粗軋機畢業(yè)設(shè)計

φ650粗軋機設(shè)計摘要線材的用途很廣，在國民經(jīng)濟各個部門中，線材占有重要地位。近年來，對線材性能及表面質(zhì)量的規(guī)定越來越高。特別是對線材的化學(xué)成分、機械性能、晶粒組織及晶粒粒度都要做檢查，符合原則方可出廠。因此，對線材的苛刻規(guī)定決定了新軋機及有關(guān)新技術(shù)的飛速發(fā)展。線材軋機屬于小型軋鋼機械范疇。線材軋機與其它軋鋼機同樣，其主機列也涉及執(zhí)行機構(gòu)、傳動裝置、和原動機三個基本構(gòu)成部分。本次設(shè)計在收集整頓了國內(nèi)外先進的線材軋制設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，對設(shè)計方案進行了優(yōu)化選擇。首先，根據(jù)壓下規(guī)程和軋制速度計算軋制力和軋制力矩，對電機進行選擇、校核。然后對于重要零部件進行了受力和強度分析、校核；對于主傳動裝置中的減速器進行了設(shè)計，同時對潤滑式進行了選擇。核心詞：線材軋機；軋制力；軋制力矩；強度；主傳動TheDesignofφ650BarandWireRodMillAbstractAstheuseofwirerodisverybroad,ineverydepartmentofnationaleconomy,wirerodpossessimportantposition.Inrecentyears,fortherequirementofthesurfacequalityandperformanceofwirerod,itismoreandmorehigher.Somanyparameterstobeinspected,especiallyforthechemicalcomposition,mechanicalperformance,crystalmicroscopicorganizesandcrystalmicroscopicsizeofwirerod,accordwithstandardsidecanbesoldout.Sonewrollingmillandrelatednewtechnologyshouldbedevelopedfastfortheharshrequirementofwirerod.Therodmillbelongstothesmallsteelrollingcategory.Therodmillissamewithothermills,itsmainenginerowalsoincludestheimplementingagency,thetransmissiondevice,andthedrivingforcethreebasicbuildingblocks.Thisdesigninthecollectionreorganizedthedomesticandforeignadvancedrodrollingequipmentandinthetechnicalfoundation,carriesonthechoiceandtheappraisaltothedesignproposal.First,accordingtoassignsdepressestheregulationsandtherollingspeedcomputationrollforceandtherolltorque,andhascarriedonthechoiceandtheexaminationtotheelectricalmachinery.Then,hascarriedonthestressanalysisandtheessentialexaminationregardingthemainsparepart.Regardingmaindrive'sinreductiongear,theshaftcoupling,therotarycouplingspindlehavecarriedonthedesign,simultaneouslyhascarriedonthechoicetothelubricationway.Finally,carriesontheanalysisappraisaltothisrollingmill'seconomicefficiency.Keywords:wirerodrollingmill;rollforce;rolltorque;intensity;maindrive目錄75181緒論 118911.1軋鋼生產(chǎn)發(fā)展背景 1303971.2中小型型鋼發(fā)展趨 264971.4軋輥調(diào)節(jié)在軋鋼過程中的重要性 4134511.5課題研究的內(nèi)容及辦法 467162方案設(shè)計評述 6169702.1軋機布置形式的選擇 66892.2軋機零件的選擇 630692.2.1機架的構(gòu)造選擇： 6296973軋制壓力和軋制力矩的計算 8178973.1孔型的選擇 8126153.1.1箱－圓－橢圓－圓孔型系統(tǒng)的特點 838643.1.2軋制參數(shù)的擬定 931563.2軋制力的計算 9115863.2.1第一軋制道次平均單位壓力計算 9108833.2.2軋制總壓力的計算 11217133.2.3軋制力矩的計算 13269214軋機主電機力矩與電動機功率 14179334.1軋機主電動機力矩 1498684.2軋輥驅(qū)動力矩 1442874.3初選電機容量 1670454.4附加摩擦力矩 1765994.5電機校核 1849195軋輥與軋輥軸承 2067725.1軋輥的選擇與強度的校核 20311085.1.2軋輥的強度校核 20203935.2軋輥軸承 24159145.2.1軸承的選擇 24325255.2.2軋輥軸承的計算 24147536機架強度的計算 26273546.1機架的構(gòu)造設(shè)計 26272016.2機架的強度計算及校核 26207447減速器的設(shè)計 30212987.1計算各軸的動力參數(shù) 30145647.2齒輪的設(shè)計 31215528系統(tǒng)的潤滑 37108388.1潤滑需要注意的事項 37184828.2慣用的潤滑劑的特點 3711258.3潤滑方式的選擇 3727242結(jié)束語 385297致謝 3915427參考文獻 401緒論1.1軋鋼生產(chǎn)發(fā)展背景在20世紀末，世界軋鋼技術(shù)發(fā)展快速。