1400平整机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 1400 平整机设计 摘要 现代工业技术和生产工序自动化的迅速发展，对冷轧带钢的数量和质量的要求越来越高。冷轧带钢平整是带钢生产的一个重要环节，这也促使冷轧生产技术、装备技术和控制技术向更高的方向发展。而冷轧带钢平整作为冷轧精整生产过程中的一个重要工序，对产品质量的保证有着十分重要的作用。为了适应冷轧生产高速化、连续化、自动化的发展需要，不断提高产品质量和性能，每个钢铁企业都引进先进的平整设备。论本文阐述了 1400 平整机组的装机水平及特点，机组的机械设备组成，着重介绍了机组的主传动系统的设计及其主要零 部件的强度校核，为平整机能更好地满足平整精度要求提供了设备支持。机组设备在满足先进性、实用性的同时，考虑经济性，从研发制造以及设备维护角度考虑所需的费用支出，并且从环保角度考虑其是否适合环保节能生产，是否符合相关规定。 关键词 ： 带钢；平整机；冷轧 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 400 s of to of is to to a as an an in of It is a to In to to an of 载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 1 绪论 . 1 题背景及目的 . 1 题背景 . 1 题的目的与意义 . 1 内外研究状况和相关领域中已有的研究成果 . 2 内研究成果 . 2 外研究成果 . 3 . 3 题的研究内容 . 3 题的研究方法 . 4 2 平整机总体方案的确定 . 5 座形式 . 5 传动机构 . 5 下机构 . 7 作辊辊系 . 8 作辊选择 . 8 作辊轴承选择 . 8 承辊辊系 . 9 承辊选择 . 9 3 力能参数计算 . 11 取轧辊的参数规格 . 11 制力计算 . 11 能参数 . 11 工作辊受力分析 . 14 算电机功率 . 15 机选择 . 16 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 机校核 . 16 电机上的力矩 . 16 机过载校核 . 16 4 主要零件的设计及校核 . 18 辊的设计校核 . 18 作辊轴头校核 . 18 支承辊进行弯曲校核 . 19 工作辊与支承辊接触面进行接 触应力校核 . 21 辊轴承的选用与寿命计算 . 23 承的选择 . 23 承的寿命计算 . 23 架设计校核 . 25 架的结构尺寸 . 25 架强度计算 . 28 向接轴校核 . 31 5 润滑方式的选 择 . 31 油及稀油润滑 . 32 气润滑 . 33 6 经济可行性分析 . 35 备完好率与利用率 . 35 备役龄 . 35 备经济寿命的确定 . 37 械购置成本 . 38 结 论 . 39 致 谢 . 40 参考文献 . 41 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 1 绪论 题背景及目的 题背景 冷轧带钢生产的发展，不仅取决于轧钢主要设备 (轧钢机 )工作速度的提高和轧制周期的缩短，也在很大程度上取决于轧钢辅助设备的不断改善和改进。轧钢辅助设备在现代轧钢生产中起着很重要的作用。其机械化和自动化程度以及生产能力的高低 ，直接影响着轧钢生产现代化的发展和生产率的提高。 由于冷轧后的带钢产生加工硬化 , 无法满足当今高质量汽车及家电外壳美观设计的要求，故必须对带钢进行退火，平整方能满足要求，因此开发设计冷轧带钢平整机组是非常必要的 , 它作为冷轧机组的后续处理作业线 , 可以极大地提高产品的附加值 , 该机组在钢铁行业中占有非常重要的地位 。 经过再结晶退火的冷轧带钢需要进行平整，以获得交货状态需要的各种性能。从压下变形看，平整的实质是一种小压下率（ 4% ）的二次冷轧变形。平整作为冷轧带钢生产的重要工序，主要目的是 ：消除退火带钢的屈服平台，防止在冲压加工时产生滑移线，调制好带钢的力学性能；改善带钢的平直度，得到较为平坦的带钢；通过对平整机工作辊表面的毛化处理，使带钢表面呈现不同粗糙度的表面结构，以得到镜面钢板或深冲用途的钢板。