2800中板热矫直机主传动系统设计

1、第45页辽宁科技大学本科生毕业设计2800中板热矫直机主传动系统的设计摘要轧钢生产已经成为冶金生产行业中把钢坯制成钢材的重要生产环节,具有产量大、品种齐全，是国内产过程机械化自动化程度高等许多优点，是满足国民生产所需要的重要技术。本次设计的矫直机为十一辊矫直机主传动系统。第一步，分析了矫直技术在国内外的发展现状，分析了矫直机的分类以及不同种类矫直机的用途；第二步，通过两种方案之间优缺点的详细对比，选择了主传动系统的最优方案，并进行了电机、减速器、齿轮座、联轴器等零部件的选择；第三步，确定了矫直机的一些基本参数和力能参数，例如：其基本参数确定了辊径、辊距、辊数、辊速以及辊身长度，力能参数确定了其

2、矫直力和矫直力矩；第四步，进行了辊子、轴承等领不进啊的强度校核，确定所涉及和选择的领不进啊的安全性能以及其是否满足使用要求；最后，进行了润滑方式的选择、经济可行性分析、环保分析等内容。关键字：中厚板；矫直机；主传动系统；电机；减速器The Designing Of Medium Plate 2800 Hot Straightening Main Drive SystemAbstractRolling production has become the metallurgical industry in the production of steel billets made important

3、 production processes, with the yield, variety, is the degree of mechanization and automation of many of the advantages of higher domestic production process, it is an important technology to meet the national production needs. The design of the leveler was 11 roll straightener main drive system. Th

4、e first step in analyzing the straightening technology development status at home and abroad, analyzes the use classification, and the different types of leveler straightening machine; the second step, a detailed comparison of the advantages and disadvantages between the two programs, select the the

5、 main transmission system optimal solution, and were selecting the motor, reducer, gear housing, couplings and other components; the third step, identified a number of basic parameters and power leveler energy parameters, such as: basic parameter determines the roll diameter, roll away, roll number,

6、 roll speed and roll body length, force and energy parameters determined its Straightening and straightening moment; the fourth step, conducted a roller bearing areas such as the strength of the school does not feed ah Collar nuclear determine choice involved and not into the ah safety performance a

7、nd whether it meets the requirements; Finally, the selection of lubrication, the economic feasibility analysis, environmental analysis and so on.Keywords: medium and heavy plate; Surface quality; main transmission system;motoer;reducer目录摘要IAbstractII1 绪论11.1 选题背景及意义11.2 国内外发展现状11.3 设计的主要内容32 设计方案选择4

8、2.1 矫直机的方案选择42.1.1 矫直机的选择42.1.2 矫直方案的选择52.2主传动系统的方案选择52.2.1 方案选择52.2.2 电机的初步选择72.2.3 减速器的选择72.2.4 齿轮箱的选择82.2.5 联轴器的选择83 基本参数的确定93.1 辊距t和辊径D的确定93.2 辊数n的确定113.3 辊身长L的确定123.4 矫直速度V的确定134 力能参数的确定144.1 计算理论依据144.2 矫直力的计算174.3 矫直力矩的计算184.4 矫直机驱动功率的确定225 主要零部件的校核计算245.1 电机的选择及过载校核245.2 矫直辊强度校核245.2.1 第三辊的传

9、动力矩255.2.2 第三辊上弯曲力矩和支反力的确定255.2.3 矫直辊强度计算及校核325.3 工作辊轴承的校核345.3.1 轴承的初选345.3.2 轴承寿命计算355.4 万向连接轴的计算355.4.1 万向接轴主要尺寸355.4.2 叉头的强度计算386 相关润滑的选择396.1 矫直辊的润滑396.2 主传动系统的润滑397 设备的技术经济可行性与环保性分析417.1 设备的技术经济可行性分析417.2 设备的环保可行性分析41结束语43致谢44参考文献451 绪论1.1 选题背景及意义随着国民经济的不断发展，各行业对于钢材的质量要求越来越高，然而钢材轧制、冷却或者运输的过程中，

10、由于各种各样因素的影响，可能会出现不同的形状缺陷。例如钢管、钢轨和型钢的弧形弯曲；工字钢等型钢的断面产生的扭转、外扩和翼缘内并；板材和带材的纵向弯曲、中间飘曲、横向弯曲和边缘浪形以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，需要将轧件在矫直机上进行矫直1。由于弯曲、浪形、瓢曲等缺陷是中厚板在生产过程中的主要变形，所以采用辊式矫直机。为了实现由钢铁大国到钢铁强国的过渡，不应该一味的追逐产量，应该更加看重产品的质量，必须提高钢材的附加值，而作为生产线上举足轻重的辅助设备，矫直机直接影响着产品的质量和直行率的高低。矫直机的设计包括主传动系统的设计以及压下系统的设计两部分，从大功率的电动机传出高转速经过减速器、齿轮

