轧机传动系统及压下装置设计-压下机构设计【含6张CAD图纸+PDF图】
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毕业设计任务书学 院（系）： 专 业：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名： 学 号： 设计题目：压下机构设计起 迄 日 期: 设计地点:指 导 教 师: 专业负责人:发任务书日期: 年 月 日毕 业 设 计任 务 书1毕业设计（论文）课题的任务和要求：任务：夹送辊及传动系统设计要求：设计零号装配图一张，一号图纸不少于一张零件图不少于三张。设计说明书一份。翻译英文资料一份刻录光盘一张。2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：原始数据：1）压下力2000N。 2）压下行程15mm。工作要求：1）学习AutoCAD软件。 2）结构设计合理。毕 业 设 计任 务 书3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等：零号装配图一张，一号图纸不少于一张，零件图不少于三张。说明书一份（A4纸）。英文资料一份。光盘一张（全部内容）。4毕业设计课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容 3月27 日 3月21 日 4月 1 日 6月10日6月14日 6月16日完成开题报告完成设计论文答辩学生所在系审查意见：系主任： 年 月 日压下机构设计摘要：说明书当中，主要包含了我的设计思路和设计过程，以及部分计算。分为引言、轧机简介（轧延原理、轧机的分类、轧机的组成、轧机的结构形式、现状和发展趋势）、传动方案拟定、电机的选择、主传动系统参数计算（主减速箱的设计、轧辊功率的确定）、压下系统参数计算（副减速箱的设计、蜗杆传动参数计算、压下丝杠参数计算和强度校核）、润滑（润滑方法、润滑的分类和确定润滑方法）设计小结、参考文献和致谢这几个部分。引言部分主要对机械领域内的“压下”进行了介绍；轧机简介部分主要对压下类机械中的轧延机械进行了介绍；传动方案拟定部分就是对毕业设计任务的具体化；电机的选择部分就是确定两个主、副电机；主传动系统参数计算部分就是对从主电机到轧辊这条传动链上的转速、功率和传动比进行计算；压下系统参数计算部分就是对从副电机到轧辊这条传动链上的转速、功率和传动比进行计算；润滑部分就是对轧延装置所需的润滑方法和类型进行确定；设计小结部分就是谈谈在整个设计过程中的心得体会和收获。关键词：压下机构，轧延机械，轧辊，丝杠，减速箱Pressing Mechanism DesignAbstract:In the instruction, mainly includes my design ideas and design process, and some computation. Including the introduction, mill(rolling extension principle, the classification of mill,the component of mill, the structure form, status and development trend), transmission scheme, motor selection, the parameters calculating of main transmission system( main reducer design, determining of rolling power), parameters calculating of pressing system(vice reducer design, parameters calculating of worm drive, parameters calculating of press ball screw and intensity),lubrication(lubrication method,the classification of lubrication),Design summary, references,thanks.Introduction of mechanical part of main areas of “pressing” are introduced；The main profile of rolling over the next class machinery are introduced in the deferred mechanical；Transmission scheme worked for graduation design is the embodiment of the task；The part of motorselection is sure to two motors；Main transmission system parameters are calculated from；The main motor is part of the transmission chain to roll on speed, power and transmission；Pressing system parameters calculation is from vice motor to roll the transmission chain of speed, power and transmission；Lubrication part is needed for rolling extension device type lubrication and determine；Design summary is about in the summary parts in the process of design experiences and harvest.Keywords: Pressing agency, Rolling extension machinery, Roll, Ball screw, Reducer 毕 业 论 文 评 语学院： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 学 号： 题目： 压下机构设计 指导教师评语：同学在规定的时间内完成了毕业设计任务书的要求。该同学所设计的压下机构，设计方案合理，试验过程可行，数据符合实际设计情况。其中，传动机构的设计，结构紧凑，具有一定创新性。该同学在设计过程中勤于思考，对设计方案反复推敲，并与指导老师多次讨论，力争使设计更趋于合理，并独立运用CAD软件完成了整个台体的设计，表现出了较强的自学能力和扎实的设计基础。