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下传动式独立立辊轧机的设计【5张图/13100字】【优秀机械毕业设计论文】

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传动 独立 轧机 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份。42页,13100字。
任务书一份。

图纸共5张,如下所示
A0-总图.dwg
A0-轧辊装配图.dwg
A1-轧辊零件图.dwg
A2-轴.dwg
A2-齿轮轴.dwg

目录
1.绪论 …………………………………………………………………………………… 1
1.1 选题背景及目的…………………………………………………………………… 1
1.1.1选题背景…………………………………………………………………………… 1
1.1.2选题目的…………………………………………………………………………… 1
1.2 热轧宽带钢国内外发展状况……………………………………………………… 1
1.2.1国外热轧宽带钢生产技术的发展史……………………………………………… 1
1.2.2我国热轧宽带钢生产技术的进步………………………………………………… 2
2.立辊轧机简介 ………………………………………………………………………… 4
2.1 立辊轧机的发展状况……………………………………………………………… 4
2.1.1立辊轧机的发展…………………………………………………………………… 4
2.1.2新型立辊轧机的使用情况………………………………………………………… 4
2.2 立辊轧机特点介绍………………………………………………………………… 4
2.2.1立辊轧机的特点…………………………………………………………………… 4
2.2.2立辊轧机的作用…………………………………………………………………… 5
2.2.3立辊轧机的分类…………………………………………………………………… 5
2.2.4立辊轧机的组成…………………………………………………………………… 5
3.总体方案的确定 ……………………………………………………………………… 6
3.1 主传动系统………………………………………………………………………… 6
3.2 万向接轴…………………………………………………………………………… 7
3.3 轧辊系统…………………………………………………………………………… 7
3.4 轧辊轴承…………………………………………………………………………… 8
3.5 侧压系统…………………………………………………………………………… 9
4.立辊轧机力能参数的计算 …………………………………………………………… 10
4.1 立辊轧机轧制力计算……………………………………………………………… 10
4.1.1影响应力计算因素………………………………………………………………… 10
4.1.2应力计算…………………………………………………………………………… 12
4.1.3立辊轧机轧制力计算……………………………………………………………… 12
4.2 立辊轧机轧辊力矩计算…………………………………………………………… 12
4.3 轧机主电动机功率计算…………………………………………………………… 13
4.3.1轧机主电动机力矩计算…………………………………………………………… 13
4.3.2立辊轧机主电动机功率计算……………………………………………………… 14
5.主要零部件的校核计算……………………………………………………………… 16
5.1 减速机的设计与校核计算………………………………………………………… 16
5.1.1齿轮的设计计算…………………………………………………………………… 16
5.1.2按齿根弯曲强度校核设计………………………………………………………… 18
5.1.3齿轮几何尺寸计算………………………………………………………………… 20
5.2 齿轮轴的校核计算………………………………………………………………… 21
5.2.1齿轮轴上载荷计算………………………………………………………………… 21
5.2.2按弯扭合成应力校核轴的强度…………………………………………………… 24
5.2.3根据轴的安全系数校核轴………………………………………………………… 24
5.3 轴承寿命验算……………………………………………………………………… 26
5.3.1轴承所受载荷计算………………………………………………………………… 26
5.3.2验算轴承寿命……………………………………………………………………… 28
5.4 轧辊校核…………………………………………………………………………… 29
5.4.1轧辊工作直径及辊身长度确定…………………………………………………… 29
5.4.2轧辊校核…………………………………………………………………………… 29
6.设备润滑 ……………………………………………………………………………… 34
结论……………………………………………………………………………………… 35
致谢……………………………………………………………………………………… 36
参考文献………………………………………………………………………………… 37

摘要

近年来立辊轧机相对于以往有了很大的改进,其在轧钢生产中使用越来越广泛,尤其是在热轧薄板带钢生产中的破鳞、控制板坯宽度等方面更是必不可少的轧钢设备。新型立辊轧机目前在我国受到很多钢铁公司的青睐,产生了显著的经济效益。
本次设计包括热轧宽带钢的国内外发展、立辊轧机的发展、立辊轧机的简介、立辊轧机主传动系统的设计及主要力能参数的校核计算等内容。在大多数钢铁公司里立辊轧机都是采用下传动形式的,而本次设计的主要特色是将立辊轧机的传动形式设计成为上传动形式。
关键词:立辊轧机,主传动系统,力能参数计算

Vertical Scale Breaker Main Driving System Design
Abstract

The Vertical Scale Breakers have a very great improvement which compared to the pasting in recent years. They use more and more extensive in production of rolling steeling. They are more essential rolling steel equipment in such aspects as broken scale, controlled the width of the panel base in hot-rolled sheet metal and belted steel production, and so on. The new-typly Vertical Scale Breakers receive a lot of favor in our country’s Iron and Steel Companies, and have produced the remarkable economic benefits. 
