帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的設(shè)計(jì)

摘要平整機(jī)用來(lái)在常溫下，將冷軋并經(jīng)退火后的鋼卷，通過(guò)平整改善帶鋼機(jī)械性能，改善板型，消除屈服平臺(tái)和調(diào)整帶鋼外表粗糙度，以獲得符合要求的鋼卷。鋼卷的平整過(guò)程有以下幾個(gè)步驟。開(kāi)卷機(jī)將待平整的帶鋼卷開(kāi)卷，經(jīng)由喂料導(dǎo)板引導(dǎo)穿帶進(jìn)入入口張力輥組，經(jīng)過(guò)軋輥平整后，由出口張力S輥穿出，再經(jīng)由出口導(dǎo)板臺(tái)引導(dǎo)進(jìn)入卷取機(jī)。在這幾個(gè)動(dòng)作中，為了滿(mǎn)足不同厚度帶鋼的平整需求，導(dǎo)板臺(tái)需有多個(gè)工作位置。因此導(dǎo)向臺(tái)作為平整機(jī)設(shè)備中的重要環(huán)節(jié)，其工作穩(wěn)定性、可靠性直接影響整條機(jī)組的工作效率。本文根據(jù)導(dǎo)向臺(tái)的工作原理及相關(guān)各設(shè)備的位置尺寸，設(shè)計(jì)出帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸。首先對(duì)導(dǎo)向臺(tái)的傳動(dòng)方案進(jìn)行選擇，然后設(shè)計(jì)導(dǎo)向臺(tái)上各部件的結(jié)構(gòu)尺寸，最后對(duì)設(shè)計(jì)出的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和可行性校核。關(guān)鍵詞：平整機(jī)；導(dǎo)向臺(tái)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractTempermillusedatroomtemperaturewhichcorrectthecoldrolledannealedandsteelrollsproperty,improvetheplatetype,eliminatetheyieldpatformandadjustthestripsurfaceroughnessbyflatstripsteelmechanical,sothatthestripsteelcanmeettherequirements.Steelcoillevelingpeocesshasthefollowingseveralsteps:uncoilerwillstayflatstripuncoiling,thentheflatstripwillbeguidedbyfeedingguidewearintotheentrancetothetensionrollgroup.Afterrollformed,theflatstripwillrolloutthroughexportstensionS.Atlastitwillbeguidedintothereelthroughtheexitguider.Inthisafewactions,inordertomeetthedemandofdifferentthicknessofstripbeflated,guideplateneedtohavemultipleworkposition.So,guideplatformasanimportantlinkoftempermillequipment,itsworkingstabilityandreliabilitywillaffecttheworkefficiencyofthewholeunitdirectly.Accordingtotheguideofmachineworkingprincipleandvariousequipmentoftherelatedpositiondimensions,designthestripsteelguidetablestructuresize.First,choosetheguideplatformtransmissionscheme,then,designthestructuresizeofeachmemberoftheorientedstage.Finally,checkthestructurestrengthandfeasibility.Keywords:Tempermill;Guideplate;Structuraldesign目錄1緒論 11.1選題背景 11.2選題的意義和目的 12帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的工作原理及傳動(dòng)方案的選擇 32.1 原理介紹 32.1.1帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的作用 32.1.2帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的動(dòng)作 32.2傳動(dòng)方案的選擇 42.2.1傳動(dòng)分析 42.2.2機(jī)械傳動(dòng)分析 52.2.3液壓傳動(dòng)分析 72.2.4機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的比擬 83 導(dǎo)向臺(tái)主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算 93.1 1450mm單機(jī)架四輥平整機(jī)組技術(shù)規(guī)格 93.2 伸出板的設(shè)計(jì)計(jì)算 103.3 導(dǎo)板的設(shè)計(jì) 11 導(dǎo)板的分類(lèi) 113.3.2A類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.3.3B類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.3.4C類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.4 擋料臺(tái)的設(shè)計(jì) 143.5 伸出板與擋料臺(tái)連接滑板的設(shè)計(jì) 143.6 液壓缸1〔驅(qū)動(dòng)伸出板伸縮運(yùn)動(dòng)〕的設(shè)計(jì) 15 液壓缸設(shè)計(jì)的一般原那么 153.6.2液壓缸的作用 16 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 