滚切剪摆动辊道装置设计（弹簧支撑）

滚切剪摆动辊道装置设计摘要：滚切式剪切机自20年代70年代应运到生产后，得到了一定的发展。这种剪切机剪切板材的切口光滑、板材无变形、切边平直度高、能耗少、寿命长、产量高，特别适合于中厚板的切边（滚切式双边剪）、切定尺（滚切式横切剪）和纵向部分（滚切式纵切剪）。滚切剪摆动辊道主体由剪切机和摆动辊道组成。用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。本文根据滚切剪机的工作原理设计了滚切剪摆动辊道，确定了总体设计方案，包括动力装置和传动设计，并采用AutoCAD软件绘制了相关零件图及总装图。此设计对于其他的滚切剪辊道具有借鉴作用。关键词:剪切机,摆动辊道,中厚板RollingsheardesignofoscillatingrollerAbstract:Rollingcuttingshearsobtainscertaindevelopmentsincefromthe1920stothe1970s.Theshearingsheetsmoothincision,sheetwithoutdeformation,Cuttingedgeflatness,lowenergyconsumption,longservicelife,highyield,Especiallysuitableforthickplatecuttingedge(Doublesidetrimmingshear),cuttolength(Rollingcuttypetransverseshear)andlongitudinalsection(rollingcutslitting).Rollingshearswingingrollersbodyiscomposedofacuttingmachineandaswingingroller.Forrollingtothecuttinghead,tailcutorcutintotherequiredsizecalledamechanicalshearingmachine.Inthispaper,accordingtotheworkingprincipleofrollingsheardesignofrollingshearswingingroller,todeterminetheoveralldesignscheme,Includingthedesignofpowerplantandtransmission,andusingAutoCADsoftwaretodrawthepartdrawingandassemblydrawing.ThisdesignfortheotherrollingshearrollerhasreferencefunctionKeywords：Shearingmachine，Swingrollertrack，MediumandheavyplatI目录1绪论.11.1选题的意义.11.2滚切式剪切机的工作原理与发展概况.11.3摆动辊道的工作原理.41.4中厚板简介.42辊道选用与设计.52.1辊道的简介.62.2辊子的介绍与选择.63动力装置的选用与设计计算.93.1电动机的计算与选择：.93.1.1驱动功率的计算.93.1.2电动机的选择.133.2联轴器的计算与选择.153.3减速器的计算与选择.184摆动辊道传动设计.214.1辊道的传动介绍分析与选择.214.1.1辊道的传动介绍.214.1.2传动方式的简介与选择.214.2链传动的计算.23II4.2.1链传动特点.234.2.2链的失效形式.244.2.3链传动的计算.244.3轴承的介绍选择与计算.274.3.1轴承的介绍.274.3.2滚动轴承的选择.284.3.3轴承的计算.294.4辊道架子的介绍.334.5摆动台的介绍选择与弹簧的计算.334.5.1平衡装置的介绍与选择.334.5.2弹簧的介绍选择与设计计算.34结论.39参考文献.40致谢.41附录.42III11绪论1.1选题的意义滚切式剪切机是近年来出现的一种新型剪切机，它可分为滚切式定尺剪和滚切式双边剪。滚切式定尺剪剪切钢板质量好，切口光洁，板形好，剪切频率高，可自动调整上下刀片间隙，自动更换上下刀片时间不长于30min，剪切过程和钢板定尺由计算机自动控制。双边剪剪切质量好，切边整齐，剪刃间隙自动调整，自动快速更换上下刀片，具有激光划线装置，钢板磁力对中装置，剪切过程由计算机自动控制，由于滚动剪切不产生滑动，剪切力小，所以，滚切剪具有生产效率高、电机功率小、切口平直、板边弯曲小等特点，目前已成为中厚板新建或改建的主要的剪切设备。