軋機機架輥設(shè)計.doc

太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 軋機機架輥設(shè)計 摘 要 詳細(xì)介紹軋機機架輥的結(jié)構(gòu)，及其傳動件齒輪箱、電機、聯(lián)軸器等的選擇和結(jié)構(gòu)。近年來 ,由于生產(chǎn)產(chǎn)量的提高 原料品種規(guī)格和產(chǎn)品品種規(guī)格的增加 。尤其是不銹鋼產(chǎn)量 品種規(guī)格的大幅增加二輥前后機架輥的損壞更加頻繁。 主要故障表現(xiàn)在 ，傳動齒輪齒根折斷。 主動輥， 被動輥輥頸折斷等。 特別是在生產(chǎn)軋制過程中的機架輥損壞故障 。不僅造成廢鋼 ，而且產(chǎn)生機械故障 ，造成全廠生產(chǎn)中斷 ，影響極其惡劣 ，經(jīng)統(tǒng)計 2009年112月份累計損壞機架輥60多套 其中21套是輥頸折斷、 牙齒折斷28套， 月平均損壞6套 ，直接經(jīng)濟損失12萬元， 影響時間3h。寬厚板生產(chǎn)線最主要的設(shè)備是軋機，而軋機機架輥是軋制過程中與軋機聯(lián)系最緊密的設(shè)備之一，它將板坯順利送入軋機輥縫并接受軋出的軋件。機架輥工作條件惡劣，受沖擊，負(fù)荷大，容易損壞?，F(xiàn)代設(shè)計思想不再是加大安全系數(shù)，既然損壞難以避免，就要從縮短更換時間、方便維修入手設(shè)計其結(jié)構(gòu)。機架輥是軋制過程中與主機聯(lián)系最緊密的設(shè)備之一。它將板坯順利送人軋機輥縫并接受軋出的軋件。機架輥工作條件惡劣，受沖擊，負(fù)荷大，容易損壞?，F(xiàn)代設(shè)計思想不再是加大安全系數(shù)，既然損壞難以避免，就要從縮短更換時間，方便維修入手設(shè)計結(jié)構(gòu)。由于不同軋機軋制力不同，板坯規(guī)格不同，成品規(guī)格不同。所以機架輥的設(shè)計也不同。某鋼鐵公司3500 mm中厚板軋機的機架輥設(shè)計很成功。從投產(chǎn)至今沒有出現(xiàn)過不良情況。粗軋機架輥是最重要的粗軋輔傳動設(shè)備之一，由于其運行條件惡劣，維護極不方便，輥系裝配采用SKF的調(diào)心滾子軸承23148，電機采用大連電機廠生產(chǎn)的YGP,t355L-8型，45kW輥道用變頻調(diào)速i相異步電動機，控制系統(tǒng)采用西門子PLCs7400通過DP總線指揮各個控制裝置T作，前、后機架輥各用一套西門子逆變器6SE7035-1TJ60。II譯文:Detailed presentation roller mill, and its transmission is the gear box, motor, so the choice of axes and structure. in recent years production of raw materials production up by a variety of specifications and specifications of products, especially of stainless steel output specifications for the two rolls and rolls the more frequent failure in the main gears and broken the initiative to roll passive roll off the roll neck, particularly in the production during the roll of the damage caused is not only .Generous board line of the main equipment to be pulled up, and roller mill is during are more closely linked with the device, it will roll smoothly into are the seam and take over the ruts. roller working conditions, shocks and to load the damage. modern design is no longer increase rates. since the damage is difficult to avoid, to change from short time, repair to his design. because of its structure is different from the rolling mill rolling force, during the roll was more closely linked with the host one of the equipment. it will be sent to roller mill smooth seam and take over the ruts. roller working conditions, shocks and to load the damage. modern design is no longer increase security department, since the damage is difficult to avoid, by changing from time to start. the structure of the design is