11、箱，再经过联轴器传递给压下系统。由于是高转速、大功率及大转矩，在工作中面临很多问题，例如在轧制过程中,由于钢材进入矫直辊时会产生强大的载荷冲击，所以对于轴、齿轮、轴承及轴承座的材料和强度要求非常的严格,因此矫直机的设计中主传动系统的设计非常重要。本设计以南京中厚板2800中板热矫直机主传动系统为题，本次毕业设计能够将我大学四年所学理论知识与工程实践相结合，培养综合应用能力、独立思考能力和解决工程问题能力，启发内在潜能，激发创新意识和创造力。通过此次毕业设计培养我查阅资料、方案设计、参数确定、理论分析、设计计算、分析及解决问题的能力，达到高级工程技术人才的基本训练要求。1.2 国内外发展现状当今

12、世界各国对于矫直技术的研究正向着精深的方向发展，我国的工业建设也已经把质量、品种与效益作为主要问题予以重视，然而与国外的中厚板矫直技术相比，我国的中厚板矫直技术起步较晚，并且与实际生产相比理论研究比较落后，近些年随着工业的发展和自身技术的进步,我国自主生产的矫直机性能和各项参数不断的向前发展，从而使得钢板的宽度、厚度及长度规格不断扩大，并且正在逐步的追赶上世界先进的技术。世界上较为先进的矫直技术大都来自于德马克、西马克以及日本的三菱重工等厂家。国外先进的矫直机大多通过矫直辊不同方向预弯以来消除钢板生产过程中的边缘波浪或中心瓢曲；通过上矫直辊倾斜来消除生产过程中的单边波浪；通过矫直辊沿矫直方向的

13、倾动来调节辊缝；入、出口辊单独调节辊缝有利于钢板的传送；其设有过载保护以及快速换辊装置；通过不同辊径与辊距的组合方式来扩大其矫直的范围等。除此之外国外的新一代矫直机还通过采用自动控制、计算机模型设定和液压AGC动态辊缝调整等先进技术，来提高中厚板的矫直质量2。矫直技术正是保证和提高产品质量的主要技术之一，需要用系统的正确的理论来武装广大技术人员，急需用高精度高效率的矫直设备来武装生产现场。对于矫直机的分类可以按照其机构特点和工作原理进行区分,按照机构特点，现有的矫直机可以分为:(1)压力矫直机(2)辊式矫直机(3)管棒材矫直机(4)拉伸矫直机(5)拉伸弯曲矫直机按照工作原理不同，可以分为: (

14、1)反复弯曲式矫直机(2)旋转弯曲式矫直机(3)拉伸矫直机(4)拉弯矫直机(5)拉坯矫直设备中厚板矫直机已经由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并且设有过载保护，机架采用预应力框架结构，增大刚度。四重式矫直机，在结构和辊系布置上做了很大的改进，改变了原有二重式热矫直机矫直质量不理想、辊距大、矫直能力低、维修不便等缺点，使矫直厚度范围扩大到10倍左右。使矫直机向自动化、全液压、高负荷、多功能、强力矫直机、技术发展，即采用第三代矫直机，进一步提高钢板表面的质量。而矫直机的主传动系统可以采用普通电机、减速器、齿轮箱、联轴器联接到矫直辊上；或者采用低速电机、齿轮箱、联轴器联接到矫直辊上；还

15、可以采用普通电机、减速齿轮分配箱、联轴器联接到矫直辊上。本次设计采用的是普通电机、减速器、齿轮箱、联轴器的传动方案,具体选择方案的原因会在后面进行论述。1.3 设计的主要内容2800中板热矫直机主传动系统为本次的毕业设计题目，其作用是带动矫直机工作。矫直机主传动系统包括电机、减速器、齿轮箱以及万向联轴器。其中电机的作用是提供动力；减速器的作用是降低电机输出的转速和均衡分配传动扭矩；齿轮箱的作用是将减速器输出轴所传递的扭矩均衡的分配给多个矫直辊；万向联轴器用来补偿齿轮箱输出轴与矫直辊之间的综合位移。该主传动系统的设计要进行电机的选择、减速器的选择、齿轮箱的选择、万向联轴器的选择。这些内容的选择已

