鋼管課程設(shè)計(jì)模板

1、遼 寧 科 技 大 學(xué)鋼管課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)院系: 材冶學(xué)院 專業(yè)班級(jí) : 材控 10-2 班 學(xué)生姓名 : 王文言 指導(dǎo)教師 : 李激光 2013 年 01 月 6 號(hào)遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 1 - 目錄一 前言 .- 2 -二、鋼管設(shè)計(jì)任務(wù)書.- 4 -三、 140 機(jī)組生產(chǎn)工藝概述.- 5 -（一）主要設(shè)備.- 5 -（二）工藝流程.- 6 -（三）工藝要求.- 6 -四、軋制表的制定.- 17 -（一）軋管機(jī).- 17 - (二 )穿孔機(jī) .- 18 - (三 )均整機(jī) .- 18 - (四 )定徑機(jī) .- 19 - (五 )軋制表繪制 .- 20 -五、穿孔機(jī)設(shè)計(jì)、力能參數(shù)及強(qiáng)度

2、校核.- 21 -5.1 穿孔機(jī)的軋輥設(shè)計(jì).- 21 -5.2 穿孔機(jī)頂頭設(shè)計(jì).- 24 -5.3 穿孔機(jī)能力參數(shù)計(jì)算.- 27 -5.3 加熱爐能力校核.- 34 -六、結(jié)語(yǔ).- 35 -七、重要參考文獻(xiàn).- 37 -遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 2 -一一前前言言 無(wú)縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒(méi)有接縫的圓形、方形、矩形鋼材。是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷拔制成。無(wú)縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕。 作為一種經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，無(wú)縫鋼管在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的地位，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、鍋爐、電站、船

3、舶、機(jī)械制造、汽車、航空航天、能源、地質(zhì)、建筑及軍工等各個(gè)部門。 鞍鋼無(wú)縫鋼管廠是新中國(guó)第一座無(wú)縫鋼管廠，是新中國(guó)第一根鋼管的誕生地。鞍鋼無(wú)縫鋼管廠自1953 年 12 月 26 號(hào)建成投產(chǎn)至今，為新中國(guó)無(wú)縫鋼管廠工業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。在過(guò)去的五十多年里，鞍鋼無(wú)縫廠從只有一條140 自動(dòng)軋管機(jī)組生產(chǎn)線發(fā)展成為具有219 自動(dòng)軋管機(jī)組 133 圓盤延伸軋管機(jī)組 159MPM 連軋機(jī)組 177PQF 連軋機(jī)組等多條生產(chǎn)線的鋼管廠。我們這次關(guān)于鋼管的課程設(shè)計(jì)，將參照鞍鋼的無(wú)縫鋼管廠的140 自動(dòng)軋管機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)。 鋼管的生產(chǎn)工藝及其設(shè)計(jì)是我們材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生必須掌握的內(nèi)容。希望通過(guò)這課程設(shè)

4、計(jì)，我們能充分掌遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 3 -握工藝及設(shè)計(jì)，并能與具體實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，為將來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)也能提高我們的設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也有助于我們深入了解鋼管的生產(chǎn)工藝及其原理。但由于時(shí)間比較短，尤其缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，其中錯(cuò)誤在所難免請(qǐng)?zhí)岢鲋刚＿|寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 4 -二二、鋼鋼管管設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書成品尺寸： 11410坯料尺寸： 110材質(zhì)： Q195指導(dǎo)教師：。 。 。遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 5 -三三、1 14 40 0 機(jī)機(jī)組組生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝概概述述（一一）主主要要設(shè)設(shè)備備1.1000 噸剪斷機(jī)一臺(tái)（或1600 噸剪斷機(jī)）2.定心機(jī)兩臺(tái)3.炮彈風(fēng)

5、機(jī)熱定心機(jī)一臺(tái)4.中徑 17m 的環(huán)形加熱爐一座5.850500 曼氏穿孔機(jī)一臺(tái)6.7301680 自動(dòng)軋管機(jī)一臺(tái)7.850600 桶式均整機(jī)一臺(tái)8.560011800 步進(jìn)梁式再加熱爐一座9.430255 五架定徑機(jī)10.430255 二十架減徑機(jī)11.1100016800 1 號(hào)冷卻臺(tái)一個(gè)； 31500 16800 2號(hào)冷卻臺(tái)一個(gè)12.168mm 七輥矯直機(jī)兩臺(tái)13.115 切管機(jī)八臺(tái)14.6UTH42.7168mm 切管機(jī)二臺(tái)遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 6 -（二二）工工藝藝流流程程原料 剪斷 加熱 定心 穿孔 軋管 均整定徑 冷卻 矯直 吹風(fēng) 切頭 再加熱 減徑 取樣 檢查 包裝 入

