鋼管課程設(shè)計(jì)模板

1、遼 寧 科 技 大 學(xué)鋼管課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)院系: 材冶學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 材控10-2班 學(xué)生姓名: 王文言 指導(dǎo)教師: 李激光 2013 年 01 月 6 號(hào) 目錄一前言- 2 -二、鋼管設(shè)計(jì)任務(wù)書- 4 -三、140機(jī)組生產(chǎn)工藝概述- 5 -（一）主要設(shè)備- 5 -（二）工藝流程- 6 -（三）工藝要求- 6 -四、軋制表的制定- 17 -（一）軋管機(jī)- 17 - (二)穿孔機(jī)- 18 - (三)均整機(jī)- 18 - (四)定徑機(jī)- 19 - (五)軋制表繪制- 20 -五、穿孔機(jī)設(shè)計(jì)、力能參數(shù)及強(qiáng)度校核- 21 -5.1 穿孔機(jī)的軋輥設(shè)計(jì)- 21 -5.2穿孔機(jī)頂頭設(shè)計(jì)- 24 -5.3 穿

2、孔機(jī)能力參數(shù)計(jì)算- 27 -5.3 加熱爐能力校核- 34 -六、結(jié)語(yǔ)- 35 -七、重要參考文獻(xiàn)- 37 -一前言 無(wú)縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的圓形、方形、矩形鋼材。是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷拔制成。無(wú)縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕。 作為一種經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，無(wú)縫鋼管在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的地位，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、鍋爐、電站、船舶、機(jī)械制造、汽車、航空航天、能源、地質(zhì)、建筑及軍工等各個(gè)部門。 鞍鋼無(wú)縫鋼管廠是新中國(guó)第一座無(wú)縫鋼管廠，是新中國(guó)第一根鋼管的誕生地。鞍鋼無(wú)縫鋼管廠自1

3、953年12月26號(hào)建成投產(chǎn)至今，為新中國(guó)無(wú)縫鋼管廠工業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。在過去的五十多年里，鞍鋼無(wú)縫廠從只有一條140自動(dòng)軋管機(jī)組生產(chǎn)線發(fā)展成為具有219自動(dòng)軋管機(jī)組133圓盤延伸軋管機(jī)組159MPM連軋機(jī)組177PQF連軋機(jī)組等多條生產(chǎn)線的鋼管廠。我們這次關(guān)于鋼管的課程設(shè)計(jì)，將參照鞍鋼的無(wú)縫鋼管廠的140自動(dòng)軋管機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)。 鋼管的生產(chǎn)工藝及其設(shè)計(jì)是我們材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生必須掌握的內(nèi)容。希望通過這課程設(shè)計(jì)，我們能充分掌握工藝及設(shè)計(jì)，并能與具體實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，為將來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。 通過這次設(shè)計(jì)也能提高我們的設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也有助于我們深入了解鋼管的生產(chǎn)工藝及其原理。但由于時(shí)間比較短，

4、尤其缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，其中錯(cuò)誤在所難免請(qǐng)?zhí)岢鲋刚?。二、鋼管設(shè)計(jì)任務(wù)書成品尺寸：114×10坯料尺寸：110材質(zhì)：Q195指導(dǎo)教師：。 。三、140機(jī)組生產(chǎn)工藝概述（一）主要設(shè)備1.1000噸剪斷機(jī)一臺(tái)（或1600噸剪斷機(jī)）2. 定心機(jī)兩臺(tái)3. 炮彈風(fēng)機(jī)熱定心機(jī)一臺(tái)4. 中徑17m的環(huán)形加熱爐一座5. 850×500曼氏穿孔機(jī)一臺(tái)6. 730×1680自動(dòng)軋管機(jī)一臺(tái)7. 850×600桶式均整機(jī)一臺(tái)8. 5600×11800步進(jìn)梁式再加熱爐一座9. 430×255五架定徑機(jī)10. 430×255二十架減徑機(jī)11. 11000