该同学在书写设计说明书的过程中，严格按照学校规定的说明书格式书写，说明书整体结构紧凑、书写规范、文笔较流畅，翻译也比较正确。由于实践经验不足，在设计中还存在不足之处：如：结构不太紧凑，这还有待于进一步完善。综观毕业设计整个过程，都说明陈明超同学提交的答辩材料符合要求，可以提交答辩。建议成绩： 指导教师(签字)： 年 月 日重要提示：各类电子文档标准格式中的说明（用蓝色或红色字体表示），在参阅后请自行删除（包括本提示），黑色字体的格式不能改变，且内容全部保留！“说明书统一由校印刷厂装订彩色封皮”毕业设计说明书压下机构设计 学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化学 院： 专 业： 指导教师： 年 月毕业设计中英文翻译学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 年 月Sensible MachineryONLY 15 years ago it seemed that further advances in automation equipment would simply comprise the design, and digital control, of more and more accurate and reliable machinery which could be coupled into large systems to carry out the required manufacturing operations on parts whose material properties, tolerances, and handling accuracy could all be made increasingly perfect. It was left largely to research in the field of cognitive science and robotics to study what effects the interconnection of perception, decision making and manipulation might have in the evolution of a different breed of machine which, by observing its own action, could judge how best to complete its task. Evidently, senseless machinery required an almost perfect world in which to operate properly. The question was whether it would be economic to make all aspects of batch production in industry sufficiently perfect. Robot researchers felt certain that the sensor driven machines they were evolving would be required for hostile environments, such as for winning primary energy resources. They hoped, but could not be certain, that their cost would be increasingly justified in normal industrial manufacture.It is now clear that the use of sensors to control machines continuously, or alternatively to verify their operation, can be highly cost effective, at least in particular areas of batch manufacture, and will be the basis of an important future industry. Examples of such areas are: sensing systems to monitor tool condition in metal removal machines; force and torque sensing for robot assembly systems, automatic inspection machines using visual techniques for 100% checking of panels and castings between other operations; and tracking sensors for arc welding and seam sealing by robot. To deal economically with diffe rent applications like these the sensor systems have so far been rather specialised, both as to the transducer hardware and the associated software. There are now, however, encouraging signs of commonality emerging between different sensor application areas. For example, .many commercial vision systems and some emerging tactile systems are able to use more or less standardised techniques for image processing and shape representation; and structured-light triangulation systems can be applied with relatively minor hardware and software changes to measure 3-D profiles of objects as diverse as individual soldered joints, body pressings, and weldments. Sensors make it possible for machines to recover intelligently from errors, and