6、庫(kù)（三三）工工藝藝要要求求1.原原料料： 鞍鋼無(wú)縫鋼管廠的原料主要是連鑄連軋圓管坯。連鑄連軋圓管坯具有成本低、能耗少、組織性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，是管坯發(fā)展的主流。也是鋼管實(shí)現(xiàn)連鑄連軋的首要條件。鋼管生產(chǎn)對(duì)坯料的要求非常嚴(yán)格，加工之前一定要對(duì)坯料進(jìn)行檢查和清理，這樣才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。管坯最常見(jiàn)的缺陷就是氧化層，生產(chǎn)中常用火焰槍清理或者用砂輪群清理。 本次設(shè)計(jì)采用的原料材質(zhì)：Q195 尺寸： 110 Q195 的化學(xué)成分及力學(xué)性能：Q195 的化學(xué)成分化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）SiSP牌號(hào)等級(jí)CMnQ195-0.060.120.250.500.300.050.045遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 7

7、-Q195 的力學(xué)性能牌號(hào)拉力強(qiáng)度 Mpa屈服點(diǎn) Mpa伸長(zhǎng)率 %Q195315430195332.剪斷：目的是將坯料剪切成要求的長(zhǎng)度。剪斷設(shè)備 :1000 噸剪斷機(jī)設(shè)備性能： a.公稱能力 1000 噸 b.上剪刃行程 140mm c.剪切次數(shù) 8 次/分 d.電機(jī)功率： 95 千瓦 n=750轉(zhuǎn)/分 e.主減速機(jī)軸：人字齒輪軸 M=10 Z=25 DH =250mm剪刃材質(zhì)： 6GrW2S要求：剪斷時(shí)不允許坯料出現(xiàn)端部裂紋，切斜度前端不允許超過(guò) 8mm，后端不允許超過(guò)10mm,壓扁度不得超過(guò)管坯公稱直徑8%.遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 8 -3.加加熱熱:加熱的目的是為了提高塑性、韌性，

8、降低變形抗力，減小機(jī)械電器負(fù)荷，節(jié)省能源消耗。將坯料加熱到一定的溫度范圍對(duì)于保證其穿孔性能是至關(guān)重要的。管坯加熱時(shí)應(yīng)保證加熱溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)，特別是對(duì)加熱范圍較窄的合金鋼和高合金鋼，同時(shí)沿管坯縱向和橫向加熱要均勻，否則穿孔時(shí)容易造成鋼管壁厚不均，穿破或引起軋卡。設(shè)備：中徑 17m 的環(huán)形加熱爐 決定斜軋穿孔時(shí)管坯的加熱溫度的基本依據(jù)是：保證 毛管穿出溫度在該鋼號(hào)的塑性最好的溫度范圍內(nèi)。 確定合理的加熱溫度應(yīng)該考慮如下因素：1）溫度過(guò)高產(chǎn)生過(guò)熱和過(guò)燒，當(dāng)金屬過(guò)熱時(shí)晶粒長(zhǎng)得很大，從而降低了金屬的塑性，過(guò)燒時(shí)使晶界融化，金屬變脆。2）考慮在自動(dòng)軋管機(jī)上的終軋溫度。因?yàn)榻K軋溫度對(duì)產(chǎn)品的影響很大。3）

9、溫度過(guò)高，鋼的表面脫碳嚴(yán)重。4）考慮金屬的燒損和鋼管表面質(zhì)量。溫度愈高，氧化鐵皮愈厚，過(guò)厚的氧化鐵皮不但增加了金屬消耗，也會(huì)穿孔帶來(lái)困難，氧化鐵皮扎入金屬中，將降低鋼管的表面質(zhì)量。遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 9 -5）考慮金屬在加熱過(guò)程中的組織變化。6）考慮穿孔過(guò)程中的升溫情況。7）考慮軋制成品的規(guī)格，軋制厚壁管因?yàn)闇亟敌∫话慵訜釡囟瓤缮缘汀?）管坯加熱溫度和穿孔頂頭材質(zhì)有關(guān)，用鉬基頂頭穿孔，加熱溫度要低8090?？紤]到本設(shè)計(jì)的典型產(chǎn)品的可穿性，并結(jié)合鞍鋼的現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中取加熱溫度為： t=1250。4.熱熱定定心心：定心指在管坯前段斷面的中心部位形成有一定尺寸的漏斗形狀的孔穴，便于穿

