1、二十一輥板帶矯直機的設計與校核摘要軋鋼生產已經成為冶金生產行業中把鋼坯軋制成鋼材的重要生產環節，具有產量大、品種齊全，生產過程機械化自動化程度高等許多優點，是滿足國民生產需要的重要技術。并且隨著科學的發展，軋鋼生產行業與傳統機械業進一步緊密的結合在一起。利用軋鋼生產技術，提高軋制產品的質量，減少軋制生產時間，提高成材率，降低生產成本和材料的利用率已經成為軋鋼機械設計的主要目標。而矯直技術是提高板帶鋼產品表面質量和平坦度的重要環節。本文是依據板帶矯直機的生產過程和工作原理，經過現場實習，首先從二十一輥板帶矯直機的總體方案評述開始，依次進行了主電機的選擇計算，主傳動系統的設計，工作輥與支承輥設計，

2、矯直機壓下與壓上裝置的設計與校核；并對矯直機的某些零件和基本結構進行了設計；并且研究了矯直機的發展方向。關鍵詞：軋鋼生產、表面質量、矯直機、平坦度Design and Calibration of 21 Roller Board-belt Straightening Machine AbstractThe product of steelrolling has become an importanct tache of rolling billet to be steels in the metallurgy produce industry. The stongpoint of this i

3、ndustry is have great output of the production is the variety production.and the produce process is very mechanization and automatization.The steelrolling is a importanct technonlogy to fulfill the country need.Also with the development of steelrolling industry the industry integrate very well with

4、the tration mechanism industry. How to make use of the steelrolling manufacture technology, enhance the rolling quality of the production, decrease the product of rolling time,enhance the rate of product useful rolled steel .The straighting techology is a important tache to enhance the surface quali

5、ty and flatness of the production .This article design basis on the boardstrip straighting machine produce process and the working principle in the steel metallurgy. With practice in scene. The design is begin with the designing of the main transmission and the machine roller in the straighting mach

6、ine .This article first begine with the scheme review of the collectively. Then go along with choice of the main electromotor, the design of work roller and the support roller , press down equipment and press up equipment .Following designed the local assessory and the over all structure. Besides re

7、searched the development direction of the straighting machine .Keywords: : Product of steelrolling、Straighting machine、Surface quality、Mechanization .目錄目錄1 緒論緒論 -11.1 軋鋼生產的國內外發展情況 -11.1.1 一軋鋼生產及產品種類 -11.1.2 軋鋼機械的分類及標稱 -11.2 矯直機在軋鋼生產中的作用及發展情況 -21.3 現場二十一輥板帶矯直機的工作原理 -21.4 鞍山鋼鐵集團冷軋薄板廠 -31.4.1 鞍鋼冷軋薄板廠介紹

8、 -41.4.2 典型設備 -41.4.3 主要產品 -51.4.4 廠區平面布置圖： -52 總體方案評述總體方案評述 -62.1 轎直機的調整形式-62.2 機座形式 -62.3 支承輥的布置形式 -62.4 輥的材質 -62.5 傳動系統的形式 -72.6 軸承選擇 -82.7 壓下機構的形式-82.8 矯直輥列的布置形式與驅動形式 -83 矯正機力能參數的計算矯正機力能參數的計算 -103.1 二十一輥矯直機的技術性能及矯直工藝參數-103.2 輥式矯正機基本參數的確定：-103.3 矯直力的計算-113.4 矯直功率的計算和電機功率的選擇-134 主要零部件校核計算主要零部件校核計算

9、 -154.1 矯直輥的校核計算-154.1.1 矯直機矯直扭矩的計算 -154 第三輥上彎曲力矩和支反力的確定-174 壓下壓上裝置的計算及校核壓下壓上裝置的計算及校核 -26壓下電機功率的選擇 -26壓下螺絲的傳動力矩和壓下電機功率的計算 -264.2 壓下裝置的校核計算 -27壓下電動機的過載校核計算 -27壓下螺絲及壓下螺母的強度校核設計 -274.3 壓上機構設計與校核 -29低速級蝸輪蝸桿的設計計算 -295 斜齒圓柱齒輪減速裝置設計及校核斜齒圓柱齒輪減速裝置設計及校核 -32減速機齒輪設計與校核 -33、齒輪材料、精度和齒數的選擇 -33減速機齒輪設計計算 -33齒輪接觸強度校核

10、 -36減速機軸的設計與校核 -375.2.1 求輸出軸上的功率P2轉速n2和T2轉矩 -37求作用在齒輪上的力 -37初步確定軸的最小直徑 -38軸的結構設計 -38按彎扭合成應力校核軸的強度 -41精確校核軸的疲勞強度 -41圓錐輥子軸承校核 -446 潤滑方式的選擇 -46 結論與評價 -48 致謝 -48 參考文獻 -49 附錄 A A 英文資料及譯文 -501 緒論 軋鋼生產的國內外發展情況 1 軋鋼生產及產品種類 在 20 世紀末，世界軋鋼技術發展迅速。軋鋼生產在自動化、高精度化、連續化方面取得了較大進步。軋鋼生產是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的重要生產環節和主要方法。因為用軋制方法生產

11、出的鋼材，具有生產率高、生產過程連續性強、品種多、易于實現機械化、自動化等優點，而且比鍛造、擠壓、拉拔等生產產品，性能更高，成本更低。目前，約有 93%的鋼都是經過軋制成材的。有色金屬生產也大量應用軋制方法。軋鋼生產的主要產品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材。目前，我國軋鋼生產的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優質型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產的產品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產量占鋼材總產量的 25%30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和

