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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目 小型軋機(jī)的設(shè)計(jì)
院 (系) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí) 1
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 職稱(chēng)
評(píng)閱教師 職稱(chēng)
2012年 5 月 25 日
I
重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要
摘 要
設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)為400×2型軋鋼機(jī),軋輥的直徑為400 mm,輥面長(zhǎng)650mm.軋制力為100T。軋鋼機(jī)主要用來(lái)為軋制小型線(xiàn)材,采用兩輥式工作機(jī)座。軋機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過(guò)程的設(shè)備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過(guò)程的裝備﹐包括有主要設(shè)備﹑輔助設(shè)備﹑起重運(yùn)輸設(shè)備和附屬設(shè)備等。但一般所說(shuō)的軋機(jī)往往僅指主要設(shè)備。軋鋼機(jī)的主要設(shè)備是由一個(gè)主機(jī)列組成的。軋鋼機(jī)的主機(jī)列是由原動(dòng)機(jī),傳動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的。采用的配置方式為電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——分齒箱——軋機(jī)。由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn),原動(dòng)機(jī)采用造價(jià)較底的高速交流主電機(jī)??紤]到軋制負(fù)荷很不均勻,為了均衡電機(jī)負(fù)荷,減少電機(jī)的容量,在減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間加有飛輪。分齒箱:其用途是傳遞轉(zhuǎn)矩給工作輥,裝在密閉的箱體內(nèi)。聯(lián)軸器:軸與軸之間的鏈接用聯(lián)軸器。
關(guān)鍵詞: 軋鋼機(jī),分齒箱,飛輪
重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT
Abstract
Design of rolling mill is 400 ×2 type rolling mill, roll diameter is 400 mm, long 650mm. rolling force roll surface for100T. Rolling mill for rolling mainly to small wire, uses two rollers type working machine. Rolling mill is the realization of metal rolling equipment. A complete rolling production process equipment, including the main equipment, auxiliary equipment, lifting the transport equipment and ancillary equipment. But the general said mill often refers only to the main equipment. Rolling mill equipment is a major component of the mainframe out. Rolling machine mainframe is composed of a prime mover, transmission device and an actuating mechanism of three basic components. Allocation method used for electric motors -- -- -- mill reducer gear box. The roller to the irreversible and rotational speed, the original motivation for the introduction of the cost of a more rapid exchange of main motor. Taking into account the rolling load is uneven, in order to balance the load of the motor, reduce the electrical capacity, slowdown in the increase between a flywheel and electric motors. Gear box: its purpose is to transmit torque to the work roll, packed in a sealed box body. Coupling: the link between the shaft and the shaft coupling.
Key words:Rolling mill,gear seat,flywheel
Ⅱ
重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 1
1.1 軋鋼機(jī)的定義 1
1.2 軋鋼機(jī)的標(biāo)稱(chēng) 1
1.3 軋鋼機(jī)的用途 2
1.4 小型軋鋼機(jī)的主機(jī)列 2
1.5 軋鋼機(jī)的發(fā)展 5
第2章 設(shè)計(jì)方案的確定 6
2.1傳動(dòng)方案的確定 6
2.1.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)擬定的一般原則 6
2.1.2確定最終傳動(dòng)方案 7
2.2 確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率 7
第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇 8
3.1電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算推演 8
3.2確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào) 8
第4章 聯(lián)軸器的選擇 11
第5章 減速器的選擇 19
5.1傳動(dòng)比的計(jì)算 19
