Φ350轧钢机辊系设计【完整版】

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Φ350轧钢机辊系设计【完整版】

 

 重庆科技学院课程设计 - 1 -

 毕业设计任务书

 设计题目:Φ350 轧钢机辊系设计设 计 内

 设计Φ500 轧钢机辊系,包括传动方案制定、典型轧制道次轧制力及传容 动功率计算、传动件参数计算及结构设计。

 及 制定传动方案 3 种,选择其中一种进行具体设计,进行参数计算及结构 要 设计,各自完成总装图的绘制(2#图幅),计算机绘制,提交设计说明书 1 求 份(字数不少于 5000 字)

 轧制速度:80-140rpm 设 压下最大行程:450mm 计 材料选用:Q235 参 轧制温度:1000℃ 数 轴承选择:滚动轴承 △h=10mm h =31mm 1

 进 第 1—2 天熟悉题目,提出设计基本方案度 第 3—8 天进行参数计算及基本结构设计要 第 9—13 天修正参数及绘图 求 第 14—15 天提交设计成果及回答提问 参 轧钢机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面教材或参考文献考 资料其 它 计算机及绘图软件

 说 1.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份,院系审批后交院系办备案,一份由负责教师留用。2.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学 明 生共用的,在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。

  目 录 摘要…………………………………………………………………………………… 4 1 绪论… .................................................................. 5 1.1 轧钢机的发展状况…………………………………………………………… 5 1.2 轧钢机的分类… ..................................................... 5

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  1.3 轧钢机的组成及结构… ............................................... 5 2 传动方案的选定… ....................................................... 6 3 参数计算… ............................................................. 7 3.1 轧制压力和轧制力矩… ............................................... 7 3.1.1 轧制平均单位压力… .............................................. 7 3.1.2 轧制传动力矩… ................................................. 9 3.1.3 电动机力矩计算………………………………………………………… 9 3.1.4 电动机的功率计算和电动机的选择… ............................... 10 3.2 轧 辊… ......................................................... 11 3.2.1 轧辊的结构… ................................................. 11 3.2.2 轧辊的系列尺寸… ........................................... 11 3.2.3 接轴及其系列尺寸… .......................................... 12 3.2.4 轧辊校核… ................................................. 12 3.2.5 轧辊轴承及寿命计算万向接轴的选择… ......................... 13 3.2.6 轴承的安装与润滑… ......................................... 14 3.2.7 万向接轴的选择… ........................................... 16 3.3 减速器… ........................................................ 17 3.3.1 主减速器的齿轮设计及强度校核(高速级)……………………… 17 3.3.2 齿轮轴的设计… .............................................. 20 3.4 齿轮机座… ..................................................... 21 3.4.1 齿轮机座的基本参数… ......................................... 21 3.4.2 分配齿轮的设计及强度校核… ................................... 21 4 辊系设计计算安装要点及维护要点… ....................................... 24 5 结论… ................................................................. 26 6 设计心得… ............................................................. 26 参考文献… ............................................................... 27

 摘

 要

 设计的为φ350mm 轧机滚系,轧辊的直径为φ350mm。轧钢机主要用来轧制小型线材,采用二

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  辊式工作机座。轧钢机的主要设备是有一个主机列组成的。轧钢机的主机列石油原动机,传动装

 置和执行机构三个基本部分组成的。采用的配置方式为电动机——减速机——齿轮机座——轧机。

 本次设计的设计主要包括:轧制压力和轧制力矩的计算及电动机的选取,轧辊的设计及校核, 主减速器的设计,轴系部件的设计,齿轮机座的设计,其中包括对减速器的润滑和密封等设计过 程按照国家标准和机械设计标准来设计的。

 本次设计重点是轧辊的设计和各齿轮的设计,以及电动机驱动功率的计算。

 本次设计的小型轧钢机结构简单、主要用来进行精轧型钢。

 关键 词:

 350 轧辊;辊系设计

  1 绪 绪

 论

 1.1

 轧钢机的发展状况

  轧钢就是用轧钢机对钢坯进行压力加工,获得需要的形状规格和性能的过程。轧机主要是有几组

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  轧辊构成,轧辊是一对转动方向相反的辊子,两个辊子之间形成一定形状的缝或孔,钢坯通过轧

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  辊就成为一定形状的钢材。

 在结晶温度以上的轧制称为热轧;在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。

 我们常见的钢轨、圆钢、方钢、槽钢、T 形钢、汽车板、桥梁钢、螺纹钢、钢筋以及火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的、 我国大型钢厂从 70 年代已用先进的连轧轧机,连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统, 全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施,轧件在几架轧机上同时轧制,大大提高了生产效率 和质量。

