四辊初轧轧机的压下机构设计毕业设计

摘要本次设计的课题是四辐初轧轧机的压下机构设计，主要是对四辐初轧机压下机构的压下螺丝、压下螺母、压下止推轴承进行了改造设计。通过对四辑轧机压下机构的改造设计，电机通过两级圆柱齿轮减速和一级蜗杆蜗轮减速传动压下螺丝。压下螺丝和压下螺母选择了合理的机构，压下螺丝传动端选择了花键的结构形式，承载能力大；传动端花键采用了连续压力油润滑，能将润滑油输送到压下螺丝的各个润滑点，便于操作；压下螺丝的止推端部做成凹形，这时，凸形球面止推轴承处于压缩应力状态，可以提高了压下止推轴承的强度。压下螺母为整体螺母，整体螺母加工制造较为简单，工作可靠。压下螺母中油孔的设计有利于螺纹的润滑，能有效的提高其使用寿命。本课题根据螺纹的自锁条件进行了梯型螺纹设计，通过螺纹的自锁设计并增大压下螺丝球面止推轴颈有效防止了压下螺丝的自动旋松，提高了轧制时的辐缝精度。压下螺丝的止推轴承是推力圆锥滚子止推轴承，推力圆锥滚子轴承比铜垫滑动止推轴承提高承载能力35%左右，在轧制时轧辐弯曲时能实现压下螺丝自位调心。最后本设计讨论了压下螺丝阻塞事故的动力学机理，提出了操作注意事项。关键词：四根轧机；压下机构；压下螺丝；压下螺母；压下止推轴承毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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口不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优口良口中口及格口不及格2,论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优 口良 口中 口及格 口不及格3,论文（设计说明书）所体现的整体水平口优 口良 口中 口及格 口不及格建议成绩：口优 口良口中口及格口不及格（在所选等级前的口内画“ ）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程装1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况口优口良口中口及格口不及格2.对答辩问题的反应、理解、表达情况口优 口良 口中 口及格 口不及格区学生答辩过程中的精神状态□优 口良 口中 口及格 口不及格二、论文（设计）质量订1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优 口良 口中 口及格 口不及格2,是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优 口良 口中 口及格 口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优口良口中口及格口不及格线2论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优 口良 口中 口及格 口不及格3,论文（设计说明书）所体现的整体水平□优 □良 □中 口及格 口不及格评定成绩：口优 口良□中口及格口不及格（在所选等级前的口内画“）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年月日教学系意见：系主任： （签名）年月曰TOC\o"1-5"\h\z装摘要. 1Abstract 2绪论 4\o"CurrentDocument"本课题涉及的内容及国内外的研究现状和动态的综述 4\o"CurrentDocument"选题的依据和意义 5\o"CurrentDocument"本课题有待解决的关键问题 7\o"CurrentDocument"2轧制过程简介 7\o"CurrentDocument"3轧辐及轧制力能参数 7\o"CurrentDocument"订 3.1轧柜的尺寸参数 7」 3.11轧辑直径和棍身长度的确定方法一 7轧辐轴颈和辐颈直径的确定 7\o"CurrentDocument"轧辑轴颈和辐颈长度的确定 9\o"CurrentDocument"轧辐轴颈和辐颈长度的确定 9\o"CurrentDocument"直径的棍身长度确定方法二 10\o"CurrentDocument"轧辐的棍身长度L和辐径D的确定 10轧辐轴颈4和辐颈长度4的确定 11\o"CurrentDocument"轧辑传动端的尺寸 12线 4轧辑材料 13辐材料 13\o"CurrentDocument"合金锻钢 13\o"CurrentDocument"合金铸钢 13\o"CurrentDocument"铸铁 13\o"CurrentDocument"4.2轧辐材料选择 13\o"CurrentDocument"5总轧制力的计算 15\o"CurrentDocument"平均单位压力的计算 15\o"CurrentDocument"总压力计算的一般公式 15\o"CurrentDocument"影响平均单位压力的因素 16\o"CurrentDocument"接触面积的确定 18\o"CurrentDocument"金属变形抗力的确定 19\o"CurrentDocument"金属屈服极限对金属变形抗力的影响 19\o"CurrentDocument"轧制温度对金属变形抗力的影响 20\o"CurrentDocument"轧件变形程度对金属变形抗力的影响 20\o"CurrentDocument"轧制速度对金属变形抗力的影响 20\o"CurrentDocument"热轧时金属实际变形抗力确定 21总轧制力的计算 22\o"CurrentDocument"6压下部分机构设计 23\o"CurrentDocument"压下螺丝 24\o"CurrentDocument"压下螺丝外径的确定 24\o"CurrentDocument"支撑辑辑颈的计算 24\o"CurrentDocument"压下螺丝夕卜径d 25\o"CurrentDocument"压下螺丝螺距 25\o"CurrentDocument"压下螺丝螺母尺寸 26\o"CurrentDocument"装6.2压下螺母 28\o"CurrentDocument"压下螺母的结构形式 28\o"CurrentDocument"压下螺母的尺寸设计 30\o"CurrentDocument"止推轴承 32\o"CurrentDocument"止推轴承阻力矩 34\o"CurrentDocument"压下螺丝的传动力矩 36\o"CurrentDocument"压下速度 37\o"CurrentDocument"压下螺丝的自动旋松 38\o"CurrentDocument"、一 6.7压下螺丝的阻塞事故 39\o"CurrentDocument"廿 6.8 压下装置离合器 40\o"CurrentDocument"压下螺母润滑 41总结 42主要参考文献 43致谢 44\o"CurrentDocument"10附录：四辐初轧轧机压下机构设计图纸清单 45第一章绪论1.1本课题涉及的内容及国内外的研究现状和动态的综装述设计题目：四辐轧机压下系统机构设计设计的主要内容：完成压下系统的设计计算，合理选择标准件。