standard software procedures such as expert systems can now be applied to facilitate this. An open question still is how the supply side of the market for sensor systems in advanced manufacture will actually develop. So far there has been somewhat of a dichotomy between the companies manufacturing automatic inspection equipment, designed to be linked into CIM systems but not required for continuous control of any machine within the system, and the companies producing NC and other robot equipment incorporating continuous control by sensors. The former market and manufacturers within it have become reasonably well established and can confidently look to a growth of 40% or more per annum. The market for sensor controlled machinery is only now beginning to establish itself, although growth prospects look equally encouraging. There are two obvious obstacles facing a company such as our own in becoming established in this market. The first is that, so far, sensors and intelligence for robot systems have been seen as a very cost effective accessory to a basic manipulator arm, but not an essential part of the system. This means that the purchaser expects the sensor system to be a relatively small fraction of the total cost. To secu re a large enough sales volume, the sensor manufacturer must aim to make his equipment compatible with the largest possible number of existing manipulator systems. This leads immediately to the second obstacle, namely the great diversity in computing capability and external interfaces presented by robot and NC controllers from different world manufacturers. The importance of moving towards standardisation of the interface between sensor and machine controller is paramount if the utilisation of sensor control is to be accelerated. Initiatives such as the proposed DIN standard to cover continuous The International Journal of Advanced Manufacturing Technology two-way exchange of information between sensor and controller are crucial to development of the industry. The interface specification must not only cover high-speed exchange of absolute position data and spatial correction information, but also the handling of 3-D geometric-model information required for advanced model-driven pattern recognition procedures within the sensor. In future this emerging industry may polarise in at least two different ways. One would be to become focussed around existing manufacture of controllers, as with Automatix and GE, although so far this has not been a very strong trend. Another possibility is that the market will instead become focussed around specialist manufacturers of transducers and software, whose aim will be to sell to the manufacturing engineer the best possible integrated system to solve a particular manufacturing task. In these, the actual choice of manipulator will be of secondary importance compared to the unique capabilities provided by proprietary sensing and computer intelligence. It is too early to be certain which approach will dominate. What is certain, is that sensible machinery is here to stay and it is encouraging to see a good flow of contributions to the AMT Journal describing advances in the relevant sensor and software technologies. P. G. Davey, Meta Machines Ltd, England明智的机械15年前，在自动化设备的设计中看起来更先进的是，通过简单的组成和数字控制，愈来愈多的精度高的可靠的机械耦合到了大系统中去执行，这样可以使所要求生产的操作部件的材料特性、公差和处理精度越来越完善。