Ф300精整线夹送辊电动压下装置的设计说明书

摘 要 电动压下时最常用使用的上辊调整装置，通常包括：电动机、减速器、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。压下装置的结构与轧辊的移动距离、压下速度和动作频率等由密切的关系。本文主要设计300精整线夹送辊系统的电动压下机构的传动和机构的具体参数使所设计的机构能够运用到精整线夹送辊系统压下机构上精确和快速的调整钢板压下厚度。本文采取工艺要求数据先计算出夹紧力的大小，然后进行预选电动机。再进行分配总传动比，设计各部分的具体尺寸。其中要进行压下螺丝、压下螺母、各轴和各键的强度校核，对各轴承的寿命的校核。本文机构采用一级齿轮减速器，蜗轮蜗杆和螺旋传动进行压下，机构紧凑，结构简单。 关键词: 300; 精整线; 夹送辊系统; 电动压下; 设计Abstract When the electric pressure roller adjustment device most commonly used, typically include: motor, reducer, pressure screws, nuts depressed, depressed position indicator, spherical pads and load cells and other components. Roll structure and a moving distance of the pressure device, pressure and speed of operation frequency close relationship. Specific parameters electric pressure transmission mechanism and institutional design 300 finishing this paper feed roller clamp system designed for organizations to make use of the finishing system pressure roller clamp send precise and quick adjustment mechanism pressed steel thickness. In this paper, the process requires that the data be taken to calculate the clamping force size, and then pre-motors. Then the distribution of the total transmission ratio, the specific size of each portion of the design. Which should be pressed screws, nuts depressed, strength check each axis and each key, checking each bearing life. In this paper, the use of agency-level gear reducer, worm and helical gear to be pressed, compact, simple structure.Key words: 300; Finishing line; The pinch roller system; Electric pressure; Design目录1.绪论11.1 夹送辊系统简介21.2 夹送辊系统的组成32. 传动方案的选择53. 设计参数64. 轧制力的计算64.1 轧辊主要尺寸的确定64.2 轧辊材料的选择75. 压下装置的设计及计算85.1 压下装置的设计85.1.1 压下螺丝的设计计算85.1.2 压下螺丝的强度校核85.1.3 压下螺丝的端部尾部设计95.2 压下螺母95.2.1 压下螺母高度H与外径D的确定95.2.2 压下螺母的强度校核105.3 压下螺丝传动力矩的计算105.4 压下电机的选择125.5 速比分配136. 齿轮传动设计146.1 选定齿轮相关参数及工作情况146.2 按齿面接触强度设计146.2.1 确定公式内各计算值146.2.2 计算156.3 按齿根弯曲强度设计167. 蜗杆传动的设计187.1 选择蜗杆传动类型187.2 选择材料187.3按齿面接触疲劳强度计算187.4 蜗杆蜗轮的主要参数与几何尺寸207.5 齿根弯曲疲劳强度校核217.6 热平衡计算227.7联轴器的选择227.8 轴承的寿命计算237.9 键的校核248. 机构的安装与维护248.1 压下螺丝的自动旋松248.2 压下螺丝的阻塞事故258.3 压下装置离合器278.4 压下螺母润滑278.5 安装注意事项27结束语29参考文献30致谢31IV1.