12、專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡單斷面型鋼。從生產方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應用的鋼材，我國的板帶材產量占鋼材總產量的45%55%。板帶鋼按應用領域分為建筑板、橋板、船板、汽車板、電工鋼板、機械用板等。按照軋制溫度的不同又可以分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。鋼管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我國鋼管產量占鋼材總產量的 10%15%，鋼管的規格一般用外形尺寸及壁厚標稱。其斷面一般為圓形管，也有多種異型鋼管和變斷面鋼管。鋼管從制造角度劃分為無縫鋼管、螺旋鋼管與直縫鋼管、冷軋鋼管等。按斷面形狀劃分為圓形管、異型鋼管和

13、變斷面鋼管。這些品種齊全、樣式繁多的鋼管被應用在管道、石油運輸，鍋爐側壁、地質鉆探、軸承及注射針管等方面。隨著軋鋼工藝及軋鋼技術的不斷發展，鋼材的生產范圍將不斷擴大，產品品種也將不斷增多。近年來我國許多有價值的鋼板產量大幅度增長，冷軋硅鋼片 2003 年已達 89.6 萬噸，鍍錫板 2002 年已經達到 110 萬噸，管線鋼、石油管、耐火鋼板、冷軋不銹鋼板產量達 55 萬噸。 軋鋼機械的分類軋鋼機械的定義是軋制鋼材的機械設備，軋件在軋輥中產生塑性變形，軋制出所需形狀的鋼材。軋鋼機械主要由軋鋼機和輔助設備組成。軋鋼機由工作機座、傳動裝置、換輥裝置及主電機組成。主機列稱為軋鋼車間主要設備，軋鋼機以

14、外的設備統稱輔助設備。由于鋼材產品種類很多，軋鋼機可按用途、構造和布置三種方法進行分類。輔助設備種類很多、數量大，包括剪切機、熱鋸機、矯直機、卷取機、冷床、輥道及換輥裝置。 矯直機在軋鋼生產中的作用及發展情況 a-側彎 b-中浪 c-邊浪 d-長度方向瓢曲 e-寬度方向瓢曲 金屬帶材產品的缺陷矯直是金屬材料加工的后部工序，這道工序可以大幅度的提高產品的質量水平，大大改善產品在軋制、冷卻和運輸過程中產生的各種形狀缺陷。如：鋼軌的弧形彎，板帶材的橫縱向彎曲、邊部浪、鐮刀彎等缺陷。矯直機已經成為軋制車間不可缺少的設備，而且廣泛應用于以板坯為原料的各種工廠車間，如汽車制造廠、船舶制造廠等。矯直機按照結

15、構可以分為壓力矯直機、輥式矯直機、管棒材矯直機、拉伸矯直機和拉伸彎曲矯直機。20 世紀以來，矯直技術得到了很大的發展。但在快速發展的矯直理論背后，矯直技術在實際生產中的應用卻非常滯后。矯直理論總體來說還很粗糙，因為矯直機的許多參數還需要依靠經驗公式和經驗數據來決定，矯直機矯直輥負輥距的破壞作用的機理直到 20 世紀 80 年代才被闡明，落后于實際 30 多年。輥數、輥距、壓彎量、輥徑、矯直速度等許多數據還沒有權威的理論公式。直到 20 世紀 80 年代，矯直理論才逐步走向完善，現已開發出萬能矯直機、行星矯直機、旋轉反彎矯直機、輥距改變的 9+1 輥矯直機，并且矯直機實現了利用計算機程序實現自動

16、控制。隨著矯直技術的發展四種矯直技術逐步發展成熟，它們是彎曲矯正技術、拉伸矯正技術、拉彎矯正技術和扭轉矯正技術。隨之而來的還有平動矯直技術，行星矯直技術、全長矯直技術、變凸度及變輥距矯直技術等。 現場二十一輥板帶矯直機的工作原理板帶矯直機工作原理現場矯直機的工作原理是塑性拉彎矯直理論，帶材在軋制及平整工序中產生內部不均勻應力，當其應力值達到一程度時，會造成板形的瓢曲或浪形，拉彎矯直機利用了內應力的存在改善板形。需矯平的帶材在張力輥組施加的張力的作用下，連續經過上下交替布置的多組小直徑的彎曲輥劇烈彎曲，如圖 1.1。帶材各條縱向纖維長度的不均勻性在拉伸和彎曲的合作用下，沿長度方向上產生了不同程度

17、的塑性延伸，拉伸彎曲矯直技術使各條縱向纖維的長度趨向于一致，從而減小了內應力的不均勻分布，消除了由于縱向纖維長度差造成的板形缺陷。 技術經濟性分析技術經濟性分析1 技術經濟評價的涵義通常來說對“技術”的理解是包括工具、勞動者的勞動方法、技能等技術的總稱。對“經濟”的含義，主要是指在社會生產和再生產的整個過程中所取得的節約和效果，經濟效果是指社會生產和再生產，即即經濟活動過程中勞動消耗和勞動占用同勞動成果的比較。這里所說的勞動消耗，包括人力、物力、財力的消耗。勞動占用是指廠房、設備、器具的占用。技術經濟評價又可稱為項目經濟評價，是指工程項目或設計方案投資決策過程中，采用現代分析方法對項目方案在計