它主要研究在剩下的认知科学技术研究的互连产生什么影响感知、决策和处理可能正在进化，不同种类的机器,通过观察自己的行为，可以判断如何最好地完成任务。显然，需要一个几乎完美的世界的机械设备的正常工作。问题是他是否会成为经济使各方面的批量生产的工业充分完善。机器人研究者感到一定驱动机器就进化传感器需要恶劣的环境中，例如赢得主要能源资源。他们希望,但无法确定,那他们就会越来越正当的费用一般工业生产。现在已经很清楚，使用传感器来控制机器，或干脆去核实他们的操作,可以极具成本效益的,至少是在特定的领域,并将批量生产现状的基础上,提出了产业。这样的例子是：传感系统领域中刀具状态监控、切削力及力矩平衡感应机器人装配系统、自动检测机利用视觉技术为100%检查其它操作面板及铸件之间，跟踪传感器对电弧焊接,焊缝封由机器人。经济与排水处理这些应用的租金传感器系统迄今为止已相当专业,两个传感器的硬件和相关的软件。现在，但是，令人鼓舞的迹象出现不同传感器的应用领域之间。例如，许多商业视觉系统和一些新兴的触觉系统都能使用或多或少的标准化技术对图像处理及形状表示，结构化的光三角系统可以用较小的硬件和软件变化测量物体的三维型材等不同个体焊接接头、身体所费无几,直至消失。传感器，这使机器恢复机智的误差,并从标准的软件程序,如专家系统,现在可以被用于促进这一。一个未解决的问题仍然是怎样的市场供应系统中传感器的先进制造会发展。到目前为止已经有稍微的制造商之间的对立的自动检测设备，设计成CIM系统联系在一起而感到高兴，但并不是必需的任何机器内部控制制度，公司生产的数控及其它机器人设备将由传感器控制。前者的市场和制造商在它已经成为相当不错，可以建立自信，增长40%或者更多。市场对传感器控制机器才刚刚开始建立本身,尽管前景同样令人鼓舞。有两个明显的障碍等公司建立了自己的市场。第一个是,到目前为止，传感器和智能机器人系统已经被看作是一个非常有效的辅助，一个基本的机械臂臂，但没有系统的重要组成部分。这意味着买方预计该传感器系统是一个相对较小的部份的总成本。是一个足够大到西沽销售量,传感器的目的是使他制造商必须设备兼容的最大可能已有的机械手系统。这导致立即去第二大障碍,即伟大的多样性，提出了计算能力的机器人，由外部接口不同世界的制造商NC控制器。走向标准化的重要性之间的接口传感器和机控制器是最重要的,如果使用传感器控制是为了加速。主动提出DIN标准等国际期刊涵盖连续的先进制造技术之间的双向交流的信息是至关重要的，传感器与控制器的行业发展。这个接口规范必须不仅涵盖的绝对位置数据的高速交换和空间，而且更正信息处理几何模型所需信息的三维模型驱动模式识别程序先进的传感器。这个新兴的行业在未来可能对应至少两种不同的方法。一个将会成为集中在目前制造的控制器，随着自动化设备和通用电气的发展，虽然到目前为止还没有经过一个很有力的趋势。另一种可能性是,市场将成为专业制造商，周围的集中和软件，它的目的将被卖到制造工程师最好的集成系统来解决一个特定的生产任务。在这些，实际的选择的机械手将次要的独特能力相比，提供专有的传感和电脑智能。它一定还为时过早,方法将主宰。有一点可以肯定,那是明智的机械将呆在这里,这是令人鼓舞的，看见一个良好的流动的贡献，描述了杂志的用量有关传感器和软件技术。P.G.戴维，梅塔机械有限公司，英格兰 大学 届毕业设计说明书目录1.引言12.轧机简介22.1轧延原理22.2轧钢机械32.3 轧钢机械的分类42.4轧机的组成52.5轧机的结构形式82.6 轧钢机的发展现状和发展趋势102.6.1轧钢机械发展概况102.6.2宽厚板轧制技术的发展特点112.6.3冷连轧成套没备的技术发展特点112.6.4中小型型钢连轧机的装备技术122.6.5未来轧钢机发展趋势133.设计计算143.1现代设计方法及其特点143.2 传动方案拟定153.3电机的选择153.4 压下系统传动参数的分配计算153.4.1传动比的分配：163.4.2各部分传动参数164.压下系统主要零件设计计算174.1联轴器的类型和型号174.2蜗杆的设计计算174.2.1传动强度计算174.3内花键轴的设计184.3.1轴的强度校核计算184.3.2轴的结构设计算184.3.3键的选择184.3.4轴承的选择194.4标准锥齿轮的计算194.4.1齿根弯曲疲劳强度计算194.4.2齿面接触疲劳强度计算204.5压下螺杆的设计214.5.1耐磨性计算214.6副减速箱的设计224.6.1齿根弯曲疲劳强的设计225.润滑234.1 润滑方法234.2 润滑的分类234.3 确定润滑方法246.设计小结24参 考 文 献26致 谢27第II页 共II页1.引言轧机的压下装置是轧机的重要结构之一，用于调整辊缝，也称辊缝调整装置，其结构设计的好坏，直接关系着轧件的产量与质量。压下装置按传动方式可分为手动压下、电动压下和液压压下，手动压下装置一般多用于不经常进行调节、轧件精度要求不严格、以及轧制速度要求不高的中、小型型钢、线材和小型热轧板带轧机上。电动压下装置适用于板坯轧机、中厚板轧机等要求辊缝调整范围大、压下速度快的情况，主要由压下螺丝、螺母及其传动机构组成。在中厚板轧机中，工作时要求轧辊快速、大行程、频繁的调整，这就要求压下装置采用惯性小的传动 系统，以便频繁的启动、制动，且有较高的传动效率和工作可靠性。这种快速电动压下装置轧机不能带钢压下，压下电机的功率一般是按空载压下考虑选用，所以常常由于操作失误、压下量过大等原因产生卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回的事故，这时上辊不能动，轧机无法正常工作，压下电动机无法提起压下螺丝，为了克服这种卡钢事故，必须增设一套专用的回松机构。电动压下装置的主要缺点之一是运动部分的惯性大，因而在辊缝调节过程中反应慢、精度低，对现代化的高速度、高精度轧机已不适应，提高压下装置响应速度的主要途径是减少其惯性，而用液压控制可以收到这样的效果。液压压下装置，就是取消了传统的电动压下机构，其辊缝的调节均由液压缸来完成。