500大圆钢轧机压下机构设计解析

1、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:_ _ _ 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，包括传动方案制定、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5000字）：包括打印稿和电

2、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：40MnB 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 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36天进行参数计算及基本结构设计第710天修正参数及绘图第1114天编辑设计说明书，修改图纸第1415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.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。.若

3、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。目 录摘要41、绪论52、传动方案的选择63、各部件的参数设计及校核73.1 轧制力的计算73.2 压下螺丝和压下螺母结构参数设计893.4 电动机的选择113.5 传动比的分配12133.7 齿轮传动设计143.8 蜗轮蜗杆设计计算193.9 轴的设计与校核243.10轴承校核 284、500电动压下机构的安装与维护33 5、心得体会356、参考文献36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

4、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Abstract500big steel mill screwdown, usually included in

5、 the upper roller adjustment device, the most commonly used electric under pressure: motor, reducer, screw, nut, pressing down position indicator, spherical cushion block and a pressure gauge etc.Moving distance, pressure roller device structure and the pressure there is a close relationship between

6、 the speed and movement frequency.The specific parameters of holding-down device of transmission and mechanism design with the 500 large steel mill, so that the design of the mechanism can be used to adjust the plate mill on the precise and fast compression thickness.This article take the process da

7、ta to calculate the rolling force, and then primary motor.Then divide the total transmission ratio, design the dimensions of each part.To check the pressure screw, nut, pressing strength check the shaft and the key as well as the bearing life.This paper adopts gear reducer, worm and helical gear is

8、under pressure, compact structure, simple structure.Keywords： 500 ； big steel mill ； The electric pressure ； two stage reducer一 绪论 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

9、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。电动压下装置压下速度一般

10、比较大，可实现快速压下要求；在快速压下装置工作时候，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。二： 传动方案的选择传动方案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

11、对蜗轮蜗杆传动，能实现较大的传动比。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方案更适合三： 各部件的参数设计及校核3.1 轧制力的计算 压下量轧件与轧辊间的摩擦系

12、数 轧制速度 （3-1） 变形阻力 （3-2） 轧件粘度系数 （33） （系数查表2-2，轧钢机械设备；边金生） 外摩檫影响系数（3-4） 变形速度 (3-5)平均单位力 接触弧长度=27.4mm (3-6)接触面积 (3-7)轧件对轧辊的总压力 (3-8) 3.2.1压下螺丝的外径、内径、导程与螺纹升角的设计 辊径直径；取 由经验公式 ； 即取压下螺丝外径根据自锁条件要求螺纹升角，且螺纹导程； 所以：取t=36mm 则： 压下螺丝最小断面直径 (3-8)（当取安全系数n=6时，许用应力 2校核选择压下螺丝材料为40Cr调制处理 取安全系数n=6则许用应力 其中压下螺丝实际计算压力，MPa压下

13、螺丝所承受的轧制力，MN3.2.3压下螺母高度H与外径D 确定 1（1）压下螺母高度H的确定 压下螺母选用铸造铝青铜ZQA19-4 由经验公式： (3-9) 这里我们取H=380mm（2）压下螺母外径D确定 由经验公式： (3-10) 则取D=340mm 3.3 电动机的选择 (3-11)； 压下螺丝传动效率 （其中摩擦角系数） (3-12)该结构的传动总效率(3-13) 所以 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 总传动比为 齿轮传动分配传动比； 蜗轮蜗杆分配传动比3.

14、4.2 各轴转速和转矩的计算轴的转速和转矩计算： 轴的转速和转矩计算： 压下丝杆的功率和转矩计算：3.5 齿轮传动设计 3.5.1 传动比(1）按图示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。(2）选用7级精度等级。(3）材料选择；小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为190HBS，二者材料硬度差为50HBS。选小齿轮齿数z1=24；大齿轮齿数z2=4×24=96，取 (4) 选取螺旋角。初选螺旋角。3.5.2 按齿面接触强度设计，设计公式为(3-14) （1）确定公式内各计算数值2）小齿轮传递的转矩3）据表10-7，选取齿轮系数4）由表10-6，

