二辊轧机的传动设计

320 二辊轧机的传动设计摘要轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备，包括主 要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主 要设备。随着钢铁加工工业结构调整步伐的加快，小型轧机生产技术装备的发展趋势 正在向大坯重、连续化、高精度、高质量方向发展。小型材的种类也正在从普通 钢向合金钢、高精钢方向发展。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化, 产品质量高,消耗低。本次对轧机电动机、轧辊、轴承及轴承座以及压下装置中蜗轮蜗杆减速器进 行了设计和说明。轧机在轧制的过程中，轧件的厚度主要受轧辊的结构和压下调 整装置的限制，因此对轧辊的结构的设计和强度的校核以及蜗轮减速器的设计是 本次设计的主要方向。关键词：轧机，轧辊，蜗杆，蜗轮，轧件DIAMETER 320 DUO MILL TRANSMISSION DESIGNSABSTRACTThe rolling mill is the apparatus which realizes the rolling course of metal. Refer to finish rolling the material and producing the overall equipment in general, include the capital equipment, auxiliary equipment, transporting equipment of jack-up and accessory equipment and so on. But generally said rolling mill often only means the capital equipment.With the quickening of steel and iron processing industrial restructuring paces, the rolling mill development trend for producing technical equipment of miniature rolling is heavy to the big base, melt continuously, high precision, high-quality direction develop. The steel of the small-scale material is also being developed from steel of general to the Alloy steel and to the High accuracy copper. The trend of development of modern rolling mill is melting continuously, automation, specialization, high in quality, low to consume.This time to in the rolling mill electric motor, the roller, the bearing and the bearing seat as well as the holding-down device the turbine wheel worm reducer has carried on the design and the explanation. Rolling mill in rolling process, rolled piece thickness mainly roller structure and holding-down device adjustment limit, therefore the breaker roll structure design and the intensity examination as well as the turbo-accelerator design is this design main direction.KEY WORDS: Rolling mill，Roller，Worm，Turbine wheel，Rolled piece目录、F1前言第 1 章 轧机的概述 31.1轧机的用途及其发展 31.1.1 轧机的用途 31.1.2 轧机的发展 31.2 轧机的结构及原理分析 31.2.1 轧机的工作机座的介绍 31.2.2 轧机传动装置及其他装置的介绍 5第 2 章电动机的选择 62.1 电动机的设计参数 62.1.1 电动机的输出功率 62.1.2 电动机所需的工作功率 62.2 电动机的选择 7第 3 章轧辊的选择 83.1 轧辊的介绍及材料的选用 83.1.1轧辊的结构与特点 83.1.2轧辊的材料及选用 83.2 轧辊的结构设计及尺寸的确定 93.2.1轧辊的长度及辊身 93.2.2确定各段的直径及长度 93.2.3轧辊的强度校核 103.3 轧辊的使用与维护 123.3.1辊的使用与检查 