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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 I 頁 850 水平軋機(jī)的設(shè)計 摘要 850 水平軋機(jī)是軋制生產(chǎn)線上的主要設(shè)備之一,其主要由傳動系統(tǒng)與壓下系統(tǒng)兩部 分構(gòu)成，其作用主要是用來軋制不同規(guī)格的鋼坯。本文通過對 850 水平軋機(jī)的設(shè)計， 將所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)了我們獨立思考能力和分析問題、解決問題的能 力，并提高了對創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。設(shè)計的主要內(nèi)容包括 850 水平軋機(jī)設(shè)計方案的確定 與論證，使設(shè)計方案能夠達(dá)到使用要求，并且合理可行，然后進(jìn)行軋制力能參數(shù)的計 算，并根據(jù)算出的結(jié)果來選擇電動機(jī)并進(jìn)行校核、計算，同時對其中的主要零部件， 如軋輥、機(jī)架、連接軸、傳動軸、壓下螺絲等進(jìn)行強(qiáng)度計算，并對壓下螺絲的自鎖、 牙強(qiáng)度、和耐磨性的校核，保證了使用的安全性與可靠性，最后對潤滑方式進(jìn)行了簡 單分析，對經(jīng)濟(jì)性也進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：軋機(jī)；軋輥；機(jī)架；軋制力 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 II 頁 The Design Of 850 Horizontal Mill ABSTRACT The level of 850 mill is one of the main equipments in a rolling mill production line.The main pressure system from the drive system with two components, its role is primarily used for rolling billets of different specifications. In this paper, the level of 850 mill design theory will be the combination of knowledge and practice to cultivate our capacity for independent thinking and analysis of issues, problem-solving skills, and increased awareness of the culture of innovation. The key elements of the design level of 850 mill design and feasibility studies to determine, so that the use of design to meet requirements and is reasonably practicable, and then rolling force can be calculated parameters, And in accordance with the results calculated to select the motor and check the calculation, while the main components, such as roller, rack, connecting shaft, transmission shaft, screws and so on down to the strength calculation of pressure from the screw lock, tooth strength and wear resistance of the check to ensure that the use of the safety and reliability, the last of the Lubrication Analysis of a simple manner, on the economy is also analyzed. Keywords: rolling mill; roll; rack; rolling force 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 III 頁 目錄 摘要 .....................................................................................................................Ⅰ ABSTRACT.......................................................................................................Ⅱ 目錄 ....................................................................................................................