1150鋼坯開坯軋機主傳動設計

1、1150鋼坯開坯軋機主傳動設計摘要1150鋼坯開坯軋機主傳動裝置是軋鋼生產(chǎn)中非常重要的軋制設備，它在軋鋼生產(chǎn)中使用越來越廣泛，尤其是在熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)中的破鱗、控制板坯寬度等方面更是必不可少的軋鋼設備。本次設計的主要目的是對開坯軋機的主傳動系統(tǒng)進行了解和研究，并對主要部件進行設計和校核計算，最終設計繪制出1150開坯軋機主傳動系統(tǒng)的總裝配圖。本次設計主要包括闡述開坯軋機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)、作用和主傳動方案等，并重點對開坯軋機主傳動系統(tǒng)中涉及的各個零部件進行了設計計算。主要包括軋機結(jié)構(gòu)參數(shù)計算、力能參數(shù)計算、主電機選擇、軋輾設計與校核、軋輾軸承計算等相關內(nèi)容。通過本次設計各方面的分析和計算，我們對設備

2、的性能和存在的問題有了更深的了解，并使設備在理論上得到進一步的改進。關鍵詞：主傳動系統(tǒng)；軋機；軋輾；機架Thedesignofthe1150billetsboilpeithemaindriverdeviceofrollBillet1150primarymillmaindriveisveryimportantintheproductionofsteelrollingrollingequipment,itismoreandmorewidelyusedinsteelrollingproduction,especiallyintheproductionofhotrolledstripsteelplat

3、ebreaker,controlisindispensableequipmentofsteelrollingslabwidth,etc.Themainpurposeofthisdesignistounderstandthebigmillmaindrivesystemandresearch,andthemaincomponentsofthedesignandcheckingcalculation,finaldesigndrawingout1150primarymillmaindrivesystemofthegeneralassemblydrawing.Thisdesignmainlyinclud

4、esthedevelopmentofprimarymill,structure,functionandmaintransmissionscheme,etc.,andfocusonprimarymillmaindrivesystemofthevariouscomponentsinvolvedindesignandcalculation.Mainlyincludingmillstructureparametercalculation,forcecanparametercalculation,choiceofmainmotor,androlldesignandchecking,rollerbeari

5、nglongevity.Keywords:maindrivesystem;Rollingmill;Roll;rack目錄1緒論11.1 軋鋼機械的定義11.2 初軋機在軋鋼生產(chǎn)中的作用11.3 軋鋼機械設備的組成11.4 軋鋼機的分類及標稱11.5 國內(nèi)外開坯機的現(xiàn)狀及發(fā)展情況21.5.1 國內(nèi)外開坯機的現(xiàn)狀21.5.2 國內(nèi)外開坯機的發(fā)展情況21.6 1150鋼坯開坯機主傳動32總體方案設計5301150鋼坯開坯機力能參數(shù)的計算73.1 電機容量的選擇73.1.1 電機軸上的力73.1.2 電機的發(fā)熱和過載校核93.2 軋制力的計算113.2.1 軋制規(guī)程113.2.2 軋輾主要尺寸的確定1

6、錯誤！未定義書簽。3.2.3 軋制力的計算133.3 電機驅(qū)動軋輾時的力矩計算173.3.1 軋輾受力分析173.3.2 電機驅(qū)動軋輾的力矩184零部件的選擇與強度校核2004.1 軋輾軸承的選擇與校核204.1.1 軸承的選擇204.1.2 軸承冷卻及用水量的校核214.2 軋輾的強度計算224.3 機架的選擇和強度計算254.3.1 機架的設計準則254.3.2 機架結(jié)構(gòu)尺寸的確定264.3.3 機架強度的校核計算274.4 萬向接軸的選擇與計算314.4.1 扁頭強度計算314.4.2 叉頭的強度計算325開坯機的潤滑方式335.1 軋機軋輾的潤滑335.2 軋輾軸承的潤滑335.3 軋

7、機主軸連接的潤滑346設備的環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟評價356.1 設備的環(huán)保356.2 機械設備的可靠性356.2.1 機械設備的平均壽命366.2.2 機械設備的有效度366.3 機械設備的經(jīng)濟評價37總結(jié)38致謝39參考文獻401緒論1.1 軋鋼機械的定義軋鋼機械在軋鋼生產(chǎn)中亦稱軋鋼機。一般是將被加工材料在旋轉(zhuǎn)的軋輾問受壓力產(chǎn)生塑性變形即軋制的機械設備，稱為軋鋼機。在大多數(shù)情況下，軋制材料的生產(chǎn)過程要經(jīng)過幾個軋制加工階段，整個過程中還需要一系列的輔助工序，比如將原加工材料由倉庫運出、加熱、軋件送往軋輾、軋制、翻轉(zhuǎn)、剪切、矯直、打印、軋件的收集卷取成卷等等。一個軋件生產(chǎn)的全過程是由各種機械設備按

