軋機壓下裝置設計

軋機壓下裝置設計,軋機,壓下,裝置,設計 大學 屆畢業(yè)設計說明書 目錄 1.引言 1 2.軋機簡介 2 2.1軋延原理 2 2.2軋鋼機械 3 2.3 軋鋼機械的分類 4 2.4軋機的組成 5 2.5軋機的結(jié)構形式 8 2.6 軋鋼機的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 10 2.6.1軋鋼機械發(fā)展概況 10 2.6.2寬厚板軋制技術的發(fā)展特點 11 2.6.3冷連軋成套沒備的技術發(fā)展特點 11 2.6.4中小型型鋼連軋機的裝備技術 12 2.6.5未來軋鋼機發(fā)展趨勢 13 3.設計計算 14 3.1現(xiàn)代設計方法及其特點 14 3.2 傳動方案擬定 15 3.3電機的選擇 15 3.4 壓下系統(tǒng)傳動參數(shù)的分配計算 15 3.4.1傳動比的分配： 16 3.4.2各部分傳動參數(shù) 16 4.壓下系統(tǒng)主要零件設計計算 17 4.1聯(lián)軸器的類型和型號 17 4.2蝸桿的設計計算 17 4.2.1傳動強度計算 17 4.3內(nèi)花鍵軸的設計 18 4.3.1軸的強度校核計算 18 4.3.2軸的結(jié)構設計算 18 4.3.3鍵的選擇 18 4.3.4軸承的選擇 19 4.4標準錐齒輪的計算 19 4.4.1齒根彎曲疲勞強度計算 19 4.4.2齒面接觸疲勞強度計算 20 4.5壓下螺桿的設計 21 4.5.1耐磨性計算 21 4.6副減速箱的設計 22 4.6.1齒根彎曲疲勞強的設計 22 5.潤滑 23 4.1 潤滑方法 23 4.2 潤滑的分類 23 4.3 確定潤滑方法 24 6.設計小結(jié) 24 參 考 文 獻 26 致 謝 27 第II頁 共II頁 1.引言 軋機的壓下裝置是軋機的重要結(jié)構之一，用于調(diào)整輥縫，也稱輥縫調(diào)整裝置，其結(jié)構設計的好壞，直接關系著軋件的產(chǎn)量與質(zhì)量。壓下裝置按傳動方式可分為手動壓下、電動壓下和液壓壓下，手動壓下裝置一般多用于不經(jīng)常進行調(diào)節(jié)、軋件精度要求不嚴格、以及軋制速度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶軋機上。 電動壓下裝置適用于板坯軋機、中厚板軋機等要求輥縫調(diào)整范圍大、壓下速度快的情況，主要由壓下螺絲、螺母及其傳動機構組成。在中厚板軋機中，工作時要求軋輥快速、大行程、頻繁的調(diào)整，這就要求壓下裝置采用慣性小的傳動 系統(tǒng)，以便頻繁的啟動、制動，且有較高的傳動效率和工作可靠性。這種快速電動壓下裝置軋機不能帶鋼壓下，壓下電機的功率一般是按空載壓下考慮選用，所以常常由于操作失誤、壓下量過大等原因產(chǎn)生卡鋼、“坐輥”或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無法退回的事故，這時上輥不能動，軋機無法正常工作，壓下電動機無法提起壓下螺絲，為了克服這種卡鋼事故，必須增設一套專用的回松機構。電動壓下裝置的主要缺點之一是運動部分的慣性大，因而在輥縫調(diào)節(jié)過程中反應慢、精度低，對現(xiàn)代化的高速度、高精度軋機已不適應，提高壓下裝置響應速度的主要途徑是減少其慣性，而用液壓控制可以收到這樣的效果。 液壓壓下裝置，就是取消了傳統(tǒng)的電動壓下機構，其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來完成。在這一裝置中，除液壓缸以及與之配套的伺服閥和液壓系統(tǒng)外，還包括檢測儀表及運算控制系統(tǒng)。全液壓壓下裝置有以下優(yōu)點： 1、慣性小、動作快，靈敏度高，因此可以得到高精度的板帶材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%，而且縮短了板帶材的超差部分長度，提高了軋材的成品率，節(jié)約金屬，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了成本； 2、結(jié)構緊湊，降低了機座的總高度，減少了廠房的投資，同時由于采用液壓系統(tǒng)，使傳動效率大大提高； 3、采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開，這樣有利于處理卡鋼事故，避免了軋件對軋輥的刮傷、燒傷，再啟動時為空載啟動，降低了主電機啟動電流，并有利于油膜軸承工作； 4、可以實現(xiàn)軋輥迅速提升，便于快速換輥，提高了軋機的有效作業(yè)率，增加了軋機的產(chǎn)量。 全液壓壓下也存在一些缺點：壓下系統(tǒng)復雜，工作條件要求高，有些元件（如壓力傳感器、位移傳感器及測厚儀等測量元件）和伺服閥等制造精度要求很高，并要求在高溫、高壓及有振動條件下，工作不應失靈或下降測量精度和控制靈敏度，因此制造困難、成本高，維護保養(yǎng)要求很嚴格，以保證控制精度。