在这一装置中，除液压缸以及与之配套的伺服阀和液压系统外，还包括检测仪表及运算控制系统。全液压压下装置有以下优点：1、惯性小、动作快，灵敏度高，因此可以得到高精度的板带材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%，而且缩短了板带材的超差部分长度，提高了轧材的成品率，节约金属，提高了产品质量，并降低了成本；2、结构紧凑，降低了机座的总高度，减少了厂房的投资，同时由于采用液压系统，使传动效率大大提高；3、采用液压系统可以使卡钢迅速脱开，这样有利于处理卡钢事故，避免了轧件对轧辊的刮伤、烧伤，再启动时为空载启动，降低了主电机启动电流，并有利于油膜轴承工作；4、可以实现轧辊迅速提升，便于快速换辊，提高了轧机的有效作业率，增加了轧机的产量。全液压压下也存在一些缺点：压下系统复杂，工作条件要求高，有些元件（如压力传感器、位移传感器及测厚仪等测量元件）和伺服阀等制造精度要求很高，并要求在高温、高压及有振动条件下，工作不应失灵或下降测量精度和控制灵敏度，因此制造困难、成本高，维护保养要求很严格，以保证控制精度。虽然液压压下相对于电动压下还存在着一些缺点，但是由于电动压下无法满足目前正在发展的高生产率、高产品质量的现代化带轧机的工作要求，因而，采用液压压下的板厚自动控制系统来代替电动压下的板厚自动控制系统已是必然趋势，因而随着科学技术的发展，液压压下板厚自动控制系统将会愈来愈完善，液压压下系统是未来轧钢机械发展的趋势。2.轧机简介2.1轧延原理轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。据说在14世纪欧洲就有轧机，但有记载的是1480年意大利人 达芬奇（Leonardo da Vinci）设计出轧机的草图。1553年法国人布律列尔(Brulier)轧制出金和银板材,用以制造钱币。此后在西班牙、比利时和英国相继出现轧机。图1为1728年英国设计的生产圆棒材用的轧机。英国于1766年有了串列式小型轧机，19世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产，并轧出了船用铁板。1848年德国发明了万能式轧机，1853年美国开始用三辊式的型材轧机（图2），并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。1859年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在1872年出现的；20世纪初制成半连续式带钢轧机，由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。以轧机为主体，将金属坯料轧延成材的成套设备。轧机是直接轧延金属的主机，它利用旋转的轧辊辗压坯料，使金属按规定的要求产生塑性变形，如图下图。轧延原理轧延是生产率最高、成本最低的金属成形方法，适用于轧延横断面相同或有周期性变化的条状或板状材料；特殊轧机可轧制机械零件或其毛坯以及某些非金属材料。轧延主要有热轧和冷轧两种方式。热轧是在轧件加热的条件下进行轧延，以降低轧延压力；冷轧是在室温下进行，可使轧件得到很高的形状尺寸精度和表面光洁度，并可改善轧件的机械性能。轧机原理的表面现象很简单，就是通过轧辊的轧制把较厚的板带或坯料轧成较薄的板带（箔），目前我国钢铁行业有热轧，有冷轧等，有色行业有铸轧机、冷轧机、铝箔轧机（又分为粗轧机、精轧机），最近又开始兴起热轧机等等，相关的辅助设备就更多了：横切机、纵切机、分卷机、合卷机，拉弯矫直机。但轧机的控制系统相当复杂，总体上分为机械、液压和电气控制三部分，轧机精度的高低除与机械制造的水平有关外，液压与电气控制也是必要的。2.2轧钢机械轧钢机械或轧钢世备主要指完成山原料到成品整个轧钢T艺过程巾使用的机械设备，一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组。通常把使轧件产生塑性变形的机器称为轧钢机主机列，也称轧制车间主要设备。主机列类型和特征标志着整个轧钢车间的类型及特点。除轧钢机以外的各种设备统称轧钢车间辅助设备。辅助设备数量大、种类多。随着车问机械化程度的提高。辅助设备的重量所占的比例越来越大。如1700mm热轧带钢厂，设备总重量为51000 t，其中中辅助设备的重量在40000 t以上。轧钢机标称的许多习惯称谓，一般与轧辊或轧件尺寸有关。钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊名义直径，因为轧辊名义直径的大小与其能够轧制的最大断面尺寸有关。因此，钢坯及型钢轧机是以轧辊名义直径标称的，或用人字齿轮节圆直径标称。当轧钢车车间中装有数列或数架轧机时，则以最后一架精轧机轧辊的名义直径作为轧钢机的标称。钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因为轧辊辊身长度与其能够轧制的钢板最大宽度有关，因此，钢板轧机是以轧辊辊身长度标称的。钢管车间轧钢机则是以其直接能够轧制的钢管最大外径来标称的。应当指出，性能参数相同的轧钢机采用不同布置形式时轧钢车间产品、产量和轧制工艺就不同。因此，上述轧钢机的标称方法还不能全面反映各种轧钢车间的技术特征，还应考虑轧钢机的布置形式。例如：250mm半连续式线材车间。其中250mm是指最后一架精轧机轧辊名义直径为250 mm，向半连续式则是指轧钢机的布置形式。2.3 轧钢机械的分类轧延机械可按所轧延的材料分为轧延钢材的和轧延铝、铜等有色金属的两类。各类轧机的工作原理和主要结构基本相同，只是轧延的温度、压力和速度有所差异。轧机中使用最多的是轧钢机。轧机又可分为半成品轧机和成品轧机。半成品轧机主要是开坯机，包括初轧机、板坯轧机和钢坯轧机。随着连铸机的逐步推广，某些装有连铸机的钢厂已不再使用开坯机开坯。成品轧机有型材轧机、轨梁轧机、线材轧机、厚板轧机、薄板轧机、带材轧机、箔带轧机、无缝管轧机、铜板轧机、铝板轧机和某些特殊轧机。它们的主要区别是轧辊的布置和辊的形状不同，并且在精度、刚度、强度和外形尺寸上也有很大的差别。辅机是成套的辅助设备，可分为加工用辅助设备和储运包装等辅助设备。加工辅助设备包括:切成一定尺寸用的各种锯床、剪断机和圆盘剪;精整轧材用的矫正机和平整机;热处理用的各种工业炉(包括推料出料机)和可控气氛装置;表面加工和清理用的除鳞(清氧化皮)、抛丸（铁丸喷射钢材表面）、酸洗、清洗、镀层、涂塑、涂油和打印等机组。储运包装辅助设备有运锭车、各种辊道、推床(横移轧件)、升降台、翻转机、回转台，以及带材卷取机、开卷机、堆垛机和打捆机等。此外，轧延机械还包括复杂的机械传动系统和相应的电力拖动系统，以及先进的电气控制系统。轧机的组成2.4轧机的组成轧机主要由主电机、主传动和主机座（工作机座）组成，如图上图。主电机在需要调速时使用直流电机，不需要调速时使用同步或异步（带飞轮）交流电机。