8、工藝順序排列而成的機械設備來加工完成的，這種機械體系叫軋鋼機械或稱軋鋼機。1.2 初軋機在軋鋼生產(chǎn)中的作用方、板坯開坯軋機既可軋制板坯，又可軋制方坯，生產(chǎn)比較靈活。初軋機較多地采用了液壓傳動，機械化程度比較高。按老式的鋼錠生產(chǎn)體系布局，一個大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，應該是板材、型材和管材等產(chǎn)品都能生產(chǎn)，當一個或幾個煉鋼廠的鋼坯分別供應板材廠、型材廠和管材廠時，初軋廠是整個生產(chǎn)體系中最重要的環(huán)節(jié)，一旦初軋廠生產(chǎn)受阻，其經(jīng)濟損失是不可想象的，因此可以說明在傳統(tǒng)老式的鋼鐵生產(chǎn)體系中初軋機的地位是非常重要的。1.3 軋鋼機械設備的組成軋鋼機械設備的組成可以分為兩大類：主要設備和輔助設備1 .主要設備：直接使軋

9、件產(chǎn)生塑性變形的機械設備稱為主要設備，也稱為主軋機組。它包括：工作機座（軋輾、軸承、軋輾調(diào)整裝置、控制裝置及機架等），萬向或梅花接軸，齒輪機座，減速器，主聯(lián)軸節(jié)，主電機等2 .輔助設備:是指主軋機組以外的各種設備，它用于完成一系列輔助工序。輔助設備種類繁多，車間機械化程度越高，輔助設備所占整個車間機械設備總比重也越大。1.4 軋鋼機的分類及標稱各類軋機的工作原理和主要結(jié)構(gòu)基本相同，只是軋制的溫度、壓力和速度有所差異。軋機中使用最多的是軋鋼機。軋機又可分為半成品軋機和成品軋機。半成品軋機主要是開坯機，包括初軋機、板坯軋機和鋼坯軋機。軋鋼機的標稱有許多習慣稱謂，一般與軋輾或軋件尺寸有關。鋼坯軋機和

10、型鋼軋機的主要性能參數(shù)是軋輾的名義直徑，因為軋輾名義直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面尺寸有關.鋼板車間軋鋼機的主要性能參數(shù)是軋輾輾身長度，因為軋輾輾身長度與其能夠軋制的鋼板最大寬度有關。因此，鋼板軋機是以軋輾輾身長度標稱的。鋼管車間軋鋼機則是直接以其能夠軋制的鋼管最大外徑來標稱的。1.5 國內(nèi)外開坯機的現(xiàn)狀及發(fā)展情況1.5.1 國內(nèi)外開坯機的現(xiàn)狀我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在各種軋機上同時軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。我國粗鋼產(chǎn)量位居世界第一。國內(nèi)十大鋼鐵企業(yè)年產(chǎn)粗鋼均在1000萬噸以上。近年來

11、，鋼鐵重組進入衰退期，比如寶鋼控股的廣東鋼鐵集團，山東濟鋼、萊鋼為主組建的山東鋼鐵集團，還有河北鋼鐵集團等。但是，我國鋼鐵業(yè)要振興，必須走精細化道路。熱軋卷和冷軋卷目前還停留在重產(chǎn)量輕質(zhì)量的瓶頸。軋鋼行業(yè)必須走高端路線，造船業(yè)和汽車制造業(yè)、建筑業(yè)的興旺，能給軋鋼行業(yè)帶來機遇，但是礦石的漲價給我國軋鋼行業(yè)帶來新的困境。國內(nèi)軋鋼行業(yè)要真正做大做強，必須不斷對鋼坯質(zhì)量、加熱、輾型控制、卷取能力、酸洗等系列環(huán)節(jié)加強。另外，做重型機械的一重、二重、上重、太重等必須奮起，探索高精軋鋼設備。1.5.2 國內(nèi)外開坯機的發(fā)展情況目前開坯機的發(fā)展趨勢有如下幾點：軋鋼生產(chǎn)的發(fā)展決定于軋鋼鐵的逐步改善及以新的機械裝備

12、它們。與軋鋼設備發(fā)展的同時，生產(chǎn)技術(shù)和軋輾孔型設計了改變和改善了。如果以工作機架排列的原則作為軋鋼鐵分類的基礎，那么現(xiàn)有的軋鋼鐵機根據(jù)它們完善的程度可以排成下列次序：1）單機架的,2）單列式的（包括二個以上的機架一一譯者注）,3）二階段式的，4）三階段及多階段式的,5）間斷順列式的，6）半連續(xù)式的，7）連續(xù)式的，8）無止境軋制軋鋼機。開坯機近年來的發(fā)展特點有以下幾點：1 .萬能式板坯開坯軋機發(fā)展迅速，進20年來隨著熱連軋和中厚板軋機的發(fā)展，板坯需要量不斷增加。由于萬能式板坯開坯機帶有立輾，可以減少翻鋼道次減少軋制時間，軋出的板坯質(zhì)量好，易于實現(xiàn)自動化控制。2 .向重型化方向發(fā)展，開坯機的重型化

