关于矫直机的设计与实现的毕业论文终稿

1、摘要矫直机是对金属棒材、管材、线材等进行矫直的设备。轧制出的钢材常 出现弧形弯曲、纵向和横向弯曲、瓢曲等缺陷，为此轧后钢材必须经过矫正。本 设计方案以太重集团生产的几种矫直机为参照，结合木案设计要求，设计了九辘 矫直机。本方案以弹塑性弯曲变形理论为设计依据。主要包括以下内容:矫直机 类型，矫直原理，矫直机结构的确定，矫直机基本力能参数计算、力能参数计算、 电动机功率计算、工作辘和支撑辘的结构设计与校核、压下机构的设计计算及校 核。关键词:矫直机;工作辗;支承辗;压下机构abstractstraightening machine is a equipment, which straighten

2、metal bar, pipe workpiece, wire and so on. after rolling，there are arch bending, vertical and horizontal bending, protuberance in steel strip. so it must be straightened. i consulted straightening machine of tai zhong group, combining with the design requiremcnts of the program, then designed the ni

3、ne roller straightening machine. the project is based on the theory of elasto-plastic bending. it includes the following: the type of straightening machine, the theory of straightening machine and the structure of straightening machine, the calculation of straightening machinc， s basic parameters, t

4、he struetural dcsign and the checking of the work roll and backup roll, the structural design and checking ofscrewdownkey words: straightening machine; work roll; backup roll; screwclown目录摘要iabstract ii目录 111一、刖吕 11.1课题研究的意义及现状11.2论文主要研究内容3二、方案确定42. 1矫直机类型42.2矫直原理62. 3矫直机结构8三、设计计算173. 1矫直机基本参数的确定173

5、.2辗式矫直机的力能参数确定19展望 35参考文献36致谢 37附件1 38附件2 46一、前言1.1课题研究的意义及现状在板带材的轧制生产中，由于轧件温度不均,变形不均及轧后冷却不均、 运输和其他因素的影响，致使轧制出来的产品常出现波浪弯和瓢曲等缺陷。为此 轧后钢材必须经过矫正，以达到国家规定的质量标准，满足用户的使用要求。为此 我们参照以往的矫直机设计资料，结合当前最新的矫直机设计技术设计了该型矫 直机。本设计方案以实用化、坚固耐用为根本设计思想,兼顾经济性。矫直技术属于金属加工学科的一个分支，已经广泛应用于日用金属加工 业，仪器仪表制造业,汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建

6、筑材料 业，机械装备制造业，以及精密加工制造业。矫直技术在广度和深度方面的巨大发 展迫切要求矫直理论能进一步解决一些疑难问题，推动开发新技术和研制新设 备。尤其在党的十六大之后，要求用信息化带动工业化，矫直技术也要跟上时代。 首先要在矫直机设计、制造、矫直过程分析、矫直参数设定及矫直质量预测等方 面搞好软件开发;其次要进行数字化矫直设备的研制，使矫直技术走上现代化的 道路，不断丰富金属矫直学的内容。矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产成品 的质量水平。矫直技术同其他金属加工技术一样在20卅纪取得了长足的进展, 相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较

7、明显。例 如矫直辗负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决,但其破坏作用的机理 直到20世纪80年代末才被阐明。另外，就矫宜理论的总体来看，仍然处于粗糙阶 段,首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辘数、槻 距、辗径、压弯量及矫直速度等;其次是许多技术现象如螺旋弯废品、矫直缩尺、 矫直噪声、斜辘矫直特性、斜辘辘形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述; 再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材,甚至不能包括 同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯距和矫直曲率等都缺少通用表达式。矫 直技术历史悠久，但其产生时间并未有确切的时间记载。但从文物发掘中看到我 国春秋

8、战国时期宝剑的平直度可以使人想象到当时手工矫直和平整技术已经达 到很高的水平。在我国古代人的生活与生产屮使用的物品与工具，小自针锥、大 到铁杵，都要求用矫直技术来完成成品的制造。手工矫直与平整工艺所用的设备 与工具是极简单的，如平锤、砧台等。对大型工件的手工矫直常借助高温加热进 行。古代人在矫直及整形的实践中认识到物质的反弹特性，确立了 “矫往必须过 正”的哲理，用之于矫直技术颇有一语道破天机之功。现代矫直机的快速发展是 从18世纪末的欧洲产业革命开始的。到19世纪30年代，冶铁技术发展起来，钢 产量迅速成倍的增长。到19世纪末期时,钢产量增加了 50多倍。钢材产量占钢 产量的比重也明显增加。

