鑄軋機(jī)軋輥部分機(jī)械設(shè)計(jì)大學(xué)論文

全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455摘要鑄軋機(jī)的鑄軋過程是靠鋁熔體的靜壓力作用，通過前箱與供料嘴將液態(tài)金屬輸送到被冷卻的兩個軋輥之間，使液態(tài)金屬快速凝固結(jié)晶，結(jié)晶后的固態(tài)金屬鋁被轉(zhuǎn)動的鑄軋輥咬入，并給以一定的軋制加工率，經(jīng)受一定量的變形，連續(xù)軋制出板卷坯料。隨著鑄軋機(jī)產(chǎn)業(yè)化演進(jìn)，關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的突破，鑄軋機(jī)的運(yùn)用將更加廣泛與深入。我國在鑄軋機(jī)領(lǐng)域的研究起步較晚，無論在鑄軋理論方面，還是在鑄軋技術(shù)方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。為了知道鑄軋機(jī)軋制出優(yōu)質(zhì)鋁板的最優(yōu)條件，設(shè)計(jì)制造一臺可以進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的鑄軋機(jī)，并以之進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。本文詳細(xì)介紹了鑄軋機(jī)的工作原理和設(shè)計(jì)要求，對鑄軋機(jī)的各種鑄軋?jiān)O(shè)備也作了簡要介紹。主要工作如下：1、根據(jù)鑄軋機(jī)的功能要求，設(shè)計(jì)鑄軋機(jī)的軋輥部分機(jī)械結(jié)構(gòu)；2、根據(jù)鑄軋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，對軋輥部分進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核；3、對與軋制相關(guān)聯(lián)的部分的結(jié)構(gòu)作簡要介紹，必要時進(jìn)行計(jì)算校核。關(guān)鍵詞：鑄軋機(jī)軋輥鋁板機(jī)械設(shè)計(jì)全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455ABSTRACTCast-rollingmachinebyaluminumrollcastingprocessismeltofstaticpressureeffect,throughtheformerboxandmaterialfeedinghismouththeliquidmetaltransporttobethecoolingofthetworollbetween,makeliquidmetalrapidsolidification,crystallizationofsolidmetalaluminumaftercastingrollerarerolledintothebite,andgivencertainrollingprocessing,afteracertainamountofdeformation,continuousrollingoutplaterollblank.Rollcastingmachinewithindustrializationevolution,thekeytechnologylinkbreakthrough,rolltheuseofthemachinewillbemoreextensiveandin-depth.Ourcountryincast-rollingmachineofresearchinthefieldoflatestart,nomatterincast-rollingtheory,orintherollcastingtechnology,andthedevelopedcountries,thereisstillagapcompared.Inordertoaccurately

know

theoptimalconditionswhen

the

cast-rollingmachinecanrollingout

qualityaluminum,designandmanufactureofa

cast-rollingmachinethatcanbeactualproductanddoexperimentswiththemachinetogettheoptimalconditions.The

workingprincipleanddesignrequirements

of

the

cast-rollingmachineareintroducedindetailinthispaper,anditalso

giveabrief

introduction

to

the

equipmentofthecast-rolling

machine

.Themainworkisasfollows:1,accordingtothefunctionalrequirementofthemachine,designthe

mechanicalstructureofroll

part

of

the

cast-rollingmachine;2,thestructuredesignofthemachineaccordingtorollrequirementsanddesignparameters,andcheckonthestrength

