vsb大立辊破鳞轧机主传动系统设计说明书

本科毕业设计题目VSB轧机主传动系统设计学院机械自动化学院专业机械工程及自动化学号200607119033学生姓名胡宏军指导教师侯澍旻日期2010531摘要VSB轧机为上传动式大立辊破鳞轧机。因在加热炉中加热，在板坯表面不可避免的要产生大量的氧化铁皮，如果不很好清除，经水平辊多次轧制，氧化铁皮轧入板面，不但难于清除，而且要大大增加板材精整修磨量，甚至造成次品或废品。VSB轧机的主要作用是对热轧板坯侧压轧边并用150高压水破除表面在加热过程中产生的一2/KGCM次性氧化铁皮。主传动采用虎克式和滑块式万向接轴传动大立辊。近年来立辊轧机相对于以往有了很大的改进，其在轧钢生产中运用越来越广泛。新型立辊轧机目前在我国受到很多钢铁公司的青睐，产生了显著的经济效益。大立辊破鳞轧机采用上传动，其目的是可以改善大立辊传动装置的工作条件，使维修简便。但机架高度增高，厂房标价抬高。本次设计主要目的是对VSB轧机主传动系统有进一步的了解，并对主要部件进行核算。VSB轧机的主传动系统两边对称，左右两边由一同步轴连接。这样的结构齿轮较多，轧机成本较高。现对其传动方案进行改进。关键词VSB轧机主传动系统万向接轴齿轮ABSTRACTVSBMILLISABIGSCALEVERTICALROLLERMILLFORSCALEBREEKING,WHICHADOPTSUPPERTRANSMISSIONHEATEDINTHEFURNACE,THESLABSURFACEISINEVITABLETOPRODUCELARGEAMOUNTSOFIRONOXIDESKINIFITISNOTCLEARED,AFTERROLLEDREPEATEDLYBYTHEHORIZONTALROLL,ROLLINGINTOTHEPLATESURFACETHEOXIDESCALEISNOTONLYDIFFICULTTOREMOVE,BUTALSOGREATLYINCREASEDAMOUNTOFSHEETFINISHINGANDCOPING,OREVENRESULTINADULTERATIONORWASTERTHEMAINROLEOFVSBMILLISFORROLLINGHOTROLLEDSLABONEDGEANDBREAKINGTHEIRONOXIDESKINWITH150HIGH2/KGCMPRESSUREWATERGENERATEDINTHEPROCESSOFHEATINGINTHESURFACETHEMAINDRIVEADOPTHOOKTYPEANDSLIDERTYPEUNIVERSALJOINTFORDRIVINGLARGEVERTICALROLLINRECENTYEARS，THEEDGERMILLHASBEENGREATLYIMPROVEDCOMPAREDWITHTHEPREVIOUSANDISUSEDINTHESTEELROLLINGPRODUCTIONMOREWIDELYNEWVERTICALMILLISCURRENTLYPOPULARWITHALOTOFSTEELCOMPANIESINCHINAANDRESULTINGINSIGNIFICANTECONOMICBENEFITSVSBMILLADOPTSUPPERTRANSMISSION,WHICHAIMSTOIMPROVETHEWORKINGCONDITIONSOFTHELARGEVERTICALROLLERGEARINGANDTOMAKEMAINTAINCEEASYHOWEVER,THEHOUSINGISHIGHLYELEVATEDANDTHEPLANTPRICERAISETHEMAINPURPOSEOFTHISDESIGNISTOHAVEFURTHERUNDERSTANDINGTOTHEMAINDRIVESYSTEMOFTHEVSBROLLINGMILLANDCHECKTHEMAJORCOMPONENTSBOTHSIDESOFVSBMILLSMAINDRIVESYSTEMISSYMMETRICALTHERIGHTANDTHELEFTISCONNECTEDBYASYNCHRONOUSSPINDLESUCHSTRUCTUREHASMOREGEARANDHIGHERCOSTNOWWESHOULDIMPROVEITSTRANSMISSIONPROGRAMKEYWORDSVSBROLLINGMILLMAINDRIVESYSTEMUNIVERSALJOINTGEAR目录1绪论11立辊轧机的发展112VSB轧机的作用113VSB轧机的组成12题目名称及要求21设计题目322设计要求221设计主要技术参数3222设计主要内容33总体方案设计44电机的选择及传动比的分配41轧制力及轧制力矩411轧制力的确定6412轧制力矩的确定742电机的选择843传动比的分配9五齿轮的设计51齿轮、的设计511按齿面接触疲劳强度设计10512按齿根弯曲强度校核1252齿轮、（锥齿轮）的设计521初步设计13522几何计算14523齿轮强度校核1853齿轮、的设计22六主传动轴的设计61主传动轴的设计2562主传动轴的设计3063主传动轴的设计36七轴承的选择及其寿命校核71主传动轴上轴承寿命的校核4472主传动轴上轴承寿命的校核721轴承381084的寿命校核45722轴承NN3080的寿命校核4573主传动轴上轴承寿命的校核731轴承3819/600的寿命校核46732轴承23092的寿命校核47八键的连接强度校核81主传动轴上键连接强度校核4882主传动轴上键连接强度校核4883主传动轴上键连接强度校核49参考文献50致谢51附录1绪论11选题背景立辊轧机最早于40年代用在万能式中厚板轧机上，50年代用于大型钢锭的轧边以消除锥度，60年代开始吧立辊轧机用于齐边与破鳞，70年代连铸板坯迅速发展，而钢锭急剧减少，轧机成产能力重于成材率，曾提出过“立辊无用论”，80年代以来，厚板轧机上附设立辊轧机开始多起来，主要用于平面板型控制，使成材率有所提高，一般可提高约13，尤以日本和韩国都推举此做法，目的是想生产出无切边钢板，但是附设立辊轧机后，轧边道次的间歇时间增加，使轧边的生产能力有所下降约1020，70年代开始，日本厚板轧机开工率已降到60以下，轧机生产能力也降到次要地位，因此，成材率重于轧机生产能力，立辊轧机的生产能力又被人们重视起来，一些原先预留好立辊轧机的厚板轧机也都纷纷安装上立辊轧机，成材率普遍都提高了两个百分点，得到了应有的效益。至今世界上附设有立辊轧机的宽厚板轧机约有30套，占1/3左右。90年代美国新建4套以生产中厚板为主单机架炉卷轧机和我国在建3套同样轧机都设有立辊轧机是控宽的必需设备，非平面板型控制用立辊轧机。由于中厚板市场旺盛，全国宣起一个建设中厚板轧机的热潮。12选题的目的和意义VSB轧机位于加热炉之后，主要用于破鳞。热轧板带生产，根据工艺要求，板坯加热温度可以达到1250（硅钢板生产的加热温度达1350）。因加热在板坯表面不可避免的要产生大量的氧化铁皮，如果不很好清除，经水平辊多次轧制，氧化铁皮轧入板面，不但难于清除，而且要大大增加板材精整修磨量，甚至造成次品或废品。同时还会加剧水平轧辊的磨损，增加重磨次数和缩短轧辊寿命。在轧制过程中立辊轧机能够起到疏松板坯表面氧化铁皮的作用。实验表明，当侧压量为50MM时，距板坯边缘300MM处，氧化铁皮将被疏松，再用高压水冲击，可以取得较好的去鳞效果。去鳞效果还与高压水的压力有关，目前高压水的压力为150。2/KGCM本次设计的主要目的是对VSB立辊轧机设备的整体结构有进一步的了解，并对主要部件进行校核计算。通过实习参观，能够对轧制工艺有初步的了解，并查阅相关资料，以利于本次设计总体方案的确定。13VSB轧机的组成立辊轧机的通常由以下装置组成（1）主传动装置由主电机、主减速器和接轴等组成；（2）侧压装置由侧压电机、侧压减速器、侧压螺丝、螺母和平衡机构等组成；（3）立辊箱由箱体、立辊、轴承和轴承座等组成。