500大圆钢轧机压下机构设计解析

1、精选文档 重庆科技学院 冶金装备课程设计 课程设计报告 学 院:专业班级 学生姓名： 学 号:_设计地点（单位） 设计题目:_500 大圆钢轧机压下装置设计 完成日期：2013年1月16日 指导教师评语： 可编辑 成绩（五级记分制）： 指导教师（签字）： 课程设计任务书 设计题目：500大圆钢轧机压下装置设计 设 计 内 容 及 要 求 设计500大圆钢轧机压下装置，包括传动方案制疋、传动功率计算、传 动参数计算及结构设计。 小组同学共同制定传动方案三种，选着其中一种方案进行具体设计， 分工进行参数计算及结构设计，各自完成总装图的绘制（2# ）,以手工绘 制，提交设计说明书一份（字数不少于 5

2、000字）：包括打印稿和电子档。 图纸投影正确，标注完善，图纸清洁；说明书格式符合学校制定要求。 设 计 参 数 典型钢种：40M nB轧辊转速 150rpm 典型轧制道次： 入口高度80mm 压下量：3mm 轧制温度：1050 C压下最大行程：150mm 压下速度：15mm/s 进 度 要 求 第12天熟悉题目，提出设计基本方案 第3 6天进仃参数计算及基本结构设计 第7 10天修正参数及绘图 第11 14天编辑设计说明书，修改图纸 第14 15天提交设计成果及答辩 参 考 资 料 轧钢机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面教材或参考文献 其 /、 它 计算机及绘图软件 说 明 1 .

3、本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备 案，一份由负责教师留用。2 .若填写内容较多可另纸附后。3. 一题多名学 生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。 摘要4 1、 绪论5 2、 传动方案的选择6 3、 各部件的参数设计及校核7 3.1轧制力的计算7 3.2压下螺丝和压下螺母结构参数设计8 3.3压下螺丝的强度校核9 11 3.4电动机的选择 3.5传动比的分配12 3.6各轴转矩和转速的计算13 3.7齿轮传动设计12 2 3.8蜗轮蜗杆设计计算 3.9 轴的设计与校核22222222222222222222242 3.10 轴承校核 222222222

4、2222222222222282 4、500电动压下机构的安装与维护33 5、心得体会2222222222222222222222223522 6、参考文献2222222222222222222222223622 精选文档 摘要 500大圆钢轧机的压下装置，在电动压下时最常用的上辊调整装置，通常包括： 电动机、减速器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等部件。 压下装置的结构与轧辊的移动距离、压下速度和动作频率等有密切的关系。 本文主要设计500大圆钢轧机压下装置的传动和机构的具体参数，使所设计的 机构能够运用到轧机上精确和快速的调整钢板压下厚度。本文采取工艺要求数据先计 算

5、出轧制力的大小，然后进行预选电动机。再进行分配总传动比，设计各部分的具体 尺寸。其中要进行压下螺丝、压下螺母、各轴和各键的强度校核以及对各轴承的寿命 的校核。本文机构采用一级齿轮减速器，蜗轮蜗杆和螺旋传动进行压下，机构紧凑， 结构简单。 关键词：500 大圆钢轧机电动压下二级减速 Abstract 500 big steel mill screwdow n, usually in eluded in the upper roller adjustme nt device, the most com monly used electric un der pressure: motor, redu

6、cer, screw, nut, pressing down position indicator, spherical cushi on block and a pressure gauge etc.M oving dista nee, pressure roller device structure and the pressure there is a close relati on ship betwee n the speed and moveme nt freque ncy. The specific parameters of hold in g-dow n device of

7、tran smissi on and mecha nism desig n with the 500 large steel mill, so that the desig n of the mecha nism can be used to adjust the plate mill on the precise and fast compressi on thick ness.This article take the process data to calculate the rolling force, and then primary motor.Then divide the to