Designing includes the development of the wide belted steel of the hot-rolled in domestic and overseas this time, the development of the Vertical Scale Breaker, the introductions of the Vertical Scale Breaker, designing of the Vertical Scale Breaker’s main driving system, the checking and calculating of the main power parameter, and so on. It all makes form of the driving to the Vertical Scale Breaker which is underneath the ground in most Iron and Steel Companies, and the main characteristic designed this time is that the Vertical Scale Breaker’s driving form that will above the ground. 
Keyword: the Vertical Scale Breaker,main Driving System,Power Parameter calculated

课题简介 独立的立辊轧机装设在加热炉辊道与粗轧机座之间,直接固定在地基上,用于破鳞及侧边轧制。下传动式独立立辊轧机,其传动装置放在立轧辊的下面,其设计要满足以下几个方面要求:
参数和结构选择要合理,能对板坯施加较大的侧压量,在与水平辊粗轧机形成连轧时,还需要考虑由于轧制速度不同步而产生的水平力,前后要设置1-2个机架辊,应合理选定喷嘴结构形状、喷嘴间距和散射角。
设计(论文)
要 求
(包括应具
备的条件) 
1. 总体方案设计过程中,要至少拿出3~4套方案进行论证,选择最优方案,进行可行性分析;
2. 认真绘制草图,解决关键部位的设计,同时完成相关零部件的强度校核;
3. 绘制总装图要求1张0号图、总绘图量要完成2.5张0号图。


下传动式独立立辊轧机的设计







内容简介:
2011 届学生毕业设计(论文)前期工作材料 理工类 题 目 : 下传动式独立立辊轧机的设计 学 院 : 机械工程学院 专业班级 : 机械设计制造及其自动化 学生姓名 : 学 号: 指导教师 : 材 料 目 录 序 号 名 称 数 量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )中期检查表 1 5 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 学院意见: 学院(公章 ) 年 月 日 2010 年 11 月毕业设计(论文)选题、审题表 申报课题名称 下传动式独立立辊轧机的设计 指导教师 专业技术 职 务 教授 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 一般 易 课题简介 独立的立辊轧机 装设在加热炉辊道与粗轧机座之间,直接固定在地基上,用于破鳞及侧边轧制 。 下传动式独立立辊轧机,其传动装置放在立轧辊的下面, 其设计要满足以下几个方面要求: 参数和结构选择要合理,能对板坯施加较大的侧压量,在与水平辊粗轧机形成连轧时,还需要考虑由于轧制速度不同步而产生的水平力,前后要设置 1机架辊,应合理选定喷嘴结构形状、喷嘴间距和散射角。 设计 (论文 ) 要 求 (包括应具 备的条件) 1. 总体方案设计过程中,要至少拿出 3 4套方案进行 论证,选择最优方案,进行可行性分析; 2. 认真绘制草图,解决关键部位的设计,同时完成相关零部件的强度校核; 3. 绘制总装图要求 1 张 0 号图、总绘图量要完成 0号图。 系审定意见: 系主任 (签名 ): 年 月 日 注: 1. 该表作为毕业生毕业设计(论文)课题申报时专用,由选题教师填写,经系有关人员讨论,负责人签名后生效。 2. 有关内容的填写见填表说明,并在表中相应栏内打“ ”。 3. 课题一旦被学生选定,此表须放在学生“毕业设计(论文)资料袋”中存档。 4. 填表说明:( 1)该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计(论文)时选择使用,如同一课题由 2 名及 2 名以上同学选择,应在申报课题的名称上加以区别(加副标题),并且在“设计(论文)要求”一栏中加以体现;( 2)“课题性质”一栏, 3)“课题来源”一栏: 4)“课题简介”一栏:主要指研究设计该课题的背景介绍及目的、意义。 