纠偏辊装置设计【纠正带钢跑偏装置】【三维SW】【4张CAD图纸和文档资料终稿】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共37页)
编号：69174726
类型：共享资源
大小：8.07MB
格式：ZIP
上传时间：2020-04-08
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
100
积分
- 关 键 词：
-
纠正带钢跑偏装置
三维SW
4张CAD图纸和文档资料终稿
纠偏
装置
设计
纠正
带钢
三维
SW
CAD
图纸
文档
资料
- 资源描述：
-
购买设计请充值后下载，，资源目录下的文件所见即所得，都可以点开预览，，资料完整，充值下载可得到资源目录里的所有文件。。。【注】：dwg后缀为CAD图纸，doc,docx为WORD文档，原稿无水印，可编辑。。。有不明白之处，可咨询QQ:414951605
- 内容简介：
-
纠偏辊装置设计 34摘 要纠偏辊装置是冷轧酸洗生产线上开卷机组中的设备之一，用来解决酸洗机组中活套两端距离很远，由于带钢在运行过程中常常自行偏移到转向辊的一端的问题。当带钢跑偏超出转向辊端部，就会使带钢表面出现压痕或翘曲变形，影响冷轧薄板质量，严重时还会拉断带钢，损坏活套设施，故纠正带钢跑偏是冷轧酸洗机组极为重视的事情。该装置由3个部件组成，框架支承纠偏辊和压辊，由液压缸控制纠偏辊保持带钢对中，压辊则靠液压缸夹住带钢，靠电机提供的动力输送带钢，这样可以稳定而有效的对带钢进行对中输送。关键词：纠偏辊，压辊，液压缸ABSTRACTDevice attaching a uncoiler of coilers is cold-rolling production line equipment in one of the coiling unit to solve the pickling line in a long distance looper ends, as the strip during operation often shift to shift its own problems at one end of roll. When wandering beyond the strip steering roller end, it would make the surface indentation or strip warpage , affect the quality of cold-rolled sheet. Serious, will pull off strip, live sets of facilities damaged, so correct strip wandering is cold pickling attaches great importance to the matter. The device consists of three lead plates, framework of the correction roller and roller bearings, hydraulic cylinders controlled by the strip to keep on correcting roller, the roller strip is clamped by hydraulic cylinders, the impetus provided by electrical steel conveyor belt, so can a stable and efficient conduct of the strip on the conveyor.Keywords: steering roller, pinch roll, hydraulic cylinders目 录1 绪论11.1 纠偏辊装置的研究现状及发展趋势11.2 纠偏辊装置的常见故障21.3 本章小结22 纠偏辊装置设计42.1 设备基本性能与工作原理42.2 设备结构62.3 电机的选型72.4 纠偏辊轴的设计92.5 调心滚子轴承的承载能力计算122.6 轴承座受力分析及强度计算142.7 压辊的设计计算183 纠偏辊装置液压缸选型233.1 液压缸选型要求233.2 液压缸主要零部件选择233.3 确定执行元件主要参数263.4 液压缸选型确定304 结论31参考文献32致谢331绪论卷取机前侧导装置是冷轧酸洗生产线上开卷器中的设备之一，用来使带钢正确地对中并导入卷取机进行卷取。在冶金领域冷轧酸洗生产线上已被广泛使用。该装置配置在辊道德两侧，即双侧传动，并采用齿轮齿条结构，使得设备结构紧凑，占地面积小。该装置具有结构简单，检修维护方便等特点。在冶金领域冷轧酸洗生产线上纠偏辊装置被广泛使用，要使带钢正确地对中并导入卷取机进行卷取，必须有足够的对中力及选择相应的压力等级液压缸，并通过齿轮齿条结构传达旋转臂的夹紧力。考虑机械零部件的强度、刚度、工艺性、经济性和维护等要求任何零部件的机构和尺寸，除去考虑它的强度刚度外，还应该综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求等才能确定。1.1 纠偏辊装置的研究现状及发展趋势在冷轧板带轧机方面，目前我国拥有40余套冷轧板带轧机组，其中不乏具有世界领先水平的生产机组。而冷轧生产技术也正向大型化、集成化、高速化方向发展，并且在进一步提高自动化和连续化水平。