九辊矫正机压下系统设计【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 九辊钢板矫正机压下系统设计 摘 要 随着科技的不断发展，我国的轧钢生产技术不断进步。运用轧钢生产技术，可提高轧制产品的质量、减短生产时间、提高成材率、降低生产成本和材料的利用率。但是 轧件在轧制、冷却和运输过程中，会受到不同因素的影响，在轧件中产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管常出现弧形弯曲；某些型钢的面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材产生横纵向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷， 矫正技术应运而生。根据本次设计的要求，设计了九辊矫正机的压下系统。主要内容包括：九辊矫正机的结构确定、矫 正机的力能参数计算、主传动电机和压下电动机的选择及其计算和校核、选择联轴器和设计分配减速器、压下螺丝、压下螺母、蜗轮蜗杆的设计及校核和轴承的寿命计算。 关键词： 矫正机；压下系统；力能参数 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of s of of a of of in of to of as a In to to of of of of of 载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 . 1 题研究的目的和意义 . 1 正机的发展状况 . 1 式矫正机的主要产品、技术性能与工艺 参数 . 2 式矫正机的矫正工艺 . 2 式矫正机的工作原理及特点 . 3 课题研究内容及方法 . 3 . 5 正方案 . 5 正机系统的组成及作用 . 5 座形式 . 5 传动机构的组成及作用 . 6 下机构组成和作用 . 7 . 9 始参数 . 9 正机的基本参数确定 . 9 距 t 和辊径 D 的确定 . 9 正辊辊颈直径 d . 11 正辊传动端的尺寸确定 . 11 正机力能参数的计算 . 12 用在矫正辊上的压力（矫正力） . 12 用在矫正辊上的矫正扭矩 . 14 式矫正机主电机的选择 . 15 正机功率的确定 . 15 择电机 . 16 机过载校核 . 16 用在螺丝上的最大矫正力的确定 . 17 下电机选择 . 18 下螺丝的设计 . 18 机过载 校核 . 20 动速比的分配 . 21 件的设计与校核 . 22 下螺母的强度设计及校核 . 22 下螺母的高度设计及挤压强度校核 . 22 下螺母的外径设计及机架与螺母端面挤压强度校核 . 23 下螺丝的校核 . 24 柱齿轮减速器的选择 . 24 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 轮蜗杆的设计及校核 . 25 轮蜗杆的设计计算 . 25 杆的校核 . 28 杆轴的强度校核 . 29 锥滚子轴承寿命计算 . 33 轴器的选择 . 35 . 36 正辊的润滑 . 36 柱齿轮减速机的润滑 . 36 轮蜗杆的润滑 . 36 下螺丝（螺母 )的润滑 . 37 . 38 备的可靠性 . 38 术经济分析方法 . 39 备的经济性分析 . 40 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 页 题研究的目的和意义 金属加工学科的一个分支是矫正技术，已经广泛应用到日常金属加工业、仪器仪表制造业、汽车、石油化工业、冶金工业、船舶和飞机制造业、建筑材料业、机械装备制造业、及精密加工制造业。矫正技术的进步迫切要求矫正理论能进一步解决轧钢机械的一些疑难问题，推动和开发新技术和研制 新设备。尤其在党的十六大之后，要求信息化带动工业化的发展，矫正技术也要跟上时代步伐。首先要在矫正机设计、制造、矫正参数设定、矫正过程分析及矫正质量预测等方面做到新软件技术开发；其次进行数字化矫正设备的研制，使矫正技术走上现代化的道路，不断丰富和完善金属材料矫正学方面的内容。 金属材料在加工和运输过程中，常常会受外力、温度等因素的影响发生弯曲，扭曲变形。为了解决这种弊端，矫正技术应运而生。矫正技术多用于金属材料加工的后部工序，在一定程度上提高产品或成品的质量水平，矫正技术同其他金属加工技术一样，在 20 世纪 取得了快速的发展，相应的矫正理论也得到了明显的进步，虽然还有一些理论滞后于实践的情况，但是如今的矫正理论已经进入到了解析化和系统化的时代，并为数字化和信息化敞开了大门，随着计算机技术的高速发展和普及，矫正技术和矫正理论还会有很大的发展空间。 正 机的发展状况 钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。有了钢铁，就使得中国国民经济的技术得到新型的改善。