5. “设计(论文)要求(包括应具备的条件) ”一栏:主要指本课题技术方面的要求,而“条件”指从事该课题必须应具备的基本条件 (如仪器设备、场地、文献资料等 )。 毕业设计(论文)任务书 题 目 下传动式独立立辊轧机的设计 学 院 机械工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 文)应达到的目的 ( 1)掌握机械产品设计的一般步骤和常用方法; ( 2)调查研究、中外文献资料的查阅及综合分析的能力; ( 3)锻炼学生综 合所学知识和技能,独立分析问题和解决问题的能力; ( 4)训练学生正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题,撰写科技论文和技术报告的能力; ( 5)通过计算机绘图撰写论文等工作,提高学生的计算机应用能力; ( 6)培养学生严谨的科学态度和促进创新能力的提高。 文)的内容和要求包括原始数据、技术要求、工作要求等 立辊参数 直径( 1000 辊身长度( 1140 开口度( 1000 速度( m/s) 2 主电机参数 功率 (1200 转速 (r/300 主传动总速比 压速度( m/s) 80 毕业设计(论文)任务书 文)的成果要求包括图表、实物等硬件要求 ( 1)开题报告 :按时提交毕业设计开题报告,书写规范。 ( 2)图纸要求 :尽量采用 件绘图,所 绘图纸应符合最新国家标准,完成承担设计任务的 装配图、零部件图,图量折合不得少于 纸。 ( 3) 外文资料翻译: 至少阅读三篇以上专业外文资料,并完成 10000 印刷符号(或译出 3000 汉字)以上的译文。 ( 4)毕业设计说明书: 说明书不少于 30 页,并附有 300 汉字左右的中文摘要及对应的外文摘要。有关撰写的格式及标准按照本科生毕业设计(论文)撰写规范执行。 1 徐灏等,机械设计手册 械工业出版社出版, 2003 2 邱宣怀,机械设计 北京:高等教育出版社, 1989 3 濮良贵 ,机械设计 北京:高等教育出版社, 1989 4 吴宗泽,罗圣国 . 机械设计课程设计手册 . 北京:高等教育出版社,1991 5 丁玉兰, 人机工程学 北京:化学工业出版社 , 2008 6 朱龙根, 简明机械零件设计手册 . 北京:机械工业出版社出版, 2002 毕业设计(论文)任务书 文)工作进度计划 序号 起 迄 日 期 工 作 内 容 1 10 年 10 月 11日 10 月 21 日 搜集文献资料。 2 10 年 10 月 22日 11 月 11 日 完成开题报告、外文资料翻译工作,确定设计部件的结构形式、结构参数,对有关结构进行受力分析及强度校核。 3 11 月 12 日 11年 2 月 25 日 绘制设计部件装配图 。 4 2 月 26 日 4 月25 日 绘制各零、组件图 5 4 月 26 日 5 月25 日 编写整理设计说明书 6 5 月 26 日 6 月20 日 教师批阅,图纸、说明书修改,整理资料,预答辩。 指导教师 日 期: 2010 年 10 月 9 日 系审查意见: 系主任 (签名 ): 年 月 日 学生毕业设计(论文)中期检查表 题 目 下传动式独立立辊轧机的设计 学 院 机械工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号: 符 合 规范化 的要求 毕业(设计) 论文任务书 有 开题报告 有 无 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度、出勤情况 优 良 中 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩 良 毕 业 (设计 ) 论 文 调 整 情 况 按计划进行。 指导教师(签名) 年 月 日 系 意 见 系主任(签名) 年 月 日 目录 1 选题背景及目的 1 题背景 1 题目的 1 热轧宽带钢国内外发展状况 1 外热轧宽带钢生产技术的发展史 1 国热轧宽带钢生产技术的进步 2 4 立辊轧机的发展状况 4 辊轧机的发展 4 型立辊轧机的使用情况 4 立辊轧机特点介绍 4 辊轧机的特点 4 辊轧机的作用 5 辊轧机的分类 5 辊轧机的组成 5 6 主传动系统 6 万向接轴 7 轧辊系统 7 轧辊轴承 8 侧压系统 9 10 立辊轧机轧制力计算 10 响应力计算因素 10 力计算 12 辊轧机轧制力计算 12 立辊轧机轧辊力矩计算 12 轧机主电动机功率计算 13 机主电动机力矩 计算 13 辊轧机主电动机功率计算 14 16 减速机的设计与校核计算 16 轮的设计 计算 16 齿根弯曲强度校核设计 18 轮几何尺寸计算 20 齿轮轴的校核计算 21 轮轴上载荷计算 21 弯扭合成应力校核轴的强度 24 据轴的安全系数校核轴 24 轴承寿命验算 26 承所受载荷计算 26 算轴承寿命 28 