主机座由机架、轧辊、轴承座、压下装置和平衡装置等组成，如图3。机架是承受轧延力的部件,闭式机架有较好的刚度,但开式机架换辊较方便，如图4。轧辊是轧延金属的部件,辊身为工作部分,轴头用于传动，如图5。板材轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制带材的横向厚度而获得最佳的板型。主要设备有：1、工作机座：由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。2、轧辊：是使金属塑性变形的部件。 3、轧辊轴承：支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但承压能力较小，且外形尺寸较大，多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承，比较便宜，多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压静压和静动压三种。优点是摩擦系数比较小，承压能力较大，使用工作速度高，刚性好，缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 主机座的组成4、轧机机架：由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度，主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成，便于换辊，主要用于横列式型材轧机。此外，还有无牌坊轧机。5、轧机轨座：用于安装机架，并固定在地基上，又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩，同时确保工作机座安装尺寸的精度。6、轧辊调整装置：用于调整辊缝，使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”，有手动、电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机、减速机、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部件；它的传动效率低，运动部分的转动惯性大，反应速度慢，调整精度低。70 年代以来，板带轧机采用 AGC( 厚度自动控制 ) 系统后，在新的带材冷、热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置，具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。7、上轧辊平衡装置：用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有弹簧式，多用在型材轧机上；重锤式，常用在轧辊移动量大的初轧机上；液压式，多用在四辊板带轧机上。为提高作业率，要求轧机换辊迅速、方便。换辊方式有 C 形钩式、套筒式、小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作，而整机架换辊需有两套机架，此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机，有利于自动化。目前，轧机上均采用快速自动换辊装置，换一次轧辊只需58分钟。8、传动装置：由电动机、减速机、齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。 9、辅助设备 包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备加热翻钢剪切矫直冷却探伤热处理酸洗等设备。 10、起重运输设备：吊车、运输车、辊道和移送机等。 11、附属设备：有供、配电、轧辊车磨，润滑，供排水，供燃料，压缩空气，液压，清除氧化铁皮，机修，电修，排酸，油、水、酸的回收，以及环境保护等设备。轧钢机机架轧辊2.5轧机的结构形式轧机的结构形式和性能主要决定于轧辊的布置形式和主机座的布置形式，如图6。 二辊轧机：结构简单、用途广泛。它分为可逆式和不可逆式。前者有初轧机、轨梁轧机、中厚板轧机等。不可逆式有钢坯连轧机、叠轧薄板轧机、薄板或带钢冷轧机、平整机等。80年代初最大的二辊轧机的辊径为1500毫米，辊身长3500毫米，轧制速度37米秒。 三辊轧机：轧件交替地从上下辊缝向左或向右轧制，一般用作型钢轧机和轨梁轧机。这种轧机已被高效二辊轧机所取代。 劳特式三辊轧机：上下辊传动,中间辊浮动,轧件从中辊的上面或下面交替通过。因中辊的直径小，可减少轧延力。常用于轧制轨梁、型钢、中厚板，也可用于小钢锭开坯。这种轧机渐为四辊轧机所取代。 四辊轧机：工作辊直径较小，传递轧制力矩,轧延压力由直径较大的支承辊承受。这种轧机的优点是相对刚度高、压下量大、轧延力小，可轧制较薄的板材。有可逆和连轧两种，广泛用作中厚板轧机、板带热轧或冷轧机以及平整机等。 五辊轧机：有两种，一种是C-B-S(接触-弯曲-拉直)轧机，它是一种带有使轧件弯曲的小直径（为工作辊的1/20）空转辊的四辊轧机，其压下量比通常的四辊轧机大许多倍。轧件围绕小空转辊发生塑性弯曲变形，可轧制难变形的金属和合金带材。另一种是泰勒轧机，中间小辊的位置可沿轧机入口或出口方向调节，以保持轧件正确的厚度，用来轧制厚度公差很小的不锈钢、碳钢和有色金属带材。 HC轧机：高性能的、可控制辊型凸度的轧机。相当于在四辊轧机的工作辊与支承辊之间增设一对可轴向移动的中间辊，并将两中间辊辊身的相应端部分别调整到与带钢两边缘对应的位置，以提高压力分布和工作辊弹性压扁的均匀性，保证带钢的尺寸精度并可减少其边缘的超薄量和开裂等缺陷。HC轧机宜用作冷轧宽带钢。轧辊的布置形式 偏八辊轧机：它是四辊轧机的变型。工作辊直径为支承辊的1/6，且作相对的偏移,以防止工作辊的水平弯曲，轧制力比四辊轧机小一半。工作辊的稳定性好、水平刚度高，可用以轧制须用二十辊轧机轧制的部分产品。它的结构及其调整却比二十辊轧机简单得多。这种轧机可改装为二、四、八、十六辊几种型式，适宜多品种的需要，因而又称多用途轧机。它有可逆和连轧两种，用于冷轧难变形钢、硅钢和有色金属带材。 六辊轧机：由一对工作辊和两对支承辊组成，有较稳定的辊系。但它的刚性与四辊轧机相仿，且操作不便，因而应用不广，一般用于轧制高精度海底电缆的铜带。 多辊轧机：有十二辊、二十辊和三十六辊 3种型式。轧机中部一对直径最小的轧辊是工作辊，其余均为支承辊。它具有相对刚度高、压下量大、轧延力小、可轧极薄的带材等优点。初期的多辊轧机由工作辊传动，后来用中间支承辊传动。可轧制宽 2001000毫米，厚0.020.0015毫米的箔材。 行星轧机：两个大直径支承辊带动两组行星辊系,板坯或扁锭一次通过即可热轧成薄带,压下率达9095%。