雖然液壓壓下相對于電動壓下還存在著一些缺點，但是由于電動壓下無法滿足目前正在發(fā)展的高生產(chǎn)率、高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化帶軋機的工作要求，因而，采用液壓壓下的板厚自動控制系統(tǒng)來代替電動壓下的板厚自動控制系統(tǒng)已是必然趨勢，因而隨著科學技術的發(fā)展，液壓壓下板厚自動控制系統(tǒng)將會愈來愈完善，液壓壓下系統(tǒng)是未來軋鋼機械發(fā)展的趨勢。 2.軋機簡介 2.1軋延原理 軋機是實現(xiàn)金屬軋制過程的設備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備﹐包括有主要設備﹑輔助設備﹑起重運輸設備和附屬設備等。實現(xiàn)金屬軋制過程的設備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備，包括有主要設備、輔助設備、起重運輸設備和附屬設備等。但一般所說的軋機往往僅指主要設備。據(jù)說在14世紀歐洲就有軋機，但有記載的是1480年意大利人 達·芬奇（Leonardo da Vinci）設計出軋機的草圖。1553年法國人布律列爾(Brulier)軋制出金和銀板材,用以制造錢幣。此后在西班牙、比利時和英國相繼出現(xiàn)軋機。圖1為1728年英國設計的生產(chǎn)圓棒材用的軋機。英國于1766年有了串列式小型軋機，19世紀中葉，第一臺可逆式板材軋機在英國投產(chǎn)，并軋出了船用鐵板。1848年德國發(fā)明了萬能式軋機，1853年美國開始用三輥式的型材軋機（圖2），并用蒸汽機傳動的升降臺實現(xiàn)機械化。接著美國出現(xiàn)了勞特式軋機。1859年建造了第一臺連軋機。萬能式型材軋機是在1872年出現(xiàn)的；20世紀初制成半連續(xù)式帶鋼軋機，由兩架三輥粗軋機和五架四輥精軋機組成。以軋機為主體，將金屬坯料軋延成材的成套設備。軋機是直接軋延金屬的主機，它利用旋轉(zhuǎn)的軋輥輾壓坯料，使金屬按規(guī)定的要求產(chǎn)生塑性變形，如圖下圖。 軋延原理 軋延是生產(chǎn)率最高、成本最低的金屬成形方法，適用于軋延橫斷面相同或有周期性變化的條狀或板狀材料；特殊軋機可軋制機械零件或其毛坯以及某些非金屬材料。軋延主要有熱軋和冷軋兩種方式。熱軋是在軋件加熱的條件下進行軋延，以降低軋延壓力；冷軋是在室溫下進行，可使軋件得到很高的形狀尺寸精度和表面光潔度，并可改善軋件的機械性能。 軋機原理的表面現(xiàn)象很簡單，就是通過軋輥的軋制把較厚的板帶或坯料軋成較薄的板帶（箔），目前我國鋼鐵行業(yè)有熱軋，有冷軋等，有色行業(yè)有鑄軋機、冷軋機、鋁箔軋機（又分為粗軋機、精軋機），最近又開始興起熱軋機等等，相關的輔助設備就更多了：橫切機、縱切機、分卷機、合卷機，拉彎矯直機。但軋機的控制系統(tǒng)相當復雜，總體上分為機械、液壓和電氣控制三部分，軋機精度的高低除與機械制造的水平有關外，液壓與電氣控制也是必要的。 2.2軋鋼機械 軋鋼機械或軋鋼世備主要指完成山原料到成品整個軋鋼T藝過程巾使用的機械設備，一般包括軋鋼機及一系列輔助設備組成的若干個機組。通常把使軋件產(chǎn)生塑性變形的機器稱為軋鋼機主機列，也稱軋制車間主要設備。主機列類型和特征標志著整個軋鋼車間的類型及特點。除軋鋼機以外的各種設備．統(tǒng)稱軋鋼車間輔助設備。輔助設備數(shù)量大、種類多。隨著車問機械化程度的提高。輔助設備的重量所占的比例越來越大。如1700mm熱軋帶鋼廠，設備總重量為51000 t，其中中輔助設備的重量在40000 t以上。 軋鋼機標稱的許多習慣稱謂，一般與軋輥或軋件尺寸有關。 鋼坯軋機和型鋼軋機的主要性能參數(shù)是軋輥名義直徑，因為軋輥名義直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面尺寸有關。因此，鋼坯及型鋼軋機是以軋輥名義直徑標稱的，或用人字齒輪節(jié)圓直徑標稱。當軋鋼車車間中裝有數(shù)列或數(shù)架軋機時，則以最后一架精軋機軋輥的名義直徑作為軋鋼機的標稱。 鋼板車間軋鋼機的主要性能參數(shù)是軋輥輥身長度，因為軋輥輥身長度與其能夠軋制的鋼板最大寬度有關，因此，鋼板軋機是以軋輥輥身長度標稱的。 鋼管車間軋鋼機則是以其直接能夠軋制的鋼管最大外徑來標稱的。 應當指出，性能參數(shù)相同的軋鋼機．采用不同布置形式時軋鋼車間產(chǎn)品、產(chǎn)量和軋制工藝就不同。因此，上述軋鋼機的標稱方法還不能全面反映各種軋鋼車間的技術特征，還應考慮軋鋼機的布置形式。例如：250mm半連續(xù)式線材車間。其中250mm是指最后一架精軋機軋輥名義直徑為250 mm，向半連續(xù)式則是指軋鋼機的布置形式。 2.3 軋鋼機械的分類 軋延機械可按所軋延的材料分為軋延鋼材的和軋延鋁、銅等有色金屬的兩類。各類軋機的工作原理和主要結(jié)構基本相同，只是軋延的溫度、壓力和速度有所差異。軋機中使用最多的是軋鋼機。軋機又可分為半成品軋機和成品軋機。半成品軋機主 要是開坯機，包括初軋機、板坯軋機和鋼坯軋機。隨著連鑄機的逐步推廣，某些裝有連鑄機的鋼廠已不再使用開坯機開坯。成品軋機有型材軋機、軌梁軋機、線材軋機、厚板軋機、薄板軋機、帶材軋機、箔帶軋機、無縫管軋機、銅板軋機、鋁板軋機和某些特殊軋機。它們的主要區(qū)別是軋輥的布置和輥的形狀不同，并且在精度、剛度、強度和外形尺寸上也有很大的差別。輔機是成套的輔助設備，可分為加工用輔助設備和儲運包裝等輔助設備。