5、15;16800 1號(hào)冷卻臺(tái)一個(gè)；31500 16800 2號(hào)冷卻臺(tái)一個(gè)12. 168mm七輥矯直機(jī)兩臺(tái)13. 115切管機(jī)八臺(tái)14. 6UTH42.7168mm切管機(jī)二臺(tái)（二）工藝流程原料剪斷加熱定心穿孔軋管均整定徑冷卻矯直吹風(fēng)切頭 再加熱減徑取樣檢查包裝入庫(kù)（三）工藝要求1. 原料： 鞍鋼無(wú)縫鋼管廠的原料主要是連鑄連軋圓管坯。連鑄連軋圓管坯具有成本低、能耗少、組織性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是管坯發(fā)展的主流。也是鋼管實(shí)現(xiàn)連鑄連軋的首要條件。鋼管生產(chǎn)對(duì)坯料的要求非常嚴(yán)格，加工之前一定要對(duì)坯料進(jìn)行檢查和清理，這樣才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。管坯最常見的缺陷就是氧化層，生產(chǎn)中常用火焰槍清理或者用砂輪群清理。 本次設(shè)

6、計(jì)采用的原料材質(zhì)：Q195 尺寸：110 Q195的化學(xué)成分及力學(xué)性能：Q195的化學(xué)成分牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiSPQ195-0.060.120.250.500.300.050.045Q195的力學(xué)性能牌號(hào)拉力強(qiáng)度Mpa屈服點(diǎn)Mpa伸長(zhǎng)率%Q195315430195332. 剪斷：目的是將坯料剪切成要求的長(zhǎng)度。剪斷設(shè)備:1000噸剪斷機(jī)設(shè)備性能：a.公稱能力1000噸 b.上剪刃行程140mm c.剪切次數(shù)8次/分 d.電機(jī)功率：95千瓦 n=750轉(zhuǎn)/分 e.主減速機(jī)軸：人字齒輪軸 M=10 Z=25 DH =250mm剪刃材質(zhì)：6GrW2S要求：剪斷時(shí)不允許坯料出現(xiàn)端

7、部裂紋，切斜度前端不允許超過8mm，后端不允許超過10mm,壓扁度不得超過管坯公稱直徑8%.3.加熱:加熱的目的是為了提高塑性、韌性，降低變形抗力，減小機(jī)械電器負(fù)荷，節(jié)省能源消耗。將坯料加熱到一定的溫度范圍對(duì)于保證其穿孔性能是至關(guān)重要的。管坯加熱時(shí)應(yīng)保證加熱溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)，特別是對(duì)加熱范圍較窄的合金鋼和高合金鋼，同時(shí)沿管坯縱向和橫向加熱要均勻，否則穿孔時(shí)容易造成鋼管壁厚不均，穿破或引起軋卡。設(shè)備：中徑17m的環(huán)形加熱爐 決定斜軋穿孔時(shí)管坯的加熱溫度的基本依據(jù)是：保證 毛管穿出溫度在該鋼號(hào)的塑性最好的溫度范圍內(nèi)。 確定合理的加熱溫度應(yīng)該考慮如下因素：1） 溫度過高產(chǎn)生過熱和過燒，當(dāng)金屬過熱時(shí)

8、晶粒長(zhǎng)得很大，從而降低了金屬的塑性，過燒時(shí)使晶界融化，金屬變脆。2） 考慮在自動(dòng)軋管機(jī)上的終軋溫度。因?yàn)榻K軋溫度對(duì)產(chǎn)品的影響很大。3） 溫度過高，鋼的表面脫碳嚴(yán)重。4） 考慮金屬的燒損和鋼管表面質(zhì)量。溫度愈高，氧化鐵皮愈厚，過厚的氧化鐵皮不但增加了金屬消耗，也會(huì)穿孔帶來(lái)困難，氧化鐵皮扎入金屬中，將降低鋼管的表面質(zhì)量。5） 考慮金屬在加熱過程中的組織變化。6） 考慮穿孔過程中的升溫情況。7） 考慮軋制成品的規(guī)格，軋制厚壁管因?yàn)闇亟敌∫话慵訜釡囟瓤缮缘汀?） 管坯加熱溫度和穿孔頂頭材質(zhì)有關(guān)，用鉬基頂頭穿孔，加熱溫度要低8090?？紤]到本設(shè)計(jì)的典型產(chǎn)品的可穿性，并結(jié)合鞍鋼的現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中取加熱