different from the rolling mill rolling force, specifications, with the specifications. its a roller . A roller mill a most important thing is rough and auxiliary facilities, transmission of the operating conditions are bad and maintain a very inconvenient, roll the assembly to adopt the heart of roller bearings 23148 in dalian, the electrical machinery plant production , t355l -8, 45kw with machinery velocity modulation control motor, and i are an asynchronous system to adopt plc, siemens s7 400 dp bus conductor by various control devices, before and after eliminating roll with a set of siemens become a usurper 6se7035 1tj60 zs, point five關(guān)鍵詞：機架輥；集中傳動；齒輪箱；交流變頻調(diào)速電機；聯(lián)軸器。第1章 機架輥1.1 機架輥的工作原理 機架輥是由機架輥本體，卡緊裝置，傳動裝置組成。機架輥本體包括軋機前后各三個花輥，經(jīng)齒輪箱集中傳動。軸承箱為整體結(jié)構(gòu)，一根機架輥的傳動通過軋機牌坊立柱上的孔插入，另外兩根機架輥是機架穿洞。傳動裝置在軋機的傳動側(cè)。機架輥下部裝有冷卻水噴嘴，用于冷卻機架輥。前機架輥下部還裝有高壓水出磷噴嘴對鋼板進行二次除磷。 傳動裝置為集中傳動，由一臺110KW交流變頻調(diào)速電機和一臺齒輪箱及傳動軸組成。集中傳動可以減少電機的個數(shù)，降低投資成本。機架輥的卡緊固定通過機架輥的軸承和軸承座將其固定在軋機機架上。機架輥的換輥是通過卸開連接軸，由專門的吊具通過平衡裝置及輥道進行更換。1.2 機架輥的結(jié)構(gòu)功能概述：機架輥是軋制過程中與主機聯(lián)系最緊密的設(shè)備之一。它將板順利送入軋機輥縫并接受軋出的軋件。其結(jié)構(gòu)主要有輥子、電動機、軸承座、中間接軸、齒輪箱及聯(lián)軸器幾個部件組成。1.3 機架輥的結(jié)構(gòu)1.3.1 實心機架輥在開坯機上采用較大的壓力軋制時，軋件出軋輥后向上抬起，最后會下落到輥道上；或者軋制水平線高于機架輥工作面時的情況下，都有產(chǎn)生幢擊輥子的動負(fù)荷的可能性。考慮到這一點由軋鋼機械設(shè)計第431頁公式13-16，當(dāng)取輥頸支點變形為0，輥頸長度相對于輥身長度可忽略時，輥身中點由動負(fù)荷所引起的應(yīng)力為： W1輥子輥身斷面系數(shù)。此式表明，為減小動負(fù)荷應(yīng)力，需要增大G、l和W1值，減小J1值，這樣就需要增大輥子質(zhì)量，因此要將機架輥制成實心輥，同時，在相同截面系數(shù)條件下，實心輥與空心輥相比有較小的慣性矩。1.3.2 機架輥輥身形狀的選擇 機架輥輥身的形狀有好多種，采用哪一種，主要取決于輥道的用途，即決定于所運送軋件的形狀。由于所生產(chǎn)的產(chǎn)品品種有：普碳鋼、低合金鋼、鍋爐板、容器板、船板、橋梁板、高強板、管線鋼板和不銹鋼板，為了減少輥身與板形的接觸面積，所以經(jīng)過認(rèn)真考慮選用花形輥子。1.4 機架輥的材質(zhì)選擇 為了減小機架輥的飛輪力矩，又因輥子的GD2與輥子直徑呈平方關(guān)系故在滿足鋼板沖擊負(fù)荷所需要強度的前提下，機架輥直徑越小越好，其線速度與工作輥線速度匹配可通過提高轉(zhuǎn)速解決。因此為了使機架輥的輥徑減小，所以要使用高強度的材料42CrMo，這樣輥徑就能降下來。1.5 機架輥軸承的選擇 考慮到產(chǎn)品種類多數(shù)為板材，機架輥受載后不會發(fā)生較大的撓曲，所以不必選用調(diào)心軸承。經(jīng)過仔細(xì)考慮我決定選用雙列圓錐滾子軸承，因為它可以同時承受徑向載荷和軸向載荷，并且外圈可以分離安裝時可以調(diào)整軸承的游隙。由于機架輥輥身直徑為550mm，則其輥頸直徑為取其值為280mm.經(jīng)過查閱機械設(shè)計手冊可選軸承代號為3529562，兩列圓錐滾子軸承。1.6 機架輥輥距的選取 輥距決定于軋件的長度和厚度。運輸短軋件時，輥距不能大于最短軋件長度的一半，以便軋件至少同時有兩個輥子支承，避免軋件撞擊輥子或頂住打滑。同樣，運輸鋼錠時，輥距不能大于鋼錠重心到大端面的距離。運輸長軋件時，最大輥距決定于軋件因自重產(chǎn)生彎曲的允許程度?？紤]到這些，又為了避免軋件頂輥現(xiàn)象，機架輥的輥距應(yīng)盡量減小，因此我選輥距為600mm就可以滿足要求。1.7 機架輥的相關(guān)參數(shù)：機架輥的規(guī)格 5503600mm機架輥的輥距 600mm輥面線速度 2.13m/s結(jié)構(gòu)形式 前后各三根，集中傳動電機 Y315M2-61.8 機架輥高度的確定為了減少軋件對輥道輥子的沖擊負(fù)荷，軋輥、機加輥和工作輥道輥子之間應(yīng)有合適的相對高度。下軋輥表面與工作輥道輥子表面的相對高度決定于軋機的壓下量，一般取為最大壓下量的1/2 加1020 mm，即：式中：H 為下軋輥表面與工作輥道輥子表面的相對高度；h為軋機的最大壓下量。