重点完成压下传动部分的机构设计，绘出压下系统装配图及相关零件图。轧钢机是轧钢生产的主要机械设备。钢铁及有色金属的90%要通过轧机、 轧制成材，因此轧机的装备水平对轧钢的生产有着直接的影响。我过拥有上1 千台各种类型的轧机，承担着钢板、型钢及钢管的生产任务。轧钢机设计工作面临着三个方面的任务：•是消化先进技术的基础上，独立承担大型、新型轧机的设计；二是国内有80%的轧机面临技术改造的繁重任务；三是逐步实现设计工作现代化和计算机辅助设计。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化，产品质量高，消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善,线 并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500毫米宽厚板轧机和连续式H型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大，液压AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法,以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。国内外对于厚度自动控制理论的研究是很多的，不管是什么压下厚度控制，辑缝的调整都是通过压下机构来实现的。国内外对轧机的压下机构做了各方面的研究及测试，以提高轧制的精度、压下机构的使用寿命、提高生产效率和效益、降低能耗等。以下列举了一部分国内外设计轧机压下研究相关的论文及简介：(1)浅谈2300中板二辑轧机"压下螺丝回松"现象重型机械2004年,第01期通过对中板二辐轧机压下机构丝杆和铜螺母摩擦系数变化及平衡缸和上轧幅提升速度不同步的分析，提出解决二辐轧机"压下螺丝回松"现象的技术措施,为今后轧机设计提供参考.(2)轧机压下螺纹副承载特性测试研究中国机械工程2006年，第03期依据相似准则，制作3500mm中厚板轧机电动压下传动螺纹副1/3的测试模型，采用电测法获取悬臂螺牙弯曲应变值，模拟实际轧制力和过平衡力作用下螺纹副螺牙各层载荷大小及分布.螺纹副测试结果和边界元、有限元法数值计算结果相比，螺牙层载荷大小和分布规律基本吻合，证明电测法可行、装 直观且可靠.通过测定数据,证实了轻重两种载荷工况的不同承载特性，还发现螺母与丝杆轴线错移或倾斜的微尺度行为对载荷大小及分布影响极大的重要现象,为提高压下传动螺纹副寿命及可靠性提供了重要思路.(3)2000热轧机压下系统的技术改造有色设备2007年，第03期介绍2000热轧机压下控制系统改造的要求、功能及其改造方案,改造后提高了控制精度、生产效率和产品质量，取得了良好的经济效益.、 (4)2800中厚板轧机压下螺母磨损严重问题的分析与处理重型机械2001年，第06期针对国内某中板厂2800中厚板轧机压下螺母、螺丝及止推轴承磨损严重等问题进行了调查研究，应用"双球较理论”找出磨损问题关键所在，提出了改进方法,较好地解决了问题。(5)例如如舞钢公司的4200轧机压下装置的回松是造成了该公司钢板质量低，轧制精度不高、设备运行事故多的主要原因，对之进行研究和技术改造已成为十分迫切的任务。造成压下系统回松的因素诸多，从根本上解决非常复杂。理论和实验相结合，对影响回松的诸因素如工艺参数、润滑线油、温度和振动等参数进行分析研究。根据轧机的实际情况，设计了改善轧机压下系统的相应措施。通过以上的理论分析和实验，分析压下系统回松的根本原因是由于螺纹副的自锁条件被破坏，丝杠能够在微尺度空间内上下窜动和回松，同时加重了螺纹副的磨损。1.2选题的依据和意义在初轧机，板柢轧机、万能轧机等轧机上，几乎每一道轧制都需要调整辐缝，以保证轧件按给定压下量轧出所要求的断面尺寸。在轧制过程中要辐缝的调整直接影响板厚误差，根据各类轧机的工艺要求，调整装置可分为：上辐调整装置、下辐调整装置、中辐调整装置、立辑调整装置和特殊轧机的调整装置。上辑调整装置也称压下装置，它用途最广，安装在所有轧机上，压下机构的选择要满足工艺的要求，其中电动压下是最常用的压下装置。通常包括电动机、减速器、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。在可逆轧机上还安装有压下螺丝回松机构，以处理卡钢事故。在轧制过程中，有很多因素会引起轧件的厚度偏差。这些因素都与轧件和轧机有关。轧件方面的因素有：轧件厚度不均匀、轧件沿长度方向温度或机械性能不均匀等。轧机方面的因素有：轧制速度和张力的变化、轧辑热膨胀和磨损及轧辑偏心、轧制过程中机架的变形等。装 轧机参数的变动将使辑缝发生周期性的变化，因而导致轧件厚度发生变化，为了提高轧件的厚度精度，在现代化轧机上，往往设置厚度自动控制装置，使轧机在轧制过程中能调整辑缝，以控制和减小轧件纵向厚度偏差。压下控制系统辑缝的控制最后都是由轧机的压下机构来执行的，选择合理的压下机构，及合理的设计压下机构以调整辑缝。打1.3本课题有待解决的关键问题(1)根据设计的主要技术参数完成压下系统的设计计算。技术参数如下：轧件厚度230-250mm,宽度800-2150mm,长度5500-11000mm,最大重量38.5吨。计算轧制力能参数是主要的。(2)压下螺丝和止推轴承:①压下螺丝螺纹的选择(锯齿形或梯形)；②压下螺丝直径一般按强度选择，加大直径绘使传动力矩增加，但可以显著提高轧机工作机座的刚度，一般来说，压下螺丝和螺母在负荷下的的变形值仅线 次于轧辐和机架。③止推轴承有铜垫滑动止推轴承和滚动止推轴承两种；④压下螺丝传动端结构形式选择。⑤强度校核。(3)压下螺母的选择：①压下螺母的结构形式(整体或组合式)；②压下螺母在机架上的固定方式。(4)解决压下装置在生产中常遇到的问题：①压下螺丝的阻塞事故，设置压下螺丝回松机构；②轧制过程中防止压下螺丝自动旋松，压下螺丝自动旋松使辑缝值发生变动，造成轧件厚度不均匀，严重影响轧件质量。(5)润滑。对于压下螺丝在螺母中频繁快速移动的初轧机，采用稀油润滑，螺母寿命可提高1.5-2倍。第二章轧制过程简介轧制过程是考旋转的轧辐与轧件之间形成的摩擦力将轧件咬进辐缝之装 间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。轧制的目的是使被轧制的材料具有一定形状、尺寸和性能。为了控制轧制过程，必须对轧制过程有一定的了解。在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、… 镀锌板、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。我国大钢厂从订 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，轧件在几架轧机上同时轧缶U，大大提高了生产效率和质量。第三章轧辑及轧制力能参数线3.1轧辑的尺寸参数轧辐的基本尺寸参数是：轧辐名义直径D,棍身长度L,辐颈d和辑颈长度E轧辑直径和棍身长度的确定方法一轧辑轴颈和根颈直径的确定初轧机和型钢轧机的轧辑名义直径D,既是轧机的主要参数，也是轧辑尺寸的主要参数。当轧辑的直径确定以后，轧辐的其他参数受刚度、强度或机构上的限制也随之确定。初轧机的轧辑棍身是有孔型的，因此，轧辑的名义直径应有确切的含义。通常初轧机把棍环外径作为名义直径。因此，有孔型的轧辑其名义直径均大于其工作直径。为避免孔型槽切入过深，轧辐名

