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1、摘 要 摘 要 摘要：設計的軋鋼機為3003型鋼軋鋼機，軋輥的直徑為300 mm。軋鋼機主要用來軋制小型線材，采用三輥式工作機座。軋鋼機的主要設備由原動機，傳動裝置和執(zhí)行機構三個基本部分組成。采用的配置方式為電動機→減速器→齒輪機座→軋機。 原動機采用造價較底的高速交流主電機。減速器選取二級標準減速器。考慮到軋制負荷很不均勻，為了均衡電機負荷，減少電機的容量，在減速機和電動機之間加有飛輪。齒輪機座用途是傳遞轉矩給工作輥，設計采用三個直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密閉的箱體內而主聯軸器采用梅花接軸聯軸器。 關鍵詞：軋鋼機；軋輥；工作機座

2、 Abstract The Designation Of There Rolling Wire Rod Mill Rolling mill designed for 300 x 3 payments rolling mill, roller diameter of 300 mm. Rolling mill for rolling mainly to small wire rod, a three roller-working machine Block. Rolling mill equipment is a major component of the m

3、ainframe out. Rolling mill is the former mainframe is motivated transmission devices and the three basic components of the implementing agencies. Allocation method used for electric motors -- slowdown plane -- plus seat -- rolling mill. The roller to the irreversible and rotational speed, the origi

4、nal motivation for the introduction of a more rapid exchange of the costs of Electrical. Taking into account the rolling load is uneven, to balance electrical loads and reduce the electrical capacity slowdown in the increase between a flywheel and electric motors. Flywheel design and installation of

5、 electric motors in decelerator between its role in the adoption roller and roller idling, a mobile storage device in a balanced transmission loads; gear seat : its purpose is to transmit torque to the work revolve, the equivalent diameter cylindrical design used three words plus people lined up in

6、the vertical plane, packed in sealed .Shaft coupling : in the Block reducer and gear is used between security company axle vehicles. Keywords: Rolling mill; gear seat; flywheel. II 目錄 目 錄 摘 要 I Abstract I 1 緒論 1 1.1研究背景與意義 1 1.2本課題在國內外的研究現狀 1 1.2.1 國外相應機器的研究狀況 2 1.2.2國內相應機器的研

7、究狀 2 1.3線材軋鋼機的用途及工作原理 2 1.3.1線材軋鋼機的用途 3 1.3.2線材軋鋼機的工作原理 3 2 軋制力和軋制力矩的計算 5 2.1軋制平均單位壓力的確定 5 2.2軋制總壓力的確定 7 2.3軋制力矩的確定 8 2.4電機的選擇 8 3飛輪的設計 9 3.1飛輪力矩的確定 9 3.2飛輪強度的校核 11 4 減速器的選擇 12 4.1 傳動比的計算 12 4.2標準二級圓柱齒輪減速器的選擇 12 5 齒輪機座的設計 13 5.1 齒輪機座的類型和結構 13 5.2

8、齒輪的設計 14 5.2.1齒輪節(jié)圓的直徑 14 5.2.2模數、齒數、齒寬、齒傾角 14 5.2.3計算力矩的確定 15 5.3 齒輪的材料和加工制造 15 5.4 齒輪軸和滑動軸承 15 5.5 齒輪機座的總述 16 6 軋鋼機工作機座的設計 17 6.1工作機座的選擇 17 6.2 軋輥與軋輥軸承的選擇 18 6.2.1軋輥的類型.結構與參數 18 6.2.2軋輥軸承

9、 20 6.3 軋輥調整裝置的設計 20 6.4 機架的設計 23 6.5 機架強度的校核 24 7 孔型的設計 26 8 經濟分析 29 8.1 市場現狀 29 8.2 初步可行性研究 29 9 專題設計 30 9.1 確定毛坯的鑄造形式 30 9.2 基準的選擇及工藝路線的擬定 30 9.3 工藝方案的確定 31 9.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 29 結論 38 參考資料 39 致謝 40 IV 10 1 緒論 1.1研究背景與意義 軋鋼就是用軋機對鋼坯進行壓力加工，獲得

10、需要的形狀規(guī)格和性能的過程。軋機主要由幾組軋輥構成，軋輥是一對轉動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。在再結晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結晶溫度以下的軋制稱為冷軋。我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。 我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在機架軋機上同時軋制，大大提高了生產效率和質量。我國粗鋼產量位居世界第一。國內十大鋼鐵企業(yè)年產粗鋼均在1000萬噸以上。近來鋼鐵重組進入快

11、車道，比如寶鋼控股的廣東鋼鐵集團，山東濟鋼、萊鋼為主組建的山東鋼鐵集團，還有河北鋼鐵集團等。然而我國鋼材質量遇到瓶頸，軋鋼行業(yè)必須走高端路線，造船業(yè)和汽車制造業(yè)、建筑業(yè)的興旺，給軋鋼行業(yè)帶來機遇，但是礦石的漲價給我國軋鋼行業(yè)帶來新的困境。 國內軋鋼行業(yè)要真正做大做強，必須不斷對鋼坯質量、加熱、輥型控制、卷取能力、酸洗等系列環(huán)節(jié)加強。另外，做重型機械的一重、二重、上重、太重等必須奮起，探索高精軋鋼設備。國內寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼設計院，東大、北科大等院校軋鋼研究機構亦要多加強與鋼鐵集團的聯合開發(fā)。 隨著我國軋制加工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國軋制加工設備也經歷了一個自主開發(fā)－引進－學習借鑒－國產化的往

12、復循環(huán)過程。經過近20年的探索和創(chuàng)新，截至目前，我國自行設計和制造的軋機在低速、窄規(guī)格方面已經接近或達到國際先進水平，高速軋制設備、寬幅軋機、單機架雙卷取鋁帶熱軋機、熱連軋機方面的開發(fā)研制也呈現良好的態(tài)勢。伴隨著市場需求的不斷增長和變化，近年來，我國軋制加工設備市場出現了多樣化的要求，正在逐步向高精化、寬幅化、高速化以及高技術和連續(xù)軋制的方向。隨著我國軋制工業(yè)近年來的加速發(fā)展，軋制機的需求已越來越多，軋制領域發(fā)展前景廣闊。改革開放三十年來軋制工業(yè)在我國工業(yè)建設方面做出了突出的貢獻，這同時也加速了軋制機的快速發(fā)展。冷連軋技術是國際鋼鐵行業(yè)公認的技術密集、難度極大的生產工藝，是中國鋼鐵企業(yè)在引進全

