1150钢坯开坯轧机主传动设计

1、1150钢坯开坯轧机主传动设计摘要1150钢坯开坯轧机主传动装置是轧钢生产中非常重要的轧制设备，它在轧钢生产中使用越来越广泛，尤其是在热轧薄板带钢生产中的破鳞、控制板坯宽度等方面更是必不可少的轧钢设备。本次设计的主要目的是对开坯轧机的主传动系统进行了解和研究，并对主要部件进行设计和校核计算，最终设计绘制出1150开坯轧机主传动系统的总装配图。本次设计主要包括阐述开坯轧机的发展、结构、作用和主传动方案等，并重点对开坯轧机主传动系统中涉及的各个零部件进行了设计计算。主要包括轧机结构参数计算、力能参数计算、主电机选择、轧辗设计与校核、轧辗轴承计算等相关内容。通过本次设计各方面的分析和计算，我们对设备

2、的性能和存在的问题有了更深的了解，并使设备在理论上得到进一步的改进。关键词：主传动系统；轧机；轧辗；机架Thedesignofthe1150billetsboilpeithemaindriverdeviceofrollBillet1150primarymillmaindriveisveryimportantintheproductionofsteelrollingrollingequipment,itismoreandmorewidelyusedinsteelrollingproduction,especiallyintheproductionofhotrolledstripsteelplat

3、ebreaker,controlisindispensableequipmentofsteelrollingslabwidth,etc.Themainpurposeofthisdesignistounderstandthebigmillmaindrivesystemandresearch,andthemaincomponentsofthedesignandcheckingcalculation,finaldesigndrawingout1150primarymillmaindrivesystemofthegeneralassemblydrawing.Thisdesignmainlyinclud

4、esthedevelopmentofprimarymill,structure,functionandmaintransmissionscheme,etc.,andfocusonprimarymillmaindrivesystemofthevariouscomponentsinvolvedindesignandcalculation.Mainlyincludingmillstructureparametercalculation,forcecanparametercalculation,choiceofmainmotor,androlldesignandchecking,rollerbeari

5、nglongevity.Keywords:maindrivesystem;Rollingmill;Roll;rack目录1绪论11.1 轧钢机械的定义11.2 初轧机在轧钢生产中的作用11.3 轧钢机械设备的组成11.4 轧钢机的分类及标称11.5 国内外开坯机的现状及发展情况21.5.1 国内外开坯机的现状21.5.2 国内外开坯机的发展情况21.6 1150钢坯开坯机主传动32总体方案设计5301150钢坯开坯机力能参数的计算73.1 电机容量的选择73.1.1 电机轴上的力73.1.2 电机的发热和过载校核93.2 轧制力的计算113.2.1 轧制规程113.2.2 轧辗主要尺寸的确定1

6、错误！未定义书签。3.2.3 轧制力的计算133.3 电机驱动轧辗时的力矩计算173.3.1 轧辗受力分析173.3.2 电机驱动轧辗的力矩184零部件的选择与强度校核2004.1 轧辗轴承的选择与校核204.1.1 轴承的选择204.1.2 轴承冷却及用水量的校核214.2 轧辗的强度计算224.3 机架的选择和强度计算254.3.1 机架的设计准则254.3.2 机架结构尺寸的确定264.3.3 机架强度的校核计算274.4 万向接轴的选择与计算314.4.1 扁头强度计算314.4.2 叉头的强度计算325开坯机的润滑方式335.1 轧机轧辗的润滑335.2 轧辗轴承的润滑335.3 轧

7、机主轴连接的润滑346设备的环保、可靠性和经济评价356.1 设备的环保356.2 机械设备的可靠性356.2.1 机械设备的平均寿命366.2.2 机械设备的有效度366.3 机械设备的经济评价37总结38致谢39参考文献401绪论1.1 轧钢机械的定义轧钢机械在轧钢生产中亦称轧钢机。一般是将被加工材料在旋转的轧辗问受压力产生塑性变形即轧制的机械设备，称为轧钢机。在大多数情况下，轧制材料的生产过程要经过几个轧制加工阶段，整个过程中还需要一系列的辅助工序，比如将原加工材料由仓库运出、加热、轧件送往轧辗、轧制、翻转、剪切、矫直、打印、轧件的收集卷取成卷等等。一个轧件生产的全过程是由各种机械设备按

