第二架1700冷軋機(jī)設(shè)計(jì)

1、 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第50頁1 緒論1.1 選題的背景和目的 1700四輥冷軋機(jī)是冷軋生產(chǎn)的主要設(shè)備。在冷軋機(jī)上,通過金屬的塑性變形軋制生產(chǎn)出鋼板和鋼卷。用于汽車工業(yè)、造船工業(yè)，洗衣機(jī)、電冰箱和自行車的民需工業(yè)和電子工業(yè)等。冷軋生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著很大的作用。軋鋼生產(chǎn)用的冷軋機(jī)形式很多,用的比較多的是四輥冷軋機(jī)。主傳動(dòng)形式有工作輥驅(qū)動(dòng)和支撐輥驅(qū)動(dòng)。四輥平整機(jī)可采用單輥驅(qū)動(dòng)。1700四輥冷軋機(jī)可生產(chǎn)寬度1550mm,厚度20.35mm的產(chǎn)品。軋制0.35的硅鋼有一定困難,通常硅鋼用八輥式二十輥生產(chǎn)。因?yàn)槔滠埳a(chǎn)是在再結(jié)晶以下的生產(chǎn),軋制過程中產(chǎn)生加工硬化,即鋼板變硬強(qiáng)度很高。

2、繼續(xù)軋制變形困難,必須采取中間退火,軋制后成品退火,以保證它的機(jī)械性能。為了提高生產(chǎn)率和成材率,采用1700單機(jī)座可逆冷軋機(jī)、1700多機(jī)座連軋機(jī)。連軋機(jī)的生產(chǎn)效率高,投資大，但單位產(chǎn)量投資少,得到廣泛的應(yīng)用。單機(jī)座冷軋機(jī)投資少,在中小企業(yè)占有一定位置。 由于，1700單機(jī)座可逆軋機(jī)考慮生產(chǎn)中工作輥的穩(wěn)定性。一般正向軋制壓下量比逆向軋制壓下量大。由于軋機(jī)采用可逆軋機(jī)所以需減速停止，反方向間歇時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低。 選擇1700冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)目的，在1700冷軋機(jī)的基礎(chǔ)上采用二重式冷軋機(jī)布置即二機(jī)座連軋機(jī)座。軋制時(shí)，第一次軋完后將鋼卷用鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)返回，再進(jìn)行第二次軋制，第三次軋制，一般可軋4道次和6道

3、次。而軋機(jī)不反向，間歇時(shí)間少。又二機(jī)架連軋且采用正向軋制道次壓下量大。這樣軋制工作輥穩(wěn)定性好，維修方便。因此，這次設(shè)計(jì)是二重式1700冷軋機(jī)組，只對(duì)1700冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)，并對(duì)二機(jī)座的布置做一些說明。 1.2 冷軋機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 冷軋帶鋼生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)是寬厚比大，接近10000，軋制的重要特點(diǎn)是軋制壓力大、波動(dòng)大，而且影響因數(shù)多。由于軋制力波動(dòng)大，導(dǎo)致軋機(jī)的彈性變形波動(dòng)，引起板帶厚度變化并影響平直等一些質(zhì)量指標(biāo)。因此降低帶鋼本身的變形阻力和變形摩擦阻力以減小軋制力是冷軋生產(chǎn)中的重要問題。多年來冷軋板帶生產(chǎn)在逐漸解決這一問題出現(xiàn)了許多新技術(shù)，促進(jìn)了冷軋機(jī)的發(fā)展，使產(chǎn)量得到了很大的提高。1.2.

4、1 冷軋機(jī)的生產(chǎn)率極大的提高 由于軋制速度不斷的提高，板卷大型化以及高度的自動(dòng)化。1971年世界上投產(chǎn)了全連續(xù)式冷軋機(jī)，使冷軋機(jī)生產(chǎn)效率有了很大提高。以前在實(shí)際操作中的最高軋制速度，五機(jī)架為1500m/min，六機(jī)架為1800m/min。由于潤(rùn)滑油系統(tǒng)的進(jìn)步并使用牛油為基本潤(rùn)滑油和循環(huán)給油方式是速度提高到2500m/min，單機(jī)架，可逆軋機(jī)達(dá)到1100m/min。為了進(jìn)一步提高速度采用棕櫚油的直接給油方式。1.2.2 板卷大型化 近年來冷軋?zhí)幚戆寰碇亓匡@著增大，隨著板卷大型化許多新型冷軋機(jī)鋼卷單重比增加二倍以上。普遍由200350KN增大到400600KN。板卷外徑也超過2500mm，單機(jī)可逆