而矫正技术在轧钢过程中有着不可代替的地位。 我国 20 世纪五、六十年代的大部分辊系的矫正机都采用大节距大工作辊，矫正厚度范围只在 45 倍 ，支承辊承载能力低，矫正能力低下，且工作辊轴承座是整体，是固定不可调节的，造成矫正钢板的质量下降，产品成材率低。而厚板矫正技术在我国起步较晚，理论研究生产落后的现象明显，经过近些年来工业技术的不断发展和改善，矫正机的性能和各项参数都有了显著的改善。钢板的宽度、厚度及其长度规格也在不断扩大。辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 例如 2005 年 投产的宝钢 5m 热矫正机由 计，是全液压 9 辊调节矫正机。最大矫 正 力达到 44000钢板的矫 正 温度范围也较大： 4001100 ， 钢板的厚度范围在100宽度达到 4800矫正速度达到 s。 其矫正机电动机功率为220舞阳钢厂生产的最厚钢板能达到 70000钢锭生产，不保探伤）。 现今，厚板矫 正 机已由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并有过载保护装置，机架采用预应力框架结构，增大刚度。四重式矫 正 机，在结构和辊系布置上做了很大改进，改变了原有二重式热矫 正 机矫 正 质量不理想、矫 正 能力低、辊距大、维修困难等缺点，使矫 正 厚度范围扩大到原来 10 倍左右。矫 正 机向自动化、全液压、高刚度、高负荷等多功能的矫直技术发展，即采用第三代矫 正 机，进一步提高钢板表面质量水 平。 式矫正机的主要产品 、 技术性能与工艺参数 钢板矫正机生产的产品除了一些常见产品外，主要还包括生产建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。 该矫 正 机的技术参数主要有：工作方式：压下方式；可倾斜调整，传动矫正辊数，矫正辊直径，矫正辊辊身长度，矫正辊辊矩，矫正辊数量，中间辊辊数，中间辊直径，中间辊辊矩，支承辊辊径，矫正辊辊面标高，支承辊排数，上辊系的倾动，向倾斜调整，矫正辊传动方式，压下平衡机构，采用弹簧平衡等。 式矫正机的矫正工艺 矫正机的矫正工艺与矫正机的类型和上 排工作辊的调整方式有密切关系。下面为几种矫正机上排辊调整方式： 1、 上排各辊可单独调整的矫直机：在这种矫正机上，第 2、 3 辊按照大变形矫正法确定其压下量，将轧件剧烈弯曲，第 4 辊的压下量适当控制，使残余率值减小，后面各辊按小变形矫正法调整压下量，将轧件逐渐矫平。这种调整方式一般用于 59 辊式型钢矫正机 。 2、 上排辊整体平行调整的矫 正 机：矫正机上除第 1与最后一个辊子外，其余各辊的压下量是相同的，使轧件多次反复剧烈弯曲，形成单值残余曲率。最后一个辊能单独调辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 页 整，将此残余曲率矫平。第 1辊适当减小压下量，以便 于轧件的咬入。 这种调整方式一般用于 711 辊式型钢矫正机 。用以矫正中厚板。 3、 上排辊可以倾斜调整的矫 正 机：轧件在入口端的第 2、 第 3 辊上的反弯曲率最大，产生大变形，迅速消除轧件的原始曲率不均匀度。以后各辊的压下量按直线关系递减，在第 处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。采用这种 调整方式的是 钢板矫正机。 4、 上排辊子可局部倾斜调整的矫 正 ：这种矫正机出口处或入口与出口处的局部上排辊可倾斜调整，上排其余各辊整体平行调整。这种调整方式集中了平行调整与倾斜调整矫正机的优点。适合于矫正 薄带材或薄板材。 式矫正机的工作原理及特点 辊式矫正机的工作原理： 加工件在辊式矫 正 机上通过多个交错排列的辊子多次反复弯曲而得到矫 正 。 辊式矫正机的特点： 对于那些原始曲率较大，曲率方向变化频繁的加工件，多采用连续式多辊递减压下的辊式矫 正 机。不但可得到很好的矫 正 质量，而且还能提升了矫 正速度，在现代轧制生产中占据了重要可观的地位。因此各种型材、板材和管材生产都离不开辊式矫 正 机。 课题研究内容及方法 依据钢板的实际尺寸和变形情况，矫正的理论公式进行钢板矫正机的原型开发，确定结构参数、力能参数和工艺 参数。其中，钢板矫正机大多是台架式的。它的上台架可以整体压下，其压下系统多是集体驱动的；采用带有独立动力的蜗轮蜗杆传动系统对矫直辊的垂直方向位置进行调整；通过联轴器和齿轮减速器对矫 正 辊进行单独传动等设计方案完成设计任务。绘制装配图、部件图、零件图等，对不合理的地方进行二次修改。以下是本次设计任务书的主要内容。 1) 九辊矫正正机的结构确定、矫正机的力能参数计算 2) 传动功率计算，电动机类型选择 3) 矫 正 机的压下装置设计 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 页 4) 压下螺丝和压下螺母、蜗轮蜗杆的设计及校核和轴承的寿命计算。 