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短应力线轧机设计【6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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【最终】YC499-短应力线轧机设计

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三辊机座-A0.dwg

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短应力线轧机总装图-A0.dwg

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轧锟-A2.dwg

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摘要III

AbstractIV

第1章绪论1

1.1钢轧机的分类1

1.2线材轧机的发展及趋势1

1.2.1 线材状况及其发展趋势1

1.2.2 线材生产及其发展2

第2章总体方案设计3

2.1短应力线轧机结构特点分析3

2.1.1 辊系装配3

2.1.2 轴向调整机构3

2.1.3 压下螺母与球面垫3

2.1.4 辊缝调整机构4

2.1.5 轧辊平衡装置4

2.2短应力线轧机轧制原理分析5

1.3短应力线轧机总体方案6

第3章总体参数计算9

3.1轧制平均单位压力的确定9

3.2轧制总压力的确定11

3.3轧制力矩的确定11

3.4电动机的选择12

第4章主要零部件的设计与校核13

4.1飞轮的设计13

4.1.1飞轮力矩的确定13

4.1.2飞轮的强度的校核15

4.2减速器的选择16

4.2.1传动比的计算16

4.2.2主减速机的结构17

4.2.3齿轮的材料和热处理18

4.2.4减速器的工作状态分析18

4.3齿轮机座的设计19

4.3.1齿轮机座的类型和结构19

4.3.2齿轮的设计19

4.3.3齿轮机座的润滑22

4.3.4齿轮机座的总体尺寸22

4.4工作机座的设计23

4.4.1工作机座的选择23

4.4.2轧辊与轧辊轴承的设计24

4.4.3轧辊调整装置的设计27

4.4.4机架的设计29

4.4.5机架强度的校核30

总结33

参考资料34

致谢35

摘要

线材几乎涉及了日常建筑、生活设施的各个方面和国民经济的各个部门，在国民经济中占有重要地位。

借鉴国内外先进理论和经验，设计一台短应力线轧机。短应力线轧机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。采用的配置方式为电动机—减速机—齿轮机座—轧机。

设计过程中对压下规程进行优化，并计算了轧制力和轧制力矩，使轧机设备性能得到充分发挥，同时对其变性理论、轧制工艺和轧辊的设计进行了深入的研究。全文全面阐述了短应力线轧机的结构特点和设计原理，论述了短应力线轧机较普通轧机的优点。整个设计过程采用了精确的计算公式，并配合以详细的受力分析及结构示意图的重要部件进行了校核。

关键词：型钢；短应力线轧机；变性理论

Abstract

With the continuous increasing requirement of the milling precision and the continuous development of the rolling technique, short stress path high rigidity rolling mill become very popular in recent years. It is a very important question in the structural designing of short stress path high rigidity rolling mill that whether the bearing chock of the rolling mill can self-align freely and whether the self-aligning pad can come into partial loading status or even into damage because of the bearing chock’s deformation. So it has very important theoretical and practical significance to study the vital structure parameters of the rolling mill.

Profiled bar is almost relate to all fields in daily life and all departments in national economy. It takes a very important part in national economy. Using the experience of home and abroad for reference. A new short stress line roll mill is designed . In design optimum of the draughty schedule is used and rolling force and rolling torque are calculated,which is to improve the property of the mill.In the meantime,a thorough research is done about the theory of the mill. Technology design and manufacture of roll. The structure principles and design features of short stress line roll moll.The design adopt some precise calculation formula and provide some full and allurate picture of analysis for and structure.

Keywords： rofiled bar；hort stress line roll mill ；thory of deformation

第1章绪论

1.1钢轧机的分类

型钢生产历史悠久，品种规格繁多，用途广泛，在轧钢生产中占有非常重要的地位。据统计各类形状的型钢有 1500 多种，尺寸规格达 3900 多个，在我国型钢被广泛应用在能源、交通、农田水利、房屋建筑等基础设施。据 1997 年的统计资料表明，我国型材的比例占钢材总量的 62.62%，远远高于 30%的世界水平。

型钢轧机按照其用途及生产产品的规格可以分为轨梁大型、中小型及线轧机三大类。大型轧机的轧机形式有万能钢梁轧机、横列式、大型轨梁轧机、跟踪式轧机，中小型轧机的轧机形式有横列式中型轧机、连续式中型轧机、横列式小型轧机、半连续式小型轧机、连续式小型轧机，线材轧机的轧机形式有横列式、半连续式、连续式、高速线材轧机。