产量和生产率都有显著的提高，产品质量更趋完美。国内外现有冷轧带钢连续作业机组中的带材纠偏装置大致可分为两大类。第一类为机械式纠偏装置(无传感器)。如侧导辊或导板，带各种辊形或凸度的转向辊及托辊等。该类纠偏装置仅靠辊形或辊子的布置等方式产生机械侧向纠偏力,使带材对中，这种纠偏能力是有限的，不能满足高速或薄带连续作业机组纠偏的需要。其存在的问题是：(1) 某些纠偏的部件与被纠偏带材处于滑动摩擦或擦撞状态,部件磨损快；(2) 对薄带材边部有损伤；(3) 纠偏能力和灵敏度都比较低。第二类为采用电机伺服机构的自动纠偏装置。如日本的CPC 装置采用光电检测，通过伺服阀控制液压缸使转向辊或夹送辊摆动，达到纠偏效果。该类装置可以实现连续自动控制带材位置，对中精度高。在冷轧酸洗机组机器上, 带材跑偏是很普遍的现象。所谓带材跑偏是指可挠性带材在运行中可能受到不可控制力的作用, 不能保持直线运行而使其幅宽中心线偏离基准中心线。带材在传输中一般经过3个环节, 即放卷、通过中间过渡辊、收卷。由于其经过的环节多, 带材发生跑偏的机会也多。带材产生跑偏有诸多原因, 如传动辊之间的轴线不平行、传动辊表面不呈圆柱形、表面加工缺陷以及带材张力不稳定等。通过机器本身来保证带材跑偏在所要求的范围内就比较困难, 通常利用外加一套自动纠偏系统来实现跑偏的自动纠正。现在采用的自动纠偏控制装置主要有以下类型:气动(位移传感器的形式) - 液压式(执行机构部分的形式)；电子- 液压式； 全电子式等。气动位移传感器与电子位移传感器相比结构简单, 能检测透明物体, 但响应稍差, 并且需要一套气源。液压驱动与电力驱动相比, 功率大, 无须减速, 也不需将旋转变为直线运动, 但有泄露问题, 并且费用高。例如：武钢硅钢厂、冷轧厂一些作业线尽管均安装有数台CPC装置，但在对老线技术改造时，受空间尺寸和资金的限制，难以采用这类装置。而涟钢冷轧薄板厂酸洗连轧机组生产线于2005年9月投产，该生产线采用了目前世界上最先进的生产技术和装备，全部由计算机采用人机接口实行智能化控制。20年来的国内外生产经验证明，这种一体化生产工艺与常规的串列式冷轧机或无头轧制相比，具有工序简单、生产周期短、操作人员少、节约投资、减少占地面积、产品质量好、成材率高等优点。1.2 纠偏辊常见故障(1)带钢自身的缺陷：带钢在轧制过程中形成的镰刀弯或边浪,会破坏带钢表面张力的均匀分布而造成跑偏,其偏离的程度取决于带钢弧度的大小、实际张力的大小和两个辊之间的实际距离。(2)张力控制不稳定或控制不适当：该因素主要是由电气控制系统造成的,在某一区域内张力忽高忽低容易造成带钢跑偏。(3)机械支撑框架的对中不合适：在施工过程中造成机械设备对中不好而使带钢跑偏。譬如当带钢跨过两个轴线不平行的辊时带钢偏离情况,其偏离程度取决于辊之间的角度和距离。通常, 这种情况还将影响带钢的张力分布,使带钢一侧的张力增加,从而使钢在生产过程中形成镰刀弯。(4)夹送辊压力不均匀：当带钢经过夹送辊时,如果带钢所受的压力分布不均匀时,会使带钢向压力较小的一侧偏移, 类似情况还有清洗段的挤干辊、淬水槽的挤干辊等。(5)纠偏系统的纠偏能力：对于纠偏系统来讲,能否达到良好的纠偏效果,主要看张力,纠偏系统要求在纠偏过程中只有液压缸动作,而带钢不能在辊子上滑动,不过能保证带钢在运行中不滑动,那就需要一定的包角和张力来增加摩擦力,具体要多少包角和张力, 主要以带钢不滑动为准。(6)其它因素的影响：带钢在生产线上运行时,还受到一些其它因素的影响,如辊型的影响,固化炉内风压的影响等, 都是造成带钢跑偏因素。1.3 本章小结此次的设计目的及意义在于该控制系统具有动态响应快、控制精度高的优点，在带钢的对中纠偏过程中能实时地控制纠偏辊的角度和压辊的夹送力，使带钢稳定在轧制中心线上。纠偏辊装置对于带钢质量好坏起到很重要的作用，因此纠偏辊装置的设计越来越向大功率、高响应、不减速、无泄漏、低成本的方向发展。通过对纠偏辊装置的设计，学生可以运用机械设计的相关知识，采用数字化设计手段，完成毕业设计任务。本课题通过对该装置的总体设计以及关键零部件的设计，达到毕业设计综合训练的目的，其结果对于企业设备的技术改造具有一定的实际意义。2纠偏辊装置的设计 2.1 设备基本性能与工作原理2.1.1基本性能纠偏精度： 10mm缓冲辊传动速度： 最大120m/分2.1.2工作原理(1)带钢跑偏的机理一些大型冷轧薄板厂带钢生产线上的活套段多为几层带钢重叠放置，如图1 所示WG冷轧硅钢片厂酸洗活套段为多层带钢水平重叠放置，另有些带钢生产线活套段为多层带钢铅垂重叠放置。活套两端的转向辊相距甚远，带钢在运行过程中常常自行偏移到转向辊一端，俗称作“跑偏”。当带钢跑偏超出转向辊端部，就会使带钢表面出现压痕或翘曲变形，影响冷轧薄板质量，严重时还会拉断带钢，损坏活套设施，故纠正带钢跑偏是许多冷轧薄板厂极为重视的事情。图1W G 冷轧硅钢片厂酸洗活套段示意图1. 卷扬机2. 活套张紧车3. 托辊4. 带钢5. 导向辊 6 7. 端部转向辊(纠偏辊)带钢在转向辊上跑偏的形成原因比较复杂，极具随机性。如果带钢板形均匀平整，且保持垂直进入转向辊，如图2a所示，带钢将难以跑偏。