13、套生產線時花費最多的環(huán)節(jié)。 1.2本課題在國內外的研究現狀 1.2.1國外相應機器的研究狀況 據說在14世紀歐洲就有軋機，但有記載的是1480年意大利人達芬奇 (Leonardo da Vinci) 設計出軋機的草圖。1553年法國人布律列爾 (Brulier) 軋制出金和銀板材，用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時和英國相繼出現軋機。1728年英國設計出生產圓棒材用的軋機。英國于1766年又設計出了串行式小型軋機，19世紀中葉，第一臺可逆式板材軋機在英國投產，并軋出了船用鐵板。1848年德國發(fā)明了萬能式軋機，1853年美國開始使用三輥式的型材軋機，并采用蒸汽機傳動的升降臺從而實現了機

14、械化生產。接著美國出現了勞特式軋機。并于1859年建造了第一臺連軋機。萬能式型材軋機是在1872年出現的，20世紀初制成半連續(xù)式帶鋼軋機，它由兩架三輥粗軋機和五架四輥精軋機組成形。 軋機發(fā)展到21世紀的今天，已采用了一整套先進的自動化生產控制系統(tǒng)，全線生產過程和操作監(jiān)控均由計算機控制其主要特點： (1)網絡化快速通訊； (2)系統(tǒng)響應速度快； (3)傳動設備動態(tài)、靜態(tài)精度高； (4)軋件跟蹤、定位準確； (5)軟件編制可靠性高等。 1.2.2國內相應機器的研究狀況 目前，我國自主設計和研制的加工設備，從整體上看與國際先進水平相比還有很大的差距，但某些技術正在追趕世界先進水平。洛

15、陽有色金屬加工設計研究院正在開發(fā)的2400mm式鋁帶熱軋機、2500mm六輥冷軋機、2000mm鋁箔軋機、高速鋁箔軋機以及銅帶精軋機等一批具有世界先進水平的軋機正在設計和制造之中。 這批軋機的設計特點和當今世界軋機的發(fā)展趨勢相一致，已經成為我國銅鋁加工設備研制的一個亮點，現化工業(yè)的發(fā)展對材料的精度要求日益提高，產品的高精度就需要設備朝高精度方向發(fā)展；出于對產品質量和產量的考慮，以及軋制技術的日漸成熟，軋機的幅面迅速擴大，比如用于包裝袋的鋁箔的寬度需求已達到1800mm以上，對寬幅鋁箔的需求量正呈高速增長態(tài)勢。生產的機器都已達到甚至超過國外一些國家的相應產品 1.3三輥線材軋鋼機的用途及

16、工作原理 1.3.1 三輥線材軋鋼機的用途 軋鋼機形式有兩種：冷軋與熱軋，熱軋主要用于開坯，兼生產一部形鋼，這種軋機的型號有630-650型軋機，500-550型軋機、650中型軋機與2300中板軋機等，冷軋主要用于終級軋制，軋帶鋼的產品很多，具有代表性的冷軋板帶鋼產品金屬鍍層薄板（包括鍍錫板、鍍鋅板等）、深沖板（以汽車鋼板最多）、電工硅鋼板、不銹鋼和涂層鋼板?，F也促使冷軋機的裝備技術和控制技術向更高的方向發(fā)展。型號有1400mmNKW、1250mmHC單輥可逆式軋機，1150mm二十輥冷軋機。 設計的軋鋼機為3003軋鋼機，軋輥的直徑為300mm，軋鋼機主要用來為軋制小型線材。25—5

17、0毫米的圓鋼，20—40毫米的方鋼，螺紋鋼等。 其結構的特點為： （1）采用三輥式工作機座，主電機不可逆轉，中上輥與中下輥交替過鋼，實現多道次的軋制。 （2）由于軋輥的轉向和轉速不可逆轉，可采用造價較底的高速交流主電機在傳動裝置中裝有減速機和齒輪機座?？紤]到第一機座軋件較短，軋制次數較多，負荷很不均勻，為了均衡電機負荷，減少電機的容量，在減速機和電動機之間加有飛輪。 （3）多數300型鋼軋機要求既開坯又軋件，具有一機多能的特性，因此，軋機急需要較強的能力，又需要較強的剛度，而且由于經常需要更換品種，在軋機結構上需考慮換輥方便。 （4）為了便于換輥，三個機座的軋輥都采用梅花接軸連接。

18、 1.3.2三輥線材軋鋼機的工作原理 軋鋼機的主要設備是由一個或數個主機列組成的。軋鋼機的主機列是由原動機，傳動裝置和執(zhí)行機構三個基本部分組成的。 （1）原動機：采用異步電動機，軋鋼機的電動機的形式的選擇與軋鋼機的工作制度有著緊密的聯系。設計的軋鋼機是軋制速度不需要調節(jié)的不可逆式軋鋼機，采用異步電動機。異步電動機主要用在有劇烈尖峰負荷的軋機上，為了減少電動機的容量，有時裝有飛輪，異步電動機投資費用較底，在小形軋鋼機上很適合。 （2）傳動裝置：聯軸器：聯軸器包括電機聯軸器和主聯軸器，電機聯軸器用來連接電動機與減速器的主動齒輪軸；而主聯軸器則用來連接減速器與機輪機座的傳動軸，既自減速器將轉矩

19、傳至齒輪機座的主動齒輪。 減速器：在軋鋼機中減速器的作用將電動機較高的轉速變成軋機所需的轉速，因而可以在主傳動中選用價格較底的高速電動機。確定是否采用減速器的一個重要條件，就是比較減速器及其摩擦損耗的費用是否低于低速電機的與高速電機的之間的差價，一般情況下，當電機的轉速小于200—250轉/分才采用減速器。 飛輪：設計的是一個飛輪裝置在減速器的小齒輪軸上。它的作用是在通過軋輥與軋輥空轉時，作動蓄能器以均衡傳動負荷；既軋輥空轉時，飛輪加速，積蓄能量；而軋件通過時，飛輪減速。放出能量，幫助軋制。 齒輪機座：其用途是傳遞轉矩給工作輥，設計采用三個直徑相等的圓柱形人字齒輪在垂直面排成一排，裝在密

