畢業(yè)設(shè)計--懸臂式水平軋機的設(shè)計設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文是針對285懸臂式水平軋機的設(shè)計.</p><p>　　隨著工業(yè)的發(fā)展,要求線材盤重大，直徑公差大,有良好的機械性能。因此，線材軋機向著高速度、高質(zhì)量、大盤重、高精度方向發(fā)展。</p><p>　　近年來，國外線材的發(fā)展是穩(wěn)定的、迅速的。摩根高速線材軋機已經(jīng)發(fā)展到第五代。高速線

2、材軋機如此迅速地發(fā)展，主要是因為它在45°無扭轉(zhuǎn)精軋機組和控制冷卻工藝是取得了成功。</p><p><b>　　它的主要特點如下：</b></p><p>　　以碳化鎢滾環(huán)代替軋輥，使換輥方便；</p><p><b>　　實現(xiàn)無扭轉(zhuǎn)軋制；</b></p><p>　　采用組合結(jié)構(gòu)，使軋

3、機結(jié)構(gòu)緊湊；</p><p>　　本文對該設(shè)計方案的可行性和必要性作了分析并進行了計算。</p><p><b>　　Конспект</b></p><p>　　Этой статьей будет цели на 285 для того чтобы повиснуть другой горизонтальный прокатныйа ст

4、ан кконструкция。 Вместе с развитием индустрии，Плита линии желания материальная значительно，Допуск диаметра большой，Имеет хорошую возможность машины。Поэтому, стан штанги поворачивает к высокой скорости, высокой рангу,

5、навальные серии тяжелы, высокое направление точности превращаются.</p><p>　　Развитие страны материальное было стабилизировано,быстро. Стан штанги высокоскоростной уже.превратился до династии. Высокоскоростн

6、ой стан штанги настолько быстро превращается, главным образом потому что он в 45° не имел обратный поезд отделкой и контролируйте охлаждая корабль получает успех. Своя главным образом характеристика следующим о

7、бразом: 1.Заменяет ть ролик кольцом завальцовки карбида вольфрама, причиняет кторгуйте роликом для того чтобы быть удобн; 2.Осуществление не имее</p><p>　　Эта статья сделала к этой осуществимости пр

8、едложения конструкции и необходимости анализирует и носит на вычисление. </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　概述…………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 線材軋機的發(fā)展………………………

9、……………………………1</p><p>　　1.1.1 國外線材軋機的發(fā)展……………………………………………1</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)線材軋機的發(fā)展……………………………………………1</p><p>　　1.1.3 線材軋機的發(fā)展前景……………………………………………1</p><p>　　1.2

10、 線材軋機的作用、特點及工藝要求………………………………2</p><p>　　1.3 本文設(shè)計的內(nèi)容、特點……………………………………………4</p><p>　　1.4 本文設(shè)計的整體方案………………………………………………4</p><p>　　第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………6</p>

11、<p>　　2.1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與特點………………………………………………6</p><p>　　2.2 壓下系統(tǒng)的設(shè)計與特點………………………………………………6</p><p>　　2.2 本文輥系的設(shè)計與特點………………………………………………7</p><p>　　第三章 設(shè)計計算……………………………

12、……………………………7</p><p>　　3.1 力能參數(shù)的計算………………………………………………………8</p><p>　　3.1.1 軋制力的計算………………………………………………………8</p><p>　　3.1.2 軋制力矩的計算……………………………………………………11</p><p>　　

13、3.1.3 軋制功率的計算……………………………………………………11</p><p>　　3.2 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算………………………………………………11</p><p>　　3.2.1 主電動機的選擇與校核……………………………………………11</p><p>　　3.2.2 減速器的選擇與校核……………………………………

14、…………16</p><p>　　3.2.3 齒輪聯(lián)軸器的選擇與校核…………………………………………16</p><p>　　3.2.4 齒輪軸的設(shè)計計算…………………………………………………17</p><p>　　3.2.5 軋輥軸的設(shè)計計算…………………………………………………27</p><p>　　3.2.6

15、 軸承的選擇與計算…………………………………………………34</p><p>　　3.2.7 傳動箱體的設(shè)計……………………………………………………36</p><p>　　3.3 壓下系統(tǒng)的設(shè)計計算…………………………………………………37</p><p>　　3.3.1 調(diào)節(jié)螺栓的設(shè)計計算……………………………………………37

16、</p><p>　　3.3.2 輥縫調(diào)節(jié)計算……………………………………………………38</p><p>　　第四章 價值分析……………………………………………………………38</p><p>　　第五章 結(jié)束語………………………………………………………………39</p><p>　　主要參考文獻………………………………

17、……………………………………42 </p><p><b>　　概述</b></p><p>　　1.1 線材軋機的發(fā)展</p><p>　　1.1.1．國外線材軋機的發(fā)展</p><p>　　高速線材軋機種類很多，其中主要一無扭精軋機組形式不同而分類。目前，世界上較有競爭力和具有代表性的幾家為：摩根型、

18、迪馬克型、阿西洛型和達捏利型。其中摩根型無扭精軋機組在世界上已經(jīng)有180多條生產(chǎn)線。德國西馬克、英國戴維、日本往友等公司建造的高速軋機均屬于摩根型，他占有明顯優(yōu)勢。目前世界上高速線材軋機和控制冷卻系統(tǒng)有許多類型，實踐證明：摩根45°無扭轉(zhuǎn)精軋機組和斯太爾摩控制冷卻系統(tǒng)占有優(yōu)勢。</p><p>　　1.1.2．國內(nèi)線材軋機的發(fā)展</p><p>　　建國幾十年來，我國線材軋機和線