加工輔助設備包括:切成一定尺寸用的各種鋸床、剪斷機和圓盤剪;精整軋材用的矯正機和平整機;熱處理用的各種工業(yè)爐(包括推料出料機)和可控氣氛裝置;表面加工和清理用的除鱗(清氧化皮)、拋丸（鐵丸噴射鋼材表面）、酸洗、清洗、鍍層、涂塑、涂油和打印等機組。儲運包裝輔助設備有運錠車、各種輥道、推床(橫移軋件)、升降臺、翻轉(zhuǎn)機、回轉(zhuǎn)臺，以及帶材卷取機、開卷機、堆垛機和打捆機等。此外，軋延機械還包括復雜的機械傳動系統(tǒng)和相應的電力拖動系統(tǒng)，以及先進的電氣控制系統(tǒng)。 軋機的組成 2.4軋機的組成 軋機主要由主電機、主傳動和主機座（工作機座）組成，如圖上圖。主電機在需要調(diào)速時使用直流電機，不需要調(diào)速時使用同步或異步（帶飛輪）交流電機。主機座由機架、軋輥、軸承座、壓下裝置和平衡裝置等組成，如圖3。機架是承受軋延力的部件,閉式機架有較好的剛度,但開式機架換輥較方便，如圖4。軋輥是軋延金屬的部件,輥身為工作部分,軸頭用于傳動，如圖5。板材軋輥的輥身形狀稱為輥型，型材軋輥的軋槽稱為孔型。壓下裝置用來調(diào)節(jié)軋輥的壓下量。高速帶材軋機的厚度自控常由液壓壓下裝置來完成。平衡裝置用于消除壓下螺絲等處游隙的影響，以免受載時產(chǎn)生沖擊。板帶軋機的主機座中還設有液壓彎輥裝置，在輥頸施加附加彎矩而使輥身產(chǎn)生附加撓度，以此來控制帶材的橫向厚度而獲得最佳的板型。主要設備有： 1、工作機座：由軋輥、軋輥軸承、機架、軌座、軋輥調(diào)整裝置、上軋輥平衡裝置和換輥裝置等組成。 2、軋輥：是使金屬塑性變形的部件。 3、軋輥軸承：支承軋輥并保持軋輥在機架中的固定位置。軋輥軸承工作負荷重而變化大，因此要求軸承摩擦系數(shù)小，具有足夠的強度和剛度，而且要便于更換軋輥。不同的軋機選用不同類型的軋輥軸承。滾動軸承的剛性大，摩擦系數(shù)較小，但承壓能力較小，且外形尺寸較大，多用于板帶軋機工作輥?；瑒虞S承有半干摩擦與液體摩擦兩種。半干摩擦軋輥軸承主要是膠木、銅瓦、尼龍瓦軸承，比較便宜，多用于型材軋機和開坯機。液體摩擦軸承有動壓﹑靜壓和靜—動壓三種。優(yōu)點是摩擦系數(shù)比較小，承壓能力較大，使用工作速度高，剛性好，缺點是油膜厚度隨速度而變化。液體摩擦軸承多用于板帶軋機支承輥和其它高速軋機。 主機座的組成 4、軋機機架：由兩片“牌坊”組成以安裝軋輥軸承座和軋輥調(diào)整裝置，需有足夠的強度和鋼度承受軋制力。機架形式主要有閉式和開式兩種。閉式機架是一個整體框架，具有較高強度和剛度，主要用于軋制力較大的初軋機和板帶軋機等。開式機架由機架本體和上蓋兩部分組成，便于換輥，主要用于橫列式型材軋機。此外，還有無牌坊軋機。 5、軋機軌座：用于安裝機架，并固定在地基上，又稱地腳板。承受工作機座的重力和傾翻力矩，同時確保工作機座安裝尺寸的精度。 6、軋輥調(diào)整裝置：用于調(diào)整輥縫，使軋件達到所要求的斷面尺寸。上輥調(diào)整裝置也稱“壓下裝置”，有手動、電動和液壓三種。手動壓下裝置多用在型材軋機和小的軋機上。電動壓下裝置包括電動機、減速機、制動器、壓下螺絲、壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊和測壓儀等部件；它的傳動效率低，運動部分的轉(zhuǎn)動慣性大，反應速度慢，調(diào)整精度低。70 年代以來，板帶軋機采用 AGC( 厚度自動控制 ) 系統(tǒng)后，在新的帶材冷、熱軋機和厚板軋機上已采用液壓壓下裝置，具有板材厚度偏差小和產(chǎn)品合格率高等優(yōu)點。 7、上軋輥平衡裝置：用于抬升上輥和防止軋件進出軋輥時受沖擊的裝置。形式有彈簧式，多用在型材軋機上；重錘式，常用在軋輥移動量大的初軋機上；液壓式，多用在四輥板帶軋機上。 　　為提高作業(yè)率，要求軋機換輥迅速、方便。換輥方式有 C 形鉤式、套筒式、小車式和整機架換輥式四種。用前兩種方式換輥靠吊車輔助操作，而整機架換輥需有兩套機架，此法多用于小的軋機。小車換輥適合于大的軋機，有利于自動化。目前，軋機上均采用快速自動換輥裝置，換一次軋輥只需5～8分鐘。 8、傳動裝置：由電動機、減速機、齒輪座和連接軸等組成。齒輪座將傳動力矩分送到兩個或幾個軋輥上。 9、輔助設備 包括軋制過程中一系列輔助工序的設備。如原料準備﹑加熱﹑翻鋼﹑剪切﹑矯直﹑冷卻﹑探傷﹑熱處理﹑酸洗等設備。 　　10、起重運輸設備：吊車、運輸車、輥道和移送機等。 11、附屬設備：有供、配電、軋輥車磨，潤滑，供﹑排水，供燃料，壓縮空氣，液壓，清除氧化鐵皮，機修，電修，排酸，油、水、酸的回收，以及環(huán)境保護等設備。 軋鋼機機架 軋輥 2.5軋機的結(jié)構形式 軋機的結(jié)構形式和性能主要決定于軋輥的布置形式和主機座的布置形式，如圖6。 ① 二輥軋機：結(jié)構簡單、用途廣泛。它分為可逆式和不可逆式。前者有初軋機、軌梁軋機、中厚板軋機等。不可逆式有鋼坯連軋機、疊軋薄板軋機、薄板或帶鋼冷軋機、平整機等。80年代初最大的二輥軋機的輥徑為1500毫米，輥身長3500毫米，軋制速度3～7米／秒。 ② 三輥軋機：軋件交替地從上下輥縫向左或向右軋制，一般用作型鋼軋機和軌梁軋機。這種軋機已被高效二輥軋機所取代。 ③ 勞特式三輥軋機：上下輥傳動,中間輥浮動,軋件從中輥的上面或下面交替通過。