短应力线轧机总装图-A0.png

三辊机座-A0.png

齿轮机座-A0.png

二辊机座-A0.png

蜗杆-A2.png

轧锟-A2.png

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内容简介：: XXXXX 毕业设计 (论文 ) 短应力线轧机设计系名：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：年月ntsI 目录摘要 . III Abstract . IV 第 1 章绪论 . 1 1.1 钢轧机的分类 . 1 1.2 线材轧机的发展及趋势 . 1 1.2.1 线材状况及其发展趋势 . 1 1.2.2 线材生产及其发展 . 2 第 2 章总体方案设计 . 3 2.1 短应力线轧机结构特点分析 . 3 2.1.1 辊系装配 . 3 2.1.2 轴向调整机构 . 3 2.1.3 压下螺母与球面垫 . 3 2.1.4 辊缝调整机构 . 4 2.1.5 轧辊平衡装置 . 4 2.2 短应力线轧机轧制原理分析 . 5 1.3 短应力线轧机总体方案 . 6 第 3 章总体参数计算 . 9 3.1 轧制平均单位压力的确定 . 9 3.2 轧制总压力的确定 . 11 3.3 轧制力矩的确定 . 11 3.4 电动机的选择 . 12 第 4 章主要零部件的设计与校核 . 13 4.1 飞轮的设计 . 13 4.1.1 飞轮力矩的确定 . 13 4.1.2 飞轮的强度的校核 . 15 4.2 减速器的选择 . 16 ntsII 4.2.1 传动比的计算 . 16 4.2.2 主减速机的结构 . 17 4.2.3 齿轮的材料和热处理 . 18 4.2.4 减速器的工作状态分析 . 18 4.3 齿轮机座的设计 . 19 4.3.1 齿轮机座的类型和结构 . 19 4.3.2 齿轮的设计 . 19 4.3.3 齿轮机座的润滑 . 22 4.3.4 齿轮机座的总体尺寸 . 22 4.4 工作机座的设计 . 23 4.4.1 工作机座的选择 . 23 4.4.2 轧辊与轧辊轴承的设计 . 24 4.4.3 轧辊调整装置的设计 . 27 4.4.4 机架的设计 . 29 4.4.5 机架强度的校核 . 30 总结 . 33 参考资料 . 34 致谢 . 35 ntsIII 摘要线材几乎涉及了日常建筑、生活设施的各个方面和国民经济的各个部门，在国民经济中占有重要地位。借鉴国内外先进理论和经验，设计一台短应力线轧机。短应力线轧机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。采用的配置方式为电动机减速机齿轮机座轧机。设计过程中对压下规程进行优化，并计算了轧制力和轧制力矩，使轧机设备性能得到充分发挥，同时对其变性理论、轧制工艺和轧辊的设计进行了深入的研究。全文全面阐述了短应力线轧机的结构特点和设计原理，论述了短应力线轧机较普通轧机的优点。整个设计过程采用了精确的计算公式，并配合以详细的受力分析及结构示意图的重要部件进行了校核。关键词：型钢；短应力线轧机；变性理论 ntsIV Abstract With the continuous increasing requirement of the milling precision and the continuous development of the rolling technique, short stress path high rigidity rolling mill become very popular in recent years. It is a very important question in the structural designing of short stress path high rigidity rolling mill that whether the bearing chock of the rolling mill can self-align freely and whether the self-aligning pad can come into partial loading status or even into damage because of the bearing chocks deformation. So