and

stiffnessof

the

roll.3,doabriefintroduction

on

the

partofthe

structures

associatedWith

rolling,andcheckonitwhenitisnecessary.Keywords:Cast-rollingmachine;roller;aluminum；mechanicalstructure.全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455目錄TOC\o"1-3"\h\z\u第一章緒論 11.1引言 11.2鑄軋機(jī)技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展概況 11.3鑄軋機(jī)工作原理 31.4機(jī)組設(shè)備組成及詳細(xì)說明 31.4.1熔鋁的輸送和供給系統(tǒng) 31.4.2主機(jī)機(jī)組組成 41.5本課題主要內(nèi)容 7第二章鑄軋機(jī)軋輥部分設(shè)計(jì) 92.1鑄軋機(jī)軋輥部分的運(yùn)作方式 92.2軋輥部分的力能參數(shù)計(jì)算 102.2.1設(shè)計(jì)要求 102.2.2軋制力矩的計(jì)算 112.3電動機(jī)的選擇 132.3.1主電機(jī)容量計(jì)算 132.3.2軋機(jī)的工作制度與主電機(jī)選擇 142.4軋輥的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù) 162.4.1軋輥基本結(jié)構(gòu) 162.4.2軋輥參數(shù) 172.5輥芯和輥套材料 192.6軋輥強(qiáng)度校核 192.7軋輥軸承 232.7.1軋輥軸承的運(yùn)作方式及選擇 232.7.2軋輥軸承壽命校核 242.8鑄軋輥冷卻水用量 252.9牌坊 272.9.1牌坊結(jié)構(gòu)及主要尺寸 272.9.2牌坊的強(qiáng)度校核 282.9.3牌坊的連接方式 29第三章鑄軋機(jī)傳動部分的機(jī)械設(shè)計(jì) 313.1鑄軋機(jī)傳動部分概述 313.2傳動的類型和選擇原則 313.2螺旋傳動的設(shè)計(jì) 323.2.1螺旋傳動的構(gòu)成與功能 323.2.2來料小車絲桿螺旋傳動選擇 333.2.3絲桿、套筒材料選擇 333.3.連接軸 343.3.1連接軸類型選擇 353.3.2十字滑塊萬向接軸設(shè)計(jì) 353.4同步齒輪箱 373.4.1箱體外形和主要參數(shù) 373.4.2同步齒輪軸的外形和主要參數(shù) 37結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致謝 41附錄： 42全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455PAGE8第一章緒論1.1引言連續(xù)鑄扎工藝這種新的板材制造工藝是由國外起始于國外50年代左右。連續(xù)鑄軋技術(shù)的成熟以及其廣泛應(yīng)用于在實(shí)際生產(chǎn)制造，是傳統(tǒng)鋁加工工藝突破已有門檻的標(biāo)志，同時也為鋁加工業(yè)指明了發(fā)展道路。與相比于傳統(tǒng)熱軋法，連續(xù)鑄軋法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅生產(chǎn)工藝大幅簡化，解放了大量的勞動力，同時對廠方要求也大幅降低，極大地減少了生產(chǎn)成本，而且資金回籠快速，投資風(fēng)險(xiǎn)小。因此得到了廣泛應(yīng)用的連續(xù)鑄軋技術(shù)，以極快的速度在國內(nèi)推廣，不久就出現(xiàn)大批年產(chǎn)值在五萬噸以下的中小型鋁加工企業(yè)，其中大部分由于民用鋁加工業(yè)。同時連續(xù)鑄軋工藝由于在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，鑄軋技術(shù)經(jīng)過不停地更新改進(jìn)也的得到了迅速地發(fā)展。1.2鑄軋機(jī)技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展概況①國外概況鋁板連鑄連軋機(jī)，簡稱鋁鑄軋機(jī),1922年第一臺鋁鑄軋機(jī)在德國投產(chǎn)，它被運(yùn)用于制作飛機(jī)和重工業(yè)設(shè)備,1977年底到達(dá)洛陽有色研究院,鋁板連鑄連軋機(jī)的主要工作是將高溫鋁液在快速冷卻的同時軋制成鋁板，最終通過卷取機(jī)卷成鋁卷。不同國家研制的輥式連續(xù)鑄軋機(jī)除原理一樣外，其他部分并不完全一致，從鑄軋輥的布置和澆注形式上可劃分如下三種型式:水平下注式、傾斜側(cè)注式、垂直平注式。美國亨特公司1955年開發(fā)成功水平下注式鑄軋機(jī)。該鑄軋機(jī)能生產(chǎn)6..8mm厚的帶板，但鑄軋速度很慢，生產(chǎn)能力較低。以亨特鑄軋機(jī)為代表的傾斜側(cè)注式與水平下注式相比具有產(chǎn)品生產(chǎn)快速，機(jī)器單位時間產(chǎn)品吞吐量大，操作方法簡單等優(yōu)點(diǎn)。除驅(qū)動結(jié)構(gòu)外，西德克魯普鑄軋機(jī)和英國戴維鑄軋機(jī)和美國傾斜式鑄軋機(jī)相似.而法國比西涅公司的3C鑄軋機(jī)是垂直平注式鑄軋機(jī)的代表,除法國外，瑞士和前蘇聯(lián)也擁有這項(xiàng)鑄軋技術(shù)。垂直平注式鑄軋機(jī)較傾斜側(cè)注式具有更加強(qiáng)大的生產(chǎn)能力和跟快的加工速率，同時擁有簡單高效的換輥裝置，便于設(shè)備維護(hù)。目前各國制造的雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)都離不開這幾種方式。水平下注式已經(jīng)隨著發(fā)展逐步退出鋁加工舞臺，后兩種卻依然在蓬勃發(fā)展中不見衰退。②國內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展概況我國對連續(xù)鑄軋技術(shù)的研究開發(fā)已有50多年的歷史，冶金部于1975年對東北輕合金加工廠研制出的我國首臺雙輥鑄軋機(jī)進(jìn)行鑒定驗(yàn)收，才為我國鋁加工領(lǐng)域連續(xù)鑄軋工藝技術(shù)填補(bǔ)了空白。泳州鋁加工試驗(yàn)廠（不久后改為華北鋁業(yè)有限公式）于1979年試制成功了我國首臺直徑為650x1300mm的亨特式傾斜鑄軋機(jī)，且該機(jī)器在之后的實(shí)際生產(chǎn)使用中表現(xiàn)令人滿意。在此之后又試制成功一臺直徑650x1600mm和兩臺直徑980x1600mm鑄軋機(jī)用于實(shí)際生產(chǎn)板帶、箔材的生產(chǎn)坯料。在經(jīng)過不停地改進(jìn)后，在1983年直徑650x1600mm鑄軋機(jī)正式通過國家技術(shù)鑒定，得到國家正式批準(zhǔn)后向全國推廣，并很快投入到工業(yè)生產(chǎn)中。十幾年的不懈努力，華北鋁業(yè)有限公司成功實(shí)現(xiàn)將鑄軋帶坯生產(chǎn)成板帶材、鋁箔的技術(shù)，這為華北鋁業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時也在國家的鋁業(yè)發(fā)展道路上踩出了一個堅(jiān)實(shí)的腳印。