8、tal transmission ratio, desig n the dime nsions of each part.To check the pressure screw, nut, press ing stre ngth check the shaft and the key as well as the beari ng life.This paper adopts gear reducer, worm and helical gear is un der pressure, compact structure, simple structure. Keywords :500 ; b

9、ig steel mill ； The electric pressure ; two stage reducer 一 绪论 1.1轧辊调整装置的发展 轧辊调整装置是用于调整辊缝，使轧件达到所要求的断面尺寸。尤其是在初轧机、 板培轧机、万能轧机上，几乎每轧一道工序都需要调整轧辊的辊缝；调整轧辊与辊道水 平面间的相互位置，在连轧机上，还要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证线高度一 致（调整下辊高度）；同时，轧辊调整装置还可以调整轧辊轴向位置，以保证又槽轧辊 对准孔型；此外，在板带轧机上要调整轧辊辊型，其目的在于减小板带材的横向厚度差 并控制板型。 根据各类轧机的工艺要求，轧钢机的轧辊调整装置可分

10、为：上辊调整装置、下辊调 整装置、中辊调整装置、立辊调整装置和特殊轧机的调整装置。 上辊调整装置也称“压下装置”，有手动、电动和液压三种。手动压下装置多用在 型材轧机和小轧机上；电动压下装置包括电动机、减速机、制动器、压下螺丝、压下螺 母、压下位置指示器、球面垫块和测压仪等部件；它的传动效率低，运动部分的转动惯 性大，反应速度慢，调整精度低；70年代以来，板带轧机采用AGC（厚度自动控制） 系统后，在新的带材冷、热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置，具有板材厚度偏差 小和产品合格率高等优点。 1.2电动压下装置的优缺点 电动压下装置压下速度一般比较大， 可实现快速压下要求；在快速压下装置工作时

11、 候，上轧辊可以进行快速的、大行程的、频繁的调整，且轧辊调整时，不带轧制负荷， 即不带钢压下。电动压下的压下装置采用惯性较小的传动系统，可以实现频繁地调整； 同时，传动效率较高，并且工作可靠性高； 电动压下装置采用了压下回松装置，能够有 效的克服压下丝杆“坐辊”或“卡钢”等阻塞事故。但是由于结构的限制，可能采用 复杂的传动系统；并且传动系统小，则造价较高，动作迅速、灵敏度较低。在高速 度下调整轧件厚度偏差，压下机构动作迅速，但是反应不太灵敏。且传动系统惯性大、 加速度大。 传动方案的选择 可编辑 传动方案A:采用一级减速齿轮传动和一级蜗杆传动，结构简单紧凑，采用一对蜗轮蜗 杆传动，能实现较大的

12、传动比。在两个电动机中间使用电磁联轴器，以保证压下螺丝的 同步运转，且通过电磁联轴器也可以实现压下螺丝的单独调整； 传动方案B:采用了一级减速器和一级锥齿轮传动，锥齿轮传动效率高且平稳，但 是该 方案结构不紧凑，造成安装空间较大，占用了不必要的空间。 传动方案C：此方案中，采用二级涡轮蜗杆传动，能够实现较好的传动比。但是 传动效率低安装占用空间大，且电机轴上面增加了浮动轴，传动轴总长度大，挠性太大， 不利于动力传动，故不宜采用。 综合考虑这三个方案，考虑到厂房空间及日后点检定修，安装调试，A方案更适合 *- . . 各部件的参数设计及校核 3.1轧制力的计算 压下量匕:；：.： m；二、.i.

