鋼板初軋機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)帶圖紙

1緒論 TOC\o"1-5"\h\z軋輻調(diào)整裝置的用途 2軋輯調(diào)整裝置的類型 2軋機(jī)上壓下裝置的分類和特點(diǎn) 23.1 電動(dòng)壓下裝置 21.3.2手動(dòng)壓下裝置 41.3.3雙壓下裝置 41.3.4全液壓壓下裝置 51.4電動(dòng)壓下裝置經(jīng)常發(fā)生的事故及解決措施 61.4.1壓下螺絲的阻塞事故 61.4.2壓下螺絲的自動(dòng)旋松 6\o"CurrentDocument"2快速電動(dòng)壓下裝置的方案選擇與評(píng)述 7\o"CurrentDocument"3計(jì)算軋制力 9\o"CurrentDocument"4電機(jī)容量的選擇 2 0' 5.；壓;螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算 2 25.1.1壓下螺絲螺紋外徑確定 2 25.1.2壓下螺絲的強(qiáng)度校核 2 35.1.3壓下螺絲的尾部形狀設(shè)計(jì) 2 45.2壓下螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 2 4\o"CurrentDocument"6齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 2 5\o"CurrentDocument"7主要零件的強(qiáng)度校核 3 27.1圓錐齒輪軸的強(qiáng)度校核 3 27.2軸承使用壽命的校核 3 5\o"CurrentDocument"8潤(rùn)滑方法的選擇 3 8\o"CurrentDocument"9試車方法 3 9\o"CurrentDocument"10設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 4 010.1機(jī)械設(shè)備的有效度 4 010.2投資回收期 4 0總結(jié) 4 2致謝 4 3參考文獻(xiàn) 4 41緒論初軋機(jī)在軋鋼生產(chǎn)中的作用是開(kāi)坯，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，初軋機(jī)的作用隨之下降,但初軋機(jī)不能被淘汰，軋制某些特殊用途的鋼材，由于連鑄坯有缺陷，故必須采用模鑄，初軋機(jī)開(kāi)坯。軋輻調(diào)整裝置的用途軋輯調(diào)整裝置是軋鋼機(jī)中關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一，其結(jié)構(gòu)的好壞，宜接關(guān)系著軋件的產(chǎn)量的高低與質(zhì)量的好壞軋機(jī)軋輯的調(diào)整一般均包括徑向和軸向兩個(gè)方向的調(diào)整，徑向調(diào)整是軋鋼機(jī)中必不可缺的調(diào)整。軋輻通過(guò)兩個(gè)方向的調(diào)整后，可以保證軋輯間的相互位置的正確性，按規(guī)定完成道次的壓下量，還能在一定程度上來(lái)補(bǔ)償其軋轉(zhuǎn)輕身與軸徑的允許磨損量,同時(shí)又能調(diào)整軋輻與輯道水平面的相互位置，而且在連軋機(jī)上，還能調(diào)整機(jī)座間軋輯的相互正確位置，從而保證軋制的直線性，使得軋制順利進(jìn)行。軋輯調(diào)整裝置的類型軋輯調(diào)整裝置按用途大致分為徑向與軸向兩大類調(diào)整裝置。其軸向調(diào)整裝置僅用于型鋼、線材軋機(jī)上，以微調(diào)的方法來(lái)保證兩個(gè)軋轉(zhuǎn)間組成正確的孔型位置，以及補(bǔ)償軋輻瓦緣的允許磨損量。而在各類型的板帶軋機(jī)上只有軋輯的軸向固定裝置。徑向調(diào)整按其軋輯移動(dòng)方向大致分為壓下（也包括壓上）機(jī)構(gòu)和側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)。在常見(jiàn)的縱軋機(jī)座中均可看到壓下機(jī)構(gòu)，而側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)僅用于斜軋機(jī)和立軸的調(diào)整機(jī)構(gòu)中。根據(jù)各類軋機(jī)的工藝要求，調(diào)整裝置可分為：上輯調(diào)整裝置、下根調(diào)整裝置、中輯調(diào)整裝置、立輻調(diào)整裝置和特殊軋機(jī)的調(diào)整裝置。上較調(diào)整裝置也稱壓下裝置，它的用途最廣。安裝在所有的二輯、三輯、四輯和多根軋機(jī)上。壓下機(jī)構(gòu)按軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度要求，以及生產(chǎn)率高低要求又可分為:手動(dòng)、電動(dòng)、電-液及全液壓壓下機(jī)構(gòu)。手動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)的、軋制精度要求不太嚴(yán)格的,以及軋制精度要求不高的中、小型型鋼、線材和小型熱軋板帶軋機(jī)上，通常這些軋機(jī)是在軋輻相互位置不變的情況下進(jìn)行工作的。電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)主要用于壓下螺絲的移動(dòng)速度超過(guò)l~0.2mm/s的初軋機(jī)、板帶軋機(jī)及中厚板軋機(jī)上，以及移動(dòng)速度小于l~0.2mm/s的薄板帶軋機(jī)上。前者是出于生產(chǎn)率的要求,而后者是由于壓下精度的要求。3軋機(jī)上壓下裝置的分類和特點(diǎn)1.3.1電動(dòng)壓下裝置電動(dòng)壓下裝置是軋鋼機(jī)調(diào)整機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的一種壓下裝置。按軋輪調(diào)整的距離、速度及精度又可將壓下裝置分為快速和慢速兩種壓卜裝置?？焖匐妱?dòng)壓下裝置一般常用在上軋輯調(diào)節(jié)距離大、調(diào)節(jié)速度快以及調(diào)節(jié)精度要求不高的軋機(jī)上，如初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)及萬(wàn)能軋機(jī)ho在這些類型的軋機(jī)上由于上鋁的調(diào)整距離大、壓下十分頻繁，要求有較高的壓下速度以免影響軋制生產(chǎn)率，所以采用快速電動(dòng)壓下裝置是必要的。常采用的快速電動(dòng)壓下裝置有兩種類型：一種是山法蘭盤(pán)的立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速器帶動(dòng)壓下螺絲。