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1、 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 41 頁 800大型軋機設(shè)計 全套完整版CAD圖紙，聯(lián)系153893706 1緒論 1.1選題的背景和目的 鞍鋼大型軋鋼廠是我國較大的大型型材廠，生產(chǎn)全國60%以上的鐵路用軌。我國自行設(shè)計建造的南京長江大橋全部用的型材都是由大型廠提供的。鞍鋼大型廠1953年正式投產(chǎn)，為50年代鞍鋼三大工程之一，主要采用原蘇聯(lián)的800毫米大型軋機，原設(shè)計能力為年產(chǎn)300KN，由于進行設(shè)備改造年產(chǎn)達到90 萬噸，可以生產(chǎn)60kg/m重軌和各種不同形狀的大型型材。 為提高產(chǎn)品質(zhì)量

2、，該廠引進了四輥萬能大型軋機，采用第一煉鋼廠的連鑄坯為坯料。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，需要更多數(shù)量、更多品種、更高質(zhì)量的型鋼，特別是大型型材。為滿足這一需要，型鋼軋機的發(fā)展不外于兩個，一是改造舊軋機；二是更新設(shè)備，采用新技術(shù)和新工藝在舊型鋼軋機上逐漸完善及工藝改進，這是我國改造挖潛以少花錢多辦事見效快的新方針，是節(jié)約經(jīng)濟的客觀需要。 按著上述精神本設(shè)計對800大型軋機進行調(diào)研，了解生產(chǎn)中存在的問題，為此在這次設(shè)計中進行改進，使舊設(shè)備更加完善。 1.2型鋼軋機國內(nèi)外發(fā)展狀況 型鋼品種繁多，并且同一斷面的型鋼又有很多不同規(guī)格和型號，廣泛用于國防、機械改造、修建鐵路、橋梁、礦山、工廠及船舶制造

3、建筑、農(nóng)業(yè)及民用等各個部門。世界各國型材占鋼材比重各自不同，工業(yè)發(fā)達國家的型鋼生產(chǎn)總趨勢是占鋼材的比重越來越小，但其產(chǎn)量和品種不斷更新，新的型鋼品種不斷增加。以前很多必須用鍛壓、沖壓和機械加工方法的產(chǎn)品，改為能以軋制方法取而代之。因此，軋制產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)技術(shù),也同樣在一定程度上反映了一個國家冶金工業(yè)的發(fā)展水平。 1.2.1型鋼的生產(chǎn)方式 熱軋型鋼有生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、能耗少、成本低等特點，熱軋型鋼生產(chǎn)主要方法有: (1)普通軋法：既是在一般二輥或三輥軋機上進行軋制?？仔陀袃蓚€軋輥的孔槽組成，可生產(chǎn)一般簡單異型和縱軋周期斷面型鋼。 (2)多輥軋法：孔型由三個以上的軋輥槽組成，從而減少了

4、閉口槽的不利影響，軋槽殘余應力小，其中H型鋼屬于這一類。 (3)熱彎軋法：它的前半部是將坯料壓成扁帶或接近成品斷面形狀，然后在后面孔型中趁熱彎曲成型。 (4)熱軋－縱剖軋法：將較難軋的非對稱斷面的產(chǎn)品，先設(shè)計成對稱斷面或?qū)⑿嗝娈a(chǎn)品設(shè)計成并聯(lián)形式的斷面產(chǎn)品，然后在軋機上或冷卻后用圓盤剪縱剖而得到兩個不同尺寸的型材。 (5)熱軋―冷技法：先熱軋成型，并留有冷軋工余量，然后經(jīng)酸洗、堿洗、水洗涂潤滑劑后冷技成材。 (6)熱冷成型法：以熱軋和冷軋板帶鋼為原料使其通過帶有一定槽形而又回轉(zhuǎn)的軋輥，使板帶承受橫向彎曲變形而獲得所需斷面形狀的鋼材。 1.2.2軋機的布置方式 (1)橫列式 分為：

5、一列式，二列式，三列式等。 一列式大多數(shù)用一臺交流電機同時傳動數(shù)架水平輥軋機，設(shè)備簡單、造價低、建廠快、產(chǎn)品品種靈活。要減少首尾溫度差可采用一、二列式。 (2)順列式 軋機多為水平—立式或多輥軋機，各架軋機順序布置平行縱列中，軋機單獨傳動，每架只軋一道，但不形成連軋。 (3)棋盤式 它介于橫列式和順列式之間，前幾架軋件較短采用順列式，后幾架精軋機布置成橫列式。 (4)半連續(xù)式 粗軋機為連續(xù)式，精軋為橫列式，或者粗軋機為橫列式，精軋為連續(xù)式。 (5)連續(xù)式 軋機縱向緊密排列為連軋機組，可采用單獨傳動或集體驅(qū)動，每架只軋一道，一根軋件可在數(shù)架軋機內(nèi)同時軋制，各道間遵循秒流量相等的