123.3.2 辊的维修 13第 4 章 轴承与轴承座的设计 144.1 轴承的选择 144.1.1轴承的介绍 144.1.2 轧机中轴承的选用 144.2 轴承寿命计算 144.3 轴承座的分析 16第 5 章蜗杆传动的设计 185.1蜗杆传动的介绍 185.1.1 蜗杆传动的类型 185.1.2 蜗杆传动的特点 195.2 蜗杆传动的结构及尺寸的确定 195.2.1 选择材料 195.2.2 确定许用应力 195.2.3 按接触疲劳强度设计 205.2.4 求蜗轮圆周速度并校核效率 215.2.5校核蜗轮齿面接触强度 225.2.6 校核热平衡 235.2.7计算蜗杆传动的主要尺寸 235.3蜗杆传动的安装与维护 245.3.1 蜗杆传动的润滑 245.3.2 蜗轮蜗杆的安装调整 255.3.3蜗杆传动的跑合和试运行 25第 6 章压下装置与机架的设计 266.1 压下装置 266.1.1压下装置的概念和分类 266.1.2320 轧机压下装置的分析 266.2 机架的选择 276.2.1 机架的用途和分类 276.2.2 机架的选用 27结 论 28谢 辞 29参考文献 30-LX.1前言带钢加工钢材，以其优良的导电、传热、廉价等性能被广泛应用于国 民经济部门，为机械制造、交通运输、建筑、能源、轻工、高科技和国防 发展不可缺少的基础材料。因此，带钢加工工业是金属工业的重要组成部 分，在我国民经济和国防建设中具有十分重要的地位。我国的带钢加工工业经过 60 多年的建设，已形成了一个品种规格比较 齐全、生产手段比较完善、并能基本满足国民经济发展需要的较为完整的 工业体系。尤其是改革开放以来，带钢加工工业迅速发展，无论在产品品 种、质量、产量方面，还是在生产工艺和装备方面，都得到了突飞猛进的 发展，是指在世界铜加工行业中占有举足轻重的地位。但自上个世纪 80 年代以来，建筑、电力、汽车工业飞速发展，与此同 时，人们对冷轧产品的质量也提出了越来越高的要求，板材的厚度精度和 板型精度衡量其质量优劣的重要标志。市场亦对 1mm 以下的带钢的需求 量及其精度提出了新的要求。因此，积极研制适合于我国需求的新型板带 材轧机设备，尽快改变我国生产落后的状况，是当前亟待解决的问题。现如今，我国轧机正在向连续化、高精度方向发展。国内连续式轧机 已成为带钢轧机的主流，其产量已经超过了钢材产量的 75% 。截至 2007 年年底，全国共投产连续及半连续式轧机 180 余套，设计生产能力超过 9000 万吨 /年，其中国产化设备超过了 60% 。国内引进和自行设计的全连轧钢 材生产线，已逐渐替代掉老式的横列式轧机，产品质量得到大大改善，各 项消耗指标大幅降低。同时，热装热送、切分轧制、在线检测和在线热处 理，以及无头轧制等具有国际先进水平的技术得到推广应用。一些科技型 企业也为轧钢设备的更新换代作出了较大的贡献。随着带钢加工工业结构调整步伐的加快，轧机生产技术装备的发 展趋势正在向大坯重、连续化、高精度、高质量方向发展。轧钢板材也正 在向高产化、精度化带钢方向发展，主要表现在以下方面：轧机生产厂在改进轧前工艺、增加热装热送、推广采用步进式坯 料加热炉、蓄热式燃烧技术，采用无头轧制技术方面取得了良好的效果。企业要生产优质带板钢材，首先要生产优质带钢，因而广泛采取大吨位转 炉，增加炉外精炼，降低成本等措施。自拱坯的企业多采用热装热送工艺， 以降低产品热耗。 上世纪 90 年代初建设的连续轧钢设备， 多采用步进底式 加热炉；上世纪 90 年代中期以后建设的坯料加热炉多采用步进式加热炉， 此种加热炉步距可调，钢坯加热更均匀。同时，在车间的钢坯加热中，蓄 热式燃烧技术也得到了广泛应用。轧钢生产装备采用了多种机型。无牌坊机架、悬臂式机架、双模 块轧机、三辊高精度减定径轧机等技术装备都得到较好的发展。无牌坊机 架式属于小型轧机的中、精轧机组，特点是可靠性高，轴向、径向钢度高， 对实施低温轧制有利。悬臂式轧机适用于作为小型材的初轧机架，该轧机 具有固定的轧制线，易于更换辊环孔型、导位和维护，适用于多品种轧制 工艺。减定径机是上世纪 90 年代摩根公司开发的，由 2 台减径机、 2 台定 径机架与 1 套组合变速箱传动系统组成。该轧机的特点是采用小压下量轧 制，能确保产品尺寸的精度，可实施低温控轧工艺。三辊高精度轧机也叫 “COCKS ”轧机，是一种具有三根传动轴和三个轧辊的轧机。它可轧制优 质带钢。该机型包括由 3 或 5 个机架组成的连轧机组， 既可用于热连轧机， 也可用于冷连轧机，其可低温轧制板材，也可轧制小棒材，是一种以轧代 拔生产高精度带钢的理想设备。第 1 章 轧机的概述1.1 轧机的用途及其发展1.1.1 轧机的用途 轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。但一般所说的 轧机往往仅指主要设备。1.1.2 轧机的发展现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化 ,产品质量高 ,消耗低60 年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热 轧机、厚板轧机、高速线材轧机、 H 型材轧机和连轧管机组等性能更加完 善，并出现了轧制速度高达每秒钟 115 米的线材轧机、全连续式带材冷轧 机、 5500 毫米宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。