钢板校平机设计

1、青岛农业大学海都学院本科生毕业论文（设计）题 目_钢板校平机设计_姓 名：_系 另_工程系_专 业：_机械设计制造及其自动化_班 级：_学 号：_指导教师：_吕宝君_2011年6月18日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确 标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及 已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。论文（设计）作者签名：_日期：_年_月_日毕业论

2、文（设计）版权使用授权书本毕业论文 （设计） 作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论 文 （设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权 青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设 计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相 关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。论文（设计）作者签名：_日期：_年 月 日指导教师签名：_日期：_年 月 日摘要.错误！未定义书签。Abstract.错误！未定义书签。1绪 论.11.1平行辊式校平机国内外现状.11.

3、2钢板校平机研究的内容和意义.12校平机总体方案设计.32.1反弯校平的基本原理. . .32.2校平机的工作原理和压下方案选择.43传动系统的设计.83.1传动系统参数计算.83.1.1结构参数的确定.83.1.2力能参数.93.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算.144校平装置设计.184.1液压压下系统设计.184.1.1液压压下系统的组成. .1 84.1.2液压控制系统工作原理. . .184.1.3液压压下系统部分参数计算.204.2辊子材料选择及强度校核.224.2.1辊子材料选择.224.2.2辊子强度校核.234.3轴承的选择及润滑. .264.3.1轴承的选择.

4、.264.3.2轴承的润滑. .275结论.29参考文献.30致谢. .31I钢板校平机设计摘要针对钢板校平机的使用要求，本课题完成了钢板校平机的结构设计。所设计的校平机采用了 异辊距辊系技术、弯辊技术、液压压下加压方式。异辊距辊系技术的应用缩短了空校区，从而使 补校工作明显减轻；弯辊技术的应用使校平机在工作时可使校平工作辊产生一定量的曲率以抵消机架的弹跳，并可有效改善板材的横向板形；液压压下加压方式实现了动态辊缝调整，提高了钢 板的校平质量，使校平机运行更加平稳，并可实现过载保护。关键词：钢板；校平装置；异辊距辊系；弯辊技术；液压压下2Steel Leveling Machine Desig

5、nAbstractAccord ing to the use of steel leveli ng mach ine, this task completed steel level ing mach ine desig n. The steel leveli ngmach ine adopts the roll of tech no logy, from roll bending roll tech no logy, hydraulic press pressure mode. Differe nt fromthe roll system tech no logy roll applicat

6、i on shorte ned empty campus, thereby sig ni fica ntly reduce con ti nuati on schoolfor work, Bending roll tech no logy applicati on makes leveli ng mach ine work can make leveli ng work roll produce a certain amount of curvature to offset the frame, and can effectively improve the bounce of the lat

7、eral plate shape, Un der thepressure of hydraulic pressure means to realize the dyn amic roll gap adjustme nt and improve the quality of steel, leveli ngleveli ng mach ine worki ng more smoothly, and can achieve overload protecti on.Key Words: steel plate;leveli ng mach ine;differe nt from the roll

8、system roll;bending roll tech no logy;hydraulic press青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）11绪论1.1钢板校平机国内外现状平行多辊薄板校平机国内外发展很不平衡，国内基本上还停留在传统的手动调节及机 械传动方式，位置精度只有土0.5mm，而国外已经实现了计算机电液自动控制，位置精度 已经达到0.1mm且有良好的人机界面，便于现场工程师操作 。在中国销售高精度薄板校平机的公司主要有三家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公 司和美国的IOWA精密工业公司，后两家公司校平机都作为卷板材加工流水线工序设备，而瑞士海莫乐公司作为专业校平机制造公司， 性

9、能最好。 它采用液压系统来控制校平机的 辊缝， 公司产品广泛应用于汽车、建筑玻璃、精密仪器仪表和工具等领域。这三家的校平 机都能实现计算机数字控制（CNC）,而且海莫乐公司校平机能自动感应压应力， 采用双闭 环控制， 实现了智能化，但价格不扉， 一台20-30万美金。国内的情况是：北京机械工业自动化研究所机器人工程中心开发的一套开卷、矫平剪 切、堆垛生产线技术中，矫平机能实现计算机数字控制，但校平机的间隙调整由标尺指示，并没有采用闭环控制，所以位置控制精度仅有土0.5mm生产制造公司有国营西北机器厂、 富地机械、山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂、无锡梅里精品机械和湖北重型机器集团， 前后辊缝间距

10、全部采用手动机械调节，位置精度仅依靠蜗轮控制。所以产品的校平精度不 高，不能应用在精矫工序。由湖北重型集团有限公司同华中理工大学威奇数控公司合作开发的辊式板材校平机 系列，经过多年的完善和发展，在理论上和实践上形成了较成熟的体系。结构上，采用机 械传动和液压传动相结合的方案，并重点加入了液压垫这一专利技术，使得设备结构更为 紧凑，精度高，噪声低，控制方便，不仅提供了良好的交互环境。而且在实时性和预警上 也对液压、机械和电气各环节实现了全面管理。整套控制系统由一台工控机和PLC组成,校平精度也达到了0.1mm4。1.2平行辊式校平机研究的内容和意义随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到