6、原則，軋制速度快，產(chǎn)量高。 1.2.3型鋼生產(chǎn)的特點 (1)產(chǎn)品斷面比較復雜。 (2)產(chǎn)品品種多。 (3)軋機類型多。 1.2.4大型軋機生產(chǎn)的發(fā)展趨勢 800大型軋機屬于軌梁式軋機，軋輥直徑750～950毫米，生產(chǎn)主要產(chǎn)品有重軌、大型工字鋼、角鋼、方鋼、圓鋼、管坯、鋼樁以及其它異型鋼材。 (1)大型軋機布置形成的發(fā)展 橫列式軋機布置有一列式、二列式和三列式。發(fā)展趨勢精軋和粗軋分開，提高產(chǎn)品的精度，防止軋制時相互影響。 軋制方法，常規(guī)軋法和多輥軋法，發(fā)展趨勢四輥萬能式軋機。 (2)現(xiàn)代化軋制車間 該車間由開坯、第一組、第二組軋機和精軋機組成，機架采取順列布置。用高壓水除

7、磷，熱軋潤滑油潤滑軋槽，軋機采用直流電機，單獨傳動，實行自動控制，全部聯(lián)接系統(tǒng)采用自動耦合方式，采用連續(xù)作業(yè)發(fā)展。 1.3大型軋機的研究內(nèi)容和方法 1.3.1車間平面布置及大型軋機的作用 車間平面布置圖，見圖1.1。 大型軋機,將坯料軋成大型型材的主要設(shè)備,表示大型廠生產(chǎn)產(chǎn)量的主要設(shè)備。 1.3.2生產(chǎn)工藝流程 產(chǎn)品的品種包括: (1)鋼軌類：43kg/m，50kg/m，60kg/m(鐵路用軌)Qu80，Qu100，Qu120(吊車用軌)。 (2)型材類：工字鋼20，22，24，30，45。 槽鋼18，20，24，30。 角鋼16/16，16/10，12，5/20，20/2

8、0。 (3)圓鋼類：Φ90～Φ160，管坯90～160。 (4)異型鋼：球扁鋼，履帶鋼，鋼板柱和方鋼。 以重軌為例說明生產(chǎn)工藝流程： 鋼坯驗收——上垛——火焰清理——加熱——軋制——鋸切——打印——緩冷——矯正——加工（端部淬火，打孔）——探訪——成品檢查——分類——入庫。 1.3.3研究的內(nèi)容和方法 (1)進行現(xiàn)場調(diào)研，收集800軋機有關(guān)資料，了解生產(chǎn)存在的主要問題，軋機的結(jié) 構(gòu)特點，主要零件材料選擇。 (2)制定800軋機的設(shè)計方案，并進行方案評述。 (3)進行主電機容量的選擇，主要零件的強度計算。 (4)繪出總圖，部分部件圖和零件圖。 (5)指出對控制系

9、統(tǒng)的要求，潤滑方法選擇和潤滑油的選用。 (6)設(shè)備安裝方法，維護檢修規(guī)程。 (7)對設(shè)備的設(shè)計進行經(jīng)濟分析與評價。 1.3.4軋機生產(chǎn)中存在的問題 為保護設(shè)備過載情況不被損壞，采用齒形聯(lián)軸器，用6個安全銷螺絲聯(lián)接，見圖1.2。當軋制過載時，安裝安全銷斷開，使電機和設(shè)備停轉(zhuǎn)起到安全作用。但是在使用中，安全銷破壞部位達到過載不剪斷，有時達不到過載也剪斷，主要因為是6個安全銷受力不均。剪斷后更換不方便安全銷螺絲局部變形不易取出，只好用電焊切斷，修理一次需3個多小時，影響軋鋼生產(chǎn)，之后改成3個安全螺絲，效果不佳，如果安全銷直徑大些，不起安全作用。 1 2 3 4

10、5 6 7 8 9 10 1—左半聯(lián)軸器 2—安全銷 3—定位套 4—安全銷套 5—左齒套 6—軸承 7—齒形軸 8—右齒套 9—定位環(huán) 10—右半聯(lián)軸器 圖1.2 齒形聯(lián)軸器示意圖 2方案的選擇與評述 2.1選擇與評述 800大型軋機采用橫列式布置，三重式軋鋼機采用集中驅(qū)動，為單向不可逆式傳動，其主傳動示意圖見圖2.1所示。 采用直流低速可調(diào)電機，無減速器，通過齒輪座帶動軋輥轉(zhuǎn)動。選用低速電機，取消減速機是因為減速機造價高，