兩個(gè)壓下螺絲是山兩臺(tái)帶法蘭盤(pán)的立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的。因此采用這種傳動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)迅速、傳動(dòng)效率高、造價(jià)低，但存在著加大了機(jī)座的總高度，增加了廠房高度基本建設(shè)投資等缺點(diǎn)。另外為了實(shí)現(xiàn)壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整,中間介輪可以由液壓缸控制，使其與壓下螺絲嚙合或脫離。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1—2所示。1一制動(dòng)器2-立式電動(dòng)機(jī)3—減速機(jī)4一壓下螺母5一壓下螺絲6一離合器圖1.1立式電機(jī)一圓柱齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)壓下裝置另一種快速電動(dòng)壓下裝置由兩臺(tái)臥式電動(dòng)機(jī)通過(guò)三個(gè)圓柱齒輪和兩對(duì)蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲，通過(guò)離合可以實(shí)現(xiàn)壓下螺絲的單獨(dú)調(diào)整。軋輻開(kāi)度指示器的傳動(dòng)系統(tǒng)中還裝有差動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可以由小電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)整作業(yè)。這種快速電動(dòng)壓下裝置的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)座總體高度低、基建投資下降，但傳動(dòng)效率低、造價(jià)高。因此多用在一些壓下要求速度不高的初軋機(jī)上。2慢速電動(dòng)壓下裝置這種調(diào)整裝置多用于上輕調(diào)節(jié)距離在100?200毫米以下，調(diào)節(jié)速度小于1?0.2mm/s,但調(diào)節(jié)精度要求高的薄板、帶材軋機(jī)上。在這種壓下機(jī)構(gòu)中，由于傳速比i要求很大（最大可以達(dá)到i=1500?2000）,同時(shí)又要求能帶鋼壓下。因此，壓下裝置的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。1.3.2手動(dòng)壓下裝置這種壓下裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但工人的勞動(dòng)條件差、強(qiáng)度大，因此常用在生產(chǎn)效率低的軋機(jī)匕1.3.3雙壓下裝置為了控制板厚偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)，在現(xiàn)代化的板、帶材成品機(jī)座的壓下裝置中，分成了精調(diào)與粗調(diào)兩個(gè)部分。其中精調(diào)裝置是用來(lái)首先給定原始輯縫的，.而精調(diào)裝置是用來(lái)在軋制過(guò)程中隨著板、帶材坯料厚度、軋制力及成品厚度的變化,隨時(shí)對(duì)短縫進(jìn)行微量調(diào)節(jié)校正的。一、電動(dòng)雙壓下裝置由于電動(dòng)雙壓下裝置的反應(yīng)靈敏度差，所以僅用于精度低的熱軋板帶成品軋機(jī)上。在這種壓下裝置中精調(diào)與粗調(diào)系統(tǒng)都是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械的減速機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)壓下螺絲的，因此傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性力很大,從而使調(diào)整輯縫的校正訊號(hào)傳遞滯后現(xiàn)象很嚴(yán)重，所以無(wú)法滿足高精度的板厚公差要求。由于以上原因，目前很少采用這種板厚自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其筒圖如圖1—2所示。I一精調(diào)電動(dòng)機(jī)2—粗調(diào)電動(dòng)機(jī)圖1.2電動(dòng)雙壓下裝置簡(jiǎn)圖二、電-液雙壓下調(diào)整裝置第一種電動(dòng)雙壓下調(diào)整裝置，它的粗調(diào)為一般的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)，通過(guò)電動(dòng)壓下系統(tǒng)帶動(dòng)壓下螺絲在空載的情況卜給定原始輯縫.而精調(diào)通過(guò)液壓缸推動(dòng)齒條帶動(dòng)扇形齒輪，使壓下螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，但用于壓下螺絲在電動(dòng)機(jī)壓下機(jī)構(gòu)的鎖緊條件F而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果只能使壓下螺絲上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了輻縫的微調(diào)。第二種，電-液雙壓下機(jī)構(gòu)，粗調(diào)為一般的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu),而精調(diào)是用液壓缸直接代替了壓下螺絲與螺母。通常液壓缸放在精調(diào)壓下螺絲與上軸承座之間或下橫梁與下軸承座之間。該裝置的特點(diǎn)是精調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊，消除了機(jī)械慣性力，從而大大縮短了調(diào)節(jié)信號(hào)滯后現(xiàn)象，減少了壓下螺絲與螺母的磨損，提高了精度機(jī)構(gòu)的效率。它的調(diào)節(jié)靈敏度比一般電動(dòng)壓下要快10倍以上。因此大大提高了板材的軋制精度，廣泛的用在現(xiàn)代化的冷、熱成品帶鋼軋機(jī)上。電-液雙壓下裝置與電動(dòng)雙壓下裝置相比有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，精調(diào)部分傳動(dòng)零件減少使傳動(dòng)慣性力下降，因此，調(diào)節(jié)訊號(hào)滯后現(xiàn)象減輕，而靈敏度增加。但仍保留著機(jī)械傳動(dòng)零件，所以仍存在著慣性力以及傳動(dòng)間隙對(duì)精度靈敏度的影響，使調(diào)整精度還不夠高。