 1996 年我国粗钢产量突破 1 亿吨,成为世界上第一产钢大国,2003 年突破 2 亿吨,2005 年突破 3 亿吨,并连续 10 年保持世界第一。2006 年我国钢产量突破 4 亿吨。我国钢铁业的迅猛发展, 为我国国民经济高速发展奠定了基础。目前我国钢铁工花艺装配水平虽然有了长足的发展,距居世 界先进水平差距还很大。其中轧钢机械设计制造不但走不出国门,而且还主要是靠进口。日本花16 亿美元引进先进冶金装备及技术,建成年产 1.6 亿吨的现代化钢铁企业,然后通过消化吸收和再创新,又大量向世界各国输出技术,成为世界钢铁生产第一强国。我国前后花200 亿美元引进冶金设备和技术。我国要从钢铁生产大国变成钢铁生产强国,必须依靠技术进步,加强自主创新。特别是 要尽快提高我国轧钢机械的设计水平,这是非常重要的。

 1.2 轧钢机分类 轧钢机按用途可分为:开坯轧机,型钢轧机,板带轧机、钢管轧机、特种轧机等。

 轧钢机按构造(轧辊在机座中的布置形式)可分为:( 1 )具有水轧辊平的轧机:( 2 )具有立式轧辊的轧机;( 3 )具有水平和立式轧辊的轧机具有倾斜布置轧辊的轧机;( 4 )其他布置轧辊的轧机

 1.3 轧钢机的组成及结构 轧钢机主要包括:主电机、传动机构和工作机座等部分。主电机是为轧辊旋转提供动力的设备。传动机构通常是有减速机、齿轮座、连接轴、和联轴器等部件组成的。工作机座是主机的主要组成部分。包括:( 1 )机架,在窗口内安装轴承;( 2 )轧辊,轧件在其间被轧制(压缩延伸);( 3 )轧辊轴承,用以轧辊的支撑和定位;( 4 )轧辊调整装置及上棍平衡装置,前者用来调整轧辊间的距离,后者用来校车上轴承座与压下系统间的间隙;( 5 )导位装置,用来使轧件按照规定的位置、方向和状态准确地进出孔型;( 6 )轨座(也称地脚板),机架安装在轨座上,轨座固定在基础上。不同类型的轧机,工作机座组成部分大体一致。

  2 传动方案的制定

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  传动方案 A:轧辊由电动机单独驱动。这种型式的传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机,如初轧机、板坯轧机、厚板轧机等。在这种可逆式轧钢机上,轧辊经常启动、制动和反转,要求传动系统有较小的飞轮力矩。轧辊由电动机单独驱动,可使传动系统的飞轮力矩大为减小。

 传动方案 B:轧辊通过电动机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。对某些可逆式轧钢机,如受结构限制能采用轧辊由电动机单独驱动时,就采用这种型式的传动,如 1000mm 以下的初轧机等。在不可逆式的轧钢机上, 如果轧钢转速大于70-75r/min,采用低速电动机的投资费用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不打时,也采用这种型式的传动装置,如带钢轧机的粗轧机座等。

  传动方案 C:轧辊通过电动机、减速机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置一般用于不可逆式轧钢机,如二辊钢坯,型钢轧机,四辊板带轧机等,也可用于速度较低的四辊可逆式轧钢机等。

 综合考虑这三个方案,C 方案较合适Φ350 轧钢机的传动系统

 3 参数计算

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  2 V

 h  h 0 1 r R

  3.1 轧制压力和轧制力矩 3.1.1

 轧制平均单位压力的计算

 大量的实验资料证实,开坯(包括初轧)、型钢、线材轧机、的轧制压力,采用 S.爱克隆德公式计算与实测结果比较接近。

 爱克隆德公式 的使用范围:轧制温度高于(或等于)800 摄氏度,轧件材质为碳钢(其化学成分含锰量不超过 1%及含铬量不超过 2~3%),轧制速度不大于 20 米/秒。

 P m   1  m  k   u  式中

 m—考虑外摩擦对单位压力的影响系数; K—金属在静压缩时的变形阻力,Mpa; η—金属的粘性系数,Mpa·s u—变形速度, S 1

  1.6  R(h  h ) 1.2  (h  h ) ① m = 0 1 0 1 h  h 0 1

  =

 72

 =0.3446 其中:

 μ—摩擦系数,钢轧辊 μ=1.05-0.0005t,t 为轧制温度,℃ R—轧辊半径,mm; h , h 0 1

 —轧制前后轧件的高度,mm。

 ②u 值:u 为变形速度,其计算公式为:

 u= h  h 0 1

  =

 72

  =14.5724 S 1

  其中:

 Vr

 为轧辊圆周速度,(n=80-140rpm,取

 n=120rpm)

 v r  120   Dn 60  1000

  3.14  350 120  2.198 m 60 1000 ③  值:-----金属的粘性系数MPa*s;其计算公式为:

  =0.01(137-0.098×t)c 1.6  0.55  175 10  1.2 10 2  2198 10 175

 r

 min

 s

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  Rh

   =0.01(137-0.098t)

  c =0.01×(137-0.98×1.0)=0.39 其中:t 为轧制温度其值为 1000 摄氏度 c 为考虑轧制速度对因他的影响系数,其值如下表

  ∵v<6 m/s ∴c=1

 c—考虑轧制速度对η的影响系数 ④k 值:k 为金属在静压缩时的变形阻力, MPa ; 根据变形速度u 查 Q235 变形阻力曲线查得(轧制温度为 1000 摄氏度)

 变形阻力:

   117MPa 30

 变形程度:

   h h 0

  10 41

  0.2439

 修正系数:

 k   0..98317 变形阻力:

 k   30  k   117Mpa  0.98  114.66Mpa ⑤

 P   1  m  k   u  m   1  0.3446 114.66  0.39 14.57  161.812MPa ⑥ 轧制总压力计算:P=Pm*F 变形区长度:

 l   轧制接触面积:

   41.833 mm b  b 100  100 F 

  0 1

  l   41.833  4183.3mm 2 2

 式中

 b b 0, 1 —轧制前后轧件的宽度; R、 h —轧辊半径与绝对压下量。取断面 b =b =100 0 1

 轧制总压力:

 P=P

 式中  F=161.812x4183.3=676908.13≈0.6769 MN m

 F—轧件与轧辊的接触面积 175  10

 轧制速度 v , m s

 系数 c <6

 6~10

 10~15

 15~20

 1.0

 0.8

 0.65

 0.60

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  P —轧制平均单位压力 m

  3.1.2

 轧辊传动力矩的计算

  h

 咬入角:cosα=1-  1 10  0.973 D 375 则α=13.26° 查表得:力臂系数   0.5

 ∴β=ψα=13.26×0.5 =6.63° 式中 D—轧辊直径,mm α—咬入角, ° β—过轧制压力作用点与轧辊中心连线的夹角。简单轧制 在简单轧制情况下,驱动一个轧辊的力矩为轧制力矩和轧辊轴承处摩擦力矩之和。

 M  2  P Sin   2  0.6769 10 6 175 10 -3  Sin6.63  27353.558 N  m

 M f 

 P

 1 p  0.676910 6 1.8 10 3

  1218N  m   d  0.004  180

  0.36 2 2 M —轧件对轧辊作用力所引起的阻力矩; Mf 1 —轧辊轴承中摩擦力矩 ρ—轧辊轴承处摩擦圆半径

 μ—轧辊轴承的摩擦系数,取 0.004. d—轧辊轴颈直径 3.1.3

 电动机力矩的计算

 M = Mz  Mf  M D i

 kon 

 M don 式中

 M —电动机力矩; D

  M —轧制时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩; f

 M

 kon —轧机空转时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩。

 M

 don —动力矩。

 M k  Pa  P   0.677  (20.2055  0.36)  13.923M  N

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  

 M  2Mk  27.846M  N k  Mz  Pa  13.68M  N i—由电动机到轧辊的减速比选同步转速为 1500r/min 的电机 n 1500

 i= = n 120 轧  12.5 式 中

 n—电动机的同步转速;

 n —轧辊的轧制速度 轧

 Mf M f1  M i f2 M 1 f1 ( M  M  1) f 1

 i  i  1218  ( 1  1)  27353.558  1218 12.5 0.84 8.3

  802.447N  M 式中  —转动装置的传动效率      1 2 3  0.95  0.95  0.93  0.84 齿轮机座滚动轴承1

  0.94  0.96取1

  0.95 梅花接轴2

  0.94  0.96取2

  0.95 减速机二级3

  0.92  0.94取3

  0.93

 M  M  Mf  0.6%M D i D  1.3%M D

  M  3226.25N  M D

  3.1.4

 电动机功率的计算

 M  n 3226.251000 N  D   402.175KW 9550  9550  0.84 3.2

 轧辊

 3.2.1

 轧辊的结构 :轧辊是用来对轧件进行轧制加工的工具,它是整个工作机座的

 

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 中心,机座的其他组件和机构都是为了装置、支承和调整轧辊以及引导轧件正确地进入轧...

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