11、又有功率消耗其費用比選擇低速電機和高速電機的差價還高，所以選擇低速電機，投資低，又不經(jīng)常啟、制動，提高傳動效率。 齒輪座采用人字齒輪，萬向連接軸采用梅花接軸，因為調(diào)節(jié)范圍小，梅花軸滿足要求，而與齒輪軸端采用滑塊式萬向接軸，這樣減少齒輪座與第一架軋機的距離。電機與齒輪座采用齒形聯(lián)軸器，并對安全銷進行改進設(shè)計。 軋輥選用滑動軸承，壓下、壓上選擇電動壓下、壓上機構(gòu)，改變原來軋機的手動傳動方案。軋輥平衡選用彈簧平衡，因為調(diào)整范圍小，彈簧平衡安全可靠，保證在正常平衡力之內(nèi)，軸向調(diào)整采用斜楔，機架采用開式機架，U形架和上橫梁，用斜楔聯(lián)接，比其它聯(lián)接剛度好，拆卸方便，滿足換輥要求。

12、主電機 齒形聯(lián)軸器 齒輪座 萬向接軸 1號機座 2號機座 3號機座 圖2.1 800mm大型軋鋼機主機列 2.2設(shè)計改進 2.2.1齒形聯(lián)軸器的改進 圖2.2齒形聯(lián)軸器改進部分結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可見聯(lián)軸器的形狀和尺寸與原設(shè)計相同，只改變半聯(lián)軸器和齒套，使其均布三個安全環(huán)，在安全環(huán)處，半聯(lián)軸器和齒套凸緣加工成二個半圓，安全環(huán)就在其上，更換時去掉壓板裝上新環(huán)。此結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝更換方便，計算簡易可靠，壽命長，靈敏性好。 1 2 3 4

13、5 6 1—半聯(lián)軸器 2—壓板 3—定位銷 4—凸緣 5—安全環(huán) 6—齒套 圖2.2 齒形聯(lián)軸器改進部分示意圖 3主電機容量的選擇 3.1軋制力的計算 3.1.1軋輥主要尺寸的確定 由60kg/m重軌軋輥圖和孔型圖得軋輥主要尺寸，如表3.1。 表3.1 計算數(shù)據(jù)根據(jù)表 道次 R(mm) R(mm) Q(mm) Q(mm) b(mm) b(mm) t (s) 1 419 419 52500

14、 45390 250 260 3.2 2 385 419 45390 42070 260 280 3.5 3 365 473 42070 35970 180 220 4.1 4 347 495 35970 27000 220 260 5.0 5

15、 368 481 27000 21320 260 280 5.9 6 485 541 21320 16410 142 152 6.5 7 475 525 16410 13000 152 159 8.1 8 475 521 13000 10900

16、 159 164 9.5 9 467 514 10900 9445 164 169 11 10 463 511 9445 8605 169 174 12.1 11 414 507 8605 7690 174 178.3 13.2 注：R、R—兩軋輥的最大半徑；

17、Q、Q—軋件軋制前后的斷面積；b、b—軋件軋制前后的寬度； t—軋制時間。 3.1.2軋制規(guī)程 ⑴軋制時間表，如附錄表B1。 ⑵壓下量統(tǒng)計表 平均壓下量(mm)為 [1,57] (3.1) 在型鋼軋機上各道次壓下量的分配，一般存在著兩頭小中間大的規(guī)律。因為在頭幾道中，軋件表面上氧化鐵皮較多，降低了摩擦系數(shù)；中間道次處在高溫塑性好的加工條件下，壓下量高些，各道次壓下量如表3.2。 表3.2 壓下量統(tǒng)計表 道 次 1 2 3

18、 4 5 6 7 8 9 10 11 壓下量 35.42 24.33 70.22 59.65 27.70 42.18 26.2 15.30 10.58 6.43 6.32 3.1.3軋制力的計算 一般常采用艾克隆德方法來計算型鋼軋機的軋制力。 軋制中厚板、板坯、方坯及異性斷面軋件一般不考慮軋制時軋輥產(chǎn)生彈性壓扁現(xiàn)象。 當兩個軋輥直徑相同的情況下，接觸弧長度的水平投影為 l =

19、 (3.2) 式中 R—軋輥半徑； h—壓下量。 第一道軋制時 l ===121.82 (mm) 當兩個軋輥直徑不相同的情況下，接觸弧長度的水平投影為 l = (3.3) 第二道軋制時 l ===98.809 (mm) 軋制異型斷面時，當量半徑R為 R= (3.4) 式中 h—軋制后軋件平均高度

20、h=Q/b。 第二道軋制時 R===325.99 (mm) 變形速度u(1/s)為 u (3.5) 式中 —軋制速度，=2.8mm/min； —軋制前后軋件的高度。 第一道軋制時 u ==4.234 (1/s) 軋件粘度系數(shù)η(kgs/mm)為 η=0.01(14-0.01t)c (3.6) 式中 c—考慮軋制速度對η的影響系數(shù)，查文獻[1]根據(jù)軋

