Ф500轧钢机辊系设计

1毕业设计报告设计内容及要求设计Φ500轧钢机辊系，包括传动方案制定、典型轧制道次轧制力及传动功率计算、传动件参数计算及结构设计。本大组同学共同制定传动方案3种，每两个同学选择其中一种进行具体设计，分工进行参数计算及结构设计，各自完成总装图的绘制（2#图幅），可以手绘，可以计算机绘制，提交设计说明书1份（字数不少于5000字）设计参数已知：轧制断面150mm*150mm；轧前高度h=150mm，压下量Δh=10mm；轧制温度t=1100℃；材质45#钢；轧制速度:80rpm；压下最大行程：550mm进度要求第1—2天熟悉题目，提出设计基本方案第3—8天进行参数计算及基本结构设计第9—13天修正参数及绘图第14—15天提交设计成果及回答提问参考资料轧钢机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面教材或参考文献其它计算机及绘图软件说明１.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。２.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任：指导教师：陈祥伟2012年1月13日2目录摘要…………………………………………………………………41绪论………………………………………………………………………………51．1轧钢机的发展状况……………………………………………………………51．2轧钢机的分类…………………………………………………………………51．3轧钢机的组成及结构…………………………………………………………52传动方案的选定……………………………………………………………………63参数计算……………………………………………………………………………73．1轧制压力和轧制力矩…………………………………………………73.1.1轧制平均单位压力………………………………………………83.1.2轧制传动力矩……………………………………………………………83.1.3电动机力矩计算…………………………………………………………93.1.4电动机的功率计算和电动机的选择…………………………………103.2轧辊………………………………………………………………………103.2．1轧辊的结构…………………………………………………………103．2．2轧辊的系列尺寸……………………………………………………113．2．3接轴及其系列尺寸……………………………………………………123．2．4轧辊校核………………………………………………………………133.3减速器……………………………………………………………………153.3.1选择齿轮材料，精度等级及参数……………………………153.3.2高速轴齿轮几何计算………………………………………………153．3．3低速轴齿轮几何计算………………………………………………163.3.4减速器中各个轴的最小直径计算……………………………………173.3.5减速器轴承的选择……………………………………………………183.4联轴器的选择………………………………………………………………183.5齿轮座人字齿轮设计计算…………………………………………………203.5.1选齿轮材料、精度等级及参数………………………………………203.5.2按齿根弯曲强度设计…………………………………………………203.5.3强度校核………………………………………………………………203.5.4几何计算………………………………………………………………214安装要点及维护要点……………………………………………………………225设计心得…………………………………………………………………………24参考文献……………………………………………………………………………253摘要设计的为500轧机辊系，轧辊的直径为500mm。轧钢机主要用来轧制小型型钢，采用二辊式工作机座。轧钢机的主要设备是有一个主机列组成的。轧钢机的主机列是由原动机、传动装置和执行机构三个基本部分组成的。采用的配置方式为电动机——减速机——齿轮机座——轧机。本次设计的设计主要包括：轧制压力和轧制力矩的计算及电动机的选取，轧辊的设计及校核，主减速器的设计，轴系部件的设计，齿轮机座的设计，其中包括对减速器的润滑和密封等设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。本次设计重点是轧辊的设计和各齿轮的设计，以及电动机驱动功率的计算。本次设计的小型轧钢机结构简单、主要用来进行精轧型钢。关键词：轧钢机辊系设计1绪论41.1轧钢机的发展状况轧钢就是用轧钢机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。轧机主要是有几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。在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。我们常见的钢轨、圆钢、方钢、槽钢、T形钢、汽车板、桥梁钢、螺纹钢、钢筋以及火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的、我国大型钢厂从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。1996年我国粗钢产量突破1亿吨，成为世界上第一产钢大国，2003年突破2亿吨，2005年突破3亿吨，并连续10年保持世界第一。2006年我国钢产量突破4亿吨。我国钢铁业的迅猛发展，为我国国民经济高速发展奠定了基础。目前我国钢铁工花艺装配水平虽然有了长足的发展，距居世界先进水平差距还很大。其中轧钢机械设计制造不但走不出国门，而且还主要是靠进口。日本花16亿美元引进先进冶金装备及技术，建成年产1.6亿吨的现代化钢铁企业，然后通过消化吸收和再创新，又大量向世界各国输出技术，成为世界钢铁生产第一强国。我国前后花200亿美元引进冶金设备和技术。我国要从钢铁生产大国变成钢铁生产强国，必须依靠技术进步，加强自主创新。