8、工艺顺序排列而成的机械设备来加工完成的，这种机械体系叫轧钢机械或称轧钢机。1.2 初轧机在轧钢生产中的作用方、板坯开坯轧机既可轧制板坯，又可轧制方坯，生产比较灵活。初轧机较多地采用了液压传动，机械化程度比较高。按老式的钢锭生产体系布局，一个大型钢铁联合企业，应该是板材、型材和管材等产品都能生产，当一个或几个炼钢厂的钢坯分别供应板材厂、型材厂和管材厂时，初轧厂是整个生产体系中最重要的环节，一旦初轧厂生产受阻，其经济损失是不可想象的，因此可以说明在传统老式的钢铁生产体系中初轧机的地位是非常重要的。1.3 轧钢机械设备的组成轧钢机械设备的组成可以分为两大类：主要设备和辅助设备1 .主要设备：直接使轧

9、件产生塑性变形的机械设备称为主要设备，也称为主轧机组。它包括：工作机座（轧辗、轴承、轧辗调整装置、控制装置及机架等），万向或梅花接轴，齿轮机座，减速器，主联轴节，主电机等2 .辅助设备:是指主轧机组以外的各种设备，它用于完成一系列辅助工序。辅助设备种类繁多，车间机械化程度越高，辅助设备所占整个车间机械设备总比重也越大。1.4 轧钢机的分类及标称各类轧机的工作原理和主要结构基本相同，只是轧制的温度、压力和速度有所差异。轧机中使用最多的是轧钢机。轧机又可分为半成品轧机和成品轧机。半成品轧机主要是开坯机，包括初轧机、板坯轧机和钢坯轧机。轧钢机的标称有许多习惯称谓，一般与轧辗或轧件尺寸有关。钢坯轧机和

10、型钢轧机的主要性能参数是轧辗的名义直径，因为轧辗名义直径的大小与其能够轧制的最大断面尺寸有关.钢板车间轧钢机的主要性能参数是轧辗辗身长度，因为轧辗辗身长度与其能够轧制的钢板最大宽度有关。因此，钢板轧机是以轧辗辗身长度标称的。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。1.5 国内外开坯机的现状及发展情况1.5.1 国内外开坯机的现状我国大钢厂从70年代已用先进的连轧轧机，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在各种轧机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。我国粗钢产量位居世界第一。国内十大钢铁企业年产粗钢均在1000万吨以上。近年来

11、，钢铁重组进入衰退期，比如宝钢控股的广东钢铁集团，山东济钢、莱钢为主组建的山东钢铁集团，还有河北钢铁集团等。但是，我国钢铁业要振兴，必须走精细化道路。热轧卷和冷轧卷目前还停留在重产量轻质量的瓶颈。轧钢行业必须走高端路线，造船业和汽车制造业、建筑业的兴旺，能给轧钢行业带来机遇，但是矿石的涨价给我国轧钢行业带来新的困境。国内轧钢行业要真正做大做强，必须不断对钢坯质量、加热、辗型控制、卷取能力、酸洗等系列环节加强。另外，做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起，探索高精轧钢设备。1.5.2 国内外开坯机的发展情况目前开坯机的发展趋势有如下几点：轧钢生产的发展决定于轧钢铁的逐步改善及以新的机械装备

12、它们。与轧钢设备发展的同时，生产技术和轧辗孔型设计了改变和改善了。如果以工作机架排列的原则作为轧钢铁分类的基础，那么现有的轧钢铁机根据它们完善的程度可以排成下列次序：1）单机架的,2）单列式的（包括二个以上的机架一一译者注）,3）二阶段式的，4）三阶段及多阶段式的,5）间断顺列式的，6）半连续式的，7）连续式的，8）无止境轧制轧钢机。开坯机近年来的发展特点有以下几点：1 .万能式板坯开坯轧机发展迅速，进20年来随着热连轧和中厚板轧机的发展，板坯需要量不断增加。由于万能式板坯开坯机带有立辗，可以减少翻钢道次减少轧制时间，轧出的板坯质量好，易于实现自动化控制。2 .向重型化方向发展，开坯机的重型化

13、是指大钢锭、大辗径、大功率。3 .采用自动化控制。开坯机的自动操作已由电子计算机自动在线控制。4 .提高了钢坯质量，改进精整工序，采用大吨位板坯剪切机及在线火焰清理机。5 .缩短轧机辅助机械工作时间。 .采用专用换辗装置 .采用提高运锭能力的运锭方案 .改进板坯剪切机的结构 .采用无减速器传动装置。可以减少机械储存的动能6 .二十世纪及其以后的发展动向，随着连铸技术的发展，连铸及开坯机相结合的连续轧机组将会进一步发展。1.61150钢坯开坯机主传动轧钢机主传动装置的作用是将电动机的动力、力矩和运动传递给轧辗。115Cffl坯可逆式开坯机的主传动装置是由电动机、联轴器、齿轮座及连接轴组成。1 .