然而，不少生产线上的带钢板形不太好，常有纵向浪形或横向浪形、边缘浪形、中部浪瓢、歪扭、成段镰刀弯(旁弯)等缺陷，再加上各处宽度、厚度、硬度、表面粗糙度及所受张力大小有差异，使带钢不能均匀对称地贴绕在转向辊上；因活套两端张力较大，各种不对称因素会使接触转向辊的带钢面上产生垂直于前进方向的侧向力，在通常情况下，带钢板形不好会使贴绕在转向辊上的带钢两侧张力不相等，产生的侧向力会使带钢在辊面上向张力小的一侧滑移，带钢偏斜进入转向辊，出现向左或向右偏角，图2b所示为出现向右偏角0 的情形；即使带钢在转向辊上无侧向滑移，在遇到带钢镰刀弯时也会出现这种偏角，如带钢具有左凸镰刀弯时也会出现图2b所示情形。入口带钢偏斜使带钢侧边绕上辊面后成为螺旋线，偏角0 成为螺旋升角，对于图2b所示情况，左侧一点A进入辊面后会落在C点左边，CD为AC段带钢初入转向辊的相切接触线，不计带钢在辊面上侧向滑移时，此AC段带钢进入转向辊后的左移跑偏距离f = ACsin0，同理，带钢具有右凸镰刀弯时会使带钢在转向辊上产生右移跑偏。带钢在转向辊上的侧向滑移与螺旋偏移是形成带钢跑偏的两个重要原因。板形不好的带钢运行时两侧张力不断改变，使之在辊面上的滑移方向多变，滑移量时大时小，随机性很大，难于定量分析。不过，因活套两端转向辊相距较远，转向辊上带钢在运行中两侧张力变化不会太大，带钢在辊面上的侧向滑移量通常较小。实验室试验与现场实用结果都表明，入口带钢的螺旋偏移作用在带钢跑偏过程中常常起着主导作用。图2带钢贴绕转向辊情形(a) 带钢未跑偏时(b) 带钢有左凸镰刀弯时1. 转向辊2. 入口带钢3. 生产线的中心线而带钢在连续作业处理线上，主要与各种辊子接触，从力的角度来说，假如带钢受到的横向扰动力不能克服带钢和辊子的横向静摩擦力，带钢是不会跑偏的，假如带钢受到的横向扰动力能够克服带钢和辊子的横向静摩擦力，带钢将偏离原来的运动中心线，发生跑偏，直到横向扰动力又小于横向静摩擦力，带钢停止跑偏，在新的中心线上继续运动。带钢跑偏的方向要由分析后得出。(2)带钢跑偏的受力分析最常见的带钢跑偏现象可以用受力分析的方法来分析，例如带钢和辊子的夹角不是90等。如图3所示，带钢主动，辊子被动。带钢和辊子的夹角不是90，带钢对辊子的力也就不垂直于辊子轴线。将沿辊子轴线方向和其垂直方向分解，得到F1和F2，F1和F2有实际意义。F2使辊子沿轴线转动，F1使辊子沿轴线向上移动。由于辊子被轴向固定，所以根据作用力和反作用力原理，辊子对带钢有与F1方向相反，大小相同的力F1。F1使带钢产生移动到双点划线位置的趋势，如果F1能够克服辊子对带钢的横向静摩擦力，带钢就在F1的作用下移动到新的位置，直到带钢和辊子垂直，没有沿辊子轴线方向的分力。这种现象被EMG 公司(德国一家生产纠偏设备的公司)定义为“辊效应”。EMG 公司对“辊效应”的描述如下：板带运行过程中总是力图保持和进入辊子轴线夹角为90，我们将其称为“辊效应”，实践中，这种几乎看不见的调整总在进行。图3 带钢跑偏的受力分析(3)带钢跑偏的张力分析我们从带钢的张力分析着手分析带钢跑偏的原因。如图4所示，带钢主动，辊子被动。当带钢张力分布均匀，带钢将继续沿着原来的运动轨迹运行。当带钢的张力分布发生变化，张力的合力与带钢的几何中心不能重合，这时带钢相当于对辊子施加了一个逆时针的力矩M（如图所示）。由于辊子是轴向固定的，根据作用力和反作用力原理，辊子对带钢有一个顺时针的力矩M（图中未标出），这使得带钢产生了左移的趋势。如果带钢能够克服辊子对带钢的横向静摩擦力，带钢将向左偏移，一直运动到带钢的张力分布均匀为止。图4 带钢跑偏的张力分析2.2 设备构成（1）机械设备：纠偏辊、压辊、连接支承框架（2）液压系统：纠偏液压缸、夹紧液压缸（3）电气系统：减速电机2.3 电机的选型由于本设备传动速度不是很高，故采用减速电机。2.3.1减速电机的典型类型减速电机是指减速机和电机(马达)的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。减速电机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上。振动小,噪音低,节能高,选用优质段钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理。经过精密加工,确保定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,完全保证了产品使用质量特征。产品才用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。减速电机主要可以分为：伞齿轮减速电机，硬齿面减速电机，斜齿轮同轴式减速电机，平行轴斜齿轮减速电机，螺旋锥齿轮减速电机，YCJ系列齿轮减速电机等。2.3.2减速电机类型的选择(1)减速电机的选择方法减速机是按载荷平稳，每天工作时间一定和少量起停次数的情况设计的，而在实际使用中往往不是出于此种理想状态，因此必须按照实际情况的载荷类型、运行时间、使用频率来确定工作机系数、原动机系数、启动系数。使其小于或等于选型表中的服务系数，即或将工作机所需转矩乘以服务系数应小于或等于减速机的许用转矩，即(2)减速电机参数的选择根据本纠偏装置的特点，工作情况，工作环境，最终选择L系列斜齿轮硬齿面减速机。已知条件：减速电机功率20KW；速比12；输出转速1530rpm；由于本对中装置属于金属加工设备，类似于辊缝调节驱动装置，每日工作小时不大于8小时，所以经查工作机系数表得知为1.0。由于是减速电机，所以经查原动机系数表得知为1.0。由于本对中装置只有在穿带和甩尾阶段才起作用，也就是说只有在这两个阶段电动机是启动的，那么其中间时间段电动机就要停止，所以本装置通常一天要停200300次，那么要启动300500次。