11、板形在生产与市场销售中的重 要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部 鼓包等。这些缺陷往往在板材轧制、热处理、校平、冷却过程中形成，往往是由于温 度、辊形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的。若将板带看作由无数条纵向金属 纤维连结而成的材料，则不良板形材料中内应力的出现，正是因相邻纤维间存在长度差之 故。由于邻近纤维间的相互制约，长纤维受压应力，短纤维受拉应力。因此，板带横向厚 度差与板形有着密切的关系。横向厚差大的板带，一般板形都不好，青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）2但因只需几微米的横 向厚差，即可造成明显的板形缺陷。因此，有些横向厚差很小

12、的材料，板形也完全有可能 不符合要求。随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升，同时对板材的质 量要求也在大幅提升。 只有有了好的材料， 才能加工出好的产品来。 因此这些变形如果得 不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精 密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻。对于薄板，平行多辊校平机应用最广，技术也最成熟。这种校平机克服了普通压力校 平机断续工作的特点，成倍地提高了校平效率，使校平工序得以进入连续生产线，而且可 以达到很高地校平精度。本课题研究的也就是平行辊校平机。当今世界上先进校平机技术快速发展，板材校平机正向重型化、全液压、自

13、动化过渡。 平行辊校平机在板材加工方面应用广泛，但从国内现状可以看出，高精度的液压多辊 薄板校平机（位置精度0.15mm以下）国内还相当缺乏。因此，本课题的研究具有十分重要的 意义。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）32校平机总体方案设计2.1反弯校平的基本原理在压力校平机、辊式校平机、斜辊式校平机和拉伸校平机中，轧件都是经过反向弯曲 后校平的，而轧件的弯曲状态可以用曲率表示，在轧件的弹塑性弯曲变形过程则可以用曲 率的变化来说明。轧件在校平过程中的曲率变化：1） 原始曲率 轧件在校平前的曲率称为原始曲率，以 -表示。（图2.1a）。r是轧ro件的原始曲率半径。弯曲的方向用正负号表示，女口

14、 +丄表示弯曲凸度向上的曲率，-丄则roro表示弯曲凸度向下的曲率，而轧件的平直段用 丄=0表示。ro2）反弯曲率 轧件在外力矩M乍用下强制反弯的曲率称为反弯曲率，以 丄表示。在压P力校平机和辊式校平机上，反弯曲率是通过校平机的压头或辊子的压下来获得的。反弯曲 率大小的选择是决定轧件能否被校平的关键。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）4图2.1弹塑性弯曲时的曲率变化a-弯曲阶段；b-弹复阶段3） 总变形曲率 它是轧件弯曲变形的变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和，以-表示，即：1 1 1_=_+_rcr。使用上式时，应将曲率的正负号代入。原始曲率与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时符

15、号相同。4） 弹复曲率它是当外力矩去除后， 轧件在变形内力形成的弹复力矩M作用下弹性恢 复的曲率变化量，以1表示。Py15） 残余曲率 它是轧件经过弹复后所具有的曲率（图2.1b），以-表示。如轧件被校r平，则1=0,如轧件未被校平，在辊式校平机上，前一辊的残余曲率将是下一辊的原始曲r率，即丄二丄，式中i指辊数。riJr。丿i +残余曲率1是反弯曲率与弹复曲率的代数差：丄=丄-丄，显然欲使轧件校平，则必rr P %青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）5须使残余曲率1=0,由上式得：丄=丄，此式是一次反弯校平时（压力校平机）选择反弯r11 y曲率的基本原则。2.2校平机的工作原理和压下方案选

16、择平行辊校平机属于连续性反复弯曲的校平设备，这种校平机克服了压力校平机断续工作的缺点，使校平效率成倍提高，使校平工序得以进入连续生产线。金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所 残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留 弯曲必然会一致趋近于零值而达到校平目的。因此平行辊校平机必须具备两个显著的特 征：第一，具有相当数量的交错布置的校平辊以实现多次的反复弯曲；第二，压弯量可以 调整，能实现校平所需要的压弯方案。下面以5辊校平法用图形表示如图2.2所示：图2.2 5辊校平法平行多辊校平机的压下方案有三种，最小压弯递减方式，即校

17、平机每个辊的压下量 都可单独调整的假想方案。校平机上各个辊子反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一 辊产生的最大残余曲率，使之变直。最小残差递减方式，即使具有不同原始曲率的轧件 经过较少次数剧烈的大变形反弯，以迅速消除其原始曲率的不均匀度，然后按校平单值曲 率的办法加以校平的方案。线性递减方式。其中最常用的是线性递减方式，薄板校平多 采用这种方案，也是本文讨论的方式。这种方式的特点是：从第二辊（第一个上辊）到最后第二辊（最后一个上辊）的压弯量按线性递减，最后第二棍的压弯曲率一般为弹性极限曲率， 前面第二辊的压弯曲率则不受严格限制。由于这种压下方式多用于薄板材校平，故第二辊 压下曲率都较大。工业