14、电动机：为开坯轧机提供动力源，是开坯机的动力设备2 .联轴器：连接电机和齿轮座以及连接轴，以便传递运动和动力3 .齿轮座：当工作机座有一个电动机带动时，通过齿轮座将电动机的力矩和运动均匀的分配给两个轧辗。4 .连接轴：开坯机和电动机以及齿轮座的动力和运动都是用联轴器传递给联接轴并带动轧辗运动的。2总体方案设计小1150T坯型钢坯轧机采用双电机驱动，能对上下辗同时进行调速处理，方便对下辗进行调速调整，从而使下辗的运转速度加快。毛坯方坯通过轧机组轧制时，要能保证方坯在出口处高于辗道平面，以防止方坯撞坏传动辗道。一般小1150T坯型钢坯轧机取消电动机和轧辗之间的齿轮座和减速机。由两个电动机分别驱动两

15、个工作轧辗。因为减速机造价高，而且能源消耗较大，所以用传动轴代替后可使整个机械设备结构简单，节俭了很多运作成本。在轧辗和电机之间用滑块式万向接轴连接，两个电动机分别用两个连接轴驱动轧辗进行钢坯轧制。小1150T坯型钢坯轧机采用了闭式机架，而机架是个整体框架有较高的强度和刚度，闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机。由于轧制精度较高，需要有较高的机架刚度和强度，所以方坯轧机采用了闭式机架。但是闭式机架又不易换辗。轧辗轴承是轧钢机械轧钢工作机座中的重要部件，由于轧机的结构和工作条件差别较大，所以必须采用不同种类的轴承。与一般用途的轴承相比，轧辗轴承有以下特点：1）工作环境相对比较恶

16、劣2）运转速度差别很大3）工作负荷较大轧辗轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承，滑动轴承又分为半干摩擦和液体摩擦两种，小1150?坯型钢坯轧机采用了酚醛夹布树脂滑动轴承，它广泛用于各种型钢轧机、初轧机和钢坯轧机。小115邸坯轧机采用重锤式平衡装置。它工作可靠、维修方便。广泛用于轧辗移动量很大的初轧机上。具缺点是设备重量大，轧机基础结构较复杂。总体设计主传动装置示意图如下1.轧辗2.万向接轴3.连接轴4.主电机如2-1图()1150钢坯开坯机主传动系统示意图3巾1150钢坯开坯机力能参数的计算3.1 电机容量的选择3.1.1 电机轴上的力根据总体方案设计初选电机容量为4000千瓦，其运转速度为70r/

17、min再验证是否合格。由轧辗上的静力矩选择NerMknzk9550(3.1)Mer=9550Nerner式中：k电机的过载系数k=1.52.0取k=1.5"一传动效率,=0.860.90ner电机转速nz轧丰昆转速选电机容量电机容量：由式（3.1）得Ner=Mknz取"=0.90k=1.5k955060V6040i（一）电机转速：NZ=66.46m/s二D13.141150则得在电机和轧辗之间没有减速器和齿轮座，所以设计中的传动比以i=1进行计算NPr40005Mer=9550er=95505.46105Nmner700.76210666.46心二二3928.06kw1.5

18、95500.90计算轴上的力矩Mz1=pa_6._一.=4.2921014B21=0.639106Nm同理各个道次上电机轴的力矩如下表表3-1电机轴轧制力矩道轧制力轧制力臂a电机轴轧制力矩次P(N)(mm)Mk(N)14.292X106148.8210.762X10622.985X106148.8210.444X10634.441X106148.8210.661X10643.983X106148.8210.593X10652.778X106148.8210.413X106摩擦阻力矩的简单计算d_575_66Mf1=P4.292100.90=1.11010221(-1)MkiMf2=(轴的传动效