16、有的数据如下：矫直钢板的厚度：530 mm矫直钢板的宽度：16002650 mm矫直钢板的长度：600045000 mm钢板矫直时的温度范围：500900矫直钢板的屈服强度：460 N/mm2换辊形式：液压整体快速换辊上矫直辊数：n=5下矫直辊数：6通过以上数据及对矫直机的矫直力、矫直力矩进行计算，按照拟定的传动方案参照机械设计手册进行电机选择、进行传动零件的设计计算以及相关联轴器等传动元件的选择，然后在对设计时涉及的齿轮、轴、联轴器及轴承等各零件进行校核。本次毕业设计的最后要求是：总装配图1张、部件装配图1-2张、零件图3-4张。所绘图纸全部采用计算机绘图，图面质量要求符合机械制图国家标准G

17、B的规定要求，达到工程使用标准。2 设计方案选择对于来料钢板的各项参数相同，不同方案的矫直机生产的产品主要技术指标基同，都能满足用户要求的情况下，由于矫直机的配置重量、投资花销、主传动功率及其生产所用的成本等相差很大，所以矫直机的配置是否经济、是否适用,矫直辊数量、矫直辊辊径、矫直辊辊距的合理选定是其主要因素3。2.1 矫直机的方案选择2.1.1 矫直机的选择目前我国最常用的矫直机分为斜辊矫直机、拉伸压力矫直机、平行辊矫直机、拉弯矫直机和旋转反弯式矫直机等种类。各类矫直机相应的用途和特点如下: （1）、压力矫直机的矫直范围是:大型钢梁、钢轨和大直径钢管,又或用在于辊式矫直机的补充矫直, 大多都

18、设置在型钢和钢管生产的生产线上。其主要缺点是操作较繁重且生产率低。 （2）、平行辊矫直机,很好的解决了压力矫直机操作较繁重且生产率低的缺点，能够使矫直效率成倍提高，这种矫直机广泛应用于板材和型材的矫直中。 （3）、 斜式矫直辊是专门用于圆断面条材的一种矫直机，它补充了平行辊矫直机的缺点。 （4）、拉伸和拉弯矫直机其中拉伸一般在薄板矫直复杂型材矫直。拉伸的缺点是矫直裂边，断带及耗能大,为了解决拉伸矫直机的缺点产生了拉弯矫直法,进一步的提高产品的质量，拉弯矫直法已成为带材生产中最好的矫直方法。 （5）、旋转反弯式矫直机的矫直范围是:圆材、各方向断面模数差值较小且断面尺寸也较小的条材3。本次设计的是

19、中厚板轧制线的轧机后方的矫直机，属于热矫直机，用来进行热矫直钢板，按照以往经验适合使用平行辊式矫直机，该矫直机属于连续性反复弯曲的矫直设备，能够客服压力矫直机连续工作的特点，能够较大的提高矫直效率，并且能够加入到连续工作的生产线上。由于随着矫直机辊数的增加，轧件的反弯次数也相应的增加，所以矫直机辊数的增加可以大大的提高矫直产品的质量，但是增加矫直机辊数的同时也会增加轧件的加工硬化以及矫直机所需要的功率1，所以对于辊式矫直机辊数的初选参照表2-1：表2-1 辊式矫直机的辊数1由表查得本次设计的中板矫直机初选为采用11辊。2.1.2 矫直方案的选择6目前轧制是板材生产的主要方法。现阶段有多种多样的

20、板带材矫正方法及其矫直设备保证板材质量,使得各国的轧制钢板生产拥有飞快的发展速度。其中，多辊式矫正机是矫直板材最常用的矫直设备。其生产率相对而言非常高，因而被广泛应用于各种板材的矫直。由于轧件的材质、规格和尺寸的不同所以需要的弯曲次数也不会相同因此矫直机的辊数也不会相同，辊数一般为529,常用的是79，用的最多的是911.其可以轧制的板材包括厚度达50mm。本次设计的矫直机为中厚板所以选用上排工作辊整体平行调整的11辊矫正机，第2、3辊采用大变形使轧件反复弯曲消除原始曲率，第4辊开始使用小变形逐渐的减小轧件的曲率。这种方法不仅能够增加矫直的质量，同时也能减少矫直所需要的功率。2.2主传动系统的