21、制速度可查系數(shù)c的值，c=1.0； t—軋制溫度，C。 第一道軋制時 η=0.01(14-0.01t)c=0.01(14-0.011150)1.0=0.025 k的計算公式 k=(14-0.01t)[1.4+ω(C)+ω(Mn)+0.3ω(Cr)]9.8 (3.7) 式中 ω(C)—碳的質(zhì)量分數(shù)，％； ω(Mn)—錳的質(zhì)量分數(shù)，％； ω(Cr)—鉻的質(zhì)量分數(shù)，％。 軋制60kg/m重軌時，碳的質(zhì)量分數(shù)為0.7％，錳的質(zhì)量分數(shù)為0.8％，鉻的質(zhì)量分數(shù)為0.25％。 第一道軋制時， k

22、=(14-0.01t)[1.4+ω(C)+ω(Mn)+0.3ω(Cr)]9.8 =(14-0.011150)[1.4+0.7+0.8+0.30.25]9.8 =72.8875 系數(shù)m為 m= (3.8) 式中 —摩檫系數(shù)，對于鋼軋輥=1.05-0.0005t。 第一道軋制時 m= = =0.13 平均單位壓力p為

23、 p=(1+m)(k+ηu) (3.9) 式中 m—考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)； k—軋制材料在靜壓縮時變形阻力，MPa。 第一道軋制時 p=(1+m)(k+ηu)=(1+0.13)(72.8875+0.0254.234)=83.535 接觸面積F(mm)為 F= (3.10) 第一道軋制時 F===31064.10 軋制力P(KN)為

24、 P= pF (3.11) 第一道軋制時 P = pF=83.53531064.10=2594.94 由上述式子和表3.1中的已知數(shù)據(jù)計算出11道次各道次的軋制力，如表3.3所示。 3.2電機軸的力矩的計算 3.2.1軋制力矩的計算 軋制力矩M( Nm) M=Pa (3.12) 式中 P—軋制力； a—軋制力力臂，即合力作用線距兩個軋輥中心連線的垂直距離,a=l/2。 第一道軋制時

25、 M= Pa=2594.94121.82/2=158057.8 3.2.2軋輥軸承處摩擦力矩的計算 軋輥軸承處摩擦力矩M( Nm) M=P (3.13) 式中 —軋輥軸承處摩擦圓半徑, =d/2； d —軋輥軸頸直徑； —軋輥軸承摩擦系數(shù)，膠木及塑料瓦=0.02。 第一道軋制時 M=P= 2594.94450/20.02=11677.23 3.2.3主電機軸上的附加摩擦力矩的計算 主電機軸上的附加摩擦力矩M( Nm)

26、 M= (3.14) 式中 —主電機到軋輥之間的傳動效率，=0.85； i—電動機和軋輥之間的傳動比，i=1。 第一道軋制時 M===29958.23 3.2.4主電機軸上力矩的計算 主電機軸上力矩M( Nm) M=( M+ M)/i+ M+M (3.15) 式中 M—空轉(zhuǎn)力矩。 3.3主電機容量的選擇及校核 3.3.1主電機容量的選擇 由軋制速度得軋制轉(zhuǎn)速

27、 n= (3.16) 式中 D—軋輥直徑。 根據(jù)軋輥最大力矩 M=9550可得出 N= (3.17) 式中 k—電動機過載系數(shù)，直流電動機k=2—2.5，交流電動機k=1.5—2； —主電動機到軋輥之間的傳動效率，=0.85； N—電動機功率，kw。 由60kg/m重軌軋制規(guī)程時間表得，在同時軋制第4、6、8道次時軋制力矩最大 M = M+M+M

28、 =720712+323891+232401+16290.1+40521.8+29930.7 =1363746.6( NM) N===4492.34 查文獻[10]，選擇2-ZJD215/135-10直流電動機，N=23000kw，n=90r/min，M=636666.67( Nm)， M=（0.03-0.06）M=0.05636666.67=31833.33( Nm)。 第一道軋制時 M=( M+ M)/i+ M+M =(1580

29、5.78+11677.23)/1+29958.23+31833.33 =224099 表3.3 各道次計算結(jié)果表 道次 p(MPa) P(KN) M(Nm) M( Nm) M( Nm) M( Nm) M( Nm) 1 83.54 2594.94 158057.8 11677.23 29958.23 31833.33 224099 2 86.038 2295.36 113401 10329.12 21838.37 31833

30、.33 169974 3 86.42 2625.64 558390 12078 74128.6 31833.33 666356 4 101.51 3541.33 720712 16290.1 95768.7 31833.33 854531 5 116.0 3205.7 459379 14746.6 61609.5 31833.33 557495 6 124.05 2112.5 32

31、3891 40521.8 9717.7 31833.33 498496 7 131.4 2234.29 342556 10277.7 52722.3 31833.33 427316 8 144.85 1970.64 232401 29930.7 9064.45 31833.33 366812 9 159.27 1852.84 181239 23987.7 8523.09 31833.33

32、 288552 10 176.45 1648.03 125655 17850.8 7580.93 31833.33 235123 1 190.62 1689.88 119065 17098.2 7773.43 31833.33 223833 電動機靜負荷圖如附錄圖B１所示。 3.3.2主電機的校核 (1)電動機發(fā)熱校核 由電動機靜負荷圖得各段時間內(nèi)的主電動機力矩，如表3.4所示。 等值力矩( Nm)

