XZJ-1050滾針軋機設計,xzj,軋機,設計 畢業(yè)設計（論文）開題報告 理工學院 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題 目： XZJ-1050滾針軋機設計 （床身設計，固定輥設計，變速箱設計） 學生姓名： 趙飛 學 號： 071615629 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 陳征宇（副教授） 2011年4月1日 一.文獻綜述 1.軋機的發(fā)展 軋機是實現(xiàn)金屬軋制過程的設備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備﹐包括有主要設備﹑輔助設備、起重運輸設備和附屬設備等。但一般所說的軋機往往僅指主要設備。據(jù)說在 14世紀歐洲就有軋機，但有記載的是 1480 年意大利人 達·芬奇 (Leonardo da Vinci) 設計出軋機的草圖。 1553 年法國人布律列爾 (Brulier) 軋制出金和銀板材，用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時和英國相繼出現(xiàn)軋機。英國于 1766 年有了串行式小型軋機，19世紀中中期，第一臺可逆式板材軋機在英國投產(chǎn)，并軋出了船用鐵板。 1848 年德國發(fā)明了萬能式軋機，1853 年美國開始用三輥式的型材軋機，并用蒸汽機傳動的升降臺實現(xiàn)機械化。接著美國出現(xiàn)了勞特式軋機。 1859 年建造了第一臺連軋機。萬能式型材軋機是在 1872 年出現(xiàn)的；20世紀,隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)多種類型的軋機，其中有用兩架三輥粗軋機和五架四輥稿軋機組成的半連續(xù)式帶鋼軋機[1]。 現(xiàn)代軋機發(fā)展的趨向是連續(xù)化、自動化、專業(yè)、,產(chǎn)品質(zhì)量高、消耗低。60年代以來軋機在設計，研究和制造方面取得了很大的進展，使帶材冷熱軋機、厚板軋機、高速線材軋機、H型材軋機和連軋管機組等性能更加完善，并出現(xiàn)了軋制速度高達每秒鐘 115米的線材軋機、全連續(xù)式帶材冷軋機、5500毫米寬厚板軋機和連續(xù)式 H型鋼軋機等一系列先進設備。軋機用的原料單重增大，液壓 AGC、板形控制、電子計算機程序控制及測試手段越來越完善，軋制品種不斷擴大。一些適用于連續(xù)鑄軋、控制軋制等新軋制方法，以及適應新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機都在發(fā)展中[2]。 2.軋機的主要設備 由軋輥、軋輥軸承、軋機機架、軋機軌座、軋輥調(diào)整裝置、上軋輥平衡裝置、傳動裝置、附屬設備等組成。 3.多輥軋機的用途 （1）軋制高強度的金屬和合金薄帶材。用四輥軋機冷軋高強度薄帶材，不但不經(jīng)濟，而且在許多情況下的技術上還不可能達到。為了減小變形抗力，采用中間退火（或淬火）及減小到壓下量得方法是不經(jīng)濟的，并且不可能軋到很薄得成品厚度，而采用減小工作輥直徑的方法，即采用多輥軋機則是合適的【3】。 （2）軋制極薄帶材。軋機的最小可軋制厚度受工作直徑的限制，往往軋輥的彈性壓扁值可以同帶材的厚度相比擬，當工作輥本身的彈性壓扁值大于軋件厚度時，就妨礙其繼續(xù)壓下。 軋輥的彈性壓扁，在單位壓力相同時，與軋輥直徑相比。當軋輥材質(zhì)一定時，要減少軋輥的彈性壓扁值，就必須減少輥徑。為了經(jīng)濟而實行的軋制薄帶和極薄帶材，必須采用直徑盡可能小的工作輥。 在四輥軋機上采用小直徑工作輥不能保證它們再軋制方向上的穩(wěn)定性和補償用小棍徑而降低的橫向剛度。塔形輥系的多輥軋機很好地解決了使用小直徑工作輥的技術問題[4]。 （3）軋制高精度帶材。 4.多輥軋機的發(fā)展和優(yōu)點 多輥軋機以其工作輥直徑小，軋機剛度打的特點而不斷發(fā)展和完善。 