若在前道工序配以连铸机，后道工序配以平整机则可简化热轧带钢的生产工艺。大型行星轧机的辊身长度可达1450毫米。2.6 轧钢机的发展现状和发展趋势2.6.1轧钢机械发展概况带钢热连轧机成套设备的技术发展特点(1) 不断改善产品质量，具体技术主要有1)精轧机组采用液压AGC技术，使带钢厚度公差提高到30um；2)精轧机组采用板形控制技术，使带钢横截面凸度、平坦度和边部减薄量精度指标不断提高；3)精轧机组采用液雁AWC，使带钢的宽度精度不断提高：4)采用新的除鳞技术、层流冷却技术、全液压卷取机等新技术不断提高带钢表面质量和力学性能。(2) 发展连铸热轧连续化生产。通过采用较厚中间坏、保温罩，热卷箱、局部加热等新技术，有效实现节能降耗和节省投资，优化加热和废气利用，进一步发展节能技术。(3) 发展无头轧制技术。带钢热连轧采用无头轧制技术是20世纪90年代发展起来的全新技术，也是当代最先进的热轧带钢生产技术。(4)采用多缓计算机控制，大力提高全线自动化水平。2.6.2宽厚板轧制技术的发展特点 1.高尺寸精度轧制技术，近年来用户对钢板尺寸精度、板形、表面质量、材质性能提出了更高的要求，如板厚公差为(0 20 4)mm，板宽公差为（46）mm，钢板的旁弯要求全长小于5mm，从而推动了以厚度、宽度板形控制为主的高精度轧制技术的进一步发展。 1）厚度控制：在靠近轧机处设置射线测厚仪，使监控及反馈控制能快速应答，从而提高钢板全长的厚度精度； 2)宽度控制：设置了液压AWC系统，宽度控制精度已达5 -7mm3)板形控制：以往厚板轧制以辊肜和弯辊装置作为凸度和平坦度的基本控制方法现在的厚板轧机采用工作辊移动+强玎弯辊、成对变叉辊轧机和连续可变凸度轧机的方法，且全宽度的凸度控制值已达40um的水平。 2.平面面板形控制技术。厚钢板在成形轧制和展宽轧制阶段的不均匀变形使轧制后的钢板增加了切头、切尾和切边的损失，此项金属损失在以往的常规轧制方法中占5以上。为此，先后开发出MAS平面形状控制法、狗骨轧制法、TFP技术及轧制“免切边钢板”。 3.控制轧制和控制冷却技术。将钢板的控制轧制和随后的加速冷却工艺过程统称为TMCP工艺。采用控轧控冷技术，可以生产综合力学性能和焊接性能均优良的高强度结构钢板。2.6.3冷连轧成套没备的技术发展特点 1.扩大产品品种规格。由于市场对冷轧带钢品种规格的需求不断扩大，特别是IF钢的应用增加,冷连轧的产品规格也在不断增加。产品品种的不断扩大，涂镀层深加工产品产量迅速增加。 2.改善产品质量。提高带钢尺寸精度和力学性能。为此，从冶炼到热轧、冷轧，采用了一系列技术措施，发展了许多新工艺和新设备。对于冷轧带钢来说，表面质量是一个极其重要的参数。为了对缺陷进行自动检测、分类评价，研究了多种表面检测系统。 3.提高生产能力。生产能力取决于轧制速度、轧制的装备水平、操作水平等诸多因索，且与机架数量、轧机规格、轧制品种、冷却润滑条件、轧辊轴承性能、弧形齿接轴的应用等有关。 4.增大巷重。增加卷重可以提高轧速，增加产量。提高成品率和操作效率。但是鉴于大卷重和大卷径要增加设备备的承载能力和操作困难，目前卷重一般采用2540 t。 5.台理分配胜下率。冷连轧机压下率的分配前面机架较大而后面机架较小以控制板带平直度。五机架连轧机的总压下率为8090，六机架为9094。 6.增大主传动电机功率。轧制速度和产量的提高。使轧机的电机功率呈上升趋势。按单位带宽的装机容量计算。目前单位装机容量普遍提高。 7.大力提高全线电气控制和自动化水平。高压供配电系统采用集中监视技术。传动采用同步机交-交变频和PWM交流变频调速技术，采用了新型开放性PCS系统，系统的能力和可靠性大大提高。仪表控制系统全部采用PLC、DCS系统，各种控制仪表大多数采用带微机的“智能”仪表，并应用了宽范周温度和压力补偿、在线自诊断、双向通信、远方检查和调整等技术，极大地提高了测量控制精度和可靠性，大幅度减少了设备故障维护工作量。增强了产品质量的在线检测，如针孔仪、激光表面缺陷检测仪和电磁感应带钢内部缺陷检查仪等在线检测仪表，使保证产品质量的手段提到了更高的层次。2.6.4中小型型钢连轧机的装备技术 1.高刚度、高精度精轧机，如二辊预应力轧机、四立柱短应力线轧机、红圈轧机、悬臂辊式轧机、组合轧机、大Y形轧机等。 2.大压下量轧机，如三辊行星轧机、三辊可逆式轧机、1 5单元紧凑式轧机、高刚度闭口式轧机、摆锻轧机等。3.新型特殊轧机，如万能H型钢轧机、万能H型钢轧边机、立平交替布置组合轧机、平立可转换轧机、变截面轧机、轴轧机、零件轧机等。4.轧机滚动轴承化。 5.快速换辊技术，采用成对快速换辊、整体快速换辊等。 6.导卫滚动化，采用油气喷雾润滑的滚动导卫用光学对中仪调整，确保轧件质量减少轧废。 7.轧辊高强耐磨复合化。精轧机用碳化钨轧辊、合金钢轧辊、组合轧辊等，以提高产品质量和轧辊寿命。8.钢坯检查修磨线。9.穿水冷却装置。10.高精度定径机，有VH组台式、多辊式，具有刚度高、结构紧凑、占地少等优点。11.在线激光测量装置。测量精度达1.04mm，并进行大屏幕显示和统计分析。12.在线钢材缺陷检测装置。13.在线红外线轧件温度测量装置。14.钢材制动夹尾装置，增速与制动装置。15.长尺齿形步进式冷床，具有分钢、矫直、齐头、均匀冷却、钢材编组等功能。16.强力卷取机，卷取大断面棒材。17.强力冷剪切机和强力冷锯机。18.变辊距矫直机。2.6.5未来轧钢机发展趋势80年代以来，大容量、高参数、连续化和自动化的成套轧延设备成为发展的重点。如2050热连轧机，年产量400万吨，粗轧区有轧机5台，精轧区有轧机7台和地下卷取机3套，最大轧制速度为25米秒，总重量63231吨，总装机容量211022千瓦,其中主电机为93100千瓦。又如新型45或Y型无扭线材轧机，轧制速度为6580米秒,盘重超过4吨,尺寸精度为0.1毫米，四线轧制年产量达 100万吨。现代化轧机的主机已广泛采用计算机控制。在使用多级计算机的全自动化生产过程中，计算机控制已扩展到储运、加热、精整、热处理、表面清理、镀层和剪切等辅助工序。随着微处理机的发展，它已被用于分别控制冷轧机的各部分功能。这种控制方式可简化程序的编制，具有灵活可靠、投产时间短和经济效益好等优点。轧延机械的发展注重节能、成材率、质量、品种等综合经济指标的提高。发达国家致力于现有轧机的更新和改造，新建的大型轧机有减少的趋势，生产新型材料的中小型轧机将得到进一步的发展。连铸机将取代初轧机，并进行直接轧制。线材和棒材的无头轧制技术的发展，使小方坯连铸机与连轧机组成一体。带钢冷轧机的发展方向是无头全连续轧制。3.设计计算3.1现代设计方法及其特点现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，它运用了系统工程，实行人、机、一体化设计，使设计思想，设计进度设计组织更合理化，现代化。大量采用动态分析方法，使问题分析动态化；设计进程和战略；设计方案和数据选择的广义优化；计算，绘图等计算机化。所有人以动态，优化，计算机来概括其核心。