15、查得弹性系数5）由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）计算应力循环次数 （ 工作寿命六年、330天/每年、每天24h、按85%计算） 7)由图10-19取解除疲劳强度系数 8）计算解除疲劳许用应力。 取失效率为1%，安全系数S=1,则 (3-15) （2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径(3-16) 2）计算圆周速度。 （3-17）（3-18） (3-19) 4）计算纵向重合度 (3-20) 5）计算载荷系数K。 已知使用系数 6)按实际的载荷系数小郑所得的分度圆直径； 7）计算模数 3.5.3 按齿根弯曲强度设计（1) 确定计算参数1） 计算载荷系

16、数(3-18) 2)根据纵向重合度 3)计算当量齿数。 (3-19) 4)查取齿形系数。 由表10-5查得 5）查取应力校正系数 由表10-5查得 6）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 7）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则 9)计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮的数值大。 （2）设计计算 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，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来计算应有的齿数。于是由 取 3.5.4 几何尺寸计算 （1）计算中心

17、距 (3-20) 将中心距圆整为275mm。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 (3-21) 因𝜷值改变不多，故参数等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 圆整后取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4855HRC，蜗轮采用ZcuSn10P1，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 (3-22)(1) 确定作用在蜗轮上的转矩(2) 确定载荷系数K取载荷分布不均系数；由表选取使用系数;动载系数；则 （3）确定弹性影响系数 （4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的

18、比值 （5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属铸造，蜗杆螺旋齿面硬度可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力 应力循环次数 寿命系数 (3-23) 则 （6）计算中心距 取中心距a=225mm，因i=9.5，故从表11-2中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径，因此以上计算结果可用。 3.6.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆 轴向齿距； 齿顶圆直径分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚。（2）蜗轮蜗轮齿数；变位系数验算传动比，传动误差为5%，允许。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径 3.6.4 校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据；，从图11-

19、19中可查得齿形系数 螺旋角系数 许用弯曲应力 从表11-8中查得由 ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 寿命系数 (3-24) 弯曲强度满足。 3.6.5 验算效率𝞰 (3-25)已知； 从表11-18中用插值法查得代入式中的𝞰=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，取于是得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径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,查表14-1，考虑

20、到转矩变化很小，故取，则 按照计算转矩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，半联轴器的孔径,故取，半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴配合的旕孔长度。（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，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；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,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取-段的长度应比短一些，现取。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

21、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，故取；而。 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-的直径;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。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。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，则轴环处的直径。轴环宽度。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。5） 取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm，。考

22、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=6mm。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选用。（图3-2） Fr=Fttann/cos=922N Fa=FttanFaD1.mFv2=FrX80/(80+111)+32.5/(0.08+0.111)X2=726NFv1=922-726=196N水平面上最大弯矩垂直面上最大弯矩故Mmax= (3-26

23、)Mca=ca=Mca33ca=3.2Mpa<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，轴承派生轴向力查机械手册得;则由于，所以轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”。故所以，查表13-5得，X=1，Y=0。则所以，查表13-5得，X=0.4，Y=1.7。则因为 所以只验证即可。允许。(3-27)轴的设计选择45钢，调制处理，初步确定轴的最小直径根据表15-3，取于是得 取选取轴承30313，其尺寸为 蜗杆齿宽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：Fr1=Ft·tan/cos=21995Xtan20蜗杆处受力：Ft2=2T/d=2X

24、485/0.08=121258NFa2=2T/d轮=Fr2=Fa2·tan·m·m由124+124.5+1131.6X0.245-Fv2X0.49-826.6X0.605=0作出下图 并求出最大弯矩（3-4）Mmax=·mMca=Mca/wW·d3Mca=12Mpa<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;则由于，所以轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”。故所以，查表13-5得，X=1，Y=0。则所以，查表13-5得，X=0.4，Y=1.7。则因为 所以只验证即可。允许。四、 500

25、电动压下机构的安装与维护4.1 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

26、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，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

27、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

28、浸涂防锈漆；零件装配前用煤油清洗，轴承及蜗轮、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。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