因中輥的直徑小，可減少軋延力。常用于軋制軌梁、型鋼、中厚板，也可用于小鋼錠開坯。這種軋機漸為四輥軋機所取代。 ④ 四輥軋機：工作輥直徑較小，傳遞軋制力矩,軋延壓力由直徑較大的支承輥承受。這種軋機的優(yōu)點是相對剛度高、壓下量大、軋延力小，可軋制較薄的板材。有可逆和連軋兩種，廣泛用作中厚板軋機、板帶熱軋或冷軋機以及平整機等。 ⑤ 五輥軋機：有兩種，一種是C-B-S(接觸-彎曲-拉直)軋機，它是一種帶有使軋件彎曲的小直徑（為工作輥的1/20）空轉(zhuǎn)輥的四輥軋機，其壓下量比通常的四輥軋機大許多倍。軋件圍繞小空轉(zhuǎn)輥發(fā)生塑性彎曲變形，可軋制難變形的金屬和合金帶材。另一種是泰勒軋機，中間小輥的位置可沿軋機入口或出口方向調(diào)節(jié)，以保持軋件正確的厚度，用來軋制厚度公差很小的不銹鋼、碳鋼和有色金屬帶材。 ⑥ HC軋機：高性能的、可控制輥型凸度的軋機。相當于在四輥軋機的工作輥與支承輥之間增設一對可軸向移動的中間輥，并將兩中間輥輥身的相應端部分別調(diào)整到與帶鋼兩邊緣對應的位置，以提高壓力分布和工作輥彈性壓扁的均勻性，保證帶鋼的尺寸精度并可減少其邊緣的超薄量和開裂等缺陷。HC軋機宜用作冷軋寬帶鋼。 軋輥的布置形式 ⑦ 偏八輥軋機：它是四輥軋機的變型。工作輥直徑為支承輥的1/6，且作相對的偏移,以防止工作輥的水平彎曲，軋制力比四輥軋機小一半。工作輥的穩(wěn)定性好、水平剛度高，可用以軋制須用二十輥軋機軋制的部分產(chǎn)品。它的結(jié)構及其調(diào)整卻比二十輥軋機簡單得多。這種軋機可改裝為二、四、八、十六輥幾種型式，適宜多品種的需要，因而又稱多用途軋機。它有可逆和連軋兩種，用于冷軋難變形鋼、硅鋼和有色金屬帶材。 ⑧ 六輥軋機：由一對工作輥和兩對支承輥組成，有較穩(wěn)定的輥系。但它的剛性與四輥軋機相仿，且操作不便，因而應用不廣，一般用于軋制高精度海底電纜的銅帶。 ⑨ 多輥軋機：有十二輥、二十輥和三十六輥 3種型式。軋機中部一對直徑最小的軋輥是工作輥，其余均為支承輥。它具有相對剛度高、壓下量大、軋延力小、可軋極薄的帶材等優(yōu)點。初期的多輥軋機由工作輥傳動，后來用中間支承輥傳動?？绍堉茖?200～1000毫米，厚0.02～0.0015毫米的箔材。 ⑩ 行星軋機：兩個大直徑支承輥帶動兩組行星輥系,板坯或扁錠一次通過即可熱軋成薄帶,壓下率達90～95%。若在前道工序配以連鑄機，后道工序配以平整機則可簡化熱軋帶鋼的生產(chǎn)工藝。大型行星軋機的輥身長度可達1450毫米。 2.6 軋鋼機的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2.6.1軋鋼機械發(fā)展概況 帶鋼熱連軋機成套設備的技術發(fā)展特點 (1) 不斷改善產(chǎn)品質(zhì)量，具體技術主要有 1)精軋機組采用液壓AGC技術，使帶鋼厚度公差提高到±30um； 2)精軋機組采用板形控制技術，使帶鋼橫截面凸度、平坦度和邊部減薄量精度指標不斷 提高； 3)精軋機組采用液雁AWC，使帶鋼的寬度精度不斷提高： 4)采用新的除鱗技術、層流冷卻技術、全液壓卷取機等新技術．不斷提高帶鋼表面質(zhì)量和力學性能。 (2) 發(fā)展連鑄熱軋連續(xù)化生產(chǎn)。通過采用較厚中間壞、保溫罩，熱卷箱、局部加熱等新技術，有效實現(xiàn)節(jié)能降耗和節(jié)省投資，優(yōu)化加熱和廢氣利用，進一步發(fā)展節(jié)能技術。 (3) 發(fā)展無頭軋制技術。帶鋼熱連軋采用無頭軋制技術是20世紀90年代發(fā)展起來的全新技術，也是當代最先進的熱軋帶鋼生產(chǎn)技術。 (4)采用多緩計算機控制，大力提高全線自動化水平。 2.6.2寬厚板軋制技術的發(fā)展特點 1.高尺寸精度軋制技術，近年來用戶對鋼板尺寸精度、板形、表面質(zhì)量、材質(zhì)性能提出了更高的要求，如板厚公差為±(0 2～0 4)mm，板寬公差為（4～6）mm，鋼板的旁彎要求全長小于5mm，從而推動了以厚度、寬度板形控制為主的高精度軋制技術的進一步發(fā)展。 1）厚度控制：在靠近軋機處設置γ射線測厚儀，使監(jiān)控及反饋控制能快速應答，從而提高鋼板全長的厚度精度； 2)寬度控制：設置了液壓AWC系統(tǒng)，寬度控制精度已達5 ---7mm 3)板形控制：以往厚板軋制以輥肜和彎輥裝置作為凸度和平坦度的基本控制方法．現(xiàn)在的厚板軋機采用工作輥移動+強玎彎輥、成對變叉輥軋機和連續(xù)可變凸度軋機的方法，且全寬度的凸度控制值已達40um的水平。 2.平面面板形控制技術。厚鋼板在成形軋制和展寬軋制階段的不均勻變形．使軋制后的鋼板增加了切頭、切尾和切邊的損失，此項金屬損失在以往的常規(guī)軋制方法中占5％以上。為此，先后開發(fā)出MAS平面形狀控制法、狗骨軋制法、TFP技術及軋制“免切邊鋼板”。 3.控制軋制和控制冷卻技術。將鋼板的控制軋制和隨后的加速冷卻工藝過程統(tǒng)稱為TMCP工藝。采用控軋控冷技術，可以生產(chǎn)綜合力學性能和焊接性能均優(yōu)良的高強度結(jié)構鋼板。 2.6.3冷連軋成套沒備的技術發(fā)展特點 1.擴大產(chǎn)品品種規(guī)格。由于市場對冷軋帶鋼品種規(guī)格的需求不斷擴大，特別是IF鋼的應用增加,冷連軋的產(chǎn)品規(guī)格也在不斷增加。