目前作为冷轧带钢先进生产工艺的连续退火机组，其实质就是把传统的退火工艺和平整处理工艺结合在一起的连续式生产工艺。选择合理的平整机机组与连退炉相结合，是连续退火机组高效率、高质量、 低成本、低消耗生产的关键。 题的目的与意义 在冷轧带钢的生产过程中，平整是十分重要而且必不可少的工艺环节 之一，对于保证带的钢质量有着非常重要的作用。 1、 经过再结晶退火的带钢，其拉伸曲线上的屈服平台是可以直接影响再加工工序和加工质量的重要因素。如果在平整机上对带钢施加很微小的变形，便可消除这一现象。其效果可保持 2 6个月，甚至在更长的时间内也不会再次出现。 2、通过平整机组上的弯辊装置、轧辊压下的单侧调整和轧辊凸度的设置，经过平整就可减轻或消除原料的板形不良现象，为后续加工的工序创造出良好的条件。 3、通过使用毛化处理的工作辊，可在带钢表面生成各种符合再加工工序要求的表下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 面粗糙度。 4、通过适当 控制延伸率，可对带钢机械性能起到有限的调控作用。 5、通过平整这道工序可减轻或消除连轧机由于轧辊原因造成的轻微辊印。还可以通过调整张力或速度的方式来消除或减轻原料粘结对表面质量产生的影响。 图 钢平整前后的应力应变曲线 内外研究状况和相关领域中已有的研究成果 内研究成果 从国内看，国内平整机厂家中一重，二重是很好的生产商。中国第一重型机械集团公司为鞍山股份公司设计制造的国内首台冷轧机 1780 平整机在中国一重的重型装备制造厂装配现场实现全面告捷，这填补了国内成套冷轧机制 造长久以来的空白。该平整机每分钟的运转速度可达到 1450 转，好比“印钞机”一般，所以对设备制造的精度和质量的要求都很高。而这套设备在生产中也完全满足了生产要求，为企业带来了巨大的经济效益。中国二重在平整机领域也取得很好的成绩，印度 司的 1750锈钢平整机组总包合同“花落”第二重型。该合同的成功签订，标志着中国二重在不锈钢冷轧带钢的平整领域取得了重大突破，产品以及技术得到国外用户的认可。这是二重自主设计研发的第一条不锈钢冷轧带钢平整机组，总制造周期为 11 个月。由二重负责机械及流体设备的设计研发与供 货，由宝钢工程技术集团有限公司负责这条机组生产工艺和电气控制系统设计供货。 近几年我国的几大钢铁公司接连引进数条冷轧带钢生产线， 对高质量的冷轧产品来说， 光亮平整与张力平整是必要的工序，因此，适合各公司产品的各种型式的平整机得到了广泛应用 , 宝钢 1420 冷轧生产线在连续退火机组的出口段串列式地设置了两架六辊 整机，宝钢三期工程 1550冷连轧机组从日本引进了一套 1550C 辊平下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 整机，攀钢冷轧厂平整过程采用的是单机架四辊平整机。八钢冷轧近来从韩国引进原产于日本的二手设备，是单机架四辊平整机，这 套设备电气自动化控制系统部分是由意大利 产品定位主要是建筑类和轻工类普通平整钢卷 ,到目前为止已经开发出了 外研究成果 从国际上看，日本三菱重工 （ 奥地利西门子 德国 西马 克（ 意大利 达涅利 （ 企业无疑是冶金设备中的佼佼者。 奥地利奥钢联在平整技术领域取得了新的进 展，采用 直度控制系统的 2机架轻摩擦平整机无需带钢润滑即可达到要求的平直度、伸长率以及表面粗糙度综合性能。不同的机架可分别为带钢施加伸长率和表面粗糙度，模型优化机架的设定。 德国西马克公司的 1780 平整机组，是单机架四辊平整机，机架前方装配有一对大直径的张力辊，机架后则是一个导向辊。电气和传动供货商为 气装备采用了 中恒延伸率控制系统是国际上最先进和成熟的技术之一。 日本三菱公司是设计制造冷轧钢带平整机的主要厂家之一 ,其产品型式有单机架的 ,也有两机架的 ;在单机架平整机既中有二辊式的 ,也有四辊式的 ,三菱公司的平整机采用了 系统目前在全世界处于领先水平。此外，同为日本重工企业的住友重工在平整机设计制造领域有着丰富经验及成果。 