毕业论文（设计）500开坯线材轧机

1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导 下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中 列出。本人签名:毕业设计任务书设计题目：500开坯线材轧机设计系部：机械工程系 专业:机械设计制造及其自动化 学号:135011129学生：指导教师（含职称）：教授1 课题意义及目标通过500开坯线材轧机的设计，使学牛获得单体机械设备总体方案的选择方法， 计算方法的合理使用，提高绘图技术和设计能力。掌握设备维修，润滑的知识和经济 评价方法。了解设计中对控制系统的要求，提高收集、查阅资料和专业外语翻译能力。2. 主要任务在老师的指导下，独立完成单体机械设备500开坯线材轧机

2、设计。要求对设计方 案认真思考，勇于创新和改进，使方案更加合理。选用的计算公式有根据，撰写设计 说明书符合规范。绘出总图，部件图和零件图，要求图形正确清晰，图面符合标准， 完成规定的专业外文翻译资料。3. 主要参考资料1 邹家祥.轧钢机械m.北京：冶金工业出版社，2000.2 机械电子工业部大电机产品样木m.机械工业出版社1989, 8.3 新英汉机械工程词汇编写组.新英汉机械工程科技出版社2005, 4.4. 进度安排设计各阶段名称起止日期1查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014. 12.01 至 2014. 12.312广泛阅读相关文献，制定研究方案2015.01.01 至 20

3、15. 03. 103绘制设备结构及工作原理图2015. 03. 11 至 2015. 03. 304确定工艺参数，中期检查2015. 04.01 至 2015. 04. 305研究结果分析2014. 05.01 5 2014. 05. 156撰写毕业论文，准备答辩2014. 05. 16 至 2014. 06. 10500开坯线材轧机摘 要：线材的用途很广，在国民经济各个部门中，线材占有垂要地位。据有关资料 统计，各国线材产量占全部热轧总量的5. 315.3%。近年来，对线材性能及表面质 量的要求越来越高。尤其是对线材化学成分，机械性能，晶粒组织及晶粒粒度都要做 检验，符合标准方可出厂。所以

4、，对线材的苛刻要求决定了新轧机及相关新技术的飞 速发展。本次设计是对线材生产中的粗轧机（开坯机）部分进行设计。首先，根据轧制工 艺对轧辘基本尺寸进行了设计，然后又根据轧制力矩选择了电机。在主传动系统中， 对轧辘进行了受力分析和必要的强度校核，对机架也做了相应的校核。在设备改进方 面，对h架进行了改进，改善了它的受力情况，提高了使用寿命。通过本次设计使我对冶金机械的设计有了新的认识。但是，这其中还有很多的不 足需要改进。能够完成本次设计离不开学院老师的支持，在此仅代表个人对提供帮助 的老师表示衷心的感谢。关键词：线材生产，开坯机，主传动a design of 500 wire rod rolli

5、ng millabstract： as the use of wire rod is very broad, in every department of national economy, wire rod possess important position. according to relevant information statistics, the countries output of wire rod take amount of the completely hot-roll products 53 15 %. in recent years, for the requir

6、ement of the surface quality and performance of wire rod, it is more and more higher.so many parameters to be inspected, especially for the chemical composition .mechanical performance, crystal microscopic organizes and crystal microscopic size of wire rod, accord with standard side can be sold out.

7、 so new rolling mill and related new technology should be developed fast for the harsh requirement of wire rod.my design is aim to design for wire rod boil pei rolling millfirst, according to rolling technology , the basic size of roll is designed , and then have selected motor according to rolling

8、forcejn main drive system, the strength of roll is also analysed, including the forces given to the rolls. the strength of the frame be analysed clearly.in the aspect of equipment improvments,h-bridle is an episode.during this span of over four months,new conception of machinical design have been im

9、proved.but several shortcomings also exist. professors especially professor wang give contributions to me.so i am on behalf of myself to give thanks to all of them.keywords: produce of wire rod, rolling mill,main drive前旨选题的背景和目的线材轧机在国内外的发展趋势1. 2. 1线材车间的轧机布置形式1.2.2多线轧制在生产中的大规模应用1.2.3采用恒微张力轧制的好处1.2.4适

10、当提高机架刚度1.2.5提高轧辐的耐磨性1.2.6现代化线材车间的发展开坯线材轧机研究的主要内容和方法1.3.1线材生产车间的平面布置1.3.2粗轧机的作用1.3.3线材车间的生产工艺（流程）1.3.4开坯线材轧机的研究方法和方向 方案的选择和评价2. 1方案的选择2.2开坯机的生产特点2.3方案的评述2. 3.1主传动设计方案2. 3.2轧辐调整装置的确定2. 3.3轧辐平衡装置的确定2. 3.4机架的形式的确定主电机容量的选择3.1轧制力的计算3.1.1轧辐主要尺寸的确定3. 1.2孔型布置3.1.3轧制力计算3.2电机轴上力矩计算3.3主电机选择1. 11.21-310111313131