特別是當(dāng)0.007mm鋁箔被成功生產(chǎn)出來后，華北鋁業(yè)將板帶材生產(chǎn)帶入到了一個新的、更廣闊、更有前景的天地?；ㄩ_并蒂，各表一枝。華北鋁業(yè)有限公司于1984年成立子公司琢神公司。之后，涿神公司充分利用其母公司的已有技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高，結(jié)合其豐富的現(xiàn)有設(shè)備資源，使該公司的輥式連續(xù)鑄軋機(jī)技術(shù)水平得到了大大的提高。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國的所有輥式鑄軋機(jī)中有超過70%是由涿神公司自己制造的，可見在鋁鑄軋這個產(chǎn)業(yè)里面，涿神是當(dāng)之無愧的領(lǐng)頭羊。而后機(jī)械電子工業(yè)部認(rèn)定琢神公司生產(chǎn)的直徑為650~680mm鑄軋機(jī)可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，這讓我國成功擺脫軋制機(jī)械受制于人的尷尬局面。琢神公司在1995年試制成功了我國首臺直徑966x1550mm超型鑄軋機(jī)，并在生產(chǎn)實(shí)踐中，對板厚調(diào)節(jié)相關(guān)的關(guān)鍵裝置進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)改造，使設(shè)備性能得到了明顯的提高。至此，涿神公司的成功為我國帶來了標(biāo)準(zhǔn)型和超型這兩種金屬軋制機(jī)型，受其影響鑄軋機(jī)軋輥放置方式也趨于采用軋輥軸線所確定的平面垂直于水平面這種方式。這讓我國產(chǎn)鑄軋機(jī)制造走上了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的康莊大道。1.3鑄軋機(jī)工作原理鑄軋機(jī)的鑄軋過程是在熔爐中將鋁熔化成鋁液，通過導(dǎo)流槽、前箱與供料嘴將液態(tài)金屬輸送到被循環(huán)冷卻水冷卻的兩個軋輥之間，液態(tài)金屬受冷快速凝固結(jié)晶，結(jié)晶后的固態(tài)金屬鋁被轉(zhuǎn)動中的鑄軋輥咬入，受到雙輥給與的軋制力，并給以一定的軋制加工率，經(jīng)受一定量的變形，從雙輥另一側(cè)連續(xù)軋制出板卷坯料。1.4機(jī)組設(shè)備組成及詳細(xì)說明1.4.1熔鋁的輸送和供給系統(tǒng)熔鋁的輸送和供給系統(tǒng)是鑄軋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、保證帶材質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熔鋁的輸送和供給系統(tǒng)的最終目的是連續(xù)提供給前箱合格的鋁液，含氫量控制在0.15ml/100g以下，合金的化學(xué)成分應(yīng)該在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的含量范圍內(nèi)，不產(chǎn)生巨大的內(nèi)部金屬顆粒的雜質(zhì):保證前箱內(nèi)鋁液溫度和液面高度恒定，根據(jù)鑄軋工藝不同，應(yīng)控制熔煉爐、靜置爐、除氣過濾裝置中鋁液的溫度，使經(jīng)過熔鋁的輸送和供給系統(tǒng)進(jìn)入到前箱中的鋁液溫度控制在685-705℃，溫度波動應(yīng)被控制在±2'℃的范圍內(nèi)。保溫爐流口至鑄軋機(jī)之間熔鋁的輸送系統(tǒng)包括以下設(shè)備:①導(dǎo)流槽液面控制裝置流口位置有一個垂直一學(xué)向的浮標(biāo)，采用手動調(diào)至精確位置，浮標(biāo)的高度位置以脈沖形式檢測，檢測結(jié)果送到流口液位控制系統(tǒng)，使電動執(zhí)行器動作，控制流口的塞桿運(yùn)動，達(dá)到控制流口液位的目的，液面控制精度達(dá)13mm;同時該控制系統(tǒng)也可手動進(jìn)行人上控制。液面控制裝置對流口液而的高位和低位設(shè)定一個基準(zhǔn)值，當(dāng)接近開關(guān)檢測液面波動超過高位或低于低位時，提示操作手進(jìn)行人工干預(yù)，避免事故發(fā)生。②欽絲送進(jìn)器和放絲架欽絲送進(jìn)器用交流變頻電機(jī)驅(qū)動，欽絲送給速度可調(diào)，操作者可以調(diào)整欽絲桿的速度和鑄軋機(jī)速度匹配。該裝置控制欽絲桿送進(jìn)流槽，目的是用于熔鋁的晶粒細(xì)化，以使軋板各處性能均衡。③前箱液面控制及報(bào)警裝置前箱框架上設(shè)有機(jī)械式四連桿機(jī)構(gòu)，用于前箱液位控制裝置，保證前箱液面控制精度為士1mm。前箱金屬液面控制可進(jìn)行聲光報(bào)警④前箱熱電偶、變送儀、溫度數(shù)顯表前箱內(nèi)的熱電偶、變送儀、溫度數(shù)顯表用于在線精確測量、顯示前箱內(nèi)鋁液溫度，為操作人員提供準(zhǔn)確工藝參數(shù)熱電偶測溫范圍:0-10000°C⑤前箱、前箱框架前箱由上下兩個小箱體組成，并選用強(qiáng)度高、耐熱穩(wěn)定性好的陶瓷纖維材料的輸送和供給系統(tǒng)的最后一個箱體，前箱內(nèi)鋁液通過一段中間連接起來，鋁液連續(xù)穩(wěn)定地輸送到輥縫處，經(jīng)軋輥的冷卻。軋制作用前箱框架放置在前箱外圍，用于保護(hù)前箱，前箱框架上裝有前箱液面自動控裝置。1.4.2主機(jī)機(jī)組組成主機(jī)機(jī)組是鑄軋機(jī)的主體部分，主耍包含以下項(xiàng)日:⑴鑄嘴調(diào)整裝置鑄嘴平臺在液壓缸推動下在滑座上滑動，把鑄嘴及其輔助件推至距鑄軋機(jī)輥縫一定安全距離的位置，然后由鑄嘴水平調(diào)節(jié)裝置把鑄嘴調(diào)節(jié)到目標(biāo)位置，鑄嘴的水平和垂直調(diào)整由手動進(jìn)行調(diào)節(jié)。鑄嘴平臺為耐熱鑄鐵結(jié)構(gòu)，安裝在一經(jīng)機(jī)加工的鋼板架上。鑄嘴平臺設(shè)有一快速夾緊裝置，用于把鑄嘴組件固定在鑄嘴平合上。鑄嘴水平方向微調(diào)行程:士50mm鑄嘴垂直方向微調(diào)行程:130mm⑵鑄軋機(jī)軋制方式本鑄軋機(jī)兩軋輥所組成的平面與地面垂直，鋁液水平注入兩軋輥滾間縫隙。該鑄軋機(jī)前箱內(nèi)精確的控制裝置能保證前箱能在極其精確的壓力卜為鑄嘴供給鋁液。通過鑄嘴的注口，可將鋁液注入經(jīng)冷卻水冷卻的軋輥上，鋁液沿軋輥表而寬向分布，而后，鋁液冷卻、凝固。這時，金屬處一于稍前于軋輥中線的輥縫處，接著受熱軋制成形。鑄鋁經(jīng)熱軋成形后出輥即為鑄軋板。鑄軋機(jī)的每個軋輥都由十字滑塊聯(lián)軸器，同步齒輪箱提供力矩，由直齒四級減速器減速，有直流電機(jī)提供輸出力矩，鋁液流速、冷卻水流速、軋輥轉(zhuǎn)速的同步控制由數(shù)字式直流控制系統(tǒng)進(jìn)行。⑶鑄軋輥部包括:2根鑄軋輥、4個軸承座、12個軋輥軸承、2個軋輥冷卻水旋轉(zhuǎn)接頭（水套結(jié)構(gòu)）軋輥型式:熱裝式軋輥輥面尺寸:Φ400mm×500mm鑄軋輥由輥芯、輥套熱裝配而成，兩端由O形密封圈密封。熱裝配后進(jìn)行精磨至目標(biāo)尺寸。冷卻水系統(tǒng)通過安裝在鑄軋輥右側(cè)的軋輥冷卻水旋轉(zhuǎn)接頭和鑄軋輥內(nèi)部的冷卻水循環(huán)通道連通，由冷卻水帶走軋制熱。