绪论 夹送辊系统的压下装置是轧机的重要结构之一，用于调整辊缝，也称辊缝调整装置，其结构设计的好坏，直接关系着轧件的产量与质量。压下装置按传动方式可分为手动压下、电动压下和液压压下，手动压下装置一般多用于不经常进行调节、轧件精度要求不严格、以及轧制速度要求不高的中、小型型钢、线材和小型热轧板带轧机上。电动压下装置适用于板坯轧机、中厚板轧机等要求辊缝调整范围大、压下速度快的情况，主要由压下螺丝、螺母及其传动机构组成。在中厚板轧机中，工作时要求轧辊快速、大行程、频繁的调整，这就要求压下装置采用惯性小的传动系统，以便频繁的启动、制动，且有较高的传动效率和工作可靠性。这种快速电动压下装置轧机不能带钢压下，压下电机的功率一般是按空载压下考虑选用，所以常常由于操作失误、压下量过大等原因产生卡钢、“坐辊”或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回的事故，这时上辊不能动，轧机无法正常工作，压下电动机无法提起压下螺丝，为了克服这种卡钢事故，必须增设一套专用的回松机构。电动压下装置的主要缺点之一是运动部分的惯性大，因而在辊缝调节过程中反应慢、精度低，对现代化的高速度、高精度轧机已不适应，提高压下装置响应速度的主要途径是减少其惯性，而用液压控制可以收到这样的效果。液压压下装置，就是取消了传统的电动压下机构，其辊缝的调节均由液压缸来完成。在这一装置中，除液压缸以及与之配套的伺服阀和液压系统外，还包括检测仪表及运算控制系统。全液压压下装置有以下优点： 1、惯性小、动作快，灵敏度高，因此可以得到高精度的板带材，其厚度偏差可以控制到小于成品厚度的1%，而且缩短了板带材的超差部分长度，提高了轧材的成品率，节约金属，提高了产品质量，并降低了成本；2、结构紧凑，降低了机座的总高度，减少了厂房的投资，同时由于采用液压系统，使传动效率大大提高；3、采用液压系统可以使卡钢迅速脱开，这样有利于处理卡钢事故，避免了轧件对轧辊的刮伤、烧伤，再启动时为空载启动，降低了主电机启动电流，并有利于油膜轴承工作；4、可以实现轧辊迅速提升，便于快速换辊，提高了轧机的有效作业率，增加了轧机的产量。全液压压下也存在一些缺点：压下系统复杂，工作条件要求高，有些元件（如压力传感器、位移传感器及测厚仪等测量元件）和伺服阀等制造精度要求很高，并要求在高温、高压及有振动条件下，工作不应失灵或下降测量精度和控制灵敏度，因此制造困难、成本高，维护保养要求很严格，以保证控制精度。虽然液压压下相对于电动压下还存在着一些缺点，但是由于电动压下无法满足目前正在发展的高生产率、高产品质量的现代化带轧机的工作要求，因而，采用液压压下的板厚自动控制系统来代替电动压下的板厚自动控制系统已是必然趋势，因而随着科学技术的发展，液压压下板厚自动控制系统将会愈来愈完善。1.1 夹送辊系统简介夹送辊系统轧制过程是考旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件咬进辊缝之间，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制，大大提高了生产效率和质量。 图1.1 轧延原理如图1.1轧延原理1的表面现象很简单，就是通过轧辊的轧制把较厚的板带或坯料轧成较薄的板带（箔），目前我国钢铁行业有热轧，有冷轧等，有色行业有铸轧机、冷轧机、铝箔轧机（又分为粗轧机、精轧机），最近又开始兴起热轧机等等，相关的辅助设备就更多了：横切机、纵切机、分卷机、合卷机，拉弯矫直机。但轧机的控制系统相当复杂，总体上分为机械、液压和电气控制三部分，轧机精度的高低除与机械制造的水平有关外，液压与电气控制也是必要的。 夹送辊系统的组成轧机主要由主电机、主传动和主机座（工作机座）组成，如图1.2主电机在需要调速时使用直流电机，不需要调速时使用同步或异步（带飞轮）交流电机。主机座由机架、轧辊、轴承座、压下装置和平衡装置等组成，如图1.3机架是承受轧延力的部件,闭式机架有较好的刚度,但开式机架换辊较方便，如图1.4轧辊是轧延金属的部件,辊身为工作部分,轴头用于传动，如图1.5板材轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制带材的横向厚度而获得最佳的板型。主要设备有2： 图1.2 夹送辊系统的组成1.2 夹送辊系统的组成 1、工作机座：由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。 2、轧辊：是使金属塑性变形的部件。3、轧辊轴承：支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但承压能力较小，且外形尺寸较大，多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承，比较便宜，多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压静压和静动压三种。