機架輥輥子高度應(yīng)稍高于工作輥道輥子的高度，這可減少軋件對工作輥道的沖擊。本臺軋機下軋輥表面與工作輥道輥子表面的相對高度，取H=80 mm，故取機架輥表面低于下軋輥表面50 mm。1.9 機架輥軸承的密封為了防止水和氧化鐵皮等雜物進入軸承座內(nèi)，除了在軸承座上設(shè)有灑水溝外，在軸承座內(nèi)還分別裝有一對骨架唇形密封。1.10機架輥強度的校核驗算 圖1 輥子危險截面如圖1所示，輥子危險截面為C、D 兩截面，即輥身中心截面及輥頸中心截面，故只對輥子這兩個危險截面進行強度驗算。（1）輥身中心截面（C 截面）強度驗算彎矩： 抗彎截面模量W：故按第三強度理論危險點的相當(dāng)應(yīng)力為（所以輥身中心截面（B 截面）是安全的（輥身材料為42CrMO 鋼）。（2）輥頸截面（D 截面）強度驗算抗扭截面模量：故輥頸截面（D 截面）最大切應(yīng)力為所以輥頸截面（D 截面）是安全的。1.11 機架輥滾動軸承的壽命計算根據(jù)軋輥尺寸選擇合適的軸承型號，由軋鋼機械設(shè)計第34頁公式2-29:可知,要求壽命需要確定n,，P,C的值。n為軸承轉(zhuǎn)數(shù)，又軸承轉(zhuǎn)數(shù)等于機架輥的轉(zhuǎn)數(shù)，所以n=104r/min;根據(jù)軸承樣本可以查得基本額定動負(fù)荷值C=40KN,由于機架輥軸承在高于125下工作，應(yīng)該采用經(jīng)過較高溫度回火處理的高溫軸承，根據(jù)軸承的工作溫度，可以查得溫度系數(shù)ft=0.95；為壽命指數(shù)，對于圓錐滾子軸承=；P為當(dāng)量動負(fù)荷，它可由公式：求得，其中為負(fù)荷系數(shù)，可取=1.51.8;為溫度系數(shù)，=1;X為徑向系數(shù)，根據(jù)的比值由軸承樣本查的X=0.56;Y為軸向系數(shù)，由軸承樣本查得Y=1.933;Fr為軸承徑向負(fù)荷，經(jīng)過受力分析可以求出為225KN；為軸承軸向負(fù)荷，由經(jīng)驗公式=0.1Fr。;根據(jù)軸承樣本可以查得基本額定動負(fù)荷值C=30500N，C0=20000N.將軸承部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面,兩個平行力系。其中：中的Ft為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；FA亦為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到作用于軸線上。有受力分析可知：求兩軸承的計算軸向力.對于70000C型軸承，按機械設(shè)計書中的表127，軸承的派生軸向力，其中，e為機械設(shè)計書中的表125中的判斷系數(shù)，其值由的大小確定，先初取e=0.4,因此可估算因為所以軸承一壓緊，軸承二放松。按機械設(shè)計書中的公式128，得求軸承的當(dāng)量動載荷因為 由機械設(shè)計書中的表125分別進行查表和插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對于軸承一：對于軸承二：因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，由機械設(shè)計書中的表126，可得取,則 驗算軸承壽命因為,所以按軸承1的受力大小算得1.12機架輥的性能描述(1)用于軋件的導(dǎo)入、導(dǎo)出。(2)分兩組布置在軋機人口和出口，每組3根輥子。(3)機架輥由交流電機通過連接軸穿過機架立柱，直接單獨傳動。(4)實心鍛鋼輥子，花輥。(5)輥身噴水冷卻，軸承座內(nèi)冷。(6)軸承箱采用防水密封結(jié)構(gòu)。(7)機架輥與連接軸通過花鍵連接，便于更換。(8)軸承自動干油潤滑。(9)機架輥的更換通過專門的吊具用車間吊車進行更換。(10)機架輥的工作速度與軋機同步。1.13 機架輥軸承座夾緊設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)一(見圖2)1一機架輥；2一壁槊；3一夾具；4一螺檢1；5一中同板；6一雙頭螺栓；7一機架；8一鍵；9一彈性銷；10一村墊；11一螺栓2；12一機架輥軸承座圖2 機架輥軸承座夾緊設(shè)計結(jié)構(gòu)一夾緊機架輥軸承座時，首先將機架輥整體(機架輥和機架輥軸承座)吊裝在機架內(nèi)，調(diào)整好標(biāo)高，然后將壁架安裝固定在機架上，最后將夾具安裝在壁架和機架輥軸承座之間，將機架輥軸承座壓緊固定。夾具通過螺栓聯(lián)結(jié)在機架上，夾具底面是斜面，斜度為380，裝有襯板，襯板是磨損件，當(dāng)磨損之后厚度減少時，夾具通過螺栓的緊固，同樣可以將機架輥壓緊；但磨損到一定程度之后，夾具與機架面之間的間隙就會減少。圖2中的夾具與機架中間板之間的間隙保證為lOmm，當(dāng)小于lOmm時，必須更換襯板。中間板是防止夾具與機架直接接觸的。雙頭螺栓靠夾具端裝有防水裝置，因為該處環(huán)境惡劣，且該螺栓需要經(jīng)常拆卸，所以必須防止生銹。機架輥軸承座夾緊拆卸時，首先將螺桿松開，然后用頂絲將夾具頂出，在頂出夾具時需要吊車將夾具吊起，防止突然松開掉落到地溝。待夾具拆卸后就可以吊出機架輥。換襯板即可。其缺該夾緊裝置的優(yōu)點是維護成本低，磨損件只有襯板，只要更點是拆卸螺絲不方便，螺桿一端在機架內(nèi)，一端在機架外；設(shè)計復(fù)雜，安裝拆卸時間長。