本设计是关于滚切剪摆动辊道装置的设计，摆动辊道装置在滚切剪下方，作用为避免剪切力和钢板压紧力作用在辊道辊子上而损伤机件，配合剪子工作，运送剪切后的钢板，防止钢板在剪断过程中的板面变形，对于保证钢板剪切后的精度起着很重要的作用。本次设计由以前液压缸改为弹簧支撑，其中使用的弹簧为组合弹簧。组合弹簧可将一部分冲击动能转化为弹簧的热能而消耗。改造后的摆动辊道重量大大减轻，成本也降低。对于保证钢板剪切后的精度起着很重要的作用。摆动辊道的主要功能是输送剪切后的钢板，保证钢板的顺利通过。滚切剪辊道装置设计能培养学生独立解决工程实际问题和机械结构设计的能力，以及综合用所学基本理论和专业知识的能力，通过这次毕业设计使自己的设计、计算和绘图能力得到全面的训练。1.2滚切式剪切机的工作原理与发展概况用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。滚切剪是在斜刀剪独特的剪切原理却与斜刃剪的截然不同，滚切剪的圆弧形上剪刃是在水平滚动过程中实现剪切的，这样剪刃重叠量可以足够小，并且基本不变，同时滚动的上剪刃在剪断钢板厚的剪刃部分又随即脱离版面，从而克服了斜剪剪刃重叠量大，以及在剪切过程中剪刃一直压着钢板使其产生塑形弯曲的致命缺点。另外滚切剪为适2应现代钢板的生产发展需要，采用了启动工作制，以其高剪切效率，增设了融合现代技术的剪刃间隙调节装置，极高剪切断面的质量，还增设了剪刃快换装置，以缩短换刀的辅助时间，甚至有的更增设了自动定尺装置等，不仅克服了斜剪刃存在的诸多的缺点，适应钢板生产的发展需要，而且成为了顺应时代技术进步的主流剪切设备。根据剪切机刀片的形状与剪切方式的特点，剪切机可分为平行刀片剪切机，斜刀片剪切机、圆盘式剪切机11。现有的滚切剪主要依靠滚切剪机构和导向装置来实现滚切剪。滚切剪按滚切机构划分为机械式和液压式两大类。机械式有4:1两轴两偏心式两个轴心各自仅有一个偏心，故其形状简单重量小，且连杆仅作平面运动，与其俩端相连接的为普通的轴承，造价低，其传动箱较大，可兼做两机架的连接横梁和上刀架的滑道侧壁。该类型滚切剪在国内外都得到了广泛的使用。2一轴两偏心式的，大都为上传动的（国内仅邯刚中板厂引进的热分段剪为下传动的滚切剪），主传动曲轴上有两个互成一定角度的偏心，分别与上刀架和曲轴相连接的两个连杆在滚动中作空间运动因此两连杆两端的轴承，必须是关节轴承（现均为球面滑动轴承）。传动简单。液压式滚切剪有液压缸直接带动滚切剪和其借助于省力机构带动滚切的。简化了机械结构和更趋于纯滚切，在电控和液压系统的复杂程度较高。总体而言导向装置的形式但现在多采用导向形势虽然有数种但现在多采用导向杆式的。接下来简单的介绍滚切剪的工作原理。普通切刀片剪切机上剪切厚度大于20mm时，由于刀片行程打，易使板材产生横向弯曲，在剪切侧边时板边也不整齐，影响板材的剪切质量和产量。而滚切式剪切机上刀刃是弧形的，弧形上刀刃在平直的下刀刃上滚动剪切。此时，在整个剪切范围内刀片重叠不变，被剪板材几乎不弯曲。这种剪切机的开口度比斜刀片剪切机大写，但其总行程却小30%40%，故其曲柄轴半径小，传动力矩小，此外，滚切式剪切机运动的上刀与被剪板材之间只有很小的相对运动，刀片磨损比较小。3滚切式剪切机自20年代70年代应运到生产后，得到了一定的发展。这种剪切机剪切板材的切口光滑、板材无变形、切边平直度高、能耗少、寿命长、产量高，特别适合于中厚板的切边（滚切式双边剪）、切定尺（滚切式横切剪）和纵向部分（滚切式纵切剪）。我国自20世纪80年代中期开始，就对其进行了一些理论研究，20世纪90年代初即引进了设备和专利技术，已能进行设计和制造3。表1部分滚切式剪切机的主要功能剪切机类型横切剪双边剪规格2500mm横切剪5300mm横切剪2200mm双边剪4300双边剪厚度h/mm440450450850宽度b/mm2300(最大)5200（最大）900520012004000剪切板材强度极限/Mpa800750（h=50）1200（h=40）750（h=50）1200（h=40）850（h=40）4剪切力/kN82101500068306500剪刃长度/mm2500530022004300剪切次数次/次min1730301224最大切边宽度/mm150150最大切边长度/mm13001300滚切式剪切机的剪切结构是有两个曲柄轴、弧形上刀片、平直下刀片以及导向杆组成。由于两根曲柄之间存在相位差，曲柄轴旋转后使上刀片产生滚动运动这种剪切机的剪切过程如图所示，上刀片在左端首先开始下降开始剪切（位置b）。当上刀片与下刀片之间达到一定的重叠后，上刀片将下刀片滚动。