液壓缸負(fù)載力分析和計(jì)算 17 液壓缸的液壓力計(jì)算和工作壓力的選擇 19 液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)及平安系數(shù)的選擇 19 缸筒設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 缸筒壁厚的驗(yàn)算 21 活塞桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核 223.7 導(dǎo)向軌和橫梁的設(shè)計(jì) 22 導(dǎo)向軌的設(shè)計(jì) 22 橫梁的設(shè)計(jì) 243.8 下轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 253.9 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 264 結(jié)束語(yǔ) 28參考文獻(xiàn) 29致謝 301緒論1.1選題背景改革開(kāi)放以來(lái)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)飛速開(kāi)展，為中國(guó)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)騰飛做出了巨大奉獻(xiàn)。作為鋼鐵工業(yè)的關(guān)鍵成材工序，軋鋼行業(yè)在引進(jìn)、消化、吸收的根底上，開(kāi)展集成創(chuàng)新和自主穿心，在軋制工藝技術(shù)進(jìn)步、裝備和自動(dòng)化系統(tǒng)研制和引領(lǐng)未來(lái)鋼鐵材料的開(kāi)發(fā)方面實(shí)現(xiàn)跨越式開(kāi)展，為中國(guó)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)開(kāi)展做出了突出奉獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放以來(lái)的持續(xù)開(kāi)展，中國(guó)已經(jīng)建設(shè)了一大批具有國(guó)際先進(jìn)水平的軋鋼生產(chǎn)線，比擬全面的掌握了國(guó)際上最先進(jìn)的軋制技術(shù)，具備了軋鋼先進(jìn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造能力，一大批國(guó)民經(jīng)濟(jì)急需、具有國(guó)際先進(jìn)水平的鋼材產(chǎn)品源源不斷的供給國(guó)民各部門(mén)，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)開(kāi)展、人民幸福安康提供了重要的根底原材料。軋鋼生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為建筑、造船、汽車(chē)、石油、化工、國(guó)防、礦山等專(zhuān)用鋼材。目前，我國(guó)軋鋼生產(chǎn)的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無(wú)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)用范圍廣泛的鋼材。我國(guó)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(zhuān)用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡(jiǎn)單斷面型鋼。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(guó)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(chē)板、電工鋼板、機(jī)械用板等。按照軋制溫度的不同又可以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。推進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的開(kāi)展，是我們當(dāng)代大學(xué)生特別是我們機(jī)械專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生義不容辭的責(zé)任，對(duì)于即將進(jìn)入鋼鐵行業(yè)的我們，學(xué)習(xí)軋鋼機(jī)械的相關(guān)技術(shù)，了解相關(guān)原理、工作性能，是我們必備的根底知識(shí)。1.2選題的意義和目的帶鋼是鋼鐵材料中的重要產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)板帶材用途的不同，對(duì)其提出的技術(shù)要求也各不一樣，基于其相似的外形和使用條件，其有以下技術(shù)要求：1〕尺寸精度要高，尺寸精度主要是厚度精度，因?yàn)樗粌H影響到使用性能及連續(xù)自動(dòng)沖壓后步工序，而且在生產(chǎn)中難度最大，厚度偏差對(duì)節(jié)約金屬影響很大，板帶鋼由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小變化將引起使用性能和金屬消耗的巨大波動(dòng)，故在板帶鋼生產(chǎn)中一般都應(yīng)力爭(zhēng)高精度軋制；2〕板型要好，對(duì)普通中厚板，其每米長(zhǎng)度上的瓢曲度不得大于15mm，板帶越薄，其不均勻變形的敏感性越大，保持良好的板型困難也就越大。板型的不良來(lái)源于變形的不均，而變形的不均又往往與厚度精度也有著直接的關(guān)系；3〕外表質(zhì)量要好，無(wú)論是厚板或薄板外表皆不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和壓入氧化鐵皮，這些缺陷不僅損害外觀，而且破壞產(chǎn)品性能，成為應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)；4〕性能要好，主要包括機(jī)械性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學(xué)性能，重要用途的鋼板要求有較好的綜合性能，除了要有良好的工藝性能，還要求保證一定的化學(xué)成分，保證良好的焊接性能、常溫或低溫的沖擊韌性，或一定的沖壓性能、一定的晶粒組織及各向組織的均勻性等等。