于是算得一个小时估计启动70次，又1，所以经查启动系数表得知为1.6。所以。本装置是均匀负载，所以允许惯性加速系数0.2。根据已知条件减速电机功率20KW；速比12；输出转速1530rpm，按照L系列斜齿轮减速机选型参数表查的参数为：输出扭矩220，传动比即速比12，输出轴许用径向载荷为4390N，使用系数为2.2，机型号为LA5，减速机级数为2级，重量97Kg。根据输出功率与许用转矩表查得最大许用输出扭矩为260。满足了要求。所允许的使用系数 满足了要求。 (3)减速电机型号的确定根据上述条件，最终确定采用型号为1 LA5 207的L系列斜齿轮减速机。斜齿轮同轴式减速机采用优化设计，减速器中心距呈三角形分布，结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力大、可频繁正反转启动，能与多种减、变速机组合，特别适合大速比减速器的输入部分。主要传动部位轴承均选用国内知名品牌轴承或进口轴承，密封件选用台湾NAK骨架油封，齿轮材料全部采用20CrMnTi,高频渗碳磨削处理，齿面硬度达58-62HRC，磨齿后精度可达6级，以确保产品的可靠性及低噪音。输出联结方式可用联轴器直接连接，也可用链条，皮带连接。分别有底脚及法兰两种安装形式，可多级组合。该系列功率范围为0.09KW160KW，输出扭矩最大18000N.M，速比范围（配4极电机）1.6289.6,分别为一级传动，二级传动，三级传动；如配6极或8极电机可获得更低的输出转速；如需更低的输出转速可采用双级减速机组合的形式，能获得更低的输出转速（一万多速比），可在立体空间六个方位任意安装使用。如在输入端配上无级变速机更可实现变速减速的要求。此外可配不同类型的电机(普通电机、单相电机、防爆电机、变频电机、制动电机等)。广泛应用于食品粮食机械、印刷包装机械、立体车库设备、环保机械、输送设备、化工设备、冶金矿山设备、钢铁电力设备、输送线、流水线等。能满足广大客户群体的需求，具有良好性价比和广泛的实用性，有利于国产化设备的配套。是目前工业动力传输领域最普遍采用的减速驱动装置。减速机的噪音产生主要是源于传动齿轮的摩擦、振动以及碰撞，需有效降低及减少噪声，用修形的方法，使其动载荷及速度波动减至最小，以达到降低噪声的目的。这种方法在实践中证明是一种较有效的方法。但是用这种方法，工艺上需要有修形设备，广大中、小厂往往无法实施。 经过多年研究，提出了通过优化齿轮参数，如变位系数、齿高系数、压力角、中心距，使啮入冲击速度降至最小，啮出冲击速度与啮入冲击速度的比值处于某一数值范围，减小或避免啮合节圆冲击的齿轮设计方法，也可明显降低减速机齿轮噪声。2.4 纠偏辊轴的设计2.4.1轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即。计算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段界面有一个键槽时d增大5%7%，两个键槽时，d增大10%15%。A0值由所引用教材确定：A0=110。齿轮轴因该阶梯轴设有一个键槽，则：dmin=dmin(1+7%)=178.81mm，取为整数dmin=180mm。2.4.2轴的结构设计（1）各轴段直径的确定d1: 最小直径，d1=dmin=180mm。滚动轴承选取。d2: 轴环，d2=210mm。d3: 过渡轴段，d3=228mm。d4: 轴环，d4=230mm。d5: 轴套，d5=200mm。d6: 调心滚子轴承处轴段，d8=180mm。滚动轴承选取。（2）各轴段长度的确定l1: 由轴承宽度67mm 确定，l1=192mm。l2: 由轴套和装配关系确定，l2=326mm。l3: 由鼓型辊长度1900mm确定，l3=1792mm。l4: 由轴套和装配关系确定，l4=230mm，定位距离l7=102mm。l5: 由装配关系等确定，l5=90mm。l6: 由轴承宽度67mm确定l6=96mm。2.4.3轴的校核（1）根据轴上力的作用点位置和支点跨距确定压力的作用点，按简化原则应在轴l3长度的中点，因此可作用点按简化原则应在轴上安装的调心滚子轴承的中心，可知它的负荷作用中心到轴承外端面的距离a=33.5mm，故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸。支点跨距L=2400mm；压力的作用点C到左右支点A、B距离L1、2=1200mm1）计算轴上的作用力2）计算支反力垂直面支反力（XZ面）由绕支点B的力矩和，得：= =5459.55N方向向上。同理，由绕A点的力矩和，得=5459.55N方向向上。由轴上的合力，校核：；计算无误。水平面支反力（XY面）由绕支点B的力矩和，得=15000N方向向下。同理，由绕支点A的力矩和，得：=15000N方向向下由轴上的合力，校核：；计算无误。A点总支反力B点总支反力垂直面内的弯矩C处的弯矩：水平面内的弯矩C处弯矩合成弯矩C处：因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，折算系数。C处：弯曲合成强度校核根据选定轴的材料查机械设计手册大得，因，故强度足够。2.5 调心滚子轴承的承载能力计算2.5.1轴承的选取与寿命计算本次设计选用调心滚子轴承，因为调心滚子轴承的调心性能好，当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承内外圈轴线发生偏移。