本 科 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告題目 ： 單 獨 傳 動 的 三 輥 定 徑 機 架 設 計學 院: 機械學院專 業(yè): 機械工程及自動化學 號:學生姓名:指導教師:日 期:1.選題依據(jù)1.1 概述人類幾千年的文明發(fā)展史，也是管子的發(fā)展，在古代人們空心的植物桿，竹竿做管子，后來到了西方工業(yè)革命時期，1800 年代初期，由于煤氣燈需要使用管子，將槍管用螺絲鏈接制成了鋼管。鋼管是 1815 年蘇格蘭的一位發(fā)明家為輸送燈火用煤氣而將鐵筒連接起來才開始的。1824 年，出現(xiàn)了將加熱至白熱狀態(tài)的鋼板兩邊彎曲起來焊接成鋼管的對悍專利。隨后在 1825 年研究成功將寬度相當于制品外徑的帶鋼彎曲成接近于圓形并加熱，然后通過裝在爐子近口處的圓環(huán)模子而焊接起來的方法。這種方法成為現(xiàn)代采用的爐悍法生產(chǎn)鋼管的基礎。隨后由于 1890 年自行車的發(fā)明，以及進入 1900 年代以來汽車的普及等原因，鋼管的需要量大大的增加。另一方面，由于石油需要量激增，大量需要油井用鋼管，以及兩次世界大戰(zhàn)而需要大量的艦艇用鍋爐和飛機用鋼管，尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，鍋爐、化工廠用的鋼管，以及象征石油時代的輸油用鋼管等，隨著時代的前進，其用途也在不斷擴大。為了滿足需要，人們研究了各種鋼管的生產(chǎn)方法，并發(fā)展了無縫鋼管、焊接鋼管等多種鋼管的生產(chǎn)方法。 1836 年英國就已經(jīng)有了擠壓法生產(chǎn)無縫鋼管的專利，但直到 1885 年孟內(nèi)斯曼（Manmesmann）兄弟才發(fā)明了由棒鋼直接生產(chǎn)無縫鋼管的工藝，以他的名字命名為孟內(nèi)斯曼式制管法。從 1890 年起已在工業(yè)上應用，即使在今日這種方法仍然是非常好的，并作為最典型的無縫鋼管法而應用。鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，它還是一種經(jīng)濟鋼材。用鋼管制造建筑結構網(wǎng)架、支柱和機械支架，可以減 輕重量，節(jié)省金屬 20～40%，而且可實現(xiàn)工廠化機械化施工。用鋼管制造公路橋梁不但可節(jié)省鋼材、簡化施工，而且可大大減少涂保護層的面積，節(jié)約投資和維護費用。所以，任何其他類型的鋼材都不能完全代替鋼管，但鋼管可以代替部分型材和棒材。從人們的日常用具、家具、供排水、供氣、通風和采暖設施到各種農(nóng)機用具的制造、地下資源的開發(fā)、國防和航天所用槍炮、子彈、導彈、火箭等都離不開鋼管。1.2 一種好的鋼棍生產(chǎn)設備十分重要，旨在研究設計目前廣泛使用的三輥定徑機。1.2 無縫鋼管的生產(chǎn)簡介用穿孔等方法生產(chǎn)周邊無接縫的鋼管或其他金屬管和合金管。無縫管的外徑范圍為 0.1～1425mm，壁厚為 0.01～200mm。除圓形管外,還有各種異形斷面管和交斷面管。 生產(chǎn)方法和簡史：無縫管的生產(chǎn)方法很多。無縫鋼管根據(jù)交貨要求，可用熱軋(約占 80～90％)或冷軋、冷拔（約占 10～20％）方法生產(chǎn)。熱軋管用的坯料有圓形、方形或多邊形的錠、軋坯或連鑄管坯，管坯質(zhì)量對管材質(zhì)量有直接的影響。熱軋管有三個基本工序：①在穿孔機上將錠或坯穿成空心厚壁毛管；②在延伸機上將毛管軋薄，延伸成為接近成品壁厚的荒管；③在精軋機上軋制成所要求的成品管。軋管機組系列以生產(chǎn)鋼管的最大外徑來表示。無縫鋼管生產(chǎn)方法見表 1，括號中數(shù)字為創(chuàng)制年代。表 1.無縫鋼管生產(chǎn)方法穿孔機生產(chǎn)：常用的二輥斜軋穿孔過程見圖 1.圓管坯穿軋成空心的厚壁管（毛管），兩個軋輥的軸線與軋制線構成一個傾斜角。近年來傾斜角已由6°～12°增至 13°～17°，使穿孔速度加快。生產(chǎn)直徑 250mm 以上鋼管，采用二次穿孔,以減少毛管的壁厚。帶主動旋轉(zhuǎn)導盤穿孔、帶后推力穿孔、軸向出料和循環(huán)頂焊等新工藝也取得一定的發(fā)展,從而強化了穿孔過程,改進了毛管質(zhì)量。