700水平轧机压下系统的设计（含全套CAD图纸）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 700 水平轧机压下系统 的 设计 摘要 随着近年世界经济的飞速发展，市场对钢铁的需求量也越来越大，对质量的要求也不断的提高。因此，我们对钢坯轧机进行相应的设计，以降低成本，提高效率、产量和质量来满足生产及客户的要求。本篇论文中，首先论述了钢坯轧机的背景与发展状况，以及未来的发展趋势，并根据当前实际情况，考虑经济性和效率性等相关因素，对相关设备做了合理选用。然后对本次设计的 700水平轧机的压下系统进行了相应的设计。该轧机用于连铸连轧生产线，生产成品钢坯，采用了双辊驱动、闭式机架，压下装置等机构；压下系统的组成主要 包括压下螺丝、压下螺母、压下电机、减速机、联轴器等结构。在设计中，首先，确定压下螺丝的外径、压下螺母的外径及高度。然后，根据压下螺丝的传动力矩求出压下电机的功率。根据压下电机的功率和转数选择压下电机的类型和型号。最后，蜗轮蜗杆的设计及蜗杆轴的强度校核。判断危险截面，并且绘制弯扭矩图。接下的设计内容还有轴承的寿命计算、润滑、环保及经济性分析等内容。 关键词 ： 700水平轧机 ； 压下系统 ； 压下电机 ； 轧辊 ； 减速机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 f 00 of of I to to In of it of as as in I to do a 00 of of In of of we to of we to of of to of 700 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 I 绪论 1 计的选题背景 1 轧机国内外研究现状及发展趋势 1 轧机的国内外研究现状及成果 1 轧机的发展前景和可能的改造方案 2 轧机的研究内容及方法 3 4 下系统的传动装置 4 下电动机类型的选择 5 速器类型的选择 5 轴器的选择 5 下螺丝和压下螺母 6 下螺丝 6 下螺母的选择 6 7 均单位压力 7 算总轧制力 9 制力矩的计算 10 4 压下装置的设计及计算 12 下螺丝的设计计算 12 下螺丝螺纹外径的确定 12 下螺丝的强度校核 12 下螺丝端部形状的选择 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 下螺丝传动力矩的计算 13 下电机的选择 15 下电机功率的 计算 15 下电机的选择 16 压下螺母的结构尺寸设计 16 下螺母高度 16 下螺母的外径 17 下螺母材料的选用 18 蜗轮与蜗杆的设计 18 轮的设计 18 轮的校核 21 平衡计算 22 24 杆轴的强度校核 24 杆所受载荷的计算 24 杆轴支点受力分析 24 杆轴上力矩的计算 26 26 确校核的疲劳强度 28 承的寿命计算 34 承的选择 35 命计算 35 的强度校核 37 的选择 37 联结强度的计算 38 39 轮蜗杆的润滑 39 滑油的选择 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 滑油给油方法及油量 39 承的润滑 40 7. 环保与经济性分析 41 备的环保性分析 41 备的可靠性 41 备的经济性分析 43 结束语 45 致谢 46 参考文献 47 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 计的选题背景 初轧机在轧钢生产中的作用是开坯，随着连铸技术的发展，初轧机的作用随之下降，但初轧机不能被淘汰，轧制某些特 殊用途的钢材，由于连铸坯有缺陷，故必须采用模铸，初轧机开坯。在连铸技术成熟之前，炼钢生产出来的钢水只能铸成钢锭。