2600mm中板矯正機(jī)設(shè)計(jì)【十一輥中厚板矯正機(jī)】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

2600mm中板矯正機(jī)設(shè)計(jì)【十一輥中厚板矯正機(jī)】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,十一輥中厚板矯正機(jī),說明書+CAD+SOLIDWORKS,2600mm中板矯正機(jī)設(shè)計(jì)【十一輥中厚板矯正機(jī)】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,mm,妹妹,中板,矯正,改正,設(shè)計(jì),十一,11,厚板 工作輥 工作輥剖視 壓下螺絲 壓下螺絲剖視 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 I 頁 2600mm 中板矯正機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化改造的實(shí)施，中厚板生產(chǎn)向著高效化、高質(zhì)量的方向 發(fā)展，對 厚度在 460 mm 的常規(guī)產(chǎn)品，各生產(chǎn)單位均采用了線上的多輥矯正設(shè)備，為了 滿足日益提高的板形、板面 質(zhì)量要求，多 輥矯正設(shè)備 得到了進(jìn)一步的發(fā)展。因此，我 對矯 正機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，以降低成本，提高效率、產(chǎn)量和質(zhì)量來滿足生產(chǎn)及客戶的要求。本 篇論文中，首先論述了矯正機(jī)的背景與發(fā)展?fàn)顩r，以及未來的發(fā)展趨勢，并根據(jù)當(dāng)前 實(shí) 際情況，考慮經(jīng)濟(jì)性和效率性等相關(guān)因素，對相關(guān)設(shè)備 做了合理選用；然后對本次設(shè)計(jì) 的中厚板矯正機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。該矯正機(jī)用于中厚板生產(chǎn)線，為四重十一輥矯正， 采用機(jī)械壓下，機(jī)架為預(yù)應(yīng) 力機(jī)架。在 設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先，確定了主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)， 并根據(jù)矯正力、矯正力矩和主 電機(jī)功率及工作特點(diǎn)選擇主傳動系統(tǒng)的電機(jī)類型和型號； 其次，確定了壓下系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)參數(shù)，并根據(jù) 驅(qū)動壓下螺 絲的驅(qū)動力矩和電機(jī)功率選擇壓 下電機(jī)的類型和型號；再次， 對壓下系統(tǒng)蝸輪蝸桿減速機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；再次，對工 作輥的強(qiáng)度和軸承的壽命進(jìn)行了相應(yīng)的校核；最后，討論了潤滑方式以及設(shè)備環(huán)保經(jīng)濟(jì) 可行性分析等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：中板矯正機(jī)；主傳動系統(tǒng)；壓下系統(tǒng)；矯正輥 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 II 頁 The Design of the 2600mm Plate Straightening Machine Abstract With the development of technology and the implement of Modernization, production of plate straightening moves towards efficient and high quality direction. For thikness of 460mm conventional Products, every production department adopts Multi-roll correction equipment. In order to meet the requirements of ever-inceasing plate types and quality of boards, the multi-roll correction equipment gets improved. Now we are studying and designing the straightening machine to reduce costs and improve efficiency, output and quality, meeting the requirements of production and our customers.In this thesis. Background, deveopment status and trend of straightening machine were firstly discussed and according to the present situation, considering economy and efficiency-related factors, I select some related equipment reasonablely and then have a corresponding design of the plate straightening machine. This straightening machine is used in plate straightening machine production line, choosing reversible straightening for 11 four-roll and with mechanical pressure and prestressed rack. In the design of calculating, firstly make sure the main drive system and according to the straightening force, correct torque, the main motor power and work characteristics, we choose types and models for the main drive system; then plan and check the reduction worm reducer system; next check the intensity of work roll and life-span of bearing; lastly, make sure ways of lubrication as well as economic feasibility analysis of equipment. Key words: Plate straightening machine；Main drive system；Pressure system；Straightening roller 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III 頁 目錄 摘要 .I ABSTRACT.II 1 緒論 .1 1.1 選題的背景和目的 .1 1.2 中厚板矯正機(jī)的分類 .1 1.2.1 熱矯正機(jī).1 1.2.2 冷矯正機(jī).2 1.2.3 熱處理矯正機(jī).2 1.2.4 壓平機(jī).2 1.3 2600MM 中板矯正機(jī)的主要產(chǎn)品和設(shè)備主要參數(shù) .2 1.3.1 主要產(chǎn)品.2 1.3.2 設(shè)備主要參數(shù).3 1.4 2600MM 中板矯正機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .3 