21、方案选择本设计的方案选择是通过两个方案对比之后选择出最佳方案。2.2.1 方案选择方案一： 通过两台高速电机带动减速器，然后连接齿轮座，最后传动到工作辊。如图2-1：图2-1 a下工作辊；b单支齿轮座；c减速器；d电机；e联轴器方案二：通过两台慢速电机带动齿轮座，然后传动到工作辊。如图2-2：对比两组方案，方案二采用的是低速电机与齿轮座的组合，相对于快速电机与减速器和齿轮座的组合，低速电机节省空间、噪声小、不需要维护、外形美观，其低转速、大扭矩可以直接满足用户的使用需求，但是低速电机价格购买价格和维修的价格都非常昂贵，所以考虑到经济性、维修工艺性等方面本次设计的矫直机主传动系统选择高速电机。即

22、本设计选择方案二作为主传动系统。图2-1a下工作辊；b联轴器；c齿轮座；d电机2.2.2 电机的初步选择对于高速电机的选择，期选择内容包括：电动机的类型、电压、转速以及容量等。其具体选择会在后面的章节进行。2.2.3 减速器的选择 减速器的作用不仅仅是降低电机的转速，还能够平均的分配扭矩的传动。常用的减速器有圆柱齿轮型、圆柱-圆锥齿轮型和涡轮型三种主要型式，在这三种型式中每种又分为四种结构，它们是单支、双支、三支和四支。当矫直机的辊数大于7时，不宜使用单支减速器，大多使用多支的减速器，这样可以式齿轮座的载荷均匀。对于本次设计初步选择双支减速器。从制造安装方便、经济的角度考虑选择圆柱齿轮减速器。

23、再由轴的受力考虑，由于其承受轴向力和径向力，所以选择斜齿圆柱齿轮减速器。综合以上，本次设计选择的是双支二级斜齿圆柱轮减速器。2.2.4 齿轮箱的选择 按照齿轮的啮合列数进行分类，齿轮箱可以分为两类：单列齿轮箱和多列齿轮箱。与多列齿轮箱相比单列齿轮箱的制造、安装简单，各齿轮轴和轴承可以通用且齿轮轴的刚性高。多列齿轮箱比单列齿轮箱的总中心距小，但是多列齿轮箱的齿轮轴刚性低。综合考虑齿轮轴的刚性、安装、制造等问题本次设计选用单支齿轮箱。2.2.5 联轴器的选择联轴器可以按照位移补偿能力进行分类，具体分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类，其中刚性联轴器又可以划分为刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器。刚性固

24、定式联轴器适用于联接没有相对位移的两轴；弹性联轴器适用于补偿两轴之间的综合位移，但是不能传递过大的扭矩；而刚性可移式联轴器既可以补偿两轴之间的综合位移，与可以传递较大的扭矩。综上，本次设计选择刚性可移式联轴器中的万向联轴器。3 基本参数的确定辊距t、辊径D、辊数n、辊身长度l和矫直速度V为辊式矫直机的基本参数。正确的选择矫直机的基本参数对于产品的矫直质量、设备的尺寸结构以及功率的消耗都有较重要的影响1。其中，矫直机的辊数在前面的章节进行过简单的论述；辊距和辊径受咬入条件、强度条件、矫直可能性以及结构条件的约束，既限定了它们之间的比例关系，也限定了它们的尺寸范围；辊身长度取决于轧件的宽度4。3.

25、1 辊距t和辊径D的确定辊径D是辊式矫直机的重要参数，其与辊距t有一定的比例关系（如表3-1），确定辊距t后，按照比例关系可以确定辊径D并圆整为矫直机参数系列中的相应数值。按照矫直一定厚度范围内的钢板选择矫直机的辊距时，既要保证最小厚度轧件的矫直质量，又要保证在矫直最大截面积轧件时的矫直强度5。所以，计算时应该分别按照最大允许辊距tmax和最小允许辊距tmin进行计算，最后确定的辊距t应该满足tminttmax尽量取小值，并且圆整为矫直机参数系列中的相应数值1。表3-1（1）最小允许辊距tmin 最小允许辊距取决于辊子的强度条件，辊距减小时会增大辊子上的压力，如果采用支承辊，可以提高工作辊的强

26、度，但是接触应力过大，会造成辊子表面过度的磨损以及剥落，这样就容易划伤轧件表面。所以，按照工作辊的接触强度和扭转子强度来计算最小允许辊距tmin。根据接触应力公式5： (3-1)式中 辊子表面最大接触应力； P轧件对辊子的最大压力，由后面的分析可得它等于最小辊距时作用在第三辊上的压力P3： (3-2) E工作辊弹性模数； R工作辊半径； b轧件与辊子的接触宽度； 允许接触应力，其值大致等于轧件的屈服强度的两倍，即=2 (3-3)对于本次设计的2800中板热矫直机，取，时，带入下式 (3-4) 式中 hmax矫直钢板的最大厚度最小允许辊距tmin为： (3-5)取E= 206000 Mp圆整后t

