750初扎机-辊系毕业设计说明书

摘要本设计为小型热轧二辊750初轧机的辊系，此轧机为高刚度轧机，其特点是轧辊材料选用含铬钼的半冷硬球墨铸铁，不仅硬度落差小，可开深槽，而且强度韧性都很高，有很好的抗热裂和耐磨性。这让轧辊在使用中具有更长时间的寿命。经过多年的生产实践经验积累，各种轧机的轧辊均已确定了较为合适的材料。在选择轧辊材料时，除考虑轧辊工作要求与特点外，还要根据轧辊常见的破坏形式和破坏原因，按轧辊材料的标准选择合适的材质。本次设计主要考虑到热轧轧辊的工作环境，以及初轧机的工作性质，在选择轧辊材料时，采用了机械性能都较好的半冷硬球墨铸铁。主要的研究方法是根据轧辊孔型和轧制速度，计算轧制力，从而对轧辊进行强度和刚度的校核，确定轧辊是可用的，从而保证轧机能正常工作。关键词热轧高刚度轧机球墨铸铁轧制力ABSTRACTTHISDESIGNISSMALLTWOHIGH750HOTROLLINGMILLS,THISMILLISHIGHFIRMMILL,THECHARACTERISTICISTHATTHEMATERIALOFTHEROLLERADOPTHALFHARDCOLDDUCTILECASTIRONWHATCONTAINSCRANDMO,THISROLLNOTONLYHAVEAFEWDIFFERENCESOFHARDNESS,BUTALSOCANBEMADEDEEPGROOVE,EVENISRICHINSTRENGTHANDTENACITY,ANDHAVEGOODQUALITYOFWEARPROOFANDANTISPLITINHIGHTEMPERATUERALLOFTHESEQUALITIESMAKETHEROLLHAVELONGLIFETIMEINUSETHOUGHACCUMULATINGTHEEXPERIENCEINPRACTICEINMANYYEARS,ALLKINDSOFMILLSOFROLLSHAVEFIXEDTHESUITABLEMATERIALWHENCHOOSINGTHEMATERIALOFTHEROLL,EXCEPTFORCONSIDERINGOFTHEWORKINGNEEDSANDCHARACTERISTIC,STILLACCORDINGTOTHECOMMONDESTROYEDFORMANDREASON,FIXTHESUITABLEMATERALONTHEBASISOFTHEROLLSMATERIALSTANDARDTHEMAINCONSIDERATIONTOTHEDESIGNISTHEWORKINGENVIRONMENTOFTHEHOTROLLINGROLLER,ANDTHEWORKINGNATUREOFTHEROLLINGMILL,WHENCHOOSINGTHEMATERIALOFTHEROLLER,ADOPTINGTHEHALFHARDCOLDDUCTILECASTIRONWHATCONTAINSCRANDMOWITHGOODMACHINERYFUNCTIONTHEMAINSTUDYMETHODISACCORDINGTOTHEROLLERSGROOVEANDTHEROLLINGSPEEDCOUNTINGTHEROLLINGSTRENGTH,THENCHECKINGTHEROLLERSSTRENGTH,ANDDEFININGTHATTHEROLLERISSAFE,ENSURINGTHEROLLERWORKINGWELLKEYWORDSHOTMILLING,HIGHFIRMMILL,DUCTILECASTIRON,ROLLINGSTRENGTH目录摘要IABSTRACTII目录III第一章总论111提高轧机刚性的途径112短应力线轧机的发展概况113短应力线轧机的主要特点314我国轧钢设备现状4第二章设计方案的比较521工作制度的比较522主传动装置类型的比较523压下装置的比较624上辊平衡装置725轧辊轴承826轧辊的轴向调整927方案的确定9第三章设计计算1031计算数据1032轧制过程基本参数1133轧制力的计算1234轧制力矩与轧辊传动力矩的计算1635主电动机功率的计算及选电动机1736轧辊1837轧辊轴承的选择及校核23第四章润滑及维护2541润滑2542维护27后记30参考文献31附件一33附件二43第一章总论750初轧机为中型高刚度轧机，在中小型钢铁联合企业中主要用作开坯兼生产部分中型钢材。一般都以钢锭为原料，轧成钢坯。作为系统中的开坯机，它所生产的薄板坯供给叠轧薄板轧机，管坯供给小型无缝钢管轧机，方坯供给小型型钢轧机和线材轧机，除此以外还能生产部分中型钢材。因此，此中型轧机在轧钢系统中占有重要的地位，它起着炼钢与轧钢之间的纽带作用，它的产量成为决定整个企业钢材产量的决定性环节。11提高轧机刚性的途径提高轧机的刚性是获得高精度产品，减少轧制废品和工艺事故，稳定工艺参数，提高轧机作业率和产品成材率，尤其是提高轧制速度的必备条件。提高轧机刚性也正是实现轧机机械化及电子计算机控制自动化生产的先决条件，因为轧制程序的稳定及生产过程的自控，必须有稳定的工艺及准确稳定的指令，高速线材轧机更是如此。提高轧机刚性的途径有1增加轧辊尺寸和机架断面尺寸。但这会使工作机座结构庞大，增加设备重量和制造困难，而且，机座刚度不仅仅决定于机架断面积的增加，也与机架的结构和几何尺寸有关。随着轧辊直径和机架断面积的增加，机架高度也相应增加，这就影响了机座刚度的进一步提高。