11、34主要零件的强度计算184. 1轧辐的强度计算1842机架强度的计算194. 3轧辗轴承的计算254. 4齿轮座的计算2545梅花轴头的计算295关于h型架的改方案306设备的可靠性及经济分析327润滑方法的选择337. 1轧辗轴承的润滑337. 2人字齿轮及支承轴承的润滑337. 3轧辐的冷却338试车方法和对控制系统的要求34& 1试车要求34& 2维护规程349结论35参考文献36致谢37附录a38附录b421 前言1.1选题的背景和目的线材牛产的特点是轧制断面小，长度长。要求尺寸精度高及表面质量好。例如： 在横列式轧机上牛产的直径6. 5mm ,其钢坯断面33 mm2

12、 o其件长度为463m o这 样，轧件表面面积大，散热快，温降达200°c左右。随着盘重增加，金属收得快而多，纯轧制时间增加会通条轧件尺寸波动大。机械 性能差异大。给调整工作带来困难。往往头尾尺寸有耳子。另外，线材断面最小，总 延伸系数也最大。所以，线材轧制次数也最多，温降也最大。为了节约能耗，提高产 品质量，提高生产率，迫切需要钢坯一次成材。一般线材轧机分为：粗轧，中轧，精 轧三个机组。所以，线材车间的轧机最多，为了保证终轧温度，在断面小，道次多的 情况下，只有高速发展才可能解决温降大的矛盾。另外，轧机也极易冲击轧机的机会 增加。所以，线材生产安全问题是提到特别位置上。温降大还带来

13、对孔型和导位装置 磨损快，损坏也快。所以，线材生产由横列式发展到连续式，而h向连续化，高速化, 自动化和高精度化发展。相应出现了高速粗线材轧机，这些轧机不仅精度高，而且轧 制速度快。在加上轧后控制冷却，使线材满足国民经济建设快速发展的线材需求量。 因此，线材生产的线速度是衡量线材生产技术水平的主要标志之一。随着使原料加热, 轧制和精整等工序都击现了新技术以满足高速轧制要求，牛产击高质量的线材产品。线材的用途很广，在国民经济各个部门中，线材占有重要地位。有的线材轧制后 可直接使用，主要作钢筋混凝土的配筋，有的则作为再加工原料，经过再加工后再使 用，如：经过拔丝成各种钢丝，在捻成钢丝绳或编织钢丝网

14、，冷段，热锻钏钉，螺 栓，冷锻和液压螺钉，以及经过各种切削加工机械零件和工具。除了用途很广泛以外, 而且用量也很大。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧总量的5. 315.3%。近年来，要求 对线材性能及表面质量越来越高。要求对线材化学成分，机械性能，晶粒组织及晶粒 粒度都做检验，符合标准方可出厂。所以，对线材的要求决定了新轧机及其新技术的 飞速发展。选题的目的对线材粗轧机组部分进行改进设计，分为三道次可逆轧制，四道次连 续轧制，进入中轧进一步轧制。这样，粗轧部分的温降可以降低。连轧部分采用二棍 轧机投资少，二辘轧机调整容易，轧件较短时，采用三道可逆轧制，机组短，占地面 积小。第一架是开坯轧

15、机，相当于中等型钢轧制，采用500轧机犬压下量，使温降少。 因此，选择500开坯线材轧机设计，设计时采用一些新技术使轧材调整方便，精度提 高，坯料满足以后轧制需要。1.2线材轧机在国内外的发展趋势1. 2. 1线材车间的轧机布置形式线材车间的轧机布置形式有三种：横列式，复二重式（半连续式），连续式。随 着线材牛产的发展，轧制方法逐步由横列式向连续式发展。粗轧孔型系统采用平箱- 立箱，六角-方型，菱-方型，椭圆-方型等几种孔型方案。但是，所选孔型系统应满 足粗轧要求：第一，与粗轧的平均延伸系数相适应；第二，便于来料要入；第三，粗 轧后劈头不太严重；第四，粗轧后轧制形状不太正确。由于箱形孔型是有变

16、形均匀劈 头小，咬入稳定等优点。所以，粗轧中前几道都采用平箱-立箱孔型。1.2.2多线轧制在生产中的大规模应用在多线轧制中，中轧机与精轧机间设有自动活套。而且，粗，中轧机采用多线轧 制，在高速无扭粗轧机上是单线轧制。这样中轧轧机和精轧机之间各线可以出现不同 程度的延伸差。因此，在精轧机前设有立活套和侧活套，用形成活套方法来补偿这些 差别。这是高速线材轧机的布置特点之一。1.2.3采用恒微张力轧制的好处在高速无扭线材轧机之间采用恒微张力轧制，即保证微拉力与微堆相结合来消除 推钢严重影响线材断面尺寸的问题。如果拉钢严重，设备负荷增加对设备的薄弱环节 如轧楹，减速箱，轴承的拉坯特别严重，增加设备故障