軋鋼生產(chǎn)在自動化、高精度化、持續(xù)化方面獲得了較大進步。軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和重要辦法。由于用軋制辦法生產(chǎn)出的鋼材，含有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)過程持續(xù)性強、品種多、易于實現(xiàn)機械化、自動化等優(yōu)點，并且比鍛造、擠壓、拉拔等生產(chǎn)產(chǎn)品，性能更高，成本更低?，F(xiàn)在，約有93%的鋼都是通過軋制成材的。有色金屬生產(chǎn)也大量應(yīng)用軋制辦法。軋鋼生產(chǎn)的重要產(chǎn)品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材?，F(xiàn)在，我國軋鋼生產(chǎn)的鋼材品種重要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優(yōu)質(zhì)型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應(yīng)用范疇廣泛的鋼材。我國型鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的25%～30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡樸斷面型鋼。從生產(chǎn)方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應(yīng)用的鋼材，我國的板帶材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的45%～55%。板帶鋼按應(yīng)用領(lǐng)域分為建筑板、橋板、船板、汽車板、電工鋼板、機械用板等。按照軋制溫度的不同又能夠分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。鋼管的用途重要有建筑用管和石油管道等。我國鋼管產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的10%～15%，鋼管的規(guī)格普通用外形尺寸及壁厚標稱。其斷面普通為圓形管，也有多個異型鋼管和變斷面鋼管。鋼管從制造角度劃分為無縫鋼管、螺旋鋼管與直縫鋼管、冷軋鋼管等。按斷面形狀劃分為圓形管、異型鋼管和變斷面鋼管。這些品種齊全、樣式繁多的鋼管被應(yīng)用在管道、石油運輸，鍋爐側(cè)壁、地質(zhì)鉆探、軸承及注射針管等方面。隨著軋鋼工藝及軋鋼技術(shù)的不停發(fā)展，鋼材的生產(chǎn)范疇將不停擴大，產(chǎn)品品種也將不停增多。近年來我國許多有價值的鋼板產(chǎn)量大幅度增加，冷軋硅鋼片已達89.6萬噸，鍍錫板已經(jīng)達成110萬噸，管線鋼、石油管、耐火鋼板、冷軋不銹鋼板產(chǎn)量達55萬噸。線材的用途很廣，在國民經(jīng)濟各部門中占有重要的地位。有的線材軋制后可直接使用，重要作為鋼筋混泥土的配筋；有的還能夠作為其它加工車間的原料，如拔絲車間、鋼繩車間、鋼絲網(wǎng)車間和螺絲車間等都有應(yīng)用。線材生產(chǎn)的特點是軋制斷面小，長度大，規(guī)定尺寸精度和表面質(zhì)量較高。但增大盤重、減小線徑和提高質(zhì)量、精度是矛盾的。這是由于盤重增加和線徑減少，造成軋件長度和軋制時間增加，從而使軋件終軋溫度減少，首尾溫差加大，成果造成首尾尺寸公差和性能不均勻。正是由于上述矛盾，推動了線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，各國線材產(chǎn)量占全部熱軋總量的5.3～15.3%。近年來，對線材性能及表面質(zhì)量規(guī)定越來越高。對線材化學(xué)成分、機械性能、晶粒組織及晶粒粒度都做檢查，符合原則方可出廠。因此，對線材的規(guī)定決定了新軋機及其新技術(shù)的飛速發(fā)展。1.2中小型型鋼發(fā)展趨勢橫列式型鋼軋機適合于多品種，批量不大或產(chǎn)品斷面復(fù)雜以及合金鋼生產(chǎn)的車間使用。但橫列式軋機存在著軋制速度低，間隙時間長，產(chǎn)量低，質(zhì)量差，難于實現(xiàn)機械化和自動化許多缺點，因此在已經(jīng)充足發(fā)揮主軋機能力的基礎(chǔ)上，為了進一步提高生產(chǎn)水平，較大幅度的增加生產(chǎn)，擴大品種，則應(yīng)對這種軋機從根本上進行改造或建設(shè)新軋機，根據(jù)國內(nèi)外的發(fā)展狀況，有下列途徑供參考。1.擴大主電機容量，以充足發(fā)揮軋機的能力:多數(shù)橫列式軋機主電機容量小，在軋機強度允許的條件下，限制了增加每道壓下量以及同一列軋機上的過鋼根數(shù)。又有某些橫列式軋機，采用一列但傳動的布置形式，不利于縮短最后兩個機架的軋制時間，極大地妨礙了機時產(chǎn)量的提高。