19、材生產(chǎn)有了很大的發(fā)展。解放初，我國僅有五，六個線材車間，年產(chǎn)量不過幾千噸，這些線材軋機設(shè)備陳舊，工藝落后，主要靠手工操作，生產(chǎn)率低。</p><p>　　目前，我國已有近百個線材廠和車間變布全國，生產(chǎn)能力較解放前增長了數(shù)百倍。</p><p>　　我國線材軋機的技術(shù)改造經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段：一是老式橫列式線材軋機的機械化、圍盤化；二是老式橫列式線材軋機的半連續(xù)化。在我國，有兩條途徑實現(xiàn)半連續(xù)

20、化：一是中軋機組和精軋機組改為二重式，粗軋機組為跟蹤半連軋；二是粗、中軋或精軋機組中帶有摩根水平連軋機。</p><p>　　此外，我國也引進了精軋機組為平-立交替的全連續(xù)式線材軋機和具有法格斯塔布置形式的活套連續(xù)式線材軋機。</p><p>　　我國也研制了不同的類型的45°高速精軋機組和各種短應(yīng)力線機座，并投產(chǎn)了數(shù)套Y型機組。</p><p>　　1.

21、1.3．線材軋機的發(fā)展前景</p><p>　　回顧線材軋機的演變給人們的啟示是：線材軋機是朝著高速單線、無扭、自動化方向發(fā)展，以滿足用戶對線材產(chǎn)品的要求：大盤重，高精度和優(yōu)良的使用性能與金相組織等，這樣復二重軋機已不能適應(yīng)。從七十年代末到現(xiàn)在，我國一些主要鋼鐵企業(yè)先后引進了國外先進的高速線材軋機技術(shù)與裝備。與此同時，我國自行設(shè)計研制的高速線材軋機也取得逐步成效。這使我國的線材生產(chǎn)發(fā)生了重大變化，一批集中了線材軋

22、機新成就的現(xiàn)代高速線材軋機在我國興建，使我國的線材軋機的線材生產(chǎn)由落后的三十至四十年代水平一躍提到七十年代末至八十年代的先進水平，大大提高了我國線材生產(chǎn)同世界先進水平的差距，并通過合作制造設(shè)備和備品備件的國產(chǎn)化的途徑，對我國現(xiàn)有線材軋機的技術(shù)改造提供了有利條件?？梢灶A見，帶有45°無扭精軋機組的控制冷卻系統(tǒng)的高速線材軋機將會成為我國線材生產(chǎn)的主力軍。 </p><p>　　1.2線材軋機的作用、特點及工

23、藝要求</p><p>　　線材軋機是是已它的生產(chǎn)的產(chǎn)品來命名的。</p><p>　　從第一套線材軋機問世，至今已有100多年的歷史。線材軋機的發(fā)展是隨著用戶對線材產(chǎn)品尺寸精度、表面質(zhì)量、性能及盤重等日益增長的要求不斷發(fā)展。線材軋機的發(fā)展及演變過程主要代表為橫列式線材軋機、半連續(xù)式軋機和連續(xù)式軋機。</p><p>　　顧名思義，線材軋機是軋制線材的軋機。其作用是

24、就是可以軋制不同規(guī)格的線材。</p><p>　　世界上第一套高速線材軋機于1966年在加拿大斯太爾摩柯鋼鐵公司建成投產(chǎn)，該軋機是由美國摩根公司研制的，高速線材軋機的主要特點集中在它的45°無扭精軋機組方面，主要特點如下：</p><p>　　這種機組以碳化鎢滾環(huán)代替軋輥，使換輥簡單化。在換輥時，傳動系統(tǒng)可保持原樣，不必拆卸，這就可以取消接軸，采用精密的齒輪傳動，把電機與輸入軸直

25、接，從而解決了軋機的振動問題，提高了軋制速度。</p><p>　　括而言，高速線材軋機的主要特點為：高速、單線無扭軋制，組合結(jié)構(gòu)小滾徑、寬展小、延伸大、軋件尺寸波動小。碳化鎢有很高的耐磨性，軋出的線材表面光滑。</p><p>　　線材是熱軋生產(chǎn)中斷面最小、長度最長，而且是盤成卷狀的產(chǎn)品，其斷面主要為圓形，也有六角和異性斷面的。圓形斷面線材的規(guī)格是Φ5—Φ38mm，經(jīng)常生產(chǎn)的是Φ5-Φ9

26、mm，盤重內(nèi)徑為700mm以上，外徑為Φ1000—Φ1400mm，盤重為100—300kg不等，線材按用途分為熱軋狀態(tài)和徑二次加工（用于拔絲）制訂，導金屬制品兩種。后者要求斷面形狀和尺寸準確。目前的技術(shù)已能將線材斷面尺寸公差和圓度控制±0.1mm，長度公差在±0.2mm以內(nèi)。</p><p>　　線材生產(chǎn)工序隨生產(chǎn)車間的產(chǎn)品品種和設(shè)備配置各異其曲型生產(chǎn)工藝如下框所示：</p>&