现代设计方法设计原则：1. 创新原则：设计本身就是创造性思维活动，只有大胆创新才能有所发明，有所创造。但是今天的科学技术已经高度发展，创新往往是在已有技术基础上的结合。有的新产品是根据别人的研究试验结果而设计，有的是博采众长，加以巧妙组合。因此，在继承的基础上创新是一条重要原则。2. 可靠原则：产品没计力求技术上先进，但更要保证使用中的可靠性，即无故障运行时间的长短，足评价产品质量优劣的一个重要指标。所以，产品要进行可靠性设计。3.效益原则：在可靠的前提下，力求做到经济合理，使产品“价廉物美”，这样才有较强的竞争能力，创造较高的技术经济效盘和社会效益。也就是说，在满足用户提出的功能要求的条件下，要有效地节约能源，降低成本。4.审核原则：设计过程是一种设计信息加工、处理、分析、判断决策、修正的过程。为减少设计失误，实现高效、优质、经济的设计，必须对每一设计程序的信息随时进行审核，决不允许有错误的信息流人下一道工序。实践证明产品设计质量不好，其原因往往是审核不严造成得。因此适时而严细的审核是确保设计质量的一项重要原则。3.2 传动方案拟定整个轧延装置由电机带动，固定在底座上。轧延系统和压下系统分别由两部不同的电机提供动力。上下轧辊的转动来自主电机，压下丝杠的转动来自机架上的副电机。主电机连接着主联轴节，主联轴节连接着主齿轮座（即主减速箱），主减速箱连接着两个连接轴，两个连接轴成上下布置，分别连接轧机的上下两个轧辊。上下两个轧辊通过轴承座分别固定在上下两个夹具当中，夹具镶嵌在机架里。下夹具固定，上夹具可上下移动移动一定的距离，即下轧辊固定不动，辊缝的调节是通过调整上轧辊来实现的。而固定上轧辊的上夹具的上下移动又是通过压下丝杠的转动来实现的。副电机连接着副联轴节，副联轴节连接着副减速器，副减速器通过齿轮传动将动力传给蜗杆，再通过蜗轮蜗杆部件将动力传给压下丝杠，压下丝杠的转动再转化为压下板的上下移动，压下板的上下移动转化为上夹具的上下移动，上夹具的上下移动最终转化为了上轧辊的上下移动，以此来调节辊缝。3.3电机的选择根据设计要求，压下电机选用冶金系列电机，型号YZR180L-8，输出功率=13KW,输出转速=700r/min。3.4 压下系统传动参数的分配计算3.4.1传动比的分配：单级减速器传动比=0.608，蜗杆蜗轮传动比，锥齿轮传动比3.4.2各部分传动参数电动机：=13KW,=700r/min。T177.4Nm传动轴1：经1级直齿圆柱齿轮传动，=0.975则p=12.675KWn=1151.4r/min，T=105.13Nm经过联轴器传动后=0.98，=103Nm经过蜗杆蜗轮传动后，单头蜗杆，,，2298.78Nm经过标准锥齿轮传动，6级精度=0.985，=4202Nm。4.压下系统主要零件设计计算4.1联轴器的类型和型号传动轴1所选用的联轴器左侧为YL7，右侧为两个半联轴器型号为YLD7。4.2蜗杆的设计计算4.2.1传动强度计算计算公式。材料的弹性影响系数，45钢蜗杆与铸铁蜗轮配，接触系数，查表得,K载荷系数， T扭矩，Nm 许用接触应力，=180MPa。则代入计算得。查表后选用参数为蜗轮蜗杆模数m=5，蜗杆直径=mq=50mm，蜗杆特性系数q=10，蜗杆头数=1，蜗轮齿数=31，蜗轮分度圆直径=5*31=155mm变位系数=-0.500，蜗杆齿顶圆直径=50+215=60，蜗蜗轮宽度B=600.75=45mm，本设计选取B=40mm。4.3内花键轴的设计4.3.1轴的强度校核计算设计公式空心轴内径与外径的比值，既，通常取0.50.6，本设计取=0.55。 n轴的转速，本设计中n=20r/min。 P轴的功率,P=8.8KW。=，查表得=120。计算后得d110.75mm。综合考虑后选取d=135mm。4.3.2轴的结构设计算轴的结构设计如下图轴的结构设计4.3.3键的选择轴与齿轮能连接的键的选择根据GB 1095-79，选择A型平键，b=28，h=16。4.3.4轴承的选择与内花键轴配合的轴承的选用：类型：圆锥滚子轴承型号：根据GB297-94选用30220与圆锥轴配合的轴承的选用：类型：圆柱滚子轴承型号：N320E4.4标准锥齿轮的计算4.4.1齿根弯曲疲劳强度计算公式为 K载荷系数，扭矩，=2298.78Nm，齿形系数，查表得=2.40，应力校正系数，查表得=1.67齿宽系数，本设计取=小锥齿轮的齿数，本设计中选取=22 u齿数比，u=1.82弯曲疲劳强度极限，查表后=900MPa计算后的m4.715综合考虑选取m=6。4.4.2齿面接触疲劳强度计算设计公式为材料弹性影响系数，=189.8MPa K 载荷系数，接触疲劳强度极限，查表后得=960MPa， 齿宽系数，本设计取=， 扭矩，=2298.78Nmu齿数比，u=1.82。经过计算后的，综合考虑=150mm。则标准圆锥齿轮设计参数为模数m=6mm，大锥齿轮齿数=40，大齿轮分度圆锥角=arc tan=62.3，大锥齿轮分度圆直径=240mm，小锥齿轮齿数=21，小锥齿轮分度圆锥角=90-62.3=27.7，小锥齿轮分度圆直径=126mm。大锥齿轮的结构设计=135mm，=1.6=240mm，l=（1-1.2）=150mm，C=(3-4)m=（18-24）mm，本设计选取C=20mm，=d+2cos=246mm，=-2（+）m cos=233mm，R=0.5=141.5mm，B47，本设计选取B=40mm，=-（10-14）m=（162-186）mm，本设计选取=170mm，=(4-8)mm，=0.5(+)=205mm=(0.2-0.3)(-)=(14-21),本设计选取=16,=0.5m=3mm.4.5压下螺杆的设计4.5.1耐磨性计算计算公式d0.8字母所代表含义F压下力，由任务书给出为2000N。d公称直径。对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取值范围1.22.5，本设计中选取=2。许用压力，本设计材料为钢-钢的螺杆螺母所以本设计选取=10MPa。则d0.8=8mm。综合考虑轧辊、夹具等的重量，并且查阅机械设计课程设计手册选取d=40螺距p=7，则外螺纹小径=d-8=38，转速n=30r/min，压下速度=3.5mm。4.6副减速箱的设计副减速箱的设计主要是齿轮啮合的设计4.6.1齿根弯曲疲劳强的设计计算公式：m， K载荷系数， 扭矩，=105.13Nm，齿形系数，查表得=2.40，应力校正系数，查表得=1.67，齿宽系数，本设计取=，大齿轮的齿数，本设计中选取=40，弯曲疲劳强度极限，查表后=900MPa。计算后的m2.715，综合考虑选择选择m=3。5.润滑4.1 润滑方法轧辊轴承的润滑原则上与其他滚动轴承的润滑基本一致，只是轧辊轴承的工作条件比较恶劣，其工作性能能否获得有效发挥在很大程度上取决于轴承的润滑情况。轧辊轴承采用的润滑方法主要有脂润滑和油润
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