機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推鋼機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：推鋼機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：200540401325專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：機(jī)2005-3班指導(dǎo)教師： 推鋼機(jī)設(shè)計(jì)摘 要針對(duì)包鋼高速線材廠加熱爐推鋼機(jī)運(yùn)行可靠性差，工作部件磨損嚴(yán)重，維修與調(diào)整工作量大等問題，對(duì)原機(jī)械式傳動(dòng)推鋼機(jī)進(jìn)行了改造。重點(diǎn)介紹了液壓推鋼機(jī)的傳動(dòng)原理及在設(shè)計(jì)過程中需要注意控制的關(guān)鍵問題，對(duì)各主要零部件進(jìn)行計(jì)算較核，最后提出了一套完整的操作規(guī)程和安裝維修的方案。改造后的推鋼機(jī)不僅滿足了生產(chǎn)新產(chǎn)品的要求，且同步精度高、噪音低、振動(dòng)小，同時(shí)還降低了能耗，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，取得了很好的效果。關(guān)鍵詞：加熱爐；推

2、鋼機(jī)；液壓系統(tǒng)；可靠性；安全性 全套圖紙，加153893706The Design Of PusherAbstractAiming at the poor running reliability, working parts heavy wear and large maintenance as well as so many adjustment etc. problems of ram of heating furnace in No.1 rolling plant of Shiheng Special Steel Plant.the mechanival driving ram has

3、been revamped. Driving mechanism of hydraulic ram and the crucial questions to be control in design are emphatically introduced, it can be used for reference in same industry beating furnace. Carry out the directive rules calculating the operation being more entire than having examined, having broug

4、ht forward the same stuff finally on every main component and part and assemble the scheme being maintained. The transtormed pusher can satisty the needs of products with its high synchro precision, low-noise and vibration, reduce energy consumption and increase reliability of the hydraulic system,

5、and good result has been gotten.Keywords: Heating furnace Ram; pusher; Hydraulic system; Reliability; Secunity 目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第一章 緒論11.1線材生產(chǎn)的基本知識(shí)11.2高速線材軋制工藝流程11.3本次設(shè)計(jì)推鋼機(jī)的類型特點(diǎn)3第二章 方案選擇52.1推鋼機(jī)的形式和特點(diǎn)52.2推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)6第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)93.1現(xiàn)有推鋼機(jī)的工藝參數(shù)93.2液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)93.3確定液壓系統(tǒng)參數(shù)93.4 液壓缸選型113.5 擬定液壓系統(tǒng)圖113.6選擇

6、液壓元件113.6.1選擇液壓泵和電機(jī)113.6.2元、輔件的選擇123.6.3確定管道尺寸123.6.4 油箱容積的確定13第四章 推桿的計(jì)算144.1 推桿的穩(wěn)定性計(jì)算144.2推動(dòng)梁的選擇174.3推頭材質(zhì)的選用及焊接184.3.1推頭材料選擇184.3.2推頭的焊接184.3.3推頭焊縫強(qiáng)度計(jì)算194.3.4推頭的連接部分194.3.5推頭安裝調(diào)整20第五章 齒條齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算215.1齒輪齒條傳動(dòng)的概述215.2原始數(shù)據(jù)的確定215.3主要幾何參數(shù)的計(jì)算225.4齒輪齒條傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算245.5接觸疲勞強(qiáng)度校核255.6齒條齒輪傳動(dòng)的彎曲疲勞強(qiáng)度校核29第六章 輪軸的設(shè)計(jì)336.1

7、導(dǎo)向輪軸的計(jì)算336.1.1基本參數(shù)的確定336.1.2選擇軸的材料336.1.3初步估算軸徑336.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)346.1.5軸受力分析346.1.6 軸的疲勞強(qiáng)度校核386.1.7 軸的靜強(qiáng)度校核396.1.8 軸的剛度校核406.1.9繪制工作圖406.2齒輪軸的校核406.2.1齒輪軸的外力分析406.2.2 內(nèi)力分析及危險(xiǎn)斷面的確定426.2.3 齒輪軸的強(qiáng)度校核43第七章 推鋼機(jī)的規(guī)程與維修447.1 推鋼機(jī)的規(guī)程447.1.1推鋼機(jī)工作注意事項(xiàng)447.1.2 退剛機(jī)常見事故與處理447.1.3 推鋼機(jī)的點(diǎn)檢維護(hù)447.2 推鋼機(jī)的維修467.2.1 維修準(zhǔn)備467.2.2

8、推鋼機(jī)拆卸467.2.3 零部件清洗檢查477.2.4 安裝調(diào)試47結(jié) 論48參考文獻(xiàn)49致 謝51第一章 緒論1.1線材生產(chǎn)的基本知識(shí)我國現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑為59毫米是盤圓卷狀態(tài)的熱軋圓鋼稱為線材，它是熱軋型鋼中斷面尺寸最小的一種，線材因以盤卷狀交貨，故又稱為盤條。線材用途很廣，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中線材占有重要的地位。有的線材軋制后可直接使用，主要做鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件用，例如經(jīng)過拉拔成各種鋼絲，再經(jīng)過冷鍛及捻制成為彈簧等等。線材應(yīng)用范圍不僅相當(dāng)廣泛，而且用量也大。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，各國線材產(chǎn)品產(chǎn)量占全部熱軋材總量的5.3%15.3%。例如美國約占5%，日本約占8%，英國和餓國約占9