Ⅲ 1 緒論 ....................................................................................................................1 1.1 設(shè)計選題的背景、目的和意義....................................................................................1 1.2 初軋機(jī)的發(fā)展概況.......................................................................................................1 1.2.1 初軋機(jī)的發(fā)展過程.............................................................................................1 1.2.2 初軋機(jī)的新發(fā)展.................................................................................................2 1.3 研究的內(nèi)容和方法........................................................................................................2 2 設(shè)計及方案的選擇與論證 ...............................................................................4 2.1 軋機(jī)主傳動裝置............................................................................................................4 2.2 軋輥軸承........................................................................................................................5 2.3 軋輥調(diào)整裝置與上輥平衡裝置....................................................................................5 2.3.1 軋輥調(diào)整裝置.....................................................................................................5 2.3.2 上輥平衡裝置.....................................................................................................6 2.4 軋輥機(jī)架.......................................................................................................................6 3 軋制力能參數(shù)的確定 .......................................................................................8 3.1 平均單位壓力和總軋制力的計算...............................................................................8 3.1.1 平均單位壓力的確定.........................................................................................8 3.1.2 總軋制力...........................................................................................................10 3.1.3 軋制力矩的計算...............................................................................................10 3.2 電動機(jī)的選擇和校核.................................................................................................12 3.2.1 軋機(jī)主電機(jī)力矩...............................................................................................12 3.2.2 電動機(jī)容量的選擇...........................................................................................14 3.2.3 電動機(jī)的發(fā)熱校核...........................................................................................14 4 主要零件強(qiáng)度計算 .........................................................................................16 4.1 軋輥的強(qiáng)度校核.........................................................................................................16 4.1.1 輥身強(qiáng)度校核....................................................................................................17 