由于钢锭浇注、形状只能是方形断面，并且是上大下小的几何体。这种几何体不可能同时适用于板材轧制、型材轧制和管坯轧制，在这三种钢材轧制厂和炼钢厂之间需要有一个中间环节，将钢锭按轧材厂的要求轧成板坯轧成板坯、型材坯或管坯。这种轧钢钢锭开坯的生产工序就叫做初轧。 按老式的钢铁生产体系布局，一个大型钢铁联合企业，应该是板材、型材和 管材 都能生产，当一个或几个炼钢厂的钢锭分别供应板材厂、型材厂和管材厂时，初轧厂 是整个咽喉，一旦咽喉不畅，后果是可想而知的。由此何以可以说明在老式的钢铁生产体系初轧的地位是非常重要的。按新式的钢铁生产体系，钢铁生产应分成板材系统、型材系统和管材系统、没有必要在一个大型钢铁联合企业同时生产板材、型材、和管材。而连铸技术成熟以后，由于各工业先进国家的连铸比已经逐步达到 95%以上，有些国家甚至达到了 100%。我国在 20 世纪末，连铸比已经达到了 80%以上，应该说，传统的的初轧开坯生产方式即将成为历史。目前，钢铁生产所用的坯料巨大部分都已是连铸坯，即用连铸板坯、方坯和矩形坯、异形坯、管坯等供给成 品轧机，成品轧机再轧制成各种型材，板材和管材等。 处在目前我国新老交替的钢铁生产体系中， 初轧机在轧钢生产中的作用仍无法替代，初轧机仍具有着十分重要的作用 1。 轧机国内外研究现状及发展趋势 轧机的国内外研究现状及成果 初轧的发展已有 140 多年的历史，到 20 世纪 60 年代后期，在技术上有了进一步的发展。在大型化方面，初轧机的水平辊直径由 900 1150加到 1300 1500电机容量从 4000 6000大到 9000 14000锭重量由 10 20t。加 大到 40买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 50t(最大有预留到。 70t 的 )；在机电设备、自动控制、钢坯精整等方面都有较大的发展；生产能力可达 500 600 万 t/a。自从出现高速高产的带钢热连轧机和宽厚板轧机以来，方一板坯初轧机及板坯初轧机发展较快。与此同时，由于连铸技术的逐步完善，连铸钢坯在成坯率及能耗方面比初轧钢坯显示出极大的优越性，逐渐取代了由钢锭经初轧开坯生产的初轧坯。此后，世界各国都在大力发展连铸技术，初轧生产已仅限于加工连铸尚不能生产的钢种或改用大连铸坯作原料进行初轧生产。今后，初轧生产主要用于在难以提供连铸坯的情况、钢锭的开坯 以及对连铸大钢坯的改轧。 我国初轧机大部分为单机架，适用于大钢锭，轧制大坯他们可以为下游的热宽带钢轧机、轨梁轧机、大型轧机、大直径无缝钢管轧机等供应坯料。如果为小型轧机供坯，往往还需要二次开坯。在前述开坯机中，个别为双机架后者是带钢坯连轧机，可以为中小型轧机、线材轧机、削无缝钢管轧机等供坯，有的也可以少量直接轧制成品钢材。 轧机的发展前景和可能的改造方案 目前连铸可以提供大方坯、小方坯、异性坯、板坯和无缝管坯，并涵盖碳钢及大部分的合金钢。用初轧机供坯的方式已趋于淘汰。但是对于以下情况，初轧机还 是有保留和使用价值的。例如： （ 1） 1000上初轧机采用连铸 要用于成品轧机套数多、所需坯料尺寸规格多的情况。工业先进国家，很多企业是采用这样的工艺路线，并且多采用热装，节省了能源。这样做的好处是： 充分 发挥连铸收得率高、质量好的优点，连铸可以只 锻造 一种固定的断面的大方坯，容易 组织 生产，作业率高，而且有可以实现对下游长钢厂灵活供坯。其缺点是两 火 成材。 对有些特殊钢种，坯料断面大可以更有效地保证产品质量，例如轮胎钢帘线对坯料的要求极严。为保证质量，适用连铸大方坯，开坯后进行清理检查 ，再轧成材对提高产品的合格率有明显的优越性。这时采用连铸 （ 2）改造为棒材轧机。在原初轧机后 增设 一组紧式连轧机组，可一火生产棒材。此 改造方案主要适用于较小规模的初轧机。紧凑式机架间距小，占地距离短，设备请、投资少，比较适用于老车间的改造。