20、閉的箱體內。 （3）執(zhí)行機構：工作機座為軋鋼機的執(zhí)行機構，它由軋輥及其軸承軋輥的調整機構和上軋輥的平衡機構，引導軋件進入軋輥用的導向裝置構成。 （4）三輥線材軋鋼機的工作制度：一般中小形軋鋼機的工作制度可以分為：不可逆式的，可逆式的與帶張力軋制等幾種方式 設計采用不可逆軋機的工作制度，在這種工作制度下，每個軋輥的方向不變軋輥的轉速為不可變的。 三輥軋鋼機 二輥軋鋼機 圖1 軋機的工作制度 本次設計的三輥線材軋鋼機的總體

21、布局結構如下：主電機，傳動機械，工作機座。 設計中的傳動裝置由齒輪機座，減速器，聯軸器，接軸組成，在電機與減速器之間用飛輪連接，在齒輪機座與減速器之間是用飛輪連接。在齒輪機座與減速器用安全聯軸器。工作機座為兩個三輥工作機座和一個二輥工作機座，總體結構如圖： 圖 2 軋鋼機總裝圖 1主電機 2聯軸器3減速器4安全聯軸器5齒輪機座6梅花萬向接軸聯 軸器 7工作機座8梅花接軸 2軋制壓力和軋制力矩的計算 在驗算軋機的強度、挖掘軋機的潛力和設計新的軋機時，軋機的尺寸、傳動的功率和允許的壓下規(guī)程均取決于軋制壓力的大

22、小與方向。在設計新的軋機時，為了零件的強度和選擇電動機的功率，就必須知道軋機在一定軋制條件下的軋制壓力、軋制力矩和軋制功率。 2.1軋制平均單位壓力的確定 在軋制的過程中，軋件在軋輥間承受軋制壓力的作用而發(fā)生塑性變性，由于軋件塑性變形時的體積不變。因此變形區(qū)的軋件在垂之方向上產生壓扁，在軋件方向上產生延伸，大量的實驗資料證實，開坯，型鋼，線材軋機的軋制壓力，采用愛克隆德公式計算與實測結果比較接近。 愛克隆德公式的適用范圍：軋制溫度高于800度，軋制材質為炭鋼，軋制速度不大于20米/秒。 在愛克隆德的公式中，軋制的單位不僅是軋件機械性能的函數，而且是變形速度、摩擦系數、接觸弧長和軋件平均

23、高度之比的函數，軋制平均單位壓力由三部分組成：　　 =++ (kg/) （1）Ｋ值:Ｋ為軋件在軋制溫度t度下的單向靜壓縮時的單位變形阻力，計算公式為: 　 K=(14-0.01t (kg/) 式中—軋制溫度； —軋件的化學成分，計算公式為： =1.4+C+0.3Cr+Mn 其中:C為百分含量； Mn為百分含量； Cr為百分含量。 軋制的材料設為45鋼，則C取0.45 W=1.4+0.3=1.7帶入K式中為 =（14-0.011000）1.85=7.4（ kg/) （2）值：值為變形速度引起的變形阻力，其計算公式為：

24、 　　　　=U(kg/) 式中 ——軋件在軋制溫度為度時的粘度系數，其計算公式為： =0.01 （14-0.01）(kg s/) 為軋鋼機的軋制速度的修正系數； U——變形速度，計算公式為： U=（mm/s） 其中:R為軋輥的半徑； V為軋輥的圓周速度（軋制速度）（mm/s）； 為道次壓下量，計算公式為 　　=h1-h2(毫米) h1,h2為軋制前后的軋件的高度(毫米)； 此小型線材軋鋼機軋制的修正系數為1 所以=0.01（14-0.011000）1=0.04 （kgs/) 以上取值，有賴于軋輥的轉速，其值為4

25、0—49轉/分。 初選V,由現場以同類軋機取得，V=700（mm/s） =25mm(最大的壓下量) h1=60 mm(初使的高度) h2＝35 mm (軋制后的高度) 帶入U＝2700=6（mm/s） 所以 ＝0.046=0.24（kg/) （3） =（+）M（kg/） 為軋輥間的摩擦系數，計算公式為： =（1.05-0.005）a a為軋輥之間的修正系 軋輥的修正系數鋼軋輥a=1，硬面鑄鐵軋輥a=0.8取a=0.8 所以 U＝（1.05-0.00051000）0.8=0.44 則=(1.60.44-1.225)/(60+35)=0.14 =

26、(7.4+0.24)0.14=0.986（ kg/) (4)則平均單位壓力 =7.4+0.24+0.986=8.63（ kg/) 2.2軋制總壓力的確定 軋制總壓力的計算公式可用下式計算 N=PF P—軋件與軋輥接觸弧上的平均單位壓力 F—軋件與軋輥間的接觸面積在軋制總壓力垂直面上的的投影（簡稱為接觸面積） 各種不同的情況下計算接觸面積的方法不同，有以下幾種情況1輥徑相同的情況2軋制異型斷面軋件時的情況3冷軋時的情況4中（厚）板角軋時的情況。 我采用的是輥徑相同時的情況，計算公式為： 　 =() 式中 —

27、軋輥的半徑（毫米）； —壓下量（毫米）； ,軋制前、后軋件的寬度。 ==2660（） 所以 ==8.632660=22956(kg) 即 N=230KN 2.3軋制力矩的確定 傳動軋輥時，電動機軸上的力矩由下種四種力矩組成： = 式中 —軋制力矩； —附加摩擦力矩； —空轉力矩； —動力矩； —軋輥與主電機間的傳動比。 其中、、與比較，比較大。所以可以將上式簡化 M=K 式中K為安全系數，取 K=1.5； 初選軋機總傳動比: i=10。 所以軋制力矩為: M==252.9（Nm） 粗算所