27、lt;p>　　小方坯——→加熱——→軋制——→水冷——→卷取——→冷卻——→檢查——→捆軋——→出廠</p><p><b>　　一般工藝流程如下：</b></p><p>　　原料準備→稱重→裝料→加熱→軋制→冷卻→卷取→運輸?shù)览鋮s→檢查→打捆→收集→稱量→入庫</p><p><b>　　線材軋制的特點：</b>

28、</p><p>　　1.多采用小滾徑、高轉(zhuǎn)速以提高生產(chǎn)率。目前線材軋機成品出口速度以達到100m/s以上，一些新式精軋軋輥直徑僅為152mm，而轉(zhuǎn)速高達9000npm以上高速軋機還能促使終軋使軋件首尾溫度趨于一致。</p><p>　　2.機架多、分工細。因產(chǎn)品斷面單一。軋機專業(yè)化程度高，總延伸率大?，F(xiàn)代化線材軋機一般有21～28臺軋機，并分為粗軋、中軋、預精軋、精軋機組。</p&

29、gt;<p>　　3.高速無扭線材軋機具有特殊的孔型系統(tǒng)，Y型軋機多輥孔型系統(tǒng)，一般為三角～弧形，三角～圓孔型系統(tǒng)。</p><p>　　45°軋機孔型系統(tǒng)有橢圓～橢圓、弧菱～弧菱～圓～橢圓～圓～橢圓～圓及平～平～橢圓～圓等孔型系統(tǒng)。</p><p>　　下面是摩根高速線材軋機工藝及布置：</p><p>　　摩根高速線材軋機的工藝流程圖如下

30、：</p><p>　?。?5H—18V）為預精軋機組</p><p>　　高速線材軋機的冷卻工藝中控制冷卻區(qū)的核心，設(shè)備是吐絲機。它不僅能使散卷冷卻，它能把高溫直線前進的線材以期望的線環(huán)直徑成圈后平鋪于斯太爾摩輸送輥道上。它成為高速的實際生產(chǎn)提供了可能性。</p><p>　　1.3本設(shè)計的內(nèi)容、特點</p><p>　　本文設(shè)計的題目為：

31、285懸臂式水平軋機的設(shè)計，285預精軋機機組由4架軋機串列組成，軋機的布置形式采用平—立交替的形式；實現(xiàn)了無扭軋制，采用了滾動和油膜軸承，使軋制線速度達到20m/s左右，該設(shè)計主要為預精軋機中的水平輥軋機。其主要特點是：以碳化鎢輥環(huán)代替軋輥，使換輥簡單化，從而解決了軋機的振動問題，提高了軋制速度，并為提高軋件尺寸精度奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　預精軋機組位于精軋機組之前，通過單線無張力、</p>

32、;<p>　　無扭軋制為精軋機組提供外行好和尺寸精度的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　本設(shè)計的主要特點在于：通過調(diào)整螺桿使偏心套轉(zhuǎn)動，從而迫使軋輥軸中心距發(fā)生變化，從而達到微調(diào)輥縫目的，其優(yōu)點是軋制線不變</p><p>　　1.4本設(shè)計的整體方案</p><p>　　由于本設(shè)計是針對預精軋機的水平軋機的設(shè)計，水平預精軋機的特點已由上述敘述，這里只敘述

33、他的傳動方案：</p><p>　　電動機—→聯(lián)軸器—→減速器—→聯(lián)軸器—→斜齒輪傳動—→軋輥軸。其明顯的特點是：齒輪軸與軋輥同在一個機架中，也就使減速箱與機架渾為一體。</p><p><b>　　第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　2.1 傳動裝置的設(shè)計及特點</p><p>　　由于預精軋機組是由4架軋

34、機組成。且采用的是分別驅(qū)動的驅(qū)動方式，顧要求4臺電動機同步運行，本軋機由于采用了單級齒輪聯(lián)軸器傳動，具有結(jié)構(gòu)緊湊及傳動平穩(wěn)的特點。</p><p>　　單級齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，由于本設(shè)計的傳動比較小，故用單級齒輪減速器便可實現(xiàn)。</p><p>　　齒輪聯(lián)軸器一般用于重型機械，具有承載能力大，工作可靠、無緩沖減振性能，需潤滑。且本設(shè)計采用連續(xù)工作制，不必經(jīng)常啟動、制動，傳動也不可

35、逆，故本設(shè)計傳動系統(tǒng)可用齒輪聯(lián)軸器。</p><p>　　本設(shè)計傳動系統(tǒng)的示意圖如前所示：</p><p>　　2.2 壓下系統(tǒng)的設(shè)計與特點</p><p>　　壓下系統(tǒng)的設(shè)計是本設(shè)計的一個難點，也是一個重點，因為軋機的功能主要是由滾縫的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。通過滾縫的微調(diào)功能，軋出不同規(guī)格的線材，達到所需的要求。</p><p>　　在預精軋機組中

36、，這一作用是通過偏心裝置來實現(xiàn)的。將軋輥軸裝在偏心套中，通過絲桿及螺母可以轉(zhuǎn)動偏心套而對稱地調(diào)整軋輥軸，達到調(diào)整滾縫的目的。偏心結(jié)構(gòu)的示意圖如下圖所示： 2.3本設(shè)計輥系的傳動及特點</p><p>　　本設(shè)計的輥系傳動采用二分輥式，即由輸入軸傳動一個從動齒輪軸，再分別傳動一個軋輥，由于本設(shè)計的軋輥為懸臂式，故將輥身做成滾環(huán)的形式。</p><p>　　以滾環(huán)代替軋輥的好處是：換輥簡單，且