9、%，西德約占11%，法國約占14%，我國約占10%左右。高速線材軋機(jī)與其他先進(jìn)技術(shù)一樣也是時(shí)代的產(chǎn)物，是冶金技術(shù)、電控技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)的綜合產(chǎn)物。高速軋機(jī)的特點(diǎn)是：高速、單線、無扭、微張力、組合結(jié)構(gòu)、碳化鎢環(huán)和自動(dòng)化。產(chǎn)品特點(diǎn)是盤重大、精度高、質(zhì)量好。通常高速線材軋機(jī)的工藝特點(diǎn)可以概括為連續(xù)、高速、無扭和控冷，其中高速軋制是最重要工藝特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)高速首先是設(shè)備，如推鋼機(jī)、加熱爐、精軋機(jī)、夾送輥、吐絲機(jī)要能適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。推鋼機(jī)的可靠性和工作能力直接影響了線材軋制速度。1.2高速線材軋制工藝流程鋼坯運(yùn)入成批稱重入庫存放爐前上料鋼坯質(zhì)量檢查單根稱重加熱粗軋切頭尾中軋預(yù)精軋切頭尾精軋穿水冷卻吐絲成圈散

10、卷控冷集卷切頭尾壓緊打捆卸卷入庫從工藝流程可以看出推鋼機(jī)主要是在線材生產(chǎn)的加熱環(huán)節(jié)起重要作用，高速線材軋機(jī)的主要特點(diǎn)為：高速、單線、無扭軋制、組合結(jié)構(gòu)小、輥徑寬度小、延伸大、軋件尺寸波動(dòng)小。碳化鎢有很高的耐磨性，軋出的線材表面光滑。線材是熱軋生產(chǎn)中斷面最小，長(zhǎng)度最大，而且是盤成卷狀的產(chǎn)品，其斷面主要是圓形，也有六角、方形和異形斷面的。圓形斷面線材的規(guī)格是，經(jīng)常生產(chǎn)的是，盤卷內(nèi)徑為700mm以上，外徑為盤重為100-300kg不等。線材按用途分熱軋狀態(tài)和經(jīng)二次加工制訂，導(dǎo)金屬制品兩種。后者要求斷面形狀和尺寸準(zhǔn)確。目前的技術(shù)已能將線材斷面尺寸公差和圓度控制在，長(zhǎng)度公差在以內(nèi)。1）一般工藝流程如下：

11、稱重裝料加熱軋制冷卻卷取運(yùn)輸?shù)览鋮s檢查打捆稱量入庫控制冷卻圖1.1 線材生產(chǎn)的工藝流程2）摩根高速線材軋機(jī)的工藝流程如圖1.2所示：圖1.2 摩根高速線材軋機(jī)的工藝流程1.3本次設(shè)計(jì)推鋼機(jī)的類型特點(diǎn)推鋼機(jī)位于鋼坯和加熱爐之間，是步進(jìn)式加熱爐的重要輔助設(shè)備，所以推鋼機(jī)推頭必須承受高的溫度和壓力。由于科學(xué)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的提高，加熱爐以及其它設(shè)備的不斷改進(jìn)和完善大大提高了生產(chǎn)的效率，同時(shí)過去老式的推鋼機(jī)工作能力慢慢的不能滿足當(dāng)前的生產(chǎn)要求。液壓推鋼機(jī)是冶金軋鋼生產(chǎn)線上將鋼坯推進(jìn)加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱的專用設(shè)備，它充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點(diǎn)。使推料工序得到減化，同時(shí)也降低了設(shè)

12、備成本，與老式機(jī)械推鋼機(jī)相比，占地面積縮小到原來的1/21/3、設(shè)備投資節(jié)約一半 、備件費(fèi)用是機(jī)械推鋼機(jī)的1/61/10。液壓推鋼機(jī)使用操作方便、使用性能長(zhǎng)期穩(wěn)定。液壓推鋼機(jī)能很好解決在高溫、高粉塵下工作油缸的密封、主機(jī)導(dǎo)向部位的密封及磨損的問題，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,剛性好,效率高,性能長(zhǎng)期穩(wěn)定,可單機(jī)使用,亦可雙機(jī)并用,多機(jī)并用,是新型鋼鐵企業(yè)解決占地面積小、廠家投資少的理想設(shè)備。所以現(xiàn)急需設(shè)計(jì)一種推力大，而且運(yùn)行可靠，體積小現(xiàn)代推鋼機(jī)。第二章 方案選擇2.1推鋼機(jī)的形式和特點(diǎn)用來向連續(xù)加熱爐中裝出原料的機(jī)械設(shè)備稱為推鋼機(jī)。對(duì)于端出料的加熱爐，推鋼機(jī)的作用是將原料由爐尾推進(jìn)爐內(nèi)，