28、需電動機的功率： P===260（KW） 2.4電動機的選擇 根據電動機的功率及工作狀態(tài)選取電動機設計中，電機的功率要參考現場軋機的功率，故選電機為TRB7—6，異步電動機。 此電機的一些數據從《機械設計手冊5》查的為：額定功率為280KW，額定電壓為380伏，滿載時的轉速980/分，效率為93％。最大的轉矩為2.2 Nm。 3 飛輪的設計 采用飛輪的目的是降低軋制時電機的尖峰負荷、增加空載時的電動機負荷，從而在整個的工作過程中，使電機的負荷均勻，以便按允許過載能力選擇較小的電動機。異步電動機的轉速隨負荷的變化而變化，飛輪儲存或放出能量，達到均衡電動機負荷的目的。 飛輪安裝在電

29、動機的軸線上，并安裝在電動機與減速機之間。 3.1飛輪力矩的確定 電動機尖峰負荷降低的多少與主傳動系統(tǒng)總飛輪力矩有關，而飛輪力矩占總飛輪力矩相當大的比重，故飛輪力矩是飛輪的一個重要參數。 飛輪本身的飛輪力矩為為傳動總的飛輪力矩的一個組成部分，所以在計算之前，必須先計算。 主傳動系統(tǒng)的總的飛輪力矩 =（噸） 在尖峰負荷的時刻，主傳動的系統(tǒng)需要釋放的能量可按下式計算： 　　　　　 　 = 式中 —在尖峰負荷下電動機的最大的功率，其值可按作用在電動機軸上的最大的轉矩確定: = —尖峰負荷的時間； —電動機的轉差率，一般取=0.12—0.17，取為0.15； 從

30、電動機的參數中查的為2.2； 為電動機的額定的轉數為980轉/分。 則 ==2257.6（KW） 由工廠現實測得為1秒； 所以　　　　　=2257.61=2257.6 KW 則　　　　　　==6.17（噸） 則　 飛輪的轉矩=--（噸） 式中　　　　　 ——電動機轉子的飛輪力矩（噸）； —軋機傳動裝置的轉動部分折算到電機軸上的飛輪力矩（噸）； 可以近似的認為與相當。 因飛輪的圓周速度越高，則飛輪由于離心力所產生的內應力就越大。確定飛輪直徑D，考慮圓周的速度小于允許的最大圓周的速度，即 D≤ 式中 飛輪n—飛輪每分鐘的轉數； —飛輪最大的圓周速

31、度，整體鑄造的圓盤式飛輪（鑄鋼），=70 —90 D≤=1.36米 則取D =0.96米—1米 D=1米 飛輪采用一個，飛輪的直徑可取的大一些，通過這兩個取這個方案。 飛輪的結構和主要的參數 根據飛輪的直徑和圓周的速度的不同，選擇飛輪的結構為整體鑄造圓盤式飛輪，飛輪的材料為ZG35。 主要的參數由書《線材軋鋼機設計與計算》中表格有如下的關系： 表1飛輪結構 D D=100 mm ≥ (0.8—0.84)D C （0.3—0.34） (0.1—0.15）D 0.5（+） d 根據軸計算 （0.1—0.15）（- ） （1

32、.6—1.8）d 因為D=1000mm 所以=810—840 飛輪整體鑄造后時效處理，進行機械加工。飛輪裝置外圍加安全罩。 3.2飛輪的強度的校核 飛輪的強度應滿足要求，才能保證飛輪安全工作。 飛輪的直徑滿足下公式即可滿足要求。 D≤ 飛輪的直徑就是按此關系式求的，為了驗證一下，下面校核一下強度。 飛輪轉動時，其輪緣的內表面所產生的應力可按下式計算： （N/cm） 式中V—飛輪的圓周速度（m/s）； r—飛輪輪緣的內半徑（m）；R—飛輪的外半徑（m）； 　　　　　　

33、 V=70(m/s) =3718.96（N/cm） 所以強度足夠 4減速器的選擇 4.1傳動比的計算 軋件出軋輥的初速度，直接影響軋鋼的效率，若軋件的出軋輥的初速度快，可提高效率，同時軋制工人不容易軋制。因而軋件的初速度以小于2米/秒為益 初選軋件的出輥速度為0.7米/秒，計算軋輥轉速 n: 取n=50r/min =980/50=19.6 在減速器等軋鋼機存在著傳動裝置的效率問題。電動機的效率為93.7％， 可知減速器、齒輪機座的效率為94％ 則i=93.7％94％94％=16 這樣將為：

34、 ==750/16=47r/min 為一般情況電機的轉數。 軋制速度為： =3.1430047=0.74 m/s 此軋制速度現場三輥線材軋鋼機軋制速度相似，因而符合生產實際。二選擇減速器 由于確定=16，符合選二級減速器傳動比的條件。選二級減器。 4.2 標準二級圓柱齒輪減速器的選擇 查《機械設計手冊》表8—427，查的i=16對應的代號為8在根據承載能力查表8—429，選取中心距a=1000毫米，工作類型：連續(xù)型，在查表8—424，的減速器的型號：ZL100型，最后確定減速器

35、的型號：ZL100—8—，其外型及安裝尺寸如下。 型號：　 ZL100 中心踞： A=1000 =400 =600 中心高： =650 輪廓齒寸: H=1306 、L=1910、B=810 、=810 、=145 、=1550 、=22 =26、=50 地腳螺釘: d=M36、 n=8 、=610 、=7、=595、=510、=320 圖3減速器結構示意圖 ５ 齒輪機座的設計 5.1齒輪機座的類型和結構 5.1.1 齒輪機座的結構 齒輪機座箱體一般用鑄造的形式，由于齒輪機座的體積比較大，鑄造的工藝要求較高，一般的廠家無能力生產。因此，

36、箱體采用分鑄拼焊結構。焊條為T42。 具體的工藝要求如下： 鑄件退活后，對焊縫加工，焊縫要電磁探傷。 將焊好的箱體整體退火，然后機加工達到裝配要求。 分鑄拼焊結構箱體生產較整體鑄造的結構要簡單，易于制造；同時也有缺點：生產的周期長，需工時長，適合少量的加工。 5.1.2齒輪機座的類型 在軋機的傳動的裝置中，齒輪機座用于傳遞扭距到工作機座的每一個軋輥；其特點是低速、重載、沖擊的次數頻繁。中小型的軋鋼機的齒輪機座一般有二重式、三重式和復合式 等三種類形。其中二重式齒輪機座多用于小型的二輥初軋機，三重式齒輪機座應用于橫列式中三輥線材軋鋼機；復合式齒輪機座的形式較多，其特點是齒輪的機座和減