⑷軸承和軸承座軋輥軸承型式:圓柱滾子軸承——調(diào)心滾子軸承——圓柱滾子軸承（三聯(lián)裝）軸承外形尺寸：內(nèi)徑Φ180mm/外徑Φ340mm軸承座材質(zhì):ZG35⑸水套（水循環(huán)結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)圖如圖2-2-1所示：圖2-2-1水套二維圖如上圖所示，冷卻水從中間水管輸入，回流水從小管外的大水管內(nèi)流出（進(jìn)水小管在出水大管內(nèi)，兩管同軸），進(jìn)水管道密封采用機(jī)械密封方式，由彈簧給予軸向力，讓摩擦環(huán)死死地頂住進(jìn)水道管端面，形成良好的端面密封。其實(shí)這里可以允許少量的進(jìn)水泄露，不會影響到鑄軋機(jī)的正常軋制工作，因?yàn)樵谳斎肜鋮s水時，水量一般比計(jì)算的最大值大20%左右，就是考慮到這種漏水的可能性存在而采取的預(yù)防措施。④鑄軋輥傳動系統(tǒng)鑄軋輥傳動系統(tǒng)包括直流電機(jī)1件、直齒四級減速箱1件、皮帶輪2件、人字齒同步齒輪箱1件、十字滑塊萬向聯(lián)軸器2件、梅花聯(lián)軸器接頭1件。鑄軋輥傳動系統(tǒng)由一臺直流電機(jī)驅(qū)動直齒四級減速箱，然后通過人字齒同步齒輪箱分流，再由兩根萬向聯(lián)軸器驅(qū)動鑄軋輥同步轉(zhuǎn)動。通過人字齒同步齒輪箱來保證上下輥線角速度一致，即線速度一致。為了換輥時支撐住萬向聯(lián)軸器，需設(shè)置一個聯(lián)軸器座，也可不設(shè)置，因十字滑塊部分可以拆分，方便轉(zhuǎn)移。⑤壓上油缸壓上油缸安裝在鑄軋機(jī)架的底部，兩牌坊窗口底部各1臺，用于提供軋制力，保持恒定輥縫，并提供機(jī)架的預(yù)應(yīng)力。⑥輥縫控制系統(tǒng)輥縫控制系統(tǒng)是一手動調(diào)節(jié)的楔塊系統(tǒng)。該系統(tǒng)用一對互鎖的楔形滑塊建立軋輥軸承座之間的間隙，從而控制粗略輥縫縫隙厚度。在軋制過程中如果軋制出來的軋板橫截面，上下兩線平行度超出誤差范圍，可手動調(diào)節(jié)楔塊系統(tǒng)，改變單側(cè)軋輥軸承座之間的間隙，達(dá)到在線調(diào)節(jié)的目的，若差值很小時，通過在操作臺上調(diào)節(jié)相應(yīng)側(cè)壓上缸的壓力，也可達(dá)到在線調(diào)節(jié)截面上下邊平行度的目的。楔塊的高度調(diào)整范圍:士5mm（由設(shè)計(jì)要求的最大扎板厚推斷）⑦換輥裝置軋輥需要定期從機(jī)架上取下重磨。換輥裝置可以簡便、迅速地執(zhí)行換輥操作。機(jī)內(nèi)換輥軌道和機(jī)外換輥軌道連接起來，減速機(jī)驅(qū)動鏈輪鏈條將軋輥部件沿著換輥軌道拉出和推進(jìn)。機(jī)外換輥軌道結(jié)構(gòu)形式:滑架型滑架為機(jī)加工的焊接鋼結(jié)構(gòu)，帶有鎖定桿，滑動由鏈條和鏈輪通過行星齒輪減速箱和交流電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動。機(jī)架架間裝有換輥用的固定軌道，軋輥的下軸承座裝有輪子。換輥時，先要拆除端面定位擋板，使軋輥能軸向自由移動。1.5本課題主要內(nèi)容介于工廠要求了解鋁板材鑄軋機(jī)在什么工作條件下才能軋制出優(yōu)質(zhì)板材，什么工作條件下經(jīng)濟(jì)效益最好。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一臺可用于實(shí)際生產(chǎn)的鋁板鑄軋機(jī)并用這臺機(jī)器進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，以得到最優(yōu)工作條件，解決工廠的實(shí)際生產(chǎn)問題。設(shè)計(jì)中要求完成該產(chǎn)品裝配圖與部分部件圖設(shè)計(jì)，完成該產(chǎn)品主要零件圖的設(shè)計(jì)，要求所有圖紙質(zhì)量達(dá)到工廠的現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)要求。其中在中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院中鋁機(jī)電大樓1樓有一臺正在正常使用中的二輥鋁鑄軋機(jī)，設(shè)計(jì)過程中可以將其作為參考實(shí)物。鑄軋機(jī)設(shè)備的具體設(shè)計(jì)要求如下所示：①最大軋制力：60t；②軋制板厚范圍2mm-8mm；③輥面線速度0.5–3mm；④軋輥：Φ400×500mm；⑤軋制鋁板板寬控制在50—400mm。全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455PAGE42第二章鑄軋機(jī)軋輥部分設(shè)計(jì)圖2-1鑄軋軋輥部分總體結(jié)構(gòu)圖2.1鑄軋機(jī)軋輥部分的運(yùn)作方式連續(xù)鑄軋技術(shù)是將金屬鋁液直接轉(zhuǎn)變成冷軋薄板坯的捷徑，是從兩個旋轉(zhuǎn)輥中間澆注金屬液,通過一對內(nèi)部具有循環(huán)冷卻作用的鑄輥輥縫間隙，結(jié)晶，凝固，變形后從另一側(cè)引出鑄軋帶坯，按軋輥和金屬的流向可分為三類：⑴、雙棍水平下注式。兩輥中心連線與地面平行，金屬澆鑄流向與地面垂直，簡稱垂直式鑄軋機(jī)。⑵、雙棍垂直平注式。兩輥中心連線與地面垂直，金屬澆鑄流向與地面水平線平行，簡稱水平式鑄軋機(jī)。⑶、雙輥傾斜側(cè)注式。兩輥中心連線與地面水平線成一定角度，一般為75°角，簡稱傾斜式鑄軋機(jī)。設(shè)計(jì)要求輥徑400mm，小于常用標(biāo)準(zhǔn)輥徑。本鑄軋機(jī)主要用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，為了保證生產(chǎn)過程中鋁板鑄軋各環(huán)節(jié)（液固態(tài)轉(zhuǎn)變過程）直觀可見，便于控制，本次設(shè)計(jì)采用雙棍垂直平注式板帶駐軋（如圖2-2）。圖2-2雙棍垂直平注式1——軋輥輥套；2——金屬鋁液；3——金屬鋁板2.2軋輥部分的力能參數(shù)計(jì)算2.2.1設(shè)計(jì)要求⑴、鑄軋機(jī)型號為Φ400×500mm；⑵、軋制鋁板厚度控制在2—8mm；⑶、軋制鋁板板寬控制在50—400mm；⑷、鑄軋線速度為v=0.5—3m/min；⑸、最大軋制力為=60T。2.2.2軋制力矩的計(jì)算圖2-3軋輥輥系受力簡圖目前所采用的軋制力矩計(jì)算方法仍沿用有關(guān)熱軋板的計(jì)算公式，即：式中——平均單位壓力；b——鑄軋帶坯寬度；X——力臂系數(shù)；——鑄軋變形區(qū)長度。如上圖所示，鑄板件所受外力（上輥）有法向力N1和摩檫力T1。N1與T1的合力為P1，且與輥芯連線垂直，即與軋件的運(yùn)動方向垂直。由于對稱性知必有與P1等大反向的合力P2，且與P1作用于同一直線上。即P1=P2=同時軋制力≈；力臂系數(shù)X=β/A≈β/α；變形區(qū)長度可看作力臂A.故軋制力矩為==2A=2XL由上圖可得A=R·sinβ=D/2·sinβ式中A——軋制力相對于軋輥中心的力臂；X——軋制力P1相對于軋輥中心的力臂系數(shù)；L——接觸弧長；D——軋輥直徑；β——合壓力作用角。其中力臂系數(shù)根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，一般有以下結(jié)論：熱軋板帶時，X=0.42—0.50。在此力臂系數(shù)取X=0.5。