13、經(jīng)加熱后由爐前頂出；對(duì)于側(cè)出料的加熱爐，推鋼機(jī)將原料推至出料位置，再由出鋼機(jī)將原料從側(cè)出口處推出爐外。推鋼機(jī)的種類很多，有螺旋式的，齒條式的，液壓式等。不同形式的推鋼機(jī)有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，例如齒條式推鋼機(jī)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，使用可靠，維護(hù)量小。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多年使用推鋼機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)推力大于200KN時(shí)不用齒條式為宜。各種推鋼機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)特征如表2.1所示。表2.1 推鋼機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)特征序號(hào)型式結(jié)構(gòu)及操作特征適用對(duì)象1螺旋式由螺桿螺母機(jī)構(gòu)推動(dòng)鋼料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、易于制造。但傳動(dòng)效率低，零件易磨損，推力、推速和行程均較小，應(yīng)用受到限制。適用于小型、線材車間，推力在20噸以下。2齒條式由齒條齒輪系

14、統(tǒng)推動(dòng)鋼材，傳動(dòng)效率高，工作穩(wěn)妥可靠，不需經(jīng)常維修，推力、推速及行程較大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大。 適用于推力在20噸以上大中型型鋼車間及鋼板車間。應(yīng)用較廣。3杠桿式采用曲柄連桿結(jié)構(gòu)推動(dòng)鋼料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。重量較大，行程較小，但推速高、操作靈活。適用于線材及小型車間推動(dòng)長(zhǎng)坯料。4液壓式由液壓缸推動(dòng)鋼料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作平穩(wěn)，調(diào)速方便。需設(shè)置液壓站，液壓元件供應(yīng)困難。適用于各軋鋼車間，各種噸位均推薦采用。由于要求推力比較大，所以推鋼機(jī)設(shè)計(jì)首先選擇齒條式的推鋼機(jī)；但是齒條式推鋼機(jī)存在著一些問題：1）由于齒條行程較長(zhǎng)在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)“前傾”或“后仰”現(xiàn)象；同一鋼坯推頭的四個(gè)托輪在安裝調(diào)整時(shí)較為困然

15、，很難保證四個(gè)托輪上輪面在同一個(gè)標(biāo)高上。以上因素直接影響到開式齒輪與齒條的正常嚙合，致使齒面磨損加快并偶有斷齒現(xiàn)象的發(fā)生。2）鋼坯受冷熱變形等各方面影響，平直度存在一定的誤差，而齒條之間與鋼坯推頭之間均為“硬”性聯(lián)接，彼此間傳動(dòng)不能很好地互相補(bǔ)償及自動(dòng)調(diào)節(jié)，造成齒條施壓力不均。同時(shí)推鋼機(jī)的工作環(huán)境較差，氧化鐵皮、煤粉等固體顆粒較多致使齒面磨損嚴(yán)重。3）該設(shè)備的部件連接環(huán)節(jié)繁雜、結(jié)構(gòu)不緊湊、安裝及傳動(dòng)誤差較大，設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性差，劇烈的振動(dòng)使軸承座經(jīng)常聯(lián)接松動(dòng)、軸瓦磨損嚴(yán)重，大大增加了維修、調(diào)整工作量4）在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般要求推鋼機(jī)的回程速度快，推進(jìn)速度慢，而此傳動(dòng)形式的推鋼機(jī)不易實(shí)現(xiàn)調(diào)速，

16、因此對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏影響很大。由于對(duì)推鋼機(jī)的各項(xiàng)性能提出了更高的要求，同時(shí)安裝空間也受到了限制。如果繼續(xù)使用機(jī)械式傳動(dòng)推鋼機(jī)，不但無法克服以上其所固有的種種缺陷外，還將使設(shè)備投資費(fèi)用增加，設(shè)備的運(yùn)行可靠性無法保證。最后針對(duì)齒條式推鋼機(jī)的缺點(diǎn)及液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)，決定設(shè)計(jì)一套液壓式傳動(dòng)的推鋼機(jī)來代替齒條式的推鋼機(jī)。近幾年來推廣采用液壓式的推鋼機(jī)，這是因?yàn)橥其摍C(jī)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)很容易由油缸來實(shí)現(xiàn)，且油缸是一種簡(jiǎn)單，可靠，輕便的機(jī)構(gòu)。液壓式推鋼機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備質(zhì)量小，機(jī)構(gòu)靈巧，尺寸緊湊，占地面積?。灰子趯?shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；易于控制過載；能自行潤(rùn)滑，調(diào)壓方便。2.2推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有三個(gè)：推力、推

17、速和行程。（1）推力推力可由下式計(jì)算： （2.1）式中， P推鋼機(jī)推力，N； 摩擦系數(shù)，一般取0.60.7；R附加阻力系數(shù)，如新爐滑道表面較粗糙時(shí)，可取1.3； Q坯料質(zhì)量，t。（2）推速推鋼機(jī)推桿的運(yùn)動(dòng)速度稱為推速，推鋼機(jī)的速度取決于以下三個(gè)方面的因素：1) 原料的斷面形狀和斷面尺寸；2) 加熱爐生產(chǎn)率；3) 軋制周期及出料方式。在電動(dòng)機(jī)正常負(fù)載的情況下推進(jìn)通常采用0.10.12m/s。對(duì)于小噸位推力的推鋼機(jī)，螺旋式推鋼機(jī)的推速比齒條式推鋼機(jī)的推速低些。一般來說，影響推鋼機(jī)生產(chǎn)率的主要因素是推鋼機(jī)返回的空載時(shí)間。為了提高產(chǎn)量，中小型軋鋼車間加熱爐用的推鋼機(jī)的返回速度可取得比推速大一倍以上的速