义直径与工作直径的比值一般不大于1.4。轧辑的工作直径D1可根据最大咬入角和轧辑的强度要求来确定。最大咬入角和轧辑与轧件间的摩擦系数有关，各种轧机的最大咬入角可参考表1.Io表3.1各种轧机的最大咬入角和A///。轧制情况最大咬入角。（。）最大比值A/7/D,轧辑与轧件的摩擦系数热轧在有刻痕或焊痕的轧辑中轧制初轧杯或钢杯24〜321/6~1/30.45〜0.62轧制型钢20〜251/8~1/70.36-0.47轧制带钢15〜201/14~1/80.27-0.36自动轧管机热轧钢管12〜141/60~1/40-在润滑条件下冷轧带钢在较光洁的轧辐上轧制5〜101/130~1/230.09-0.18在表面经很好磨光的轧辑中轧制3〜51/135~1/1300.05-0.08同上，用润滑油润滑2〜41/600-1/2000.03-0.06轧辑的强度条件是轧辑各处的计算应力应小于许用应力。轧辑的许用应力是其材料的强度极限除以安全系数，通常安全系数选取5。板带轧机轧辑的主要尺寸是辐身长度L（L也标志着板带轧机的规格）和直径D。决定板带轧机轧馄尺寸时，应先确定辐身长度，然后再根据强度、刚度和有关工艺条件确定其直径。通常各种轧机的轧辐的L与D均有一定的比例，其比值参考表1.2。表3.2各种轧机的LTD轧机名称L/D轧机名称L/D初轧机2.2-2.7中厚板轧机2.2-2.8型钢轧机1.5-2.5装甲板轧机3.0-3.5开柄和粗轧机座2.2—3.0二辑薄板轧机1.5-2.2精轧机座1.5-2.0二辑铁皮轧机13-1.5辐身长度L应大于所轧钢板的最大宽度4m，即L= ^max +a(3.1)式中a值视钢板厚度而定。当b2=400〜1200时，a100mm；当装 粼”=1000〜2500时，a=150〜200mm；当钢板更宽时，a=200〜400mm.在本设计中=2150,故取a=190mm则L=2150+190=2340mm对于四辑轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辑直径小些。但工作滚最小直径受棍颈和轴头的扭转强度和轧件咬入条件的限制。支撑辑直径主要取决于刚度和强度的要求。订 四辐轧机的辑身长度L确定以后，可根据⑴表3-2和表3-3确定工作辐直径已和支撑短直径表中，比值上标志着辑系的抗弯刚度，其值愈小则刚度愈高。•般来说，转身长度较大时，选用较大比值。由口］表3-3查得在本设计中取上=4—=2.52=1.6D、D2Dt线 由于L=2340mm则Dt=585mm D、=936mm在轧制过程中，轧辐辐面因工作磨损，需不止一次地重车或重磨。轧辐工作面的每次重车量为0.5〜5mm；重磨量为0.01〜0.5mm,轧制直径减小到一定程度后，就不能再使用。轧辑从开始使用直到报废，其全部重车量与轧辐名义直径的百分比称为重车率。由［1］表1-4,取最大重车率为6%考虑重车率，并圆整得Q=650mmD2=1000mm3.1.1.2轧相轴颈和辐颈长度的确定辐颈直径4和长度人与轧辐轴承形式及工作辐载荷有关。由于受轧短轴承径向尺寸的的限制，辑颈直径比辑身直径要小得多。因此辑颈与辑身固定处，往往是轧辑强度最差的地方，只要条件允许，辑身直径和辑颈与转身的过渡圆角r均应选大些。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，轻颈尺寸不能过大，一般近似地选d=。5〜0.55)D|乙=0.83〜1.04在本设计中取4=0.55D,=0.55X650=358.00mm辐颈的直径还应根据滚动轴承的内径选取，根据参考文献[2],选取工作据装 I取人=1.0Z,=560mm3.1.1.3轧相传动端的尺寸工作福辐颈直径与传动端直径之比值约为1.02〜1.10(辐颈直径稍大于传动端直径)。传动端长度与直径之比，冷轧机上取1.0〜1.2。热轧机上取订 1.2〜1.5。扁头宽度5。与传动端直径乙之比值约为0.75〜0.85。在本设计中取心=1.05 二•=1.3 空■=0.8& d? d2则d2=341mm/2=443mm5()=273mm3.1.2轧辐的直径的棍身长度确定方法二线初轧机与型钢轧机的轧辐名义直径D,既是轧机的主要参数，也是轧辑尺寸的主要参数。当轧辐的直径D确定以后，轧辐的其它参数受强度、刚度或结构上的限制也将随之确定。初轧机和型钢轧机的轧辑辐身是有孔型的，因此，轧辐的名义直径应有确切的含意。通常，型钢轧机以齿轮座的中心距作为轧辑名义直径；初轧机则是把辑环外径作为名义直径。因此，有孔型的轧辑其名义直径均大于其工作直径。3.1.2.1轧根的棍身长度L和相径D的确定转身长度L应大于所轧钢板的最大宽度久…即式中a值视钢板厚度而定。当么1ax=400〜1200时，100mm；当粼ax=100°〜2500时，a仁150〜200mm；当钢板更宽时，a=200〜400mm。在本设计中取a=200mm则L=2150+200=2350mm对于热轧机，支撑辑直径&与辑身长度L的关系可用下式表示：。2=(0.7〜0.9)L(L值愈大，系数愈小)在本设计中取3=0.7X2350=1645.00mm对于四辑轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辐直径小些。但工作滚最小直径受棍颈和轴头的扭转强度和轧件咬入条件的限制。支撑辑直径主要取决于刚度和强度的要求。轧辐工作直径£>,可根据最大咬入角a(或压下量与辑颈之比—)和轧辑的强度要求来确定。按照轧辑的咬入条件，轧辑的工作直径A应满足下式D、 2 ———1-cosa式中Ah 压下量，毫米。Ah=/i0-/i］=250-205=45mma——是最大咬入角，它和轧辐与轧件间的摩擦系数有关。各种轧机的最大咬入角可参考［2］表3-2。在本设计中取a为18°贝IJ：D.2———=-=919.49mm1-cosal-cosl8°在轧制过程中，轧辑辐面因工作磨损，需不止一次地重车或重磨。轧辑工作面的每次重车量为0.5〜5mm；重磨量为0.01〜0.5mm,轧制直径减小到一定程度后，就不能再使用。轧辑从开始使用直到报废，其全部重车量与轧轻名义直径的百分比称为重车率。由［1］表1-3,取最大重车率为6%。表3.3各种轧机的轧辑重车率轧机名称工作辐最大重车率为支撑辑最大重车率%初轧机10-12型钢轧机8-10中厚板轧机5~8薄板轧机4~6四辐热连轧3-66四辐冷连轧3-610考虑重车率，并圆整得A=1000mm D,=1800mm3.1.2.2轧相轴颈4和根颈长度4的确定辐颈直径4和长度人与轧辐轴承形式及工作辑载荷有关。由于受轧辐轴承径向尺寸的的限制，辑颈直径比辑身直径要小得多。因此辑颈与辑身固定处，往往是轧辐强度最差的地方，只要条件允许，辑身直径和辑颈与相身的过渡圆角r均应选大些。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，辐颈尺寸不能过大，一般近似地选d=(0.5〜0.55)'人=0.83~1.04在本设计中取&=0.5250,=0.525X1000=550.00mmIX—=1.0 /1=550.00mm42.3轧相传动端的尺寸工作辐辐颈直径与传动端直径之比值约为1.02〜1.10(辑颈直径稍大于传动端直径)。