5、式軋機(jī)板卷重量由60130KN增大到400KN。寬薄板軋機(jī)2032mm問世后，冷軋窄規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行縱切也促進(jìn)生產(chǎn)率的提高，處理板卷大型化、大直徑化即提高產(chǎn)量和質(zhì)量。1.2.3 廣泛采用液壓壓下裝置 近年來，電動(dòng)壓下由于慣量大和壓下螺絲動(dòng)力傳遞速度低已經(jīng)不適于高速軋機(jī)軋制過程的板厚控制。為此，對(duì)壓下系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)采用了液壓壓下。利用液壓壓下反映快的特點(diǎn)，通過控制回路調(diào)節(jié)，可控制軋機(jī)模數(shù)恒定。同時(shí)可根據(jù)軋制條件選用任意值造成連軋機(jī)前幾架的硬控制，提高板厚精度。而成品架則控制好板形。液壓壓下另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是保證安全，防止事故。1.2.4 計(jì)算機(jī)控制的采用對(duì)近代連軋機(jī)的高速、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的要求還在日益提高，但依

6、靠原有操作技術(shù)的改善和提高這種要求已經(jīng)達(dá)到極限。因此，今后解決的有利措施，只有依靠計(jì)算機(jī)控制。計(jì)算機(jī)控制有以下功能：軋制情況的監(jiān)視和掌握，最初給定和軋制中給定的修正，小型控制環(huán)，如自動(dòng)控制裝置、張力控制速變效應(yīng)補(bǔ)償?shù)鹊淖罴褷顟B(tài)。程序控制制成的管理資料等。實(shí)踐證明，引入計(jì)算機(jī)后，操作質(zhì)量可以穩(wěn)定，并可減少事故和次品生產(chǎn)，可以大幅度減少操作人員，降低操作軋機(jī)所必要的熟練程度。另外，計(jì)算機(jī)管理信息適應(yīng)性強(qiáng)和高級(jí)化。所以近代冷軋機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制和管理。1.2.5 向全連軋化發(fā)展冷連軋機(jī)發(fā)展很快，六十年代前常規(guī)冷連軋機(jī)軋制速度小于1500m/min，卷重200500KN，經(jīng)改造后八十年代軋制速度已達(dá)25

7、00m/min，卷重增到500600KN，預(yù)計(jì)在不久的將來會(huì)出現(xiàn)酸洗同連軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組?，F(xiàn)在，全連軋式冷軋機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)出寬度為13702080mm，厚度為0.153.2mm的冷軋板帶。軋制速度在40m/s以上，特別是在自動(dòng)換輥基本解決后，軋機(jī)利用率可達(dá)90%以上。1.2.6 酸洗技術(shù)的發(fā)展為了適應(yīng)冷軋板帶生產(chǎn)的發(fā)展，酸洗機(jī)組也進(jìn)行了不斷的改革，酸洗速度突破30m/s，酸洗機(jī)組發(fā)展如下：1、 提高機(jī)組產(chǎn)量的主要措施：減少尾部處理時(shí)間，將一些輔助工序消耗的時(shí)間盡量與前段的生產(chǎn)時(shí)間相疊加，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)能力。因此，某些高效率的酸洗機(jī)組采用雙開卷，頭尾設(shè)有保證連續(xù)的足夠活套，兩臺(tái)圓盤剪，碎邊剪和

8、雙卷取等措施從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。2、 采用拉伸矯直機(jī)，使帶鋼進(jìn)入酸洗槽前對(duì)鐵皮進(jìn)行機(jī)械破碎和改善板型。這是因?yàn)閹т撛谇昂髲埩l件下經(jīng)過彎曲輥，受到拉力與彎曲作用，得到0.3%的拉伸。因而破碎了鐵皮也平直了板型，從而大大縮短了酸洗時(shí)間。3、 為了提高表面質(zhì)量是決定機(jī)組產(chǎn)量、質(zhì)量的主要因素，采用鹽酸洗，使機(jī)組能力提高50%60%，酸洗速度突破50m/s，基本與第一架軋機(jī)速度同步。鹽酸酸洗比硫酸酸洗優(yōu)點(diǎn)是：第一產(chǎn)品產(chǎn)量高質(zhì)量好，板帶表面光亮清潔，減少了軋機(jī)工作輥的磨損及消耗，延長(zhǎng)了乳化液使用時(shí)間，可以提高鍍層質(zhì)量，并由于滲氫少改善了成品機(jī)械性能。第二金屬損失少酸耗低，酸洗低碳鋼金屬損失可比硫酸少

