粗轧机毕业设计

φ650粗轧机设计摘要线材的用途很广，在国民经济各个部门中，线材占有重要地位。近年来，对线材性能及表面质量的规定越来越高。特别是对线材的化学成分、机械性能、晶粒组织及晶粒粒度都要做检查，符合原则方可出厂。因此，对线材的苛刻规定决定了新轧机及有关新技术的飞速发展。线材轧机属于小型轧钢机械范畴。线材轧机与其它轧钢机同样，其主机列也涉及执行机构、传动装置、和原动机三个基本构成部分。本次设计在收集整顿了国内外先进的线材轧制设备和技术的基础上，对设计方案进行了优化选择。首先，根据压下规程和轧制速度计算轧制力和轧制力矩，对电机进行选择、校核。然后对于重要零部件进行了受力和强度分析、校核；对于主传动装置中的减速器进行了设计，同时对润滑式进行了选择。核心词：线材轧机；轧制力；轧制力矩；强度；主传动TheDesignofφ650BarandWireRodMillAbstractAstheuseofwirerodisverybroad,ineverydepartmentofnationaleconomy,wirerodpossessimportantposition.Inrecentyears,fortherequirementofthesurfacequalityandperformanceofwirerod,itismoreandmorehigher.Somanyparameterstobeinspected,especiallyforthechemicalcomposition,mechanicalperformance,crystalmicroscopicorganizesandcrystalmicroscopicsizeofwirerod,accordwithstandardsidecanbesoldout.Sonewrollingmillandrelatednewtechnologyshouldbedevelopedfastfortheharshrequirementofwirerod.Therodmillbelongstothesmallsteelrollingcategory.Therodmillissamewithothermills,itsmainenginerowalsoincludestheimplementingagency,thetransmissiondevice,andthedrivingforcethreebasicbuildingblocks.Thisdesigninthecollectionreorganizedthedomesticandforeignadvancedrodrollingequipmentandinthetechnicalfoundation,carriesonthechoiceandtheappraisaltothedesignproposal.First,accordingtoassignsdepressestheregulationsandtherollingspeedcomputationrollforceandtherolltorque,andhascarriedonthechoiceandtheexaminationtotheelectricalmachinery.Then,hascarriedonthestressanalysisandtheessentialexaminationregardingthemainsparepart.Regardingmaindrive'sinreductiongear,theshaftcoupling,therotarycouplingspindlehavecarriedonthedesign,simultaneouslyhascarriedonthechoicetothelubricationway.Finally,carriesontheanalysisappraisaltothisrollingmill'seconomicefficiency.Keywords:wirerodrollingmill;rollforce;rolltorque;intensity;maindrive目录75181绪论 118911.1轧钢生产发展背景 1303971.2中小型型钢发展趋 264971.4轧辊调节在轧钢过程中的重要性 4134511.5课题研究的内容及办法 467162方案设计评述 6169702.1轧机布置形式的选择 66892.2轧机零件的选择 630692.2.1机架的构造选择： 6296973轧制压力和轧制力矩的计算 8178973.1孔型的选择 8126153.1.1箱－圆－椭圆－圆孔型系统的特点 838643.1.2轧制参数的拟定 931563.2轧制力的计算 9115863.2.1第一轧制道次平均单位压力计算 9108833.2.2轧制总压力的计算 11217133.2.3轧制力矩的计算 