18、度，以縮短空載時(shí)間。采用液壓式推鋼機(jī)其速度的改變較為簡(jiǎn)單、方便。推鋼速度可參考下列范圍選取：斷面高為3090mm的鋼坯（錠），V=4060mm/s；斷面高為100160mm的鋼坯（錠），V=60100mm/s；端面高為200300mm的鋼坯（錠），V=100120mm/s。（3）推程推程是指推桿運(yùn)行的距離，推鋼機(jī)的推程通常采用1.55m，其大小取決于上料方式：1) 如采用吊車直接上料，其工作行程根據(jù)每次吊鋼的數(shù)量及規(guī)格來確定，一般都大于每次裝料的總寬度；2) 如采用輥道上料，最大行程比工作行程大3001200mm（根據(jù)檢修要求推頭退到外側(cè)所需的長(zhǎng)度來決定），行程應(yīng)大于輥道的寬度，并加上鋼料翻鋼

19、，排鋼所需要的操作距離及推鋼機(jī)退回時(shí)原料的彈回量等距離之和來確定。參考表格如表2.2：表2.2 推鋼機(jī)基本參數(shù)系列（v=m/s）推力噸50102202302402502752100215020022502推速0.10.060.10.10.10.10.10.10.10.10.1推進(jìn)0.070.040.060.070.070.070.10.10.10.10.1回退0.140.080.120.140.140.140.220.220.220.220.22推程（m）：1、1.5、2、2.5、3、4、5第三章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1現(xiàn)有推鋼機(jī)的工藝參數(shù)1) 總推力：2100KN；2) 工作行程：1750mm

20、;3) 液壓缸行程：2250mm;4) 推進(jìn)速度：65mm/s;5) 回退速度：200mm/s;3.2液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)根據(jù)總推力F=2100KN，初步設(shè)計(jì)推鋼機(jī)由六個(gè)液壓缸組成，要求六個(gè)液壓缸做到同步，選用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路。該系統(tǒng)負(fù)載不穩(wěn)定，速度需要調(diào)節(jié)，選用節(jié)流閥控制系統(tǒng)的速度。一個(gè)油缸的工作負(fù)載 =350KN （3.1）3.3確定液壓系統(tǒng)參數(shù)1）初選液壓系統(tǒng)的工作壓力，設(shè)=16M 2）確定液壓缸尺寸根據(jù)油缸受力平衡方程，得出 = （3.2）式中，液壓系統(tǒng)的工作壓力，； 回油背壓（即液壓缸有桿腔的油壓），設(shè)=2.5；油缸的機(jī)械效率，取=0.8。則 =324 （3.3） （3.4）根據(jù)機(jī)械

21、零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，活塞直徑取根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，活塞桿直徑d取標(biāo)準(zhǔn)直徑，取，則有桿腔的活塞面積3）確定液壓缸流量一個(gè)液壓缸的功率為 （3.5） = =35KW六個(gè)液壓缸所需功率 。 （3.6）3.4 液壓缸選型根據(jù)以上計(jì)算可知工作液壓缸是重型液壓缸，選差動(dòng)缸，為了確保工作的可靠性，最大工作壓力為25MPa，裝配型式選用JG即腳架固定式，行程 S=2250mm.所以選擇液壓缸型號(hào)為：C25JG220/1602250MIH上，其結(jié)構(gòu)圖如3-1所示。 圖3-1 液壓缸結(jié)構(gòu)圖3.5 擬定液壓系統(tǒng)圖1）調(diào)節(jié)方式由上述計(jì)算得知，該液壓系統(tǒng)流量較大，壓力也較大故選擇節(jié)流閥調(diào)速，又因?yàn)槌鲇涂诠?jié)流有液流阻尼，它的

22、動(dòng)剛度比進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速回路好，因此選擇回油口節(jié)流的節(jié)流閥調(diào)速回路。2）油路的循環(huán)形式由于選用了節(jié)流回路，此系統(tǒng)必為開式循環(huán)。3) 液壓泵型式的選擇該系統(tǒng)一個(gè)工作循環(huán)過程中流量變化比較大，因此選用變量泵。4）速度換接方式因?yàn)樵撓到y(tǒng)流量大故考慮用電液換向閥，電液換向閥換向靈敏度高，液壓沖擊小。 3.6選擇液壓元件3.6.1選擇液壓泵和電機(jī)1）確定液壓泵的工作壓力已知油缸最大工作壓力為16MPa，進(jìn)油管路壓力損失為2MPa，故液壓泵的工作壓力 MPa （3.7）2) 液壓泵的流量 （3.8） 取K=1.1（油泵漏油損失的系數(shù)）3）選擇液壓泵電機(jī)由公式： （3.9）3.6.2元、輔件的選擇1）電液換向

23、閥2）溢流閥3）單向節(jié)流閥4）單向閥5）二位二通換向閥6）油缸7）壓力繼電器3.6.3確定管道尺寸根據(jù) 總壓油路，設(shè)v=3m/s 則 （3.10）選油泵出口的壓油管路為的無縫鋼管。分支壓油管路，設(shè)v=3m/s則選的無縫鋼管。總回油選 則83mm選=1004的無縫鋼管，分回油管選的無縫鋼管。3.6.4 油箱容積的確定按經(jīng)驗(yàn)公式：=15000L。第四章 推桿的計(jì)算首先選擇推桿必須保證其的強(qiáng)度和剛度。另外因?yàn)橥其摍C(jī)的工作行程長(zhǎng)，推桿長(zhǎng)將近7米，這為加熱處理帶來了極大的困難（現(xiàn)在條件沒有這么深的爐子），制作時(shí)可以將推桿分成兩段（推動(dòng)梁和推桿）在熱處理，粗車后將兩段接頭用螺栓聯(lián)接。推鋼機(jī)的受力簡(jiǎn)化如圖4