設(shè)計結(jié)構(gòu)二(見圖3)l一機架；2一括門；3一螺栓；4一楔子；5一機槊輥軸承座；6一機架輥；7一墊；8一鍵1；9一健2圖3 機架輥軸承座夾緊設(shè)計結(jié)構(gòu)二有利夾緊機架輥軸承座時，先將機架輥整體(軸承座和機架輥)吊裝機架內(nèi)，調(diào)整好標(biāo)高，然后將活門合上，這時活門與機架輥軸承座之間存在一個斜度空間，且活門底面與機架輥軸承座上表面的中間對應(yīng)有鍵槽，該鍵槽分別裝兩個導(dǎo)向鍵，然后順著導(dǎo)向鍵在斜度空間內(nèi)將斜度為1：20的楔子打進活門與機架輥之間，楔子越進。機架輥軸承座壓得越緊。活門與機架的聯(lián)結(jié)形式如同活頁，但在垂直方向上有一定的活動量，于楔子將機架輥軸承座壓緊，當(dāng)楔子壓緊到位之后，將楔子與活門用螺栓聯(lián)結(jié)起來，防止楔子退出，從而防止了機架輥軸承座的跳動。機架輥軸承座夾緊拆卸順序是：首先將聯(lián)結(jié)螺栓松開，然后在斜楔的小端用專用工具將楔子打出，活f1自然就會松動并下落一定距離，再打開活門，最后再吊出機架輥。該夾緊裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，斜楔安裝拆卸方便，機架輥安裝拆卸時間短，維護簡單。其缺點是活門較重，活門連接座受力大，每次打開活門需要吊車將活門提起。1.14 機架輥的更換步驟(1)給機架輥停水、電、油、氣。(2)打開機架輥的內(nèi)外齒。(3)將軋機工作輥拖出。(4)將導(dǎo)衛(wèi)提升到最高位置。(5)將機架輥軸承座上的夾緊裝置打開(分別見61和62)。(6)用葫蘆吊將機架輥整體吊起一定高度。(7)在軋機外輥道中間放置一塊厚長鋼板。開動輥道，將厚鋼板送至軋機內(nèi)和吊起的機架輥下。(8)將吊起的機架輥放在鋼板上。(9)開動軋機外輥道，將機架輥送出軋機外，再用吊車將機架輥吊離鋼板。(10)安裝機架輥，按上面方法反方向裝上新機架輥。1.15機架輥的維護檢修機架輥的破壞形式主要有軸承損壞卡死及內(nèi)外齒磨損及其它故障。其中最主要的是軸承損壞，因此應(yīng)該從防止軸承損壞的角度來減少故障的發(fā)生。引起軸承損壞的因素主要是輥子沖擊大、軸承進水、軸承潤滑不良。采取的防范措施：(1)機架輥的安裝。輥面相對名義標(biāo)高過高或過低都會造成進鋼時鋼的頭部對輥子的巨大沖擊，可直接造成軸承的損壞。一般輥子輥面高度與標(biāo)高相差不超過05mm，如果相差超過02ram就要修正機架輥軸承座下面的墊板厚度。機架輥相互不平行度不大于02mmm，機架輥中心線與軋制中心線的不垂直度不大于03mm。(2)機架輥軸承座的防水。機架輥軸承座處的環(huán)境惡劣，有工作輥、支撐輥的冷卻水，有除鱗高壓水，還有機架輥本身的冷卻水，如果密封不好，水和其它雜物極易進入軸承座內(nèi)，造成軸承的損壞。因此要經(jīng)常檢查機架輥軸承座的防水情況。(3)機架輥的潤滑。機架輥的潤滑包括軸承的潤滑和內(nèi)外齒的潤滑。機架輥軸承座的潤滑油孔設(shè)計復(fù)雜，油孔又多又深，如果有雜物進去很容易堵塞，造成軸承或內(nèi)外齒的潤滑不良，這部分的潤滑屬于集中干油潤滑，每次潤滑后要確認(rèn)軸承端蓋縫隙是否有油滲出，如果沒有滲出就要檢查疏通油路。根據(jù)在寬厚板現(xiàn)場維護的經(jīng)驗，如果以上三點能得到防范，就能大大減少機架輥的故障。1.16 機架輥結(jié)構(gòu)分析機架輥輥子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示： 圖4 機架輥輥子結(jié)構(gòu)示意圖在軋制生產(chǎn)過程中， 鋼坯出軋機軋輥后變形。 高速鋼坯直接作用于機架輥的輥子上 ，每套機架輥由三根平行排列的輥子組成 。按傳動關(guān)系分別稱為主動輥， 中間輥 ，被動輥輥子與輥子之間由齒輪連接 ，三根輥子轉(zhuǎn)向一致 。輥子產(chǎn)生彎曲變形 使輥子軸承部位產(chǎn)生彎矩。 同時 ，機架輥在轉(zhuǎn)動時， 由電機帶動主動輥。 同時通過齒輪帶動中間輥和被動輥一起轉(zhuǎn)動 ，輥子齒輪部位產(chǎn)生扭矩。 因此， 在彎矩和扭矩的共同作用下， 形成輥頸折斷。 由于齒輪的模數(shù)和齒寬不大， 所以牙齒折斷. 第2章 電機選型2.1 輥道啟動力矩Mqmax的確定 由于本臺軋機采用啟動工作制機架輥，所以我參閱軋鋼機械設(shè)計第433頁公式1332可知輥道最大啟動力矩為： Mqmax=(Q+G)uD/2+Qu1D/2+GD(u1-2f/D)/2式中Q為軋件對輥子的作用力，由于所運行軋件較長且長度方向剛度較大，所以以軋件全長所占據(jù)的輥子數(shù)的1/2平均承受軋件的重量來計算，所以Q=21.29.86KN=34.7KN；G為輥子質(zhì)量，G=mg=6.79.8KN=65.3KN;u為輥子軸承中的摩擦系數(shù)，對于滾子軸承u=0.005;D為機架輥的輥身直徑；u1為輥子對扎件的滑動摩擦系數(shù)，對于熱金屬取u1為0.3；f為軋件與輥子間的滾動摩擦系數(shù)，對于熱軋厚軋件取f=1.5mm；.經(jīng)計算得到輥道啟動力矩;Mqmax=8.3KNm。2.2 電機功率確定由設(shè)計參數(shù)可知機架輥的最大線速度為3m/s,那么機架輥最大轉(zhuǎn)數(shù)n:=60v/D=104r/min, 因為M=9550PW/n，所以Pw=90.4kW,傳動系統(tǒng)的總效率為0.87,電機的輸出功率P=Pw/=104kW，取電機的額定功率P0P,得P0=110kW,電機型號為Y315M2-6。 第3章 齒輪箱軸的設(shè)計3.1.