則A=D/2·sinβ=0.50L=D/2·β即sinβ=β解得β=0.066軋制力力臂A=0.2×sin0.066=0.013m則軋制力矩為==2A=2×5.88××0.013=15.3KN·m只是軋件變形給軋輥的軋制力矩，因?yàn)檐堉七^程中鑄件受到牽引機(jī)構(gòu)的牽引張力，軋輥軸承的摩擦力等力作用，固實(shí)際總力矩要大于，這里就不做詳細(xì)介紹。2.3電動機(jī)的選擇2.3.1主電機(jī)容量計(jì)算主電機(jī)容量計(jì)算通常根據(jù)軋制時作用在電機(jī)軸上的扭矩來初選主電機(jī)容量。初選主電機(jī)時可依據(jù)以下公式：KW式中——軋制力矩、兩軋輥軸承處的摩擦力矩、軋機(jī)空轉(zhuǎn)力矩與軋機(jī)變速動力距之和，由于此處只是初選主電機(jī)容量，且兩軋輥軸承處的摩檫力矩、軋機(jī)空轉(zhuǎn)力矩與軋機(jī)變速動力距之和相對于軋制力矩要小很多，所以摩擦力矩、軋機(jī)空轉(zhuǎn)力矩與軋機(jī)變速動力距之和可忽略不計(jì)KN·mV——鑄軋線速度為v=0.5—3m/min取極值3m/min——傳動系統(tǒng)的總傳動效率R——鑄軋輔半徑m又式中——皮帶傳動的傳動效率0.80-0.90取=0.85——由電動機(jī)到軋輥，除皮帶傳動以外的總傳動效率一般為0.85-0.90取=0.85則=0.85×0.85=0.723由前面數(shù)據(jù)可知=15.3KN·m,V=3m/min,R=0.2m則可得：N= =5.29KW2.3.2軋機(jī)的工作制度與主電機(jī)選擇⑴、軋機(jī)工作制度軋機(jī)的工作制度按照操作方式可分為可逆式和不可逆式兩種,按照軋制狀態(tài)又可分為有帶張力的帶式工作制和無帶張力的塊片式工作制兩種。①不可逆式工作制不可逆式工作制度應(yīng)用最廣，當(dāng)采用這種工作制時，乳輥與軋件的運(yùn)動方向始終不變，但軋制速度有可調(diào)和不可調(diào)兩種。在某些軋機(jī)上，不一定總是生產(chǎn)同一種軋板，在軋制時不需改變速度，但生產(chǎn)不同的板材所需軋制速度一般不同，需要重新調(diào)節(jié)軋輥的線速度，這類軋機(jī)通常采用調(diào)速范圍廣，工作穩(wěn)定的直流電動機(jī)。②可逆式工作制度當(dāng)釆用這種工作制時，軋輥即能逆轉(zhuǎn)又能調(diào)速，并有低速咬入，滿足升速軋制和降速拋出軋件等要求。本設(shè)計(jì)不適合采用這種工作制度，不需要軋輥能逆向轉(zhuǎn)動。③有帶張力工作制度當(dāng)采用這種工作制時，軋件不僅承受軋輥所施加的軋制力，同時還要承受卷取機(jī)和開卷機(jī)所施加的前后張力，軋件時刻處于易塑性變形的良好應(yīng)以狀態(tài)，這使軋制條件大大改善，減小對了軋制大小力的要求，有助于整個鑄軋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。這種工作制度下鑄軋機(jī)容易軋制平直的薄帶，但需要較大調(diào)速范圍，一般都采用直流電動機(jī)傳動。按照實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)采用不帶帶張力的工作制度，且為不可逆式工作制度，主電機(jī)類型選擇直流電動機(jī)。⑵、主電機(jī)選擇①類型選擇本次設(shè)計(jì)電動機(jī)的機(jī)械負(fù)載要求:調(diào)速范圍大、負(fù)載較平穩(wěn)、連續(xù)軋制、三班制工作。異步交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便，重量較輕成本較低，工作效率較高，負(fù)載特性較硬。直流電動機(jī)調(diào)速性能優(yōu)良，過載能力大，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級快速啟動，制動和反轉(zhuǎn)，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。綜合考慮以上因素選擇直流電動機(jī)。②電動機(jī)參數(shù)確定當(dāng)電動機(jī)功率一定時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速越低，其尺寸越大，價格越貴，而且效率越低，所以選擇電動機(jī)時其轉(zhuǎn)速通常不能低于500r/min，但高速電動機(jī)會加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動比，導(dǎo)致機(jī)械傳動部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響傳動效率?，F(xiàn)有以下已知參數(shù)：主電機(jī)容量N=5.29KW；減速器傳動比為90：1；皮帶輪傳動比為2：1。得電動機(jī)轉(zhuǎn)速為430r/min（最小值）考慮到需要一定的安全系數(shù)及其他方面的因素,選擇電動機(jī)型號為：Z4—180—11JB/T6316—2006其主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率P=15KW（鑄軋作業(yè)是高危行業(yè)，因而在我這里取了較大的安全系數(shù)）額定轉(zhuǎn)速n=600r/min最高轉(zhuǎn)速=2000r/min額定電壓V=440v在選擇電動機(jī)之后，根據(jù)選定的主傳動系統(tǒng)的總速比i對電動機(jī)做超載和發(fā)熱校核，這里不做詳細(xì)表述。2.4軋輥的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)2.4.1軋輥基本結(jié)構(gòu)圖2-4軋輥外形圖2-5軋輥輥芯結(jié)構(gòu)圖軋輥由輥身、輥徑和軸頭三部分組成，輥徑安裝在軸承中，通過軸承座和上墊塊把軋制力傳遞給機(jī)架，左軸頭和十字滑塊連接軸相連接，傳遞軋制扭矩，右軸頭和進(jìn)水管相連。軸頭有三種主要形式：梅花軸頭、萬向軸頭、帶鍵槽的或圓柱形軸頭。但帶雙鍵槽的軸頭在使用過程中，鍵槽壁容易崩裂，目前常用易加工的帶平臺的軸頭。本次設(shè)計(jì)所采用的軸頭形式為帶平臺軸頭。其截面如圖2-6圖2-6軸頭截面圖2-7水槽橫截面流動循環(huán)冷卻水的槽溝開在中間輥芯表面上，循環(huán)水對軋輥的冷卻強(qiáng)度主要取決于槽溝形式，槽溝形式種類繁多。但不管釆用哪種形式，其冷卻強(qiáng)度應(yīng)保證鑄扎輥輥身長度上的溫度差<5°C。本次設(shè)計(jì)采用軸向與環(huán)向槽溝相結(jié)合的聯(lián)合槽溝（圖2-5、圖2-7），具有極好的冷卻效果。2.4.2軋輥參數(shù)①軋輥的主要尺寸參數(shù)是：軋輥面直徑D=400mm輥套厚度δ=30mm軋輥輥身長度L=500mm軋輥經(jīng)使用磨損后可允許重車或重磨以便多次使用，直到乳輥直徑削弱到最低限度為止。對于直徑400mm的軋輥，要求輥套厚度在20-45mm左右，考慮到本次設(shè)計(jì)的鑄軋機(jī)主要用于探究優(yōu)化軋制工藝的方法，而不是用于工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，即輥面的磨損速率相對較慢，30mm的輥厚滿足需求。而設(shè)計(jì)要求軋板寬度可達(dá)400mm,考慮到安全與散熱，留出一定長度余量，取其身長為500mm。