18、生产中采用这种方案的多辊校平机的辊数一般都较多，有11、13、17、19、21、23辊等，同时辊径要尽量小，这样使板材得到较大的变形，变形愈大愈有利 于消除波浪弯。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）62.3辊系方案的确定平行辊校平机发展历史较长，辊系结构形式很多，且主要与用途和校平质量有关。这 里介绍几种典型辊系，如图2.3所示。图2.3典型辊系辊系a是上辊组平行升降的辊系， 主要用于热校平厚板、 粗矫板材和在展卷机后平整 带材等工作；辊系b有所改进，两端辊单独调整，有利于中间各辊加大压下，也有利于两 端辊的咬入及提高校平质量，主要用于热校平板材。辊系c是一种灵活性较大的多用途辊系，上辊

19、可以调成平行升降、单向倾斜和双向倾斜等形式。第一个用途同图a,第二个同图d,第三个用途为可以进行反复及双向咬入的校平。辊系d是按线形递减压下的板材校平辊系。辊系e是型材校平的常用辊系，各上辊单独调整可以采用各种压下方案。辊系f是校平板材的辊系，带有支撑背辊，它有两个作用：一，校平宽板时辊子太长，刚度不够， 用支撑辊来保持工作辊的刚度；二，校平薄板时要消除波浪需要用支撑辊来改变工作辊的 凸度。这种辊系也称为四重式校平辊系。辊系g比前一种增加一排中间辊，由于支撑辊多 为盘形，长期工作中使工作辊表面被压出痕迹，这时若校平工件的表面要求光亮，而辊面 压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕。故用中间

20、辊隔离上述压痕的传递。这种 辊系也称为六重式校平辊系。除这些典型辊系外，近代新研制设计了不少性能更好的辊系。不过它们都是在已有的 辊系基础上的改进。如图2.4所示的异辊距辊系，特点就是加大了入口侧的辊距，以减少 入口侧各辊的压力，尤青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）7其可以减少第3辊的断轴事故。同时还追求等强度设计的理想状态。 随着校平力的逐渐减小，向着出口侧逐步也减小了辊距尺寸。它由于空矫区（不产生校平 弯矩的区间）比较短，可以明显的减轻补矫工作。即用缩短两端辊间距的办法使工件头尾青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）8经历正负两次短距离的反弯，可以使空矫区成倍缩短。空矫区的缩短将会

21、使校平质量提高 及补矫工作减轻。同时各辊校平力也有了很大的改善。图2.4 9辊式异辊距校平辊系以上分析比较可以看出，辊系f比较适合校平薄板材，故选择这种辊系。另外可以适 当缩短两端的辊距，以减小空矫区。同时设计成异辊距类型，使性能更好。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）93传动系统的设计3.1传动系统参数计算3.1.1结构参数的确定1、辊数的确定选择辊数的原则是在保证校平质量的前提下，使辊数尽量少。对于薄板校平机，由于b/h比值很大，原始弯曲曲率较大，以及瓢曲和浪形的二维形状缺陷严重，应减小辊距以 增加板材的弹塑性弯曲变形，但由于辊距不能选的过小，故要增加辊数。在表11-31 中确定辊数

22、。为此需计算校平机最大负荷特性Wx:WX=Sbmaxhmax（3-1）二s钢板屈服极限，bmax-钢板最大宽度，hmax钢板最大厚度设计任务要求，校平机典型钢种为1Gr18Ni9Ti，经查询，知其二S_ 250MPa，现取s= 300MPa；另外钢板规格为b =1450mm，取bnx= 1500mm；h = 4 mm，取hmax二5mmo62故Wx=30010J5 0.005NM = 36450mm，由表“七得知辊数取13。又根据经验数 据知辊数取11即可。2、辊径、辊距与辊长的确定图3-122知校平最佳区域中，单位厚度辊径值满足 仃6/ W9270/；s。因为s =300MPa，故10.16

23、兰dH兰30.9，又因为d DH，H =4mm，故40.64 W D兰123.6， 所以可以取辊径D=90。支撑辊辊径应取大一些，取为 门100。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外，只要条件允许，辊颈直径和辊身的过渡圆角均应选大一些。根据公式d二（0.4 0.55）D和丨=（2 3）d可以确定工作辊辊颈直径d0.4D40mm和辊颈长度h =2.5 40mm = 100mm,辊距P八D（其中-=1.11.2，压弯量单独调 节时取较大值，集体调节时取较小值，D为辊子最大直径）。所以青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）10P = 1.1 123.6mm = 13