24、.1所示。圖4.1推鋼機(jī)的受力簡(jiǎn)圖4.1 推桿的穩(wěn)定性計(jì)算（1） 選擇材料初選材料ZG270500為制作推桿，材料的機(jī)械性能：=270MPa，=500MPa，%=18，%=25，并且以圓鋼來計(jì)算。（2）推桿推動(dòng)鋼坯運(yùn)動(dòng)時(shí)主要是受到軸向的壓力，當(dāng)壓力逐漸增加到某一極限值時(shí)，推桿的直線平衡變?yōu)椴环€(wěn)定，由已知推鋼機(jī)的總推力，即一根推桿所承受的推力為：（3）推桿的許用強(qiáng)度為=，則=7=700 （4.1）式中，D推桿的最小許用直徑。很顯然，此時(shí)的計(jì)算只考慮推桿的強(qiáng)度，并沒有考慮推桿受靜壓力時(shí)穩(wěn)定性問題。（4）考慮推桿靜壓穩(wěn)定時(shí)，按下式計(jì)算： （4.2） 式中，穩(wěn)定安全系數(shù)，鋼取1.5 3； 穩(wěn)定系數(shù)，=

25、20.19； 推桿承受的實(shí)際推力，N； L推桿的全長(zhǎng)，mm；I推桿最小截面處的抗彎截面慣性矩，。因?yàn)閴簵U的中點(diǎn)，增加一個(gè)中間支座（齒輪，導(dǎo)向輪），相當(dāng)于推桿長(zhǎng)度變?yōu)?，推桿的臨界壓力變?yōu)?（4.3） 所以 ，取=2，即：I=723.6由公式： I= （4.4）所以 D=11.0cm=110mm與上述按強(qiáng)度計(jì)算的推桿直徑相比較，取大值，即取D=110cm作為推桿的最小計(jì)算直徑。（5）選擇合理的截面形狀 從歐拉公司，看出截面的慣性矩I越大，臨界壓力越大。從經(jīng)驗(yàn)公司又可以看到柔度越小，臨界壓力越高。由于，所以提高慣性半徑的數(shù)值就能減小的數(shù)值。可見，如不增加截面面積，盡可能地把材料放在離截面型心較遠(yuǎn)處，

26、以取得較大的I和i，就等于提高了臨界壓力，則空心環(huán)行截面就比實(shí)心圓截面合理。如圖4.2所示。d=110mm D=150mm, d=100mm圖4.2推桿截面即 ，取D=150mm；則由以上公式 mm,圓整得100mm。4.2推動(dòng)梁的選擇（1）考慮到安裝導(dǎo)向軌和齒條的固定，分別在梁的上下表面加工槽溝，下表面安裝齒條所以槽溝長(zhǎng)度應(yīng)與齒條長(zhǎng)度相同，大小為2750mm；上表面安裝導(dǎo)向輪的導(dǎo)軌所以加工導(dǎo)軌槽為2260mm；為了減小推鋼時(shí)梁的摩擦在梁的安裝上導(dǎo)向滾輪，根據(jù)梁的尺寸直接選用成品直徑為90mm的滾輪，在梁的兩側(cè)加工長(zhǎng)度為2906mm，寬為90mm的滾動(dòng)槽。梁的總長(zhǎng)度直接取3335mm，兩端分別

27、與液壓缸活塞桿和推桿聯(lián)接。所以梁的截面圖如圖4.3所示。210mm220mm91mm圖4.3推動(dòng)梁的截面圖（2）滾輪軸承的選擇滾輪軸承直接根據(jù)滾輪直徑選擇成品型號(hào)為KR90P。（3）推動(dòng)梁與液壓缸活塞桿聯(lián)接首先將液壓活塞桿與推動(dòng)梁兩段的接頭處分別加工成內(nèi)、外螺紋，將螺紋旋入后，進(jìn)行調(diào)整聯(lián)接的平直度并在接頭處打坡口，焊牢，焊縫要求按YB/T036.10標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)規(guī)定探傷，焊后再進(jìn)行精加工。注意接頭位置應(yīng)避開最大的彎矩和最大剪力點(diǎn)。4.3推頭材質(zhì)的選用及焊接4.3.1推頭材料選擇 推頭及推頭連接板采用2Cr25Ni20Si2，屬于奧氏體耐熱鋼。4.3.2推頭的焊接為了保證焊縫熔透，將推頭連接板坡口加

28、工成如圖4.4所示尺寸。焊前用氧-乙炔火焰將工件預(yù)熱到150C，用點(diǎn)溫度計(jì)檢測(cè)預(yù)熱溫度；推頭及推頭連接板相焊，屬于同類組織的鋼焊接，考慮該焊縫處處于高溫區(qū)，要求焊縫具有較高的抗疲勞性能，同時(shí)圖4.4 焊縫坡口形式及尺寸也考慮到焊縫與母體材料成分相近，選用A507焊條較為合適，這種焊材含Mo量最高，具有較高的熱強(qiáng)性，若無A507可用A407或A402代用。焊前焊條烘干到250350C，保溫兩小時(shí)，放入保溫筒內(nèi)，隨用隨??；為防止焊接變形，兩邊要交替焊接；打底焊電流要大些，盡量壓低電弧，不做擺動(dòng)，保證根部焊透；清理層間渣皮、缺陷等，并注意保持層間溫度；為防止焊縫產(chǎn)生熱裂紋，打底焊以后各層的焊接應(yīng)采用