it has very important theoretical and practical significance to study the vital structure parameters of the rolling mill. Profiled bar is almost relate to all fields in daily life and all departments in national economy. It takes a very important part in national economy. Using the experience of home and abroad for reference. A new short stress line roll mill is designed . In design optimum of the draughty schedule is used and rolling force and rolling torque are calculated,which is to improve the property of the mill.In the meantime,a thorough research is done about the theory of the mill. Technology design and manufacture of roll. The structure principles and design features of short stress line roll moll.The design adopt some precise calculation formula and provide some full and allurate picture of analysis for and structure. Keywords： rofiled bar； hort stress line roll mill ； thory of deformation nts 1 第 1 章绪论 1.1 钢轧机的分类型钢生产历史悠久，品种规格繁多，用途广泛，在轧钢生产中占有非常重要的地位。据统计各类形状的型钢有 1500 多种，尺寸规格达 3900 多个，在我国型钢被广泛应用在能源、交通、农田水利、房屋建筑等基础设施。据 1997 年的统计资料表明，我国型材的比例占钢材总量的 62.62%，远远高于 30%的世界水平。型钢轧机按照其用途及生产产品的规格可以分为轨梁大型、中小型及线轧机三大类。大型轧机的轧机形式有万能钢梁轧机、横列式、大型轨梁轧机、跟踪式轧机，中小型轧机的轧机形式有横列式中型轧机、连续式中型轧机、横列式小型轧机、半连续式小型轧机、连续式小型轧机，线材轧机的轧机形式有横列式、半连续式、连续式、高速线材轧机。 1.2 线材轧机的发展及趋势 1.2.1 线材状况及其发展趋势我国中小型型钢品种包括碳素钢和低合金钢的简单断面和异型断面的型材以及合金钢的简单断面型材。发达国家中小型型材的比例占钢材总量的的 615%。我国成品钢材中，中小型材占 2030%，其中大部分是小型型材。我国中小型材生产于发达的工业国家相比差距很大，尤其是产品质量、品种不能适应市场对小型材应变的要求，主要表现在以下几个方面：（ 1）横列式轧机数量多，这部分轧机平均产量低，大部分形不成经济规模，导致能耗高，劳动生产率低，成本高，经济效益差。（ 2）生产工艺简单，设备陈旧，许多轧机两火成材，不能与连铸坯衔接。（ 3）原料断面小，单重低，成材率低。（ 4）轧机设备水平低，刚度差，产品精度低。（ 5）车间综合装备水平低，缺乏机械化和自动化。随着国内钢铁工业的发展和钢铁市场有卖方市场转变为买方市场，由国内竞争转变为国际竞争，中小型材产品必须做到高质量、高效益，要做到这一点，我们必须充分发挥已建或在轧机的作用，在完全消nts 2 化吸收引进设备的先进技术前提下，必须加速对现有横列式轧机的技术改造。（ 1）淘汰一批工艺落后、设备陈旧、形不成规模、产量低、能耗高、劳动生产率低、成本高、缺乏竞争能力的调坯轧材的横列式轧机。（ 2）对一些具有炼钢、连铸设备的企业，采用可靠的新工艺、新技术、新设备对现有轧机进行全面改造，实现连续化，采用连铸坯，一火成材。