方法 题的研究内容 主要设计研究机座形式、主传动机构组成和作用、压下机构组成和作用、轧辊的结构特点及轴承形式等。主传动机构包括主电机、接轴及接轴托架，经过对比确定需要哪种形式的设备。压下机构形式有手动，电动，液压压下，比较并选择出适合的压下形式。确定平整机参数，包括辊身 长度、辊径等。 平整机主传动系统力能参数的计算包括轧制力、轧制力矩和主电机功率的计算，根据轧机的工作特点选择电机并进行校核。 主要零件设计并进行强度校核，其中包括机架、轧辊、接轴、轴承等。 润滑方式的选择，对于大型机械而言，润滑十分重要，本课题在设计平整机之后要下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 确定平整机润滑方式。 进行经济可行性分析，综合考虑该平整机在设计制造以及维护过程中所需要的各项费用，分析其是否适合，如果不适合，需要做出适当修改。 最后计算机绘图，将设计结果画出来，包括零件图以及总装配图。 题的研究 方法 重点进行平整机的主传动设计，首先根据有关资料确定总体设计方案，综合考虑生产要求与设计可行性，然后依照给定的设计参数，参考轧机设计理论进行平整机力能参数的计算并选择电机容量以及所需的各部件种类型号。对平整机压下装置进行设计，确定何种压下形式。确定轧辊技术参数并且选择适当的轴承。然后按照机械设计理论对主要零件进行强度校核。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 2 平整机总体方案的确定 座形式 带钢平整机主要有双机架四辊平整机，单机架四辊平整机和单机架二辊平整机几种形式。 四辊双机架平整机主要用来对镀锡板和薄带钢进行平整并兼用于二次冷轧，其缺点是： 1)机架间的延伸和平整速度不易调整，生产操作较难掌握； 2)设备投资较大。单机架二辊可逆式平整机主要用于不锈钢带的平整。其缺点是难实现张力控制，对平整质量有影响。单机架四辊平整机是国内普遍应用的平整机。其平整品种范围广，平整张力、延伸率和速度等容易控制，能很好地满足平整质量要求。 通过对以上几种形式平整机的比较，我们选择单机架四辊平整机作为平整机组的核心设备。 2. 工作辊辊系 图 400 平整机机架 传动机构 平整机主传动包括主电机、接轴及接轴托架，主电机通过接轴与平整机下工作辊连接。主电机通过接轴直接传动轧辊，减少了传动系统的飞轮力矩和损耗，缩短了启动和下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 制动时间，提高了生产率。 平整机的工作制度为带张力的工作制度，采用这种工作制度，轧件不仅承受轧辊所施加的轧制力，而且承受卷曲机和开卷机所施加的前、后张力，处于易塑性变形的良好应力状态，使平整条 件大大改善，易于平整出平直的带材。 关于平整机电机选择，主要考虑选用直流还是交流，低速还是高速。和交流电机相比，直流电机具有以下优势： 1、 传动比分级精细，选择范围广，转速型谱宽，范围 i=2 2、直流减速电机结构紧凑，体积小，造型美观，承受过载能力强。 3、能耗低，性能优越。 4、通用性强，是用维护方便，维护成本低，特别是生产线，只需备用内部几个传动件即可保证整线正常生产的维修保养。 1. 电机 2. 联轴器 3. 接轴托架 4. 万向接轴 5. 工作辊 6. 轴承 图 400 平整机传动简图 在电机转速上，主要有高速电机和低速电机两种，与高速电机相比低速电机具有以下优势： 1、 体积小、重量轻，无需再配减速装置，可以大大节省空间，与各类机械设备配套更方便，有效减轻整体设备重量。 2、输出扭矩大，功率损失小，输出扭矩远大于普通电机输出扭矩。 3、超载能力强、运转平稳、噪音低、传动精度高。 4、效率高，节省能源。 5、降低成本、提高经济效益。 根据以上分析，从价格，环保，性能等方面考虑， 1400平整机选取直流低速电机。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 接轴托架 安装于平整机机架上，夹紧部分在液压缸带动下夹紧或松开。换辊操作中，工作辊被拉出后，由接轴托架锁住万向接轴。平整机正常轧制中，锁紧液压缸处于缩回位置，不允许动作。 