第7章+轧钢机主传动装置.ppt

第7章轧钢机主传动装置,7.1轧钢机主传动装置组成与类型7.2连接轴与连接节7.3齿轮座与主减速机7.4轧机主电机的选择,7.1轧钢机主传动装置组成与类型,7.1.1轧钢机主传动装置组成1、作用：是将电动机的运动和力矩传递给轧辊。轧钢机主传动装置的作用是将电动机的运动和力矩传递给轧辊。在很多轧钢机上，主传动装置由减速机、齿轮座、联接轴和联轴节等部件组成(图7-1a)（P211页）。某些板坯及板带轧机，主传动是由电动机直接传动轧辊的(图7-1b)（P211页）。,2、组成：主传动装置是由减速机、齿轮座、连接轴和联轴节等部件组成。(1)减速机在轧钢机中，减速机的作用是将电动机较高的转速变成轧辊所需的转速，这就可以在主传动装置中选用价格较低的高速电动机。确定是否采用减速机的一个重要条件，就是要比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电机与高速电动机之间的差价。,1）作用：是将电动机较高的转速变成轧辊所需的转速。选用价格较低的高速电动机。2）选择：确定是否采用减速机的一个重要条件是要比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电动机与高速电动机之间的差价。减速机减速机摩擦损耗的费用200250r/min时，不用减速机，而用低速电动机。在可逆式轧钢机上，即使轧辊转速B(月牙形滑块宽度),滑块式万向接轴的结构尺寸，也可参照有关标准尺寸系列选取。为了降低叉头中的应力，在此尺寸系列中，叉头镗孔直径d和扁头厚度5均按上述经验关系中的下限选取，即d=O.46DS=(0.250.26)D滑块式万向接轴材料，通常采用强度限不小于600750MPa的锻钢，如45号钢、50号钢及40CrNi等合金结构钢。有时，为了避免整个接轴采用高强度合金钢，叉头(或扁头)与接轴本体采用热装配。这样，接轴本体可采用强度限较低的材料。当叉头损坏时，也便于更换。接轴铰链中的月牙形滑块，一般采用耐磨青铜ZQAL9-4。近年来，也试用过MC尼龙6等工程塑料。,(2)滑块式万向接轴的润滑滑块式万向接轴的润滑较为困难，因其摩擦表面与外界相通，润滑油不易保存在摩擦面上。润滑方式基本上有两种，人工定期加油润滑和采用自动润滑装置。润滑剂可用干油或稀油。,7.2.2十字轴式万向接轴带有滚动轴承的十字轴式万向接轴近十几年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98.799，可降低电力消耗515；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。由于叉头强度的限制，目前国内使用的十字轴式万向接轴，传递扭矩多在800kN.m以下。我国已生产了承载1500kN.m的接轴。国外系列最大传递扭矩可高达54008300kN.m；,3)传动平稳由于滚动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减小，约为滑块式万向接轴的1/101/30，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8090dB，轧制时可达60dB。而使用十字轴式万向接轴，噪音可降低到3040dB，改善了工作环境，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可达12年以上，可减少更换零部件的时间和费用；7)允许倾角大可达100150，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。