特别是要尽快提高我国轧钢机械的设计水平，这是非常重要的。1．2轧钢机分类轧钢机按用途可分为：开坯轧机，型钢轧机，板带轧机、钢管轧机、特种轧机等。轧钢机按构造（轧辊在机座中的布置形式）可分为：（1）具有水轧辊平的轧机：（2）具有立式轧辊的轧机；（3）具有水平和立式轧辊的轧机具有倾斜布置轧辊的轧机；（4）其他布置轧辊的轧机1．3轧钢机的组成及结构轧钢机主要包括：主电机、传动机构和工作机座等部分。主电机是为轧辊旋转提供动力的设备。传动机构通常是有减速机、齿轮座、连接轴、和联轴器等部件组成的。工作机座是主机的主要组成部分。包括：（1）机架，在窗口内安装轴承；（2）轧辊，轧件在其间被轧制（压缩延伸）；（3）轧辊轴承，用以轧辊的支撑和定位；（4）轧辊调整装置及上棍平衡装置，前者用来调整轧辊间的距离，后者用来校车上轴承座与压下系统间的间隙；（5）导位装置，用来使轧件按照规定的位置、方向和状态准确地进出孔型；（6）轨座（也称地脚板），机架安装在轨座上，轨座固定在基础上。不同类型的轧机，工作机座组成部分大体一致。52传动方案的制定传动方案A：轧辊由电动机单独驱动。这种型式的传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机，如初轧机、板坯轧机、厚板轧机等。在这种可逆式轧钢机上，轧辊经常启动、制动和反转，要求传动系统有较小的飞轮力矩。轧辊由电动机单独驱动，可使传动系统的飞轮力矩大为减小。传动方案B：轧辊通过电动机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。对某些可逆式轧钢机，如受结构限制能采用轧辊由电动机单独驱动时，就采用这种型式的传动，如1000mm以下的初轧机等。在不可逆式的轧钢机上，如果轧钢转速大于70-75r/min,采用低速电动机的投资费用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不打时，也采用这种型式的传动装置，如带钢轧机的粗轧机座等。传动方案C：轧辊通过电动机、减速机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置一般用于不可逆式轧钢机，如二辊钢坯，型钢轧机，四辊板带轧机等，也可用于速度较低的四辊可逆式轧钢机等。综合考虑这三个方案，C方案较合适Φ500轧钢机的传动系统63参数计算3.1轧制压力和轧制力矩3.1.1轧制平均单位压力的计算轧制方坯150mm*160mm；压下量Δh=10mm；轧制前的宽度0b=150mm；轧制后的宽度1b=150mm；轧制温度t=1100℃；轧制材料45#钢。型钢轧机一般采用艾克隆德公式计算平均单位压力))(1(ukmPm式中m—考虑外摩擦对单位压力的影响系数；K—金属在静压缩时的变形阻力，Mpa；η—金属的粘性系数，Mpa·su—变形速度，1S①m=101010)(2.1)(6.1hhhhhhR=140150102.1102505.06.1=0.09655=1.05-0.0005t=1.05-0.00051100=0.5μ—摩擦系数，钢轧辊μ=1.05-0.0005t,t为轧制温度，℃R—轧辊半径，mm；10,hh—轧制前后轧件的高度，mm。②u=10102hhRhhVr=2902501067.41862=5.77S167.4186608050014.32602xnRVrmm/s7rV—轧辊圆周速度，mm/s③ŋ=0.01（137-0.098t）c=0.01×(137-0.098×1100)×1=0.292∵v＜6m／s∴c=1c—考虑轧制速度对η的影响系数④由45#钢变形阻力曲线得k=184.9×0.78=144.2Mpa⑤Pm=(1+m)(k+ŋu)=(1+0.09655)×(144.2+0.292×5.77)=159.97MPa⑥接触面积为:2107500250101501502mmhRlbbF式中1,0bb—轧制前后轧件的宽度；R、h—轧辊半径与绝对压下量。由⑤和⑥可得：P=PmF=159.97×7500≈1.21MN式中F—轧件与轧辊的接触面积mP—轧制平均单位压力3.1.2轧辊传动力矩的计算咬入角：cosα=1-98.0500101Dh则α=11.48°查表得：力臂系数5.0∴β=ψα=11.48×0.5=5.74°式中8D—轧辊直径，mmα—咬入角,°β—过轧制压力作用点与轧辊中心连线的夹角。简单轧制在简单轧制情况下，驱动一个轧辊的力矩为轧制力矩和轧辊轴承处摩擦力矩之和。M=2SinRP=2×1.21×106×250×103×Sin5.74°=60508.7NmMf1=Pρ=1.21×106×3.2×103=3872N·Mρ=2.3232002.02dmmd=320mm；滑动轴承塑料及胶木轴瓦μ=0.01-0.03，取μ=0.02M—轧件对轧辊作用力所引起的阻力矩；1Mf—轧辊轴承中摩擦力矩ρ—轧辊轴承处摩擦圆半径μ—轧辊轴承的摩擦系数d—轧辊轴颈直径3.1.3电动机力矩的计算MD=kongMMfiM式中DM—电动机力矩；fM—轧制时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩；kongM—轧机空转时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩。i—由电动机到轧辊的减速比选同步转速为1000r/min的电机i=轧nn=.512801000式中n—电动机的同步转速；轧n—轧辊的轧制速度9MNiMfMMf59.9785.1238727.60508)119.01()11(2式中—传动装置的传动效率3.904.902.905.906.904.905.906.904.9084.093.095.095.0332211321取减速机二级取梅花接轴取齿轮机座滚动轴承MNMfiMfMf35.128859.978.512387221MNMMMfiMMDDD90.376507.0式中2Mf—轧机传动装置中的摩擦力矩3.1.4电动机功率的计算N=KWnMD.5482184.09550100090.37659550综上所诉选取