9、这时已经出现了锻造机械、轧钢机械和矫直机械。进入 20世纪，以电力驱动代替蒸汽动力为标志，推动了机械工业的发展。到1914年英 国发明了 212型五辗式矫直机，解决了钢管矫直问题，同时提高了棒材矫直速度。20世纪20年代,日本已能制造多辐矫直机。20世纪30年代中期,发明了 222型 六辗式矫直机，显著提高了管材矫直质量。20世纪60年代中期，为了解决大直径 管材的矫直问题，美国萨顿公司研制成功313七辘式矫直机。20世纪30到40年 代国外技术发达国家的型材矫直机及板材矫直机也得到了迅速发展，而且相继进 入到中国的钢铁工业及金属制品业。新中国成立前，在太原、鞍山、大冶、天津 及上海等地的一些

10、工厂里可以见到德、英、口等国家制造的矫直机。20世纪50 年代，苏联的矫直机大量的进入到中国，同时，世界上随着电子技术及计算机技术 的发展，工业进步速度加快，矫直机的品种、规格、结构及控制系统都得到不断的 发展与完善。20世纪70年代,我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成 果，同时也引进许多先进的矫直设备。如英国的布朗克斯矫直机;德国的凯瑟琳、 德马克连续拉弯矫直机及高精度压力矫直机；日本的薄板矫直机等。与此同时, 我国科技界一直在努力提高自己的科研设计和创新能力。从20世纪50年代起提 出的双曲线辘形设计的精确计算法及文献提出的矫直曲率方程式到80年代提出 的等曲率反弯车昆形计算法。此

11、外，以西安重型机械研究所为代表的科研单位和以 太原重型机械厂为代表的设计制造部门完成了大量的矫直机设计研制工作。进入 90年代之后，我国在赶超世界先进水平方而又迈出了一大步，一些新研制的矫直 机获得了国家的发明专利;一些新成果获得了市、省级部级科技成果进步奖;有的 获得了国家发明奖。如已经研制成功的双向反弯辘形2辘矫直机、复合转毂式矫 直机,平行辗异辗距矫直机及矫直液压自动切料机等。1.2论文主要研究内容本矫直机的主耍技术参数为:矫直材料q235,钢板厚度h4?16mm,最大板 宽b2100mm;矫肓温度400?600°c;矫肓速度0. 5?1. 5m/s;矫育辗辗距280mm; 径

12、 250mm;车昆身长2350mm, 5个上辘,4个卜车昆；支承车昆车昆径280mm、车昆身长900nmi、3 个上辗、4个下辗;最大开度140inni;压下装置釆用一台5. 5kw、1455r/min的交流 电机驱动；主电机一台、200kw> 980r/min>交流。根据设计要求，在本方案中， 设计计算了矫直机的基本力能参数，如馄距，馄径等;工作馄的结构与装配方案, 并对其进行了校核;支承辗的机构与装配方案，并对其进行校核;压下系统的结构 设计。二、方案确定2. 1矫直机类型2. 1. 1压力矫直机轧件在活动压头和两个固定支点间，利用一次反弯的方法进行矫直。这种 矫直机用来矫直大

13、型钢梁、钢轨和大直径（大于e 200 <1）300毫米）钢管或用作馄 式矫直机的补充矫直。压力矫直机的主要缺点是牛产率低且操作较繁重。压力矫 直机有立式（图2la）和卧式（图2tb）两种。2. 1. 2拉伸矫直机拉伸矫直机也称张力矫直机，主要用于矫直厚度小于0.6毫米的薄钢板 和有色金属板材。通常，辘式板带材矫直机只能有效的矫直轧件的横向或纵向弯曲（即二元 形状缺陷）。至于板带材的中间瓢曲和边缘浪形（三元形状缺陷）则是由于板材沿 长度的方向各纤维变形量不等造成的。为了矫正这种缺陷，需要使轧件产牛适当 的塑性延伸。在普通辘式矫直机上虽然能使这种缺陷有所改善，但矫直效果不理 想。这时需要采用

14、拉仲侨直方法。拉伸矫直的主要特点是对轧件施加超过材料屈 服极限的张力，使之产生弹塑性变形，从而将轧件矫直。图2-lj是矫直单张板材的钳式拉伸矫直机。这种设备生产率低且夹钳夹 住的部分要切除，造成的金属损耗太大。图2-lk是张力平整组。他能对成卷带材 进行粗矫,也能改善轧件的机械性能。图2-11是连续拉伸机组。它由两个张力辘 组成。拉伸所需的张力由张力辗对带材的摩擦力产生。这种矫直机主要用于有 色金属。图2-5是带有张力的辘式矫直机组。这种结构用于连续矫直高强度薄 带材。但因辗式矫直机的工作馄很难单独调整，同时，在张力作用下，工作馄容易 窜动，因而影响了矫直质量。目前，这种结构的矫直机己被拉伸弯