27、min=560mm（2）最大允许辊距tmax最大允许辊距tmax取决于厚度最小的轧件的矫直质量，而矫直质量与第二辊下轧件变形程度有关。tmax不能太大，否则轧件不会产生必要的弹塑性弯曲变形，达不到矫直效果。矫直的最小厚度轧件经矫直辊反转时，断面处的塑性变形的高度不能够小于，即。所以，轧件的反弯率应该是： (3-6)假设反弯曲率半径等于矫直辊的半径，即，由表3-1可得Dmax=0.9tmin,于是得出：将3-6代入，得 (3-7)代数得：计算结果表明，tmax值远大于按照强度条件计算出的tmin值，而t值应该靠近tmin值选取。所以t值取为t=tmin=560mm（3）辊径D的确定 取D=510

28、mm3.2 辊数n的确定随着辊数的增加轧件的反弯次数也随之增加,虽然这样可以提高轧件的矫直质量,但是同时也会使得轧件的加工硬化和矫直机所需要的功率增加。所以,辊数n的选取应该在保证矫直质量的前提下尽量减少辊数。对于小变形压弯值容易计算不容易调节，计算很准确然而调节却比较困难，特别是由于机架的刚度小、侧弯、扭曲，调准后工作时各辊之间相互影响，使得准确性下降。结合表2-1、图3-1以及表3-2本次设计的2800热矫直机的辊数选择11辊。表3-2 板材矫直机的经验辊数板厚/mm板宽/mm辊数(个)矫直特性50250059热矫850宽板911热矫850宽板913冷矫18宽板1317冷矫0.21宽板17

29、23冷矫0.10.2宽板2329冷矫图3-16 残余曲率与矫直机辊数的关系3.3 辊身长L的确定矫直辊辊身长度L与轧件的最大宽度有关1，要比轧件的最大宽度大一定的数值，这是因为矫直辊为光辊，轧件在其表面容易发生跑偏，所以在辊端应该留有余量。一般可以根据表3-3选取，或者利用惯用规定进行计算。表3-3 矫直辊辊身长度与钢板最大宽度的关系7钢板最大宽度bmax/mm40054080010001250155018002000250032004000辊身长度L/mm500700100012001450170020002300280035004200由于本次毕业设计所给的轧件最大宽度为2650mm,所以

30、采用惯用规定6： (3-7)时，a=50200mm，时, a=200350mm，本设计取a=200，所以3.4 矫直速度V的确定（1）、单独设置的钢板矫直机，考虑矫直温度、轧件种类等因素，根据矫直机的生产率确定其矫直速度。（2）、连续生产线上的矫直机，根据与机组速度相适应确定其矫直速度，大多数情况是可以调节的。本次设计的2800中板热矫直机是在连续生产线上，在轧制后的第一次矫直，其矫直速度由表3-4选取，大小为012m/s。表3-4 钢板矫直速度7钢板厚度h/mm冷矫直v(m/s)热矫直v(m/s)0.546.00.51.03.04300.50.14 力能参数的确定矫直机的力能参数计算包括矫直

31、力、矫直力矩和矫直机驱动功率的计算。作为合理设计以及使用的重要依据，矫直机力能参数的计算，对于进一步确定合理的矫直机结构，提高轧件的矫直质量有重要意义。4.1 计算理论依据156中厚板在矫直过程中会产生弹塑性变形，并且会形成一定厚度的塑性层，其弯曲变形如图4-1所示h轧件厚度；Zt弹性层厚度；t材料的屈服极限图4-1 非理想材料弹塑性弯曲变形7与之间的线性关系为: =E;当弯曲变形达到屈服极限(t)之后，纵向纤维的应力与应变关系不在遵循胡克定律，表现为某种曲线或者近似直线但其弹性性质明显减弱的特征；在塑性区的应力可以写为：=t+E(-t)。轧件在矫直过程中内外力矩相等可以表示为： (4-1)因