13269214轧机主电机力矩与电动机功率 14179334.1轧机主电动机力矩 1498684.2轧辊驱动力矩 1442874.3初选电机容量 1670454.4附加摩擦力矩 1765994.5电机校核 1849195轧辊与轧辊轴承 2067725.1轧辊的选择与强度的校核 20311085.1.2轧辊的强度校核 20203935.2轧辊轴承 24159145.2.1轴承的选择 24325255.2.2轧辊轴承的计算 24147536机架强度的计算 26273546.1机架的构造设计 26272016.2机架的强度计算及校核 26207447减速器的设计 30212987.1计算各轴的动力参数 30145647.2齿轮的设计 31215528系统的润滑 37108388.1润滑需要注意的事项 37184828.2惯用的润滑剂的特点 3711258.3润滑方式的选择 3727242结束语 385297致谢 3915427参考文献 401绪论1.1轧钢生产发展背景在20世纪末，世界轧钢技术发展快速。轧钢生产在自动化、高精度化、持续化方面获得了较大进步。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的重要生产环节和重要办法。由于用轧制办法生产出的钢材，含有生产率高、生产过程持续性强、品种多、易于实现机械化、自动化等优点，并且比锻造、挤压、拉拔等生产产品，性能更高，成本更低。现在，约有93%的钢都是通过轧制成材的。有色金属生产也大量应用轧制办法。轧钢生产的重要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。现在，我国轧钢生产的钢材品种重要有薄钢板、硅钢片、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品按钢材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范畴广泛的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的25%～30%。型钢按用途分为：普通型钢和专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简朴断面型钢。从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的45%～55%。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又能够分为热轧板带和冷轧板带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。钢管的用途重要有建筑用管和石油管道等。我国钢管产量占钢材总产量的10%～15%，钢管的规格普通用外形尺寸及壁厚标称。其断面普通为圆形管，也有多个异型钢管和变断面钢管。钢管从制造角度划分为无缝钢管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等。按断面形状划分为圆形管、异型钢管和变断面钢管。这些品种齐全、样式繁多的钢管被应用在管道、石油运输，锅炉侧壁、地质钻探、轴承及注射针管等方面。随着轧钢工艺及轧钢技术的不停发展，钢材的生产范畴将不停扩大，产品品种也将不停增多。近年来我国许多有价值的钢板产量大幅度增加，冷轧硅钢片已达89.6万吨，镀锡板已经达成110万吨，管线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量达55万吨。线材的用途很广，在国民经济各部门中占有重要的地位。有的线材轧制后可直接使用，重要作为钢筋混泥土的配筋；有的还能够作为其它加工车间的原料，如拔丝车间、钢绳车间、钢丝网车间和螺丝车间等都有应用。线材生产的特点是轧制断面小，长度大，规定尺寸精度和表面质量较高。但增大盘重、减小线径和提高质量、精度是矛盾的。这是由于盘重增加和线径减少，造成轧件长度和轧制时间增加，从而使轧件终轧温度减少，首尾温差加大，成果造成首尾尺寸公差和性能不均匀。正是由于上述矛盾，推动了线材生产技术的发展。据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧总量的5.3～15.3%。近年来，对线材性能及表面质量规定越来越高。对线材化学成分、机械性能、晶粒组织及晶粒粒度都做检查，符合原则方可出厂。因此，对线材的规定决定了新轧机及其新技术的飞速发展。1.2中小型型钢发展趋势横列式型钢轧机适合于多品种，批量不大或产品断面复杂以及合金钢生产的车间使用。但横列式轧机存在着轧制速度低，间隙时间长，产量低，质量差，难于实现机械化和自动化许多缺点，因此在已经充足发挥主轧机能力的基础上，为了进一步提高生产水平，较大幅度的增加生产，扩大品种，则应对这种轧机从根本上进行改造或建设新轧机，根据国内外的发展状况，有下列途径供参考。