產(chǎn)品品種的不斷擴大，涂鍍層深加工產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加。 2.改善產(chǎn)品質(zhì)量。提高帶鋼尺寸精度和力學性能。為此，從冶煉到熱軋、冷軋，采用了一系列技術措施，發(fā)展了許多新工藝和新設備。對于冷軋帶鋼來說，表面質(zhì)量是一個極其重要的參數(shù)。為了對缺陷進行自動檢測、分類評價，研究了多種表面檢測系統(tǒng)。 3.提高生產(chǎn)能力。生產(chǎn)能力取決于軋制速度、軋制的裝備水平、操作水平等諸多因索，且與機架數(shù)量、軋機規(guī)格、軋制品種、冷卻潤滑條件、軋輥軸承性能、弧形齒接軸的應用等有關。 4.增大巷重。增加卷重可以提高軋速，增加產(chǎn)量。提高成品率和操作效率。但是鑒于大卷重和大卷徑要增加設備備的承載能力和操作困難，目前卷重一般采用25～40 t。 5.臺理分配勝下率。冷連軋機壓下率的分配．前面機架較大而后面機架較?。钥刂瓢鍘街倍?。五機架連軋機的總壓下率為80％～90％，六機架為90％～94％。 6.增大主傳動電機功率。軋制速度和產(chǎn)量的提高。使軋機的電機功率呈上升趨勢。按單位帶寬的裝機容量計算。目前單位裝機容量普遍提高。 7.大力提高全線電氣控制和自動化水平。高壓供配電系統(tǒng)采用集中監(jiān)視技術。傳動采用同步機交--交變頻和PWM交流變頻調(diào)速技術，采用了新型開放性PCS系統(tǒng)，系統(tǒng)的能力和可靠性大大提高。儀表控制系統(tǒng)全部采用PLC、DCS系統(tǒng)，各種控制儀表大多數(shù)采用帶微機的“智能”儀表，并應用了寬范周溫度和壓力補償、在線自診斷、雙向通信、遠方檢查和調(diào)整等技術，極大地提高了測量控制精度和可靠性，大幅度減少了設備故障維護工作量。增強了產(chǎn)品質(zhì)量的在線檢測，如針孔儀、激光表面缺陷檢測儀和電磁感應帶鋼內(nèi)部缺陷檢查儀等在線檢測儀表，使保證產(chǎn) 品質(zhì)量的手段提到了更高的層次。 2.6.4中小型型鋼連軋機的裝備技術 1.高剛度、高精度精軋機，如二輥預應力軋機、四立柱短應力線軋機、紅圈軋機、懸臂輥式軋機、組合軋機、大Y形軋機等。 2.大壓下量軋機，如三輥行星軋機、三輥可逆式軋機、1 5單元緊湊式軋機、高剛度閉口式軋機、擺鍛軋機等。 3.新型特殊軋機，如萬能H型鋼軋機、萬能H型鋼軋邊機、立平交替布置組合軋機、平立可轉(zhuǎn)換軋機、變截面軋機、軸軋機、零件軋機等。 4.軋機滾動軸承化。 5.快速換輥技術，采用成對快速換輥、整體快速換輥等。 6.導衛(wèi)滾動化，采用油氣噴霧潤滑的滾動導衛(wèi)．用光學對中儀調(diào)整，確保軋件質(zhì)量．減少軋廢。 7.軋輥高強耐磨復合化。精軋機用碳化鎢軋輥、合金鋼軋輥、組合軋輥等，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和軋輥壽命。 8.鋼坯檢查修磨線。 9.穿水冷卻裝置。 10.高精度定徑機，有VH組臺式、多輥式，具有剛度高、結(jié)構緊湊、占地少等優(yōu)點。 11.在線激光測量裝置。測量精度達±1.04mm，并進行大屏幕顯示和統(tǒng)計分析。 12.在線鋼材缺陷檢測裝置。 13.在線紅外線軋件溫度測量裝置。 14.鋼材制動夾尾裝置，增速與制動裝置。 15.長尺齒形步進式冷床，具有分鋼、矯直、齊頭、均勻冷卻、鋼材編組等功能。 16.強力卷取機，卷取大斷面棒材。 17.強力冷剪切機和強力冷鋸機。 18.變輥距矯直機。 2.6.5未來軋鋼機發(fā)展趨勢 80年代以來，大容量、高參數(shù)、連續(xù)化和自動化的成套軋延設備成為發(fā)展的重點。如2050熱連軋機，年產(chǎn)量400萬噸，粗軋區(qū)有軋機5臺，精軋區(qū)有軋機7臺和地下卷取機3套，最大軋制速度為25米／秒，總重量63231噸，總裝機容量211022千瓦,其中主電機為93100千瓦。又如新型45°或Y型無扭線材軋機，軋制速度為65～80米／秒,盤重超過4噸,尺寸精度為±0.1毫米，四線軋制年產(chǎn)量達 100萬噸?，F(xiàn)代化軋機的主機已廣泛采用計算機控制。在使用多級計算機的全自動化生產(chǎn)過程中，計算機控制已擴展到儲運、加熱、精整、熱處理、表面清理、鍍層和剪切等輔助工序。隨著微處理機的發(fā)展，它已被用于分別控制冷軋機的各部分功能。這種控制方式可簡化程序的編制，具有靈活可靠、投產(chǎn)時間短和經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。 軋延機械的發(fā)展注重節(jié)能、成材率、質(zhì)量、品種等綜合經(jīng)濟指標的提高。發(fā)達國家致力于現(xiàn)有軋機的更新和改造，新建的大型軋機有減少的趨勢，生產(chǎn)新型材料的中小型軋機將得到進一步的發(fā)展。連鑄機將取代初軋機，并進行直接軋制。線材和棒材的無頭軋制技術的發(fā)展，使小方坯連鑄機與連軋機組成一體。帶鋼冷軋機的發(fā)展方向是無頭全連續(xù)軋制。 3.設計計算 3.1現(xiàn)代設計方法及其特點 現(xiàn)代設計方法是以設計產(chǎn)品為目標的一個知識群體的總稱，它運用了系統(tǒng)工程，實行人、機、一體化設計，使設計思想，設計進度設計組織更合理化，現(xiàn)代化。