33、 (3.18) 由表3.6得=619720.66 < M 發(fā)熱滿足要求 表3.4 各段時間內(nèi)的主電動機力矩 392441 168342 583621 238155 406497 834698 168342 224099 355636 1012668 3.2 5.7 3.5 4.5 3 4.1 4.8 1.5 0.9 5.0 175492 313077 557495 725837 168342 834698

34、168342 224099 1235712 398536 1.5 3.5 3.3 2.7 1.5 4.1 4.8 3.2 5.0 1.5 137585 557495 984811 427316 1093672 666356 295802 1524514 391536 3.2 2.4 3.6 1.5 3 0.9 4.5 5.1 1.5 557495 1222966 66547

35、1 238155 295802 614338 175492 840963 665471 238155 2.1 3.9 4.5 3 4.5 6 6 6.3 3 2.1 168342 464144 4.2 9.5 (2)電動機過載校核 過載力矩( Nm) (3.19) 計算得最大力矩=1363746.6( Nm) =2.5=1591666

36、.67 < 過載滿足要求 4主要零件的強度計算 4.1軋輥的強度計算 圖4.1 軋輥受力簡圖 驗算1號機座第1和第4道次同時軋制時軋輥的強度，受力情況如圖4.1所示。 對輥身只計算彎曲，對輥頸計算彎曲和扭轉(zhuǎn)，對傳動端軸頭只計算扭轉(zhuǎn)。 軋輥的材料為鍛鋼軋輥，=650MPa，軋輥的安全系數(shù)一般為5。 軋輥許用應力為 = (4.1) ===130

37、 (4.2) ==91 4.1.1輥身強度校核 最大彎曲應力(MPa) 為 = (4.3) 式中 —最大彎矩( Nm)，=1532348.16； W—輥身處抗彎截面模量(mm)； D—輥身直徑(mm)，D=800。 ==29.92 < 合格 4.1.2輥頸強度校核 彎曲應力(MPa)為

38、 (4.4) 式中 —輥頸所受的彎矩( Nm)； d—輥頸直徑(mm)，d=460。 ==45.13 扭轉(zhuǎn)應力(MPa)為 (4.5) 式中 —扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)(mm)，。 ==16.35 對于鋼軋輥，合成應力按第四強度理論計算 (4.6) =

39、 =53.28 < 合格 4.1.3輥頭強度校核 扭轉(zhuǎn)應力(MPa)為 ==17.47 < 合格 4.2軋輥軸承的計算 該型鋼軋機采用膠木瓦滑動軸承，查文獻[9]得[p]=5-30MPa，[pv]=50-80MPams，[v]=0.5-30 ms。 4.2.1驗算軸承的平均壓力p p=[p] [9,21-11] (4.7) 式中 F—軸承所受徑向載荷(N)，F(xiàn)=1757.28； d—軸頸直徑(mm)，d=460； B

40、—軸承寬度(mm)，B=490； [p]—軸瓦材料的許用壓力。 p===7.8 < [p] 4.2.2驗算軸承的pv值 軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗fpv成正比，限制pv值就是限制軸承的溫升。 pv=[pv] [9,21-11] (4.8) 式中 n—軸頸轉(zhuǎn)速(r/min)，n=66.85； v—軸頸圓周速度，即滑動速度(m/s)； [pv]—軸承材料的pv許用值。 pv===12.552 < [pv] 4.2.3驗算滑動速度v

41、 v[v] [9,21-11] (4.9) 式中 [v]—許用滑動速度。 v ===1.61 < [v] 4.3機架的強度計算 機架受力情況如圖4.2所示。圖4.3為機架截面形狀圖。 (a)—中上輥軋制機架受力簡圖 (b)—中下輥軋制機架受力簡圖 圖4.2 機架受力簡圖 由圖4.3可得出各截面的面積和斷面系數(shù)。W=9.4mm，W=4.6mm， F=146300mm，F(xiàn)=121888.5mm。 機架材料為ZG35，=490MPa。機架安全系數(shù)為n=1

42、0。 機架許用應力(MPa)為 ===49 圖4.3 機架截面形狀圖 4.3.1中上輥軋制 靜不定力X(N) X= (4.10) 式中 R—作用在機架上的垂直力，R=354133 N； I—下橫梁慣性矩，I=2.47； I—立柱慣性矩，I=1.81； —力對下橫梁中性線的距離，=3927(mm)； —力對立柱中性線的距離，=211(mm)； —力X對下橫梁中性線的距離，=4566(mm)； c—立柱凸臺對下橫梁中性線的距離，c=1633.6(mm)； e—作用力對立