滚动式剪切机的主要结构参数是刀片咬入角。咬入角小，剪切力增大，剪切力小，要入条件差。最大咬入角则受轧件打滑条件限制。一般咬入角=23。有图的几何关系，可得出圆弧的半径r的计算公式r=hmax+S（1-cos）(1.1)式中hmax-被剪板材最大厚度；S-刀片重叠量。当刀片宽度为B时，则滚切范围角为=2=2arcsin（B/2）式中-圆弧刀片端点与圆弧中心O的连线与垂直直线之间的夹角。为了保证轧件的剪切质量，圆弧半径要大于2050m，一般为3070m51.3摆动辊道的工作原理摆动辊道是横切剪的主要设备，其主要功能是输送剪切后的钢板，保证钢板的顺利通过，同时，为了保证钢板的剪切质量，整组摆动辊道在剪切时要随上剪刃做相应的摆动动作，摆动辊道共有6根，由电动机减速器通过传动装置带动辊道传动5。摆动辊道装置在滚切剪下方，作用为避免剪切力和钢板压紧力作用在辊道辊子上而损伤机件，配合剪子工作，运送剪切后的钢板，防止钢板在剪断过程中的板面变形，对于保证钢板剪切后的精度起着很重要的作用。本次设计由以前液压缸改为弹簧支撑，其中使用的弹簧为组合弹簧。组合弹簧可将一部分冲击动能转化为弹簧的热能而消耗。改造后的摆动辊道重量大大减轻，成本也降低。对于保证钢板剪切后的精度起着很重要的作用。摆动辊道的主要功能是输送剪切后的钢板，保证钢板的顺利通过。1.4中厚板简介中厚板是指厚度4.5-25.0mm的钢板，厚度25.0-100.0mm的称为厚板，厚度超过100.0mm的为特厚板。中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。通中厚板用途：广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件具体应用。用于大型铁路桥梁的钢板，要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等，如：Q235q、Q345q等。造船用于制造海洋及内河船舶船体，要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。如：A32、D32、A36、D36等。锅炉钢板（锅炉板）：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350C以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击、疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保6证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能，如：Q245R等。压力容器板主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器和其它类似设备，一般工作压力在常压到320kg/cm2甚至到630kg/cm2，温度在-20-450C范围内工作，要求容器钢板除具有一定强度和良好塑性和韧性外，还必须有较好冷弯和焊接性能，如：Q245R、Q345R、14Cr1MoR、15CrMoR等。汽车大梁制造汽车大梁（纵梁、横梁），用厚度为2.5-12.0mm的低合金热轧钢板。由于汽车大梁形状复杂，除要求较高强度和冷弯性能外，还要求冲压性能好14。2辊道选用与设计2.1辊道的简介根据工作性质的不同，中小型轧钢车间的辊道分为工作辊道包括延伸辊道、运输辊道、出炉辊道及特殊辊道。但总体而言分为两大类10。（1）工作辊道布置在轧机工作机前后工，用以向轧辊和从轧辊受料的辊道称为工作辊道，（2）运输辊道在这里我们只详细介绍和设计有关的运输辊道，工作辊道作为了解。专为运输轧件的辊道称为运输辊道，如将钢锭或钢坯送往加热炉和轧机将轧件送往辅助机械（剪断机，锯机，矫直机等）的辊道。如进炉辊道，冷床输入，输出辊道，锯旁辊道，剪断机前后辊道，矫直机前上料辊道、机后输出辊道等等。如图是某轧钢车间的辊道布置简图，其中受料辊道是用来接受运锭车送来的钢锭，并将其送往钢锭旋转台辊道上。根据需要，钢锭在旋转台上旋转180度后，通过运输辊道和输入辊道送往初轧机轧制。由初轧机扎出的轧件，则通过轧机输出辊道输往剪切机。以上辊道都属于运输辊摆动辊道不属于以上两种，但工作环境比较接近运输辊道8。7摆动辊道属于特殊辊道，其摆动机构无专门的驱动装置，其摆动机构平衡装置的介绍会在平衡装置的选用中详细介绍，这里只简单介绍摆动辊道的部分装置。摆动辊道由辊道机构，压杆，平衡机构，固定支座，摆动支座组成。