37、速器和在一個共同的箱體內。 采用三重式齒輪機座，齒輪機座的基本參數 5.2齒輪的設計 5.2.1.齒輪節(jié)圓的直徑 軋輥中心距因軋輥重車和重磨后發(fā)生變化，節(jié)圓直徑 　　 　　D=()/2 　 =(302+298)/2 　　 =300mm 5.2.2 模數、齒數、齒寬、齒頃角 齒數 取14—31，齒寬系數1.7—2.4，齒頃角為，模數為8—45。 齒輪參數的確定是根據同類型的軋機的參數確定的。 中心距： A=d=300mm 端面模數 ： =12mm 齒輪的工作寬度：

38、 b=720mm 齒傾角：　　　 ＝ 齒數：　　　 ＝25 5.2.3計算力矩的確定 （） 式中—扭矩分配系數，取0.5； —電動機最大的力； ＝； 為電動機的最大的功率；為電動機的轉速，為減速器的總的傳動比，為減速器與連軸節(jié)的總的傳動效率。 ＝4457（） ＝0.54457＝2228.5（） 5.3齒輪的材料和加工制造 齒輪的材料采用，齒輪的加工精度為8級，采用滾齒法加工，退刀槽的寬度為120mm 5.4齒輪軸和滑動軸承 （1）軸承尺寸的確定，采用的是滑動軸承 ＝195—225mm 取＝200mm L =(1.1—1.5) =220—30

39、0 取L=220mm 式中：　　　　 d—齒輪的節(jié)圓的直徑； 　　　 L—滑動軸承的工作寬度； 　　 —軸徑直徑。 （2）軸端的強度計算 軸端直徑：＝（0.8—0.95）=(160—190) ?。?60 軸端的強度計算 式中：—作用于軸端的扭轉力矩。 許用扭轉應力［］ ［］＝（0.65—0.75）［］ ［］＝ 式中　　　 —軸頸材料的抗拉強度； 　　　　　　　 ＝980M 　　　　　 =100() ［］＝ ——安全系數，≥5； （3）滑動軸承 材料為滑動軸承采用鑄鋼軸承座，孔內以巴氏

40、合金襯。 滑動軸承的材料：軸承：鑄錫基軸承合金 ，牌號，硬度 27。 5.5齒輪機座的總述 齒輪機座由機架、機蓋、齒輪軸、主連接螺栓、鍵板和軸承座等主要零部件組成。 （1）箱體的側壁的厚度 =（0.058—0.07）=17.4—21 取20 （2）齒頂距機蓋的下壁和箱體上壁的最小的距離： ≥（0.4—0.5）A=120—150取120mm （3）機架與機蓋主連接螺栓的直徑： 取56mm 機架由左右兩個框架構成，其間配置軸承座。基價上有觀查齒輪嚙合的窺視空孔，以及潤滑齒輪和軸承用的進油孔和回油孔。機蓋上部設有透氣罩，以利于散熱通風和防止由于箱體內部因氣壓升高所造成的漏油

41、。 采用滑動軸承，因其易于制造，徑向尺寸小，有利于提高軸承座的強度，還由于徑向的尺寸限制。不過也有缺點：摩擦系數較大，軸承合金易于磨損，對齒輪的嚙合條件有不良的影響。齒輪機座如圖所示 圖3齒輪機座 6軋鋼機工作機座的設計 6.1工作機座的選擇 工作機座是軋鋼機的執(zhí)行機構。他是由軋輥及其軸承、軋輥調整裝置，機架及輥座等部件的組成。 （1）普通的開式機座：具有開式機架的工作機座，其軋機上蓋是可拆的，因此便于更換軋輥。 （2）閉口式工作機座：是一種的剛架其強度與剛度都較高 （3）預應力工作機座：一般閉式的機架在不

42、工作時，機架是不受力的。而預應力軋機是用一種特殊的裝置通過拉桿對機架施加外力使機架在不工作時，預先就處于應力的狀態(tài)。 預應力軋機開始于五十年代，此軋機屬于短應力軋機的一種，即這種軋機的應力作用線較短，是因為在預應力軋機上，減少變形的環(huán)節(jié)和結合面的數量。如預應力的軋機的橫梁和立柱長度比同輥徑的軋機普通軋機小，以軋機軸承座代替牌坊，減少壓上和壓下的機構，有的根本不用，而以其他的機構替代；至于作為預應力軋機的一部分的拉桿，因用材料較少，可以用彈性模量較大的優(yōu)質鋼材制作。由于機架的結構得到了簡化，可用厚板坯切割的到毛坯。因而這種軋鋼機的剛性比同輥徑的軋鋼機要大，于是在軋制時可提高軋件的精度，尤其能使

43、同一根軋件的頭尾斷面的尺寸偏差小，沿整個長度上保持均勻，對小型及線材軋機尤為重要。 預應力軋機有多種類型，如偏心套筒式、空心拉桿式等。本次設計采用的是半機架式，所謂的半機架式即把整體的牌坊改為分開的結構，然后用螺栓拉桿把上下半機架連接成一個整體。 這種軋機的圖例是三輥、二輥軋鋼機的機座。它是由上下半機架組成，此軋機保留了普通開式或閉式軋機的結構特點，其區(qū)別是預應力的機座對上下半機架施加了預應力。 （4）懸掛式機架：懸掛式的機座 有三輥式和二輥式的。三輥式的由壓下裝置，平衡裝置，上輥組裝、中輥組裝和下輥組裝等部分組成。在中輥軸承座的上下面各有一對螺絲拉桿，上下軸承座分別套裝在螺絲拉桿上,并