在冷軋薄板生產(chǎn)工藝中，平整機(jī)是重要的冷軋機(jī)械設(shè)備。平整機(jī)用來(lái)在常溫狀態(tài)下，將經(jīng)過(guò)冷軋并退火后的鋼卷，通過(guò)平整改善帶鋼機(jī)械性能、帶鋼板形、消除帶鋼屈服平臺(tái)、調(diào)整帶鋼外表粗糙度，獲得符合要求的鋼卷。冷軋低碳鋼薄板，在退火后進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上存在著屈服平臺(tái)，這種屈服平臺(tái)在再加工成型時(shí)往往產(chǎn)生滑移線，使沖壓成型能力下降，無(wú)法再加工。因此冷軋退火后的低碳薄鋼板必須經(jīng)過(guò)平整來(lái)消除屈服平臺(tái)，改善薄板的沖壓成型的能力。帶鋼出口導(dǎo)向臺(tái)是平整機(jī)設(shè)備中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，用于將從軋輥軋制完成的帶鋼順利引導(dǎo)進(jìn)入卷取機(jī)。由于平整機(jī)需要軋制不同厚度的帶鋼，因此對(duì)帶鋼導(dǎo)向臺(tái)也有多動(dòng)作的要求，以滿(mǎn)足對(duì)不同厚度帶鋼的引導(dǎo)。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷開(kāi)展，國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需求也日益增大，帶鋼導(dǎo)向臺(tái)作為平整機(jī)設(shè)備中的重要環(huán)節(jié)，其工作穩(wěn)定性、可靠性直接影響整條機(jī)組的工作效率。因此，帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的合理設(shè)計(jì)對(duì)冷軋平整機(jī)的正常運(yùn)行有著及其重要的作用。2帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的工作原理及傳動(dòng)方案的選擇原理介紹2.1.1帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的作用用于將帶鋼從平整機(jī)的出口S輥引入卷取機(jī)的助卷器進(jìn)行鋼帶卷曲。2.1.2帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的動(dòng)作帶鋼導(dǎo)向臺(tái)有三個(gè)極限位置：a.當(dāng)軋制厚度小于1.2mm的薄鋼帶時(shí)，鋼帶需要經(jīng)過(guò)S輥以保持張力，此時(shí)出口帶鋼導(dǎo)向臺(tái)需要運(yùn)動(dòng)至S棍出口處，引導(dǎo)經(jīng)S輥軋制完成的帶鋼進(jìn)去卷曲機(jī)；b.當(dāng)軋制其他大于1.2mm厚度的厚帶鋼時(shí)，不需經(jīng)過(guò)S輥，軋制完成后直接從上端出口進(jìn)入帶鋼導(dǎo)向臺(tái)，經(jīng)導(dǎo)向臺(tái)引導(dǎo)進(jìn)入卷取機(jī)；c.當(dāng)帶鋼被引導(dǎo)進(jìn)入卷取機(jī)后，帶鋼導(dǎo)向臺(tái)收縮，返回起始位置，引導(dǎo)動(dòng)作完成。導(dǎo)向臺(tái)三個(gè)極限位置示意圖如以下圖2.1所示圖2.1：帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的三個(gè)極限位置a,b,c帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的動(dòng)作流程：當(dāng)帶鋼還未進(jìn)入平整機(jī)前，導(dǎo)向臺(tái)處于上圖極限位置c；當(dāng)帶鋼進(jìn)入平整機(jī)后，假設(shè)軋制的是厚度小于1.2mm的帶鋼時(shí)，帶鋼將從S輥穿出，這時(shí)平整機(jī)出口處的帶鋼導(dǎo)向臺(tái)下旋轉(zhuǎn)臺(tái)須由起始極限位置c運(yùn)動(dòng)至極限位置a，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的滑板須伸出，以引導(dǎo)經(jīng)S輥出來(lái)的帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)的助卷器；假設(shè)軋制的是厚度大于1.2mm的帶鋼時(shí)，帶鋼不需經(jīng)過(guò)S輥，將直接從平整機(jī)的出口軋輥處伸出，這時(shí)，帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的導(dǎo)板須向上轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置b處，并將導(dǎo)向臺(tái)的伸出板伸出，以引導(dǎo)軋制后的帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)的助卷器。帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的動(dòng)作流程示意圖如以下圖2.2所示圖2.2：帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的各局部動(dòng)作流程示意圖2.2傳動(dòng)方案的選擇2.2.1傳動(dòng)分析平整機(jī)的出口帶鋼導(dǎo)向臺(tái)在每軋制一卷帶鋼的過(guò)程中，需要往復(fù)上述的四個(gè)動(dòng)作各一次。為了保證平整機(jī)的正常運(yùn)作，引導(dǎo)帶鋼順利的進(jìn)入卷取機(jī)，這就對(duì)帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的穩(wěn)定準(zhǔn)確的動(dòng)作提出了嚴(yán)格的要求。為了滿(mǎn)足以上四個(gè)動(dòng)作流程，有兩種傳動(dòng)方案可供選擇：機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。2.2.2機(jī)械傳動(dòng)分析動(dòng)作1：旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)由于旋轉(zhuǎn)臺(tái)須平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)速須要很小。