大量采用動態(tài)分析方法，使問題分析動態(tài)化；設計進程和戰(zhàn)略；設計方案和數(shù)據(jù)選擇的廣義優(yōu)化；計算，繪圖等計算機化。所有人以動態(tài)，優(yōu)化，計算機來概括其核心。 現(xiàn)代設計方法設計原則： 1. 創(chuàng)新原則：設計本身就是創(chuàng)造性思維活動，只有大膽創(chuàng)新才能有所發(fā)明，有所創(chuàng)造。但是今天的科學技術已經(jīng)高度發(fā)展，創(chuàng)新往往是在已有技術基礎上的結(jié)合。有的新產(chǎn)品是根據(jù)別人的研究試驗結(jié)果而設計，有的是博采眾長，加以巧妙組合。因此，在繼承的基礎上創(chuàng)新是一條重要原則。 2. 可靠原則：產(chǎn)品沒計力求技術上先進，但更要保證使用中的可靠性，即無故障運行時間的長短，足評價產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要指標。所以，產(chǎn)品要進行可靠性設計。 3.效益原則：在可靠的前提下，力求做到經(jīng)濟合理，使產(chǎn)品“價廉物美”，這樣才有較強的競爭能力，創(chuàng)造較高的技術經(jīng)濟效盤和社會效益。也就是說，在滿足用戶提出的功能要求的條件下，要有效地節(jié)約能源，降低成本。 4.審核原則：設計過程是一種設計信息加工、處理、分析、判斷決策、修正的過程。為減少設計失誤，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的設計，必須對每一設計程序的信息隨時進行審核，決不允許有錯誤的信息流人下一道工序。實踐證明．產(chǎn)品設計質(zhì)量不好，其原因往往是審核不嚴造成得。因此適時而嚴細的審核是確保設計質(zhì)量的一項重要原則。 3.2 傳動方案擬定 整個軋延裝置由電機帶動，固定在底座上。軋延系統(tǒng)和壓下系統(tǒng)分別由兩部不同的電機提供動力。上下軋輥的轉(zhuǎn)動來自主電機，壓下絲杠的轉(zhuǎn)動來自機架上的副電機。 主電機連接著主聯(lián)軸節(jié)，主聯(lián)軸節(jié)連接著主齒輪座（即主減速箱），主減速箱連接著兩個連接軸，兩個連接軸成上下布置，分別連接軋機的上下兩個軋輥。上下兩個軋輥通過軸承座分別固定在上下兩個夾具當中，夾具鑲嵌在機架里。下夾具固定，上夾具可上下移動移動一定的距離，即下軋輥固定不動，輥縫的調(diào)節(jié)是通過調(diào)整上軋輥來實現(xiàn)的。而固定上軋輥的上夾具的上下移動又是通過壓下絲杠的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。 副電機連接著副聯(lián)軸節(jié)，副聯(lián)軸節(jié)連接著副減速器，副減速器通過齒輪傳動將動力傳給蝸桿，再通過蝸輪—蝸桿部件將動力傳給壓下絲杠，壓下絲杠的轉(zhuǎn)動再轉(zhuǎn)化為壓下板的上下移動，壓下板的上下移動轉(zhuǎn)化為上夾具的上下移動，上夾具的上下移動最終轉(zhuǎn)化為了上軋輥的上下移動，以此來調(diào)節(jié)輥縫。 3.3電機的選擇 根據(jù)設計要求，壓下電機選用冶金系列電機，型號YZR180L-8，輸出功率=13KW,輸出轉(zhuǎn)速=700r/min。 3.4 壓下系統(tǒng)傳動參數(shù)的分配計算 3.4.1傳動比的分配： 單級減速器傳動比=0.608，蝸桿蝸輪傳動比，錐齒輪傳動比 3.4.2各部分傳動參數(shù) 電動機：=13KW,=700r/min。T177.4N·m 傳動軸1：經(jīng)1級直齒圓柱齒輪傳動，η=0.975則p=η=12.675KW n=1151.4r/min，T=105.13N·m 經(jīng)過聯(lián)軸器傳動后η=0.98，，，=103N·m 經(jīng)過蝸桿蝸輪傳動后，單頭蝸桿，,，2298.78N·m 經(jīng)過標準錐齒輪傳動，6級精度=0.985，，=4202N·m。 4.壓下系統(tǒng)主要零件設計計算 4.1聯(lián)軸器的類型和型號 傳動軸1所選用的聯(lián)軸器左側(cè)為YL7，右側(cè)為兩個半聯(lián)軸器型號為YLD7。 4.2蝸桿的設計計算 4.2.1傳動強度計算 計算公式。 ─────材料的彈性影響系數(shù)，45鋼蝸桿與鑄鐵蝸輪配， ， ─────接觸系數(shù)，查表得, K─────載荷系數(shù)， T─────扭矩，N·m ─────許用接觸應力，=180MPa。 則代入計算得。 查表后選用參數(shù)為蝸輪蝸桿模數(shù)m=5，蝸桿直徑=mq=50mm，蝸桿特性系數(shù)q=10，蝸桿頭數(shù)=1，蝸輪齒數(shù)=31，蝸輪分度圓直徑==5*31=155mm變位系數(shù)=-0.500，蝸桿齒頂圓直徑==50+2×1×5=60，蝸蝸輪寬度B=60×0.75=45mm，本設計選取B=40mm。 4.3內(nèi)花鍵軸的設計 4.3.1軸的強度校核計算 設計公式 ─────空心軸內(nèi)徑與外徑的比值，既，通常取0.5—0.6，本設計取=0.55。 