传动端长度与直径之比，冷轧机上取1.0〜1.2。热轧机上取1.2〜1.5。扁头宽度为与传动端直径d2之比值约为0.75-0.85。在本设计中取心=1.05 人=1.3^2.=0.8^2 42 d2则d2=534.00mml2=694.00mm综=427.00mm总结：上面3.1.1所计算的这种方法的依据是根据板带轧机的尺寸计算方法介绍而来的，但是本方法计算出来的尺寸在后面计算轧制力和选择轴承的时候，轧辐的强度、刚度和有关工艺条件不容易满足，所以本设计另外用3.1.2初轧机的尺寸计算方法来确定轧辐的尺寸，3.1.2即为初轧机的尺寸计算方法所计算的尺寸数据，后面的计算均是根据3.1.2的数据来进行计算的。第四章轧辑材料“ 4.1常用的轧根材料装常用的轧辑材料有合金锻钢、合金铸钢和铸铁等。1.1合金锻钢用于轧辐的合金锻钢，在我国“国家标准”中已有规定，GB/T13314一1991标准中列出了热轧轧辑和冷轧轧辐用钢。、 热轧轧辑用钢有55Mn2、55Cr、60CrMnMo、60SiMnMo等。冷轧轧轮用钢有9Cr、9Cr2、9CrV,9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W>8CrMoV等。1.2合金铸钢用于轧辐的和静铸钢种类尚不多，也没有统…标准。随着电渣重熔技术的发展，合金铸钢的质量正逐步提纲，今后合金铸钢轧辑将会得到广泛应用。线4.1.3铸铁铸铁可分为普通铸铁、合金铸铁和球墨铸铁。铸造轧辐时，采用不同的铸造，可以得到不同硬度的铸铁轧辐。因此，有半冷硬、冷硬和无限冷硬轧辑之分。半冷硬轧辐：轧辐表面没有明显的白口层，辐面硬度HS250。冷硬轧辐：表面有明显白口层，心部为灰口层，中间为麻口层，粗面硬度HS260。无限冷硬轧辐：表面是白口层，但白口层与灰口层之间没有明显界限，辑面硬度HS265。铸铁轧辐硬度高，表面光滑、耐磨，制造过程简单且价钱便宜。其缺点是强度低于钢轧辑。只有球墨铸铁轧辑的强度较好。2轧相材料选择轧辑材料的选择与轧辑工作特点及损坏形式有密切关系。初轧机和型钢轧机轧辑受力较大且有冲击负荷，应有足够的强度，而辐面硬度可放在第二位。初轧机常用高强度铸钢或锻钢；香港粗轧机多用铸钢。.含Cr、Ni、M。等合金元素的铸钢轧辐适合于轧制合金钢；含Mn钢及高碳铸铁钢轧辑多用与轧普碳钢的第一架粗轧机上。在型钢轧机的成品机架上，成品形状及公差要求严格，要求轧辐有较高的表面硬度及耐磨性，一般选用普通铸铁轧辐。带钢热轧机的工作辑选择轧辑材料时以辐面硬度要求为主，多采用铸铁轧辐或在精轧机组前儿架采用半钢轧辑以减缓辐面的糙化过程。而支撑辐在工作中主要受弯曲，且直径较大，要着重考虑强度和轧辑淬透性，因此，多订 选用含Cr合金锻钢。带钢冷轧机的工作辑对辑面硬度及强度均有很高的要求，常采用高硬度的合金铸钢。其支承辐工作条件与热轧机相似，材料选用也基本相同，但要求有更高的辐面硬度。为了轧制高碳钢和其它难变形的合金钢，在冷轧机上也采用带硬质合金辑套的复合式冷轧工作辐。其辐心材质与辐套材料的热膨胀系数应十分接近，以防轧辑发热时，损坏辐套。、 应该指出，尽管冷轧工作辑的硬度要求很高（达到HS=100）,但却不能线 使用铸铁轧辑，这是因为当辐径确定以后，可能轧出的轧件最小厚度值和轧辑的弹性模数E值成反比。即轧辐材料的弹性模数E愈大，可能轧出的轧件厚度愈小。铸铁的E值只有钢的一半，为此，在冷轧带钢时，使用铸铁轧辑是不利的。设计中所使用的轧辐材料是无限冷硬铸铁。第五章总轧制力的计算平均单位压力的计算装由于单位平均压力唉接触弧上的分布是不均匀的，为便于计算，一般均以单位压力的平均值——平均单位压力来计算轧制总压力。轧制力：P=Pm•F=PmBmL（5.1）Pm—接触弧上平均单位压力F一轧件与轧辑的接触面积（实际接触弧面积的水平投影）订 Bm一轧制前后轧件的平均宽度L一接触弧长度（即变形区长度）总压力计算的一般公式一般情况下，如果沿轧件宽度方向上的摩擦应力和和单位压力变化忽略不计，并取轧件宽度等于1个单位时，则轧制力用下式来表示，见图5.1。

dx图5.1作用在轧辑上的力dxcos(pcos(psin(p-ITx sin(p$cos(p上式右边的第二项和第三项分别为后滑和前滑区摩擦力在垂直方向上装的分力，它们与第一项相比，其值甚小，可以忽略不计，则轧制力可写成下式：P=jPxdx常用下式表示：P=P.FP=P.FiJ 户一接触面上的单位压力F一接触弧面积Px一单位压力2影响平均单位压力的因素影响平均单位压力的因素有：轧件的力学性能因素，轧件应力状态特性线因素。跟均研究，属于影响轧件力学性能(简单拉、压条件下的实际变形抗力%)的因素有：金属的本性、温度、变形程度和变形速度，可写成下式：%=式中：与、%、〃“分别为考虑温度、变形程度和变形速度对轧件力学性能的影响系数。q-普通静态机械试验条件下的金属屈服极限。影响轧件应力状态特性的因素有外摩擦力、外端张力等，因此应力状态系数〃。可写成下式：，"机na=nfinanana式中：〃尸一考虑轧件宽度影响的应力状态系数成一外摩擦影响系数装 一外端影响系数一张力影响系数(1)外摩擦的影响外摩擦对单位压力的影响是综合因素的影响，它包含轧件与轧辑间的摩擦系数、轧件高度和轧辑直径相等因素。水平应力是单位压力和单位摩擦力在水平方向投影的代数和除以该截订 面轧件的厚度得到的。单位摩擦力和摩擦系数越大，水平应力就越大，单位压力也就越大，单位压力的平均值自然也就越大。试验表明，随着轧件厚度的增加，单位压力相应降低。这是因为厚度加大后，摩擦力对水平应力的影响减弱了，因此，单位压力降低。轧辐直径对单位压力的影响，一般以轧辑直径与轧件厚度的比值反映，随着比值的减小，单位压力也降低。因为轧辐直径减小后，摩擦力的水平分力减小，从而水平应力也减小，使单位压力降低，轧制力降低。另一方面，、 由于轧辐直径减小将使接触面积减小，也会使轧制力降低。所以在轧制薄板线时，要采用小直径的轧辑。外摩擦对单位压力的综合影响，用〃；来表示。变形区长度与轧件平均告诉的比值小于1时，外摩擦影响可以不考虑。(2)外区金属影响即变形区以外金属对单位压力的影响，主要是由于轧制时变形区内金属的不均匀变形引起变形区外的尽速局部变形，从而改变了变形区内金属的应力状态，使单位压力加大。当轧件轧辐间产生塑性变形时，靠近接触面的表面层由于摩擦力的限制，其纵向流动速度比中间层低，即表面层的延伸比中间层小，产生不均匀变形，变形区入口端和出口端的断面形成向外凸出的弯曲形状。这种不均匀变形的趋势，受到变形区前后端外部金属的限制，引起变形区内水平应力的增加，因而使单位压力增高。当变形区长度与轧件平均高度的比值〃幻小于1时，不均匀变形较大，外区金属影响变得明显，随着〃心的减小，不均匀变形愈加严重，外区金属影响也就逐渐加大。(3)张力的影响张力轧制时，变形区金属在轧制方向产生附加应力，使三向应力状态的水平方向主应力减小，这就降低了平均单位压力。试验结果表面，前后张装 力都使单位压力降低，且后张力影响更为显著，这是由于中性面偏向出口，故后张力影响大与前张力。根据各类轧机轧制条件的差别，主要反映在轧件高度，各道压下量和轧转半径等参数的不同上。如前所述，变形区特征参数///综合反映了这三个参数对应力状态的影响。