1.3.4全液壓壓下裝置所謂全液壓壓下裝置就是取消了傳統(tǒng)的電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)，其輻縫的調(diào)節(jié)均山液壓缸來(lái)完成。其系統(tǒng)示意圖如圖1—3所示。全液壓壓下裝置的特點(diǎn)：(1)慣性力小、動(dòng)作快、靈敏度高，因此可以得到高精度的板帶材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度1%,而且縮短了板帶材的超差部分長(zhǎng)度，提高了軋件成品率，節(jié)約了金屬，提高了產(chǎn)品質(zhì)量,并降低了成本。(2)結(jié)構(gòu)緊湊，降低了機(jī)座的總體高度，減少了廠房投資，同時(shí)提高了傳動(dòng)效率。(3)采用液壓系統(tǒng)可以使卡鋼迅速脫開(kāi)，有利于處理卡鋼事故,避免了軋件對(duì)軋輻的刮傷。(4)可以實(shí)現(xiàn)軋根快速提升,便于快速換短，提高了軋機(jī)的有效作業(yè)效率,增加了軋機(jī)的產(chǎn)量。(5)壓下系統(tǒng)復(fù)雜，工作條件要求高,有些元件制造困難、成本高、維護(hù)保養(yǎng)要求很嚴(yán)格以保證精度。1一電位器2一傳給另一機(jī)架的迅號(hào)3一位移調(diào)節(jié)放大器4一放大器5—伺服閥6一位移傳感器7-測(cè)厚儀8—測(cè)壓儀9-力一位移轉(zhuǎn)換元件10一選擇開(kāi)關(guān)11一壓力傳感器12一柱塞缸13一壓力比較器Cp-調(diào)節(jié)系數(shù)裝置圖1.3全液壓壓下系統(tǒng)示意圖4電動(dòng)壓下裝置經(jīng)常發(fā)生的事故及解決措施.1壓下螺絲的阻塞事故由于初軋機(jī)、板坯軋機(jī)和厚板軋機(jī)的電動(dòng)壓下裝置壓下行程大、速度快、動(dòng)作頻繁，而且是不帶鋼壓下，所以常常由于操作失誤、壓下量過(guò)大等原因產(chǎn)生卡鋼、“坐輯”或壓下螺絲超限提升而發(fā)生壓下螺絲無(wú)法退回的事故。這時(shí)上輯不能移動(dòng)，電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，軋機(jī)不能正常工作。為了處理堵塞事故，很多軋機(jī)都專門設(shè)置了壓下螺絲的回松機(jī)構(gòu)。.2壓下螺絲的自動(dòng)旋松壓下螺絲的自動(dòng)松問(wèn)題主要發(fā)生在初軋機(jī)上，尤其是采用立式電動(dòng)機(jī)壓下時(shí)，問(wèn)題尤為嚴(yán)重，已停止轉(zhuǎn)動(dòng)的壓下螺絲自動(dòng)旋松，使輻縫值變動(dòng)，造成軋件厚薄不均，嚴(yán)重影響軋件質(zhì)量。目前防止壓下螺絲自動(dòng)旋松的主要辦法是加大螺絲的摩擦力矩。這可以兩方面入手，一是加大壓下螺絲止推軸頸的直徑，并且在球面墊上開(kāi)孔。二是適當(dāng)增加螺絲直徑。2快速電動(dòng)壓下裝置的方案選擇與評(píng)述習(xí)慣上把不“帶鋼”的壓下裝置稱為快速壓下裝置。這種裝置多用在可逆熱軋機(jī)上，如初軋機(jī)、板坯軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、連軋機(jī)組的可逆式粗軋機(jī)組等。按照傳動(dòng)的布置形式，快速電動(dòng)壓下裝置有兩種方案：一種是由臺(tái)臥式電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲的升降，另一種是山兩臺(tái)立式電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓下螺絲的升降。第一種方案采用臥式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲垂直交叉布置的形式，這種形式中常見(jiàn)的布局是圓柱齒輪和蝸輪副聯(lián)合傳動(dòng)壓下螺絲。它的特點(diǎn)是能夠采用普通臥式電動(dòng)機(jī)，機(jī)構(gòu)較緊湊。在采用球面蝸輪副或平面蝸輪副后，傳動(dòng)效率顯著提高，因此在壓下速度不太快板坯軋機(jī)上經(jīng)常采用這種布置形式。如圖2.1所示。1一制動(dòng)器2—電動(dòng)機(jī)圖2.1臥式電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)壓下裝置的配置方案第二種方案是采用立式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸與壓下螺絲平衡布置的形式，壓下裝置的兩臺(tái)立式電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱齒輪減速機(jī)來(lái)傳動(dòng)壓下螺絲，這種布置形式可使每個(gè)壓下螺絲單獨(dú)調(diào)整。因此這種傳動(dòng)系統(tǒng)具有啟動(dòng)迅速、傳動(dòng)效率高、造價(jià)低。因?yàn)?150初軋機(jī)的壓下裝置要求具有以上特點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)采用第二種方案。1一電動(dòng)機(jī)2一小惰輪3一大惰輪圖2.2立式電機(jī)傳動(dòng)壓下裝置的配置方案在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人對(duì)壓下系統(tǒng)中的指針傳遞裝置進(jìn)行了改進(jìn)，原結(jié)構(gòu)中一端采用雙列圓柱滾子軸承，另一?端采用單列圓柱滾子軸承。其主要缺點(diǎn)是不能承受軸向力。經(jīng)計(jì)算校核采用一對(duì)圓錐滾子軸承完全可以替代原方案，改進(jìn)后的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）可以承受一定的軸向力，從而保證了該裝置工作的可靠性。(2)便于安裝、拆卸，減輕了維修工作量，同時(shí)降低了成本。3計(jì)算軋制力1計(jì)算第一道次軋制力TOC\o"1-5"\h\z計(jì)算壓下量M=%—%=380-310=70〃〃” (3.1)計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度I= =^1^2x70=200.62mm (3.2)計(jì)算軋制后軋件的平均高度3=位她=隨且^=345機(jī)小 (3.3)2 2計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)(IY04匕=—— (3.4)_1200.62141345J=1.240計(jì)算變形速度因?yàn)開(kāi)L=型些=0.58<2。所以采用粘著理論計(jì)算hm345"ln%=-3.5