此外，旋轉(zhuǎn)臺(tái)由極限位置c轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置a時(shí)，須能穩(wěn)定在這個(gè)位置。為了滿(mǎn)足以上所需的各種條件，可以選擇一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該動(dòng)作所需設(shè)備：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)聯(lián)軸器，一個(gè)減速器，一個(gè)凸輪動(dòng)作1的示意圖如以下圖2.3所示圖2.3：動(dòng)作1〔下旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)〕動(dòng)作示意圖動(dòng)作2：旋轉(zhuǎn)臺(tái)上擋料臺(tái)的伸縮為了引導(dǎo)從S輥出來(lái)的薄帶鋼順利進(jìn)入卷取機(jī)，帶鋼導(dǎo)向臺(tái)需要填補(bǔ)平整機(jī)出口S輥和卷取機(jī)之間的空間，因此擋料臺(tái)須可以平穩(wěn)伸縮以滿(mǎn)足上述要求，并且方便收縮，節(jié)省設(shè)備空間。為了使擋料臺(tái)可以伸縮運(yùn)動(dòng)，可以選擇齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在擋料臺(tái)下部安裝一個(gè)齒條，然后用一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)與之對(duì)應(yīng)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)該動(dòng)作所需設(shè)備：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)聯(lián)軸器，一個(gè)減速器，一對(duì)齒輪齒條。動(dòng)作2的示意圖如以下圖2.4所示動(dòng)作3：擋料臺(tái)連同伸出板的旋轉(zhuǎn)為了引導(dǎo)不經(jīng)S輥直接從軋輥出口送出的厚帶鋼順利進(jìn)入后面的卷取機(jī)，可將處于動(dòng)作2中極限位置a的擋料臺(tái)和伸出板一起轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置b。為了滿(mǎn)足以上條件，可以選用和動(dòng)作1類(lèi)似的凸輪機(jī)構(gòu)。該動(dòng)作所需設(shè)備：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)聯(lián)軸器，一個(gè)減速器，一個(gè)凸輪。該動(dòng)作示意圖可參照?qǐng)D2.3圖2.4：動(dòng)作2〔擋料臺(tái)伸縮運(yùn)動(dòng)示意圖〕動(dòng)作4：導(dǎo)向臺(tái)伸出板的伸縮由上述動(dòng)作3轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置b的擋料臺(tái)和伸出板，距離平整機(jī)帶鋼出口還有一段距離。因此，需要導(dǎo)向臺(tái)的伸出板可以伸縮，以引導(dǎo)帶鋼順利進(jìn)入卷取機(jī)。因?yàn)槭切》秶炜s，且與動(dòng)作2類(lèi)似，所以可以選用與動(dòng)作2中一樣的齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，齒條安裝于伸出板上。該動(dòng)作所需設(shè)備：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)聯(lián)軸器，一個(gè)減速器，一個(gè)齒輪，一個(gè)齒條。該動(dòng)作示意圖可參照?qǐng)D液壓傳動(dòng)分析動(dòng)作1：旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)由于旋轉(zhuǎn)臺(tái)須平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)速須要很小。此外，旋轉(zhuǎn)臺(tái)由極限位置c轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置a時(shí)，須能穩(wěn)定在這個(gè)位置?？梢赃x用一個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作。該動(dòng)作示意圖如以下圖2.5所示圖2.5：采用液壓缸時(shí)的動(dòng)作1動(dòng)作2：旋轉(zhuǎn)臺(tái)上擋料臺(tái)的伸縮可以選用一個(gè)液壓缸，一端固定于下旋轉(zhuǎn)臺(tái)左側(cè)，液壓缸活塞端與導(dǎo)板鉸接在一起。這樣，當(dāng)液壓缸伸縮時(shí)，導(dǎo)板引導(dǎo)著擋料臺(tái)一起做伸縮運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作示意圖如以下圖2.6所示動(dòng)作3：擋料臺(tái)連同伸出板的旋轉(zhuǎn)與動(dòng)作1類(lèi)似，同樣是要完成選旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，因此也可以選擇液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。可以將液壓缸的一端安裝在下旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，液壓缸活塞與擋料臺(tái)底部相連，這樣當(dāng)液壓缸的活塞端伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，擋料臺(tái)就可以相應(yīng)的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該動(dòng)作示意圖可參照?qǐng)D2.5動(dòng)作4：導(dǎo)向臺(tái)伸出板的伸縮該動(dòng)作與動(dòng)作2類(lèi)似，也要完成伸縮運(yùn)動(dòng)，因此也可以選用動(dòng)作2中類(lèi)似的液壓缸來(lái)完成該動(dòng)作。