1250HC轧机主传动设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1250机主传动设计 摘 要 本次设计为 机主传动结构。轧钢机主传动系统主要由电机、齿轮座、联轴器及机架组成。本次设计是对 括电动机、联轴器及机架，通过计算轧制力能参数并进行零件强度校核分析来完成设计内容。 使设计方案能够达到使用要求，并且合理可行，然后进行轧制力能参数的计算，并根据算出的结果来选择电动机并进行校核、计算，同时对其中的主要零部件，如轧辊、连接轴、传动轴、等进行强度计算，保证了使用的安全性与可靠性，最后对润滑方式进行了简单分析，对经济性也进行了 分析。 考虑到造价问题，电动机选用造价低廉的高速交流电动机。在设计的过程中，我们要考虑到实用性、制造的难度、经济因素以及实际生产中所遇到的问题。齿轮机座：用于将转矩传递给工作辊，设计采用两个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面上排成一排，被装于密闭的箱体内。联轴器：将电机与齿轮座安全连接的连接轴。主联轴器一般采用梅花接轴联轴器。 关键词 ： 轧机；轧辊； 主传动系统；电动机；齿轮座 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 f f 1250 to hc of is of is on hc of of to So of to is be in to as of to of of of a on is of ac In of we in to to in in a in of a in 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1. 绪论 . 1 题背景和目的 . 1 内外发展情况 . 1 题研究的主要内容 . 2 2. 总体方案设计 . 4 钢机主传动装置的类型 . 4 机座轧钢机 . 4 机座轧钢机主传动类型 . 4 案对比与选择 . 4 零部件类型选择的确定 . 5 机 . 5 轮座 . 6 轴器 . 6 辊轴承选择 . 6 3. 轧制力能参数的计算 . 7 制力的计算 . 7 计参数 . 7 辊主要尺寸的选择 . 7 制力的计算 . 8 辊力矩的计算 . 10 4. 主电机容量选择 . 14 选电机 . 14 电机力矩 . 15 机的校核 . 16 5. 轧辊计算及强度校核 . 17 作辊强度校核 . 18 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 承辊强度校核 . 19 作辊与支承辊间的接触应力校核 . 20 核最大正应力 . 20 核轧辊内最大切应力 . 21 核轧辊内最大反复切应力 . 22 6. 轧辊轴承的选择 . 23 承选择 . 23 命计算 . 23 7. 齿轮座齿轮的设计与强度计算 . 25 轮座齿轮的确定 . 25 齿面接触强度设 计 . 25 齿根弯曲强度设计 . 28 何尺寸计算 . 30 8. 联接轴的强度计算 . 31 口式扁头的强度计算 . 31 头的强度计算 . 33 体强度计算 . 33 向接轴的许用应力 . 34 9. 润滑方式的选择 . 35 滑方式的类型 . 35 机常用润滑系统简介 . 35 部分润滑方式的选择 . 37 10. 环保性及经济分析 . 38 设备的环保分析 . 38 设备可靠性分析 . 38 设备经济性分析 . 39 结 论 . 错误 !未定义书签。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 致 谢 . 41 参考文献 . 42 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 1 页 1 . 绪论 题背景和目的 在现在飞速发展的社 会里，钢铁已经成为全球广泛应用所需要的主要材料。而钢铁工业为了满足当今人们的广大需要，目前所引用先进的轧钢机械和轧制技术，并不断地创新和发展。对于冷轧机构也有了相应的变化，随着冷轧机的发展，各种冷轧机都有优缺点。而对于钢铁通常有轧制板带材外形尺寸的质量通常有两大指标 :一是厚度精度 (厚度公差 )，二是平直度 (板形 )。