1.4.1 主傳動系統(tǒng).3 1.4.2 機(jī)架.4 1.4.3 輥系.4 1.4.4 壓下裝置.5 1.4.5 活動橫梁.5 1.5 輥式矯正機(jī)的發(fā)展趨勢 .5 2 總體方案設(shè)計(jì) .7 2.1 主傳動系統(tǒng) .7 2.1.1 電機(jī).7 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV 頁 2.1.2 聯(lián)軸器.8 2.1.3 齒輪減速箱.8 2.1.4 分配箱.9 2.1.5 安全萬向接軸.9 2.2 壓下系統(tǒng) .9 2.2.1 蝸輪蝸桿減速機(jī).10 2.2.2 壓下螺絲和壓下螺母.11 2.2.3 離合器.11 2.3 矯正輥 .11 2.4 機(jī)架 .12 3 矯正機(jī)的基本參數(shù).13 3.1 原始數(shù)據(jù) .13 3.2 矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)基本參數(shù) .13 3.3 矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)力能參數(shù) .15 3.4 矯正機(jī)壓下機(jī)構(gòu)基本參數(shù) .20 3.4.1 壓下螺絲基本參數(shù).20 3.4.2 壓下螺母的基本參數(shù).20 3.5 矯正機(jī)壓下機(jī)構(gòu)力能參數(shù) .22 4 蝸輪與蝸桿的設(shè)計(jì).26 4.1 蝸輪的設(shè)計(jì) .26 4.2 蝸輪的校核 .29 4.3 蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算 .30 5 主要零件的強(qiáng)度校核 .32 5.1 工作輥的校核 .32 5.1.1 第三輥的壓力和傳動力矩.32 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 V 頁 5.1.2 第三輥的彎曲力矩和支反力.33 5.1.3 第三矯正輥強(qiáng)度.38 5.2 工作輥軸承的校核 .39 6 潤滑方式的選擇 .41 6.1 輥系的潤滑 .41 6.2 壓下蝸輪蝸桿的潤滑 .41 6.2.1 潤滑油的選擇.42 6.2.2 潤滑油給油方法及油量.42 6.3 壓下螺絲螺母的潤滑 .42 6.4 齒輪減速器中齒輪的潤滑 .43 7 設(shè)備的環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟(jì)可行性分析.44 7.1 設(shè)備的環(huán)保性分析 .44 7.2 設(shè)備的可靠性 .44 7.3 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性分析 .46 結(jié)論 .48 致謝 .49 參考文獻(xiàn) .50 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 緒論 1.1 選題的背景和目的 矯正機(jī)可以分為壓力矯正機(jī)、輥式矯正機(jī)、管棒材矯正機(jī)、拉伸矯正機(jī)(單張板材 矯正機(jī)和連續(xù)式拉伸矯正機(jī))和位伸彎曲矯正機(jī)等幾種類型。軋件在軋制、冷卻和運(yùn)輸 過程中，由于各種因素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷。例如鋼軌、型鋼和鋼管經(jīng)常出現(xiàn) 弧形彎曲；某些型鋼(如工字鋼等)的斷面會產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴(kuò)和扭轉(zhuǎn)；板材和帶材 則會產(chǎn)生縱向彎曲(波浪形)，橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為了消 除這些缺陷，軋件需要在矯正機(jī)上進(jìn)行矯正。 隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化改造的實(shí)施，中厚板生產(chǎn)向著高效化、高質(zhì)量的方 向發(fā)展，對常規(guī)產(chǎn)品厚度在 460 mm 厚度的情況，各生產(chǎn)單位均采用了線上的多輥矯 正設(shè)備，為了滿足日益提高的板形、板面質(zhì)量要求，多輥矯正設(shè)備得到了進(jìn)一步的發(fā) 展。在這個背景下，我選擇了 2600mm 中板矯正機(jī)為設(shè)計(jì)題目。其目的是通過中板矯 正機(jī)的設(shè)計(jì)，了解輥式矯正機(jī)的特點(diǎn)，矯正機(jī)的類型和發(fā)展趨勢，通過現(xiàn)場調(diào)研了解 中板矯正機(jī)在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，通過局部改進(jìn)使其進(jìn)一步完善，通過方案的選擇掌 握單體設(shè)備總體方案中的作用。對矯正方案及矯正工藝的確定；對機(jī)座形式、主傳動 機(jī)構(gòu)組成和作用、壓下機(jī)構(gòu)組成和作用、矯正輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及軸承形式等的了解。從 而提高了自己的綜合分析能力。對矯正機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)力能參 數(shù)的計(jì)算、壓下機(jī)構(gòu)力能參數(shù)的計(jì)算、主要零件的強(qiáng)度計(jì)算，進(jìn)而提高了設(shè)計(jì)能力和 計(jì)算能力。通過綜合知識的運(yùn)用，完成工程師的基本訓(xùn)練，理論結(jié)合實(shí)際，提高分析 問題解決問題的能力，同時掌握了查閱文獻(xiàn)、收集資料和專業(yè)外文翻譯的方法，為將 來走向工作崗位打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2 中厚板矯正機(jī)的分類 中厚板矯正機(jī)可分為熱矯正機(jī)、冷矯正機(jī)、熱處理矯正機(jī)及壓平機(jī)等四種。按其 功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別介紹。 1.2.1 熱矯正機(jī) 熱矯正機(jī)裝在軋機(jī)后面，將軋成后熱鋼板經(jīng)空冷、后快冷、或淋水降溫后進(jìn)行矯 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 正，矯正板溫一般在 600以上，750以下，而快冷后可達(dá) 450。矯正后板溫過高 時，冷卻中仍會產(chǎn)生瓢曲變形現(xiàn)象。過低的話，矯正力明顯增大矯正機(jī)距軋機(jī)一般達(dá) 7080m 以上，中間設(shè)置有淋水裝置，以調(diào)節(jié)板溫。 型式采用四重輥，輥數(shù)為 715 個，一般用 911 個，太多時使矯正機(jī)龐大。二重 式的橫向剛度太差，早以不采用。 鋼板矯正時串過矯正輥之間經(jīng)多次反復(fù)進(jìn)行彎曲變形，以消除瓢曲，同時要達(dá)到 鋼板殘余應(yīng)力非常小，內(nèi)外分布均勻的目標(biāo)。 1.2.2 冷矯正機(jī) 冷矯正機(jī)用于熱矯未矯平直或熱矯后產(chǎn)生不平直的個別鋼板。在冷態(tài)下進(jìn)行矯正， 矯正力比熱矯正大。型式與熱矯正機(jī)基本形同，但輥數(shù)比熱矯正機(jī)少 2 根以上。 布置一般在剪切機(jī)或熱處理線后面，不會直接影響到軋機(jī)生產(chǎn)，矯速比熱較低， 一般為 2060m/min，最低達(dá) 10m/min，最高達(dá) 90m/min。 1.2.3 熱處理矯正機(jī) 熱處理矯正機(jī)設(shè)在正火或回火熱處理處理線后，矯正熱處理后不平直的鋼板，對 象是冷狀態(tài)下矯正，因而采用冷矯正機(jī)，但也用于熱處理加熱后鋼板，故稱為熱處理 矯正機(jī)。其基本結(jié)構(gòu)與冷矯正機(jī)相同，如果只作為熱處理板矯正用，矯正能力就不需 要太大，考慮鐵皮硬與無水冷措施、矯正輥材質(zhì)硬度略比熱矯高一點(diǎn)，因此，也有采 用冷熱兩用矯正機(jī)型式。