32、为： (4-2) (4-3)所以： (4-4)宽度为b的矩形断面： dF=bdz (4-5) (4-6)整理得： (4-7)式中：强化系数 弹性层厚度系数对于弹性弯曲极限状态：弹性弯曲极限值式中：弹性断面系数对于弹塑性弯曲极限状态：弹塑性弯曲极限值式中：塑性断面系数图4-2 矫直力分析7由轧件在矫直过程中的状态,如图4-2所示,作用在辊子上的压力可以根据各断面上的弯曲力矩,由平衡进行计算,具体结果如下: 式中 t矫直辊辊距 Pi各辊的矫直力 Mi各辊的矫直力矩4.2 矫直力的计算在误差不大的情况下，对于板材矫直机的弯曲力矩进行简化计算，可以进行做如下考虑：（1）、轧件在2、3、4辊子上承受最大

33、弯曲力矩，为塑性变形，即：M2= M3= M4= MS式中 MS塑性弯曲力矩（2）、轧件在8、9、10辊上为弹性变形，即：M8= M9= M10= Mw式中 Mw弹性弯曲力矩（3）除了第1和第11辊之外，其余的辊子上的弯曲力矩等于塑性弯曲力矩与弹性弯曲力矩的平均值，即：对于钢板矫直机，其作用在轧件上的弹性弯曲力矩和塑形弯曲力矩分别为：式中 b矫直钢板的横截面宽度 h矫直钢板的厚度 矫直钢板的屈服强度 S钢板的塑性断面系数 W钢板的弹性断面系数作用在各辊子上的压力为：作用在矫直机所有辊子上的压力总和为：4.3 矫直力矩的计算以下计算公式中出现的字母含义：作用在矫直辊上的矫直力矩D工作辊辊身直径矫

34、直钢板的屈服强度b矫直钢板的横截面宽度h矫直钢板的厚度E钢材的弹性模量钢板产生塑性变形时的矫直力矩计算如下： (4-8)系数的计算如下：第二个辊子： (4-9)其余辊子： (4-10)在上式中，如果，那么应该按照以下公式进行计算： (4-11)对于1119辊的矫直机5：本次设计的矫直机为11辊,所以假设倒数第二个辊仅实现弹性弯曲，其曲率半径为： (4-12)即 (4-13)所以：=5837.7mm=6349.2mm=6958.9mm=7704.2mm=8620.7mm=9794.3mm=11325.0mm通过对比的值和的值，可知除了和其余的全部大于，所以kj计算如下：所以：4.4 矫直机驱动功

35、率的确定 对于本次设计的辊式矫直机,其主传动系统电机的功率可以按照下式进行确定: (4-14)式中 V轧件的运动速度 D矫直辊辊身直径 传动效率，=0.750.9 M总矫直力矩 总矫直力矩由Mj、Mg、Mm三部分组成： (4-15) 式中 Mj使轧件产生塑性变形的矫直力矩 Mg辊子与轧件的滚动摩擦力矩，其计算方法如下： (4-16) 为矫直机辊子上的总压力 为轧件与辊子之间的滚动摩擦系数，其取值如下：对于型钢矫直 =0.00080.0012对于钢板矫直 =0.00020.0008 本次设计为钢板矫直，取=0.0002 则 Mm矫直机辊子轴承的摩擦力矩，按照轴承所受的压力计算，其公式如下： (4

36、-17) 辊子轴承的摩擦系数对于滑动轴承=0.050.07 对于滚动轴承=0.0030.005对于滚针轴承=0.01 本设计为滚动轴承，取=0.003 辊子轴承处直径（滚动轴承取中径）， 则 所以：5 主要零部件的校核计算5.1 电机的选择及过载校核由以上计算可得，单台电机功率为：取单台电机的功率为315kw。 根据以上电机功率的计算,以及机械设计手册选择电机型号为Y335M3-2,其转速为6701340r/min,额定电流为6.5A8。按照以下公式进行电机的过载校核8： (5-1)式中 电机最大负载转矩，本设计中 余量系数，直流电机取0.90.95，交流电机取0.9 电机波动系数，取0.85

37、 电机额定转矩 电动机转矩过载系数，取1.5电机的额定转矩为：所以：满足式子(5-1)，即所选电机满足使用要求。5.2 矫直辊强度校核由矫直力的计算，可以知道第三辊的矫直力是最大的，所以对第三辊进行强度校核即可。由4.2矫直力的计算可以知道第三辊上的矫直力P3=15672857N。5.2.1 第三辊的传动力矩第三辊上的传动力矩可以由以下公式进行计算9： (5-2) (5-3)式中 第三辊矫直力矩第三辊摩擦力矩 矫直力矩，第三辊的压力，矫直机的压力总和, 所以： (5-4)式中 矫直机与轧件的滚动摩擦系数，辊系轴承的摩擦系数，辊子轴承处直径，所以：5.2.2 第三辊上弯曲力矩和支反力的确定 将第