I% 200.62In—=0.00355310（6）計(jì)算相對(duì)壓下量E=—xlOO%=—xlOO%=18.4%hn 380計(jì)算平均變形程度*=In」一=In——--=0.131\-Em1-12.3%2 7其中￡=-f=-x18.4%=12.3%m3 3計(jì)算20#的變形阻力a=60/C,KuKr查《軋鋼機(jī)械》表2T得20#變形阻力公式系數(shù)值A(chǔ)=3.321B=2.609C=-0.133 0=0.210E=1.454N=0.390(y0=\55.8MPa1）變形溫度影響系數(shù)丁r+2731050+273….I= = =1.321000 1000K,=exp(A+BT)=exp[3.321+(-2.609)x1.323]=0.877(3.10)2）變形速度影響系數(shù)0.00355(3.11)-0.133+0.210x132310

=0.3163）變形程度影響系數(shù)(3.12),4C/O.131V-390 ... 0.131=1.454 -ll.454-l)x I0.4JV70.4=0.792=155.8x0.877x0.316x0.792=34.196MPn(9)根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力Pm=1.15"bcr (3.13)=1.15x1.24x34.196=48.764M&(10)計(jì)算軋制力(3.14)=48.764x383+380=48.764x383+3802x200.62=3732.227ZN2計(jì)算第二道次軋制力計(jì)算壓下量A/z=40mm計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度/=J^=｛《一x40=15L66〃"〃計(jì)算軋制后軋件的平均高度hm=生勺=310+27。=290m制2 2151.66計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)151.66-0.4290

=1.296計(jì)算變形速度I15166因?yàn)椤筥=史上吧=0.52<2。所以采用粘著理論計(jì)算hm290

Vr,h03.5 .310= xIn 151.66 270=0.00319(6)計(jì)算相對(duì)壓下量￡=絲、100%/40=xlOO%310=12.9%(7)計(jì)算平均變形程度 rm=In」一If=ln---1-8.6%=0.0902 7其中=-f=-x12.9%=8.6%m3 3(8)計(jì)算20#的變形阻力cr=60K,?Ku-Kr查《軋鋼機(jī)械》表2T得20#變形阻力公式系數(shù)值A(chǔ)=3.321B=2.609C=-0.133D=0.210E=1.454N=0.390\55.8MPa丁r+2731045+273,O1O100010001= = =1.31o100010001）變形溫度影響系數(shù)K,=exp(A+BT)=exp[3.321+(-2.609)x1.318]=0.8892）變形速度影響系數(shù)