最初出現(xiàn)的多輥軋機為六輥軋機。但是由于軋輥數(shù)量少，工作輥未作傳動輥，并且在結(jié)構(gòu)上受到兩個支撐輥間隙的限制，工作輥徑的減小受到限制，因而使用較少。此后，在六輥軋機的基礎上產(chǎn)生了十二輥，二十輥，三十輥，三十二輥，三十六輥等多輥軋機。 輥軋機與傳統(tǒng)軋機的優(yōu)勢： 當前，一般規(guī)格的普碳冷板在市場上已經(jīng)非常普遍，效益也變得十分微小。而薄規(guī)格化板材已成發(fā)展趨勢，這方面的需求在加大，效益還比較樂觀。最初的四、六輥可逆式軋機軋制軋輥粗大，軋制精度不高，很難軋制薄規(guī)格產(chǎn)品；而且由于工作輥、支承輥、牌坊都是很龐大，造成運行成本高，很難在日益激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢。多輥機由于工作輥徑小，其可軋性在軋薄規(guī)格及難變形鋼材產(chǎn)品方面明顯優(yōu)于4-6輥機而且節(jié)能效果顯著。此前很長時間，多輥機主要用于軋制不銹鋼、硅鋼等難于變形的合金鋼，用于軋制普碳鋼也僅僅是近幾年才開始的，經(jīng)過實踐其優(yōu)勢十分明顯【5】。 與傳統(tǒng)的四輥軋機相比，多輥軋機有以下的優(yōu)點： （1）工作輥整個輥身以支承輥作媒介支承在牌坊上，軋輥寬度方向承受的彎曲很小，從而能夠使用小直徑的工作輥。 （2）由于軋機的剛度提高，并使用了高硬度軋輥，因而能生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品，其精度與四輥機相比可提高四倍。 （3）新型的二十輥機可將2.75mm的原料一個軋程軋到0.18～0.23，3.0mm的原料一個軋程軋到0.2～0.25，同時對多種合金鋼品種均能適應。 （4）工作輥直徑減小，可以實現(xiàn)軋薄，普通1250四輥軋機最薄可軋到0.25mm，而用二十輥軋機可以軋到0.08mm。 （5）由于軋輥直徑小，導致變形區(qū)接觸面積減小,從而使總軋制力減小。二十輥軋機的軋制力(在軋制條件相同時)約為四輥軋機的25%，由于軋制力的減小使軋制力矩減小,從而可節(jié)約電能30~40%。[5] （6）在多輥機上實際強化壓下，使軋制道次減少，并有可能減少軋程，從而提高了生產(chǎn)效率和成材率，降低成本。 （7）由于多輥軋機采用大張力軋制，帶鋼的平直度、板型顯著提高。 （8）軋機的體積減小，重量減輕，相對降低了設備投資費用。 （9）多輥軋機常用備件（如軋輥、軸承等）均比四輥機小得多，因此可以大大減低成本[12]。 二．本課題要研究的或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑 本畢業(yè)設計課題要求設計一臺XZJ-1050滾針軋機，通過對其相關資料的收集，調(diào)研和需求分析，確定其設計方案，并對方案進行論證，根據(jù)總體裝配圖設計床身及部分部件和零件圖。 1.固定輥的設計 （1）軋輥座 軋輥軸座分開鑄造，用螺栓緊固以便于安裝和更換，同時軋輥采用裝配式軋輥。軋輥軸承均采用滾動軸承，因為滾動軸承維護方便且摩擦系數(shù)較低。軸承內(nèi)圈采用雙螺母鎖緊，軸兩端螺母應采用不同的旋向[6]。 （2）角度調(diào)整機構(gòu) 角度調(diào)整機構(gòu)由安裝在軋輥軸座兩端的螺母和螺桿構(gòu)成，為了消除軋輥軸座和移動輥座之間的間隙，在每個調(diào)解機構(gòu)的上方安裝有軋輥軸座鎖緊機構(gòu)。調(diào)節(jié)軋輥工作傾角時，先調(diào)節(jié)鎖緊螺桿。 2.傳動方案的確定 （1）為了降低成本、減輕重量、設計上的簡單，我們應該使用簡單的機構(gòu)和簡短的運動鏈，如果基本機構(gòu)不能完成機械的運動，可以適當進行組合。而為了是機械有較高的工作效率，我們對傳動效率較大的主運動鏈的選擇需要讓其具有較高的機械效率，其它傳動效率較小的輔助運動鏈可以放在次要地位[7]。 （2）多級減速器各級傳動比的分配，直接影響減速器的承載能力，和使用壽命，還會影響其體積、重量和潤滑。傳動比一般按以下原則分配：使各級傳動承載能力大致相等；使減速器的尺寸與質(zhì)量較??；使各級齒輪圓周速度較??；采用油浴潤滑時，使各級齒輪副的大齒輪浸油深度相差較小。 低速級大齒輪直接影響減速器的尺寸和重量，減小低速級傳動比，即減小了低速級大齒輪及包容它的機體的尺寸和重量。增大高速級的傳動比，即增大高速級大齒輪的尺寸，減小了與低速級大齒輪的尺寸差，有利于各級齒輪同時油浴潤滑；同時高速級小齒輪尺寸減小后，降低了高速級及后面各級齒輪的圓周速度，有利于降低噪聲和振動，提高傳動的平穩(wěn)性。故在滿足強度的條件下，末級傳動比小較合理[11]。 減速器的承載能力和壽命，取決于最弱一級齒輪的強度。僅滿足于強度能通得過，而不追求各級大致等強度常常會造成承載能力和使用壽命的很大浪費。通用減速器為減少齒輪的數(shù)量，單級和多級中同中心距同傳動比的齒輪一般取相同參數(shù)。當設置較密時，較易實現(xiàn)各級等強度分配；設置較疏時，難以全部實現(xiàn)等強度。按等強度設計比不按等強度設計的通用減速器約半數(shù)產(chǎn)品的承載能力可提高10%-20%[8]。 1—電動機 2—皮帶輪 3—行星齒輪 4—皮帶 5—減速器 6—軋機的輥 滾針軋機傳動簡圖 3.機架的選擇 軋鋼機機架是軋機的重要部件，軋輥、軋輥軸承、以及軋輥調(diào)整裝置都安裝在機架上。機架再軋制過程中承受巨大的軋制力必須有足夠的強度和剛度。 (1)閉式機架 它是一個整體框架，一般通過上下連接梁將左右兩片機架聯(lián)結(jié)在一起，并通過軌座將其安裝在地基基礎上。 特點：強度、剛度大、整體性強；但只能從其側(cè)邊換輥。 閉式機架 (2) 開式機架 它的每片機架均由機架本體與上蓋兩部分組成，其兩部分聯(lián)結(jié)方式有多種：螺栓、立銷、套環(huán)、橫銷、斜楔等5種。以最后一種斜楔聯(lián)結(jié)性能最佳因而應用最廣。 開式機架剛度較差，但換輥方便：可卸下聯(lián)結(jié)斜楔打開機架蓋從上面吊出或裝入。 開式機架 本設計是對棒材的壓軋，棒材直徑不大，因此壓軋力不是很大,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下結(jié)構(gòu)越簡單越好，所以說選取開式機架就可以[9]。 4.電機的選擇 通常我們采用三相異步電動機，三相異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速[10]。 參考文獻 [1] 程志彥.軋鋼機和軋鋼技術的發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟期刊，2005，15（13）：30-52 [2] 陳瑛. 中厚鋼板立輥軋機的發(fā)展. 鋼鐵設計研究總院,2004 [3] 龐玉華.金屬塑性加工學.西安：西北工業(yè)大學出版社，2005 [4] 李海燕，付群. 國產(chǎn)大型六輥冷軋機簡介.一重技術期刊,2006，06期 [5] 王邦文主編．新型軋機．冶金工業(yè)出版社，1994 [6] 楊節(jié)編．軋制過程數(shù)學模型[M]. 冶金工業(yè)出版社, 1983 [7] 王廷溥．軋鋼工藝學．北京：冶金工業(yè)出版社，1980 [8] 謝江，婁晨輝，李蘭．機械設計：國防工業(yè)出版社，2009 [9] 王世剛.機械設計實踐.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003 [10]洛陽礦山機械研究所.2300中板車間機械設備.北京:機械工業(yè)出版社,1978:1,3,6-7 [11]Control Engineering Practice 9 (2001) 987–993 [12]Sendzimir . Rolling mill invention and improvement[J].1986，14（8） 指導教師意見： 指導教師： 年 月 日 8