17、，轧机作业率下降。因此，减 少连轧机中拉钢是线材牛产的工程技术人员，调整工的努力方向，也是线材轧机水平 的重要标志之一。1. 2. 4适当提高机架刚度为提高轧制的精度，降低机架的变形，提高传动系统的刚度。一般采用短线轧机, 取消机架，上，下轴承座用二个大螺栓连接，消除传递的应力线，提高了轧制强度。1. 2. 5提高轧辐的耐磨性轧楹材料采用碳化鸭，耐磨性好，孔型形状不易变化，使产品比仅有较高的精度, 而且表面质量好。同时，轧槽寿命好，每个轧辗重磨次数1014次，有的达30次。 每次重磨量为0.5加加，每磨一次平均可轧10000k/v以上。轧辗平均寿命达20000 25000 kn线材，由于碳化钩

18、很贵，采用合金刚轧银进行热喷涂，提高表面耐磨性，降 低重磨次数。1.2.6现代化线材车间的发展现代化车间都采用无扭精轧机组，头行高速无扭线材轧制，使线材牛产向优质， 高牛产率，低消耗方向发展。高速无扭线材精轧机大都采用单线轧制和轧后控冷，并 且在加热，轧制，精整方面都采用新的技术。高速无扭精轧机有：框架式45°无扭精 轧机，45。悬臂式高速无扭粗轧机（莫根式精轧机）和y型轧机等等。1、框架式45°无扭精轧机（施罗曼式）机架为闭口框架式，采用双支撑滚动轴承。其传动轴与地面成45。，各对轧辘相 互成90。，传动箱与轧鶴轴承上可伸缩的带安全销万向接轴相连。这种轧机的特点是:（1）

19、相邻的机架交错90° ,但是轧制线不变，头尾无扭轧制。（2）传动系统中减少接轴与联接轴，降低了传动件之间的振动，提高产品尺寸精度（一般能达到 ±0.1-0.25 mm ）<>（3）单线轧制轧鶴弹跳稳定。因为事故停轧时，不受相邻轧制线的影响。（4）成品线速度等达到50听，牛产率很高。除了以上特点外，它的主要缺点是延伸力不好，而且部分构件制造困难，不方便 维修，投资也很大。2、悬臂式高速无扭精轧机组(莫根式精轧机)悬臂式45。高速无扭精轧机是小辘径精轧机。传动轴与地面成45° ,共由十个 机架组成，采用单线轧制。其主要特点为：(1) 轧制速度快(可以达到7

20、5%),生产率大大提高。(2) 用小辘径轧辘轧制提高了延伸率。(3) 成品尺寸精度高，直径公差可达到土0. 1 mm ,表面质量好。(4) 换辘方便，设备磨损少。(5) 实现无扭轧制，事故停工少，操作功率高。该轧机是高速无扭线材轧机的代表，应用广泛，成为现代化线材轧机的样板。3、y型轧机y型轧机是一种三辘连轧机，每个机架安放三个轧辗。当采用下传动时，三个轧 辘布置类似与英文字母y,故称为y型三辘轧机。特点：(1) 相邻机架之间轧辘位置相互错开。在轧制时轧件位置经常变化，因此各部位温度 比较均匀，变化也比较均匀。(2) 相邻机架轧辘的中心线相互错开一个角度。所以轧件不必扭转，可以实现高速无 扭轧

21、制，成品线速度可达5060z%ln，而ji.表面质量好，直径公差土0. 1 mm o(3) 整体传动，结构紧凑。容易实现现代化。y型轧机的缺点是无法换鶴，只能整体更换组合体，在特殊磨床上稳定孔型磨削 加工，不易除去氧化铁皮，磨损大。1.3开坯线材轧机研究的主要内容和方法1. 3. 1线材生产车间的平面布置a1tx 丫工1-500开坯线材轧机；2-400粗轧线材轧机；3-切头飞剪；4-350屮轧线材轧机；5-300线材精轧机（二重式）；6-250线材精轧机（二重式）;图1.1线材车间的平面布置图1. 3. 2粗轧机的作用粗轧机的作用是120加加x 2qmm的方钢通过粗轧轧制成33 mm x 33

22、 mm的坯料, 是中轧的主要原料。精轧机组成500开坯线材轧机和400二鶴粗轧机连续机组。在前 面采用了箱式孔型，后面采用了菱形-方形孔型设计。500开坯轧机将2gmm x 2qmm 坯料轧制成为68mm x 104mm坯料。总共用了三个道次。开始时轧件比较短，采用连 续轧机轧制可以减少车间的长度。由于其轧制速度不太大，因此更使用于中小型的企 业。1.3.3线材车间的生产工艺（流程）产品的规格是普碳钢，焊条钢以及优质的碳素钢。最小的育径是6. 5毫米。但是 通常轧制直径为10mm o主要的工艺包括：上料（包括原料的准备）一一（步进式） 加热炉加热一一粗轧一一分头轧制一一中轧一一精轧一一喷水冷却