n─────軸的轉(zhuǎn)速，本設計中n=20r/min。 P─────軸的功率,P==8.8KW。 ─────=，查表得=120。 計算后得d≥110.75mm。綜合考慮后選取d=135mm。 4.3.2軸的結(jié)構設計算 軸的結(jié)構設計如下圖 軸的結(jié)構設計 4.3.3鍵的選擇 軸與齒輪能連接的鍵的選擇 根據(jù)GB 1095-79，選擇A型平鍵，b=28，h=16。 4.3.4軸承的選擇 與內(nèi)花鍵軸配合的軸承的選用： 類型：圓錐滾子軸承 型號：根據(jù)GB297-94選用30220 與圓錐軸配合的軸承的選用： 類型：圓柱滾子軸承 型號：N320E 4.4標準錐齒輪的計算 4.4.1齒根彎曲疲勞強度計算 公式為≥ K─────載荷系數(shù)， ──────扭矩，=2298.78N·m， ──────齒形系數(shù)，查表得=2.40， ──────應力校正系數(shù)，查表得=1.67 ──────齒寬系數(shù)，本設計取= ──────小錐齒輪的齒數(shù)，本設計中選取=22 u──────齒數(shù)比，u=1.82 ─────彎曲疲勞強度極限，查表后=900MPa 計算后的m4.715 綜合考慮選取m=6。 4.4.2齒面接觸疲勞強度計算 設計公式為 ──────材料彈性影響系數(shù)，=189.8MPa K ──────載荷系數(shù)， ─────接觸疲勞強度極限，查表后得=960MPa， ─────齒寬系數(shù)，本設計取=， ─────扭矩，=2298.78N·m u──────齒數(shù)比，u=1.82。 經(jīng)過計算后的，綜合考慮=150mm。 則標準圓錐齒輪設計參數(shù)為模數(shù)m=6mm，大錐齒輪齒數(shù)=40，大齒輪分度圓錐角=arc tan=62.3，大錐齒輪分度圓直徑=240mm，小錐齒輪齒數(shù)=21，小錐齒輪分度圓錐角=90-62.3=27.7，小錐齒輪分度圓直徑=126mm。大錐齒輪的結(jié)構設計 =135mm， =1.6=240mm， l=（1---1.2）=150mm， C=(3---4)m=（18---24）mm，本設計選取C=20mm， =d+2cos=246mm， =-2（+）m cos=233mm， R=0.5=141.5mm， B≤≤47，本設計選取B=40mm， =-（10---14）m=（162---186）mm，本設計選取=170mm， =(4---8)mm， =0.5(+)=205mm =(0.2---0.3)(-)=(14---21),本設計選取=16, =0.5m=3mm. 4.5壓下螺桿的設計 4.5.1耐磨性計算 計算公式d≥0.8 字母所代表含義 F─────壓下力，由任務書給出為2000N。 d─────公稱直徑。 ─────對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取值范圍1.2─2.5，本設計中選取=2。 ─────許用壓力，本設計材料為鋼-鋼的螺桿螺母所以本設計選取=10MPa。 則d≥0.8=8mm。 綜合考慮軋輥、夾具等的重量，并且查閱機械設計課程設計手冊①選取d=40 螺距p=7，則外螺紋小徑=d-8=38，轉(zhuǎn)速n=30r/min，壓下速度=3.5mm。 4.6副減速箱的設計 副減速箱的設計主要是齒輪嚙合的設計 4.6.1齒根彎曲疲勞強的設計 計算公式：m， K─────載荷系數(shù)， ──────扭矩，=105.13N·m， ──────齒形系數(shù)，查表得=2.40， ──────應力校正系數(shù)，查表得=1.67， ──────齒寬系數(shù)，本設計取=， ──────大齒輪的齒數(shù)，本設計中選取=40， ─────彎曲疲勞強度極限，查表后=900MPa。 計算后的m2.715，綜合考慮選擇選擇m=3。 5.潤滑 4.1 潤滑方法 軋輥軸承的潤滑原則上與其他滾動軸承的潤滑基本一致，只是軋輥軸承的工作條件比較惡劣，其工作性能能否獲得有效發(fā)揮在很大程度上取決于軸承的潤滑情況。軋輥軸承采用的潤滑方法主要有脂潤滑和油潤滑。 1、脂潤滑的潤滑脂兼有密封作用，密封結(jié)構和潤滑設施簡單，補充潤滑脂方便，因此只要工作條件答應，軋輥軸承一般都采用脂潤滑。 2、油潤滑的冷卻效果強，并能從軸承內(nèi)帶走污物和水分。軋輥軸承采用油潤滑的潤滑方法有壓力供油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑。 3、壓力供油潤滑是常規(guī)轉(zhuǎn)速下軋輥軸承最有效的潤滑方式。 4、噴油潤滑是將潤滑油以一定的壓力通過裝在軸承一側(cè)的噴油嘴噴入軸承內(nèi)部進行進行潤滑，一般應用在高速軋輥軸承，或者壓力供油潤滑不能滿足冷卻要求的場合。 5、噴霧潤滑是將含有油霧的干燥壓縮空氣噴到軸承內(nèi)部進行潤滑，使用油量少，由于空氣的作用，冷卻效果極強，主要用于軋制速度高和軋制精度高的大型軋輥軸承，或者用于在軸承箱中不經(jīng)常拆卸的軋輥軸承。 6、壓力供油潤滑和噴油潤滑都需要裝設進、出油管、潤滑泵、儲油器，有時還需潤滑油冷卻器，因此，費用較高，一般軋輥軸承較少采用。 4.2 潤滑的分類 1. 