37、在換輥時傳動系統(tǒng)可保持原樣不須拆卸，解決了軋機的振動問題。又由于滾環(huán)是以很高的耐磨性能的碳化鎢制成，故軋出的線材表面光亮。</p><p>　　采用二分輥式的最大特點為：可以使兩輥同步運轉(zhuǎn)，不致出現(xiàn)前后運轉(zhuǎn)的時差。</p><p><b>　　第三章 設(shè)計計算</b></p><p>　　軋輥參數(shù)： 最大輥身直徑 φ285mm<

38、;/p><p>　　最小輥身直徑 φ255mm</p><p>　　輥 環(huán) 寬 95mm 材料：碳化鎢</p><p>　　孔 型 橢圓型</p><p>　　最大有效工作輥 φ280.46mm</p><p>　　最小有效工作輥 φ246.80mm<

39、/p><p>　　有效工作輥徑=（輥身直徑－1.33×軋槽深度）</p><p><b>　　×1.01</b></p><p>　　傳動系統(tǒng): 傳動比 i=2.0×27/33=1.636</p><p>　　直流電機: 功率 N=500KW<

40、;/p><p>　　轉(zhuǎn)速 n=650/1300rpm</p><p>　　電壓 I=960A</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)動慣量 6.9kg.m</p><p>　　壓下系統(tǒng): 輥縫調(diào)節(jié) 0.41mm/轉(zhuǎn)(調(diào)節(jié)螺絲)</p><p>　　軋機轉(zhuǎn)動慣量 4.

41、02kg.m2(已換算到電機軸上)</p><p>　　3.1力能參數(shù)的計算</p><p>　　3.1.1．軋制力的計算</p><p>　　1.平均單位軋制力的計算：</p><p>　　采用S.艾克隆德方法計算軋制時的平均單位壓力：</p><p>　　Pm=（1+m）（k+ημ）</p><

42、p>　　式中：m—考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)； </p><p>　　K—軋制材料在靜壓縮時變形阻力，MPa：</p><p>　　η—軋件粘性系數(shù)，kg.s/mm2</p><p>　　μ—變形速度，S-1</p><p>　　1）外摩擦影響系數(shù)：</p><p>　　m=[ 1.6μ√R(h0—h1)—

43、1.2(h0—h1)]/（(h0—h1)</p><p>　　式中：μ—摩擦系數(shù)，因為軋輥環(huán)材料為碳化鎢，屬于硬面鑄鐵</p><p>　　軋輥，所以μ=0.8（1.05—0.0005t），</p><p><b>　　T為軋制溫度；</b></p><p>　　∴μ=0.8（1.05—0.0005t）=0.8（1.05

44、—0.0005×950）=0.46</p><p>　　h0、h1—軋制前后軋件的高度；mm</p><p><b>　　R—軋輥半徑；mm</b></p><p>　　h0=26mm h1=20mm</p><p>　　∴R=dmax/2=280.46/2=140.23mm</p>&l

45、t;p>　　∴m=[1.6×0.46×√140.23×（26—20）</p><p>　　—1.2（26—20）/（26+20）</p><p>　　=0.308 m=0.308</p><p><b>　　2）變形阻力：<

46、;/b></p><p>　　利用L0埔培（Pomp）熱軋方坯的實驗數(shù)據(jù)，得到</p><p><b>　　k的計算公式：</b></p><p>　　k=（14—0.01t）（1.4+c+Mn+0.3Cr）×9.8MPa</p><p>　　式中 t—軋制溫度；°C</p>&

47、lt;p>　　C—含碳量； % </p><p>　　Mn—含錳量； % </p><p>　　Cr—含鉻量； % 查自《機械</p><p>　　由[1]查得 C=0.2 Mn=1.0 Cr=0.25

48、 設(shè)計手冊》 </p><p>　　∴k=(1.4—0.01×950)（1.4+0.2+1+0.25）×9.8 第一卷</p><p>　　=125.685MPa k=125.685 MPa</p&

49、gt;<p>　　3）軋件粘性系數(shù)： </p><p>　　η=0.01×（14—0.01t）C kg。s/mm2 </p><p>　　式中: C —考慮軋制速度對η的影響系數(shù)</p><p><b>　　其值如下：</b></p&g

50、t;<p>　　軋制速度v，m/s 〈6 6～10 10～15 15～20</p><p>　　系 數(shù)C 〈1.0 0.8 0.65 0.60</p><p>　　i =n電/n軋=27/33×2.0=1.636</p><p>　　∴n軋=n電/i=1300=795 rpm</p><

51、;p>　　V=2πn軋R=2π×295×140.23/60=11.674m/s</p><p>　　由[2] 取C=0.65 查自《軋鋼機械</p><p>　　∴　　η=0.01×（14—0.01t）×C=0.01×（14—950 》修訂版</p&

52、gt;<p>　　×0.01）×0.65=0.0293 η=0.0293 </p><p>　　4）變形速度： </p><p>　　μ≈2v√△h/R/h0 +h1 ；S-1</p

53、><p>　　式中：v —軋制速度 ， mm/s</p><p>　　h0，h1—軋制前后軋件的高度； mm</p><p>　　R —軋輥半徑 ，mm</p><p>　　U=2v√△h/R/h0 +h1=2×116774×√6/140.23</p><p>　　/（26+20）=104.99