5.2減速器的型號(hào)和各項(xiàng)參數(shù)的確定 19
5.3減速器的特點(diǎn)與破壞形式 20
5.4主減速機(jī)的結(jié)構(gòu) 21
5.5主減速器的潤(rùn)滑及防護(hù)措施 21
Ⅲ
5.6齒輪的材料和熱處理 22
5.7減速器的工作狀態(tài)分析 22
第6章 分軸器的設(shè)計(jì) 23
6.1齒輪傳動(dòng) 23
6.2齒輪軸的校核 23
6.2.1選擇材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 23
6.2.2求出軸上的轉(zhuǎn)矩, 23
6.2.3求作用在齒輪上的力 23
6.2.4確定各段軸的軸徑 24
6.2.5求支反力 24
6.2.6作彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖 24
6.2.4軸的校核 27
第7章 軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì) 29
7.1工作機(jī)座的選擇 29
7.2軋輥與軋輥軸承的設(shè)計(jì) 29
7.3軋輥調(diào)整裝置的設(shè)計(jì) 32
7.4壓下裝置的選擇 34
7.5機(jī)架的設(shè)計(jì) 35
Ⅳ
重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒論
第1章 緒論
1.1軋鋼機(jī)的定義
軋鋼機(jī)也稱(chēng)為軋鋼機(jī)械,一般把將被加工的材料在旋轉(zhuǎn)的軋輥間受壓力產(chǎn)生的塑性變形即軋制加工機(jī)器稱(chēng)為軋鋼機(jī),這是簡(jiǎn)單定義。軋鋼機(jī)是機(jī)械中使金屬在旋轉(zhuǎn)的軋輥中產(chǎn)生變形的那部分設(shè)備。
1.2軋鋼機(jī)的標(biāo)稱(chēng)
按軋制品種﹑軋機(jī)型式和公稱(chēng)尺寸來(lái)命名。“公稱(chēng)尺寸”的原則對(duì)型材軋機(jī)而言, 是以齒輪座人字齒輪節(jié)圓直徑命名;初軋機(jī)則以軋輥公稱(chēng)直徑命名;板帶軋機(jī)是以工作軋輥輥身長(zhǎng)度命名;鋼管軋機(jī)以生產(chǎn)最大管徑來(lái)命名。軋鋼機(jī)的類(lèi)別與規(guī)格與軋鋼機(jī)的斷面尺寸有關(guān),因此軋鋼機(jī)的初軋和型鋼的類(lèi)是以軋鋼的名義直徑。
1.3軋鋼機(jī)的用途
其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為:
1.采用兩輥式工作機(jī)座,主電機(jī)不可逆轉(zhuǎn),中上輥與中下輥交替過(guò)鋼,實(shí)現(xiàn)多道次的軋制。
2由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn),可采用造價(jià)較底的高速交流主電機(jī)在傳動(dòng)裝置中裝有減速機(jī)和齒輪機(jī)座。
3多數(shù)400型鋼軋機(jī)要求既開(kāi)坯又軋件,具有一機(jī)多能的特性,因此,軋機(jī)急需要較強(qiáng)的能力,又需要較強(qiáng)的剛度,而且由于經(jīng)常需要更換品種,在軋機(jī)結(jié)構(gòu)上需考慮換輥方便。
4為了便于換輥,三個(gè)機(jī)座的軋輥都采用梅花接軸連接。
1.4小型軋鋼機(jī)的主機(jī)列
軋鋼機(jī)的主要設(shè)備是由一個(gè)或數(shù)個(gè)主機(jī)列組成的。軋鋼機(jī)的主機(jī)列是由原動(dòng)機(jī),傳動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的。
1工作機(jī)座:工作機(jī)座為軋鋼機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),它由軋輥及其軸承軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)和上軋輥的平衡機(jī)構(gòu),引導(dǎo)軋件的軋件進(jìn)入軋輥用的導(dǎo)裝置,工座機(jī)座的機(jī)架及支撐機(jī)座并把機(jī)座固定在地基上用的軌零、部件的和機(jī)構(gòu)組成。
2傳動(dòng)裝置:聯(lián)軸器:聯(lián)軸器包括電機(jī)聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器,電機(jī)聯(lián)軸器用來(lái)連接電動(dòng)機(jī)與減速器的主動(dòng)齒輪軸;而主聯(lián)軸器則用來(lái)連接減速器與機(jī)輪機(jī)座的傳動(dòng)軸,既自減速器將轉(zhuǎn)矩傳至齒輪機(jī)座的主動(dòng)齒輪。
減速器:在軋鋼機(jī)中減速器的作用將電動(dòng)機(jī)較高的轉(zhuǎn)速變成軋機(jī)所需的轉(zhuǎn)速,因而可以在主傳動(dòng)中選用價(jià)格較底的高速電動(dòng)機(jī)。確定是否采用減速器的一個(gè)重要條件,就是比較減速器及其摩擦損耗的費(fèi)用是否低于低速電機(jī)的與高速電機(jī)的之間的差價(jià)。
采用減速器時(shí),根據(jù)傳動(dòng)比的大小選用一級(jí)(傳動(dòng)比i小于等于8)二級(jí)(傳動(dòng)比等于8—40)或三級(jí)(傳動(dòng)比i大于40)減速器。與這些減速器相對(duì)應(yīng)的軋輥速度分別為200-250轉(zhuǎn)/分,40—50轉(zhuǎn)/分,以及10—15轉(zhuǎn)/分。
連接軸:軋鋼機(jī)齒輪機(jī)座,減速器或電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和力矩,都是通過(guò)連接軸傳遞給軋輥的。設(shè)計(jì)采用橫列式布置軋機(jī),一個(gè)工作機(jī)座的軋輥是通過(guò)連接軸傳動(dòng)的。軋鋼機(jī)采用的連接軸有萬(wàn)向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和齒輪接軸等。
設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)采用梅花接軸它常用在橫列式軋機(jī)上。
齒輪機(jī)座:其用途是傳遞轉(zhuǎn)矩給工作輥,設(shè)計(jì)采用三個(gè)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(nèi)
3電動(dòng)機(jī)的選擇:軋鋼機(jī)的電動(dòng)機(jī)的形式的選擇與軋鋼機(jī)的工作制度有著緊密的聯(lián)系。設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)是軋制速度不需要調(diào)節(jié)的不可逆式軋鋼機(jī),采用異步電動(dòng)機(jī)。
