冷轧机换辊台车设计
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A0-总装图.dwg
A0-换辊小车装配图.dwg
A2-减速器输出轴.dwg
A2-花键轴.dwg
A2-链轮.dwg
A2-齿轮.dwg
冷轧机换辊台车设计论文.doc
摘 要
本文叙述了鞍钢2150冷轧板带钢生产线精轧机换辊小车的设计情况,辊系小车的驱动方式原为链条拖动和液压缸驱动的棘轮机构共同作用,步骤烦琐,换辊时间长,改为动力小车直接驱动后,缩短了换辊时间,提高生产效率。
本文概述了换辊小车的国内外发展情况及其发展方向。主要进行PC轧机换辊小车的设计。利用电机提供动力，使减速器输出轴上的链轮在固定链条上滚动，从而使小车在轨道上运动。利用液压缸使拉出钩绕销轴转动，进行挂钩或推钩，从而使工作辊拉出或推进。最终实现换辊工作。在设计过程中进行了换辊小车的传动方案、工作原理、润滑及环保与经济性分析，重点进行换辊小车的结构设计、工作参数的选择、电动机的选择及计算，设计中主要零部件的计算及校核。
在参阅相关资料并借鉴前人经验的基础上，通过对换辊小车的设计及分析，各项技术均满足要求，本设计具有一定的实际应用价值。
关键词：换辊；辊系小车；链条；棘轮机构；动力小车
ABSTRACT
In this paper, the rolling car design of finishing mill on Anshan steel 2150 hot-rolled strip steel plate production line was presented. According original designed, roll changing car was moved by a chain system and a ratchet system. The process was too complicated and it spends a lot of time on roller changing. After it was redesigned, roller changing time was shortened and efficiency was highly improved.
This paper outlines the development of domestic and international situation of the rolling car and its development direction. I mainly designed rolling car for PC main roller mill. It used motor to provide electrical power so that sprocket on the output shaft of reducer can roll on the sprocket fixed chain. So rolling car could move along the orbit. It uses hydraulic cylinders to pull hook around the pin rotation, or push or pull hook, so that pulled out or push in the work roll. Rollers changed work could be eventually realized. In the process of designing a car, the driven scheme design, working principle statement, lubrication and environmental protection and economic analysis have been done. The paper mainly focuses on the structural design of car, the choice of motor and working parameters, the calculation and verification of the main components.
On the basis of consulting the relevant materials and using forefathers' experience for reference, through the design and analysis of rolling car, every indicators reaches the demands, this design has a certain value in actual using.