轧辊校核 29 辊工作直径及辊身长度确定 29 辊校核 29 34 结论 35 致谢 36 参考文献 37 下传动式独立立辊轧机的设计 目录 1 选题背景及目的 1 题背景 1 题目的 1 热轧宽带钢国内外发展状况 1 外热轧宽带钢生产技术的发展史 1 国热轧宽带钢生产技术的进步 2 4 立辊轧机的发展状况 4 辊轧机的发展 4 型立辊轧机的使用情况 4 立辊轧机特点介绍 4 辊轧机的特点 4 辊轧机的作用 5 辊轧机的分类 5 辊轧机的组成 5 6 主传动系统 6 万向接轴 7 轧辊系统 7 轧辊轴承 8 侧压系统 9 10 立辊轧机轧制力计算 10 响应力计算因素 10 力计算 12 辊轧机轧制力计算 12 立辊轧机轧辊力矩计算 12 轧机主电动机功率计算 13 机主电动机力矩 计算 13 辊 轧机主电动机功率计算 14 16 减速机的设计与校核计算 16 轮的设计 计算 16 齿根弯曲强度校核设计 18 轮几何尺寸计算 20 齿轮轴的校核计 算 21 轮轴上载荷计算 21 弯扭合成应力校核轴的强度 24 据轴的安全系数校核轴 24 轴承寿命验算 26 承所受载荷计算 26 算轴承寿命 28 轧辊校核 29 辊工作直径及辊身长度确定 29 辊校核 29 34 结论 35 致谢 36 参考文献 37 摘要 近年来立辊轧机相对于以往有了很大的改进, 其在轧钢生产中使用越来越广泛,尤其是在热轧薄板带钢生产中的破鳞、控制板坯宽度等方面更是必不可少的轧钢设备。新型立辊轧机目前在我国受到很多钢铁公司的青睐,产生了显著的经济效益。 本次设计包括热轧宽带钢的国内外发展、立辊轧机的发展、立辊轧机的简介、立辊轧机主传动系统的设计及主要力能参数的校核计算等内容。在大多数钢铁公司里立辊轧机都是采用下传动形式的, 而本次设计的主要特色是将立辊轧机的传动形式设计成为上传动形式。 关键词 :立辊轧机,主传动系统,力能参数计算 a to in in of in as of in so a of in s of of in of of of s of so It of to is in is s 论 选题背景及目的 题背景 热轧带钢生产随着原料由初轧板坯向连铸板坯的转变,对板坯宽度侧压设备的性能要求也发生了巨大变化。初轧板坯宽度在开坯轧制过程中可由初轧机的立辊根据热轧带钢轧机需要的各种宽度规格的板坯宽度进行控制。使用初轧板坯的热轧宽带钢轧机,其宽度侧压设备的主要作用是调整水平轧制过程中板坯生产的宽展量,改善带坯宽度质量。连铸板 坯生产中,虽然连铸机也有连续改变宽度的装置,但是要满足热轧带钢轧机的各种宽度规格的板坯用料就相当困难,甚至会降低连铸机的产量。 随着连铸板坯比例的增大,要减少板坯宽度进级,提高连铸生产能力,实现连铸板坯热装节约能源就要求热轧与连铸相匹配,也就要求使用连铸板坯的热轧带钢轧机具有调节板坯宽度的功能,即要有板坯宽度大侧压设备。基于上述诸多原因,热轧带钢轧机发展了立辊轧机、定宽压力机等形式的板坯宽度侧压设备。 题目的 立辊轧机在热轧薄板带钢生产中取得越来越大的作用,近年来立辊轧机相对于以往有了很大的改进 ,加入了自动控制等先进技术,如 制等。立辊轧机的设计计算包含了机械专业所学的大部分专业课内容,对于大学四年的学习情况是一个很好的检验。毕业设计既可以检验对知识的掌握情况又可以进一步巩固对知识的把握,为将来参加工作打下夯实的基础。 轧宽带钢国内外发展状况 外热轧宽带钢生产技术的发展史 热轧宽带钢轧机的发展已有 70 多年的历史,第一套热连轧机于 1926 年诞生于美国。热连轧机的发展一般认为经历了 3 个发展时期。汽车工业、建筑工业、交通运输业等的发展,使得热轧及冷轧薄板的需要量不断增长,从而促 进热轧宽带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展。 在 1960 年以前建设的热带钢连轧机,习惯上称为第一代热带钢轧机。在这段较长时期内,建设的热带钢轧机套数较多,主要集中在美国。 20 世纪 60 年代到 70 年代初是热带钢轧机发展的最重要时期,这个时期热轧宽带钢轧机在向现代化技术发展方面取得了飞跃的进步。 进入到 20 世纪 80 年代以来,工业发达国家钢材市场供过于求的形势,使得该生产特别是板带生产从追求宽带钢轧机的大型化、高速度、大卷重的指导思想,转向更加注重从产品质量上去提高竞争力。在这段时期又形成了新的一系列技术方针和 综合性新技术,其中板带板形控制技术是 20 世纪 80 年代热轧宽带钢轧机轧制技术中的一项重要课题,进而开发研制出几种控制形式的热轧和冷轧板带轧机。 20 世纪 90 年代热轧宽带钢轧制工艺方面的一项重大突破是 19951996 年日本川崎钢铁公司千叶厂开发成功的无头连续轧制宽带钢技术,该技术解决了在常规热连轧机上生产厚度 薄带钢的一项技术难题。 国热轧宽带钢生产技术的进步 我国第一套热轧宽带钢轧机始建于 1957 年,即鞍山钢铁公司的半连续轧机。