根據(jù)潤滑劑的不同，潤滑可分為： 1.1流體潤滑。指使用的潤滑劑為流體，又包括氣體潤滑（采用氣體潤滑劑，如空氣、氫氣、氦氣、氮氣、一氧化碳和水蒸氣等）和液體潤滑（采用液體潤滑劑，如礦物潤滑油、合成潤滑油、水基液體等）兩種 。 1.2固體潤滑 。指使用的潤滑劑為固體 ，如石墨、二硫化鉬、氮化硼、尼龍、聚四氟乙烯、氟化石墨等。 1.3半固體潤滑。指使用的潤滑劑為半固體，是由基礎油和稠化劑組成的塑性潤滑脂，有時根據(jù)需要還加入各種添加劑。 2根據(jù)摩擦副之間摩擦狀態(tài)的不同，潤滑分為： 2.1流體摩擦潤滑。用流體( 厚度在1.5～2 微米以上 )將摩擦表面隔開的潤滑方式。根據(jù)潤滑膜壓力的產(chǎn)生方式不同又可分為流體動壓潤滑（靠摩擦表面的幾何形狀和相對運動由粘性流體的動力作用產(chǎn)生壓力平衡外載荷)和流體靜壓潤滑(由外部將一定壓力的流體送入摩擦表面間 ， 靠流體的靜壓平衡外載荷）兩種。 2.2邊界摩擦潤滑。摩擦表面間存在一層薄膜(邊界膜)時的潤滑狀態(tài)；它可分為吸附膜（潤滑劑中的極性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化學吸附膜）和化學反應膜（潤滑油中的添加劑與金屬表面起化學作用生成能承受較大載荷的表面膜）兩類。潤滑可以延長機器設備的壽命，提高精度、節(jié)約能源。 4.3 確定潤滑方法 根據(jù)設計要求，軋輥軸承采用半固體脂潤滑；頂蓋上的壓力軸承采用液體油潤滑；上夾具與機架之間采用半固體脂潤滑；壓下絲杠與壓下板之間采用液體油潤滑；蝸輪—蝸桿之間采用半固體之潤滑。 6.設計小結(jié) 這次畢業(yè)設計當中，即便我的理論知識比較扎實，可是平時就幾次設計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導，和同學們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實畢業(yè)設計當中的每一天都是很累的。正向老師說得那樣，機械專業(yè)的畢業(yè)設計沒有那么簡單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行，因為你的每一個數(shù)據(jù)都要從機械設計書上或者機械設計手冊上找到出處。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務。 三個半月的畢業(yè)設計結(jié)束了。在這次實踐的過程中我學到了一些除技能以外的其他東西，領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。經(jīng)過這段時間的奮戰(zhàn)，我的我設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對大學四年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設計，我發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 參 考 文 獻 [1] 黃清華·軋鋼機械·3·北京：冶金工業(yè)出版社，1980·15 [2] 蔣維興·軋鋼機械設備·北京：冶金工業(yè)出版社，1981·27 [3] 王海文·軋鋼機械設計·北京：機械工業(yè)出版社，1983·33 [4] 丁修肇·軋制過程自動化·冶金工業(yè)出版社，北京：1986·14 [5] 胡玉興·液壓傳動·北京：中國鐵道出版社，1980·186·153 [6] 胡師金·機械可靠性設計·鄭州：河南科學技術出版社，1968·127 [7] 成大先·機械設計手冊·北京：化學工業(yè)出版社，2002·204 [8] 邊金生·軋鋼機械設備·北京：冶金工業(yè)出版社，1998·36 [9] 蔣莊德·機械精度設計·西安：西安交通大學出版社，2000·95 [10] 邱宣懷·機械設計·北京：高等教育出版社，1985·86 [11] 施東成·軋鋼機械設計方法·北京：冶金工業(yè)出版社，1990·74 [12] 趙毅德·中厚板軋機液壓AGC的工作原理·甘肅：甘肅冶金出版社，1997·7 [13]張友明,杜潤生.機械工程師.湖北：華中科技大學出版社.2004·126 [14]黃富瑄.武鋼技術.湖北：機械工業(yè)出版社.2005·335 [15]安東,劉援朝.液壓與氣動.陜西：西安重型機械出版社.2007·258 [16]沈興權，吳秀玲.液壓傳動與控制.北京：國防工業(yè)出版社.2005·302 [17]鄒家祥·軋鋼機械理論與結(jié)構設計. 北京：冶金工業(yè)出報社，1993·158 [18]黃華清.軋鋼機械.北京:冶金工業(yè)出版社.1986.124 [19]張友明,杜潤生.機械工程師.湖北：華中科技大學出版社.2004 [20] 楊順田，彭美武.軋機壓下裝置液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設計.機床與液壓,2010,28(22):74-75 致 謝 在此要感謝我的指導老師馬老師對我的悉心指導，感謝馬老師給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 第27頁 共27頁