24、5.96mm再从表11-32中由WX-36450N M知辊距160mm比较合适。下面根据以往经验数据及已有变辊距校平机做参考，确定各处辊距如图3.1所示：图3.1本校平辊系各辊距大小辊长L =Bmaxa =1500 200= 1700mm（Bmax 1000mm时，a = 50 200mm；Bmax1000mm时，a = 200 350mm）3、支撑辊的确定前面已经确定支撑辊直径为 门100。下面确定支撑辊的布置方式和相关尺寸：由于上面所设置的辊距较小，同时工作辊辊径与辊身比值处于中间，既不大也不小，故这里考虑采用垂直布置方案。为了调整工作辊的挠度，有效地消除板带的局部瓢曲或单、 双边浪形。这

25、里采用多段支撑辊校平方案。其各段支撑辊可以单独调整压下，沿工作辊长 度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘或中部的板形缺陷。具体布置形式如图3.2所示。与工作辊一样，我们可以得到支撑辊辊颈直径为d2=0.4 D 40mm和辊颈长度l2=1.5 d2= 60mm 3.1.2力能参数1、确定压弯量并计算校平力1）压弯量青岛农业大学海都学院本科毕业论文(设计)11a消除双边浪形 b消除中间瓢曲 c 消除单边浪形前面已经确定压弯方案选择线性递减压弯方案，现首先确定入口及出口处的压弯量：已知校平机为11-90/的00 1700类型。工件尺寸为B H 450 4，代表钢种为1Gr18Ni9Ti取苴s

26、=300MPa, E =200000MPa。该方案中规定变形大致范围为C5。S 包含C0和CW，工件通过第二辊后，C0方 向趋同，但是C0中包含最大和最小的弯曲状态，而最小的C0，要使这个C0在反弯之后也获得一种与其他C0相差不多的弹复能力，就必须采用加大的CW一2Mmax。由于Mmax=1.48，故取CW=21.48 = 296。假设钢板原始的弯曲最大为C。=5，则第二辊后 的弹复曲率比为Cf2=M = 1.5 -0.5/C% = 1.5 -0.5/7.962=1.49其残留曲率比为CC2= CW2-Cf2=2.96-1.49 =1.47这个CC2 1，需用弹塑性挠度计算法。由公式1-165

27、知：W2 =、行29 2其中2=1.5 0.5/C% =1.49乞=(20CC2T8CC2+2CC2)/(9CC2_6&2+1)=1.30所以；W2二 f2 C2=279青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）12出口压弯挠度:;wio =-“- 0-32所以入口压弯量为：2=2W2=1.78，出口为ro=2、：t=0.64由于辊数为11,那么上辊组的倾斜度为：tan半2g 2厲)_4( %2 t)n -2)p/2(n -2)p所以=arcta n 0.002087 = 0.1196由、；2=1.78,、.10=0.64,tan =0.002087，二八2得表3.1如下:表3.1各辊子

28、压弯量62=1.78W2=2.793 =1.59冠W3 =2.486 =1.43衣W4 =223乞=1.27W5 1.98電=1.14&W6 =1.780 =1.00礼7=1.56烷=0.88冠W8= 1.38=0.76礼9=1.19610= 0.64国W10=1.00图3.3为第2到第10辊每个辊子的压弯量，从这个图中明显地看出压下方式为线性递减压下:：；W2 =- W2:;t= 2.7921S=0.893EH4(0.89-0.32)9 121.4二0.002087青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）13青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）142）校平力查图3-14得Cw2=

29、 2.79CW3- 2.48CW4-223CW5=1.98=1.78,CW7 =1.56,CW8 =138, CW9 =119,CW1O =1得各个辊子处的弯矩为：M2= 2.60 103N M,M3= 2.57 103N M,33M4=2.54 10 N M,M5=2.49 10 N M ,M6=2.43 103N M , M7=2.35 103N M ,33M8=2.24 10 N M,M9=2.08 10 N M,M10=1.81 10 N M2 Fi=2（M2MiMi 1）Mt计算后（其中Mt前面已经给出P计算式子）求出校平力为:F1=32.5KN,F2=97.1KN, F3=139.

30、4 KN, F4= 150.2KN , F5= 159.2KNF6= 168.7KN ,F7=171.9KN,F8=173.0KN,F9=163.4KN,F10=116.3KN,F11=36.9KN2、轴承压力计算校平辊所承受的校平力直接作用于轴承上。机架结构采用简支式结构。如图3.4所示为辊子轴承受力分析图：dIo丁FaFbOOCW6根据公式MtBH1450 52300 =1.813 103N M和Mi二Mt(1.5-0.5 C：按连续梁的三弯矩方程式青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）15d_oHibPO_O_F图3.4校平辊轴承受力图青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）16轴承受

31、力总和为Fr=FcF叮取a = b，那么各个辊子两端的轴承受力大小可以计算如下:Fai= Fbi= Fl 2= 16.25KN , Fa2二Fb2二48.55KN , Fa3二Fb3= 69.7KNFa4= Fb4=75.1 KN ,Fa5= Fb5= 79.6KN , Fa6= Fb6- 84.4KN, Fa7= Fb7= 85.95KNFa8= Fb8= 86.5KN ,Fa9= Fb9= 81.7KN , Faio= Fbio= 58.15KN ,Faii= Fbii= 18.45KN所以 二Fau Fbu = 1408.6KN3、校平辊转矩计算校平辊在校平力作用下所需克服的阻力包括轴承