这时，应采用有一定调心性能的调心轴承，调心滚子轴承对轴承的偏移最为敏感，允许内圈轴线相对外圈轴线倾斜23，适用于长轴及因刚度差有较大弯曲的双支承轴或多支撑轴，符合辊子设计的条件要求。定义寿命：单个轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体材料首次出现疲劳扩展之前，套圈（或垫圈）相对于另一套圈（或垫圈）的转速。可靠度（即轴承寿命的可靠度）：在同一条件下运转的一组近于相同的轴承期望达到或超过某一规定寿命的百分率。单个轴承的可靠度为该轴承达到或超过某一规定寿命的概率。基本额定寿命：单个轴承或一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，其可靠度为90%时的寿命L10（以106r为单位）或L10h（以h为单位）。径向基本额定动负荷：系指一个轴承假想能承受一个大小和方向恒定的径向负荷，在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为100万转（即=1）。对于单列角接触轴承，它是使轴承套圈之间产生纯径向位移的负荷的径向分量。轴向基本额定动负荷：系指一个轴承假想能承受一个恒定的中心轴，在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为100转（即=1）。径向当量动负荷：系指大小和方向恒定的一个径向负荷，在此负荷作用下，轴承寿命与实际负荷作用下的寿命相等。轴向当量动负荷：系指恒定的一个中心轴向负荷，在此负荷作用下，轴承寿命与实际负荷作用下的寿命相等。滚动轴承的额定寿命计算： 式中 P当量动负荷（N），对向心轴承为径向当量负荷Pr，对推力轴承为轴向当量动负荷Pa；C基本额定动负荷（N），对向心轴承为径向基本额定动负荷Cr，对推力轴承基本额定动负荷Ca；寿命指数，对滚子轴承=10/3；n轴承转速（r/min）；因为选取的是调心滚子轴承P=Fr=18725N根据手册按调心滚子轴承查得：C=992106，=10/3；修正额定寿命： 式中 轴承可靠度寿命的修正因素； 轴承材料对寿命的修正因素，由轴承制造厂家根据实验及经验给出，对常规轴承钢=1轴承运转条件对寿命的修正因素，当转速特别低nDpw1，一般运转条件下=1；根据重工的工作条件选取=0.45；根据重工的生产条件要求轴承的额定寿命为10（年）300（天）16（小时）=48000h，所以轴承具有足够的寿命。2.6轴承座受力分析及强度计算2.6.1冷轧酸洗线的基本参数纠偏辊布置在轧机的入口压辊处，钢带的张力与压辊电机参数有关,布置位置如图1所示。纠偏辊的作用是纠正带钢的运行方向,其性能参数如下型式:双偏转式纠偏辊辊子直径: 1200 mm 辊子重量: 512kg 最大速度: 130 (m /min) 下辊两钢带之间的夹角: 74轧机的入口速度300750 m /min,出口速度为最大130 m /min,纠偏辊辊子重量为512 kg,轴承座的重量为118 kg,辊子直径1200 mm,钢带最大的破坏张力227. 60 kN, 纠偏辊下辊钢带之间的夹角为74,辊子的最大速度130 m /min。轴承座受力虽然属于三维问题,但根据实际结构和受力特点,应力沿轴向变化不大,可简化为平面应变问题进行处理。2.6.2按正常运行的张力计算由冷轧酸洗生产线的布置可知,纠偏辊钢带的张力是由出口压辊中的电机提供的,按电动机的正常运行的功率、效率、传动比可得到钢带运行的张力:F =式中, F为钢带运行的张力;M为电机给钢带的制动力矩,M = 6350. 4 Nm; i为电动机传动比, i = 12; D为出口压辊辊子直径, D = 300 mm;为电动机的传动效率,取 = 0. 95。则可得:F = = = 534770.5 N = 534.77 kN。轴承座所受到的载荷为:F1 = F2 =F/2 =534.77/2= 267.39kN。轴承座所受到的合力:式中, F1 为钢带作用在轴承座上的力(单位: kN) ; F12 为钢带作用在轴承座上的合力(单位: kN) ; F12G 为钢带与轴承座及辊子自重的合力(单位: kN) ;表示钢带作用在轴承座上的张力之间夹角(单位:度) ;表示钢带合力与轴承座重力之间的夹角(单位:度) ;表示钢带合力与轴承座合力之间的夹角(单位:度) 。由纠偏辊轴承座的受力分析可得轴承座受力计算结果:=2.67392106+2.67392106- 2267385.25 267385.25cos 106F12=198.564 kN=198.5642106+ 13465. 22- 219856413465. 2cos 54F12G= 190.96 kN=13. 4652 =198.5642+ 190.962- 2198.564190.96cosco s = 0. 9986,则 = 3F12G合力与水平方向的夹角为: 37- = 342.6.3应力分析应力是单位面积上的内力。从多次报废的轴承座实物中判断,轴承座的危险截面在轴承座的下方中空的地方。报废的纠偏辊轴承座采用的材料是HT150,铸铁是脆性材料,在单向拉伸时的断裂破坏发生于拉应力最大的横截面上,可得:A = 199 8 4 + 86 8 5 = 5248 mm2。在正常运转时,轴承座所到的静载荷产生的拉应力为:在受到静载荷拉应力的情况下,轴承座还受到很大程度的动载荷拉应力的作用:则总应力为: =1 +2。