厚度精度即包括纵向厚度和横向厚度。由于已广泛应用的液压压下和板厚自动控制 (术日趋完善，致使轧出的带钢纵向厚差越来越小，即纵向厚度精度越来越高，已能满足用户要求。相对来说，横向厚度精度和板形 的影响因素更为复杂，理论尚不成熟。特别是近年来对薄而宽的带材的需求量增加，用户对横向厚度精度和板形质量的要求更严。因而解决横向厚度精度及形板形的问题是冷轧生产中的一大难题。为了设计出能够增强扳形控制能力的冷轧机来提高钢铁轧制效果，最终达到提高轧制生产效率的目的。通过对市场上现有的轧机进行比较和分析， 机就是为了能够增强板型控制能力而研制的。 内外发展情况 机全名为日立中心凸度高度控制轧机 (该机型是日立公司于 1972 年研究开发的轧机，两年后 正式投入工业化应用。由于它的中间辊可轴向移动，因此具有良好的板型控制能力。其主要结构特点是：在支撑辊和工作辊之间加入一对能够沿着轧辊轴向相对移动的中间辊，通过中间辊的相对移动来改变轧制压力在带钢方向上的分布，加上工作辊的正负弯辊作用，对改善带钢板形起到了明显的效果。由于 中间辊，可以消除普通四辊冷轧机无法克服的辊间有害接触部分。与四辊轧机相比，该冷轧机既是一台四辊轧机，又是一台六辊 机，具有以下优点： (1)由于工作辊的辊径较小，可增加道次压下量。也就是说对轧制同一厚度的成品可增加来料厚度或减少 轧制道次，节约了能源，提高了生产效率。 (2)中间辊的轴向移动与工作辊的正负弯辊相配合，对各种不同轧制规格的热轧钢卷的实际板形可获得最佳的轧制辊缝。提高了调节板型的能力，可获得最佳扳形高质量带材。（ 3）工作辊辊形采用圆柱形，不仅减少了轧辊的备用量，简化了轧辊管理，而且也减少了轧辊的磨削量，节约了轧辊。更重要的是当改变轧制计划时不需要更换轧辊，节约了换辊时间，提高了机组作业率。辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 2 页 （ 4）减少了带钢的边部减薄，减少边裂，因此断带少，切边少，提高了成材率。（ 5）保留了液压压下的高精度四辊可逆式冷轧机的优点，能适应产品规 格大范围变动。 第一台 辊轧机安装在日本日立研究所，轧机尺寸为 100/ 130/ 300 x 400毫米，这台轧机试验成功后两年，即 1974 年，日本新日铁八惜厂改装了一台单机架可逆式 辊轧机，尺寸为 400/ 530/ 1420 x 1420 毫米，用于冷轧碳钢。以后， 连轧和热连轧等领域，轧制品种由轧钢扩大到轧制有色金属，成为近十年来发展最快，建立台数最多的新型板带轧机。至 1983 年统计 :已投产了各类 机共 73 台， 1984 年，尚有 10 台正在制造、安装中。它具有 普通四辊冷轧机不能达到的性能和优点，首先在日本得到广泛使用，继而受到全世界的瞩目，它和氧气转炉炼钢、精炼、连铸并列为推动钢铁技术进步的 3 大技术，除日本各大钢铁公司均已采用外，美国、联邦德国、加拿大、瑞典、巴西、墨西哥和南朝鲜等国也有引进。其中德国比较重视钢铁工业的可持续发展，制定了一些标准和计划。决定开发新钢种新的制造设备提高劳动生产率和成材率。目前可以认为， 辊轧机是板带轧机改造和新建的主要新机型，版形自动控制，自由规程轧制，高精度，多参数在线综合测试等，提高劳动生产率和成材率及连续化。同时回收并利用 副产品，控制废气体的排量，非常节能与环保。其优点正被人们所认识，因此在迅速发展中。 而我国已经拥有现代化四辊及六辊冷轧机 108 台，其机组设备布置齐全，生产能力可达到 2100kt/a，二辊冷轧机约 3020 台，生产力可达到 450kt/a，总计冷轧板带生产力可达 2550kt/a，到 2005 年底，我国四辊轧机的生产能力为 2120kt/a，二辊轧机为 380kt/计冷轧板带生产能力为 3500kt/a。同时， 2006 年我国建立冷轧厂生产线有2 条，四辊及六辊单机架不可逆式冷轧机有 13 台，可达到总生产力为 1750kt/a 。我国已经达到机组设备布置紧凑，总体功能齐全，机器自动化程度提高，轧制速度加快，可实现上卸卷的自动化操作，是操作强度得到了降低，提高了成品率，很具有竞争力。机组国产化的程度也得到提高，对于设备的维修也更加方便。