1500六辊冷轧机主传动系统设计-打印

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页1500 六辊冷轧机主传动系统设计摘 要轧钢机主传动装置的作用是将电动机的运动和力矩传递给轧辊。在很多轧钢机上，主传动装置由减速机、齿轮座、联接轴和联轴节等部件组成。本课题 1500 六辊冷连轧机主传动系统设计按照说明书提供的工艺参数和力能参数确定轧机主电机的参数，选择适合的电机并进行校核验算；确定齿轮座和主减速机的参数，对主要零件的强度进行计算校核，设计齿轮座和主减速机的装配图和主要零件图；确定主连接轴和万向联结轴的参数，选择合适的型号并对其进行校核；对机架进行设计和校核。最后设计出主传动系统的总装图。关键词：1500 六辊可逆冷轧机;主传动;校核验算

2、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页Design of the 1500 issue six roller cold rolling mill main drive systemAbstractRolling mill main transmission is the role of motor sports and transfer torque to the roll. In many rolling mill, the main transmission from reducer, gear, with connecting shaft and coupling, and othe

3、r components.The 1500 issue six roller cold rolling mill main drive system designed in accordance with the project and provide the technical parameters of the mill to identify the main parameters of the motor parameters, select a suitable motor and check Checking; determine gear reducer blocks and t

4、he main parameters, The main components to calculate the strength of checking, design and the main gear reducer at the assembly and major parts map; identify the main link connecting shaft and universal axis of the parameters, choose a suitable model and its verification. The final design of the mai

5、n drive system of hand.Keywords: 1500 6 Roll cold rolling mill;Main Drive; Checking 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页第一章 绪论.41.1 选题背景及目的.41.2 冷轧在国民经济中的主要地位及作用.41.3 国内外冷轧工艺的发展.61.4 冷轧工艺发展趋势.71.5 课题的研究内容及方法.8第二章 轧辊参数.102.1 设计的原始参数.102.2 概述.102.3 轧制规程.112.4 轧辊选材.112.5 轧辊的尺寸参数：.122.5.1 工作辊参数确定.122.5.2 中间辊 .132.5.3

6、支承辊 .13第三章 轧制力和轧制力矩的计算.153.1 轧制力的计算.153.2 总轧制力矩.163.2.1 轧制力矩 MZ.183.2.2 工作辊带动支承辊的力矩 MR.18第四章 电机的选择.204.1 初选电机.204.2 轧机主电机力矩.204.3 电动机的校核.234.3.1 电动机过载系数校核.234.3.2 电机的发热校核.23第五章 轧辊强度计算.255.1 支承辊进行弯曲强度校核.255.2 对工作辊进行切应力校核.275.3 中间辊与工作辊和支撑辊的接触应力的校核.285.3.1 中间辊与工作辊间的接触应力.285.3.2 中间辊与支承辊间的接触应力.29 辽宁科技大学本

7、科生毕业设计 第 IV 页第六章 轴承的选择.316.1 支承辊轴承的选择与校核.316.1.1 轴承的选择 .316.1.2 轴承的校核 .316.2 中间辊轴承的选择.326.3 工作辊轴承的选择.33第七章 机架的确定.347.1 机架类型的选择.347.2 机架主要结构参数的确定.347.3 机架强度和变形计算.357.3.1 求出机架横梁截面的惯性矩。.367.3.2 求各截面上的弯矩.377.3.3 求各截面上的应力.387.4 机架的变形计算.39第八章 联轴器的选择.418.1 电动机输出轴端联轴器的选择.418.2 减速器与齿轮座间联轴器的选择.418.3 万向联轴器的选择.

8、42第九章 润滑及维护.439.1 轧机润滑.439.2 设备维护.459.2.1 轧机主传动装置维护.459.2.2 在轧机维护中应用故障诊断技术.45结语.48致谢.49参考文献.50 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页第一章 绪论1.1 选题背景及目的作为一个机械专业的学生，在大学学习了四年，不管是高等数学、英语等基础课，还是机械制造、机械原理、机械设计等专业课，都结业了。但由于课时和自身努力不够，并且实践方面也有欠缺，因此，我对机械方面的掌握及综合运用都远远不行。大学毕业在即，我们也即将踏上社会，开始工作，开始运用在大学所学，去独立地解决问题。而我们现在的能力和思维都跟不上，因此，

9、迫切需要一次模拟实战，去锻炼我们，让我们明白设计的具体步骤及方法，并能在这过程中去回顾和运用以前所学，解决实际中的问题，成为一个合格的机械人。本学校自建校以来就以冶金为特色，我们所学的也偏向冶金机械，故这次毕业设计所选的题目是冶金方面：1500 六辊冷连轧机主传动系统设计。在做毕业设计之前，我们去鞍钢冷轧厂进行了一个月的生产实习，在那里看到了冷连轧机，在师傅的带领下参观了整条生产线，师傅也给我们做了仔细的讲解，让我们对冷轧工艺及轧制原理有了初步直观的认识。这次毕业设计我们的任务是设计六辊冷连轧机的主传动系统。因为实际条件有限，我们的设计只是以相关理论与经验公式为依据设计我们所需的冶金设备,并经