初轧机其轧制特点是轧件厚度大，//%的比值较小，一般为0.3〜1.2,订当〃%VI时，外区金属对应力状态的影响是主要的，而外摩擦对应力状态的影响不是主要的，此时可取外摩擦影响系数〃；=1,初轧时无张力，故张力影响系数〃；=1。厚板、中板轧机从轧制特点来看，厚板、中板轧机的头几个轧制道次与初轧、开柢轧机相近，外区对应力状态的影响是主要的。由于厚板、中板轧线 机轧机宽度较大，可近似认为是平面变形问题，不考虑宽展的影响，故平均一 单位压力公式为：4=L15@轧制力平均单位压力可用下列公式的一般形式表示：P=%%或 P= 1A除了成外，所有系数都大于1,在有些张力大而外端摩擦力小的情况下,〃：可能达到0.7-0.8,实际上，这一系数对单位压力影响最大，而且随轧制条件和外摩擦的变化，此系数能在很大范围内变化：平均〃；=0.8-8。综上所述，确定轧件对轧辑的总压力，必须求出接触面积F,应力状态系数分及反应轧件力学性能的实际变形抗力5。确定装 根据分析，在一般轧制情况下，轧件对轧辐的总压力作用在垂直方向上,或近似于垂直方向上，而接触面积应与此总压力作用方向垂直，故在一般实际计算中接触面积F并非轧件与轧辑的实际接触面积，而是实际接触面积的水平投影。习惯上称此面积为接触面积。考虑轧辐的弹性压扁，在冷轧较硬的合金时，由于轧辑承受轧件的高压作用，产生局部弹性压扁的现象，结果使接触弧长度显著增大，在接触弧长… 很小的薄板与带材轧制中，此影响非常大。订 四轮热轧中厚板，轧制时接触弧长由于轧辑弹性压扁而增长影响比较小，可以忽略不计，其面积计算方法如下：辐径相同，轧件与轧辑接触面积一般公式为(5.10)式中：1一变形区长度线一 各一在变形区轧件的平均宽度变形区长度：/=屈万(5.11)A//=250-205=45mmI= =7500x45=150mm其中：轧件厚度%=250mm轧件原始宽度%=2150mm4/瓦=250/2150=0.12轧件宽度远大于厚度，轧制时的宽展可视为零，则:F=&o/=2150X150=32.25mm2力的确定金属及合金的实际变形抗力取决于金属及合金的本性屈服极限、轧制温度、轧制速度和变形程度的影响，下面分别加以讨论。金属的化学成分和组织对变形阻力有显著的影响。合金钢的变形阻力要比碳钢大得多，纯金属的变形阻力远比其它合金小，钢中碳、硅、镒、银、铝、钛等的含量增加，将使变形阻力增大。同一化学成份的金属和合金，由于组织不同，其变形阻力也不同。晶粒小者具有较大变形阻力，组织不均匀、具有加工硬化的比组织均匀、退火软化状态者有更大的变形阻力。5.3.1金属屈服极限对金属变形抗力的影响通常用金属及合金的屈服极限q来反映金属及合金本性对实际变形抗力的影响。但应注意，有些金属压缩时的屈服极限大于拉伸时的屈服极限。如钢压缩时"的屈服极限比拉伸的屈服极限比拉伸时的屈服极限大10%；而有些金属压缩时和拉伸时的屈服极限相同。因此，在选取5时，一般用压缩时的屈服极限，它与轧制变形较接近。对有些金属在静态力学性能试验中很难测出巴，尤其是在高温下更困难，这时可以用屈服强度42来代替。近年来由于热变形模拟试验机的出现，为各种状态下的J的测定提供了有力条件。J是在一定条件测得的，其值可查相关资料得到。5.3.2轧制温度对金属变形抗力的影响轧制温度对金属屈服极限有很大影响。一般情况是随着轧制温度升高，屈服极限下降，这是由于降低了金属原子间的结合力。在高温下，含碳量对金属变形阻力影响不大。轧制温度对尽速屈服极限的影响用变形温度影响系数〃7来表示，其值可查。在确定温度影响系数时，一方面要有可靠的屈服极限与温度关系的资料，另…方面还要确定出金属热轧时的实际温度，也就是要确定热轧时温度的变化。5.3.3轧件变形程度对金属变形抗力的影响变形程度影响系数可以分为冷轧和热轧两种情况。冷轧时，金属的变形温度低于再结晶温度，因此金属只产生加工硬化现象，变形抗力提高。所以装 在冷轧时只需要考虑变形程度对变形抗力的影响。在••般情况下，这种影响是用金属屈服极限与压缩率关系曲线来判断的，其变化规律对不同金属是不同的，合金比纯金属要大些。热轧时，金属虽然没有加工硬化，但实际上变形程度对屈服极限是有影响的。各种钢的试验表明，在较小变形程度（一般在20%〜30%以下），屈服极限随变形程度加大而剧增，在中等变形程度时，即大于30%,屈服极限随… 变形程度加大而增大的速度开始减慢，在许多情况下，当继续增大变形程度订时，屈服极限反而有些降低。所以在热轧时也必须考虑这种情况。在热轧时，变形程度对变形阻力的影响较小，一般随着变形速度的提高，变形阻力稍有增大。这是由于热轧一般是在再结晶温度以上进行的，在强化的同时存在着强化的消除，通过再结晶和恢复使组织均匀长大，从而降低变形阻力。5.3.4轧制速度对金属变形抗力的影响线随着轧制速度的提高，变形速度范围随之扩大，其平均变形速度范围为1-lOOOs-1o在热轧生产中，变形速度对变形阻力的影响显著。通常随着变形速度的提高，变形阻力增大。根据研究可知，冷轧时由于变形速度的影响小，所以，变形速度影响系数〃“可取为1。而热轧时，由于轧制过程中，同时发生加工硬化，恢复和再结晶现象，随变形速度的增加，后者进行得不完全，故使变形抗力提高，因此必须考虑变形速度的影响。5.3.5热轧时金属实际变形抗力确定在热轧条件下，加工硬化的影响可忽略不计，因此热轧时金属

实际抗力(5.12)变形速崖的T图5.2碳钢Q235变形速度，变形温度对变形抗力的影响

£=40%, £=20%为了便于实际应用，用试验的方法将上述综合影响反映在一个曲线图中。%,的值可以从曲线图中直接查出。在确定（7夕的曲线图中，反映出钢种、变形速度、变形温度和压下量对％的影响。上述外为变形区金属实际变形抗力的平均值，所以，变形速度、变形温度和压下率影响必须取变形区长度内的平均值。变形速度：(5.13)式中：为一平均轧制速度，初轧取〜=2m/sl=150mmH=250nifn△h=45mm2 45u2 45u=——x 150250=2.40m/s_9A/?假设为第一道轧制，则平均压下率为：£=--3h(5.14)-2M245…£= =-x =0.123h3250根据图5.2得：=58.00MP。装 〃厂1.15n；=1.00>=115%(5.15)、 P=l.15x58=66.70MPa说5.4总轧制力的计算P=PF(5.16)p=66.70MPaF=0.32257n2线P=66.70x0.3225=2.15xlO4/CA^第六章压下部分机构设计电动压下是上辑调整装置中最常用的，通常包括：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。装 在可逆板轧机的压下装置中，有的还安装有压下螺丝回松机构。在初轧机，板柢轧机、万能轧机等轧机上，几乎每一道轧制都需要调整辐缝，以保证轧件按给定压下量轧出所要求的断面尺寸。在轧制过程中要辐缝的调整直接影响板厚误差，根据各类轧机的工艺要求，调整装置可分为：上辐调整装置、下辐调整装置、中辐调整装置、立辑调整装置和特殊轧机的调整装置。、了 上辑调整装置也称压下装置，它用途最广，安装在所有轧机上，压下机. 构的选择要满足工艺的要求，其中电动压下是最常用的压下装置。通常包括电动机、减速器、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。