但熱處理后鋼板不會出現(xiàn)翹頭的問題，因而不需要壓頭輥裝 置，也可免去快速換輥措施。 1.2.4 壓平機(jī) 厚度大于 30mm 或頭尾端局部彎曲的鋼板，冷矯正機(jī)矯正很困難的情況，一般都 單獨(dú)布置，結(jié)構(gòu)多采用油壓式。 1.3 2600mm 中板矯正機(jī)的主要產(chǎn)品和設(shè)備主要參數(shù) 1.3.1 主要產(chǎn)品 該矯正機(jī)的產(chǎn)品主要有普通的低合金板、低壓容器板、鍋爐板、普碳板、橋梁板、 高強(qiáng)度船板、高壓容器板耐侯板、工程機(jī)械及管材用板等。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 如按用途可分為結(jié)構(gòu),包容及特殊第三類。(1)結(jié)構(gòu)類：包括船艦，建筑，工程機(jī)械， 橋梁及采油平臺等；(2)包容類：包括鍋爐，容器，管線及罐等；(3)特殊用途類：包括 坦克，防彈板，復(fù)合板，不銹板及工具模具等。 1.3.2 設(shè)備主要參數(shù) （1）矯正機(jī)型式:四重十一輥式 （2）最大矯正力:22000 KN （3）壓下方式:機(jī)械壓下 （4）設(shè)備總重:291 噸 1.4 2600mm 中板矯正機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圖 1.1 是 2600mm 中板矯正機(jī)，它主要由以下幾部分組成：主傳動系統(tǒng)、機(jī)架、輥 系、壓下裝置、活動橫梁等。 1主傳動系統(tǒng) 2機(jī)架 3輥系 4壓下裝置 5活動橫梁 圖 1.1 2600 中板矯正機(jī)m 1.4.1 主傳動系統(tǒng) 主傳動裝置由兩臺交流變頻電機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪減速箱、安全聯(lián)軸器、分配箱、 十一根安全萬向接軸等組成。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 減速箱的齒輪為中硬齒面，分配箱的齒輪為硬齒面。齒面潤滑采用稀油循環(huán)潤滑。 為了讓矯正輥軸頭能準(zhǔn)確方便的插入萬向接軸，矯正輥端部和萬向接軸頭部采用 內(nèi)外漸開線花鍵連接的結(jié)構(gòu)形式。 接軸采用十字型安全萬向接軸，接軸的一端與矯正輥傳動端相連，另一端與分配 箱相連。 1.4.2 機(jī)架 機(jī)架采用預(yù)應(yīng)力框架焊接結(jié)構(gòu)。由兩個上橫梁、兩個中間框架、底座、四根預(yù)緊 螺桿、八個螺母（四個液壓螺母）組成。機(jī)架的裝配是通過超高壓油泵給壓力油，使 四個拉緊螺桿受拉產(chǎn)生伸長，通過墊片填充液壓螺母與上部橫梁之間的空隙，從而實(shí) 現(xiàn)機(jī)架的組裝和預(yù)緊。立柱及機(jī)架斷面與 3500mm 矯正機(jī)接近。 1.4.3 輥系 1、工作輥裝置 上下工作輥裝置是進(jìn)行板材矯正的主要部件，上下工作輥交錯排列，上工作輥軸 承座固定在上活動箱體上。下工作輥的軸承座固定在機(jī)架窗口的下活動箱體上。工作 輥材質(zhì)為 4Cr5MoSiV1，輥身表面硬度 HRC56,輥面具有硬度高、良好的耐磨性等特點(diǎn)， 并且加工精度和表面光潔度高，提高了被矯鋼板的表面質(zhì)量。軸承采用調(diào)心滾子軸承 （SKF、FAG ） 。工作輥為內(nèi)部通水冷卻，上、下工作輥及前后導(dǎo)輥采用中空通冷卻水 冷卻（內(nèi)冷方式） 。 上工作輥的工作行程通過高精度的位移傳感器顯示，傳感器的升降位移量可在操 作臺數(shù)字顯示，顯示精度為0.01mm，并具有斷電記憶功能。 邊輥調(diào)整裝置布置在下排矯正輥兩端的邊輥下面，由液壓馬達(dá)、同步軸、螺旋千 斤頂組成，通過邊輥調(diào)整裝置可以實(shí)現(xiàn)邊輥的單獨(dú)垂直調(diào)整，邊輥調(diào)整量通過編碼器 傳到操作臺顯示，具有上下極限限位開關(guān)。 2、上下支承輥 除兩根邊輥設(shè)有二根支承輥外，其余九根矯正輥每根輥下面（上面）均設(shè)有四根 支承輥；并通過錯位板，使支承輥軸線與矯正輥軸線錯位 30mm，呈交錯布置形式。 支承輥輥身表面硬度 HRC48，支承輥軸承采用高承載能力的調(diào)心滾子軸承 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 （SKF） ，軸承潤滑采用油氣潤滑。 1.4.4 壓下裝置 壓下部分裝在橫梁上部，由交流變頻電機(jī)通過減速機(jī)減速，帶動 4 個壓下絲杠轉(zhuǎn) 動使活動橫梁沿機(jī)架內(nèi)側(cè)的滑板上下移動，同步軸采用離合器實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)整，可根據(jù) 板材厚度、寬度、材料及原始曲率調(diào)整其開口度大小，壓下工作行程-15+80mm。壓 下絲杠材質(zhì)為合金鋼,上部為漸開線花鍵導(dǎo)向，下部是軋鋼機(jī)用鋸齒形螺紋，承受矯正 力和實(shí)現(xiàn)輥系的上下移動，下端部是球面結(jié)構(gòu)，它可實(shí)現(xiàn)矯正輥系的前后傾動功能， 同時下部裝有起安全保護(hù)作用的液壓墊，當(dāng)操作者發(fā)生誤操作或矯正力過大時，矯正 過程中發(fā)生卡鋼現(xiàn)象時，用以使活動梁及上輥系快速抬起，工作輥的開口度增大，對 設(shè)備起到保護(hù)作用，同時油壓傳感器用來檢測矯正過程中矯正力的大小。 為了避免矯正時的沖擊，壓下裝置中裝有液壓平衡機(jī)構(gòu)，用以平衡上輥系及活動 橫梁的全部重量，消除壓下螺母與絲杠之間的間隙。壓下過平衡系數(shù)為 1.21.4。壓下 絲杠頂部裝有四個高精度的位移傳感器，它可通過 PLC 通訊系統(tǒng)與壓下交流變頻電機(jī) 形成位置閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)工作輥縫的精確調(diào)整，保證鋼板的矯正質(zhì)量。 1.4.5 活動橫梁 活動橫梁為焊接結(jié)構(gòu)件，其上裝有平衡液壓缸和液壓墊，下部裝有上活動箱體、 上工作輥、上支承輥。整體換輥時把活動橫梁與上活動箱體以及下活動箱體與機(jī)架的 連接（上部連接采用液壓彈簧方式，下部定位銷）脫開，輥系和上下活動箱體整體由 電機(jī)傳動鏈條裝置拉出設(shè)備本體。 1.5 輥式矯正機(jī)的發(fā)展趨勢 中厚板生產(chǎn)線在線的輥式矯正機(jī)以熱矯正機(jī)數(shù)量為多，總的趨勢是以發(fā)展大矯正力 的強(qiáng)力四重式矯正機(jī)為主，該系列設(shè)備總體趨勢如下： （1）用數(shù)字控制系統(tǒng)精確調(diào)整上矯正輥位置，并借助自動測厚儀自動控制矯正輥 負(fù)荷和在線過程計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動操作。 （2）高剛度矯正機(jī)機(jī)座，可滿足大矯正力條件下的使用，變形小，精度高。 （3）為了提高矯正效果，矯正機(jī)出口處的上(或下輥)可以單獨(dú)調(diào)整，且在矯正過 程也可以進(jìn)行調(diào)整。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 （4）上矯正輥可以橫向傾動，能分別調(diào)整各段支承輥，以改變矯正輥的撓曲，消 除鋼的單側(cè)或者雙側(cè)邊浪。 （5）下矯正輥可以沿矯正方向傾斜以調(diào)整矯正輥負(fù)荷。 （6）裝備液壓安全裝置和快速松開裝置以便在設(shè)備過載、卡鋼和停電時快速松開 矯正輥。 （7）上、下矯正輥和支承輥分別裝在各自的框架上，框架及其輥了可以側(cè)向移動 進(jìn)行快速換輥，實(shí)現(xiàn)輥系的線外整備(即擁有兩套以上的輥系裝備供給一套矯正機(jī)使用)。 （8）矯正機(jī)入口處裝有水或壓力空氣，以清除殘留的氧化鐵皮。 （9）在矯正輥入口處安裝一彎頭壓直機(jī)，消除頭部鋼板的上翹; (10) 為了避免矯正輥輥面的滑傷，輥面應(yīng)具有一定的硬度。