13、 轧件与轧辊间的摩擦系数 P = 0.8(105 -0.0005t) = 0.8(1.05 - 0.005 X 1050) = 0.42 轧制速度 5口 i. 00X60 3.14X500X150 =3.93 m/s (3-1) 变形 阻力 1 11 . 1411 1 1：.1 - :.(3-2) =10 X (14-0.01 X 1050)(1.4 + 0.4 + 1.2+0.3) = 49.6 轧件粘度系数 J70205 3 -2 mu. (3-10) 则取 D=340mm 3.3电动机的选择 工 -:-i.一-i. r 二二(3-11) d3 = (1A-I2)do = (209-228

14、mm 叫=Pi tan 貯亦地=0.011 X tan5.7 十 3.45) X 咚巴=0.16MN mm Z2 目=arc tan u2 = arc tail 0.1 = 5.7 d2 = d - 0.5 X P = 190 0.5 X 18 = 181mm M= M2 +M2 =0.21 + 0.16 = 0.37MN mm 可编辑 x=15x52 = 49.8 pis 压下螺丝传动效率 n 压=tan / tan f + =tan 3.45/tan(3-45 + 5.4) = 0.4 (其中摩擦角系数.)(3-12) 该结构的传动总效率 n = n執詁x llg x ?齿x耳联x恤x可融

15、僅动=0 9?弓x 0.99 x 0.97 x 0.8E 0.4 = 0. 3 (3-13) 所以 Mn gSSOir? 0.37 XIOXX 0.3 = 6.4KW 选用YZR108L-6电动机 额定功率13KW，额定转速963r/min. 3.4传动比的分配及各轴转矩和转速的计算 3.4.1传动比的分配 压下螺丝的转速n2 60v d tan 60 0.015 3.14 0.19 tan 3.45 25r / min 总传动比为i总十詈38 齿轮传动分配传动比L = ；蜗轮蜗杆分配传动比- _! 3.4.2各轴转速和转矩的计算 轴的转速和转矩计算: P P总联轴 13 0.99 0.99

16、12.74KW n 963r/mi n T 9.55 106 9.55 10 .74N ?mm 126.34N ?m n963 轴的转速和转矩计算： n 963 ccc . n240大齿轮的弯曲疲劳强度极限6取=380 MPa； 7 ) 由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 KFN1 = 0.85; KFN2 = 0.88; 8）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则 aF1 = crPE1= = 292B6MPa 叶2 =警2 = 23143MPa 9)计算大、小齿轮的 并加以比较 2.592X1.596 2 92.36 = 0.01413 fJs Z.19X1.735 23

17、2A2 0.01675 大齿轮的数值大。 (2 )设计计算 2 xBsxiz.es+ioxo.saxccs 142 lXZ43Xl.ti7 0-01675 = 2.30mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大 于由齿根弯曲疲劳强度计算的发面模数，取：)冷已可满足弯曲强度 但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 玄 -Cjjiljl 来计算应有的齿数。于是由 Z1 = d casp 1DZKC0S140 24.74 mu 取I 25-. Z： mi 3.5.4几何尺寸计算 (1)计算中心距 C254-107)X4 2 cos 14 272.08 (3-20)

18、将中心距圆整为275mm 。 (2 )按圆整后的中心距修正螺旋角 =arc cos 4-亦)mn 2 a. =arc cos +107) a 2X275 = 13.9983 (3-21) 因?值改变不多，故参数1八戏秒、氏 等不必修正。 (3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 ZiFTL 25 X 4 dj.= =刑 ccccn = 103.lm.in cos 3 cos 13.9983 d = 2mn = _107x4_ = 441 lnim 1cosi3.e?eaa (4) 计算齿轮宽度 b =占山=1 X 103.1 = 103.1mm 圆整后取匕八 135ii:ni： E； 10C汀山：一

19、 3.6蜗轮蜗杆设计计算 3.6.1选择材料 根据已知参数，蜗杆选用40Cr表面淬火，硬度48 55HRC，蜗轮采用 ZcuS n10P1，金属型铸造。 3.6.2按齿面接触疲劳强度进行设计 传动中心距沪珞)2 (3-22) (i)确定作用在蜗轮上的转矩t： (2) 确定载荷系数K 取载荷分布不均系数 附尸；由表选取使用系数 动载系数 K = KAKpKv = 1.15 XIX 105 = 1 (3) 确定弹性影响系数： - mU (4) 确定接触系数止-i 先假设蜗杆分度圆直径二_和传动中心距a的比值 吆= 035从图11-1S中可查得Z_ = 2.9. a (5) 确定许用接触应力卜叮|