19、率"=0.960.98取"=0.97)i1 _6(-1)0.762106_0.97一1-4=2.35710Nm电机轴上静力矩的计算MJ=必=1.879106NmJi同理，可得各道次的摩擦阻力矩表3-2各道次摩擦力矩道轧制力矩轧制力臂a电机轴轧制力矩次P(N)(mm)Mk(N)14.292X106148.8210.762X10622.985X106148.8210.444X10634.441X106148.8210.661X10643.983X106148.8210.593X10652.778X106148.8210.413X1063.1.2电机的发热和过载校核主电动机轴上的

20、力矩由四部分组成，即(3Mf2(3.4)MzMfiMd=Mf2Kkon-Mdoni式中：Md一主电动机力矩，KNm；MfiMf附加摩擦力矩，Mf=+Mf2,KNm；iMz一轧辗上的轧制力矩，KNm；Mdon一动力矩，轧辗运转速度不均匀，各部件由于有加速或减速所引起的惯性力所产生的力矩，KNm；Mko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及其它阻力矩，KNm；i电动机和轧辗之间的传动比。一电动机至轧辗之间的传动效率；则有：M协约为主电动机额定功率的5%,取Mkon=5%Mer由于轧机匀速运动，所以Mdon=0；Mkon=5%5.46105=0.273105KNmMmax=MD(

21、1.110。639)1061_4_62.3571040=4.126106轧机轧制过程中，电机轴上的最大力矩Mmax=4.126X106KNm对于可逆电机，电机过载系数k=2.5,则电机工作时静力矩管=4.65。106-=5.46106故满足过载要求由过载选取电机容量后，进行发热校核t=56s'、.Md2t56Mjun-d=4.1210KMer=5.46106Nm因此满足发热要求3.2轧制力的计算3.2.1轧制规程原料断面Fo=390x400mm2,成品断面Fi=210x240mm2最大压下量,hma=7090mm,轧制速度V=4m/s轧件长度L=8m最大轧制速度Vmax=7m/s轧制温

22、度t=1200C钢种65Mn,45#普碳低合金钢表3-345#压下规程道孔轧前厚轧后厚压卜量宽展量轧制温度度度AhAB次型h0(mm)B(mm)(mm)(mm)t(C)038038012001平31538565512002平26538950411973平2153925031193翻钢39220043002067061186524021060411813.2.2轧辗主要尺寸的确定轧辗辗身长度L和辗身直径D的确定名义直径按咬入条件公式确定D之加(3.5)1 -cos：由轧钢机械查表3-1可得：轧机的最大咬入角a=243龙问，取a=30°最大比例h11=,Ahma=7090mm,MhmaX

23、=90D16390901-cos(亚22sin2(302=671.642mm在轧制过程中，由于轧制条件、工作环境的影响，轧机材质和所受应力条件的限制，取轧辗名义直径D=1150mm。轧辗辗身长度L决定了孔型位置和轧辗的弯曲强度，查轧辗机械表3-2得L/D=2.23.0取L/D=3.0则L=3.0D=3.0X1150=3450mm确定轧辗直径d,又小1150T坯型钢坯轧机采用了酚醛夹布树脂滑动轴承的轧机，查轧辗机械表3-2得dD-0.550.631d=0.911.2dD=0.5ld"。则d=0.5X1150=575mm3.2.3轧制力的计算第一道次轧制力的计算l=1.0d=1.0X57

24、5=575mm由于轧制温度为t=1200C的条件下进行热轧，故采用西姆斯公式进行计算而西姆斯公式采取了假设和简化，具简化式为：dP-二RrR(-)=72-72dQk42(hRi)hR1(3.6)式中：P一单位压力h1一轧制后轧件的高度k一整个接触弧上变形R一轧辗半径入口至中性面单位压力为:Rarctan(RaRarctan(R>k(3.7)式中：ho一轧制前轧件高度中性角:h=Rtan广ln(1w)也+1arctan*,R8R2.1-；式中：yTH生角e-变形程度压下量：，h=h0-h1式中：h压下量则可得：h=h0一几=380-315=65mmh100%=17.105ho(3.10)把

25、式（3.10）代入（3.8）中解得-575二31510.1710an-ln1(-0.171)0arctan"=0.18,5752-1-0.1710609因此P*JEZarctanCE_'三回nn叵Rln（二Pm2君arctan11-4、Eh2（1-（3.（11）式中：出一考虑摩擦对应力状态的影响系数变形阻力庄:1RJ几几)k=n；：k=1.15n；。2,5750.16092=1315=1.0473=0.8305(3.12)0KtKuKr式中：Kt变形温度影响系数3基础变形阻力，即变形温度t=1000C,变形速度u=101s,变形程度&=40%时的变形阻力由表【3.16