10、过理论校核检验是否达到设计要求。1.2 冷轧在国民经济中的主要地位及作用 冷轧是再结晶下的轧制,但一般理解为使用常温轧制材料的轧制.铝冷轧分为板轧和箔轧.厚度在 0.15mm 以上的称为板,0.15mm 以下的称为箔.欧美多采用 36 台连续式轧机作为冷轧设备。生产过程中由于不进行加热，所以不存在热轧常出现的麻点和氧化铁皮等缺陷，表面质量好、光洁度高。而且冷轧产品的尺寸精度高，产品的性能和组织能满足一些特殊的使用要求，如电磁性能、深冲性能等。 冷轧生产工艺流程如图1.1所示。薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还

11、与日常生活有直接关系， 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。图 1.1 冷轧生产工艺流程 常见的几种冷轧板钢材： 冷轧普通薄钢板：由普通碳素结构钢或低合金结构钢冷轧制成。冷轧板表面质量较好。具有良好的冲压性能。对其要求要保证冷弯和杯试验合格，常用于汽车等行业和镀层板的原料。 冷轧优质薄钢板：主要包括各种优质钢冷轧薄板，最常用的是碳素结构钢板，尤其是深冲压用冷轧薄钢板，是由低碳优质钢 08Al 冷轧的薄板，钢板按表面质量分为三组;、，分别表示特别高级、高级、较

12、高的精整表面,按拉延级别分为ZF、HF、F 级(代表用于冲制拉延最复杂、很复杂、复杂的零件),根据钢板厚度允许偏差，又分为 A、B 两级精度、广泛用于汽车拖拉机工业。 冷轧钢板，表面光洁，加工优良，用于汽车、冰箱、洗衣机等家电，以及产业设 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页备、各种建筑材料。随着经济发展，冷轧钢板已被称为现代社会的必须材料。冷轧产品的分类： 热轧酸洗、轧硬卷、普通冷轧、镀锌(电镀锌、耐指纹、热镀锌)、镀铝锌、电镀锡、彩涂、电工钢(矽钢片)等。 产品特点： (1)有良好的耐久性，与镀锌钢板相比寿命更长; (2)有良好的耐热性，与镀锌钢板相比在高温下更不容易变色; (3)具有良

13、好的热反射性; (4)具有银白色的华丽表面; (5)具有与镀锌钢板相近的加工性能和喷涂性能。 应用领域： 冷轧板带用途很广，如汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。 冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，也称冷轧板，俗称冷板，有时会被误写成冷扎板。冷板是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm 的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。 (6)具有良好的焊接性能。1.3 国内外冷轧工艺的发展钢的冷轧是 19

14、世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度 2025mm 的冷轧带钢。美国 1859 年建立了 25 mm 冷轧机，1887 年生产出宽度为 150mm 的低碳钢带。1880 年以后冷轧钢带生产在德国、美国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直、平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。 宽的冷轧薄板（钢带）是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。首先是美国早在1920 年第一次成功地轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆式轧制而跨入单机可逆式轧制。1926 年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。 原苏联开始冷轧生产是在 30 年代中期，第一个冷轧车间建在伊里奇冶金工厂，是四辊式，用单

15、张的热轧板作原料。1938 年在查波罗什工厂开始安装从国外引进的三机 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页架 1680 mm 冷连轧及 1680 mm 可逆式冷轧机，生产厚度为 0.52.5 mm,宽度为 1500 mm 的钢板。以后为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台 2180 mm 的可逆式冷轧机。1951 年原苏联建设了一套 2030 mm 全连续式五机架冷轧机，年产 250 万吨，安装在新利佩茨克。 日本 1938 年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始冷轧薄板的生产。1940 年在新日铁广厂建立了第一套四机架 1420 mm 冷连轧机。我国冷轧宽带钢的生产开始于 1

16、960 年，首先建立了 1700 mm 单机架可逆式轧机，以后陆续投产了 1200 mm 单机可逆式冷轧机，MKW1400 mm 偏八辊轧机、1150 mm二十辊冷轧机和 1250 mm HC 单机可逆式冷轧机等，70 年代投产了我国第一套1700mm 连续式五机架冷轧机，1988 年建立了 2030 五机架全连续冷轧机。现在我国投入生产的宽带钢轧机有 18 套，窄带钢轧机有 418 套。在这 30 多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了 20 多倍，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧板镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。其工艺流程如图

17、11 所示。但随着经济建设的发展，无论在数量和品种质量上都远远满足不了经济建设的需要为此我们必须增建新轧机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产。 从世界上看：日本 1960 年冷轧板产量 100 万吨，而 30 年后的今天生产能力已达2000 多万吨，增加了 20 倍。原西德 1950 年年产冷轧板 16.3 万吨，而 1974 年产达 821.3万吨，增加了 50 多倍。1.4 冷轧工艺发展趋势(1)增加钢卷质(重)量。增加钢卷质量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时

