1400平整機設(shè)計

1、1400平整機設(shè)計摘要現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)工序自動化的迅速發(fā)展，對冷軋帶鋼的數(shù)量和質(zhì)量的要求越來越高。冷軋帶鋼平整是帶鋼生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，這也促使冷軋生產(chǎn)技術(shù)、裝備技術(shù)和控制技術(shù)向更高的方向發(fā)展。而冷軋帶鋼平整作為冷軋精整生產(chǎn)過程中的一個重要工序，對產(chǎn)品質(zhì)量的保證有著十分重要的作用。為了適應(yīng)冷軋生產(chǎn)高速化、連續(xù)化、自動化的發(fā)展需要，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，每個鋼鐵企業(yè)都引進(jìn)先進(jìn)的平整設(shè)備。論本文闡述了1400平整機組的裝機水平及特點，機組的機械設(shè)備組成，著重介紹了機組的主傳動系統(tǒng)的設(shè)計及其主要零部件的強度校核，為平整機能更好地滿足平整精度要求提供了設(shè)備支持。機組設(shè)備在滿足先進(jìn)性、實用性的同時，

2、考慮經(jīng)濟性，從研發(fā)制造以及設(shè)備維護角度考慮所需的費用支出，并且從環(huán)保角度考慮其是否適合環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)，是否符合相關(guān)規(guī)定。關(guān)鍵詞：帶鋼；平整機；冷軋Designfor1400TemperRollingMillAbstractAsthemodemindustrialtechnologyandtheautomationofproductionprocessesaredevelopingrapidly,therequesttoquantityandqualityofcoldrolledstripisgettinghigherandhigher.Thisalsocontributestothecoldro

3、lledproductiontechnology,equipmentandtechnologyandcontroltechnologytoahigherdirection.Cold-rolledstriptemperasanimportantfinishingprocesstakeanimportantroleinensuringthequalityofproducts,ItisakeytoprovideuserssatisfactoryproductsItscontinuityandautomationhasbeenwidespreadconcern.Inordertoadapttothec

4、oldrollingproductionhighspeed,continuous,theautomateddevelopmentneed,improvedtheproductqualityandtheperformanceunceasingly,coldrollingpickledunderthenormaltemperaturecondition.TemperCanenhancethestripmechanicalproperty,improvetheshapeofplate,adjustthestripsurfaceroughnessandobtainthecoilthatmeetingt

5、herequirementtsKeywords:stripsteel;temperRollingMill;coldrolling目錄1緒論11.1 選題背景及目的11.1.1 選題背景11.1.2 選題的目白與意義11.2 國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果21.2.1 國內(nèi)研究成果21.2.2 國外研究成果31.3 .課題的研究內(nèi)容及方法31.3.1 課題的研究內(nèi)容31.3.2 課題的研究方法42平整機總體方案的確定52.1 機座形式52.2 主傳動機構(gòu)52.3 壓下機構(gòu)72.4 工作輾輾系82.4.1 工作輾選擇82.4.2 工作輾軸承選擇82.5 支承輾輾系92.5.1 支承輾選擇

6、93力能參數(shù)計算113.1 選取軋輾的參數(shù)規(guī)格113.2 軋制力計算113.2.1 力能參數(shù)113.2.2 對工作輾受力分析143.3.1 計算電機功率153.3.2 電機選擇163.4電機校核163.4.1 主電機上的力矩163.4.2 電機過載校核164主要零件的設(shè)計及校核184.1 軋輾的設(shè)計校核184.1.1 工作輾軸頭校核184.1.2 對支承輾進(jìn)行彎曲校核194.1.4 對工作輾與支承輾接觸面進(jìn)行接觸應(yīng)力校核214.2 軋輾軸承的選用與壽命計算234.2.1 軸承的選擇234.2.2 軸承的壽命計算234.3 機架設(shè)計校核254.3.1 機架的結(jié)構(gòu)尺寸254.3.2 機架強度計算2

7、84.4 萬向接軸校核315潤滑方式的選擇315.1 干油及稀油潤滑325.2 油氣潤滑336經(jīng)濟可行性分析356.1 設(shè)備完好率與利用率356.2 預(yù)備役齡356.3 設(shè)備經(jīng)濟壽命的確定376.4 機械購置成本38結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)411緒論1.1 選題背景及目的1.1.1 選題背景冷軋帶鋼生產(chǎn)的發(fā)展，不僅取決于軋鋼主要設(shè)備（軋鋼機）工作速度的提高和軋制周期的縮短，也在很大程度上取決于軋鋼輔助設(shè)備的不斷改善和改進(jìn)。軋鋼輔助設(shè)備在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中起著很重要的作用。其機械化和自動化程度以及生產(chǎn)能力的高低，直接影響著軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展和生產(chǎn)率的提高。由于冷軋后的帶鋼產(chǎn)生加工硬化，無法滿足當(dāng)今

8、高質(zhì)量汽車及家電外殼美觀設(shè)計的要求，故必須對帶鋼進(jìn)行退火，平整方能滿足要求，因此開發(fā)設(shè)計冷軋帶鋼平整機組是非常必要的，它作為冷軋機組的后續(xù)處理作業(yè)線，可以極大地提高產(chǎn)品的附加值該機組在鋼鐵行業(yè)中占有非常重要的地位。經(jīng)過再結(jié)晶退火的冷軋帶鋼需要進(jìn)行平整，以獲得交貨狀態(tài)需要的各種性能。從壓下變形看，平整的實質(zhì)是一種小壓下率（0.5%4%）的二次冷軋變形。平整作為冷軋帶鋼生產(chǎn)的重要工序，主要目的是：消除退火帶鋼的屈服平臺，防止在沖壓加工時產(chǎn)生滑移線，調(diào)制好帶鋼的力學(xué)性能；改善帶鋼的平直度，得到較為平坦的帶鋼；通過對平整機工作輾表面的毛化處理，使帶鋼表面呈現(xiàn)不同粗糙度的表面結(jié)構(gòu)，以得到鏡面鋼板或深沖用

