文献3表14-1取=1.3。故=1657.5Nm。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查文献4表13-5，选用LT11型弹性套柱销联轴器。其半联轴器孔径为100mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L=195mm。 2. 滚动轴承的选择 因轴承同时承受有径向力和轴向力的作用，且径向载荷较大，故选取调心滚子轴承。d=120mm，查文献4表12-1选取23124C的调心滚子轴承，其内径d=120mm，外径D=200mm，宽B=62mm。 3. 轴承座的结构设计 根据轴径大小与滚动轴承结构与尺寸，夹送辊轴承座的结构尺寸如图4.1所示：图4.1 送辊轴承座结构 4. 根据轴的各部分尺寸和装配关系，作出夹送辊的结构草图，如图4.2：图4.2夹送辊结构草图详细尺寸见图纸。4.3 夹送辊的强度校核 由于夹送辊受到径向载荷，并且传递扭矩，应按照弯扭组合来校核其强度。作出其受力分析图、弯矩图和扭矩图如下：图4.3夹送辊受力、弯矩、扭矩图求得：=25kN；41250Nm。按照第三强度理论来进行强度校核，即：所以轴颈处材料选45号钢，最小轴径d=100mm是符合设计要求的。故，最终确定夹送辊的结构参数：辊径=255mm；最小直径d=100mm，轴承处直径D=120mm。5 夹送辊调整系统设计计算 5.1 夹送辊调整系统设计方案1. 调整系统的作用：为了保证轧件按照给定的压下量被夹送辊咬入，并且与工作辊的轧线保持高度一致，使轧件能顺利送入工作辊进行矫直，需要给夹送辊上设置一个调整系统，来确保轧件的压下量和保持夹送辊的平衡。这里夹送辊采用液压压下装置，调整系统辅助微调压下。当夹送辊间没有轧件时，由于上轧辊及其轴承座的重力作用，在轴承座与压下螺丝之间、压下螺丝与螺母的罗文之间均会产生间隙。这样，当轧件咬入时，会对压下装置产生冲击，所以必须设置一个平衡装置来防止这种情况发生，使上轴承座紧贴压下螺丝端部并消除螺纹之间的间隙，大多数的平衡装置还兼有抬升上辊的作用。由于夹送辊的移动量很小，一次调整好在轧制过程中一般不再调整，因此多使用弹簧平衡。2.弹簧式平衡装置的特点：弹簧式平衡装置的结构较简单，一般由4个弹簧和拉杆组成，弹簧放在机架盖上不，上辊的下瓦座通过拉杆吊挂在平衡弹簧上。弹簧的平衡力应是被平衡重量的1.21.4倍，可用过拉杆上的螺母调节。当上辊下降时，弹簧压缩，上升时则放松，因此，弹簧的平衡力是变化的，弹簧越长，平衡力越稳定。弹簧平衡只适用于上辊调整量不大于50100mm的轧机。它的优点是简单可靠，缺点是换辊时要人工拆装弹簧。3.调整系统方案确定：根据夹送辊的受力特点和压下量变化的大小，在此采用弹簧调整装置来微调夹送辊的压下量。 5.2 夹送辊调整系统的结构设计计算 参考轧机的上辊弹簧平衡装置，夹送辊弹簧调整系统的结构如图4.3所示。装置主要由弹簧、拉杆和调节螺母组成，通过传感器作用，装置上的标尺可以显示调节量。通过调节螺母来调整拉杆的上下运动，使拉杆上的弹簧拉伸或压缩，来微调夹送辊的压下量。 图4.4弹簧调整装置1调节螺母 2.拉杆轴套 3.螺母 4.标尺 5.固定板6.密封圈 7.调节弹簧 8.缸体 9.紧固螺栓5.3弹簧调整系统主要零部件的设计 5.3.1 拉杆的结构设计 拉杆的上端有部分为螺纹与调节螺母连接，可以按照螺栓的结构来设计，根据机架的位置要求与设计要求，材料选用45号钢，螺纹部分直径为30mm，长度为96mm；光杆部分直径为35mm，长度为326.2mm。其结构如图4.5所示：图4.5拉杆的结构5.3.2固定板与紧固螺栓的结构设计 固定板是用来将调整系统固定在机架上，使其不会发生移动，并且还能保证拉杆不会横向偏移。根据结构要求，固定板内孔直径为55mm，外径为80mm。其结构如图4.6所示：图4.6固定板与缸体、紧固螺栓5.4弹簧调整系统主要零部件的强度校核5.4.1 拉杆的强度校核拉杆直径=35mm；拉杆螺纹部分直接=30mm；夹送辊压下力P=50kN。拉杆螺纹部分的强度校核应该综合考虑拉伸应力和扭转切应力的作用。其危险截面的拉伸应力为： 其危险截面的扭转切应力为： （5.1）对于M10M64普通螺纹的钢制螺栓，取0.17，=1.041.08，0.05，由此可得： （5.2）由于螺栓材料是塑性的，故可根据第四强度理论，求出螺栓预紧状态下的计算应力为： （5.3）所以，螺栓危险截面的拉伸强度条件为： （5.4）以上各式中中，为螺栓所受的预紧力。