18、又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时间。钢卷质量增大后，可相应地增加作业的时间，而且由于每卷带钢长度的增加，带钢在稳定速度下轧制的时间也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能得以改善。然而，钢卷质量也不可无限制地增加，它受到开卷机、卷取机等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页围的限制，而且卷重太大还会给车间内钢卷的运输和存放带来困难。目前，冷轧带卷的质量已达 40t，个别的达到 60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到 3036kgmm。(2)(2)提高机组和轧机的速度。以五机架轧机为例，20 世纪 50 年代大都

19、在20ms 左右，60 年代以来已逐步提高到 30ms 左右，最高轧制速度达 37.5m/s。六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了 40m/s。但是，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。其他作业线(如单机架平整机组、双机架平整机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等)的机组速度也都相应提高。(3)提高产品厚度精度。为提高冷轧带钢的厚度精度，在冷轧机上采用了全液压压下装置，以便增加轧机压下装置的反应速度，并采用了带钢厚度自动控制装置。对于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机控制。 （4)改善板形。在带钢冷连轧机上，广泛采用液压弯辊装置来改善板形。(5)提高自动

20、化程度。在生产操作自动化方面，普遍采用各种形式的极限开关、光电管等、对每个动作实行自动程序控制，实现了钢卷对中、带钢边缘纠偏、机组中带钢速度的自动调整、剪切钢板的自动分选等自动化操作和控制。 （6）改进轧机结构。1971 年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。此时，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机人口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端没置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。全连续式冷连轧饥即使在换辊时，带钢依然停留在轧机内。换辊一结束，轧机可立即进行轧制。采用全连续式冷连轧机，可

21、以提高生产率 3050，产品质量和收得率也都得到提高。(7)改进生产工艺。不断采用新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸洗、HC 轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高冷轧带钢的精度和节省能量。1.5 课题的研究内容及方法 我的题目是主传动系统设计，主传动系统包括电动机、联轴器、减速器、齿轮座、联接轴等部件组成。这次设计的主传动系统是由电动机直接传动工作辊的。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页设计的主要步骤如下：1.根据轧件原始尺寸和成品尺寸，确定轧制压下规程；2.根据经验初定轧辊尺寸；3.计算轧制力和轧制力矩；4.选择主电机，并对所选电机进行过载和发热校核。5.根

22、据工作力矩，对轧辊进行校核。6.设计机架，对其进行校核，并联选择和校核轴器进。7.对设备的安装、试车、经济性及环保措施作简单介绍。8.采用初选结构，校核强度，校核通过则采用，不通过则再选，再校核，直到校核通 过为止的基本方法。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页第二章 轧辊参数2.1 设计的原始参数 原料规格：3.0mm*800mm 成品规格：0.5mm*800mm轧制材料：低碳钢道次：5 道次2.2 概述 轧钢机械或轧钢设备主要指完成原料到成品整个轧钢工艺过程中使用的机械设备。一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组。通常把轧件产生塑性变形的机器称为轧钢机。轧钢机由工作机座、传动装

23、置（接轴、齿轮座、减速器、联轴器）及主电机组成。这一机器系统称主机列，也称轧钢车间主要设备。主机列的类型和特征标志着整个轧钢车间的类型及特点。除轧钢机以外的各种设备，统称轧钢车间辅助设备。辅助设备数量大、种类多。随着车间机械化程度的提高，辅助设备的重量所占的比例就愈大。如 1700 热轧带钢厂，设备重量为 51000t，其中辅助设备的重量在 40000t以上。 轧钢机的标称有很多习惯称谓，一般与轧辊或轧件尺寸有关。钢坯轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊的名义直径，因为轧辊名义直径的大小与其能够轧制的最大断面尺寸有关。因此，钢坯及型钢轧机是以轧辊直径标称的，或用人字齿轮齿轮节圆直接标称。当轧钢车

24、间中装有数列或数架轧机时，以最后一架精轧机轧辊的名义直径作为轧钢机的标称。 钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辊辊身长度，因为轧辊辊身长度与其能够轧制的钢板最大宽度有关。 钢管车间轧钢机则是直接以其能够轧制的钢管最大外径来标称的。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 应当指出，性能参数相同的轧钢机，采用不同布置型式时，轧钢车间产品、产量和轧制工艺就不同。因此，上述轧钢机标称方法还不能全面反映各种轧钢车间的技术特征，还应考虑轧钢机的布置型式。例如， “250 半连续式线材车间” ，其中，250 是指最后一架精轧机轧辊名义直径为 250mm，而半连续式是指轧钢机的布置型式。2.3 轧制规程 压下