KEYWORDS：Roll changing；Car of roll set；Chain；Ratchet system；Driving car
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 换辊小车的概述 1
1.1.1 换辊小车的用途 1
1.1.2 换辊小车的类型 1
1.1.3 换辊小车的动力结构 2
1.2 国内外对换辊小车的研究 3
1.3 课题的背景及意义 5
1.4 本文主要研究工作 6
第2章 总体方案设计与选择 8
2.1换辊小车的驱动方案设计与选择 8
2.1.1传动方案设计 8
2.1.2电机的选择 9
2.2链轮与液压缸的选择 9
2.2.1链轮的选择 9
2.2.2液压缸的选择 9
2.3本章小结 10
第3章 传动系统的设计计算 11
3.1原始数据 11
3.2换辊小车所需驱动力计算 11
3.3电机的选择 12
3.3.1选择电机的结构形式 12
3.3.2选择电机的容量 12
3.3.3电机的校核 13
3.4确定传动装置的总传动比和分配传动比 14
3.4.1传动装置总传动比 14
3.4.2分配减速器的各级传动比 14
3.4.3各轴的运动和动力参数 14
3.5本章小结 15
第4章 主要零部件的选择、设计和校核 16
4.1 蜗轮蜗杆的设计与校核 16
4.1.1选择蜗杆传动类型 16
4.1.2选择材料 16
4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 16
4.1.4蜗杆与蜗轮主要几何尺寸计算 18
4.2齿轮的设计与校核(一) 20
4.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 20
4.2.2按齿面接触强度设计 20
4.2.3按齿根弯曲强度设计 23
4.2.4. 几何尺寸计算 24
4.3齿轮的设计与校核(二) 25
4.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 25
4.3.2按齿面接触强度设计 25
4.3.3按齿根弯曲强度设计 28
4.3.4. 几何尺寸计算 29
4.4 轴的设计及其校核 30
4.4.1 选择轴的材料并确定其机械性能 30
4.4.2 轴上的功率 ,转速 和转矩 见(3.4.3) 30
4.4.3 求作用在齿轮上的力 30
4.4.4 初步确定轴的最小直径 31
4.4.5 轴的结构设计 31
4.4.6 求轴上的载荷 32
4.4.7 按弯扭合成应力校核轴的强度 34
4.4.8 精确校核轴的疲劳强度 35
4.5 滚动轴承的选择及其寿命计算 39
4.5.1 滚动轴承的选择 39
4.5.2 滚动轴承的寿命计算 39
4.5.3 滚动轴承装置的设计 41
4.6联接电机与减速器的联轴器选择 41
4.6.1类型选择 41
4.6.2载荷计算 42
4.6.3型号选择 42
4.7 键联接的选择及强度校核 43
4.7.1 键联接的功能及结构型式 43
4.7.2 键的选择和键联接的强度计算 43
4.8花键联接的选择及强度校核 44
4.8.1花键的选择 44
4.8.2校核花键联接的强度 44
4.9链轮链条的选择 45
4.9.1链条的选择 45
4.9.2链轮的选择 45
4.10液压缸选择 47
4.10.1供油压力 的选择 47
4.10.2计算负载力 47
4.10.3计算液压缸主要结构参数 48
4.11本章小结 49
第5章 润滑方法的选择 50
5.1润滑 50
5.1.1齿轮 50
5.1.2轴承 50
5.1.3减速器 50
5.2添加剂 50
5.3润滑方法 51
5.4本章小结 51
结 论 57
参考文献 58
致 谢 60
第1章 绪论
轧辊磨损后,几何尺寸和辊型都将发生变化。为了保证轧材质量，必须及时更换轧辊。轧制速度的提高，加速了轧辊的磨损，使轧辊的更换次数愈来愈频繁。一般带钢冷连轧机粗轧机工作辊每隔3-7天需更换一次，支撑辊每隔15-30天更换一次；精轧机的工作辊大约3-8小时需更换一次，支撑辊7-15天更换一次；带钢冷连轧机的工作辊至少每班要更换一次，支撑辊大约7-15天更换一次。缩短换辊时间有利于保证产品质量、减少停机时间、提高轧机作业率、增加产量和降低成本，因此，近年来换辊装置有了很大发展。
1.1 换辊小车的概述
1.1.1 换辊小车的用途
在轧钢生产中，为了确保轧材的质量要求，当轧辊被磨损、破坏及产品规格品种更换时，都应及时地通过换辊小车把轧辊更换掉，以满足轧材的质量与品种规格要求。根据不同的工作条件，换辊小车可以分为多种类型。
1.1.2 换辊小车的类型
板带轧机所采用的工作辊换辊装置种类繁多,其中换辊小车可分为推拉式电动换辊小车和液压式换辊小车等等。