9、途的鋼板。目前作為冷軋帶鋼先進(jìn)生產(chǎn)工藝的連續(xù)退火機組，其實質(zhì)就是把傳統(tǒng)的退火工藝和平整處理工藝結(jié)合在一起的連續(xù)式生產(chǎn)工藝。選擇合理的平整機機組與連退爐相結(jié)合，是連續(xù)退火機組高效率、高質(zhì)量、低成本、低消耗生產(chǎn)的關(guān)鍵。1.1.2 選題的目的與意義在冷軋帶鋼的生產(chǎn)過程中，平整是十分重要而且必不可少的工藝環(huán)節(jié)之一，對于保證帶的鋼質(zhì)量有著非常重要的作用。1、經(jīng)過再結(jié)晶退火的帶鋼，具拉伸曲線上的屈服平臺是可以直接影響再加工工序和加工質(zhì)量的重要因素。如果在平整機上對帶鋼施加很微小的變形，便可消除這一現(xiàn)象c其效果可保持26個月，甚至在更長的時間內(nèi)也不會再次出現(xiàn)。2、通過平整機組上的彎輾裝置、軋輾壓下的單側(cè)調(diào)整

10、和軋輾凸度的設(shè)置，經(jīng)過平整就可減輕或消除原料的板形不良現(xiàn)象，為后續(xù)加工的工序創(chuàng)造出良好的條件。3、通過使用毛化處理的工作輾，可在帶鋼表面生成各種符合再加工工序要求的表面粗糙度4、通過適當(dāng)控制延伸率，可對帶鋼機械性能起到有限的調(diào)控作用5、通過平整這道工序可減輕或消除連軋機由于軋輾原因造成的輕微輾印。還可以通過調(diào)整張力或速度的方式來消除或減輕原料粘結(jié)對表面質(zhì)量產(chǎn)生的影響。0圖1.1帶鋼平整前后的應(yīng)力應(yīng)變曲線1.2 國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果1.2.1 國內(nèi)研究成果從國內(nèi)看，國內(nèi)平整機廠家中一重，二重是很好的生產(chǎn)商。中國第一重型機械集團公司為鞍山股份公司設(shè)計制造的國內(nèi)首臺冷軋機一178

11、0平整機在中國一重的重型裝備制造廠裝配現(xiàn)場實現(xiàn)全面告捷，這填補了國內(nèi)成套冷軋機制造長久以來的空白。該平整機每分鐘的運轉(zhuǎn)速度可達(dá)到1450轉(zhuǎn)，好比“印鈔機”一般，所以對設(shè)備制造的精度和質(zhì)量的要求都很高。而這套設(shè)備在生產(chǎn)中也完全滿足了生產(chǎn)要求，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。中國二重在平整機領(lǐng)域也取得很好的成績，印度JSL公司的1750mm銹鋼平整機組總包合同“花落”第二重型。該合同的成功簽訂，標(biāo)志著中國二重在不銹鋼冷軋帶鋼的平整領(lǐng)域取得了重大突破，產(chǎn)品以及技術(shù)得到國外用戶的認(rèn)可。這是二重自主設(shè)計研發(fā)的第一條不銹鋼冷軋帶鋼平整機組，總制造周期為11個月。由二重負(fù)責(zé)機械及流體設(shè)備的設(shè)計研發(fā)與供貨，由寶鋼

12、工程技術(shù)集團有限公司負(fù)責(zé)這條機組生產(chǎn)工藝和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計供貨。近幾年我國的幾大鋼鐵公司接連引進(jìn)數(shù)條冷軋帶鋼生產(chǎn)線，對高質(zhì)量的冷軋產(chǎn)品來說，光亮平整與張力平整是必要的工序，因此，適合各公司產(chǎn)品的各種型式的平整機得到了廣泛應(yīng)用，寶鋼1420冷軋生產(chǎn)線在連續(xù)退火機組的出口段用列式地設(shè)置了兩架六輾HC平整機，寶鋼三期工程1550冷連軋機組從日本引進(jìn)了一套1550CALVC輾平整機，攀鋼冷軋廠平整過程采用的是單機架四輾平整機。八鋼冷軋近來從韓國引進(jìn)原產(chǎn)于日本的二手設(shè)備，是單機架四輾平整機，這套設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)部分是由意大利DANIELI公司依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備配套提供。具產(chǎn)品定位主要是建筑類和輕工類普通

13、平整鋼卷，到目前為止已經(jīng)開發(fā)出了DC系列的汽車板。1.2.2 國外研究成果從國際上看，日本三菱重工(MitsubishiHeavyIndustries)、奧地利西門子-奧鋼聯(lián)(SIEMENS-VA)I、德國西馬克(SMS、意大利達(dá)涅利(DANIELI)等企業(yè)無疑是冶金設(shè)備中的佼佼者。奧地利奧鋼聯(lián)在平整技術(shù)領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展，采用Smatrcrown平直度控制系統(tǒng)的2機架輕摩擦平整機無需帶鋼潤滑即可達(dá)到要求的平直度、伸長率以及表面粗糙度綜合性能。不同的機架可分別為帶鋼施加伸長率和表面粗糙度，模型優(yōu)化機架的設(shè)定。德國西馬克公司的1780平整機組，是單機架四輾平整機，機架前方裝配有一對大直徑的張力輾

14、，機架后則是一個導(dǎo)向輾。電氣和傳動供貨商為AB吆司，電氣裝備采用了AB腔司基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，其中恒延伸率控制系統(tǒng)是國際上最先進(jìn)和成熟的技術(shù)之一'o日本三菱公司是設(shè)計制造冷軋鋼帶平整機的主要廠家之一，其產(chǎn)品型式有單機架的，也有兩機架的；在單機架平整機既中有二輾式的，也有四輾式的，三菱公司的平整機采用了AGC(統(tǒng)，該系統(tǒng)目前在全世界處于領(lǐng)先水平。止匕外，同為日本重工企業(yè)的住友重工在平整機設(shè)計制造領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗及成果。1.3 .課題的研究內(nèi)容及方法1.3.1 課題的研究內(nèi)容主要設(shè)計研究機座形式、主傳動機構(gòu)組成和作用、壓下機構(gòu)組成和作用、軋輾的結(jié)構(gòu)特點及軸承形式等。主傳動機構(gòu)包括主電機、接