C+DTzn -0.133+0.210x1.318Ivz?Vzvy I=l10 )=0.3123)變形程度影響系數(shù)=].454(甯「("l)x甯=0.711a=155,8x0.889xO.312xO.711=30.725A/Pa(9)根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力，，Pm=115"1Tcr=1.15x1.296x30.725=45.793M&(10)計(jì)算軋制力P=P”,F=45.793x386+388=45.793x386+3882x151.66=2687.701^3計(jì)算第三道次軋制力計(jì)算壓下量△〃二30mm計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度I=J兩=一x30=131.34mm計(jì)算軋制后軋件的平均高度hm=%±九=270+240=255mmm2 2計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)

0.4131.34-0.4255=0.4131.34-0.4255=1.304計(jì)算變形速度I13134255因?yàn)?絲=0.515<2。所以采用粘著理論計(jì)算255um="in%=^-ln—=0.00314Ihx131.34240(6)計(jì)算相對(duì)?壓下量(6)計(jì)算相對(duì)?壓下量￡=—xlOO%

%

30=——xlOO%270=11.1%(7)計(jì)算平均變形程度(7)計(jì)算平均變形程度=lnd^=0.077(8)其中4f=-xll.l%=7.4%3計(jì)算20#的變形阻力<t(8)其中4f=-xll.l%=7.4%3計(jì)算20#的變形阻力<t=60K,?Ku-Kr查《軋鋼機(jī)械》表2-1得20#變形阻力公式系數(shù)值A(chǔ)=3.321B=2.609C=-0.133D=0.210 ￡=1.454=0.390々=155.8MP。fr+2731040+273,T= = =1.313100010001）變形溫度影響系數(shù)K,=exp（A+BT）=exp[3.321+（-2.609）x1.313]=0.9012）變形速度影響系數(shù)2）變形速度影響系數(shù)00314-O,133+0210x1313=[10J=0.3163）變形程度影響系數(shù)k*后|3-嗡—f0.070?390/一一八0.077=1.454x -11.454-llx V0,4） ' '0.4=0.677b=155.8x0.901x0.316x0.677=30.044MP。（9）根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力“匕勺er=1.15x1.304x30.044=45.055MPa（10）計(jì)算軋制力p=PmF=45.793X=45.793X388+3902X131.34=2339.622ZN4計(jì)算第四道次軋制力計(jì)算壓下量AA=78加機(jī)計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度I=J而={;一x78=211.78〃〃”計(jì)算軋制后軋件的平均高度hm=殳±h=388+310=349〃?〃，2 2計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)(5)計(jì)算變形速度Jo117R因?yàn)? -061<?所以采用姑若理論計(jì)告"hm349m/%3.5,388= In 211.78310=0.00371(6)計(jì)算相對(duì)壓下量“8x100%%78=—xlOO%388=20.1%(7)計(jì)算平均變形程度 rm=In—l-￡m,I=In 1-13.4%=0.1442 2其中￡,=-f=-x20.1%=13.4%m3 3b=60AT,?Ku-Kr查《軋鋼機(jī)械》表2T得20#變形阻力公式系數(shù)值A(chǔ)=3.321B=2.609C=-0.133D=0.210E=1.454N=0.390%=155.8MP。丁r+273 1035+273,“01= = =1.3081000 10001）變形溫度影響系數(shù)K,=exp（A+BT）=exp[3.321+（-2.609）x1.3088]=0.9122）變形速度影響系數(shù)z\C+DT一儒）r0.00317YO,33+O2,0x1308=0.3273）變形程度影響系數(shù)="]—.454一1產(chǎn)V0.4） ' '0.4=0.813cr=155.8x0.912x0.327x0.813=37.762MP。（9）根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力cr=1.15x1.22x37.762=52.980MP。