例如：再原初轧机后争设一套 550凑式轧机，可以生产 60-90 的圆钢。 以上两种情况的改造设想仅仅是从技术上的可行性上考虑，实际上初轧机的改造更买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 重要的还应该考虑市场的可行性。我国钢材生产的总形势是生产能力远大于市场需求。故轧机实行 改造的前景还是困难重重。 轧 机 的研究内容及方法 初轧机的生产研究内容是：初轧生产工艺主要包括钢锭加热、轧制和精整。钢锭脱模后，在热状态下送往初轧厂的均热炉跨。钢锭装入均热炉，将钢锭加热到接近 1200 ，然后送到初轧机前的受料辊道上。经输入辊道和工作辊道送至初轧机轧制。钢锭在初轧机上要轧制多个道次，每轧一道后，用压下装置调整孔型高度，轧辊逆转，再轧下一道次，钢锭低速咬入，然后轧辊加速进行轧制，最后又减速将其低速抛出。 初轧机的设计方法主要以下几点： 1. 设计方案的确定及论证； 2. 压下系统参数的 计算与电机选择并校核，减速器与联轴器选择计算等； 3. 主要零部件强度计算；重点蜗轮蜗杆、压下丝杠螺母强度计算与校核等 4. 其它如润滑、密封、安装及设备可靠性与经济性评价 装配图 1 张、部件装配图 2 张、零件图 3 张，其中手绘图 1 张，折成 6张以上）； 6. 编制设计说明书； 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 由于此课题为初轧机的压下系统设计，故采用快速压下装置，其特点为轧辊调节距离大、调节速度快、调节精度不高，如初轧机、板坯轧机、中厚板轧机、及万能等轧机。在这些类型的轧机上由于上滚的调整距离大、压下十分频 繁，因此，要求有高的压下 强度以免影响轧制生产率，以及在轧材厚度公差要求不严的情况下。所以采用快速电动压下装置是必要的 1。 本设计方案的压下系统通常是由电动机、 减速 器、联轴器、压下螺丝、压下螺母等部分组成。其原理方案设计如图 示。 1 2 3 4杆部分 5杆减速器 图 下机构简图 采用单电机带动，电机通过离合接手与 蜗轮 蜗杆减速器相连接，减速器出来的两个轴通过离合接手与 蜗轮 蜗杆副的蜗杆相连接，通过 蜗轮 的转动带动压下螺丝，从而实现压下螺丝的压下功能。 下系统的传动装置 压下机构按轧钢机的类型、轧件的轧制精度要求 ,以及生产率高低要求又可分为 :手动、电动、电 动压下机构一般多用于不经常进行调节的、轧制精度要求不太严格的 ,以及轧制精度要求不高的中、小型型钢、线材和小型热轧板带轧机上 ,通常这些轧机是在轧辊相互位置不变的情况下进行工作的。电动压下机构主要用于压下螺丝的移动速度超过 s 的初轧机、板带轧机及中厚板轧机上 ,以及移动速度小于 s 的薄板带轧机上。前者 是出于生产率的要求 ,而后者是由于压下精度的要买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 求。 本设计采用电动压下装置，电动压下装置按压下速度又可以分为快速压下装置和板带轧机压下装置两大类。因为 700 水平轧机为初轧机，所以上辊调节距离大，调节速度快，精度不高的轧机。因此本设计采用的是快速压下装置。 下电动机类型的选择 电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电机与直流电机的主要区别是，交流电机利用的是电磁感应原理，而直流电机是主磁极建立起恒定不便的磁场，转子绕组通人电流，电机就会转动。直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用，用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机，它的调速范围宽广，调速特性平滑、过载能力较强，热动和制动转矩较大。 