9、1.52N/KN，帶鋼回收裝置的酸消耗可由1214.5N/KN降低到1.82.5N/KN。1.2.7 板型控制的發(fā)展 板型控制，六十年代靠輥型度和溫度控制，現(xiàn)代板型控制增加液壓彎輥控制。由于板型不規(guī)則主要軋材在寬變上延伸不一致造成的。而寬變上的不一致又于寬度上厚度不均有關(guān)。用液壓彎輥是軋輥產(chǎn)生輥型，對(duì)板形修正收益很大，進(jìn)年來，又采用移動(dòng)軋輥位置的HC軋機(jī)和磨出不同輥型的CVC軋機(jī)。主要是改變軋輥不同位置，消除四輥軋機(jī)軋輥位置死區(qū)。軋輥移動(dòng)位置和液壓彎輥組合是控制輥型的最小辦法。隨著板型檢測(cè)器的發(fā)展，是彎輥裝置、板型檢測(cè)組合，通過壓力變換器，形成反饋實(shí)現(xiàn)板型控制自動(dòng)化。1.2.8 異步軋制異步軋

10、制是兩個(gè)輥不同步，即軋制速度不一致的一種新的軋制方法。大大降低軋制力，從而采用最大壓下量、減少道次、軋制極薄的產(chǎn)品很有利。1.3 1700冷軋機(jī)的車間布置和生產(chǎn)工藝1.3.1 冷軋機(jī)在冷軋車間的布置1700冷軋機(jī)為例，年產(chǎn)量50萬噸，生產(chǎn)普通及深沖用的低碳鋼薄板和帶鋼卷。全廠由7條作業(yè)線和機(jī)組組成。連續(xù)酸洗機(jī)組兩條，1700可逆式冷軋機(jī)組兩個(gè)，平整機(jī)組一個(gè)，橫切機(jī)組3條，縱切機(jī)組1條，罩式退火爐等。1 鹽酸洗組 2 鹽酸洗組 3 1+4冷連軋機(jī)組 4 1250HC軋機(jī) 5 罩式退火爐6 1700平整機(jī) 7 1700平整機(jī)（單輥驅(qū)動(dòng)） 8 重卷機(jī)組 9 1700橫切機(jī)組 圖 1.1 1700冷軋

11、機(jī)的冷軋車間的布置圖1.3.2 冷軋機(jī)的生產(chǎn)工藝原料由熱軋廠運(yùn)來，用吊車往酸洗機(jī)組上料，酸洗機(jī)組作用是除磷去污垢、切邊、檢查缺陷，涂防銹漆，將小卷焊接成大卷。酸洗后的料，運(yùn)到冷軋機(jī)組入口段，剝帶開卷直頭是進(jìn)入軋機(jī)軋制45道次后，卸卷送往罩式退火爐退火以消除加工硬化，然后由平整機(jī)組平整，平整以小壓下率進(jìn)行第二次冷軋其作用使其平直，改變板帶的機(jī)械性能。對(duì)沖壓板經(jīng)過小壓下率平整后可在相關(guān)一段時(shí)間內(nèi)保證不出現(xiàn)表面形成的沖壓“滑移線”。平整后根據(jù)客戶要求送到精整加工線剪切后包裝入庫。1.4 第二架冷軋機(jī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法1700冷軋機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括撰寫設(shè)計(jì)說明書、圖紙和譯文三部分。其方法：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、查閱、收

12、集相關(guān)資料、文獻(xiàn)和外文文獻(xiàn)，了解生產(chǎn)工藝寫出結(jié)論。分析1700冷軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)中存在的問題，進(jìn)行局部改進(jìn)制定設(shè)計(jì)方案。專業(yè)外文文獻(xiàn)譯成中文。對(duì)設(shè)計(jì)方案選擇電機(jī)容量、主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算。潤(rùn)滑方法選擇、試車過程和控制要求。分析1700冷軋機(jī)環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。撰寫設(shè)計(jì)說明書，用計(jì)算機(jī)繪制總圖、部件圖和零件圖。打印說明書、圖紙和翻譯，進(jìn)行評(píng)閱。2 方案的選擇和方案的評(píng)述2.1 方案的選擇1700冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)方案示意圖2.1所示1 拆卷機(jī) 2 左卷取機(jī) 3 冷軋機(jī) 4右卷取機(jī)圖2.1 1700冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)方案示意圖 1700第二架冷軋機(jī)是可逆式四輥冷軋機(jī)將帶鋼卷用吊車吊來放到鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上，進(jìn)入