2改善各承载件的材质，结构及加工精度，以提高工作机座的配合精度。3减少乘载件的配合面。4）缩短辊身长度。5）缩短应力线长度。6）施加预应力等。这里所说的应力线是轧机在轧制过程中，轧制力所引起的内力沿各承载零件分布的应力回线，与一般力学中的应力概念有所不同。故短应力线轧机是指应力回线缩短了的轧机，是一种高刚度轧机。12短应力线轧机的发展概况从提高轧机刚性的途径来看，最合理的途径是尽量缩短应力线长度。40年代，瑞典研制出的第一代无牌坊轧机，取消了牌坊，用拉紧丝杆将两个刚性很大的轴承座连在一起。这种轧机是将拉紧丝杆固定在下轴承座上、上轴承座在拉杆上可自由上下移动，拉杆顶端再连接一上横梁，上辊压下调正与平衡同普通轧机一样，其结构示意图如图11所示。这类轧机在我国已安装了四套。第一代无牌坊轧机的应力线不是最短的，经改进，瑞典于60年代研制出了第二代无牌坊轧机。图11280无牌坊轧机侧视图意大利波米尼法雅尔公司研制的“红环”轧机也是属于短应力线轧机。图12为“红环”轧机的结构简图。我国在研制短应力线轧机方面起步较晚，开始于70年代末期，80年代初期，但发展速度较快。1981年北京科技大学成功地研制出了国内第一架新型短应力线轧一“GY1”型短应力线轧机，如图53所示。该轧机首先在四川蛾眉型钢厂、大冶钢厂、贵阳钢厂投产，因其具有投资少，上马快，见效快、容易掌握、调整方便、成材率高等优点，很快在全国80多个厂家得到推广应用。轧机类型也从“GY1”型发展到“GY2”型、“GY3”型、“GY4”型短应力线轧机。在“GY”型短应力线轧机投产之后，由河北冶金厅研制的“HB”型短应力线轧机。四川威远钢厂研制的“CW1”型短应力线轧机和北京冶金设备研究院研制的“SY”型短应力线轧机相继投入生产。特别是“SY”型轧机在设计、加工制造和服务一条龙的经营指导思想下，发展速度很快，在全国已有几十家企业投入生产。图12“红环”轧机结构简图1压下电机；2压下涡轮箱；3斜楔式安全装置；4压下螺母；5轴承座；6液压缸（平衡、预应力）；7立柱支承座；8柱；9埠接底座13短应力线轧机的主要特点1最短的应力线保证了高刚度。这种轧机不用预应力，也不靠增大截面尺寸来提高轧机刚度而是通过尽量缩短应力线来提高轧机刚度。在所有轧机中这种轧机的应力线是最短的，轧机的配合面也是最少的，轧机轴承座具有较大刚度。2预调性能好。在压下螺母、球面垫与轴承之间装有密压头，与轧制负荷指示器相连，能经常测得轧制负荷，因此可模拟生产条件，在换辊前预调辊缝。换辊后生产的第一，第二根钢即可保证为合格品，减少了试轧废品，提高了成材率，克服了旧轧机一边试轧，一边调整，造成试轧废品多的问题，这一点对于高级合金钢尤其具有经济价值。3实现了对称调整。连接四个轴承座的四根拉杆上有正反丝扣，实现了相对于轧制线的对称调整，保证了轧制线固定不变。从而使得导位装置的调整、安装、维护都很方便，减少了操作事故和工艺事故，提高了成材率和作业率。4整体换辊，减少了换辊时间，短应力线轧机都备有二套以上的辊组。一套使用，另一套预装。换辊时，将旧辊组取下，换上新辊组，只需几分钟时间，大量的工作都在生产线以外的预装间去完成，从而减少了在生产线上的换辊时间，提高了作业率。5轴承和轴承座受力情况好，提高轴承寿命。本轧机由于取消了集中载荷的压下螺丝，使轴承受力均匀，应力降低，包角增大，轴承寿命较现有轧机（预应力或其他形式）有显著提高。14我国轧钢设备现状在我国已有的轧钢技术设备中，有一部分轧钢厂是属于70年代和80年代水平的。并且将继续建设一批大型化、高速化、连续化、自动化的现代化骨干企业，使我国的轧钢生产在装备水平和技术水平上，在钢材的品种和质量上，在生产效率和经济效益上迅速赶上世界先进水平。在50年代和60年代建立起的一大批大型企业，如鞍钢、包钢和攀钢等的轧钢厂技术装备相当于50年代技术水平，对这些轧钢厂设备必须进行技术改造，增设现代化的钢材后部加工设备、自动化控制设备、自动化检测设备、更新或增加必要的配套设备，是产品质量和品种以及自动化等方面赶上目前的世界水平。对大批中小型钢铁企业的轧钢设备将有条件的、典型的进行相应的技术改造以推动各企业技术水平和经济效益的提高。因此，在我国轧钢生产的发展中，今后一个时期在适当建设现代化新企业、新装备的同时，大力进行原有设备的技术改造和更新挖潜，逐步提高大型化、高速化、连续化和自动化水平是摆在轧钢工作者面前的一项重要任务。第二章设计方案的比较21工作制度的比较对于单机座轧机，有可逆式和不可逆的工作制度，现分述如下一、不可逆式轧机工作制度不可逆式的工作制度应用最广，在这种工作制度下，每个轧辊的旋转方向不变，而轧辊的转速则有不变与可变的两种。根据轧制速度来分析，不可逆式工作制度在实际生产操作中有以下几种运转方式1几乎保持严格不变的轧制速度；2轧件通过时，轧制速度稍微降低在这种轧机的转动装置中装有飞轮，所以当轧件通过时，轧辊转速降低，这时飞轮释放动能，而在间隙时间内，飞轮的转速升高以储存动能。3仅在轧机调整时，才调节速度这种工作制度是不经常调速的，但在轧件的转动装置中有调节转速的可能，以便在轧制某一段端面时得到最有利的速度，而当轧件通过轧辊期间，轧制速度则基本保持不变。4在轧件通过时，在较大范围内调节轧制速度这种工作制度常采用低速将轧件咬入，这样能保证将轧件顺利的咬入而又不会产生冲击。