18、算期（包括建設期和生產期）內的經濟效果所做的測算和分析。技術經濟評價是可行性研究的核心內容，是項目方案投資決策的重要依據。在工程機械項目中，為了提高工程的經濟效益，采用先進的技術，以節約工程建設的造價，降低運行成本和節約經濟性的維護費用。但是，在某些情況下，采用先進的技術還必須與當地的客觀條件相適應。2 2經濟評價在工程機械中的重要性 自改革開放以來，我國的基礎建設程序和管理體制發生了根本的變化，逐步走上了了良性發展的軌道。根據國內外的經驗，從設計階段到技術設計完成，約占 1/4 設計周期，到施工圖設計完成需要 2/5 的以上的建設周期。根據設計階段影響投資的程度來看，初步設計階段影響投資的可

19、能性為 75-95%；技術設計階段影響投資的可能性為 35-75%；施工圖設計階段影響投資的可能性為 10-35%；而自施工開始，通過技術組織措施節約工程造價的可能性只有 5-10%。顯然，前期建設工作對于降低總概算費用起著決定性的作用。了解和掌握技術經濟評價在工程機械中應用的重要性具體體現在以下幾個方面：進行技術經濟比較，選擇合理的路線走向；在方案確定和設計中，對零件加工工藝進行方案必選，推薦技術先進、投資經濟的工藝；經過技術經濟比較，選擇重要零件的結構形式；研究工程設計中技術進步的經濟效益。在設計工作中，開展技術進步活動的最終目的是提高經濟效益，包括采用新工藝，可以縮短成產周期，降低能耗和

20、資源消耗。經過技術經濟分析，對經濟效益不大的技術，建議不宜在工程設計中應用。有些技術對建設項目的近期效益不明顯而遠期效益較高的，建議可在對投入與產出做比較后做出取舍。有些技術近期投資較大，遠期效益雖有不很高的，需做全面分析，看能否分期投資。有些技術在工藝上有較大的改進，可節省經濟性的運行費用，但在結構方面卻增加難度和投資，則建議需做進一步的經濟核算后再確定。3課題選擇選擇課題時要進行趨向研究、市場分析、用戶調查、專利情況等情報的收集工作，根據情報來確定設計工作任務。（1）趨向研究：隨著工廠對薄板需求量的增加，對薄板的矯直厚度、矯直理論和矯正質量有了新的要求，我們對原有的矯直機進行了一部分改進設

21、計，使其更好的適應市場的需求。（2）市場分析：薄板在工廠的應用范圍廣泛，適應市場的需求，與企業的利益息息相關。4摸清課題要求 為了搞清如何對矯直機進行改進，在參觀了工廠現有的矯直設備外，又在網上查閱相關資料，使所設計的矯直機符合經濟性和可靠性要求。2 總體方案評述轎直機的調整形式 輥式鋼板矯直機的調整可以分為上排工作輥整體傾斜調整的矯直機和上排每個工作輥可以單獨調整的矯直機兩大類 ：上排工作輥整體傾斜調整的矯直機，軋件在入口端的第 2 第 3 輥上的反彎曲率最大，產生大變形，迅速消除軋件的原始曲率的不均勻度，以后各輥的壓下量按直線關系遞減，在第 n1 輥處，軋件的反彎曲率最小，只產生彈性彎曲變

22、形。這種工作輥的調整方式符和矯正過程的變形特點。采用這種調整方式的是鋼板矯直機，矯正薄板時一般是 713 輥，且帶有工作輥撓度調整裝置，以矯正板材上的瓢曲、單雙浪等二、三維形狀缺陷。上排每個工作輥可以單獨調整的矯直機。這種調整方式比較靈活，但由于結構配置的原因，它主要用于輥數較少，輥距較大的型鋼矯直機。2.2 機座形式輥式鋼板矯直機工作機座可分為臺架式和牌坊式兩大類：臺架式矯直機的結構簡單。但剛性較差，采用大量彈簧平衡的臺架式矯正機，使用時上臺架容易產生震動，由于冷矯直時矯直力大，所需機架的剛性要求較高，故臺架式薄板矯直機不能滿足薄板冷矯的使用。矯直機本體裝在可移動的框架上，框架下面的四個車輪

23、支撐在軌道上，由橫移驅動機構推動框架移入工作位置后用定位裝置定位，矯正機機架可以是開式的也可以是閉式的。薄板矯直機大多采用牌坊式結構。矯直機的工作機座包括機架本體，支承輥，壓下裝置和擺動裝置等部分。牌坊式工作機座的特點是強度和剛度較好，輥子的調整拆裝方便，故新設計的板帶矯直機采用這種形式，缺點是結構較復雜、外形尺寸也較大。2.3 支承輥的布置形式支承輥采用交錯布置，支承輥承受工作輥的垂直方向和水平方向上的彎曲，矯直過程中工作輥載荷比較穩定，與垂直布置的支承輥相反，交錯布置的支承輥多用于工作輥輥徑與輥身長度比值較小的矯正機。2.4 輥的材質工作輥直接與軋件接觸，為避免輥子過早磨損和保證矯直機可靠

24、工作，對矯直機工作輥有下列要求：（1）輥面應有較高的硬度；（2）有較高的加工精度；（3）有較高的抗彎和抗扭強度。目前，冷矯時，若工作輥徑 D200mm 時，采用 9Cr。有的重型廠當 D90mm 時，采用 59CrV4；熱矯直機工作輥常采用 60SiMn2MoV或 55Cr；采用溫矯工藝的矯正輥需要鍍鉻，鉻層厚度 0.10.2mm。支承輥承受矯直過程中的扭轉應力，與工作輥直接接觸，在二十一輥矯直機中也采用 60CrMoV 作為原材料。2.5 傳動系統的形式主傳動系統包括減速機、齒輪座和萬向聯軸節等。1、減速機。在矯直機主傳動系統中，減速機除有減速作用外，還有均衡分配傳動扭矩的作用，因此也稱減速