其他基本參數(shù)：輥徑直徑d=180mm輥徑長度=195mm=295mm（安裝密封部件）輥身的過渡圓角r=20mm（這里因輥身直徑不大，且輥身端面要安裝擋環(huán)，用以密封定位輥套，同時輥身與輥徑之間采用了二級臺階過渡，固過渡圓角取了較小值）②槽溝及通水孔：本次設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水槽溝形式釆用軸向和環(huán)向相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，槽溝軸向槽形為梯形，均寬為26.2mm,溝槽布置形式為70mm(中心弧長）X18(個)，沿圓周均勻分布，環(huán)向槽形為梯形，均寬取30mm,共7個。（見圖2-5、圖2-7）在第一環(huán)向槽內(nèi)部有四個相互垂直同時又垂直于輥身軸線的進(jìn)水孔，孔徑20mm，均與直徑為40mm的進(jìn)水孔相連；第七環(huán)向槽內(nèi)部有四個相互垂直同時又垂直于輥身軸線的的出水孔，孔徑20mm，且分別與輥身軸向的四個出水孔（直徑20mm）相連，通水方式為一進(jìn)四出，水循環(huán)利用中間無間斷。（見圖2-5）參考：在設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)另有一種有效冷卻軋輥的冷卻方式存在，這里作簡要介紹以作參考備用:其在軋輥表面的循環(huán)冷卻水槽布局方式與本次設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)相似，但通水方式為一進(jìn)二出或二進(jìn)二出（進(jìn)出水孔直徑相同，位于軋輥接口端的圓孔圓心連線呈正方形），且每一環(huán)向漕中都有兩進(jìn)水孔和兩出水孔，這樣輥身每一部分的水溫溫差更小，冷卻效率很高。在保護(hù)軋輥本身，延長軋輥輥套的使用壽命這點(diǎn)上比本次設(shè)計(jì)采用的冷卻方式要優(yōu)秀，同時可在一定程度上提高軋輥軸承部位的許應(yīng)用力的大小（開的孔更少）。（如圖2–8）2–8冷卻水水道圖2.5輥芯和輥套材料鑄軋輥由輥芯和輥套兩部分組成，兩部分所用材料不同，輥芯和輥套材料分別選擇如下:①輥芯材料采用42CrMo，淬火后達(dá)到的硬度為HRC20-22。42CrMo鋼屬于超高強(qiáng)度鋼，它具有高強(qiáng)度、高韌性和較好的淬透性，沒有明顯的回火脆性，調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。所以選他作為輥心材料。②輥套材質(zhì)選用32CrNi3MoV，淬火后達(dá)到的硬度為HRC40-42。較高的硬度保證輥套壽命，延長輥面發(fā)生龜裂或產(chǎn)生裂紋的時間。2.6軋輥強(qiáng)度校核對軋輥?zhàn)鰪?qiáng)度計(jì)算，通常對輥身只計(jì)算彎曲，對輥頸計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)。輥芯材料許應(yīng)用力[σ]取295MPa。軋輥受力圖2-9如下：圖2-9軋輥受力圖①輥身彎曲應(yīng)力由圖2-9可看出最大彎矩值在軋輥中央，即輥身的危險(xiǎn)斷面在軋輥中央此斷面的彎曲力矩值按下計(jì)算：式中：——最大彎曲力矩；P——軋制壓力；P=60ta——上頂油缸中心線間距離；a=955mmb——軋件寬度。b=400mm本鑄軋機(jī)為無帶張力的帶式軋制，則輥身中央的最大彎曲應(yīng)力按下計(jì)算：式中：——空心軋輥的內(nèi)孔直徑=40mm代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：=117KN·m=18.3MPa遠(yuǎn)小于輥芯材料許應(yīng)用力，安全。②輥頸彎曲和扭轉(zhuǎn)輥頸危險(xiǎn)斷面一般在其與輥身的過渡處，輥頸的最大彎曲力矩按下計(jì)算：彎曲應(yīng)力為：式中:c——危險(xiǎn)斷面至油缸上壓中心線距離；c=227.5mmｄ——頸的直徑。d=230mm代入數(shù)據(jù)，解得：=66.9KN·m=55.0MPa輥頸上的扭轉(zhuǎn)力矩按下計(jì)算:扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：式中——可近似看做駐扎變形區(qū)長度；又=L=2β=0.026mm——滾動軸承摩察系數(shù)；(潤滑良好的滾動軸承摩察系數(shù)范圍為0.002～0.003，這里取值0.003。)代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得:=7.76KN·m=3.19MPa軋輥從輥身到輥頸改變處的應(yīng)力會發(fā)生應(yīng)力集中，經(jīng)查得相應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù)為:彎曲應(yīng)力集中系數(shù)=1.62;扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中系數(shù)=1.33則=1.62×55.0=89.1MPa=1.33×3.19=4.24MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論可得，其合應(yīng)力為：代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：=89.4MPa<[σ]2.7軋輥軸承2.7.1軋輥軸承的運(yùn)作方式及選擇軋輥軸承是構(gòu)成鑄軋機(jī)的重要部件，不同于一般用途的常見軸承，鑄軋機(jī)軋輥軸承有以下特點(diǎn)：①工作負(fù)載大這是因?yàn)殍T軋機(jī)軋制板材時需要極大地軋制力使金屬板材發(fā)生永久形變，而支撐軋輥的軸承需作為支撐點(diǎn)承受反向軋制力，固軋輥軸承需在較短的輥徑長內(nèi)承受很大的許用應(yīng)力。通常軋輥軸承所承受的單位壓力比一般用途的軸承高2—4倍，甚至更高。②運(yùn)轉(zhuǎn)速度低本次設(shè)計(jì)鑄乳機(jī)帶坯軋制速度為0.5——3m/min,軋輥軸承的轉(zhuǎn)速為（與軋輥轉(zhuǎn)速相同）0.40—2.39r/min。③工作環(huán)境惡劣鑄軋機(jī)在軋制鋁板時，鋁熔體凝固所釋放出來的巨大熱量，通過軋輥傳到軋輥軸承上，使其在高于常溫條件下工作。同時生產(chǎn)場合存在大量的粉塵，會污染軋輥的傳動結(jié)合部位，進(jìn)而可能滲透進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，影響軸承部位的傳動效率，降低軸承的使用壽命。本次設(shè)計(jì)采用兩種軸承,其型號為：圓柱滾子軸NJ236E（GB/T283）調(diào)心滾子軸承22236（GB/T288）因?yàn)檐堓佀椒胖茫S承需要承受很大的徑向力，而軸向力相較徑向力不大。圓柱滾子軸承主要承受徑向力，不能承受軸向力；而調(diào)心滾子軸承即可承受較大的徑向力，又可承受一定的軸向力，同時調(diào)心滾子軸承能夠給予軋輥一定的同軸度不差，這對于保證兩軋輥輥間間隙δ的穩(wěn)定，軋制出板厚均勻的金屬板用較大的益處。因而選擇了這兩類軸承，同時以保證這兩類軸承的內(nèi)外徑一致為原則，確定軸承的型號。在軸頸部位安裝并排的三個軸承，其順序是：圓柱滾子軸承——調(diào)心滾子軸承——圓柱滾子軸承參考：也可選用四聯(lián)裝圓錐滾子軸承，較上一種要拆卸方便。