13、是指大鋼錠、大輾徑、大功率。3 .采用自動化控制。開坯機的自動操作已由電子計算機自動在線控制。4 .提高了鋼坯質(zhì)量，改進精整工序，采用大噸位板坯剪切機及在線火焰清理機。5 .縮短軋機輔助機械工作時間。 .采用專用換輾裝置 .采用提高運錠能力的運錠方案 .改進板坯剪切機的結(jié)構(gòu) .采用無減速器傳動裝置。可以減少機械儲存的動能6 .二十世紀及其以后的發(fā)展動向，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄及開坯機相結(jié)合的連續(xù)軋機組將會進一步發(fā)展。1.61150鋼坯開坯機主傳動軋鋼機主傳動裝置的作用是將電動機的動力、力矩和運動傳遞給軋輾。115Cffl坯可逆式開坯機的主傳動裝置是由電動機、聯(lián)軸器、齒輪座及連接軸組成。1 .

14、電動機：為開坯軋機提供動力源，是開坯機的動力設備2 .聯(lián)軸器：連接電機和齒輪座以及連接軸，以便傳遞運動和動力3 .齒輪座：當工作機座有一個電動機帶動時，通過齒輪座將電動機的力矩和運動均勻的分配給兩個軋輾。4 .連接軸：開坯機和電動機以及齒輪座的動力和運動都是用聯(lián)軸器傳遞給聯(lián)接軸并帶動軋輾運動的。2總體方案設計小1150T坯型鋼坯軋機采用雙電機驅(qū)動，能對上下輾同時進行調(diào)速處理，方便對下輾進行調(diào)速調(diào)整，從而使下輾的運轉(zhuǎn)速度加快。毛坯方坯通過軋機組軋制時，要能保證方坯在出口處高于輾道平面，以防止方坯撞壞傳動輾道。一般小1150T坯型鋼坯軋機取消電動機和軋輾之間的齒輪座和減速機。由兩個電動機分別驅(qū)動兩

15、個工作軋輾。因為減速機造價高，而且能源消耗較大，所以用傳動軸代替后可使整個機械設備結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)儉了很多運作成本。在軋輾和電機之間用滑塊式萬向接軸連接，兩個電動機分別用兩個連接軸驅(qū)動軋輾進行鋼坯軋制。小1150T坯型鋼坯軋機采用了閉式機架，而機架是個整體框架有較高的強度和剛度，閉式機架主要用于軋制力較大的初軋機、板坯軋機和板帶軋機。由于軋制精度較高，需要有較高的機架剛度和強度，所以方坯軋機采用了閉式機架。但是閉式機架又不易換輾。軋輾軸承是軋鋼機械軋鋼工作機座中的重要部件，由于軋機的結(jié)構(gòu)和工作條件差別較大，所以必須采用不同種類的軸承。與一般用途的軸承相比，軋輾軸承有以下特點：1）工作環(huán)境相對比較惡

16、劣2）運轉(zhuǎn)速度差別很大3）工作負荷較大軋輾軸承主要分為滾動軸承和滑動軸承，滑動軸承又分為半干摩擦和液體摩擦兩種，小1150?坯型鋼坯軋機采用了酚醛夾布樹脂滑動軸承，它廣泛用于各種型鋼軋機、初軋機和鋼坯軋機。小115邸坯軋機采用重錘式平衡裝置。它工作可靠、維修方便。廣泛用于軋輾移動量很大的初軋機上。具缺點是設備重量大，軋機基礎結(jié)構(gòu)較復雜?？傮w設計主傳動裝置示意圖如下1.軋輾2.萬向接軸3.連接軸4.主電機如2-1圖()1150鋼坯開坯機主傳動系統(tǒng)示意圖3巾1150鋼坯開坯機力能參數(shù)的計算3.1 電機容量的選擇3.1.1 電機軸上的力根據(jù)總體方案設計初選電機容量為4000千瓦，其運轉(zhuǎn)速度為70r/

17、min再驗證是否合格。由軋輾上的靜力矩選擇NerMknzk9550(3.1)Mer=9550Nerner式中：k電機的過載系數(shù)k=1.52.0取k=1.5"一傳動效率,=0.860.90ner電機轉(zhuǎn)速nz軋豐昆轉(zhuǎn)速選電機容量電機容量：由式（3.1）得Ner=Mknz取"=0.90k=1.5k955060V6040i（一）電機轉(zhuǎn)速：NZ=66.46m/s二D13.141150則得在電機和軋輾之間沒有減速器和齒輪座，所以設計中的傳動比以i=1進行計算NPr40005Mer=9550er=95505.46105Nmner700.76210666.46心二二3928.06kw1.5

18、95500.90計算軸上的力矩Mz1=pa_6._一.=4.2921014B21=0.639106Nm同理各個道次上電機軸的力矩如下表表3-1電機軸軋制力矩道軋制力軋制力臂a電機軸軋制力矩次P(N)(mm)Mk(N)14.292X106148.8210.762X10622.985X106148.8210.444X10634.441X106148.8210.661X10643.983X106148.8210.593X10652.778X106148.8210.413X106摩擦阻力矩的簡單計算d_575_66Mf1=P4.292100.90=1.11010221(-1)MkiMf2=(軸的傳動效

