冷连轧机组预开卷设备整体设计1700 毕业设计

XX 学院 毕业设计论文题 目 1700 冷连轧机组预开卷设备的设计学院名称 机 电 系指导教师职 称 教 授班 级 机 械 061学 号 20064410118学生姓名 2012 年 5 月 28 日 1700 冷连轧机组预开卷设备的设计摘要：随着国家工业技术的快速发展，对钢铁材料的需要量变得越来越大，作为钢铁材料的重要组成部分板材、带材，在其需要量迅猛增加的同时，对产品的质量也要求越来越高。板、带材的生产在整个轧材生产中所占的比例日趋增大。开卷机用来开启成卷带材，它是酸洗、冷轧以及精整等机组所必须的设备，广泛适用于机械、车辆、金属制品家用电器、钢构、装饰等行业。作为开卷机的一种，预开卷设备常用于对于后续工序有时间要求的冷连轧机组、恒速运转机组。本论文对 1700 冷连轧机组预开卷设备进行了整体设计，包括其中重要设备直头机、压带机设计，以及电机、减速器、心轴、齿轮等重要的机械零部件设计，简述了该预开卷机设备的试车方法、注意事项及经济评价。关键词： 预开卷机，直头机，系统设计 1700 cold rolling pre unwinding equipment designAbstract：With the national industrial technology rapid development the demand ofiron and steel materials become more and more large as the important part of steelsheet strip in the required amount increases rapidly at the same time on the quality ofthe products are also increasingly high demand. Plate strip production in the wholerolling production in proportion to increase with each passing day. The uncoiler is usedto open the coiled strip pickling cold rolling it is as well as the finishing and setnecessary equipment widely used in machinery vehicles metal products householdappliances steel decoration and other industries. As a kind of uncoiler the uncoilingapparatus used for subsequent process time required for cold rolling mill constantspeed unit. In this paper1700 cold rolling mill for uncoiling device is designed includingthe important equipment straight head machine pressure machine design as well asthe motor speed reducer shaft gear and other important mechanical parts designsummarized the uncoiler equipment test method and points for attention in