液壓缸固定于擋料臺(tái)的下部，液壓缸的活塞端與導(dǎo)向臺(tái)的伸出板相連，當(dāng)液壓缸的活塞伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶著導(dǎo)向臺(tái)的伸出板做伸縮運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作示意圖可參照?qǐng)D2.6圖2.6：采用液壓缸時(shí)的動(dòng)作22.2.4機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的比擬假設(shè)采用機(jī)械傳動(dòng)需要：四個(gè)電動(dòng)機(jī)，四個(gè)聯(lián)軸器，四個(gè)聯(lián)軸器，四個(gè)減速器，兩個(gè)凸輪，兩對(duì)齒輪齒條。假設(shè)采用液壓傳動(dòng)需要：四套液壓缸和液壓泵。機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)都能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，但兩者相比，機(jī)械傳動(dòng)使用的設(shè)備更多，而且設(shè)備所占用的空間也比后者大很多。另外，機(jī)械傳動(dòng)所用的各設(shè)備較分散，存在以下缺點(diǎn)：1〕動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，占用了生產(chǎn)時(shí)間：2〕設(shè)備容易故障；3〕所用設(shè)備較多，不容易安裝和維護(hù)。而液壓傳動(dòng)只用了四套液壓缸，有以下優(yōu)點(diǎn)：1〕由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：2〕液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。3〕借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速：4〕傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定；5〕借助于各種控制閥，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?；谝陨蟽?yōu)缺點(diǎn)，本次帶鋼導(dǎo)向臺(tái)的傳動(dòng)方式選擇液壓系統(tǒng)傳動(dòng)。導(dǎo)向臺(tái)主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算1450mm單機(jī)架四輥平整機(jī)組技術(shù)規(guī)格坯料規(guī)格如表3.1所示表3.1坯料規(guī)格經(jīng)過(guò)冷軋和退火后的冷軋鋼卷材料普碳鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、低合金鋼材料性能厚度寬度鋼卷內(nèi)徑鋼卷外徑最大卷重22t成品規(guī)格如表3.2所示表3.2厚度寬度卷重指標(biāo)延伸率鋼卷內(nèi)徑鋼卷外徑最大卷重機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)如表3.3所示表3.3最大軋制壓力最大軋制速度機(jī)組穿帶速度開(kāi)卷張力卷曲張力伸出板的設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)向臺(tái)的伸出板，是整個(gè)導(dǎo)向臺(tái)上與軋制完成帶鋼接觸的第一個(gè)局部，伸出板的合理設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)導(dǎo)向臺(tái)的正常工作是至關(guān)重要的。根據(jù)前面所給出的軋制的相關(guān)參數(shù)，以及所需滿(mǎn)足的各動(dòng)作功能，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如以下圖3.1、3.2、3.3所示。圖3.1：帶鋼導(dǎo)向臺(tái)結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.2：帶鋼導(dǎo)向臺(tái)結(jié)構(gòu)的左視圖圖3.3：導(dǎo)向臺(tái)結(jié)構(gòu)的俯視圖該伸出板的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：1〕伸出板的側(cè)面設(shè)計(jì)成凹槽形式，以便伸出板可以在滑軌上滑動(dòng)，滿(mǎn)足所需的伸縮動(dòng)作；2〕伸出板的下部設(shè)計(jì)有一個(gè)突出的結(jié)構(gòu)，以便連接液壓缸的活塞端，是伸出板可以隨液壓缸的活塞端做伸縮運(yùn)動(dòng)；3〕伸出板的正面設(shè)計(jì)有左右對(duì)稱(chēng)的六組螺紋通孔，以便在伸出板上面安裝導(dǎo)板〔將在下節(jié)中介紹〕，引導(dǎo)軋制完成的帶鋼順利進(jìn)入后面的卷取機(jī)。導(dǎo)板的設(shè)計(jì)導(dǎo)板的分類(lèi)該帶鋼導(dǎo)向臺(tái)上總共有三類(lèi)導(dǎo)板：安裝于導(dǎo)向臺(tái)伸出板上的導(dǎo)板A，位于導(dǎo)向臺(tái)入口處，首先接觸帶鋼；安裝于擋料臺(tái)平面上的導(dǎo)板B，位于擋料臺(tái)〔將會(huì)在后面章節(jié)介紹〕中部，在導(dǎo)板A后面接觸帶鋼；安裝于擋料臺(tái)末端的導(dǎo)板C，位于導(dǎo)向臺(tái)末端，最后接觸帶鋼，完成帶鋼的導(dǎo)向動(dòng)作。3.3.2A類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這類(lèi)導(dǎo)板安裝于上面所設(shè)計(jì)的伸出板上，左右對(duì)稱(chēng)共有六個(gè)。對(duì)于導(dǎo)板工作面，是直接與帶鋼接觸的，要有較高額定耐磨度和平整度，導(dǎo)板通過(guò)螺栓固定在伸出板上。根據(jù)上面完成的伸出板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，該類(lèi)導(dǎo)板設(shè)計(jì)成如以下圖3.4、3.5所示的結(jié)構(gòu)。