9、溫度為：t=1250。4.熱定心：定心指在管坯前段斷面的中心部位形成有一定尺寸的漏斗形狀的孔穴，便于穿孔時(shí)頂頭對(duì)準(zhǔn)坯料斷面中心，減少穿孔后毛管的壁厚不均；減少的扭過頭的阻力，便于二次咬入。熱定心機(jī)一般安裝在加熱爐與穿孔機(jī)之間，利用壓縮空氣或液壓方式帶動(dòng)沖頭沖孔，七結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高應(yīng)用呢比較廣泛。 熱定心設(shè)備：炮彈式風(fēng)動(dòng)熱定心機(jī) 設(shè)備性能：1）沖擊速度68m/s 2) 定心深度： 1225mm 3）定心直徑：4050mm 4) 打眼力：2400公斤5.穿孔：目的是將實(shí)心的管坯穿成要求規(guī)格的空心毛管。斜軋穿孔機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的穿孔設(shè)備，包括曼氏穿孔機(jī)、狄舍爾穿孔機(jī)、菌氏穿孔機(jī)以及三輥穿孔機(jī)。本次

10、設(shè)計(jì)采用的是曼氏穿孔機(jī)。曼氏穿孔機(jī)的特點(diǎn)是對(duì)心性能好，毛管壁厚較為均勻，延伸系數(shù)=1.254.5。設(shè)備性能：主電機(jī)：N=200KW.n=200400轉(zhuǎn)/分，U=750V，I額=2850A 主減速機(jī)傳動(dòng)比：i=2.586.軋管：目的是消除螺旋形壁厚不均，并實(shí)現(xiàn)穿孔后的鋼管壁厚減薄起延伸作用獲得外徑，平均壁厚符合要求的鋼管。設(shè)備性能:壓下裝置：1. 上壓下螺絲，從原位算起向上最大行程210mm,向下最大行程60mm.2. 螺絲升降速度：1.9m/s3. 減速機(jī)傳動(dòng)比：i=1544. 電機(jī)功率：N=11KW轉(zhuǎn)速：n=715轉(zhuǎn)/分回送輥裝置：1.電機(jī)功率：N=55KW 2.減速機(jī)傳動(dòng)比：i=3 3.輥

11、直徑540600mm 輥身長(zhǎng)1680mm 主電機(jī)；功率P=880KW 轉(zhuǎn)速n=400500轉(zhuǎn)/分 額定電流I=1270A 允許最大電流Imax=2700A 跳閘電流I=2000A主減速機(jī)：主動(dòng)軸最大力矩M=6.64噸·米 飛輪力矩GD2=20噸·米2 傳動(dòng)比 i=5.67 模數(shù)Mn =16 主動(dòng)齒輪數(shù)Z1= 30 被動(dòng)齒輪數(shù)Z2=70 齒輪寬度B=880mm 高速軸及飛輪重G=10.65噸 人字齒輪機(jī)座：傳遞扭力矩M齒輪轉(zhuǎn)速n齒數(shù)Z1=Z2模數(shù)Mn寬度B50噸·米66.1132.2轉(zhuǎn)/分29201120mm操作：1按調(diào)整規(guī)程及軋制表進(jìn)行調(diào)整及選擇軋制工具 2管應(yīng)被