25、量是个很经验的东西，但都遵循一个准则，发挥设备的最大能力，提高生产率，其次从工艺角度考虑， （比如末机架对板形影响等） 。建议建立分配系数，轧几道次，可依材质、力学性能、板型等实际情况定。一般最后两道次压下量保持小点，这对板型控制极有效。综上所述，确定各道次压下量如下 连轧机号连轧机号h0（mm）h1（mm） h（mm）（ ）132133.3221.30.73531.30.80.538.46240.80.60.22550.60.50.116.667表 21 压下量分配2.4 轧辊选材 轧辊材料的选择与轧辊工作特点及损坏形式有密切关系。 带钢冷轧机的工作辊对辊面硬度及强度均有很高的要求，常采用高

26、硬度的合金铸钢。其支承辊工作条件与热轧机相似，材料选用也基本相同，但要求有更高的辊面硬度。但尽管冷轧机的工作辊对辊面硬度的要求很高（达到 HS100） ，但却不使用铸铁轧辊，这是因为当辊颈确定后，可能轧出的轧件最小厚度值和轧辊的弹性模量 E 值成反比。即轧辊材料的弹性模数 E 越大，可能轧出的轧件厚度越小。铸铁的 E 值只是钢的一半，为此，在冷轧带钢时，使用铸铁是不利的。综上所述，并结合参考文献表 37，确定各轧辊的材料如下： 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页工作辊：选用 9Cr2W 硬度 HS9095中间辊：选用 9Cr 2Mo 硬度 HS=5065支撑辊：选用 9Cr 硬度 HS=5

27、0652.5 轧辊的尺寸参数：轧辊尺寸参数主要有：轧辊名义直径 D、辊身长度 L、辊颈直径 d 和辊颈长度 l。2.5.1 工作辊参数确定1.工作辊基本参数的确定1）因为是 1500 六辊冷轧机，即辊身长度 L=1500mm. 又 L=bmax+a （2.1）式中 bmax-最大轧制宽度； a- 轧辊宽度裕量，取 a=150mm则 bmax=L-a=1500mm-150mm=1350mm800mm ,故可以轧制。2）按轧辊咬入条件，轧辊的工作辊直径 D1应满足下式 D1 （2.2）cos1h式中 最大咬入角，它各轧辊与轧件间的摩擦系数有关。由参考文献， 表 31，按在润滑条件下冷轧带钢，在表面

28、经很好磨光的轧辊中轧制，取最大咬入角5； 第一道次压下量。h故 D1=262.791mm 5cos11cos1h又，在冷轧薄带钢轧机上，轧制力很大。若工作辊直径过大，则弹性压扁值也大，以致无法轧出薄带。为此，工作辊最大直径还受被轧带材的最小厚度限制。根据经验D1后张力 T0 故 a= sin21D 其中 -工作辊直径； 1D 前张力对轧制力方向影响的偏转角 PTT2arcsin0180262288320arcsin0.11422； 不考虑张力时轧制力作用点对应的轧辊中心角。冷轧时，力臂系数0.350.45，取0.4，故*0.4*3.30841.3234故 a=6.331mmsin21D1142

29、. 03234. 1sin2600轧制力矩 MZPa8026*6.331N50.81KN （3.10）3.2.2 工作辊带动支承辊的力矩 MR MR=RC （3.11）式中 R-支承辊与工作辊间的反力 R=coscosP C-反力 R 对工作辊的力臂 -工作辊与支承辊连心线与垂直线夹角，,e-工作辊偏距，22arcsin21DDe取 e8mm，则=0.733322arcsin21DDe265026008arcsin -轧辊连心线与反力 R 的夹角 2arcsin22Dm 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页 m-工作辊与支承辊接触处偏离一个滚动摩擦力臂的距离。一般情况下取m0.10.3mm

30、，此处，取 m=0.2mm 支承辊轴承处摩擦圆半径 mm=8.5mm2222d205. 0340故1.53392arcsin22Dm26502 . 05 . 8arcsinR=8032.272KNcoscosP1.53390.7333cos0.11422cos8046C=()=8.230mmsin2cos1Dm5339. 1sin26005339. 1cos2 . 0MR=RC=8032.272*8.230N=66.109KN3.2.3 工作辊轴承中摩擦力矩1fM F （3.12）1fM1R式中 F工作辊轴承处的反力 前张力 T1后张力 T0 ，故 F= sinsinPR337.75KN533

31、9. 1sin80265339. 17333. 0sin272.8032 支承辊轴承处摩擦圆半径 mm=8mm1121d205. 0320 故=F*337.75*8N=2.670KN1fM1P 轧辊传动力矩 MK=MZ+MR+（50.81+66.109+2.670)KN=119.589KN 1fM（3.13）传动两个工作辊总传动力矩为2MK=2*119.589KN=239.178KN kM（3.14） 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页 第四章 电机的选择 如果电机容量过大，则电机效率低，容量浪费，电机容量不能充分利用；如果容量过小，则电机过热，电机寿命要降低。每台电机绝缘材料限制了它的