该轧机从 1958 年起经历了我国的各个发展时期,生产 了整整 43 年,于 2000 年 8 月停产,累计产量 8564 万吨。这套板带热轧机对国家的贡献是巨大的,不仅生产了国家各部门所需要的各类钢板和钢卷,还为国际工业提供了重要用途的厚钢板。 1959 年 1978 年的 20 年间,我国热轧宽带钢轧机及生产技术处于低水平阶段。已有的一套半连续式宽带钢轧机基本上是手动操作,人工设定的操作方式,轧机的主要生产工艺技术指标相当于第一代热带轧机技术装备水平。 1978 年武钢 1700连轧机建成投产,我国热轧宽带钢轧机的生产工艺技术、技术装备很快提高到国际先进水平,向前迈进了一大步,使 我国热轧宽带钢生产的主要工艺技术指标超过了第二代热带轧机。 20 世纪 80 年代宝钢 2050连轧机的建成投产,使我国热轧宽带钢轧机的生产技术和技术装备又上了一个新的高度,达到了当代国际上最新进的现代化热轧宽带钢轧机水平。 20 世纪 90 年代我国建成投产 7 套热轧宽带轧机,是我国热轧宽带钢轧机的高速发展时期。其中有 4 套全新的热带轧机即宝钢 1580轧机,鞍钢 1780轧机,珠 钢 1500邯钢 1900板坯连铸连轧机。 辊轧机的 发展状况 辊轧机的发展 在热轧板、带车间,中厚板轧机上都附设有立辊轧机,最早于 40 年代用在万能式中厚板轧机上, 50 年代用于大型钢锭的轧边以消除锥度, 60 年代开始把立辊轧机用于齐边与破鳞, 70 年代连铸板坯迅速发展,而钢锭急剧减少,轧机生产能力重于成材率,曾提出过 “立辊无用论 ”, 80 年代以来,热带钢连轧机组前及厚板轧机上附设立辊轧机开始多起来,主要用于平面板形控制,使成材率有所提高,一般可提高约 1%3%,尤以日本和韩国都推举此做法,目的是想生产出无切边钢板。 型立辊轧机的使用情况 新型 立辊轧机深受用户的欢迎。目前,已在吉林建龙钢铁有限公司、新疆八家户钢铁公司、唐山国丰钢铁有限公司、唐山轧钢厂、唐山银丰钢铁有限公司、胜芳前进钢铁总厂、宁波全兴不锈钢制品有限公司、天津钢厂、津西钢厂等厂家使用,产生了显著的经济效益。 辊轧机特点介绍 辊轧机的特点 独立的立辊轧机直接固定在地基上,万能轧机的立辊机座有的和水平的机座相连接,有的附设在水平辊机座侧。立辊轧制线与水平辊一致,同一机座的两立辊可相对于轧制线做对中调整,由侧压装置保证所需的开口度。 在现代热带钢连轧机上,每一板坯只在破 鳞机上轧一道。由于不与粗轧机形成连轧,因此立辊轧机主电动机一般采用同步交流电动机。而在某些半连续式轧机和钢板轧机上,大立辊轧机除了轧制窄坯的侧面取得破鳞效果外,根据轧制工艺要求,将窄坯横轧以得到宽展钢板。为了保证轧件宽展后的宽度均匀,需要用立辊进行侧边轧制,有时还同粗轧机形成连轧,因此这类立辊轧机往往采用直流电动机。 辊轧机的作用 1. 经过轧制消除钢锭的锥度; 2. 与高压水除鳞装置相配合除去轧件表面生成的氧化铁皮,提高钢板质量; 3. 通过侧压改善金属组织,减少轧材缺陷; 4. 与四辊轧机相配合进行轧边,减少切边量 ,提高收得率; 辊轧机的分类 立辊轧机型式按轧制力、用途、传动方式、机架结构及布置位置之不同分成各种型式。 1. 按轧制力分为重型、中型及轻型 3 种; 2. 按用途分为轧边、齐边及破鳞 3 种; 3. 按传动方式分为上传动和下传动,也可分为单电机与双电机; 4. 按机架结构分为闭口式和开口式; 5. 按布置位置分,有主机前后之分,近接与非近接之分; 6. 按辊型分为平辊与形辊; 7. 按立辊支撑方式的不同,立辊轧机有悬臂式和框架式两种。 辊轧机的组成: 立辊轧机通常由以下装置组成: 1) 主传动装置由主电机、主减速器和接轴等组成; 2) 侧压 装置由侧压电机、减速器、接轴和机架辊等组成; 3) 立辊箱由箱体、立辊、轴承和轴承座等组成。在调整立辊开口度时,可作往复移动; 4) 机架用来装设立辊箱、侧压装置和机架辊道,并直接承受轧制力; 5) 机架辊由电动机、减速器、接轴和机架辊等组成;开口度指示装置由齿轮传动系统、调零装置、指示盘等组成。 传动系统 按立辊的传动形式,立辊轧机可分为下传动和上传动两种。下传动的立辊轧机,其传动装置放在立轧辊的下面,通过圆锥齿轮或再经圆柱齿轮传动立辊。这种立辊轧机的结构特点是:机构简单,换辊方便,特别 适用于半连续式轧机,当操作台设置在轧制线上时不影响操作视线。 这种结构的主要缺点是:两个独立的立辊箱采用一根长方轴传动,当立辊箱延长方轴滑动时,无法避免氧化铁皮、水和油污等进入圆锥齿轮箱内,加剧了齿轮、方轴及轴承处的磨损;由于左右立辊箱存在着同轴度误差,当采用一根长方轴传动立辊时,立辊箱不稳定,加之采用单丝杠侧压机构和悬臂单液压缸平衡,滑道承受较大的倾翻力矩,加剧了滑道的不均匀磨损,使左右立辊箱移动困难,经常被卡住;主传动装置放置在立辊的下面,不但要有较深的基础,而且造成维修困难。 