54、 S-1</p><p><b>　　綜上可得：</b></p><p><b>　　平均單位壓力為：</b></p><p>　　Pm=（1+m）（k+ηu）=（1+0.308）×（125.685+ </p><p>　　0.0273×104.990）=168.4

55、2N/mm2 Pm=168.42N/mm2</p><p><b>　　2.計算軋制力：</b></p><p><b>　　P=Pm×F</b></p><p>　　式中: Pm—平均單位軋制力；Pm=167.35N/mm2</p><p>　　F —軋

56、件與軋輥接觸面積；</p><p>　　F=（b0+b1）/（2 ×l）</p><p>　　其中： b0、b1—軋制前后軋件的寬度；</p><p>　　l —接觸弧長度的水平投影；</p><p><b>　　1）接觸弧長度：</b></p><p>　　不考慮彈性壓扁時，接觸弧

57、長度的水平投影為：</p><p>　　l =R ×sinα≈√Rd△hm </p><p>　　式中：Rd—當量半徑；</p><p>　　Rd—2（R—hm1/2）2/（2R—hm1）</p><p><b>　　R—軋輥最大的半徑</b></p><p>　　R=285/2

58、=142.5mm R=142.5mm</p><p>　　hm1—軋制后軋件的平均高度 </p><p><b>　　hm1=Q1/b1</b></p><p>　　Q1、b1—軋件軋制后的斷面面積和寬度，mm2 ，mm</p><

59、;p>　　∴hm1=πR12/2 R1=πR1/2=π×10/2=15.71mm</p><p>　　∴Rd=2×（142.5—15.71/2）2/（2×142.5—15.71） Rd=134.645mm</p><p>　　=134.645mm </p><p>　　△h—

60、壓下量 </p><p>　　△hm=Q0/b0—Q1/b1=πR02/2R0—πR12/2R12 </p><p>　　=πR0/2—πR1/2=π×13/2—π×10/2</p><p>　　=4.712mm

61、 △hm=4.712mm</p><p>　　∴接觸弧長度的水平投影為：</p><p>　　l =√Rd×△hm =√134.645×4.712=25.188mm l = 25.188mm</p><p>　　接觸面積為： </p><p&

62、gt;　　F=（b0+b1）/2 ×l=（26—20）/2×l</p><p>　　=（26—20）/（2×25.188）=579.324mm2 F=579.324mm2 </p><p><b>　　∴軋制力為：</b></p><p>　　P=Pm× F=168

63、.42×579.324=975569.75N P= 975569.75N</p><p>　　3.1.2.軋制力矩的計算： </p><p>　　本軋機兩輥都驅(qū)動，并且除了軋輥給軋件的力外，沒有其他</p><p>　　外力，此類情況屬于簡單軋制。</p>

64、;<p>　　軋制力矩：MZ總=2MZ</p><p><b>　　MZ=P×a</b></p><p><b>　　試中：P —軋制力</b></p><p>　　a —軋制力力臂，即合力作用線距兩個軋輥連線的</p><p><b>　　垂直距離</b&g

65、t;</p><p>　　1）.計算軋制力臂：</p><p>　　a =D/2×sinβ</p><p>　　β—合力作用點的角度，軋制圓形斷面形狀的軋件由[2]取力 查自《軋鋼機</p><p>　　臂系數(shù)為φ=0.6 械》修訂版</p><

66、p>　　熱軋時：φ=β/α=0.6</p><p><b>　　α—咬入角</b></p><p>　　α=arccos（1—△hm/2R）</p><p>　　∴α=arccos（1—△hm/2R） α=10°31’3”</p><p>　　= ar

67、ccos（1—4.712/280.46）</p><p><b>　　=10°31’3”</b></p><p>　　R—最大有效工作輥徑</p><p>　　β=φ×d=0.6×10°31’3”=6°18’38’’　 β=6°18’38’’</p><

68、;p>　　a =D/2×sinβ=285/2sin6°18’38’’=15.663mm a =15.663mm</p><p>　　2)軋制力矩 </p><p>　　MZ=P×a=97569.74×15.663=1528234.8N.mm

69、 MZ=1528234.8 </p><p><b>　　故總軋制力矩為:</b></p><p>　　MZ總=2 MZ=2×1528234.8=3056.6968N.m MZ總=3056.6968</p><p>　　3.1.3.軋制功率:</p><p>　　

70、兩輥都驅(qū)動的軋制功率:</p><p><b>　　MZ= MZ總ω</b></p><p>　　式中: ω—軋輥轉(zhuǎn)速</p><p>　　ω=2πn/60= 2π×795/60=83.252 rps ω=83.252 rps </p><p>　　∴NZ= MZ總×ω

71、=3056.6968×83.252=254422.41=254.42KW NZ==254.42KW </p><p>　　3.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算</p><p>　　3.2.1.主電機的選擇與校核</p><p><b>　　1.軋機主電機力矩</b></p><

72、;p>　　主電動機軸上的力矩由四部分組成，即：</p><p>　　MD=（MZ+Mf1）/i+Mf2+Mkon±Mdon</p><p>　　= MZ/i+ Mf+ Mkon±Mdon</p><p>　　式中： MD—主電動機力矩。</p><p>　　MZ—軋輥的軋制力矩。</p><p&g