碳素钢螺栓的预紧力关系式为： （5.5）式中，是螺栓材料的屈服极限，是螺栓危险截面的面积，。在此，螺栓的材料选用45号钢，其屈服极限，螺纹外径=30mm。由式（5.5）可求得：取大值，=222.55Kn。再代入式（5.4）可得：螺纹连接件的许用拉应力按下时计算： （5.6）查文献3表5-10，安全系数S=2.5，所以。所以：，符合强度要求。5.4.2 紧固螺栓的强度校核紧固螺栓的螺纹外径为20mm，材料为45号钢。其预紧力为：取大值，=98.91kN。由式（5.4）可得：MPaMPa所以紧固螺栓的设计符合强度要求。5.4.3 连接夹送辊轴承座的螺栓的强度校核 与夹送辊轴承座连接的螺栓螺纹外径为30mm，长度为8mm。此处的连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受压挤，在连接接合面处，螺栓杆则受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件计算。在计算时，假设螺栓孔与空壁表面上的压力分布是均匀的，由于这种连接所受的预紧力很小，所以不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。图4.6螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为： （5.7）载荷F=50kN，=30mm；为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，mm，取=37.5mm。查文献4表5-6，许用挤压应力为：=0.8=360MPa。由式（5.7）可得：符合挤压强度条件的要求。 螺栓杆的剪切强度条件为： （5.8）螺栓材料的许用剪切应力应为： （5.9）查文献3表5-10，钢的安全系数=1.25。由式（5.9）可得：=360MPa。故：符合剪切强度条件的要求。6 夹送辊轴承的寿命计算以小时代表的轴承基本额定寿命Lh为： （6.1）其中n为轴承转速，C这轴承基本额定静载荷，P为轴承实际承受的载荷，对于球轴承3，对于滚子轴承。夹送辊转速的计算： （6.2）则 =82.34 按照式（6.1），则上辊轴承寿命为：即：每隔4个月换一次轴承即可。7 润滑方式的选择五辊板带矫直机润滑方式有两种：稀油润滑和干油润滑。1、稀油润滑（1） 主减速机为稀油集中循环润滑 。（2） 压下减速机构为稀油注入润滑。2、干油润滑（1） 干油自动集中润滑共240点，矫正机本体共168个。（2）人工手动润滑112点，矫正机本体28点，万向接轴84点。（每个4点）稀油润滑集中润滑系统通常由两部分组成：稀油站和润滑管路，包括给油管、回油管及机器配管。为保证齿轮对有可靠的润滑，主减速机为循环喷注润滑。管路分为供齿轮对啮合润滑和供轴承润滑两个部分，都是从一个总进油管分出来，其中包括油管、接头、截止阀、油流指示器，弯头及管路固定装置等元件，供齿轮对润滑还有喷嘴。各种管路的规格需根据啮合处或轴承处所需油量确定，在此不设计。齿轮对啮合处润滑是从齿轮对入口方向向齿轮喷油，对较宽的齿轮，通常利用几个喷嘴的集中油管均匀喷注在齿轮表面上，保证齿轮啮合处形成油膜，并将齿轮传动时的热量带走，在主减速机机体内，润滑油面应保持在最大齿面根圆上5-15mm。减速机漏油主要集中在箱盖和箱体间的接触面、轴端、箱体与油箱的接缝处，在这些地方采用相应的措施防漏。压下机构润滑方式为稀油润滑。由于压下机构经常动作，调整周期长，故每次压下调整时，均需先开动润滑机构，使压下螺母与螺丝得到充分润滑。甘油集中润滑有手动和自动两种。自动甘油集中润滑方式主要采用流出式，甘油黏度较大，特别冬季防寒不良时，甘油压力损失较大，应该注意输油管的保温措施，甘油油管不需经常拆卸，用法兰联接，加工制造简单。7 结论辊式板带矫直机在实际轧钢生产中有重要的作用，并且广泛地被运用。本次设计以实际生产中的板带矫直机为设计基础，按照轧钢机械设计的技术要求，对薄板夹送矫直机组夹送辊调整系统进行设计。此次毕业设计是对大学四年学习成效的一次综合考核，也是一次理论与实践相结合的运用。它既要求我们要熟练运用机械制图、机械原理、机械设计、轧钢机械等课程上关于机械设计的知识，也要求我们能熟练掌握理论力学、材料力学等与机械息息相关的力学知识。同时，在查阅相关机械文献过程中，我们能了解到最前沿的相关机械技术的发展，还能通过学习前人的研究成果来开阔自己的视野与思维。经过翻阅相关文献，查阅网络资料，在指导老师的热心帮助与工厂实际实习的基础下，最终完