4.1.2 輥頸強(qiáng)度校核....................................................................................................18 4.1.3 傳動端軸頭校核................................................................................................18 4.2 軋件咬入的計算.........................................................................................................19 4.2.1 開始咬入階段...................................................................................................19 4.2.2 完成咬入階段...................................................................................................20 4.3 機(jī)架強(qiáng)度校核.............................................................................................................20 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 IV 頁 4.3.1 閉式機(jī)架的彎矩計算.......................................................................................21 4.3.2 閉式機(jī)架的應(yīng)力計算.......................................................................................24 4.4 聯(lián)接軸的強(qiáng)度計算.....................................................................................................25 4.4.1 開口式扁頭的強(qiáng)度計算...................................................................................26 4.4.2 叉頭的強(qiáng)度計算...............................................................................................28 4.5 齒輪座齒輪的校核.....................................................................................................28 4.5.1 齒輪接觸強(qiáng)度的校核........................................................................................29 4.5.2 齒輪彎曲強(qiáng)度的校核........................................................................................30 4.6 壓下螺絲強(qiáng)度及壓下電機(jī)功率的計算......................................................................30 4.6.1 壓下螺絲螺紋尺寸的確定................................................................................30 4.6.2 壓下螺絲的強(qiáng)度校核........................................................................................31 4.6.3 壓下螺絲傳動力矩的計算................................................................................32 4.6.4 壓下電機(jī)功率的計算.......................................................................................34 4.6.5 壓下電機(jī)的選擇...............................................................................................35 4.7 自鎖、牙強(qiáng)度和耐磨性等校核.................................................................................35 4.7.1 自鎖性計算.......................................................................................................35 4.7.2 牙強(qiáng)度校核.......................................................................................................35 4.7.3 