73、t;　　Mf—附加摩擦力矩，即當軋制時，由于軋制力作用</p><p>　　在軋輥軸承，傳動機構(gòu)及其它傳動件中的摩擦而產(chǎn)</p><p><b>　　生的附加力矩</b></p><p>　　Mf= Mf1/i+ Mf2</p><p>　　Mkon—空轉(zhuǎn)力矩，即軋機空轉(zhuǎn)時，由于各傳動件的</p><

74、p>　　重量所產(chǎn)生的摩擦力矩及其它阻力矩</p><p>　　Mdon—動力矩，軋輥運轉(zhuǎn)速度不均勻時，各部件由</p><p>　　于有加速或減速 所引起的慣性力產(chǎn)生的力矩。</p><p>　　i —電動機和軋輥之間的傳動比。</p><p><b>　　1）.軋制力矩：</b></p><p

75、>　　MZ=3056.6968N.m</p><p>　　2）.附加摩擦力矩：</p><p>　　Mf= Mf1/i+ Mf2</p><p>　　式中：Mf1—由于軋制總壓力在軋輥軸承上產(chǎn)生的附加</p><p><b>　　摩擦力矩</b></p><p>　　Mf2—各轉(zhuǎn)動零件推算到

76、主電機軸上的附加摩擦力矩。</p><p><b>　　摩擦力矩：</b></p><p><b>　　Mf1=P.ρ1</b></p><p>　　P—軋制力 P=97569.74N</p><p>　　ρ1—軋輥軸承處摩擦圓半徑。</p><p><b>　

77、　ρ1=d/2×μ</b></p><p>　　其中：d—軋輥軸徑直徑 預選 d=190mm 預選d=190mm </p><p>　　μ—軋輥軸承摩擦系數(shù)。</p><p><b>　　取μ=0.0035</b></

78、p><p>　　ρ1= d/2×μ=190/2×0.0035=0.3325mm</p><p>　　Mf1=P.ρ1=97569.74×0.3325=32.44N.m</p><p>　　Mf2=(1/η1—1) ×（MZ+Mf1）/i</p><p>　　式中：η1—主電機到軋輥之間的傳動效率，其中不包括

79、空轉(zhuǎn)</p><p>　　力矩Mkon的損失。 取η1=0.94</p><p>　　i —主電動機到軋輥的傳動比</p><p>　　∴Mf2=(1/η1—1) ×（MZ+Mf1）/i</p><p>　　=（1/0.94—1）×（3056.6968+32.44）/1.636</p><p>　

80、　=120.46N.m Mf=140.29 N.m</p><p>　　∴Mf= Mf1/i+ Mf2=32.44/1.636+120.46=140.29 N.m </p><p>　　3）Mkon=ΣGndnμn/2in+M’kon</p><p>　　式中: Gn—某一轉(zhuǎn)動件的重量

81、</p><p>　　dn—某一轉(zhuǎn)動件的摩擦系數(shù)</p><p>　　μn—某一轉(zhuǎn)動件的摩擦系數(shù)</p><p>　　in—某一轉(zhuǎn)動件到電動機之間的傳動比</p><p>　　M’kon—當有飛輪時，飛輪與空氣摩擦損失的力矩。</p><p>　　因此本設(shè)計無飛輪，所以M’kon=0 </p><p

82、>　　由于還未進行傳動件的設(shè)計計算，故其重量與軸徑直徑未知，</p><p>　　現(xiàn)在進行估算，后面選擇電動機時考慮其誤差。</p><p>　　∴Mkon=ΣGndnμn/2in 公式查自</p><p>　　=9.8×148×0.

83、004×0.160/2+148×9.8×0.004× 《軋鋼機械》</p><p>　　0.16/2×2+344×9.8×0.004×0.11/2×2+220×</p><p>　　9.8×0.11×0.004/2×2+250×9.8

84、5;0.19×0.003</p><p>　　/2×1.636+250×9.8×0.005×0.19/2×1.636</p><p>　　=2.44233 N.m</p><p>　　取Mkon=5N.m Mkon=5N.m<

85、;/p><p><b>　　4) 動力矩:</b></p><p>　　Mdon=J.dω/dt=GD2/4×dω/dt N.m</p><p>　　式中: GD2—各轉(zhuǎn)動件推算到電動機軸上的飛輪力矩</p><p>　　dω/dt—電動機的角加速度，由電動機類型和操作</p><p>

86、<b>　　情況而定。</b></p><p>　　GD2=4.02kg.m2=4.02×9.8=39.436 N.m2</p><p>　　假設(shè)電動機在5秒內(nèi)啟動正常</p><p>　　∴ξ= dω/dt=2π×1300/60×5=27.23 rs-2</p><p>　　∴Mdon=

87、 GD2/4×dω/dt=39.436/4×27.23 Mdon=268.432 N.m </p><p>　　=268.432 N.m </p><p><b>　　故主電動機力矩:</b></p><p>　　MD= MZ/i+ Mf+ Mko

88、n±Mdon</p><p>　　=3056.6869/1.636+139.46+5±268.132</p><p>　　=2281.28 N.m MD=2281.28 N.m </p><p>　　1744.42 N.m

89、 1744.42 N.m</p><p>　　2.按靜負荷圖選擇電動機容量 </p><p>　　根據(jù)過載條件選擇電動機的功率ND</p><p>　　靜負荷力矩： 公式查自《軋</p><p>　　