因此對擴大某些橫列式軋機主電機容量，與對應(yīng)增添必要的傳動裝置，能大幅度的提高軋機的生產(chǎn)能力。例如在一列三架布置的650軋機的另一側(cè)增加一種主傳動后，約可增加50％，這種方法投資少，且不需大拆大遷。2.逐步向產(chǎn)品專業(yè)化的方向發(fā)展：現(xiàn)在較多的橫列式中小型鋼軋機，品種多，批量少，在一套軋機上既開坯又軋材，既生產(chǎn)簡樸斷面的方、圓、扁鋼，又生產(chǎn)復(fù)雜斷面的異型鋼，既軋普碳鋼，又軋合金鋼，在規(guī)格上也有大機軋小材或小機軋大材的不合理現(xiàn)象，以致?lián)Q輥頻繁，作業(yè)率低，軋機小時產(chǎn)量低，輔助設(shè)備不能充足運用，難以實施機械化、自動化操作，在一定程度上妨礙了這類軋機生產(chǎn)的發(fā)展。為此，針對這種狀況，要因地制宜、逐步向產(chǎn)品專業(yè)化的方向發(fā)展。3.向原料合理化方向發(fā)展：中小型鋼軋機的原料應(yīng)向著合理的方向發(fā)展，對于中型開坯車間應(yīng)適宜加大鋼錠重量，或采用連鑄坯軋制，對于成材軋機則應(yīng)提供適宜斷面和重量的鋼坯作原料4.逐步向半持續(xù)式，持續(xù)式方向發(fā)展：橫列式軋機因其本身存在著一系列缺點，在世界鋼鐵工業(yè)普遍向大型、高速、自動化發(fā)展的今天，這種軋機越來越不能滿足發(fā)展的需要。而半持續(xù)式與持續(xù)軋機，其軋制速度高，間隙時間短，且便于實現(xiàn)機械化、自動化，采用最新技術(shù)成就，因而其產(chǎn)量高，質(zhì)量好，勞動生產(chǎn)率高，成本低，各項技術(shù)經(jīng)濟指標遠較橫列式軋機優(yōu)越，因此持續(xù)式、半持續(xù)式軋機已成為世界軋鋼工業(yè)的發(fā)展總趨向。1.3線材軋機的類型及特點當代化車間都采用無扭精軋機組，頭行高速無扭線材軋制，使線材生產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)、高效、低耗方向發(fā)展。高速無扭線材精軋機大都采用單線軋制和軋后控冷，并且在加熱、軋制、精整方面都采用新的技術(shù)。最早出現(xiàn)的是Y型軋機，后來逐步發(fā)展框架式45°無扭轉(zhuǎn)精軋機，到當代最先進的45°懸臂式高速無扭精軋機。Y型軋機：Y型軋機又稱三輥式無扭機組，是由4～14臺Y型機座構(gòu)成的組合機組，其中中心距僅405～500mm。每臺Y型機座有三個互成120°布置的盤形軋輥，構(gòu)成三角孔型。三個互為120°的軋輥猶如字母Y，故而得名。這類軋機前后道次變形均勻，張力可控制在2%的范疇內(nèi)，采用恒微張力軋制。Y型軋機的重要特點是：1．相鄰機架之間軋輥位置互相錯開。在軋制時軋件位置經(jīng)常變化，因此各部位溫度比較均勻，變化也比較均勻。2．相鄰機架軋輥的中心線互相錯開一種角度。因此軋件不必扭轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速無扭軋制，成品線速度可達50～60m/min，并且表面質(zhì)量好，直徑公差±0.1mm。3．整體傳動，構(gòu)造緊湊，容易實現(xiàn)當代化。Y型軋機的缺點是無法換輥，只能整體更換組合體，在特殊磨床上穩(wěn)定孔型磨削加工，不易除去氧化鐵皮，磨損大?？蚣苁?5°無扭轉(zhuǎn)精軋機：機架為閉口框架，采用雙支撐滾動軸承，傳動軸與地面成45°，各軋輥互成90°，普通有8～11個機架構(gòu)成，傳動軋制速度達50m/s。成組吊裝，用液壓缸移動軋輥來更換孔型。其特點是：1．相鄰的機架交錯90°，但是軋制線不變，頭尾無扭軋制。2．傳動系統(tǒng)中減少接軸與聯(lián)接軸，減少了傳動件之間的振動，提高產(chǎn)品尺寸精度（普通能達成mm）。3．單線軋制軋輥彈跳穩(wěn)定。由于事故停軋時，不受相鄰軋制線的影響。4．成品線速度等達成50m/s，生產(chǎn)率很高。它的重要缺點是延伸率不好，并且部分構(gòu)件制造困難，不方便維修，投資也很大。懸臂式45°高速無扭精軋機20世紀70年代，摩根無扭高速線材精軋機組有了很大的發(fā)展，投產(chǎn)的已達成160多套。70年代后期投產(chǎn)的懸臂式無扭精軋機組出口速度多為65～80m/s，有的達成120m/s。45°精軋機組普通由23～26個機座串聯(lián)構(gòu)成，中心距500mm左右。每套機組有8～10對碳化鎢軋輥，各機座軋輥交錯成90°布置，并與地面成45°角布置。其優(yōu)點歸納以下：1．軋制速度快，生產(chǎn)率高。2．成品精度高，延伸率高，線材表面質(zhì)量好。3．事故停工少，槽孔壽命長，操作效率高，快速換輥，節(jié)省換輥換槽孔時間，設(shè)備磨損少。這樣的軋機應(yīng)用廣泛，是當代軋機的樣版。1.4軋輥調(diào)節(jié)在軋鋼過程中的重要性軋輥調(diào)節(jié)裝置的作用重要是調(diào)節(jié)軋輥在機架中的相對位置，以確保規(guī)定的壓下量、精確的軋件尺寸和正常的軋制條件。軋輥的調(diào)節(jié)裝置重要有軸向調(diào)節(jié)和徑向調(diào)節(jié)裝置兩軋輥的軸向調(diào)節(jié)重要用來對正軋槽，以確保對的的孔型形狀。普通只用簡樸的手動機構(gòu)完畢。1.5課題研究的內(nèi)容及辦法1.進行現(xiàn)場調(diào)研，收集650軋機有關(guān)的資料，理解生產(chǎn)中存在的問題，軋機構(gòu)造特點，重要零件材料選擇。2.制訂650軋機的設(shè)計方案，并進行方案評述。3.進行電機容量的選擇，重要零件強度計算。4.繪出總圖，裝配圖和零件圖。5.潤滑劑的特點和潤滑方式的選擇。 