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 5 页 正方案 在辊式矫正机上，通过每个辊子能使轧件发生的变形和把残余曲率消除的方法。矫正 方案有小变形和大变形矫正方案。 1、 小 变形矫 正 方案： 该方案的矫 正 原则是矫 正 反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上产生的最大残余曲率 (即进入该辊的最大原始曲率 )，使之变平。而它的主要优点是轧件的总变形曲率比较小，在矫正轧件的过程中所需要的能量也少。 2、 大变形矫 正 方案 ： 这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按 照矫正单值曲率轧件的矫正方法加以矫正的方案。采用大变形矫正方案，可用较少的辊子获得较好的矫正质量。但若过分的加大轧件的变形程度。则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫正机的能量消耗。 由于 本次设计的钢板变形曲率较小，能量也少。根据 上述方案分析可得， 采用小变形矫正方案较为合适， 正机系统的组成及作用 座形式 中厚板矫正机大多是台架式的。这种矫正机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。压下螺丝（或螺母）转动，可以调整上、下台架的相互位置，从而调整了矫正辊的压下量。它的上台 架可以整体平行压下。所以本次设计选择台架式机架，其压下系统选择集体驱动的。本次设计的矫正机上排辊可以倾斜调整的，上台架由一台电动机通过减速器同时带动四个蜗轮蜗杆减速机同时转动四个压下螺母。 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 页 传动机构的组成及作用 九辊矫正机的主传动系统由主电机、减速器、联轴器和齿轮等组成。传动系统由 1台电机通过联轴器一减速器一联轴器一工作辊装置让设备转动运行。 主传动装置结构简图如图 12345图 传动装置简图 1、 减速器 减 速器是原动机和工作机之间的独立闭式传动装置。减速机能 降 低电机输出的转 速提高输出扭矩 ，也能 降低负载的惯量 ， 本设计采用 圆柱齿轮减速机因为它的制造和安装较为简单。 2、 联轴器 联轴器的作用主要用于连接两轴（或轴与其它回转零件），以传递运动和转矩。联轴器的原理是在机器运转时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止工作时，通过拆卸才能使两轴分离。联轴器包括电动机联轴器和主联轴器。电动机联轴器用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴器则用来连接减速机与齿轮座的传动轴。 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 7 页 下机构组成和作用 图 九辊钢板矫正机压下系统简图，它的作用是实现对上辊的调整，以控制矫正的辊缝，达到良好的板材质量。常采用的是上辊调整装置，由电机、圆柱齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、压下螺丝和压下螺母组成。 电机通过圆柱减速机减速，带动 4 个压下螺丝转动，将活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，同步轴采用联轴器实现单独调整，可通过板材厚度、宽度、材料及原始曲率来调整其开口度大小，压下工作行程。压下螺丝上部为矩形花键导向，下部是轧钢机用锯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动，下端部是球面结构，可实现矫正辊系的前后倾动 功能，同时下部装有安全保护作用的液压垫，当操作者在操作时发生误操作或矫正过程中发生卡钢现象时，矫正力过大时，可使活动梁及上辊系快速抬起，工作辊的开口度增大，对设备起到保护作用，同时油压传感器用来检测矫正过程中矫正力的大小。 1 蜗轮 2 蜗杆 3 联轴器 4 电机 5 减速器 图 辊矫直机压下系统传动机构简图 1、 蜗轮蜗杆减速器 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构。它能承受很大的传动比，因为承受的传动比大，零件的数也少，故蜗杆的结构要紧凑；在传动中， 啮合辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 8 页 齿对很多，所以它的传动是平稳的，且噪声也较小；若蜗杆的螺纹升角比啮合面的摩 擦角小时，会发生自锁现象。 2、 压下螺丝和压下螺母 压下螺丝一般由头部 、 本体和尾部三个部分组成。