耐磨性的校核...................................................................................................36 5 潤滑方式的選擇 .............................................................................................37 5.1 潤滑的簡單介紹.........................................................................................................37 5.2 各部分潤滑方式的選擇..............................................................................................38 6 經(jīng)濟(jì)性分析 .....................................................................................................40 結(jié)束語 .................................................................................................................41 致謝 .....................................................................................................................42 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................43 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 1 緒論 1.1 設(shè)計選題的背景、目的和意義 鋼鐵自從被發(fā)現(xiàn)就被應(yīng)用到人類生活的各個領(lǐng)域，在工業(yè)的發(fā)展過程中，鋼鐵的 生產(chǎn)水平是衡量一個國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。如今放眼世界鋼鐵產(chǎn)品的發(fā)展，軋 制成了相當(dāng)重要的一部分，我們?nèi)粘Ｋ玫匿摬?，建筑用鋼，輸油管道，自來水管等?都是經(jīng)過軋制獲得的，軋制已成為我們必不可少的生產(chǎn)方式。鋼鐵生產(chǎn)總量的 90%以 上是通過軋制成材的，因此，鋼鐵軋制技術(shù)水平的發(fā)展一直備受關(guān)注，其發(fā)展速度也 在與日俱增。隨著各種新技術(shù)和新工藝的不斷應(yīng)運而生，對軋鋼設(shè)備的性能要求也在 不斷的提高，各種新型設(shè)備也不斷涌現(xiàn)。而在各種成品軋制出來之前都要進(jìn)行開坯軋 制，即初軋，因此初軋機(jī)也成為了必不可少的一項設(shè)備。 初軋機(jī)在熱軋帶鋼，型鋼，管鋼的生產(chǎn)過程中都取得了很大的作用，而近年來初 軋機(jī)的發(fā)展相對于以往也有了很大的進(jìn)步，出現(xiàn)了具有自動控制等先進(jìn)技術(shù)功能的新 型初軋機(jī)。在初軋機(jī)的設(shè)計計算中包含了機(jī)械設(shè)計專業(yè)所學(xué)的大部分專業(yè)課程內(nèi)容， 對以往的學(xué)習(xí)起到了一個很好的鞏固和獲得新知識的作用，對以后的工作也會有很大 的幫助。這就是選擇這個題目的目的。一種合理的初軋機(jī)不但能夠達(dá)到理想的軋制效 果還能為下一個工序減輕工作量，并且這種設(shè)計也不會花費高額的資金，真正做到了 既經(jīng)濟(jì)又實惠。因此，初軋機(jī)的設(shè)計并不是想象中的那么沒有意義，反而意義很大。 1.2 初軋機(jī)的發(fā)展概況 1.2.1 初軋機(jī)的發(fā)展過程 十九世紀(jì)中葉軋鋼機(jī)械剛剛起步，十九世紀(jì)五十年代以后，出現(xiàn)了蒸汽驅(qū)動的中 型和大型軋機(jī)，二十世紀(jì)的電氣化使初軋機(jī)發(fā)展了起來。在發(fā)展連鑄的同時，國外仍 在新建或擴(kuò)建初軋機(jī)，以擴(kuò)大開坯機(jī)能力。這是由于開坯機(jī)具有產(chǎn)品變化靈活，便于 實現(xiàn)自動化等有點，如日本 1969 年有三臺板坯初軋機(jī)和一臺方坯初軋機(jī)投入生產(chǎn) [1]。 60 年代以來，連鑄技術(shù)迅速發(fā)展，采用鋼錠通過初軋來生產(chǎn)鋼坯的方式已有所改 變了。初軋機(jī)的技術(shù)發(fā)展主要是解決連鑄還不能生產(chǎn)的某些鋼種和規(guī)格的產(chǎn)品的加工 問題，而不是追求更高的生產(chǎn)能力。70 年代末，已很少建造初軋機(jī)，幾乎不再建造專 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 門生產(chǎn)板坯的板坯軋機(jī)。在連鑄生產(chǎn)占比重高的工廠，有的在帶有立輥的方坯-板坯初 軋機(jī)后配置鋼坯連軋機(jī),克服了連鑄機(jī)因經(jīng)常更換澆鑄規(guī)格而降低作業(yè)率的缺點，擴(kuò)大 了產(chǎn)品種類，與連鑄機(jī)生產(chǎn)相配合，可生產(chǎn)多種規(guī)格的板坯、方坯和圓坯。此外，為 了生產(chǎn)小斷面的坯料，也用初軋機(jī)將連鑄坯軋制成小坯料。用萬能式板坯初軋機(jī)軋制 方坯的主要措施是在水平軋輥兩端各開一個箱形孔，立輥隨推床同步橫移，如果軋制 更寬的板坯則要換上沒有軋槽的軋輥，為了減少換輥耽擱的時間，應(yīng)設(shè)置快速換輥裝 置。在這種多品種的初軋機(jī)上生產(chǎn)寬邊工字鋼用的異形坯的技術(shù)還在研究中。 