25、分配器。減速機有三種主要形式：圓柱齒輪型，圓柱圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形式中，每種又可分為單支、雙支、三支和四支等結構。輥數大于 7 的矯直機上，不宜使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座的齒輪也大，使齒輪座出軸的間距很難與矯正輥間距相適應，因此，在輥式鋼板矯直機上大多使用多支的減速分配器，這樣可以使齒輪座的載荷均勻。由于矯直機的第三輥（或第二輥）受的矯正扭矩最大，因此，該輥要盡可能由減速機的一根出軸經齒輪座直接傳動，以減輕齒輪座的負荷。有時，為適應矯直機在連續機組中的安裝，將矯直機設計成可以雙向進料的結構，這時，矯直機另一端的第三輥由一根輸出軸直接傳動。2、齒輪座。一般情況，為

26、防止鋼板在工作輥間打滑，輥式鋼板矯直機的所有工作輥都是驅動的，齒輪座的作用是將減速機傳來的扭矩分配給各個矯正輥。齒輪座輸入軸數目與減速機支數相同，每根輸入軸帶動一組齒輪，在輸入軸數量較多時，各組齒輪之間互補聯接，以避免功率傳遞線路閉和，惡化齒輪嚙和條件。按照齒輪的嚙合列數，可分為單列齒輪座和多列齒輪座。單列齒輪座的制造和安裝簡單，各齒輪軸和軸承可以通用且切齒輪軸的剛性高。一般在工作輥距小于 50mm 時，宜采用這種形式。與單列齒輪座比較，多列齒輪座的中心距較小，因為每對齒輪座的齒寬是根據傳遞的扭矩確定的。同時，齒輪避免了重復嚙合，因而可以適當減小中心距。多列齒輪座的齒輪軸剛性較低，為保證齒輪軸

27、的剛度，通常只在輥距大于 50mm 時才采用這種結構。3、萬向聯軸節。由于齒輪座中心距大于矯正機的總中心距，因此，齒輪座出軸與矯正輥采用萬向聯軸節連接。矯直機常用的萬向聯軸節除了一般的滑塊式、叉頭、扁頭型外，在輥徑小于 1200mm 時，也采用球形萬向聯軸節；在小輥距矯直機上，也可以采用簡易型剛球萬向接軸，這種聯軸節采用標準剛球，它只起定心作用，矯正扭矩是靠兩叉頭的側面直接接觸來傳遞的。2.6 軸承選擇在矯直機的功率損耗中，由于軸承摩擦占的損耗大，所以減速機齒輪座和矯直機本體一般均采用滾動軸承；因為二十一輥矯直機的矯直輥輥徑小，故需支承軸承的外形尺寸不能太大，所以采用輥針軸承可以減少軸承的外形

28、尺寸。所以工作輥和支承輥用滾針軸承和止推軸承。2.7 壓下機構的形式1、兩片機架用螺母互相連接，通過螺栓將機架固定在機座上，機架蓋與機架用螺栓連接在一起。2、壓下裝置通過電機傳動，帶動兩個蝸桿，使四個蝸輪分別帶動四個壓下螺絲旋轉，因螺母固定在滑塊中，當壓下螺絲旋轉時滑塊升降，擺動體及工作輥通過彈簧的作用，也隨著升降（如圖 2.3） 。3、上工作輥兩端傾斜時，通過單獨調整工作輥的一端，使其處于水平位置，為此兩螺桿之間裝有離合器，脫開離合器，既可單獨調整。圖 2.3 高度調節示意圖2.8 矯直輥列的布置形式與驅動形式1、工作輥與支承輥裝置：工作輥裝置，上下兩排工作輥分別裝在軸承座中，軸承座固定在上

29、下機座中，上輥座的側面形成圓弧面，可以在機架窗上內側擺動和上下滑動，使上工作輥上下移動，及改變前后工作輥的開度，當調整工作輥撓度時，軸承座和輥座之間可沿半徑為 60 毫米的圓弧面相對轉動。2、驅動形式：鋼板輥式矯直機的上排和下排工作輥是驅動的，以避免鋼板在工作輥間打滑。3 矯直機力能參數的計算3.1 二十一輥矯直機的技術性能及矯直工藝參數1、矯直機主電機參數 ：功率 P=160KW, 轉速 n=1480 r/min ;2、電動機：矯直機壓下電動機功率 P=KW，轉速 n=153590 r/min；橫向傾斜調節電動機功率 P=KW, 轉速 n=9302840r/min ；3、主減速機傳動比 ：2

30、.6 ；4、工作輥數目 ：21 個 ；5、工作輥輥距 ：52 mm ；6、工作輥直徑 ：96150 mm ；7、工作輥輥長 ：1750 mm ；8、工作輥圓周速度 ：0.1m/s ；9、上工作輥升降速度 ：mm/s ；10、支承輥輥徑 ：51mm ；11、支承輥數目 ：161 個 ；12、板坯寬度厚度：1530 mm 、0.52.0 mm ；3.2 輥式矯正機基本參數的確定：由文獻1，23.5-8得矯直機允許的最大與最小輥距為： maxTsEhmin（3.1） minTmaxhsE（3.2）式中：被矯鋼板的最小厚度，=0. 5 mm ；minhminh工作輥彈性模量 ， MPa ；E5101