23、一一卷取一一空 冷一一检验一一打包一一入库,大致经历了 -1 多道工序o开坯用的主要设备是肓径500 的三辘轧机，粗轧机采用的是直径400的二辘轧机，随后的中轧是在350三鶴轧机上 完成的，最后的精轧是采用300和250二楹双重式轧机。1. 3. 4开坯线材轧机的研究方法和方向开坯线材轧机的研究方法和方向不是唯一的，教条的。其中研究方法包括以下几 条：1、下厂实习，了解有关开坯机的轧制过程和牛产中存在的问题。收集有关的技术性 能参数以及有关的结构特点。2、选择开坯机的设计方案和对方案进行评述。3、进行必要的设计计算。4、画出总装配图，部件图，主要的零件图。5、对设备的控制方法提出要求选择润滑的

24、方法和润滑选用的油料。6、提出设备的安装方法和维修的过程。7、对设备进行经济分析和评价。2方案的选择和评价2. 1方案的选择线材开坯轧机是采用三楹驱动的线材开坯轧机，它可以在数量，品种和规格等方 面全面满足需要。而且更能达到为后期的中轧和精轧机组提供原料的要求。充分发挥 成品车间的牛产能力，还能保证钢坯的内部组织结构和表面的质量。除了这些以外， 线材开坯轧机还可以大大提高成品车间的成材率，将断面尺寸为120x 120mm2的来料 轧成断面尺寸为33x33mm2的小型钢坯。开坯轧机是独立的开坯轧制，采用了双层鶴 道进行中上、中下辘轧制。2. 2开坯机的生产特点在三辗开坯轧机中，轧银按一定的方向固

25、定的转动，在上，下轧制线上可以交差 过钢，在同一个轧制线上可以几个孔型同时过钢，缩短了轧制的时间，加快了节奏， 提高了质量。一般的开坯机都有飞轮的存在。由于轧制中三楹开坯轧机的每个孔型只能过一次钢，所以银身上需要布置多个孔 型。允许利用银身长度来减少机架的数量。孔型设计采用共觇系统。三鶴轧机上中银 是固定不动的，用上楹的压下装置和下楹的压上装置来调节轧楹的位置，效果不错。 同时需要注意控制轧楹的轴向位置，保证对准孔型。值得一提的是，一般奇数道次通过的孔型都是布置在下轧制线上，当然偶尔也会 出现在上孔轧制线上。与此同时，配合双层车昆道和升降台来传递轧件，缩短了辅助轧 制时间，加快了节奏，提高了产

26、量。同时也大大改善了工人的劳动条件。2. 3方案的评述2. 3. 1主传动设计方案1-电机；2-联轴器；3-人字齿轮座；4-丿j向接轴;5-梅花轴头连轴器；6-开坯轧机轧辘；图2. 1主传动示意图主电机选择zjd -6,功率为1000kw,转速 /，速比i=2. 333。达到 60500 /mm了降低电机容量的目的。齿轮座采用通常的人字齿轮座而梅花连接轴齿轮座侧采用滑 块接头，轧机侧也选择梅花接头以便轧机换馄。轧馄轴承选择滚动轴承而没有用滑动 式的，是因为滚动轴承精度高，这样可以保证轧制的精度。上轧辘平衡釆用弹簧平衡, 主要是出于轧辗调整量小的考虑。采用电动压下和压上，并且采取有效措施防止氧

27、化铁皮进入压下螺母中去，保证了压下工作灵活可靠。2. 3. 2轧辗调整装置的确定轧轻的调整装置是轧机中关键的机构之一，其机构设计的好坏直接关系着轧件的 产量和质量。通常轧机轧辘的调整一般均包括径向和轴向两个方向的调整。径向调整 是轧钢机中的主要的必不可少的装置。调整装置的作用：1、调整轧车昆水平位置（调整辘缝），以保证轧件按给定的压下量轧出所要求的断面尺 寸。尤其是在初轧机、板坯轧机、万能轧机上，几乎每炸一道次都需要调整轧轮 辘缝；2、调整轧辘与辘道水平面间的相互位置,在连轧机上，还要调整各机座间轧辘的相互 位置，以保证轧线高度一致（调整下楹高度）；3、调整轧醍轴向位置，以保证有槽轧楹对准孔型