1.扩大主电机容量，以充足发挥轧机的能力:多数横列式轧机主电机容量小，在轧机强度允许的条件下，限制了增加每道压下量以及同一列轧机上的过钢根数。又有某些横列式轧机，采用一列但传动的布置形式，不利于缩短最后两个机架的轧制时间，极大地妨碍了机时产量的提高。因此对扩大某些横列式轧机主电机容量，与对应增添必要的传动装置，能大幅度的提高轧机的生产能力。例如在一列三架布置的650轧机的另一侧增加一种主传动后，约可增加50％，这种方法投资少，且不需大拆大迁。2.逐步向产品专业化的方向发展：现在较多的横列式中小型钢轧机，品种多，批量少，在一套轧机上既开坯又轧材，既生产简朴断面的方、圆、扁钢，又生产复杂断面的异型钢，既轧普碳钢，又轧合金钢，在规格上也有大机轧小材或小机轧大材的不合理现象，以致换辊频繁，作业率低，轧机小时产量低，辅助设备不能充足运用，难以实施机械化、自动化操作，在一定程度上妨碍了这类轧机生产的发展。为此，针对这种状况，要因地制宜、逐步向产品专业化的方向发展。3.向原料合理化方向发展：中小型钢轧机的原料应向着合理的方向发展，对于中型开坯车间应适宜加大钢锭重量，或采用连铸坯轧制，对于成材轧机则应提供适宜断面和重量的钢坯作原料4.逐步向半持续式，持续式方向发展：横列式轧机因其本身存在着一系列缺点，在世界钢铁工业普遍向大型、高速、自动化发展的今天，这种轧机越来越不能满足发展的需要。而半持续式与持续轧机，其轧制速度高，间隙时间短，且便于实现机械化、自动化，采用最新技术成就，因而其产量高，质量好，劳动生产率高，成本低，各项技术经济指标远较横列式轧机优越，因此持续式、半持续式轧机已成为世界轧钢工业的发展总趋向。1.3线材轧机的类型及特点当代化车间都采用无扭精轧机组，头行高速无扭线材轧制，使线材生产向优质、高效、低耗方向发展。高速无扭线材精轧机大都采用单线轧制和轧后控冷，并且在加热、轧制、精整方面都采用新的技术。最早出现的是Y型轧机，后来逐步发展框架式45°无扭转精轧机，到当代最先进的45°悬臂式高速无扭精轧机。Y型轧机：Y型轧机又称三辊式无扭机组，是由4～14台Y型机座构成的组合机组，其中中心距仅405～500mm。每台Y型机座有三个互成120°布置的盘形轧辊，构成三角孔型。三个互为120°的轧辊犹如字母Y，故而得名。这类轧机前后道次变形均匀，张力可控制在2%的范畴内，采用恒微张力轧制。Y型轧机的重要特点是：1．相邻机架之间轧辊位置互相错开。在轧制时轧件位置经常变化，因此各部位温度比较均匀，变化也比较均匀。2．相邻机架轧辊的中心线互相错开一种角度。因此轧件不必扭转，能够实现高速无扭轧制，成品线速度可达50～60m/min，并且表面质量好，直径公差±0.1mm。3．整体传动，构造紧凑，容易实现当代化。Y型轧机的缺点是无法换辊，只能整体更换组合体，在特殊磨床上稳定孔型磨削加工，不易除去氧化铁皮，磨损大。框架式45°无扭转精轧机：机架为闭口框架，采用双支撑滚动轴承，传动轴与地面成45°，各轧辊互成90°，普通有8～11个机架构成，传动轧制速度达50m/s。成组吊装，用液压缸移动轧辊来更换孔型。其特点是：1．相邻的机架交错90°，但是轧制线不变，头尾无扭轧制。2．传动系统中减少接轴与联接轴，减少了传动件之间的振动，提高产品尺寸精度（普通能达成mm）。3．单线轧制轧辊弹跳稳定。由于事故停轧时，不受相邻轧制线的影响。4．成品线速度等达成50m/s，生产率很高。它的重要缺点是延伸率不好，并且部分构件制造困难，不方便维修，投资也很大。悬臂式45°高速无扭精轧机20世纪70年代，摩根无扭高速线材精轧机组有了很大的发展，投产的已达成160多套。70年代后期投产的悬臂式无扭精轧机组出口速度多为65～80m/s，有的达成120m/s。45°精轧机组普通由23～26个机座串联构成，中心距500mm左右。每套机组有8～10对碳化钨轧辊，各机座轧辊交错成90°布置，并与地面成45°角布置。其优点归纳以下：1．轧制速度快，生产率高。2．成品精度高，延伸率高，线材表面质量好。3．事故停工少，槽孔寿命长，操作效率高，快速换辊，节省换辊换槽孔时间，设备磨损少。这样的轧机应用广泛，是当代轧机的样版。1.4轧辊调节在轧钢过程中的重要性轧辊调节装置的作用重要是调节轧辊在机架中的相对位置，以确保规定的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。轧辊的调节装置重要有轴向调节和径向调节装置两轧辊的轴向调节重要用来对正轧槽，以确保对的的孔型形状。普通只用简朴的手动机构完毕。1.5课题研究的内容及办法1.进行现场调研，收集650轧机有关的资料，理解生产中存在的问题，轧机构造特点，重要零件材料选择。2.制订650轧机的设计方案，并进行方案评述。3.进行电机容量的选择，重要零件强度计算。4.绘出总图，装配图和零件图。5.润滑剂的特点和润滑方式的选择。 