轧机用的大型十字轴式万向接轴的结构，根据万向节的联接固定方式的不同，可分为轴承盖固定式、卡环固定式和轴承座固定式,一般双接头万向接轴的组成包括法兰叉头，花键叉头，由花键轴及套管和套管叉头组成的中间轴，十字轴，滚针(或滚柱)轴承，挡圈(大型的用轴承盖)，密封圈等组成(图7-30)（P234页）。图7-31a、b（P235页）为轴承盖固定式万向接轴的结构。主要由十字轴，带内、外圈的多列短圆柱滚子轴承，止推轴承，综合式迷宫密封，轴承盖及法兰叉头等组成。,图7-32（P235页）为轴承座式万向接轴，其特点是取消了轴承的内、外圈，加大了十字轴的轴径，可传递大扭矩。轴承座2与底盘用键联接，有足够的强度，改善了固定螺栓3的受力状况，安全可靠，拆装方便，密封性能好。十字轴6和轴承座2均采用高强度铬镍渗碳钢制造，适用于各种轧机。,7.2.3弧形齿接轴由于弧形齿接轴具有很多优点，使用效果也好。在一些现代化的冷、热轧带钢连轧机和线材、棒材及管材轧机上得到了广泛的应用。这种接轴具有以下优点：1)传动平稳，噪音小，有利于提高轧机的轧制速度。精轧机组最后一架的转速由700r/min提高到1100r/min；2)冲击振动和轴向串动较小，径向间隙可减少到最低限度，有利于提高产品质量；3)可节省大量有色金属，在300小型连轧机上每年可节省铜20t以上；4)润滑条件好，便于维护，有利于提高轧机作业率；5)接轴重量轻，水平轧机的接轴比原的有限元模型有滑块式万向接轴重量减少1.52.1倍，立式轧机的接轴重量减少3倍；此外，弧面齿形接轴加工制造方便、传动效率高、装卸方便、便于换辊、使用寿命长。,与齿式接轴相比，弧形齿接轴的允许倾斜角较大并起万向铰链的作用。这是由于外齿套的齿顶和齿根表面是弧面，而齿的断面两侧也是弧面(图7-36，7-37)（P237页），这样，弧面外齿套与内齿圈啮合时，能在XOY和XOZ两个互相垂直的平面内倾斜，起着万向铰链的作用。弧形齿接轴的承载能力与倾斜角有很大关系，从图7-38（P237页）可看出，随着接轴倾角的增加，齿面接触应力加大，接轴承载能力显著下降。与十字轴式万向接轴相比，当倾角小于10时，弧形齿接轴具有较大的承载能力。,7.2.4梅花接轴在轧辊调整量不大的型钢轧机上，为了换辊方便，通常用梅花接轴联接各工作机座间的轧辊以及联接齿轮座出轴与第一架工作机座的轧辊。在某些型钢轧机上，为了有利于齿轮座的维护，齿轮座与工作机座间的联接，采用了联合接轴。联合接轴与轧辊联接的一端为梅花轴头，与齿轮座联接的一端为万向铰链。,梅花接轴的允许倾角不大于1020。当其倾角小于10时，接轴轴头为普通的梅花头(图7-41c)（P240页）。当倾角为1020时，接轴轴头一般采用外圆具有弧形半径R的弧形梅花头(图7-41a)（P240页），以改善接轴与套筒的接触状况。,梅花接轴和套筒的一些主要参数，可按以下比例关系确定。1)接轴梅花头直径d1为d1=(0.9O.98)d或d1=d-(1015)式中d轧辊或齿轮座出轴直径，mm。2)接轴梅花头圆弧半径r1为r1=0.2dl3)弧形梅花头弧形半径R为R=(2.83)dl,4)接轴最小长度L1为L12L+(4080)式中L套筒的长度，mm。5)套筒的长度L为L=(1.21.5)dl6)套筒中部壁厚S为S=(0.180.2)dl7)套筒中部的外径D2为D2=d5+2S式中d5套筒梅花孔的直径。8)套筒梅花孔的直径d5为d5=d1+(35),轧辊或齿轮座出轴轴头与梅花接轴轴头之间应留有一定的间隙b，可根据梅花头直径d1按表7-4（P240页）选择间隙b。为了适应梅花接轴工作时可能产生的偏斜，梅花接轴与轴套之间的径向间隙约为梅花头直径的3。梅花接轴梅花头和套筒的系列尺寸可查有关尺寸系列标准。