轧机 用的原料单重增大，液压 AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试 手段越来越完善，轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧、控制轧制等 新轧制方法，及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的 轧机都在发展。1.2 轧机的结构及原理分析轧机的主要设备有工作机座和传动装置两部分组成。1.2.1 轧机的工作机座的介绍工作机座 :由轧辊、轧辊轴承、机架、轨做、轧辊调整装置、上轧辊平 衡装置和换辊装置等组成。轧辊:是使金属塑性变形的部件。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。轧机机架: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。轧机轨座: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。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。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。为提高作业率，要求轧机换辊迅速、方便。换辊方式有 C形钩、套筒、 小车和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作，而整机架 换辊需有两套机架，此法多用于小的轧机。小车换辊适合大的轧机，有利 于自动化。目前，轧机上均采用快速自动换辊装置，换一次轧辊只需58 分钟。1.2.2 轧机传动装置及其他装置的介绍传动装置 :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。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。起重运输设备 :吊车、运输车、辊道和移送机等。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，油、水、酸的回收，以及环境保护。第 2 章 电动机的选择2.1 电动机的设计参数原有轧机的电 动机为 Y132M1-6 ，查设计手册 ，此型号额定 功率为 4KW，电流为9.40A，转速为960r/min，接法，电压为380V。此次设计的轧机为实际生产所用，要求连续单向运转，载荷平稳，空载起动，大批量生产，三班制工作。轧辊转矩T = 22344Nmm，轧辊工作速度v = 3m/s，轧辊直径 D = 360mm。2.1.1 电动机的输出功率电动机的输出功率p =o 耳总其中耳为传动装置的总效率，它包括两对齿轮传动，两个联轴器传动和七对滚动轴承传动耳=耳 2Xq 2Xq 7总 齿轮 联轴器 轴承= 0.792 X 0.972 X 0.997= 0.862.1.2 电动机所需的工作功率=159.24 /min60v 60 X3X103n =w 兀D兀x 360T.nw 995022344 x 159.249950= 372.56kW电动机的输出功p 作37256 456.57 kW0 q 0.86总有机械手册确定电动机的额定功率 P =475 kW ed2.2 电动机的选择额定功率相同的同类型电动机，由 3000r/min 、1500 r/min 、1000 r/min 和 735r/min 四种转速，电动机的转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格 低，但传动装置的传动比大，从而使传动专职的结构尺寸增大，成本提高， 选择低转速的电动机则相反。因此本设计选择 JBQ1510-8 型三相异步电动机，功率为 475KW ，50赫兹，额定转速为735 /，采用行星接法，绝缘等级为 B级。min第 3 章 轧辊的选择3.1 轧辊的介绍及材料的选用3.1.1 轧辊的结构与特点0 320型轧辊的结构如图3-1所示，每个轧辊都有辊身，辊颈及轧辊头 三部分组成。轧辊辊身的安排及尺寸决定于轧制的工艺要求，辊颈的两端 有扁头断面的辊头，辊颈以传递扭矩，辊颈安装在轴承上，并通过轴承座 和压下装置把轧制力传给机架。图 3-1 0 320 轧机轧辊3.1.2 轧辊的材料及选用在生产实践，对各种轧机的轧辊均已确定了较合适的材料，在选择轧 辊材料时，处应考虑轧辊的工作要求与特点外，还要根据轧辊常见的破坏 形式和破坏原因，按轧辊材料的标准来选择合适的材质。锻钢轧辊的综合机械性能好，但加工困难，价格也高，中小型轧机很 少采用。而在轧制的后几道中对轧辊要求较好的耐磨性，一般选用铸铁轧 辊。球墨铸铁轧辊价格便宜，耐磨且有较高的强度适合在横列式轧机上使 用。