異步電動(dòng)機(jī)主要用在有劇烈尖峰負(fù)荷的軋機(jī)上,為了減少電動(dòng)機(jī)的容量,有時(shí)裝有飛輪,異步電動(dòng)機(jī)投資費(fèi)用較底,在小形軋鋼機(jī)上很適合。
4小型軋鋼機(jī)的工作制度:一般中小形軋鋼機(jī)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
三輥軋鋼機(jī) 二輥軋鋼機(jī)
圖1—1 軋機(jī)的工作制度
小型軋鋼機(jī)的總體布局
軋鋼機(jī)的主要設(shè)備由一列主機(jī)列,此軋機(jī)的總體布局基本上與主機(jī)列一致,結(jié)構(gòu)如下:
主機(jī)列三個(gè)基本部分組成,主電機(jī),傳動(dòng)機(jī)械,工作機(jī)座。
設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)裝置由齒輪機(jī)座,減速器,聯(lián)軸器,接軸組成,在電機(jī)與減速器之間用飛輪連接,在齒輪機(jī)座與減速器之間是用飛輪連接。在齒輪機(jī)座與減速器用安全聯(lián)軸器。因以上中除安全聯(lián)軸外,均在主機(jī)列中給以介紹,現(xiàn)對(duì)安全聯(lián)軸器作以介紹。
安全聯(lián)軸器:一般帶有飛輪的軋機(jī),都有安全聯(lián)軸器。當(dāng)軋機(jī)上的轉(zhuǎn)矩超過(guò)額定的轉(zhuǎn)矩時(shí),聯(lián)軸器能夠分開(kāi),保護(hù)軋機(jī)的零部件,使之免受損壞。
工作機(jī)座為兩個(gè)三輥工作機(jī)座和一個(gè)二輥工作機(jī)座,總體結(jié)構(gòu)如圖:
圖 1—2 軋鋼機(jī)總裝圖
1主電機(jī) 2聯(lián)軸器3減速器4安全聯(lián)軸器5齒輪機(jī)座6梅花萬(wàn)向接軸聯(lián)
軸器 7工作機(jī)座8梅花接軸
4
第2章 設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 傳動(dòng)方案的確定
2.1.1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)擬定的一般原則
1.采用盡可能簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈
采用簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈,有利于降低機(jī)械的重量和制造成本,也有利于提高機(jī)械傳動(dòng)效率和減小積累誤差。
2.優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)
魷魚(yú)基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)方便,技術(shù)成熟,故在滿(mǎn)足功能要求的條件下,應(yīng)優(yōu)先選用基本機(jī)構(gòu)。若基本機(jī)構(gòu)不能滿(mǎn)足或者不能很好的滿(mǎn)足機(jī)械的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力要求時(shí),可以適當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行變異或組合。
3.應(yīng)使機(jī)械油較高的機(jī)械效率;機(jī)械的效率取決于組成機(jī)械的各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率。一次,當(dāng)機(jī)械中包含有機(jī)械效率較低的機(jī)構(gòu)時(shí),就會(huì)使機(jī)械的總效率降低。
4.合理安排不同類(lèi)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序
一般來(lái)說(shuō),在機(jī)構(gòu)的排列順序上有如下的一些規(guī)律:首先,在可能的情況下,轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)通??偸前才旁谶\(yùn)動(dòng)鏈的末端,與執(zhí)行機(jī)構(gòu)靠近。其次,帶傳動(dòng)等摩擦傳動(dòng),一般都安排在轉(zhuǎn)速較高的運(yùn)動(dòng)鏈的始端,以減小其傳遞的轉(zhuǎn)矩,從而減小其外形尺寸。
5.合理分配傳動(dòng)比
運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比應(yīng)合理分配給各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),具體分配方法應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1)每一級(jí)的傳動(dòng)應(yīng)在常用的范圍之內(nèi)選取。如一級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大,對(duì)機(jī)構(gòu)的性能和尺寸都是不利的。例如當(dāng)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比大于8至10時(shí),一般應(yīng)設(shè)計(jì)成兩級(jí)傳動(dòng);當(dāng)傳動(dòng)比在30以上時(shí),常設(shè)計(jì)成兩級(jí)以上的齒輪傳動(dòng)。但是,對(duì)于帶傳動(dòng)來(lái)說(shuō),一般不采用多級(jí)傳動(dòng)。
2)當(dāng)傳動(dòng)鏈為減速傳動(dòng)時(shí),必須十分注意機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題,防止發(fā)生損壞機(jī)械或傷害人身的可能性。例如起重機(jī)械的起吊部分,必須防止荷重的作用下自動(dòng)倒轉(zhuǎn),為此在傳動(dòng)鏈中應(yīng)設(shè)置具有自鎖能力的機(jī)構(gòu)或者裝設(shè)制動(dòng)器。
6.保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)
對(duì)于以上要求,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量滿(mǎn)足。
2.1.2 確定最終傳動(dòng)方案
通過(guò)對(duì)以上內(nèi)容的了解和分析結(jié)合我在實(shí)習(xí)工廠所觀察的外小型軋鋼機(jī),經(jīng)過(guò)和老師的多次探討和修改最終我確定了外小型軋鋼機(jī)的整體傳動(dòng)方案。
方案如下:
電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)單級(jí)圓柱齒輪減速器運(yùn)轉(zhuǎn),再通過(guò)分軸器將單根輸入的軸的運(yùn)轉(zhuǎn)以?xún)筛S同時(shí)輸出,并與外小型軋鋼機(jī)主體的兩個(gè)軋輥用聯(lián)軸器連接,使其完成要求的加工過(guò)程。