12、順利平穩(wěn)咬入前端嘴圓，后端平齊 3軋出的管子尺寸與軋制表要相等 4電機(jī)負(fù)荷未超出規(guī)定范圍 5用雙槽單軋跟蹤軋制的方法軋制，第二道軋制需要將管子翻轉(zhuǎn)90°7.均整：目的是輾平管壁的局部耳子、直道，使軋管后的荒管擴(kuò)徑、變圓比并精整內(nèi)外表面。主要設(shè)備及技術(shù)要求：主電機(jī)：功率P轉(zhuǎn)速n電壓U額定電流 I額跳閘電流 I跳閘允許電流 I允許404.25KW500750轉(zhuǎn)/分750V750A1300A750A主減速機(jī)：中心距a主動(dòng)輪齒數(shù)Z1被動(dòng)輪齒數(shù)Z2傳動(dòng)比i800mm311484.588.定（減）徑機(jī)鋼管定徑、減徑（或張力減徑）過程是空心體不帶芯棒的連軋。定徑的任務(wù)是在較小的總減徑率條件下，將鋼

13、管軋成具有要求尺寸精度和真圓度的成品管，減徑除了起定徑作用外，還有較大的減徑率。實(shí)現(xiàn)大管料生產(chǎn)小口徑鋼管的目的，主要用二輥定、減徑機(jī)。目的是清除均整后的鋼管的外徑不圓，滿足技術(shù)條件的規(guī)定。 定徑機(jī)孔型圖主要設(shè)備技術(shù)性能：電機(jī)功率P機(jī)架數(shù)n機(jī)架間距a產(chǎn)品范圍外徑D壁厚s55.125KW51200mm89168mm425mm要求：1 按軋機(jī)規(guī)程進(jìn)行軋輥安裝，各架孔型中心線必須調(diào)整一致，且與軋制線一致。 2 機(jī)器調(diào)整必須按軋制表準(zhǔn)確進(jìn)行，不準(zhǔn)兩棍傾斜及錯(cuò)位。 3電機(jī)不超負(fù)荷。9.冷卻：目的是將定徑后的熱軋管均勻冷卻在100160ºC以下，便于矯直。設(shè)備能力及技術(shù)性能：1）1#、2#冷卻臺(tái)電

14、動(dòng)機(jī)功率N=4.5KW 轉(zhuǎn)速n=4501800 轉(zhuǎn)/分2）1#、2#冷卻臺(tái)鏈輪直徑D=650mm 鏈條間距a=1200mm 軋道間距b=600mm3） 減速機(jī)傳動(dòng)比i=18.244） 鏈條移動(dòng)速度v=0.00850.033m/s5） 二次冷卻溫度T=50100ºC6） 冷卻臺(tái)尺寸：寬度=16800mm 長(zhǎng)度：1#=11000mm 2#=31500mm7） 冷卻時(shí)間：1# 5.521.5分鐘 2# 1621分鐘8） 斜度：12%10.矯直：目的是用來(lái)矯直冷卻后的鋼管并能清除部分鋼管橢圓度，采用“彎曲壓扁”方式矯直鋼管。嚴(yán)禁用矯直機(jī)減小鋼管直徑。 主要設(shè)備技術(shù)性能： 1）矯直機(jī)型號(hào)：&#

15、248;168mm矯直機(jī) 2）矯直速度：1380m/min 3)最大矯直力：226噸 4）矯直精度1mm/m 5)主電機(jī)：N=90KW V額=440V I額=221A n=01500 轉(zhuǎn)/分 6)減速比 i=1/9.851 7)主動(dòng)輥尺寸：ø380×560mm 被動(dòng)輥尺寸：ø320×480mm 8)軋輥角度可調(diào)范圍：27º35º 9）主動(dòng)輥間距=900mm 主動(dòng)輥與被動(dòng)輥間距=820mm11.吹風(fēng)：目的是用高壓氣將灰塵吹盡，以便切管。12.切頭：（一）6uTH切管機(jī) 作用：切斷無(wú)縫管端頭，并對(duì)端頭倒棱。 可加工管坯范圍：鋼制10#45