圖3.4：A類(lèi)導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.5：A類(lèi)導(dǎo)板結(jié)構(gòu)的俯視圖該導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：1〕導(dǎo)板入口處有一個(gè)傾斜的角度，以便與帶鋼順利的導(dǎo)向進(jìn)入后面的卷取機(jī)；2〕每個(gè)導(dǎo)板上左右各分布著四個(gè)沉頭孔，可以保證導(dǎo)板與伸出板之間穩(wěn)定的連接；3〕由于導(dǎo)板需要與帶鋼直接接觸，因此上面布有耐磨材料：酚醛層壓布板。3.3.3B類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這類(lèi)導(dǎo)板安裝于擋料臺(tái)上，左右對(duì)稱(chēng)分布共6個(gè)。功能與A類(lèi)導(dǎo)板相同，由于跟帶鋼直接接觸，因此也需要有較高的耐磨度和平整度，導(dǎo)板通過(guò)螺栓固定在擋料臺(tái)上。該類(lèi)導(dǎo)板設(shè)計(jì)成如以下圖3.6所示的結(jié)構(gòu)。圖3.6：B類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)圖該導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與A類(lèi)導(dǎo)板類(lèi)似，這里就不在表達(dá)。3.3.4C類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該類(lèi)導(dǎo)板安裝于導(dǎo)向臺(tái)擋料臺(tái)的末端，為了順利對(duì)帶鋼進(jìn)行導(dǎo)向，須與B類(lèi)導(dǎo)向臺(tái)的結(jié)構(gòu)相配。該類(lèi)導(dǎo)向臺(tái)的頭部應(yīng)設(shè)計(jì)成與B類(lèi)導(dǎo)向臺(tái)尾部相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，另外，為了使帶鋼順利進(jìn)入后面的卷取機(jī)，該類(lèi)導(dǎo)板安裝的時(shí)候需要傾斜一定的角度。綜合考慮各部件的尺寸結(jié)構(gòu)及動(dòng)作需求，設(shè)計(jì)出如以下圖3.7所示的導(dǎo)板。圖3.7：C類(lèi)導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)圖擋料臺(tái)的設(shè)計(jì)擋料臺(tái)通過(guò)兩根滑板與3.2中所設(shè)計(jì)的伸出板相配合，這樣伸出板就可以在擋料臺(tái)上滑動(dòng)。此外，擋料臺(tái)安裝于導(dǎo)向軌上面，也可以隨著導(dǎo)向軌一起滑動(dòng)。擋料臺(tái)尾部設(shè)計(jì)成左右對(duì)稱(chēng)的孔，以便于和導(dǎo)向軌尾部鉸接在橫梁上，這樣擋料臺(tái)就可以繞著橫梁隨著液壓缸活塞端的伸縮而旋轉(zhuǎn)。擋料臺(tái)上還需安裝液壓缸，因此在擋料臺(tái)下部，設(shè)計(jì)一個(gè)法蘭結(jié)構(gòu)，可以安裝液壓缸的活塞端。在擋料臺(tái)上還需設(shè)計(jì)有安裝液壓缸底座的結(jié)構(gòu)。伸出板與擋料臺(tái)連接滑板的設(shè)計(jì)該組滑板共有兩個(gè)，用來(lái)連接伸出板與擋料臺(tái)，安裝在伸出板的兩側(cè)面上，可以使伸出板在擋料臺(tái)上左右滑動(dòng)。根據(jù)伸出板和擋料臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)出如以下圖3.11所示的滑板結(jié)構(gòu)。圖3.11：伸出板與擋料臺(tái)連接滑板的結(jié)構(gòu)圖從滑板的結(jié)構(gòu)圖可以看到，該滑板側(cè)面設(shè)計(jì)有六個(gè)沉頭通孔，與伸出板兩側(cè)面的螺紋孔相配合，用螺栓緊固連接，以保證伸出板可以在擋料臺(tái)上滑動(dòng)。液壓缸1〔驅(qū)動(dòng)伸出板伸縮運(yùn)動(dòng)〕的設(shè)計(jì)液壓缸設(shè)計(jì)的一般原那么液壓缸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意一下問(wèn)題：1〕保證液壓缸的輸出力推力、拉力〔或轉(zhuǎn)矩〕、行程和往返運(yùn)動(dòng)速度滿(mǎn)足要求。液壓缸的額定工作壓力〔輸出力的折算值〕以液壓泵的額定工作壓力的70%為宜。2〕保證液壓缸的每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐用性〔壽命〕。3〕在保證上述兩個(gè)條件的前提下，盡量減小液壓缸的外形尺寸和重量。一般說(shuō)來(lái)，在外負(fù)載一定的條件下，提高液壓缸的額定工作壓力可減小液壓缸的外形尺寸。4〕在保證液壓缸性能的前提下，盡量減小零件數(shù)量，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。5〕盡量防止液壓缸承受橫〔側(cè)〕向負(fù)載和偏心負(fù)載，活塞桿工作時(shí)最好受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問(wèn)題。6〕液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負(fù)載的連接形式要合理，盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長(zhǎng)度，防止產(chǎn)生“憋勁〞現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。7〕密封部位的設(shè)計(jì)和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、壽命長(zhǎng)、更換方便。密封部位的設(shè)計(jì)是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對(duì)所選用的密封件，應(yīng)該使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內(nèi)。