2.7.2軋輥軸承壽命校核當(dāng)量動負(fù)荷與軸承壽命之間關(guān)如下：式中——軸承額定壽命，單位為小時；n——軸承的轉(zhuǎn)速r/min；C——軸承額定動載荷N；P——軸承當(dāng)量動載荷N;ε——壽命指數(shù)，對于球軸承ε=3；對于滾子軸承ε=10/3在本次設(shè)計(jì)情況中，可不考慮軸承軸向載荷，把三個并列的軸承看做三個相鄰的受力支點(diǎn)，且受到的徑向載荷相等，即軋制力大小的1/6。則P=9.8×N=98KN①圓柱滾子軸的額定動載荷為C=625KN，軸承轉(zhuǎn)速n=2.39r/min（取最大值）。則軸承壽命為=3.35×h滿足所需壽命要求。②調(diào)心球軸的額定動載荷為C=1260KN，軸承轉(zhuǎn)速n=2.39r/min（取最大值）。則軸承壽命為=34.7×h遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足壽命需求。（實(shí)際上在這里，若把單個軸承的當(dāng)量動載荷的值取極大值1/2倍的軋制力，即載荷P=294KN,計(jì)算得出的軸承壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足壽命要求，這里就不再在做詳細(xì)表述。）2.8鑄軋輥冷卻水用量冷卻強(qiáng)度嚴(yán)格來講是指冷卻水和周圍環(huán)境在單位時間內(nèi)從鑄軋區(qū)內(nèi)所帶走的熱量，但這個問題很復(fù)雜，測定情況非常困難，所以一般是指進(jìn)、出口冷卻水的溫差。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般來說，冷卻強(qiáng)度越大，鑄軋速度越快，生產(chǎn)效率越高；但冷卻強(qiáng)度過大，輥套內(nèi)外表面溫差過大，熱應(yīng)力增加，同時鑄軋力增加，輥套使用壽命縮短；立板時，若環(huán)境溫度較高，而冷卻水溫度太低，版面容易出現(xiàn)三角口缺陷。一般情況下，進(jìn)出水溫差控制在2~5℃之間。在這里溫差取4℃。冷卻水采用循環(huán)冷卻方式。⑴單位時間內(nèi)冷卻水從鑄軋輥中帶走的熱量：式中η——鑄軋機(jī)生產(chǎn)能力，t/min;——供料嘴流出金屬液的溫度，根據(jù)前箱溫度，取700℃；——鋁的熔點(diǎn)，取658℃；——鑄軋帶坯離開輥縫時的溫度，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐取終軋溫度450℃；——鋁液比熱容，取1.29kJ/(kg·℃)；——固態(tài)鋁帶坯的比熱容，取1.01kJ/(kg·℃);——鋁的結(jié)晶潛熱，取389.4kJ/kg；又因生產(chǎn)能力η=vbh——鑄軋坯密度，取2.70×kg/m3；v——鑄軋速度，取3m/min；b——鑄軋坯寬度，取400mm；h——鑄軋坯厚度，取8mm。即每分鐘冷卻水從鑄軋輥帶走的熱量為：[1.29×（700-658）+1.01×(658-450)+389.4]×2.70×3×0.4×0.008××=16943kJ⑵每分鐘排出熱量Φ所需要的冷卻水量：式中——冷卻水進(jìn)入鑄軋輥時的溫度，取25℃；——冷卻水從鑄軋輥排除時的溫度，取29℃；——冷卻水的比熱容，取4.1868kJ/(kg·℃)所以每分鐘需要的冷卻水量為：==1011.70kg以上只是理論計(jì)算耗水量，實(shí)際生產(chǎn)的耗水量要計(jì)算的理論值大一些，應(yīng)為要防止循環(huán)冷卻水密封不良造成的泄露和冷卻水的進(jìn)水水壓波動給鑄軋工作帶來不良后果，影響鑄軋機(jī)的正常軋制工作。通常，生產(chǎn)過程中系統(tǒng)的給水能力應(yīng)比計(jì)算理論值大20%左右。2.9牌坊圖2-9牌坊三維圖2.9.1牌坊結(jié)構(gòu)及主要尺寸牌坊的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是窗口寬度B和高度H，以及立柱斷面積F.圖2-10牌坊主要尺寸設(shè)計(jì)主要尺寸如下：窗口寬度B=430mm;窗口高度H=1350mm；立柱斷面積F=bL=250×205=51250；牌坊總高=1950mm。2.9.2牌坊的強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核一般要校核立柱和上下橫梁的最大應(yīng)力是否在安全范圍，當(dāng)不符合要求時進(jìn)行反復(fù)選擇和核算，知道滿足要求為止。其計(jì)算公為：立柱最大應(yīng)力：≤[σ]上橫梁最大應(yīng)力：≤[σ]下橫梁最大應(yīng)力：≤[σ]式中——牌坊過渡圓角為零時的彎曲力矩；M——發(fā)生在橫梁中央的最大彎曲力矩；、、——上橫梁、立柱、下橫梁的斷面模數(shù)；P——牌坊立柱所受拉力；F——立柱的斷面積。牌坊所用材料為鑄鋼ZG35,其抗拉強(qiáng)度≥500MPa，屈服強(qiáng)度=280MPa，延伸率≥15%。代入數(shù)據(jù)驗(yàn)證得牌坊強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)所需要求，計(jì)算方法與前文類似，這里不做詳細(xì)表述。2.9.3牌坊的連接方式對于小型鑄軋機(jī)，一般采用拉桿、撐桿的連接方式，本次設(shè)計(jì)就采用了這種方法。上橫梁部分用兩根圓柱相連，圓柱與牌坊間用螺栓連接，下橫梁位于支撐底座上，用M48的螺栓連接固定。（如下圖）圖2-11機(jī)架結(jié)構(gòu)連接三維圖（圖中可清晰看見螺栓孔位置）全套設(shè)計(jì)（圖紙）加扣扣194535455第三章鑄軋機(jī)傳動部分的機(jī)械設(shè)計(jì)3.1鑄軋機(jī)傳動部分概述鑄軋機(jī)傳動部分有支撐鑄軋機(jī)軋輥的工作機(jī)座、傳動機(jī)構(gòu)和電動機(jī)還有來料小車的絲桿螺旋傳動，其中傳動機(jī)構(gòu)主要有梅花聯(lián)軸器接頭，萬向連接軸。傳動機(jī)構(gòu)位于電動機(jī)和工作機(jī)座之間，其作用是把電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率傳遞給工作機(jī)軋輥，使其旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對原材料的軋制；來料小車的絲桿螺旋傳動主要是通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)絲桿控制小車上注嘴與兩個軋輥間的間隙。設(shè)計(jì)主要包括連接電動機(jī)和減速器輸入軸的皮帶輪，連接減速器與同步箱的聯(lián)軸器，還有連接同步箱和軋輥的萬向連接軸，以及同步齒輪軸和小車絲桿螺旋傳動的設(shè)計(jì)。3.2傳動的類型和選擇原則①傳動類型的形式本次機(jī)械設(shè)計(jì)采用機(jī)械傳動、電力傳動、定比傳動、可調(diào)轉(zhuǎn)速四種傳動形式相結(jié)合的方式，較為復(fù)雜。②傳動類型選擇大致依據(jù)從工作機(jī)的工況，其本身的機(jī)械特性和傳動性能，廠家要求的基本裝配方案，還有整個設(shè)計(jì)產(chǎn)品即將身處的工作內(nèi)外部環(huán)境，再加上在經(jīng)濟(jì)成本、后續(xù)維護(hù)等方面的合理性，就可大致決定傳動類型。當(dāng)然，具體布置要根據(jù)具體情況進(jìn)行全面分析、計(jì)算，力求以最小成本達(dá)到最大設(shè)計(jì)要求。