38、三辊上的压力认为是均布的，则单位长度上的压力为q，其计算公式为： (5-5)式中 第三辊的压力，b轧件的最大宽度，b=2650所以： 沿着矫直辊辊身的长度方向有5个支承辊，可以认为是有7个支点的连续梁进行计算，即对此连续梁计算出各段的弯曲力矩和支反力。如图5-1为支承辊简化后的力学模型图。图5-1 支承辊力学模型图弯矩方程式为9： (5-6)式中 第i支点的弯矩 第i跨度的长度 第i跨度在外载荷作用下的弯矩图面积，弯矩图的重心到支点i-1,i+1的距离（1）、弯曲力矩的计算0-1段和1-2段梁上所作用的载荷以及其弯矩分别如图5-2和图5-3所示：图5-2 0-1段梁上所作用的载荷和弯矩对于0-

39、1段如图5-2，最大弯矩公式如下： (5-7) (5-8) (5-9)所以：求弯矩面积的公式为： (5-10)所以：弯矩面积的重心到支点0的距离计算公式如下： (5-11)所以：对于1-2段如图5-3：弯矩图面积的重心到支点2的距离为：因为支点1的弯矩，所以当时，对于0-2段弯矩的方程式为： (5-12)所以：化简为： (1)对于2-3段只受均匀载荷的作用：图5-3 1-2段梁上所作用的载荷和弯矩弯矩图面积的重心到支点2的距离为：所以：化简后： (2)因为3-4段和1-2段上所作用载荷以及弯矩相同，所以对于2-4段：其中 所以：即： (3)由对称性可知： (4) 解方程组(1) (2) (3)

40、 (4) 得： 由对称性得：（2）、支反力的计算 通过分段计算，分别求出各段的支反力，然后将相同支点的支反力相加，既可以求出各支反力。因为支点一的支反力是由0-1段的支反力和1-2段的支反力组成的，所以： (5-13)式中 ，只考虑该段外载荷对支点1产生的支反力在1-2段只作用均布外载荷，所以：其中 同理,支点2的支反力是由1-2段的支反力和2-3段的支反力组成的；支点3的支反力是由2-3段的支反力和3-4段的支反力组成的。所以：式中 ，只考虑该段外载荷对支点2产生的支反力 ，只考虑该段外载荷对支点3产生的支反力在2-3段和3-4段只作用均布外载荷，所以：所以：其中 所以各支点的支反力为： 5

41、.2.3 矫直辊强度计算及校核矫直辊的弯曲力矩的弯矩图和支反力的力矩图可作出如图5-4,由图可知其最大弯矩。已知矫直辊直径图5-4 弯矩图和力矩图所以：辊子上最大弯曲应力为：辊子上最大切应力为：按照第四强度理论计算10:已知矫正辊材料为其屈服极限为：所以其安全系数为：5故该矫直辊强度满足使用要求。5.3 工作辊轴承的校核11125.3.1 轴承的初选 滚动轴承与滑动轴承相比，具有效率高、启动灵活、润滑简便、摩擦阻力小、以及互换性高等优点，所以本设计选择滚动轴承。 对于滚动轴承类型的选择，应该考虑到轴承的调心性、转速、载荷、安装、拆卸、以及经济性等因素。选择轴承型号及参数如下：23936CC/W

42、33-C3的双列向心调心滚子轴承，其参数为：、。32936/DF的圆锥辊子轴承，其参数为：、。因为轴承是易损件，取所以5.3.2 轴承当量动载荷的计算 因为轴向力，所以轴承当量动载荷的计算公式为： (5-14)式中 载荷系数，对于中等惯性冲击取，本设计取 轴承承受的径向力已知轴承处的支反力为，所以轴承的径向载荷为：所以：5.3.2 轴承寿命计算轴承寿命计算公式为： (5-15)式中 温度系数，当轴承温度小于120度时 轴承转速（即矫直辊转速） 基本额定动载荷，去两个轴承中较小的值，即 寿命指数，对于滚子轴承已知矫直速度，所以矫直辊的转速为：所以：满足寿命使用要求，即所选轴承符合使用要求。5.4

43、 万向连接轴的计算5.4.1 万向接轴主要尺寸13 叉头直径：取扁头长度L取扁头厚度S取叉头镗孔直径d取接轴本体直径取扁头总宽度取5.4.2 扁头的强度计算13（1）、开口扁头的受力分析 如图5-5所示：， (5-16) (5-17) (5-18) (5-19)式中 矫直辊的最大矫直力矩，所以：图5-4（1）、强度校核 为危险断面，求剪应力时的经验公式计算 (5-20)通过的值可以查出，所以： 所以扁头的强度符合使用要求。5.4.2 叉头的强度计算 根据实验公式，叉头最大应力取决于万向接轴倾角和叉头销孔直径和外径比值，其应力计算公式为 ： (5-21)式中 的一个系数，所以：所以叉头的强度符合