13、開卷機(jī)后鋼板頭壓平轉(zhuǎn)動(dòng)開卷機(jī)使鋼帶進(jìn)行四輥冷軋機(jī)進(jìn)行軋制，到右卷取機(jī)后頭部夾緊，卷筒脹開，進(jìn)行第一道軋制，然后軋制反轉(zhuǎn)將鋼頭送到左卷取機(jī)頭部夾緊，進(jìn)行軋制卷取。卷取采用張力以便卷緊。第二道軋完重新軋制幾道次，軋制一個(gè)周期最多可軋制 6道次，運(yùn)到罩式退火爐進(jìn)行退火，再進(jìn)行下個(gè)周期軋制。2.2 方案的評(píng)述1700冷軋機(jī)主傳動(dòng)示意圖如圖2.2所示 圖2.2 1700冷軋機(jī)主傳動(dòng)示意圖采用單電機(jī)傳動(dòng)連接一個(gè)人字齒輪座使之同步，通過萬向接軸傳動(dòng)兩個(gè)軋輥方案。對(duì)于可逆式軋鋼機(jī)，一般采用直流電動(dòng)機(jī)。在可逆軋機(jī)上，電動(dòng)機(jī)工作較為繁重，其調(diào)速范圍也較寬，現(xiàn)代可逆式帶鋼冷軋機(jī)的電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍為1530。根據(jù)上面的

14、傳動(dòng)方案可以采用低速電機(jī)，這樣可以節(jié)省減速機(jī)的投資。四輥軋機(jī)，當(dāng)軋輥強(qiáng)度不夠時(shí)采用支撐輥驅(qū)動(dòng)，這是利用工作輥與支承輥之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)，但在軋制的過程中容易產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象，故在能滿足軋輥強(qiáng)度時(shí)一般采用工作輥驅(qū)動(dòng)。壓下機(jī)構(gòu)按照軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度要求，以及生產(chǎn)率高低的要求可分為：手動(dòng)、電動(dòng)、液壓壓下機(jī)構(gòu)。手動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)的、軋件精度要求不太嚴(yán)格的，以及軋制速度要求不高的軋機(jī)。液壓壓下系統(tǒng)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、機(jī)座總高度下降、壓下效率高，它取消了傳統(tǒng)的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)，其輥縫的調(diào)節(jié)均由液壓缸來完成。電動(dòng)壓下系統(tǒng)和液壓壓下系統(tǒng)相比，電動(dòng)壓下具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、調(diào)整范圍大

15、、調(diào)整迅速等優(yōu)點(diǎn)。而且對(duì)于連軋機(jī)前幾架機(jī)架，電動(dòng)壓下已能滿足精度的要求。因此選擇目前廣泛應(yīng)用的，性價(jià)比高的，技術(shù)相對(duì)成熟的電動(dòng)壓下系統(tǒng)。采用電動(dòng)壓下裝置二級(jí)蝸桿蝸輪傳動(dòng)，中間采用離合機(jī)構(gòu)。壓下螺絲采用梯形螺絲，頭部采用花鍵。采用液壓壓下微調(diào)裝置，必須自動(dòng)調(diào)整成品泵變平衡裝置類型有彈簧式、重錘式和液壓式等。由于連軋機(jī)組需要經(jīng)常換輥，而且彈簧式平衡裝置換輥時(shí)需要人工拆裝彈簧，費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，故不可采用彈簧式平衡。重錘式平衡裝置機(jī)座的地基深增加了基建投資，平衡重錘很重產(chǎn)生的慣性力很大，易造成平衡系統(tǒng)出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，影響軋件質(zhì)量，故不可采用重錘平衡。液壓式平衡裝置是用液壓缸的推力來平衡上輥重量的。在液壓系統(tǒng)

16、中裝設(shè)有蓄勢(shì)器，油泵只用來周期性地補(bǔ)充液體的漏損。液壓平衡裝置結(jié)構(gòu)緊湊，與其他平衡方式比較，使用方便，易于操作，能改變油缸壓力，而且可以使上輥不受壓下螺絲的約束而上下移動(dòng)。所有這些都有利于換輥操作。故采用液壓式平衡裝置最適合。工作輥采用4缸液壓平衡，泵外四缸為液壓彎工作輥缸，支撐輥采用單缸液壓平衡。在軋制過程中，被軋制的金屬作用到軋輥上的全部軋制力，通過軋輥軸承、軸承座、壓下螺絲及螺母?jìng)鹘o機(jī)架并由機(jī)架全部吸收不再傳給地基。因此，對(duì)機(jī)架必須要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。開式機(jī)架的強(qiáng)度與剛度都比閉式機(jī)架差的多，因此本方案選擇是閉式機(jī)架。軋鋼機(jī)齒輪機(jī)座、電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和力矩，都是通過連接軸傳遞給軋輥的，連接