,7.2.5联接轴总体配置及其平衡装置1联接轴总体配置在考虑联接轴总体配置时，应综合考虑轧辊调整范围、齿轮座中心距(或电动机轴的中心距)，以及联接轴允许倾角等因素，使联接轴有较合适的工作条件。其中，轧辊调整范围是根据工艺要求确定的，而齿轮座中心距的确定则要考虑联接轴的工作条件。为了使上下两个联接轴工作条件均衡，应该使上下两个联接轴的倾角尽可能相等。如图7-42（P241页）,2联接轴平衡装置在轧辊直径大于450500mm的轧钢机上，当联接轴重量较大时，为了不使联接轴重量全部传到联接铰链上，一般都设置了联接轴平衡装置。平衡装置的平衡力一般比联接轴重量大1030。常用的联接轴平衡装置有弹簧平衡、重锤平衡和液压平衡三种型式。,当联接轴上下的移动量不大时，一般采用弹簧平衡。如果移动量较大，则可用重锤或液压平衡。由于液压平衡在换辊时易于调整联接轴位置，当车间已有液压系统时，即使联接轴移动量不大，也常用液压平衡。这三种联接轴平衡装置的优缺点及其使用场合列于表7-5（P242页）。,7.2.6主联轴器1主联轴器的计算力矩如前所述，应用最广的主联轴节是齿轮联轴器，传递扭矩小于1000kNm的直齿式齿轮联轴节已有标准系列，可根据JBZQ4218、421986选用。近年来，亦开始采用棒销联轴器，其标准系列为GB501585。选择和确定联轴节的型号和尺寸，可根据联接轴传递的最大扭矩来确定联接轴的计算力矩，并参考所联接零件的轴径，在有关标准系列中选择确定。对于尚未列入标准系列的联接轴，可根据计算力矩进行计算和设计。,2棒销联轴节(器)棒销联轴节(器)(图7-45)（P244页）是由轴套1和2、棒销3、外套4、以及侧挡圈5组成。联轴节的扭矩是通过两组棒销3传递的。棒销材料采用尼龙6或机械性能相同的其它牌号尼龙，亦可使用酚醛布。,3安全联轴节在装有飞轮的轧钢机上，为了防止轧钢机过载时损坏主要传动零件，往往在减速机和齿轮座之间装有安全联轴节。为了减小安全联轴节的尺寸，在结构允许时，应尽量将安全联轴节装在减速机的高速轴上。,图746（P245页）是650型钢轧机的齿式安全联轴节，它装在减速机与齿轮座之间。法兰盘1装在减速机低速轴上，减速机的扭矩通过安全销螺栓9、内齿圈8、外齿轴套7传至另一个内齿圈6，再由铰孔螺栓5，传至热装于齿轮座主动轴上的法兰盘4。当安全销螺栓9过载切断时，内齿圈8和外齿轴套7就支承在球面滚子轴承2上，不致下落造成事故。图747（P245页）是另一种型式的齿式安全联轴节。外齿轴套1和8分别装在所联接的传动轴上，内齿圈2通过安全销6与法兰盘4联接。由于在安全销6的两端装有压板3，当安全销切断时，可防止其飞出。,安全销或安全销螺栓材料一般采用45、50钢，热处理后硬度为HRC3035。安全销轴套材料采用40Cr等合金钢，热处理后硬度为HRC5060。为了能使安全联轴节较好地起作用，应尽量减少安全销或安全销螺钉的数量，最少可到三个。安全销或安全销螺栓一般带有U形槽缺口，过载时此U形槽受剪力切断。,课后作业:1、轧钢机的主传动由哪几部分组成？2、轧钢机的常用联接轴有哪些？3、轧钢机的常用联接节有哪些？,7.3齿轮座与主减速机,齿轮传动具有传递功率大，效率高，结构紧凑，工作可靠和维护方便等特点。广泛地应用在各类轧机上。轧机上所用的齿轮传动，包括齿轮座和减速机。,7.3.1齿轮座1齿轮座的特点和型式齿轮座是用来将电动机或主减速机的扭矩传递分配给轧辊。齿轮座传递的扭矩较大，但其中心距A却受到轧机轧辊中心距的限制。实践表明，大型齿轮座和减速机齿轮的破坏主要是由早期点蚀、齿面剥落或塑性变形等因素引起的，很少是弯曲折断。所以，在保证弯曲强度的条件下，齿的模数不宜选得过大，过大的模数不利于提高齿的接触强度。,齿轮座由齿轮轴、轴承、轴承座和箱体组成。