上传动式立辊轧机的主传动 装置放在立辊的上面,其传动装置的齿轮箱有固定式和滑动式两种。固定式齿轮箱采用万向接轴传动立辊。滑动式齿轮箱基本与下传动式立辊相类似,它采用滑键在主传动轴上移动。 这种结构形式的立辊轧机因机架很高,那么传动立辊的固定式齿轮箱和万向接轴主电动机也需装在很高的基础上,故造价较高。此外万向接轴垂直安放,润滑供油困难。当主传动采用大型交流电动机时,需增设一套微调装置以便于换辊,而且交流电机需要变频调速造价高。直流电机调速方便,造价低,立辊轧机不需要经常调速且长期工作,所以采用直流电动机。 上传动式与下传动式结构相比有 如下优点:基本上消除了氧化铁皮,水和油污对立辊传动装置的影响,大大减少了故障频率,并且还给维修带来了很大的方便;采用固定式齿轮箱,使侧压装置的移动方便可靠;立辊箱没有齿轮传动装置,大大减轻移动部分重量,减少了滑道的磨损,降低了侧压传动所需的功率。现代热连轧的立辊轧机,大都采用这种结构形式。本次立辊轧机主传动系统的设计亦采用这种传动形式。 主减速器采用二级斜齿圆柱齿轮传动,高速轴齿轮顺时针方向旋转。这种旋向的好处是:高速轴底座与轴承盖的连接螺栓所承受的拉力,有一部分将被小齿轮、轴以及联 轴器等的自重所抵消;中速 轴底座与轴承盖的连接螺栓不受拉力;低速轴底座与轴承盖的连接螺栓所承受的拉力,有相当大的一部分将被大齿轮、轴等的自重所抵消。 向接轴 万向接轴广泛地应用于机床、汽车和轧钢设备的传动中。传递大扭矩的轧钢机用万向接轴,可在接轴中心线和轧辊的中心线间的夹角不超过 8时,将扭矩传递给轧辊。由于允许有较大的倾斜角,故在热带钢连轧机中,当轧辊的调整量较大时,多用万向接轴来传动轧辊。万向接轴的结构型式很多,但都是根据虎克铰链原理制成的。 本次设计采用带有滚动轴承的十字轴式万向接轴,近十几年它越来越多地应用于轧钢机主 传动中,并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势,因为它具有如下优点: 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 99%,可降低电力消耗 5% 15%; 2) 传递扭矩大 在回转直径相同的情况下,比滑块式万向接轴能传递更大的扭矩; 3) 传动平稳 由于滚动轴承的间隙小,接轴的冲击和震动显著减少,约为滑块式万向接轴的301101,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 80 90制时可达60使用十字轴式万向接轴,噪音可降低到 30 40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 一次使用一般达 1 2 年以上,可减少更换零部件的时间和费用; 7) 允许倾角大 倾角可达 10 15,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。 辊系统 比较典型的立辊结构有三种:悬臂式、上传动的双支点式和下传动的双支点式。 悬臂式的立辊是一个带锥形孔的辊套。它安装在悬臂支承的立辊轴上,用斜楔或螺母固定。采用这种结构换辊方便,可将斜楔或螺母卸下后,就能从上面吊出立辊。双支点式立辊均为整体合金钢铸造。无论是上传动或下传动式的双支点立辊在换辊时,都需 将立辊及支承立辊的轴承同时吊出。综合考虑立辊的传动形式,本次设计采用上传动双支点式立辊。 立辊的辊身形状都带有上大下小的锥形,锥度一般为 5%,在立辊下部带有凸台。其目的是为了保证侧压时的稳定,防止板坯向上抬起或弯曲。凸台平面能使板坯作用于立辊的轴向力互相抵消,这对于悬臂式立辊尤其重要。 制造立辊的材料,一般采用 60606060 40钢种。破鳞用立辊一般用 钢制造,辊身表面硬度一般为 0。 立辊轧机的立辊一般采用高碳镍耐磨铸钢,在板坯厚度大于 100 毫米时,辊身表面硬度一般取 5;在板坯厚度小于 100 毫米时,辊身表面硬度一般取 左右。 立辊的冷却,一般采用环状的集水管。立辊箱为整体铸钢,立辊的箱体为半环形,安装集水管比较困难,换辊也不方便,因此新的结构可采用立辊箱直接钻孔代替集水管冷却立辊。冷却水的压力一般为 4 公斤 /厘米 左右。立辊破鳞机的耗水量约为 600 升 /分,万能机座立 辊的耗水量约为 500 升 /分,对于轧制板坯厚度较薄侧压量较小的万能机座立辊,耗水量可小于 250 升 /分。目前有的连续式轧机,为了强化破鳞机立辊的冷却,已将冷却水的压力提高到 2023 公斤 /厘米 。 辊轴承 轧辊轴承是轧钢机机座中的重要部件。由于各类轧机的结构及工作条件差别很大,因而必须采用不同类型的轴承。和一般用途的轴承相比,轧辊轴承有以下特点: 1) 工作负荷大; 2) 运转速度差别大; 3) 工作环境恶劣。 热带钢连轧机采用的轴承,主要有滚动轴承和液体摩擦轴承。滚动轴承摩擦系数小、工作可靠、安装拆卸方便,广泛用于四辊 轧机的工作辊上,亦有用于二辊粗轧机上和四辊轧机支撑辊上。