17、軸則采用滑塊式萬向接軸，因?yàn)閭鲃?dòng)的扭距大齒型方向和連接軸方向的扭距小，十字萬向連接軸效率高但扭距小。對(duì)軸頭進(jìn)行局部改進(jìn)，上軸頭安裝擋環(huán)，防止灰塵油脂進(jìn)入滑塊。減少滑塊磨損。3 主電機(jī)容量的選擇3.1 軋制力的計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)原料厚度 H=1.84.5mm 寬度 B=7001550mm 卷重 Q=200KN成品厚度 h=0.232.5mm 寬度 b=7001550mm 最大張力 120KN軋制速度 V=4.7510m/s 咬入速度 v=0.5m/s 軋制材質(zhì): 普通鋼 低合金鋼3.1.1 軋制規(guī)程 表3.1 軋制規(guī)程 Q235 B=0.5mm道次 h0 (mm) h1(mm) h (mm) (%)1

18、 2.00 1.35 0.65 32.52 1.35 0.90 0.45 33.33 0.90 0.65 0.25 33.04 0.65 0.50 0.15 23.0張力的選擇： (1) 第二道次 （3.1） （3.2） 查文獻(xiàn)1，26圖得軋件前后軋件材料的變形阻力 MPa MPa MPa MPa MPa （3.3） MPa （3.4） MPa （2）第四道次 查文獻(xiàn)1，26圖得軋件前后軋件材料的變形阻力MPa MPa MPa MpaMPa MPa MPa3.1.2 軋輥主要尺寸確定（1）工作輥主要尺寸 輥身直徑和輥身長(zhǎng)度。決定板帶軋機(jī)軋輥尺寸時(shí)，應(yīng)先確定輥身長(zhǎng)度，然后再根據(jù)強(qiáng)度、剛度和有關(guān)工

19、藝條件確定其直徑。輥身長(zhǎng)度L應(yīng)大于所軋鋼板的最大寬度，即 式中的值視鋼板寬度而定。當(dāng)=10002500mm時(shí)，=150200mm =1550+150=1700mm在冷軋薄帶鋼軋機(jī)上，軋制壓力很大。若工作輥直徑過大，則彈性壓扁值也大，以致無法軋出薄帶。為此，工作輥?zhàn)畲笾睆竭€受被軋帶材最小厚度的限制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，（15002000）=（15002000）0.3= 450600mm取輥身直徑=500mm工作軋輥輥勁尺寸和的確定使用滾動(dòng)軸承時(shí)，由于軸承外徑較大，輥徑尺寸不能過大，一般近似地選=（0.50.55）=250275mm 取工作輥輥勁=260mm 輥勁長(zhǎng)度=268mm（2）支承輥主要尺寸 輥身直

20、徑和輥身長(zhǎng)度。由文獻(xiàn)2，表3-3得 =2 則=1000mm 輥身長(zhǎng)度=1700mm支承軋輥輥勁尺寸和的確定 =（0.50.55）=500550mm 取支承輥輥勁=500mm 輥勁長(zhǎng)度=236mm由工作輥支撐輥輥徑長(zhǎng)和直徑查3，857-884確定工作輥和支撐輥軸承如下 型號(hào) d D B1 Cr Cor 極限轉(zhuǎn)速 重量工作輥軸承 3529532 260 360 134 832 1350 530r/min 37kg支撐輥軸承 3510/500 500 760 236 2780 4570 190r/min 289kg3.1.3 軋制力計(jì)算1. 強(qiáng)化曲線 圖3.1 強(qiáng)化曲線2. 軋制壓力（1）第二道次

21、1）求Z：根據(jù)文獻(xiàn)2，5056可知 （3.5） mm （3.6）mm 查文獻(xiàn)2，52表2-3 采用乳化液 即=0.05 （3.7） 2）求Y: MPa由3.1.1得 MPaMPa （3.8） 3）求X： 根據(jù)Z Y的值查2，53圖2-25得 X=0.58 4）求： （3.9） N5）求P： mm （3.10） N（2）第四道次1）求Z：根據(jù)文獻(xiàn)2，5056可知 mmmm查文獻(xiàn)2，52表2-3 采用乳化液 即=0.05 2）求Y： MPa由3.1.1得 MPaMPa 3）求X： 根據(jù) Z Y 的值查2，53圖2-25得 X=0.87 4）求： N 5）求P： mm MPa3.2 軋制力矩的計(jì)算3