44、通過壓上和壓下裝置使上下輥軸承座體沿拉桿的移動實現軋輥的徑向的調整，拉桿的端部用螺母擰緊，構成一個裝配式封閉的機架，懸掛在單邊的機架上。上中下軸承座經過熱處理的鑄鋼件，根據鑄件的可能性，中輥軸承座和螺栓拉桿可以鑄成整體，也可分開加工，然后將拉桿焊到軸承座上。 機座的上軸用蝶形的彈簧平衡，手動壓上和壓下。二輥機座的結構和三輥的相似，僅將上下輥軸承座改為一面伸出兩根圓柱。 懸掛式機架的優(yōu)點是體積小，重量輕，剛性大，整機架換輥，其缺點是設備加工質量要求高，機架都有一套備換的，資金需求量大，不易于小廠投資生產。 各種型式機座比較：預應力機座優(yōu)點明顯。安裝、維修、換輥，有開式的優(yōu)點。工作時，有閉口

45、式機架的優(yōu)點，剛度、強度高，結構簡單，無開口式機架的調隙裝置。其顯著的優(yōu)點是產品質量的到了保證，這是選擇預應力機做的原因。 6.2軋輥與軋輥軸承的設計 軋輥與軋輥軸承座是整個工座機做的核心部分. 軋輥是軋鋼機中直接軋制軋件的主要部件。在軋制的過程中，軋輥直接與軋件接觸，強迫軋件發(fā)生塑性變化，與此同時，軋輥承受著巨大的軋制壓力作用，并由于軋輥本身的旋轉使其應力隨時間作周期性的變化。在熱軋條件下，軋輥既接觸高溫的軋件而受劇熱，同時又被水冷卻而受急冷，冷熱交加。 6.2.1軋輥的類型、結構與參數 （1）軋輥的類型 型鋼軋機的軋輥的輥身上有軋槽，根據型鋼軋制工藝要求安排孔型，孔型見孔型設計

46、，軋輥應有足夠的強度、剛度和良好的耐磨性能。軋輥工作表面的硬度是軋輥的主要的質量指標之一。 （2）軋輥的結構 軋輥由輥身、輥徑和輥頭三部分組成。輥徑安裝在軸承中，并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機架。輥頭和連接軸相連傳遞軋制扭矩。 輥身：輥身是軋輥直接與軋件接觸的部分 輥徑：輥徑是軋輥的支撐部分，軋輥是依靠輥身的兩側軸徑支撐在軸承上。 輥身與輥徑交界處是應力集中的部位，是軋輥強度的薄弱環(huán)節(jié)。在輥徑與輥身必須 有適當的過度的圓角。 軸頭：軋輥兩端的軸頭為軋輥與接軸相連接的部分。軸頭采用梅花軸頭的形式

47、 圖6—1軋輥的結構 軸頭的形式：梅花軸頭，萬向軸頭，帶鍵槽的和圓柱形軸頭。 （3）軋輥的參數 軋輥的基本尺寸參數有：軋輥的公稱直徑D，輥身的長度L，輥徑直徑d和輥徑長度l 以及輥頭尺寸等。其中輥身長度和輥身直徑是表征輥身尺寸的基本參數。 輥身直徑：輥身直徑為軋鋼機的一個重要的參數 D為輥身直徑即為公稱直徑。D=300 mm為已知 輥身的長度L：　　　L=（2.2—2.7）D 取　L=2.5D=750mm 輥徑 d:軸徑尺寸是指軸徑直徑d和輥身的長度L，它與所用軸承形式及工作載荷有關， 　　　　　　d/ D=0.55 　 d=165mm　　　 取d=17

48、0mm l/d=0.92—1.2 l=0.96d=163.2mm取 l=164mm 軸承處的輥徑向輥身過度處，為了減少應力集中，需要做成圓角。圓角的 r=(0.05—0.12)D 　　　　 r=0.065300=19.5 　　取r=20mm 軋輥頭：梅花軸頭的外徑 =（0.9——0.95）d=0.925d=157.25mm 取=160mm 查表　　 （4）軋輥的材料 對軋鋼機軋輥的質量的要求是很高的 ，因為它決定軋鋼機工作的好壞、生產率的高低和產品質量的優(yōu)劣。軋輥的工作條件是很繁重的，軋鋼時要不斷被金屬磨損，承受很大的動態(tài)

49、壓力，與金屬之間有很大的滑動速度，有時還要經受變化幅度很大的高溫影響。 基于上述的原因，軋輥采用高強度的鑄鋼軋輥和鍛鋼軋輥以及高強度的鑄鐵軋輥。 制造軋輥用的材料需要這樣的性能，即軋輥能長時間的使用而不斷裂，其表面磨損也很小，即既是高強度又是耐磨的，軋輥的磨損程度取決于他的硬度大小。 初軋機和中軋機的六個軋輥均采用球墨鑄鐵軋輥，型號為—2，≥900 280—360。 小型及線材軋機即小型的圓鋼，螺紋鋼及線材軋輥材料為高鉻鑄鐵 6.2.2軋輥軸承 （1）軋輥軸承的工作特點 軋輥軸承用來支撐轉動的軋輥，保持軋輥在機架中正確的位置，軋輥軸的摩擦系數小，足夠的強度和剛度，壽命長，以

50、便于換輥。 軋輥的工作特點是能承變很高的，比普通標準軸承所允許要大幾倍的單 負荷。 （2）選擇軸承 軋輥軸承的主要類型兩種：開式（主要包括帶金屬軸襯的滑動軸承、帶層壓膠布軸襯的滑動軸承）閉式（主要包括油膜軸承和滾動軸承） 選擇開式的滑動軸承（具有可拆軸承襯的）摩擦系數底=0.005，壽命長，耐熱性與剛性較差，這是膠木軸承的特性。 非金屬軸承襯的開式軸承。 工作軋輥選擇的軸承就是這種軸承，采用膠木瓦，軸承襯瓦的形狀有好幾種如圖，其中半圓柱的比較省料，但切向要求牢固的固定，長方形固定性好，然而用料較前著多，由三快組成的軸承襯比較省料。 目前應用較多的是整壓 的半圓柱形襯瓦，其優(yōu)點是