19、率"=0.960.98取"=0.97)i1 _6(-1)0.762106_0.97一1-4=2.35710Nm電機軸上靜力矩的計算MJ=必=1.879106NmJi同理，可得各道次的摩擦阻力矩表3-2各道次摩擦力矩道軋制力矩軋制力臂a電機軸軋制力矩次P(N)(mm)Mk(N)14.292X106148.8210.762X10622.985X106148.8210.444X10634.441X106148.8210.661X10643.983X106148.8210.593X10652.778X106148.8210.413X1063.1.2電機的發(fā)熱和過載校核主電動機軸上的

20、力矩由四部分組成，即(3Mf2(3.4)MzMfiMd=Mf2Kkon-Mdoni式中：Md一主電動機力矩，KNm；MfiMf附加摩擦力矩，Mf=+Mf2,KNm；iMz一軋輾上的軋制力矩，KNm；Mdon一動力矩，軋輾運轉(zhuǎn)速度不均勻，各部件由于有加速或減速所引起的慣性力所產(chǎn)生的力矩，KNm；Mko空轉(zhuǎn)力矩，即軋機空轉(zhuǎn)時，由于各轉(zhuǎn)動件的重量所產(chǎn)生的摩擦力及其它阻力矩，KNm；i電動機和軋輾之間的傳動比。一電動機至軋輾之間的傳動效率；則有：M協(xié)約為主電動機額定功率的5%,取Mkon=5%Mer由于軋機勻速運動，所以Mdon=0；Mkon=5%5.46105=0.273105KNmMmax=MD(

21、1.110。639)1061_4_62.3571040=4.126106軋機軋制過程中，電機軸上的最大力矩Mmax=4.126X106KNm對于可逆電機，電機過載系數(shù)k=2.5,則電機工作時靜力矩管=4.65。106-=5.46106故滿足過載要求由過載選取電機容量后，進行發(fā)熱校核t=56s'、.Md2t56Mjun-d=4.1210KMer=5.46106Nm因此滿足發(fā)熱要求3.2軋制力的計算3.2.1軋制規(guī)程原料斷面Fo=390x400mm2,成品斷面Fi=210x240mm2最大壓下量,hma=7090mm,軋制速度V=4m/s軋件長度L=8m最大軋制速度Vmax=7m/s軋制溫

22、度t=1200C鋼種65Mn,45#普碳低合金鋼表3-345#壓下規(guī)程道孔軋前厚軋后厚壓卜量寬展量軋制溫度度度AhAB次型h0(mm)B(mm)(mm)(mm)t(C)038038012001平31538565512002平26538950411973平2153925031193翻鋼39220043002067061186524021060411813.2.2軋輾主要尺寸的確定軋輾輾身長度L和輾身直徑D的確定名義直徑按咬入條件公式確定D之加(3.5)1 -cos：由軋鋼機械查表3-1可得：軋機的最大咬入角a=243龍問，取a=30°最大比例h11=,Ahma=7090mm,MhmaX

23、=90D16390901-cos(亞22sin2(302=671.642mm在軋制過程中，由于軋制條件、工作環(huán)境的影響，軋機材質(zhì)和所受應力條件的限制，取軋輾名義直徑D=1150mm。軋輾輾身長度L決定了孔型位置和軋輾的彎曲強度，查軋輾機械表3-2得L/D=2.23.0取L/D=3.0則L=3.0D=3.0X1150=3450mm確定軋輾直徑d,又小1150T坯型鋼坯軋機采用了酚醛夾布樹脂滑動軸承的軋機，查軋輾機械表3-2得dD-0.550.631d=0.911.2dD=0.5ld"。則d=0.5X1150=575mm3.2.3軋制力的計算第一道次軋制力的計算l=1.0d=1.0X57

24、5=575mm由于軋制溫度為t=1200C的條件下進行熱軋，故采用西姆斯公式進行計算而西姆斯公式采取了假設和簡化，具簡化式為：dP-二RrR(-)=72-72dQk42(hRi)hR1(3.6)式中：P一單位壓力h1一軋制后軋件的高度k一整個接觸弧上變形R一軋輾半徑入口至中性面單位壓力為:Rarctan(RaRarctan(R>k(3.7)式中：ho一軋制前軋件高度中性角:h=Rtan廣ln(1w)也+1arctan*,R8R2.1-；式中：yTH生角e-變形程度壓下量：，h=h0-h1式中：h壓下量則可得：h=h0一幾=380-315=65mmh100%=17.105ho(3.10)把

25、式（3.10）代入（3.8）中解得-575二31510.1710an-ln1(-0.171)0arctan"=0.18,5752-1-0.1710609因此P*JEZarctanCE_'三回nn叵Rln（二Pm2君arctan11-4、Eh2（1-（3.（11）式中：出一考慮摩擦對應力狀態(tài)的影響系數(shù)變形阻力莊:1RJ幾幾)k=n；：k=1.15n；。2,5750.16092=1315=1.0473=0.8305(3.12)0KtKuKr式中：Kt變形溫度影響系數(shù)3基礎變形阻力，即變形溫度t=1000C,變形速度u=101s,變形程度&=40%時的變形阻力由表【3.16