對四重輥式矯正機(jī)必 須保證工作輥和支承輥的輥面硬度有一個差值。 隨著用戶對鋼板質(zhì)量要求的提高，輥式矯正機(jī)將向高剛度、大矯正力、針對鋼板 缺陷的專門功能結(jié)構(gòu)的方向上發(fā)展，并盡可能降低線上維護(hù)時間，通過自動控制和液 壓系統(tǒng)的提高來簡化制作結(jié)構(gòu)和操作使用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 主傳動系統(tǒng) 圖 2.1 是 2600mm 中板矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)圖，它的作用是將電動機(jī)的運(yùn)動和力矩 傳遞給矯正輥主傳動裝置。由兩臺交流變頻電機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪減速箱、安全聯(lián)軸器、 分配箱、十一根安全萬向接軸等組成。 1電機(jī) 2聯(lián)軸器 3齒輪減速箱 4安全聯(lián)軸器 5分配箱 6萬向接軸 圖 2.1 2600 中板矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)m 2.1.1 電機(jī) 1、交流電機(jī)和直流電機(jī) 直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快速、有較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提 供額定轉(zhuǎn)矩的性能，能承受頻繁的沖擊性負(fù)載。但直流電機(jī)也有其缺點(diǎn)，較交流電機(jī) 相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維護(hù)工作量大，使用場合也受到限制。 采用交流電機(jī)驅(qū)動，中間需要一個變速箱，一個齒輪座。采用這傳動方式的優(yōu)點(diǎn) 是：設(shè)備投資少,配套容易，使用和維護(hù)比用直流電機(jī)簡便，缺點(diǎn)是：傳動裝置需要增 加專門的變速箱，交流電動機(jī)分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩類。異步電動機(jī)按照定 子相數(shù)的不同分為單相異步電動機(jī)、兩相異步電動機(jī)和三相異步電動機(jī)。三相異步電 動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，成本低廉等。 綜合考慮，該矯正機(jī)采用交流電動機(jī)，為 SIEMENS 變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)，該 電機(jī)是 全 數(shù) 字 式 交 流 變 頻 矢 量 控 制 調(diào) 速 控 制 系 統(tǒng) 具 有 性 能 好 、 可 靠 性 高 ， 可 以 滿 足 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 各 種 不 同 控 制 功 能 要 求 ， 調(diào) 速 系 統(tǒng) 具 有 最 佳 自 優(yōu) 化 功 能 ， 并 提 供 完 備 的 監(jiān) 控 保 護(hù) 和 故 障 自 診 斷 功 能 ， 同 時 還 具 有 方 便 快 捷 的 網(wǎng) 絡(luò) 通 訊 功 能 ， 自 動 化 系 統(tǒng) 通 過 網(wǎng) 絡(luò) 可 以 對 傳 動 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 參 數(shù) 設(shè) 定 和 信 息 交 換 。 通過確定矯正力,從而來確定電動機(jī)的矯正 力矩。 2、電機(jī)臺數(shù)的確定 采用一臺電機(jī)占地面積小且維修便利,若采用多臺電機(jī)驅(qū)動，則可降低轉(zhuǎn)子的飛 輪轉(zhuǎn)矩，減少電機(jī)重量,降低電機(jī)價格。為了滿足矯正要求，該矯正機(jī)采用兩臺電動機(jī) 帶動矯正輥的驅(qū)動方式，其中一臺帶動五輥，另一臺帶動六輥。 2.1.2 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的種類很多，無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、 齒式聯(lián)軸器、滾子鏈聯(lián)軸器；有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性 柱銷聯(lián)軸器、星形彈性聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器。 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對位移。但因無彈性元 件，故不能緩沖減振。有彈性元件的撓性聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸 間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力，制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。 非金屬有橡膠、塑料等，其特點(diǎn)為質(zhì)量小，價格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而 減振能力強(qiáng)。金屬材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)則強(qiáng)度高、尺寸小而壽命較 長。 根據(jù)這些特點(diǎn)，2600mm 中板矯正機(jī)在電機(jī)和減速機(jī)之間，采用兩個彈性柱銷聯(lián) 軸器,在減速機(jī)和齒輪分配箱之間，采用兩個齒式聯(lián)軸器。 2.1.3 齒輪減速箱 減速機(jī)是將電動機(jī)較高的轉(zhuǎn)速變成矯正輥所需要的轉(zhuǎn)速,確定減速機(jī)的一個重要條 件是比較減速機(jī)極其摩擦損耗費(fèi)用是否低于低速電機(jī)之間的差價。 齒輪減速機(jī)可分為圓柱齒輪減速機(jī)、大功率齒輪減速機(jī)、斜齒輪減速機(jī)、平行軸 斜齒輪減速機(jī)、錐齒輪減速機(jī)、圓錐圓柱齒輪減速機(jī)等。 為了降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，同時降低了負(fù) 載的慣量。綜合考慮，該矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)采用的是兩臺四級傳動齒輪減速機(jī)。其中 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 減速機(jī)的齒輪為中硬齒面，分配箱的齒輪為硬齒面。齒面潤滑采用稀油循環(huán)潤滑。 2.1.4 分配箱 本矯正機(jī)齒輪分配箱的作用是將兩電機(jī)通過減速器傳來的轉(zhuǎn)速均勻的分配給十一 個矯正工作輥，并且實(shí)現(xiàn)上下兩排輥的轉(zhuǎn)速方向相反。 2.1.5 安全萬向接軸 萬向接軸最主要的作用就是起連接和將齒輪座、減速機(jī)、電動機(jī)的運(yùn)動和力矩傳 遞給矯正輥。 滑塊式萬向接軸是由軋輥端扁頭、帶叉頭的接軸、傳動端扁頭、襯瓦以及中間具 有方形或圓形的銷軸組成。它能傳遞的扭矩范圍較大，一般為 503000 。KNm 十字軸式萬向聯(lián)軸器，由兩個叉形接頭，一個中間聯(lián)接件和軸銷(包括銷套及鉚釘)所 組成；軸銷與互相垂直配置井分別把兩個叉形接頭與中間件聯(lián)接起來。這樣，就構(gòu)成 了一個可動的聯(lián)接。 該矯正機(jī)采用十字型安全萬向接軸，接軸的一端與矯正輥傳動端相連，另一端與 分配箱相連。為了讓矯正輥軸頭能準(zhǔn)確方便的插入萬向接軸，矯正輥端部和萬向接軸 頭部采用內(nèi)外漸開線花鍵連接的結(jié)構(gòu)形式。 2.2 壓下系統(tǒng) 圖 2.2 是 2600mm 中板矯正機(jī)壓下系統(tǒng)簡圖，它的作用是實(shí)現(xiàn)對上輥的調(diào)整，以控 制矯正的輥縫，達(dá)到良好的板材質(zhì)量。