10、孔時(shí)頂頭對(duì)準(zhǔn)坯料斷面中心，減少穿孔后毛管的壁厚不均；減少的扭過(guò)頭的阻力，便于二次咬入。熱定心機(jī)一般安裝在加熱爐與穿孔機(jī)之間，利用壓縮空氣或液壓方式帶動(dòng)沖頭沖孔，七結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高應(yīng)用呢比較廣泛。 熱定心設(shè)備：炮彈式風(fēng)動(dòng)熱定心機(jī) 設(shè)備性能： 1）沖擊速度 68m/s 2) 定心深度： 1225mm 3）定心直徑： 4050mm 4) 打眼力： 2400 公斤5 5. .穿穿孔孔：目的是將實(shí)心的管坯穿成要求規(guī)格的空心毛管。斜軋穿孔機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的穿孔設(shè)備，包括曼氏穿孔機(jī)、狄舍爾穿孔機(jī)、菌氏穿孔機(jī)以及三輥穿孔機(jī)。本次設(shè)計(jì)采用的是曼氏穿孔機(jī)。曼氏穿孔機(jī)的特點(diǎn)是對(duì)心性能好，毛管壁厚較為均遼寧科技大學(xué)

11、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 10 -勻，延伸系數(shù) =1.254.5。設(shè)備性能：主電機(jī)： N=200KW.n=200400 轉(zhuǎn)/分，U=750V，I 額=2850A 主減速機(jī)傳動(dòng)比： i=2.586 6. .軋軋管管：目的是消除螺旋形壁厚不均，并實(shí)現(xiàn)穿孔后的鋼管壁厚減薄起延伸作用獲得外徑，平均壁厚符合要求的鋼管。設(shè)備性能 :壓下裝置：1. 上壓下螺絲，從原位算起向上最大行程210mm,向下最大行程 60mm.2. 螺絲升降速度： 1.9m/s3. 減速機(jī)傳動(dòng)比： i=1544. 電機(jī)功率： N=11KW 轉(zhuǎn)速： n=715 轉(zhuǎn)/分回送輥裝置： 1.電機(jī)功率： N=55KW 2.減速機(jī)傳動(dòng)比： i=3 3.

12、輥直徑 540600mm 輥身長(zhǎng) 1680mm 主電機(jī)；功率 P=880KW 轉(zhuǎn)速 n=400500 轉(zhuǎn)/分 額定電流 I=1270A 允許最大電流 Imax=2700A 跳閘電流 I=2000A主減速機(jī)：主動(dòng)軸最大力矩M=6.64 噸米 飛輪力矩 GD2=20 噸米2 傳動(dòng)比 i=5.67 遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 11 - 模數(shù) Mn =16 主動(dòng)齒輪數(shù) Z1= 30 被動(dòng)齒輪數(shù) Z2=70 齒輪寬度 B=880mm 高速軸及飛輪重G=10.65 噸 人字齒輪機(jī)座：傳遞扭力矩 M齒輪轉(zhuǎn)速n齒數(shù)Z1=Z2模數(shù) Mn寬度 B50 噸米66.1132.2 轉(zhuǎn)/分29201120mm操作： 1

13、 按調(diào)整規(guī)程及軋制表進(jìn)行調(diào)整及選擇軋制工具 2 管應(yīng)被順利平穩(wěn)咬入前端嘴圓，后端平齊 3 軋出的管子尺寸與軋制表要相等 4 電機(jī)負(fù)荷未超出規(guī)定范圍 5 用雙槽單軋跟蹤軋制的方法軋制，第二道軋制需要將管子翻轉(zhuǎn) 907 7. .均均整整：目的是輾平管壁的局部耳子、直道，使軋管后的荒管擴(kuò)徑、變圓比并精整內(nèi)外表面。主要設(shè)備及技術(shù)要求：主電機(jī)：功率 P轉(zhuǎn)速 n電壓 U額定電流 I額跳閘電流 I跳閘允許電流 I允許遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 12 -404.25KW500750轉(zhuǎn)/分750V750A1300A750A主減速機(jī)：中心距 a主動(dòng)輪齒數(shù)Z1被動(dòng)輪齒數(shù)Z2傳動(dòng)比 i800mm311484.588