31、. 2 E矯直輥的屈服強度，=490 MPa ；ss被矯鋼板的最大厚度，=2 mm 。maxhmaxh所以： 96 mm ；maxTsEhmin490107 . 25 . 05=17.8 mm ；minTmaxhsE490101 . 225矯直機矯直輥距 T 的范圍是： T ；minTmaxT由文獻1，表 11-4得薄板矯直機矯直輥直徑 D 和矯直輥輥距 T 之比：0.90.95 ；TD所以 ， D D D ， 即 D ； minmaxmintmaxt求出 16.02 mm D Cu Sn1P45HRC，由文獻4，表 117查得蝸輪的基本許用應力 =268 MPa ；H應力循環次數，N=60=

32、60 ；hLjn212000202515001610壽命系數 ，=，則 ： HNk8671016. 210 =324 MPa HHNkH268（5.9）（6）計算中心距：a=107.3 mm 32)3249 . 2160(71306721. 1取中心距 a=125 mm，因為 =20，故由文獻4，表 11-2得模數 m=5 imm,蝸桿分度圓直徑=50 mm , 這時=0.5 ，由文獻4，圖1dad1100501118查得接觸系數=2.6，因為 因此以上結果可用 ；ZZZ4、蝸桿蝸輪主要參數及幾何尺寸（1）蝸桿軸向齒距：= mm ；apm5直徑系數：=10 ；q齒頂圓直徑：=mq+=5+2=6

33、0 mm ；1admha21051齒跟圓直徑：=mq（）=52=38 mm ；1fd2ahcm10) 151 (分度圓導程角：=11 18 36 ；蝸桿軸向齒厚：=mm ；aSm21514. 321蝸輪齒數：Z =41 ,變位系數= .5 ；22X0驗算傳動比：=20.5，這時傳動比誤差為=2.5.是12ZZi 24120205 .20允許的 ；蝸輪分度圓直徑：=mZ =5=205 mm ；2d241蝸輪喉圓直徑 ：=205+2=215 mm ；2ad22ahd 5蝸輪齒根圓直徑：=202=193 mm ；2fd1d22fh552 . 1蝸輪咽喉母圓半徑：=12=17.5 mm 。2gra22

34、1ad5215215、校核齒根彎曲疲勞強度 = FmddkT21253. 1YYFa2F（5.10）其中：齒形系數，根據=.5 ，當量齒數，=2FaY2x02VZ2VZ32cosZ31.11cos413=43.48，由文獻5，圖 11-19中，可查得齒形系數=2.87 ；2FaY螺旋角系數，=0.9192 ；YY1140114031.11 基本許用彎曲應力，由文獻5，表 11-8查得由 ZCuSn10PF制造的蝸輪基本許用彎曲應力 =56 MPa；F壽命系數， =0.918 FNKFNK9610n9661016. 210許用彎曲應力， =56=51.408 MPa；FFFFNK918. 0則：

35、=MPa 350HBS 的硬齒面，其失效為輪齒的折斷準則為：按齒根彎曲強度設計，按齒面接觸強度校核 ；2、按齒根彎曲疲勞強度設計： nm32121)(cos2FSaFaadYYZYkT（6.1）其中：螺旋角，試選=12 ；螺旋角影響系數，由文獻4，圖 5-25得=0.9 ；YY小齒輪的彎曲疲勞強度極限，由文獻4，圖 5-11得：lim1F=960 MPa；lim1F大齒輪的彎曲疲勞強度極限，由文獻4，圖 5-11得：lim2F=670MPa ;lim2F小齒輪的接觸疲勞強度極限，由文獻4，5-10得：lim1H=1470MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限，由文獻4，圖lim1Hlim2H5-10

36、得：=1180MPa ； lim2H，最小安全系數，=1，=1.35 ；HSFSHSFS小輪應力循環次數，=60=60； 1N1NnjLh20011480710大輪應力循環次數，=； 1N2NuN16 . 21760000610、彎曲疲勞壽命系數，由文獻4，圖 5-13得1FNk2FNk=1 1FNk2FNk、接觸疲勞壽命系數，由文獻4，圖 5-12得1HNk2HNk=1.08，=1.2 ；1HNk2HNk小輪許用彎曲應力，=637 MPa；1F1FFFSlim135. 1860大輪許用彎曲應力，=496 MPa；2F2FFFSlim235. 1670接觸疲勞許用應力，=1588 MPa 1H

37、1H1HNklim1H1470；接觸疲勞許用應力，=1180=1424 MPa 2H2H2HNklim2H；=1506 MPa ，1.23MPa ；H2)(21HH2142415882HH齒寬系數，由文獻4，表 5-8得 =1.1 ；dd小齒輪的當量齒數，=21.37 ；1vZ1vZ31cosZ39781. 020大齒輪的當量齒數，=55.56 ；2vZ2vZ32cosZ39781. 052斜齒輪齒形系數，由文獻4，表 5-6得=2.80，=2.31 FaY1FaY2FaY；斜齒輪應力校正系數，由文獻4，表 5-6得SaY=1.564，=1.70 ；1SaY2SaY齒輪端面重合系數，=0.97

38、81 ；=188（acos12cosa3） 2111ZZcos=188.2（） =1.622 ；352120112cos試選載荷系數 =1.4 ；tk由電機功率=160KW，轉速 n=1480r/min。得電機輸出軸轉矩：p =1032432 N mm 1T1610np6101480160（6.2）=0.00687 ，=0.00792 111FsaFaYY637564. 180. 2222FsaFaYY46970. 131. 21.4873 。 d1Ztg12201 . 1tg則 ntm32121)(cos2FSaFaadYYZYkT=300792. 0622. 14001 . 19567.