16、#及屈服點(diǎn)不超過 95kg/mm2的合金鋼 規(guī)格：D0=57168mm s=3.540mm l前=16mm l均后=5.515mm 重量Qmax1500kg (二)2115型切管機(jī)用途及產(chǎn)品范圍：本品與附屬升降臺(tái)配合，專門用于切除鋼管的兩端或 中間切斷，并能把鋼管截成定尺或倍尺長(zhǎng)度。切管規(guī)格范圍：D外=38195mm s20mm l=414mm 設(shè)備技術(shù)性能：主軸軸套內(nèi)孔直徑：ø180mm 主軸中心線離地高度：1100mm 刀架最大行程：75mm 進(jìn)退刀速度：rmax=3.6m/min nmax=3.8m/min ni=15150mm/min 主傳動(dòng)電機(jī):P=10KW n=960轉(zhuǎn)/

17、分 刀臺(tái)傾斜角為10º 重量：6400kg13.檢查與包裝：它包括橫斷面尺寸精度的檢測(cè)，表面質(zhì)量檢查和無(wú)損探傷。取樣進(jìn)行物理機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、長(zhǎng)度測(cè)量、打印、表面涂油、打捆、包裝和稱重。經(jīng)檢查不合格的鋼管，視其缺陷的嚴(yán)重程度或報(bào)廢或改尺，或重新返回精整。這是保證質(zhì)量的重要措施之一。四、軋制表的制定本次設(shè)計(jì)采用中間開花法制定軋制表： 已知條件：成品尺寸：ø114×10 材質(zhì)：Q195 管坯：ø110（一）軋管機(jī) 軋管機(jī)的壁厚：S軋=S成=10mm 外徑：D軋=H軋槽高=114mm 內(nèi)徑：d軋=D軋-2S軋=114-2×10=94mm 軋管頂

18、頭直徑：二道次軋''=d軋=94mm 一道次軋'=軋''+(13)=94+2=96mm （厚壁管取大值，薄壁管取小值） 頂桿直徑：桿=軋''-（815）=94-12=82mm 總延伸系數(shù)： K為燒損系數(shù)，碳鋼K=0.970.98 (二)穿孔機(jī)5毛管外徑：Dm=(1.031.08)D軋=1.05x114=119.7mm 取Dm=120mm毛管壁厚：Sm=S軋+（35）=10+4=14mm毛管內(nèi)徑：dm=Dm-2Sm=120-2x14=92mm頂頭直徑：穿=dm- (415)=92-6=86mmk穿：內(nèi)擴(kuò)徑值 一般機(jī)組：415mm 大型機(jī)組：

19、1015mm 小型機(jī)組：47mm軋輥間距：B=D坯-（1015%）D坯=110-12%x110=97mm絕對(duì)壓下量：h= D坯-B=110-97=13mm導(dǎo)板間距：l=H+(02)=114+1=115mm延伸系數(shù)：橢圓度系數(shù)：(三)均整機(jī)外徑：D均=D軋-(35)=114+4=118mm壁厚：S均=S軋=10mm內(nèi)徑：d均=D均-2S均=118-2x10=98mm頂頭直徑：均頂頭=''軋+（14）=94+2=96mm頂桿直徑：均頂桿=''均頂頭+(23)=82+3=85mm軋輥間距：B=均頂頭+2S均=96+2x10=116mm導(dǎo)板間距：l=2D均-B=2x11

20、8-116=120mm橢圓度系數(shù)：延伸系數(shù)：(四)定徑機(jī)1) 定徑機(jī)外徑D定： D定=（1.011.015）D成=1.013x114=112.54mm2) 定徑管壁厚S定：S定=S成=10mm3) 定徑管內(nèi)徑d定：d定=D定-2S定=112.54-2×10=92.54mm4) 各機(jī)架鋼管外徑（詳見定徑機(jī)設(shè)計(jì)）第5架D5= D定=112.54mm第4架D4=D5+(02)=112.54mm第3架D3=D4+(0.010.05)D定=115.9mm第2架D2=D3+(0.010.05)D定=119.3mm第1架D1=D2+(0.010.05)D定=122.7mm5) 延伸系數(shù)µ