26、查得c0=162.1MPaKr一變形程度影響系數(shù)Ku一變形速度影響系數(shù)T=(t+273)/1000=(1200+273)/1000=1.473變形溫度影響系數(shù)Kr=exp(A+BT)【3.539+(-2.780)X1.4731=e=0.57其中查得A=3.539,B=-2.780變形速度影響系數(shù)Ku的計算l=、Rh-J57565=193.326Vrln(h0hi193.3263153.882Ku=(Um/10)CDT-0.157+0.2261M73=(3.882/10=0.8321變形程度影響系數(shù)Kr的計算l20.556:二2347.52.：h；=-0.1710=0.114311rm=ln()

27、=ln()=0.1211-；m1-0.114Kr=E(JN-(E-1)£0.40.40.121.0.3420.121=1.370父()-(1.370-1)0.40.4=0.7983c-=160.50.570.83210.7983=60.77Pm=1.15n；-1.150.830560.77=58.03MPa因此第一道次的軋制總壓力為：/BoB1、P=FR=(021)'Pml380385、=()58.039193.3262=4.292106由于軋件的原始材料不同、工作環(huán)境和潤滑條件等各種因素的不同，因而軋制時需要加大壓力，故校核時按最大軋制力校核。其他道次計算方式和第一道次相同

28、，其參數(shù)能力如下表所示表3-4軋制力統(tǒng)計表道義形阻力接觸弧水平投影平均單位壓軋制總壓力次(MPa)長度（mm）力（MPa）(N)160.77193.32658.0394.292X106262.63169.55860.7092.985X106316.367169.55866.8854.441X106467.317200.62466.3963.983X106571.402185.74271.9162.778X1063.3電機驅(qū)動軋輻時的力矩計算3.3.1 軋輾受力分析下圖中：Ni,N2一法向力Ti,T2一摩擦力Pi,P2合力Mk一軋輾力矩3.3.2電機驅(qū)動軋輾的力矩首先計算第一道次的軋制力矩如下:

29、D.-=sin-2B=05二；=0.530a115015/=148.8212sin：=d2二5750.102=28.75其中以在金屬熱軋時k0.070.10取嚀0.10Mki=MzMf1=P(a：i)=4.292X106x(148.821+28.75)=7.621106Nm同理，其余道次軋制力矩如下表所示表3-5軋輾軋制力矩道軋制力軋制力臂a軋輾軸處的軋制力矩次P(N)(mm)摩擦圓半徑Mk(N)1(mm)14.292X106148.82128.750.762X10622.985X106148.82128.750.530X10634.441X106148.82128.750.789X10646

30、3.983X10148.82128.7560.707X1052.778X106148.82128.750.495X1064零部件的選擇與強度校核4.1 軋輻軸承的選擇與校核4.1.1 軸承的選擇軋輾軸承的潤滑原則上與其他滾動軸承的潤滑基本一致，只是軋輾軸承的工作條件比較惡劣，其工作性能能否獲得有效發(fā)揮在很大程度上取決于軸承的潤滑情況。軋輾軸承采用的潤滑方法主要有脂潤滑和油潤滑。脂潤滑的潤滑脂兼有密封作用，密封結(jié)構(gòu)和潤滑設施簡單，補充潤滑脂方便，因此只要工作條件允許，軋輾軸承一般都采用脂潤滑。油潤滑的冷卻效果強，并能從軸承內(nèi)帶走污物和水分。軋輾軸承采用油潤滑的潤滑方法有壓力供油潤滑、噴油潤滑、油

31、霧潤滑和油氣潤滑。壓力供油潤滑是常規(guī)轉(zhuǎn)速下軋輾軸承最有效的潤滑方式。噴油潤滑是將潤滑油以一定的壓力通過裝在軸承一側(cè)的噴油嘴噴入軸承內(nèi)部進行進行潤滑，一般應用在高速軋輾軸承，或者壓力供油潤滑不能滿足冷卻要求的場合。噴霧潤滑是將含有油霧的干燥壓縮空氣噴到軸承內(nèi)部進行潤滑，使用油量少，由于空氣的作用，冷卻效果極強，主要用于軋制速度高和軋制精度高的大型軋輾軸承，或者用于在軸承箱中不經(jīng)常拆卸的軋輾軸承。壓力供油潤滑和噴油潤滑都需要裝設進、出油管、潤滑泵、儲油器，有時還需潤滑油冷卻器，因此，費用較高，一般軋輾軸承較少采用。綜上所述，41150T坯型鋼坯軋機采用了酚醛夾布樹脂滑動軸承，材質(zhì)采用了理想材料開式