29、小電流，寬焊道，薄焊層的操作方法。4.3.3推頭焊縫強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算焊縫強(qiáng)度時(shí)，假定焊縫處的應(yīng)力分布是均勻的，且不計(jì)殘余應(yīng)力的影響。這是因?yàn)楹缚p附近的應(yīng)力分布非常復(fù)雜，應(yīng)力集中及應(yīng)力很難確定，上述假定可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，如圖4.5推頭的受力簡(jiǎn)圖。F如圖4.5 推頭的受力簡(jiǎn)圖（1）許用應(yīng)力的確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表91查得該類型焊縫靜載荷的許用應(yīng)力=200，許用剪切力為=140。（2）參數(shù)的確定靜載荷F=350KN，根據(jù)焊縫的長(zhǎng)度L=70，查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖46得K=20。（3）強(qiáng)度計(jì)算由公式 = （4.5） =89.3<所以焊縫的強(qiáng)度足夠。4.3.4推頭的連接部分為了便于推頭的更換，推頭與連接頭采

30、用螺栓連接，結(jié)合面采用臺(tái)階式，在推鋼機(jī)向外推送鋼坯時(shí)，水平方向的剪力較大，此時(shí)剪力由推頭與聯(lián)接頭接觸的臺(tái)階面承受；當(dāng)推鋼機(jī)向回運(yùn)行時(shí)，水平方向的剪力較小，此時(shí)剪力才由螺栓承受。另外，加設(shè)扣緊螺母以防螺栓松動(dòng)。4.3.5推頭安裝調(diào)整將推桿裝入支承座后，用千分尺來測(cè)量調(diào)整六根推鋼桿在六個(gè)支承座之間的平行度，調(diào)整好后用擋塊焊住定位。圖3-2是推桿、推頭以及活塞桿的安裝示意圖。1 活塞桿 2 推桿 3 齒輪的兩個(gè)相對(duì)極限位置 4 推頭 圖3-2是推桿、推頭以及活塞桿的安裝示意圖第五章 齒條齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1齒輪齒條傳動(dòng)的概述齒條可以看成是直徑為無窮大的齒輪，當(dāng)齒輪的分度圓直徑無窮大時(shí)，分度圓弧就邊

31、成直線，稱作齒條的分度線，齒頂圓變齒頂線，標(biāo)準(zhǔn)齒條的齒廓線夾角為，相鄰兩齒輪在分度線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離為周節(jié)： （5.1）齒條和齒輪嚙合條件同兩個(gè)齒輪嚙合一樣，也必須是模數(shù)m和壓力角 相等，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)n轉(zhuǎn)時(shí)齒條移動(dòng)的距離為：（mm） （5.2）式中， S齒條移動(dòng)距離； n齒輪轉(zhuǎn)速； z齒數(shù)； t周節(jié)。5.2原始數(shù)據(jù)的確定（1）齒條長(zhǎng)度的確定推鋼機(jī)液壓缸的行程S=2250mm.，齒條的總長(zhǎng)度必須大于該行程，選齒條長(zhǎng)度L=2750mm。（2）齒條基面到齒高的距離J=90mm。（3）模數(shù)選擇根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表101，初選齒條模數(shù)=20mm；齒輪模數(shù)=20mm。（4）基本輪廓 齒形角；齒頂高系數(shù)=1；頂

32、隙系數(shù)=0.25；齒根圓角半徑系數(shù)=0.38；齒輪變位系數(shù)=0.43（按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，表3233選?。?.3主要幾何參數(shù)的計(jì)算（1）分度圓的直徑與齒條運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系由公式 （5.3）式中，v線速度，m/s；轉(zhuǎn)速，r/min。取齒輪的轉(zhuǎn)速11r/min，即；，即。所以 =347mm。（2）齒條齒數(shù)、齒輪齒數(shù)齒條齒數(shù)：；齒距 =62.8mm ，即：=44.2，取整=44。 齒輪齒數(shù)：齒輪分度圓直徑 ，=； （5.4）所以 =18。 （5.5）（3） 齒頂高齒條： =120=20mm （5.6）齒輪： （5.7） =（1+0.43）20=28.6mm（4) 齒根高 齒條： （5.8） =（1

33、+0.25）20=25mm齒輪： （5.9） =（1+0.25-0.43）20=16.4mm（5) 齒高 齒條： =45mm齒輪： 45mm（6) 齒輪中心到齒條中心線的距離J=188.6mm （5.10）（7）齒條切齒部分精確長(zhǎng)度=（44-0.5）62.8=2731.8mm（8）齒條中線弦齒厚=0.5=31.4mm（9）齒條中線弦齒高mm（10）量柱直徑=1.720=34mm（11）齒寬查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷.得齒輪齒寬系數(shù)0.375，則=0.375360=135mm齒條的齒寬為：=135-5=130mm齒輪結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1 齒輪結(jié)構(gòu)5.4齒輪齒條傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算選齒輪齒條材料為45