立辊轧机轧辊轴承需承受径向负荷和轴向负荷,根据受载特点采用四列圆锥滚子轴承。 轧辊用滚动轴承的润滑方式主要有三种:干油润滑、稀油循环润滑和油雾润滑。根据轧辊轴承的实际工作情况,采用稀油循环润滑,这种润滑的特点是润滑性能好,摩擦系数小,可以在高速下工作。冷却效果好,流动性好,有良好的清洗作用。稀油润滑的 密封装置较复杂,要有循环供油系统。一般采用 8 轧钢机油,或在轧钢机油中加入部分机油来降低油的粘度。 压系统 立辊轧机的侧压装置每侧装两根侧 压螺丝。采用立式电机传动,使整个轧机宽度大为减小。每侧一台立式电机通过经蜗杆互相串通的两台蜗轮减速机分别带动两根侧压螺丝转动,实现上、下侧压螺丝的机械同步。装配预调时将联轴器脱开,即可分别调整上、下侧压螺丝的伸出长度。这就给侧压螺丝端部的间隙调整带来了很大的方便,并且这种传动结构比齿轮减速机传动要紧凑得多。 辊轧机轧制力计算 响应力计算因素 立辊参数 直径( 1000 辊身长度( 1140 开口度 ( 1000 速度( m/s) 2 主电机参数 功率 (1200 转速 (r/300 主传动总速比 压速度( m/s) 80 影响应力 的因素: 1) 外摩擦的影响n; 2)外区的影响n; 3)张力的影响n。 i. 外摩擦的影响n计算公式: ( %1000 b b ( 2式中: l 接触弧 垂直 投影长度, 近似认为 ; R轧辊半径, 轧件与轧辊的摩擦系数,由文献 1 可查得 值, ; b 宽展量(绝对压下量), 变形程度。 代入计算得: l 01000105010 %00105050 根据变形程度 和系数 由文献 2 图 220a 可查得n=1。 外区的影响n计算公式: 由文献 22知采用粘着理论计算平均速度 10ln , ( 式中:制前后轧件的平均厚度, 10 ; 均变形速度, 1s ; n外区影响系数。 代入计算得: 1 0 2 52 1 0 0 01 0 5 0 n 张力的影响n因无前后张力故不需考虑张力的影响。 力计算 由以上分析可知应力计算只需考虑外 区n的影响 计算公式: 30 k( 式中:0,当 %30 时,不同变形温度下变形阻力。根据平均变形速度由文献 2 图 210 可查得 5430 据变形程度 由文献 2 图 210可得 k。 代入计算得: 立辊轧机轧制力计算 计算公式: n k n ( 式中:位平均压力, P 单个 轧 辊轧制力, F 接触面积, 代入计算得: 8 2 5102 0 32 3 05 0 P 辊轧机轧辊力矩计算 计算公式: 2211 ( 式中: 驱动 轧辊力矩, KNm; 轧辊上的 轧制力矩, KNm; 1辊轴承处摩擦力矩, KNm; a 轧制力力臂,2 1 轧辊轴承处摩擦圆半径, 12d; d 轧辊轴颈 处 直径, 635d 轧辊轴 承摩擦系数,由文献 22知滚动轴承 。 代入计算得: 3502 3100 a 2 5 3 KNm 机主电动机功率计算 机主电动机力矩计算 主电动机轴上的力矩由四部分组成,即 d o nk o 21 ( d o f 112 ( 式中: 主电动机力矩, KNm; 轧辊上的轧制力矩, KNm; 加摩擦力矩,即当轧制是由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其它 转动件中的摩擦而产生的附加力矩,21 , KNm; 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, KNm; 力矩,轧辊运转速度不均匀,各部件由于有加速或减速所引起的惯性力所产生的力矩, KNm; 电动机至轧辊之间的传动效率; 由文献 5表 查得: 联轴器 万向接轴 ; 滚动轴承 减速机 ; i 电动机和轧辊之间的传动比, 初选 8.3i 。 代入计算得: 3 减承万联 2 m 因为轧机匀速运动,所以 0%。 KNm 考虑到空转力矩的影响将 大 5%,得: 1%51 KNm 辊轧机主电动机功率计算 计算公式: r 2 , r er 30 ( 式中:定静力矩, KNm; 负荷图上的最大力矩, KNm; 动 机转速, r/ K电动机过载系数,由文献 3知,可逆运转电 动 机 K= K= 代入计算得: KNm 考虑到电 动 机制造的实际情况 , 取电 动 机额定转速为 400 电 动 机额定功 率为: 1500W。 5 主要零部件的校核计算 速机的设计与校核计算 轮的设计计算 已知减速机为 一 级传动, 中间为一惰轮,由文献 5初选传动比 8.3i ,小齿轮与惰轮齿数 比 9.2z 。 料及齿数 1)按图 示的传动方案,选用斜齿圆柱轮传动; 2)材料选择。由文献 4续表 14择小齿轮的材料为 40质处理,硬度为 255惰 轮的材料为 40正火 处理,硬度 230 3)选小齿轮齿数 1z =20, 惰 轮 2z =u 1z =0=58; 4)精度等级选 7 级精度; 5)选取螺旋角。