辊道机构是由辊子、减速机、联轴器、电动机、长轴等部件组成，经过剪切机剪切的钢坯会停留在摆动辊道上，当剪切动作完成后，辊道机构开始运行，将剪切好的钢坯运送出去。摆动支座是整个辊道机构远离剪切机端与地基的铰接点；固定支座是配重机构与地基的铰接点。所以也可知摆动辊道的启动制动是比较频繁的，所以一般情况下是采用直流电动机。整体的驱动也由一个电动机集体驱动。2.2辊子的介绍与选择在中小型轧钢车间，辊身的形状组要取决于辊道的用途。辊子主要有圆柱形辊子这个是用较广也是本设计使用的辊子，另外还有花形辊子，锥形辊子双锥形辊子。辊子的结构常有四种形式7。（1）实心锻造辊子，一般用于在负荷沉重，承受较大冲击负荷的辊道上，例如初轧机，大型轧机的工作辊道等，在中小型轧钢车间用的较少，往往采用壁厚4050毫米的空心辊代替实心辊。（2）用厚壁钢管或铸钢制成的空心辊子，一般用在中等或轻负荷的辊道上，如出炉辊道、工作辊道、摆动台面辊道等。空心辊子的轴承端可以使锻造的，也可以是铸造的轴端与辊身均用铸钢做成，然后再焊机到一起。对于铸钢辊子，在铸造时要注意壁厚均匀，否则，在运转过成中，由于辊子不平衡引起的惯性力较大，使辊子轴承、锥齿轮磨损严重，增加电功率消耗。（3）用钢板焊接制成的空心辊子，在轻负荷的中小型轧钢辊道上，根据制造条件，也有采用如图所示的钢板焊接制成的空心辊子。两边轴承用45号刚，辊身用A3刚板制成。8（4）铸铁辊子，一般用于亲负荷的辊道上，如延伸辊道、运输辊道等。由于铸铁辊子不易擦伤轧件表面，作为成品轧件的输出辊道尤为合适。铸铁辊子的传动轴有通轴和短轴两种形式。考虑到铸铁辊子由于温度使辊子长度有变化的可能，辊子只有一端与轴颈是用键连接的。空心辊子以钢管为最好，但造价高，一般铸铁钢辊子芯砂很难清净，加工内孔极易打刀又难平衡，铸铁辊子好铸造，但强度差，而且压入辊颈的过盈量必须适当，太大易涨坏，太小又不牢；用钢板焊接，因辊颈小很难弯曲成圆，又容易开焊。有些小型和线材车间的辊道采用两个半圆形焊接的辊子效果最好。采用离心铸造的辊身，质量最佳。空心辊子具有较小的飞轮力矩，对于需要经常正反转，采用启动工作制的辊道尤为合适。对于线速度高的辊道，辊子加工后，最好进行平衡试验。辊子两端通常采用滚动轴承。在中小型轧钢车间，对重负荷或中等负荷的辊道，最常见的是辊子的两个辊颈采用双列圆锥滚子轴承，另一轴颈则安装在双列向心球面滚子轴承上，轻负荷的辊道，常见的是辊子的两个辊颈都安装在双列向心球面轴承上；或两个辊颈均安装在单列向心球轴承上。通常，靠近传动轴一端的滚动轴承在轴向是固定的，另一端可沿轴向串动。由最基本的条件可知我设计中涉及到的把中厚板送入滚切剪机的输出辊道和摆动辊道上的台面辊道都不属于工作辊道且承受的冲击力较小，且在摆动辊道上特别的需要减轻整个装置的重量，在摆动辊道的台面辊道上一般采用空心辊这样既可以减小辊道传动系统的飞轮力矩，同时也可以减轻整个摆动辊道的质量，减轻升降机构的负荷。所以首先排除使用实心辊道，以空心辊道为主。由于摆动辊道的台面辊道需要频繁启动停止，且需要经常性的随滚切剪机上下摆动工作环境较为恶劣，震动大所以用钢板焊接的辊道不适合，因为其容易开裂，且铸铁辊道的强度较差个人认为不能适合作为摆动辊道的台面辊道，最后选定为铸钢制造然后焊接在一起。且在剪切机后不必考虑芯砂的影响。9然后是将中厚板送入剪切机的输出辊道，适合制作运输辊道的是铸铁与铸钢辊子，在摆动辊道的工作台面上以使用过铸钢辊子，且铸钢辊子的成本较高，所以在此只使用铸铁辊子即可，可以节约成本。综上所述我在设计时摆动辊道的工作台面辊道使用铸钢制造然后焊接在一起。而剪切机前的输出辊道则采用铸铁制造，而且由于设计会采用链集体传动，查找相关资料且自己分析后认为使用通轴较好，使用通轴便于悬挂链轮，链子与链轮的啮合较为方便，且安装拆卸方便很多，上油保养也方便很多。103动力装置的选用与设计计算摆动辊道的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在摆动辊道上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大67倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过35s。驱动装置是整个摆动辊道的动力来源，它由电动机、减速器、联轴器组成。传动轴采用焊接结构，主轴承采用角接触球轴承，摆动辊道的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机架任一侧。