优点是摩擦系数比较小，承压能力较大，使用工作速度高，刚性好，缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 图1.3 主机座的组成 4、夹送辊机架：由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度，主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成，便于换辊，主要用于横列式型材轧机。此外，还有无牌坊轧机。 5、夹送辊轨座：用于安装机架，并固定在地基上，又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩，同时确保工作机座安装尺寸的精度。6、轧辊调整装置：用于调整辊缝，使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”，有手动、电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机、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；它的传动效率低，运动部分的转动惯性大，反应速度慢，调整精度低。70 年代以来，板带轧机采用AGC( 厚度自动控制 ) 系统后，在新的带材冷、热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置，具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。7、上轧辊平衡装置：用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有弹簧式，多用在型材轧机上；重锤式，常用在轧辊移动量大的初轧机上；液压式，多用在四辊板带轧机上。 8、传动装置：由电动机、减速机、齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。 9、辅助设备包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备加热翻钢剪切矫直冷却探伤热处理酸洗等设备。 10、起重运输设备：吊车、运输车、辊道和移送机等。 11、附属设备：有供、配电、轧辊车磨，润滑，供排水，供燃料，压缩空气，液压，清除氧化铁皮，机修，电修，排酸，油、水、酸的回收，以及环境保护等设备。 开式 闭式 图1.4 机架 图1.5 轧辊 2. 传动方案的选择 传动方案A：采用一级减速齿轮传动和一级蜗杆传动,结构简单紧凑，采用一对蜗轮蜗杆传动，能实现较大的传动比。在两个电动机中间使用电磁联轴器，以保证压下螺丝的同步运转，且通过电磁联轴器也可以实现压下螺丝的单独调整； 传动方案B：采用了一级减速器和一级锥齿轮传动，锥齿轮传动效率高且平稳，但是该方案结构不紧凑，造成安装空间较大，占用了不必要的空间。传动方案C：此方案中，采用二级涡轮蜗杆传动，能够实现较好的传动比。但是传动效率低安装占用空间大，且电机轴上面增加了浮动轴，传动轴总长度大，挠性太大，不利于动力传动，故不宜采用。综合考虑这三个方案，考虑到厂房空间及日后点检定修，安装调试，A方案更适合300夹送辊系统电动压下。 3. 设计参数 轧件最大宽度2250mm 厚度2-8mm 轧件通过速度v=1.5 钢板的形变程度0.2 钢板材质：硅钢，碳钢4. 轧制力的计算4.1 轧辊主要尺寸的确定 压下量 （4.1） 由表3-1查得最大咬入角= 轧辊辊身直径D （4.2） 初选辊径D=300mm得出=0.594 （4.3） 则所选定的辊径直径D满足要求 接触弧长度 （4.4） 由材料力学3表2.2查得碳钢的弹性模量E=196216GPa取E=200GPa 轧制过程近似看作发生显著弹性形变过程钢板所受的应力 由材料力学应力与形变关系得=E=200GPa0.002=400MPa （4.5） 棍身长度应大于所轧钢板的最大宽度，即 （4.6） 式中的a值视钢板宽度而定。=10002500mm时，a=150200mm取a=150mm=2250+150=2400mm （4.7） 轧制过程的接触面积A=24001.549=3717.6mm （4.8） 轧件对轧辊的总压力P=A=4003717.6=1.5MN （4.9）4.2 轧辊材料的选择轧辊材料的选择与轧辊工作特点及损坏形式有密切关系。初轧机和型钢轧机轧辊受力较大且有冲击负荷，应有足够的强度，而辊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、Mo等合金元素的铸钢轧辊适合于轧制合金钢4；含Mn钢及高碳铸铁钢轧辊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，要求轧辊有较高的表面硬度及耐磨性，一般选用普通铸铁轧辊。