在调整立辊开口度时，可做往复移动；（4）机架用来装设立辊箱、侧压装置和机架辊道，并直接承受轧制力；（5）机架辊由电动机、减速器、接轴、和机架辊等组成；（6）开口度指示装置由齿轮传动系统、调零装置、指示盘等组成。2题目名称及要求21设计题目设计题目VSB轧机主传动系统设计22设计要求221设计主要技术参数立辊直径11201020MM辊身长520695MM轧制速度70M/MIN开口度5001800MM222设计主要内容设计主要内容为（1）绘制图纸折合含手绘图一张；16A2（2）撰写设计说明书；（3）具体要求见武汉科技大学毕业设计论文基本规范。3总体方案的确定VSB轧机为上传动式大立辊破鳞轧机。因在加热炉中加热，在板坯表面不可避免的要产生大量的氧化铁皮，如果不很好清除，经水平辊多次轧制，氧化铁皮轧入板面，不但难于清除，而且要大大增加板材精整修磨量，甚至造成次品或废品。VSB轧机的主要作用是对热轧板坯侧压轧边并用150高压水破除表面在加热过程中产生的一2/KGCM次性氧化铁皮。主传动采用虎克式和滑块式万向接轴传动大立辊。近年来立辊轧机相对于以往有了很大的改进，其在轧钢生产中运用越来越广泛。新型立辊轧机目前在我国受到很多钢铁公司的青睐，产生了显著的经济效益。大立辊破鳞轧机采用上传动，其目的是可以改善大立辊传动装置的工作条件，使维修简便（其传动简图如图31）。但机架高度增高，厂房标价抬高。本次设计主要目的是对VSB轧机主传动系统有进一步的了解，并对主要部件进行核算。由图31看出，VSB轧机的主传动系统两边对称，左右两边由一同步轴连接。这样的结构齿轮较多，轧机成本较高。现对其传动方案进行改进，改进图如图32。图31VSB轧机主传动简图图32改进后主传动简图4电机的选择及传动比的分配41轧制力及轧制力矩411轧制力的确定立辊轧机的轧制过程不同于水平轧制。通常接触弧长度与轧制厚度之比不大于1，因此，接触弧上摩擦力对单位轧制压力影响不大，外摩擦的影响不能渗透到整个轧制厚度上，而变形区外的轧件使单位轧制压力增大。所以立辊轧机的轧制压力可按下式计算0ZPZPNQLH图411变形区几何图1立辊轧机与板坯的接触宽度为210HM2轧制时接触弧长度05673LRB3应力状态影响系数的确定由板材厚度与接触弧长度之比，查板带车间机械设备图2021673L25取10N4影响系数的计算PQ10110TAN4923057684PBB5变形阻力的确定由于钢的含碳量,变形速度12C1004LNLN0361739VHUSH所以轴承的寿命满足要求。72主传动轴上轴承寿命的校核主传动轴上安装有两个轴承，分别为四列圆锥滚子轴承381084和双列圆柱滚子轴承NN3080，下面对其轴承寿命进行校核。721轴承381084的寿命校核用到公式对于滚子轴承取。610THPFCLNP103查机械设计手册表20621得轴承基本额定动载荷，4160RCKN基本额定静载荷。014RCKN查得其余系数，。6Y2016YE由于，故当量动载荷计算选用公式。94783ARRFE1RAPFY其中2221156471903659528RNVHN故径向当量动载荷988463RP取温度影响系数；10TF载荷影响系数6P轴承寿命106310146324285978H、所以，轴承寿命满足要求。722轴承NN3080的寿命校核该轴承只能承受径向力，由手册查得轴承基本额定动载荷。2840RCKN由于只承受径向载荷，4477572KN。22RNVHPF故轴承寿命610THPFCLNP6THPFCLNP106310128432475906835H12、所以，轴承寿命满足要求。73主传动轴上轴承寿命的校核主传动轴上安装有两个轴承，分别为四列圆锥滚子轴承3819/600和球面圆柱滚子轴承23092，下面对其轴承寿命进行校核。731轴承3819/600的寿命校核用到公式对于滚子轴承取。610THPFCLNP103查机械设计手册表20621得轴承基本额定动载荷，50RCKN02Y，。