32、摩擦阻力、辊面与工件间的滚动摩擦阻力及工件的塑性变形阻力。下面分别求这两个力1）轴承摩擦阻力前面已经确定机架结构为简支结构，那么根据下面公式2即可求得该摩擦阻力：_3Tm =（fd）F=（0.00080.008 50 101408.6 103N M 1408.6N M2己2其中f为工件与辊面的滚动摩擦系数，板材为f -0.0002 0.0004;高温板材为f =0.0008;为轴承摩擦系数，尼龙轴承=0.02 0.03;青铜轴承J=0.03 0.05;滚 动轴承二0.005 0.01。d为轴颈直径。2）工件塑性变形阻力：nn 4Tj = Ji= R- uJi2 2其中-Ji是第i辊处的转矩，是

33、第i辊处的校平变形能这里3八(1 -i)2? 丄(1- J(32)-i4其中 7 可由下式子计算：叫二匹;爲45 0.005(300 106)2N M/M =543.75N M/M 6 6210那么FaFa +bF厂尢FFa F严F青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）17从而根据上面给出的公式求得每个辊子处的校平变形能为进而求得工件塑性变形阻力为Tj-0.045 （1998.08 1539.3252.66 0）N M =304.18N M3）总转矩上面两个阻力求出之后，相加即得总转矩T =TmTJ=1408.6 304.18 =1712.8N M4、校平功率为了使校平机适应生产线，速度取生

34、产线速度v = 1.25m/s。又因为有支撑辊，校平机传动系统效率可取为二0.72。那么计算到电机处的驱动功率为3.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算1、减速机的选择主传动系统中，减速机除有减速作用以外，还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称 为假速分配器。它有三种主要形式：圆柱齿轮型、圆柱一圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形 式中每种分为单、双、三、四支等结构。在辊数大于7的校平机上，不宜使用单支减速分配器。这是因为传递的总扭矩大，齿 轮座是齿轮尺寸也大，使齿轮座出轴的间距很难与矫正辊间距相适应，因此，在辊式钢板 矫正机上，大多使用多支的减速分配器。这样也可以使齿齿轮座的载荷均匀。由于本校

35、平机中第二辊的校平扭矩最大，因此对该辊要尽可能由减速机的一根出轴经 齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷。为适应矫正机在连续机组中的安装，将矫正机设 计成可以双向进料的=2二1998 .08 N M / M=4 =1189 .43 N M / Mj6=598.00N M /Mj8=181 .58 N M / M二1539.32N M / MiJ5二849.27N M /M二351.21N M /M二52.66N M / MTvR1712.8 1.250.72 0.045=66.1KW青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）18结构。这时，矫正机另一端的第二辊也又减速机的出轴直接传动。那 样，减速

36、机中心距和A应等于齿轮座两边第二轴之间的距离A3，如图3.12所示：青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）193.5减速分配器和齿轮座示意图A3值受齿轮座最大中心距A2的限制，A2是按校平辊最大中心距A和万向连接轴的长 度以及连接轴倾角不超过6的条件来确定的。前面已经算得，第一辊和第十一辊中心距为615mm故这里A =615mm。2、电机的选择前面求得驱动功率为N -66.1KW。综合考虑机械负载特性（恒功率），断续周期工作 制，无调速要求，有过载能力。工作条件：冶金用，所以灰尘和渣子较多，温度较高等工作条件，选择负荷率为0.8那么PN二KW =82.6KW0.8选YIR系列起重及冶金用三相

37、异步电机：（重型FC%=40%从表16183中查得，型号：机座号：315M n = 720“mi n, PC=90KW3、联轴器的选择万向联轴器的计算转距：Tc=T KnKhK -： K ,Tn（N m）TjTf（N m）式中Tn万向联轴器公称转距（N m）Tf万向联轴器的疲劳转距（N m）T万向联轴器的理论转距（Nm工作机齿轮座减速分配器1bi-VN青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）20T =9550PWnPW驱动功率KWn-万向联轴器的转速r/mi nKn-万向联轴器的转速修正系数Kh万向联轴器的寿命修正系数K目一一万向联轴器的两折角修正系数K.载荷修正系数载荷均匀； 工作平稳时K：

38、 . =1.0;载荷不均匀时； 中等冲 击K： . =1.1 1.3;较大冲击载荷和频繁正反转时K：. =1.31.5;特大冲击载荷和频繁正反转 时，K1.5。这里PW=80% 90KW =72KW（减速器效率为80%, n =迟 厂m（与工作辊一致） 查图524得Kn=1.7 ；Kh=1.21 ；Kp=1.22（取折角为6）;K口= 1.2。9550 PW那么TW= 2565.7 N mnTc= T KnKhK | K _ = 7726.5N m从表5215中选取：SWP 180A型X1000（1250,1400,1600,1800）。JB/T32411991其相关参数如下：回转直径D =