当轧件咬入后，则用较高的速度轧制，而在轧制终了前为使轧件不致抛离轧辊过远，可将轧制速度降低，这种工作制度相当便利，虽然传动装置造价较高，但总的看来生产是合理的。二、可逆式工作制度可逆式工作制度是当一道轧完之后，为了能在原来的轧辊间进行下一道轧制，将轧辊反转，这样轧件便在轧辊间反复进行轧制。在这种工作制度下，轧件的咬入和抛出也是在降低轧辊转速的情况下进行的。22主传动装置类型的比较对于单机座轧钢机来说，主传动装置类型有四种型式；第一种型式的轧钢机，电动机的运动和力矩是通过电机联轴节、减速机、主联轴节、齿轮座、联接轴而传给轧辊的。这种型式的主传动装置，一般用于不可逆工作的轧钢机，也用于速度较低的四辊可逆式轧钢机。第二种型式的轧钢机，电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联接轴而直接传给轧辊，两个轧辊由各自的电动机单独驱动。这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。第三种型式的轧钢机，电动机的运动和力矩是通过主联轴节、齿轮座、联接轴而传给轧辊。这种型式的主传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用，主要有两种情况1）由于轧钢机结构限制而不能采用轧辊单独驱动的可逆式轧钢机。2）从技术经济观点考虑，当轧辊转速较高，采用低速电动机的投资费用，与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不大时，一般就采用这种型式的主传动装置第四种型式的轧钢机，电动机的运动和力矩是通过电动机联轴节、减速机、联接轴而传给轧辊。这种型式的主传动装置主要用于高速板带冷轧机上。23压下装置的比较上辊调整装置也称压下装置，它的用途最广，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上。目前，压下装置有电动压下和液压压下两种结构形式。一、电动压下装置电动压下是最常用的上滚调整装置。通常包括电动机、减速器、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等，在可逆式板轧机的压下装置中，有的还安装有压下螺丝回松机构，以处理卡钢事故。压下装置的结构与轧辊的移动距离、压下速度和动作频率等有密切的联系。按照压下速度，电动压下装置可分为快速压下装置和慢速压下装置两种类型。1快速压下装置由于其压下速度一般大于1MM/S，故称为快速压下装置。这类压下装置多用在初轧机、板坯轧机、中厚板轧机、连轧机组的可逆式粗轧机上，其工艺特点是（1）工作时要求大行程、快速和频繁地升降轧辊。（2）轧辊调整时，不“带钢”压下，即不带轧制负荷压下。按照传动的布置形式，快速压下装置有两种类型（1）采用立式电动机，传动轴与压下螺丝平行的布置形式；（2）采用卧式电动机，传动轴与压下螺丝垂直交叉布置形式。2慢速压下装置这类压下装置通常用在热轧或冷轧薄板和带钢轧机上。这类轧机的轧制速度很高，其轧制精度要求较高，这些工艺特征是这类压下装置具有以下特点（1）较小的轧辊调整量与较高的调整精度；（2）带钢压下；（3）动作快，灵敏度高；（4）轧辊平行度的调整要求严格。二、液压压下装置液压压下装置是用液压缸代替传统的压下螺丝、螺母来调整轧辊辊缝的。在这一装置中，除液压缸外，还有与之配套的伺服阀、液压系统及检测仪表及运算控制系统。与电动压下装置相比较，液压压下装置有如下特点（1）快速响应性好，调整精度高；（2）机械传动效率高；（3）便于快速换辊，提高轧机作业率；（4）过载保护简单，可靠。24上辊平衡装置一、上轧辊平衡装置的作用（1）消除间隙，避免冲击。由于轧辊、轴承以及压下螺丝等零件自重的影响，在轧件进入轧机之前，这些零件之间不可避免地存在这一定的间隙。例如上辊轴承座和压下螺丝之间存在间隙，压下螺丝和螺母之间存在间隙。若不消除这些间隙，则喂钢时将产生冲击现象，是设备受到严重损害。为消除上述间隙，须设上辊平衡装置，它是压下装置的组成部分。（2）抬起轧辊时起帮助轧辊上升的作用。二、上轧辊平衡装置的类型上轧辊平衡装置有弹簧平衡、重锤平衡和液压平衡三种形式。1弹簧平衡弹簧平衡主要用在上辊调整量很小的轧机上，型钢轧机、线材轧机一般都用这种平衡装置。弹簧置于机架盖上部，上辊的下瓦座通过拉杆吊挂在平衡弹簧上。当上辊上升时，弹簧放松，当上辊下降时，弹簧逐步压缩，弹簧力是随弹簧变形相应的轧辊位置而变化的。弹簧平衡的优点是简单可靠。缺点是换辊时要人工拆装弹簧，费时、费力。2重锤平衡此种平衡方式广泛应用于轧辊移动量很大的初轧机上，它工作可靠，维修方便。其缺点是设备重量大，轧机的基础结构较复杂。3液压平衡液压平衡是用液压缸的液压推力来平衡上轧辊等零件的重量的。它结构紧凑，使用方便，易于操作。它可使轧辊和压下螺丝无关地移动，这对于换辊和维修都很方便，但它的投资较大，维修业较复杂。液压平衡广泛用在四辊板带轧机上，也可应用于初轧机等大型轧机上。25轧辊轴承一、轧辊轴承的工作特点轧辊轴承是轧钢机工作机座中的重要部件。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。二、轧辊轴承的类型与特点轧辊轴承的主要类型是滚动轴承与滑动轴承。