22、.2.1 軋輥的受力分析 圖3.2 帶張力軋制時(shí)四輥軋機(jī)軋輥受力圖3.2.2 軋輥力矩的計(jì)算（1）第二道次傳動(dòng)軋輥所需力矩為軋制力矩，由工作輥帶動(dòng)支撐輥的力矩與工作輥軸承中摩擦力矩三部分之和， 即 1）求軋制力矩 （3.11）式中 P軋制力 a軋制力力臂，其大小與軋制力作用點(diǎn)及前后張力大小有關(guān)由文獻(xiàn)2，61可知 當(dāng)時(shí) 式中 工作輥直徑 不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角 前后張力對(duì)軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角 由文獻(xiàn)2，65可知 咬入角 冷軋時(shí) 0.3 0.45 得 mm Nmm2）求工作輥傳動(dòng)支撐輥的力矩 （3.12） 由文獻(xiàn)2，62可知 （3.13） 式中 工作輥與支撐輥連心線與垂直線夾角

23、 軋輥連心線與反力R的夾角 c反力R對(duì)應(yīng)的力臂 由文獻(xiàn)2，63可知 由文獻(xiàn)2，63 可知 由文獻(xiàn)2，6061可知軋輥軸承摩擦系數(shù)取0.003 m取0.2 則軋輥軸承處摩擦圓半徑 由文獻(xiàn)2，63可知 C= mm 將上述所求參數(shù)帶入（3.13）式中N將上述所求參數(shù)帶入（3.12）式 Nmm3)求工作輥軸承的摩擦力矩 由文獻(xiàn)2，63可知 （3.14）式中 F工作輥軸承處的反力 當(dāng)時(shí) N 則軋輥軸承處摩擦圓半徑 mm 將計(jì)算所得參數(shù)帶入公式（3.14）式中 Nmm （3.15） Nmm（2）第四道次 1）求軋制力矩 由文獻(xiàn)2，61可知 當(dāng)時(shí) 由文獻(xiàn)2，65可知 咬入角 冷軋時(shí) 得 mm Nmm2）求工

24、作輥傳動(dòng)支撐輥的力矩 由文獻(xiàn)2，62可知 由文獻(xiàn)2，6061可知軋輥軸承摩擦系數(shù)取0.003 m取0.2 則軋輥軸承處摩擦圓半徑 C= mm NNmm3)求工作輥軸承的摩擦力矩 由文獻(xiàn)2，63可知 式中 F工作輥軸承處的反力 當(dāng)時(shí) N 則軋輥軸承處摩擦圓半徑 mm mm Nmm3.3 主電機(jī)容量的選擇主電動(dòng)機(jī)軸上的力矩由軋制力矩，附加磨擦力矩，空轉(zhuǎn)力矩和動(dòng)力矩四部分組成，即 （3.16）3.3.1 初選電機(jī)的容量 Nmm rad/s 冷軋 （3.17）W =2.8KW 查文獻(xiàn)4，53：型號(hào)：ZZD180/59 功率：22000 電壓：800 轉(zhuǎn)速：180/400 r/min 不用減速器用齒輪座

25、 即i=13.3.2 主電機(jī)軸上的力矩 （3.18） Nm電機(jī)上的力矩 (3.19)(1)附加磨擦力矩 (3.20)式中 主電機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率Nm (2)空轉(zhuǎn)力矩 (3.21)由于計(jì)算較煩瑣，常用估算空轉(zhuǎn)力矩，結(jié)果與真實(shí)值相差不大。 Nm 將上述所求參數(shù)帶入（3.19）式中 =Nm 3.3.3 電機(jī)容量的校核 電機(jī)過載校核： （3.22）即 =2.53 電機(jī)選擇合理 式中 K電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)4 主要零件的強(qiáng)度4.1 工作輥接觸強(qiáng)度計(jì)算工作輥受力分析如圖4-1所示 圖4.1 工作輥受力分析及扭矩圖危險(xiǎn)截面在ab段Nmm查文獻(xiàn)5，245 軋輥強(qiáng)度極限=700MPaMPa由于有支承輥承受彎曲力矩

26、，故工作輥可只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即僅計(jì)算傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 （4.1） MPa工作輥強(qiáng)度符合要求4.2 支承輥的強(qiáng)度計(jì)算支撐輥受力分析如圖4-2所示 圖4.2 支承輥彎矩及應(yīng)力分布支撐輥輥身中部3-3斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力矩離等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距。而且把工作輥對(duì)支撐輥的壓力簡(jiǎn)化成均布載荷，可得3-3斷面的彎矩表達(dá)式由文獻(xiàn)2，88公式可知 （4.2） Nmm 由文獻(xiàn)2，88可知輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力為 （4.3） 由文獻(xiàn)2.87可知 對(duì)于合金鍛鋼軋輥將已知參數(shù)帶入（4.3）式中MPa支承輥強(qiáng)度符合要求4.3 支撐輥的剛度計(jì)算四輥軋機(jī)軋輥?zhàn)冃沃饕从吃谥С休?。設(shè)工作輥與