式中:1为轴承座受到静载荷拉应力(单位:N /mm2 ) ;2为轴承座受到动载荷拉应力(单位:N /mm2 ) ;为单位体积的重量(单位:N /mm3 ) ;为速度(单位:mm /s) ;为轴承座所受合力与X 轴方向之间的夹角(单位:度) 。则纠偏辊轴承座所受到的应力计算如下:=190960cos 34/ 5248= 30.2 N /mm2= 1. 09 10-5N /mm3= 5.2 N /mm2 =1 +2 = 30.2+ 5.2 = 35.4 N /mm2 ,1 与2 的方向一致。在实际工作中,轴承座体选用的材料是HT150,铸件主要壁厚在7 mm 10 mm之间, HT150的抗拉强度b 175 N /mm2 ,在正常生产时,轴承座所受的应力 = 35.4N /mm2 b ,轴承座是安全的。2.6.4按临界最大的破坏张紧力计算根据发生故障时,计算机检测到当钢带的张力持续增大到227. 6 kN时,轴承座发生断裂,因此以轴承座受到钢带最大张力时为条件进行验算。根据上式可得:=227.62106+227.62106-2227.62106cos106F12 = 363.54kN= 363.542106 + 13465. 22 - 2 363540 13465.2 cos 54F12G = 355.79 kNco s = 0. 9995,则 = 1.7F12G 合力与水平方向的夹角为: 37- = 35.3(如图2所示) 。在破坏力情况下轴承座的受力分析在意外停电情况下,轴承座所到的静载荷产生的拉应力为:=355790 cos 35.3/5248= 55.33 N /mm2在突然断电或放炮的情况下,在很短的时间内,速度从130 m /min减小到零,轧机并没有马上停止运动,轧机停止运动需要8 10 s,钢带在极限拉应力情况下工作,惯性力很大。根据实际发生的情况,估算辊子转动的惯性力为:F = - M a = - M= 512 9. 8 = - 1087.1 kN,方向相反。则拉应力为:2 =纠偏辊所受的则总应力为: =1 +2 = 55.33+ 0.207 106 0.207 106N /mm2。根据试验结果，冷硬铸铁的抗拉强度在150247MPa，抗弯强度在400470MPa，说明由于突然断电停机的惯性力产生的应力在铸铁的抗拉强度范围内，从而保证在实际生产情况下，轴承座不会发生断裂。对冷酸轧机纠偏辊轴承座在正常情况与突然断电故障情况下的纠偏辊受力情况进行分析，并对由此产生的应力进行了计算。计算结果显示,正常情况下实际应力远远小于材料抗拉强度，是安全的；突然停电时，纠偏辊惯性较大，危险截面处的应力较大但未超过了其许用应力值，符合实际生产需求。2.7压辊的设计计算2.7.1压辊衬胶层材料的选择考虑到压辊的工作环境以及工作状况，选用聚氨酯为压辊的材料。聚氨酯英文简称PU。其主要特点为较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。2.7.2压辊的扭矩计算（1）压辊扭矩M=Ff R1 （1-1）M 压辊扭矩 （Nm）F 压辊压紧力 （N）f 摩擦系数。钢和聚氨酯的摩擦系数f=0.15R1 压辊半径 （m） 压辊半径R1=0.15m（2）压辊压紧力F F=M / (Rsin) （1-2）M 弹塑弯曲力矩 （Nmm）R 钢卷半径 （mm） 本机组钢卷半径Rmin=600mm 包角 本机组包角=90（3）、弹塑弯曲力矩 M弹塑M弹塑 = (3h2-h12) bs /12 （1-3）h 带钢厚度 （mm） 带钢厚度hmax =6mmh1 带钢横截面弹性应变 （mm）b 带钢宽度 （mm） 带钢宽度b max =1800mms 带钢屈服极限 （MPa） 带钢屈服极限s =350 MPa（4）带钢横截面弹性应变h1 h1 =s2R/E （1-4）s 带钢屈服极限 （MPa） 本机组带钢屈服极限s =350 MPaR 钢卷半径 （mm） 本机组钢卷半径Rmin=600mmE 带钢弹性模量 （MPa） 带钢弹性模量E=196103 MPa（5）数值计算由（1-4）式求带钢横截面弹性应变h1h1 =s2R/E=（3502600）/（196103）= 2.14mm由（1-3）式求弹塑弯曲力矩M弹塑M弹塑 = (3h2-h12) bs /12=（362-2.142）1800350= 65154852Nmm由（1-2）式求压辊压紧力FF= M弹塑 / (Rsin) = 65154852/（600sin90）= 10859N 由（1-1）式求压辊扭矩MM = Ff R1 = 108590.150.25 = 4072.2Nm2.7.3压辊的校核其受力分析，如图所示：F1=F2=5429.5Nq=P=16.66KWT=9550P/n=397.7 Nm其截面如下图：材料是Q345钢，所以是塑性材料，应该用第三或第四强度理论进行校核，又由于轴为圆轴，断面如上图，所以强度理论的公式可以简化为以下形式：材料的需用应力为，其中用第三强度理论得经校核，上辊强度足够通过。3纠偏辊装置液压缸选型3.1 液压缸选型要求压辊的液压缸用于完成旋转臂开闭运动，能有足够的夹紧力完成对带钢的输送。纠偏辊的液压缸用于控制旋转架左右摆动，能够保证有足够的纠偏力来完成对跑偏带钢的对中。同时，液压缸能适应24小时工作，要具有结构简单，维修方便，故障低的特点。液压缸能适应高温工作环境等。液压缸必须具有推程和回程两种运动，往返时单边最大瞬时移动速度为10mm/s。液压缸因此选用单出杆活塞缸，使用一般连接，往返速度和出力相同，具有系统简单，压力恒定，一般能在工作中进行调节，效率高，适用于各种场合，应用最广。