14、 8. .定定（減減）徑徑機(jī)機(jī)鋼管定徑、減徑（或張力減徑）過(guò)程是空心體不帶芯棒的連軋。定徑的任務(wù)是在較小的總減徑率條件下，將鋼管軋成具有要求尺寸精度和真圓度的成品管，減徑除了起定徑作用外，還有較大的減徑率。實(shí)現(xiàn)大管料生產(chǎn)小口徑鋼管的目的，主要用二輥定、減徑機(jī)。目的是清除均整后的鋼管的外徑不圓，滿足技術(shù)條件的規(guī)定。遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 13 - 定定徑徑機(jī)機(jī)孔孔型型圖圖主要設(shè)備技術(shù)性能：遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 14 -電機(jī)功率P機(jī)架數(shù) n機(jī)架間距a產(chǎn)品范圍外徑 D壁厚 s55.125KW51200mm89168mm425mm要求： 1 按軋機(jī)規(guī)程進(jìn)行軋輥安裝，各架孔型中心線必須調(diào)整

15、一致，且與軋制線一致。 2 機(jī)器調(diào)整必須按軋制表準(zhǔn)確進(jìn)行，不準(zhǔn)兩棍傾斜及錯(cuò)位。 3 電機(jī)不超負(fù)荷。9 9. .冷冷卻卻：目的是將定徑后的熱軋管均勻冷卻在100160C以下，便于矯直。設(shè)備能力及技術(shù)性能：1）1#、2#冷卻臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率N=4.5KW 轉(zhuǎn)速 n=4501800 轉(zhuǎn)/分2）1#、2#冷卻臺(tái)鏈輪直徑D=650mm 鏈條間距 a=1200mm 軋道間距 b=600mm3）減速機(jī)傳動(dòng)比 i=18.244）鏈條移動(dòng)速度 v=0.00850.033m/s5）二次冷卻溫度 T=50100C6）冷卻臺(tái)尺寸：寬度 =16800mm 長(zhǎng)度： 1#=11000mm 2#=31500mm7）冷卻時(shí)間： 1

16、# 5.521.5 分鐘 2# 1621 分鐘8）斜度： 12%遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 15 -1 10 0. .矯矯直直：目的是用來(lái)矯直冷卻后的鋼管并能清除部分鋼管橢圓度，采用 “彎曲壓扁 ”方式矯直鋼管。嚴(yán)禁用矯直機(jī)減小鋼管直徑。 主要設(shè)備技術(shù)性能： 1）矯直機(jī)型號(hào)： 168mm 矯直機(jī) 2）矯直速度： 1380m/min 3)最大矯直力： 226 噸 4）矯直精度 1mm/m 5)主電機(jī)： N=90KW V額=440V I額=221A n=01500 轉(zhuǎn)/分 6)減速比 i=1/9.851 7)主動(dòng)輥尺寸： 380560mm 被動(dòng)輥尺寸：320480mm 8)軋輥角度可調(diào)范圍： 2

17、735 9）主動(dòng)輥間距 =900mm 主動(dòng)輥與被動(dòng)輥間距=820mm11.吹吹風(fēng)風(fēng)：目的是用高壓氣將灰塵吹盡，以便切管。1 12 2. .切切頭頭：（一） 6uTH 切管機(jī) 作用：切斷無(wú)縫管端頭，并對(duì)端頭倒棱。 可加工管坯范圍：鋼制10#45#及屈服點(diǎn)不超過(guò) 95kg/mm2的合金鋼 規(guī)格： D0=57168mm s=3.540mm l前=16mm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 16 - l均后=5.515mm 重量 Qmax1500kg (二)2115 型切管機(jī)用途及產(chǎn)品范圍：本品與附屬升降臺(tái)配合，專門用于切除鋼管的兩端或 中間切斷，并能把鋼管截成定尺或倍尺長(zhǎng)度。切管規(guī)格范圍： D外=3819

18、5mm s20mm l=414mm 設(shè)備技術(shù)性能：主軸軸套內(nèi)孔直徑：180mm 主軸中心線離地高度： 1100mm 刀架最大行程： 75mm 進(jìn)退刀速度： rmax=3.6m/min max=3.8m/min i=15150mm/min 主傳動(dòng)電機(jī) :P=10KW n=960 轉(zhuǎn)/分 刀臺(tái)傾斜角為 10 重量： 6400kg1 13 3. .檢檢查查與與包包裝裝：它包括橫斷面尺寸精度的檢測(cè)，表面質(zhì)量檢查和無(wú)損探傷。取樣進(jìn)行物理機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、長(zhǎng)度測(cè)量、打印、表面涂油、打捆、包裝和稱重。經(jīng)檢查不合格的鋼管，視其缺陷的嚴(yán)重程度或報(bào)廢或改尺，或重新返回精整。這是保證質(zhì)量的重要措施之一。遼寧科