带钢热轧机的工作辊选择轧辊材料时以辊面硬度要求为主，多采用铸铁轧辊或在精轧机组前几架采用半钢轧辊以减缓辊面的糙化过程。而支撑辊在工作中主要受弯曲，且直径较大，要着重考虑强度和轧辊淬透性，因此，多选用含Cr合金锻钢。带钢冷轧机的工作辊对辊面硬度及强度均有很高的要求，常采用高硬度的合金铸钢。其支承辊工作条件与热轧机相似，材料选用也基本相同，但要求有更高的辊面硬度。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辊套的复合式冷轧工作辊。其辊心材质与辊套材料的热膨胀系数应十分接近，以防轧辊发热应该指出，尽管冷轧工作辊的硬度要求很高(达到HS=100)，但却不能使用铸铁轧辊，这是因为当辊径确定以后，可能轧出的轧件最小厚度值和轧辊的弹性模数E值成反比。即轧辊材料的弹性模数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，使用铸铁轧辊是不利的。设计中所使用的轧辊材料是无限冷硬铸铁时，损坏辊套。5. 压下装置的设计及计算5.1 压下装置的设计5.1.1 压下螺丝的设计计算 本机构采用30单头锯齿形螺纹 轧辊棍颈直径为 由经验公式可知轧辊棍颈直径（0.50.55)D=150165mm （5.1） 取 160mm 其中D为轧辊直径 压下螺丝外径为d由经验公式可知压下螺丝外径d=（0.550.62） =8899. （5.2） 取d=90mm 根据自锁条件要求螺纹升角且螺纹导程 （5.3）取t=4mm则 （5.4） 该压下螺丝满足自锁条件 有机械设计手册查得螺纹中径=87mm,小径=84mm5.1.2 压下螺丝的强度校核 作用在一个压下螺丝上的力为 对“带钢”压下的轧机（冷、热轧带钢轧机） =0.75MN （5.5） 选择压下螺丝材料为40Cr调制处理=900MPa 取安全系数n=6 则许用应力=900=150MPa （5.6）=150MPa （5.7） 其中压下螺丝实际计算压力，MPa 压下螺丝所承受的轧制力，MN 即压下螺丝满足强度要求。5.1.3 压下螺丝的端部尾部设计压下螺丝止推端得球面有凸形和凹形两种。在本设计中选择凹形球面，因为这样的形状不但自位性好，而且又能防止青铜止推垫产生的拉应力，因此大大的提高了青铜止推垫块的使用寿命，减少了有色金属的消耗。压下螺丝尾部形状选择镶有青铜滑板方形尾部形状。压下螺丝的端部形状选择装配式凹形5.2 压下螺母5.2.1 压下螺母高度H与外径D的确定 （1）压下螺母高度H的确定压下螺母选用铸造铝青铜ZQA19-4 由经验公式:H=(1.22)d=(1.22)=108180 （5.8） 这里取H=180mm （2）压下螺母外径D确定 由经验公式:D=(1.51.8)=135162 （5.9） 这里取D=210mm5.2.2 压下螺母的强度校核 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德接触面传给了机架。因此，压下螺母的外径应按其接触面得挤压强度来确定它的外径： (5.10) 式中：压下螺母上的最大作用力，MN 压下螺母接触面上的单位压力，MPa D压下螺母的外径，mm d压下螺丝的外径，mm 将已知数据代入=54.6MPa （5.11） 压下螺母材料的许用挤压应力，对青铜=6080Mpa则=54.6MPa=6080Mpa （5.12）该压下螺母满足强度要求5.3 压下螺丝传动力矩的计算1-压下螺丝 2-压下螺母 3-球面垫图5.1 压下螺丝受力平衡图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。其计算公式为：= （5.13）式中：螺纹中经；查标准得=87mm 螺纹上的摩擦角即=arctan，为螺纹接触面得摩擦系数, 一般取=0.1则5 螺纹升角压下时取正号，提升时用负号，tan, t为螺距计算得： （5.14） 作用在一个压下螺丝上的力, 止推轴承的阻力矩, 螺纹摩擦阻力矩, 对于实心轴颈，止推轴承阻力矩为: （5.15） 式中: 压下螺丝止推轴颈,取=60mm 对滑动止推轴颈=0.10.2 由于在处理压下螺丝的阻塞事故时，压下螺丝所受的力大约是正常轧制力的1.62倍故： （5.16） 数据带入公式 （5.17） 带入公式 （5.18）5.4 压下电机的选择压下电机功率的计算每个压下螺丝的传动电动功率为： （5.19） 式中：传动压下螺丝的静力矩, 电机的额定转数, 传动系统总速比 传动系统总的机械效率，根据参考文献蜗轮蜗杆传动效率 0.750.82取0.8，联轴器的效率0.99，齿轮效率为0.97，轴承效率为 0.99所以总的效率为： （5.20） 由轧钢机械表4-1查得冷轧带钢轧机的上辊压下速度0.050.1取0.1 （5.21） 式中： 压下螺丝的转数 压下速度，=0.1 t 螺距 由公式 ： （5.22） 带入电机功率计算公式得 （5.23）驱动压下螺丝的总功率 （5.24） 由机械设计手册表516-1-21选取型压下电动机，其额定转数 1000，额定功率为7.5该选定的电机满足要求。