32、最高允许温度，若工作温度超过允许温度，则每升高 8，绝缘寿命缩短一半。所以必须选择合适的容量，选电机时，除选容量外，还要选电机的型式，电流种类，转速等。4.1 初选电机 冷连轧机轧制过程中轧机的负荷变化不大，这类轧机电动机容量是按静负荷来选择的。 根据过载条件选择电机功率 ND= knMk55. 91式中 -电动机到轧辊处的总传动效率。初步定为 0.85 第一道次轧辊转速。根据鞍钢冷轧厂生产实际，初步确定出口处钢坏速度1n为 30m/s，求得冷连轧入口处速度m/s5m/s，因此，=80038005 . 0301v1nDv601=159.2m/s （4.1）6 . 0605 k过载系数,不可逆电

33、机 k1.52.0，取 k1.8 故电机功率 ND=KW=2930.887KW （4.2）knMk55. 98 . 185. 055. 9049.179178.239 由电动机功率选电动机，并参照鞍钢冷轧厂生产实际，选电动机型号为 TDZ 60/97-12。由于冷连轧纯轧时间长，无尖峰负荷，不需带飞轮。 电机额定功率7000kw,额定转速1000r/min ，所有转动件的重量 G=6.1t erPern，各转动件推算到电动机上的飞轮力矩 GD2=1101.82mKg 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18 页 额定转矩95509550N*m66.85 （4.3）erMerernP10007000

34、mKN 4.2 轧机主电机力矩主电动机轴上的力矩由四部分组成，即 =+ （4.4）DMiMZfMkonMdonM式中 主电机力矩；DM 附加摩擦力矩，即当轧制时由于轧制力作用在轧辊轴承、传动机构及其fM它转动件中的摩擦而产生的附加力矩，+ 。fMiMf12fM 空转力矩，即轧机空转时，由于各转动件的重量所产生的摩擦力矩及其konM他阻力矩； 动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件由于有加速度或减速度所引起donM的惯性力所产生的力矩； i-电动机和轧辊之间的传动比。1）轧制力矩 MZ由式（310）得，轧制力矩 MZ50.81KN2）附加摩擦力矩fM + （4.5）fMiMf12fM轧制力在工作辊

35、轴承上产生的附加摩擦力矩，由上节计算可知，2.670KN1fM1fM各传动零件推算到主电机轴上的附加摩擦力矩 2fM2fMiMK11取第一道次轧辊转速为 200r/min，故传动比 i5轧机主传动系统如图 41 所示，其传动总效率2联减齿轮座万向轴承由参考文献 表 2.122 查得联轴器效率0.99联减速器效率*0.98*0.9920.96减齿2轴承齿轮座效率按单级齿轮啮合效率算0.98 齿轮座 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 19 页万向联轴器效率0.96万向一对滚子轴承效率0.98轴承0.992*0.96*0.98*0.96*0.980.8 （4.6） 2联减齿轮座万向轴承 图 41 六辊

36、冷轧机主传动系统简图=KN*m=3.386 （4.7）2fMiMK115589.1191876. 01mKN +=()KN*m=3.771 （4.8）fMiMf12fM386. 35923. 1mKN 3)空转力矩konM 通常，空转力矩取为额定转矩的 5%10%，此处，取空转力矩取为额定转矩的 8%，则0.080.08*66.855.348 （4.9）konMerMmKN mKN 4）动载力矩donM冷连轧的轧制力较平稳，动载力矩可忽略不计。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 20 页 故轧机主电机力矩=+（+3.771+5.348） DMiMZfMkonMdonM581.50mKN 19.2

37、81 （4.10） mKN 4.3 电动机的校核 电动机的校核通常包括过载校核和发热校核。4.3.1 电动机过载系数校核 电动机过载系数 K=0.288 （4.11）erMMmax85.66281.19 对不可逆电机 K1.52， K=0.2881.52,故电动机不过载。4.3.2 电机的发热校核电机在工作时，=2011.67KW （4.15）DNjunN 故所选电机合 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 22 页第五章 轧辊强度计算 设计轧机时，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数寻轧辊进行强度校核。由于对影响轧辊强度的各种因素（如温度应力、残余应力、冲击载荷值等）很难准确计算，为此，设计时对轧

38、辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素的影响纳入轧辊的安全系数中（为了保护轧机其它重要部件，轧辊的安全系数是轧机各部件中最小的） 。为防止六辊板带轧机轧辊辊面剥落，对工作辊和支承辊之间的接触应力应该做疲劳校核。 对于六辊轧机的强度校核，因轧制时的弯曲应力绝大部分由支承辊承担，工作辊主要承受扭转应力。故在计算时需校核三个方面 1.对支承辊进行弯曲强度校核；2.对工作辊只计算旋转切应力；3.中间辊校核与工作辊和支撑辊的接触应力。5.1 支承辊进行弯曲强度校核由于六辊轧机是工作辊传动，因此对支承辊只需计算辊身中部和辊颈断面的弯曲应力。 支撑辊的弯曲力矩和弯曲应力分布见图 51。在辊颈的断面