3.2液压缸主要零部件选择3.2.1缸筒（1）缸筒结构常用的缸筒结构有八种：法兰连接，内、外螺纹连接，外半环连接，内半环连接，拉杆连接，焊接，钢丝连接。（2）缸筒材料1）一般要求材料应用足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等可选用以下各种材料；25，35，45等：25CrMo，35CrMo，35CrMoAl等；ZG200-400，ZG230-450，1Cr18Ni9，ZL105，5A03，5A06等；ZCuAl10Fe3，ZCuAl10Fe3Mn2等2）缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管，国内市场上已有内孔经衍磨或内孔精加工，只需按所要求的长度切割的无缝钢管，材料有20，35，45，27SiMn3）对于工作温度低于-50C的液压缸缸筒，必须用35，45钢，且要调质处理4）与端盖焊接的缸筒，使用35钢，机械预加工后再调质。不与其他零件焊接的缸筒，使用调质的45钢5）较厚壁的毛坯仍用铸件或锻件，或用厚钢板卷成筒形，焊接后退货，焊缝需用X射线或磁力探伤检查（3）对缸筒的要求1）有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久变形。2）有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。3）内表面在活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。4)需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞的运动“轨道”。设计液压缸缸筒时，应该正确全确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和意外的冲击力；缸筒的内表面应具有适合的尺寸公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。3.2.2活塞由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，即不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式。（1）活塞结构型式根据密封装置型式来选用活塞结构型式（密封装置则按工作条件选定）。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞圆周上开沟槽，安置密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合活塞结构多样，主要由密封型式决定。组合活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环的大量使用，多数密封圈与导向环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。（2）活塞与活塞杆连接型式活塞与活塞杆连接有多种型式，所有型式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞与活塞杆之间需要设置静密封。（3）活塞密封结构活塞的密封型式与活塞的结构有关，可根据液压缸的不同作用和不同工作压力来选择。（4）活塞材料无导向环活塞：高强度铸铁HT200-HT300或球磨铸铁。有导向环活塞：优质碳素钢20、35及45，有的在外径套尼龙或聚四氟乙烯+玻璃纤维和聚三氟氯乙烯材料制成的支承环，装配式活塞外径可用锡青铜。还有用铝合金作为活塞材料。（5）活塞尺寸及加工公差活塞宽度一般为活塞外径的0.6-1.0倍，但也要根据密封件的型式、数量和安装导向环的沟槽尺寸而定。有时，可以结合中隔圈的布置确定活塞宽度。活塞外径的配合一般采用f9，外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圆度和援助度公差一般不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构型式不同而异。3.2.3活塞杆（1）结构杆体1）实心杆：一般情况多用2）空心敢：多在以下情况采用缸筒运动的液压缸，用来导通油路大型液压缸的活塞杆（或活塞柱）为了减轻重量为了增加活塞杆的抗弯能力d/D比值较大或杆心需装有如位置传感器等机构的情况杆外端活塞杆（或柱塞杆）的外端头部与载荷的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中生产偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据载荷的具体情况，选择适当的杆头连接型式。（2）活塞杆的材料和技术要求活塞杆要在导向套中滑动，一般采用H8/h7或H8/f7配合。太紧了，摩擦力大；太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损。其圆度和圆柱度公差大于直径公差之半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于0.01mm，可保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，以保证活塞安装时不产生歪斜。