又因为本轧机对成品的几何形状及尺寸公差要求严格，对轧辊要求有 较高的表面强度和耐磨性，一般选用冷硬普通铸铁轧辊，材料选用 40Cr3.2 轧辊的结构设计及尺寸的确定一般来说工作辊颈较小时，轧辊的扭转角度会影响钢板的质量，为了 保证轧辊的扭转角度，在选择轧辊直径时，应同时考虑辊身长度的影响。3.2 .1 轧辊的长度及辊身轧辊的辊身长度与轧辊直径之比 -=2.54.0d那么丄=1307 = 3.63 符合要求d 360因此轧辊的直径 d=360mm 辊身长度 l=1307mm3.2.2 确定各段的直径及长度轧辊辊颈装滚动轴承，其尺寸一般取为d = (0.5 0.6)d0其中d -辊颈的长度，d-轧辊直径0由于d上装有圆柱滚子轴承，其尺寸为 190X260X168，考虑到倒角4及装卸时的方便取 l = 165 mm d = 190mm44d上装有深沟球轴承，其尺寸 180x259x523其上与轴承座相接触，其尺寸l二l + L+m+e3 轴承L为轴承座侧盖的宽度，其尺寸为 L = 5 + c + c + (3 - 8)mm12c c 的最小值根据螺栓直径查手册可得，上式 m 的尺寸不宜太短，12以免拧紧固定螺钉时轴承盖歪斜，一般取m ee 可根据轴承外径查表可得，因此l =52+15+13+10=93mm3d =180mm3轧辊的轴头用万向接轴传动时，轧辊传动端应做成扁头，其尺寸应该与万向接轴的叉头尺寸相配合d = D- (5 - 15)mm1 W min式中D -重车后的最小工作辊直径，重车率为 5%7%W minDW min一 COS a )Ah-绝对压下量，a -允许咬入角，对热轧钢板取18。22。 因此d =180-（ 515）=165175mm1取 d = 170mml = 130mm11因轧辊一般呈梯度，考虑到强度刚度和装卸时的情况取 d =195mml =67mm55d = 290mm l = 50mm663.2.3 轧辊的强度校核 绘制轧辊的受力简图：如图 3-2（a） 计算支承反力：受力简图如图 3-2 （b） 水平方向：受两个力 F = F 大小相等，方向相反 h1h 2垂直方向：Fv1=5.88x105N厂 p 120000 x 9.8F =v222一（a 一 x） 一 F X + M = 0V 2kM = p（a 一 x） + F xkv 2=120000 x9.8x（650-325 ）+ 5.88 x105 x325=7.644 x 108 Nmm弯矩图如图3-2（c）,合成弯矩图如图3-2（d）查手册得冷硬铸铁的强度极限为a = 400Mpab许用应力为a许用 =80Mpa通常对于轧辊只需找出其断面应力进行比较，找出危险截面，通常对 辊身只计算弯曲应力，对辊颈则计算弯曲和扭转应力，传动端轴头只计算 扭转弯曲应力的计算：有图可知轧制力 p 所在断面上的弯矩力为M = F x = 5.88 x 105 x 325 = 1.911 x 108Nmmwv 2扭矩图如图3-2 (e),最终扭矩图如图3-2 (f) 弯曲应力为：1.911X 108-0.1 X 3603沁 40Mpa c = 80Mpa许用Mcww -0.1 x d 3式中 d= 计算断面处的轧辊直径因此符合要求轴颈弯曲应力和扭转应力的计算：轴颈上弯曲应力由最大支反力决定M = RC k式中R-最大支反力C- 压下螺 丝中 心 线 到轴 身 边 缘的 距 离 ，取 为 轴 颈长 度 的 一半190M = 5.88 x 105 x沁 5.586x 107 NmmN2轴颈危险截面的弯曲应力c和扭转应力T分别为=76Mpac许用_ M=5.586 x 1070.1 d 30.1 x 19031=80Mpa符合要求M5.586 x107N =0.2 d0.2 x19031= 74Mpa c= 80Mpa许用符合要求（a）轧辊受力简图（b）垂直方向受力简图（c）弯矩图（d ）合成弯矩图（e ）转矩图（f）最终弯矩图图 3-2320 轧机轧辊受力图3.3 轧辊的使用与维护3.3.1 辊的使用与检查1. 辊在使用前，应注意辊和辊上零件固连要可靠；辊和辊上有相当移 动和转动零件的间隙要适当；辊颈润滑应符合要求，润滑不当是辊颈非正 常磨损的重要原因。2. 辊在使用中，应避免突加、突减负荷或超荷，尤其对新配滑动轴瓦 和使用已久的辊更应注意，以防疲劳断裂和弯曲扭转。3. 在机器大修或中修时，通常应检查轧辊有无裂纹、弯曲、扭曲及辊 颈磨损等。如不合要求应修复和更换。3.3.2 辊的维修1. 辊弯曲变形的校正辊的变形过大时， 可冷压校正或局部火焰加热校正。 校正是的支撑部 位应正确，尤其应注意不要使辊拐角处因校正而产生应力集中。2. 辊颈磨损的修复 通常先用磨削加工消除辊的集合形状误差，然后金属喷镀或刷镀，严 重时可堆焊或镶套修理，镶套时套与辊为过盈配合。第 4 章 轴承与轴承座的设计4.1 轴承的选择4.1.1 轴承的介绍轴承是支撑轴颈的部件，有时也用来支撑轴上的回转零件，如行星轮 系的星系轮和带传动中的张紧轮等。根据轴承中摩擦性质的不同，轴承壳分为滑动摩擦轴承（滑动轴承） 和滚动摩擦轴承（滚动轴承） 。4.1.2 轧机中轴承的选用热带轧钢中轴承一般有开式胶木瓦和滚动轴承两种。开式胶木瓦具有 较小的摩擦系数和较高的耐磨性，并且用水润滑时具有足够的承载能力， 但弹性变形大对产品精度要求较高的大、中、小型以及线材。已采用滚动 轴承。320 轧机的轧辊具有重载、高温的特点，所有要才采用的轴承能够承 受很大的载荷，有良好的润滑和冷却作用，摩擦系数小、刚性好。