《压力加工设备》第六章2013-7---轧钢机主传动装置解析.ppt

1、第六章轧钢机主传动装置,第一节 轧钢机主传动装置组成 第二节 轧钢机主传动装置类型 第三节 滑块式万向接轴设计,第一节 轧钢机主传动装置组成 一、作用：将电动机的动力和运动传递给轧辊 二、组成部件： 在很多轧机上：减速机、齿轮座、连接轴、联轴节（连轴器）等。,具有齿轮座的主传动装置,1-工作机座 2-联接轴 3-电动机 4-齿轮座 5-减速机 6-电动机联轴节 7-主联轴节 8-联接轴平衡装置 10-四辊轧机支承辊 11-四辊轧机工作辊 12-机架 13-机架底板 14-地脚螺栓,电动机直接传动轧辊的主传动装置,1-工作机座 2-联接轴 3-电动机 8-联接轴平衡装置 9-二辊轧机轧辊 12-

2、机架 13-机架底板 14-地脚螺栓 15-中间轴,某些轧机（初轧机、板坯轧机、板带轧机）：连接轴和联轴节等。,三、各组成部分的作用,（一）减速机,（1）减速器的作用：将电动机较高的转速变成轧辊所需的转速，可以在主传动装置中选用价格较低的高速电动机。,（2）选择重要条件：比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电机与高速电动机之间的差价。一般说来，当轧辊转速小于200250rpm时才采用减速机。如果轧辊转速大于200250rpm则不用减速机而采用低速电动机较合适。在可逆式轧钢机上，即使轧辊转速小于200250rpm 时，也往往不用减速机而采用低速电动机，因为这样的传动系统易于可逆运转。 一般以

3、减速比78作为选用选用一级或二级减速机的分界线。,(3) 齿轮配置原则：a)减小齿轮轴所受的向上跳动的合力，提高密封性及齿轮寿命；中间过渡齿轮所受合力尽量向下，避免齿轮跳动，致使固定上盖的螺栓松脱或断裂。B) 充分利用低速轴、大齿轮机联轴节的重量抵消低速轴所受向上的作用力。,（二）齿轮座,当工作机座的轧辊由一个电动机带动时，一般采用齿轮座将电动机或减速机传来的运动和力矩分配给二个或三个轧辊。,传动型式,用于二辊或四辊轧机。考虑传动装置的布置型式和拆卸方便等因素,通常是下齿轮主动。,用于三辊轧机，在型钢轧机上，采用中间齿轮主动。,在电动机功率较大的初轧机、板坯轧机、钢板轧机上，往往不采用齿轮座，

4、而用单独的电动机分别驱动每个轧辊。,组成：（1）齿轮轴（2）轴承（3）轴承座（4）箱体,（三）连接轴,（1）作用：轧钢机齿轮座、减速机、电动机的运动和力矩，都是通过联接轴传递给轧辊的；在横列式轧机上，一个工作机座的轧辊传动另一个工作机座的轧辊，也是通过联接轴传动的。 连接轴类型和用途,（2） 类型选择： 主要根据轧辊调整量和联接轴允许倾角等因素。对于轧辊调整量较大的初轧机、厚板轧机等，联接轴倾角有时达到8100，一般采用万向接轴，因万向接轴的允许倾角较大。型钢轧机轧辊调整量不大，仅在轧辊磨损或更换新辊时进行轧辊调整，一般采用梅花接轴或联合接轴。对于速度较高的小型轧机和线材轧机，虽然轧辊调整量不

5、大，但考虑到能在高速下平稳可靠地运转，一般采用齿式接轴或弧面齿形接轴。在带钢轧机精轧机组上，如果所要求的联接轴倾角不大，且扭矩合适时，也采用弧面齿形接轴；如果要求的倾角或扭矩较大时，则采用万向接轴。,（3）连接轴结构 1）梅花接轴：结构特点：由断面呈梅花瓣状的轴体、轧辊辊头、轴套组成。 优点：易于制造，便宜。 缺点：传递扭矩小、倾角小、工作冲击振动大、噪音大。,当倾角大于1度时，轴头一般做成弧形，以改善其传动性能。,2）弧形齿接轴：由外齿轴套、内齿圈及中间接轴轴体组成。其外齿圈的节圆线为弧线，外齿套的齿顶和齿根表面为弧面，齿的断面两侧为弧面。即外齿纵断面的上齿的母线成腰鼓型；内齿圈与弧面外齿套

6、啮合时，能在XOZ和XOY两个相互垂直的平面内倾斜，起万向铰链作用。 优点：运行平稳，冲击振动小、径向间隙小，有利于提高轧制速度和改善产品质量；润滑密封好，寿命长，拆装方便。 缺点：外形尺寸大。,3）万向接轴 a) 滑块式万向接轴,功能：用来传递两根在空间成交叉位置的轴的转动。 优点 ：允许倾角大（10度以上），传动平稳，传递扭矩大。广泛用于初轧、中厚板与钢管轧机的传动系统。,缺点：润滑难度大 滑块式万向接轴的润滑十分重要，它的相对滑动面多半月块与叉头镗孔之间，扁头与半月块之间；压力大但其相对滑动速度不高，其润滑状态属边界润滑而无法形成油膜。这样铜滑块的磨损必然较大，因而容易对生产产生不利影响