而我们的初轧机压下装置对于速度的调节要求较高，正反转和启制动频繁为了满足实际生产要求，要选择直流电机。 速器类型的选择 初轧机调动压下装置减速机传动形式是主要有 蜗轮 蜗杆传动、圆柱齿轮传动和圆柱齿轮 动等三种类型。这里采用蜗轮蜗杆减速机，因为蜗轮蜗杆减速机在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。它的最主要的 特点是：一是在传递中可以改变 90 度方向；二是自锁。其他齿轮减速机虽然传递效率高，但是传动比较小，不能满足快速压下的要求。由于初轧机要求快速压下，所以这里采用 蜗轮 蜗杆减速器。 轴器的选择 联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能，联轴器有时也兼有过载安全保护作用。在近代轧钢机或大型轧钢机的传动系统中，采用的是齿轮联轴器，因为齿轮联轴器结构简单、紧凑、制造容易并且有很高的精度，摩擦 损失小，能传递很大的扭矩 ，有良好的补偿性能和一定程度的弹性，在高速传动时仍安全可靠等特点，所以本设计采用齿轮联轴器 2。 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 下螺丝和压下螺母 下螺丝 压下螺丝的螺纹分为锯齿形的螺纹和 梯形 螺纹两种，锯齿形螺纹主要用于快速压下装置，而梯形螺纹主要用于轧制力较大的轧机上， 700 轧机是初轧机的热连轧机组，要求轧制力不大，所以这里选用锯齿形的螺纹即可满足要求。 （ 1）带有花键的尾部形状。该种形式常用于上辊调节距离不大的轧机上。如薄的 板带及中小型型钢和 线材轧机。 （ 2）镶有青铜 滑板 的方形尾部形状。它主要用于上轧辊调节距离大的初轧机、板坯轧机及厚板等大型轧机上。 700 水平轧机为初轧机的连轧机组，因此选用镶有青铜 滑板 的方形尾部形状。 下螺母的选择 一般压下螺母均承受巨大的轧制力，因此压下螺母是轧钢机机座中重量较大的易损零件。因此压下螺母要选用高 强度 的无锡青铜，如 材料。为了节省青铜材料，今年来在大型轧机上 广泛 适用组合式螺母。加箍的螺母比较经济。在初轧机及中厚板轧机上的使用情况证明，其工作 性能不亚于整体铸青铜螺母。所以本设计选择材料为无锡青铜 双镶套螺母 3。买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 设计参数： 轧制材料： 20# 轧辊转速： 轧件宽度：0 121b 1 113b 1 121h 成品规格： 120 120 轧制温度： t 采用双辊轧制。 均单位压力 700 水平轧机用于轧制成 120 120初轧方坯，属于型钢轧机。在型钢轧机轧制的过程中，轧件被迫宽展，同时又限制轧件的宽展，产生侧向压缩和较大的摩擦力。由于孔型的限制，变形区内金属变形不均匀，因而在异型孔轧制时，应力状态很复杂，一般采用爱克隆德公式计算。 根据 参考文献 3， 公式 2克隆德公式计算单位压力： m k （ 式中： m考虑外摩擦对单位压力的影响系数； k轧制材料再去静压缩时的变形阻力 , 轧件粘性系数 , 2kg s/； 变形系数 , 确定影响系数 m ： 根据公式 0 1 0 1011 . 6 ( ) 1 . 2 ( )R h h h （ 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 式中： 摩擦系数； 本设计轧辊材料为铸钢， 故 1 0 0 5 t ， 轧制温度 t=10000C , 代入得 。 01,轧制前后轧件的高度； R轧辊半径； R=350 将已知数代入（ 得： m=变形阻力 k 的确定 利用 ( 1 4 0 . 0 1 ) 1 . 4 ( ) ( ) 0 . 3 ( ) 9 . 