26、查得c0=162.1MPaKr一变形程度影响系数Ku一变形速度影响系数T=(t+273)/1000=(1200+273)/1000=1.473变形温度影响系数Kr=exp(A+BT)【3.539+(-2.780)X1.4731=e=0.57其中查得A=3.539,B=-2.780变形速度影响系数Ku的计算l=、Rh-J57565=193.326Vrln(h0hi193.3263153.882Ku=(Um/10)CDT-0.157+0.2261M73=(3.882/10=0.8321变形程度影响系数Kr的计算l20.556:二2347.52.：h；=-0.1710=0.114311rm=ln()

27、=ln()=0.1211-；m1-0.114Kr=E(JN-(E-1)£0.40.40.121.0.3420.121=1.370父()-(1.370-1)0.40.4=0.7983c-=160.50.570.83210.7983=60.77Pm=1.15n；-1.150.830560.77=58.03MPa因此第一道次的轧制总压力为：/BoB1、P=FR=(021)'Pml380385、=()58.039193.3262=4.292106由于轧件的原始材料不同、工作环境和润滑条件等各种因素的不同，因而轧制时需要加大压力，故校核时按最大轧制力校核。其他道次计算方式和第一道次相同

28、，其参数能力如下表所示表3-4轧制力统计表道义形阻力接触弧水平投影平均单位压轧制总压力次(MPa)长度（mm）力（MPa）(N)160.77193.32658.0394.292X106262.63169.55860.7092.985X106316.367169.55866.8854.441X106467.317200.62466.3963.983X106571.402185.74271.9162.778X1063.3电机驱动轧辐时的力矩计算3.3.1 轧辗受力分析下图中：Ni,N2一法向力Ti,T2一摩擦力Pi,P2合力Mk一轧辗力矩3.3.2电机驱动轧辗的力矩首先计算第一道次的轧制力矩如下:

29、D.-=sin-2B=05二；=0.530a115015/=148.8212sin：=d2二5750.102=28.75其中以在金属热轧时k0.070.10取咛0.10Mki=MzMf1=P(a：i)=4.292X106x(148.821+28.75)=7.621106Nm同理，其余道次轧制力矩如下表所示表3-5轧辗轧制力矩道轧制力轧制力臂a轧辗轴处的轧制力矩次P(N)(mm)摩擦圆半径Mk(N)1(mm)14.292X106148.82128.750.762X10622.985X106148.82128.750.530X10634.441X106148.82128.750.789X10646

30、3.983X10148.82128.7560.707X1052.778X106148.82128.750.495X1064零部件的选择与强度校核4.1 轧辐轴承的选择与校核4.1.1 轴承的选择轧辗轴承的润滑原则上与其他滚动轴承的润滑基本一致，只是轧辗轴承的工作条件比较恶劣，其工作性能能否获得有效发挥在很大程度上取决于轴承的润滑情况。轧辗轴承采用的润滑方法主要有脂润滑和油润滑。脂润滑的润滑脂兼有密封作用，密封结构和润滑设施简单，补充润滑脂方便，因此只要工作条件允许，轧辗轴承一般都采用脂润滑。油润滑的冷却效果强，并能从轴承内带走污物和水分。轧辗轴承采用油润滑的润滑方法有压力供油润滑、喷油润滑、油

31、雾润滑和油气润滑。压力供油润滑是常规转速下轧辗轴承最有效的润滑方式。喷油润滑是将润滑油以一定的压力通过装在轴承一侧的喷油嘴喷入轴承内部进行进行润滑，一般应用在高速轧辗轴承，或者压力供油润滑不能满足冷却要求的场合。喷雾润滑是将含有油雾的干燥压缩空气喷到轴承内部进行润滑，使用油量少，由于空气的作用，冷却效果极强，主要用于轧制速度高和轧制精度高的大型轧辗轴承，或者用于在轴承箱中不经常拆卸的轧辗轴承。压力供油润滑和喷油润滑都需要装设进、出油管、润滑泵、储油器，有时还需润滑油冷却器，因此，费用较高，一般轧辗轴承较少采用。综上所述，41150T坯型钢坯轧机采用了酚醛夹布树脂滑动轴承，材质采用了理想材料开式