51、省料，制造方便，安裝以后不需另行鏜孔，而且也簡化了軸承的結構并且摩擦的系數底，膠木瓦的軸瓦摩擦系數=0.005左右。由于摩擦系數低軸瓦具有良好的耐磨性，因此壽命較高，并可減少能耗；膠木軸瓦比較薄，故可采用較大的軸徑尺寸，有利于提高軸徑的強度；這種軸襯質地較軟，既耐沖擊，又能吸收進入軸承的氧化鐵及等硬質顆粒，因而有利于保護軸徑表面。 這類軸瓦的缺點是強度底，耐熱和導熱的性能很差，因此需要大量的 循環(huán)水進行強制的冷卻和潤滑。膠木軸瓦用水潤滑。 　　　　　　　　　　　　圖6—2 6.3軋輥調整裝置的設計 軋輥調整裝置的作用主要調整軋輥在機架中的相對位置，以保證要求的壓下量精確的軋件尺

52、寸和正常的軋制條件。 調整裝置主要有軋輥軸向的調整裝置和頸向的調整裝置兩種。 軋輥的軸向的調整裝置主要用來對正軋槽，以保證正確的孔型，用手動來完成，裝置如圖。 　　　　　　　　　　　　　 圖6—2 軋輥的徑向調整其作用是需要進行下述操作時，徑向調整兩工作輥之間的相對位置： （1）調整兩工作軋輥的軸線之間的距離，以保持正確的輥縫開度，給定壓下量. （2）調整軋輥之間的平行度 （3）當更換新軋輥時，調整軋制線的高度 （4）更換軋輥或處理事故（如軋卡）時需要的其他的操作。 軋輥的徑向調整分為：上輥調整裝置；下輥調整裝置；中輥調整裝置

53、。 本設計中的軸向調整裝置采用壓下裝置和斜鐵調整裝置。 中輥調整裝置如圖，主要用來在軸承磨損時進行微調。 　　　　　　　　　 圖6—3 下輥徑向的調整裝置分為手動和電動調整裝置，設計采用采用手動斜切調整裝置，本裝置較為復雜，設計的結構與圖相似，其可作為改進結。斜切的角度不可大于。 　　　　　　　　　　　　　　　圖　6—4 6.4機架的設計 （1）機架的主要形式的選擇 工作機架的形式有閉口式和開口式兩種，選用開口式的（預應力）機架， 其換輥方便，結構較為簡單。 （2）材料的選擇 機架俗稱牌坊，是軋鋼機工作機架的骨架，它承受著經軸承座傳來的全部軋制力，

54、因此要求它具有足夠的強度和剛度。 軋鋼機機架采用分斷鑄造，用電渣焊焊成一體。也就是說選擇材料為鋼板，后焊接成機架。 （3）機架的主要的尺寸 窗口的尺寸，窗口是按軸承座及軸承設計的，窗口尺寸的尺寸是由機架的形式和軋鋼機的尺寸來確定，開口式機架窗口的寬度根據軋輥軸徑和軸瓦鐵的尺寸來確定。設計選寬度為300mm.。 窗口高度的設計，考慮上下輥調隙裝置的尺寸，加上三個軋輥的直徑即可以，定于1050 mm.。 （4）立柱和橫梁的斷面的尺寸 機架應具有足夠的強度和剛度，機架的剛性表示它變形的抗力，它與機架立柱斷面的尺寸有著密切的聯系。 機架立柱的斷面尺寸由下式近似確定： F=（0.8—1.

55、0） 取F=0.9=0.9=260.1 考慮強度和剛性的關系，取截面的尺寸：1920 三軋輥機架的結構，由兩部分組成：上機架、下機架。下機架的底座為導輥式的以利于滑動，此機架軸的位置調整方便。 在上，下機架接觸面要加工平整，以保證接觸后機架的整體質量。上、下機架接觸面處各有兩個定位孔，是安裝定位銷的，保證機架的安裝對正。上下機架對正后，將拉桿分別安于圖式的位置，然后在拉桿的下端插入鍵板，將拉桿上端大的螺母擰上，利用杠桿的原理，用千斤頂在拉桿上施以1.2倍的軋制力。這時拉桿伸長螺母又可旋轉下降一級，當螺母旋轉不動時，將千斤頂移到另一個拉桿處，將另一拉桿安好。 由于拉桿的巨大的壓力作用，

56、上下機架結合面緊密的接觸，而形成閉式的軋機。 6.５機架強度的校核 校核中的公式選用《機械軋鋼設備》一書中 彎矩計算圖 合成彎矩 圖6—5彎矩圖 根據軋輥的尺寸，得軋輥的重量G=453kg 軋制力 =（0.2—0.4）G 取=0.3G=0.3453=136（kg） 上橫梁通常用螺釘緊固在立柱上，當機架上有軋制力時，連接螺栓緊承受拉力，故機架應為靜定剛性，但下橫梁在軋制力作用下產生彎曲時，立柱將跟素隨著向內變形，上橫梁一般均由立柱外側鎖緊，故它不影響立柱內傾斜，

57、而上軋輥軸承座則可能阻礙立柱互相靠近，機架在上軋輥軸承座出現靜不定力T，因而還是靜不定，由下面的條件確定：++=0 式中 —機架主柱和軸承座的側向的間隙 —作用力在T方向上產生的變形 —靜不定力在T方向上產生的變形 若用表示單位力作用在T點，在T方向上產生的位移，則將=T帶入上式得 + T+=0 和，用材料力學求得 = = 式中 ，—下橫梁，立柱斷面的慣性距； ==633 ==1266.7 將求的變位帶入以上的公式： T=（

58、E=200G） 確定 =0.1cm 則 T==13.3-1.32=11.98kg 根據各部分的彎曲應力和應力值： （1）下橫梁中點彎曲應力最大，其值為： =13665/4-11.9882=1227.64 下橫梁上最大的彎曲應力： = （2）立柱上的彎曲力矩與下橫梁連接處為最大，其值為： =TC=13.382=1090.8 上式中T為當=0時 T=13.3kg =32482.7 =308585.65

59、 =248 為立柱斷面慣量、模數和面積。立柱上的最大的應力為 　　=+=0.278/ 上橫梁上由螺栓引起反力，按簡支梁計算。上橫梁的最大彎曲力矩也位 點為 ===2210kg ===1.74 機架鋼板機械性能應達到 n—為安全系數取1 則 、、＜＜ 即機械性能滿足要求機架強度合格 7孔型的設計 將鋼錠或鋼坯在軋輥在軋輥孔型中經若干次軋制變形，以獲得所須的短面的形狀、尺寸和性能的產品，為此而進行的設計和計算稱之為孔型設計。 孔型設計的內容是斷面孔型設計，根據原