因此， 轧辊采用滚动轴承。目前，轧机上常采用的滚动轴承型式是四列圆锥滚柱轴承及球面圆锥 滚柱轴承，因为这类轴承不仅能承受很大的径向载荷，同时可承受一定的 轴向载荷。因此 320 轧机的轧辊上采用四列圆锥滚柱轴承。4.2 轴承寿命计算对轴承 1：Fr1 = Fv22 + FH22=/11940.2862 + 10419.0862=15847.012N Fa _ 33265.834 _ 2 1e 石15847.012 .6由文献1查得。轴承1的计算系数e二0.44, 丫2二2.3，基本额定 载荷Cr = 895/KN，所以：Pr 1 = XFr 1 + Y 2Fa=0.67 x 15847.012 + 2.3 x 33265.834=87128.912N轴承 1 的寿命：Lh1 =ft106 (Cr )60n Pr1106( 895000 严60 x 1000 87128.912 38965h1624天式中：ft温度系数，由前面的计算可知蜗杆工作时散热良好，工作温度小于80C，由文献1查得ft = 1 ；8寿命指数，对滚子轴承 = 10/3。对轴承2：Fr2 = FV 12 + FH12= e. Fa _ 33265.834瓦 _ 10592.238由文献1查得，轴承2的计算系数e = 0.37，丫2 = 2.7，基本额定 载荷Cr = 448/KN，所以：Pr 2 = XFr 2 + Y 2Fa=0.67 x 10592.238 + 2.7 x 33265.834=96914.551N轴承 2 的寿命：Lh2 =106 ( Cr)e60n Pr2106448000 、垃()360 x 1000 96914.5512728h 114天由于轧机的工作形式为大批量生产，每轧制一批刚才只需调整一次轧 辊间隙，侧压系统的利用率不高，故滚动轴承的寿命合格。4.3 轴承座的分析0 320轧机轴承座位与一门型架，考虑到调整轧件厚度的需要，轴承座在机架窗口应能上下移动，故其配合一般取；为防止轧辊的轴向窜动, c 4考虑到换辊的方便，换辊端的轴承座装有固定挡板。传动端的轴承座做成 游动的，这样轧辊可以自由的热膨胀，而且当轧辊断裂时，轴承座可以在 窗口自由滑，以避免轴承座零件的顺坏。另外考虑换辊的方便，也应把轴 向固定装置设置在换辊端。轴承座的材料常用 ZG45，并且轧辊轴承座应具有自动调位的功能， 轴颈与滚动轴承内圈配合采用基孔制，为了拆装方便一般采用动配合。为 了防止相当运动，必须采用轴向压紧装置，它是通过锁紧螺母将止推轴套 压紧在轴承内圈的侧面。这样的结构可以使轧辊转动时，轴颈和轴承内圈 一起转动。轴承外圈与轴承座的配合为基轴制，同样为何便于拆装，一般 取动配合。轴承座上设有调整环，其作用是保证一定的轴向间隙，以避免轴承滚 动体卡住的现象，并使四列锥柱受力均匀。用轴承端盖把轴承的外圈沿轴 向固定，而轴承的内圈用锁紧螺母通过止推轴承压紧。螺母拧在带螺纹的 半环上，半环则以销钉固在轴颈的环形槽中。当拧紧螺母时，止推轴套压 紧轴承内圈。轴承的润滑是通过轴承座上的钻孔和调整环上的孔进行的，为了防止 周颈生锈并考虑到轴承内圈可能稍微转动，故对轴颈也进行润滑。为了保证轴承的密封性，在轴身一端用保护套、胶质密封圈、防尘环等零件密封。在轴头一端也有密封圈，密封圈是用耐油橡胶制成的。第5章蜗杆传动的设计5.1蜗杆传动的介绍5.1.1蜗杆传动的类型蜗杆传动时用于传递交错轴见的回转运动和动力，通常两轴交错角E = 90。主要由蜗杆蜗轮组成。按照蜗杆分度曲面形状的不同，蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动（图5-1a ）、 环面蜗杆传动（图5-1b ）和锥面杆传动（图5-1c ）。圆柱蜗杆传动又包括 普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。其中普通圆柱蜗杆传动根据 不同的齿廓曲线又可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆和锥 面包络蜗杆等四种。a）圆柱蜗杆传动b）环面蜗杆传动图5-1蜗杆传动的类型c）锥面杆传动5.1.2 蜗杆传动的特点与齿轮相比，蜗杆传动主要优点是：1. 传动平稳，噪音低。2. 结构紧凑，传动比大。在动力传动中，单级传动的传动比大i =880 分度机构中，传动比可达 1000。3. 当蜗杆导程角很小时，能实现反行程自锁，用于某些手动的简单起 重设备中，可防止起吊的重物因自重下坠。4. 但传动效率低，发热量大。故封闭式传动长期连续工作时必须考虑 散热问题。5. 传递功率较小，通常不超过 50kW 。6. 蜗轮齿圈常需要贵重的青铜制造，成本较高。5.2 蜗杆传动的结构及尺寸的确定已知：蜗杆的输入功率 P二7.5kW，转速n二1440/，传动比i = 40要11min求使用寿命 5 年，每年工作 900 小时，每天工作 24 小时，载荷平稳，单向 工作。5.2.1 选择材料根据蜗杆传动的失效特点， 蜗杆副材料不但具有足够的强度， 而 且还应具有良好的减磨性。