32、非金属衬，其主要特点是：抗压强度较大；摩擦系数比金属衬瓦低1020倍具有良好的耐磨性，使用寿命长胶木衬瓦较薄，故可以采用较大的理想辗颈，有利于提高轧辗寿命可用水做润滑剂，不存在轴承密封问题能承受冲击载荷；耐热性和导热能力差；刚性差，受力后弹性变4.1.2 轴承冷却及用水量的校核根据经验公式pdn4050.6461075750.050.7405=1.3106kgh式中：p一作用在轴承上的力小一摩擦系数以=0.030.0儆=0.05d一轧辗辗径Q一轴瓦的耗水量n一轧辗转速选取的轴瓦其厚度h=45mm,由于轴承所受的径向载荷F=0.646X107N轴径转速”=70r/in,轴径直径d=690mm,查

33、得酚醛树脂【p】=41MPa。1 .验算轴承的平均压力P则有：P=FMP1dB式中：B一轴承宽度1pL轴瓦材料的许用应力代入以上数据可得P=0.646107一690575=16.28MPa2 .验算轴承的PV值PV上二加二FnBd60100019100B0.64610770191000.575=41175Pa<IPV式中：PV】一轴承材料的PV许用值V一轴承圆周速度即滑动速度3 .验算滑动速度3.140.575706060=2.106<V】=13%其中n=60V根据验算轧辗轴承合格。4 .2轧辐的强度计算根据标定的最大轧制力和轧制力矩进行校核轧辗的强度，最大轧制力和最大轧制力矩分别

34、为P=20000KN,T=20X105Nm对轧辗进行受力分析由静力平衡方程求得梁的支座反力R1R2=PR223802800=1150P两式联立解得R=1.353107NR2=6.47106N并画出弯矩图和扭矩图如下:如4-1图轧辐的弯矩图和扭矩图由此可知,危险断面有两个，一个在最大受力断面,另一个抗扭转断面。进而做出相应的校核|断面处剪应力（当标称的辗径D=1150mm时）ti_Tn2106163.141.153=6.7106N（当标称的辗径D=671mm时）t2=TWn2106163.140.6713=3.37107N对两个截面分别进行弯曲强度校核=1.31108选取轧辗材料为合金锻钢，具强

35、度极限Qb=700750MPa,许用应力Rb=1415MPaU可按第四强度理论进行校核.M20.75T2<CTWM20.75T2W132i1.153(1.35107)0.75(2106)2=0.12108;二5 .3机架的选择和强度计算5.1.1 机架的设计准则机架的作用1、作用：用来安装轧辗、轧辗轴承、轧辗调整装置和导卫装置等工作机座中全部零件，并承受全部轧制力的作用。2、地位：机架是轧机工作机座中尺寸和重量最大的部件，轧辗轴承和轧辗调整装置都安装在机架上，机架承受巨大轧制力的作用。根据机架的作用，其设计准则如下1、工况要求：即任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机

36、架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2、刚度要求：在必须保证特定的外形条件下，对机架的主要要求是刚度。如果基础部件的刚性不足，则在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等的作用下，就会产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其它性能。例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度。3、强度要求：对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求4、稳定性要求：对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或

37、局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设计时必须校核。机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。1、机架的重量轻，材料选择合适，成本低。2、结构合理，便于制造。3、结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4、结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。5、抗振性能好。6、耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。7、有导轨的机架要求机架导轨面受力合理，耐磨性良好。综上，机架采用闭式机架的工作机座，在换辗时，轧辗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辗装

38、置。4.3.2 机架结构尺寸的确定机架一般采用含碳量为0.25%0.35%的ZG260500,其强度限5=500600MPa,延伸率65=1%16%。由于机架是轧机中最贵重和最重要的零件，必须具有较大的强度储备。一般机架的安全系数不小于10,对于ZG270500来说，许用应力U采用以下数值对于横梁(<5(70MPa对于立柱<4050MPa为了防止机架在过载时破坏，在轧辗断裂时机架要不产生塑性变形。根据这一要求，机架的安全系数为nj>ng.(b/(s式中：nj一机架的安全系数；ng一轧辗的安全系数；阳一机架材料的强度限；2一机架材料的屈服限。窗口尺寸机架窗口的宽度B=BZ2S=