5.5 速比分配 总传动比： （5.25） 选取蜗杆的头数=1，则有机械设计表11-1可知蜗轮蜗杆的传动比值=2982取=50，减速器的传动比为 （5.26） 即 （5.27）6. 齿轮传动设计6.1 选定齿轮相关参数及工作情况 （1）减速机采用一级圆柱斜齿轮传动 （2）闭式减速机，故选用7级精度（GB109588） （3）材料选择,由文献6表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度差40HBS （4）选择小齿轮齿数=20,大齿轮齿数 （5）初选螺旋角 （6）齿轮由电机驱动工作寿命16年，每年工作300天，两班制6.2 按齿面接触强度设计 由公式： （6.1）6.2.1 确定公式内各计算值 （1）初选载荷系数=1.6 （2）由图10-30选取区域系数=2.433 （3）由图10-26查得，则有 （4）由表10-7选取齿宽系数=1 （5）由表10-6可知材料的弹性影响系数=189.8MPa （6）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮为 （7）由公式计算应力循环系数 （6.2） （6.3） （8）由图10-19取接触疲劳寿命系数， （9）接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数，由公式得 （6.4） （6.5） （6.6） （10）计算小齿轮的转矩 （6.7）6.2.2 计算 （1）试计算小齿轮分度圆直径由已知公式得： （6.8） = 45.44mm （2）计算圆周速度： （6.9） （3）计算齿宽及模数 （6.10） （6.11） （6.12） （6.13） （4）计算纵向重合度 （6.14） （5）计算载荷系数 由表10-8,10-4,10-13,10-3分别查得： 故载荷系数 （6.15） （6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 （6.16） （7）计算模数 （6.17）6.3 按齿根弯曲强度设计由式10-17 （6.18） （1）计算载荷系数： （6.19） （2）根据纵向重合度=1.59，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.88 （3）计算当量齿数 （6.20） （6.21） （4）查取齿形系数 由表10-5查得 （5）查取应力校正系数 （6）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 由图10-20C得 由图10-18取弯曲疲劳极限 （6.23） （6.24） （7）计算大小齿轮的并加以比较 （6.25） （6.26） 且，故应将代入式10-17计算 （8）计算法向模量 （6.29） = 取 （9）则，故取 则，取 （10）计算中心距 （6.30） 取 （11）确定螺旋角 （6.31） （12）计算大小齿轮分度圆直径： （6.32） （6.33） （13）确定齿宽 （6.34） 取 7. 蜗杆传动的设计7.1 选择蜗杆传动类型 根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗轮（ZI）7.2 选择材料根据工作等情况考虑到蜗杆传动功率不大，旋转速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆蜗旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸铝铁青铜，金属模铸造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，两轮芯用灰铸铁HT100制造7.3按齿面接触疲劳强度计算根据闭式蜗杆传送的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度由参考文献式74-17可知传动中心距 （7.1） （1）确定在涡轮上的转矩则 （7.2） （2）确定载荷系数 因工作载荷比较稳定，故载荷分布不均系数,由表11-5选得系数=1.15，由于转速不高冲击不大，可取动载荷系数则 （7.3） （3）确定弹性影响系数因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆配合；故 （4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值为0.35由图11-18查得=2.9 （5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡青铜，金属模铸造，蜗杆蜗旋内硬度为745GEC由表11-7查得蜗轮的基本许用应力=268 应力循环次数 （7.4） 假设则 （7.5） 寿命系数 （7.6） （7.7） （6）计算中心距 （7.8） 取 由表11-2可知取模数，蜗杆分度圆直径，这时可查接触系数因为，以上计算结果满足要求7.4 蜗杆蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆 蜗杆头数轴向齿距直径系数齿顶圆直径齿根圆直径分度圆导程角蜗杆轴向齿厚 （2）蜗轮蜗轮的齿数 （7.9）蜗轮分度圆直径 （7.10）蜗轮的变为系数 （7.11）蜗轮喉齿圆的直径 （7.12）蜗轮齿根圆直径 （7.13）蜗轮齿宽 （7.14）蜗轮咽喉母圆半径 （7.15）7.5 齿根弯曲疲劳强度校核 （7.16） 当量齿数 （7.17） 根据由图11-19查得 齿形系数 螺旋角系数 许用弯曲应力 由表11-8查得制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 寿命系数 （7.18） （7.19） （7.20） （7.21） 该蜗轮齿根弯曲疲劳强度满足设计要求。7.6 热平衡计算蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量1等于同时间内的散热量2的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。 单位时间内的发热量 （7.22） 式中蜗杆传递的功率 蜗杆传递的效率 单位时间内的散热量 （7.23） 式中 箱体的表面传热系数，可取d=（8.1517.45）W/（m2） 内表面能被润滑油所溅到，而外表面又可以为周围空气所冷却的箱 体表面面积m2 油的工作温度，一般限制在6070，最高不应该超过80 周围空气的温度，常温情况下可取为20 按平衡条件，可求得在既定温度工作条件下的散热面积 取 （7.24）7.7联轴器的选择 选择联轴器的型号由机械设计课程设计表16-2查得 电动机轴的直径 轴长为 计算蜗杆轴的最小直径 已知轴的输入功率1.44，转速为70由表15-3可知值在97112之间取所以蜗杆轴的最小直径 （7.25）由于轴上有一个键槽故最小直径增大2 （7.26）选择弹性柱销联轴器由表13-7选用型弹性柱销联轴器。7.8 轴承的寿命计算 选用蜗杆蜗杆轴承的型号30208的圆锥滚子轴承预期寿命4000h 蜗杆的切向力 蜗杆的轴向力 蜗杆的径向力 轴承竖直方向 求解得 轴承水平方向上 （7.27） 求解得 轴承1径向力 轴承2径向力 轴承的轴向力 可知 取 当量载荷 （7.28） （7.29） ，按轴承2计算其寿命 计算轴承寿命 （7.30） 轴承满足寿命要求。7.9 键的校核 选用普通平键键宽键高 设计键长 查表6-2许用挤压应力由公式 （7.31）选用的键满足要求。8. 机构的安装与维护8.1 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，使辊缝发生变动，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8： （8.1）式中：压下螺丝止推轴轴颈直径 球面铜垫凹槽直径 作用在压下螺丝上的压力 止推轴颈与球面铜垫接触面的摩擦系数从上式可以看出,加大，则力矩也加大。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。8.2 压下螺丝的阻塞事故由于初轧机、板柸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、坐辊、或压下螺丝超限提升发生压下螺丝无法退回的事故。这时上辊不能移动，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，电机以稳定转速转动，当轧辊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： （8.2）式中：电机角速度 系统折算到电机轴上的等能在电机发生堵转的瞬时,、，上式可写成 ： （8.3）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，然后两边乘以并积分，即 （8.4）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。这就是堵塞事故发生的动力学机理。故，在轧机操作中应选择合理的压下量，注意压下螺丝的工作行程，以防止事故的出现。8.3 压下装置离合器 为了能实现两个压下螺丝既能同时传动，又能单独传动的要求，在压下传动系统中都设有离合器。由于电磁离合器可在较为频繁的工作条件下工作，且制动迅速平稳，在按下装置中得到了较广泛的使用。常用的电磁离合器有齿式和摩擦片式两种。齿式离合器只能在低速下接合，相对速度一般不大于0.70.8m/s。摩擦片式电磁离合器则在高速下工作。摩擦片式离合器分为单片式和多片式两种，一般多片式用的较多。电磁离合器采用磁轭线圈通电时离合器接合，断电时时离合器通过弹簧使其脱开，这种电磁离合器往往因电压波动使离合器打滑而影响压下装置正常工作。