7、。 一般采用压力供油，从接轴轴向开孔进油，但效果不佳。滑块式万向接轴的润滑是企业长期未能解决的大问题，它消耗大量青铜（1150初轧滑块295公斤/块）并影响轧机的作业率，必须引起足够的重视。,开式铰链：,扁头上沿轴向开一长槽，允许扁头从轴向装拆，这样轧机可从轴向换辊，而轧辊轴头做成扁头的形状。 闭式铰链： 在扁头上开一孔，通过销子将扁头、半月块及叉头连接。闭式铰链的拆卸只能从侧向进行（先拆去销子，然后将扁头与滑块一起取出）。由于叉头上有销孔，故对叉头强度减弱较大。 其具体结构见下图。,b) 十字头式万向接轴： 十字轴式万向接轴即带有(滚动)轴承的万向接轴，它广泛用于汽车工业，近年来在钢管轧机、

8、带钢轧机、立辊轧机上得到较多的应用，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势。 结构由两个叉头，通过轴承与十字轴相联接，轴承可以是滚动轴承也可以是滑动轴承。 优点与滑块式万向接轴相比 回转直径相同的情况下，比滑块式万向接轴能传递更大的扭矩，最大可达5000-8300kNm。 如果采用滚动轴承，传动效率可达98.7-99，节能效果显著。 由于采用滚动轴承，间隙小，接轴传动平稳，噪声低。 润滑条件好，可做到不漏油，省去润滑系统，减少了维修费用。 一次使用寿命可达12年以上。 允许倾角可达10-15。 适用于高速运转，为提高轧制速度创造了条件， 有利于标难化、专业化生产，降低成本。,C、球笼式万向接轴,这是

9、国外近20年发展起来的一种新型高效万向接轴。由奥地利人A.H. 瑞兹伯于1920年发明，经多次改进，已在日、美、英、德、意等12个国家专利注册。由于其结构简单，性能好，广泛用于轻工、冶金及机械部门。 这种联轴器的结构由加工为球面的外环、内环以及之间的多个钢球组成，钢球装在称之为球笼的保持架内。,4）联合接轴,（4）连接轴平衡装置,作用：在直径大于450-500mm的轧钢机上，当连接轴重量较大时，为了避免连接轴重量全部落在铰链上，一般设置连接轴平衡装置。 1）弹簧平衡,2）重锤平衡,3）液压平衡,（5）联接轴总体配置,轧辊调整范围、齿轮座中心距、或电动机轴的中心距、以及联接轴允许倾角 为了使上下

10、两个联接轴工作条件均衡，应该使上下两个联接轴的倾角尽可能相等。此时，齿轮座中心距可按以下公式确定：,型钢轧机,轧件出口厚度h变化不大的钢板轧机,精轧机组前两架或前三架,精轧机组其他各架工作机座,初轧机或厚板轧机,1000初轧机联接轴配置：轧辊最大直径为950mm,轧辊最小直径为830mm，上轧辊最大提升量H为1000mm，计算得齿轮座中心距A为10401010mm。取A为1000mm。,联接轴两端铰链中心线之间的水平长度L：,（四）联轴节（器）,联轴节包括电动机联轴节和主联轴节。电动机联轴节用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴节则用来连接减速机与齿轮座的传动轴。 类型很多，根据内部是否包含

11、弹性元件，可以划分为刚性联轴节和弹性联轴节两大类。刚性联轴节又分为固定式和移动式两类，其中齿轮联轴节、弹性柱销联轴节等被广泛应用于轧钢机中。,（1）齿轮联轴节（器） 应用最广的主联轴节是齿轮联轴节。 优点：传递扭矩大，能承受频繁的正反向冲击负荷，并能允许较大的偏移量，安装精度要求不高。 缺点：制造困难；不能缓冲减振。 材料：45钢或ZG45 常见形式：CL型：用于直接相连互相靠近的两端 CLZ型：带中间轴的联轴节，用于借中间轴连接相距一定距离的两端。,（2）棒销联轴节（主电机联轴节） 优点：结构简单、制造容易、维护方便、寿命长、能缓冲减振，可用于正反转变化多，启动频繁的高、低速转动。 缺点：外

12、廓尺寸较大。 棒销材料：榆木、胡桃木、酚醛布棒、尼龙等。 传递扭矩过程：主动轴-半联轴器-棒销-从动轴,（3）安全联轴节： 应用范围：在传动系统装有飞轮的轧机上应采用。 原因：当轧制情况不正常时，由飞轮产生的扭矩可能达到很大的数值，以致损坏轧机和飞轮间的传动零件。为了保护传动装置和轧机，在减速机低速轴和齿轮座之间安装安全联轴节。 扭矩传递过程：减速机的扭矩-安全螺栓9-内齿圈8-外齿轴套7-另一个内齿圈6-螺栓5-法兰盘4-齿轮座的主动齿轮。,当安全螺栓9过载切断时，齿轮座中的齿轮停止转动，而电机还在旋转。借助于双列球面滚子轴承2和法兰盘1的支撑，内齿圈8和外齿轴套7不致下落造成事故。 安全销