15、曲矫直机取代。2. 1.3拉弯矫直机曲的基本原理是当带材在小直径辘子上弯曲时，同时施加张力，使带材产 生弹塑性延伸，从而较平。这种矫直机组一般用在连续作业线上，可以矫直各种金 屈带材（包括高强度极薄钢板）o拉伸弯曲机组也可在酸洗机组上进行机械破鳞, 以提高酸洗速度。图2-1矫直机的基本类型2. 1.4管材、棒材矫直机管、棒材矫直的原理也是利用多次反复弯曲轧件，是轧件矫直。图2-lg是斜馄式矫直机。这种矫直机的工作幌具有类似双曲线的空间曲 线的形状。两排工作辘轴线相互交叉。管棒材在矫直吋边旋转边前进，从而获得 对轴线对称的形状。图2-lh是“313”型车昆式矫直机。这种矫直机的设备重量轻, 易于

16、调整和维修，用于矫直管棒材时，效果很好。图2-1 i是偏心轴式矫直机用来 矫直薄壁管。2. 1.5馄式矫直机在辐式矫直机上轧件多次反复弯曲而得到矫直。辘式矫直机生产率高而 且容易实现机械化,在型钢车间和板带材车间获得广泛应用。辗式矫直机的类型很多，在图2-1中图ch列出了几种主要的类型。图2-lc是上排每个工作辘可单独调整的辘式矫直机。这种调整方式较灵活，但由于 结构配置上的原因，它主要用于辗数较少、辗距较大的型钢矫直机。图2-ld是整 排上工作辘平行调整的矫直机。通常，出入口的两个上工作辘（也称导向辘）做成 可以单独调整的，以便于轧件的导入和改善矫直质量。这种侨直机广泛用来矫直 ri2mm以

17、上的中厚板。图2-le是整排上工作辘可以倾斜调整的矫直机。这种调 整方式使轧件的弯曲变形逐渐减小，符合轧件矫直时的变形特点。它广泛用于矫 直4毫米以下的薄板。图2-lf是上排工作辘可以局部倾斜调整（也称翼倾调整） 的矫直机。这种调整方式可增加轧件大变形弯曲的次数，用来矫直薄板。2. 2矫直原理若轧件具有单值曲率的圆弧，则用三个辗子使其反弯至曲率为，且连续通 过,即可完全矫直。但实际情况中，轧件的原始曲率沿长度方向往往是变化的，不仅是多值的,而且弯曲方向也不同，所以仅用三个辗子的矫直方法是不行的。为了 保证矫直质量，必须增加矫直辘的数量。辘式矫直机一般至少要五个工作辘。本 设计方案采用的是上下幅

18、平行排列的矫直方案，即上排车昆相对下排车昆平行排列， 集体升降,矫直吋所有上排辘子的压下量相同，除首尾辘外，其余各辘子处轧件弯 曲至相同的曲率。当时，矫直原始曲率为的轧件，若第2鶴使变为，第3辘使变为，由于弹性 变形不足和残余应力的影响，后面的辘子作用不大,轧件的残余曲率会接近于?0。 为了提高矫直精度，较彻底的消除残余曲率,必须。图2-2上下辗平行排列矫直原理图如上图所示，轧件的原始曲率为?0。通过第2车昆子后，变为，残余曲率为?， 通过第3鶴子后，变为和变为，残余曲率为？;通过第4辗子后，变为，残余曲率为？； 依次类推，残余曲率范围逐渐缩小，经若干辘子后,残余曲率趋于定值。若矫直机 的出口

19、辗的压下可单独调整，则可完全消除该定值的残余曲率，即轧件得到完全 矫直。实际上辘数是有限的，只能达到限定的矫直精度，若是轧件反复通过矫直机, 则起到增加馄数的作用，即可提高侨直精度。2. 3矫直机结构2. 3. 1工作车昆的布置方案按工作辘的调整方法和排列方式不同，工作辗的结构有以下儿种基本形 式：1）每个上辗可单独调整高度的。如图2-3a,每个上幅都具有单独的轴承 座和压下调整机构,保证任意调整高度。此外通常还可以移动机架的上部分相对 下部分进行集体调整。能够得到较高的矫直精度。但结构复杂，所以在实际中一 般辗数较少。2）上排辘子集体平行调整高度。如图2-3b, ±排辘子固定在一个

20、平行升 降的横梁上，只能集体上下平行调整，所以车昆子的压下量相同，结构比较简单。但 这种调整方式只能用较小的（甚至是最小的）有效弯曲变形，才能得到较高的矫直 精度,否则将出现较大的残余曲率。为解决上述缺点，通常出入口上车昆为单独调整 的。这种结构方案广泛应用于中厚板的矫直。3）上排辘子集体倾斜调整。如图2-3c,上排觀子安装在一个可倾斜调整 的横梁上，由入口至出口轧件弯曲逐渐减小，可以实现大变形，小变形俩种矫直方 案，能得到较高的矫直速度,调整也很方便，所以应用广泛。图2-3板材辘式矫直机上辘调整方案a-每个上辗单独调整;b-上辗集体平行调整;c-上辗集体倾斜调整图2-4混合排列的辘式矫直机a