20、根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1 ,金属铸造，蜗杆螺旋齿面 硬度-13KR.：可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力_：_:. 分度圆导程角 -:;蜗杆轴向齿厚觀I： 1_m。 （2）蜗轮 蜗轮齿数O 屮；变位系数二 验算传动比 - 丁 一 一 一 1 传动误差为5%，允许。 蜗轮分度圆直径二-一 -二二一 蜗轮喉圆直径-r _ 二一 11 蜗轮齿根圆 =225 O.S X 32S = 60mm = d3 - 2hf2 = 312 - 2 X 8 X 1.2 = 292.8mm 3.6.4 校核齿根弯曲疲劳强度 ffF - nm 丫血 蜗轮咽喉母圆半径、立=二 当量齿数 Ccosy)

21、3 39 (cosllia/36fr 48.7 根据r L二；上一 -:,从图11-19中可查得齿形系数 YFa2 = 2.735 螺旋角系数 许用弯曲应力卜【、 从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 uFf = 56MPa 91 i_ 寿命系数 H :-二；(3-24) 叶=56 X 0.724 = 40.544MPa 1.53X1,21X485000 50 x312x5 X 2.956 X 0.96 = 12.76MPa 弯曲强度满足 365验算效率 ? (3-25) !)= C0.9 5-0.96)学J tan (y+qpv) 已知t二 pv = arc t

22、an fv；和与相对滑幼速度有关* *弭gll3.14X193.1X240.8话99 s6DX1OO0COSY 69X1D0GCOSY 从表11-18中用插值法查得二 ：u：m 代入式中 的？=0.86，大于原估算值，因此不用重算。 3.7轴的设计，强度校核及轴上的轴承、键的校核 3.7.1轴的设计 1.选择45钢，调制处理，初步确定轴的最小直径 根据表15-3，取戏订：丄_一 于是得W皿 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径乩 -I。为了使所选的轴 直径.-1与联轴器的孔径相适应，故 同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩-一 ：查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取 -.,则 Te

23、a = K盘I； = 1.9 X 126340 = 240046N ” mm 按照计算转矩丨，应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用 LT8型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250 卫丁，半联轴器的孔径 王 兀;i山:,故取已山匚，半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴 配合的旕孔长度- 2.轴的结构设计 (1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (图 3-1 ) 1) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-U轴段右端需制出 一轴肩，故取U -川段的直径II二 ：I；左端用轴 端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=70mm。半联轴器 与轴配合的耳孔长度-一 I-1 ,为了保证轴端挡

24、圈只压在 半联轴器上而不压在轴的端面上，故取I- U段的长度应比 L短一些，现取i | I- _。 2) 初步选择滚动轴承。因轴承同时承受有径向力和轴向力的作 用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 | -，由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙 组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30314，其尺寸为 . 一:一， 故 取 丄一一 1 _-/_ - - 1 I；而.J_-i.ll- J 1 I。右端滚 动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查的 30314型轴 承的定位轴肩高度h=6mm，因此，取- _ _。 3) 取安装齿轮处的轴段W - V的直径 ：.;齿轮的 左端与左轴承之间采用套筒定

25、位。已知齿轮轮的宽度为 100mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短 于宽度，故取7 -。齿轮的右端采用轴肩定位， 轴肩高度了九匕=-耳沅，则轴环处的直径 八I； 。轴 环 宽 度 _：一打一二1 0 4) 轴承端盖的总宽度为50mm。根据轴承端盖的装拆及便于对 轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面 间的距离一-J 口 Io 5) 取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm ,。考虑到箱体的铸造误 差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s,取 s=8mm，已知滚动轴承宽度 T=38mm , C=6mmo 38 + 8+ 16 -P 3 = 57rmrij 1刃_町=+