2方案设计评述2.1轧机布置形式的选择2.1.1横列式布置：横列式轧机的工作机座是按直线横向布置的，在轧制型钢与旧式的线材轧机中，往往由于孔型布置的需要，在一种机列中工作机座的数目可达2-5架，有时机列的数目也可多达三列以上。2.1.2持续式布置：这种轧机工作机座的数目等于轧件所需的轧制道数，各机座沿轧制线依次排列，机座间的距离比轧件的长度小诸多，因此轧件同时要在数架机座中轧制。2.1.3半持续式布置：半持续式轧机普通用于轧制钢坯，线材及带钢。其中钢坯半持续式轧机的粗轧，采用二辊可逆轧机或三辊不可逆式轧机，中轧及精轧则采用连轧机组。2.2轧机零件的选择2.2.1机架的构造选择：1.机架的重要型式：闭口式机架—为一种封闭式的钢架，惯用于初轧机、钢板轧机、钢管轧机，有时也用于线材轧机及小型型钢轧机上。开口式轧机—这种机架的上盖能够拆卸，特别是中小型型钢轧机，大多数采用开口式机架。2.机架的构造：1)机架的构造应有足够的强度、刚度和稳定性、并便于换辊、换瓦和操作调节。基于这个原则，普通中小型型钢轧机除某些小型和线材轧机有时采用闭口式机架外，大多采用开口式机架。采用开口式机架便于换辊，但往往使机架的刚度减少，在设计型钢轧机机架式应根据具体条件，对的解决这两个互相矛盾的因数。横列式中小型轧机多采用三辊开口式机架，固然距人字齿轮座最远的机架或成品机架，也能够采用闭口式和二辊式机架，但为了便于加工制造，同一列的轧机宜采用一致的构造型式。2)机架立柱断面的形状普通抗弯能力较大的长方形或工字型。从固定滑板的方式看，采用工字型断面较方便，由于采用工字型断面能够用螺栓通过翼缘的通孔来固定滑板；若机架采用矩形断面，则滑板必须用螺钉来固定，这时要在窗口表面加工螺孔，因此机架的加工是比较困难的，更换滑板亦较麻烦。3)机架轴承座内侧有设立轴承座滑板的，也有不设立轴承座滑板的，固然有滑板比没有要强，由于在某种程度上起到了防护机架磨损的作用。但是在小型型钢与线材轧机上，即使在轧制过程中因轴承座的弹跳而造成对机架立柱内侧的某种冲击滑动是不可避免的，但因轴承座的滑动量较小，对机架立柱不会造成很大的磨损；另因机架小、窗口窄，加工滑板的固定螺孔是有一定困难的，普通只能用人工攻丝，废时废工。因此在小型型钢线材轧机上的滑板是能够免去的，对生产不会有很大的影响。3轧制压力和轧制力矩的计算3.1孔型的选择轧制线材用的孔型按用途可分为延伸孔型和精轧孔型。延伸孔型的作用是压缩轧件断面为成型孔提供红坯。精轧孔型的作用是使轧件最后形成所需的成品断面形状和尺寸。轧制线材惯用的孔型按形状分有箱型孔型系统、菱—方孔型系统、菱—菱孔型系统、六角孔型系统、椭圆—方孔型系统、椭圆—立椭圆孔型系统、椭圆—圆孔型系统等。这里选择椭圆—圆孔型系统。为了确保粗轧机组轧制出断面尺寸精确的轧件，最后一道次采用圆孔型。3.1.1箱－圆－椭圆－圆孔型系统的特点1)可在同一孔型中轧制多个尺寸的轧件，共性大，能够减少孔数，减少换孔或换辊次数，有助于提高轧机的作业率。

2）在轧件断面相等的条件下，与其它孔型系统相对比，箱形孔型系统的孔型在轧辊上的切槽较浅，这样可相对提高轧辊强度，可增大压下量，对轧制大断面轧件是有利的。3）在孔型中轧件宽度方向上的变形比较均匀，同时由于孔型中各部分之间的速度差较小，故孔型的磨损较为均匀，磨损程度和变形功也因之相对小些。

4）轧件在箱形孔型中轧制，有助于氧化铁皮的脱落。

5）轧件在箱形孔型中轧制比在光辊上轧制稳定。

6）轧件断面的温降较为均匀。

7）箱形孔型不适于轧制规定断面形状精确的小轧件。

8）轧件在箱形孔型中只能在一种方向上受到压缩，其侧面表面不易平直，有时出现皱纹，同时角部的加工也局限性。

根据箱形孔型系统的特点可知，它合用于初轧机、轨梁轧机、二辊和三辊开坯机、中小型或线材轧机的开坯孔型，它合用于大断面的成品方钢。在中小型和线材轧机上，用于前几道做开坯孔型，有助于去除轧件上的氧化铁皮。图3.1椭圆-圆孔型系统3.1.2轧制参数的拟定表3.1重要轧件规格轧制参数机架孔序高度×宽度压下量宽展长度轧制速度轧制温度Ⅰ0250×2501.31196×26054101.42.411502162×2673471.62.5411253190×18077181.82.4211004160×1873072.12.5810755140×17447142.62.6810506110×1833093.12.8410253.2轧制力的计算3.2.1第一轧制道次平均单位压力计算考虑到φ650线材轧机的工作环境温度是1150℃，经大量的实验资料证明，线材轧机的轧制力，采用S.艾克隆德公公式（合用于热轧型钢轧机和线材轧机）计算与实测统计比较靠近。平均单位压力公式以下：(3.1)式中：—考虑外摩擦对单位压力的影响系数；—轧制材料在静压缩时变形阻力，MPa；—轧制粘性系数,kg·s/mm；—变形速度，s。艾克隆德根据其研究，提出了、、的计算公式。