44、使用要求。6 相关润滑的选择6.1 矫直辊的润滑14矫直辊的润滑可以选用传统的干油润滑或者较为先进的油气润滑。由于矫直机经常处于高温和高湿度的情况下，干油管道受到烘烤的影响，其内的润滑脂容易染化、硬结，导致管路堵塞无法补充干油，容易引起轴承损坏等事故，并且干油也无法润滑在辊盒内部的支承辊。所以现在大多选用的是油气润滑系统。将压缩空气与润滑油混合形成紊流的油气混合后再供给到润滑点即为油气润滑。与干油润滑线比较油气润滑具有以下优点：（1）、润滑油的消耗量低，采用油气润滑所消耗的润滑油的量相当于干油润滑的几十分之一。（2）、传动件的寿命得到大幅度的提高，油气润滑可以适当的降低工作温度，其压强可有效防

45、止外来的水、有害气体、腐蚀性流体、氧化铁皮等物质的侵入。 （3）、对润滑油的粘度的适应性非常好。 （4）、受润滑设备的运行和维修费用大幅度降低。 （5）、不会像干油润滑污染乳化液，对环境的影响小。 （6）、管道简洁，对润滑设备大小没有限制。所以本次设计矫直辊和支承辊采用油气润滑。矫直辊采用外置式油气分配器，支承辊采用内置式油气分配器，保证每个轴承单独润滑。6.2 主传动系统的润滑 （1）、减速器和齿轮座的润滑减速器和齿轮座的润滑的润滑方式通常为稀油润滑和干油润滑，本次设计采用稀油润滑。稀油润滑集中润滑系统通常由稀油站和润滑管路两部分组成，包括给油管、回油管及机器配管。主减速机采用循环喷注润滑，

46、可以保证齿轮对有可靠的润滑。（2）、万向接轴的润滑本次设计采用的是万向接轴，其滑块式万向接轴铰链的摩擦表面不能很好的密封润滑油，使得润滑油不易保存在摩擦表面上，造成接轴铰链处的润滑不好，会导致滑块的加速磨损，间隙增大。所以为了改善铰链的润滑条件，以降低滑块的磨损。可采用人工定期加润滑油或采用专门装置自动润滑。本次设计万向接轴采用手动干油润滑方式。7 设备的技术经济可行性与环保性分析7.1 设备的技术经济可行性分析15 技术经济性分析研究技术活动的经济效果，要求获得最大产出与回报的同时付出最低的成本。所以在开发一个产品时，必须进行技术方案的经济效果评价。即在技术方案没有进行社会实践之前，估算出其

47、经济效果，帮助决策技术方案的可行性。其基本原则是：产品创造的价值必须大于其生产过程中投入的劳动价值。 设备的经济性主要体现在制造，设计以及使用的过程中，在整个过程中需要进行全面的考虑。设计制造的经济性主要体现在机器的成本上；使用的经济性体现在效率高，较小的消耗能源，原材料，以及维修费用上面。我们可以采用如下方法提高设备的经济性：（1）、合理提高矫直机的自动化和机械化的水平，例如可以采用自动厚度控制系统等，提高产品的质量和生产率。（2）、大量采用标准件，以便节约采购资金。（3）、在选择该矫直机的电机的时候，不用选择功率太大的，以节约电能，但是也不能太小以至于不满足动力的需求。（4）、矫直机的压下系统采用蜗轮蜗杆传动，这种方式不仅传动效率高，也有利于形成油膜，接触齿数多，结构紧凑，减小占地面积。节约了资金。（5）、在为矫直机的零件材料的时候尽可能不要选择吸油的材料。（6）、要适当的采用防护和润滑系统，例如矫直辊采用油气润滑，和其他的润滑方式比较，可以提高轴承的寿命36倍，使故障率大大降低，相应的维修费用也大大的减小。7.2 设备的环保可行性分析（1）、由于该矫直机在工作的时候内部产热量会很大，所以矫直辊内部采用冷水冷却。使用的水量会很大，考虑到环保，应该将流出的污水导入过滤水池，经过处理后循环再用，既经济又环保；（2）、由于生产车间的生产过程中会产生大量