15、軸及接軸托架，經(jīng)過對比確定需要哪種形式的設(shè)備。壓下機構(gòu)形式有手動，電動，液壓壓下，比較并選擇出適合的壓下形式。確定平整機參數(shù)，包括輾身長度、輾徑等。平整機主傳動系統(tǒng)力能參數(shù)的計算包括軋制力、軋制力矩和主電機功率的計算，根據(jù)軋機的工作特點選擇電機并進(jìn)行校核。主要零件設(shè)計并進(jìn)行強度校核，其中包括機架、軋輾、接軸、軸承等。潤滑方式的選擇，對于大型機械而言，潤滑十分重要，本課題在設(shè)計平整機之后要確定平整機潤滑方式。進(jìn)行經(jīng)濟可行性分析，綜合考慮該平整機在設(shè)計制造以及維護過程中所需要的各項費用，分析其是否適合，如果不適合，需要做出適當(dāng)修改。最后計算機繪圖，將設(shè)計結(jié)果畫出來，包括零件圖以及總裝配圖。1.3.

16、2 課題的研究方法重點進(jìn)行平整機的主傳動設(shè)計，首先根據(jù)有關(guān)資料確定總體設(shè)計方案，綜合考慮生產(chǎn)要求與設(shè)計可行性，然后依照給定的設(shè)計參數(shù)，參考軋機設(shè)計理論進(jìn)行平整機力能參數(shù)的計算并選擇電機容量以及所需的各部件種類型號。對平整機壓下裝置進(jìn)行設(shè)計，確定何種壓下形式。確定軋輾技術(shù)參數(shù)并且選擇適當(dāng)?shù)妮S承。然后按照機械設(shè)計理論對主要零件進(jìn)行強度校核。2平整機總體方案的確定2.1機座形式帶鋼平整機主要有雙機架四輾平整機，單機架四輾平整機和單機架二輾平整機幾種形式。四輾雙機架平整機主要用來對鍍錫板和薄帶鋼進(jìn)行平整并兼用于二次冷軋，其缺點是：1）機架間的延伸和平整速度不易調(diào)整，生產(chǎn)操作較難掌握；2）設(shè)備投資較大。

17、單機架二輾可逆式平整機主要用于不銹鋼帶的平整。其缺點是難實現(xiàn)張力控制，對平整質(zhì)量有影響。單機架四輾平整機是國內(nèi)普遍應(yīng)用的平整機。其平整品種范圍廣，平整張力、延伸率和速度等容易控制，能很好地滿足平整質(zhì)量要求。通過對以上幾種形式平整機的比較，我們選擇單機架四輾平整機作為平整機組的核心設(shè)備。1.機架裝配2.工作輻輻系3.支承輻輻系4.液壓壓下裝置5.斜楔調(diào)整裝置6.軋輻平衡及彎輻裝置7.平整機底板圖2.11400平整機機架2.2主傳動機構(gòu)平整機主傳動包括主電機、接軸及接軸托架，主電機通過接軸與平整機下工作輾連接。主電機通過接軸直接傳動軋輾，減少了傳動系統(tǒng)的飛輪力矩和損耗，縮短了啟動和制動時間，提高了

18、生產(chǎn)率。平整機的工作制度為帶張力的工作制度，采用這種工作制度，軋件不僅承受軋輾所施加的軋制力，而且承受卷曲機和開卷機所施加的前、后張力，處于易塑性變形的良好應(yīng)力狀態(tài)，使平整條件大大改善，易于平整出平直的帶材。關(guān)于平整機電機選擇，主要考慮選用直流還是交流，低速還是高速。和交流電機相比，直流電機具有以下優(yōu)勢：1、傳動比分級精細(xì)，選擇范圍廣，轉(zhuǎn)速型譜寬，范圍i=2-28800。2、直流減速電機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造型美觀，承受過載能力強。3、能耗低，性能優(yōu)越。4、通用性強，是用維護方便，維護成本低，特別是生產(chǎn)線，只需備用內(nèi)部幾個傳動件即可保證整線正常生產(chǎn)的維修保養(yǎng)。1.電機2.聯(lián)軸器3.接軸托架4.萬

19、向接軸5.工作輻6.軸承圖2.21400平整機傳動簡圖在電機轉(zhuǎn)速上，主要有高速電機和低速電機兩種，與高速電機相比低速電機具有以下優(yōu)勢：1、體積小、重量輕，無需再配減速裝置，可以大大節(jié)省空間，與各類機械設(shè)備配套更方便，有效減輕整體設(shè)備重量。2、輸出扭矩大，功率損失小，輸出扭矩遠(yuǎn)大于普通電機輸出扭矩。3、超載能力強、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、傳動精度高。4、效率高，節(jié)省能源。5、降低成本、提高經(jīng)濟效益。根據(jù)以上分析，從價格，環(huán)保，性能等方面考慮,1400平整機選取直流低速電機接軸托架安裝于平整機機架上，夾緊部分在液壓缸帶動下夾緊或松開。換輾操作中,工作輾被拉出后，由接軸托架鎖住萬向接軸。平整機正常軋制中，

20、鎖緊液壓缸處于縮回位置，不允許動作。2.3壓下機構(gòu)板帶軋機的軋輾壓下裝置按傳動形式主要有手動、電動和液壓幾種。手動壓下裝置只在某些小軋機上使用。在大型板帶軋機上，廣泛使用電動和液壓壓下裝置。電動壓下裝置適用于板坯軋機、中厚板軋機等要求輾縫調(diào)整范圍大，壓下速度快的情況，或是帶材冷軋機、平整機等調(diào)整精度高，壓下速度低的設(shè)備。電動壓下裝置主要由壓下螺絲和螺母及其傳動機構(gòu)等組成。采用電動壓下裝置當(dāng)作用在壓下螺絲上的力超過某一調(diào)定數(shù)值時，壓下電動機將停止工作，此時壓下螺絲將在軋制力作用下楔緊，用壓下電機已不能把它松開，這就造成了卡鋼事故或軋輾壓靠事故。為處理這種事故，電動壓下裝置還需設(shè)置壓下螺絲回松裝置