26、 8 + 6 = 30 mm o 3.7.2轴的强度校核 该轴并没有的特殊要求，选用 45钢，调质处理。由于轴尺寸较大，性能数据 按毛坯直径 200mm选用。由表查知3.7.2轴的强度校核 该轴并没有的特殊要求，选用45钢，调质处理。由于轴尺寸较大，性能数据按 毛坯直径 200mm选用。 (图 3-2 ) 对于第一根轴 Ft=2T1/d1=2x126.34/0.103=2453.2N Fr=Ftta n ai/cos B=922N Fa=Fttan p=631.2N FaDi/2=631.2 X0.103/2=32.5N.m Fv2= FrX80/(80+111)+32.5/(0.08+0.1

27、11)X2=726N Fv仁922-726=196N 水平面上最大弯矩 Mhmax=FtX0.08X0.111/(0.08+0.111)=113N.m 垂直面上最大弯矩 Mvmax=Fv2X0.11仁80.6N.m 故 Mmax= Mh max Mvmax 138.8N.m (3-26) T=126.3N.m Mca= , M max2 (aT max)2158N.m oca=Mca /ww=0.1d 3=0.1X0.103 3 oca=3.2Mpa (T 所以第一根轴符合强度要求 4轴承校核 对于30314型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力- 一 一 查机械手册得- 7;则 535.8 3

28、.4 =157.6 =叱=113*6 2Y 3.4 由于卜丄：卜，所以轴承1被“放松”，轴承2被“压紧” 故_ 一一 ： F祖 FJ 157.6 =厂厂厂=0-29 e 386.2 所以， 查表 13-5 得，X=0.4，Y=1.7。则 Pz = 3(XFr2 +YFa2) = 3 X (0.4 X 386.2 + 17 X 744.8) = 426L9 因为耐和:：；、所以只验证匚_即可 Lh = 10e 60n 130X103 4261.9 =15346975 允许。(3-27) 轴u的设计 选择45钢，调制处理，初步确定轴的最小直径 根据表15-3，取1.丨 于是得丄2二;亠一； 取.二

29、 选取轴承 30313，其尺寸为二 L 1 1 L - - -1? 蜗杆齿宽 bL (10.5 斗 ZJm = (105 + 4) X 8 = 116,故长度 1 = 150 = 轴的结构如下图所示 (图 3-3) 轴2的强度校核 大齿轮处的受力： Ft1=2T/d=2X485/0.441=2199.5N Fr仁Ft tan a/cos 3=21995Xtan20 /cos14.43 =826.6N Fa1=2199.5Xta n14.43=565.96N 蜗杆处受力： Ft2=2T/d=2X485/0.08=121258N Fa2=2T/d 轮=2X485/0.312=3108.9N Fr2

30、=Fa2 tan a=3108.97Xtan20=1131.6N M仁 Fa1d1/2=3108.9X0.08/2=124N m M2=Fad/2=565.9X0.44/2=124.52N m 由 124+124.5+1131.6X0.245-Fv2X0.49-826.6X0.605=0 可知 Fv2=52.3N Fvl=253N 作出下图 并求出最大弯矩 （ 3-4 ） Mca=Mca/w W=0.1 d3 Mca=12Mpa c 所以第二根轴也符合应力条件 轴承校核 对于30314型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力- 查机械手册得-;则 Frl 253 2Y =T4 74 由于匕：I匕：

31、卜，所以轴承1被“放松”，轴承2被“压紧” 故匚5二：-1 7. 二. F., 丁 Fai Fj 157.6 =l厂门=0-29 e 53 所以， 查表 13-5 得，X=0.4，Y=1.7。则 P2 = 3(XFr2 + YFa2) = 3 X (0.4 X 53 + 17 X 2559) = 13114.5 因为聘31：；勺所以只验证：-即可 10s 60n 10s 60 x240.3 195X10 13114.5 3 559502.211 允许 四、500电动压下机构的安装与维护 安装注意事项 1、安装减速机构时， 应重视传动中心轴线的对中，其误差不得大于所用 联轴器的使用补偿量。 对中