初选螺旋角 =10 图 速机传动简图 由文献 3, 1021计算,即 213112 ( 1)确定公式内的各计算数值 ( 1)试选 6.1 ( 2)计算小齿轮传递的转矩 61 承联 KNm 主电动机力矩,见 ( 3)由文献 3图 1030 选取区域系数 Z 。 ( 4)由文献 3图 1026 查得 , ,则 。 ( 5) 由文献 3表 107 选取齿宽系数 1d,由表 10 6 Z 1 。 ( 6) 由文献 3图 1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极 限 710H 齿轮的接触疲劳强度极限 680H ( 7)由文献 3, 1013计算应力循环次数 911 N ( 8)由文献 3图 1019 查得接触疲劳寿命系数 K( 9)计算接触疲劳许用应力 H 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,由式( 1021)得 i i 602 21 )计算 ( 1)试计算小齿轮分度圆直径计算公式得 2)计算圆周速度 v 0 060 0 060 11 t m/s ( 3)计算齿宽 b td 0c o o 4/ 4)计算纵向重 合度a a ( 5)计算载荷系数 K 已知使用系数 1 根据 v m/s, 7 级精度,由文献 3图 108 查得动载系数 K; 由文献 3表 104 查得bK 2 2 由文献 3图 1013 查得 由文献 3表 103 查得 K。故载荷系数 ( 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由文献 3, 1010a得 3311 7)0c o o n 按齿根弯曲强度校核设计 由文献 3, 1017 F 21213 c o ( 1)确定计算参数 ( 1)由文献 3图 1020c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 6001 齿轮的 弯曲疲劳强度极限 5802 ( 2)由文献 3图 1018 查得弯曲疲劳强度寿命系数 ( 3)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=文献 3式( 1012)得 4)计算载荷系数 ( 5)根据纵向重合度 ,由文献 3图 1028 查得螺旋角影响系数 Y。 ( 6)计算当量齿数 o s 20c o s 3311 o s 58c o s 3322 ( 7)查取齿形系数 由文献 3表 105 用插值法计算得 ( 8)计算中、小齿轮的 加以比较 1 F Y 2 F Y 小齿轮的 数值大。 2)设计计算 0 9 o 比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 23可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度计算的分度圆直径 d 计算应有的齿数。于是由 0c o o , 取 231 z ,则 取 672 z , 轮几何尺寸计算 1)计算中心距 o 36723c o 1 中心距圆整为 1051a 2)按圆整后的中心距修正螺旋角 7301010512 236723a r c c o r c c o s 21 a n 因 值几乎无改变,故参数,K, 必修正。 3)计算中、小齿轮的分度圆直径 o s 2323c o 6 473010c o s 2367c o )计算齿轮宽度 db d 整后取 5401 B 3552 B 轮轴的校核计算 轮轴上载荷计算 已知齿轮轴的材料为 40质处理,由文献 3表 15查得,许用弯曲应力 751 轮分度圆直径 d 图 的结构图 1)计算输入轴上的扭矩 承联 N)求作用在齿轮上的力 2 8 1 t N 6 6 9 973010c o s 20t a 2 8 1 4c o st a n F N 4 4 773010t a 2 8 1 4t a n F N 圆周力向力 轴向力 3)求轴上载荷 首先根据轴的结构图(图 出轴的计算简图(图 根据轴承型号找出轴承的支撑点。因此,作出轴的支撑跨距 11 5061 054 0 L 据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图(图 b、 c、 d、 e)。 610540120N H 1 V 2B V 1F N H 2 V 2N V 2N V 1b)a)e) 2M 1M 2M N H 1F N H 2 N V 2的结构
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本文标题:下传动式独立立辊轧机的设计【5张图/13100字】【优秀机械毕业设计论文】
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