3.1电动机的计算与选择：3.1.1驱动功率的计算（1）处于驱动辊子上的钢板质量的计算首先由运输辊子与摆动辊道的辊子的辊身长度l=b+，其中，余量可根据运输的轧件的类型选择确定，对于窄轧件一般是取150mm200mm。对于宽轧件，其一般取200mm250mm.,我们这里取150mm200mm.由已知条件得辊子的数量；6根规格为3503000mm辊距800mm有输送中厚板宽度为b=l-则有宽度b=3000-150200=28002850mm11厚度h=4.525.0mm截面积S=b*h=1260071250mm假设摆动辊道上面的已被剪切的钢板全部覆盖在辊道表面，不论钢板的被切开块数，则有钢板在辊道上的总长度最长是L=（6*350+5*800）=6100mm板材面积S=L*b=（6100*28002850）mm=17.0817.39mm我这里以热轧钢板为计算对象；表3.1是热轧钢板的理论质量。表3.1热轧钢板的理论质量厚度/mm理论质量/(kg/m)0.352.748647.1048376.800.503.925754.9550392.500.554.318862.8052408.200.604.710970.6555431.750.655.1031078.5060471.000.705.4951186.3565510.250.755.8881294.2070549.500.806.28013102.0575588.750.907.06514109.9080628.00121.07.85015117.758562016125.6090706.501.310.20517133.4595745.751.410.99018141.30100785.oo1.511.77519149.15105824.251.612.56020157.00110863.501.814.13021164.85120942.002.015.70022172.7012597025196.251301020.502.519.62526204.101401099.002.821.98028219.801501177.503.023.55030235.501601256.003.225.12032251.201651295.253.527.47534266.901701334.503.829.83036282.601801413.003.930.61538298.801851452.254.031.40040314.001901491.504.535.32542329.701951530.75539.2545353.252001570.00由查表可得在摆动辊道上板材的质量范围是13m=S*=35.325*（35.32196.25）kg=1247.686932.53kgG=m*9.8N=12227.366885.8N取最大值则G=66885.8N（2）单个辊子的质量由前面内容可知设计中摆动辊道的辊子是由铸钢制造然后采用通心轴支撑查的类似辊子截面厚度大约为d=3050mm我取数值最大的d=50mm则单个辊子的质量约为M=50*350*3000*7.85/2=696.8kg610单个旋转辊子重量P=M*9.8N=6829.08N（3）总阻力矩计算3有驱动的辊子输送机的原动力矩，是用来克服作用在辊子轴上的总阻力矩McmN总阻力矩由下列三部分组成：物品及辊子运动的摩擦阻力矩M，启动时1cmN为克服辊子旋转部分的惯性阻力矩M，和克服物品重力部分的惯性阻力矩M2cmN，即=M+M+M(3.1)3cmN123当处于稳定运转时，轧件作等速运动。转动辊道所需的静力矩是根据辊子轴承中的摩擦损耗，以及轧件在辊子上移动所产生的摩擦损耗来计算的，即M=(3.2)12dpDKG14式中G-处于驱动辊子上的物品重力66885NZ-所驱动的辊子数6根P-单个辊子的旋转部分重力6829.08N-轴承摩擦系数我所用的是滚子轴承我取K=0.002d-辊子轴颈我取9cmD-辊子外径我取3.5cmK-物品沿辊子的滚动摩擦系数我取0.12带入式子得M=(66885+6*6829.08)0.002*90/3.5+66885*2*0.12/3.5*3.5/2(Ncm)=8996.91当在辊道上移动的轧件遇到阻碍物而突然停止时，驱动辊道上的静力矩达到最大值。例如，轧件在移动时碰撞了辊道侧面道班，或受到前面轧件或挡板的阻碍，轧件停止移动，而辊子还在继续转动，辊子与轧件间产生了打滑现象，此时辊子与轧件之间的滚动摩擦变成了滑动摩擦，其静力矩为最大。此最大静力矩也称之为打滑力矩。