由于齿轮座传动比为1，齿轮节圆直径d0等于齿轮座中心距A。由于齿轮座的齿轮直径小、宽度大，往往与轴做成整体，称为齿轮轴。齿轮的圆周速度为520m/s，有的甚至更高，一般都采用人字齿轮。齿轮座齿轮的几何参数已有系列标准。齿轮轴的轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。,齿轮座箱体分为高立柱式、矮立柱式、水平剖分式和垂直剖分式四种(图7-48)（P247页）。第一种型式(高立柱式)拆装方便。矮立柱式的高度比第一种型式要小，但如采用滚动轴承时，箱盖容易磨损。这两种型式的主要优点是箱体刚性和密封性好，不易漏油，工作稳定性可靠。但是其重量和外形尺寸较大，对某些中小厂在制造上有一定困难。对于第三和第四种型式，都采用剖分式箱体，每个分箱体重量小，容易加工。但是，由于其分箱面和联接螺栓多，往往容易漏油。其中，垂直剖分式齿轮座，在制造时对齿轮的跑合研齿较方便，在防止漏油方面亦采取了相应措施。垂直剖分式齿轮座在500mm以下的中小型和线材轧机上得到了较好的应用，亦制定了系列标准。,齿轮座箱体，尤其是大型箱体，通常直接安装在基础上(图7-49)（P247页）。当齿轮座地脚螺栓之间的距离6相同时，齿轮座整个底座支承在基础上(图749a)，与只有箱体底脚支承在基础上(图749b)相比较，其稳定性相同，但前者与基础的联接较为可靠，制造和安装也较方便,2齿轮座结构图7-51（P249页）是650型钢轧机齿轮座的结构图。,7.3.2主减速机1轧钢机主减速机特点最常用的轧钢机主减速机是一级或二级圆柱齿轮减速机。一般以速比78作为选用一级或二级减速机的分界线。轧钢机主减速机的中心距，对于一级减速机为10002400mm对于二级减速机为20004200mm。,2减速机配置方式轧钢机减速机经常承受较剧烈的冲击负荷。为了防止在多次冲击负荷作用下使固定轴承座上盖的螺栓松脱或断裂，在确定轧钢机减速机配置方式时，应使承受最大作用力的轴承座上盖螺栓不承受拉力。,例如，在二级圆柱齿轮减速机上，中间齿轮轴上的作用力最大(图7-60)（P254页），故应根据中间齿轮轴轴承座上盖螺栓的受力方向，来选择确定轧钢机减速机的配置方式。以二辊轧机为例，如果将轧钢机减速机的高速轴配置在轧制线出口方向(图7-61a)（P255页）时，减速机中间齿轮轴上的受力方向如图7-60所示。此时，中间齿轮轴轴承上盖螺栓将承受拉力，易使螺栓松脱或断裂。如果将减速机高速轴配置在轧制线入口方向(图7-61b)（P255页），中间齿轮轴轴承座上盖的螺栓不承受拉力，这种配置是符合要求的。在配置一级减速机时，应该使高速齿轮轴轴承座上盖的螺栓不受拉力，因其螺栓直径比低速齿轮轴轴承座上盖的螺栓直径小。,小结：1、作用：是将电动机的高转速，降到轧制所需的低转速。2、应用：用于不可逆式轧机上。而在可逆式轧机上，均采用低速电动机直接传动。3、投资：减速机的投资（包括磨损在内），不应超过低速电动机与高速电动机投资之差，否则，可用低速电动机直接传动而省去减速机。4、条件：减速机一般常用于轧辊转速200250rpm以下的不可逆式轧机上。,7.4轧机主电机的选择,轧机主电机的选择包括两个方面，即主电机的类型选择和容量计算。,7.4.1主电机类型的选择轧机主电机的类型主要根据轧机的工作制度和控制要求来选择。轧机的工作制度分为不可逆工作制和可逆工作制两大类。不可逆工作制是指轧辊的转动方向始终保持不变。大多数轧机均采用这种工作制轧制。根据轧制过程中轧辊的转数是否变化，不可逆工作制又分为速度不变和速度可变两种。,在一般的中小型型钢轧机、线材轧机上，轧制速度不需变化和调整，因而这种轧机的主电机通常选用交流同步电机或异步电机。在三辊型钢开坯机或二辊叠轧薄板轧机上，