90、Mj= MZ/i+ Mf+ Mkon 鋼機械》</p><p>　　=3056.6869/1.636+139.46+5=2012.85 N.m Mj=2012.85 </p><p>　　因線材軋機屬于不可逆式連續(xù)工作制軋機，故負荷圖為：</p>

91、;<p>　　Mer= Mjmax/k</p><p>　　式中： Mer—額定靜力矩</p><p>　　Mjmax—靜力矩圖上的最大力矩</p><p>　　K—電動機過載系數(shù)，因電動機屬于不可逆運轉(zhuǎn)取</p><p>　　∴ 取k=1.5 k=1.5</p>

92、<p>　　∴Mer=2012.85/1.5=1341.9 N.m Mer=1341.9 N.m</p><p>　　ND= Mer.ω=πMerNer=π×1341.9×1300/30</p><p>　　=182.59 KW ND=182.59<

93、/p><p>　　按過載條件選擇電動機功率ND=200KW即可，但考慮到計</p><p>　　算上的誤差和軋制功率 NZ=252.84KW</p><p>　　選擇 Ner=500KW Ner=500KW</p><p>　　ner=650～1300rpm 冶金用直

94、流電動機 ner=650～1300</p><p>　　2.電動機的發(fā)熱校核 </p><p>　　選出的電動機還需經(jīng)過發(fā)熱校核：</p><p>　　ND≥Njun 即 MD≥MjuN</p><p>　　式中：Njun，NjuN—電動機發(fā)熱計算出來的

95、等值功率和等</p><p><b>　　值力矩；</b></p><p>　　等值力矩：NjuN=√ΣM2jt/Σt</p><p>　　因為高速線材軋機是連續(xù)工作制</p><p>　　∴MjuN=Mer=1341.5 N.m MjuN=1341.5N.

96、m</p><p><b>　　等值功率：</b></p><p>　　Njun=πMjuN.ner/30=π×1341.9×1300/30 Njun=182.59KW</p><p>　　=182.59KW《500KW 電動機發(fā)熱校核</p&

97、gt;<p>　　電動機發(fā)熱驗算通過,即電動機功率滿足要求。 通過</p><p>　　3.2.2.減速器的選擇及校核</p><p><b>　　1.減速器的選擇：</b></p><p>　　按強度選用減速器 查自《機械零</p>

98、;<p>　　計算功率：PC=KA×P≤P’P1Kω 件設(shè)計手冊》</p><p>　　共況系數(shù)KA按中等沖擊載荷查得 KA=1.25 第四版<上></p><p>　　按i=2及 n1=1300r/min 相接近的公稱功率 表18—40</p>

99、<p>　　n1=1000rpm 查表18—31得ZDY280</p><p>　　P’P1=488Kω 當n1=1300r/min折算許用公稱功率</p><p>　　P’P1=488×1300/1000=634.4Kω 代入前式,得 選用減速器</p><p>　　PC=1.25×=625 Kω< P

100、’P1=634.4 Kω 的類型為：</p><p>　　∴選用減速器的類型為: ZDY280—2</p><p>　　ZDY280—2—ⅠZBJ19004 —ⅠZBJ</p><p>　　2.校核熱功率Pt

101、 19004 </p><p>　　Pt=Pf1.f2 ≤PG. .Kω 查得環(huán)境溫度系數(shù)f1=1負荷功 查自《機械</p><p>　　負荷功率f2=1（每月24小時連續(xù)工作） 零件設(shè)計手</p><p>

102、;　　Pt=500×1×1=500Kω 冊》第四</p><p>　　由18—37可得ZDY280 版 <上></p><p>　　PG1=145～275 Kω< Pt 不能合格 表18—

103、42 </p><p>　　若采用盤狀水管冷卻,PG2=550 Kω，∴ Pt 可以使用</p><p>　　3.2.3.齒輪聯(lián)軸器的選擇與計算：</p><p>　　1.齒式聯(lián)軸器的選擇：</p><p>　　本次設(shè)計中，電動機伸出軸與減速器輸入軸及減速器輸出</p><p>　　軸與軋機輸入軸之間，須采用聯(lián)軸器聯(lián)接

104、。由已知，電機軸徑</p><p>　　d=140mm，傳動軸軸頸直徑 d=110mm，選擇GICL型鼓型齒式</p><p>　　聯(lián)軸器。在電動機與減速器之間，選用GICL10，在減速器與軋</p><p>　　機之間選用GICL11。即：</p><p>　　GICL10聯(lián)軸器J1140×200/J1B110×165

105、</p><p>　　GICL11聯(lián)軸器J1130×200/J1B110×165 IBJ190B—89</p><p>　　由[4]P198知GICL10額定轉(zhuǎn)矩31500N.m。許用轉(zhuǎn)速</p><p>　　[n]=2150rpm，轉(zhuǎn)動慣量1.88kg..m2.質(zhì)量157kg;GICL11額定</p><p>　　轉(zhuǎn)矩4

106、0000 N.m。許用轉(zhuǎn)速1880rpm。轉(zhuǎn)動慣量3.28kg.m2 。</p><p><b>　　質(zhì)量217kg。</b></p><p>　　2.齒式聯(lián)軸器的校核：</p><p>　　計算轉(zhuǎn)矩： TC=KT≤k1Tn（N.m）</p><p>　　式中：Tn—聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩 N.m</p>&l