21、。電動壓下裝置機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其最大的缺點之一是運動部分的慣性大.因而在輾縫調(diào)整過程中反應(yīng)慢.精度低。對現(xiàn)代化的高速度、高精度軋制已不適應(yīng)。提高壓下裝置的響應(yīng)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。液壓壓下裝置大大提高了平整機軋輾輾縫的調(diào)節(jié)速度和精度，促使了軋制速度的大幅度提高和軋材質(zhì)量的明顯改善。液壓壓下裝置的采用，是軋機發(fā)展史上的一個重要“飛躍”。液壓壓下的主要特點是：1）快速響應(yīng)性好，調(diào)整精度高，液壓壓下裝置有很高的輾縫調(diào)整速度和加速度，尤其是有很大的加速度潛在能力。動態(tài)特性的大幅度提高，使得產(chǎn)品的精度提高，質(zhì)量更有保證，縮短了加速減速階段帶鋼頭尾的超差長度，節(jié)約了金屬

22、及能源，提高了產(chǎn)品的合格率；2）過載保護簡單、可靠。液壓系統(tǒng)可以有效地防止軋機過負(fù)荷，保護軋輾和軸承免遭損失。當(dāng)事故停車時，可迅速排出液壓缸的壓力油，加大輾縫，避免軋輾被刮傷；3）采用液壓壓下可以根據(jù)需要改變平整機的當(dāng)量剛度，實現(xiàn)對平整機從“恒輾縫”到“恒壓力”的控制，以適應(yīng)各種平整及操作情況；4）液壓壓下裝置采用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，簡化了機械結(jié)構(gòu)；5）較機械傳動效率高；6）便于快速換輾，提高平整機作業(yè)率。綜合以上分析，1400平整機選用液壓壓下裝置圖2.3液壓壓下圖2.4 工作輻輻系2.4.1 工作輾選擇1400平整機工作輾系由上下兩個工作輾，工作輾軸承等組成，工作輾是直接承受帶鋼變形的工具，在軋

23、制時要承受軋制力和軋制扭矩，軋輾質(zhì)量的好壞對板帶材質(zhì)量、平整機生產(chǎn)率和作業(yè)率的影響很大，因此對工作輾的強度、硬度、韌性、耐磨性和表面粗糙度等都有很高的要求。盡管冷軋工作輾的硬度要求很高，但卻不使用鑄鐵軋輾，這是因為當(dāng)輾徑確定以后，可能軋出的軋件最小厚度值和彈性模數(shù)E值成反比。即軋輾材料的彈性模數(shù)愈大，可能軋出的軋件厚度愈小。鑄鐵的E值只是鋼的一半，為此，在冷軋帶鋼時，使用鑄鐵軋輾是不利的。根據(jù)上面分析，1400平整機工作輾材料選用特殊合金鍛鋼9Cr2W2.4.2 工作輾軸承選擇軋輾軸承是輾系中非常重要的部件，和一般用途的軸承相比，軋輾軸承有以下特點:1）工作負(fù)荷大。由于軋輾的輾身直徑應(yīng)保證強度

24、，而軸承座外形尺寸不應(yīng)大于輾身最小直徑，輾頸長度又較短，所以輾頸上所承受的單位載荷大。通常軋輾軸承所承受的單位壓力，比一般用途的軸承高24倍。2）運轉(zhuǎn)速度快。3）工作環(huán)境惡劣。滾動軸承具有摩擦系數(shù)小，精度高，運轉(zhuǎn)安全，維護簡單，產(chǎn)品易于系列化，能成批生產(chǎn)等優(yōu)點。雙列向心球面輾子軸承既可承受徑向負(fù)荷，也可承受軸向負(fù)荷，多用于小型帶材冷軋機支撐輾以及小型線材軋機軋輾。四列圓錐滾子軸承可承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷?？捎糜谒妮氒垯C或平整機的工作輕。四列圓柱滾子軸承摩擦損混耗少，軸承徑向尺寸較小。當(dāng)采用這類軸承時，能加大軋輾輾徑尺寸。軸承承載能力高，能適應(yīng)的工作轉(zhuǎn)速高。但它不能承受軸向負(fù)荷，必須增設(shè)單獨的止

25、推軸承，這使軸承部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜了。而1400平整機的工作輾軸承座需安裝平衡和彎輾裝置，不適合采用此類軸承?；趯σ陨宪堓気S承特點的分析，1400平整機工作輾軸承選用了四列圓錐輾子軸承，這種軸承剛性大，摩擦系數(shù)小，能較好地滿足耐壓、耐沖擊、防水和防塵等工作環(huán)境的要求。根據(jù)上述分析，設(shè)計出工作輾輾系，圖2.4工作輻輻系2.5 支承輻輻系2.5.1 支承輾選擇支承輾為工作輾提供剛性支承，防止工作輾在軋制力作用下發(fā)生撓曲變形，故要求支承輾具有足夠的剛性。多以1400平整機支承輾選用材料為9Cr2Mo的合金鍛鋼。通過上述對軋輾軸承的分析，支撐輾軸承我們同樣選用了四列圓錐滾子軸承。止匕類軸承屬軋鋼機專用軸

26、承，其徑向尺寸小，承載能力大，允許轉(zhuǎn)速高，抗沖擊性能好，非常適合平整機使用。根據(jù)上述分析，設(shè)計出支承輾輾系圖2.5支承輻輻系有因為DiD2=2.6所以選取D1=500mmd2=1300mm3) .輾頸直徑工作輾d=0.525=0.52500=260mm支承輾d=0.618D2=0.6181300=804mm3.2軋制力計算3.2.1 力能參數(shù)1400平整機用于冷軋帶鋼的平整，力能參數(shù)可以根據(jù)斯通公式計算得出3力能參數(shù)計算3.1選取軋輻的參數(shù)規(guī)格)選取軋輾輾身長度LL=bmaxa式中bmax=960mm根據(jù)1,P79選取a=440mmL=ba=960440-1400mmmax確定軋輾直徑D因為平