轧辊上使用的滚动轴承主要是双列球面滚子轴承，四列圆锥滚子轴承及多列圆柱滚子轴承。滚针轴承仅在个别情况下用于工作辊。滚动轴承的刚性大，摩擦系数小，但抗冲击性能差、外形尺寸较大。它们多用在各种板带轧机和钢坯连轧机上。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦滑动轴承主要是开式酚醛夹布树脂轴承，它广泛用于各种型钢轧机、钢坯轧机及初轧机。在有的小型轧机上还使用铜瓦或尼龙轴承。叠轧薄板轧机采用铜瓦轴承，但由于轧辊温度高，故采用沥青作为轴承的润滑剂。液体摩擦轴承油动压、静压和静动压三种结构型式。它们的特点是摩擦系数小，工作速度高，刚性较好，使用这种轴承的轧机能轧出高精度的轧件。这种轴承广泛用在现代化的冷、热带钢连轧机支承辊及其他高速轧机上。液体摩擦轴承的允许速度只受散热条件的限制，在适当冷却的条件下，当速度提高时，承载能力不是降低，而是提高。动压轴承的制造精度要求高，成本贵，安装、维护要求严格。26轧辊的轴向调整一、轧辊轴向调整的作用1在型钢轧机中使用两辊的轧槽对正；2在初轧机中使辊环对准，消除因加工及磨损不均匀时辊环间产生错位；3在有滑动衬瓦的轧机上，调整瓦座与辊身端面的间隙；4轴向固定轧辊并承受轧辊的轴向力；5在CVC或HC等板型控制轧机中，利用轧辊轴向移动机构完成其调整轧辊辊型的要求。二轧辊轴向调整机构1采用压板装置对轧辊进行轴向调整；2利用轴承凸缘对轧辊进行轴向调整；3采用涡轮蜗杆机构对轧辊进行轴向调整。27方案的确定本次设计采用不可逆的工作制度，电机运动和力矩通过电机联轴节、减速机、齿轮座、主联轴节和联接轴同时传给两个轧辊，压下装置为液压压下，上辊平衡装置采用四缸液压平衡，轧辊轴承选用四列圆柱滚子轴承，轴向调整装置采用涡轮蜗杆机构。第三章设计计算31计算数据表31轧制程序表（GCR15）孔型尺寸（MM）机架号孔型形状HKK辊环直径（MM）轧制速度MM轧辊转速RPM轧制温度（C）1H箱16400241007500288910702V箱149001999175003611010603H箱122001822575004816910504V箱11900150177500602081044图31各道次轧制示意图32轧制过程基本参数1简单轧制过程在一般的轧制过程中，轧件只是在一对工作辊中受到压力而产生塑性变形。为了研究，一般都以简单的（即理想的）轧制过程作为研究的开端。具有下列条件的轧制过程称为简单轧制过程1）两个轧辊都驱动；2）两个轧辊直径相等；3）两个轧辊转速相同；4）被轧金属作等速运动；5）被轧金属上除轧辊施加的力以外，无任何其它作用力；6）被轧金属的机械性质是均匀的。由前确定的方案可知，此计算即可按照简单轧制计算。2轧制过程变形区及其参数变形区是指轧件在轧制过程中直接与轧辊相接触而发生变形的那个区域，如图32所示。其基本参数为图32变形区几何图形轧制前、后轧件的高度（厚度），MM；10H、轧制前后轧件的平均高度，MM，；M210HM压下量（绝对压下量），MM，；HH10、轧制前、后轧件的宽度，MM；0B1宽展量（绝对宽展量），MM，；B01、轧制前、后轧件长度，MM；L01咬入角（变形区所对应的轧辊中心角），；DHCOSL接触弧水平投影长度，MM，可近似认为；RL临界角（中性角）；D、R轧辊直径、半径，MM。33轧制力的计算4V过程计算，MBH251830MH01941，0B75方法一艾克隆德方法艾克隆德提出下列公式计算轧制时的平均单位压力（31）1UKMP式中M考虑外摩擦对单位压力的影响系数；K轧制材料在静压缩是的变形阻力，MPA轧件粘性系数，；2/SKG变形速度，U1艾克隆德根据其研究，式中计算系数系数M（32）101026HRM式中摩擦系数。由于是钢轧辊，T为轧制温度；5轧制前后轧件的高度，MM；10H、R轧辊半径，MM。经计算可得0528（33）104501M018利用热轧方坯的数据，得到K（MPA）的计算公式（34）8930410CRWMNCWTK式中T轧制温度，；WC碳的质量分数，；WMN锰的质量分数，；WCR铬的质量分数，。经查手册可得WC取1，WMN取03，WCR取15计算得K1099MPA轧件粘性系数（）按下式计算2/MSKG（35）CT014由于轧制速度是06M/S，所以选系数C10经计算得00356艾克隆德用下式计算变形速度（36）102HRVU式中V轧制速度，MM/S；轧制前后轧件的高度，MM；10H、R轧辊半径，MM。经过计算可得1636MM/SU所以带入所有数值得12975T（37）MP轧件对轧辊的总压力P为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积之乘MP积，即（38）FM接触面积F的一般形式为（39）LB210式中、轧制前后轧件的宽度，0B1接触弧长度的水平投影。L轧制板材、板坯、方坯时在两个轧辊半径向相同的情况下，接触弧长度的水平投影为（310）HRLSIN式中R轧辊半径；H压下量。