28、；4、在板带轧机上要调整轧楹辗型，其目的是减少板带材的横向厚度差并控制板形。根据各类轧机的不同要求，调整装置可分为：上楹调整装置（压下装置）、下楹 调整装置（压上装置）、中鶴调整装置、立棍调整装置和特殊轧机的调整装置。压下 装置用途很广，安装在所有的二楹、三楹、四楹和多楹轧机上。压下装置有手动的， 电动的和液压的。手动压下装置多用在型钢轧机上。长期以来，带钢轧机上使用的是电动压下装置。 近年来随着工业的发展，带钢的轧制速度逐渐提高，产品的尺寸精度要求日趋严格， 特别是采用agc （automatic gauge control）自动厚度控制系统后，电动压下装置由 于有传动率低、运动部分的转动惯

29、量大、反应速度慢、调整精度低等缺点，已经不能 满足工艺要求。为了提高产品尺寸精度，在高速带钢轧机上采用液压压下装置。考虑到线材开坯轧机的特点，同时采用上银调整装置，下车昆调整装置。并且用轴 向压板控制轧楹的轴向位置。2. 3. 3轧辐平衡装置的确定设置轧楹平衡装置的目的是，为了消除在轧制过程中因为工作机座中有关零件间 隙所造成的冲击现象，保证轧件的轧制精度，改善咬入条件，以及防止工作银与支撑 辘之间产牛打滑现象等原因，几乎在所有轧机上（叠轧薄板轧机除外）都有平衡装置。由于轧机机座中各有关相互配合的零件（如压下螺丝与螺母、轴承与车昆颈）存在 着配合间隙。因此，在轧机空载情况下因为各个零件的自重作

30、用，将会造成压下螺丝 与螺母的螺纹之间、压下螺丝驱动轴与止推垫块之间、工作银于支撑鶴表面间以及辘 颈与轴承之间均可能产牛一定的间隙，而这种间隙必然会在轧制过程中产牛强烈的冲 击现象。其结果使轧机寿命降低，车昆缝发生变化使轧件咬入不利。同时还会造成工作 辘与支撑楹之间出现打滑现象，从而带材的质量大大的下降。另外，合理地选择平衡 力，还可以消除平衡系统中的滞后现象，以便提高agc的控制精度。轧机上常常采用的平衡装置有：弹簧式、重锤式和液压式三种。1、弹簧式平衡装置的特点是结构简单、造价低、维修方便，但是平衡力是变化的。仅用于上鶴调节高度在50 100mm的中小型钢及线材轧机上。2、重锤式平衡的特点

31、是，a工作可靠、操作简单、调整行程大；b重锤质量很大，产 牛的惯性力也很大，容易造成平衡系统击现冲击现象，影响软件质量。3、液压式平衡装置的特点，a、结构紧凑，适用于各种高度上的轧车昆平衡；b、动作 灵敏,能满足现代化的agc板带自动控制的要求；c、在脱开压下螺丝的情况下, 上辘可停在任何要求的位置，同时拆卸方便，加速了换楹过程；d、平衡装置被 安排在地面以上，基础简单，维修方便，便于操作。其缺点是，a、调整高度不 宜过多，否则制造维修困难。b、需要一套液压系统，增加了设备的投资。比较这三种平衡装置，为了满足轧件的精度以及基建投资的要求，决定采用弹簧 式平衡装置，它结构简单，基木能够满足开坯轧

32、机的工作要求。2. 3.4机架的形式的确定在轧制过程中，被轧制的金属作用到轧鶴上的全部轧制力通过轧鶴轴承、轴承座、 压下螺丝及螺母传递给机架，并忖由机架全部吸收再传递给地基。也就是说轧钢机架 是工作机座的重要部件，轧鶴轴承及轧鶴调整装置都安装在机架上。机架要承受轧制 力，必须有足够的强度和刚度。根据轧机形式和工作要求，轧钢机架分为开式、闭式和半闭式三种。其中，闭式 机架是一个整体框架，具有较高的强度和刚度。闭式机架主要是用于轧制力较大的初 轧机、板坯轧机和板带轧机等等。对于板带轧机来说，为了提高轧制精度，需要有较 高的机架刚度。对于某些小型轧机或者线材轧机，也往往采用刚度较好的闭式机架， 以获

33、得较好的轧件质量。采用闭式机架的工作机座在换银的时候轧银是沿其轴线方向 从机架窗口中抽出或装入。这种轧机一般都设有专用的换楹装置。开式机架是由机架木体和上盖组成。它主要是用在横列式型钢轧机上，其主要的 优点是换楹方便。开式机架的不足之处在于刚度比较差。影响开式机架的刚度和换银 速度的主要因素是上盖的联接方式。常见的上盖联接方式有五种。1、联接的开式机架，机架上盖（上横梁）用两个螺栓与机架立柱联接。这种联接方 式结构简单，但是因为螺栓比较长，变形大，机架刚度较低。此外，换醍时拆装 螺母较费时；2、立销和斜楔联接的开式机架，其换醍比螺栓联接方便；3、套环和斜楔联接的开式机架，与上述两种形式比较，取