头部与上轧辊轴承座接触，承受来自辊颈的压力和上辊平衡装置的过平衡力。为了防止端部在旋转时磨损并使上轧辊轴承具有自动调位能力，我们可以把矫正机压下螺丝的端部做成球面形状，并与球面铜垫接触形成止推轴承。压下螺丝的本体部分带有螺纹，它与压下螺母的内螺纹配合以传递运动和载荷。压下螺丝的尾部是传动端，承受来自电动机的驱动力矩。压下螺母是轧钢机座中 重量较大的易损零件。螺母通常采用贵重的高强度青铜铸成。 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 9 页 始参数 本设计已知参数如下： 轧件材料： 20 矫正速度： 轧件厚度： （ 1510 矫正机上矫辊数： 5n 轧件宽度： (1 4 0 0 2 0 0 0 )b m m 矫正机下矫辊数： 4n 轧件长度： ( 4 0 0 0 1 2 0 0 0 )l m m 压下速度： v 矫正温度： 500t 正机的基本参数确定 矫正机的基本参数主要包括以下几种： 辊径 D 、辊距 t 、辊数 n 、辊身长度 L 和矫正速度 v 。 距 t 和辊径 D 的确定 1、 辊距 辊距 t 是矫正机的最基本的参数。确定辊距 仅 考虑最小厚度轧件的矫正质量要求，还要考虑矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。所以要分别计算最大允许辊距 最小允许辊距 然后再确定的辊距 t （尽量取小值 ），最后圆整矫正机的参数。 查文献 1， 式 11知： m 式中： 轧件的最小厚度， 0 E 弹性模量，由材料 20查得 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 页 s 屈服极限，根据文献 4,表 15出 90将数据代入公式 (： 8 4390 m a x 查文献 1， 式 11可得： m a xm 式中 ： 轧件最大厚度， 5E 弹性模量， s 轧件的屈服极限， 90将数据代入公式 (： m i n 因为，所以 t 尽量取小值所以可取 50 2、 辊径 D 的确定 辊颈 1,表 11得： （ 式中： D 辊径； t 辊距， 50 由文献 1， 表 11 将数据代入公式 (： 45 圆整后取 00 3、辊数 n： 本次设计九辊矫正机 ： n=9 4、 辊身长度 L 的确定 辊身长度 L 与轧件最大宽度有关，查文献 1， ： 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 11 页 （ 当 00时， 0 ； 当 00时 ， 00100 。由于轧件宽度 900；根据本次设计要求， a 可取 60 。 将数据代入公式 (3. 4)得： 0601601900 次设计矫正速度 。 正辊辊颈直径 d 查文献 1， 用滑动轴承时有： d 式中： d 辊颈直径 D 辊 径， 00 将数据代入得 : 00 取辊颈 ： 80 正辊传动端的尺寸确定 根据本设计确定矫正辊传动端的外径： 401 。 由上述数据可得，矫正辊结构尺寸图如下： 图 正辊的结构图 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 12 页 正机力能参数的计算 辊式矫正机的力能参数包括作用在矫正辊上的压力（矫正力）、矫正扭矩和矫正机的驱动功率。 用在矫正辊上的压力（矫正力） 1、 轧件的屈服力矩 将轧件弯曲至表层纤维的应变时的外力矩，称为屈服力矩，用 示。 查文献 10 得： (式中： s 轧件的屈服极限； 90W 断面形状对称轧件的断面系数 65152 0 0 0 b 轧件宽度； 000 轧件厚度 ； 5 将以上数据代入公式 (： w 74 109 2 0 2、 轧件的塑性弯曲力矩 当轧件弯曲至全塑性弯曲状态时，整个断面上纤维的应力达到 s 时，外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩 查文献 1， 式 11得 : (式中： 轧件的屈服力矩 e 断面的形状系数；由文献 1，表 11得 5.1e 。 将以上数据代入公式 (： 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 13 页 77 103 8 7 作用在矫正辊上的压力（矫正力） 查文献 32 按照假设可得出各辊下矫正力的计算式为： 式中： 轧件的塑性弯曲力矩； 7103 8 7 轧件的屈服力矩； 辊距； 50 将以上数据代入公式 ( : 71 72 73 774 50 1 775 50 1 776 50 4 辽宁科技大学本科生毕业 设计（论文） 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 14 页 7 7 501查文献 33 可知作用在上、下排辊子上的压力总和为： )2)(41 i (式中： n 矫正机辊数； 9n 轧件的塑性弯 曲力