推拉式电动换辊小车:冷连轧精轧机采用的换辊小车由一台直流电动机、经离合器、减速器及链轮，与固定在两轨道中间铺板上的固定链条相啮合，从而驱动小车在轨道上前后移动。小车上装有气动锁钩，用来钩挂工作辊轴承座。并设有导向轮，起侧面导向作用。
液压式换辊小车:v工作辊组的挂钩和脱钩装置包括换辊液压缸活塞杆前端的挂钩和换辊车上的脱钩装置两部分。挂钩前，活塞杆带着挂钩处于中间位置。横移小车带着新工作辊组横移到换辊位置，推拉机构活塞杆推着挂钩前进，随动轮与曲臂顶面接触而使挂钩头部抬起。然后，脱钩装置的电液推进器退回，曲臂下降，挂钩头部下落，构住轴承座上的凸块。脱钩的过程与上述挂钩过程相反。
1.1.3 换辊小车的动力结构
下面以推拉式换辊小车为例，对换辊小车的结构进行简单的分析。换辊小车的结构如图1.1所示，主要由电机减速器、驱动链轮、固定链条、车轮轨道及接头等几部分组成。
电机减速器：它是换辊小车的驱动减速装置，它由电机和减速器两部分组成。电机给换辊小车提供动力,使换辊小车能够在链条轨道上运动。减速器控制换辊小车的运行速度,使换辊小车按照换辊的要求运动。
驱动链轮：该链轮安装在减速器的输出轴上，通过驱动装置使驱动链轮转动，使其在固定链条上滚动，从而使换辊小车在轨道上往复运动。
固定链条：此链条固定在两车轮轨道中间的铺板上,驱动链轮在其上面滚动,使换辊小车按照规定的方向运动。
结 论
本文的完成是在参阅了大量的参考文献的基础上，经过了一系列合理地推理、分析和计算对换辊小车进行的结构设计。其设计内容是在科学的分析和精确的计算下完成的，主要内容包括以下几个方面：
1.驱动装置部分的设计计算。在对换辊小车进行运动和动力分析的基础上，通过对驱动部分的功率计算而选择机构所使用的电动机。电动机的型号为YZR-250MB-6，额定功率为45 kW，额定转速为965 r/min。并且对所选用的电动机进行过载校核。计算校核后的结果满足过载条件，因此，电动机的选择合理。
2.零、部件的选择设计计算。在所给定的设计参数的基础上，通过一定的理论计算、分析对于标准件的设计查阅设计手册进行选择，对于非标准件则通过理论分析进行设计计算。轴承的型号为：深沟球轴承1000848。联轴器的型号为：HLL6Z65x142/Y60x142。键的类型为：GB1096-79,尺寸为56x32x200。矩形花键规格为：10x190x230x30。液压缸型号为：Y-HG1-C 。链条链号为：SS139,P=139mm。链轮齿数为：18，d=802mm。
3.减速器输出轴的校核。对该轴进行了受力分析，选出危险截面，通过强度的计算可知该轴强度在许用的范围内，通过安全系数的计算可知该轴的安全系数也达到了标准。因此下定结论：该轴的设计合理，安全性能可靠。
4.经济性和环保性的分析。通过对经济性的分析可知该设备的最佳使用年限，使企业花最少的钱达到最佳的使用效果。通过对环保性的分析，对减少设备对环境造成的污染和改善工人的工作环境有着积极的作用。为创建资源节约型、环境友好型社会奠定一定的基础。
由于本人的水平和时间有限，在对换辊小车的设计中还有一些不尽人意的地方。希望能通过大量的实验和一些理论分析对其进行改进，克服缺点，使换辊小车的结构更加合理，维护安装更加方便，效率更加高效，费用更加低廉。
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致 谢
紧张而又短暂的毕业设计在紧锣密鼓中收尾了，望着自己日夜忙碌出来的成绩，心中有一种说不出来的滋味。
转眼间四年已经走过，大学生活将与一去不复返，四年的苦读也取得了一些成绩，但那只是将来学习的基础，在此基础上不懈的攀登，才会有收获，才会有所建树。
通过这次毕业设计，我学到了许多知识，特别是如何利用已学过的知识，怎样收集材料和有效地利用已有的各种标准，更增强了我运用知识的能力，使我所学的知识更加系统、完整。可以说，这次设计是十分有意义的。
本论文自始自终都是在国老师的悉心指导下完成的。论文从选题到写作方案的制定，每个细节都浸透了国老师的心血。在国老师认真指导和严格要求下，我才能克服了种种困难，终于顺利地完成了论文。
国老师作为一名教师，备课、教学和科研任务十分繁重，为指导我们的论文进行，常常放弃自己的休息时间，使同学们十分感动。国老师以其高深渊博的知识、严谨求实的治学态度，诲人不倦的育人精神，一丝不苟的学术作风，为我们几位同学树立了学习的楷模。谨此论文完成之际，向国老师致以由衷的感谢和深深的敬意。
同时，我还要感谢我宿舍同学，他们在我写论文、画图期间，一直给予我帮助和支持，这使得我能够如期顺利地完成此论文，在此，我深深地感谢他们。毕业设计的结束，也意味着我的四年大学生活即将结束，在这里我也向那些曾经给予我巨大帮助和鼓励的老师和12级机械12-4班的全体同学表示感谢，谢谢他们四年里对我无微不至的关怀和照顾，祝他们工作顺利，身体健康。最后我也要对我们答辩老师说一声：“老师，您辛苦了！”
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