常用的是上輥調(diào)整裝置，由交流變頻電機(jī)、齒 輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、壓下螺絲和壓下螺母、傳動側(cè)與被動側(cè)由中間浮動軸聯(lián) 接，浮動軸端裝有電磁離合器等組成。 交流變頻電機(jī)通過減速機(jī)減速，帶動 4 個壓下絲杠轉(zhuǎn)動使活動橫梁沿機(jī)架內(nèi)側(cè)的 滑板上下移動，同步軸采用離合器實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)整，可根據(jù)板材厚度、寬度、材料及原 始曲率調(diào)整其開口度大小，壓下工作行程-15+80mm。壓下絲杠材質(zhì)為合金鋼,上部 為漸開線花鍵導(dǎo)向，下部是軋鋼機(jī)用鋸齒形螺紋，承受矯正力和實(shí)現(xiàn)輥系的上下移動， 下端部是球面結(jié)構(gòu)，它可實(shí)現(xiàn)矯正輥系的前后傾動功能，同時下部裝有起安全保護(hù)作 用的液壓墊，當(dāng)操作者發(fā)生誤操作或矯正力過大時，矯正過程中發(fā)生卡鋼現(xiàn)象時，用 以使活動梁及上輥系快速抬起，工作輥的開口度增大，對設(shè)備起到保護(hù)作用，同時油 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 壓傳感器用來檢測矯正過程中矯正力的大小。 1電機(jī) 2齒輪減速機(jī) 3蝸輪蝸桿減速機(jī) 4壓下螺絲 5電磁離合器 圖 2.2 2600 中板矯正機(jī)壓下系統(tǒng)m 為了避免矯正時的沖擊，壓下裝置中裝有液壓平衡機(jī)構(gòu)，用以平衡上輥系及活動橫 梁的全部重量，消除壓下螺母與絲杠之間的間隙。壓下過平衡系數(shù)為 1.21.4。壓下絲 杠頂部裝有四個高精度的位移傳感器，它可通過 PLC 通訊系統(tǒng)與壓下交流變頻電機(jī)形 成位置閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)工作輥縫的精確調(diào)整，保證鋼板的矯正質(zhì)量。 2.2.1 蝸輪蝸桿減速機(jī) 在設(shè)計(jì)選擇壓下裝置的電動機(jī)和減速機(jī)配置方案是十分重要的。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)壓下 機(jī)構(gòu)時，不僅應(yīng)滿足壓下的工藝要求，而且還應(yīng)考慮其他因素，如：電動機(jī)，減速機(jī) 能否布置得開；換輥，檢修導(dǎo)衛(wèi)和處理事故時，吊車吊鉤能否進(jìn)入，設(shè)備檢修是否方 便等。而且，蝸輪蝸桿減速機(jī)在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作 平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。它的最主要的特點(diǎn)是：一是在傳遞中，可以改變 90 度 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 方向；二是自鎖。所以此矯正機(jī)的壓下系統(tǒng)采用的是蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動。 2.2.2 壓下螺絲和壓下螺母 壓下螺絲一般由頭部，本體和尾部三個部分組成。頭部與上軋輥軸承座接觸，承 受來自輥頸的壓力和上輥平衡裝置的過平衡力。為了防止端部在旋轉(zhuǎn)時磨損并使上軋 輥軸承具有自動調(diào)位能力，我們可以把矯正機(jī)壓下螺絲的端部做成球面形狀，并與球 面銅墊接觸形成止推軸承。壓下螺絲的本體部分帶有螺紋，它與壓下螺母的內(nèi)螺紋配 合以傳遞運(yùn)動和載荷。壓下螺絲的尾部是傳動端，承受來自電動機(jī)的驅(qū)動力矩。壓下 螺母是平整機(jī)機(jī)座中重量較大的易損零件。我們采用稀油潤滑，螺母壽命可以提高 1.52 倍。 2.2.3 離合器 離合器工作原理是主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為 傳動介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以 暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動。離合器主要有機(jī)械 式、電磁式、液壓式、氣動式、離心式、超越式、安全式等類型。本矯正機(jī)的壓下系 統(tǒng)采用的是電磁離合器。 2.3 矯正輥 2600mm 中板矯正機(jī)的矯正輥由工作輥和支承輥構(gòu)成。 上下工作輥裝置是進(jìn)行板材矯正的主要部件，上下工作輥交錯排列，上工作輥軸 承座固定在上活動箱體上。下工作輥的軸承座固定在機(jī)架窗口的下活動箱體上。工作 輥材質(zhì)為 4Cr5MoSiV1，輥身表面硬度 HRC56,輥面具有硬度高、良好的耐磨性等特點(diǎn)， 并且加工精度和表面光潔度高，提高了被矯鋼板的表面質(zhì)量。軸承采用調(diào)心滾子軸承 （SKF、FAG ） 。工作輥為內(nèi)部通水冷卻，上、下工作輥及前后導(dǎo)輥采用中空通冷卻水 冷卻（內(nèi)冷方式） 。 上工作輥的工作行程通過高精度的位移傳感器顯示，傳感器的升降位移量可在操 作臺數(shù)字顯示，顯示精度為0.01mm，并具有斷電記憶功能。 邊輥調(diào)整裝置布置在下排矯直輥兩端的邊輥下面，由液壓馬達(dá)、同步軸、螺旋千 斤頂組成，通過邊輥調(diào)整裝置可以實(shí)現(xiàn)邊輥的單獨(dú)垂直調(diào)整，邊輥調(diào)整量通過編碼器 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 傳到操作臺顯示，具有上下極限限位開關(guān)。 上下支承輥除兩根邊輥設(shè)有二根支承輥外，其余九根矯直輥每根輥下面（上面） 均設(shè)有四根支承輥；并通過錯位板，使支承輥軸線與矯直輥軸線錯位 30mm，呈交錯 布置形式。 支承輥輥身表面硬度 HRC48，支承輥軸承采用高承載能力的調(diào)心滾子軸承 （SKF） ，軸承潤滑采用油氣潤滑。 2.4 機(jī)架 2600mm 中板矯正機(jī)的機(jī)架采用的是預(yù)應(yīng)力機(jī)架，機(jī)架采用預(yù)應(yīng)力框架焊接結(jié)構(gòu)。 由兩個上橫梁、兩個中間框架、底座、四根預(yù)緊螺桿、八個螺母（四個液壓螺母）組 成。機(jī)架的裝配是通過超高壓油泵給壓力油，使四個拉緊螺桿受拉產(chǎn)生伸長，通過墊 片填充液壓螺母與上部橫梁之間的空隙，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)架的組裝和預(yù)緊。立柱及機(jī)架斷 面與 3500mm 矯正機(jī)接近。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 3 矯正機(jī)的基本參數(shù) 3.1 原始數(shù)據(jù) 1、矯正鋼板參數(shù) （1）鋼板厚度： =（630 ）hm （2）鋼板寬度： =（15002300）b （3）鋼板材料：65Mn （4）鋼板屈服強(qiáng)度： =430MPas 2、矯正速度： =0.52.0m/s v 3、矯正輥數(shù) ：上矯正輥 =5 下矯正輥 =6nnn 4、壓下速度： =0.11mm/s壓 3.2 矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)基本參數(shù) 矯正機(jī)的基本參數(shù)包括：輥距 、輥徑 、輥身長度 、輥數(shù) 和矯正速度 。其tDLnv 中最主要的是 與 。矯正機(jī)基本參數(shù)的正確選擇對軋件的矯正質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸tD 和功率消耗等都有重要的影響。 1、輥距 的確定t 確定輥距 時，應(yīng)該既考慮滿足最小厚度軋件的矯正質(zhì)量要求，又考慮滿足矯正最 大斷面軋件時的矯正輥的強(qiáng)度要求。