32、非金屬襯，其主要特點是：抗壓強度較大；摩擦系數(shù)比金屬襯瓦低1020倍具有良好的耐磨性，使用壽命長膠木襯瓦較薄，故可以采用較大的理想輾頸，有利于提高軋輾壽命可用水做潤滑劑，不存在軸承密封問題能承受沖擊載荷；耐熱性和導熱能力差；剛性差，受力后彈性變4.1.2 軸承冷卻及用水量的校核根據(jù)經(jīng)驗公式pdn4050.6461075750.050.7405=1.3106kgh式中：p一作用在軸承上的力小一摩擦系數(shù)以=0.030.0儆=0.05d一軋輾輾徑Q一軸瓦的耗水量n一軋輾轉(zhuǎn)速選取的軸瓦其厚度h=45mm,由于軸承所受的徑向載荷F=0.646X107N軸徑轉(zhuǎn)速”=70r/in,軸徑直徑d=690mm,查

33、得酚醛樹脂【p】=41MPa。1 .驗算軸承的平均壓力P則有：P=FMP1dB式中：B一軸承寬度1pL軸瓦材料的許用應力代入以上數(shù)據(jù)可得P=0.646107一690575=16.28MPa2 .驗算軸承的PV值PV上二加二FnBd60100019100B0.64610770191000.575=41175Pa<IPV式中：PV】一軸承材料的PV許用值V一軸承圓周速度即滑動速度3 .驗算滑動速度3.140.575706060=2.106<V】=13%其中n=60V根據(jù)驗算軋輾軸承合格。4 .2軋輻的強度計算根據(jù)標定的最大軋制力和軋制力矩進行校核軋輾的強度，最大軋制力和最大軋制力矩分別

34、為P=20000KN,T=20X105Nm對軋輾進行受力分析由靜力平衡方程求得梁的支座反力R1R2=PR223802800=1150P兩式聯(lián)立解得R=1.353107NR2=6.47106N并畫出彎矩圖和扭矩圖如下:如4-1圖軋輻的彎矩圖和扭矩圖由此可知,危險斷面有兩個，一個在最大受力斷面,另一個抗扭轉(zhuǎn)斷面。進而做出相應的校核|斷面處剪應力（當標稱的輾徑D=1150mm時）ti_Tn2106163.141.153=6.7106N（當標稱的輾徑D=671mm時）t2=TWn2106163.140.6713=3.37107N對兩個截面分別進行彎曲強度校核=1.31108選取軋輾材料為合金鍛鋼，具強

35、度極限Qb=700750MPa,許用應力Rb=1415MPaU可按第四強度理論進行校核.M20.75T2<CTWM20.75T2W132i1.153(1.35107)0.75(2106)2=0.12108;二5 .3機架的選擇和強度計算5.1.1 機架的設計準則機架的作用1、作用：用來安裝軋輾、軋輾軸承、軋輾調(diào)整裝置和導衛(wèi)裝置等工作機座中全部零件，并承受全部軋制力的作用。2、地位：機架是軋機工作機座中尺寸和重量最大的部件，軋輾軸承和軋輾調(diào)整裝置都安裝在機架上，機架承受巨大軋制力的作用。根據(jù)機架的作用，其設計準則如下1、工況要求：即任何機架的設計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機

36、架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起；設置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2、剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對機架的主要要求是剛度。如果基礎部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形，振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。例如機床的零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度。3、強度要求：對于一般設備的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度的要求4、穩(wěn)定性要求：對于細長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或

37、局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設計時必須校核。機架設計的一般要求在滿足機架設計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。1、機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。2、結(jié)構(gòu)合理，便于制造。3、結(jié)構(gòu)應使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。4、結(jié)構(gòu)設計合理，工藝性好，還應使機架本身的內(nèi)應力小，由溫度變化引起的變形應力小。5、抗振性能好。6、耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務期限內(nèi)盡量少修理。7、有導軌的機架要求機架導軌面受力合理，耐磨性良好。綜上，機架采用閉式機架的工作機座，在換輾時，軋輾是沿其軸線方向從機架窗口中抽出或裝入，這種軋機一般都設有專用的換輾裝

38、置。4.3.2 機架結(jié)構(gòu)尺寸的確定機架一般采用含碳量為0.25%0.35%的ZG260500,其強度限5=500600MPa,延伸率65=1%16%。由于機架是軋機中最貴重和最重要的零件，必須具有較大的強度儲備。一般機架的安全系數(shù)不小于10,對于ZG270500來說，許用應力U采用以下數(shù)值對于橫梁(<5(70MPa對于立柱<4050MPa為了防止機架在過載時破壞，在軋輾斷裂時機架要不產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)這一要求，機架的安全系數(shù)為nj>ng.(b/(s式中：nj一機架的安全系數(shù)；ng一軋輾的安全系數(shù)；陽一機架材料的強度限；2一機架材料的屈服限。窗口尺寸機架窗口的寬度B=BZ2S=

39、120080=1280式中：S一窗口滑板厚度，一般取S=2040mm,取S=40mmB一機架的窗口的寬度Bz一軋輾軸承座的寬度4.3.3 機架強度的校核計算受力分析彎矩圖和應力圖如4-2圖矩形自由框架彎曲力矩圖由彎矩圖可知，根據(jù)公式Mxb3h12假設上下衡量慣性矩相同L=I2,則可得MiRl1l1,l22IiI2上下橫梁及立柱的截面圖。LQ6125Zi145004()0TiiQ57如圖4-4橫梁截面形狀如4-5圖立柱截面形狀y2上橫梁的面積：A0=14501250-1812500mm上橫梁的型心：Z0=1250-625mm2橫梁的真實型心：Z0=A0Z0一人乙一一乙=641mmA0一A5上橫梁