21、定：(五)軋制表繪制設(shè)備名稱參數(shù)數(shù)值設(shè)備名稱參數(shù)數(shù)值穿孔機(jī)外徑D毛120mm軋管機(jī)孔型高度H114mm壁厚S毛14mm外徑D軋114mm內(nèi)徑d毛92mm壁厚S軋10mm頂頭直徑毛86mm內(nèi)徑d軋94mm軋輥距離Bck97mm頂頭直徑軋=116mm導(dǎo)板距離Lck115mm=114mm頂桿位置y113.08mm頂桿直徑D頂82mm延伸系數(shù)µ穿2.0延伸系數(shù)µ軋1.43均整機(jī)外徑D均118mm定徑機(jī)外徑D1122.7mm壁厚S均10mm外徑D2119.3mm內(nèi)徑d均98mm外徑D3115.9mm頂頭直徑均96mm外徑D4112.54mm軋輥距離b均116mm外徑D5112.54m

22、m導(dǎo)板距離L均120mm內(nèi)徑d定92.5mm頂桿直徑D頂85mm壁厚S定10mm延伸系數(shù)µ均1.04延伸系數(shù)µ定1.04五、穿孔機(jī)設(shè)計(jì)、力能參數(shù)及強(qiáng)度校核5.1 穿孔機(jī)的軋輥設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)整是影響工藝過程的決定性因素之一。對(duì)各種穿孔機(jī)和軋管機(jī)的工具設(shè)計(jì)和調(diào)整要求是： 1.咬入條件良好，穿孔過程進(jìn)行順利； 2.毛管或者鋼管筆直，內(nèi)外表面質(zhì)量好，幾何尺寸符合要求； 3.單位能耗小，軋機(jī)符合負(fù)荷在允許的條件下； 4.工具壽命高，磨損均勻； 5.機(jī)組生產(chǎn)率高。工具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定工具形狀和主要尺寸，并選擇工具材質(zhì)及技術(shù)要求。（1） 輥徑D輥徑：軋輥輥軸直徑D首先從咬入條件

23、和提高穿孔率的要求為出發(fā)點(diǎn)來(lái)選擇，然后再?gòu)?fù)核其強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)現(xiàn)有穿孔機(jī)分析： 其中Dp穿孔機(jī)的管坯最大直徑。 本設(shè)計(jì)中采用140自動(dòng)式軋管機(jī)組，Dpmax=160mm ； 故取 D=1000mm（2） 輥身長(zhǎng)度L：以滿足工藝對(duì)管坯直徑壓下量和毛管外徑量的要求為依據(jù)來(lái)確定。L=L1+L2+L3； ；式中：Dpmax 該穿孔機(jī)的管坯直徑壓下量最大值。 （Dk+Dp）max該穿孔機(jī)的出口處毛管外擴(kuò)量最大值 R1,R2端面圓角半徑，取1525mm，由于0時(shí)的變形區(qū)長(zhǎng)將比=0時(shí)的短些，因此不考慮R1、R2。對(duì)于140自動(dòng)軋管機(jī)組，入口錐角1=3o3.5o，出口錐角2=3o3.5o 。本設(shè)計(jì)中?。?=3o

24、，2=3.5o 。DPmax=63mm，(Dk+DP)max=23mm代入數(shù)據(jù)有：軋制帶長(zhǎng)度L3與角1和2的大小有關(guān)，L3一般為020mm，當(dāng)1和2值很小時(shí)，可取L3=0，兩錐間用大圓弧過渡。本設(shè)計(jì)L1取600mm，L2取210mm，L3=0,1=3º,2=3.5º。 L=L1+L2+l3=600+210+0=810mm輥徑直徑d=（0.50.55）D=（500550）mm 取d=500mm輥徑長(zhǎng)l=（0.81.0）d=（400500）mm 取450mm綜上可得，穿孔機(jī)軋輥主要參數(shù)和形狀如表5.2及圖5.1 。表5.2 穿孔機(jī)軋輥主要參數(shù)名稱參數(shù)輥徑D1000mm輥身長(zhǎng)度L