他给出下式计算系数：=(3.2)式中:—摩擦系数，建议采用下式计算，对钢轧辊=(1.05－0.0005)，对硬面铸铁轧辊=0.8(1.05－0.0005)，为轧制温度；、—轧制前后轧件的高度，mm；—轧辊半径，mm。=0.8(1.05－0.0005)=0.8(1.05－0.0005×1150)=0.38(3.3)根据表3.1得：=250mm，=196mm，=325mm，因此由公式(3.2)得：===0.03运用甫培（Pomp）热轧方坯的实验数据，得到(MPa)的计算公式：=(14－0.01)[1.4+]×9.8(3.4)式中:—轧制温度，℃；—碳的质量分数，％；—锰的质量分数，％；—铬的质量分数，％。由实际工况得：=1150℃，由文献[2，18-35]查得：=0.17％，=0.43％，=0％。=(14－0.01)[1.4+]×9.8=(14－0.01×1150)[1.4+0.17+0.43+0.3×0]×9.8=49（MPa）轧件粘度系数（kg·s/mm）按下式计算：=0.01(14－0.01)(3.5)式中：—考虑轧制速度对的影响系数;—轧制温度;由实际工况得：=2.5～3m/s，因此由文献[1，54]查得=1。=0.01(14－0.01)=0.01×(14－0.01×1150)×1=0.04（kg·s/mm2））艾克隆德用下式计算变形速度。由文献[1，54]查得：=(3.6)式中:—轧制速度，mm/s；、—轧制前后轧件的高度，mm；—轧辊半径，mm。=250－196=54（mm）把数据代入(3.6)式得：===5.0（1/s）因此由公式(3.4)计算平均单位轧制力：=(1+m)(k+u)=(1+0.03)（MPa）3.2.2轧制总压力的计算根据：(3.7)式中：—轧件对轧辊的总压力，；—轧制平均单位压力，；—轧件和轧辊接触面积，mm。计算式中各量：=(3.8)式中：、—轧制的前后轧件的宽度，mm；—接触弧的水平投影长度，mm。计算接触面积实质上是计算基础弧长度。轧制线材轧件普通不考虑轧制时轧辊产生弹性压扁现象，由于各轧辊的直径相似，得：=(3.9)式中：—平均压下量，mm。由于在这一道次时，是由椭圆轧制成圆形，因此平均压下量：(3.10)=57.66（mm）由公式(3.9)得：=136.89（mm）因此由公式(3.8)得：=34906.95（mm）由公式(3.7)算出本道次的轧制力：=1769.08（KN）3.2.3轧制力矩的计算=式中—轧制力矩—附加摩擦力矩—空转力矩—动力矩—轧辊与主电机间的传动速比其中、、与比较，比较大。因此能够将上式简化式中K为安全系数,取k=1.5初选轧机总转数i=10代入上式：4轧机主电机力矩与电动机功率4.1轧机主电动机力矩主电动机轴上的力矩由四部分构成，即：==（4.1）式中：—主电机力矩；—轧辊上的轧制力矩；—附加摩擦力矩，即当轧制时由于作用在轧辊轴承、传动机构及其它转动件中的摩擦而产生的附加力矩，=+；—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它阻力矩；—动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部分由于有加速或减速所引发的惯性力所产生的力矩；—电动机和轧辊之间的传动比。4.2轧辊驱动力矩驱动一种轧辊的力矩为轧制力矩与轧辊轴承处摩擦力矩之和。(4.2)(4.3)(4.4)式中：—驱动一种轧辊的力矩，N·m；—轧制力矩，N·m；—轧辊轴承处摩擦力矩，N·m；—轧制力，KN；—轧制力力臂，即合力作用线到两个轧辊中心线的垂直距离，mm；—轧辊轴承处摩擦圆半径，mm；—轧辊轴颈直径，mm；—合力作用点角度；—轧辊轴承摩擦系数，取。对于简朴的轧制，每个道次两个轧辊总驱动力矩为：(4.5)由参考文献[1，65]可知的计算办法热轧时：(4.6)式中：—咬入角，其计算公式为：(4.7)代入具体数值计算：==23.07°则=0.523.07=11.54°把具体数值代入(4.5)中得：=243131.38(N·m)4.3初选电机容量根据工况得m/s。因此轧辊转速：(r/min)(4.8)式中：—轧制速度，m/s；—工作辊直径，mm。根据过载条件选择电动机功率，由文献[1，73]得：(4.9)式中：—电机功率，KW；—最大力矩，N·m；—轧辊转速，r/min；—电机过载系数，由于选择不可逆电动机，因此过载系数，取2.0；—传动效率，=0.8把具体数值代入到(4.9)中得：369.32(KW)在上述计算中，未考虑诸多因素，另外还要考虑到生产的发展以及需要轧制不同钢种，故根据文献[3，20-125]选择电动机为电机的参数以下：额定功率：(KW)额定转速：(r/min)3979.17(N·m)(4.10)则电动机和轧辊之间的传动比：11.30(4.11)4.4附加摩擦力矩附加摩擦力矩涉及两部分，其一是由于轧制总压力在轧辊轴承上产生的附加摩擦力矩，这部分已涉及在轧辊传动力矩之内；一部分为各传动零件推算到主电机轴上的附加摩擦力矩。