39、180mm, Tn= 20KN m ,Tf=10KN m, 一：10,L =1000,1250, 1400,1600,1800等。伸缩量S=60mm4、减速器的选择i电720i-二= 2.6866，考虑工作环境及传动比大小，经济等方面的因素来选取。i工2681）减速器的计算功率 由Pc= P2KAKs沃KR PN。式中Pc计算功率KWP2载荷功率KWPN减速器公称输入功率KA工况系数Ks-启动系数青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）21KR可靠度系数这里F2=72KV，查表152815210得KA=1,KS=1,KR=1.56,那么Pc二P2KAKSKR=72 1 1 1.56KW =11

40、2.3KW按i =2.7,nj=720r. min接近公称转速750r/min， 查表1524， 初选ZDY160 i =2.8, m =750r：min ,PN=120KW。2)校核热平衡许用功率查表1521115213得 仏=1.2 f2= 0.94 , f3= 1.1(P2/ PN= 60%)。按式1523计算得 热平衡许用功率F2t:P2t二P2f1f2f3= 72 1.2 0.94 1.1KW =89.3KW查表1527,对于ZDY160型， 巳1= 50 90KW ： ： ：巳,盘状水管冷却时，PG2=280270KWP2t。因此，可选定ZDY162.8I型减速器，采用油池润滑，盘

41、 状水管冷却调管油。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）224校平装置设计4.1液压压下系统设计4.1.1液压压下系统的组成平行多辊校平机的发展历史较长，辊系结构形式很多。线性递减压下的板材校平机的 辊系结构是：所有上辊都固定在上辊驱动平板上或者上辊连接装置上，通过控制驱动平板 来控制压下量。其结构如图3.6所示。从上图可以看出，整个系统主要部件就是上下排辊。前后辊缝要可调，且排辊自身要 转动。液压压下系统的整体结构由空间分立的三个部分组成：以PLC为核心的电气控制柜、以泵和阀为主体的液压柜、以液压缸、马达和上下排辊为主体的机械结构。电气柜有电源、电气保护元件、PLC放大器（6个伺服阀放大

42、器），面板（配置触摸屏、开关、按扭、指 示灯）等；液压柜下部为油箱，上部为泵组和阀组；机械部分的上部安装液压缸（缸体上 有压力传感器），六个位移传感器安装在上下两部分之间。4.1.2液压控制系统工作原理该系统是决定板材校平效果的关键部分，采用闭环控制。图形如图3.7所示。系统采用三位四通0型电液伺服阀控制液压缸的一端。伺服阀对液压缸下腔供油，下 腔压力增大，上校平辊驱动平板下移，辊缝减小，伺服阀卸荷，液压缸下腔压力减小，平 板上移，辊缝增大。位移传感器检测到平板的位移信号的变化，可以反馈给系统，通过对 伺服阀的控制来调节输入到液压缸下腔的压力油的流量，最终使辊缝维持在恒定值。液压 缸上腔的压力

43、由背压阀提供，可以认为是一个常数。大流量泵对液压缸下腔供油，小流量 泵对液压缸上腔供油。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）23由于支撑辊有三排，故设置6个液压缸来控制，每排有2个液压缸来控制其压下量。 而每个液压缸分别由一个独立的伺服阀控制。这样就能够满足校平机对钢板中心浪形和边 浪的平整。工作参数设定在触摸屏上，从而实现平板压下量的设定，进行精确校平。电气控制部分是以带触摸屏的PLC为核心的自动化控制设备，有良好的人机界面。框图如3.8所示机器启动后，首先在触摸屏上将前后辊缝及辊子轴向上的压下量设定。校平过程中的 辊缝和速度等参数可以在显示屏上显示出来，当出现错误时，指示灯报警，同时系

44、统控制 压下油缸卸荷，以松开辊子。參救设定蛊本调试工阮显贰图4.3电气控制原理青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）24位置控制系统是一个闭环控制系统，通过直线位移传感器实时检测每个液压缸对应位 置的上下排辊的间距，位置量转化成电流，输入PLC的A/D模块，经过比较分析，PLC计算出控制量，经D/A模块输出控制电压，经放大器放大后转化成电流，输入到比例控制阀， 控制其流量，从而改变压下量。PLC触摸屏、旋转编码器、位移传感器等可以进行适当选择。4.1.3液压压下系统部分参数计算1、液压缸的计算每个驱动平板由两个液压缸来控制其压下量，为分析方便，将其分成两部分，忽略彼此之间的耦合。和液压缸相连

45、的驱动平板的二分之一部分的受力如下3.9:贡载FL平衡方程：R A,mg - F2A2二FLFL为作用在平板上的外负载；m为平板和与缸体固定的管道总质量M的一半。各参数的确定：1）系统供油压力PS:考虑到液压元件及伺服阀的额定压力系列，并考虑到可靠性与维护，取PS=28MPa2）负载压力PL：为保证伺服阀阀口上有足够的压降，以确保其控制能力，取4.4缸体受力情况青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）25PL=23MPa3） 压下缸行程S:根据板坯厚度、成品厚度及故障状态的过钢要求等， 确定S二45mm4）液压缸背压Fr:取P -0.5MPa5）上、下腔面积Ar和Ac由上面平衡方程得压下力FL