確定輸出軸的運動和動力參數(shù)若彈性柱銷聯(lián)軸器效率=0.995，直齒圓柱齒輪嚙合效率為=0.97，一對滾子軸承=0.98，則輸出軸的輸出功率為輸出軸的轉(zhuǎn)速輸出軸的轉(zhuǎn)矩3.2 選擇軸的材料 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機械設(shè)計書查得對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力許用應(yīng)力-1=60MPa。3.3.初步確定軸的最小直徑根據(jù)公式，由表查得取A0=113,得因輸出軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器需要開鍵槽，應(yīng)將軸徑增大5%7%，即54.0355.06mm,考慮到選用聯(lián)軸器，取軸徑為55mm.3.2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1擬定軸上零件的裝配方案 根據(jù)齒輪箱裝配簡圖中給出的主要零件的相互位置關(guān)系及軸上齒輪，軸承，軸承端蓋，半聯(lián)軸器的裝配方向，順序和相互關(guān)系，確定軸上零件的裝配方案，如下圖所示： 圖14 軸的結(jié)構(gòu)裝配草圖3.2.2軸各段直徑和長度的確定 1）軸端聯(lián)軸器的選用和定位。查機械設(shè)計書中的表13-1，可知要取聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)K=1.3,按公式13-1聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為 按照的條件，查國家標(biāo)準(zhǔn)G/T 5014-2003,選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其T=1250000Nmm;半聯(lián)軸器的孔徑d1=mm,半聯(lián)軸器輪轂孔長L1=mm,半聯(lián)軸器長度L=112mm.輸出最小直徑處是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d1-2，故確定軸的最小直徑dmin=d1-2=mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠，取l1-2=mm,半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸徑選用軸端擋圈直徑D=mm,右端用軸肩定位，故取2-3段的軸直徑d2-3=mm.2)初選軸承的類型及型號為能順利的在軸段3-4，7-8上安裝軸承，其軸段應(yīng)滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故取d3-4=d7-8=mm,因軸既受徑載荷又受軸向載荷的作用，查軸承樣本選用30313單列圓錐滾子軸承，其尺寸為dDT65mm140mm36mm,故取l7-8=36mm.左端軸承采用套筒定位；右端軸承采用軸肩定位，由軸承樣本查得30313型軸承的定位軸肩高度h=6mm,故取d6-7=77mm。 軸承端蓋的總寬度為20mm,由齒輪箱及軸承端蓋的設(shè)計而定，參見圖，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm,為滿足軸承端蓋的拆裝及便于軸承添加潤滑脂的要求，l2-3=50mm。3) 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取安裝齒輪處軸段直徑d4-5=70mm;齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位，為使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略小于齒輪輪轂的寬度（B=80mm）,故取l4-5=76mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度h0.07d,取h=6mm,則取軸環(huán)直徑d5-6=12mm.4) 確定軸段3-4,6-7長度分別為l3-4=滾動軸承寬度T+滾動軸承距箱體內(nèi)壁距離s+齒輪距箱體內(nèi)壁距離a+B-l4-5=mm;l6-7=齒輪輪轂寬度L+滾動軸承距箱體內(nèi)壁距離s+齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=mm3.2.3軸向零件的軸向定位 齒輪半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用A型普通平鍵.齒輪與軸的連接,按軸徑查機械設(shè)計手冊得平鍵的截面尺寸bh=40mm31mm(GB/T 1095-1979),長度取73mm,為保證齒輪與軸配合有良好的對中性,選其配合為H7/r6.滾動軸承與軸的周向配合采用較緊的過盈配合來保證,選軸直徑尺寸公差為m6.3.2.4軸的結(jié)構(gòu)工藝性取軸端倒角為245度，各軸肩的圓角半徑如圖所示。鍵槽位于同一軸線3.2.5繪制軸的結(jié)構(gòu)裝配草圖如圖143.4軸的受力分析3.4.1計算軸的受力3.4.2作軸的計算簡圖 圖15 軸的計算簡圖 在確定軸承的支點位置時，根據(jù)30313圓錐滾子軸承查手冊得a=29mm,齒寬中點居左支點距離L2=(80/2-4+64-29)mm=71mm,齒寬中點居右支點距離為L3=(80/2+12+82+36-29)mm=141mm。