2方案設(shè)計評述2.1軋機布置形式的選擇2.1.1橫列式布置：橫列式軋機的工作機座是按直線橫向布置的，在軋制型鋼與舊式的線材軋機中，往往由于孔型布置的需要，在一種機列中工作機座的數(shù)目可達2-5架，有時機列的數(shù)目也可多達三列以上。2.1.2持續(xù)式布置：這種軋機工作機座的數(shù)目等于軋件所需的軋制道數(shù)，各機座沿軋制線依次排列，機座間的距離比軋件的長度小諸多，因此軋件同時要在數(shù)架機座中軋制。2.1.3半持續(xù)式布置：半持續(xù)式軋機普通用于軋制鋼坯，線材及帶鋼。其中鋼坯半持續(xù)式軋機的粗軋，采用二輥可逆軋機或三輥不可逆式軋機，中軋及精軋則采用連軋機組。2.2軋機零件的選擇2.2.1機架的構(gòu)造選擇：1.機架的重要型式：閉口式機架—為一種封閉式的鋼架，慣用于初軋機、鋼板軋機、鋼管軋機，有時也用于線材軋機及小型型鋼軋機上。開口式軋機—這種機架的上蓋能夠拆卸，特別是中小型型鋼軋機，大多數(shù)采用開口式機架。2.機架的構(gòu)造：1)機架的構(gòu)造應(yīng)有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性、并便于換輥、換瓦和操作調(diào)節(jié)?；谶@個原則，普通中小型型鋼軋機除某些小型和線材軋機有時采用閉口式機架外，大多采用開口式機架。采用開口式機架便于換輥，但往往使機架的剛度減少，在設(shè)計型鋼軋機機架式應(yīng)根據(jù)具體條件，對的解決這兩個互相矛盾的因數(shù)。橫列式中小型軋機多采用三輥開口式機架，固然距人字齒輪座最遠的機架或成品機架，也能夠采用閉口式和二輥式機架，但為了便于加工制造，同一列的軋機宜采用一致的構(gòu)造型式。2)機架立柱斷面的形狀普通抗彎能力較大的長方形或工字型。從固定滑板的方式看，采用工字型斷面較方便，由于采用工字型斷面能夠用螺栓通過翼緣的通孔來固定滑板；若機架采用矩形斷面，則滑板必須用螺釘來固定，這時要在窗口表面加工螺孔，因此機架的加工是比較困難的，更換滑板亦較麻煩。3)機架軸承座內(nèi)側(cè)有設(shè)立軸承座滑板的，也有不設(shè)立軸承座滑板的，固然有滑板比沒有要強，由于在某種程度上起到了防護機架磨損的作用。但是在小型型鋼與線材軋機上，即使在軋制過程中因軸承座的彈跳而造成對機架立柱內(nèi)側(cè)的某種沖擊滑動是不可避免的，但因軸承座的滑動量較小，對機架立柱不會造成很大的磨損；另因機架小、窗口窄，加工滑板的固定螺孔是有一定困難的，普通只能用人工攻絲，廢時廢工。因此在小型型鋼線材軋機上的滑板是能夠免去的，對生產(chǎn)不會有很大的影響。3軋制壓力和軋制力矩的計算3.1孔型的選擇軋制線材用的孔型按用途可分為延伸孔型和精軋孔型。延伸孔型的作用是壓縮軋件斷面為成型孔提供紅坯。精軋孔型的作用是使軋件最后形成所需的成品斷面形狀和尺寸。軋制線材慣用的孔型按形狀分有箱型孔型系統(tǒng)、菱—方孔型系統(tǒng)、菱—菱孔型系統(tǒng)、六角孔型系統(tǒng)、橢圓—方孔型系統(tǒng)、橢圓—立橢圓孔型系統(tǒng)、橢圓—圓孔型系統(tǒng)等。這里選擇橢圓—圓孔型系統(tǒng)。為了確保粗軋機組軋制出斷面尺寸精確的軋件，最后一道次采用圓孔型。3.1.1箱－圓－橢圓－圓孔型系統(tǒng)的特點1)可在同一孔型中軋制多個尺寸的軋件，共性大，能夠減少孔數(shù)，減少換孔或換輥次數(shù)，有助于提高軋機的作業(yè)率。

2）在軋件斷面相等的條件下，與其它孔型系統(tǒng)相對比，箱形孔型系統(tǒng)的孔型在軋輥上的切槽較淺，這樣可相對提高軋輥強度，可增大壓下量，對軋制大斷面軋件是有利的。3）在孔型中軋件寬度方向上的變形比較均勻，同時由于孔型中各部分之間的速度差較小，故孔型的磨損較為均勻，磨損程度和變形功也因之相對小些。

4）軋件在箱形孔型中軋制，有助于氧化鐵皮的脫落。

5）軋件在箱形孔型中軋制比在光輥上軋制穩(wěn)定。

6）軋件斷面的溫降較為均勻。

7）箱形孔型不適于軋制規(guī)定斷面形狀精確的小軋件。

8）軋件在箱形孔型中只能在一種方向上受到壓縮，其側(cè)面表面不易平直，有時出現(xiàn)皺紋，同時角部的加工也局限性。

根據(jù)箱形孔型系統(tǒng)的特點可知，它合用于初軋機、軌梁軋機、二輥和三輥開坯機、中小型或線材軋機的開坯孔型，它合用于大斷面的成品方鋼。在中小型和線材軋機上，用于前幾道做開坯孔型，有助于去除軋件上的氧化鐵皮。圖3.1橢圓-圓孔型系統(tǒng)3.1.2軋制參數(shù)的擬定表3.1重要軋件規(guī)格軋制參數(shù)機架孔序高度×寬度壓下量寬展長度軋制速度軋制溫度Ⅰ0250×2501.31196×26054101.42.411502162×2673471.62.5411253190×18077181.82.4211004160×1873072.12.5810755140×17447142.62.6810506110×1833093.12.8410253.2軋制力的計算3.2.1第一軋制道次平均單位壓力計算考慮到φ650線材軋機的工作環(huán)境溫度是1150℃，經(jīng)大量的實驗資料證明，線材軋機的軋制力，采用S.艾克隆德公公式（合用于熱軋型鋼軋機和線材軋機）計算與實測統(tǒng)計比較靠近。平均單位壓力公式以下：(3.1)式中：—考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)；—軋制材料在靜壓縮時變形阻力，MPa；—軋制粘性系數(shù),kg·s/mm；—變形速度，s。艾克隆德根據(jù)其研究，提出了、、的計算公式。