economicevaluation.Keyword: Pre-unwinding equipment straight head Machine system design 目 录一、 绪论1二、 方案的选择与分析 3三、 压带机 4 3.1 压带机的结构4 3.2 压带机基本参数的确定9 3.3 压带机的设计计算10 3.4 压带机的使用14四、 直头机15 4.1 直头机的结构15 4.2 直头机类型的选择16 4.3 直头机基本参数的确定20 4.4 直头机的设计计算21 4.5 直头机的使用22五、 压带技术与直头技术的应用 23六、 预开卷设备传动部分设计 24 6.1 电机的选择 24 6.2 减速器的设计计算26 6.3 齿轮的设计计算27 6.4 心轴的校核33 6.5 轴的计算简图 38七、 轴承设计计算 41 7.1 轴承参数41 7.2 轴承的寿命计算42八、 润滑方法的选择 42 8.1 减速机润滑方法及润滑油的选择42 8.2 开卷机的润滑43九、 试车方法和对控制的要求 43 9.1 试车要求43 9.2 对控制系统的要求43十、 设备可靠性与经济评价44 10.1 机械设备的有效度44 10.2 投资回收期44总结 45谢辞 46参考文献 47外文翻译 48如需文档图纸资料请联系 QQ719918229 1700 冷连轧机组预开卷设备的设计 一、绪论 随着国家工业技术的快速发展，对钢铁材料的需要量变得越来越大，作为钢铁材料的重要组成部分板材、带材，在其需要量迅猛增加的同时，对产品的质量也要求越来越高。板、带材的生产在整个轧材生产中所占的比例日趋增大。 全连续冷轧机的出现是冷轧生产技术史上的一次革命，它在提高产品产量、质量以及金属收得率的同时，简化了操作过程、减少了人员配备以及降低了能源消耗。而且今后冷轧机的发展仍要提高装备水平，进一步实现连续化和自动化，而且冷轧技术的开发仍需结合上游热轧技术的新发展以及下游酸洗、镀锌和彩色涂层生产技术的新发展加以进行，达到最大限度地降低生产成本和提高产品质量的目的。近几十年来，板、带材轧制设备有了新的发展。轧制技术日趋完善，轧制速度不断提高，卷重显著增大，产品品种越来越多，机械化、自动化程度大大提高，新设备和新结构不断出现。除了直接引进国外新的技术装配外，目前国内许多轧钢设备也将不断采用新技术进行改造、改革、挖潜，进一步提高设备的生产能力。下图 1.0 所示为东莞市金铮自动冲压设备有限公司制造的开卷校平剪切生产线，能将冷轧钢卷板、不锈钢卷板、铝卷板等开卷校平剪切成各种规格的定尺板材。 图 1.0 开卷校平剪切生产线 近几年，冷轧机得到了不断发展，主要表现在其装备水平的提高以及轧制范围的扩大。现将近几年开发的冷轧新技术介绍如下： TKS 轧机是世界上第一套采用 AIO 模块设计的大型冷轧机 TKS 轧机是世界上第一套采用 AIO 模块设计的大型冷轧机。AIOAll-in-One的含意是将轧机机架各个部分纳入一模块，其中包括带排烟装置的机架顶罩，各机架顶上的维修平台以及预先装配好的液压管及电力电缆。由于这种轧机使用的轧辊、轴承及其它的构件仍是标准型号，因而能节省制造成本及时间，并因用标准件、备用件花钱少而从中受益。 TKS 轧机为 5 机架六辊冷连轧机，其最大轧制力为 3.3 万 kN，年设计能力为 210万 t。该轧机所能轧制的钢种是低碳钢和高强度低合金钢，带钢宽度在 10002040mm范围之间，厚度在 0.34mm 之间。该轧机所有机架的工作辊和中间辊都安装有 CVC装置，且在每个工作辊上都安装有用于边部减薄控制EDC的冷却装置，该轧机最后机架上用于辊缝控制调节器的开发远超过简单地轧辊弯曲和轧辊移动技术，其具有以下几种可能的方法控制辊缝：液压压下装置；工作辊和中间辊弯辊系统；连续可变凸度CVC移动技术；锥度辊轴向移动技术；通过轧辊末端内侧切槽或差分冷却进行边部减薄控制EDC；带钢边部加热和液压可膨胀专门凸度SCR支承辊。