39、120080=1280式中：S一窗口滑板厚度，一般取S=2040mm,取S=40mmB一机架的窗口的宽度Bz一轧辗轴承座的宽度4.3.3 机架强度的校核计算受力分析弯矩图和应力图如4-2图矩形自由框架弯曲力矩图由弯矩图可知，根据公式Mxb3h12假设上下衡量惯性矩相同L=I2,则可得MiRl1l1,l22IiI2上下横梁及立柱的截面图。LQ6125Zi145004()0TiiQ57如图4-4横梁截面形状如4-5图立柱截面形状y2上横梁的面积：A0=14501250-1812500mm上横梁的型心：Z0=1250-625mm2横梁的真实型心：Z0=A0Z0一人乙一一乙=641mmA0一A5上横梁

40、的总惯性矩：1y=1.331011mm4y83四=2.0810mm641y_83W2=2.19108mm31250-641l1.l2MRl121112=2.73109nm4I1,I21112进行机架强度的校核：M111二1=1=13.14MPaW1M111c21-12.48MPa!一W2可知横梁强度合格。进行立柱强度的校核:RL7M21-M1=22.63107Nm4二R一M2=7.2Mpa卜J2F2W1R-M-2=-4.8MPa：tI2F2W2综上所诉，机架强度合格4.4万向接轴的选择与计算4.4.1 扁头强度计算按照总体设计方案，选择50#锻钢并选取滑块式万向接轴。滑块式万向接轴，它属于用于

41、轧机机架的万向连接轴。它主要解决现有的连接轴使用寿命短等技术问题。其技术方案要点是：它包括滑块式万向接轴轴体和与凸圆叉固联的轴承压盖，其特征是：在凸圆叉上设置凹槽，在凹槽外侧设置有与轴承压盖上的螺孔相对应的螺栓通孔，轴承压盖通过螺栓与凸圆叉相周联。轧机设备开动率大幅提高，产生了良好的经济效益和社会效益。滑块式万向接轴因其能在倾角较大情况下传递较大的扭矩它可推广适用于各型轧机等工况恶劣条件下的机械传动。如4-6图扁头受力分析简图如4-6图，D1=D（515）=1135mmS二(0.250.28D1=295.1mm查得b0=1200mm,b=429mm,x=210mm,许用倾角a=102,X=0.

42、5b-bsin.不+x=289.4mm3由经验公式计算扁头强度1.1Mlb。-3b3X9X2=0.5510Pa满足扁头强度要求。4.4.2 叉头的强度计算由经验公式，叉头的主应力值为2仃=35Mj-K（其中K=1+0.0523）D<D-dJ代入数据可得：仃=1.16M108Pa<b故符合强度要求。5开坯机的润滑方式5.1轧机轧辐的润滑润滑是指在轧件相对运动的接触表面之间加入润滑介质，使其形成一层润滑膜，从而把直接接触的零部件的摩擦表面分隔开了，以减少摩擦和零部件摩擦，达到延长机械设备的使用寿命及提高机械工作效率的目的。热轧钢车间的机械设备要在高温和恶劣条件下工作。一般工作机件需要承

43、受100C的温度，有的摩擦机件在高压力下运转，需承受冲击负荷，润滑膜极易被破坏；另一方面，轧机轧辗转速不高，很难形成油膜。止匕外,轧机工作环境中水分多、灰尘多、有腐蚀性气体等都是润滑的不利条件。因此对润滑油提出更高的要求：1 .能适应高温、高压负荷各种转数的要求，能够保证处于液体摩擦状态。2 .在机械运转过程中应具有冷却作用，保证摩擦表面具有一定的工作温度。3 .具有清洁作用，能吸收带走运转过程中产生的一些物质，如金属屑、灰尘等杂物。4 .具有抗氧化、抗腐蚀作用，能在规定的时间内经受住外界温度、压力、湿气与氧化作用，而不被腐蚀。综上所述，本设计中轧机大部分部件可采用稀油润滑方式进行润滑。5.2

44、 轧辐轴承的润滑轧辗轴承的润滑原则上与其他滚动轴承的润滑基本一致，只是轧辗轴承的工作条件比较恶劣，其工作性能能否获得有效发挥在很大程度上取决于轴承的润滑情况。轧辗轴承采用的润滑方法主要有脂润滑和油润滑。脂润滑的润滑脂兼有密封作用，密封结构和润滑设施简单，补充润滑脂方便，因此只要工作条件允许，轧辗轴承一般都采用脂润滑。油润滑的冷却效果强，并能从轴承内带走污物和水分。轧辗轴承采用油润滑的润滑方法有压力供油润滑、喷油润滑、油雾润滑和油气润滑。压力供油润滑是常规转速下轧辗轴承最有效的润滑方式。喷油润滑是将润滑油以一定的压力通过装在轴承一侧的喷油嘴喷入轴承内部进行进行润滑，一般应用在高速轧辗轴承，或者压