39、09 . 010324324 . 12=mm 圓柱斜齒輪模數修正： =1 FkvkFkk（6.3） =1 HkvkHkk（6.4）其中：動載荷系數，由文獻4，圖 5-7得，=1.01 ；vkvk使用系數，由文獻4，表 5-1得，=1 ；AkAk接觸強度分配系數，由文獻4，表 5-12得 ；HkHk彎曲強度分配系數，由文獻4，表 5-12得=1.23 ；FkFk齒面載荷分布不均勻系數，由文獻4，表 5-2得，=1.104 kk。所以 ，=1=1=1.588 ；FkFkvkFkk104. 123. 117. 1=1=1；HkvkHkk104. 1312. 117. 1由于相差很大，所以原設計要修正

40、 ：ktk=mm ，圓整并取標準 =6 mm ；nmntm34 . 1588. 1nm3、幾何尺寸計算（1）計算中心距： a=220.83 mm cos2)(21ZZmn9773. 02)5220(6（6.5）中心距圓整，取 a=221 mm ；（2）求實際齒輪的螺旋角； =12 aZZmn2)(arccos212212)5220(6arccos3912（6.6）由于與預選的相差不大，所以，不需要修正；HZkYa小齒輪分度圓直徑：=0 mm 1dcos1Zmn9773. 0206大齒輪分度圓直徑：= mm2dcos2Zmn9773. 0526齒輪齒寬：= mm1dbd78.122圓整取 =13

41、5 mm，則 ：小齒輪齒寬：mm，大齒輪齒寬：b1401Bmm 。1352B6.1.3 齒輪接觸強度校核 按照接觸疲勞強度校核公式進行校核得： = HuubdkFat11HEZZ H（6.7）由文獻4，表 5-5 得=189.8 ；EZMpa由文獻4，圖 5-22 得=2.45 ；HZ齒輪法向力： =2=2=16817.6 N；tF11dT78.1221032432所以， =HuubdkFat11HEZZ 6 . 278.122622. 1135) 16 . 2(6 .168174 . 145. 28 .189= 512 MPa；H齒輪尺寸計算：小齒輪齒頂圓直徑：=+2=122.78+2=13

42、4.780mm 1ad1dah6大齒輪齒頂圓直徑：=+2+2=331.220 mm 2ad2dah6小齒輪齒根圓直徑：=100 mm 1fd1d2fh225. 16大齒輪齒根圓直徑：=6 1.25=30 mm 2fd2d2fh2 6.2 減速機軸的設計與校核以圓錐圓柱齒輪減速器作為減速裝置，設計減速器的輸出軸，輸入軸與電動機相連，輸出軸通過彈性柱銷聯軸器與工作機相連，輸出軸為單向旋轉。已知電動機功率160 KW，轉速=1480 r/min,齒輪的參數列于下pn表：表表 6.1 減速機齒輪參數表減速機齒輪參數表1Z2Z（nmmm）n*ah齒寬（）mm20526123912201=140，=131

43、B2B56.2.1 求輸出軸上的功率 轉速和轉矩 2p2n2T若取齒輪及滾動軸承的傳動效率5 則：=160 0.95=152 KW 2P1P（6.8）=1480=569 r/min 2n1ni16 . 21（6.9） =9550000=9550000=2551142.36 Nmm 2T22np596152（6.10）6.2.2 求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 ： =3 mm 2dcos2mZ391212cos256（6.11）圓周力矩：=2=16353 tFtF22dT220.19336.25511422N（6.12）徑向力：=6023 N rFrFtFcostann977

44、3. 036. 016353（6.13）軸向力：=16353=3538.6 N aFaFtFtan21.12tan（6.14）6 初步確定軸的最小直徑由文獻式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為 45 鋼，5調制處理由文獻表（15-3）取=112 于是得.50A = mm mind3220npA3569152112（6.15）輸出軸的最小直徑顯然是聯軸器處直徑（圖 6-2） 。考慮到此軸段 d有一鍵槽，應將軸段直徑相應放大，現取。為了使所選的軸80mmdmin直徑與聯軸器的孔徑相適應，故須同時選取聯軸器型號。 d聯軸器的計算轉矩查表 14-1，考慮到轉矩變化很小，故取2TkTAca

45、Ak 2551142.36=3316485 Nmm 2TkTAca（6.16）按照計算轉矩小于聯軸器公稱轉矩的條件，選用型彈性柱銷caT7HL聯軸器，公稱轉矩為 6300 N m ；半聯軸器的孔徑為 80 mm，取=80 mm，聯軸器長度=107 mm dL。6.2.4 軸的結構設計1、現選用（圖 6.2）所示的裝配方案 ；2、根據軸向定位要求定軸各段直徑和長度 ；（1）為滿足半聯軸器軸段右制出一軸肩，故取段直徑：d=+（34）=73+（7.510）=82 mm ；dmind5 . 2（2）由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的單列圓錐輥子軸承 30217 其尺寸為=85，故=

46、85 TDd5 .30150ddmm ； 而=30.5，右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，由文獻查得L230217 型軸承軸肩高度=12mm ，因此取=97 mm ；hd（3）取安裝齒輪處軸段的直徑=90 mm，齒輪齒輪左端與左d軸承間采用軸套定位，齒輪輪轂寬度為 135 mm，軸段應略短于輪轂寬度，故取=130 mm；，齒輪右段用軸肩定位，軸肩高,=7 mm ；軸Lhdh環處直徑=102 mm，軸環寬取=10 mm；dbhL（4）軸承端蓋總寬 25 mm，裝拆便于對軸承添潤滑脂，端蓋處與半聯軸器右端面間距離=35 mm，故取=60 mm；LL（5）=+（876）=30.5+8+16+4= m