為此，應(yīng)分別計(jì)算最大允許輥距 和最小允許輥maxt 距 。最后確定的輥距 因是 （盡量取小值） ，而且應(yīng)圓整至矯正機(jī)參數(shù)系mint tminaxt 列中的相應(yīng)數(shù)值。 （1） 最大允許輥距 axt 由文獻(xiàn)1 ，式 11-46 （3.1）minax3sEht 式中 矯正鋼板的彈性模量， ；E20GPa 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 矯正鋼板的最小厚度， ；minhmin6h 的比例系數(shù)，有文獻(xiàn)1，表 11-4查得 ；Dt 0.9 矯正鋼板的屈服強(qiáng)度， 。s430MPas 將數(shù)據(jù)代入公式 3.1 得： 9max6201.59m3.4t （2） 最小允許輥距 int 由文獻(xiàn)1 ，式 11-48 （3.2）min0.836sWeEtb 式中 斷面形狀對稱軋件的斷面系數(shù)， ；W2max16bh 形狀系數(shù)，由文獻(xiàn)1，表 11-2查得 ；e .5e 工作輥的彈性模量， ；E20GPaE 軋件與輥?zhàn)拥慕佑|寬度；b 的比例關(guān)系，由文獻(xiàn)1，表 11-4查得 ；Dt 0.9 矯正鋼板的屈服強(qiáng)度， ；s430MPas 矯正鋼板的最小厚度， 。maxhmaxh 將數(shù)據(jù)代入公式 3.2 得： 29min 6130.51060.8285.7m94t 由上計(jì)算可知輥距的取值范圍為 ，當(dāng) 大于 4mm.7m3.tinh 時， 值應(yīng)靠近 值來選取，故取 ，邊輥輥距取 。tmint 30t175t 2、輥徑 的確定D 由比例關(guān)系 ，則t 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 0.93270mDt 取 285 3、輥長 的確定L 輥身長度 與軋件最大寬度 有關(guān)，通常maxb 230260mL 當(dāng) 時， ；當(dāng) 時， 。max20b5max130a 3.3 矯正機(jī)主傳動系統(tǒng)力能參數(shù) 1、作用在矯正輥上的矯正力 作用在矯正輥上的矯正力可按照軋件彎曲時所需的力矩來計(jì)算。此時，將軋件看 成是受很多集中載荷的連續(xù)梁，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數(shù)值 上等于軋件對輥?zhàn)拥某C正力。 按照圖 3.1，各輥?zhàn)由系牧筛鶕?jù)軋件斷面的力矩平衡條件求出，即 圖 3.1 作用在矯正輥上的矯正力 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 （3.3） 1222313234455466577688799810 109101102222 PMttPtMtPtMPt tPMt 式中 矯正輥邊輥輥距；1t 矯正輥輥距； 今假設(shè)：1）第 2、3、4 輥下的軋件的彎曲力矩為塑性彎曲力矩 ，即sM ；2）第 10、9、8 輥下軋件的彎曲力矩為屈服力矩 ，即234sM w ；3）其余各輥下的彎曲力矩為屈服力矩 和塑形彎曲力矩 的1098w ws 平均值，即 。5672swM 將上述三個假設(shè)代入公式 3.3，可得出各輥下的矯正力的計(jì)算式為 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 （3.4） 11234567 891101 48171324sssswssws sww PMtttPMtPtMttP t 作用在上、下排輥?zhàn)由系膲毫偤蜑?（3.5） 1 18282iswswtPMMt 上排輥或下排輥上受的矯正力，如以公式 3.5 的平均值計(jì)算，則 （3.6）141422swswtPt下上 式中 塑形彎曲力矩，sM ； 22361.01401Nm98.k4ssbh 屈服力矩， w 。236.2=5.36s 由公式 3.5 求出總矯正力，為 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁12880.3759.65398.6530.3.2.iP47kN 由公式 3.6 可求出上排輥和下排輥的矯正力，為 19047.253.1kN2PP下上 2、作用在矯正機(jī)上的矯正力矩 由文獻(xiàn)1 ，式 11-41c (3.7)0max11272kwiDMenrr 式中 矯正輥的直徑， ；D85 形狀系數(shù)，由文獻(xiàn)1，表 11-2查得 ；e 1.5e 屈服力矩， w ；2361.2040Nm=.93k6sMbh 平均原始曲率， ，對于鋼01r0min18.1r 板 ；0min3rh 矯正輥輥數(shù)， ；n1 小變形矯正方案的殘余曲率最大值，對于矩形斷面軋件，max1ir 。 649max143010.4. .5810m2sirEh 將數(shù)據(jù)代入公式 3.7 得 3 42856.9318.017.kM 07N 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 3、矯正功率的確定 由文獻(xiàn)1 ，公式 11-44 （3.8）21kdvNMPfD 式中 矯正力矩， ；k m 作用在輥?zhàn)由系膲毫偤停?；PkN 輥?zhàn)优c軋件的摩擦系數(shù)，考慮可能出現(xiàn)較大的滑動摩擦，對于f 鋼板， ；0.8f 輥?zhàn)虞S承的摩擦系數(shù)，本矯正機(jī)用的是滾動軸承， ； 0.5 矯正輥的直徑， ；D.25mD 輥?zhàn)虞S承處直徑， ；d0d 矯正速度， ；v.sv 傳動效率， 。7 將數(shù)據(jù)代入公式 3.8 得 0.2.51150.94.0.8.5807N 87.6kW 此矯正機(jī)是由兩臺電機(jī)帶動，根據(jù)電機(jī)的功率由文獻(xiàn)2，458 頁選用型號為 YZP400L3-4 電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)數(shù) ,額定功率為 ，額定電流149rminen50kWeN ，額定轉(zhuǎn)矩 ,重量為 。90AeI3206.8NeM260kg 矯正輥的轉(zhuǎn)速為 .51.7rinvnD矯 故主傳動系統(tǒng)齒輪減速箱的總傳動比為 489.16.75ein矯 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 3.4 矯正機(jī)壓下機(jī)構(gòu)基本參數(shù) 3.4.1 壓下螺絲基本參數(shù) 壓下螺絲的本體帶有螺紋，它與壓下螺母的內(nèi)螺紋配合以傳遞運(yùn)動和載荷。壓下 螺絲的螺紋有鋸齒形和梯形兩種，因矯正機(jī)的矯正力不是特別大，故選用鋸齒形螺紋。 1、壓下螺絲的內(nèi)徑 確定1d 由文獻(xiàn)1，式 4-5 （3.9）114Pd 式中 作用在單個壓下螺絲上的最大矯正力，1 ；19523.80.kN4P 壓下螺絲許用應(yīng)力，壓下螺絲材料為 35CrMnMo,其強(qiáng)度極限為 。當(dāng)取安全系數(shù) 時，許用應(yīng)力為 。65Mas 6n14MPa 將數(shù)據(jù)代入公式 3.9 得 3164280.1m.07d 由文獻(xiàn)3 ，表 4-1-12，初選公稱直徑 的鋸齒形螺紋。 2、壓下螺絲螺距 的確定t 由文獻(xiàn)4，9495 頁 可知，按自鎖條件要求， ，則230 0.12.40.1.46.4.8mtd 由文獻(xiàn)3，表 4-1-12，選擇公稱直徑 ，螺距 的鋸齒形螺紋。mt 3.4.2 壓下螺母的基本參數(shù) 1、壓下螺母高度 的確定H 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 當(dāng)壓下螺母材料的許用單位壓力 時，壓下螺母高度 可由文1520MPapH 獻(xiàn)4，式 2-6得 1.2.64mHd 由上結(jié)果可選 。