40、的總慣性矩：1y=1.331011mm4y83四=2.0810mm641y_83W2=2.19108mm31250-641l1.l2MRl121112=2.73109nm4I1,I21112進行機架強度的校核：M111二1=1=13.14MPaW1M111c21-12.48MPa!一W2可知橫梁強度合格。進行立柱強度的校核:RL7M21-M1=22.63107Nm4二R一M2=7.2Mpa卜J2F2W1R-M-2=-4.8MPa：tI2F2W2綜上所訴，機架強度合格4.4萬向接軸的選擇與計算4.4.1 扁頭強度計算按照總體設計方案，選擇50#鍛鋼并選取滑塊式萬向接軸?；瑝K式萬向接軸，它屬于用于

41、軋機機架的萬向連接軸。它主要解決現(xiàn)有的連接軸使用壽命短等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點是：它包括滑塊式萬向接軸軸體和與凸圓叉固聯(lián)的軸承壓蓋，其特征是：在凸圓叉上設置凹槽，在凹槽外側(cè)設置有與軸承壓蓋上的螺孔相對應的螺栓通孔，軸承壓蓋通過螺栓與凸圓叉相周聯(lián)。軋機設備開動率大幅提高，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益?；瑝K式萬向接軸因其能在傾角較大情況下傳遞較大的扭矩它可推廣適用于各型軋機等工況惡劣條件下的機械傳動。如4-6圖扁頭受力分析簡圖如4-6圖，D1=D（515）=1135mmS二(0.250.28D1=295.1mm查得b0=1200mm,b=429mm,x=210mm,許用傾角a=102,X=0.

42、5b-bsin.不+x=289.4mm3由經(jīng)驗公式計算扁頭強度1.1Mlb。-3b3X9X2=0.5510Pa滿足扁頭強度要求。4.4.2 叉頭的強度計算由經(jīng)驗公式，叉頭的主應力值為2仃=35Mj-K（其中K=1+0.0523）D<D-dJ代入數(shù)據(jù)可得：仃=1.16M108Pa<b故符合強度要求。5開坯機的潤滑方式5.1軋機軋輻的潤滑潤滑是指在軋件相對運動的接觸表面之間加入潤滑介質(zhì)，使其形成一層潤滑膜，從而把直接接觸的零部件的摩擦表面分隔開了，以減少摩擦和零部件摩擦，達到延長機械設備的使用壽命及提高機械工作效率的目的。熱軋鋼車間的機械設備要在高溫和惡劣條件下工作。一般工作機件需要承

43、受100C的溫度，有的摩擦機件在高壓力下運轉(zhuǎn)，需承受沖擊負荷，潤滑膜極易被破壞；另一方面，軋機軋輾轉(zhuǎn)速不高，很難形成油膜。止匕外,軋機工作環(huán)境中水分多、灰塵多、有腐蝕性氣體等都是潤滑的不利條件。因此對潤滑油提出更高的要求：1 .能適應高溫、高壓負荷各種轉(zhuǎn)數(shù)的要求，能夠保證處于液體摩擦狀態(tài)。2 .在機械運轉(zhuǎn)過程中應具有冷卻作用，保證摩擦表面具有一定的工作溫度。3 .具有清潔作用，能吸收帶走運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的一些物質(zhì)，如金屬屑、灰塵等雜物。4 .具有抗氧化、抗腐蝕作用，能在規(guī)定的時間內(nèi)經(jīng)受住外界溫度、壓力、濕氣與氧化作用，而不被腐蝕。綜上所述，本設計中軋機大部分部件可采用稀油潤滑方式進行潤滑。5.2

44、 軋輻軸承的潤滑軋輾軸承的潤滑原則上與其他滾動軸承的潤滑基本一致，只是軋輾軸承的工作條件比較惡劣，其工作性能能否獲得有效發(fā)揮在很大程度上取決于軸承的潤滑情況。軋輾軸承采用的潤滑方法主要有脂潤滑和油潤滑。脂潤滑的潤滑脂兼有密封作用，密封結(jié)構(gòu)和潤滑設施簡單，補充潤滑脂方便，因此只要工作條件允許，軋輾軸承一般都采用脂潤滑。油潤滑的冷卻效果強，并能從軸承內(nèi)帶走污物和水分。軋輾軸承采用油潤滑的潤滑方法有壓力供油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑。壓力供油潤滑是常規(guī)轉(zhuǎn)速下軋輾軸承最有效的潤滑方式。噴油潤滑是將潤滑油以一定的壓力通過裝在軸承一側(cè)的噴油嘴噴入軸承內(nèi)部進行進行潤滑，一般應用在高速軋輾軸承，或者壓