8k t c M n C r （ 式中： ()c 碳的质量分数； ()锰的质量分数； ()铬的质量分数； t轧制温度； 本设计的轧制材料为 #20 ，含碳量为 含锰为 取含碳量为 含锰为 代入 公式 （ k=轧件的粘度系数 0 . 0 1 ( 1 4 0 . 0 1 ) （ 式中： c考虑轧制速度对 的影响 轧制速度： 60 =s 轧制速度 与 c 对应值如下： 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 制速度 系数 c 轧制速度 v/(m(鞍钢一炼钢厂连轧作业区 )知轧辊最大移行速度 : m a x 1 . 0 9 3 m m / ； 故压下螺丝 的最大转数为 : m a 0 1 . 0 9 3 2 . 0 5 r p t （ 1i第一级 蜗轮 副传动比，1i= 2i第二级 蜗轮 副传动比，2i=14； 2 4 . 5 1 4 3 4 3i 总电机转数 ; n 2 . 0 5 3 4 3 7 0 3 . 1 5 r p 将已知数代入（公式 得： 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 8 5 . 4 4 7 0 3 . 1 50 . 0 7 3 K 5 0 9 5 5 0 3 4 3 0 . 5 4 5 8i 所以压下电机的总功率为 2 0 . 0 7 3 0 . 1 4 6 K 总 取电机的安全系数为 2，则 2 0 . 1 4 6 0 . 2 9 2 K 额 下电机的选择 由参考文献 6， 表 22根据电机的功率及额定转数选用型号为 机，其额定转数 0 r m ,额定功率为 ，电枢电流 ，励磁功率 315,重量为 72 由此，选用的电机满足要求。 压下螺母的结构尺寸设计 当压下螺丝的外径 d 、螺距 t 及螺纹形状确定后，压下螺母的 d 、螺距 t 和螺纹形状确定了，因此，要确定压下螺母的高度 H 以及外径 D。 下螺母高度 H 的确定 由于压下螺母的材质通常选用青铜， 对于这种材料其薄弱环节是挤压强度比较低，因此，压下螺母高度 H 应按螺纹的挤压强度来确定。其挤压强度条件如下： 12214 ( 2 ) d d （ 式中： p 螺纹受力面上的单位挤压应力（ 2N/； 1P轴颈上（压下螺丝）的最大压力（ N ）； Z 压下螺母中的螺纹圈数； d 压下螺丝的螺纹外径（ ； 1d压下螺丝的螺纹内径（ ； 压下螺母与螺丝的内径之差（ ； 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 p 压下螺母的许用单位压力（ 2N/； 通常 H 可预选： ( 1 . 2 2 ) ( 1 . 2 2 ) 2 4 0 ( 2 8 8 4 8 0 ) 根据 实际需要选取 H=400又因为 H ；所以 400 1 2 . 532HZ t 。 一般对于青铜 6 0 8 0 M ； 将已知条件代入 公式 （ 得 12214 ( 2 ) d d =224 6 6 6 8 2 3 . 5 M 5 2 4 0 ( 1 8 4 . 4 6 3 2 7 . 5 3 ) p 验算所选用的 螺母 的高度 H 满足挤压强度要 求。 下螺母的外径 D 的确定 作用在压下螺丝上的轧制力通过压下螺母与机架上横梁中的 螺母 孔的接触面传给了机架。因此，压下螺母的外径应按其接触面的挤压强度来确定它的外径。 即 12214 （ 式中： p 压下螺母接触面上的单位压力 ( 2N/； 1P压下螺母上的最大作用力 (N ); D 压下螺母的外径 (； 1D压下螺丝通过的机架上横梁孔的直径 (； p 压下螺母材料的许用挤压应力。一般对青铜 6 0 8 0 M ; 对于压下螺母外径 D 的确定可由下面经验公式确定： (1 1 ； （ ( 1 . 5 1 . 8 ) ( 1 . 5 1 . 