在可逆轧机上还安装有压下螺丝回松机构，以处理卡钢事故。在轧制过程中，有很多因素会引起轧件的厚度偏差。这些因素都与轧件和轧机有关。轧件方面的因素有：轧件厚度不均匀、轧件沿长度方向温度或机械性能不均匀等。轧机方面的因素有：轧制速度和张力的变化、轧辑热膨线 胀和磨损及轧辑偏心、轧制过程中机架的变形等。轧机参数的变动将使辐缝发生周期性的变化，因而导致轧件厚度发生变化，为了提高轧件的厚度精度，在现代化轧机上，往往设置厚度自动控制装置，使轧机在轧制过程中能调整辑缝，以控制和减小轧件纵向厚度偏差。压下控制系统辑缝的控制最后都是由轧机的压下机构来执行的，选择合理的压下机构，及合理的设计压下机构以调整辑缝。压下机构传动简图如图6.1o图6.1压下机构传动简图61-电苗机;2-电磁离合器；3-制动器；4-两级圆柱齿热;5-弟招与蝎杆；6-压下黑丝1压下螺丝压下螺丝一般由头部、本体和尾部三个部分组成。头部与上轧辑轴承座接触，承受来自轴颈的压力和上辑平衡装置的过平衡力。为了防止端部在旋转时的磨损并使上轧辐轴承具有自动调位能力，压下螺丝的端部一般都做成球面形状，并与球面铜垫接触形成止推轴承。压下螺丝尾部是传动端，承受来自电动机的驱动力矩。尾部断面的形状主要有方形、花键形和圆柱形三种。方形尾部四面镶有青铜板，它主要用于线 快速压下装置。花键形尾部的承载能力大，尾部强度削弱得小，多用在低速、重载的带钢轧机上。带键槽圆柱形尾部仅用在轻负荷的压下装置中。压下螺丝的基本参数是螺纹部分的外径d和螺距t,可按照国家专业标准选取。压下螺丝外径的确定压下螺丝的直径由最大轧制力确定。由于压下螺丝的细长比很小，其纵向弯曲可忽略不计。由于压下螺丝和轧辐颈承受同样大小的轧制力，故二者之间有一定的比例关系，即：d=(0.55-0.62) 人(6.1)式中：4一压下螺丝外径4一辑颈直径，对于四辑轧机则应是支撑辐辑颈直径支撑根根颈的计算支撑辑的直径主要取决于刚度和强度要求。根据参考文献［1］辐身长度在1200〜5590范围内的四辐轧机统计，厚板装 轧机的支撑辐直径D2与工作辐直径D,比值为1.6~2.0o辐径比幺的选择，主要取决于工艺条件。当轧件厚度(咬入角)大时,由于要求较大的工作辐直径，故选较小的幺值；当轧件较薄时，则选较大n订的看值。因此，厚板轧机和热带刚轧机、初轧机座比精轧机座的辐径比小些，热轧机比冷轧机的辑径比小些。而对于支撑辑传动的四辐轧机,一般选乌-3〜D\4。本设计中：线 工作短直径£>］=1000mma-=1.8则4=L8£>|=1.8x1000=1800.00mm辑颈直径和长度与轧辑轴承形式及工作辑载荷有关。由于受轧辐轴承径向尺寸的的限制，辑颈直径比辑身直径要小得多。因此辑颈与辐身固定处，往往是轧辐强度最差的地方，只要条件允许，辐身直径和辑颈与转身的过渡圆角r均应选大些。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，短颈尺寸不能过大，--般近似的选鼠=0.550(6.2)故：dK=0.55xl800=990mm根据国家标准，选择轴颈尺寸与滚动轴承的内径应能匹配，故：取4=1000.00/〃，”6.1.1.2压下螺丝外径d装 d=0.554=0.55X1000=550.00加根据参考文献［6］压下螺丝直径一般按强度选取，加大直径虽然会使传动力矩增加，但可显著提高轧机工作机座的刚度。一般来说，压下螺丝和螺母在负荷下的变形仅次于轧辑和机架。采用加大机架横断面来改善机座刚度远不如稍微加粗压下螺丝直径更为有效。故：本设计中压下螺丝外径取订 d=550+10=560.00mm6.1.2压下螺丝螺距(1)压下螺丝的螺距t,对于开一机,t=(0.12-0.16d)；对于钢板轧机这一比值较小，四辐热连轧带材机t=(0.025-0.5)do(2)根据自锁条件确定压下螺丝的螺距t则 ： t=tanand(6.3)线 其中：1一螺纹升角(度)按照自锁条件要求a<2°30贝M4(0.12-0.14)4对于本设计初轧机：取r=0.09J=0.09X560=50.40/wn取整得t=50.00mm3压下螺丝螺母尺寸压下螺丝的本体部分带有螺纹，它与压下螺母的内螺纹配合以传递运动和载荷。压下螺丝的螺纹有锯齿形和梯形两种。锯齿形螺纹主要用于快速压下装置；梯形螺纹主要用于轧制力大的轧机。压下螺纹多数是单线螺纹。当压下螺丝外径d和螺距t确定后，根据［2］标准来确定压下螺丝的其他参数。图3-1为螺纹结构。滑动螺旋的螺纹通常为梯形、锯齿形、矩形三种，它们的特点、适用场合、基本尺寸和精度等级详见参考文献［2］。梯形螺纹应用最广。锯齿形螺纹主要应用于单向受力。矩形螺纹虽传动效率高，但加工困难，且强度较低,应用较少。对于传导螺旋，其失效形式主要是由于磨损而产生过大的间隙或变形造成传导螺旋的运动精度降低。设计时应以螺纹的耐磨性计算和螺杆的刚度来计算确定螺旋的主要尺寸参数。受较大的轴向载荷应作强度校核。表6.1滑动螺旋传动的许用压强螺纹副材料速度范围m/s许用压强Pp螺纹副材料速度范围许用压强Pp钢对青铜低速18-25钢对铸铁<0.040.1-0.213-184-7<0.511-1180.1-0.27-10>0.251-2钢对钢低速7.5-13钢对耐磨铸铁0.1-0.26-8淬火钢对青铜0.1-0.210-13

图6.2压下螺纹结构线d一外螺纹大径d=560.00mmt一螺距50.00加4—牙顶间隙ae=1.00〃?〃？修一基本牙型高度H{-0.5f=0.5x50=25mm%—外螺纹牙高%=H]+ac=25+1=26.00"〃t?“4—内螺纹牙高H4=Hi+a。=25+1=26.00mmZ—牙顶高Z=0.25r=0.25x50=12.50/n/nd2—外螺纹中径d?=J—2Z=560—2x12.5=535.00/77/??d2—内螺纹中径D2=d2=535.00mmd3—外螺纹小径d3=d—24=560—2x26=508.00mm一内螺纹小径R=d-2Hl=560-2x25=510.00mm一内螺纹大径=d+ =560+2x1=562.00/n/n一外螺纹牙顶圆角/?lmax=0.5ac=0.5x1=0.50mm用一牙顶圆角R2max=，b一牙根部宽度h=0.65r=0.65x50=32.50mm下螺母压下螺母是轧钢机座中重量较大的易损零件。如国产1150初轧机和4200厚板轧机的压下螺母重量达到1.8t和4.lto螺母通常用高强度的青铜或者黄铜铸成。采用合理的结构，可以大量节省有色金属。订 螺母与机架链孔的配合常采用H8/h9级的动配合，主要为了便于拆装。为将螺母固定在机架的链孔内，常用压板装置。压板嵌在螺母和机架的凹槽内，用双头螺栓或T型螺栓固定，采用T型螺栓的有点是机架加工较为容易且不需加工螺纹孔。压板槽的位置一般不应在机架横梁的中间断面上，因为那里受到较大的弯矩。2.1压下螺母的结构形式线 整体螺母耗费青铜过多，其中双级的虽比单级的省铜，但往往不能保证两个阶梯断面同时与机架接触，因而很少使用。整体螺母加工制造比较简单,工作可靠，多用在中小轧机上。为了节省青铜，今年来在大型轧机上广泛使用组合式螺母。加箍的螺母，比较经济，在初轧机上的使用情况证明：其工作性能不亚于整体青铜螺母。箍圈由高强度的的铸铁铸成，以H7/m6的过渡配合在青（黄）铜螺母基体上以后，再加工螺母的外径和端面。当采用双箍时，则在套上第二个箍圈以前，必须先车削第•箍圈的外径及相应的螺母外径。采用加箍螺母时，在制造工艺上必须保证箍圈的端面紧密的压在螺母台阶上。高强度铸铁（例如KTZ45-5）的弹性模数与青铜相近，这就保证在受压时，箍圈和螺母本体都均匀变形。高强度铸铁还有较好的塑性，装配时，箍圈不容易破裂。这一点灰口铸铁是无法保证的。箍圈不宜采用热装配，因为箍圈冷却后与螺母的台阶端面之间会产生间