压下量6325MM10所以L154MMF2095712MP27192T方法二初轧机平均单位压力公式可示为（311）KNPBM1其中外区影响系数按下式计算N（340MHL12）其中150625MM210HM对于咬入角，可得237，1185DH1COS2由于接触弧长度155MM（313）3602RL计算得099（314）N宽度影响系数按下式计算（315）21WBS式中与轧件尺寸相关系数WS（316）048LNL101HBSW经计算得087B查表得0971N带入公式可得9182TMP轧件对轧辊的总压力P为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积之乘M积，即（317）FM接触面积F的一般形式为（318）LB210式中、轧制前后轧件的宽度，0B1接触弧长度的水平投影。L轧制板材、板坯、方坯时在两个轧辊半径向相同的情况下，接触弧长度的水平投影为（319）HRLSIN式中R轧辊半径；H压下量。压下量6325MM10经计算得P1924T由于采用方案二所计算的压力更接近实际情况，因此轧制力P1924T34轧制力矩与轧辊传动力矩的计算由所选方案可知，此轧机的轧制过程为简单轧制。在简单轧制的情况下，除了轧辊给轧件的里外，没有其他的外力。这样，两个轧辊对轧件的法向力、N1和摩擦力、的合力、必然是大小相等而方向相反，且作用在一条N2T12P12直线上，该直线垂直于轧制中心线，轧件才能平衡，如图所示。为了表示清楚起见，图中所示各力是轧件对轧辊的反作用力。驱动一个轧辊的力矩为轧制力矩与轧辊轴承处摩擦力矩之和MKZMF1（320）PAZ（321）11FZK（322）2,SINDDA式中P轧制力；A轧制力力臂，即合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离；轧辊轴承处摩擦圆半径；1D轧辊直径；D轧辊轴颈直径；合力作用点的角度，咬入角的一半。轧辊轴承摩擦系数，此处为滚动轴承取0004轧辊的轧制力矩（323）SIN2DPMZ轧辊总驱动力矩为K2（324）KSID计算得轧制力矩1482TMM轧辊总的驱动力矩2992TMK35主电动机功率的计算及选电动机1轧辊与电机间的效率取万向接轴传动效率1097齿轮座的传动效率2滚动轴承的效率36减速器的传动效率4095主电动机到轧辊间的传动效率（325）12340852根据过载条件选择电动机功率驱动轧辊总功率（326）30ZKZ1NMNK（327）D1式中驱动轧辊总力矩，KNM；MK轧辊转速，R/MIN；NZK电动机过载系数，不可逆电动机K1520。初步选K2，即6514KW（328）301NMNZKKWD81因此选用电机型号YBFJ5606，功率600KW,转速718R/MIN。PDNM36轧辊一、轧辊的类型与结构轧辊是轧钢机的主要部件。按照轧机类型可分为板轧机轧辊和型钢轧机轧辊两大类。初轧机的轧辊是和型钢轧机轧辊一类的，是带有孔型的。轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。轴头和联轴器相连，传递轧制扭矩。轴头有三种形式梅花轴头、万向轴头、带键槽的或圆柱形轴头。目前常用易加工的带平台的轴头。本设计就采用这种轴头。二、轧辊的尺寸参数轧辊的基本尺寸参数是轧辊名义直径D，辊身长度L，辊颈直径D和辊颈长度L。1轧辊名义直径D和辊身长度L的确定初轧机的轧辊辊身是有孔型的，因此，轧辊的名义直径有确切的含义。初轧机的名义直径是它的辊环外径，因此有孔型的轧辊其名义直径均大于其工作直径。为避免孔型槽切入过深，轧辊名义直径与工作直径的比值一般不大于14。此次设计的轧辊名义直径D750MM，工作直径750MMD1119MM631MM，。故符合使用要求。412637501D带孔型的轧辊辊身长度L主要取决于孔型配置、轧辊的抗弯强度和刚度。通常，各种轧机轧辊的L和D均有一定的比例。初轧机的L/D2227。但按照实际需要，此次设计的轧辊辊身长度可以短些，取L800。2轧辊的重车率在轧制过程中，轧辊辊面因工作磨损，为了保证轧件的精度，需不止一次地重磨或重车。轧辊工作表面的每次重车量为055MM，重磨量为00105MM。轧辊的直径减少到一定程度以后，即不能再使用。轧辊从开始使用直到报废，其全部重车量与轧辊名义直径的百分比称为轧辊的重车率。初轧机轧辊的重车率受到咬人能力和辊面硬度的限制，其最大重车率为1012。故此次设计的轧辊的重车量为7590MM。3轧辊辊颈尺寸D和L的确定辊颈直径D和长度L与轧辊轴承型式及工作载荷有关。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辊颈尺寸不能过大，一般近似地选D（05055）D，08310。L此次设计的轧辊，考虑到轴承的选择及安装取D370，L408。4轧辊传动端的型式与尺寸轧辊传动端采用目前常用的易加工的带平台的轴头，直径稍小于辊颈直径取360MM。此种轴头不但易加工，而且有较好的强度极限，使轧辊具有更高的使用寿命。轧辊结构如图33所示。图33轧辊结构及基本尺寸简图三、轧辊材料和辊面硬度考虑到球墨铸铁轧辊硬度高，表面光滑、耐磨，制造过程简单且价格便宜，并且有较好的强度，故选用含铬钼的半冷硬的球墨铸铁作为轧辊材料。辊面硬度为45HSD。四、轧辊强度及刚度校核通常对辊身仅计算弯曲，对辊颈则计算弯曲和扭转，对传动端辊头仅计算扭转强度。图34所示为轧辊受力简图。图34轧辊受力简图1辊身计算弯曲强度带孔型轧辊的危险断面可能在某个轧槽上，应比较各断面应力大小来确定，辊身验算弯矩为（329）XAPMD其中P作用在轧辊上的轧制压力（KG）；A压下螺丝间的中心距（CM）。