21、-入口平行、出口倾斜;b-中间平行、俩端倾斜4）平行和倾斜混合排列的矫直机。如图2-4,-种是入口段为平行排列, 出口段为倾斜排列，增加了入口段轧件的大变形过程，可提高矫直质量。另一种是 中间为平行排列，俩端为倾斜排列，它不仅能提高矫直质量,而且可改善咬入条件 和作用于可逆矫直。2. 3. 2支撑馄的布置方案1）垂直布置。支承辘仅承受工作辘垂直方向的弯曲。这种布置形式仅用于辘径与车昆身长度比值较大的矫直机。图2-5板材矫直机支承辘的布置形式3-垂直布置；-交错布置；c-垂直和交错混合布置2交错布置。支承辘承受工作辘垂直方向的弯曲，矫直过程中工作辐比较 稳定。与垂直布置得想反，多用于工作辘辘径与

22、辘身长度比值较小的矫直机。3）垂直和交错混合布置。下排支承辗采用垂直布置形式，可漏掉鶴间的氧 化铁皮和其他物质，从而减轻辘面磨损，可提高辘子寿命。这种布置形式多用于矫 直带氧化铁皮的热轧钢板。图2-6双层矫直辗的矫直机示意图1-板材；2-工作辘；3-外层支承辘;4-中间支承辘4）双层支承辘。随着板材厚度的减小，矫直机工作辘辘径和辘距相应减小, 则支承辗直径可能受到限制，为加强支撑作用和扭转能力，增设大直径的外层支 承翟和改为内层支承辘（中间支承轮）传动。目前这种矫直机用于铝及铝合金薄带 的拉弯矫直机组中。对于板材，尤其是薄板，不仅在纵向上具有弯曲变形，而且在横向上也具 有弯曲变形,如瓢曲和浪形

23、，严重影响板形质量，因此，根据不同的矫直工艺要求, 支承辗乂分一段、二段、三段的和多段的若干种。右图2-7所示为三段式支承辘 矫直方案，其各段支承车昆可单独调整压下，沿工作辘长度方向可使带材产生不同 的变形，能够消除俩边或中间或一边的板形缺陷。上下各段可对称布置或交错布 置。 图2-7双边浪形（上），中间瓢曲（中），单边浪形（下）2. 3.3工作机座的结构形式1. 台架式这种矫直机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。立柱同时 也是压下螺丝。压下螺丝（或螺母）转动,可以调整上、下台架的相互位置,从而也 调整了矫直辘的压下量。中厚板矫直机大多是台架式的，它的上台架可以整体平行压下和整体倾

24、斜压下。整体平行压下，其压下机构是集体驱动的，如图2-8所示;整体倾斜压下 是由两套驱动装置完成的，如图2-9所示。图2-8集体驱动压下装置a两级蜗杆减速b两级蜗杆减速c圆柱齿轮-蜗杆减速图2-9整体倾斜调整台架式矫直机压下装置布置示意图a?圆柱齿轮-蜗杆减速b?两级蜗杆减速图2-1011-260/300x2300钢板矫直机总图1-压下传动装置;2、9-支承辘调节装置;3、7-上下支承辘;4、8-上下台架;6- 上下工作辘；10-紧固螺母；11-立柱；12-压下螺母；13-内齿圈；14 -平衡螺 母；15-托盘；16-平衡弹簧；17-手轮；18-压下螺丝；19-出入口工作馄图2-10是一台11

25、-260/300x2300矫直机的结构图，这种矫直机的结构特 点如下：1）矫直机上排辗是整体平行调整的（岀、入口工作车昆可以单独调整），因此, 上台架4只是由一台双输出轴 电动机分别通过两级蜗轮减速机同吋转动四个立 柱上压下螺母。压下装置中的四个立柱同时是压下螺丝，它们由螺母10固定在下 台架8上。在调整压下时，立柱不动,而是压下螺母12和平衡螺母14随上台架一 起移动。压下螺母同时也是压下减速机的蜗轮。为了消除压下螺母和螺丝z间的 间隙,装设了同步弹簧平衡装置。在托盘15上的平衡弹簧16通过拉杆平衡整个 上台架及上面机件的重量（过平衡）。压下螺母12与平衡螺母14由内齿套13联 接。托盘15

26、通过平面轴承支托在平衡螺母上。这种装置可使平衡弹簧随着台架 升降。在调整压下量吋，弹簧16不产生附加变形。2.牌坊式牌坊式矫直机的机架牌坊可以是开式的也可以是闭式的。图2-11是横切机组中的一台11辘矫直机结构图。它采用了闭式牌坊。矫直机上排工作辘既能整体平行调整,又能整体倾斜调整。牌坊式工作机座的特点是强度和刚性较好，馄子的调整和拆卸方便。故新设计的薄带矫直机常采用这种形式。它的缺点是结构较复杂，外形尺寸也较大。图2-1111-90/100 x 1700钢板矫直机总图1、4-牌坊架;2-上横梁;3-电动机;5-凹弧面移动滑座;6-凸弧面摆动横梁;7、10-支承辘;8、9-工作辘；11-小齿轮