13、的个数不能过多，以免受力不均；最少23个。 材料选用优质炭素结构钢，45、50等，并必须控制热处理HRC为 3035，以保证材料性能（s）保持一致。,（五）电动机形式的选择,异步电动机：主要用在有剧烈尖峰负荷的轧机上 同步电动机：主要用在不带飞轮而且负荷较为均匀的轧钢机上。 直流电动机：主要用在轧制速度需要调整或可逆轧制的轧钢机上 为进一步减小电动机飞轮力矩，或适用某些大容量高速度轧钢机的需要，除了采用双电机单独驱动两个轧辊外，还出现了双电枢电动机或多电枢电动机,实例,用于二辊钢坯、型钢、扁钢轧机，四辊板带轧机（驱动工作辊或支承辊）,用于三辊开坯轧机,具有浮动中辊的中厚板轧机（劳特式轧机）,第

14、二节 轧钢机主传动装置类型,一、单机座轧钢机类型（4种） 第一种,电动机的运动和力矩是通过电动机联轴节、减速机、主联轴节、齿轮座、联接轴而传给轧辊的。,这种型式的主传动装置，一般用于不可逆工作的轧钢机，也用于速度较低的四辊可逆式轧钢机。,第二种,电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联接轴而直接传给轧辊。两个轧辊由各自的电动机单独驱动。 这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。在可逆式轧钢机上，轧辊经常启动、制动和反转，要求主传动系统要有较小的飞轮力矩。由于电动机飞轮力矩可近似地认为与其额定力矩的平方成正比，因此将轧钢机所需的电动机力矩由两台电动机供给，这样会使电动机飞轮力矩显著减小。 用

15、轧辊中心距和电动机尺寸考虑联接轴长度和允许倾角，是确定能否采用轧辊单独驱动的重要条件。例1000 mm以下的初轧机和开坯轧机，由于联接轴允许倾角的限制而不能采用轧辊单独驱动。,实 例,用于二辊可逆式初轧机、板坯轧机、以及驱动工作辊的四辊厚板轧机,第三种,电动机的运动和力矩是通过主联轴节、齿轮座、联接轴而传给轧辊。 这种型式的主传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。主要有两种情况（1）由于轧钢机结构限制而不能采用轧辊单独驱动的可逆式轧钢机；（2）从技术经济观点考虑，当轧辊转速较高，采用低速电动机的投资费用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不大时，一般就采用这种型式的主传动装置。这可使

16、轧钢机主传动装置结构简单、运行可靠、损耗较小。这种型式的主传动装置一般用在轧辊转速大于7075 rpm的轧钢机上。,实 例,用于二辊可逆式中小型初轧机，以及中厚板轧机、热轧带钢轧机的粗轧机座和最后2架精轧机座。,第四种,电动机的运动和力矩是通过电动机联轴节、减速机、联接轴而传给轧辊。 为了满足现代高速板带冷轧机高产量的要求，轧钢机电动机要有较高的转速和较大的容量，而传动系统的飞轮力矩则要小。此时，应该采用轧辊单独驱动的主传动装置。但是，由于轧辊中心距和电动机尺寸的限制，不能采用上述第二和第三种型式的主传动装置，而采用该传动型式。,实 例,用于高速板带冷轧机,二、多机座（或多列式）类型,多机座（

17、或多列式）轧机一般是不可逆式轧机，往往采用集体驱动，由一台电动机通过减速机和齿轮座传动若干架工作机座的轧辊。,实 例,用于轨梁、型钢和线材轧机,用于二辊薄板轧机,用于线材轧机的中轧和精轧机列,实 例,用于钢坯、型钢和线材等连续式轧机,实 例,1700连续热轧带钢轧机精轧机组主机列 1-电动机 2-电动机联轴节 3-减速机4-主联轴节 5-齿轮座 6-万向接轴7-弧面齿形接轴 8-工作机座,精轧机组主传动的总功率为39000kW，最后一架精轧机座的轧制速度为8.2520.63m/s,第三节 滑块式万向接轴设计,滑块式万向接轴各部分的结构尺寸,主要结构尺寸,叉头直径D，它取决于磨削后的轧辊直径。叉

18、头直径D一般要比轧辊最小直径小515mm或为轧辊名义直径的85%95%。传动端的叉头直径可比轧辊端叉头直径稍大些，以保证过载时齿轮轴端不致破坏。,可根据叉头直径D按以下经验关系选取： 叉头镗孔直径d 0.460.5D 扁头厚度S 0.250.28D 扁头长度l 0.4150.5D 接轴本体直径do 0.50.6D 叉头开口B1 B(月牙形滑块宽度) 也可参照有关标准尺寸系列选取。 为了降低叉头中的应力，在此尺寸系列中，叉头镗孔直径和扁头厚度均按上述经验关系中的下限选取。即： d=0.46D S=0.250.26D,材 料,通常采用强度限不小于600750Mpa的锻钢。如45号钢、50号钢及40CrNi等合金结构钢。 有时，为了避免