8 ) 2 4 0 ( 3 6 0 4 3 2 ) 取 400D 将已知数代入到 公式 （ 得 : 3224 6 6 6 8 1 0 6 7 M p( 4 0 0 1 9 2 )p p因此，压下螺母 D 的选取满足挤压强度要求。 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 下螺母材料的选用 压下螺母的承受着巨大的轧制力，因此，要选用强度高的无锡青铜 下螺母的形似选用双镶套螺母 【 1】 。 蜗轮 与蜗杆的设计 轮 的设计 B/推荐，采用渐开线蜗 杆（ 轮 材料 考虑到蜗杆传递功率不大，旋转速度中等，因此，可选用蜗杆材料为 45#钢， 虽然 蜗轮滑动 速度不大。效率要求也不是太高，但考虑到 蜗轮 和压下螺母是一体的，因此 蜗轮 选用材料 。 计应按 蜗轮 面次面接触疲劳强度进行设计。 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。 由参考文献 6， 公式 11动中心距： 23 2() T （ （ 1） 确定作用在 蜗轮 上的转矩2229 . 5 5 1 0pT n 61 1 29 . 5 5 1 0 （ 式中： p 输入蜗杆的功率，（ ； 蜗轮 蜗杆的传动效率； 1n蜗杆轴的转数，（ ）； 12i蜗轮 蜗杆传动比； 按1Z=2,效率 算，再有前面已知数据代入 公式 （ ： 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2229 . 5 5 1 0pT n 61 1 29 . 5 5 1 0 6 1 . 4 0 . 7 39 . 5 5 1 0 8 6 0 / 3 4 3 63 . 8 9 1 0 N m m （ 2） 确定载荷系数 K 因为压下装置是不 “带钢 ”，载荷稳定，取载荷分布不 均匀 系数 K=1； 由于载荷分布不均匀、冲击小、启动次数中等、启动载荷较大、所以，根据参 考文献 7， 表 11，选取使用系数 由于转数不高、冲击不大，根据参考文献 7， 图 10，选取动载荷系数 . 所以载荷系数 1 . 1 5 1 1 . 0 5 1 . 2 1 K K （ （ 3） 确定弹性影响系数根据参考文献 7,表 10知160M 。 （ 4） 确定接触系数 Z先假设蜗杆分度圆直径1a 之比为 1 ，从 参考文献 7， 图 11可查得 。 （ 5） 确定许用接触应力 H根据 蜗轮 材料为铸铝铁青铜（ ，由于最大滑行速度 m2 ，所以根据参考文献 7， 表 11： 蜗轮 的许用接触应力： 2 3 0 M 。 取 蜗轮 寿命为 10000 小时，那么应力循环次数 260 hN j n L （ 8606 0 1 1 0 0 0 0343 0 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 寿命系数 78 1078 0 则许用接触应力 : H H N 30 ( （ 6） 计算中心距 ,由 公式 ( : 623 1 6 0 2 . 91 . 2 1 3 . 8 9 1 0 ( )2 9 2 . 1a 中心距 360，因为传动比 14i ，取模数 20m ，蜗杆分度圆直径1 160d 这时 1 160 0 4360，从参考文献 7， 图 11可查得接触系数 ,所以 ，因此上述结果可用。 4蜗杆与 蜗轮 的主要参数与几何尺寸 （ 1）蜗杆主要尺寸参数 轴向齿距： 2 0 6 2 . 8 3 m 直径系数： 8 齿根圆直径： 1 1 1 12 2 ( * )a f ad d h d h m c 1 6 0 2 ( 1 2 0 0 . 2 5 2 0 ) 110 齿顶圆直径： 1 1 1 12 2 *f a ad d h d h m 1 6 0 2 1 2 0 200 分度圆导程角 : 1q 2 4 . 0 3 6 2 1 4 1 8 3 5 蜗杆轴向齿厚： 12a m