下机构 板带轧机的轧辊压下装置按传动形式主要有手动、电动和液压几种。手动压下装置只在某些小轧机上使用。在大型板带轧机上，广泛使用电动和液压压下装置。 电动压下装置适用于板坯轧机、中厚板轧机等要求辊缝调整范围大，压下速度快的情况，或是带材冷轧机、平整机等调整精度高，压下速度低的设备。电动压下装置主要由压下螺丝和螺母及其传动机构等组成。 采用电 动压下装置当作用在压下螺丝上的力超过某一调定数值时，压下电动机将停止工作，此时压下螺丝将在轧制力作用下楔紧，用压下电机已不能把它松开，这就造成了卡钢事故或轧辊压靠事故。为处理这种事故，电动压下装置还需设置压下螺丝回松装置。 电动压下装置机械结构复杂，其最大的缺点之一是运动部分的惯性大因而在辊缝调整过程中反应慢精度低。对现代化的高速度、高精度轧制已不适应。提高压下装置的响应速度的主要途径是减少其惯性，而用液压控制可以收到这样的效果。液压压下装置大大提高了平整机轧辊辊缝的调节速度和精度，促使了轧制速度的大幅 度提高和轧材质量的明显改善。液压压下装置的采用，是轧机发展史上的一个重要“飞跃”。液压压下的主要特点是： 1)快速响应性好，调整精度高，液压压下装置有很高的辊缝调整速度和加速度，尤其是有很大的加速度潜在能力。动态特性的大幅度提高，使得产品的精度提高，质量更有保证，缩短了加速减速阶段带钢头尾的超差长度，节约了金属及能源，提高了产品的合格率； 2)过载保护简单、可靠。液压系统可以有效地防止轧机过负荷，保护轧辊和轴承免遭损失。当事故停车时，可迅速排出液压缸的压力油，加大辊缝，避免轧辊被刮伤； 3)采用液压压下可以 根据需要改变平整机的当量刚度，实现对平整机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制，以适应各种平整及操作情况； 4)液压压下装置采用标准液压元件，简化了机械结构； 5)较机械传动效率高； 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 6)便于快速换辊，提高平整机作业率。 综合以上分析， 1400 平整机选用液压压下装置。 图 压压下图 作辊辊系 作辊选择 1400平整机工作辊系由上下两个工作辊，工作辊轴承等组成，工作辊是直接承受带钢变形的工具，在轧制时要承受轧制力和轧制扭 矩，轧辊质量的好坏对板带材质量、平整机生产率和作业率的影响很大，因此对工作辊的强度、硬度、韧性、耐磨性和表面粗糙度等都有很高的要求。 尽管冷轧工作辊的硬度要求很高，但却不使用铸铁轧辊，这是因为当辊径确定以后，可能轧出的轧件最小厚度值和弹性模数 轧辊材料的弹性模数愈大，可能轧出的轧件厚度愈小。铸铁的 此，在冷轧带钢时，使用铸铁轧辊 是不利的。 根据上面分析， 1400 平整机工作辊材料选用特殊合金锻钢 9 作辊轴承选择 轧辊轴承是辊系中非常重要的部件，和一般用途的 轴承相比，轧辊轴承有以下特点： 1)工作负荷大。由于轧辊的辊身直径应保证强度，而轴承座外形尺寸不应大于辊身最小直径，辊颈长度又较短，所以辊颈上所承受的单位载荷大。通常轧辊轴承所承受的单位压力，比一般用途的轴承高 2 4倍。 2)运转速度快。 3)工作环境恶劣。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 滚动轴承具有摩擦系数小，精度高，运转安全，维护简单，产品易于系列化，能成批生产等优点。 双列向心球面辊子轴承既可承受径向负荷，也可承受轴向负荷，多用于小型带材冷轧机支撑辊以及小型线材轧机轧辊。 四列圆锥滚子轴承可承受径向负荷和轴向负荷。可用于四辊轧机或 平整机的工作辊。 四列圆柱滚子轴承摩擦损混耗少，轴承径向尺寸较小。当采用这类轴承时，能加大轧辊辊径尺寸。轴承承载能力高，能适应的工作转速高。但它不能承受轴向负荷，必须增设单独的止推轴承，这使轴承部件的结构复杂了。而 1400 平整机的工作辊轴承座需安装平衡和弯辊装置，不适合采用此类轴承。 基于对以上轧辊轴承特点的分析， 1400 平整机工作辊轴承选用了四列圆锥辊子轴承，这种轴承刚性大，摩擦系数小，能较好地满足耐压、耐冲击、防水和防尘等工作环境的要求。 