590m 按擠壓強(qiáng)度對其進(jìn)行校核，由文獻(xiàn)4，式 2-5 （3.10）1224PppZd 式中 螺紋受力面上的單位擠壓應(yīng)力， ；p MPa 軸頸上（壓下螺絲上）的最大壓力， ;1P19523.180.kN4 壓下螺母中的螺紋圈數(shù)， ；Z 0.HZt 壓下螺絲的螺紋外徑， ；d2md 壓下螺絲的螺紋內(nèi)徑，查文獻(xiàn)3，表 4-1-12得 ；1 185.29md 壓下螺母與壓下螺絲的內(nèi)徑之差， ； 90.4.7 壓下螺母的許用單位壓力，壓下螺母材料為 ZQAl9-4,其強(qiáng)度極限p 為 。當(dāng)取安全系數(shù) 時，許用應(yīng)力為480MPas6n 。 將數(shù)據(jù)代入公式 3.10 得 322480.15.8MPa29.5594.7p ，即所選的壓下螺母高度 滿足擠壓強(qiáng)度。H 2、壓下螺母外徑 的確定D 當(dāng)壓下螺母材料的許用單位壓力 時，壓下螺母外徑 可由文608PapD 獻(xiàn)4，式 2-8得 1.581.52396md 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 由上結(jié)果可選 。495mD 按擠壓強(qiáng)度對其進(jìn)行校核，由文獻(xiàn)4，式 2-7 （3.11）124PppD 式中 壓下螺母接觸面上的單位應(yīng)力， ；p Ma 壓下螺母的最大壓力， ;1P19523.180.kN4 壓下螺母的外徑， ；Dm 壓下螺絲通過機(jī)架上橫梁孔的直徑， ；1 14mD 壓下螺母的許用單位壓力，壓下螺母材料為 ZQAl9-4,其強(qiáng)度極限p 為 。當(dāng)取安全系數(shù) 時，許用應(yīng)力為480MPas6n 。 將數(shù)據(jù)代入公式 3.11 得 32480.15.6Pa95p ，即所選的壓下螺母外徑 滿足擠壓強(qiáng)度。D 3.5 矯正機(jī)壓下機(jī)構(gòu)力能參數(shù) 1、壓下螺絲的傳動力矩 轉(zhuǎn)動壓下螺絲所需的靜力矩就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩 和螺紋之間的摩擦力矩，如圖 3.2. 由文獻(xiàn)4 ，式 2-9 （3.12） 12M 式中 止推軸承的阻力矩；1 螺紋摩擦阻力矩。2 對于實(shí)心軸頸，止推軸承阻力矩 為1 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 （3.13）31dMp 式中 對滾動止推軸頸的摩擦系數(shù) ；110.5 作用在一個壓下螺絲上的力；P 壓下螺絲止推軸頸， 。3d37mdd32M1M1P 1壓下螺絲 2壓下螺母 3球面墊 圖 3.2 壓下螺絲受力平衡圖 螺紋摩擦力矩 為2M （3.14）21tandp 式中 作用在一個壓下螺絲上的力；1P 螺紋中徑，由文獻(xiàn)3，表 4-1-12查得 ；2d 205md 螺紋上的摩擦角，即 ， 為螺紋接觸面的摩擦系數(shù)，arctn 一般取 ，故 = ；2arct0.10540.67 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 螺紋升角， 為螺距， 。t 020.891.6td 由于此矯正機(jī)為不帶鋼壓下，故由文獻(xiàn)1，131 頁知， （3.15）14PQG 式中 上矯正輥平衡力；Q 被平衡部件（包括矯正輥組件及壓下螺絲）的總重，G 。5.810N 一般情況下，去平衡力 為被平衡重量的 倍，即Q1.24 510.5.580N98kP 將數(shù)據(jù)代入公式 3.12 得 3211tandMp330.70.250.58581tan.671.4.6Nm 2、壓下機(jī)構(gòu)電機(jī)功率 單個壓下螺絲所需功率為 （3.13）950Mn 式中 單個壓下螺絲的傳動力矩， ；MNm 壓下螺絲轉(zhuǎn)速， 。n61 3rint20vn壓 將數(shù)據(jù)代入公式 3.13 得 41.8603 5.8kW9N 根據(jù)矯正機(jī)的壓下機(jī)構(gòu)傳動的布置，可知該矯正機(jī)壓下螺絲由兩個電機(jī)帶動，一 個電機(jī)帶動兩個壓下螺絲，因其經(jīng)過齒輪圓柱減速機(jī)和蝸輪蝸桿減速機(jī)其傳動效率 ，故可知壓下螺絲的傳動壓下電機(jī)的功率為0.967.2齒 輪 蝸 輪 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 25.84=17.39kW06N 根據(jù)電機(jī)的功率由文獻(xiàn)2，459 頁選用型號為 YTSP180L-4(IC411)電機(jī)，其額定 轉(zhuǎn)數(shù) ,額定功率為 ，額定電流 ，額定轉(zhuǎn)矩1450rminen2e 43.7AeI ,重量為 ，調(diào)速范圍 。.NM20kg9015rmin 根據(jù)文獻(xiàn)5 ，表 15-2-2選擇齒輪減速機(jī)的型號 ZLY180-6.3-，可知其傳動比 ，初選蝸輪蝸桿減速機(jī)的傳動比 ，則壓下系統(tǒng)總傳動比16.3i24i249308.7 而壓下系統(tǒng)總傳動比的范圍為 290145 6.7483.3ni 由此知齒輪減速機(jī)的傳動比和蝸輪蝸桿減速機(jī)的傳動比滿足條件。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 4 蝸輪與蝸桿的設(shè)計(jì) 4.1 蝸輪的設(shè)計(jì) 1. 選擇蝸桿的傳動類型 根據(jù) GB/T10085-1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI） 2. 選擇蝸輪材料 考慮到蝸桿傳遞功率不大，旋轉(zhuǎn)速度中等，因此，可選用蝸桿材料為 45#鋼；因希 望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 4555HRC。蝸輪用鑄 鋁鐵青銅 ZQAl9-4,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪 芯用 45#鋼制造。 3. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度。 由參考文獻(xiàn)6，式 11-12，傳動中心距 （4.1） 232EHZaKT （1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2 （4.2） 66212 29.5109.50PTnn 式中 輸入蝸桿的功率， ；1P1.kW 蝸輪蝸桿的傳動效率，按 ，估取效率 ；z0.7 蝸輪（壓下螺絲）的轉(zhuǎn)數(shù)， ；2n23minr 將數(shù)據(jù)代入公式 4.2 得 6 7210.59. .510N3T （2）確定載荷系數(shù) K 因?yàn)閴合卵b置是不“帶鋼”壓下，載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù) =1。K 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 由于載荷分布不均勻、沖擊小、啟動次數(shù)中等、啟動載荷較大、所以，根據(jù)參 考文獻(xiàn)6 ，表 11-5知，選取使用系數(shù) 。1.5AK 由于轉(zhuǎn)數(shù)不高、沖擊不大，根據(jù)參考文獻(xiàn)6，圖 10-8知，選取動載荷系數(shù) 。1.05VK 則載荷系數(shù) （4.3）1.5.012AVK （3）確定彈性影響系數(shù) EZ 根據(jù)蝸輪選用的材料為青銅和鋼蝸桿相搭配，故根據(jù)參考文獻(xiàn)6，表 10-6查得 。 1260MPaEZ （4）確定接觸系數(shù) Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 與中心距 之比為 ，根據(jù)文獻(xiàn)6，圖 11-18中1da10.3d 可查得 。3.1 （5）確定許用接觸應(yīng)力 H 根據(jù)蝸輪材料為鑄鋁鐵青銅 ZQAl9-4，由于最大滑行速度 ，所以根據(jù)0.5mssV 參考文獻(xiàn)6 ，表 11-6查得，蝸輪的許用接觸應(yīng)力 。25MPaH （6）計(jì)算中心距,將數(shù)據(jù)代入公式 4.1 得 2731603.1.25.695a 取中心距 ，因?yàn)閭鲃颖?，取模數(shù) ，蝸桿分度圓直徑m49i1m 。