P=PmF=52.980xMx211,78=2726.485AN55計(jì)算第五道次軋制力(1)計(jì)算壓下量(1)計(jì)算壓下量A/z=60mm(2)計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度/=(2)計(jì)算接觸弧水平投影長(zhǎng)度/=J前=60=185.74加加(3)計(jì)算軋制后軋件的平均高度%,(3)計(jì)算軋制后軋件的平均高度%,=h0+h. 310+250coc△——L= =280mm(4)計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)hm185.74(4)計(jì)算外區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響系數(shù)hm185.74-0.4280=280=1.178(5)計(jì)算變形速度因?yàn)開(kāi)L=(5)計(jì)算變形速度因?yàn)開(kāi)L=竺工巴=o.66<2。所以采用粘著理論計(jì)算hn,2803.5185.74,3103.5185.74,310xIn 250=0.00405(6)計(jì)算相對(duì)壓下量(6)計(jì)算相對(duì)壓下量￡=—￡=—xlOO%=-x100%=19.4%310(7)計(jì)算平均變形程度=ln(7)計(jì)算平均變形程度=ln =0.1381-12.9%其中其中2 7=-f=-x19.4%=12.9%m3 3cr=60K,Ku-Kr查《軋鋼機(jī)械》表27得20#變形阻力公式系數(shù)值A(chǔ)=3.321B=2.609C=-0.133 0=0.210E=1.454N=0.390cr()=\55.SMPa丁1+2731030+273,1= = =1.3U31000 10001)變形溫度影響系數(shù)K,=exp(A+8T)=exp[3.321+(-2.609)x1.303]=0.9242)變形速度影響系數(shù)z、C+DT/八八八“、L、-0133+0.210x1.30310.00405)-110J=0.3333)變形程度影響系數(shù)Ki島-(八嗡一一fO.138?390 0.138=1.454x -(1.454-llx I0.4J' ，0.4=0.803。=155.8x0.924x0.333x0.803=38.517MPa(9)根據(jù)采用采利柯夫計(jì)算接觸弧上的平均壓力Pm=115勺cr=1.15x1.178x38.517=52.179MPa

(10)計(jì)算軋制力P=P“,F=(10)計(jì)算軋制力P=P“,F=52.179x246+2502x185.74=2403.548kN4電機(jī)容量的選擇1計(jì)算壓下螺絲的轉(zhuǎn)速90n=—48=1.875r/s=112.5r/min2計(jì)算被平衡部件總重量G=910(X)+357000=448000N3對(duì)壓下螺絲進(jìn)行受力分析，如圖4.1所示。11一壓下螺絲2—壓下螺母3一球面墊4.1壓下螺絲受力平衡圖4計(jì)算作用在一個(gè)壓下螺絲上的力P、=0.2G=0.2x448000=89600N5計(jì)算止推軸承阻力矩M、=?巴?P[, (4.1)13 3490=0.2x89600x——3=2926933?333N.m6計(jì)算螺紋摩擦阻力矩M)=P[.-?tan(p+a) (4.2)38726=89600x_2 xtan(0.036+5°40j=7948903.374N-m式中p——螺紋上的摩擦角a 螺紋升角7計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)壓下螺絲所需的靜力矩M=M,+M22926933.333+7948903.374=10875836.71N-m1000x95507/_10875836.71x112.5-1000x9550x0.98=125.57KN8試選電機(jī)的型號(hào)為ZD141-2B,功率為200KW,基速為500r/min,高速為1200r/min。9計(jì)算所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Nx9550xl03

Mcr= n_200x9550xlQ3500=38OOOOON10對(duì)所選電機(jī)進(jìn)行過(guò)載校核：Mmax_10875836.71Mmer~3800000=2.86<3滿足要求。5壓下螺絲與螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算壓下螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算壓下螺絲螺紋外徑確定1、預(yù)選螺紋外徑d及其它參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式d=(0.55~0.621趟得d=0.6x690=414相機(jī)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，預(yù)選d=420機(jī)加。式中d一一壓下螺絲外徑(/W”b

dg 軋輻輯頸（/wn}螺紋螺距:=0.12x420=50.4mm取螺距為48mm。根據(jù)d和f可確定壓下螺絲的中徑辦=387.268mm和內(nèi)徑4=336.694〃〃〃：(5.1)壓下螺絲的強(qiáng)度校核(5.1)71dl式中cr一一壓下螺絲中實(shí)際計(jì)算應(yīng)力，單位為N?m，〃2；Pi一一壓下螺絲所承受的軋制力，單■位為kN；4一一壓下螺絲螺紋內(nèi)徑，單位為相機(jī)；[cr] 壓下螺絲許用應(yīng)力，單位為N/""/；ab一一壓下螺絲材料強(qiáng)度極限，單位為N/m/；n一一壓下螺絲的安全系數(shù)，〃26；P3732.227-_2-=1866.1135^4x1866.1135x1()3cr= ； 7336.694=20.97MPa<[ct]其中[(r]=^=—=59MPan105.1.3壓下螺絲的尾部形狀設(shè)計(jì)(1)本次設(shè)計(jì)壓下螺絲的尾部選取鑲有青銅滑塊的方形尾部。(2)壓下螺絲端部形狀選擇壓下螺絲的端部選用凸形球面，因?yàn)榍蛎鎵|采用青銅材料，青銅球面墊的主要特點(diǎn)是具有較好的抗壓性能，采用壓下螺絲的端部為凸形球面大大提高了青銅墊塊使用壽命,減少有色金屬的消耗。5.2壓下螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)壓下螺母的材料選為鑄造無(wú)錫青銅(ZQAL9-4),其許用擠壓應(yīng)[p]=60~SOMPa。1、壓下螺母高度〃的確定p=燈產(chǎn)" (52)從而解得 2=皿果一例_ 4x1866.1135xlQ3-70^-x|4202-(36.694-2x5.653)2]=3.06H=Zt=3.06x48=146.98/n/n (5.3)取”=150nlm1,式中p一一螺紋受力面上的單位擠壓應(yīng)力，單位為MPa；Pi 軸頸上的最大壓力，單位為MPa：Z一一壓下螺母中的螺紋圈數(shù)；d一一壓下螺絲的螺紋外徑，單位為mm；4一一壓下螺絲的螺紋內(nèi)徑，單位為/w”；8一—壓下螺母與螺絲的內(nèi)徑之差，單位為加加；[p]一一壓下螺絲材料許用應(yīng)力，單位為MPa；2、壓卜螺母外徑。的確定