27、整機類似于冷軋板帶軋機，由文獻(xiàn)1,表3-3得=2.8DiD1=1）初始壓下量：Ah=H0*e=1.0*9%=0.09mm出料厚度：H1=H0,.：h=1-0.09=0.91mm2）材料變形阻力：0s=9s0+仃s1）/2式中：J材料變形阻力J0、梟1軋制前后材料變形阻力由文獻(xiàn)1,圖2-12a查出,仃s0=250Mpa,二s1-370Mpa,250370；-s=310Mpa23）求軋制壓力：Pm=（k-om）m=500mm2.8=1.077D2表3.11400平整機數(shù)據(jù)類型工作輾尺寸1400平整機500X1400mm支承*昆尺寸進(jìn)料厚度（H0）變形程度（e）板帶寬度（B）鋼板材料軋制前張應(yīng)力軋制

28、后張應(yīng)力軋制速度（v）1300X1400mm1.0mm9%530mm08F(r0=150MPa.=130MPa3.5m/s考慮加工硬化時：k=1.15os=310x1.15=356.5Mpa;二0.二12*二0二1150130即cm=1=140Mpa22m一軋輾彈性壓扁接觸弧加長對單位壓力的影響系數(shù),XAe-14）求系數(shù):/2Z'm)N一軋件與軋輾間的摩擦系數(shù)，根據(jù)變形程度9%本設(shè)計為濕潤滑取40.05.l一接觸弧水平投影長度l=Rh-2500.5-4.74mm一軋輾半徑h壓下量hm一鋼板軋制前后平均厚度hmh0h11.00.9122=0.995mm5）求系數(shù):Z為2°.05

29、"4)2=0.0616hm0.995_*.72c(k-丁尸Y二hmC=R=-250-=0.00276-90600906002c(k-二m)hm2M0.00276/(365.5-140)父0.050.955=0.06266）求系數(shù):X一經(jīng)過查文獻(xiàn)1,圖2-25,由Z=0.0616,Y=0.0626得X=0.30則l=Xhm=0.300.995=5.73mm0.05Xde-1m二X0.301=1.1660.30.*一._._-Pm=(k-m)m=(365.5-140)1.166=252MpaR=PmBl=2529605.73=1.39106N3.2.2對工作輾受力分析1)畫出力的示意圖如

30、下:2）由平衡條件可以得出小，丫的大小為:(T0-T1)一2PT。、Ti：軋前后張力大小,To=：0BH0=1509601=0.144106N=二3乩=1309600.91=0.1136106N_2_26-266-2一6PjRT0-T1.'：=巧(1.3910)(0.14410-0.113610)W.3910N則一*0=0.144-0.1136=0.011,*0.63©2P21.39sin)匚2R2mi-滾動摩1S力臂，m=0.2mmdP2錯誤！未找到引用源。一摩圓半徑,P2,其中d=260mm,R2=650mm2d則：2=22600.052=6.5mm旦一錯誤！未找到引用源

31、。支承輾半徑,則sin¥=m*P2=。2*6.5=00103,7=0.591°R2650二,h10.09=cos(1)-cos(1-)=1.0872R22501 =04=0.41.087=0.0433)F=P(tan¥cos邛一sin中)=1.39父106M(sin0.63tan0.591xcos0.63)=946Npcos:cos=P=1.39106NDsin(，'：)a=2500sin(0.0430.63)2=2.94mm=0.2cos0.591500sin0.591=2.78mmMk=MfMzMR=F：PaRc=9466.51.391062.941.

32、391062.78=7.96106NmmkIZR3.3 電機功率選擇3.3.1 計算電機功率N="Mkn9550k式中、MK-MK=7.96106N*mm60V603.5n=-：D3.140.50=134r/mint.=0.98n9550k796103134一134=114KW95502.50.983.3.2 電機選擇根據(jù)以上計算結(jié)果，查閱文獻(xiàn)3,表5-9,選擇:電機型號：Z4-450-31額定功率：200Kw額定轉(zhuǎn)速：180r/min。3.4 電機校核3.4.1 主電機上的力矩Md=MkMfMkonMdon=0.9811Mf=(1)Mk=(-1)7.96106=0.162106N*

33、mm0.98N20036KMer=9550*=9550=10.610N*m=10.610N*mmner180Mkon=10%Mer=10%10.6106=1.06106N*mm因為軋件較長，所以Mkon忽略不計。Md=MkMfMkon=7.961060.16210610.6106=18.72106N*mm3.4.2 電機過載校核由文獻(xiàn)1,P73頁查得:K1電機過載系數(shù),可逆運轉(zhuǎn)電機K=2.53.0,取K=2.5Md18.72106K2.5=3.22106N*mm由前文可知:Md<Mer所以電機合格4主要零件的設(shè)計及校核4.1 軋輻的設(shè)計校核4.1.1 工作輾軸頭校核工作輾軸頭簡圖如下圖所

34、示:2,P9Z可得:maxT二hb2軸頭截面可近似看成矩形，邊緣各點的切應(yīng)力與邊界相切、并順著某個流向。四個角點上切應(yīng)力等于零。最大切應(yīng)力在矩形長邊的中點上。查文獻(xiàn)“是與截面邊長比值h/b有關(guān)的因數(shù)。鬻:1.278查2,表3.2可得:T=Mk=7.96106Nmmk所以:,maxT一：hb27.961060.222301802=4.85MPa由于在計算軋輾強度時未考慮疲勞因素，故軋輾的安全系數(shù)一般取n=5.對于合金鍛鋼軋輾，強度極限仃b=750MPa,許用應(yīng)力:!.I-750=150MPa5Tmax<01故工作輾軸頭合格4.1.2 對支承輾進(jìn)行彎曲校核支承輾如下圖所示圖4.2支承輻支承輾

35、的抗彎截面系數(shù)比工作輾大得多，即支承輾有很大剛性。因此，軋制時的彎曲力絕大部分由支承輾承擔(dān)。在計算支承輾時，通常按承受全部軋制力的情況考慮。由于四輾軋機一般是工作輾傳動，因此，對支承輾只需計算輾身中部和輾頸斷面的彎曲應(yīng)力。彎矩最大圖4.3危險斷面及彎矩最大位置根據(jù)平整機參考圖紙，可以確定需要校核的各個危險斷面的參數(shù)尺寸，如下所示:其中R=PJ3910=0.695106N22對彎矩最大處進(jìn)行校核6855-1506Mmax=R*L=0.695106(150700)=836106N*mm2因為支承輾的材料為9Cr2Mo根據(jù)文獻(xiàn)1,P88選取支承輾的強度極限二b二750MPa查1,P87,選取安全系數(shù)