34、消了立柱和上盖上的垂直 销孔，用套环代替螺栓或圆柱销。套环的下端用横销较接在立柱上，套环上端用 斜楔把上盖和立柱联接起来。这种结构换辗比较方便。由于套环的断面可大于螺 栓或圆柱销，轧机刚性有所改善；4、横销和斜楔联接的开式机架，上盖与立柱用横销联接后，再用斜楔楔紧。其优点 是结构简单，联接件变形小。但是，在楔紧力与冲击力作用下，当横销沿着剪切 力断面发牛变形后，拆装比较困难，使换辗时间延长；5、斜楔联接的开式机架，与上述各种形式的开式机架相比有以下优点：上盖弹跳值 小；联接件结构简单，联接坚固；机架立柱横向变形小，机架立柱上部被斜楔和 机盖止口紧紧挤住，大大减少了立柱的横向变形。由以上可知，斜

35、楔联接的开式机架，除了换银方便以外，还具有较高的刚度，故 称为半闭式机架。这种机架使用效果较好，得到了广泛使用。值得一提的是，这个课 题所选用的就是半闭式机架。3主电机容量的选择3.1轧制力的计算3. 1. 1轧辐主要尺寸的确定压下量 a/? = 120-90=30 mm ；咬入角a二20° 所以cos6z = 0.9397；轧鶴鶴身直径d=二一=500mm(3. 1)1-a 1-0.9397轧辘长度l根据实际工作情况，取为l=1500mm ；轧辘辘径的直径d和长度1: 一般近似的认为轧辘轻径的直径与轻身的直径存在 如下的关系：d= (0.50. 55) d(3.2)所以 d=0.

36、5x500=250mm；而且 1 与 d 的关系是%二(0.831.0)取 1=250mm；梅花接轴的轴头直径dt=d- (1015)(3.3)代入具体数值d1 =250-10=240/mn；3. 1.2孔型布j表3. 1压下规程单位：mm道次1120903018ii134983621.6iii108684024注：饥=(0.55-0.6)« a/?根据压下规程，设计孔型如下:图2. 2孔型布置图3.1. 3轧制力计算考虑到工作的环境温度是1050°c,又是线材轧制, 于热轧型钢轧机和线材轧机)计算平均单位轧制力。pm= (1+m) (k+ riu)式中ni-考虑外摩擦对单

37、位压力的影响系数；k-轧制材料在静压缩时变形阻力，mpa；-轧件粘性系数，心隘2；u-变形速度，s"。in, k, ，u的计算公式计算系数加所以选择艾克隆德公式(适用(3.4)1.6丁7?(力()-/q) -1 2(代)-肉)m =(3.5)式中“-摩擦系数，对于钢轧辗“=1.050.0005 t, / = 0.8(1.05-0.00057), t 为轧制温度；h(), h-轧制前后轧件的高度，mm ；r-轧辗半径,wn ;代入具体数值，得对于硬面铸铁轧鶴1.6x0.5xj500x(108-68)-1.2(108-68)m = 0.36108 + 68计算变形阻力kk = 14-o.

38、ok 1.4+wg.)+ 叫伽)+0.3w(c)*9.8(3. 6) 式中t-轧制温度，°c；w(c-碳的质量分数，%；叫附-猛的质量分数，%;w©)-辂的质量分数，。代入数值，得k = (14-0.01/)l4 + 0.2%x9.8 = 47.9计算轧件粘性系数 =0.01(14-001加(3.7)式中c-考虑轧制速度对的影响系数，当轧制速度小于6时，c取1.0 带入具体数值：ju= 1.05-0.0005 x 1050=0.525 ；77=0.01(14-0.01x1050)x1 = 0.035 ；带入公式(3.4)得第一道次pm =(1 + 0.0.228)(47.9

39、514 + 0.035x0.525) = 58.9 mpa ；第二道次pm = (1 + 0.210)(47.9514 + 0.035 x 0.525) = 58 mpa ；第三道次pm = (1 + 0.277)(47.9514 + 0.035 x 0.525) = 61.257 mpa。在三个轧制道次中，第三道次平均单位压力最大。轧辘与轧件的接触弧水平投影长度1, mm,可近似的认为l = /rah；£ = 4rah =250x30 = 86.6 mm ；l2 = yjrah =250x36 = 94.8 mm ；/3 = jrah =250x40 = 100 mm ；那么，轧制

40、力pp =pjb“(3. 8)；a = 58.9x 106 x 134x86.6 = 6834996 n ；p2 =58xl06xl08x94.8 = 593827.7 n ；p； = 62 x 106 x 104x 100 = 644800.00 n。3.2电机轴上力矩计算轧制力的力臂a的计算(3.9)；d ra = sin d2式中0二丄q, q为轧制时的咬入角;2咬入角 a、a - arccos(l 一 曽)0=02=03=19.999 °十分接近20°跟前面的计算吻合sind500a, = a.-sin b =0.1736 = 43.41 mm ；1 - 3 2 2