34、號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷得其機(jī)械性能：，；硬度HBS=220250。根據(jù)推鋼機(jī)的輸出推力和最大速度（回退速度），而齒輪齒條機(jī)構(gòu)主要起支承作用，所以齒輪齒條所傳動(dòng)的功率不大，以齒輪齒條傳動(dòng)功率P=2KW來計(jì)算。直齒圓柱齒輪齒條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，一般是根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度來計(jì)算，按接觸強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算來初步確定主要參數(shù)。（1）試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限根據(jù)齒輪材料為碳鋼和齒面硬度，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1011（c），取中間值，=570MPa,=470MPa。（2）齒輪傳遞的扭矩TT=1736Nm （5.11）（3）綜合系數(shù)K根據(jù)工作載荷平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，表1010按HB35

35、0，取K=3。（4）重合度、。根據(jù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，由圖101得端面重合度=0.87， =0.78。因?yàn)椋?0。所以總重合度=0.87+0=0.87=0.78+0=0.785.5接觸疲勞強(qiáng)度校核（1）分度圓上的圓周力=9644N（2）使用系數(shù)，由表1013取=1.0。（3） 動(dòng)載荷系數(shù)因?yàn)?，而且分度圓周速度 =0.2m/s。又 =0.04m/s，小于3m/s，據(jù)此由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查得=1.08。（4）接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)假定承載計(jì)算齒寬等于齒輪齒寬=135則/b=1。因?yàn)?，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖106（c）查得。（5）接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)根據(jù)總重合度，按7級(jí)精度由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)

36、圖107取。（6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)因 且，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖108查得。（7）彈性系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷.表1014，按齒輪齒條材料為鋼，查得。（8）重合度系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷.表1012中公式的代號(hào)說明，對(duì)于直齒輪。 （5.12） （9）螺旋角系數(shù)直齒圓柱齒輪 （10）計(jì)算齒條齒輪接觸應(yīng)力的基本值 （5.13） = =263MPa（11）計(jì)算接觸應(yīng)力 （5.14） = =300MPa（12）接觸疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù)由參考資料3表1015，取。（13）潤(rùn)滑油系數(shù)選用粘度的礦物質(zhì)潤(rùn)滑油，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1013查得。（14）速度系數(shù)按=0.2m/s 和 ，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1013查得。（15）粗

37、糙度系數(shù) （16）工作硬化系數(shù)齒輪齒條的平均粗糙度大于6，故選。（17）尺寸系數(shù)假定選材恰當(dāng)，且熱處理和硬化層深度選擇合理，則取 （18）接觸疲勞極限應(yīng)力 （5.15） = =393MPa（19）接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按失效率為1/100，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷.表106查得（20）接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) （5.16） = =1.31由于大于，故接觸強(qiáng)度校核通過。5.6齒條齒輪傳動(dòng)的彎曲疲勞強(qiáng)度校核（1）試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限根據(jù)齒輪材料為碳鋼和齒面硬度，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，圖1020（c）查取，（2）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)。（3）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)根據(jù)總重合度，=0.78，并

38、按7級(jí)精度由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖107取。（4）載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)根據(jù)，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1016查得，。（5）載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1017查得，。（6）螺旋角系數(shù)直齒圓柱齒輪 ，。（7）重合度系數(shù)根據(jù)零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表1017的公式中代號(hào)說明得= （5.17）=（8）試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)（9）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)（10）相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)根據(jù)應(yīng)力修正系數(shù)，和材料，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1021查得，。（11）相對(duì)齒根表面系數(shù)。（12）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)根據(jù)模數(shù)，由圖1023，。（13）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)按失效率低于1/100，由零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表1016查得。

39、（14）齒根彎曲應(yīng)力的基本值 （5.18） = =17.56MPa = =19MPa（15）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 （5.19） = =22.75MPa =24.62MPa（16）彎曲疲勞極限應(yīng)力 （5.20）= =325MPa = =410.5MPa（17）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷.表1017中式（1023）= （5.21）=14.3=16.7由此可知， 和皆大于，彎曲強(qiáng)度足夠，且比較富余。 齒輪齒條如下圖所示。 齒輪 齒條 圖5-2 齒輪齒條安裝示意圖第六章 輪軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)包括如下內(nèi)容：軸的材料選擇，軸徑的初步計(jì)算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的強(qiáng)度校核，軸的剛度校核還有軸的公差

40、與配合的確定和軸工作圖繪制。6.1導(dǎo)向輪軸的計(jì)算6.1.1基本參數(shù)的確定（1）根據(jù)推桿的直徑取導(dǎo)向輪的最小直徑mm。導(dǎo)向輪周長(zhǎng)為（2）由于推鋼桿的推進(jìn)速度為，回退速度=200導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)速為： （6.1） =23.885r/min（3） 因?yàn)閷?dǎo)向輪主要起支承作用，所以傳遞的功率比較小，初選傳遞功率為10。6.1.2選擇軸的材料由零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表151選用45號(hào)鋼，正火處理。估計(jì)軸徑小于100mm查得，=200,=95,=55，=。6.1.3初步估算軸徑根據(jù)軸的工作條件，軸工作時(shí)主要承受彎矩和扭矩，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的最小直徑，根據(jù)零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表153中式（151）,=。由零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表15