25、810mm輥徑直徑d500mm輥徑長(zhǎng)l450mm入口錐角13o出口錐角23.5o穿孔機(jī)軋輥參數(shù)如表5.3所示：表5.3軋輥主要參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)軋輥材質(zhì)65Mn重量1.83（噸/個(gè)）軋輥硬度HB141-184生產(chǎn)中傾角5º12º5.2穿孔機(jī)頂頭設(shè)計(jì) （1） 各部分尺寸確定1） 頂頭直徑由軋制確定穿孔機(jī)頂頭直徑D頂頭：Dt=dm-dk=92-（515）=7787mmdk擴(kuò)徑值 故取Dt=80mm2） 鼻部直徑d0，過渡圓弧ro，鼻部長(zhǎng)度loD0=（0.150.25）D坯=0.2×110=22mmr0=d0/2=11mm (5.37)l0=(0.81.0)d0=0.

26、9×22=19.8mm (5.38)3）穿孔錐長(zhǎng)度l1 由l1Dt=12.5 (5.39) 所以，l1=1.5Dt=1.5×80=120mm 直徑D1和穿孔輪廓母線的圓弧半徑R為： D1=Dt-2l2tan2 (5.40) 故D1=80-2×45×tan3.50=74.5mm 4）均整錐長(zhǎng)度l2 l2=(1.51.75)Zch （5.41） 式中 Zch毛管出口的1n 轉(zhuǎn)螺距，26.59mm Sx軸向滑動(dòng)系數(shù) Sy切向滑動(dòng)系數(shù)，SxSy =0.8 軋輥送進(jìn)角，=100 n軋機(jī)的軋輥數(shù)目，n=2 因此，Zch=2 ×120×tan100

27、×0.8=26.59mm l2=(1.51.75)×26.59=(4046.5)mm取l2=45mm5)反錐長(zhǎng)度l3 反錐長(zhǎng)度l3隨頂頭類型而定。l3值一般為515mm。故本設(shè)計(jì)取10mm。6）頂頭長(zhǎng)度l l= l0+ l1+ l2+ l3=19.8+120+45+10=195mm7)材質(zhì)：由于頂頭在工作時(shí)要承受很大的壓力和高的熱負(fù)荷，因此需采用有良好的高溫強(qiáng)度導(dǎo)熱性并耐急冷的材料制造，本設(shè)計(jì)中采用25CrNi4VA。8）頂桿位置y: (5.43) 式中：Dt頂頭直徑 Sm毛管壁厚 Bck軋輥距離 L出 軋輥出口錐長(zhǎng)度 2出口錐角度 取2=3.50 l3頂頭反錐長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)

28、中， 取l3=10mm所以：mm9)頂頭位置C： C=y+lL出=113+195213=95mm (5.44) 式中：l為頂頭全長(zhǎng)10）頂頭前壓下量Ddq和頂頭前壓下率dq:Ddq=D坯Bdq；Bdq=Bck+2(C0.5L3)tan1 其中1=30；L3=0所以：Bdq=97+2×(950.5×0)tan30=107mm Ddq=110107=3mm 綜上可得，穿孔機(jī)頂頭主要參數(shù)和形狀見表5.4 表5.4 穿孔機(jī)頂頭主要參數(shù)名稱參數(shù)頂頭直徑Dt80mm鼻部直徑d022mm過度圓弧直徑r011mm鼻部長(zhǎng)度l019.8mm穿孔錐長(zhǎng)度l1120mm輾軋長(zhǎng)度l245mm反錐長(zhǎng)度l