36、n=5,則有許用應(yīng)力:750=250MPa。5在軋制過程中，軋輾輾面因工作磨損，需不止一次地重車或重磨。軋輾從開始使用直到報廢，其全部重車量與軋輾名義直徑的百分比稱為重車率。查文獻(xiàn)1,表3-4,取重車率8%則：-=MmW=4.98MPa8361063-14-(1300-13008%)332對危險截面1進(jìn)行校核6855-1500.695106(65)-2=7.307MPa314(804)332對危險截面2進(jìn)行校核M26855-1500.69510(2150)3.143210143=3.41MPa4.1.4對工作輾與支承輾接觸面進(jìn)行接觸應(yīng)力校核四輾軋機支承輾和工作輾之間承載時有很大的接觸應(yīng)力，在軋

37、輾設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行校核計算。工0304理壓力分布0,256圖4.5工作輻與支承輻相接觸情況所選支承輾與工作輾材料均為合金鍛鋼，查文獻(xiàn)1,表3-7得該材料HS=60查閱文獻(xiàn)1,P86得軋輾許用接觸應(yīng)力：1I-2200MPa!-670MPa由文獻(xiàn)1,P89查得公式q二max=0.637”bP1.39106其中q=993N/mmL1400=45.5mmq1r2-1993M250M650b=1.52J"12=1.52/1,E(r1r2)200(650250)q993所以二max=0.637q=0.637=13.9MPab45.5由文獻(xiàn)1,P8SJ可知:最大切應(yīng)力：.45(max)最大反復(fù)切應(yīng)力,

38、zy(max)貝k45max)=0.304max=0.30413.9=4.23Mpa.zy(max)=0.256。max=0.25613.9=3.56MPa45(ma)x-zy(max)<所以工作輾與支承輾接觸面接觸應(yīng)力合格。4.2 軋輻軸承的選用與壽命計算4.2.1 軸承的選擇四列圓錐滾子軸承由于部件較少，簡化了安裝；四列滾子的載荷分布得到改善，從而減少磨損，并延長使用壽命；由于降低了內(nèi)圈寬度公差，簡化了在軋輾軸頸上的軸向定位；尺寸同帶中間圈的傳統(tǒng)四列圓錐滾子軸承相同：既可以承受徑向力，又可以承受軸向力。所以本設(shè)計支承輾與工作輾都選用圓錐滾子軸承。由于工作輾輾頸處所受的彎曲力很小，彎矩

39、主要作用于支承輾上，所以應(yīng)校核支承輾上的軸承的壽命，其它軋輾上的軸承不進(jìn)行校核。軋輾軸承計算主要是計算軸承壽命，計算軸承壽命要求符合軸承的實際壽命，必須準(zhǔn)確的確定動負(fù)荷、當(dāng)量動負(fù)荷與軸承壽命之間關(guān)系。4.2.2 軸承的壽命計算1400平整機對支承輾軸承損耗比較大，故只對支承輾軸承進(jìn)行校核，即對四列圓錐滾子軸承進(jìn)行校核。一T-圖4.6四列圓錐滾子軸承圖查文獻(xiàn)1,P100:106C；Lh二60nP式中Lh以小時計的軸承額定壽命，h;n一軸承的轉(zhuǎn)速，/in；C一額定動負(fù)何，N;L壽命指數(shù)，對于滾子軸承名=10；3P一當(dāng)量動負(fù)荷，NoP=XFrYFafF懺式中X徑向系數(shù)，根據(jù)Fa/Fr之比值，由軸承樣

40、本查得；Y軸向系數(shù)，由軸承樣本查得；Fr一軸承徑向負(fù)荷，N;Fa-軸承軸向負(fù)荷，N;一般帶材軋機：Fa=(0.020.1)Fr；取Fa=0.02FrfT溫度系數(shù)，軋輾軸承一般只能在100七溫度以下工作，故而，取fT=1；fF負(fù)荷系數(shù)，熱軋板材軋機，fF=1.21.5,本設(shè)計取fF=1.5。查文獻(xiàn)3,表7-5-28知:計算系數(shù)：e=0.29丫=2.1丫0=2.1Y2=3.2Cr=3390,Cor=8710,，同時由文獻(xiàn)4,P120查知：當(dāng)Fa/FrWe時，Pr=Fr+YFa；當(dāng)Fa/Fre時，Pr=0.67Fr+Y2Fa。軸承的徑向載荷：F=£=1.39父10=695kN；22軸承的軸

41、向載荷：Fa=0.02Fr=0.02父695=13.9kN。計算當(dāng)量動載荷：Fa=13.9=0.02<e,P=(屋+YFa)fpfTFr695P=6952.113.9=724kN將數(shù)據(jù)帶入公式4-3得：10,106CY10633390Lh=21361h60n<P60x1341724J因此由計算可知：支承輾軸承應(yīng)21361h換一次，以保證軋制連續(xù)進(jìn)行。4.3 機架設(shè)計校核4.3.1 機架的結(jié)構(gòu)尺寸窗口尺寸包括機架窗口寬度(B)和機架窗口高度(H),四輾軋機機架窗口寬度一般為支承輾直徑的1.151.30倍：B=1400x(1.151.3)=14951790mm對于四輾軋機機架窗口高度：

42、H=(2.63.5)(DwDb)=46806300mm取:B=1780mmH=4830mm根據(jù)平整機參考圖紙可以畫出機架圖:圖4-.7機架圖窗口尺寸:11VB565=1780565=2345mm12=H1085=48301085=5915mm立柱斷面:h=565查閱文獻(xiàn)1,表5-1,:機架立柱斷面面積與軋輾輾頸直徑平方比值與=1.21.6d2_2，_2.一一2F=804"1.21.6)=775710343cm=0.77571.0343m取:F=1m2橫梁斷面:圖4.9橫梁斷面圖4.3.2 機架強度計算機架的強度按垂直軋制力P計算，水平力與垂直力相比很小，可以忽略。機架的強度一般是基于