46、= ACPL-宀尺+mg令面积比二代/A,得A=(FL- mg)/(PL-R/：)由于FL= 2 -469.5KN ,mg = 20KN（其中2为载荷系数），并取-4得Ac=196.5 10m2从而得缸体直径为D =158.2 102m，参考液压缸直径标准系列，选取D =160 10m令d2/D =2/3， 那么d2-160 102/3m = 106.7 10m， 同 样选取d2=110 10；m从而G=代/人=200.96x10/94.99x10* =2.1，R =22.6MPa2、伺服阀参数的确定1）负载流量由压下速度v =0.1m/s，可求出伺服阀的负载流量qVL=Ac=60v Ac（m

47、3/min） =1205.76 10*m3/min =120.576L/min2）伺服阀的选择及其参数选用莫格（MOOGD791系列伺服阀，主要参数如下：额定流量qVN-160L/min（单边Ap =3.5MPa）额定供油压力31.5MPa滞环:0.5%分辨率:0.2%3）伺服阀的工作流量阀口实际压降巾二Ps-PL-厶內青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）26式中Ps=28MPa,液压站至管路总压降巾1、0.5MPa，伺服阀油油管路压降PT氐0.3MPa，额定负载压力PL=22.6MPa。将这些参数代入上面的式子中，得=p =4.6MPa于是伺服阀的工作流量：4）实际压下速度的校验由CVL

48、=183.43L/min,A =200.96 10，m2，可得实际压下速度v = qVL/ A = 0.152m/s 0.1m/s可满足静态要求。3、液压泵的选择可选择一种压力补偿型变量叶片泵，它可根据外负载（泵出口压力）的大小自动调节 泵的排量。其设计特点是：零件少、可靠性高、容积效率和总效率高、耐久度好4、液压缸间的同步控制策略为了得到满意的校平效果，必须控制上下排辊的平行度，也就是控制液压缸之间的同 步度。由于控制出口端或者入口端的三个液压缸分别由各自的伺服阀控制，因此，这三个 缸之间的同步误差必须控制在一定范围内。选择主/辅控制单边校正方案的串联结构。其方案图如3.10图4.5串联结构

49、其中1表示主液压缸，2、3表示辅助液压缸。因为电液伺服阀输入正电压时，液压缸 下移，辊缝min = 183.43L/ min理想青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）27变小，所以对于2、3来说，在加法器中对同步误差反馈部分的叠加应该是减 号。这种结构以主缸1为基础， 通过调整辅缸2、3来使三者之间同步。 主缸1以理想位 移为输入信号，辅缸2、3以主缸的实际位移输出为输入信号，也就是辅缸来跟踪主缸， 辅缸与主缸之间的时间位置偏差反馈给辅缸，调整后使二者同步。4.2辊子材料选择及强度校核4.2.1辊子材料选择参考文献，可以知道校平辊材料的要求一般如下：1、 为了保证校平辊有足够的耐磨性、表面硬

50、度和使用寿命，尽量不要用含Mn的材料， 因为，Mn和Fe所形成的碳化物，质点太硬，形成麻点。另外工作辊的硬度都应达到Hs=70以上。2、工作辊和支承辊的硬度差不能小，否则，支承轴对工作辊表面产生磨损，从而直接影响钢板的表面质量。从表四可看出硬度差为Hs=10较为合适。3、工作辊硬化层深度为10mm为最佳。另外，影响淬硬性和淬透性的主要元素是C、Cr、Mo Ni。C含量降低使得其淬火时不易发生开裂；Cr含量的提高可以增大材料的耐磨性；适量加入Mo可以提高淬透性和辊子的淬硬层厚度；Ni可以提高淬透性，但是会增大回火脆性。另外，假如适量的V,可以细化晶粒，形成少量的含V的碳化物，提高耐磨性和回火稳定

51、性 。综合分析以上的因素，最终确定选择工作辊和支撑辊均选择35CrMoV要求其经过表面淬火后的表面硬度为HS=65,支撑辊为HS=55。其余部位的调质硬度为240280HBS。经查询，得到35CrMoV勺组成情况为：C 0.3 0.38% , Mn 0.400.70%,Cr 1.00 1.30% ,Mo 0.20 0.30% ,V 0.10 0.20%; 力学性 能为：6 =1080MPa,；S=930MPa选择完材料后，应对其进行热处理，其大致工艺如下：1、 预先热处理一一等温球化退火：消除锻造应力、细化晶粒、降低硬度、便于机械 加工等。2、 调质处理：改善心部组织，保证心部有良好的综合机械