45、力供油潤滑不能滿足冷卻要求的場合。噴霧潤滑是將含有油霧的干燥壓縮空氣噴到軸承內(nèi)部進行潤滑，使用油量少，由于空氣的作用，冷卻效果極強，主要用于軋制速度高和軋制精度高的大型軋輾軸承，或者用于在軸承箱中不經(jīng)常拆卸的軋輾軸承。綜上所述，本設計中軋輾軸承采用油潤滑潤滑方式。選擇潤滑油主要確定潤滑油的粘度，根據(jù)粘度選用適當?shù)臐櫥驼扯取?.3 軋機主軸連接的潤滑萬向滑塊聯(lián)軸器又名金屬滑塊連軸器，具滑塊呈圓環(huán)形，用鋼或耐磨合金制成，適用于轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大的傳動。萬向滑塊聯(lián)軸器由兩個在端面上開有凹槽的半連軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。萬向

46、滑塊聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面需要進行熱處理，以提高其硬度;要求較低時也可用Q275鋼，不進行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中注油進行潤滑。6設備的環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟評價6.1 設備的環(huán)保環(huán)境保護簡稱環(huán)保。環(huán)境保護(environmentalprotection)涉及的范圍廣、綜合性強，它涉及自然科學和社會科學的許多領域，還有其獨特的研究對象。環(huán)境保護方式包括：采取行政、法律、經(jīng)濟、科學技術(shù)、民間自發(fā)環(huán)保組織等等，合理地利用自然資源，防止環(huán)境的污染和破壞，以求自然環(huán)境同人文環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境共同平衡可持續(xù)發(fā)展，擴大有用資源的再生產(chǎn)，保證社會的發(fā)展。機械設備的環(huán)保性是指

47、機械在作業(yè)時保護環(huán)境的性能，該環(huán)境指操作人員的工作環(huán)境和設備運轉(zhuǎn)區(qū)周圍的環(huán)境。在軋制過程中，軋輾需要進行冷卻，一般用水冷卻，但用水量較大大，因此需要將工業(yè)用水產(chǎn)生的污水進行凈化處理，經(jīng)過凈化處理的水再進行循環(huán)的使用。由于磨損、故障等原因降低了設備的使用壽命。因此對設備需要進行加強維護、清掃設備運行中產(chǎn)生的灰塵和油污，使設備表面光亮整潔滿足設備的環(huán)保要求。機械設備環(huán)保性包括防治工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)、粉塵、放射性物質(zhì)以及產(chǎn)生的噪聲、振動、惡臭和電磁微波輻射，交通運輸活動產(chǎn)生的有害氣體、液體、噪聲，海上船舶運輸排出的污染物，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活使用的有毒有害化學品，城鎮(zhèn)生活排放

48、的煙塵、污水和垃圾等造成的污染；其主要有以下幾種：降噪：在軋機設備中設置消音裝置，降低噪音。廢物處理：乳化液及廢水回收再利用，將冷卻用水經(jīng)過簡單的處理輸入供熱管道，用于供暖。廢鋼回收再利用，用于煉鋼及設備強度不高的機加工。除塵：及時清理，分類處理軋鋼設備在軋制過程中產(chǎn)生的灰塵和粉塵。機械設備作業(yè)時污染環(huán)境的因素主要包括有噪聲、振動及廢氣、廢液、廢渣排放時的含有有害氣體、有毒成分、微粒粉塵等。因此必須改進機械設備的結(jié)構(gòu)，增加凈化處理裝置，加強設備的狀態(tài)檢測和維修，合理使用設備等各方面綜合措施，改善機械設備的環(huán)保性是一項艱巨的任務，但可以從選用環(huán)保性好的設備和零部件本質(zhì)中改善。6.2 機械設備的可

49、靠性所謂可靠性，是指系統(tǒng)、設備或哦零部件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力在機械設備的工作過程中，由于工作環(huán)境比較惡劣，而且負荷變化頻繁，機械設備在工作的過程中常常受到振動、沖擊、摩擦等力的作用。在長期的工作狀態(tài)性，導致了設備的性能變差、磨損加劇，因此，加強對設備的維護和保養(yǎng)是非常有必要的。通過對機械設備的及時的維護和保養(yǎng)可以有效的減少機械的故障，提高設備的利用率和使用壽命，同時還能夠減少設備運行和生產(chǎn)中的成本，保證生產(chǎn)的安全。機械可靠性設計可分為定性可靠性設計和定量可靠性設計。所謂定性可靠性設計就是在進行故障模式影響及危害性分析的基礎上，有針對性地應用成功的設計經(jīng)驗使所設計的產(chǎn)品達到可靠的目的。所謂定量可靠性設計就是充分掌握所設計零件的強度分布和應力分布以及各種設計參數(shù)的隨機性基礎上，通過建立隱式極限狀態(tài)函數(shù)或顯式極限狀態(tài)函數(shù)的關系設計出滿足規(guī)定可靠性要求的產(chǎn)品。6.2.1 機械設備的平均壽命00設備的平均壽命函數(shù)為：t=Rtdt0式中：R(t)一可靠度函數(shù)，鋼坯軋機的可靠度為R(t)=e則：Q0t=e'dt=1.0該軋機設備的失效率九=2父10-，可得t-1000h6.2.2 機械設