（ 3）对于那些改造成连轧有困难，但自身条件好，具有特色的调坯轧材的横列式轧机，要提高轧机的装机水平，采用高刚度轧机，提高产品尺寸精度，降低能耗，并且充分发挥横列式轧机的优点，生产一些特殊断面、小坯量型材。（ 4）小型材轧机的改造要立足国内设计、制造。中小型型钢轧机的产品发展趋势：由简单断面型材向高刚度方向发展，异型断面型材向轻型薄壁化方向发展。从轧机布置形式上，中小型型钢轧制向着半连续化、连续化方向发展，尤其是小型材生产。从装备水平上，广泛采用短应力线、高刚度轧机，并且有的轧机可以进行平、立转换，扩大了轧制产品的品种，提高了产品质量。 1.2.2 线材生产及其发展我国自 80 年代以来，线材生产有了长足的进步和发展，线材产量及消费量不断提高，我国线材产量占钢材产量的比例及占世界线材总产量的比例比较高。但我国虽然已是线材生产大国，但与先进国家仍有很大的差距，主要表现在高速线材的比例低，硬线及合金钢等高附加值线材比例低，控冷线的比例低，总体质量水平低。我国目前高线比例仅为 42%，其余均由复二重式或横列式轧机生产。复二重式或横列式轧机工艺技术落后，产品尺寸精度低，盘重小，规格少，性能差，耗能高，在冶金生产结构调整中应予以淘汰并建高线轧机代替其生产。线材轧机的演变是朝着高速、连续、无扭、单线、组合结构、机械化、自动化的方向发展的，用户对线材产量、盘重、精度、性能等方面的不断增长促进了线材轧制的发展。 nts 3 第 2 章总体方案设计 2.1 短应力线轧机结构特点分析近几年，在冶金机械线棒材行业中，短应力线轧机因具有投资少、见效快、安装调整方便、易于操作、轧制废品少、重量轻等优点，受到轧钢厂家的普遍欢迎，定货量呈上升趋势。因此对短应力线轧机的结构特点进行深入的分析，对今后产品的设计、制造是非常有必要的。短应力线轧机是一种高刚度轧机，在轧制过程中，轧制力所引起的内力沿各承载零件分布的应力回线缩短。该轧机主要由辊系装配、辊缝调整机构、轴向调整机构、拉杆装配等组成。 2.1.1 辊系装配由于采用了四列短圆柱轴承，其轴承寿命长，承载能力大，但四列短圆柱轴承只能承受径向力，不能承受轴向力，故又采用了双列角接触球轴承来承受轴向力，由于四列短圆柱轴承的外圈可以自由脱出，这样内圈就可以事先套在轧辊辊颈上，外圈则可先装入轴承座内，将轴承座推到辊颈上与内圈配合，轴承座与轧辊的装配就变成了轴承本身的自装配。从该装配可以看出，轴承和轴承座受力情况好，且由于该轧机取消了集中载荷的压下螺丝，采用四列短圆柱轴承，使轴承受力均匀，应力降低，故与牌坊式轧机相比轴承寿命有显著提高。 2.1.2 轴向调整机构该机构是由一轴通过轴套与万向联轴器相连接，进行外置式轴向调整。该机构调整方便，结构设计新颖。 2.1.3 压下螺母与球面垫压下螺母通过标准螺钉与轴承座联接在一起，即压下螺母不能相对于轴承座转动。当拉杆转动时，压下螺母带动轴承座升降，实现辊缝的调整。压下螺母在所有的零件中受力比较大，且更换不方便，调整时与拉杆螺丝相对运动发生摩擦，故选用耐磨材料；但由于它与拉杆相比较，制造简单，体积小，所以螺母材料应略次于拉杆材料；为防止挤压面胶合，压下螺母材料选用铸造青铜。球面垫与压下螺母配合调心起一个铰链点的作用。当轴向调整轴承座或安装误差使拉杆被迫歪斜时，球面垫允许拉杆有一个小范围nts 4 的摆动以减小轴承的边缘负荷，提高轴承寿命，球面垫要满足硬度和表面耐磨性的要求。 2.1.4 辊缝调整机构辊缝调整机构用于调整辊缝的大小。由于调整行程比较小，且不需要经常调整，所以采用手动或液压马达压下，该装置采用大传动比的蜗轮蜗杆减速，因此省力，结构紧凑。图 1 为辊缝调整机构原理图，由一套蜗轮蜗杆带动拉杆旋转实现辊缝调整，即四个蜗轮与一个长蜗杆相啮合，每个蜗轮又与辊系一个拉杆以键相联接，蜗杆轴上安装有内齿圈和外齿轴套两个齿形离合器，可以同时压下，也可以单侧压下，选用齿形为花键的牙嵌离合器，这种齿形可以传递较大的力矩且容易啮合。压下机构调整完毕后，蜗轮蜗杆传动机构能自锁。从辊缝调整机构可以看出，由于取消了压下螺丝，进一步缩短应力回线，提高了该轧机的刚度，从而获得了高精度产品，减少了轧制废品，提高了轧机产品成材率。拉杆上、下两端有旋向相反的 T 形螺丝起压下螺丝作用，拉杆上顶端与蜗轮箱配合，下顶端与小底座配合，它联接上、下轴承座，代替普通轧机的牌坊承受轧制力、支承辊子及压下机构的重量，并且参加压下传动实现对称调整。因此，要求拉杆具有较高的强度、刚度和较好的韧性，能承受交变负荷且要耐磨，故拉杆采用 S34Cr2Ni2Mo。