41、轧制力矩pamz =pa(3.10)；mz = 683499.16x43.41xl03 = 29670.70；m二2 =593827.20x43.41x1()7 =25778 n加； =644800x43.41x10- = 27990.77 n m ；摩擦力矩m/,其屮“ = 0.03 (根据胶木瓦轴选取)mf = 0.03 x 250 = 7.57v>m轧辘轴承处的摩擦阻力矩,mk =mz +m/(3.11)；= 29670.70 + 7.5 = 29678.27v m ；mk2 = 25778 + 7.5 = 25785.57v m ；mk. = 27990.77 + 7.5 = 2

42、7997.5n m.3.3主电机选择轧制速度nh =(3. 12)；h ttd代入具体数值，车l制速度nh =- = 80a/龙500/min电机功率nmd55981.59.375+ 527 + 90 + 0 = 6588.369550切27990.768x809550x2x0.85= 1380 kw (圆整)查电机手册选择z）12%0_6电机（基速750 /.n，功率1800kw） n” =1800kw >n 满足条件75（）速比 i = = 9.375；80主电机轴上的力矩式中m/2附加摩擦力矩；(3. 12)；(3. 13)；mj227997.59.375= 527 n m(取 0

43、. 85)m如空转力矩mk(>n = (0.03 一 0.06) mer ； mk(>n = 0.05x1800 = 90/v m ；动载力矩则伽 由于轧件长度很长，所以动载力矩很小，忽略不计 带入具体数值得59341 4md= +527 + 90 + 0 = 6946.75 w加（第一道次）；°9.375m卫空+ 527 + 90 + 0 = 6116.3 n加（第二道次）；19.375m 55981.5 + 527 + 90 + 0 = 6588.36 n m （第三道次）；9.3754主要零件的强度计算4. 1轧辐的强度计算轧楹的破坏取决于各种应力（其中包括弯曲应力

44、，扭转应力，接触应力，由于温 度分布不均匀或者交替变化引起的温度应力以及轧楹制止过程中形成的残余应力等） 的综合影响。具体来说，轧楹的破坏可能由以下三方面原因造成：1、轧醍的形状设计不合理或设计强度不够。例如：在额定负荷下，轧辗因为强度不 够而断裂或接触疲劳超过许用值，使楹面疲劳剥落等；2、辘的材质、热处理或加工工艺不合要求。例如：轧醍的耐热裂性、耐粘附性及耐 磨性差，材料中有夹杂或残余应力过大等；3、辘在牛产过程中使用不合理。热轧轧辗在冷却不足或者冷却不均匀时，会因为热 疲劳产牛楹面热裂；冷轧时的事故黏附也会导致热裂甚至表层剥落；在冬季新换上的 冷轧楹突然进行高负荷热轧或者冷轧机停车，轧热的

45、轧鶴骤然冷却，往往会因为温度 应力过大，导致轧辘表面剥落甚至断辘；压下量过大或者因为工艺过程安排不合理造 成过负荷也会造成轧楹破坏等等。4、棍抗弯断面系数比较大，即轧棍有很大的刚性。因此，轧制时由轧棍承担弯曲力 矩。可以只计算轧楹楹身中部和楹颈断面的弯曲应力。图4. 1轧規弯曲应力图由于2-2截面与1t面面积 接近，现在只校核1_1 > 3-3断面的应力o 1-1面只承受扭转力矩作用，所以r、c 0昭(4. 1)3-3截面除了受到扭转力矩以外，同时还有弯曲力矩作用,(4.2)(4.3)根据第四强度理论：a = ver2 +3r2 < a(4. 4 )式中p第三道次的轧制力；i_，d

46、3_3 -1-1, 3-3 断面的直径；c-1-i,断面至支反力£处的距离；2心一许用弯曲应力；42机架强度的计算斜楔联接的开式机架，用于三馄式型钢轧机。在这种轧机上，一般来说，当中上 辗轧钢时，中下辗就不扎轧钢了。相反，中下幅轧钢时，中上馄就不轧钢了。由于轧 件在中上馄轧制时与中下馄轧制时基本相同，在进行机架刚度计算时，只考虑一种情 况。为了简化计算，假设机架上只作用两个大小相等、方向相反的垂直力r,而通过 斜楔作用，在机架上盖和u形架上，述作用着一个反作用力f。力f可以分解为水平 分力x'和垂直分力y'。此外，通过机架上盖止口的作用，在机架上盖和u型架上， 作用着

47、静不定力x。静不定力x的大小。可根据止口处变形谐调条件提出。止口处的 变形谐调条件可以用以下公式表示=-2(/；+/2)(4.5)式中e-机架材料弹性系数，e=1.735xl05；.齐一由于u形架立柱挠曲，一个立柱在机架上盖止口接触处的变形；花一由于u形架下横梁挠曲，一个立柱在机架上盖止口接触处的水平位移;a机架上盖止口处原始间隙（对于新机架即为配合间隙）；x机架上盖止口处静不定力；f3 机架上盖断面面积; 利用材料力学公式求出齐和£后，代入式，得t/ 、/x2/1rf cfcmef cc elr-cel.+ -l.< 2丿2丿2一 3 k丿丿+ (0 -e + c mjr1