從而有4Pl乃從而有4Pl乃02_￡)；)(5.4)乃忸]103x4x1866.1135+^-x70x4502=486.27加m 取￡)=490〃〃〃。6齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)選用7級(jí)精度(GB10095-88).(3)材料選擇：由表10-1選擇小齒輪材料選用40。,硬度為280//BS：大齒輪材料為45鋼，硬度為240778S，硬度差為407/BS.(4)選小齒輪齒數(shù)幻=20,大齒輪齒數(shù)Z2=88.8,取為80。（5）選取螺旋角。初選螺旋角B=8。。2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(6.1)J2Kz”+.ZhZeJ(6.1)'Z"\^￡a " 1>(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選Kt=1.6o由圖選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.44。由圖查得=。-78,sal=0.87,則4=3]+42=L65。由表選取齒寬系數(shù)=1。由表查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa2o由圖10-21d按齒面硬面查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限.I=600MP。,小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TOC\o"1-5"\h\zTo=9.55x10§*生 （6.2）%=3.82xl()6 .mm計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60nJLh (6.3)=60x500x1x(2x8x300x5)=1.08xl09N2=NJu=1.08x1034.44=243x1()8查取彎曲疲勞壽命系數(shù)由圖查得，KFNi=0.90；Kfn1=0.95計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1得：□J=Kfn* (64)0.9x600

1=540MPa0.95x550~T=522.5MPa許用接觸應(yīng)力[%]=([/]+[bJ)/2 (6.5)=(540+522.5)/2=531.25MPa(2)計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑dlt,由計(jì)算公式得：, |2xl.6x3.82xl065.44+1f2.44x189.8"] 1x1,65 4.44I531.25

=162.75—計(jì)算圓周速度7rd,tn}v= —— (6.6)60x1000_^-x162.75x50060x1000=4.26/n/s計(jì)算齒寬b及模數(shù)m.b二 (6.7)=1x162.75-162.75m”dltCOSBZ|

162.75xcos80

20=8.06，“，”h=2.25m?, (6.9)=2.25x8.06=18.13mm/?//i=162.75/18.13=8.98mm計(jì)算縱向重合度￡夕=0.318。八1吆6 (6.10)=0.318x1x20x^8°=0.894計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)Ka=1.75。根據(jù)v=4.26m/s,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)=L14；由表查得《明的計(jì)算公式：故 K”夕=1.12+0.18。/+o.23x]O-3.b (6.H)=1.12+0.18xl2+0.23xl0-3xl62.75=1.34查得Km=1.3°，K〃a=K^a=14。故載荷系數(shù)：K=KaKvKHaKH0 (612)=1.75x1.34x1.30x1.4=4.27按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，即：4=d^KIK, (6.13)=162.75x^3.66/1.6=225.71mm計(jì)算模數(shù)mm,4cosm,4cosp(6.14)225.71xcos8°一20=11.1225.71xcos8°一20=11.18mm3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)即：＞卜町〃一2用"（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKvKFaKFp=1.75x1.14x1.3x1.4=3.632）根據(jù)縱向重合度￡夕=0.894,由圖查得螺旋角影響系數(shù)為=0.95。3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)_Z|

zv\-COSp20cos38°=20.20(6.15)(6.16)(6.17)(6.18)88cos38°=88.864）查取齒形系數(shù)山表查得，YFa[=2.8；YFa2=2.202。5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得，ySal=1.55；y5a2=1-778。查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限由圖查得，小齒輪O7El=500MPa；大齒輪O7E2=38（）MPa。由圖10-18查得:彎曲疲勞極限壽命系數(shù)：Kfni=0.85,Kfn2=0-88

6)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)得:Ky(6.19)匕〃]=匕、詠(6.19)0.85x500-~L4-=303.57MPa0.88x380_-L4-=238.86MPaYY■*Fa■*Sa計(jì)算大、小齒輪的1一1并加以比較＞底_2.8x1.55[crF1]303.57=0.01430%2yM1.778x2,202

\aF2]— 238.86=0.01639大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算2x3.63x3.82x106x0.95x(cos80)2八~ ； -x0.016391x202x1.65=8.77/n/n加“=10"加，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑4=225.71小機(jī)來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由：_4COSPZ[= ,叫_225.71xcos8°2=22.35取q=24,則z2=叼=4.44x24=10656次幾取Z?=108。4幾何尺寸的計(jì)算(1)計(jì)算中心距(Z|+Z2)%2cosp