取XA/2，算得673400000NMMD作为辊身危险断面的弯曲应力（330）DMWD310式中辊身危险断面弯矩MDD计算断面直径（应考虑轧辊磨损和重车至最小直径）。由前所述可知，本轧辊的最大重车量为90MM，故M60IN当D计算得MIN234MPAD由于100120MPA轧辊材料取球墨铸铁，为此材料许用应力，D故辊身满足强度要求。2辊颈计算弯曲和扭转辊颈危险断面上得弯曲应力和扭转应力分别为（331）DMWD310（332）N32式中D辊颈直径；、辊颈危险断面处的弯矩和扭转力矩。MN对于带孔型轧辊辊颈弯矩，由支反力R决定（333）CMD其中RP/21924T/2962T,C284MM计算得273208000NMMD5394MPA由前计算轧辊输出功率5148KW（334）P、D故95502363625NM（335）MN、2333MPA由于传动两个轧辊的辊颈相同，每个轧辊承受由主电机经减速器传动总力矩减半，它经过齿轮座分配在每个轧辊传动轴上。辊颈强度应按弯扭合成应力计算。采用铸铁轧辊，合成应力安第四强度理论计算（336）2465037DDP式中合成应力P计算得648MPAP由于100120MPA，故辊颈满足强度要求。P3辊头有理论分析结果得知，矩形截面扭转应力分布如图35所示，最大切应力发生在矩形长边中点处（337）WMNMAX式中扭转力矩MN抗扭截面系数，。WBN3图35矩形截面受扭时剪应力分布设矩形截面长边为A，短边为B，式中系数随比值A/B的变化可有由表32查出表32矩形边长A/B比值和系数关系A/B10152025304060值0208034604930645080111501789将辊头近似为A280MM的方形辊头，则0208位于边长中点处的最大剪力为（337）AMWNN3MAX208计算得518MPAMAX计算所得100120MPA，故辊头满足强度要求。MAX37轧辊轴承的选择及校核轧辊轴承是轧钢机工作机座中的重要部件。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）工作载荷大；2）运转速度差别大；3）工作环境恶劣。4）基本不承受轴向力，而以承受径向力为主。考虑到以上特点选用四列圆柱滚子轴承。（338）601PRCFTNLH考虑到轴承承受强大冲击，取载荷系数20温度系数08采用的是滚子轴承，取310（P/2）1892000N（339）FFFPPPR初选轴承FCDP74104380/HCC4，图示如图36图36四列圆柱滚子轴承剖视图其基本尺寸如下D370MM，D520MM，B380MM基本额定负载3960KN，11700KNCRR0其使用时间44668H（340H此轴承满足使用要求。第四章润滑及维护41润滑热带钢连轧机各设备经常在繁重的条件和恶劣的环境下工作。合理地进行润滑，对减少机件的磨损、延长轧机的使用寿命具有十分重要的作用。现代轧机都常采用自动化的干、稀油集中润滑系统，他是轧机的重要组成部分。一台热带刚连轧机，往往有上千个摩擦部件需要润滑，有专门布置在车间设备附近的地下室，将润滑油通过各种输油管道，集中供油到各摩擦部件。常用的润滑方式有两种稀油润滑（矿物油润滑）；干油润滑（润滑脂润滑）。稀油润滑一般用于要求对摩擦面实行液体或半液体摩擦的地方，以及除了润滑外，还需要冷却、清洗摩擦表面的地方。干油润滑的主要目的是减少摩擦以及保护摩擦表面不受腐蚀和防止外来水、氧化铁皮等污物进入。转速较低或不经常工作的摩擦面，常用干油润滑。干油润滑不能循环，因此消耗的油脂不能回收，但干油润滑设备比较简单。稀油润滑可以循环使用，但设备复杂。一般情况下，凡是干油润滑可以满足要求的机械设备，可以不用稀油润滑。总的说目前轧钢机械润滑有以下特点1稀油润滑仍然是轧钢车间主要的润滑型式，由于稀油润滑能有效的减少摩擦，有良好的润滑效果，排散热量冷却工作表面以及保护工作表面不受腐蚀等作用。因此，最近十年，国外虽然逐步推广油雾润滑，但是稀油润滑在许多场合仍是不可代替的，直到目前为止轧钢车间在所有齿轮啮合部位、减速机、人字齿轮机座以及大部分轧机的轴承都还是采用稀油循环润滑。2各国的稀油润滑系统的发展是趋于分散。大都是一台设备设立一套润滑系统，很少几台设备共用一套系统的，这样可使系统小型化，缩短管道，油库深度减小，便于施工，节省基建费用。3不少国家的稀油润滑系统日、意、美等在设计过程中，并不追求紧凑、轻巧，主要考虑可靠性。因此选用油箱容量较大，为了防止系统发生紧急事故时停止供油，损坏机械设备，日本、美国在重要系统中都设置了压力箱。4由于齿轮泵结构简单、制造方便，因此轧钢车间普遍采用，国外轧机稀油润滑系统中流量小于15001700升/分的油泵主要采用齿轮泵、流量大于此值时采用螺杆泵和其他水泵。5国外轧机润滑系统中几乎全部采用列管式冷却器。以往国内南方各厂对列管式冷却器冷却效果不好反应较大，对此我们感到有进一步弄清冷却效果低的原因的必要。6干油集中润滑系统应用最广泛的是双线式系统。单线式系统主要用于单独的机器设备，小型机械以及机器所需润滑油量较少的小型干油润滑系统。虽然单线式系统有简化线路、结构紧凑、体积小、可进行叠加组合等优点，并且美国也已出现了供应整个车间润滑的大型单线润滑系统，但是我们认为在今后相当长的一段时间内，用单线式系统全部代替双线式系统的可能性是很小的。7双线给油器各国所用结构基本上是相同的，外形尺寸也相差无几，全部采用非进行式结构。