虽然和国外相比应有一些差距，但轧制速度也得到了提高，单机产的最初 a 提高但现在的 40kt/a。同时，国内的设备维修也越来越经济，产品更具竞争力。 题研究的主要内容 本课题的主要研究内容是通过对已知轧制参数的分析，对轧辊主要尺寸进行确定，计算轧制力来确定轧制力矩，然后进一步 选择主电机容量，设计轧辊并对轧辊的强度进辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 3 页 行校核，进而对轧辊轴承的选择，设计齿轮中齿轮的传动与万向连接轴的选择设计，再对机架的设计以及校核，还有润滑方法的选择和经济分析。 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 4 页 2. 总体方案设计 钢机主传动装置的类型 由于轧钢机型式和工作制度不同，轧钢机主传动装置也有不同的类型。 机座轧钢机 有的轧钢机是将电动机的运动和力矩通过电动机联结轴节、减速机、主联轴节、齿轮座、联结轴而传给轧辊。还有的轧钢机将电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联结轴而直接传给轧辊，两 个轧辊由各自的电动机单独驱动。还有一种将电动机的运动和力矩是通过主联轴节、齿轮座、联结轴而传给轧辊。 机座轧钢机主传动类型 多机座轧机一般是不可逆式轧机，往往采用集体驱动，由一台电动机通过减速机和齿轮座传动若干架工作机座的轧辊。 案对比与选择 图 体传动方案一 . 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 5 页 图 体 传动方案二 1 2 3 4 5传动方案一： 方案一和方案二比较 更能 提高 电动机的运动，力矩都是通过齿轮座，联结轴传给轧辊的，齿轮座则可以平均分配转矩，使两辊的驱动同步，既转速相同，而方向相反，这样就可以实现两辊启动、制动同步，这样可以提高带钢表面的质量。而且使用单电机启动，所需的设备数量少、结构紧凑，并且占地面积小，便于维修。 传动方案二：两个电机分别带动两个轧辊，提供的动力大，而两个电机的容量需求小，但不能实现两个轧辊同时驱 动、启停，而且传动不太平稳，导致轧件的表面质量比较差，不能保证板型。而且使用双电机启动，所需设备数量比较多，成本高，结构也不紧凑，并且占地面积大，不方便维修。 综上所述，选择方案一 。 零部件类型选择的确定 机 本方案采用直流电动机。 直流电动机优点有：启动力矩大，平稳，电器特性好，操作方便，在一定范围内可以无级变速。 在轧钢机上，电动机工作较为繁重，要求调速范围也比较宽。轧件在轧制时，在低速咬入轧件后，再加速到轧制速度，要求电动机有较大过载能力。 当主传动采用大型交流电动机时，需增设一套微 调装置以便于换辊，而且交流电机需要变频调速造价高。直流电机调速方便，造价低 。综上所述选择直流主电机。 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 6 页 轮座 当工作机座的轧辊由一个电动机带动是，一般采用齿轮座将电动机或减速机传来的运动和力矩分配给两个或三个轧辊。本方案选择高立柱式齿轮座箱体，拆装方便，箱体刚性和密封性好，不易漏油，工作稳定性可靠。 轴器 轧钢机齿轮座，减速器和电动机的运动和力矩，都是通过联轴器传递给轧辊的。在轧钢机中常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴等。确定连接轴类型主要根据轧辊调整量、联 轴允许倾角和传递扭矩等因素有关。万向接轴的允许倾角较大传递扭矩也较大，梅花接轴和联合接轴允许倾角较小一般用于轧辊调整量不大的轧机，齿式接轴倾角较小但在高速下运转平稳可靠一般用于轧辊调整量不大速度较高的轧机。 本次 设计的 用倾角比较大的滑块式万向接轴 。 辊轴承选择 热带钢连轧机采用的轴承，主要有滚动轴承和液体摩擦轴承。滚动轴承摩擦系数小、工作可靠、安装拆卸方便，广泛用于四辊轧机的工作辊上 。本设计采用 四列圆锥滚子轴承，因为这种轴承可承受轴向以不需采用推力轴承。为了便于换辊，轴承在轴颈上和轴承座内 均采用动配合 (由于配合较松，为防止对辊颈的磨损，要求辊颈硬度为236。