而且该轧机工作辊和中间辊的换辊已实现全部自动化，对每机架来说，工作辊更换所花时间仅为 3.5min，5 机架同时更换仅需 8min。支撑辊更换属半自动化，所有支撑辊更换所花时间小于 5h。该轧机已于 2000 年底在蒂森克虏伯钢公司贝克尔韦特厂投产运行，并与其现有的酸洗进行匹配。 紧凑式冷轧机-双机架可逆式冷连轧机 为满足年产量通常在 100 万 t 以下小钢厂的需要，开发出紧凑式冷轧机CCM新型双机架可逆?嚼淞郧笆褂玫睦湓绲芸赡媸嚼湓哪瓴拷鑫?3540万 t，串列式冷轧机经济运行的年产量应高达 100 万 t 以上，而新开发的紧凑式冷轧机弥补了上述两种轧机之间产能差距，可满足年产量 8090 万 t 的生产需求。与单架可逆式轧机相比，此紧凑式冷轧机的优势在于提高了产量并降低了停产时间，且一次运转进行两道次轧制；与串列式冷轧机相比，此紧凑式冷轧机的优势在于具有轧制道次灵活性。 该紧凑式冷轧机已于 1998 年在美国动力钢公司投产。主要用于生产扁平材，所生产的冷轧带钢宽度可达 1600mm，厚度达 2.20.4mm。动力钢公司紧凑式冷轧机由以下功能部件组成：轧机入口侧带卷运输设备；带有带卷准备站的开卷机；人口侧 2 号可逆式开卷机；具有相关传动装置的两机架冷轧机；出口侧 1 号可逆式卷取机；出口侧带卷运输设备。 开卷机用来开启成卷带材，它是酸洗、冷轧以及精整等机组所必须的设备。开卷设备按其用途可分为开卷和预开卷两种形式。对于开卷辅助时间没有特殊要求的机组，一般只装设一套开卷设备。对于后续工序有时间要求的冷连轧机组、恒速运转机组，常装设预开卷设备。 压带机作为作为一个稳固夹持设备，相当于工件加工的夹具设备，其在开卷机构中是一个必不可少的部分。由于铝带卷的弹性张力，当铝带卷放在卷筒中心时，在人工开卷时候，铝带因张力影响而散乱，甚至于使铝带与卷筒之间发生松动，对于开卷或者直头都是非常不利的。因此，压带机的设计是整个带铝轧机中的一个非常重要的环节。 直头机的直头过程相当于板材的矫直过程，将圆弧形板带矫直便于进入夹送辊。一卷铝材的头部在粗轧过程中会出现不齐整现象，不利于继续精轧过程，必须对其进行头部的剪切，剪切机就由此而生。在剪切时候必须找出卷带材的头部，所以对铝带材进行直头是必不可少的一个步骤，同压带机一样，都是开卷机与剪切机两部分的中间桥梁部分。 二、方案的选择与分析 开卷机用来开启成卷带材，它是酸洗、冷轧以及精整等机组所必须的设备。首先，叙述预开卷机的工作原理及过程： 图 2.1 工作原理图 图 2.1 为 1700 冷连轧机组的预开卷设备工作原理简图。预开卷机是利用上卷车进行的，由压锟、刮板、直头机、导板、送料锟以及夹钳等组成。当上卷车将一钢卷卷入到开卷机筒以后，上卷车退回接受下一钢卷，并前进到预开卷机的位置。首先压下压锟 1，然后利用上卷车的托锟 8 和压锟 1 转动钢卷，由装设于压锟摆动臂上的带钢头部探测锟 9 发现带钢头部位置，转动钢卷，使钢带头部经刮板 2 进入三锟直头机（由 ，过桥导板 6，直到夹钳夹住。待上一钢卷开卷完了，送料锟的上件号 3、4 及 5 组成）锟压下，松开夹钳和压锟，收回刮板，并将刮板、直头机横向移至传动侧，过桥导板分别向两侧退回。此时，带钢下落，然后由上卷车将这一钢卷送到开卷机并装入卷筒上，则预开卷操作结束。 