39、 11 断面和 22 断面上的弯曲均应满足强度条件，即 = （5.1）1131112 . 0dPcbR = （5.2）2232222 . 0dPcbR式中 P总轧制力； 、1-1、2-2 断面的直径；11d22d 、1-1、2-2 断面至支反力 P/2 处的距离；1c2c 许用弯曲应力，对本道次轧机选择的合金锻钢轧辊，其强度极限bR700750MPa。由于在计算轧辊强度时未考虑疲劳因素，故轧辊的安全系数一般b取 n5.故许用应力140150MPa。bR1）分析 11 截面 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 23 页 图 51 支承辊计算简图 11 截面上的应力=1131112 . 0dPc先取

40、r3/d3=0.1,得 r3=0.1d3=0.1*750mm=75mm,取 r390mm,c1=(940-90)33rl mm=850mm。故=MPa=80.855MPa140150MPa （5.3）1131112 . 0dPc3752 . 08508026bR故 11 截面安全。 2）分析 22 截面22 截面上的应力=2232222 . 0dPc 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 24 页940mm2c3l-2r3=(1500-2*1323)mm=1320mm22d3D=MPa=16.4MPa140150MPa （5.4）2232222 . 0dPc31322 . 09408026bR故 2

41、2 截面安全。 3）分析 33 截面 轧辊辊身中部 33 断面处的弯矩是最大的。若认为轴承反力距离 等于压下螺丝l的中心距，而且把工作辊对支承辊的压力简化成均布载荷（这时计算误差不超过0l9%15%） ，可得 33 断面的弯矩表达式=3324 . 0032llDP-轧辊重车后的最小直径，由文献，查表 34，得六辊冷连轧机的最大重车率为2D10%，故重车后轧辊的最小直径0.9=0.9*1500mm1350mm2D3D-压下螺丝的中心距,=2+ =(2*960+1500)mm=3420mm0l0l3ll故=MPa3324 . 0032llDP2150034201354 . 08026322.3MP

42、a140150MPa （5.5）bR因此，支承辊有足够的弯曲强度。5.2 对工作辊进行切应力校核 由于轧辊上的绝大部分弯矩由支承辊承受，故工作辊可只考虑扭转应力，即仅计算传动端的扭转应力。 扭转应力Mk/Wk式中 Mk作用在一个工作辊上的最大传动力矩； Wk工作辊传动端的抗扭截面系数。 传动端结构如图 21 所示 Mkmax=119.598KN*m Wk把截面看成直径为 240mm 的圆，则 Wk一定变小，倘若此时传动端足够安全，则原结构一定安全。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 25 页此时，Wk=cm3=2714.3cm3 163D16243（5.6）扭转应力Mk/Wk=119598/27

43、14.3MPa 44.062MPa （5.7）5.3 中间辊与工作辊和支撑辊的接触应力的校核5.3.1 中间辊与工作辊间的接触应力 为保证中间辊与工作辊间不发生疲劳破坏，应保证最大接触应力 （5.8）maxbq221221kkrrq式中 q-加在接触表面单位长度上的负荷； qP/L=119.589/2714.3MPa=5350.7KN/m 、工作辊与中间辊的半径；1r2r 、与轧辊材料有关的系数，,=1K2K1K1211E2K2221E 许用接触应力。因中间辊的表面硬度低，HS=5065，许用应力小，只校核较弱的即可，由参考文献，表 38 查得中间辊的许用应力2200MPa 、及、为两轧辊材料

44、的泊松比和弹性模数。121E2E取两辊泊松比相同度并取0.312则式 53 可简化为0.418max2121)(rrrrqE0.418Pa1124.7MPa2200MPa （5.9）39310325. 03 . 0325. 03 . 010210107 .5330故接触区不会因正应力而发生疲劳破坏。在轧辊接触区中，除了须校核最大正应力外，对于轧辊体内的最大切应力也应进max行校核。为保证轧辊不产生疲劳破坏，0.304max45max中间辊的表面硬度低，许用应力小，HS=5065，只校核较弱的即可，由参考文献，表 38 查得中间辊的许用应力670MPa。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 26 页

45、0.3040.304*1124.7MPa341.9MPa670MPa （5.10）max45max故不会发生疲劳破坏。5.3.2 中间辊与支承辊间的接触应力图 5.2 在中间辊与支撑辊接触区上各主要应力的大小及分布 最大接触应力 （5.11）maxbq232232kkrrq 式 511 中参数和式 5.8 中相似 中间辊与支承辊的材料相同，表面硬度也相同，HS=50-65，其许用应力也相同。由参考文献，表 38 查得2200MPa，许用应力670MPa。 取两辊泊松比相同度并取0.312 则式 54 可简化为0.418max3232)(rrrrqE0.418Pa932.9MPa2200MPa

46、（5.12） 3931075. 0325. 075. 0325. 010210107 .5330 故接触区不会因正应力而发生疲劳破坏。 校核最大切应力 0.3040.304*932.9MPa283.6MPa670MPa （5.13）max45max 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 27 页 故不会发生疲劳破坏。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 28 页第六章 轴承的选择 由于轧辊轴承要在径向尺寸受到限制的条件下承受很大的轧制力，且轴向力较小，所以在轧机上使用的滚动轴承多采用多列滚子轴承。这种轴承有较小的径向尺寸和良好的抗冲击性能，且拆卸方便，刚性大，摩擦系数小，故多用在各种板带轧机上。 由于六