M=(3.3)12fdpmDG式中f-物品沿辊子的滑动摩擦系数0.12mM=ZJ2t210式中J-辊子旋转部分的转动惯量J=2cmkg21R-辊子旋转的角速度srad15t-辊子的启动时间且t不小于s粘f81.9v式中v-辊子稳定运行速度12sm/f-粘着系数0.12，即只产生滚动而不滑动的物品与辊子间的最大动摩粘擦系数M=Gf3粘2D把上述结果代入式得M=141429.21cmN辊子旋转部分的转动惯量J=185087.528.6925.17c2cmkg辊子旋转的角速度=11.43rv175.0sradsradM=6185087.5=12444.4126.43210cmNcNM=Gf=66885=140458.53粘D5.7.m=M+M+M.=（141429.2+12444.41+140458.5）=294332.11123cc（4）驱动电动机功率的计算驱动电动机的启动功率为：W16P=k(3.4)起iM式中-作用在辊子轴上的总阻力矩mN-辊子旋转的角速度sradi-机械传动的传动比-总传动效率k-功率安全系数一般取k=1.21.5我取1.3其中机械传动的传动比取1，总传动效率=0.88512396.08.90联轴器效率；1每个机械式联轴器效率：=0.981减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算；2二级减速机：=0.980.98=0.962链条传动效率，取0.96.3把上述数据代入式得P=1.3=49.42kw起185.043.293.1.2电动机的选择电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速愈低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率愈低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计中工作转17速较低，调速范围在1:3以上,需要连续稳定平滑调速，启动频繁，所需的电动机的总功率为49.42kw，所以需选用功率为55kw的电机，为此根据驱动电动机的启动功率以及满足调速需要选择交流变频调速三相异步电动机，拟采用YVP250M-4型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求3。表3.2YVP250M-4型电动机主要性能参数型号标称功率kw同步转速r/min额定电流A效率堵转转矩与额定转矩的比值YVP250M-455150010492.51.25转子转动惯量额定转矩安装形式重量kg0.662mkg355NmIMB3480该电动机与变频装置组成机电一体化系统。550Hz为恒转矩运行区，50100Hz为恒功率运行区，调速比为1：20，运行方式为S1。最后的电动机外观如图3.118图3.1YVP250M-4型电动机3.2联轴器的计算与选择本次驱动装置的设计中，采用联轴器，这里对其做简单介绍9：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。（1）刚性联轴器19这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或碳钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大对中性较好时亦常采用。（2）挠性联轴器。本设计中由于鼓形齿式联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高。承载能力大，补偿两轴相对位移性能好，工作可靠，适用于正反转多变起动频繁的传动轴系，综合考虑以上因素，选择电动机与减速器的连接采用鼓形齿式联轴器，初选型号为GCL4，其参数如下表3.3GCL4型鼓形齿式联轴器轴孔长度轴孔直径YJ型号公称扭矩Tn（N.m）许用转速n(r/min)d2d1LDC转动惯量Kg.m2重量kg203882600.0210.1404248505556112840.0212.2GIICL46300375060636514210714980.0214.5由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩T。计算转矩按下式计算caT=KT（N）caAnm式中，T为公称转矩，N；K为工作情况系数，A由机械设计手册第二卷表14-1选取K=1.8（重载辊道）A公称转矩T=9.55N=367.3N143056m310mT=KT=1.8367.3N=661NNcaA370所以选用的鼓形齿式联轴器联轴器合适，许用转速n=3750。