近年来出现了双点供油方式的给油器，由于可向两个润滑点供油，因此在润滑点数量相同的情况下，所需的给油器比原先单点给油器要少一半。为满足此种给油器的需要电动干油站工作制度必须有所改变，即油站每工作一次，必须使两主油管各压油一次。8单线式系统型式较多，需根据设备的不同情况，选用不同的单线系统单线非进行式终结式系统用于润滑点近乎戍直线分布的机器设备中，单线进行式回路式系统用于润滑点分布面积较广的机器设备中，单线进行式终结式系统用子润滑点很分散，或是靠近热源的机器设备中。9油雾润滑是最近十年发展起来的一种新的润滑方式。从润滑本身来说，采用这一种或那一种润滑方式都同样是可行的。但是为了能达到最好的效果，就要根据设备的不同特点，对润滑方式进行必要的选择。由于有良好的润滑效果，且耗油量小工作温度低，使轴承寿命延长，便于控制轧件污染、成本及维修费用低等优点，因此近年来油雾润滑在轧机机架中越来越广泛地采用，并已在轧机的润滑方面占有稳固地位，在数以百计的设备中得到采用。对于油雾润滑这一润滑新技术，国内了解得很少，还缺乏使用上的经验，今后应予充分重视，加强试验研究，使其早日用于生产。10国外润滑设备制造质量较高，性能较好。如油泵噪音都很小，冷却器冷却效果好，过滤器寿命长，干汕系统密封性好、漏油情况极少。从而提高了系统工作的可靠性，能获得好的润滑效果。42维护一、轧机主传动装置维护1防止压盖变形压盖、叉口的变形给十字头的装配增加间隙，高速运转中的十字头将产生一个很大的冲击力。其措施是定期检查压盖及叉口的形状尺寸，防止装配间隙产生，提高轴承的运行寿命。2缩短工作辊传动轴的加油周期，改用高温流动性能低的油脂定期测量十字头温度、紧固螺丝，使系统具有良好的运行状态。3针对安全联轴器的安全力矩不稳定现象，采取定期进行标定措施，确保安全设定值稳定，长期运转后无变化。更换安全销时所加的油压可从标定曲线上取值，见图41。同时加强对安全销及各部分的密封检查和维护，防止联轴器的设定压力下降。图41安全联轴器标定曲线二、在轧机维护中应用故障诊断技术1轧机故障诊断技术的应用现状20世纪70年代中期，美国率先将故障诊断技术引进钢铁行业，1977年日木新日铁公司己对初轧机牌坊、力一向接轴等重要部件的故障进行检测诊断。20世纪80年代后，故障诊断技术在我国也迅速发展，在振动信号检测处理、故障识别和预报方而，从理论到测试手段均在不断完善，频谱分析法因FFT,实时分析仪的完善和发展而成为轧机振动分析的一个十分有力的工具。美国钢铁公司LORAIN工厂1170MM初轧机山于1年内折断了3根力一向接轴，因而在该轧机上研制装配了扭知监测仪，非接触地连续测量轧机的扭振，预报危险，以保护主传动设备。日木动报警系统，在振动发生前该系统提醒操作工降低轧制速度，以保护设备。瑞典FUNDIA公司为了消除轧机传动装置的机械共振现象，安装了驱动软件控制器RTE当轧机受到钢坯冲击出现减速时，RTE可使驭动装置平稳增速，并使合成冲击速度下降，提高驭动装置速度，使其达到改造前的2倍。由于RTE消除轧机振动效果好，1992年英国2架轧机也安装了此装置。2故障诊断基本方法及发展趋势在回转机械故障诊断中，振动分析法是应用最广泛的方法之一。首先，振动问题是此类机械运行中最主要的问题。其次，振动信号包含了丰富的机械运行状态信急，且信号易于拾取，便于在不影响机器运行的情况下实行在线监测和诊断。大型回转机械的故障诊断基木手段有1FFT分析。通过磁带记录仪记录振动信号，然后在实验室进行信号回放，并输入专用FFT分析仪进行频谱分析。近年来，信号处理技术的发展为故障诊断的分析手段提供了更多选择，如时域分析，包括波形分析、相关分析、时域滤波、时域平均、包络分析、小波分解、时间系列建模、轴心轨迹分析等；频域分析，包括FFT幅值谱、相位谱、AR谱、全息谱分析等；时频域分析，包括WIGNER分布、短时FFT谱等。2计算机辅助监测、分析。随着计算机技术和信号处理技术的飞速发展，故障诊断技术的现场实施更多地依赖于计算机，从设备状态信息采集、信号分析、数据库管理，甚至包括诊断结论的获得均由计算机完成。采用的方式既有离线监测，也有在线监测。分析方法基本涵盖了上述提及的各种手段。3网络化监测诊断。20世纪90年代以来，大型机组监测诊断系统的一个重要发展方向是网络化。在网络系统构成上，充分利用企业现有INTRANET/INTERNET资源与企业的内部网做到资源共享、节省投资并方便实现远程诊断，所监测的参数不再只局限于振动、轴位移等，而是进一步扩展到了影响机组运行状态的主要工艺过程量，如流量、温度、压力以及一些主要开关量。在故障诊断理论研究方而，小波分析己成热点。小波变换是克服了传统傅立叶变换缺陷的一种时频分析方法，它能采用多重分辨率，刻画信号的局部瞬变特征，并已广泛应用于信号处理、图像压缩、模式识别和非线性分析等相关领域。近几年来，模糊控制、故障树分析、专家系统、人工神经网络等新技术不断出现，为故障诊断技术在理论方而的发展带来了新意。这些新的研究方法将使机械设备的状态监测和故障诊断向系统化和智能化方向发展，但如何将这些方法与实际工程问题有效地结合，从而提高诊断成功率，已成为此类研究需要重点解决的课题。在监测诊断系统的软硬件配备方而，软仪表技术成了最新的研究热点。软仪表技术用于机械故障诊断时，包含了传统仪器所有信号采集与控制、信号分析、结果输出与显示等功能，使传统仪器的大部分硬件甚至整个仪器都被软仪表取代。