19、技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 17 -四四、軋軋制制表表的的制制定定本次設(shè)計(jì)采用中間開(kāi)花法制定軋制表： 已知條件：成品尺寸： 11410 材質(zhì)： Q195 管坯： 110（一一）軋軋管管機(jī)機(jī) 軋管機(jī)的壁厚： S軋=S成=10mm 外徑： D軋=H軋槽高=114mm 內(nèi)徑： d軋=D軋-2S軋=114-210=94mm 軋管頂頭直徑：二道次軋=d軋=94mm 一道次 軋=軋+(13)=94+2=96mm （厚壁管取大值，薄壁管取小值） 頂桿直徑： 桿=軋-（815）=94-12=82mm 總延伸系數(shù)： 85. 210)10114(98. 0)2/110()(2/22軋軋軋坯總）（SSDKD K 為燒損

20、系數(shù)，碳鋼K=0.970.98 43. 11010-1141414-120)()(）（）（軋軋軋軋SSDSSDmmm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 18 -( (二二) )穿穿孔孔機(jī)機(jī)5 毛管外徑：Dm=(1.031.08)D軋=1.05x114=119.7mm 取 Dm=120mm毛管壁厚： Sm=S軋+（35）=10+4=14mm毛管內(nèi)徑： dm=Dm-2Sm=120-2x14=92mm頂頭直徑： 穿=dm- (415)=92-6=86mmk穿：內(nèi)擴(kuò)徑值 一般機(jī)組： 415mm 大型機(jī)組：1015mm 小型機(jī)組： 47mm軋輥間距： B=D坯-（1015%）D坯=110-12%x110=97

21、mm絕對(duì)壓下量：h= D坯-B=110-97=13mm導(dǎo)板間距： l=H+(02)=114+1=115mm延伸系數(shù)：0 . 21414-12098. 055SS-DKR22）（）（）（穿穿穿坯穿橢圓度系數(shù)：19. 197115Bl( (三三) )均均整整機(jī)機(jī)外徑： D均=D軋-(35)=114+4=118mm壁厚： S均=S軋=10mm內(nèi)徑： d均=D均-2S均=118-2x10=98mm頂頭直徑： 均頂頭=軋+（14）=94+2=96mm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 19 -頂桿直徑： 均頂桿=均頂頭+(23)=82+3=85mm軋輥間距： B=均頂頭+2S均=96+2x10=116mm導(dǎo)板

22、間距： l=2D均-B=2x118-116=120mm橢圓度系數(shù)：03. 1116120Bl延伸系數(shù)：04. 11010-1141010-118)()(）（）（成成成均均均均SSDSSD( (四四) )定定徑徑機(jī)機(jī)1) 定徑機(jī)外徑 D定： D定=（1.011.015）D成=1.013x114=112.54mm2) 定徑管壁厚 S定：S定=S成=10mm3) 定徑管內(nèi)徑 d定：d定=D定-2S定=112.54-210=92.54mm4 4) ) 各機(jī)架鋼管外徑（詳見(jiàn)定徑機(jī)設(shè)計(jì)）第 5 架 D5= D定=112.54mm第 4 架 D4=D5+(02)=112.54mm第 3 架 D3=D4+(0

23、.010.05)D定=115.9mm第 2 架 D2=D3+(0.010.05)D定=119.3mm第 1 架 D1=D2+(0.010.05)D定=122.7mm5) 延伸系數(shù) 定：1.041010均-均1141010均-均118)SS(D)SS均D均均均均均均均遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 20 -( (五五) )軋軋制制表表繪繪制制設(shè)備名稱參數(shù)數(shù)值設(shè)備名稱參數(shù)數(shù)值外徑 D毛120mm孔型高度 H114mm壁厚 S毛14mm外徑 D軋114mm內(nèi)徑 d毛92mm壁厚 S軋10mm頂頭直徑毛86mm內(nèi)徑 d軋94mm軋輥距離Bck97mm=116mm導(dǎo)板距離Lck115mm頂頭直徑軋=114

24、mm頂桿位置 y113.08mm頂桿直徑D頂82mm穿孔機(jī)延伸系數(shù) 穿2.0軋管機(jī)延伸系數(shù) 軋1.43外徑 D均118mm外徑 D1122.7mm壁厚 S均10mm外徑 D2119.3mm內(nèi)徑 d均98mm外徑 D3115.9mm頂頭直徑均96mm外徑 D4112.54mm軋輥距離b均116mm外徑 D5112.54mm均整機(jī)導(dǎo)板距離L均120mm定徑機(jī)內(nèi)徑 d定92.5mm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 21 -頂桿直徑D頂85mm壁厚 S定10mm延伸系數(shù) 均1.04延伸系數(shù) 定1.04五五、穿穿孔孔機(jī)機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、力力能能參參數(shù)數(shù)及及強(qiáng)強(qiáng)度度校校核核5 5. .1 1 穿穿孔孔機(jī)機(jī)的的軋軋輥