以铝带件为例，讲述铝带件的预开卷过程： 图 2.2 工作原理图 1 双圆柱涨缩开卷机；2 铝材车行走机构；3 铝卷车本体；4 铝卷车升降缸；5 铝卷车行走机构电动机；6 废料箱；7 剥捆带机；8 液压缸；9 碎边剪；10 夹送辊；11 压杆；12 圆盘（砂轮）；13 刮刀装置；14 压辊；15 探测辊；16 开 卷刀；17 三辊矫直机； 18 带铝支持器；19 夹送辊； 20 带铝夹钳装置 带材在进行酸洗、冷轧、剪切等工序时，往往在机组头部设有开卷直头设备，把带铝头部“展”“平”。为了保证机组连续生产，提高机组生产率。近年来，在冷轧机组头部设有预开卷设备。工作原理如图 2.2 所示。它由步进梁、铝卷车、剥捆带机、刮板直头机、压辊、带头探测辊、三辊矫直机、带铝夹持器及带铝夹钳设备等。 热轧卷经酸洗后吊到与轧制线相垂直的步进梁上。步进梁可以将铝卷步进式地运到轧制中心线上去。在最后一个步进动作中，借助于光电装置和行程发生器测定铝宽度，使铝卷自动落到铝卷车 3 上。铝卷车在光电管控制下，由升降液压缸 4 动作下降，使它处于剥捆带机 7 前面，而剥捆带机设在轧制中心线上。接着剥捆带机 7 由刮刀装置 13、压杆 11、夹送辊 10、碎边剪 9 等部分组成。 刮刀装置 13 上装有切割捆带的圆盘（砂轮）12。碎边剪 9 由电动机带动旋转，而刮刀装置 13 还可以借助于液压缸沿带材宽度方向移动。压杆 11 借助于液压缸操作，用来压住捆扎带不使它在切割时崩开。夹送辊 10 将被切断的困扎带送至碎边剪 9，把捆扎带剪切成短块。这些短块通过溜槽落到废料箱 6 中去，废料箱 6 由人工拉?觥顺觯辆沓?3 降到入料高度，同时它依靠电动机 5 驱动的行走机构 2 沿着轧制方向送至入料位置。带头探测辊 15 借助于液压缸动作，使它落到铝卷上之后，铝卷作与轧制方向相反的方向旋转。当带头探测辊 15 测到带卷的头部时，把带铝头部定位在压辊 14 与开卷刀 16 摆动。带铝头部在铝卷车 3 上的传动辊带动下，送到三辊矫直机 17。一个上矫直辊为被动，靠液压缸动作升降；二个下矫直辊为传动辊，由电动机驱动。从三辊矫直机 17 出来的带铝，经过按带铝宽度调节好的支持器 18，使带铝在水平面上运行。将准备好的带铝前段夹持，并引至通过夹送辊 19。当带铝头部碰上挡板后，被夹钳设备 20 夹住。此后，开卷刀 16 借助于液压缸动作缩回及摆动下降。压辊14 借助于液压缸动作抬起于铝卷脱离接触。此时，矫直机 17 下矫直辊、开卷刀 16 一起借助于液压缸向传动侧方向动作，离开带铝运行范围。铝卷车 3 将铝卷驶向双圆柱胀缩开卷机 1，将铝卷装入双圆柱头开卷机的圆柱头上，这就是预开卷。 轧延机械是以轧机为主体，将金属坯料轧延成材的成套设备。轧机是直接轧延金属的主机，它利用旋转的轧辊辗压坯料，使金属按规定的要求产生塑性变形。 图 2.3 轧延原理 轧延是生产率最高、成本最低的金属成形方法，适用于轧延横断面相同或有周期性变化的条状或板状材料；特殊轧机可轧制机械零件或其毛坯以及某些非金属材料。轧延主要有热轧和冷轧两种方式。热轧是在轧件加热的条件下进行轧延，以降低轧延压力；冷轧是在室温下进行，可使轧件得到很高的形状尺寸精度和表面光洁度，并可改善轧件的机械性能。 轧延机械的发展注重节能、成材率、质量、品种等综合经济指针的提高。发达国家致力于现有轧机的更新和改造，新建的大型轧机有减少的趋势，生产新型材料的中小型轧机将得到进一步的发展。连铸机将取代初轧机，并进行直接轧制。线材和棒材的无头轧制技术的发展，使小方坯连铸机与连轧机组成一体。带铝冷轧机的发展方向是无头全连续轧制。 连续式轧机由几个机座纵向排列，机座数等于轧制道次数，轧件同时在几个机座中轧制。轧辊的转速须相互匹配，因而调整较困难，不便经常改变轧件的规格，但随着控制系统的不断改进，这一缺点已被克服。连续轧制的速度快，生产率和机械化、自动化的水平都很高。现代化的钢坯轧机、线材轧机和带材轧机都采用这种布置形式，本设计也采用此种形式设计。 