他給出下式計算系數(shù)：=(3.2)式中:—摩擦系數(shù)，建議采用下式計算，對鋼軋輥=(1.05－0.0005)，對硬面鑄鐵軋輥=0.8(1.05－0.0005)，為軋制溫度；、—軋制前后軋件的高度，mm；—軋輥半徑，mm。=0.8(1.05－0.0005)=0.8(1.05－0.0005×1150)=0.38(3.3)根據(jù)表3.1得：=250mm，=196mm，=325mm，因此由公式(3.2)得：===0.03運用甫培（Pomp）熱軋方坯的實驗數(shù)據(jù)，得到(MPa)的計算公式：=(14－0.01)[1.4+]×9.8(3.4)式中:—軋制溫度，℃；—碳的質(zhì)量分數(shù)，％；—錳的質(zhì)量分數(shù)，％；—鉻的質(zhì)量分數(shù)，％。由實際工況得：=1150℃，由文獻[2，18-35]查得：=0.17％，=0.43％，=0％。=(14－0.01)[1.4+]×9.8=(14－0.01×1150)[1.4+0.17+0.43+0.3×0]×9.8=49（MPa）軋件粘度系數(shù)（kg·s/mm）按下式計算：=0.01(14－0.01)(3.5)式中：—考慮軋制速度對的影響系數(shù);—軋制溫度;由實際工況得：=2.5～3m/s，因此由文獻[1，54]查得=1。=0.01(14－0.01)=0.01×(14－0.01×1150)×1=0.04（kg·s/mm2））艾克隆德用下式計算變形速度。由文獻[1，54]查得：=(3.6)式中:—軋制速度，mm/s；、—軋制前后軋件的高度，mm；—軋輥半徑，mm。=250－196=54（mm）把數(shù)據(jù)代入(3.6)式得：===5.0（1/s）因此由公式(3.4)計算平均單位軋制力：=(1+m)(k+u)=(1+0.03)（MPa）3.2.2軋制總壓力的計算根據(jù)：(3.7)式中：—軋件對軋輥的總壓力，；—軋制平均單位壓力，；—軋件和軋輥接觸面積，mm。計算式中各量：=(3.8)式中：、—軋制的前后軋件的寬度，mm；—接觸弧的水平投影長度，mm。計算接觸面積實質(zhì)上是計算基礎(chǔ)弧長度。軋制線材軋件普通不考慮軋制時軋輥產(chǎn)生彈性壓扁現(xiàn)象，由于各軋輥的直徑相似，得：=(3.9)式中：—平均壓下量，mm。由于在這一道次時，是由橢圓軋制成圓形，因此平均壓下量：(3.10)=57.66（mm）由公式(3.9)得：=136.89（mm）因此由公式(3.8)得：=34906.95（mm）由公式(3.7)算出本道次的軋制力：=1769.08（KN）3.2.3軋制力矩的計算=式中—軋制力矩—附加摩擦力矩—空轉(zhuǎn)力矩—動力矩—軋輥與主電機間的傳動速比其中、、與比較，比較大。因此能夠?qū)⑸鲜胶喕街蠯為安全系數(shù),取k=1.5初選軋機總轉(zhuǎn)數(shù)i=10代入上式：4軋機主電機力矩與電動機功率4.1軋機主電動機力矩主電動機軸上的力矩由四部分構(gòu)成，即：==（4.1）式中：—主電機力矩；—軋輥上的軋制力矩；—附加摩擦力矩，即當軋制時由于作用在軋輥軸承、傳動機構(gòu)及其它轉(zhuǎn)動件中的摩擦而產(chǎn)生的附加力矩，=+；—空轉(zhuǎn)力矩，即軋機空轉(zhuǎn)時，由于各轉(zhuǎn)動件的重量所產(chǎn)生的摩擦力矩及其它阻力矩；—動力矩，軋輥運轉(zhuǎn)速度不均勻時，各部分由于有加速或減速所引發(fā)的慣性力所產(chǎn)生的力矩；—電動機和軋輥之間的傳動比。4.2軋輥驅(qū)動力矩驅(qū)動一種軋輥的力矩為軋制力矩與軋輥軸承處摩擦力矩之和。(4.2)(4.3)(4.4)式中：—驅(qū)動一種軋輥的力矩，N·m；—軋制力矩，N·m；—軋輥軸承處摩擦力矩，N·m；—軋制力，KN；—軋制力力臂，即合力作用線到兩個軋輥中心線的垂直距離，mm；—軋輥軸承處摩擦圓半徑，mm；—軋輥軸頸直徑，mm；—合力作用點角度；—軋輥軸承摩擦系數(shù)，取。對于簡樸的軋制，每個道次兩個軋輥總驅(qū)動力矩為：(4.5)由參考文獻[1，65]可知的計算辦法熱軋時：(4.6)式中：—咬入角，其計算公式為：(4.7)代入具體數(shù)值計算：==23.07°則=0.523.07=11.54°把具體數(shù)值代入(4.5)中得：=243131.38(N·m)4.3初選電機容量根據(jù)工況得m/s。因此軋輥轉(zhuǎn)速：(r/min)(4.8)式中：—軋制速度，m/s；—工作輥直徑，mm。根據(jù)過載條件選擇電動機功率，由文獻[1，73]得：(4.9)式中：—電機功率，KW；—最大力矩，N·m；—軋輥轉(zhuǎn)速，r/min；—電機過載系數(shù)，由于選擇不可逆電動機，因此過載系數(shù)，取2.0；—傳動效率，=0.8把具體數(shù)值代入到(4.9)中得：369.32(KW)在上述計算中，未考慮諸多因素，另外還要考慮到生產(chǎn)的發(fā)展以及需要軋制不同鋼種，故根據(jù)文獻[3，20-125]選擇電動機為電機的參數(shù)以下：額定功率：(KW)額定轉(zhuǎn)速：(r/min)3979.17(N·m)(4.10)則電動機和軋輥之間的傳動比：11.30(4.11)4.4附加摩擦力矩附加摩擦力矩涉及兩部分，其一是由于軋制總壓力在軋輥軸承上產(chǎn)生的附加摩擦力矩，這部分已涉及在軋輥傳動力矩之內(nèi)；一部分為各傳動零件推算到主電機軸上的附加摩擦力矩。(4.12)式中：—主電動機到軋輥之間的傳動效率，其中不涉及空轉(zhuǎn)力矩的損失，單級齒輪傳動=0.96~0.98，取=0.97。=42.58(N·m)推算到主電機軸上的總的附加摩擦力矩為：(4.13)空轉(zhuǎn)力矩是由各轉(zhuǎn)動件的重量產(chǎn)生的摩擦力矩及其它阻力矩，即：=0.053979.17=198.96(N·m)(4.14)動力矩是在軋輥運轉(zhuǎn)速度不均勻時，各部分由于有加速或減速所引發(fā)的慣性力所產(chǎn)生的力矩。