改进后的多片式电磁离合器，它通过弹簧力使得离合器接合，在通电时则脱开，这样既只在压下螺丝需要单独调整时，离合器才通电，而在频繁和经常同步调整时，离合器不需通电，既节能又增加了离合器的可靠性。8.4 压下螺母润滑压下螺母可用干油或稀油润滑。采用稀油润滑，润滑油从开在靠近上端面的径向油孔松入螺纹，在螺纹孔内沿轴线还开有油槽，以便润滑油能流入每一圈螺纹。对于压下螺丝在螺母中频繁快速移动的轧机，采用稀油润滑，螺母寿命可提高1.5-2倍。轴承应选用含有极压添加剂的润滑剂。轴承顶圈的调心球面可涂有润滑干膜。压下机构由于有大量的润换点，润滑点也不易靠近，所以采用稀油连续压力润滑。8.5 安装注意事项 1.安装减速机构时，应重视传动中心轴线的对中，其误差不得大于所用联轴器的使用补偿量。对中良好能延长使用寿命，并获得理想的传动效率。 2.箱体应牢固的安装在稳定水平机架上，排油槽的油应能排除，且冷却空气循环流畅。若机架不牢固，运动时会引起振动及噪音，并促使压下丝杆，传动齿轮的受损。当传动联接件有突出物或采用齿轮、链轮传动时，应考虑加防护装置，输出轴上承受较大的径向载荷时，应选用加强型。3.按规定的安装装置保证工作人员能方便的靠近油标、通气塞、排油塞。安装就位后应按次序全面检查安装位置的准确性，各紧固件压紧的可靠性，安装后应能够灵活转动。减速机采用油池飞溅润滑，压下螺丝传动利用稀油润滑，能够提高其传动件的寿命1-1.5倍。在运行时用户需将通气孔的螺塞取下，换上通气塞。按不同的安装位置，并打开油位塞螺钉检查油位线的高度，从油位塞处加油至润滑油从油位塞溢出位置，拧上油位塞确定无误后，方可进行空载试运行，时间不得少于两个小时。运转时应平稳，无冲击、振动、杂音及渗漏油现象，发现异常应及时排除。经过一定的时期应再检查油位，以防止机壳可造成的泄露，如环境温度过高或过低时可改变润滑油的牌号。4.择安装顺序时，应该先按找平、找正、找标高安装好箱体，然后根据箱体的具体位置安装电动机及联轴器。安装时先由零件组成部件，再由部件最后装配成主体。 5.滚动轴承安装时，先将轴承压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔中。压装时要在轴承端面垫一个软金属制作的套管，套管的内径应比轴颈直径大，外径应小于轴承内圈的挡挡边的直径，以免压坏保持架。另外，装配时，要注意导正，防止轴承歪斜，否则不仅装配困难，而且会产生压痕，使轴和轴承过早损坏。 6.圆柱齿轮装配时先将齿轮装配在轴上，再把齿轮轴组件装入齿轮箱中。齿轮孔与轴配合要适当，不得产生偏心和歪斜现象。齿轮副应有准确的装配中心距和适当的齿侧间隙。保持啮合时有足够的接触面积和接触部位。要进行装配质量检查，用千分尺及方水平测量中心距；用压铅法或千分尺法检查齿侧间隙。 7.箱体与其他铸件不加工面应清理干净，除毛边毛刺，并浸涂防锈漆；零件装配前用煤油清洗，轴承及蜗轮、蜗杆用汽油清洗；调整、固定轴承时应留有轴向间隙0.2-0.5mm；油箱内装有220工业齿轮油，油量达到规定深度；压下丝杆应稀油润滑，提高其使用寿命；箱体剖分面、各接触面不允许漏油渗油，箱体剖分面允许涂以密封油或水玻璃，许使用任何其他填料；体内壁涂耐油油漆，减速器外表面涂灰色油漆。结束语这次毕业设计当中，即便我的理论知识比较扎实，可是平时就几次设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实毕业设计当中的每一天都是很累的。正向老师说得那样，机械专业的毕业设计没有那么简单，你想复制粘贴或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。三个半月的毕业设计结束了。在这次实践的过程中我学到了一些除技能以外的他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。经过这段时间的奋战，我的我设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对大学四年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计，我发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。参考文献1 张小平，秦建平.轧制理论M.冶金工业出版社，2006.2 邹家祥.轧钢机械M.第三版.冶金工业出版社，1989.6.3 刘鸿文.材料力学M.第5版.北京：高等教育出版社，2004.4 朱张校.工程材料M.第四版.北京：清华大学出版社，2009.9.5 成大先.机械设计手册M.第四版.北京：化学工业出版社，2002.6 濮良贵，纪名刚.机械设计M.第7版.北京：高等教育出版社，2006.7 唐增宝，常建娥.机械设计课程设计M.第3版.武汉：华中科技大学出版社，2006.8 李应张.冶金生产工艺及设备M.冶金工业出版社，2006