43、柱中性線的距離，e=379.5(mm)； m—斜楔孔斜的正切，m=tg，為立柱斜楔孔斜度，m=0.268； —U形架兩立柱中性線距離，=1420(mm)； E—機架材料的彈性模數(shù)，E=1.715(MPa)； —機架上蓋止口處原始間隙，=0.01； —機架上蓋止口處受力點之間的距離，=790(mm)。 X= =3.64 在B處的彎矩(N.mm)為 =X(-)- (4.11) =X(-)-=3.64(4566-3

44、927)-=1.95 B處的計算應力(MPa)為 = (4.12) ===21.96 < 合格 U形架下橫梁的彎矩(N.mm)為 (4.13) ＝ =1.69 U形架下橫梁的計算應力(MPa)為 = (4.14) ===36.74 < 合格 4.3.2中下輥軋制 靜不定力X(

45、N) X= (4.15) X= =4.37 在B處的彎矩(N.mm)為 = X(-)+ (4.16) = X(-)+ = =4.35 B處的計算應力(MPa)為 = ===47.37 < 合格 U形架下橫梁的彎矩(N.mm)為

46、 (4.17) = =2.21 U形架下橫梁的計算應力(MPa)為 = ===48.04 < 合格 4.4傳動系統(tǒng)的計算 4.4.1主聯(lián)接軸安全接手的計算 圖4.4 安全環(huán)受力簡圖 將齒形聯(lián)軸器中的安全銷改為安全環(huán)并對其進行強度計算。 安全環(huán)的幾何尺寸：安全環(huán)內(nèi)徑d=200mm，安全環(huán)外徑D=400mm， 安全環(huán)厚度t=120mm。 螺栓直徑=30mm，，mm。 選擇

47、3個安全環(huán)，( Nm)。 3P (4.18) P===5305.56(KN) 截面彎矩( Nm) [2,3] (4.19) = =138549.92 破壞截面面積S(mm) S=(100-30) 破壞截面的抗彎截面模量W(mm) W===5492485.706 最大應力(MPa)

48、 [2,3] (4.20) = =185.56 材料選擇HT200，=160MPa > 合格 4.4.2滑塊式萬向聯(lián)接軸的驗算 滑塊式萬向接軸主要結(jié)構(gòu)尺寸是叉頭直徑D(mm)，為軋輥名義直徑的85％～95％。 叉頭直徑為 D=(0.85-0.95) D (4.21) 式中 D—軋輥名義直徑，D=800mm。 D=(0.85-0.95

49、) D=(0.85-0.95)800=680-760 取D=760mm。 萬向接軸的許用應力[]為 []= 式中 —材料的抗拉強度，MPa； n—安全系數(shù)，最小安全系數(shù)不應小于5。 選擇材料為ZG35CrMo，=686MPa。 []===137.2 (1) 扁頭強度計算 圖4.5 扁頭受力簡圖 扁頭受力情況如圖4.5所示。 扁頭厚度S(mm) S=(0.25-0.28)D (4.22) S

50、=(0.25-0.28)D=(0.25-0.28)760=190-212.8 取S=210。 查文獻[1]傾斜角=，K=1.05。 萬向接軸力臂(mm)為 (4.23) 式中 —萬向接軸鉸鏈中心至斷面Ⅰ-Ⅰ的距離，=130(mm)； b—扁頭的總寬度，b=760(mm)； b—扁頭一個分支的寬度，b=260(mm)。 =0.5(760-+130=136.83 應力(MPa)按下式計算 = (4.24)

51、 式中 M—萬向接軸傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩，M=636666.67( Nm)； —計算矩形斷面抗扭斷面系數(shù)時的轉(zhuǎn)化系數(shù)，它決定于矩形斷面尺寸b與S之比，可查文獻[1]選取，=0.277。 = = =88.47< [] 合格 (2)叉頭強度計算 應力(MPa)按下式計算 =75.6 (4.25) =75.6=75.6=115.13 < [] 合格 4.4.3梅花軸頭的計算 梅花軸頭最大剪應力發(fā)生在梅花瓣的

52、凹部，其值按下式計算 (4.26) 式中 —作用在軋輥上最大的傳動力矩，=681873.3( Nm)； —梅花軸頭直徑，=450(mm)； —許用剪切應力，合金結(jié)構(gòu)鋼=151.2(MPa)。 ==106.9 < 合格 4.5齒輪的強度計算 800大型軋機原來用于50kg/m重軌軋制，現(xiàn)改為軋制60kg/m重軌，設(shè)計是仍采用原來的齒輪軸，對其進行齒根彎曲疲勞強度計算和齒面接觸疲勞強度計算。 齒輪已知數(shù)據(jù)： 齒輪材料35CrMoV，齒

53、輪精度8級，模數(shù)Mn=33mm，齒數(shù)Z=21，變位系數(shù)x=0，中心距d=800mm，齒寬B=1600mm，傳動比=1，圓周力Ft=1559.83KN，法向壓力角，螺旋角′30″，當量齒數(shù)。 4.5.1齒根彎曲疲勞強度計算 齒輪彎曲疲勞強度公式為 (4.27) 式中 K—載荷系數(shù)，包括使用系數(shù)K，動載系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù)，查文獻[1]，，，，； —齒形系數(shù)，由當量齒數(shù)查文獻[1]，=2.478； —應力校正系數(shù)，由當量齒數(shù)查文獻[1]，=1.64；