1.2.2 初軋機(jī)的新發(fā)展 80 年代建設(shè)的初軋機(jī)具有以下特點：1）萬能式板坯初軋機(jī)得到迅猛發(fā)展，60 年 代后新建的初軋機(jī) 60%是萬能式板坯軋機(jī)，這種軋機(jī)帶有立輥，可以減少軋件翻鋼道 次，軋制時間比方坯-板坯初軋機(jī)減少 39%。2）向重型化方向發(fā)展，軋制鋼錠重量達(dá) 45 至 75 噸，最高年產(chǎn)量達(dá) 500 至 600 萬噸。3）提高自動化程度，從均熱爐到板坯精 整均已實現(xiàn)自動控制。4）提高鋼坯質(zhì)量，改進(jìn)精整工序，采用大噸位板坯剪切機(jī)（剪 切力可達(dá) 40MN）及在線火焰清理機(jī) [2]。 初軋生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，降低了能耗，提高了收得率。最好指標(biāo)已近 97％。主要措 施有: 提高沸騰鋼的比例,上鑄鋼錠時采用防濺筒以減少表面結(jié)疤；鎮(zhèn)靜鋼掛絕熱板、加 發(fā)熱劑以減少切頭；鋼錠采用凹型底盤澆注；沸騰鋼錠用大頭進(jìn)鋼軋制，改變軋制壓 下制度，以減少底部魚尾段長度;沸騰鋼采用瓶口模和機(jī)械封頂以減少縮孔 ;合理剪切以 減少切損和發(fā)展半鎮(zhèn)靜鋼等。為了提高軋機(jī)產(chǎn)量,普遍采用多錠串軋。雙錠串軋與單錠 軋制相比,總軋制時間可縮短 25～30％，軋機(jī)產(chǎn)量可提高 10～30％。此外，采用液芯裝 爐法，可節(jié)省均熱爐的燃耗。直送軋制和熱裝爐等節(jié)能措施也有所發(fā)展 近二十年來，由于連續(xù)鑄鋼技術(shù)迅猛發(fā)展，連鑄比將達(dá)到 80%或更高。這樣，初 軋機(jī)將不會有更大的發(fā)展，只能起到配合和補(bǔ)充連鑄生產(chǎn)的作用，許多初軋機(jī)廠都面 臨改造的任務(wù)。 1.3 研究的內(nèi)容和方法 初軋機(jī)發(fā)展至今已經(jīng)達(dá)到了頂峰階段，已經(jīng)沒有太大的發(fā)展?jié)摿α?，但是他在?合和補(bǔ)充連鑄生產(chǎn)方面的作用還是很大的，并且在連鑄發(fā)展的同時，初軋機(jī)也應(yīng)該進(jìn) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 行發(fā)展，盡量做到最好，即使不久的將來或許初軋機(jī)將退出歷史的舞臺，但我們應(yīng)該 讓他在臺上的演出更精彩。為了了解初軋機(jī)的構(gòu)造與工作原理，我專門走訪了鞍山第 一煉鋼廠，實地觀察了現(xiàn)有的初軋機(jī)，分別觀察不同型號的初軋機(jī)在生產(chǎn)中的具體應(yīng) 用。經(jīng)過查閱相關(guān)資料結(jié)合實際生產(chǎn)中的現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計，并對各部分的尺寸 進(jìn)行選取，然后進(jìn)行強(qiáng)度計算。經(jīng)過理論設(shè)計合格后，再經(jīng)實際檢驗可行后，才可投 入使用。 具體內(nèi)容與方法： 1）緒論及設(shè)計方案的確定：方案選擇正確、論證充分； 2）按軋制給定鋼種的軋制規(guī)程，確定參數(shù)，進(jìn)行軋制力、軋制力矩的計算，進(jìn) 而選擇主電機(jī)，進(jìn)行主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算； 3）主要零部件強(qiáng)度計算（機(jī)架、壓下螺絲螺母、軋輥、聯(lián)軸器等） ； 4）其它如系統(tǒng)潤滑、環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析等； 5）繪制工程圖紙：總裝配圖 1 張、部件裝配圖 2-3 張、零件圖 3-4 張； 6）編制、打印設(shè)計說明書； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 2 設(shè)計方案的選擇與論證 850 水平軋機(jī)主要由軋輥、軋輥軸承、軋輥調(diào)整裝置、上輥平衡裝置、軋機(jī)機(jī)架、 軋機(jī)主傳動裝置等部分組成。 2.1 軋機(jī)主傳動裝置 850 水平軋機(jī)主傳動裝置主要由電動機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)、主聯(lián)軸節(jié)、聯(lián)接軸組 成。其作用是將電動機(jī)的輸出力矩通過減速裝置與連接軸傳遞給軋輥，即電動機(jī) 1 的 運動和力矩是通過電動機(jī)聯(lián)軸節(jié) 2、減速機(jī) 3、主聯(lián)軸節(jié) 4、連接軸 6 而傳遞給軋輥 7 的。這種型式的主傳動裝置主要用于不可逆工作的軋鋼機(jī)。 1 電機(jī)：不同的電動機(jī)具有不同的機(jī)械特性，它是電動機(jī)的重要性能。軋機(jī)要求轉(zhuǎn)速 穩(wěn)定，需要使用具有很高應(yīng)變能力的電動機(jī)，直流電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速 平滑、方便，調(diào)速范圍廣，并且過載能力大，能在低速下連續(xù)輸出較大轉(zhuǎn)矩，還能承 受頻繁的沖擊性負(fù)載。因此本設(shè)計采用直流電動機(jī)。 2 減速機(jī)：減速機(jī)的作用是將高速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給低速運動的部件。在軋機(jī)主傳動 中是否采用減速機(jī)就是要比較減速機(jī)及其摩擦損耗的費用是否小于低速電動機(jī)與高速 電動機(jī)之間的差價。當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)速小于 200~250r/min 時才采用減速機(jī)。