8〕根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況設(shè)置適當(dāng)?shù)呐艢狻⒕彌_和防塵措施。在工作條件惡劣的情況下應(yīng)該考慮活塞桿的防護(hù)措施。9〕各種零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸設(shè)計(jì)，應(yīng)該盡量采用標(biāo)準(zhǔn)形式和標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。10〕液壓缸應(yīng)做到本錢(qián)低、制造容易、維修方便。3.6.2液壓缸的作用該液壓缸安裝固定于擋料臺(tái)的下部，活塞端與擋料臺(tái)相連，這樣當(dāng)液壓缸的活塞桿做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)伸出板連同滑板在擋料臺(tái)上滑動(dòng)。該處，液壓缸是作為驅(qū)動(dòng)伸出板滑動(dòng)的原動(dòng)力。液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)〔包括安裝形式確實(shí)定〕是設(shè)計(jì)液壓缸的第一步，而且起著主導(dǎo)作用。如假設(shè)這項(xiàng)工作不做好，設(shè)計(jì)出的液壓缸不是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滿(mǎn)足不了使用性能和壽命要求，就是制造及維修困難，經(jīng)濟(jì)效益差?？紤]到該液壓缸需要固定在伸出板下端，且液壓缸的活塞桿需要能雙向運(yùn)動(dòng)。因此選用中間固定或可調(diào)耳軸式MT4型單活塞桿雙作用液壓缸，該類(lèi)液壓缸結(jié)構(gòu)形式如以下圖3.12所示。單活塞桿雙作用活塞式液壓缸：活塞雙向運(yùn)動(dòng)，左右移動(dòng)速度不等。差動(dòng)連接時(shí)，可提高移動(dòng)速度。圖3.12：中間固定耳軸式MT4型液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖液壓缸負(fù)載力分析和計(jì)算單活塞雙作用液壓缸作伸出運(yùn)動(dòng)時(shí)的一般模型如圖3.13所示，其阻力或所需提供的液壓力可表示為〔3.1〕式中——作用在活塞上的工作阻力；——液壓缸啟動(dòng)〔或制動(dòng)〕時(shí)的慣性力；——運(yùn)動(dòng)部件處的摩擦阻力；——運(yùn)動(dòng)部件的自重〔含活塞和活塞桿自重〕；——液壓缸活塞及活塞桿處的密封摩擦阻力；通常以液壓缸的機(jī)械效率來(lái)反映，一般取機(jī)械效率；——回油管背壓阻力。工作阻力該液壓缸工作阻力即導(dǎo)向臺(tái)伸出板所需的驅(qū)動(dòng)力，也就是滑板與擋料臺(tái)之間的摩擦力。估算伸出板和滑板的總質(zhì)量：〔3.2〕其中——伸出板的體積；——滑板的體積；——鋼板的密度，取。由此算出工作阻力：(3.3)其中——滑板與擋料臺(tái)之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，??；——重力加速度，取。慣性力由于伸出板滑動(dòng)速度不需太高，因此液壓缸速度不比太快，因此慣性力可以忽略不計(jì)。運(yùn)動(dòng)部件處的摩擦阻力由于該液壓缸的活塞端除了耳環(huán)處與伸出板相接觸外，活塞端其他位置無(wú)摩擦存在，因此，運(yùn)動(dòng)部件處的摩擦阻力可以忽略不計(jì)。運(yùn)動(dòng)部件的自重當(dāng)軋制厚度大于1.2mm厚帶鋼的時(shí)候，導(dǎo)向臺(tái)處于極限位置b。在該位置處，伸出板連同擋料臺(tái)與水平面有一個(gè)約30度的傾斜角。運(yùn)動(dòng)部件的自重〔3.4〕其中——液壓缸運(yùn)動(dòng)部件的重力，估算得出。密封摩擦力密封摩擦力亦稱(chēng)內(nèi)摩擦力，它是指活塞與活塞桿密封摩擦阻力之和，可按下式計(jì)算：〔3.5〕式中——密封圈摩擦因數(shù)，?。弧芊馊蓚?cè)壓力差；——活塞外徑；——活塞密封圈寬度；——活塞外密封圈摩擦修正系數(shù)；——活塞桿直徑；——活塞桿密封圈寬度；——活塞桿處密封圈摩擦修正系數(shù)，對(duì)O型密封圈，對(duì)壓緊型密封圈，對(duì)唇邊型密封圈。利用該式計(jì)算困難在于活塞桿直徑，活塞外徑及壓力差尚未確定下來(lái)，因而必須先做一個(gè)大致估計(jì)，最后再作精確計(jì)算。在這里，為了簡(jiǎn)便計(jì)算，以液壓缸機(jī)械效率代之，這里取?；赜凸鼙硥毫ψ枇τ捎谠撘簤焊椎谋硥狠^小，在這里可以忽略不計(jì)。由以上得出的各力的值，算出該液壓缸所需提供的液壓力為：。液壓缸的液壓力計(jì)算和工作壓力的選擇液壓缸的液壓力必須大于或等于前面所分析負(fù)載力，液壓力計(jì)算式如下：(3.6)式中——作用在活塞上的液壓力，；——進(jìn)液腔壓力,；——活塞桿直徑，；——液壓缸內(nèi)徑〔活塞外徑〕，。上式中的液壓力可由下表3-4查?。罕?-4根據(jù)負(fù)載選擇壓力負(fù)載/KN<55～1010～2020～3030～50設(shè)計(jì)壓力/MPa<0.8～11.5～22.8～33～44～5由上面計(jì)算估算的,選取液壓力。由相關(guān)表格初選液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)及平安系數(shù)的選擇液壓缸綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)選定的液壓缸內(nèi)徑活塞桿直徑。由下表3-5〔液壓缸的綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)表〕選定活塞行程,油口直徑。表3-5液壓缸的綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)表缸徑D/mm活塞桿直徑d/mm活塞行程S/mm油口直徑/mm導(dǎo)向距離H大于/mm402250～400842040502850～500852550633580～63086.33263平安系數(shù)的選擇平安系數(shù)的選擇并沒(méi)有硬性規(guī)定，但是必須在保證平安的條件下，盡量選擇較小的數(shù)值。