同时应保证配合表面经常有润滑油。 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 7 页 3. 轧制力能参数的计算 制力的计算 计参数 材质： 20A 钢； 原料宽度 B=1100重： 16t；轧制速度 v=12m/s； 轧前厚度： ；轧后厚度： ；压下量 : ； 后张力： 60000 ；前张力： 80001 。 辊主要尺寸的选择 1、工作辊及支承辊辊身长度选择 L=a ( 式中 : L 辊身长度， 所轧钢板最大宽度， 100 a 视钢板宽度而定，当 001200， a=100 代入式 ( L= 1200虑到其他原料尺寸及工作辊和支承辊关系，工作辊辊身长度取 250中间辊辊身长度取 300支承辊辊身长度取 200 2、工作辊和中间辊以及支承辊参数选择 (1) 机轧辊直径的选取 减少工作辊直径可采用大压下量，但工作辊直径过小，对大压下量也有不利的一面，因此，存在着最佳工作辊直径。 径影响带钢的扳形，通常工作辊直径为 ： B 式中： 工作辊直径（ B 带钢宽度 选取 00 中间辊（ 径对带钢板影响较小，故其选择范围较宽。在选择中间辊直径时应考虑使用后在当工作辊用，故应应比工作辊直径大些。所以选择 400 支撑辊（ 承受轧制负荷，一般按轧制负荷的要求选择，也可以参考四辊轧机支撑辊的直径选择。 L/选择主要取决于工艺条件。当轧件较厚时，由于要求要较大的工作辊直径，辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 8 页 故选较小的 L/值。 200/(500取 00 对于六辊轧机，为减少轧制力，尽量使工作辊 直径小些。但工作辊最小直径受辊颈和轴头的扭转强度和轧件咬人条件的限制。轧辊的工作直径 满足： h(式中 ： 最大咬入角，由文献 1可知最大咬入角 =35； h 压下量， 代入式 ( (知工作辊直径满足咬入条件。 3、轧 辊辊颈尺寸 d 的确定 使用滚动轴承时，由于轴承外较大，辊颈尺寸不能过大，一般选： d=( 1d =(300=150165d =（ 400=200220mm d 3=（ 800=600640虑轴颈和轴头的扭转强度因素，取 1d =1602d =200d 3=600 制力的计算 冷轧钢板采用 斯通公式 计算 k m *) m （ 式中 ： 平均单位压力， m 考虑轧辊弹性压扁接触弧加长对单位压力的影响系数； k 金属变形阻力， *m 水平张应力 。 由文献 1可得计算 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 9 页 0 ( 压下率 %000100 h 0 %1 0 00201 h 所以由文献 1， 图 2知： 800 101 所以 0 01 6 0 0 0000 M P 0 01 8 0 0111 M P 3 0* (求压力增加系数： (C 常数， 对于钢轧辊： 106 6 0 0 33(轧制前后轧件的平均高度： 2 10 (接触弧水平投影长度： l = (由文献 1， 表 2 4取摩擦系数 所以： 1 0 0 2 ( 22 mh (辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 10 页 3 2 9( (2 310 (查文献 1， 图 2 25得： 所以： M P 4 2 9(1)( 考虑轧辊弹性压扁后的接触弧长度 ,l m (m 1100 所 以轧制力 , (辊力矩的计算 1、 六辊轧机轧制工作辊受力分析 工作辊驱动六辊轧机轧辊受力见图 文献 1得计算轧制力公式如下 Z+ (a (c (1 (辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 11 页 图 工作辊传动六辊轧机轧辊受力图 式中 驱动一个工作辊力距， Nm； 轧辊上的轧制力矩， Nm； 轧辊轴承处摩擦力矩， Nm； 支承辊对工作辊的反力 对工作辊的力矩， Nm； P 轧制力， a 轧制力力臂， R 支承辊对工作辊的反力， c 反力 R 对工作辊的力臂， F 工作辊轴承处反力， 1、 2 工作辊和中间辊轧辊轴承处摩擦圆半径。 