27、支撐軋輥之間作用著均布載荷q，且q=P/l。P為軋制力， l為輥身長(zhǎng)度，c為支反力作用點(diǎn)到輥邊的距離。如圖4.3所示圖4.3 軋輥撓度計(jì)算簡(jiǎn)圖由文獻(xiàn)2，91可知軋輥輥身由彎矩所引起的撓度為 （4.4）式中 P軋制力 E、G彈性模量，剪切模量 a軋輥軸承中心線之間的距離 b軋件厚度 c支反力作用點(diǎn)到緄邊的距離查文獻(xiàn)5.61可知MPa MPaa=1936mm, b=l=1700mm, c=118mm;將以上參數(shù)代入（4.4）式 =0.197mm4.4 機(jī)架的計(jì)算4.4.1 機(jī)架的主要尺寸的確定機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是窗口寬度、高度和立柱斷面尺寸。在閉式機(jī)架中，機(jī)架窗口寬度應(yīng)該稍大于軋輥?zhàn)畲笾睆剑员銚Q

28、輥。機(jī)架窗口示意圖如4.4所示 圖4.4 機(jī)架窗口示意圖 結(jié)構(gòu)尺寸取值參照國產(chǎn)1700冷軋機(jī)機(jī)架窗口尺寸，窗口尺寸取值如下：窗口寬： mm 高 度： mm參照國產(chǎn)1700精軋機(jī)，機(jī)架橫梁和立柱取值如圖4.5所示 a 橫梁斷面 b 立柱斷面 圖4.5 機(jī)架橫梁和立柱尺寸機(jī)架的立柱面積mm4.4.2 機(jī)架的受力分析圖4.5 矩形自由框架彎曲力矩圖 4.4.3 機(jī)架的強(qiáng)度校核（1）慣性矩的計(jì)算立柱由圖5-2所示mm橫梁由文獻(xiàn)6，375可知截面形心位置 （4.5）由圖5-1所示將各參數(shù)代入（4.5）式中 =543mm由文獻(xiàn)6，381可知慣性矩I （4.6） - =mm（2）截面系數(shù)的計(jì)算1）橫梁內(nèi)側(cè)

29、mm橫梁外側(cè)mm2）立柱內(nèi)側(cè)mm立柱外側(cè) mm（3）強(qiáng)度計(jì)算機(jī)架材料選用ZG340-360 MPa 因?yàn)?安全系數(shù) 取所以 MPa 1）由文獻(xiàn)2，160可知 如果假設(shè)上下橫梁慣性矩相等，即時(shí)，則力矩為 （4.7）Nmm由文獻(xiàn)2，161可知機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的應(yīng)力和外側(cè)的應(yīng)力為 （4.8） MPa （4.9） MPa 滿足要求 2）由文獻(xiàn)2，160可知 立柱上的彎矩為 （4.10） Nmm由文獻(xiàn)2，161可知機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的應(yīng)力和外側(cè)的應(yīng)力為 （4.11） MPa （4.12） MPa 滿足要求圖4.6 閉式機(jī)架中的應(yīng)力圖4.4.4 機(jī)架的剛度計(jì)算機(jī)架的彈性變形時(shí)由橫梁的彎曲變形和立柱的拉伸變形組成的。

30、由于橫梁的斷面尺寸較橫梁的長(zhǎng)度來說是較大的，在計(jì)算橫梁的彎曲變形時(shí)，應(yīng)該考慮橫向切力的影響。因?yàn)樵谧冃芜^程中，支承輥與工作輥?zhàn)冃螐澢嗟龋С休伒妮亸奖裙ぷ鬏伒妮亸酱蟮牡枚?，支承輥比工作輥受到的彎曲力矩大得多，因此在?jì)算過程中只計(jì)算上，下大支承輥的變形。由文獻(xiàn)2，163可知 （4.13）式中 -為彎曲力矩引起的變形 -為切向力引起的變形由文獻(xiàn)2，163可知 （4.14）式中 E機(jī)架材料的彈性模數(shù)，取MPa mm由文獻(xiàn)2，163可知 （4.15）式中 G機(jī)架材料的剪切彈性模數(shù)，取G=79.4 k 橫梁的斷面形狀系數(shù)，對(duì)于矩形斷面，系數(shù)k為1.2 mm 將和帶入（4.13）式中 mm對(duì)于鋼板軋機(jī)，