蜗杆采用 40Cr ，表面淬火 4555HBC轮轮圈采用 ZCuSn10P1 ，金属模锻造5.2.2 确定许用应力N二107时蜗轮材料的许用接触应力6H LH查文献表12-7得6=220 n 2mm 2N二106时 蜗轮材料的许用弯曲应力b f LF查文献 表12-7得b f = 70 / 2mm 2V 的初估值：s查文献图12-13得 V =7ss滑动系数影响系数 Z ：vs查文献1图 12-14 得Zvs =0.87 （浸油润滑）蜗杆的转速 n ：2n 1440t _ 40-=36/.mm应力循环系数 N ：LN =60n jL = 60x 36xlx5x900x 24 二 2.33xl08 L2 H接触强度应力系数 Z ：N查文献1图 12-15 得Z =0.8N弯曲强度寿命系数 Y ：N查文献1图 12-15 得Y =0.66N许用接触应力b ：Hb = b Z Z =220 x 0.87 x 0.8 NHH vs Nmm2=153.12 nmm 2许用弯曲应力 b ：Fb = b Y = 70 x 0.66 nFNmm2=46.2 Nmm 25.2.3 按接触疲劳强度设计载荷系数K=11.4取 K=1.2初估蜗杆的传动效率耳耳=(100-3.5 霞)%=( 100-3.5 f40)% 0.78确定蜗杆的头数 Z1查文献1表12-2 得Z =11蜗轮齿数 Z2Z = Z i =1x40 = 4021蜗轮转矩 TPin7.5x40x0.84 ATT -9550t = 9550xNm = 417.8Nm2n14401 确定模数 m 蜗杆m2d ( 1550 )KT = (1550) x 1.2x 417.8 q 4072mm2q J 2153.12x40H2查文献 1表 12-1 得 取 m=10 d = 80mm1查文献1表 12-4，按 i =40 m =10 d = 80mm1 确定蜗杆传动的基本参数a=240 z = 1 z = 40 x = 0.51 2 25.2.4 求蜗轮圆周速度并校核效率d = mz = 10 x 40 = 400mm22蜗轮分度圆导程角 Y ：80 =7 8z m1x10Y = arctan t = arctan1实际传动比 izi = 2 z1蜗轮的实际转速n：2nn =2 i= 36 r40min蜗轮的圆周速度v：2皿= 0.75 m60 x1000sV =22260 x 1000滑动速度v：s兀 x 80 x 144060 x 1000cos Y60 x 1000 x cos78 = 6.02 化啮合效率n:1tan7o8tan Y1= tan(X + p ) = tan(78+111) = 0.88v查文献 表12-10得 p二1。11v搅油效率耳:2耳=0.94 0.992取n二0952轴承效率n :3n = 0.98 0.993取 n =0.983蜗杆传动效率耳：耳二耳耳耳二 0.88 x 0.95 x 0.98 二 0.821135.2.5 校核蜗轮齿面接触强度 材料弹性系数 ZEZE =155J/ 2K =1A查文献1表 12-8 得使用系数 K ：A查文献1表 12-9 得运载系数 K ：由于 v2 = 0.75mS 3叹,K =1 1.1 取 K =1VV载荷系数K:K B =1（载荷平稳）蜗轮的实际转矩 T21440T 二 9550红二 9550 7.5 X 40X 0.82 二 1631.14Nm2n2滑动速度形象系数 Z ：vs查文献1图12-14 得Z =0.88vs 许用接触应力b ：Hb = b Z Z =220x 0.88x 0.8 = 154.88 N/h h vs nmm 2校核蜗轮齿面接触强度：9400d d 21 2K K Kp =155A V；9400 x1631.1480 x 40021482C H=154.8825.2.6 校核热平衡初估散热面积 AA 二0.33（盒）0.75 二0.33 3（戳m 2=1.52 m2周围空气温度t取t =32 C00散热系数 K由 K=14 17.5 W；m C）取 K=17热平衡校核1000P（_）+1 =1000 3 7.5 3 （1-0.82） CKA0KA= 83.5OC 85OC5.2.7 计算蜗杆传动的主要尺寸尺寸中心距 蜗杆分度圆直径a = 240mmd = 80 mm1蜗杆齿顶圆直径 da1d = d + 2 h * m = 80 + 2 313 8 = 96mma11 a蜗杆齿根圆直径 d ：f1d = d 一 2m（h* + c*） = 60mmf 11导程角 yy 二 7。8”蜗杆轴向齿距pa1p =k m = 31mmal蜗杆齿宽b :1b = 2m jz +1 = 108.4mm取 b = 109 mm1d = 400mm蜗轮分度圆直径d :蜗轮喉圆直径 d ：a2D = D + 2H = D + 2m(h*a + x ) = 408mma 2 2a22a 2蜗轮齿根圆直径 d ： f2D = D - 2h = D - 2m(h* - x + C*) = 380mm f 22 f 2 2a 2蜗杆齿顶圆直径 D ：取 D = 417 mmt2取 b = 70mm2t2D D + 1.5m = 420mmt 2a2蜗轮齿宽 b ：2b 0.75D = 72mm2a 1蜗轮齿顶圆弧半径 R ：a2Ra2D= m2= 32 mm蜗轮螺旋角0卩=Y= 7。