25、輥設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)整是影響工藝過(guò)程的決定性因素之一。對(duì)各種穿孔機(jī)和軋管機(jī)的工具設(shè)計(jì)和調(diào)整要求是： 1.咬入條件良好，穿孔過(guò)程進(jìn)行順利； 2.毛管或者鋼管筆直，內(nèi)外表面質(zhì)量好，幾何尺寸符合要求； 3.單位能耗小，軋機(jī)符合負(fù)荷在允許的條件下； 4.工具壽命高，磨損均勻； 5.機(jī)組生產(chǎn)率高。工具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定工具形狀和主要尺寸，并選擇工具材質(zhì)及技術(shù)要求。（1）輥徑 D輥徑：軋輥輥軸直徑D 首先從咬入條件和提高穿孔率的要求為出發(fā)點(diǎn)來(lái)選擇，然后再?gòu)?fù)核其強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)現(xiàn)有穿孔機(jī)分析： pDiD1 其中 Dp穿孔機(jī)的管坯最大直徑。遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 22 - 本設(shè)計(jì)中采用 140 自動(dòng)

26、式軋管機(jī)組， Dpmax=160mm ； 5 . 761immDiDp)1200960(160)5 . 76(1故取 D=1000mm（2）輥身長(zhǎng)度 L：以滿足工藝對(duì)管坯直徑壓下量和毛管外徑量的要求為依據(jù)來(lái)確定。L=L1+L2+L3；11max1tan2RDLp ；22max2tan2)(RDDLpk式中： Dpmax 該穿孔機(jī)的管坯直徑壓下量最大值。 mmBDDckpp6397160maxmax（Dk+Dp）max該穿孔機(jī)的出口處毛管外擴(kuò)量最大值 mmBDDDckmpk2397120)()(maxmax R1,R2端面圓角半徑，取1525mm，由于 0 時(shí)的變形區(qū)長(zhǎng)將比 =0 時(shí)的短些，因此

27、不考慮R1、R2。對(duì)于 140 自動(dòng)軋管機(jī)組，入口錐角1=3o3.5o，出口錐角 2=3o3.5o 。本設(shè)計(jì)中?。?1=3o ，2=3.5o 。DPmax=63mm，(Dk+DP)max=23mm代入數(shù)據(jù)有：mmRDLp621203tan263tan211.1max遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 23 -mmRDDLpk213255 . 3tan223tan2)(22max2軋制帶長(zhǎng)度 L3與角 1和 2的大小有關(guān)， L3一般為020mm，當(dāng) 1和 2值很小時(shí)，可 取 L3=0，兩錐間用大圓弧過(guò)渡。本設(shè)計(jì)L1取 600mm，L2取210mm，L3=0,1=3,2=3.5。 L=L1+L2+l3=

28、600+210+0=810mm輥徑直徑 d=（0.50.55）D=（500550）mm 取 d=500mm輥徑長(zhǎng) l=（0.81.0）d=（400500）mm 取 450mm綜上可得，穿孔機(jī)軋輥主要參數(shù)和形狀如表5.2 及圖 5.1 。表 5.2 穿孔機(jī)軋輥主要參數(shù)名稱參數(shù)輥徑 D1000mm輥身長(zhǎng)度 L810mm輥徑直徑 d500mm輥徑長(zhǎng) l450mm入口錐角 13o出口錐角 23.5o遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 24 -穿孔機(jī)軋輥參數(shù)如表5.3 所示：表 5.3 軋輥主要參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)軋輥材質(zhì)65Mn重量1.83（噸 /個(gè)）軋輥硬度HB141-184生產(chǎn)中傾角5125 5. .2

29、 2 穿穿孔孔機(jī)機(jī)頂頂頭頭設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) （1）各部分尺寸確定1）頂頭直徑由軋制確定穿孔機(jī)頂頭直徑D頂頭：Dt=dm-dk=92-（515）=7787mmdk擴(kuò)徑值 故取 Dt=80mm2）鼻部直徑 d0，過(guò)渡圓弧 ro，鼻部長(zhǎng)度 lo遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 25 -D0=（0.150.25）D 坯=0.2110=22mmr0=d0/2=11mm (5.37)l0=(0.81.0)d0=0.922=19.8mm (5.38)3）穿孔錐長(zhǎng)度 l1 由 l1Dt=12.5 (5.39) 所以， l1=1.5Dt=1.580=120mm 直徑 D1和穿孔輪廓母線的圓弧半徑R 為： D1=Dt-2l2