27、；12-手轮；13-连杆；14-扇形齿轮；15-偏心 轴；16-压下螺母；17-压下螺丝；18-滑块；19-弧形导板；20-平衡梁；21-滚动轴 承;22-螺栓;23-螺母;24-楔块;25-支座;26-悬臂轴;27-轴承2. 3. 4主传动系统1机列布置机列布置是指电动机、传动装置和工作机座的总体安排。他取决于车间 内与之联系的设备布置情况、安置该矫直机的面积亦即传动装置的布置形式等。 图2-12是几种典型的机列布置示意图。图2-12a是机列布置中最简单的一种，扭矩由电动机经联合减速机传到 工作银。由于减速机与齿轮座放在一个箱体内，机列布置较紧凑，占地面积小，重 量轻，润滑集屮。但是，联合减

28、速机结构较复杂，比较不容易加工制造和维修。图2-12b是电动机经减速机传到齿轮座，齿轮座再通过儿根输出轴传动 工作辘的布置形式。这种布置方式屮的减速机与齿轮座的结构均较简单,但机列 长度较长。当电动机功率超过6080千瓦时，通常采用双电机驱动（表2. 2图c）。 这样不仅可以使减速机负荷均匀,而且可缩短机列长度。一般情况,这种布置方式 的机列总宽均不超过工作机座的宽度,故适于在连续机组中布置。图2-12d除具有图b、c的优点外,还有机列总长度较短的优点，只是这种 布置形式需要使用较为复杂的伞齿轮减速机。图2-12几种典型的机列布置示意图图2-12e与图2-12d相似,但是釆用了球面蜗轮减速机。

29、一般只在齿轮座 必需采用两根相距较远的输入轴时，才使用这种布置形式。图212e与图2-12d 所示的机列其宽度很大，只是在机列长度受限制时，才采用。2. 主传动系统主传动系统包括减速机、齿轮座和万向联轴节等。（1）减速机。在矫直机主传动系统中，减速机除有减速作用外，还有均衡分 配传动扭矩的作用，因此也称减速分配器。它有三种主要形式：圆柱齿轮型、圆柱 -圆锥齿轮型和蜗轮型。在这种形式中，每种又可分为单支（指单根输出轴）、双支、 三支和四支等几种结构（图2-1） o在辗数大于7的矫直机上，不易使用单支减速分配器。这是因为传递的总 扭矩大，齿轮座的齿轮尺寸也大，使齿轮座输出轴的间距很难与矫直机辘间距

30、相 适应。因此，在辘式钢板矫直机上,大多使用多支的减速分配器，这样也可使齿轮 座的载荷均匀。由于矫直机的第三馄（或第二馄）受的矫直扭矩最大，因此，对该馄要尽可 能由减速机的一根输出轴经齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷。优势，为适应 矫直机在连续机组中的安装，将矫直机设计成可以双向进料的结构。这时，矫直机 另一端的第三辘（或第二辗）也由减速机的一根输出轴传动。在这种情况下，减速 机屮心距总和应等于齿轮座两边第三轴或第二轴z间的距离（图2-1） o这一值受 齿轮座最大中心距的限制。齿轮座最大中心距是按照矫直辗最大中心距和万向接轴的长度以及接轴 倾角不超过6°的条件确定的。在综合考虑上述

31、因素后，选定减速机中心距，然后 对减速机、齿轮座的齿轮和轴进行强度校验。如计算结果不能满足，则考虑增加 减速机支数。在某些情况下，也可将直接传动第三辘改为传动邻近的车昆，以改变齿 轮座的负荷分配情况。圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单，因此在矫直机主传动系统中获 得广泛应用。在制造能力许可下，也可使用联合减速机。将减速机和齿轮座连成 一个整体,可减少传动件，且结构紧凑，能减小机列总长度。（2）齿轮座一般情况，为防止钢板在工作辗间打滑,车昆式钢板矫直机所有的工作辗都 是驱动的。齿轮座的作用是将减速机传来的扭矩分配给各个矫直轻。齿轮座输入轴数目与减速机的支数相同。每根输入轴带动一组齿轮。在 输入轴