平安系數(shù)過(guò)大，不僅造成不必要的浪費(fèi)，提高了本錢(qián)，而且導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的液壓缸外形尺寸大，重量也較大，常常不能適應(yīng)工作要求。但平安系數(shù)也不能取得太低，以免發(fā)生事故。影響液壓缸平安性因素多，大致可歸為五個(gè)方面：〔1〕液壓沖擊。高壓或高速液壓缸急劇換向、液壓缸進(jìn)入緩沖行程瞬間、液壓缸運(yùn)行中突然制動(dòng)〔或油路突然阻切斷〕，都會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊。靜負(fù)荷時(shí)液壓沖擊因素所決定的平安系數(shù)為1，該液壓缸在輕度液壓沖擊下選取平安系數(shù)?！?〕機(jī)械沖擊。液壓缸承受強(qiáng)的沖擊載荷或活塞—活塞桿承受較大的慣性力負(fù)載運(yùn)動(dòng)到行程末端時(shí)，容易發(fā)生機(jī)械沖擊。輕度的機(jī)械沖擊平安系數(shù)可取。〔3〕材料。液壓缸零件的材料是決定液壓缸平安系數(shù)的重要因素之一。這里取平安系數(shù)?！?〕其他因素。如液壓缸的工作溫度較低時(shí)，材料性質(zhì)變脆，在高溫下零件容易發(fā)生蠕變。這里取平安系數(shù)?！?〕不可預(yù)見(jiàn)的因素。除前面所列的影響液壓缸平安的因素外，液壓缸的破壞因素尚有許多不可預(yù)見(jiàn)的因素。這里取。液壓缸的綜合平安系數(shù)可按以下公式計(jì)算：〔3.7〕由此算得液壓缸的綜合平安系數(shù)。缸筒設(shè)計(jì)與計(jì)算對(duì)缸筒的要求缸筒是液壓缸的主要零件，有時(shí)還是液壓缸的直接做功部件；它與端蓋、活塞構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力油液、驅(qū)動(dòng)負(fù)載而做功，因而對(duì)其有強(qiáng)度、剛度、密封等方面的要求：〔1〕要有足夠的強(qiáng)度，在長(zhǎng)期承受額定工作壓力和短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力下而不致產(chǎn)生永久變形?！?〕要有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝時(shí)的反作用力而不致產(chǎn)生永久變形?！?〕密封的可靠性。缸筒內(nèi)外表與活塞密封組件、支撐環(huán)處的尺寸公差等級(jí)、形位公差精度設(shè)計(jì)要合理，既要保證可靠的密封要求，又要減小磨損。〔4〕需要焊接的缸筒要有良好的可焊性，以便在焊接法蘭或缸底或接頭后不致產(chǎn)生裂紋或過(guò)大的變形。2.缸筒的計(jì)算前面已經(jīng)計(jì)算出缸筒的內(nèi)徑，活塞桿直徑。選擇中等壁厚的液壓缸〔〕，缸筒壁厚的計(jì)算公式為〔3.8〕式中——液壓缸最高〔或設(shè)計(jì)或額定〕工作壓力，Pa；——液壓缸筒內(nèi)徑，m；——缸筒材料的許用應(yīng)力，。缸筒的材料選用灰口鑄鐵，其許用應(yīng)力。由此計(jì)算出缸筒壁厚，圓整為規(guī)定的系列尺寸：。通過(guò)上述計(jì)算，可得液壓缸缸筒外徑：〔3.9〕缸筒壁厚的驗(yàn)算計(jì)算求得了缸筒壁厚值后，還應(yīng)進(jìn)行以下四個(gè)方面的驗(yàn)算，以保證液壓缸平安可靠地工作。液壓缸的額定工作壓力應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作平安，即(3.10)式中——液壓缸的外徑和內(nèi)徑，；——缸筒材料的屈服強(qiáng)度，。將各數(shù)據(jù)代入上述公式，算得，滿(mǎn)足?！?〕為了防止缸筒工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定工作壓力應(yīng)與塑性變形壓力滿(mǎn)足以下關(guān)系：(3.11)將，代入以上公式，結(jié)果滿(mǎn)足?；钊麠U強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向拉力或推力，可按以下公式進(jìn)行校核計(jì)算：〔3.12〕將代入上式，結(jié)果滿(mǎn)足?；钊麠U穩(wěn)定性校核因?yàn)樵撘簤簵U的支撐長(zhǎng)度約為，，所以不需對(duì)其進(jìn)行校核。導(dǎo)向軌和橫梁的設(shè)計(jì)導(dǎo)向軌的設(shè)計(jì)導(dǎo)向軌安裝于下轉(zhuǎn)臺(tái)上，需能在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下，在下轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)。此外，導(dǎo)向軌上還應(yīng)設(shè)計(jì)有用于安裝擋料臺(tái)的結(jié)構(gòu)。為了滿(mǎn)足相關(guān)動(dòng)作需求，設(shè)計(jì)出如以下圖3.13、3.14、3.15所示的導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)圖。圖3.13：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的主視圖圖3.14：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的左視圖圖3.15：導(dǎo)向軌結(jié)構(gòu)的俯視圖該導(dǎo)向軌有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：〔1〕左右對(duì)稱(chēng)兩個(gè)，通過(guò)滑板安裝于下轉(zhuǎn)臺(tái)的凹槽中，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于下轉(zhuǎn)臺(tái)左右滑動(dòng)；〔2〕每個(gè)導(dǎo)向軌其中的三個(gè)側(cè)面通過(guò)安裝于其上的三個(gè)滑板與下轉(zhuǎn)臺(tái)接觸，以便于在下轉(zhuǎn)臺(tái)上順利滑動(dòng)；〔3〕兩個(gè)導(dǎo)向軌末端都相應(yīng)的設(shè)計(jì)有耳孔，以便與擋料臺(tái)鉸接相連，這樣可以滿(mǎn)足擋料臺(tái)相對(duì)導(dǎo)向軌轉(zhuǎn)動(dòng)；〔4〕導(dǎo)向軌末端通過(guò)螺紋與橫梁固定在