43、以下的基本假設(shè)：認(rèn)為機架是一個對稱與垂直中心線的靜不定剛架，這樣就可以采用材料力學(xué)中計算靜不定剛架的方法來計算。設(shè)橫梁和立柱之間用圓角半徑過渡：T圖4.10矩形框架應(yīng)力圖查閱文獻(xiàn)4,P143立柱彎曲力矩:式中:P1l12M2=P18I12.r/二八11r(-1)1I322I111l2二r2I1I2I3作用在一片機架上的軋制壓力,11、l2橫梁和立柱的長度11、I2橫梁、立柱的斷面慣性矩Ii33bh1780740.24=6.02父10m1212bh312_37405654=1.1110m412令r=0,則長方形機架立柱的彎曲力矩為:M2Pl1811里I2I1帶入數(shù)據(jù):M2=1.39104Nm查閱

44、文獻(xiàn)4,P143:橫梁中部的彎曲力矩:Mi=M2-包帶入數(shù)據(jù):Mi=3.9105Nm查閱文獻(xiàn)4,P143:橫梁中部的應(yīng)力:M1W1立柱內(nèi)表面的應(yīng)力:二2也2F2W2橫梁中部斷面系數(shù)：W1-2_2_9bh178074010=0.16245立柱內(nèi)表面斷面系數(shù):2_2_990056510=0.03937代入數(shù)據(jù)有:二1二2.4MPa02=0.7MPa軋鋼機機架一般采用含碳量為0.25%0.35%勺ZG-27050Q其強度極限%=500600Mpa,延伸率8=12%16%,ZG-270500是大型鑄鋼件生產(chǎn)中最常用的碳素鋼，具有較好的鑄造性和焊接性，但易產(chǎn)生較大的鑄造應(yīng)力引起熱裂，廣泛應(yīng)用于軋鋼、鍛件

45、、礦山等設(shè)備，如軋鋼機架等，由于機架是軋機中最貴重和最重要的零件，必須有較大的強度儲備，一般機架的安全系數(shù)為：n=12.515許用應(yīng)力U一般采用以下數(shù)值:對于橫梁：L卜5070MPa對于立柱：-24050MPa即：二111二2:二二1機架滿足強度要求4.4萬向接軸校核根據(jù)實際布局需要，兩個滑塊式萬向接軸都選用直徑305mm長度選擇8228mmffi5406mm4-10滑塊式萬向接軸萬向接軸連接電機與工作輾，工作時受到電機的扭轉(zhuǎn)力，故只需對其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核。由上可知：Md=MkMfMkon=18.72106N*m則有Md_18.72106Wkd31618.721063.14163053=3.3

46、6MPa又因為工作輾的材料為42Cr2Mo根據(jù)軋鋼機械選取工作輾的強度極限入=750MPa選取安全系數(shù)n=5,則有許用應(yīng)力卜=國=150MPan5又因為L1=0.71-1-0.7150=105MPa則.三1所以萬向接軸合格5潤滑方式的選擇5.1 干油及稀油潤滑稀油潤滑和干油潤滑顧名思義，采用稀油的潤滑就叫稀油潤滑，采用干油的潤滑就叫干油潤滑。潤滑劑的選擇應(yīng)綜合考慮摩擦接觸面的工作條件、環(huán)境、摩擦面加工情況及摩擦面之間的間隙，以及潤滑方式與裝置特點等因素。選用的一般原則是：1 .高速、輕載荷、工作平穩(wěn)選用低粘度潤滑油、針入度較大（稠度低）的潤滑脂。反之，低速、重載荷、有沖擊載荷，或作往復(fù)與間歇運

47、動的選用高粘度潤滑油、針人度較?。ǔ矶容^高）的潤滑脂。在邊界潤滑的重負(fù)荷運動副上，直選用極壓型潤滑油。2 .工作及環(huán)境溫度低宜選用粘度較小的潤滑油、針入度較大的潤滑脂。反之，溫度高則應(yīng)采用粘度較大、針人度小及滴點較高的潤滑脂。夏季用油的粘度一般比冬季用油的粘度高一些。在高溫條件下的潤滑應(yīng)考慮潤滑油的閃點、潤滑脂的滴點，在很低溫度條件下的潤滑應(yīng)考慮潤滑油的凝固點。溫度范圍變化大的，可采用增粘劑以改善潤滑油的粘溫性。3 .潮濕條件應(yīng)選抗乳化性較強和油性、防銹性好的潤滑劑，不能選用無抗水能力的鈉基脂。4 .摩擦面之間的間隙愈小，潤滑油的粘度應(yīng)愈低。一般新零件跑合期應(yīng)比正常使用期的潤滑油粘度低一些。5

48、 .摩擦面加工粗糙，要求使用的潤滑油粘度大、潤滑脂的針人度小。反之，表面光潔度高使用的潤滑油粘度小、潤滑脂針入度大。6 .采用循環(huán)潤滑系統(tǒng)、油純或油墊潤滑裝置的潤滑，應(yīng)采用粘度較小的潤滑油。循環(huán)系統(tǒng)、油環(huán)、油勺、飛濺潤滑采用的潤滑油應(yīng)具有抗氧化安定52SI（'ANCEMEF性。7 .集中潤滑系統(tǒng)中采用的潤滑脂針人度宜大些，以便輸送。人工間歇加油應(yīng)采用粘度大一些的潤滑油，以免流失太快。干油潤滑在使用過程中主要存在以下缺陷：1）流動性差，內(nèi)摩擦阻力大，所需工作壓力高，無法形成動壓油膜；2）潤滑脂難以有效迅速擴散到整個潤滑面；3）受污染后難以凈化。5.2 油氣潤滑油氣潤滑，在學(xué)術(shù)界被稱為“氣