32、数量较多时，各组齿轮之间互不联结，以避免功率传递路线闭合，恶化齿轮 啮合条件。按照齿轮的啮合列数，可分为单列齿轮座和多列齿轮座。单列齿轮座的制 造、安装简单，各齿轮轴和轴承可以通用且齿轮轴的刚性高。一般在工作辘距小 于50毫米时，一采用这种形式。与单列齿轮座比较，多列齿轮座的总中心距小, 因为每对齿轮的齿宽是根据传递的扭矩确定的，同吋，齿轮避免了重复啮合，因而 可适当减小中心距。多列齿轮座的齿轮轴刚性较低。为保证齿轮轴的刚度，通常 只在辗距大于50毫米时才采用这种结构。由于在矫直机的功率屮，轴承摩擦损耗占得比重较大,所以齿轮座、减速 机和矫直机本体一般均采用滚动轴承。(3) 万向联轴节由于齿轮

33、座的总中心距大于矫直机的总中心距，因此齿轮座输出轴与矫 直鶴釆用万向联轴节联接。矫直机上常用的万向联轴节除了一般的滑块式叉头扁头型外，在辘径小 于120毫米时，也采用球型万向联轴节。球型万向联轴节有多种型式。图2-12 是钢球上带有十字槽的结构。齿轮座传动端的叉头6通过方槽孔,套在齿轮座输 岀轴上，叉头6的另一端通过带槽的球2 (见图2-12b)与叉头5相连接。同样工作 银端的叉头1也通过球2与叉头3相连。拆卸接轴时，需将花键轴上的柱销取下, 脱开接轴将轴折转90° ,即可将叉头从钢球上取下。在小辗距矫直机上也可采用简易型钢球万向接轴(图2-13) o这种联轴节 中釆用标准钢球(gb

34、308764),它只起定心作用，矫直扭矩是靠两插头的侧面直接 接触来传递的。这种联轴节结构简单，易于制造。拆卸时，松开钢丝6,去掉夹木 7,叉头3即可沿轴向取下。在有的矫直机上还采用滚动轴承较链式万向联轴节，其允许倾斜角度可达18°，但结构尺寸较大。图2-12带槽球形万向联轴节a-联轴节结构;b-球结构1-工作辘端叉头;2-带槽钢球;3-接轴叉头;4-接轴;5-接轴叉头;6-齿轮座端 叉头图2-13简易球形万向联轴节1-叉头i ；2-钢球;3-叉头ii ;4-接轴;5-导向键;6-紧固钢丝;7-夹木三、设计计算3. 1矫直机基木参数的确定3. 1. 1辘距t的确定辗距t的确定对保证矫

35、直机的矫直质量有重要影响。在矫直轧件时，其基本条件是轧件应产生弹塑性弯曲变形，例如，对钢板矫直机，根据1前面几个辘 子的反弯曲率必须满足下列条件：(3-1)显然，若板材的e已确定，则o s越大或h越小,反弯曲率半径p也应越 小。与此对应，矫直辘径d与辘距t也应越小。确定辗距的原则是既要保证轧件矫直质量，乂要满足辗子的强度条件。最 小允许辘距受辘子强度条件限制；最大允许辘距取决于轧件矫正质量。根据【1】得：(3-2)图3-1最大允许辗距i的确定如图31所示根据1 p369得最大允许辘距为：(3-3)根据经验值车昆距取1155mm3. 1.2辘径d的确定由下表可知道工作辗直径do. 95tl47.

36、 25imn圆整取d150min表3?1辘径与辘距的比值侨直机类型侨直机类型薄板矫直机0. 9?0. 95 厚板矫直机0. 7?0. 85屮板矫直机0. 85?0. 90型钢矫直机0. 75?0. 903. 1.3辗数n的确定增加辘数即是增加轧件的反弯次数，辘数增加有利于提高矫直质量，但也 会增加轧件的加工硕化和矫直功率，为此，选择馄数的是在保证矫直质量的前提 下，使辗数尽量少。辗式矫直机常用的辗数如下表：矫直机类型 辗式钢板矫直机 辗式型钢矫直机轧件种类钢板厚度mm 中小型型钢大型型钢0.25-1.51.5-6 >6辘数n 19-2911-17 7-9 11-13 7-9因为用于矫直带

37、头 所以选择5车昆3. 1.4辗身l的确定辘身长度l取决于轧件最大宽度，根据1 得:lb+a (3-4)当 b200mm 时，a50mm ;当 b200mm 时，a 100"300mm。所以 l1380+3001680mm 取 l17003. 1.5矫正速度的确定矫直机的矫正速度主要由牛产效率确定，要与轧机牛产能力和所在机组的速度相协调。查1表11-6, 0. t6. om/s在此取0. 5m/so3. 2矫直力与矫直力矩的计算1.矫直力的计算即：图3. 1工作馄受力情况根据文献1可知，各车昆子上的力可以根据轧件断面的力矩平衡条件求出,(3. 5)式中：t ?矫直辘辘距。今假设第2、