活塞杆的外圆粗糙度Ra值一般为0.1-0.3m。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚0.030.05mm，并进行抛光或磨削加工。对于工作条件恶劣、碰撞机会较多的情况，工作表面需先经高频淬火后再镀铬。用于低载荷和良好环境条件时，可不进行表面处理。活塞杆内端的卡环槽、螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线的同心，特别是缓冲柱塞，最好与活塞杆做成一体。卡环槽取动配合公差，螺纹则取较紧的配合。3.3 确定执行元件主要参数3.3.1压辊液压缸基本参数计算已知该纠偏装置最大夹送力为60KN，则两个缸体的最大载荷Fmax=30KN，最大单程速度Vmax=10mm/s查表得：D=63mm，d=45mm。液压缸采用活塞环密封=0.935（1）计算压力参数根据液压系统取=0.3MPa。由=30KN，=10mm/s得，= （3-1）代入公式：得：MPa查表取=10MPa令未知再次代入公式： 得：=0.758MPa（工程机械背压压力范围0.6到1.9MPa）数值合理根据计算可知，=10MPa，=0.758MPa。（2）计算回程拉力= （2-2）代入公式：得回程拉力：=12.9KN（3）计算液压缸流量由公式 （3-2）由于采用橡胶圈密封，较小已知 =10mm/s，D=63mm，d=45mm代入公式: 根据计算可知，液压缸流量得：q15.1L/min(4)计算液压缸推程速度由公式 （3-3）由于采用橡胶圈密封，较小 已知q15.1L/min，D=63mm，d=45mm代入公式: 根据计算可知，液压缸推程速度得：V180mm/s(5)计算活塞缸往复运动速度比速度比计算主要是为了确定活塞缸的直径和是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细导致稳定性不好。参考下表选定表3-1 合理速度比选择公称压力/MPa10MPa12.520201.331.4622已知=80mm/s，=10mm/s， =10MPa。故以上数据，取值合理。3.3.2纠偏辊液压缸基本参数计算已知该纠偏装置最大纠偏力为100KN，则缸体的最大载荷Fmax=100KN，最大单程速度Vmax=10mm/s查表得：D=125mm，d=70mm。液压缸采用活塞环密封=0.987（1）计算压力参数根据液压系统取=0.6MPa。由=100KN，=10mm/s得，= （3-1）代入公式：得：MPa查表取=8.6MPa令未知再次代入公式： 得：=0.65MPa（工程机械背压压力范围0.6到1.9MPa）数值合理根据计算可知，=8.6MPa，=0.65MPa。（2）计算回程拉力= （2-2）代入公式：得回程拉力：=64.43KN（3）计算液压缸流量由公式 （3-2）由于采用橡胶圈密封，较小已知 =10mm/s，D=125mm，d=70mm代入公式: 根据计算可知，液压缸流量得：q84.2L/min(4)计算液压缸推程速度由公式 （3-3）由于采用橡胶圈密封，较小 已知q84.2L/min，D=125mm，d=70mm代入公式: 根据计算可知，液压缸推程速度得：V150mm/s(5)计算活塞缸往复运动速度比速度比计算主要是为了确定活塞缸的直径和是否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或造成活塞杆太细导致稳定性不好。参考下表选定表3-1 合理速度比选择公称压力/MPa10MPa12.520201.331.4622已知=50mm/s，=10mm/s， =8.6MPa。故以上数据，取值合理。3.4液压缸选型确定3.4.1纠偏辊液压缸选用缸径125mm、杆径70mm、行程230mm的CD H1 MT4/125/70/230型活塞液压缸。3.4.2压辊液压缸选用缸径63mm、杆径45mm、行程250mm的CD H1 MP5/63/45/250型活塞液压缸。4结论通过此次毕业设计，使我对冷轧酸洗生产线上开卷器中的设备之一的纠偏辊装置有了深刻的了解。纠偏辊装置是用来纠正带钢跑偏并正确对中。在冶金领域的冷轧酸洗生产线上已被广泛使用。该装置配置在辊道得两侧，即双侧传动，并采用齿轮齿条结构，使得设备结构紧凑，占地面积小。该装置具有结构简单，检修维护方便等特点。在冶金领域，冷轧酸洗生产线上纠偏辊被广泛使用，要使带钢正确地对中并进入轧钢生产线，必须有足够的纠偏力及选择相应的压力等级液压缸，并通过液压缸和减速电机传递夹送力。在初次对纠偏辊进行设计和计算时，参考了有关资料及书籍，其中包括机械设计和轧钢机械设备，掌握了很多的公式计算和国家标准，还有很多重工业的专业报刊杂志，通过我几个月的努力设计以及对机械零部件地强度、刚度、工艺性、经济性和维护等等各方面的要求都进行了详细的设计与审核后，不但考虑了它的强度刚度外，还综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求后，最终设计出此套机构。该纠偏辊在结构及技术上都更趋合理，更加完善，还更科学, 特别是纠偏辊的鼓型辊设计，能够使带钢更加平稳地输送，保证良好的对中，采用液压伺服系统对纠偏辊进行位置和压力控制。该控制系统具有动态响应快、控制精度高的优点,在带钢的输送过程中能实时控制，使其稳定在轧制中心线上。为今后同类产品的设计
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号