30、tan2 (5.40) sin2cos)(44)(2120121201ldDldDR故 D1=80-245tan3.50=74.5mm mmR4005 . 3sin12025 . 3cos)225 .74(41204)225 .74(224）均整錐長(zhǎng)度 l2 l2=(1.51.75)Zch yxmchSSDnZtan（5.41） 式中 Zch毛管出口的 1 n 轉(zhuǎn)螺距，26.59mm Sx軸向滑動(dòng)系數(shù) Sy切向滑動(dòng)系數(shù)，S x S y =0.8 軋輥送進(jìn)角， =100 n軋機(jī)的軋輥數(shù)目， n=2 因此， Zch= 2 120tan1000.8=26.59mm l2=(1.51.75)26.59

31、=(4046.5)mm 取 l2=45mm5)反錐長(zhǎng)度 l3 反錐長(zhǎng)度 l3隨頂頭類型而定。 l3值一般為 515mm。故本設(shè)計(jì)取 10mm。遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 26 -6）頂頭長(zhǎng)度 l l= l0+ l1+ l2+ l3=19.8+120+45+10=195mm7)材質(zhì)：由于頂頭在工作時(shí)要承受很大的壓力和高的熱負(fù)荷，因此需采用有良好的高溫強(qiáng)度導(dǎo)熱性并耐急冷的材料制造，本設(shè)計(jì)中采用 25CrNi4VA。8）頂桿位置 y: (5.43) 23tan21)2(ckmtBSDlLy出 式中： Dt頂頭直徑 Sm毛管壁厚 Bck軋輥距離 L出 軋輥出口錐長(zhǎng)度 2出口錐角度 取 2=3.50

32、l3頂頭反錐長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)中， 取 l3=10mm所以：mm1135 . 3tan21)9714280(10213y9)頂頭位置 C： C=y+lL出=113+195213=95mm (5.44) 式中： l為頂頭全長(zhǎng)10）頂頭前壓下量Ddq和頂頭前壓下率dq:Ddq=D坯Bdq；%100坯DDdqdqBdq=Bck+2(C0.5L3)tan1 其中 1=30；L3=0所以： Bdq=97+2(950.50)tan30=107mm Ddq=110107=3mm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 27 - %73. 2%1001103dq綜上可得，穿孔機(jī)頂頭主要參數(shù)和形狀見(jiàn)表5.4 表 5.4 穿孔機(jī)頂

33、頭主要參數(shù)名稱參數(shù)頂頭直徑 Dt80mm鼻部直徑 d022mm過(guò)度圓弧直徑 r011mm鼻部長(zhǎng)度 l019.8mm穿孔錐長(zhǎng)度 l1120mm輾軋長(zhǎng)度 l245mm反錐長(zhǎng)度 l310mm總長(zhǎng)度 l195mm材質(zhì)25CrNi4VA5 5. .3 3 穿穿孔孔機(jī)機(jī)能能力力參參數(shù)數(shù)計(jì)計(jì)算算已知條件如下：穿孔機(jī)成品規(guī)格11410管坯110毛管外徑 Dm120mm橢圓度系數(shù)1.19壁厚 Sm14mm頂頭位置 C95mm內(nèi)徑 dm92mm頂桿位置 yc113mm導(dǎo)板間距 l115mm頂頭直徑80mm遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 28 -軋輥間距 B97mm送進(jìn)角 10絕對(duì)壓下量 h13mm入口錐角 13頂前

34、壓下率6.5%出口錐角 23.5穿孔機(jī)延伸系數(shù)2.73% 輥身長(zhǎng) L=810mm 軋輥間距 B=97mm 導(dǎo)板間距l(xiāng)=115mm 軋輥直徑： D=1000mm 滑動(dòng)系數(shù) 8 . 0yxSS 摩擦系數(shù) fz: 31. 03tan)16. 01 (23tantan1tan2112infz 式中：16. 0100160)(軋輥直徑（坯最大直徑）DDip 頂頭工作錐角： r1=12 r2=3 棍頸直徑： d頸=500mm 輥徑長(zhǎng)： l=500mm變形區(qū)長(zhǎng)： mmBDBDlmp05.3125 . 3tan2971203tan297110tan2tan221變單位壓下量： )tan(tantan2111r

35、SSDryxmx mm05. 7)12tan3(tan8 . 010tan12021接觸寬度： 遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 29 -mmrBDrBrDbxxx55.2605. 7297100)05. 729705. 7(10002)2(22 接觸面積： 11tan2ckpBDl22tan2ckmBDl 222065 . 3tan29711055.2667. 0167. 01mmblF 22239945 . 3tan29712055.268 . 08 . 0mmblF 單位軋制壓力計(jì)算： 已知： Q195 在 1200C 時(shí) s=2.1/mm2 )15. 1 (snknP 入口錐角的平均單位壓