這時 ，從參考文獻(xiàn)6，圖 11-18中可查得接觸系數(shù)120d10.835da ,所以 ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。.95ZZ 4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 （1）蝸桿主要尺寸參數(shù) 軸向齒距： 1237.69maPm 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 直徑系數(shù)： 10q 齒頂圓直徑： *12aaadhdm 4 齒根圓直徑： *112ffadhdc 00.21 9.m 分度圓導(dǎo)程角: 1arctnzq t0 5.7164238 蝸桿軸向齒厚： asm 2 18.496 （2）蝸輪主要尺寸參數(shù) 蝸輪齒數(shù)： 21zi 蝸輪分度圓直徑： 4958md 蝸輪變位系數(shù)： 122dax350 .8 蝸輪喉圓直徑： *222()aaadhdmhx 510.83 63.9 蝸輪齒根圓直徑： *222()ff adhdhxc 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 5821(0.83.2) 6.9m 蝸輪咽喉母圓半徑： 22561.94mgard 4.2 蝸輪的校核 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，由文獻(xiàn)6，式 11-13 （4.4）21.53FFaFKTYdm （1）蝸輪當(dāng)量齒數(shù) 23349.7368cos5.10VZ （2）齒形系數(shù) 根據(jù) ， ，由參考文獻(xiàn)6，圖 11-19查得齒形系數(shù)20.8x249.768VZ 3FaY （3）螺旋角影響系數(shù) 5.71061.9524 （4）蝸輪許用彎曲應(yīng)力 (4.5)FFNK 根據(jù)蝸輪材料為 ZQAl9-4，金屬模鑄造，單側(cè)工作，可從文獻(xiàn)6，表 11-8查得蝸 輪基本許用應(yīng)力 。90MPaF 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 62601320.1hNjnL 壽命系數(shù) 6699.982.10FNK 則蝸輪的許用彎曲應(yīng)力為 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 0.9182.6MpaFNFK （5）將數(shù)據(jù)代入公式 4.4，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 7.53.510.34952128F 60.94Pa ，所以蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是滿足的。 F 4.3 蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算 蝸桿傳動由于效率低，所以工作時發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不 能及時散出，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。 所以，必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 等于同時間內(nèi)的散熱量 的條件進(jìn)行熱平衡計(jì)12 算，以保證油溫穩(wěn)定第處于規(guī)程的范圍內(nèi)。 1、單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 （4.6） 10()P 式中 蝸桿傳遞的功率， ；P.56kW 蝸桿傳動的效率， ；7 將數(shù)據(jù)代入公式 4.6 得 10.56392JS 2、單位時間內(nèi)的散熱量 （4.7）20()daSt 式中 箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取 ，當(dāng)周圍d2o8.157.4W(mC)d 空氣流通良好時取大值； 內(nèi)表面能被潤滑油所濺到，而外表面又可以為周圍空氣所冷卻的S 箱體表面面積， ；2m 油的工作溫度，一般限制在 ，最高不應(yīng)該超過 ；0t o607Co80C 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 周圍空氣的溫度，常溫情況下可取為 ；at o20C 按熱平衡條件 ，可求得在既定工作條件下的油溫 為12t 0(1)adPtS 7392.458 oo0C 所以蝸桿傳動發(fā)熱量滿足要求。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 5 主要零件的強(qiáng)度校核 5.1 工作輥的校核 根據(jù)第 3 章公式 3.4 可知，第三輥上的壓力和矯直力矩最大，故對第三輥進(jìn)行強(qiáng) 度校核。 5.1.1 第三輥的壓力和傳動力矩 1、第三輥的壓力 3P 由第 3 章公式 3.4 知 （5.1）38sPMt 式中 矯正輥輥距， ；t 0m 塑形彎曲力矩，sM ；22361.1401Nm98.k4ssbh 將數(shù)據(jù)代入公式 5.1 得 36389.0P 2、第三輥的傳動力矩 TM 由文獻(xiàn)7，例題 6-2可知，傳動力矩 （5.2）33TkfM 式中 第三輥的矯正力矩；3k 第三輥的摩擦力矩。fM 由文獻(xiàn)7 ，例題 6-2可知，第三輥的矯正力矩 （5.3）3kkPM 式中 第三輥壓力， ；3P3267.N 矯正機(jī)的總壓力， ；1904.kP 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 作用在矯正機(jī)上的矯正力矩，kM150.7kNmkM 將數(shù)據(jù)代入公式 5.3 得 63267.150.N2.894k 由文獻(xiàn)7 ，例題 6-2可知第三輥的摩擦力矩 （5.4）32f dMPf 式中 第三輥壓力， ；3P367.kN 輥?zhàn)优c軋件的摩擦系數(shù)，考慮可能出現(xiàn)較大的滑動摩擦，對于鋼f 板； ；0.8mf 輥?zhàn)虞S承的摩擦系數(shù)，本矯正機(jī)用的是滾動軸承， ； 0.5 輥?zhàn)虞S承處直徑， ；d0.2d 將數(shù)據(jù)代入公式 5.4 得 63 .267.8.5kNm3.4102fM 將數(shù)據(jù)代入公式 5.2 得 66630.813.40.31T 5.1.2 第三輥的彎曲力矩和支反力 圖 5.1a 為輥身長度支承輥的配置圖，今認(rèn)為第三輥的壓力 為均布載荷，單位長3P 度上的壓力 ，沿矯正輥輥身長度上有四個支33267.kNm1.50m0Pqb 承輥，可認(rèn)為是一個六支點(diǎn)的連續(xù)梁，由此將其簡化為力學(xué)模型，如圖 5.1b 所示。 由文獻(xiàn)7知，連續(xù)梁計(jì)算可采用三彎矩方程式，故根據(jù)三彎矩方程式，對此連續(xù) 梁進(jìn)行分段計(jì)算求出各支點(diǎn)的彎曲力矩和支反力。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁 a輥身長度支承輥配置 b力學(xué)模型 圖 5.1 矯正輥配置 由文獻(xiàn)7 ，式 6-79得三彎矩方程式為 （5.5）111126nnnnnabMllMlll 式中 、 、 第 、 、 支點(diǎn)的彎矩；1nn11nl1n 、 第 、 跨度的長度；l 、 第 、 跨度在外載荷作用下的彎矩圖面積；n1 、 彎矩圖面積 、 的重心到支點(diǎn) 、 的距離。abn11n 1、彎曲力矩 （1）01 段和 12 段梁上的作用載荷及其彎矩圖如圖 5.2 所示，為求出彎矩圖面積， 需求出最大彎矩 。maxM 對于 01 段： 最大彎矩 （5.6） 1max102lA 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 而 2 320 501.510.610N49qlA 3550.=.l a01 段 b12 段 圖 5.2 作用載荷和彎矩圖 所以 5 7max19.63.80N