52、性能，为最终表面淬火做 好组织和性能准备。3、 辊身表面感应加热淬火：随着感应器间隙的增大，硬化层深度增加；随着感应器 移动速度的加快，硬化层的深度减小。故要适当调节间隙和深度。保证表面硬度。然后进 行低于回火温度的除应力回火。青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）284.2.2辊子强度校核前面已确定工作辊直径为90，长度为1700，支撑辊直径为100。使用滚动轴承时， 由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外。只要条件允许，轴径直径和 轴身的过度圆角均应选大一些。根据公式：d =（0.40.55）D,丨=（23）d得工作辊：d 0.4 D1= 40mm，l 2.5 40mm =

53、 100mm，r 10mm青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）29支撑辊：d2= 0.4 D2= 40mm，l2= 1.5 40mm = 100mm，r2=10mm1）弯曲强度对支撑辊来说，只需计算辊身中部和辊径断面的弯曲应力，其弯曲力矩和应力分布如下图3.11:由于第2辊弯矩最大、第8辊的轧制力最大，故验证该辊对应的支撑辊的强度。在辊径断面11和22断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即:d14，d2Q该处的断面直径;2九PCV - Rb0.2 df4FRb0.2 dL式中:P轧制压力;4.6支撑辊弯曲力矩和应力分布图青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）30C1,C2断面1-1和2-2

54、到支反力P 2处的距离;Rb许用弯曲应力;第二辊:现已知:P=97.1 103N，d14=40mm，d2= 60mm, G = 20mm, C2= 30mmRb=216MPa.（经插值法算得）那么:3397 1103疋2疋1060.2 0.0403青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）31的弯曲疲劳极限=0.27（6 =s） =542.7MPa，取安全系数S=1.8,那么八亍=3015MPa。很明显上述弯曲应力都小于极限弯曲应力，故合适。二max= 0.637q=0.637厂Pa =541.7MPa-22 -3397.1 1030 10Pa,7.4MPa30.2 0.060辊身中部3-3断面

55、处弯矩最大，M2= 2.60 103N m32M23 2 2.60 1 03Pa = 26.5MPa3.14 0.103第8辊：P =173 1 03N,其余参数一样。33173 1020 10Pa= 270.3MPa0.2 01030 10Pa=120.1MPa0.2 0.06033J332M832 224 10a = 22.8MPa兀d3L3.14 0.13材料35CrMoV对于工作辊，其扭转应力MKWK式中:MK最大转动力矩，WK扭转断面系数。另外还要考虑应力集中系数K =2.5，故：.二KMKWK第二辊3=9.16MPa0.07 d3由于有弯辊装置,还要考虑

56、弯曲应力，-；3, = 26.5MPa按第四强度理论:二总二一 ；:.一23.2= 30.89MPa：；同样第8辊：二总-.；23.2=27.5MPa:二J，也适合。2）接触强度参照文献式子（311）得（平均载荷q拦N m=192.2Nm）。9R1R2bF.52E(R1R2)192.2 0.05 0.045 103九52206 109(0.050.045)m=2.26 10m192.2 10青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）32b2.26汇10青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）33式中：q 均布载荷，R,R2辊子半径，E弹性摸量，2b接触区宽度。式子（313）得.max= 0.30

57、4匚max=164.7MPa查表38得许用接触应力二= 2250MPa, . =675MPa，取安全系数，S = 3.8那么 ；=592.1MPa, f-LJ !77.6MPa，经验证，接触强度满足要求SS4.3轴承的选择及润滑4.3.1轴承的选择工作条件：由于校平机校平辊径向载荷大，轴向载荷很小，同时，轴有弯曲变形，还 有工作的轴速也不是很高，故选用调心滚子轴承。我国北方轴承研究所研制的一种“密集 型轴承”，其额定载荷是现有传统轴承的两倍以上，故可选用40参考文献10中表格133初选轴承使用寿命Lh=12000h，又已知其工作温度600C左 右。1）支撑辊d =40mm, Fr最大=Fa F

58、b 865KN，转速n=爲=蔦.严=240血，运转条件正常，可靠度为90%径向当量动载荷：轴向力很小，可以略去不计。故Pr= fpF广1.2 8686.5KN =103.8KN，fp为动载荷系数，由表（136）查得：计算基本额定动载荷：式中10P =Pr=103.8KN，n = 240r. min，Lh=12000h，ft=1.00(查参考文献中的表134)那么3103 860汉240汉12000 C =103.8(60 24012000)10=486.9KN60nLh青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）34约为同类型轴承(22308TN1/W33的两倍。即Cor=148 KN =296KN，=1302 =260KNC+-106按轴承样本或设计手册选择尺寸为“4090 40”的密封型轴承，其基本额定载荷青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计）35P=fp86.5KN =103.8KN，选择上述密集型轴承2个进行并列，那么P =Pr=51.9KN2满足要求。静载荷：径向当量载荷：P）r=86.5KN由C。二SP得（S。为静强度系数，取S。=1.2）那么C0=1.2 86.5KN =103.8KN :：: 269KN，满足要求。2）工作辊由于工作辊基本不承受校平力，故可以按轴承的