1=21 2=22 (式中 工作辊和支承辊轴颈直径 轧辊轴承摩擦系数，由文献 1知 = 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 12 页 代入式 (据得 1=0.6 2= 2、 力臂计算 (1) 计算 a 由文献 1可知 ()( 0 5 4 3 (当01 时： 3301 0 0 01 8 0 0 0a r c s i r c s i n P (r c s i r c s i DD e式中 前后张力对轧制力作用点及前后张力大小有关； 工作辊与中间辊连心线与垂直线夹角； e 工作辊轴线相对于支承辊轴线偏移距一般 e=510 e=5 （ 2） 计算 c 由文献 1可知 4 49 9 9 8 0 4 3)c o s ( (c= i D( = a r c s (式中： 轧辊连心线与反力 R 的夹角； M R 力在工作 辊与支承辊接触处偏离一滚动摩擦力臂的距离，m= m=0. 代入式 (据得 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 13 页 = ， = ， c= (3) 计算各道次轧制力矩 由文献 1可知 in)s ()( 611 f ()( 2 3 4 0 5 11 = )(式中 ： 驱动两个工作辊总传动力矩。 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 14 页 4. 主电机容量选择 初选电机 由文献 1可知 ： )(9550 1 k (式中： 1n 工作辊转数 r/ m 6 26060 11 (v 轧制速度； 总传动效率 电机额定力矩 ： 550式中 ： N 最大轧制功率， 初选电机额定静力矩， kNm； 初选电机功率， 初选电机转速， r/ 由文献 2知 ； ； 主电机到轧辊之间的传动效率 : %滚动万联 (代入式 ( )( 8 5% 5 0 2 3 19 5 5 0 1 k 初选电机功率 200电机型号 90L，电机转速 60r/ 代入式 (据得 ： m 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 15 页 电机力矩 主电机上的力矩由四部分组即 M 21式中 ： 主电机力矩， kNm； 轧辊上的轧制力矩， kNm； 附加摩擦力矩，即轧制时由于轧制力作用 于轧辊轴承、传动机构及其它转动件中的摩擦而产生的附加力矩， kNm； 空转力矩，即当轧机空转时，由于各转动件的重量产生的摩擦力矩及其他阻力距， kNm； 动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件或减速所引起的惯性力所产生的力矩， kNm； 各转动零件推算到主电机轴上的附加力矩， kNm； i 电动极和轧辊之间的传动比，此设计方案电机直接驱动轧辊， i=1； 1、 计算 空转力矩 (代入数据得 m 2、 计算 摩擦力矩 力矩 文献 1可知 ： 1 (k 1(代入式 （ 得 ： 1 4 5 N M M MM k o (式中 ： 推算到电动机轴上的总静力矩， N m。 平稳运转时动力矩 0， 所以 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 16 页 机的校核 根据以上计算选定电机 型号 90L，功率 2200速 760r/ 由文献 1 式中 静负荷图上的最大力矩， Nm； K 电动机过载系数， 由文献 1知 不可逆电动机 K = D= m 代入式 (据得 K= 4 4 5m a 足设计要求。 辽宁科技大学本科毕业生设计（论文） 购买设计文档后加 费领取图纸 第 17 页 5. 轧辊计算及强度校核 总的来说，轧辊的破坏决定于各种应力（其中包括弯曲应力、扭转应力、接触应力，由于分布不均或交替变化引起的温度应力以及轧辊制造过程中形成的残余应力等）的综合影响。具体来说，轧辊的破坏可能由下列三方面原因造成： （ 1）轧辊的形状设计不合理或设计强度不够。 （ 2）轧辊的材质、热处理或加工工艺不合要求。 （ 3）轧辊在生产过程中使用不合理。由此可见，为防止轧辊破坏，应从设计、制造和使用等诸方面去努力。在设计时，通常要按工艺给定的