54、 —螺旋角影響系數(shù)，數(shù)值查文獻[1]，=0.75； —齒輪端面重合度，查文獻[1]，=1.62； —齒輪的許用應力，MPa。 ==277.35 合格 4.5.2齒面接觸疲勞強度計算 齒輪接觸疲勞強度公式為 (4.28) 式中 K—載荷系數(shù)，包括使用系數(shù)K，動載系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù)，查文獻[1]，，，， ； —區(qū)域系數(shù)，查文獻[1]得=2.02； —彈性影響系數(shù)，查文獻[1]得=189.8MPa； —螺旋角系數(shù)，查文獻[9]得=0.72； —許用應力，=74

55、0.6MPa。 = =596.63 < 合格 5潤滑方法的選擇 潤滑，就是在機械相對運動的接觸面間加入潤滑介質(zhì)，使接觸面間形成一層潤滑膜，從而把兩摩擦表面分隔開來，減小摩擦，減低磨損，延長機械設(shè)備的使用壽命。此外，潤滑還能起到?jīng)_洗、冷卻、阻尼振動、防銹、密封等作用。 潤滑材料一般有氣體、液體、固體三種。通常采用液體潤滑。 在800大型軋鋼機中，主電動機軸承座采用干油潤滑，齒形聯(lián)軸器采用干油潤滑，軋輥軸承座采用干油潤滑，機架窗口采用干油潤滑，齒輪座采用稀油油池潤滑，滑動軸承采用

56、水潤滑。 6試車方法和對控制系統(tǒng)的要求 試車是設(shè)備安裝工作的最后一道工序，也是對安裝施工質(zhì)量的綜合檢驗。 試車的步驟應符合先試單機后聯(lián)動試車、先空載試車后帶負荷試車、先試輔助系統(tǒng)后試主機的原則。 800大型軋鋼機首先進行單機空載試車，分別對主電動機、齒輪座、各架機座進行試車，試運轉(zhuǎn)成功后將各部分聯(lián)接好，進行空載聯(lián)動試車。如無停轉(zhuǎn)、振動等現(xiàn)象則試車成功。最后進行帶負荷聯(lián)動試車，如無振動現(xiàn)象、運轉(zhuǎn)順利則試車成功，設(shè)備就可以啟動進行生產(chǎn)。 對控制系統(tǒng)的要求是穩(wěn)定性要求和響應特性要求。

57、 7設(shè)備可靠性與經(jīng)濟分析 7.1機械設(shè)備的有效度 對于可修復性設(shè)備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復到正常工作狀態(tài)。因此，從開始工作到發(fā)生故障階段即可靠度，從發(fā)生故障后進行維修恢復到正常工作階段即維修度。把兩者結(jié)合起來，就是機械設(shè)備的有效度（有效利用率）。 A=100％ (7.1) 式中 MTBF—平均故障間隔期（h）； MTTR—平均維修時間（h）。 設(shè)備工作時間15000h，可能發(fā)生10次故障，每次處理故障時間平均為15h

58、，檢修時間1000h。 =92.8％ 7.2投資回收期 表7.1 有關(guān)資料表 （萬元） 時間 （年） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 投 資 5000 3000 2000 年凈 收 入 1000 1000 1000 2000 2000 2000 3000 5000

59、 8000 累積凈收入 -5000 -8000 -10000 -9000 -8000 -7000 -5000 -3000 -1000 2000 7000 15000 投資回收期（Pt）=[累計凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值年份數(shù)]-1+ (7.2) Pt < Pc 式中 Pc—行業(yè)投資回收期，重型機械Pc=17年 投資回收期（Pt）=[累計凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值年份數(shù)]-1+ =(10-1)+ =9.33年 Pt < Pc 合格 結(jié)

60、 論 首先，在畢業(yè)設(shè)計期間，我查閱了有關(guān)型鋼軋機方面的資料，在下廠實習期間，使我對型鋼生產(chǎn)的工作情況、工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備情況都有了更多的了解。更使我對800型鋼軋機的主電動機容量的選擇、軋制力的計算、軋輥的強度計算、機架的強度計算、軋輥滑動軸承的驗算、安全環(huán)的計算、滑塊式萬向聯(lián)接軸的驗算、齒輪強度的計算都有了更加深入的學習。 其次，畢業(yè)設(shè)計中使我在大學中所學到的《軋鋼機械》、《機械設(shè)計》、《機械原理》、《機械制圖》《材料力學》《公差與互換性》等課程都得到了復習，并且使這些理論知識在實際中都得到充分的應用。畢業(yè)設(shè)計期間，通過查閱資料、下工廠實習與指導老師以及同學共同研究、探討，使我不僅大