③選擇的基本原則(1)為了降低成本，在小功率傳動設(shè)計(jì)中，以不降低產(chǎn)品性能為原則，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、易于維護(hù)的傳動裝置;(2)在大效率傳動設(shè)計(jì)中，一般吧傳動裝置的效率作為優(yōu)先考慮對象;(3)按實(shí)際情況選用相應(yīng)的配置形式，但要以安全為第一準(zhǔn)則;⑷在選用傳動裝置是盡量選用標(biāo)準(zhǔn)傳動原件，這樣裝置的來源易于解決.④定比傳動類型的選擇本次設(shè)計(jì)選用定傳動比傳動，采用機(jī)械傳動裝置。具體設(shè)計(jì)時考慮以下因素:單級傳動是否能滿足實(shí)際情況需要，大功率傳動的能量傳遞效率，轉(zhuǎn)矩傳遞效率，傳遞結(jié)構(gòu)的簡化，負(fù)載的設(shè)計(jì)要求，安裝場地的實(shí)際情況等等。綜合考慮個因素，本次設(shè)計(jì)確定傳動方案如圖:圖3-1鑄軋機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖具體傳動順序?yàn)椋褐绷麟姍C(jī)——小皮帶輪——皮帶傳動——大皮帶輪——四級直齒輪減速機(jī)——聯(lián)軸器——人字齒同步齒輪箱——十字滑塊聯(lián)軸器——軋輥（負(fù)載）3.2螺旋傳動的設(shè)計(jì)3.2.1螺旋傳動的構(gòu)成與功能螺旋傳動由螺旋桿和螺母組成。它能將螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，當(dāng)螺旋升角大于摩擦角時，也可將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時具有自鎖功能。螺旋傳動能用較小的轉(zhuǎn)矩獲得較大的推力；還能獲得很大的傳動比；同時傳動平穩(wěn)，具有較高的運(yùn)動精度。這是一種應(yīng)用非常廣泛的傳動機(jī)構(gòu)，特別是將螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動。在各種機(jī)構(gòu)中,他最簡單而又最可靠.3.2.2來料小車絲桿螺旋傳動選擇來料小車在整個鑄軋過程中扮演著十分重要的角色，它的主要功能是控制注嘴與兩個軋輥之間的間隙，方便平時的拆卸，維護(hù)和組裝。我們選擇了成本最低，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸無限制，加工及安裝精度要求低，抗沖擊性強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)無噪聲適用范圍廣的滑動螺旋。支承部分采用一端固定一端自由的支承方式，如下圖3-2圖3-2小車螺旋傳動示意圖（絲桿）3.2.3絲桿、套筒材料選擇工業(yè)上制造軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，可以減少材料成本，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。合金鋼比碳鋼具有更高的機(jī)械性能和優(yōu)越的淬火性能，在傳遞大動力，并要求減輕重量和尺寸，提高軸頸耐磨性。一般情況，滑動螺旋的主要失效形式有磨損、膠合和擦傷。為了提高螺桿的耐磨性，可提高螺桿的表面硬度，同時降低其螺紋表面粗糙粗糙度值。一般，螺桿硬度值應(yīng)比螺母高30%~40%以上。精密傳動螺旋，要求能長期保持尺寸穩(wěn)定性。考慮到絲桿工作環(huán)境為普通室內(nèi)條件，經(jīng)常要旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，要求材料耐磨性能好，經(jīng)濟(jì)適用。在絲桿和螺母的選材上選用方便易得易加工的45號碳鋼。調(diào)質(zhì)處理。3.2.4⑴耐磨性校核：根據(jù)螺旋副材料，從《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表16-10查取許用比壓[p]，取2.5x10N;根據(jù)螺紋類型，從標(biāo)準(zhǔn)中查取螺桿的中徑d取33、小徑d取31；計(jì)算螺距P=H/n，取標(biāo)準(zhǔn)值7；計(jì)算螺紋工作高度H鋸齒形H=0.75P=5.25；經(jīng)計(jì)算得：p=F/·d×H×n=6.23≦[p]；即耐磨性合格（2）螺桿強(qiáng)度校核：根據(jù)螺旋副材料，從《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表16-11查取許用拉應(yīng)[]=（0.2~0.33），45鋼調(diào)質(zhì)屈服點(diǎn)取350，則[]=105；絲桿與螺母接觸處為危險(xiǎn)斷面，當(dāng)量應(yīng)力=，計(jì)算可知≦[]即螺桿強(qiáng)度符合要求。3.3.連接軸由一于鑄軋帶坯的產(chǎn)品厚度需要在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，鑄軋輥中心距需要變化。另外，鑄軋輥在使用過程中由于輥而產(chǎn)生的裂紋而需要修磨，軋輥直徑也會發(fā)生變化引起鑄軋輥中心距的變化。軋機(jī)的軋輥中心與齒輪軸中心不在同一直線上，中間傳動軸與水平線傾斜一個角度，此角度隨軋輥的調(diào)整而改變，因此需要使用連接軸。連接軸的作用是將扭矩從齒輪機(jī)座或電動機(jī)傳遞給軋輥，或者從一個工作機(jī)座的軋輥傳遞給另一個工作機(jī)座的軋輥。軋鋼機(jī)中常用的連接軸形式有萬向接軸、弧形齒接軸和梅花接軸。萬向接軸又有滑塊式和十字頭式兩種形式。3.3.1連接軸類型選擇聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方。由于幾弧形齒接軸加工需要有專用的靠模，比加工普通連接軸復(fù)雜，且傾角不能太大，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，本次設(shè)計(jì)選用十字滑塊萬向接軸。十字滑塊萬向接軸是在兩軸端分別裝有又頭和扁頭，中間對接連接，連接結(jié)構(gòu)簡單，使兩軸在傾斜一定角度的情況下尚能傳遞扭矩。其優(yōu)點(diǎn)為:①使用壽命長，一般可達(dá)1-2年以上，因此可減少更換零部件的時間和費(fèi)用;②振動顯著減小，提高了產(chǎn)品質(zhì)量;③降低噪音，改善工作作環(huán)境;④用潤滑脂潤滑，易密封，耗油量小，省去了潤滑系統(tǒng)，降低了投資費(fèi)用;⑤傳動效率高，可達(dá)99.8%；⑥傳遞扭矩大。3.3.2十字滑塊萬向接軸設(shè)計(jì)（1）軋輥端插頭直徑為：D=（0.45-0.55）Dmin=（0.45-0.55）×370=166.5-203.5mm取D=160mm式中Dmin——磨削后的軋輥直徑Dmin=370mm（2）接軸長度L和傾角接軸長度L、傾角和開口度h之間關(guān)系為H=Lsin初取=4，有知h=500-400=100mm得L=h/sin=1433.6mm，考慮到實(shí)際的一些復(fù)雜情況，取L=1140mm（3）接軸本體直徑dd=（0.50-0.60）·D=166.5-203.5mm取d=200mm，（也可能更大）最終設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖所示：圖3-3總體三維結(jié)構(gòu)圖3-4聯(lián)軸器端面圖3-5十字滑塊3.4同步齒輪箱3.4.1箱體外形和主要參數(shù)箱體為一套件。在加工時，其最后的軸承孔應(yīng)在上中下三個箱