由于軋件長度很長，因此動力矩很小，忽視不計。則主電機力矩：====1919.82(N·m)(4.15)因此，過載系數(shù)為：=(4.16)=0.48＜[]則選擇的電動機符合過載規(guī)定。4.5電機校核圖3.2電機力矩0s10s和可用下式求得：=(4.17)(4.18)式中：—電動機按發(fā)熱計算出來的等值力矩，N·m；—電動機按發(fā)熱計算出來的等值功率，KW；—電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min。將具體數(shù)值代入==925.53(N·m)=116.25(KW)得：216.16KW>=116.25(KW)1919.82N·m>=925.53(N·m)根據(jù)以上所得，符合發(fā)熱校核的條件5軋輥與軋輥軸承5.1軋輥的選擇與強度的校核5.1.1軋輥參數(shù)選擇φ650軋機軋輥的名義直徑為(mm),φ650軋機的最大直徑(mm)，最小直徑(mm),L=1800(mm)—軋輥輥身長度，mm；根據(jù)文獻[1，81]可知：(5.1)式中：—輥頸直徑，mm；—軋輥直徑，mm。因此：(mm)根據(jù)文獻[1，81]可知：(5.2)式中：—軋輥輥頸長度，mm；—輥頸直徑，mm。因此由公式(5.2)得：(mm)實際選用1800mm，=370mm，=400mm，這樣完全能夠滿足強度規(guī)定5.1.2軋輥的強度校核軋輥的破壞取決于多個應(yīng)力（其中涉及彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分度不均勻或者交替變化引發(fā)的溫度應(yīng)力以及軋輥制動過程中形成的殘存應(yīng)力等）的綜合影響。線材軋機的軋輥沿輥身長度上布置有許多孔型和軋槽。此時，軋輥的外力（軋制力）可近似地當作集中力。軋件在不同軋槽中軋制時，外力的作用點是變動的。因此要分別判斷不同軋槽過鋼時軋輥各斷面的應(yīng)力，進行比較，找出危險斷面。本次設(shè)計的軋輥輥身中間位置只有一種軋槽因此危險面應(yīng)當為中間斷面。圖5.1軋輥受力分析將軋輥簡化成兩端支撐的簡支梁，則：1769.08(KN)由圖5.1得出：（5.3）（5.4）式中：、—壓下螺絲對軋輥的力，KN；、—危險斷面到壓下螺絲的距離，mm，mm，mm。由公式聯(lián)立得出：(KN)(KN)校核軋輥時，普通對輥身只校核彎曲應(yīng)力，對于輥頸要校核彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對于軸頭只校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。1)軋輥輥身強度校核根據(jù)文獻[4，128]計算作用于危險斷面處的應(yīng)力：（5.5）式中：—作用于輥身危險斷面處的彎矩，N·m；—計算斷面處的軋輥直徑，mm。根據(jù)文獻[4，128]得：=1769.08566105.6(N·m)（5.6）式中：—作用于輥身危險斷面處的彎矩，N·m；—壓下螺絲的中心距，mm；—危險斷面到壓下螺絲的距離，mm。由公式(5.5)得：=21.00(MPa)由于是鑄鐵軋輥，因此根據(jù)文獻[2，18-50]得：MPa。為了充足運用軋機能力，軋輥的許用應(yīng)力獲得比較高，普通取破壞應(yīng)力的，即安全系數(shù)為5，則：(MPa)（5.7）由于，因此輥身強度合格。2)軋輥輥頸強度校核對于輥頸來說要計算彎曲和扭轉(zhuǎn)，根據(jù)文獻輥頸危險斷面上的彎曲應(yīng)力為：=35.59(MPa)(5.8)式中：—壓下螺絲中心線至輥身邊沿的距離，可近似取為輥徑長度的二分之一，即，mm；—輥徑直徑，mm。根據(jù)文獻[4，129]輥頸危險斷面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：12.22(MPa)(5.9)式中：—軸頸危險斷面處的扭矩，即為作用在一種工作輥上的最大傳動力矩，N·m；—輥徑直徑，mm。輥頸強度要按彎扭合成應(yīng)力計算。對于鑄鐵軋輥，則按莫爾理論計算，根據(jù)文獻得：=0.37535.59+0.625=56.51(MPa)(5.10)則，因此輥頸強度合格。3)軋輥軸頭強度校核對于傳動端軸頭只計算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，則：==31.06(MPa)(5.11)根據(jù)文獻[2，18-51]得：(MPa)(5.12)由于，因此軸頭強度合格。5.2軋輥軸承5.2.1軸承的選擇軋輥軸承是軋鋼機工作機座中的重要部件。軋輥軸承是用來支撐轉(zhuǎn)動的軋輥，并保持軋輥在機架中對的的位置。軋輥軸承的工作特點：工作負荷大，轉(zhuǎn)動速度差別大；工作環(huán)境惡劣。軋輥軸承應(yīng)含有小的摩擦系數(shù)，足夠的強度和剛度，并便于更換軋輥。軸承所承受力的大小，方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的重要根據(jù)。根據(jù)載荷大小選擇軸承時，由于滾子軸承中重要是線接觸，宜用與承受較大的載荷，承載后的變形也小；而球軸承則重要是線接觸，適宜用于承受較輕的或中檔的載荷?？紤]到粗軋機的工作特點，選擇滾子軸承。根據(jù)軋輥尺寸和軋機的工作特點選擇適宜的軸承型號，初選軸承型號為FC5476230。根據(jù)文獻[5，20-179]得它的基本參數(shù)。表5.1FC5476230軸承的基本參數(shù)軸承型號重要尺寸/mm基本額定載荷/KN動載荷靜載FC5476230270380230298214047505.2.2軋輥軸承的計算軋輥軸承重要計算軸承的壽命。