采用这种结构实现了对称调整，保证了轧制线固定不变，从而，使导卫装置的调整、安装、维护都很方便，减少了操作事故和工艺事故，提高了成材率和作业率。图 2-1 辊缝调整机构 2.1.5 轧辊平衡装置由于轴承座及上轧辊的自重使拉杆螺丝与压下螺母之间产生间隙。此间隙若不消nts 5 除，则轧钢时将在间隙处产生冲击，影响整个机座的刚度，因此必须采用平衡装置来平衡上轴承座和上轧辊的重量以消除间隙。 2.2 短应力线轧机轧制原理分析所谓短应力线轧机是泛指应力回线缩短了的轧机，前文已经指出影响轧机刚度的两个直接因素是截面尺寸和应力线长度。靠增加截面尺寸来提高刚度，必然导致机架笨重粗大。合理的途径是尽量缩短应力线，这就是短应力线轧机的原理 811。图 2-2 所示为短应力线轧机和普通轧机应力回线的比较。短应力线轧机是所有轧机中应力线最短的。这种轧机的应力线是紧紧围绕轧辊辊径轴承的椭圆形。这是由于取消了压下螺丝和机架的结果，拉杆安装的与辊径轴承的外圈极为接近，使 W 值很小 (图 2-2)，轧机的配合面是最少的 (由于负荷零件的减少，使得他们之间的配合面也减少了 )，轧机轴承具有较大刚度，所有这些都使轧机变形量减少，从而保证了轧机的高刚度。短应力线轧机不采用预应力，没有机架，走短应力线、少配合面分散载荷的设计思路，使轧机外观小巧，加工简便，刚度高。避免了靠增加截面尺寸来提高刚度而导致机架笨重粗大的不经济做法。并且短应力线高刚度轧机不需要象预应力轧机那样对机架等受力零件施加预应力而得到较高的刚度，轧机结构和操作相对简化，图 2-3 为三种轧机刚度曲线。图 2-2 普通轧机与短应力线轧机应力回线 nts 6 图 2-3 轧机刚度曲线短应力线轧机离线预装、预调，整体吊装换辊，可以减少在轧线上换辊与调试的时间，提高轧机作业率，减少调试废品。没有笨重的铸钢牌坊，设备加工制造容易，制造周期短。轧机采用滚动轴承，其弹性变形、摩擦系数、单位时间内的磨损量远比旧式轧机 (大多采用胶木瓦轴承 )小，产品精度、工作稳定程度均大于胶木瓦轴承。短应力线轧机所用滚动轴承和十字轴式万向连轴器 (或尼龙棒接轴、弧形齿轮轴等 )，比旧式轧机的胶木瓦与梅花轴套传动平稳、振动小、噪音小，更适合于高速传动。此外，滚动轴承摩擦系数小，主电机启动电流与工作电流小，电耗低，也是短应力线轧机的一大优点。 1.3 短应力线轧机总体方案短应力线轧机的主要设备是由一个或数个主机列组成的。短应力线轧机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。（ 1）工作机座：工作机座为短应力线轧机的执行机构，它由轧辊及其轴承轧辊的调整机构和上轧辊的平衡机构，引导轧件的轧件进入轧辊用的导装置，工座机座的机架及支撑机座并把机座固定在地基上用的轨零、部件的和机构组成。（ 2）传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器则用来连接减速器与机轮机座的传动轴，既自减速器将转矩传至齿轮机座的主动齿轮。减速器：在短应力线轧机中减速器的作用将电动机较高的转速变成轧机所需的转nts 7 速，因而可以在主传动中选用价格较底的高速电动机。确定是否采用减速器的一个重要条件，就是比较减速器及其摩擦损耗的费用是否低于低速电机的与高速电机的之间的差价，一般情况下，当电机的转速小于 200250 转 /分才采用减速器。短应力线轧机转速小于 200 转 /分，因而采用减速器。采用减速器时，根据传动比的大小选用一级（传动比 i 小于等于 8）二级（传动比等于 840）或三级（传动比 i 大于 40）减速器。与这些减速器相对应的轧辊速度分别为 200-250 转 /分， 4050 转 /分，以及 1015 转 /分。连接轴：短应力线轧机齿轮机座，减速器或电动机的运动和力矩，都是通过连接轴传递给轧辊的。设计采用横列式布置轧机，一个工作机座的轧辊是通过连接轴传动的。短应力线轧机采用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿轮接轴等。设计的短应力线轧机采用梅花接轴它常用在横列式轧机上。飞轮：设计的是一个飞轮装置在减速器的小齿轮轴上。它的作用是在通过轧辊与轧辊空转时，作动蓄能器以均衡传动负荷；既轧辊空转时，飞轮加速，积蓄能量；而轧件通过时，飞轮减速。放出能量，帮助轧制。