41、5取A=120代入上式求得 =89.5mm 取標(biāo)準(zhǔn)值90mm?？紤]有一個(gè)鍵槽，將軸徑增大5%，即 即標(biāo)準(zhǔn)值為95mm。6.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向輪安裝在軸承箱正中央，與箱體壁保持21mm的間隙。選用輕型滾動(dòng)軸承，初定30218型軸承的寬度為32.5mm。D=160mm。軸肩圓角半徑?？紤]軸上零件的軸向固定、潤(rùn)滑空間、裝配方便等，初步?jīng)Q定有關(guān)尺寸，并繪制結(jié)構(gòu)草圖如圖6.1。圖6.1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖6.1.5軸受力分析（1）求作用在軸上的力如圖(a)YXZD(a)zAB(b)ABD（c）XAYDB(d)ABD(e)ABD(f)ABDT(g)ABD(h)圖62 軸的受力分析圖從動(dòng)導(dǎo)向輪傳遞的扭矩 （6

42、.2）=則 圓周力 （6.3）徑向力等于預(yù)緊力=100KN（2）水平平面內(nèi)的力如圖(b)支點(diǎn)反力=156184.6N=78092.3ND點(diǎn)的彎矩=12494.8繪制彎矩圖如圖(c)。（3） 求鉛垂平面內(nèi)的力如圖(d)支點(diǎn)反力=5N（4） D點(diǎn)的合成彎矩M=14836.4Nm （6.4）繪制合成彎矩圖,如圖(f)。（5） 作軸的扭矩圖(g)扭矩 T=2000N（6） 計(jì)算D點(diǎn)的當(dāng)量彎矩=14885 （6.5）繪制當(dāng)量彎矩圖,如圖(h)6.1.6 軸的疲勞強(qiáng)度校核（1）應(yīng)力集中系數(shù),D處直徑95mm,按材料的=600MPa,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，查A型鍵槽得=1.76，=1.64。軸徑由95mm變

43、到90mm所引起的尺寸變化系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，表2-5查取。因=1.05<1.1，據(jù)此查取，=1.29。取上述較大者，即，。（2）尺寸系數(shù)根據(jù)軸徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，表28查得，。（3）表面質(zhì)量系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，表29按心部強(qiáng)度=600MPa和取。（4）截面模數(shù)由零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表1512查得，。（5）應(yīng)力副=196.8MPa （6.6）=6.25MPa （6.7）（6）彎曲應(yīng)力安全系數(shù) （6.8） =1.45（7）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力安全系數(shù) （6.9） =13.1。（8）彎扭合成安全系數(shù)=1.5 （6.10）所以強(qiáng)度足夠。6.1.7 軸的靜強(qiáng)度校核由零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表159取靜

44、強(qiáng)度安全系數(shù)=1.4=1.5 （6.11）=14.4 （6.12）=1.48 （6.13）由于>，故靜強(qiáng)度足夠。6.1.8 軸的剛度校核軸的安全裕度較大，剛度較好，校核計(jì)算從略。6.1.9繪制工作圖根據(jù)工作要求確定各段軸徑公差、表面粗糙度、過度圓角、中心孔型號(hào)、鍵槽尺寸及公差，提出技術(shù)要求。6.2齒輪軸的校核根據(jù)齒輪的尺寸，初選軸徑，帶鍵槽，材料為45號(hào)鋼，許用應(yīng)力=120MPa6.2.1齒輪軸的外力分析齒輪上的圓周力和徑向力分別向C截面的形心簡(jiǎn)化可知，軸在水平和鉛垂兩個(gè)平面發(fā)生彎曲變形，同時(shí)軸還有扭轉(zhuǎn)變形，如圖6.3所示。ABC200mm200mmmYZXABCa)b) ABCABCA

45、 C Bc)d)e)ABCTA C Bf)g)圖6.3 齒輪軸彎扭圖分析由計(jì)算得傳遞扭矩T=1736 由公式 T得圓周力=9644N徑向力=3510N6.2.2 內(nèi)力分析及危險(xiǎn)斷面的確定（1）軸在水平面內(nèi)彎曲的最大彎矩為=964.4 （6.14） （2）軸在水平面內(nèi)彎曲的最大彎矩為 =351（3）合成彎矩=1052.9。 （6.15）（4）扭矩TT=17366.2.3 齒輪軸的強(qiáng)度校核由以上計(jì)算得知，軸的危險(xiǎn)截面為C截面，該截面的應(yīng)力： （6.16） =19.2MPa由于，故該軸強(qiáng)度足夠。根據(jù)軸徑mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷，得選擇軸承型號(hào)為61936軸承。第七章 推鋼機(jī)的規(guī)程與維修7.1 推鋼機(jī)的規(guī)程7.1.1推鋼機(jī)工作注意事項(xiàng)（1）推鋼過程中，發(fā)現(xiàn)鋼坯頂斜等異?，F(xiàn)象時(shí)，必須立即處理。（2）在長(zhǎng)時(shí)間停車時(shí)推桿必須退回到原位，將控制器放回零位，斷開電源。（3）推鋼時(shí)應(yīng)放出信號(hào)，嚴(yán)禁從上面停留或跨越。（4）嚴(yán)禁超負(fù)荷使用設(shè)備。（5）在操作過程