85.3 蜗杆传动的安装与维护5.3.1 蜗杆传动的润滑蜗杆传动一般采用油润滑，常用油润滑牌号为 N220 、N320 、N460 或 N680 号蜗轮油。 为提高抗胶合和磨损的能力， 蜗杆传动通常选用粘度较大 的润滑油，润滑油的粘度及润滑方法见表 5-2表 5-2 蜗杆传动润滑油粘度及润滑方法滑动速度v/ (msi)12.55101015152525工作条件重载重载中载-粘度100068032022015010068润滑方法浸油润滑浸油或喷油润滑压力喷油润滑5.3.2 蜗轮蜗杆的安装调整在蜗杆传动中，蜗杆中心线应为于中间平面上，蜗杆与蜗轮的中心距 应准确。装盘时，应仔细蜗轮的轴向位置，否则难于正确啮合，齿面会在 短时间内磨损。对于单向运转的蜗杆传动，可调整蜗轮的距离，使蜗杆和 蜗轮在偏出于啮出（蜗杆旋出的方向）一侧接触，以利于在啮合入口处造 成油楔，易于形成油膜润滑。5.3.3 蜗杆传动的跑合和试运行蜗杆传动装配后必须经跑合，以使齿面接触良好。跑合时采用低速运 转，逐步加载至额定载荷，跑合 1 5h 。若发现我刚齿面上粘有青铜，应立 即停车，有细砂纸打去，在继续跑合。跑合好后，应清洗全部零件，换新 润滑油，并应将此时蜗轮相对于蜗杆的轴向位置打上记号，便于以后装拆 时配对和调整到位。新机试车时，先空转运转，然后逐步加载至额定载荷， 观察齿面啮合、轴承密封及温升等情况。第 6 章 压下装置与机架的设计6.1 压下装置轧机的压下装置，也称为上辊调整装置，它的作用是调整上轧辊的位 置，保证给定每道次的压下量。6.1.1 压下装置的概念和分类轧辊的压下装置的轧机上一个重要的部件，主要用来调整轧辊在机架 中的相对位置，用以保证获得所要求的压下量，精确的轧件尺寸、形状以 及正常的轧制条件。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有密切关 系。热带轧机压下装置分为手动压下、电动压下和液压压下三大类。6.1.2 320轧机压下装置的分析0 320轧机上有两种压下装置，轧机的压下速度为 3.0mS。两种压下转正可以同时调整，也可以在脱开电磁离合器后进行单独压下调整。轧机的压下装置采用双电机驱动的原因是：电动机飞轮力矩小，相应 的启动、制动时间段，故可缩短压下调整时间。压下螺丝是通过二级压下齿轮、一级球面蜗杆蜗轮减速箱来传动的。 压下螺丝上端为花键轴连接，这种连接方式接触面积大，相应的单位压力 小。磨损量小、间隙小、易于保证调整精度。压下螺丝的下端枢轴做成凹 球面形状的，这是为了便于轴承座的自动调位。0320轧机由于压下螺丝的螺距过小及润滑不良等原因，现场呈多次出 现压下螺丝与螺母咬死的现象，这时上辊不能移动，电机无法启动，轧机 不能正常工作。原设计是用蜗轮减速箱中的润滑油润滑压下螺丝和螺母， 为了改善润滑条件，后改为压下螺母底部通压力油进行润滑避免了压下螺 丝与螺母咬死的事故。6.2 机架的选择轧机机架是工作机座的重要部件，轧辊轴承及轧辊调整装置等都安装 在机座上，机架要承受轧制力必须有足够的强度和刚度。6.2.1 机架的用途和分类机架是轧钢机机座的重要部件，它用来安装轧辊、轧辊轴承座、轧辊 调整装置及导位装置等工作机座中全部零件，并承受全部轧制力，因而机 架要有足够的强度和刚度。由于机架重量大，制造较复杂，一般安全系数 取 n=23 ，并作为永久使用不更换的零件进行设计。轧机的机架一般分为开口式机架和闭口式机架。6.2.2 机架的选用大、中型轧机采用开口式机架，因为开口式机架换辊较方便，打开上 横梁，即可用起重机把轧辊调走，故一般用在换辊次数较频繁的横列式型 钢轧机上。而小型和线性轧机则采用闭口式机架。闭口式机架包括左、右立柱及 上下横梁的一整体铸件，其优点是具有较好的强度和刚度。常用轧制压力 较大或对扎件尺寸较严格的轧机上，如初轧机、钢板轧机和冷轧机。这种 形式的机架换辊不方便，换辊时，轧辊是沿着其轴线方向从机架窗口中抽 出或装入，这种轧机一般都设有专用的换辊装置。机架的材料通常采用 ZG35 。浇注后必须进行实效处理，消除铸造内 应力，同时还必须进行探伤，保证没有缩孔、裂纹等缺陷。结论本次0 320二辊轧机的设计，综合运用了我四年来所学专业课的理论知 识，是对自己所学知识的一次总结与运用。它使我在课题研究方面的能力 得到了提高。通过对 0320 二辊轧机的设计，我对于有关电动机的选择、轴承的选取 与校核、轧辊的结构设计以及蜗杆传动的设计有了新的认识，对今后工作 可能遇到的问题大有益处。设计的重点在于理论知识的运用，设计出来的轧机力求结构简单，便 于维修。此次设计，由于压下装置及轧辊的尺寸对于轧件的厚度有直接影响， 故要对其做出重点设计，以提高产品质量和生产效率，以提高经济效益。本次设计中改进的压下装置，如果能建立更为全面、更专业的设计分 析，应用于生产，可大大减少工人的工作量，同时也更精确，提高了工作 效率，也提高了产品质量。谢辞此次毕业设计是在 XXX 老师的指导和同学的通力协作下完成的。首 先感谢张老师在设计中给予的指导与帮助，张老师在设计过程中始终严格 要求我们按时完成各个阶段的设计任务，并进行跟踪指导，且在设计过程 中给我们提出了许多宝贵的意见，使我们能够顺利完成本次设计。