45、力供油润滑不能满足冷却要求的场合。喷雾润滑是将含有油雾的干燥压缩空气喷到轴承内部进行润滑，使用油量少，由于空气的作用，冷却效果极强，主要用于轧制速度高和轧制精度高的大型轧辗轴承，或者用于在轴承箱中不经常拆卸的轧辗轴承。综上所述，本设计中轧辗轴承采用油润滑润滑方式。选择润滑油主要确定润滑油的粘度，根据粘度选用适当的润滑油粘度。5.3 轧机主轴连接的润滑万向滑块联轴器又名金属滑块连轴器，具滑块呈圆环形，用钢或耐磨合金制成，适用于转速较低，传递转矩较大的传动。万向滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半连轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。万向

46、滑块联轴器零件的材料可用45钢，工作表面需要进行热处理，以提高其硬度;要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。6设备的环保、可靠性和经济评价6.1 设备的环保环境保护简称环保。环境保护(environmentalprotection)涉及的范围广、综合性强，它涉及自然科学和社会科学的许多领域，还有其独特的研究对象。环境保护方式包括：采取行政、法律、经济、科学技术、民间自发环保组织等等，合理地利用自然资源，防止环境的污染和破坏，以求自然环境同人文环境、经济环境共同平衡可持续发展，扩大有用资源的再生产，保证社会的发展。机械设备的环保性是指

47、机械在作业时保护环境的性能，该环境指操作人员的工作环境和设备运转区周围的环境。在轧制过程中，轧辗需要进行冷却，一般用水冷却，但用水量较大大，因此需要将工业用水产生的污水进行净化处理，经过净化处理的水再进行循环的使用。由于磨损、故障等原因降低了设备的使用寿命。因此对设备需要进行加强维护、清扫设备运行中产生的灰尘和油污，使设备表面光亮整洁满足设备的环保要求。机械设备环保性包括防治工业生产排放的“三废”(废水、废气、废渣)、粉尘、放射性物质以及产生的噪声、振动、恶臭和电磁微波辐射，交通运输活动产生的有害气体、液体、噪声，海上船舶运输排出的污染物，工农业生产和人民生活使用的有毒有害化学品，城镇生活排放

48、的烟尘、污水和垃圾等造成的污染；其主要有以下几种：降噪：在轧机设备中设置消音装置，降低噪音。废物处理：乳化液及废水回收再利用，将冷却用水经过简单的处理输入供热管道，用于供暖。废钢回收再利用，用于炼钢及设备强度不高的机加工。除尘：及时清理，分类处理轧钢设备在轧制过程中产生的灰尘和粉尘。机械设备作业时污染环境的因素主要包括有噪声、振动及废气、废液、废渣排放时的含有有害气体、有毒成分、微粒粉尘等。因此必须改进机械设备的结构，增加净化处理装置，加强设备的状态检测和维修，合理使用设备等各方面综合措施，改善机械设备的环保性是一项艰巨的任务，但可以从选用环保性好的设备和零部件本质中改善。6.2 机械设备的可

49、靠性所谓可靠性，是指系统、设备或哦零部件在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力在机械设备的工作过程中，由于工作环境比较恶劣，而且负荷变化频繁，机械设备在工作的过程中常常受到振动、冲击、摩擦等力的作用。在长期的工作状态性，导致了设备的性能变差、磨损加剧，因此，加强对设备的维护和保养是非常有必要的。通过对机械设备的及时的维护和保养可以有效的减少机械的故障，提高设备的利用率和使用寿命，同时还能够减少设备运行和生产中的成本，保证生产的安全。机械可靠性设计可分为定性可靠性设计和定量可靠性设计。所谓定性可靠性设计就是在进行故障模式影响及危害性分析的基础上，有针对性地应用成功的设计经验使所设计的产品达到可靠的目的。所谓定量可靠性设计就是充分掌握所设计零件的强度分布和应力分布以及各种设计参数的随机性基础上，通过建立隐式极限状态函数或显式极限状态函数的关系设计出满足规定可靠性要求的产品。6.2.1 机械设备的平均寿命00设备的平均寿命函数为：t=Rtdt0式中：R(t)一可靠度函数，钢坯轧机的可靠度为R(t)=e则：Q0t=e'dt=1.0该轧机设备的失效率九=2父10-，可得t-1000h6.2.2 机械设