pinr21联轴器如图3.3所示图3.2GIICL4型鼓型齿式联轴器223.3减速器的计算与选择选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器3。(1)减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制，通过以下两个步骤计算：(2)选用减速器的公称输入功率P,N应满足：P=PKKKP(3.6)C12ASRN式中：P计算功率，KwP载荷功率，Kw2P减速器的公称输入功率NK工况系数，AK启动系数，SK可靠度系数R查机械设计手册第四卷表16-2-8，16-2-9，16-2-10，分别选取K=1.25（中等冲击，原动机为电动机）,K=1.3（每分钟启动次数AS231-3次）,K=1.56（可靠度较高）R（2）校核热平衡许用功率应满足：P=Pfff(3.7)t123式中：P应小于等于P或PP计算热功率，Kwt1G2tP、P减速器热功率，无冷却装置时为P，有冷却装置时P121G2Gf环境温度系数1f载荷率系数2f公称功率利用系数3查机械设计手册第四卷表16-2-11，16-2-12，16-2-13，分别选取f=1.35（无冷却装置，最高环境温度最为40），f=0.86（小时载荷率12为60%），f=1.9（圆柱齿轮，）3计算功率P=PKKK=506=127kw(3.8)C12ASR为满足减速器的机械强度，要求P小于等于PC1N按i=16及n1=1430r/min相接近的公称转速n1=1500r/min，查机械设计手册第五卷表16-2-5初选减速器ZLY280，PPl=251kW，当n1=1430r/min时，折算公称功率PPl=2511430/1500=239.3kW。P=127kwPPl=239.3kW,C1但以选用ZLY315为好ZBJ19004-88。24（3）校核热功率t=Pf1f2f3PG查表得，环境温度系数f1=1.352负荷率系数f2=0.86，功率利用系数f3=1.9Pt=501.350.861.9kW=110.3kW2查表16-2-7，对于ZLY315型减速器，PG1=120kWPt，2因此选用ZLY315-16-I减速器（JB19004-88），采用油池润滑。热功率影响系数为f、f2、f3选定减速器的数据如表3.425表3.4ZLY315型减速器环境温度冷却情况1020304050自然通风0.911.151.351.65冷却管环境温度系数f10.9小时负荷率（%）10080604020负荷系数f210.940.860.740.56许用功率利用率P1/Pp130%40%50%60%70%80100%功率利用系数f51.11.051名称ZLY315型减速器外形尺寸及装配型式标准=ZBJ19004-1998单位=mm规格=315A=1030B=570H=780a=539i=16d1(m6)=60l1=105L1=365b1=18t1=64d2(m6)=140l2=200L2=470b2=36t2=148C=63m1=420m3=49026n1=78n2=223e1=173e2=219e3=364h=355地脚螺栓孔直径d3=35数量n=6重量kg=845减速机选好后，安装在减速机下机架上，可用垫调整高度，使输入轴与电机轴平行且同轴度允差为0.1mm；输出轴与右轴平行且同轴度允差为0.1mm；减速机调整好后，用垫块定位将其焊牢。4摆动辊道传动设计4.1辊道的传动介绍分析与选择4.1.1辊道的传动介绍中小型轧钢车间的辊道的传动形势可以分为集体传动辊道与单独传动辊道两种，还以采用2、3或4个辊子组成小段，用一个电动机经中间齿轮来传动的辊道4。（1）集体辊道的传动如图所示的辊道为集体传动的形势，它由一台电动机传动一组辊子，用于载荷比较的且集中的地方，如加热区的运输辊道，热轧区的工作辊道等，在这些辊道的某一个辊子上，有时需要受较大的集中负荷，采用集体驱动可以减少辊道的电动机功率。如采用单独传动辊道，则电机总量必将大大超过集体传动辊道的电机容量。（2）单独辊道的传动当辊道运输的轧件较长时，轧件的重量较均匀的分布在较多的辊子上，每个棍子承受到不大的载荷时，一般采用每个辊子有单独的电动机带动。此时，由于每个27辊子承受较小的负荷，采用单独驱动的辊道可以使辊道的结构简单。由于这种辊道取消了传动长轴，可以采用单独的底座代替笨重的整体架子，制造方便，在辊道辊距较大时，其特点更为显著。如当一个电机或甚至几台电机损坏时，辊道仍能继续工作。由于没有传动长轴和锥齿轮箱（当它们损坏时会引起轧机停轧）所以检修比较方便，能够在辊道和轧钢机不停车的情况下更换电动机。所需小型备件重量小容易解决，从制造观点来看，单独传动的辊道设计能够定型化，设备可以成批的生产，而集体传动的辊道在打多数情况下需要专门设计，单都生产和组合。