3.4.3計算軸的支反力 水平面支反力垂直面支反力3.4.4計算軸的彎矩，作出彎矩圖。截面C處的水平彎矩截面C處的垂直彎矩分別作水平彎矩圖和垂直彎矩圖 圖16 軸的水平彎矩圖 圖17 軸的垂直彎矩圖截面C處的合成彎矩作合成彎矩圖 圖18 軸的合成彎矩圖3.4.5作轉(zhuǎn)矩圖 圖19 軸的扭矩圖3.5按彎扭組合強度較核軸的強度 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面的強度。必要時也對其它危險界面（彎矩較大且軸徑較小的截面）進行強度校核。根據(jù)公式式中 -軸的彎扭組合計算應(yīng)力，單位MPa;W-抗彎截面系數(shù)，單位為；-對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力，其值可查書機械設(shè)計第四章表14-2。取=0.6（單向轉(zhuǎn)動，考慮起動、停車的影響，轉(zhuǎn)矩按脈動變化），則有故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。3.6繪制軸的工作圖，如CAD圖軸。第4章 齒輪箱齒輪傳動的設(shè)計4.1選擇齒輪的類型、材料及齒數(shù) 由于齒輪箱只起將傳動分配的作用，而不起減速作用，所以各齒輪齒數(shù)和齒輪大小均相等。 根據(jù)機械設(shè)計書中的表81選擇齒輪材料均為40Cr,調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度范圍為4855HRC,平均值為52HRC。 選齒數(shù)均為22。4.2按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 閉式傳動的齒輪，主要失效形式是輪齒折斷和齒面點蝕。因此首先按齒根彎曲疲勞設(shè)計。 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)Kt=2.0。（2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（3）由機械設(shè)計書中的表86選取齒寬系數(shù)（非對稱布置）。（4）由機械設(shè)計書中的圖8-17、圖8-18查得齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)為：。（5）由機械設(shè)計書中的圖8-22d按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強度極限。（6）由機械設(shè)計書中的圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。（7）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù),可得。（8） 計算齒輪的, ；（9）計算模數(shù)mt。取為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm.4.3 修正計算結(jié)果（1） 確定齒輪分度圓直徑.（2） 計算圓周速度。（3） 由機械設(shè)計書中的表8-8選8級精度。（4） 確定齒寬。（5） 確定載荷系數(shù)K.。由機械設(shè)計書中的表8-2查得使用系數(shù)KA=1;由機械設(shè)計書中的圖8-6查得動載系數(shù)Kv=1.2。 由機械設(shè)計書中的表8-3查得齒間載荷分配系數(shù).由機械設(shè)計書中的表8-4查得齒向載荷分配系數(shù)（近似按6級精度來查，并適當(dāng)放大）；，由機械設(shè)計書中的圖8-12查得.,與試選Kt=2.0接近相等且稍小，可以不修正計算結(jié)果。4.4 計算幾何尺寸（1） 模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。（2） 齒數(shù)均取為22.（3） 分度圓直徑d=mz=32266mm.（4） 齒寬。4.5校核齒面接觸疲勞強度（1） .（2） 由機械設(shè)計書中的表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)（均采用鍛鋼制造）。（3） 由機械設(shè)計書中的圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。（4） 由機械設(shè)計書中的圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù).（5） 由機械設(shè)計書中的圖8-21e按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限。（6） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)SH=1,由機械設(shè)計書中的公式8-11得。（7） 由機械設(shè)計書中的公式8-7，代入H得：所以強度足夠。4.6齒輪傳動的潤滑 齒輪傳動時，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動力消耗，降低傳動效率，則就需要考慮齒輪的潤滑。對于閉式齒輪傳動，由于，所以將大齒輪輪齒浸入油池中進行浸油潤滑。這樣齒輪傳動時就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將油甩到箱壁上，借以散熱。