49、液兩相流體冷卻潤滑技術(shù)”，是一種新型的潤滑技術(shù)，它與傳統(tǒng)的單相流體潤滑技術(shù)相比具有無可比擬的優(yōu)越性。它成功地解決了干油潤滑和油霧潤滑所無法克服的難題，是潤滑技術(shù)中的一朵正在綻放的瑰麗奇葩。它適應(yīng)了機械工業(yè)設(shè)備的最新發(fā)展的需要，尤其適用于高溫、重載、高速、極低速以及有冷卻水和臟物侵入潤滑點的工況條件惡劣的場合。由于它能解決傳統(tǒng)的單相流體潤滑技術(shù)無法解決的難題，并有非常明顯的使用效果，大大延長了摩擦副的使用壽命，改善了現(xiàn)場的環(huán)境，因此正在得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是在冶金工業(yè)領(lǐng)域。油膜圖5.1軸承油氣潤滑技術(shù)圖技術(shù)先進(jìn)典型的“氣液兩相流體冷卻潤滑技術(shù)”形成的氣液“兩相膜”承載能力大大提高由于潤滑膜

50、厚度的增加，使?jié)櫥ば纬陕侍岣撸哂袃?yōu)良的潤滑減磨作用。實現(xiàn)以均等的時間分配潤滑油的方式，潤滑油可以連續(xù)輸送。油氣分配器的油氣進(jìn)口處的空氣速度高，這是油氣潤滑效果是否明顯的關(guān)鍵。因潤滑劑消耗量極其微小，不會產(chǎn)生多余的熱量。潤滑油可以實現(xiàn)按需分配，油氣分配均勻并可實現(xiàn)按比例分配。連續(xù)不斷的壓縮空氣有利于軸承的冷卻壓縮空氣在軸承內(nèi)部能保持約0.3bar壓，能阻止臟物和水的侵入，使軸承具有良好的密封性能。能適合不同的惡劣工況條件，如高溫、重載、高速或極低速、有冷卻水和臟物侵入軸承的場合。一套油氣潤滑系統(tǒng)可向多達(dá)1500個潤滑點送油氣流，且油氣管道的走向不受限制。能使用高粘度的機械油甚至半流動潤滑脂有

51、非常完善的對油氣潤滑系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的手段。潤滑油基本實現(xiàn)零排放，利用率99%以上。與傳統(tǒng)的潤滑方式相比，大大減少了潤滑劑的消耗量，大幅度地節(jié)省了開支。管道布置簡單，大大減少了管道系統(tǒng)的安裝和維護費用。受潤滑設(shè)備的運行成本大幅降低減少了冷卻水的處理費用。油氣潤滑它具有良好的潤滑效果，耗油量小，便于控制，對軋件污染少以及成本和維修費用低等優(yōu)點。近年來，油氣潤滑在軋機上得到了廣泛應(yīng)用。對環(huán)境友好不產(chǎn)生油霧，不污染環(huán)境，有利于環(huán)境保護避免了對循環(huán)使用的冷卻水的污染。1400平整機的工作輾軸承、支撐輾軸承和萬向接軸都采用了油氣潤滑，這種潤滑方式可以實現(xiàn)連續(xù)、有控制的供油，使軸承在較高的軋制速度和

52、負(fù)荷下得到良好的潤滑和冷卻，這樣既能提高軸承的使用壽命，又不會污染帶鋼和平整液。6經(jīng)濟可行性分析6.1 設(shè)備完好率與利用率設(shè)備完好率、利用率是評價工業(yè)機械技術(shù)管理水平的兩項重要指標(biāo)，它們在一定程度上反映了企業(yè)的設(shè)備管理水平和技術(shù)裝備素質(zhì)。設(shè)備完好率是設(shè)備管理一個重要的考核指標(biāo)，它反映工業(yè)企業(yè)機械設(shè)備管理、使用、保養(yǎng)、維修工作的情況，對促進(jìn)企業(yè)的設(shè)備管理發(fā)揮重要作用。完好率是具有橫向聯(lián)系的一種指標(biāo)，它既能反映設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)水平，又能反映設(shè)備點檢工作的狀況和生產(chǎn)維修的工作效果?？己送旰寐实淖罱K目的是保證裝卸設(shè)備始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)。完好率的公式為：(6.1)完好率=機械完好臺時日歷臺時-計劃修養(yǎng)

53、、修理臺時設(shè)備利用率是一種縱向延伸的指標(biāo)，考核它不僅可以反映設(shè)備的投資效果、設(shè)備的轉(zhuǎn)運率和作業(yè)效率，而且可以反映設(shè)備系統(tǒng)功能的投入及性能發(fā)揮的狀況，考核的最終目的在于提高設(shè)備的利用效率，充分發(fā)揮設(shè)備的能力和潛力，利用率的公式是：利用率=機械工作臺時機械日歷臺時100%(6.2)6.2 預(yù)備役齡機械設(shè)備的役齡影響到機械的完好率、臺時產(chǎn)量、維修費用等一系列指標(biāo)，是確定設(shè)備合理配置、更新改造等決策的重要影響因素，圖6-1概念地表示了機械的故障率與時間相對應(yīng)的壽命特征曲線。該曲線分為三段：早期故障期A:偶發(fā)故障期B:耗損故障期C。第一階段為早期故障期Ao機械設(shè)備從投入使用到時刻為止，這個階段的特點是開

54、始時故障率很高，但隨著運轉(zhuǎn)時間的增加，故障率很快又減少下來，進(jìn)入故障率恒定階段。第二階段為偶發(fā)故障期B,這一階段的故障率最低，而且故障率恒定。一般情況下，這一階段不應(yīng)該發(fā)生故障，屬機械設(shè)備的最佳工作時期。第三階段為耗損故障期C。在這一時期因為設(shè)備內(nèi)部的零件接近額定”壽命，而出現(xiàn)零件的正常磨損、化學(xué)腐蝕、物理性變化及材料的疲勞等老化過程，因此設(shè)備開始出現(xiàn)退化現(xiàn)象，故障率開始重新升高.圖6.1機械設(shè)備壽命曲線上述的浴盆曲線表達(dá)了機械設(shè)備整個壽命周期特性，但對于實行大修制度的設(shè)備來說，用浴盆曲線來表示機械的一個大修周期更為確切。圖9-2為用幾個浴盆曲線來表達(dá)機械的全壽命特性。歷次大修后，浴盆曲線的各種參數(shù)會有一定變化：1 .最高故障率可能逐次增大，即Po：二P1:二P2:二：二Pn2 .偶發(fā)故障期逐次縮短，即BoBi