如果軋輥轉(zhuǎn)速大 于 200~250r/min，則不用減速機(jī)而采用低速電動機(jī)。本設(shè)計任務(wù)中軋輥轉(zhuǎn)速是 12.284 r/min，遠(yuǎn)小于 200~250r/min，因此需要采用減速機(jī)。 3 齒輪座：齒輪座是用來將電動機(jī)或主減速機(jī)的扭矩傳遞分配給兩個軋輥。其傳動型 式如下圖所示： 圖 2.1 傳 動 簡 圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 這種傳動型式用于二輥軋機(jī)，考慮到傳動裝置的布置形式和拆卸方便等因素，通 常采用齒輪傳動。 4 連接軸：連接軸有萬向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和齒式接軸，確定聯(lián)接軸類型時， 主要根據(jù)軋輥調(diào)整量和聯(lián)接軸允許傾角等因素來確定。對于 850 水平軋機(jī)，軋輥調(diào)整 量較大，聯(lián)接軸傾角有時達(dá)到 8°~10°，而且萬向接軸傳遞的扭矩范圍較廣，一般為 50~3000KN·m,因此在本方案中采用萬向接軸。 5 聯(lián)軸節(jié)：聯(lián)軸節(jié)包括電動機(jī)聯(lián)軸節(jié)和主聯(lián)軸節(jié)。電動機(jī)聯(lián)軸節(jié)用來連接電動機(jī)與減 速機(jī)的傳動軸，而主聯(lián)軸節(jié)則用來連接減速機(jī)與齒輪座的傳動軸。本設(shè)計采用的是齒 輪聯(lián)軸節(jié)。 2.2 軋輥軸承 軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)架中的重要部件，其特點有以下幾點：1）工作負(fù)荷大。 2）運動轉(zhuǎn)速差別大。3）工作環(huán)境惡劣。軋輥軸承的主要類型是滾動軸承與滑動軸承。 軋輥上使用的軸承主要是雙列球面輥子軸承，四列圓錐輥子軸承，以及多列圓柱 輥子軸承。滾動軸承的剛性大，摩擦系數(shù)較小，但抗沖擊性能差，外形尺寸較大?；?動軸承分為半干摩擦與液體摩擦兩種。半干摩擦滑動軸承主要是開式酚醛加布樹脂軸 承，它廣泛應(yīng)用于各種型鋼軋機(jī)，鋼坯機(jī)及初軋機(jī)。液體摩擦軸承承有動壓，靜壓和 靜-動壓三種結(jié)構(gòu)型式，它們的特點是摩擦系數(shù)小，工作速度高，剛性較好，使用這種 軸承的軋機(jī)能軋出高精度的軋件，主要用在現(xiàn)代化的冷、熱帶鋼連軋機(jī)支承輥及其它 高速軋機(jī)上。 以此，綜合各方面因素，本設(shè)計采用四列圓錐輥子軸承。 2.3 軋輥調(diào)整裝置與上輥平衡裝置 2.3.1 軋輥調(diào)整裝置 軋機(jī)軋輥的調(diào)整裝置一般包括徑向和軸向兩個方向調(diào)整，徑向調(diào)整是軋鋼機(jī)中主 要的必不可缺的調(diào)整。徑向調(diào)整裝置按其軋輥移動的方向大致可分為壓下（也包括壓 上）機(jī)構(gòu)和側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)。在常見的縱軋機(jī)座中均可看到壓下機(jī)構(gòu)，而側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)僅用 于斜軋機(jī)和立軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)中。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 壓下機(jī)構(gòu)按照軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度要求，以及生產(chǎn)率高低的要求又可 分為：手動、電動、電—液及全液壓壓下機(jī)構(gòu)。手動壓下機(jī)構(gòu)一般多用于不經(jīng)常進(jìn)行 調(diào)節(jié)的、軋制精度要求不太嚴(yán)格的，以及軋制速度要求不高的中、小型型鋼、線材和 小型熱軋板帶軋機(jī)上，通常這些軋機(jī)是在軋制過程中軋輥相互位置不變的情況下進(jìn)行 工作的。電動壓下機(jī)構(gòu)主要用于壓下螺絲的移動速度約超過 1~0.2mm/s 的初軋機(jī)、板 坯軋機(jī)及中厚板軋機(jī)上，以及移動速度小于 1~0.2mm/s 的薄的板帶軋機(jī)上。 電—液和全液壓壓下機(jī)構(gòu)是屬于現(xiàn)代化軋鋼機(jī)上的一種先進(jìn)的壓下機(jī)構(gòu)，多用于 高速連續(xù)式冷軋與熱軋薄板軋機(jī)和帶鋼軋機(jī)上。 綜合考慮，本設(shè)計采用電動壓下機(jī)構(gòu)。 2.3.2 上輥平衡裝置 軋鋼機(jī)上經(jīng)常采用的平衡裝置一般有：彈簧式、重錘式及液壓式等三種型式，只 有在少數(shù)的軋機(jī)上采用反扣螺母式的平衡裝置。 在初軋機(jī)、板坯粗軋機(jī)中，平衡裝置要適應(yīng)上軋輥的快速、大行程、頻繁移動的 特點，而且要求工作可靠、換輥和維修方便。在這種軋機(jī)上，廣泛使用重錘式或液壓 式平衡裝置。 重錘式平衡裝置廣泛應(yīng)用于軋輥移動量很大的初軋機(jī)上，它工作可靠、維修方便。 其缺點是設(shè)備重量大，軋機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)教復(fù)雜。平衡錘通常裝在工作機(jī)座的下方，平 衡力由杠桿和支桿傳給上軋輥。 液壓式平衡裝置結(jié)構(gòu)緊湊，與其他平衡方式比較，使用方便，易于操作，能改變 油缸壓力，而且可以使上輥不受壓下螺絲的約束而上下移動。所以這些都有利于換輥 操作。但它的投資較大，維修也較復(fù)雜。 經(jīng)過比較考慮，本設(shè)計選用液壓式平衡裝置。 2.4 軋輥機(jī)架 軋機(jī)機(jī)架是工作機(jī)座的重要部件，根據(jù)軋機(jī)的型式和工作要求，軋機(jī)機(jī)架可分為 開式機(jī)架和閉式機(jī)架兩種。 