計算軸承的壽命規(guī)定符合軸承的實際壽命，必須精確的擬定動載荷。當量動載荷與軸承壽命之間的關(guān)系，根據(jù)文獻[6，320]得：(5.13)式中：—以小時表達的軸承基本額定壽命，h；—軸承的轉(zhuǎn)速，r/min,=82.3(r/min)；—溫度系數(shù)，這里取=0.9；—額定動載荷，N，=2140000(N)；—壽命指數(shù)，由于是滾子軸承則=；—當量動載荷，N。計算軋機用四列圓柱滾子軸承時，取軸向載荷為零，則當量動載荷為：（5.14）式中：—載荷系數(shù)，由于軋機在工作中受振動、沖擊和軸承載荷不均勻等諸多因素的影響，軸承實際載荷要比計算載荷大，根據(jù)工況用載荷系數(shù)來表達。軋機=1.8~3.0，取=3.0；—軸承徑向負荷，=884540N。=3=2653620(N)則將以上數(shù)據(jù)代入式得：=16720h軸承壽命按[]=6000h，>[]，因此軸承滿足壽命規(guī)定6機架強度的計算6.1機架的構(gòu)造設(shè)計1）機架的重要形式的選擇：工作機架的形式有閉口式和開口式兩種選用開口式的預(yù)應(yīng)力機架其換輥方便構(gòu)造較為簡樸。2）材料的選擇：機架俗稱牌坊是軋鋼機工作機架的骨架它承受著經(jīng)軸承座傳來的全部軋制力因此規(guī)定它含有足夠的強度和剛度。軋鋼機機架采用ZG35分斷鍛造用電渣焊焊成一體。也就是說選擇材料為鋼板后焊接成機架。3）機架的重要的尺寸：窗口的尺寸窗口是按軸承座及軸承設(shè)計的窗口尺寸的尺寸是由機架的形式和軋鋼機的尺寸來擬定開口式機架窗口的寬度根據(jù)軋輥軸徑和軸瓦鐵的尺寸來擬定。設(shè)計選寬度為300mm.窗口高度的設(shè)計考慮上下輥調(diào)隙裝置的尺寸加上三個軋輥的直徑即能夠定于1050mm.。4）立柱和橫梁的斷面的尺寸：機架應(yīng)含有足夠的強度和剛度機架的剛性表達它變形的抗力它與機架立柱斷面的尺寸有著親密的聯(lián)系。6.2機架的強度計算及校核圖6.1機架構(gòu)造機架立柱的斷面尺寸由下式近似擬定F=（0.8-1.0）取F=0.92=0.9×=260.1考慮強度和剛性的關(guān)系取截面的尺寸19×20三軋輥機架的構(gòu)造由兩部分構(gòu)成上機架、下機架。下機架的底座為導(dǎo)輥式的以利于滑動此機架軸的位置調(diào)節(jié)方便。在上下機架接觸面要加工平整以確保接觸后機架的整體質(zhì)量。上、下機架接觸面處各有兩個定位孔是安裝定位銷的確保機架的安裝對正。上下機架對正后將拉桿分別安于圖式的位置然后在拉桿的下端插入鍵板將拉桿上端大的螺母擰上運用杠桿的原理用千斤頂在拉桿上施以1.2倍的軋制力。這時拉桿伸長螺母又可旋轉(zhuǎn)下降一級當螺母旋轉(zhuǎn)不動時將千斤頂移到另一種拉桿處將另一拉桿安好。由由于拉桿的巨大的壓力作用上下機架結(jié)合面緊密的接觸而形成閉式的軋機校核中的公式選用《軋鋼機械》一書中根據(jù)軋輥的尺寸得軋輥的重量G=453kg軋制力取=0.3G=0.3×453=136（kg）上橫梁普通用螺釘緊固在立柱上當機架上有軋制力時連接螺栓緊承受拉力故機架應(yīng)為靜定剛性但下橫梁在軋制力作用下產(chǎn)生彎曲時立柱將跟素隨著向內(nèi)變形上橫梁普通均由立柱外側(cè)鎖緊故它不影響立柱內(nèi)傾斜而上軋輥軸承座則可能妨礙立柱互相靠近機架在上軋輥軸承座出現(xiàn)靜不定力T因而還是靜不定由下面的條件擬定式中：——機架主柱和軸承座的側(cè)向的間隙；——作用力在T方向上產(chǎn)生的變形；——靜不定力在T方向上產(chǎn)生的變形。若用表達單位力作用在T點，在T方向上產(chǎn)生的位移，則將=T帶入上式得+T+=0和，用材料力學(xué)求得式中，——下橫梁，立柱斷面的慣性距；=633將求得變位帶入以上的公式：擬定=0.1則根據(jù)各部分的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力值1.下橫梁中點彎曲應(yīng)力最大，其值為：=-TC=136×65/4-11.98×82=1227.64kgm下橫梁上的最大的彎曲應(yīng)力2）立柱上的彎曲力矩與下橫梁連接處為最大其值為：=TC=13.3×82=1090.8kgm上式中T為當=0時,T=13.3kg=32482.7=308585.65=248,,為立柱斷面慣量、模數(shù)和面積。立柱上的最大的應(yīng)力為上橫梁上由螺栓引發(fā)反力按簡支梁計算。上橫梁的最大彎曲力矩也位點為機架鋼板機械性能應(yīng)達成式中n——為安全系數(shù)取1則、、即機械性能滿足規(guī)定機架強度合格7減速器的設(shè)計7.1計算各軸的動力參數(shù)1）分派傳動比由已知所得，由于軋輥的轉(zhuǎn)速106.16(r/min)，電機的額定轉(zhuǎn)速=1200(r/min)，因此傳動為：0(7.1)由傳動比分派原則可知選擇=3.833，=2.948。2）計算各軸的動力參數(shù)(7.2)式中：—該軸上作用的功率，KW；—工作轉(zhuǎn)速，r/min。0軸：500(KW)1200(r/min)(KN)Ⅰ軸（高速軸）：==495(KW)=1200(r/min)(KN)Ⅱ軸（中間軸）：=495470.55(KW)313.07(r/min)14.35(KN)Ⅲ軸(低速軸)：470.55447.3(KW)106.16(r/min)40.23(KW)數(shù)據(jù)總結(jié)見表7.1表7.1各軸的動力參數(shù)功率/KW轉(zhuǎn)速/(r/min)扭矩/KN0軸50012003.98Ⅰ軸（高速軸）49512003.94Ⅱ軸（中間軸）470.55313.0714.35Ⅲ軸（低速軸）447.3106.1640.237.2齒輪的設(shè)計1）選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）選用斜圓柱齒輪。