107、t;p>　　Tn=31500 N.m</p><p>　　k 1—額定轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)</p><p>　　取△α=90°。由Kn=n/[n]=1300/2150=0.604</p><p>　　由[4] 圖21—1得 k1=0.36 《新編機械</p><p>　　∴k1 Tn

108、=0.36×31500=11340N.m 設(shè)計手冊》</p><p>　　TC=KT=2×2281.28=4562.56 N.m<<11340 N.m</p><p>　　式中: T—傳遞的名義轉(zhuǎn)矩</p><p>　　T=MD=2281.28 N.m</p><p&

109、gt;　　k—工況系數(shù) 由[4]查得 k=2.00</p><p>　　故GICL10可用 GICL10可用</p><p>　　對于GICL11 kn=n/[n]=1300/1800=0.722 查自</p><p>　　由圖21—1得 k1=0.30

110、 《新編機械</p><p>　　∴ k1.Tn=0.30×40000=12000N.m 設(shè)計手冊》</p><p>　　TC=KT=2×2281.28=4562.56 N.m<12000 N.m</p><p>　　∴ GICL11可以選用

111、 GICL11可用</p><p>　　由于在減速器與軋機之間的聯(lián)軸器所受到的名義轉(zhuǎn)矩T>MD。</p><p>　　而在這里并未計算其名義轉(zhuǎn)矩值。故為了安全起見，選用大一</p><p>　　號的齒式聯(lián)軸器。GICL11對于傳動比為2的減速器來說，上述</p><p>　　轉(zhuǎn)

112、矩足以供應(yīng)，故選用GICL11聯(lián)軸器。</p><p>　　3.2.4．齒輪軸的設(shè)計計算：</p><p>　　齒輪軸即中間傳動軸，因為在本次設(shè)計中，傳動軸有兩</p><p>　　個，它們相互以齒輪嚙合傳動，又與軋輥軸上齒輪嚙合傳動，</p><p>　　中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩T如下計算。因已知中間傳動</p><p

113、>　　軸的齒輪分度圓直徑為d=273mm，齒數(shù)Z1=33</p><p><b>　　選材料、精度及參數(shù)</b></p><p>　　選取齒輪的材料、熱處理及齒面硬度考慮到功率 查自《機械</p><p>　　大、均用硬齒面，因齒輪開在軸上，而軸的材料 為40Cr。 設(shè)計》</p><p>　　則將其調(diào)制處

114、理并進行表面淬火。齒面硬度為HRC—55</p><p><b>　　選取精度等級：</b></p><p>　　因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故初選8</p><p>　　級精度（JB179—83）</p><p>　　（3）選取齒輪齒數(shù)：</p><p>　　因圖紙中已給出齒輪軸的

115、齒輪為Z1=Z2=33。軋輥軸的齒輪為</p><p>　　Z3=Z4=27。傳動比i=33/27</p><p>　?。?）選取螺旋角。 查自：璞良貴</p><p>　　初螺旋角β=14°。 主編《機械</p>

116、<p>　　按[3]式（10—21）得 設(shè)計》1989</p><p><b>　　強度設(shè)計：</b></p><p>　　d 1≥3√2ktT/φdξα×（μ+1）/μ（ZH×Zz/[δ]H）2</p><p><b>　　確定計算參數(shù)</b&

117、gt;</p><p><b>　　由圖10—26查得</b></p><p>　　ξα1=ξα2-0.81 ξα3=ξα4=0.795</p><p>　　則ξα=1.62 ξα’=1.59</p><p>　　b）.試選 kt=1.3 </p><p><b>　　c）計

118、算轉(zhuǎn)矩.</b></p><p>　　T1=9.550×106P1/n1</p><p>　　式中：P1—輸入功率，若取每級齒輪傳動的效率</p><p>　　η1=0.97。取聯(lián)軸器及滾</p><p>　　動軸承的傳動效率η2=0.99，則</p><p>　　P1=P×η1

119、5;η24=500×0.97×0.994=166KW</p><p><b>　　n 1—最低轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　n 1=n ×1/i=650×1/2=325rpm</p><p>　　∴T1=9.55×106P1/n1=9.55×466/325=13693231N.mm

120、</p><p>　　d）因兩軸承對小齒輪作對稱布置，大、小齒輪為硬齒 查自《機械</p><p>　　面，故由[3]10—5，取齒寬系數(shù)φd=0.9 設(shè)計》</p><p>　　e）由[3]圖取10—30查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.44 ZH=2.44 </p><p>　　f）由[3]表

121、10—4查得彈性影響系數(shù)ZZ=189.8√MPa ZZ=189.8√MPa </p><p>　　g）.按齒面硬度中間值HRC52.由[3]圖10—21e查得大</p><p>　　小齒輪的接觸疲勞強度極限δHtim1=δHtim2=δHtim3=δHtim4</p><p><b>　　=1200MPa</b></p&

122、gt;<p>　　h）.又[3]式（10—13）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1j<h</p><p>　　式中：n1—齒輪轉(zhuǎn)數(shù) n1=325 rpm</p><p>　　j —齒輪每轉(zhuǎn)一周時，同齒面嚙合的次數(shù) j=1</p><p>　　<h—齒輪的工作壽命，取工作壽命為15年</p><p>　　則：<h

123、=2×8×300×15=72000</p><p>　　∴N1=60×325×1×72000=1.404×109</p><p>　　N2=N1/i=1.404×109/33/27=1.149×109</p><p>　　i）.由[3]10—19查得疲勞壽命系數(shù)KHN1= KH