(4.12)式中：—主电动机到轧辊之间的传动效率，其中不涉及空转力矩的损失，单级齿轮传动=0.96~0.98，取=0.97。=42.58(N·m)推算到主电机轴上的总的附加摩擦力矩为：(4.13)空转力矩是由各转动件的重量产生的摩擦力矩及其它阻力矩，即：=0.053979.17=198.96(N·m)(4.14)动力矩是在轧辊运转速度不均匀时，各部分由于有加速或减速所引发的惯性力所产生的力矩。由于轧件长度很长，因此动力矩很小，忽视不计。则主电机力矩：====1919.82(N·m)(4.15)因此，过载系数为：=(4.16)=0.48＜[]则选择的电动机符合过载规定。4.5电机校核图3.2电机力矩0s10s和可用下式求得：=(4.17)(4.18)式中：—电动机按发热计算出来的等值力矩，N·m；—电动机按发热计算出来的等值功率，KW；—电动机额定转速，r/min。将具体数值代入==925.53(N·m)=116.25(KW)得：216.16KW>=116.25(KW)1919.82N·m>=925.53(N·m)根据以上所得，符合发热校核的条件5轧辊与轧辊轴承5.1轧辊的选择与强度的校核5.1.1轧辊参数选择φ650轧机轧辊的名义直径为(mm),φ650轧机的最大直径(mm)，最小直径(mm),L=1800(mm)—轧辊辊身长度，mm；根据文献[1，81]可知：(5.1)式中：—辊颈直径，mm；—轧辊直径，mm。因此：(mm)根据文献[1，81]可知：(5.2)式中：—轧辊辊颈长度，mm；—辊颈直径，mm。因此由公式(5.2)得：(mm)实际选用1800mm，=370mm，=400mm，这样完全能够满足强度规定5.1.2轧辊的强度校核轧辊的破坏取决于多个应力（其中涉及弯曲应力、扭转应力、接触应力，由于温度分度不均匀或者交替变化引发的温度应力以及轧辊制动过程中形成的残存应力等）的综合影响。线材轧机的轧辊沿辊身长度上布置有许多孔型和轧槽。此时，轧辊的外力（轧制力）可近似地当作集中力。轧件在不同轧槽中轧制时，外力的作用点是变动的。因此要分别判断不同轧槽过钢时轧辊各断面的应力，进行比较，找出危险断面。本次设计的轧辊辊身中间位置只有一种轧槽因此危险面应当为中间断面。图5.1轧辊受力分析将轧辊简化成两端支撑的简支梁，则：1769.08(KN)由图5.1得出：（5.3）（5.4）式中：、—压下螺丝对轧辊的力，KN；、—危险断面到压下螺丝的距离，mm，mm，mm。由公式联立得出：(KN)(KN)校核轧辊时，普通对辊身只校核弯曲应力，对于辊颈要校核弯曲应力和扭转应力，对于轴头只校核扭转应力。1)轧辊辊身强度校核根据文献[4，128]计算作用于危险断面处的应力：（5.5）式中：—作用于辊身危险断面处的弯矩，N·m；—计算断面处的轧辊直径，mm。根据文献[4，128]得：=1769.08566105.6(N·m)（5.6）式中：—作用于辊身危险断面处的弯矩，N·m；—压下螺丝的中心距，mm；—危险断面到压下螺丝的距离，mm。由公式(5.5)得：=21.00(MPa)由于是铸铁轧辊，因此根据文献[2，18-50]得：MPa。为了充足运用轧机能力，轧辊的许用应力获得比较高，普通取破坏应力的，即安全系数为5，则：(MPa)（5.7）由于，因此辊身强度合格。2)轧辊辊颈强度校核对于辊颈来说要计算弯曲和扭转，根据文献辊颈危险断面上的弯曲应力为：=35.59(MPa)(5.8)式中：—压下螺丝中心线至辊身边沿的距离，可近似取为辊径长度的二分之一，即，mm；—辊径直径，mm。根据文献[4，129]辊颈危险断面上的扭转应力为：12.22(MPa)(5.9)式中：—轴颈危险断面处的扭矩，即为作用在一种工作辊上的最大传动力矩，N·m；—辊径直径，mm。辊颈强度要按弯扭合成应力计算。对于铸铁轧辊，则按莫尔理论计算，根据文献得：=0.37535.59+0.625=56.51(MPa)(5.10)则，因此辊颈强度合格。3)轧辊轴头强度校核对于传动端轴头只计算扭转应力，则：==31.06(MPa)(5.11)根据文献[2，18-51]得：(MPa)(5.12)由于，因此轴头强度合格。5.2轧辊轴承5.2.1轴承的选择轧辊轴承是轧钢机工作机座中的重要部件。轧辊轴承是用来支撑转动的轧辊，并保持轧辊在机架中对的的位置。轧辊轴承的工作特点：工作负荷大，转动速度差别大；工作环境恶劣。轧辊轴承应含有小的摩擦系数，足够的强度和刚度，并便于更换轧辊。轴承所承受力的大小，方向和性质是选择轴承类型的重要根据。根据载荷大小选择轴承时，由于滚子轴承中重要是线接触，宜用与承受较大的载荷，承载后的变形也小；而球轴承则重要是线接触，适宜用于承受较轻的或中档的载荷。考虑到粗轧机的工作特点，选择滚子轴承。根据轧辊尺寸和轧机的工作特点选择适宜的轴承型号，初选轴承型号为FC5476230。根据文献[5，20-179]得它的基本参数。