齿轮机座：其用途是传递转矩给工作辊，设计采用三个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面排成一排，装在密闭的箱体内（ 3）电动机的选择：短应力线轧机的电动机的形式的选择与短应力线轧机的工作制度有着紧密的联系。设计的短应力线轧机是轧制速度不需要调节的不可逆式短应力线轧机，采用异步电动机。异步电动机主要用在有剧烈尖峰负荷的轧机上，为了减少电动机的容量，有时装有飞轮，异步电动机投资费用较底，在小形短应力线轧机上很适合。（ 4）短应力线轧机的工作制度：一般中小形短应力线轧机的工作制度可以分为：不可逆式的，可逆式的与带张力轧制等几种方式设计采用不可逆轧机的工作制度，在这种工作制度下，每个轧辊的方向不变扎辊的转速为不可变的。 nts 8 三辊短应力线轧机二辊短应力线轧机图 2-5 轧机的工作制度短应力线轧机的总体布局短应力线轧机的主要设备由一列主机列，此轧机的总体布局基本上与主机列一致，结构如下：主机列三个基本部分组成，主电机，传动机械，工作机座。设计中的传动装置由齿轮机座，减速器，联轴器，接轴组成，在电机与减速器之间用飞轮连接，在齿轮机座与减速器之间是用飞轮连接。在齿轮机座与减速器用安全联轴器。因以上中除安全联轴外，均在主机列中给以介绍，现对安全联轴器作以介绍。安全联轴器：一般带有飞轮的轧机，都有安全联轴器。当轧机上的转矩超过额定的转矩时，联轴器能够分开，保护轧机的零部件，使之免受损坏。工作机座为两个三辊工作机座和一个二辊工作机座，总体结构如图：图 2-6 短应力线轧机总装图 1-主电机 2-联轴器 3-减速器 4-安全联轴器 5-齿轮机座 6-梅花万向接轴联轴器 7-工作机座 8-梅花接轴 nts 9 第 3 章总体参数计算 3.1 轧制平均单位压力的确定在轧制的过程中，轧件在轧辊见承受轧制压力的作用而发生塑性变性，由于轧件塑性变形时的体积不变。因此变形区的轧件在垂之方向上产生压扁，在轧件方向上产生延伸，大量的实验资料证实，开坯，型钢，线材轧机的轧制压力，采用 S。爱克隆德公式计算与实测结果比较接近。爱克隆德公式的适用范围：轧制温度高于 800 度，轧制材质为炭钢，轧制速度不大于 20 米 /秒。在爱克隆德的公式中，轧制的单位不仅是轧件机械性能的函数，而且是变形速度、摩擦系数、接触弧长和轧件平均高度之比的函数，轧制平均单位压力由三部分组成： P =K + uP + vP (kg/ 2mm ) 值 :为轧件在轧制温度 t 度下的单向静压缩时的单位变形阻力，计算公式为 : K =(14-0.01t )W (kg/ 2mm ) 式中 t轧制温度； W 轧件的化学成分，计算公式为： W =1.4+C+0.3Cr+Mn 其中 C 为百分含量； Mn 为百分含量； Cr 为百分含量。轧制的材料设为 A3 钢，则 C 取 0.3 W=1.4+0.3=1.7 带入 K 式中为 K =（ 14-0.011000） 1.7=6.8（ kg/ 2mm ) uP 值： uP 值为变形速度引起的变形阻力，其计算公式为： uP = U(kg/ 2mm ) 式中轧件在轧制温度为 t 度时的粘度系数，其计算公式为： =0.01（ 14-0.01t ） (kg s/ 2mm ) nts 10 为短应力线轧机的轧制速度的修正系数； U变形速度，计算公式为： U= 1 . 6 1 . 212u R h hhh （ /s）其中 R 为轧辊的半径； V 为轧辊的圆周速度（轧制速度）（ mm/s）； h 为道次压下量，计算公式为 h =h1-h2( 毫米 ) h1,h2 为轧制前后的轧件的高度 (毫米 )；查表 21 的轧制的修正系数为 1 所以 =0.01（ 14-0.011000） 1=0.04 （ kgs/ 2mm ) 以上取值，有赖于轧辊的转速，其值为 4049 转 /分。初选 V, 由现场以 h 同类轧机取得， V=700（ mm/s） h =25mm(最大的压下量 ) h1=60 mm(初使的高度 ) h2 35 mm (轧制后的高度 ) 带入 U 2700 2 5 / 1 5 0 / ( 6 0 3 5 )=6（ mm/s）所以 uP 0.046=0.24（ kg/ 2mm ) vP =（ K + uP ） M（ kg/ 2mm ）式中 M 表示外摩擦对轧制平均单位压力的影响系数，其计算公式为 M = 1 . 6 1 . 