48、+仏+玺1 i2 3z2式中厶立柱的惯性矩；r-作用在机架上的垂直力；加-斜楔空斜角的正切,&为立柱斜楔孔斜度;e 作用力£对立柱中性线的距离；2幺一力7对立柱中性线的距离；i.力x对下横梁中性线的距离；c 力x对下横梁中性线的距离；c-立柱凸台对下横梁中性线的距离；右一下横梁惯性矩；厶一u形架两立柱中性线距离；轧件在中上辘轧制时，机架的上盖和u型架的受力情况，如图4. 2所示。图4. 3中上辗轧制时u型架的弯曲图rmd = xl2+-(e-e)-x'c'(4.6)e=350mm； 0二 15； e二200inm； c二850mm； c'二2500ii

49、iiii； /2 =2700mm；1250mm；人二 1600mm；bh3jr（12（矩形）；（圆形）b处的危险断面ii - ii处的受力情况l3/2100图4. 6 ii-ii处的受力分析图190250450图4. 7 i - i处的剖视图图4. 8 ii-ii处的剖视图100xioox280 320立柱处b的惯性矩280 3203 _12-下横梁惯性矩彎竺-響-誉 7593750-2155132.56-673380.75 = 4763236.69危险断面静强度较核6产眷+筝；心=260500;肌=牛；mb = x（l2-c）-e； ”产匕截面bb强度满足要求。查表：材料 zg35, ah

50、= 490mpa ； cr = 39.2 j 49mpa 对于机架横梁有：y 严（4.7）代入具体数值，得:(qqaa (300 x 205-必=心 300)x 450一2丿280、2丿i300 x 205 -(1 qf) a i(450-300) 205 -、2丿z190、x-(450-300)= 192+ (450-300) 205-立柱校核旳=彳=丄x2700 = 1350, i=l+a2y (平移轴公式) 2 2等+ 4訓+辔+空儿+等+劲3%,冬，冬各个小块图形的轴与每个小图形的轴距离。4. 3轧辗轴承的计算轧馄轴承的工作特点：工作负荷大；转动速度差别大；工作环境恶劣；轴承所承 受的

51、大小，方向和性质是选择轴承类型的主要依据。根据载荷大小选择轴承时，由于 滚子轴承中主要是线接触，宜用于承受较大的载荷，承载后的变形也小；而球轴承则 主要是线接触，适宜用于承受较轻的或中等的载荷。考虑到轧机的工作特点，选择滚 子轴承。轴承又受到的是纯径向载荷，所以选择胶木瓦滚子轴承。计算省略。4. 4齿轮座的计算齿轮座是用来将电机的扭矩传递给轧馄。主要尺寸计算如下: m1 qd=乙=x25 = 519.6mm(4.8)1 cos0 i cos 30°式中0齿倾角，增大齿倾角能使传动平稳运转，而且噪音小，并且能提高齿轮的 弯曲强度，但降低了接触强度，滑动磨损增大。通常，对人字齿取0 =

52、25'-30°。这里，取 0 = 3(/。中心矩的计算：(4.9)(4. 10)° =丄 mw(z1+z2) = -xl8x(25 + 140) = l 485mmd2 =2a -d、=2x1485 -519.6 = 2450.4mm齿宽系数:齿宽系数是用来表示齿轮传动的宽度尺寸和径向尺寸的比例，（pa=-。闭式传动 a常取© = 0.4 ,所以 b = d © = 1485 x 0.4 = 594“。齿顶圆直径：dn -么 +2九=1485 + 2x18 = 1521加加；ulifl佥=d2 + 2mn =2450.4 + 2x18 = 248

53、6.4mm齿根圆直径：（if、= £ 一2.5mn = 519.6-2.5x18 = 474.6mm= d2-2.5mn = 2450.4-2.5x18 = 2405.4mm轮齿的受力分析：一般习惯上，对齿根计算弯曲疲劳强度，对齿面采用接触疲劳强度。小齿轮传递的扭矩：7； =95504(4. 11)式中人一输入的功率，kw;厲-齿轮的转速，久;询。代入具体数值7； =9550罟 = 214875n”圆周力：(4. 12)径向力:cos 0q77昨二腐以0 =时x0.36 = 343肋为压力角）轴向力：fa = fttgfi = 827 30 = 417 n正压力：fn =e=竺=1016.0ncos a cos p cos 20 cos 30 0.866 x 0.942兀10.7tan 71.3° + tan 20: ) + 140 (tan 222 + tan 20°)齿面接触疲劳强度计算:_ 77 7