（2）由于轉(zhuǎn)速不高，因此選用7級精度（GB10095-88）。（3）材料選擇。選擇小齒輪的材料為40(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)=25，大齒輪齒數(shù)=95.825，取=96。（5）選用螺旋角，初選=14°。2）按齒面接觸強度設(shè)計:根據(jù)文獻[6，218]進行試算，即：(7.3)(1)擬定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1.試選載荷系數(shù)。2.根據(jù)文獻[6，217]選用區(qū)域系數(shù)。3.根據(jù)文獻[6，215]得：，。則：4.選用齒寬系數(shù)。5.根據(jù)文獻[6，201]查取材料的彈性影響系數(shù)MPa1/2。6.按齒面硬度查的齒輪的接觸疲勞強度極限=600(MPa)，560(MPa)。根據(jù)文獻[6，206]計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，減速機的工作年限，每年365天工作，每天工作16個小時代入計算：(7.4)式中：—齒輪同一齒面轉(zhuǎn)一圈嚙合的次數(shù)；—齒輪的壽命。(7.5)7.根據(jù)文獻[6，207]查得：，取失效概率為1％，安全系數(shù)，根據(jù)文獻[6，205]得：=558(MPa)(7.6)(MPa)(7.7)8.許用接觸應(yīng)力=545(MPa)(7.8)(2)計算1.試算小齒輪分度圓直徑，由公式（7.3）得：(mm)2）計算圓周速度(m/s)(7.9)3）計算齒寬(mm)(7.10)4）計算模數(shù)(mm)(7.11)5）齒高(mm)(7.12)齒寬與齒高之比6）計算縱向重疊度(7.13)7）計算載荷系數(shù)(7.14)有文獻[6，193]查得；根據(jù)文獻[6，194]查得動載系數(shù)；根據(jù)文獻[6，195]查得；根據(jù)文獻[6，196]查得：(7.15)根據(jù)文獻[6，198]查得；故載荷系數(shù)為：=2.058）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，根據(jù)文獻得：(mm)(7.16)9）計算模數(shù)由公式(7.12)得：=7.45(mm)(7.20)3．按齒根彎曲強度設(shè)計根據(jù)文獻[6，216]計算模數(shù)得：(7.21)(1)擬定計算參數(shù)1）根據(jù)縱向重疊度，根據(jù)文獻[6，217]查得螺旋角影響系數(shù)。2）計算當量齒數(shù)=27.37=105.893）根據(jù)文獻[6，200]查取齒形系數(shù)，。4）根據(jù)文獻[6，200]查取應(yīng)力校正系數(shù)，。5）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限MPa；大齒輪的彎曲疲勞強度極限MPa。6）根據(jù)文獻[6，206]查取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。7）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，根據(jù)文獻[6，205]得：(MPa)(MPa)8）計算大、小齒輪的并加以比較由于大齒輪的數(shù)值大，因此代入式(7.21)。（2）計算模數(shù)，由公式得：=5.89(mm)對比計算成果，由于齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)不大于由齒根彎曲強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取有彎曲強度算出的模數(shù)mm，并就近圓整為原則值mm，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度計算得的分度圓直徑mm來計算齒數(shù)。于是有：(7.21)取；(7.22)取=119。4．幾何尺寸計算(1)中心距計算(mm)(7.23)將中心距圓整為mm。(2)修正螺旋角=(7.24)因值變化不多，故參數(shù)，，等不必修正。(3)計算大、小齒輪的分度圓直徑(mm)(7.25)(mm)(7.26)(4)計算齒輪寬度(mm)(7.27)圓整后?。?mm)，(mm)。齒輪數(shù)據(jù)表。表7.2第一級減速齒輪材料硬度/HBS齒數(shù)模數(shù)/mm螺旋角中心距/mm40（調(diào)質(zhì)）28031646445鋼（調(diào)質(zhì)）2401196464第二級減速齒輪計算過程同上：表7.3第二級減速齒輪材料硬度/HBS齒數(shù)模數(shù)/mm螺旋角中心距/mm40（調(diào)質(zhì)）2807191303.645鋼（調(diào)質(zhì)）24021091303.68系統(tǒng)的潤滑8.1潤滑需要注意的事項采用干油潤滑時注意用于速度較低，經(jīng)常正，反轉(zhuǎn)和重復(fù)短時工作的多個軸承以及采用稀有潤滑很難確保可靠密封的零部件采用稀有潤滑是注意用于長久，重載，高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備。8.2慣用的潤滑劑的特點慣用的潤滑劑有兩種：稀油潤滑；干油潤滑稀有潤滑普通用于規(guī)定對摩擦面實施液