12Y3104E该轴竖放，故轴向力也要将齿轮的重量考虑进去。齿轮和的重量大约均为2T重，所以外加轴向力。4297682015476289AEFG轴向力主要由轴承3819/600来承受，故。547689ANF由于，故0635ARFE1RAPYF8629014576289728轴承寿命6THPFCLNP10631015923972785H、所以，轴承寿命满足要求。732轴承23092的寿命校核由于，故。0ARF7324RPFN由机械设计手册表7277得轴承基本额定动载荷。故轴承寿命2460RCKN610THPFCLNP10632460197352H所以，轴承寿命满足要求。8键的连接强度校核在第六章轴的设计中已经对键的尺寸进行了初步的选择，下面对所选的键进行强度校核，并对强度不够的键进行重新选择。81主传动轴上键连接强度校核主传动轴上有一个键，键为半圆头平键。其尺寸为。平键连接80450M强度的校核公式为321PPTKLD式中T传递的转矩，；NM键与轮毂键槽的接触高度，此处为键的高度，MM；K05H键的工作长度，MM，圆头平键，平头平键，这里为键的公称长度，LLLBLLMM；为键的宽度，MM；B轴的直径，MM；D键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，。PMPA键的材料选择45钢，查得。1205PA键连接的挤压应力3368190724054PTPAKLD显然，键连接的强度足够。PP82主传动轴上键连接强度校核主传动轴上有两个键，键为半圆头平键。其尺寸为。平键连接90450M强度的校核公式为321PPTKLD由于两个键的尺寸相同，故只校核轴直径较小的键的强度33210274186012965PTMPAKLD选择键的材料为40CR，查得，故键的连接强度足够。PMAPP83主传动轴上键连接强度校核主传动轴上有三个键，其中两个键为半圆头平键，令一个键为圆头平键。其尺寸为BHL1050M平键连接强度的校核公式为3210PPTKLD此轴上传递的扭矩较大，故键的材料选择40CR。查得，三键尺寸一样，20MA连接的较小直径轴的键的连接强度为332104751091754PTPKLD，故键的连接强度足够。PP参考文献1濮良贵，纪名刚机械设计（第八版）北京高等教育出版社，200652唐增宝，常建娥机械设计课程设计（第3版）武汉华中科技大学出版社，200693邹家祥轧钢机械3版北京冶金工业出版社，200784成大先机械设计手册4版北京化学工业出版社，200215葛志祺板带车间机械设备设计北京冶金工业出版社，198336姜东，热轧立辊轧机的改进，机械设计与制造，20007陈瑛，中厚钢板立辊轧机的发展，宽厚板，200318杜荣波，立辊轧机结构介绍与装配，一重技术，20089石伟，热连轧机粗轧全液压压下立辊轧机，一重技术，200710李绯绯，立辊宽度控制改进，2007中国钢铁年会论文集，200711聂新林，姜益强，赵华国武钢2250E2立辊轧机，一重技术，200212向为明，耿桂芳，曲为状上传动立辊轧机传动改造13李曦慧陈冬至李娜邓文霞徐莜芗，安钢炉卷线立辊轧机的特性与应用，2007414张永刚，立辊轧机的辊缝调整及平衡装置研究，齐齐哈尔大学学报（自然科学版），200815温殿英谷峰孪马景良，立辊轧机的改造，重型机械，200316李伟曲瑞立，新型立辊轧机，一重技术，1996年第四期17EISINGERFRANTISEKDEMAREST,NJ，APPARATUSFORANDMETHODOFCLASSIFYINGPARTICLESDISCHARGEDFROMAVERTICALMILL，JANUARY2,200718KOGA,ETALVERTICALMILL，JANUARY1,199119HASHIMOTO,ETALCLASSIFIERANDCONTROLLERFORVERTICALMILL，AUGUST4,198720BREAKDOUGLASPLYMOUTH,MI，AT