表5.1FC5476230轴承的基本参数轴承型号重要尺寸/mm基本额定载荷/KN动载荷静载FC5476230270380230298214047505.2.2轧辊轴承的计算轧辊轴承重要计算轴承的寿命。计算轴承的寿命规定符合轴承的实际寿命，必须精确的拟定动载荷。当量动载荷与轴承寿命之间的关系，根据文献[6，320]得：(5.13)式中：—以小时表达的轴承基本额定寿命，h；—轴承的转速，r/min,=82.3(r/min)；—温度系数，这里取=0.9；—额定动载荷，N，=2140000(N)；—寿命指数，由于是滚子轴承则=；—当量动载荷，N。计算轧机用四列圆柱滚子轴承时，取轴向载荷为零，则当量动载荷为：（5.14）式中：—载荷系数，由于轧机在工作中受振动、冲击和轴承载荷不均匀等诸多因素的影响，轴承实际载荷要比计算载荷大，根据工况用载荷系数来表达。轧机=1.8~3.0，取=3.0；—轴承径向负荷，=884540N。=3=2653620(N)则将以上数据代入式得：=16720h轴承寿命按[]=6000h，>[]，因此轴承满足寿命规定6机架强度的计算6.1机架的构造设计1）机架的重要形式的选择：工作机架的形式有闭口式和开口式两种选用开口式的预应力机架其换辊方便构造较为简朴。2）材料的选择：机架俗称牌坊是轧钢机工作机架的骨架它承受着经轴承座传来的全部轧制力因此规定它含有足够的强度和刚度。轧钢机机架采用ZG35分断锻造用电渣焊焊成一体。也就是说选择材料为钢板后焊接成机架。3）机架的重要的尺寸：窗口的尺寸窗口是按轴承座及轴承设计的窗口尺寸的尺寸是由机架的形式和轧钢机的尺寸来拟定开口式机架窗口的宽度根据轧辊轴径和轴瓦铁的尺寸来拟定。设计选宽度为300mm.窗口高度的设计考虑上下辊调隙装置的尺寸加上三个轧辊的直径即能够定于1050mm.。4）立柱和横梁的断面的尺寸：机架应含有足够的强度和刚度机架的刚性表达它变形的抗力它与机架立柱断面的尺寸有着亲密的联系。6.2机架的强度计算及校核图6.1机架构造机架立柱的断面尺寸由下式近似拟定F=（0.8-1.0）取F=0.92=0.9×=260.1考虑强度和刚性的关系取截面的尺寸19×20三轧辊机架的构造由两部分构成上机架、下机架。下机架的底座为导辊式的以利于滑动此机架轴的位置调节方便。在上下机架接触面要加工平整以确保接触后机架的整体质量。上、下机架接触面处各有两个定位孔是安装定位销的确保机架的安装对正。上下机架对正后将拉杆分别安于图式的位置然后在拉杆的下端插入键板将拉杆上端大的螺母拧上运用杠杆的原理用千斤顶在拉杆上施以1.2倍的轧制力。这时拉杆伸长螺母又可旋转下降一级当螺母旋转不动时将千斤顶移到另一种拉杆处将另一拉杆安好。由由于拉杆的巨大的压力作用上下机架结合面紧密的接触而形成闭式的轧机校核中的公式选用《轧钢机械》一书中根据轧辊的尺寸得轧辊的重量G=453kg轧制力取=0.3G=0.3×453=136（kg）上横梁普通用螺钉紧固在立柱上当机架上有轧制力时连接螺栓紧承受拉力故机架应为静定刚性但下横梁在轧制力作用下产生弯曲时立柱将跟素随着向内变形上横梁普通均由立柱外侧锁紧故它不影响立柱内倾斜而上轧辊轴承座则可能妨碍立柱互相靠近机架在上轧辊轴承座出现静不定力T因而还是静不定由下面的条件拟定式中：——机架主柱和轴承座的侧向的间隙；——作用力在T方向上产生的变形；——静不定力在T方向上产生的变形。若用表达单位力作用在T点，在T方向上产生的位移，则将=T带入上式得+T+=0和，用材料力学求得式中，——下横梁，立柱断面的惯性距；=633将求得变位带入以上的公式：拟定=0.1则根据各部分的弯曲应力和应力值1.下横梁中点弯曲应力最大，其值为：=-TC=136×65/4-11.98×82=1227.64kgm下横梁上的最大的弯曲应力2）立柱上的弯曲力矩与下横梁连接处为最大其值为：=TC=13.3×82=1090.8kgm上式中T为当=0时,T=13.3kg=32482.7=308585.65=248,,为立柱断面惯量、模数和面积。立柱上的最大的应力为上横梁上由螺栓引发反力按简支梁计算。上横梁的最大弯曲力矩也位点为机架钢板机械性能应达成式中n——为安全系数取1则、、即机械性能满足规定机架强度合格7减速器的设计7.1计算各轴的动力参数1）分派传动比由已知所得，由于轧辊的转速106.16(r/min)，电机的额定转速=1200(r/min)，因此传动为：0(7.1)由传动比分派原则可知选择=3.833，=2.948。2）计算各轴的动力参数(7.2)式中：—该轴上作用的功率，KW；—工作转速，r/min。0轴：500(KW)1200(r/min)(KN)Ⅰ轴（高速轴）：==495(KW)=1200(r/min)(KN)Ⅱ轴（中间轴）：=495470.55(KW)313.07(r/min)14.35(KN)Ⅲ轴(低速轴)：470.55447.3(KW)106.16(r/min)40.23(KW)数据总结见表7.1表7.1各轴的动力参数功率/KW转速/(r/min)扭矩/KN0轴50012003.98Ⅰ轴（高速轴）49512003.94Ⅱ轴（中间轴）470.55313.0714.35Ⅲ轴（低速轴）447.3106.1640.237.2齿轮的设计1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数（1）选用斜圆柱齿轮。