集体传动的辊道，一般采用圆锥齿轮或圆柱齿轮传动，还有用皮带传动或链传动。4.1.2传动方式的简介与选择对一般集体传动的辊道的运输辊道，多采用圆锥齿轮传动的辊道。在辊距较大的运输辊道上，每个辊子都有单独的圆锥齿轮的箱，并将长轴分成几段，中间用联轴节连接。圆锥齿轮的传动的辊道，工作可靠，特别适用于平凡启动，制动和正反转的工作辊道上在较大载荷下，辊道圆锥齿轮的轮齿经常折断，且设备、投资大。采用圆柱齿轮传动，可以增大齿轮的强度，消除辊道的薄弱环节圆锥齿轮，而且，辊子通过中间传动轴与圆柱齿轮连接，既便于更换辊子，又可使辊道减速装置离开辊子较远。水和氧化铁皮不易进入而改善了工作条件。如果由于辊道距离或其他因素的限制，由于圆柱齿轮传动辊道结构较为复杂，一般只用在工作繁重和承受冲击载荷的辊道上。不能采用圆柱齿轮传动而仍然采用圆锥齿轮传动，则必须提高圆锥齿轮的承受能力。经统计，摆动辊道的故障主要集中在传动箱中相互啮合的锥齿轮上，常见有齿面磨损和轮齿折断，其中齿轮折断形势为齿根弯曲疲劳折断，另外一种情况为轮齿经过严重磨损后齿厚过分减薄时，在正常载荷下发生齿轮折断。不管是哪一种情况发生，均会造成齿轮传动的失效，造成摆动辊道的传动故障，钢板无法顺利通过，影响生产。28皮带传动分为三角皮带，活络皮带传动，结构简单。但温度高时皮带容易松弛负荷重时容易打滑。他们适合用于运输辊道及精整辊道上。图4.1链传动简图链（套筒滚子链）传动辊道比齿轮传动的辊道重量轻，比皮带传动的辊道工作可靠。在一定速度下，温度较高，负载较重时亦可采用。但速度较高时磨损较快，有噪音，对于经常需要真反转的辊道更为严重。综上所述如果采用单独传动辊道电机的总重量将会很大程度的影响摆动辊道的摆动，影响工作效率，而且最重要的一点是成本会很高，维修和维护的成本与摆动29辊道本来的作用相比，性价比很不值得。所以采用集体传动辊道，集体传动辊道完全可以满足设计要求。传动方式选择链传动12由于设计时零件布置和各个部件相互摆放配合的原因，圆柱齿轮不适合本设计的要求，所以圆柱齿轮不予考虑。皮带传动在前面已经解释很清楚在温度较高的环境且负荷较重的情况下容易脱落、打滑严重影响工作效率，也不予考虑。剩下圆锥齿轮传动和链传动，大部分的辊道是采用圆锥齿轮传动的，圆锥齿轮传动工作有可靠性好，等诸多优点，但是其设备重投资较大。在一份有关鞍钢摆动辊道的报告中提到因为摆动辊道的工作环境的原因，摆动辊道由于使用圆锥齿轮传动，其齿面经常严重磨损，导致企业的停车时间较长，年设备消耗量较大每次更换与维修需要大量的人力与物力。在摆动辊道中不需要正反转，有时受到的冲击载荷会较高，链传动可以承受，而且辊道的传动速度不快（2m/s）所以采用链传动也可以，而且链传动的成本较低，且维护安装简单。4.2链传动的计算4.2.1链传动特点(1)比起皮带传动无打滑的缺点，传动平稳准确，可靠。所需张紧力小作用于轴上的力较小，承载能力较高，传动效率好。(2)比起齿轮传动易于实现较大的中心距的传动，（在本此设计中的作用与影响因素较大）制造与安装精度要求较低，成本低。(3)链传动的时链速不稳定，传动不平稳，且噪音较大，但在摆动辊道中对传动的平稳要求不高，也不需要在噪音方面有要求。链条分为滚子链和齿形链，与滚子链相比，齿形链具有工作平稳，噪声小允许30速度高的特点，但是其的重量较大，结构复杂拆装困难，价格较高，对维护和安装的要求较高。用于高速的场合。本设计不需要所以不考虑,只考虑滚子链传动1。滚子链由内链板外链板销轴套筒和滚子组成，内链板与套筒之间，外链板与销轴之间为过盈配合，滚子与套筒之间，套筒与销轴之间均为间隙配合，当链节曲申时，套筒可绕销轴自由的转动，当链节进入退出啮合时，滚子沿链轮齿轮滚动，以减轻磨损，内外链板均可制成8字形，以使链板截面的强度大致相等，并可减少链条质量和运动时产生的惯性力。滚子链的结构由1、内链板2、外链板3、销轴4、套筒5、滚子构成。滚子链可制成单排链和多排链，多排链是将单排链并列，用长轴连接而成，链的排数越多，承载能力越高，且各排受力不均现象越明显，所以排数一般不超过四排。4.2.2链的失效形式（1）链板的疲劳破坏（2）滚子，套筒的冲击疲劳破坏（3）销轴与套筒的胶合（4）链条铰链的磨损（5）链条静力拉断在润滑良好，中等转速的条件的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度，随着转速的增高，链传动多边形效应增大，链传动的承载能力主要取决于滚子，套筒冲击疲劳强度，转速越高，承载能力越低，并会出现胶合失效。4.2.3链传动的计