根据上述分析，设计出工作辊辊系， 图 作辊辊系 承辊辊系 承辊选择 支承辊为工作辊提供刚性支承，防止工作辊在轧制力作用下发生挠曲变形，故要求支承辊具有足够的刚性。多以 1400平整机支承辊选用材料为 9 通过上述对轧辊轴承的分析，支撑辊轴承我们同样选用了四列圆锥滚子轴承。此类轴承属轧钢机专用轴承，其径向尺寸小，承载能力大，允许转速高，抗冲击性能好，非常适合平整机使用。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 根据上述分析，设计出支承辊辊系 图 承辊辊系 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 3 力能参数计算 取 轧辊的参数规格 1）选取轧辊辊身长度 L 60根据 79,1P 选取 40 则 4 0 04 4 09 6 0m a x 2）确定轧辊直径 D 因为平整机类似于冷轧板带轧机， 由文献 1,表 3 L 则 0 0 01 L 则 3 0 00 7 0 02 有因为 001 3002 3)工作辊 6 05 0 支承辊 041 3 0 制力计算 能参数 1400 平整机用于冷轧带钢的平整，力能参数可以根据斯通公式计算得出。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 表 400 平整机数据 类型 1400平整机 工作辊尺寸 500 1400承辊尺寸 1300 1400料厚度（） 形程度（） 9% 板带宽度（） 530板材料 08F 轧制前张应力 轧制后张应力 轧制速度（） s 1)初始压下量： *0.1*出料厚度： 0 . 9 1 m 0 9 2)材料变形阻力： 2/)(1 式中：s 材料变形阻力 0s、1s 轧制前后材料变形阻力由 文献 1,图 2出， ， s 2 37 025 0s M3)求轧制压力： （ *k 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 考虑加工硬化时： M p ； 2 10*m 。 即 M p 301502 10*m m 轧辊弹性压扁接触弧加长对单位压力的影响系数， e 4)求系数： 2)l( 轧件与轧 辊间的摩 擦系数，根据变形程度 9%，本设计为湿润滑取 =l 接触弧水平投影长度 0 R R 轧辊半径 h 压下量 钢板轧制前后平均厚度 0 1 l( 22 5）求系数： )( 0 02 7 6 0 02 509 06 0 0 ）（6）求系数： 经过查 文献 1,图 2 由 Z=Y= X=载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 则 9 30 M p ( *m 0252l 6 工作辊受力分析 1） 画出力的示意图如下： 图 的示意图 2） 由平衡条件可以得出，的大小为： )(0 0T、 1T ：轧前后张力大小， 000 111 101 1 3 01 3 0H 2662621021 则 113 60-. 14402 )(s 0 P 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 22m m 滚动摩擦力臂， m= 错误 !未找到引用源。 摩圆半径 , 22 d ，其中 d=260502 则 022 错误 !未找到引用源。 支承辊半径 , 则 0 1 0 0 2 ， 502 c o s)21(c o s 11 3） 46)o s i )s i nc o 6 o sc o s i n (5002 )s i n (a i i nc 666z 机功率选择 算电机功率 k 9550式中 m 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 则 1 5 01 3 5 03 机选择 根据以上计算结果，查阅 文献 3,表 5选择： 电机型号： 额定功率： 200额定转速： 180r/ 机校核 电机上的力矩 o 101 6 11( 66 02 0 09 5 5 09 5 5 0 63 o n *0%10 66 因为轧件较长，所以 k o 666 机过载校核 由 文献 1， 查得： K 电机过载系数，可逆运转电机 K= d