47、辊轧机的轧制力大部分由支承辊承担，而工作辊和中间辊只承受很小的一部分，可忽略不计，故校核时，只需校核支承辊轴承即可。6.1 支承辊轴承的选择与校核6.1.1 轴承的选择 总轧制力 P8026KN,每个轧辊承受的径向力P/2=8026/2KN=4013KN （6.1）rF 支承辊转速=r/min=80r/min （6.2）3n311DDn1500600200 由参考文献，表 39.2-25,选轴承型号 3811/750，d=750mm,D=1360mm,T=840mm,基本额定动载荷21900KN,极限转速90r/minrCn6.1.2 轴承的校核 轴承寿命 （6.3） hLPCnr60106式

48、中 以小时计的轴承额定寿命，h;hL n-轴承的额定转速，r/min； 基本额定动载荷，N，其值由轴承样本查得；rC 寿命指数，对于滚子轴承10/3; P当量动载荷，N。当量动载荷可由下式求得： P= （6.4）TFarffYFXF 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 29 页式中 X-径向系数，根据/之比值，由轴承样本查得；aFrF Y轴向系数，由轴承样本查得； 轴承径向负荷，N;rF -轴承轴向负荷；N；一般板带轧机：0.020.1 ，此处，取0.02aFaFrFaF， 故=0.02*4013KN80.26KN （6.5）rFaF /0.02，查由参考文献，表 39.2-25 得 X=1,Y=

49、2.1aFrF 温度系数，轧辊轴承一般只能在 100以下工作，所以1TfTf 负荷系数，由于工作中的振动、冲击和轴承负荷不均等许多因素的影响，Ff轴承实际负荷要比计算负荷大，根据工作情况以负荷系数表示。板材冷轧机Ff1.21.5。此处，选1.2 FfFf 故 P=（4013+2.1*80.26）*1.2*1KN5017.855KN （6.6）TFarffYFXF 轴承寿命h=28303h （6.7） hLPCnr601063106855.501721900806010 每年工作时间按 300 天计算，则轴承寿命为天3.93 年3002428303 每 3 年换一次轴承，轴承寿命足够。 6.2

50、中间辊轴承的选择 中间辊主要承受接触应力，承受的径向力很小。因此，中间辊轴承承受的径向力也不大，故只选用即可，并不需要进行校核。 中间辊辊颈 d2=340mm，转速=r/min193.5r/min2n211DDn620600200由参考文献表 39.225，选得轴承代号 382968，其基本参数 d2=340mm，D=460mm,T=310mm，当使用油润滑时，许用转速 n=430r/min。 故轴承寿命足够。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 30 页6.3 工作辊轴承的选择中间辊主要承受扭转应力，承受的径向力很小。因此，中间辊轴承承受的径向力也不大，故只选用即可，并不需要进行校核。工作辊辊颈

51、 d3320mm，转速200r/min1n由参考文献表 39.225 选得轴承代号 382964，其基本参数 d2=320mm，D=440mm,T=300mm，许用转速 n=450r/min。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 31 页第七章 机架的确定7.1 机架类型的选择 轧钢机机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都安装在机架上。机架要承受轧制力，必须有足够的强度。 根据轧钢机型式和工作要求，轧钢机机架分为闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架，且有较高的强度和刚度。对于板带轧机来说，为提高轧制精度，需要有较高的机架刚度。故往往采用刚度较好的闭式机架，以获得较好的轧件质量。7

52、.2 机架主要结构参数的确定机架的主要结构参数是窗口宽度、高度和立柱断面尺寸。 在闭式机架中，机架窗口宽度应稍大于轧辊最大直径，以便于换辊。 六辊轧机机架窗口宽度一般为支承辊直径的 1.151.30 倍。机架窗口宽度B（1.151.30）=（1.151.30*1500mm=(17251950)mm,取 B=1900mm3D为换辊方便，换辊侧的机架窗口宽度应比传动侧窗口宽 510mm。取 10mm,则换辊侧的机架窗口宽度=B+10mm（1900+10）mm1910mmB机架窗口高度 H 主要根据轧辊最大开口度、压下螺丝最小伸出端（至少有 23 扣螺纹长度） ，以及换辊等要求确定。对于六辊轧机，可

53、取 H=(2.63.5)(+)1D2D3D式中 工作辊、中间辊、支承辊直径1D2D3D H=(2.63.5)(+)(2.63.5)（600+620+1500）mm(70729520)mm，1D2D3D取 H8500mm （7.1）机架立柱的断面尺寸是根据强度条件确定的。由于作用于轧辊辊颈的机架立柱上的力相同，辊颈强度近似地与其直径平方(d2)成正比，故机架立柱的断面积（F）与轧辊辊颈的直径平方(d2)有关。因此，可根据比值（F/d2）的经验数据确定机架立柱断面积，再进行机架强度验算。由参考文献，表 51，查得六辊轧机，当轧辊材料是铬钢时，比值（F/d2）为 1.21.6，d 按支承辊辊颈直径算