212u R h hhh u 为轧辊间的摩擦系数，计算公式为： u =（ 1.05-0.005t ） a a 为轧辊之间的修正系轧辊的修正系数钢轧辊 a=1, 硬面铸铁轧辊 a=0.8 取 a=0.8 所以 U（ 1.05-0.00051000） 0.8=0.44 nts 11 则 M =(1.60.44 150 25 -1.225)/(60+35)=0.1 vP =(6.8+0.24)0.14=0.986（ kg/ 2mm ) (4)则平均单位压力 P =6.8+0.24+0.986=8.03（ kg/ 2mm ) 3.2 轧制总压力的确定轧制总压力的计算公式可用下式计算 N=PF P轧件与轧辊接触弧上的平均单位压力 F轧件与轧辊间的接触面积在轧制总压力垂直面上的的投影（简称为接触面积）各种不同的情况下计算接触面积的方法不同，有以下几种情况 1 辊径相同的情况 2轧制异型断面轧件时的情况 3 冷轧时的情况 4 中（厚）板角轧时的情况。我采用的是辊径相同时的情况，计算公式为： F = 122bbRh ( 2mm ) 式中 R 轧辊的半径（毫米）； h 压下量（毫米）； 1b, 2b 轧制前、后轧件的宽度。 F = 6 0 5 2 1 5 0 2 52 =3429（ 2mm ）所以 N =P F =8.033429=27537(kg) 3.3 轧制力矩的确定传动轧辊时，电动机轴上的力矩由下种四种力矩组成： M = zam h dM M M Mi 式中 zaM 轧制力矩； mM 附加摩擦力矩； hM 空转力矩； nts 12 dM 动力矩； i 轧辊与主电机间的传动比。其中 mM 、 hM 、 dM 与 zaM 比较， zaM 比较大。所以可以将上式简化 M=K zaMi式中 K 为安全系数，取 K=1.5；初选轧机总传动比 i=10。所以轧制力矩为 M=1686.3 1.510 =252.9（ Nm）粗算所需电动机的功率： P=9550Mn= 252.9 9809550=26（ KW） 3.4 电动机的选择从上面的计算结果看，电动机的功率只在 30KW 左右，为了使轧机具有较高的能量储存，使其在复杂的工作环境中工作，所选的电机功率要比此大的多。上面所求的功率只是在某一道次的功率，在其他的情况下，轧机需轧制各种线材、型材，因此，需要改型，需要的功率要大一些。设计中，电机的功率要参考现场轧机的功率，故选电机为 TRB76，异步电动机。此电机的一些数据从机械设计手册 5查的为：额定功率为 280KW，额定电压为380 伏，满载时的转速 980/分，效率为 93。最大的转矩为 2.2。 nts 13 第 4 章主要零部件的设计与校核 4.1 飞轮的设计采用飞轮的目的是降低轧制时电机的尖峰负荷、增加空载时的电动机的负荷，从而在整个的工作过程中，使电机的负荷均匀，以便按允许过载能力选择较小的电动机。异步电动机的转速随负荷的变化而变化，飞轮储存或放出能量，达到均衡电动机负荷的目的。飞轮安装在电动机的轴线上，并安装在电动机与减速机之间。 4.1.1 飞轮力矩的确定电动机尖峰负荷降低的多少与主传动系统总飞轮力矩有关，而飞轮力矩占总飞轮力矩相当大的比重，故飞轮力矩是飞轮的一个重要参数。飞轮本身的飞轮力矩为 2fGD 为传动总的飞轮力矩 20GD 的一个组成部分，所以在计算2fGD 之前，必须先计算 20GD 。主传动系统的总的飞轮力矩 20GD 20GD =20729(2 )En s s （吨 2m ）在尖峰负荷的时刻，主传动的系统需要释放的能量 E 可按下式计算： E = maxNt 式中 maxN 在尖峰负荷下电动机的最大的功率，其值可按作用在电动机轴上的最大的转矩 maxM 确定 : maxN = max 00.995Mn t 尖峰负荷的时间； s 电动机的转差率， s 一般取 s =0.120.17，取 s 为 0.15； maxM 从电动机的参数中查的为 2.2； 0n 为电动机的额定的转数为 980 转 /分。 nts 14 则 maxN = 2.2 9800.995=2257.6（ KW） t 由工厂现实测得为 1 秒；所以 E =2257.61=2257.6 KWs 则 20GD =27 2 9 2 2 5 7 . 69 8 0 ( 2 0 . 1 5 ) 0 . 1 5 =6.17（吨 2m ）则飞轮的转矩 2fGD = 20GD - 2dGD - 2jGD （吨 2m ）式中 2dGD 电动机转子的飞轮力矩（吨 2m ）； 2jGD 轧机传动装置的转动部分折算到电机轴上的飞轮力矩（吨 2m ）； 2fGD 可以近似的认为与 20GD 相当。