60、料和成品的斷面形狀和形狀和尺寸及對產品性能的要求確定變形方式，確定變形方式、道次和各道次變形量以及在變形的過程中所采用的孔型形狀和尺寸。 選擇孔型系統(tǒng)是孔型設計的重要的內容。本設計采用傳統(tǒng)和經驗的孔型系統(tǒng)。保證了孔型系統(tǒng)選擇的正確性。參考《孔型設計》由于篇幅所限，只將必要的數值和最終的結果列出 孔型結構的確定 （1）六角型孔的計算，數據列于下表 表 7-1六角型孔的尺寸 H 32mm S 6mm B 70mm C 64mm D 38mm 5mm （2）方型孔 表 7-2方形孔的尺寸 B 46mm

61、H 45mm F 1/2bh A 32mm T 5mm C 41mm G h-0.83r=40 R (0.15—0.2)=5mm V (0.2—0.5)=9mm （3）　菱形孔　　 表 7-3菱形孔的尺寸 H 30mm H1 26mm B 36mm B1 30mm T 5mm ８經濟分析 8.1市場現狀 我國線材軋機近十幾年內有較大的發(fā)展，其中粗軋機座有采用橫列式布置與順列式布置，中軋，精軋機除少數采用連軋布置外，較多采用二重半連續(xù)橫列式布置，機座間加扭轉導管，機組間用圍盤連接，實現半連續(xù)軋

62、制這種機組布置在國內使用表明，具有較高的產量，六十年代以來，國外線材軋機發(fā)展很快，其主要的趨勢是向著連續(xù)、高速、大盤卷，高質量及高機械化與自動化的方向發(fā)展。 8.2初步可行性研究 （1）投資機會是否有希望 根據網上資料對鋼材市場的調查，國家進行大規(guī)模的基礎設施建設，對小型鋼材的需求量很大，并且以及在網絡上對同類產品的調查研究發(fā)現，該產品的市場需求量較大經濟優(yōu)勢很明顯、投資機會很大。 （2）是否需要作詳細可行性分析 由于本人能力及接觸范圍的有限，未能對該方案在投資的具體數額上有詳細的知悉，尚存在諸多問題有待詳細可行性分析中解決。以下只進行簡單的分析。 該軋鋼機的設計可實現操作安全方便

63、以及制造成本低等優(yōu)點。通過對軋鋼機的理論分析來看。該機具有一機多能的特點，在一套軋機既開坯又軋材，既生產簡單的斷面的方、圓，扁鋼，既軋制普通的碳鋼，又軋合金鋼，在規(guī)格上有些不合理的現象，為此針對這種情況，要因地制宜，逐步向專業(yè)化的方向發(fā)展。可以采用一些措施。如將開坯和軋材分開生產，有時可能應進一步將品種規(guī)格作合理安排和適當的分工，把工藝操作要求基本相似的品種集中到一個車間生產，盡量減少同一軋機上生產的品種規(guī)格，使生產專業(yè)化或將普通鋼與合金鋼分開生產，要盡量避免在普通碳鋼車間生產合金鋼。具體情況可自己確定。 當向專業(yè)化生產時根據現場的產量可達40萬噸，當進行多品種生產時，由于需要進行換輥，降底

64、了生產效率，產量有所下降。 ９專題設計 專題設計為軋輥的工藝規(guī)程設計 9.1確定毛坯的鑄造形式 由軋輥的工作的條件知，軋輥是耐磨、耐熱，有較高的硬度。工藝規(guī)程設計的軋輥的材料為高鉻鑄鐵。 軋輥工作表面為半冷面，故毛坯在金屬模內鑄成，內壁涂一層肌沙，以使其冷卻均勻。 9.2基準的選擇及工藝路線的擬定 軋輥的精基準為軋輥的兩端中心孔。粗基準選為軋輥外圓。 精基準的選擇有兩種情況。一是用三爪卡盤夾住軋輥一端，另一端用中心孔定位。二是兩端均用頂尖定位，用雞心卡盤撥頭。兩種中，用兩頂尖定位精度高，其同軸度易保證，因而選此種方法。 工藝路線的擬定要滿足零件的各種技術要求，故合理制定工藝路

65、線。 （1）工藝路線一 工序 Ⅰ 熱處理 工序 Ⅱ 按其長度畫線 工序 Ⅲ 車端面，鉆中心孔 工序 Ⅳ 調頭按線車端面，鉆中心孔 工序 Ⅴ 粗車輥身、輥徑、滾頭外徑 工序 Ⅵ 粗車輥身端面、輥徑端面 工序 Ⅶ 倒角 工序 Ⅷ 精車各外圓表面，輥身端面 工序 Ⅸ 粗車孔型 工序 Ⅹ 精車孔型 工序 Ⅺ 粗銑梅花瓣 工序 Ⅻ 精銑梅花瓣 工序 ⅩⅢ 軋輥淬火 工序 ⅩⅣ 終檢 （2）工藝路線二 工序 Ⅰ 熱處理 工序 Ⅱ 按其長度畫線 工序

66、 Ⅲ 車端面，鉆中心孔調頭按線車端面，鉆中心孔 工序 Ⅳ 粗車外圓表面，端面（輥身、徑）精車外圓表面，輥身、徑的端面 工序 Ⅴ 粗車孔型、精車孔型 工序 Ⅵ 粗銑梅花瓣、精銑梅花瓣 工序 Ⅷ 終檢 9.3工藝方案的確定 兩種方案中，一方案粗、精分開，加工質量不相互影響，可及早發(fā)現毛坯的缺陷，精加工安排于后，可防止或減少表面損傷，方案二沒這個優(yōu)點，故選方案一。 9.4機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定。 （1）查《機械加工工藝》手冊得 工序名稱 公稱余量 公差等級 最小極限尺寸 尺寸極限偏差 精車 1.7 IT8 299.982 粗車 12.3 IT11 毛坯 （2）的輥徑表面 工序名稱 公稱余量 公差等級 最小極限尺寸 尺寸極限偏差 精車 1.2 IT7 169.98 粗車 11.2 IT10 毛坯 （3） 梅花接頭外圓表面