閉式機(jī)架是一個整體框架，具有較高的強(qiáng)度和剛度，因此，閉式機(jī)架主要用于軋 制力較大的初軋機(jī)、板坯軋機(jī)和板帶軋機(jī)等。對于采用閉式機(jī)架的工作機(jī)座，在換輥 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 時，軋輥是沿其軸線方向從機(jī)架窗口中抽出或裝入的，這種軋機(jī)一般都設(shè)有專用的換 輥裝置。 開式機(jī)架由機(jī)架本體和上蓋兩部分組成，它主要用在橫列式型鋼軋機(jī)上，其主要 優(yōu)點是換輥方便。因為，在橫列式型鋼軋機(jī)上如果采用閉式機(jī)架，由于受到相鄰機(jī)座 和連接軸的妨礙，沿軋輥軸線方向換輥是很困難的。采用開式機(jī)架，只要拆下上蓋， 就可以很方便地將軋輥從上面吊出或裝入。開式機(jī)架主要缺點是剛度較差。 綜合比較，閉式機(jī)架比開式機(jī)架更適合用于初軋機(jī)，因此，本設(shè)計采用閉式機(jī)架。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 3 軋制力能參數(shù)的確定 設(shè)計參數(shù)： 軋制材料：20 # 軋制溫度：t=1000 ℃ 軋輥轉(zhuǎn)速：n=12.284r/min 軋件寬度：b 0=140mm b1=146.5mm 軋件高度：h 0=170mm h1=146mm 3.1 平均單位壓力和總軋制力的計算 3.1.1 平均單位壓力的確定 本次設(shè)計的 850 水平軋機(jī)是用于軋制各種規(guī)格方坯中的軋制，是開坯機(jī)的一種， 其軋輥是圓柱形的實心輥。而開坯機(jī)、型鋼軋機(jī)、線材軋機(jī)的軋制壓力一般采用艾客 隆德公式計算。因此，850 水平軋機(jī)也采用艾客隆德公式計算單位壓力。 根據(jù)文獻(xiàn)[2]中艾客隆德公式計算單位壓力: ??ukmp???1 （3.1） 式中 m——考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)； k——軋制材料在靜壓縮時的變形阻力，MPa； η——軋件粘性系數(shù)，kg?g?s/mm 2； u——變形速度，s -1。 利用艾客隆德研究提出的 m、k、η、u 計算公式為分別計算各系數(shù)。 影響系數(shù) m （3.2）????10102.6.1hR???? 式中 μ——摩擦系數(shù)，該軋機(jī)設(shè)計軋輥材料為高強(qiáng)度鑄鋼，故 ，軋t05.1??? 制溫度 t=1000℃， 所以 ；5.0.05???? h0，h 1——軋制前后軋件的高度，h 0=170mm， h1=146mm； R——軋輥半徑，R=425mm。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 代入式（3.2） ，得 ????190.1467046702.25.061 ??????m 變形阻力 k 利用 L.甫培（Pomp）熱軋方坯的實驗數(shù)據(jù)，得到 k 的計算公式 ???????8.93.4. ???CrMnCt ?? （3.3） 式中 t——軋制溫度，t=1000℃ 。 ω(C)——碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； ω(Mn)——錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； ω(Cr )——鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %； 本設(shè)計軋制材料是 20# ，含 C 為 0.17～0.24%，含 Mn 為 0.35～0.65% ，含 Cr ≤0.25%，取 C=0.2%，Mn=0.5%， =0.2% ，代入式（3.3） ，得r????mskgk /672.84.9203.52.0410.14 ??????? 軋件粘性系數(shù) η ct..??? （3.4） 式中 t——軋制溫度； c——考慮軋制速度對 η 的影響，其值如下： 軋制速度 v/(m·s- 1) σmax ,因此，輥身滿足強(qiáng)度要求。 圖 4.2 軋輥受力簡圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 4.1.2 輥頸強(qiáng)度校核 軋輥輥頸強(qiáng)度校核需要彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成計算，合力應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論計算， 即 23????p （4.2） 輥頸處的彎矩由最大支反力決定： mNN lPRcMd ??????56 10829.250.143. （4.3） 式中 Md——輥頸危險斷面處的彎矩； R——最大支反力； C——壓下螺絲中心線至輥身邊緣的距離， 。2lc? 由此可得： MPadM63.1450.1829.033??? （4.4） ak ..2.33?? （4.5） 所以，代入式（4.5） ，得 MPap 86.154.36.1422????? 可見[σ]=125.4MPa>σ p ,因此，輥頸滿足強(qiáng)度要求。 4.1.3 傳動端軸頭校核 由文獻(xiàn)[1,82] 可知傳動軸頭直徑 md4901?? 由文獻(xiàn)[4,83] 可得抗扭系數(shù)為 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁0231.1649.331????dWt 故有 （4.6）MPaMtk.4023.85? τNx。因此，只有當(dāng) μ>tanα 時，才能實現(xiàn)其自然 咬入；若 μ=tanα 時，則軋件處于平衡狀態(tài)，不能自然咬入；當(dāng) μ
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