因飞轮的圆周速度越高，则飞轮由于离心力所产生的内应力就越大。确定飞轮直径D，考虑圆周的速度小于允许的最大圆周的速度 maxV ，即 D max60Vn式中飞轮 n飞轮每分钟的转数； maxV 飞轮最大的圆周速度，整体铸造的圆盘式飞轮（铸钢）， maxV =70 90 /ms D60 70980 =1.36 米则取 D =0.96 米 1 米 D=1 米飞轮采用一个，飞轮的直径可取的大一些，通过这两个取这个方案。飞轮的结构和主要的参数根据飞轮的直径和圆周的速度的不同，选择飞轮的结构为整体铸造圆盘式飞轮，飞轮的材料为 ZG35。主要的参数由书中短应力线轧机设计与计算中表格有如下的关系：表 4-1 D D=100 mm 1B 1B 0B 1D (0.80.84)D C （ 0.30.34） 0B nts 15 0B (0.10.15） D 0D 0.5（ 1D + 1d ） d 根据轴计算 0d （ 0.10.15）（ 1D - 1d ） 1d （ 1.61.8） d 因为 D=1000mm 所以 1D =810840 表 4-2 0B =（ 0110.15） D=110150 0B =130 mm d =100 mm d =100 mm 1B =130 mm 1B =130 mm C =（ 0.30.34） C =42 mm 0D = 0.5（ 1D + 1d ） 0D =500 mm 1d =（ 1.61.8） d 1d = 170 mm 0d=（ 0.10.15）（ 1D - 1d ） 0d= 80 mm 飞轮整体铸造后时效处理，进行机械加工。飞轮装置外围加安全罩。 4.1.2 飞轮的强度的校核飞轮的强度应满足要求，才能保证飞轮安全工作。飞轮的直径满足下公式即可满足要求。 D max60Vn飞轮的直径就是按此关系式求的，为了验证一下，下面校核一下强度。飞轮转动时，其轮缘的内表面所产生的应力可按下式计算： 2 2 1 0 . 2 1 2 ( ) 1 . 5 1vrR （ N/cm）式中 V飞轮的圆周速度（ m/s）； r飞轮轮缘的内半径（ m）； R飞轮的外半径（ m）； V=70(m/s) nts 16 2 27 0 8 3 0 1 0 . 2 1 2 ( ) 1 . 5 1 1 0 0 0 =3718.96（ N/cm） =371.869(kg/ 2cm ) 2 5 0 0 /kg cm 所以强度足够 4.2 减速器的选择 4.2.1 传动比的计算轧件出轧辊的初速度，直接影响轧钢的效率，若轧件的出轧辊的初速度快，可提高效率，同时轧制工人不容易轧制。因而轧件的初速度以小于 2 米 /秒为益（ 1）初选轧件的出辊速度为 0.7 米 /秒，计算轧辊转速 n: 0 . 7 1 0 0 0 6 0 4 5 / m i n3 . 1 4 3 0 0VnrD 取 n=50r/min 0 /i n n总 =980/50=19.6 在减速器等短应力线轧机存在着传动装置的效率问题。电动机的效率为 93.7，可知减速器、齿轮机座的效率为 94 则 i=i总 93.7 94 94 =16 这样 n辊将为： n辊 =n电 /i =750/16=47r/min n电为一般情况电机的转数。轧制速度为： V Dn =3.1430047=0.74 m/s 此轧制速度现场短应力线轧机轧制速度相似，因而符合生产实际。二选择减速器由于确定 i =16，符合选二级减速器传动比的条件。选二级减器。查机械设计手册表 8427，查的 i=16 对应的代号为 8 在根据承载能力查表8429，选取中心距 a=1000 毫米，工作类型：连续型，在查表 8424，的减速器的型号： ZL100 型，最后确定减速器的型号： ZL1008 ，其外型及安装尺寸如下。 nts 17 型号： ZL100 中心踞： A=1000 1a =400 2a =600 中心高： 0H =650 轮廓齿寸 : H=1306 、 L=1910、 B=810 、 1B =810 、 2B =145 、 1L =1550 、 2L =22 3L =26、 1H =50 地脚螺钉 : d=M36、 n=8 、 3B =610 、 4L =7、 5L =595、 6L =510、 7L =32

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