38、3、4馄下轧件弯曲力矩为塑性弯曲力矩；由文献2,5-12得辗式矫直塑性弯曲力矩为n ?mm,其中:(42crmo为矫直辗屈服极限，550mpa。将上述三个假设代入式(3. 3),可得出各辘下矫直力的计算式为：39. 17kn117. 10kn156. 68kn117.10kn39. 17kn故作用在上下馄子上的压力总和为：+卄+469. 02kn (3.6)2. 矫直力矩的计算:矫直过程按照以下假设进行分析：认为各辗下的弯曲力矩均是塑形弯曲力矩；认为弹复变形不属于耗能变形；除原始曲率外，其余各辘下的残余曲率(也就是下一辘的原始曲率)都等于小 变形矫直方案中的残余曲率最大值；对具有原始曲率的轧件

39、,可假设其平均原始曲率为：式中的数值，对于钢板，h为轧件厚度。按照上述假设，矫直辘上的矫直力矩为：3.7其中，按照下列冋归经验公式可以近似计算：,mm故:mmo ,取大值：。将与代入式3. 7屮可得：kn?mm3. 3矫直功率的计算查文献1,馄式矫直机电动机功率可按下式计算：(3.8)式中：?总矫正扭矩，6475. 28kn?mm ;?作用在矫直辘上的压力总和，469.02kn ;?矫直车昆与轧件的滚动摩擦系数，对于钢板0.0002,如考虑可能出现较大 的滑动摩擦，则对于钢板0. 0008 ;?辘系轴承的摩擦系数，轴承;d?辗子直径，d 150 mm ;d?辘子轴承处直径，d65 mm;v?矫

40、正速度 m/, v0. 5m/s ;?传动效率，0. 7680. 723。所以电机功率：n64. 57kw上述计算表明，第三根辘子上受力最大,所以应对其进行强度校核。图3-3塑性变形折算系数a的计算图所以，查阅5，选用2台ytsz355m1-6型冶金用电机，其基本参数如下：额定功率为200千瓦 转动惯量为&05 kgm,额定转矩为1910側 重量为 1600 kg额定转速为980r/min 总长度为1650mm 宽度730mm,高度1010mm输出 轴轴径95mm3.2.4工作车昆的结构设计和强度校核(1) 工作辗的结构设计因上下工作辘结构相同，故取上工作轮为研究对象工作馄采用如图3-

41、4所示结构方案，查阅【3】选用42crmo为轧馄材料。 其拉伸强度极限1080mpa,屈服极限强度930mpa,取安全因数n5,则该材料的许用 应力186mpei因轴端尺寸已定，所以依据【4】7-351,初选轴承型号为hr65kbe52x+lo图3-4 1作馄结构简图上图中相关尺寸为:l2334o 5mmc 198mma2096mmd 150mmd65mmpp30%156. 6830%47. ookn图3-6轴端装配的详细设计方案(2) 工作辗的强度校核轴的计算简图如下：图3-7工作辘的载荷分析图上图中相关尺寸为：b 1380mml2096mmc 198mma2334mmd 150mmd65m

42、m如图3-4所示,辗身中央断面2-2处的弯曲力矩为：(3-11)则弯曲应力：(3-12)由弯矩图得 截面1-1处的弯矩为：15. 7kn?m弯曲应力为：则扭转应力为：(3-14)依第四强度理论校核得：(3-15)1t断面2-2断面均满足强度要求。(3) 轴承校核前面已初选工作棍轴承型号为23030c/w33调心鶴子轴承，基本参数如 下:d65mmd120mm b56mm基本额定动载荷为cr438kn图3-8轴承受力图每个轴承所受的径向力为：第三辘子所受轧制力因无轴向载荷，故所以径向当量动载荷：(3-16)其中载荷系数1. 2、1. &此处取1. 6轴承所受径向力kn轴承所受轴向力kn所

43、以轴承寿命：3-17)c基木额定动载荷knn车昆子转速 £对于滚子轴承所以轴承寿命符合要求4夹送车昆的设计与计算4. 1夹送辗的辗径计算夹送辘是为了改善矫直辘对板材的咬入条件而设置的。因此送料辘的压 下是弹性压下，其压力随板材的宽、厚不同而可以变化。在工作过程中，辗子压紧带材，带材受拉力t的作用。带材对上下辐子的水 平方向摩擦力可按下式计算：采用钢送料辘在冷状态下取0. 15,采用聚氨基甲酸或橡胶包层夹送辘时, 取。在此取。kn1 夹送辗的辗径：mm按照设计要求，在此初定500mm。2. 求岀辘子传递的功率p,转速n和转矩，并确定最小直径do1）已给岀夹送馄的张力为20kn,两个辗子

44、上的摩擦力10k¥,每个馄子传 递的功率p：p100.55kw?传动效率，0. 7680. 723。所以电机功率：车昆子的转速n:辗子的转矩:n?m2）初步确定馄子的最小直径：在此选辘子的材料为40,查文献3表15-3,选取112,故：在此初选d75mm。4. 2夹送辘的结构设计1.联轴器和轴承的选择最小直径d75mm,辗子直径250mmo联轴器的计算转矩：。考虑到转矩变化 很小,查文献3表14-1取1. 3。故3250nnio按照计算转矩应小于联轴器公称转 矩的条件,查文献1第二卷6-2-18,选用swc-180a-1655型标准伸缩焊接式万向 联轴器。参数如下：公称转矩t12.