(24+108)x102xcos8°=666.486/n/n將中心距圓整為667mm。(2)按圓整后的中心距修正螺旋角q (Z]+z2)mnB=arccos- 2a(24+108)x10=arccos- L 2x667=8030'07"因B值改變不多，故參數(shù)J、K。、Z”等不必修正。(3)計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑cos/24x10-cos8°30'07"=242.66/n/nd,=2cos夕108x10

-cos8°30'07"=1090.61mm(4)計(jì)算齒輪寬度b=①d4=1x242.66=242.66mm圓整后取B?=243mm,B(=265mm。7主要零件的強(qiáng)度校核7.1圓錐齒輪軸的強(qiáng)度校核1求圓錐齒輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速112.5x80“八，.n= =3o()r/min257=9550000-n=9550000xW360=265277.78N?mm2求作用在圓錐齒輪上的作用力d—niZ(7.1)=5x25=125機(jī)加dm=J(l-0.1(D/?)(7.2)=125x(1-0.5x0.3)=106.25〃〃〃_2T,dirty(7.3)_2x265277.78106.25=4993.46NFr=F,tanacosJ, (7.4)=4993.46xtan20°cosl9°26,=1718.45NFa=Fttanasin6 (7.5)=4993.46xtan200sinl9°26,=59L71N3計(jì)算軸上的投荷并畫(huà)出彎矩圖和扭矩圖_「500nh'~430_4993.46x500430=5806.35N=4993.46-5806.35=-812.89NmH=-Ftx70=-4993.46x70=-349542.2N7nmF,x500-FuJml3一而一_1718.45x500-591.71x106.25430=1851.99N=1718.45-1851.99=Fadm\-Fnv\X70=591.71x106.25-1851.99x70=-66770.1IN?mmM,=7(-349542.2)2+(-6670.11)2=355862.33N?mm圖圖7.1彎矩圖和扭矩圖4判斷危險(xiǎn)截面在截面HI處，雖然軸徑略微小些，但在該截面所承受的彎矩很小，幾乎為零，所以可以不對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。再截面II處的直徑與截面I處的直徑相同，但截面n處承受的彎矩較小，所以可以不對(duì)此截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。經(jīng)上述分析，只對(duì)截面I處進(jìn)行強(qiáng)度校核。(7.6)5(7.6)a(a~W_5(355862.33)2+(0.6x265277.8)20.1x50s

=31.\9MPa該軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1得［b_』=60MPa,因此＜匕故安全。7.2軸承使用壽命的校核計(jì)劃軸承兩年換一次Ln=2x360x24=17280h1初選代號(hào)為30210,30209的圓錐滾子軸承2計(jì)算兩軸承承受的徑向載荷F"=J(尸NH1)一+(/亞1)-

=7(5806.35)2+(1851.99)2[(-812.89)2+(_i33.54)2=823.79N3計(jì)算軸承產(chǎn)生的派生軸向力查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表4.6.3得代號(hào)為30209的圓錐滾子軸承的有關(guān)數(shù)據(jù)G=64200N,Cnr=47800A/(e=0.4,丫=1.5得代號(hào)為30210的圓錐滾子軸承的有關(guān)數(shù)據(jù)為Cr=72200N,Cor=55200A/,e=0,42,r=1.5=Ll6094.55

2x1.5=2031.52N金'2Y_823.792x1.5=274.60NFa+Fdl=591.71+2031.52=2623.23N>Fd2所以2軸承為緊軸承，1軸承為松軸承。Fal=2031.52NFa2=Fa+Fd\=591.71+2031.52=2623.23N4計(jì)算滾動(dòng)軸承的當(dāng)量為載荷直《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X=1軸向動(dòng)載荷系數(shù)丫=0。F2軸承，■=

工22623.23,o =3.io823.79查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X=0.4軸向動(dòng)載荷系數(shù)丫=1.5。P2=/p(X%+")(7.8)=2x(0.4x823.79+1.5x2623.23)=8528.72N<p]5計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命(7.9)10106(72200V60x360U2189.1J=17408.64/?>17280h,滿足設(shè)計(jì)要求。8潤(rùn)滑方法的選擇壓下螺母可用干油或稀油潤(rùn)滑。采用稀油潤(rùn)滑，循環(huán)油從開(kāi)在上端面的徑向油孔送入螺紋。在螺紋孔內(nèi)沿軸線還開(kāi)有油槽，以便潤(rùn)滑油能進(jìn)入每一圈螺紋。對(duì)于壓下螺絲在螺母中頻繁快速移動(dòng)的初軋機(jī)，如果采用稀油潤(rùn)滑，螺母的壽命可提高L5?2倍，故采用稀油潤(rùn)滑。壓下指針傳遞裝置