同时我 还要感谢我的同组人员在设计中提供的帮助，通过此次设计，使我深刻理 解到个人力量的渺小和团队协作的强大力量，只有在一个紧密团结的团队 中，才可以做到工作效率的最高，才能做到最快完成任务 ,才能使每个人的 知识得到最大发挥。此次毕业设计的时间短， 任务重，尤其缺乏理论知识在实践中的应用， 再加上个人的能力有限，在设计中难免有考虑不周之处，还有望于实际调 试中不断完善自己。这将会是我今后努力和学习的方向，力求完善自己。最后，在此向在本次设计中给我提供帮助的 XXX 老师和同学们表示 感谢！参考文献1 张建中 . 机械设计基础 M. 高等教育出版社， 20072 孙桓，陈作模 . 机械原理 M. 高教出版社， 20053 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 第七版 . 高教出版社， 20054 梁俊友，李洪波 . CAD 工程设计 M. 远方出版社5 文庆明. 轧钢机械 M. 化学工业出版社， 20046 曾志新 ，吕 明. 机械 制造 技术 基础 M. 武汉 理工 大学 出版社 ， 20047 赵明生，单平，朱梦周 . 机械工程师手册 M. 第二版 . 机械工业 出版社8 杨晓辉 . 简明机械实用手册 M. 科学出版社， 20069 郭艺俊，左宝山，张桂艺 . 机械设计便览 M. 天津科学技术出版 社10 陈心昭，权义鲁 .现代实用机械设计手上册 M. 机械工业出版社， 200611 邓昭铭，张莹 . 机械设计基础 M. 第二版 . 科学出版社， 200512 陆玉，何在洲，童延伟 . 机械设计课程设计 M. 第 3 版. 机械设 计出版社13 钟毅芳，吴昌林，唐增宝 .机械设计 M. 第二版.华中科技大学出 版社， 200314 董刚，李建功，潘凤章 .机械设计 M. 机械类 .第二版 .机械工业出版 社.15 李秀珍，曲玉峰 . 机械设计基础 M .少学时 .第三版 . 机械工业出版 社， 200016 张莹.机械设计基础 M. 下册.机械工业出版社， 1997.717 王昆,何小柏,汪信远.机械设计基础课程设计M.高等教育出版社， 199618 公制、美制和英制螺纹标准手册编委会 . 公制、美制和英制螺 纹标准手册 M. 第二版 .中国标准出版社， 2006Magnetic clutchAbstract:This paper describes four areas from the existing single-screw machine layout and structure, and put out the advantages and disadvantages of the list, because of the compressor plant single-screw machine tools and machine tool external Security information, the above introduction there is inevitably one-sided and wrong, and are therefore single-screw compressor for the production of reference works.First, introduce the layout of machine toolsDecide the size of the compressor displacement of the stars round, screw diameter, mesh size and the size of the center distance, so different in diameter screw, machine tool spindle and the rotary center are also different. To meet the processing of different diameter screw, single screw Currently the layout of machine tools in general there are several options.The first is: machine tool rotary tool spindle center and the center distance for the fixedMachine tool rotary tool spindle center and the center distance for the fixed, can not adjust the center distance. Processing of several of the screw diameter on the center distance required several different specifications of the machine. Advantages: simple structure of the machine.Disadvantage: each machine can only process a specification of the screw, when the market on a certa