54、。故 F（1.21.6） 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 32 页d2（1.21.6）*752cm2(67509000)cm2 （7.2）为节省金属，立柱断面采用近似方形断面。确定立柱宽 b=80cm,长 =100cm。l7.3 机架强度和变形计算 用材料力学方法计算时，为了简化计算，一般做以下假设：1）每片机架只在上下横梁的中间断面上受有垂直力，而且这两个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，即机架的外负荷是对称的。此时，机架没有倾翻力矩，机架底脚不受力。2）机架结构对窗口的垂直中心线是对称的，而且不考虑由于上下横梁惯性矩不同所引起的水平内力。3）上下横梁和立柱交界处（转角处）是刚性的（一

55、般机架转角处的刚性都是比较大的） ，即机架变形后，机架转角仍保持不变。根据上述假设，机架外负荷和几何尺寸都与机架窗口垂直中心线对称，故可将机架简化为一个由机架立柱和上、下横梁的中性轴组成的自由框架。如将此框架沿机架窗口垂直中心线剖开，则在剖开的截面的，作用着垂直力和静不定力矩。由于机架左右对称，所以力矩可由半个机架的弹性变形位能求出。 图 71 矩形自由框架弯曲力矩图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 33 页7.3.1 求出机架横梁截面的惯性矩。1）确定 I-I 截面的尺寸如图所示 图 72 11 截面尺寸求出截面形心cZ 由于截面关于 z 轴对称，故形心一定在 z 轴上，把截面的一半分为三个

56、部分1、2、3。 （7.3）cZ321332211FFFZFZFZF式中 、1、2、3 各部分的面积；1F2F3F 、1、2、3 各部分的形心坐标。1Z2Z3Z1*0.5m20.5m2 =0.7*0.88=0.616m2 =0.12*0.4=0.048m21F2F3F=0.5m =1.44m =1.94m1Z2Z3Z故m1057m cZ321332211FFFZFZFZF048. 0616. 05 . 094. 1*048. 044. 1*616. 05 . 0*5 . 0该截面对轴的抗弯截面系数cZ1I 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 34 页 由平行移轴公式可知=2(+) （7.4）总Ic

57、ZI1cZI2cZI3式中 、分别为 1、2、3 对轴的惯性矩cZI1cZI2cZI3cZ + ciZIiI2iliF 每个截面对自身轴线的惯性矩；iI 每个截面的形心到轴的距离。ilcZ +（+0.5572*0.5）m4=0.19679m4 cZI11I21l1F12311hb21l1F121*5 . 03 +（+0.3832*0.616）m4=0.13011m4cZI22I22l2F12322hb22l2F1288. 0*7 . 03 +（+0.8832*0.048）m4=0.03748m4cZI33I23l3F12333hb23l3F1212. 0*4 . 03 故=2(+)2（0.19

58、679+0.13011+0.03748）m40.729m4总1IcZI1cZI2cZI32）求截面的抗弯截面系数 图 72 截面尺寸的抗弯截面系数为m40.06667m4 2I123bh1218 . 03（7.5） 7.3.2 求各截面上的弯矩 I-I 截面的弯矩=* （7.6）1M41Pl3122113122112244IlIlIlIlIlIl式中 机架横梁的中性线长度；1l 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 35 页 机架上横梁的惯性矩；1I 机架立柱的惯性矩；2I 机架下横梁的惯性矩。3I 假设上下横梁惯性矩相同，即时，则力矩为3I1I1M=* （7.7）1M41Pl06667. 05 .

59、102729. 049 . 206667. 05 .102729. 049 . 249 . 28026222112211IlIlIlIl=5747.2mKN mKN 立柱上的弯矩=()=71.7 （7.8）2M114MRl2 .574749 . 28026mKN mKN 7.3.3 求各截面上的应力机架横梁内侧的应力=KPa7.4MPa （7.9）1n21nWM111ZIZM729. 0943. 02 .5747机架横梁外侧的应力KPa8.3MPa （7.10）1a21aWM121ZIZM729. 0507. 12 .5747由 P 引起的立柱上的拉应力KPa=5.0MPa （7.11）p22

60、FP18 . 028026机架立柱内侧的应力+ （7.12）2n22FP22nWM机架立柱外侧的应力 （7.13）2a22FP22aWM、分别为机架横梁内侧和外侧的断面系数1nW1aW、分别为机架立柱内侧和外侧的断面系数，因立柱断面为矩形，故2nW2aWm40.133m42nW2aW62bh618 . 02-机架立柱断面。2F故+（+）KPa5.6MPa2n22FP22nWM18 . 028026133. 0678.71（）KPa4.5MPa2a22FP22aWM18 . 028026133. 0678.71机架为铸钢制造,其强度极限500MPab 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 36 页5.