47、m ；LaST0 =65+20+16=91mm ；LSaCLL10經上述結構設計，軸的結構如圖 6.1 所示。圖 6.1 軸的結構簡圖由圖（6.1）計算得軸各支點反力如表 6.2。圖 小齒輪軸受力分析圖.表表 6.2 軸受力參數表軸受力參數表載荷水平面 H垂直面 V支反力 F1NHF=10902 N =5451N2NHF=5952 N = - N1NVF2NVF彎矩=1035690 NmmHM=565440 N mm1VM= 13442 N mm2VM總彎矩= Nmm1M225654401035690= Nmm2M225 .134421035690 扭矩=2551142.36 N/mmZT6.

48、2.5 按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強度根據文獻5，式 15-5及上表中的數值，并取應力折算系數，軸的計算應力： = caWTM2221)(（6.17）=322901 . 0)36.25511426 . 0(157.1037232= MPa ；前已選定軸材料為 45 鋼，調質處理，由文獻5，表 15-1查得1=60 MPa；因此S=1.5 22SSSS2206. 676.3706. 676.37故該軸截面右側的強度也是足夠的。6. 圓錐輥子軸承壽命計算 圓錐輥子軸承支反力和計算：1rF2rF= N1rF2121NVNHFF104202 .595109

49、0222=8931 N2rF2222NVNHFF2275.705451 ；569nmin/r軸承型號：30218，軸承參數：=168KN，=152KN，；rCroC42. 0e；4 . 1y圖 6.3 軸承受力分析圖 =1.5，pfCt100= N 1dFyFr217 .44354 . 1212420（6.18）= N 2dFyFr226 .31894 . 128931（6.19）+ ,1 軸承為緊軸承，2 軸承為松軸承aF2dF1dF N21daaFFF N22daFF 54. 0124202 .678211raFFe， 1.4；4 . 0 xy N； （6.20）)(111arpyFxFf

50、P)2 .67284 . 1124204 . 0(所以 1 軸承的使用壽命為 ：= =37957h 1HL)(601016PCfnrt3103106)76.195621680001(5696010（6.21） 35. 089316 .318922raFFe1， 0 ；xy=5954 N 2p2rpFf 8931（6.22）所以二軸承的使用壽命為：=2h 2HL)(601026PCfnrt3103106)59541680001(5696010610（6.23）7 潤滑方式的選擇二十一輥板帶矯直機潤滑方式有兩種：稀油潤滑和干油潤滑。1、稀油潤滑（1） 主減速機為稀油集中循環潤滑 。（2） 壓下減速

51、機構為稀油注入潤滑。2、干油潤滑（1） 干油自動集中潤滑共 240 點，矯正機本體共 168 個。（2）人工手動潤滑 112 點，矯正機本體 28 點，萬向接軸 84 點。 （每個 4 點）稀油潤滑集中潤滑系統通常由兩部分組成：稀油站和潤滑管路，包括給油管、回油管及機器配管。為保證齒輪對有可靠的潤滑，主減速機為循環噴注潤滑。管路分為供齒輪對嚙合潤滑和供軸承潤滑兩個部分，都是從一個總進油管分出來，其中包括油管、接頭、截止閥、油流指示器，彎頭及管路固定裝置等元件，供齒輪對潤滑還有噴嘴。各種管路的規格需根據嚙合處或軸承處所需油量確定，在此不設計。齒輪對嚙合處潤滑是從齒輪對入口方向向齒輪噴油，對較寬的

52、齒輪，通常利用幾個噴嘴的集中油管均勻噴注在齒輪表面上，保證齒輪嚙合處形成油膜，并將齒輪傳動時的熱量帶走，在主減速機機體內，潤滑油面應保持在最大齒面根圓上 5-15mm。減速機漏油主要集中在箱蓋和箱體間的接觸面、軸端、箱體與油箱的接縫處，在這些地方采用相應的措施防漏。壓下機構潤滑方式為稀油潤滑。由于壓下機構經常動作，調整周期長，故每次壓下調整時，均需先開動潤滑機構，使壓下螺母與螺絲得到充分潤滑。甘油集中潤滑有手動和自動兩種。自動甘油集中潤滑方式主要采用流出式，甘油黏度較大，特別冬季防寒不良時，甘油壓力損失較大，應該注意輸油管的保溫措施，甘油油管不需經常拆卸，用法蘭聯接，加工制造簡單。板帶板形控制

53、板帶板形控制 板形控制是冷軋板帶加工的核心控制技術之一，近年來隨著科學技術的不斷進步，先進的板形控制技術不斷涌現，并日臻完善, 板形控制技術的發展，促進了冷軋板帶工業的裝備進步和產業升級，生產效率和效益大幅提升。板形的概念 (Concept of Shape)1 板形的基本概念板形直觀來說是指板帶材的翹曲度，其實質是板帶材內部殘余應力的分布。只要板帶材內部存在殘余應力，即為板形不良。如殘余應力不足以引起板帶翹曲，稱為“潛在” 的板形不良；如殘余應力引起板帶失穩，產生翹曲，則稱為“表觀”的板形不良。2 板形的表示方法板形的表示方法有相對長度差表示法、波形表示法、張力差表示法和厚度相對變化量表示法