31、機(jī)架允許變形為 冷軋機(jī) =0.4 0.5mm總變形，所以機(jī)架剛度符合要求。4.5 萬向接軸的計(jì)算4.5.1 扁頭的計(jì)算月牙型滑塊作用在開口式扁頭上的負(fù)荷近似地按三角形分布（圖4.7所示）。因此，合力的作用點(diǎn)位于三角形的面積形心，即在離斷面邊緣處。當(dāng)萬向接軸傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩為M時(shí)，合力P為 （4.16）式中 扁頭總寬度；mm； 扁頭一個(gè)分支的寬度；取mm。圖4.7 開口式扁頭受力簡(jiǎn)圖Nmm將已知參數(shù)帶入（4.16）式中 N當(dāng)萬向接軸傾斜角為時(shí)，由圖4.6可求出力臂為 （4.17）式中 萬向接軸鉸鏈中心至斷面-的距離，取一般取則 根據(jù)以上分析，端面-承受彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，計(jì)算應(yīng)力可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)

32、算 （4.18）式中 扁頭的厚度。 計(jì)算矩形斷面抗扭斷面系數(shù)時(shí)的轉(zhuǎn)化系數(shù)，它決定于矩形斷面尺寸與之比，可按2，226表7-3選取。 由線性插值法得：代入經(jīng)驗(yàn)公式（4.18）得MPa接軸材料選用40Cr，其強(qiáng)度極限MPa扁頭強(qiáng)度條件滿足4.5.2 叉頭的強(qiáng)度計(jì)算叉頭最大應(yīng)力點(diǎn)的主應(yīng)力數(shù)值，決定于萬向接軸傾斜角和叉頭堂孔直徑與叉頭外徑的比值應(yīng)力為 （4.19）式中 d叉頭鏜孔直徑； D叉頭外徑； K考慮萬向接軸傾斜角的一個(gè)系數(shù)，可根據(jù)傾斜角由2,227圖7-21查找可知 一般采用比值=0.5，此時(shí)，計(jì)算應(yīng)力為 （4.20）MPa 由文獻(xiàn)2，230可知萬向接軸的許用應(yīng)力為 （4.21）MPa式中 材

33、料的抗拉強(qiáng)度； n 安全系數(shù)，最小安全系數(shù)不應(yīng)小于5； 叉頭強(qiáng)度條件滿足 軸體的強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)萬向接軸傾斜角的大小，軸體扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可分別按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： MPa當(dāng)時(shí) （4.22）MPa強(qiáng)度條件滿足4.6 齒輪座的計(jì)算齒輪采用一對(duì)硬齒面人字齒輪，人字齒具有較大的承載能力。且具有恒速作用。已知輸入功率KW，轉(zhuǎn)速r/min，齒數(shù)比u=1,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。1. 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）材料及熱處理?？芍x得齒輪的材料均為9Cr2W,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為4565HRC。 （2）表面淬火，齒輪變形不大，故精度等級(jí)選擇7。 （3）初選齒數(shù)30，初

34、選螺旋角。 2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) （4.23）（1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值1) 因大、小齒輪均為硬齒面，故宜選擇稍小的齒寬系數(shù)，現(xiàn)取。2) 由文獻(xiàn)7，201表10-6可知彈性影響系數(shù)MPa3) 由文獻(xiàn)7，210圖10-21e可知查得MPa。4) 由文獻(xiàn)7，206公式可知應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。5) 由文獻(xiàn)7，207圖10-19可知接觸疲勞壽命系數(shù)6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1） MPa MPaMPa7) 試選載荷系數(shù)。8) 由文獻(xiàn)7，217圖10-30選可知選取區(qū)域系數(shù)9) 由文獻(xiàn)7，215圖10-26可知查得 ， 則（2）計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩 （4.24） Nmm 人字齒 Nmm

35、（3）計(jì)算1）試算小齒輪分度原直徑 412.8mm2）計(jì)算圓周速度m/s （4.25） 3）計(jì)算齒寬b及模數(shù) mm mm mm 4）計(jì)算縱向重合度 5）計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)v=4.18m/s,7級(jí)精度，由文獻(xiàn)7,194圖10-8可知查得動(dòng)載系數(shù)=1.13； 由文獻(xiàn)7，195表10-3可知查得由文獻(xiàn)7，196表10-4用插值法查得7級(jí)精度，齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱， 由文獻(xiàn)7，198圖10-13可知查得 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mm （4.26） 7）計(jì)算模數(shù) mm （4.27） 3. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （4.28） （1）確定計(jì)算參數(shù) 1）由文獻(xiàn)7, 208圖10-20d可知查得齒輪的彎曲疲勞極限MPa; 2）由文獻(xiàn)7，206圖10-18可知彎曲疲勞壽命系數(shù)