29、310mm總長(zhǎng)度l195mm材質(zhì)25CrNi4VA5.3 穿孔機(jī)能力參數(shù)計(jì)算已知條件如下：穿孔機(jī)成品規(guī)格Ø114×10管坯Ø110毛管外徑Dm120mm橢圓度系數(shù)1.19壁厚Sm14mm頂頭位置C95mm內(nèi)徑dm92mm頂桿位置yc113mm導(dǎo)板間距l(xiāng)115mm頂頭直徑80mm軋輥間距B97mm送進(jìn)角10º絕對(duì)壓下量h13mm入口錐角13º頂前壓下率6.5%出口錐角23.5º穿孔機(jī)延伸系數(shù)2.73% 輥身長(zhǎng) L=810mm 軋輥間距B=97mm 導(dǎo)板間距l(xiāng)=115mm 軋輥直徑：D=1000mm 滑動(dòng)系數(shù) 摩擦系數(shù) fz: 式中： 頂

30、頭工作錐角：r1=12º r2=3º 棍頸直徑：d頸=500mm 輥徑長(zhǎng)：l'=500mm變形區(qū)長(zhǎng)： 單位壓下量： 接觸寬度： 接觸面積： 單位軋制壓力計(jì)算： 已知：Q195在1200ºC時(shí) s=2.1/mm2 入口錐角的平均單位壓力： 出口錐的平均單位壓力： 入口錐軋制壓力：出口錐軋制壓力：總軋制力： （1） 軋制力矩Mzh: Pb=(0.130.27)P; Ex=Pbfbsin=(0.130.27)Pfbsin ; (6.9)故： 式中：a1分力Z的力臂，a1=0.5×26.55=13.3mm;pp力與Z力臂的夾角，;a2分力Y，的力臂，a2

31、=500mm;R軋輥半徑，R=500mm;fb金屬與導(dǎo)板間的摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)取fb=f=0.2 0.3取0.3;f金屬與軋輥間的摩擦系數(shù);Q頂頭軸向力，Q=（0.3 0.4）P=0.3×12961.72=3888.516kg;Pb軋件對(duì)導(dǎo)板作用力， Pb=(0.130.27)p=0.16×12961.72=2073.88kg;Ex軸向摩擦阻力， Ex= Pbfbsin=2073.88×0.3×sin10º=108.04kg；送進(jìn)角,=100；Lck導(dǎo)板距離，Lck=K導(dǎo)Bck=1.1×97=106.7mm代入上式；Mzh=12961.

32、72×(153.53×cos15.3º+500×sin15.3ºcos10º）+500(+108.04)sin10º+0.16×12961.72×0.3cos100×=2061301.572kg·mm 故：Mzh=4.4t·m(6)功率計(jì)算N： N=·ng 式中 M克服軸承摩擦力矩，M=P·D·fz； D軸頸直徑，D=500mm;fz滾動(dòng)摩擦系數(shù)；fz=0.003；機(jī)械效率；=0.9；ng軋輥轉(zhuǎn)數(shù)；ng=110r/min.M=P·D&#

33、183;fz=12961.72×500×0.003=19442.58kg·mm故：MT=0.02t·mN=·ng=電機(jī)安全（7）穿孔時(shí)的強(qiáng)度校核：由前面計(jì)算可得軋制力P=13t，認(rèn)為此力作用在軋輥過渡處。由軋輥輥身和輥頸長(zhǎng)，可得a=825mm,b=435mm.則，根據(jù)力和力矩平衡可算出在兩側(cè)輥頸中點(diǎn)處的受力分別為F=4.5t,F=8.5t.受力分析如圖6.1。進(jìn)一步可算出在C，D兩點(diǎn)出的力矩：Mc=4.5×10×825=37125N·m Md=4.5×10×225=10125N·m 輥頸處扭矩:T=Mzh+Mt/2=2+0.02/2=2.01t·m=20100N·m 輥身處扭矩：TD=Td-MT/2=2.01-0.02/2=2t·m=20000N·mD點(diǎn)為輥頸和輥身的接觸點(diǎn);C點(diǎn)為軋輥的過渡處點(diǎn)。 F/t 13t a b M/N·m 4.5t 8.5t 37125 10125T/KN·m 20100 20000 1） 彎曲應(yīng)力： 式中：W抗彎截面系數(shù) 對(duì)于圓柱體 輥頸危險(xiǎn)斷面彎曲應(yīng)力：d Pa=0.8