目前国内很多高校，如西安交通大学、华中科技大学、北京工业大学、北京科技大学都己把美国NI公司研制的LABVIEW软件平台作为监测诊断系统的开发工具，并用于生产实际。3轧机故障诊断技术的开发应用前景随着网络技术的日臻完善，而向INTERNET的监视诊断技术和设备诊断软件正成为新一轮的研究热点。尤其是机床、一般旋转机械、电机设备等，不仅在美国、日本等发达国家出现了许多监测诊断的公司在我国也有很多科研人员致力于此项研究。华中科技大学等高校在轧机的远程监测与故障诊断方而进行了许多有益的尝试。通过对宝钢热轧厂精轧F2机架的结构、历史故障记录及轧制生产过程等一系列因素进行综合分析，在轧机故障诊断系统中设置了169路通道，包括测力系统5路、液压系统103路、振动系统29路、温度系统8路、电气量8路等。4结语随着轧机故障诊断技术的日臻成熟和完善，建立诊断专家系统从而最终实现智能化诊断成为当务之急，其首要任务是建立基于轧机类型的诊断推理系统。此外，形成诊断知识库系统也是大势所趋。后记整个毕业设计花了我们三个多月的时间，在这三个月里，每天都和同学们在毕业设计教室里忙碌着，有的时候各自默默地忙着各自的工作，有的时候我们又一起讨论大家迷惑的问题，大家互相帮助，这种感觉真的很好，开始觉得教室有种家的感觉。毕业设计是大学里的最后一项工作，由于我们做的课题是关于轧钢的，而我们所学的课程里面没有相关的，所以对题目都比较陌生，而且时间也很紧，因此，苏老师在毕业设计开始前组织我们去济钢实习。在济钢一个星期的实习时间里，我们参观了济钢的各种生产车间，在工人师傅的讲解下，我们都做了大量的笔记。这让我对我所做的课题有了新的认识，给我的毕业设计做了很好铺垫。毕业设计的工作量对我们来说不能不算是一个很大的工程，计算、画图、写说明书，中间还要查阅很多资料。幸好我们在苏老师给我们制定的时间安排下，一步一步的做着，能按时完成我们的工作。毕业设计的过程是辛苦的，但在这个过程里，我们收获颇多。首先，我们一个组的同学和老师天天在一起，我们的感情得到了培养。其次，毕业设计涉及到了很多以前学过，但现在却陌生的知识，我们又重新复习一遍，让我们巩固了所学的知识，另外还包括硬件的和软件的，比如CAD和OFFICE软件。最重要的是，大家在这样的一个过程里都锻炼了自己的意志，从开始对课题的茫然，到一步一步的完成工作，我们都付出了很多，这或许能在以后的工作中给我们些许启示，只要按部就班的做好每一步工作，任务总是能完成的。毕业设计的过程好像很漫长，但在今天想想，却觉得转瞬即逝。我们虽然都很累，但我们都很享受这大学里的最后一段时光。我们一起迷茫，一起开心，一起做着我们的工作。最后，这次设计的顺利完成要十分感谢苏老师的大力帮助，苏老师首先带我们到济钢实习，然后给我们多方查找资料，还给我们制定了时间安排，并在设计过程中帮我们查找错误，给我们讲解轧钢机的理论等等。另外小组各成员都给了自己很大的帮助，在此一并深表感谢。参考文献1蒲良贵，纪名刚主编机械设计（第八版）北京高等教育出版社，20062陈于萍，周兆元主编互换性与测量技术基础（第二版）北京机械工业出版社，20053杨月英，张琳主编AUTOCAD2006绘制机械图北京中国建筑工业出版社，20064何铭新，钱可强主编机械制图（第五版）北京高等教育出版社，20045邹家祥主编轧钢机械（第三版）北京冶金工业出版社，20006邹家祥主编轧钢机械（修订版）北京冶金工业出版社，19807马鞍山钢铁设计院等编中小型轧钢机械设计与计算北京冶金工业出版社，19798邹家祥等编轧钢机现代设计理论北京冶金工业出版社，19919刘宝珩主编轧钢机械设备北京冶金工业出版社，198410机械工程材料性能数据手册编委会编机械工程材料性能数据手册北京机械工业出版社，199411冶金工业部有色金属加工设计研究院主编板带车间机械设备设计（上册）北京冶金工业出版社，198312冶金工业部武汉钢铁设计研究院主编板带车间机械设备设计（上册）北京冶金工业出版社，198413孙桓，陈作模，葛文杰主编机械原理（第七版）北京高等教育出版社，200614成大先主编机械设计手册（第三版）（第1卷）北京化学工业出版社，199415成大先主编机械设计手册（第三版）（第2卷）北京化学工业出版社，199416成大先主编机械设计手册（第三版）（第3卷）北京化学工业出版社，199417成大先主编机械设计手册（第三版）（第4卷）北京化学工业出版社，199418成大先主编机械设计手册（第三版）（第5卷）北京化学工业出版社，199419成大先主编机械设计手册（单行本）北京化学工业出版社，200420SCHEY,JOHNAEDTRIBOLOGYINMETALWORKINGMFRICTION,LUBRICATIONANDWEAR,OHIOCARNESPUBLISHINGSERCECESINC，198321BAKER,JOHNSTEELDESIGNERSMANUALM，LANDONGRANADA，1983附件一外文资料翻译译文（一）当前课题这篇文章写的是一个几年前就提出来的项目说明的选择，并打算说明一下我们所从事的项目类型。大概的说，我们的研究方向分为涡轮机叶片用的镍基超合金和涡轮机圆盘的应用。这个项目可能会有大量的实验，大量的计算，或者有的地方不仅要做很多实验，同时也要做很多的计算。叶片合金加钌对高温晶相