45、5kn?m疲劳转矩t6. 3kn?m 2.滚动轴承的选择 因轴承同时承受有径向力和轴向力的作用，且径向载荷较人，故选取32220双列 圆锥滚子轴承。其内径dloonun,外径d 180mm,宽b46mmo 3.轴承座的结构设计 根据轴径大小与滚动轴承结构与尺寸，夹送辗轴承座的结构尺寸如图4.1所示： 图4.1送车昆轴承座结构4.根据轴的各部分尺寸和装配关系，作出夹送辘 的结构草图，如图4. 2:图4. 2夹送辘结构草图详细尺寸见图纸。4. 3夹送辘的强度校核由于夹送辗受到径向载荷，并且传递扭矩，应按照弯 扭组合來校核其强度。作出其受力分析图、弯矩图和扭矩图如下：图4. 3夹送辗受力、弯矩、扭矩

46、图求得:25kn;由弯矩图得1762551。在最大弯矩处进行弯曲校核(截面2-2)按照第三强度理论来进行强度校核, 即：1. 45mpal56mpa 符合强度要求危险截面处进行强度校核,按照第三强度理论来进行强度校核25. lmpal56mpa符合强度要求对轴头进行扭转校核所以轴头强度符合要求所以轴颈处材料选40cr,最小轴径d75mm是符合设计耍求的。故，最终确定夹送辗的结构参数:辗径500mm;最小肓径d75mm4. 4夹送车昆轴承的寿命校核图3-8轴承受力图每个轴承所受的径向力为：馄子所受轧制力因无轴向载荷，故其中载荷系数1. 21. &此处取1. 6轴承所受径向力kn轴承所受轴

47、向力kn所以轴承寿命：5047358.3h 3-17)c-一基本额定动载荷322knn馄子转速 £对于滚子轴承所以轴承寿命符合要求3. 2.5压下机构的设计计算参数要求：电动机压下速度v0. 5mm/s最大压下量为22mm牙型选择:考虑到螺杆要承载较大力,所以选择锯齿形螺纹，因为锯齿形螺纹 适用于单向受力条件，且承载力较大。(1) 压下螺丝直径为：(3-18)所以d其中,p为单个承载螺杆所受轴向力，即p (288+864+1048. 3+960)790. 08kn螺杆采用铸钢zg270-500,屈服极限270mpa根据相关设备经验值选取 d 180mm 查阅【4】5-26,螺距p8m

48、m 中径d2174mm 小径dll66. 116mm 与其配 合的内螺纹参数如下:174mm 168mm(2) 螺纹牙的强度校核如上图所示:螺纹牙危险截面a?a的剪切强度为(3-19)其屮，为零件材料铸钢zg310-570的许用剪切应力186f为单 个螺栓柱所承受的压力螺纹牙危险截面a?a的弯曲强度为：(3-20)其中，为螺栓材料铸钢zg310-570的许用弯曲应力310?372;b为螺纹牙根部的厚度；为弯曲力臂。满足强度要求。(3) 压下电动机的选择粗略计算整个压下部分的总重：(3-21)则单根螺柱的受重为p 84. 3kn则压下螺柱的传动力矩：(3-22)作用在一个压下螺丝上的力kn螺纹中

49、径 mm螺纹上的摩擦角。t螺距min螺纹升角，根据3得根据【1】得压下螺丝的电动机传动功率为：传动系统总的工作效率屯动机额定转速i传动系统总传动比根据计算结果选用ytsz?132s?4型号电机：额定功率5.5千瓦额定转矩 35 n?m 额定转速 1455r、/min 重量 80kg(3)压下机构减速器的选择压下机构总传动比查阅【6 16-79选用cw型圆弧圆柱蜗轮蜗杆减速器。型号标记:cw 125-10vif根据电动机的输出转速和总传动比查手册得:一级减速器选用cw型圆弧 圆柱蜗轮蜗杆减速器输入转速1465 r/min传动比10,中心距125mm。二级减速器因无标准减速器可选用，所以需另行设计。也选用cw型圆弧 圆柱蜗杆蜗轮参数如下：表3?3二级蜗轮蜗杆减速器主要参数传动比30.5 中心距a225mm蜗杆头数z2蜗轮齿数z261模数 m6.3 模数 m6.3蜗杆分度圆直径dlmq63mm 蜗轮分度圆直径d2384. 3mm蜗杆齿根圆直径dfl47. 88mm蜗轮齿根圆直径df2371. 9mm蜗杆齿顶圆直径 dal75. 6mm蜗轮喉圆肓径 da2391. 95mm齿顶高6.