三、 压带机 铝带卷材卷绕在卷筒上，卷筒由于可以由液压活塞的作用控制其缩径和胀径，故可以使卷材与卷筒之间不发生滑动，有利于对卷材进行后续操作。带铝卷料吊装入开卷机上卷小车上，小车运行至开卷机处，小车将带卷举起两开卷机锥头夹持住带卷，压带机压住带卷，防止因为卷带的弹性力使卷带松散，为后续的直头工作做好准备。3.1 第一节 压带机的结构 图 3.1 压带机 1 液压缸；2 -液压缸；3 探测辊；4 压辊；5 带卷 带卷 5 被卷筒胀径后构成一个整体，带头探测辊 3 借助于液压缸 2 动作，使它落到钢卷 5 上之后，钢卷旋转方向与轧制方向相反。液压缸 1 的动作调节通过铰链进行压辊 4 压带操作，其压带力大小由因带卷 5 的弹性张力和压辊 4 与铝材的摩擦系数决定。3.2 压带机基本参数的确定 精整机组开卷张力的选用，与机组尾部卷取张力一样，应该十分慎重。不合适的开卷张力，会影响到精整机组正常生产。一般开卷张力为 T0bh式中 b 带材宽度，毫米； h 带材厚度，毫米； 0 单位张力，兆帕。在机组头部一般可以取036。在设计计算时，上述单位张力0 还可以经验公式计算 0ks式中 s 带铝材屈服极限，兆帕； k 张力系数，此处取 0.04。 一般在开卷机上进行压带操作，设有压辊，用来压紧带材增加制动力矩，有利于正常开卷。有时还把压滚作成驱动的，这样对开卷引料也有一定的好处。 压辊压紧力 P 可按下式确定 PRsinM 弹塑 M 弹塑 P R sin a 式中 R 带卷半径，毫米； 开卷角，度； M 弹塑 带材在压辊压紧力作用下， 牛 带材所产生弹塑弯曲力距值， 毫米。其值可按下式确定 1 2 12 （3h2- h1 ）bs 式中 h1 带材横截面上弹性区部分高度， 即 h12Rs /E，毫米 h 带材厚度，毫米； s 带材屈服限，兆帕； b 带材宽度，毫米； E 带材弹性模量，兆帕； R 带卷半径，毫米。 图 3.2 压带机压辊压紧力计算简图 卷材抗拉强度：300650 N/mm2 屈服强度： 355 N/mm2 延伸率：38 卷材最大理论张力：5200 N 卷材最大重量：20.3 吨 卷材最大外径：1950 mm 卷材最小外径：1400 mm 卷材宽度：8001750 mm 卷材厚度： 0.2 6 mm 送卷?敌凶咚俣龋?0200 mm/s 卷材线速度： 0200 mm/s 电机型式：交流变频 从机械设计手册中查到钢带材料与硬橡胶的磨擦系数 0.25。3.3 压带机的设计计算在压带机中，图 3.3 为图 3.1 结构示意图 图 3.3 压带机结构示意图图 带卷 5 被卷筒胀径后构成一个整体，带头探测辊 3 借助于液压缸 2 动作，使它落到钢卷 5 上之后，钢卷旋转方向与轧制方向相反。液压缸 1 的动作调节通过铰链进行压辊 4 压带操作，其压带力大小由由压辊设备部分的重力和液压缸 1 通过铰链传动的力矩转换而定。液压缸 1 的选择必须要求其能和压辊设备一起压住卷材，还要能在直头设备和剪切设备操作完毕后拉起压辊，使压辊和卷材脱离。由给定参数知卷材最大理论张力T5200 牛，压紧力 P 产生的摩擦力 f 必须与最大理论张力 T 相等， fPT所以，PT/5200/0.2520800 牛，由于压紧力 P 由压辊及其相关设备和液压缸 1 共同提供，故首先要设计出压辊后，再根据压辊重量选择合适的液压缸。压带机压辊装置设计成双成的空心压辊，其设计结构图如下： 图 3.4 压带机压辊装置两端采用焊接技术对其进行焊接处理，卷筒的焊缝和连接螺栓的许用应力在设计中可以参照卷筒的母材料的许用应力或者参照结构设计规范选取，详细见下表：表 3.1 焊缝和连接螺栓的许用应力（单位为 MPa） 工 况 Q235（2040mm） 16Mn（2040mm） 对接：拉压 155 230 剪 95 140.