隙。如果工艺上需要热装，则冷却后再次将箍圈压紧。有循环水冷却的组合式螺母，在初轧机上的生产实践证明，如有循环水冷却，则螺母的寿命可延长1.5〜2倍。循环水从下部进入，由上部流出，出口应位于入口的正对面，这样既能保证冷却水的环流又符合热水的自然流向。带有青铜芯的铸钢螺母是在一个表面有环形槽及轴向槽的铸钢套内先浇铸•层青铜，然后车制螺纹。螺母外层焊有冷却水套。这种螺母比较省青铜,但铸铜层不太牢固。据试验，铜芯与钢套之间有时有1〜L5mm的间隙，因此，这种形式的螺母很少使用。两半拼合成的螺母，是由两个青铜半圆环套用配合螺栓拼合后车制成螺纹。当浇铸条件受限制时，可采用这种形式。带有青铜衬的钢螺母，它是上一种螺母的改进形式。两半螺母本体是钢制的，先车成具有叫薄螺纹的毛柢，然后用电熔涂上一层青铜衬，最后对螺纹精加工，这种形式的螺母可大量节省青铜，但要求经常检查螺母的磨损情况，以防止铜衬磨完后将压下螺丝磨坏。通常用于对螺母磨损较小的轧机上。故综合考虑设计初轧机压下螺母如图6.3O图6.3压下螺母结构形式6.2.2压下螺母的尺寸设计压下螺母的主要尺寸是它的外径D和高度H,压下螺母的高度可按照螺纹的许用单位压力来确定，这时”=(1.2-2)4,螺母外径D根据它的端面与机架接触面间的单位压力选取，一般D=(1.5-1.8)Jo螺母材料：

压下螺母是轧钢机中重量较大易损的零件。螺母通常用贵重的高强度青铜如ZQA19-4、ZASn8-12、ZASnlO-1或黄铜ZHA166-6-3-2铸成。设计中选用螺母的材料是铝青铜ZQA19-4。根据⑵查得其q=540Mad一外螺纹大径td一外螺纹大径t一螺距装 &一牙顶间隙区一基本牙型高度hj一外螺纹牙高凡一内螺纹牙高、丁 Z一牙顶高d2—外螺纹中径D2—内螺纹中径d3—外螺纹小径一内螺纹小径建 D4—内螺纹大径d=560.00mmt=50.00/n/nac=1.00/77/72Hl=0.5,=0.5x50=25mma="1+q=25+1=26.00mmH.=H.=25+1=26.00/n/n4 1cZ=o.25r=0.25x50=12.50加4=d-2Z=560-2x12.5=510.00〃〃”D2=d2=510.00mmJ-2/i；,=560-2x26=508.00mmD、=d—2H1=560-2x25=510.00mmD4=d+2ac=560+2x1=562.00mm8max=0・5q.=0.5x1=0.50mmR2a=ac=1.00mm/?,一外螺纹牙顶圆角r2一牙顶圆角(1)压下螺母高度H的确定压下螺母的高度可按照螺纹的许用单位压力来确定，这时H=(1.2-2)d,故取H=800.00mmo由于压下螺母的材料通常都选用青铜，对于这种材料其薄弱环节是挤压强度比较低，因此压下螺母高度H应按螺纹的挤压强度来确定，其挤压强度条件如下： ! <rpiZ7c[d2-(d3-26)2]~

(6.4)式中：P——螺纹受力面上的单位挤压应力（N/mm?）《——压下螺丝上的最大压力（N）d 压下螺丝的螺纹外径（mm） 压下螺丝螺纹中径（mm）8——压下螺丝与螺母的内径之差（mm）Z-——压下螺丝中螺母螺纹的圈数[P]——压下螺母螺纹的许用应力[2],[P]=20MPa强度校核：•般情况下，上辐平衡力为被平衡重的1.2〜1.4倍，作用在压下螺丝、丁 上的力《还要考虑过平衡力和轧制时轧制力的波动，故取6=0.6P=0.6x21.5=12.9MN=12.9x106[=12.90MNd=560.00mm4=500.00mm8=2.00mm线 Z =H/t=800/50=164xl2,9xl06=4xl2,9xl06=15.65MP”16x3.14x[5602-(508-2x2)2]P=\5.65MPa<[P]=20Mpa设计螺母要求符合强度要求。（2）压下螺母外径D确定压下螺母外径D根据它的端面与机架接触面间的单位压力选取，一般0=（1.5-1.8）4。d560d-560mm，取。=900.00/n/n,故2= d560作用在压下螺丝上的轧制力通过压下螺母与机架上横梁中的螺母孔的接触面传递给机架，因此，压下螺母的外径应按其接触面的挤压强度来确定。

p= <[P]兀(D-D；)一I1式中：匕——压下螺丝上的最大压力(N)D——压下螺母外径(mm)D,—压下螺丝通过机架上横梁孔的直径(mm)[P]一—压下螺母端面与机架接触面间的单位压力，[P]=60〜80Mpao[=12.9MND=900.00mmDj=d+10=560+10=570mm故:4xl2.9xl06故:4xl2.9xl063.14x(9002-5702)=33.88MPa尸<[P]=60MP”，设计满足强度条件。6.3止推轴承压下螺丝与轧辐轴承座之间的止推轴承有铜垫滑动止推轴承和滚动止推轴承两种。推力圆锥滚子轴承比铜垫滑动止推轴承提高承载能力35%左右。为了适应轧制时轧辑弯曲时的自位调心的要求，这类轴承的顶部做成凹形或凸形球面。老式结构多使用凸形，这种结构形式使得凹形球面铸铜垫承受拉应力，因而铜垫易碎。改进后的压下螺丝头部做成凹形，这时，凸形球面铜垫处于压缩应力状态，提高了铜垫的承载强度，增强了工作可靠性。增大球面止推轴颈是为了增大端面的摩擦力矩，防止螺丝自动旋松。表6.2列出了我过拟定的轧机压下装置专用的推力圆锥滚子轴承的主要参数尺寸。TTSX型为凸形球面(JB/T3632-1993)。

表6.2我国压下装置专用推力圆锥滚子轴承主要参数尺寸轴承型号主要参数（尺寸）DD,diTT,RMM「minuVTTSX1501501481274855457.2M121.54.71.24TTSX1751751731525362457.2M121.54.71.24TTSX2052052031786576508M201.56.51.24TTSX2652652632298195609.6M201.58.02.04TTSX32032031828095112762M24M301.510.32.4TTSX380380378330112129914.4M24M301.510.32.4TTSX410410408355122142101.6M24M3010.32.4TTSX440440438380130152101.6M24M3613.53.2TTSX4954954924321461721066.8M24M3613.53.2TTSX5255255224601551801270M24M3613.53.2TTSX5555555524821651921270M24M3613.53.2TTSX5805805775101651951422.4M24M4213.53.2TTSX6106106075331782051524M30M4213.53.2TTSX640640637550185214.81520M30M4213.53.2TTSX7107107056102352501600M30M4213.53.2TTSX7507507456502402601600M30M48TTSX8008007957002452701700M30M48根据压下螺丝外径，选择压下止推轴承型号为HSX640。