61、大加寬了知識面，提高了設(shè)計能力和獨立思考的能力，同時，這次畢業(yè)設(shè)計為我以后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計不僅是對我所學知識的綜合檢驗，而且對我今后的學習、工作都具有重要的意義。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計是在王德春老師悉心指導下完成的。王老師從設(shè)計方案的選擇，撰寫計劃的安排，出現(xiàn)問題的解決及設(shè)計的全過程給予了精心的指導。王老師多次詢問設(shè)計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥、熱忱鼓勵。在實習階段，王老師帶領(lǐng)我熟悉現(xiàn)場，熟悉設(shè)備使我對生產(chǎn)工藝、設(shè)備狀況有了進一步的了解。此外王老師還悉心幫助我查找收集資

62、料，給了我很大的幫助。最后還要感謝同學的幫助和支持。王老師嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，積極向上的工作熱情都使我受益非淺，在此，我表示衷心的感謝和誠摯的謝意。 參考文獻 [1]鄒家祥.軋鋼機械(第3版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005. [2]王德春.軋機安全裝置改進及安全環(huán)設(shè)計初步研究[J]. 鞍山:鞍山鋼鐵學院學報,1989. [3]蔣維興.軋鋼機械設(shè)備[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社. [4]鄒家祥 施東成.軋鋼機械理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社. [5]鞏云鵬 田萬祿 黃秋波.機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 遼寧:東

63、北大學出版社. [6]濮良貴 紀名剛.機械設(shè)計(第7版)[M]. 北京:高等教育出版社. [7]孫桓 陳作模.機械原理(第6版)[M]. 北京:高等教育出版社. [8]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊(新版第1冊)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社. [9]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊(新版第3冊)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社. [10]機械電子工業(yè)部編.大電機產(chǎn)品樣本[M]. 北京:機械工業(yè)出版社. [11]陳錫璞.工程經(jīng)濟[J]. 北京:機械工業(yè)出版社,1994. [12]孫家驥.礦冶機械維修工程學[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,1994. [13]V.B.Ginzbur

64、g. Model Building of Backup Roller Diameter Effect Rate in 4-High Mill [J].Theory and practice,Marcel Dekker Inc,New York,1993,345-346. [14]J.C.Parks. ASIE Steel Technol [M].Steel Research.2000,77,60-62. 附 錄A 外文翻譯 四輥軋機支承輥直徑影響率的模型建立 四輥軋機支承輥直徑影響率有系統(tǒng)地被研究應用在軟件上，結(jié)果顯示支承輥影響率是板形寬度增加的函

65、數(shù)，隨著支承輥直徑的增加，消耗量也增加，影響率也隨著增加。當支承輥直徑被設(shè)置為1.64m和板形寬度為1.85m時，計算支承輥直徑影響率參考值的誤差將為3.55m?；谶@個結(jié)果，軋輥直徑影響率的參考值和修正系數(shù)的6次冪多項式配合系數(shù)根據(jù)相關(guān)系數(shù)來確定。支承輥直徑影響率的高精度模型建立，當模型被用來預測板形時，精度小于5.0m。 關(guān)鍵詞：四輥軋機，影響系數(shù)法，板形，熱軋，支承輥直徑，影響率 1.介紹 最近，一些新的熱軋技術(shù)比如自由軋制度和板形軋制制度被應用在熱軋領(lǐng)域。隨著更多的改善和AGC的廣泛應用，板形規(guī)格、控制能力達到一個新的高度。因此，板形控制變得更加重要。開發(fā)一個普通的分析工具為計算

66、模型參數(shù)和得到更好的板形控制是必要的。最近，影響系數(shù)法被很好地應用在許多重要的板形理論和工程問題上。在這篇文章中，影響系數(shù)法被用于開發(fā)普通的分析軋輥直徑對板形影響的模擬軟件。 2.板形計算理論 2.1參照板形和再生板形 把軋輥直徑、軋輥輥形、軋輥彎曲應力、單位寬度的軋制力和這些板形寬度分布的參考值將這些條件被定義為參考條件。當它開始分析板形時，首先考慮參考條件，并且在這樣參考條件下的板形是參考板形。為了確定在板形上一個特殊因素的影響，一個被選擇的參數(shù)比如軋輥直徑允許改變，變成其它常數(shù)，改變的參數(shù)將導致一個新的、不同于參考條件的板形產(chǎn)生，這樣的新板形被定義為再生板形。 2.2板形的影響率 板形的影響率k是再生板形與參考板形間的不同比率，并且如公式(1)所示影響參數(shù)的改變值。 k 這里C是當影響系數(shù)是X時的再生板形，單位mm，C是參考板形，單位mm。 2.3板形計算的理論模型 板形計算模型如下式(2)表示 這里C是板形，單位mm，C是參考中心板形，單位mm，n是總的影響系數(shù)，X是影響參數(shù)