36、力： )15. 1)(7 . 21)(8 . 1 (21sBbP 2/49. 2) 1 . 215. 1)(110971107 . 21)(9755.268 . 1 (mmkg 出口錐的平均單位壓力： 212/87. 149. 275. 075. 0mmkgPP入口錐軋制壓力：kgPFp94.549249. 22206111出口錐軋制壓力：kgPFp78.726887. 13994222總軋制力： tkgppP1372.1296178.746894.549221（1）軋制力矩 Mzh: Pb=(0.130.27)P; Ex=Pbfbsin=(0.130.27)Pfbsin遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)

37、明書- 30 - ; )2(cosckbbbLfPMPQ)4 . 03 . 0( sinsincos)5 . 0(pxPEQX sin)5 . 0(cossinxpEQPY pPZcos (6.9)21aYaZMMbzh 故： 21aYaZMMbzh )2(cos)27. 013. 0(sin)2()cossincos(sin)5 . 0(cossincos)2(cos)27. 013. 0(221221ckbxppxppckbLPfEQaaaPEQaPaPaLPf式中：a1分力 Z 的力臂， a1=0.526.55=13.3mm;pp 力與 Z 力臂的夾角，;3 .15973 .132tan

38、2tan111 ckpBaa2分力 Y，的力臂， a2=500mm;122aR 223 .13)21000(R軋輥半徑， R=500mm;31000fb金屬與導(dǎo)板間的摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)取fb=f=0.2 0.3 取0.3;f金屬與軋輥間的摩擦系數(shù);Q頂頭軸向力， Q=（0.3 0.4）P=0.312961.72=3888.516kg;Pb軋件對(duì)導(dǎo)板作用力， Pb=(0.130.27)p=0.1612961.72=2073.88kg;Ex軸向摩擦阻力，遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 31 - Ex= Pbfbsin=2073.880.3sin10=108.04kg；送進(jìn)角 ,=100；Lck導(dǎo)板距離

39、， Lck=K導(dǎo)Bck=1.197=106.7mm代入上式；Mzh=12961.72(153.53cos15.3+500sin15.3cos10）+500(+108.04)sin10+0.1612961.720.3cos1002516.3888=2061301.572kgmm27 .106 故： Mzh=4.4tm(6)功率計(jì)算 N： N=ng0.975MTMzh2 式中 M 克服軸承摩擦力矩， M =PDfz；TT頸 D軸頸直徑， D=500mm;頸頸fz滾動(dòng)摩擦系數(shù)； fz=0.003；機(jī)械效率；=0.9；ng軋輥轉(zhuǎn)數(shù)； ng=110r/min.M =PDfz=12961.725000.0

40、03=19442.58kgmmT頸故： MT=0.02tmN=ng=975. 0MMzh2TwNkwk250093.5031109 . 0975. 002. 022額電機(jī)安全（7）穿孔時(shí)的強(qiáng)度校核：遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 32 -由前面計(jì)算可得軋制力P=13t，認(rèn)為此力作用在軋輥過(guò)渡處。由軋輥輥身和輥頸長(zhǎng)，可得a=825mm,b=435mm.則，根據(jù)力和力矩平衡可算出在兩側(cè)輥頸中點(diǎn)處的受力分別為F =4.5t,F =8.5t.受力分析如圖 6.1。ab進(jìn)一步可算出在C，D 兩點(diǎn)出的力矩：Mc=4.510825=37125Nm Md=4.510225=10125Nm 輥頸處扭矩 :T =M

41、zh+Mt/2=2+0.02/2=2.01tm=20100Nm d 輥身處扭矩： TD=Td-MT/2=2.01-0.02/2=2tm=20000NmD 點(diǎn)為輥頸和輥身的接觸點(diǎn);C 點(diǎn)為軋輥的過(guò)渡處點(diǎn)。 F/t 13t a b遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 33 - M/Nm 4.5t 8.5t 37125 10125T/KNm 20100 20000 1） 彎曲應(yīng)力： 式中： W抗彎截面WMmaxmax系數(shù) 對(duì)于圓柱體332dW 輥頸危險(xiǎn)斷面彎曲應(yīng)力：d Pa=0.83MPa23.8250595 . 032101253dddWM 輥身斷面彎曲應(yīng)力： D 遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書- 34 - Pa=0.38MPa1 .378152132371253DcDWM2）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 式中： Wt抗扭截面系數(shù)tWTmax 對(duì)于圓柱體163DWt 輥頸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力d輥頸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力MPa82