3.1止推轴承阻力矩止推轴承的阻力矩对于止推滚动轴承为:(6.7)滚动轴承平均直径M 对于滚动轴承，必可取0.005。d2=510.00mmd640+637+550“八p= =609/w/n3M=0.lx12.9x106x—=3.93x1082V.m/n2对于滑动止推轴承为：吟(6.8)d3——压下螺丝止推轴轴颈直径％=550M 对于滑动止推轴颈可取4=。1则： M.=0.1x12.9x106x—=2.37x108N.mm3比价滚动轴承与滑动止推轴承阻力矩，滚动轴承阻力矩稍大，增大止推轴承阻力矩有利于防止压下螺丝自动回松。所以设计中压下止推轴承形式选择圆锥滚子止推轴承，根据国家标准，其型号为TTSX640压下螺丝的传动力矩转动压下螺丝所需的静力矩也就是压下螺丝的阻力矩。它包括止推轴承的摩擦力矩和螺纹之间的摩擦力矩。其计算公式是：M=M+1&an(p±0=%+也(6.9)式中为——螺纹中径螺纹上的摩擦角，即p=arctan〃2，出为螺纹接触面的摩擦系数，一般取也七在晨故p=5C\rad°螺纹升角，压下时用正号，提升时用负号t50 _ .a=—= =0.03radTtd3.14x510(6.10)作用在一个压下螺丝上的力M1 止推轴承阻力矩M2——螺纹摩擦阻力矩止推轴承的阻力矩Mi，对于止推滚动轴承为:吟线（6.11）dp——滚动轴承平均直径必 对于滚动轴承，M可取0.005=510.00mm640+640+637+550=609mmM.=0.1xl2.9xl06x—=3.93xl0>.mm2Slf)M2=12.9x106x-xtan(5.71+0.03)=3.3lx106N.mm压下螺丝传动M=A/,+M2=3.93xlO8+O.O331xlO83.91xlO8N.mm压下速度压下速度是电动压下装置的一个基本参数。在选择压下速度时，要考虑柢料和成品厚度、轧制速度、调整精度等因素，一般根据轧机类型来选取。对于板柢热轧机，首先要满足快速调整压下的要求，而对厚度跳帧的精度要求较低，这类轧机压下速度的最大值可达到50mm/So对于四辐冷带轧机，装 主要考虑带材的厚度调整的精度要求，要根据带材的厚度公差选取最小的压下速度，其最高呀系速度则根据电动机调速范围及生产需要来确定，亦可按经验公式来选取。表6.3部分轧机的压下速度轧机规格压下速度mm/s轧机规格压下速度mm/s名称规格名称规格四辑轧机280X750/14001.17-1.75四辐带材轧机冷2800X650/14000.033〜0.11〜0.22235X750/13001〜5〜121700X500/13000.1215〜0.243200X700/12501.07〜10.07〜21.41700X500/12000.083〜0.166120X600/13502〜5〜10〜201500X400/10000.1〜0.4〜1.00.2〜0.5〜1〜21000 X400/10000.027〜0.18四辐热连轧粗轧机座1700X1200/155019.2〜39.20.124〜0.62〜1.55四辑热连轧精轧机座1700X750/15500.425〜0.85850X250/7500.049〜0.1951200X550/11000.15〜0.4〜0.4550190/6600.0167〜0.083二辑冷轧机3500X100011-220.166二根板杯热轧机2800X11505 0350X100/4000.06〜0.09〜0.181500X8503〜17.5、352800X9000.04〜0.1〜0.2根据设计的主要技术参数：轧件厚度230〜250mm,宽度800〜2150mm,工作辑的长度和直径，设计的压下机构属于四辑轧机，参考表6.3的轧机压下速度，设计四辑轧机压下机构的压下速度取lOmm/s。2k_coT-lo(6.12)t 压下螺丝螺距①——压下螺丝转动角速度则压下螺丝转动的角速度是24xl024,,co= =——raa/s50 5压下螺丝的自动旋松压下螺丝的自动旋松问题主要发生在初轧机上，它表现为在轧制过程中，已经停止转动的压下螺丝自动旋松，使辐缝发生变动，造成轧件厚薄不均匀，严重影响轧件质量。压下螺丝回松的原因是：为了实现初轧机的快速压下，压下螺丝的螺距取得较大，螺丝升角大于或比较接近螺丝、螺母之间的摩擦角，加上采用圆柱齿轮传动，故压下机构的自锁在轧制过程中容易破坏。目前，防止螺丝自动回松的主要办法是加大螺丝的摩擦阻力矩。一是加大压下螺丝止推轴颈的直径；并且在球面铜垫上开孔。此时止推轴颈的摩擦阻力矩为：(6.13)式中队——压下螺丝止推轴轴颈直径d4——球面铜垫凹槽直径Pt——作用在压下螺丝上的压力线M——止推轴颈与球面铜垫接触面的摩擦系数从上式可以看出，W加大，则力矩M也加大。在选择〃时，要保证铜垫的单位压强在许用的范围之内。加大压下螺丝阻力矩的另一种方法是适当增加螺丝直径。在螺距不变的条件下，增加螺丝直径不仅能增大摩擦阻力矩，而且还有减小螺纹升角、增强自锁性的作用。但螺丝直径过大，会增加压下装置和机架的尺寸，也会增加飞轮力矩，选择螺丝直径时应注意这些问题。在压下传动系统中，企图用增设制动器的办法防止压下螺丝的自动旋松，效果不好。由于快速压下庄主的传动比很小，因而制动器起的放松作用不大。与此同时，增设制动器加大高速轴的飞轮力矩，反而会降低压下速度。此外，制动器不易同步协调工作，对初轧机实现自动化也不利。在工艺操作中，采用合理的工艺制度，尤其是压下制度和轧制速度，不采用过大的压下量和咬入速度以减小冲击，对防止压下螺丝自动旋松是有利的。压下螺丝的阻塞事故由于初轧机、板柢轧机和厚板轧机的电动压下装置压下行程大、速度快、动作频繁，而且是不带钢压下，所以常由于操作失误，压下量过大等原因产生卡钢、坐短、或压下螺丝超限提升发生压下螺丝无法退回的事故。这时上装 辑不能移动，电机无法启动，轧机无法正常工作。首先分析压下螺丝发生阻塞事故的机理。假设一个稳定运转的压下系统，电机以稳定转速外转动，当轧辐或压下螺丝的运动受到阻碍，这时电机的输出力矩“将虽阻力矩(折算到电机轴上)的增大而增大，而转速要随之减小，当阻力矩增大到一定值时，电机将发生堵转，电机此时的订 驱动力矩达到最大值，即堵转力矩用牛顿定律描述这个过程，即：(6.14)式中①——电机角速度J—■系统折算到电机轴上的等能在电机发生堵转的瞬时，M：M,、上式可写成:(6.15)可以看出，电机的堵转力矩小于此时的系统阻塞力矩的。这时不可能重启动电机以消除阻塞现象。将上式改写成=J也，然后两边乘以次并积分，即dco1,2 31=—J(O；dt2(6.16)上式右端为压下系统稳定运转时的动能，左端为阻力矩和电机所做功之差。可见系统的动能通过阻力矩做功的形式发生了能量的转变。电机做正功给出的能量及系统动能通过阻力矩所做的功，改变成为摩擦所产生的热能，以及动力传递零件间的弹性变形位能。这种变形位能主要发生在压下螺丝及螺母之间、压下螺母与机架之间。正是这种位能的存在，使已发生阻塞的系统构建间的挤压力继续存在。通过以上分析可以看出：在阻塞过程中，压下传动系统被迫停转，传动系统的动能被释放，使得阻塞力矩大于电动机的堵转力矩，电机无法在启动。装 这就是堵塞事故发生的动力学机理。故