54、等多種方式。其中前兩種方法在生產控制過程中較為常用。3 常見的板形缺陷及分析常見的板形缺陷有邊部波浪、中間波浪、單邊波浪、二肋波浪和復合波浪等多種形式，主要是由于軋制過程中帶材各部分延伸不均，產生了內部的應力所引起的。為了得到高質量的軋制帶材，必須隨時調整軋輥的輥縫去適合來料的板凸度，并補償各種因素對輥縫的影響。對于不同寬度、厚度、合金的帶材只有一種最佳的凸度，軋輥才能產生理想的目標板形。因此，板形控制的實質就是對承載輥縫的控制，與厚度控制只需控制輥縫中點處的開口精度不同，板形控制必須對軋件寬度跨距內的全輥縫形狀進行控制。影響板形的主要因素 (Leading factor on Shape c

55、ontrol)眾所周知，影響板形的主要因素有以下幾個方面(1) 軋制力的變化；(2) 來料板凸度的變化；(3) 原始軋輥的凸度；(4) 板寬度；(5) 張力；(6) 軋輥接觸狀態；(7) 軋輥熱凸度的變化。板形控制先進技術 (Advanced Technologies of Shape Control)改善和提高板形控制水平，需要從兩個方面入手，一是從設備配置方面，如采用先進的板形控制手段，增加軋機剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。常規的板形控制手段主要有彎輥控制技術、傾輥控制技術和分段冷卻控制技術等。近年來，一些特殊的控制技術，如抽輥技術(HC 軋機和

56、UC 系列軋機)、漲輥技術(VC 軋機和 IC 軋機) 、軋制力分布控制技術(DSR 動態板形輥)和軋輥邊部熱噴淋技術等先進的板形控制技術，得到日益廣泛的應用。 在此，分別就其中幾種典型技術作以簡單介紹。1 抽輥技術-HC 軋機軋輥橫移板形控制系統HC 軋機是 20 世紀 70 年代日本日立公司和新日鐵鋼鐵公司聯合研制的新式6 輥軋機。HC(High Crown)即高性能軋輥凸度。該軋機是在普通 4 輥軋機的基礎上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對可軸向移動的中間輥，中間輥的軸向移動方向相反。通過對普通 4 輥軋機軋輥撓曲的分析，工作輥與支撐輥之間超出軋件寬度區域的有害接觸區，導致了軋輥的過度撓曲

57、。這種撓曲不僅取決于軋制力的大小，而且取決于軋件寬度。另一方面，在工作輥上施加彎輥力時，軋輥的撓曲會在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC 軋機是通過中間輥的橫移，消除了支撐輥與工作輥之間的有害接觸區，提高了軋制的板形控制能力，可適用于任何寬度帶材的軋制。HC 軋機目前已發展出多種形式，如中間輥傳動的 HCM 6 輥軋機；中間輥和工作輥均能竄動的 HCMW 6 輥軋機；中間輥帶輥型曲線的 HC-CVC 軋機；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2UC4 等多種改進型軋機。HC 軋機的優點* 板形控制能力強，不需要太大的彎輥力即可較好的調整板形；* 可消除支撐輥與工作輥邊部的有害接觸部分，減

58、輕邊部減簿和裂變傾向；*由于工作輥徑較小(比普通 4 輥軋機小 30%左右) ，可加大壓下量，實現大壓下量軋制，并減少能耗；*采用標準無凸度輥，就能滿足各種寬度帶材的軋制，減少了軋輥的備件。從 20 世紀 70 年代以來，世界各國已建 HC 軋機 200 多架，直到至今仍是一種較流行的機種。2 曲面輥技術* CVC 輥板形控制CVC 輥板形控制技術是德國西馬克-德馬格公司于 1980 年開發的。CVC(Coutinuously Variable Crown)的原意是連續可變凸度。經過 20 多年的發展與完善，CVC 軋機已發展出很多種機型，廣泛應用于冷軋板帶生產中。先進的控制策略和控制手段相結

59、合，使 CVC 技術成為目前世界上最先進的軋制技術之一。它的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的 S 形 CVC 曲線，上、下輥的位置倒置 180 度，當曲線的初始相位為零時，形成等距的 S 形平行輥縫，通過軋輥竄動機構，使上、下 CVC 軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產生連續變化的正、負凸度輪廓，從而適應工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續、任意改變輥縫凸度的要求。* UPC 輥板形控制UPC 軋機是德國 MDS 研制的萬能板形控制軋機，是繼 HC、CVC 技術之后又一種可改善板形的軋輥橫移式軋機。其原理是將普通 4 輥軋機的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構成一個不同凸度的

60、輥縫。UPC 軋機投產的數量不及 HC 軋機和 CVC 軋機，最早使用 UPC 技術的是德國克虜伯 1250 軋機和芬蘭 2000 軋機。3 交叉輥技術-PC 軋機軋輥交叉板形控制PC(Pair Cross)的原意是軋輥成對交叉，即軋機軋輥交叉板形控制技術。軋輥交叉系統的設計原理與采用帶凸度的工作輥相同。通過調整軋輥的交叉角，使得距軋輥中心越遠的地方輥縫越大，實現對輥縫形貌的控制。軋輥交叉等效凸度與軋輥交叉角、軋輥直徑和軋件寬度有關，其關系式如下Cr=Se-Sc=(br)2/(2Dw)式中 Cr -等效凸度；b-軋件寬度；Se-中心輥縫；r-軋輥偏轉角；Dw-軋輥直徑；Sc-邊部輥縫。常用的軋