齒輪浸入油中的深度不超過一個齒高，但不小于10mm。第5章 齒輪箱聯(lián)軸器的選用5.1 聯(lián)軸器的工作情況 聯(lián)軸器連接的兩軸常屬于兩個不同的機械或部件，由于制造和安裝的誤差，運轉(zhuǎn)時零件的受載變形、軸承的磨損。溫度的變化、基礎(chǔ)下沉和傳動零件的不平衡等原因，都可使被連接的兩軸相對位置發(fā)生變化，出現(xiàn)相對位移和偏斜。如果聯(lián)軸器對上述各種偏差沒有適應(yīng)能力，將會產(chǎn)生附加動載荷，使機器的工作情況惡化。由于上述原因，聯(lián)軸器應(yīng)具有下述功能：1） 能補償兩軸線的偏斜和相對位移；2） 當(dāng)傳動沖擊載荷和振動載荷時具有緩沖和吸震的能力；3） 能保護機器不致因過載而損壞。5.2 聯(lián)軸器的分類 聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器三大類。 撓性聯(lián)軸器可分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器、非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和組合彈性元件撓性聯(lián)軸器。后三類撓性聯(lián)軸器內(nèi)部包含有彈性元件，因而具有緩沖減振的能力。制造彈性元件的材料由金屬和非金屬兩類。非金屬材料有橡膠、塑料等，其特點是質(zhì)量小、價格低減震能力強，特別適用于工作載荷有較大變化的場合。我選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。彈性套聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)相似，只是用套用彈性套的柱銷代替了連接螺栓半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形和圓錐形。半聯(lián)軸器的材料常用HT200,柱銷材料多用45鋼，彈性套采用耐油橡膠制成。根據(jù)電機軸的直徑為80mm,經(jīng)查閱機械設(shè)計課程設(shè)計第302頁選取型號為YL13彈性套柱銷聯(lián)軸器。第6章 齒輪箱軸承的選用和壽命計算6.1 軸承類型的選擇 選用角接觸球軸承，因為其結(jié)構(gòu)簡單、價格較低。根據(jù)齒輪箱軸的直徑，查閱機械設(shè)計課程設(shè)計第286頁選取代號為70000C型軸承。6.2 軸承的壽命計算 6.2.1 軸承壽命的計算公式及參數(shù)選取根據(jù)軸的直徑尺寸選擇合適的軸承型號，由機械設(shè)計第134頁公式4-29:可知,要求壽命需要確定n,，P,C的值。n為軸承轉(zhuǎn)數(shù)，又軸承轉(zhuǎn)數(shù)等于軸的轉(zhuǎn)數(shù)，所以n=104r/min;根據(jù)軸承樣本可以查得基本額定動負(fù)荷值C=30500N；由于機架輥軸承在高于125下工作，應(yīng)該采用經(jīng)過較高溫度回火處理的高溫軸承，根據(jù)軸承的工作溫度，可以查得溫度系數(shù)ft=0.95；為壽命指數(shù)，對于圓錐滾子軸承=；P為當(dāng)量動負(fù)荷，它可由公式：求得，其中為負(fù)荷系數(shù)，可取=1.51.8;為溫度系數(shù)，=1;X為徑向系數(shù)，根據(jù)的比值由軸承樣本查的X=0.56;Y為軸向系數(shù)，由軸承樣本查得Y=1.933;Fr為軸承徑向負(fù)荷，經(jīng)過受力分析可以求出為225KN；為軸承軸向負(fù)荷，由經(jīng)驗公式=0.1Fr。;根據(jù)軸承樣本可以查得基本額定動負(fù)荷值C=30500N，C0=20000N.6.2.2 求兩軸承受到的徑向載荷將軸承部件受到的空間力系分解為鉛垂面(圖b)和水平面(圖c)兩個平行力系。其中：中的Ft為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；圖a中的FA亦為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到作用于軸線上。有受力分析可知：6.2.3 求兩軸承的計算軸向力.對于70000C型軸承，按機械設(shè)計書中的表127，軸承的派生軸向力，其中，e為機械設(shè)計書中的表125中的判斷系數(shù)，其值由的大小確定，先初取e=0.4,因此可估算因為所以軸承一壓緊，軸承二放松。按機械設(shè)計書中的公式128，得 6.2.4 求軸承的當(dāng)量動載荷因為 由機械設(shè)計書中的表125分別進行查表和插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對于軸承一：對于軸承二：因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，由機械設(shè)計書中的表126，可得取,則6.2.5 驗算軸承壽命因為,所以按軸承1的受力大小算得參考文獻1黃慶學(xué)主編.軋鋼機械設(shè)計M.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.2張小平，秦建平主編.軋制原理M.北京:冶金機械出版社,2006.3濮良貴主編.機械設(shè)計M.北京：高等教育出版社，2006.4陸鳳儀、鐘守炎主編。機械設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，2007。5王旭、王積森主編。