（2）由于转速不高，因此选用7级精度（GB10095-88）。（3）材料选择。选择小齿轮的材料为40(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，两者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数=25，大齿轮齿数=95.825，取=96。（5）选用螺旋角，初选=14°。2）按齿面接触强度设计:根据文献[6，218]进行试算，即：(7.3)(1)拟定公式内的各计算数值1.试选载荷系数。2.根据文献[6，217]选用区域系数。3.根据文献[6，215]得：，。则：4.选用齿宽系数。5.根据文献[6，201]查取材料的弹性影响系数MPa1/2。6.按齿面硬度查的齿轮的接触疲劳强度极限=600(MPa)，560(MPa)。根据文献[6，206]计算应力循环次数，减速机的工作年限，每年365天工作，每天工作16个小时代入计算：(7.4)式中：—齿轮同一齿面转一圈啮合的次数；—齿轮的寿命。(7.5)7.根据文献[6，207]查得：，取失效概率为1％，安全系数，根据文献[6，205]得：=558(MPa)(7.6)(MPa)(7.7)8.许用接触应力=545(MPa)(7.8)(2)计算1.试算小齿轮分度圆直径，由公式（7.3）得：(mm)2）计算圆周速度(m/s)(7.9)3）计算齿宽(mm)(7.10)4）计算模数(mm)(7.11)5）齿高(mm)(7.12)齿宽与齿高之比6）计算纵向重叠度(7.13)7）计算载荷系数(7.14)有文献[6，193]查得；根据文献[6，194]查得动载系数；根据文献[6，195]查得；根据文献[6，196]查得：(7.15)根据文献[6，198]查得；故载荷系数为：=2.058）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，根据文献得：(mm)(7.16)9）计算模数由公式(7.12)得：=7.45(mm)(7.20)3．按齿根弯曲强度设计根据文献[6，216]计算模数得：(7.21)(1)拟定计算参数1）根据纵向重叠度，根据文献[6，217]查得螺旋角影响系数。2）计算当量齿数=27.37=105.893）根据文献[6，200]查取齿形系数，。4）根据文献[6，200]查取应力校正系数，。5）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa。6）根据文献[6，206]查取弯曲疲劳寿命系数，。7）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数，根据文献[6，205]得：(MPa)(MPa)8）计算大、小齿轮的并加以比较由于大齿轮的数值大，因此代入式(7.21)。（2）计算模数，由公式得：=5.89(mm)对比计算成果，由于齿面接触疲劳强度计算的模数不大于由齿根弯曲强度计算的模数，由于齿轮模数的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取有弯曲强度算出的模数mm，并就近圆整为原则值mm，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度计算得的分度圆直径mm来计算齿数。于是有：(7.21)取；(7.22)取=119。4．几何尺寸计算(1)中心距计算(mm)(7.23)将中心距圆整为mm。(2)修正螺旋角=(7.24)因值变化不多，故参数，，等不必修正。(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(mm)(7.25)(mm)(7.26)(4)计算齿轮宽度(mm)(7.27)圆整后取：(mm)，(mm)。齿轮数据表。表7.2第一级减速齿轮材料硬度/HBS齿数模数/mm螺旋角中心距/mm40（调质）28031646445钢（调质）2401196464第二级减速齿轮计算过程同上：表7.3第二级减速齿轮材料硬度/HBS齿数模数/mm螺旋角中心距/mm40（调质）2807191303.645钢（调质）24021091303.68系统的润滑8.1润滑需要注意的事项采用干油润滑时注意用于速度较低，经常正，反转和重复短时工作的多个轴承以及采用稀有润滑很难确保可靠密封的零部件采用稀有润滑是注意用于长久，重载，高速运转的设备。8.2惯用的润滑剂的特点惯用的润滑剂有两种：稀油润滑；干油润滑稀有润滑普通用于规定对摩擦面实施液