圖 1.穿孔示意圖自動軋管機生產(chǎn)：把厚壁毛管軋成薄壁荒管。一般經(jīng) 2～3 道次，軋制到成品壁厚,總延伸率約為 1.8～2.2。70 年代以來，用單孔槽軋輥、雙機架串列軋機、雙槽跟蹤軋制和球形頂頭等技術，都提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了軋管機械化。定徑機生產(chǎn)：是將皮爾格軋機（又稱周期軋管機）軋制出來的鋼管，由步進爐再加熱后經(jīng)定徑軋制，得到較高精度的外形尺寸。定徑輥孔型調(diào)整既可單獨調(diào)整又可兩輥同時調(diào)整，定徑機定徑輥是定徑的主要工具，它是通過定徑輥箱內(nèi)軸承支承、轉(zhuǎn)動，并保證定徑輥在機架中的正確位置。圖 2.定徑機生產(chǎn)過程 三輥定徑機生產(chǎn)：主要用于生產(chǎn)尺寸精度高的厚壁管。這種方法生產(chǎn)的管材，壁厚精度達到 ±5％，比用其他方法生產(chǎn)的管材精度高一倍左右。工藝流程見圖 4。60 年代由于新型三輥斜軋機（稱 Transval 軋機）的發(fā)明，這種方法得到迅速發(fā)展。新軋機特點是軋到尾部時迅速轉(zhuǎn)動入口回轉(zhuǎn)機架來改變輾軋角，從而防止尾部產(chǎn)生三角形，使生產(chǎn)品種的外徑與壁厚之比，從 12 擴大到 35，不僅可生產(chǎn)薄壁管，還提高了生產(chǎn)能力。圖 3.三輥定徑機組生產(chǎn)流程2.方案比較三輥 RSB 與二棍 RSB 的比較：共同點：三輥 RSB 與二輥 RSB 均可低溫軋制并實現(xiàn)閉環(huán)控制，最低軋制溫度都在 800℃以下，滿足熱機軋制要求，改善了軋件的力學性能，簡化或取消后道的熱處理并大大降低后道工序成本。經(jīng)過 RSB 軋制后整個軋件截面上可獲得均勻的細晶粒組織，避免了在純定徑軋機軋制時粗晶的形成。控溫軋制產(chǎn)生了有利的顯微組織，降低了軋件的抗拉強度和硬度，因此可完全取消或縮短隨后的退火。 優(yōu)缺點：二輥 RSB: 普通定徑機是采用二輥式的工作機座。這種定徑機雖然結構簡單，但生產(chǎn)的鋼管壁厚不均，尤其是減徑量增大是更明顯，甚至出現(xiàn)鋼管內(nèi)孔變方的缺陷；另一缺點是軋輥尺寸大，會使整個機組的長度增加。與二輥 RSB 相比，三輥 RSB 具有以下優(yōu)點：（1）軋件寬展較小，變形效率較高，能耗較低（能耗比二輥系統(tǒng)降低約 30%）和溫升較少； （2）沿軋件橫截面變形均勻，并對軋件橫截面的變化進行自動補償； （3）具有精確公差的自由定徑軋制，具有較寬的孔型調(diào)節(jié)范圍； （4）軋輥和軋件之間速度差較低，孔型磨損減少； （5）輥環(huán)重量小、機加工簡單從變形特點上分析，四輥式比三輥式好，但是由于軋輥數(shù)增加，結構比較復雜，所以目前使用的大多數(shù)張力定徑機為三輥式的。三輥定徑機傳動原理圖如圖：三輥定徑機結構圖：3.技術方法(1)總體方案設計;(2)機械結構設計;(3)強度校核;(4)整體安裝方案;(5)設計繪制整體方案;4． 進 度 計 劃第一周 完成翻譯，準備實習；第二周 畢業(yè)實習；第三周 完成畢業(yè)實習報告； 第四周 明確設計任務，查找相關文獻資料；第五周 撰寫開題報告；方案論證，確定方案； 第六~九周 整機結構設計及相關零件尺寸計算；第十~十二周 繪裝配圖及零件圖；第 13、四周 撰寫畢業(yè)設計說明書及相關技術文件；第 14、十五周 提交畢業(yè)設計、答辯資格評審；第十六周 畢業(yè)答辯。 5．參考文獻： [ 1 ] 成大先. 機械設計手冊（第三版）1~5 卷. 北京：化學工業(yè)出版社，1997 [ 2 ] 鄒家祥. 軋鋼機械第二版. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000 [ 3 ] 彭文生. 機械設計. 北京：高等教育出版社，2002 [ 4 ] 趙禾生. 鋼管生產(chǎn). 上海：上?？茖W技術出版社，1981 [ 5 ] 成大先. 機械設計手冊單行本軸承分冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 [ 6 ] 小型熱軋無縫鋼管車間設備. 北京：機械工業(yè)出版社，1973