32、良好能延长使用寿命， 并获得理想的传动 效率。 2、箱体应牢固的安装在稳定水平机架上， 排油槽的油应能排除，且冷却 空气循环流畅。若机架不牢固，运动时会引起振动及噪音，并促使压 下丝杆，传动齿轮的受损。当传动联接件有突出物或采用齿轮、链轮 传动时，应考虑加防护装置，输出轴上承受较大的径向载荷时，应选 用加强型。 3、按规定的安装装置保证工作人员能方便的靠近油标、通气塞、排油 塞。安装就位后应按次序全面检查安装位置的准确性， 各紧固件压紧 的可靠性，安装后应能够灵活转动。减速机采用油池飞溅润滑，压下 螺丝传动利用稀油润滑，能够提高其传动件的寿命 1-1.5 倍。在运行 时用户需将通气孔的螺塞取下

33、，换上通气塞。按不同的安装位置，并 打开油位塞螺钉检查油位线的高度， 从油位塞处加油至润滑油从油位 塞溢出位置，拧上油位塞确定无误后，方可进行空载试运行，时间不 得少于两个小时。 运转时应平稳， 无冲击、振动、杂音及渗漏油现象， 发现异常应及时排除。 经过一定的时期应再检查油位， 以防止机壳可 造成的泄露，如环境温度过高或过低时可改变润滑油的牌号。 4、选择安装顺序时，应该先按找平、找正、找标高安装好箱体，然后根 据箱体的具体位置安装电动机及联轴器。安装时先由零件组成部件， 再由部件最后装配成主体。 5、滚动轴承安装时， 先将轴承压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入 轴承座孔中。压装时要在轴承

34、端面垫一个软金属制作的套管，套 管的内径应比轴颈直径大，外径应小于轴承内圈的挡挡边的直径，以免 压坏保持架。另外，装配时，要注意导正，防止轴承歪斜，否则不仅 装配困难，而且会产生压痕，使轴和轴承过早损坏。 6、圆柱齿轮装配时先将齿轮装配在轴上，再把齿轮轴组件装入齿轮箱中。 齿轮孔与轴配合要适当， 不得产生偏心和歪斜现象。 齿轮副应有准确的 装配中心距和适当的齿侧间隙。 保持啮合时有足够的接触面积和接触部 位。要进行装配质量检查，用千分尺及方水平测量中心距；用压铅法或 千分尺法检查齿侧间隙。 7、安装前，箱体与其他铸件不加工面应清理干净，除毛边毛刺，并浸涂防 锈漆；零件装配前用煤油清洗，轴承及蜗

35、轮、蜗杆 用汽油清洗；调整、 固定轴承时应留有轴向间隙 0.2-0.5mm ；油箱内装有 220 工业齿轮油， 油量达到规定 深度；压下丝杆应稀油润滑，提高其使用寿命；箱体剖 分面、各接触面不允许漏油渗油， 箱体剖分面允许涂以密封油或水玻璃， 许使用任何其他填料；体内壁涂耐油油漆，减速器外表面涂灰色油漆。 4.2 日常点检 1、润滑要定期更换润滑油，稀油润滑要注意润滑油路的畅通。 精选文档 2、实行 5S 管理，进行预知维修，定期进行大修及小修。应特别 注意压下丝杆、压下螺母和蜗轮蜗杆的磨损传动情况。在技术要 求的范围内应及时更换或修复元件。 3、机器发生故障的时候要进行机械维修度和机械设备的有效度的计 算。在维修成本大于更换成本时应及时对设备进行报废处理。 4、检修时应做好台帐的管理， 做好维修的统计， 对经常出现故障的部