機械設(shè)計課程設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，2007.6趙懈來主編。寬厚板軋機安裝方式的討論。東北大學(xué)，2009。7胡娟主編.二輥軋機機架輥損壞原因分析及改造.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009.8王澤主編。新型熱連軋技術(shù).一重技術(shù)，2007.9周昌勇主編.熱軋機架輥密封分析與改進.東北大學(xué)，2003.10馬東浩主編.800軋機機架輥工況系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)改進.北京科技大學(xué)，2007.11劉鴻文主編.材料力學(xué)M.上冊,第四版.北京：高等教育出版社，2004.12王延溥主編.軋鋼工藝學(xué)M.北京：冶金工業(yè)出版社，1981.13大連理工大學(xué)工程畫教研室編.機械制圖M.第五版.北京:高等教育出版社,2004.14王延溥主編.軋鋼工藝學(xué)M.北京：冶金工業(yè)出版社，1981.附錄翻譯：阿計算和冷的實驗研究對鋁合金軋制邊緣開裂本文件確認(rèn)了各種造型的問題是必要的成功模擬在冷軋過程中通過比較試驗，對鋁合金它。它結(jié)合有限元模擬大量使用實驗研究Abaqus中/明確的商業(yè)有限元程序，以確定和評估模型參數(shù)，如材料的性能和摩擦的法律。損傷模型納入在數(shù)值模擬，通過使用損害，例如，變量可塑性居爾松- Tvergaard不斷發(fā)展的孔隙度和型Cockcroft模型與損害萊瑟姆塑料方面的工作。三維模型的預(yù)測進行了比較，從二維預(yù)測模型來理解預(yù)測的壓力，壓力的二維模擬的局限性和不斷發(fā)展的損害的冷軋帶鋼。 日期：10.1115/1.1645877.1引言冷軋過程中的基本要素之一制造板材，片材和鋁箔產(chǎn)品，其合金。邊緣裂縫，如圖所示。 1，是一種常用觀察到的現(xiàn)象在寒冷的鋁軋制過程合金。隨后的邊緣破裂導(dǎo)致材料修剪生產(chǎn)率的顯著損失。在一個典型的鋁軋制廠，只有約50，使得原始材料到最終產(chǎn)品形式。在其余的材料丟失的不同階段在生產(chǎn)過程和返回到熔爐。邊緣修剪代表了這個生產(chǎn)力損失很大一部分。金屬在冷軋現(xiàn)象的失敗和韌性合金是復(fù)雜的。這取決于如卷宏觀因素幾何，軋制速度，減少比例或通過的時間表，潤滑或摩擦，合金和脾氣，以及力學(xué)性能以及對諸如表面微觀結(jié)構(gòu)和微觀因素微地形。的滾動模式之一，是最早提出由馮卡門 1在1925年使用庫侖摩擦定律干滑，對輥之間的相互作用會計和工件。不同的建模分析方法軋制過程，包括二維板坯分析已經(jīng)提出自1940年的。不同的接口摩擦條件已經(jīng)考慮這些分析，2。例如，Siebel 3建議恒定摩擦力的接口，而奧羅萬和帕斯科 4假設(shè)堅持對整個界面。灘井 5提出了干滑倒在入口，堅持在結(jié)合退出。福特和布蘭德 6考慮這些算法，沿與希爾衍生 7開發(fā)一個實驗數(shù)據(jù)確定近似輥力和力矩的方法平均庫侖摩擦系數(shù)，得出的考慮對前滑。這種方法具有較好的協(xié)議與實驗結(jié)果仍是用于工業(yè)作為一個相對簡單的方法來計算輥力和力矩 8。雖然這些二維分析模型發(fā)現(xiàn)大量利用工業(yè)申請 9,10，有限元應(yīng)用方法已經(jīng)變得更加普遍，在模擬金屬形成過程，因為它在準(zhǔn)確預(yù)測能力過程變量的細(xì)節(jié)。甲有限元大批已開發(fā)的軋制過程模型基本上二維，如羅的 11調(diào)查不同摩擦模型和Jeswiet和格林的調(diào)查 12曲率在軋制過程。隨著計算機的增加處理能力，三維模型的使用最近贏得了聲望由于其準(zhǔn)確描繪非平面變量。三維模型也被用于調(diào)查從輥表面的磨擦力參數(shù)的考慮和表面的壓力 13,14。三維模型允許調(diào)查對不能在兩個方面考慮的影響，如凹輥形狀 15，滾動條和李中林同江等人組成的肋骨。 16和板邊的熊等。 17。如在鍛造成形軋制，加工產(chǎn)品質(zhì)量或擠壓會有不利影響方面的維精度，表面光潔度和材料的完整性，由于微觀變性。這是引發(fā)粒子碎片或取消凝聚力的粒子基體界面，然后按地區(qū)本地化的塑性應(yīng)變，由于經(jīng)濟增長和聚結(jié)對微腔，并最終主導(dǎo)推動裂縫在斷裂過程。在滾動實驗，小森 18已調(diào)查人字的表面缺陷，Gjnnes形成和安德森 19已經(jīng)調(diào)查了溝槽的形成和帶狀皰疹和Kenmochi等。 20效果調(diào)查表面亮度微觀機制。對有重大影響韌性斷裂的孔洞成核，生長和聚結(jié)現(xiàn)象，經(jīng)治療后已通過各種模式，例如，通過模麥克林托克 21，賴斯和特雷西 22，居爾松- Tvergaard模型 23-25。這些模型已經(jīng)用在一些金屬形成失敗的預(yù)測，例如，中央在擠壓過程中爆裂 26,27，微孔洞成核，生長和聚結(jié)在管脹 28。從邊緣開裂，考慮的因素使用具有很大程度的韌性損傷指標(biāo)拉伸變形已經(jīng)被證明是有效的，在 29。該預(yù)測這些模型的能力是好的方面應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，延展性和應(yīng)變的故障，在某些情況下盡管后者超過預(yù)測的。本文件確認(rèn)了各種造型的問題，是必要的成功模擬了冷軋過程和理解對損害中的作