2.2 確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率
參閱參考文獻(xiàn)[3]并結(jié)合本人所設(shè)計(jì)的外小型軋鋼機(jī)的整體傳動(dòng)方案和各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自身的特點(diǎn)確定各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率如下:
減速齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率是:η齒=0.95
分軸器的傳動(dòng)效率是: η軸=0.95
滑塊聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率是η聯(lián)2 =0.96
5
重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇
第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇
由于小型軋鋼機(jī)屬于負(fù)荷比較大的機(jī)械設(shè)備,根據(jù)工作特點(diǎn)及工作性質(zhì),初步選擇三相異步電動(dòng)機(jī)。
Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是一般用途鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)基本系列,全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。它的中心高、功率等級(jí)、安裝尺寸均符合IEC國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品可以和國(guó)內(nèi)外各類(lèi)機(jī)械設(shè)備配套。
Y系列電機(jī)具有效率高,能耗少、噪聲低、振動(dòng)小、重量輕、體積小、性能優(yōu)良,運(yùn)行可靠,維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、采礦行業(yè)的各種無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備。如風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、起重及農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等。
3.1 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算推演
根據(jù)本人設(shè)計(jì)的外小型軋鋼機(jī)的使用要求,最大軋制力是1000噸,軋制速度是0.7米每秒,可求出軋機(jī)主體部分的=100×0.7=700KW
因?yàn)橐勒照w傳動(dòng)方案可計(jì)算出,電動(dòng)機(jī)功率P=700/(0.95×0.95×0.96×0.96×0.96)KW876.67KW
3.2 確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)
所以根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果和本機(jī)的軋制在查閱了設(shè)計(jì)手冊(cè)后最終確定出了電動(dòng)機(jī)的具體型號(hào):YB630S2-4
本機(jī)選用Y系列小型三相異步電動(dòng)機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)如下所示:
功率KW:900? 轉(zhuǎn)速r/min:1500 效率(%):95.8
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩:2
8
圖3-1 三相異步電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)如下:
9
第4章 聯(lián)軸器的選型
一、選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素
(一)動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性
動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)之間,通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動(dòng)端聯(lián)接起來(lái),形成軸系傳動(dòng)系統(tǒng)。在機(jī)械傳動(dòng)中,動(dòng)力機(jī)不外乎電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和氣輪機(jī)。由于動(dòng)力機(jī)工作原理和機(jī)構(gòu)不同,其機(jī)械特性差別較大,有的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),有的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性,將動(dòng)力機(jī)分為四類(lèi)。
(二)載荷類(lèi)別
由于結(jié)構(gòu)和材料不同,用于各個(gè)機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器,其載荷能力差異很大。載荷類(lèi)別主要是針對(duì)工作機(jī)的工作載荷的沖擊、振動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、頻繁啟動(dòng)等原因而形成不同類(lèi)別的載荷。起動(dòng)頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍,是超載工作,必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命,聯(lián)軸器只允許短時(shí)超載,一般短時(shí)超載不得超過(guò)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的 2~3 倍,即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。
(三)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速
聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線(xiàn)速度和最大外緣尺寸,經(jīng)過(guò)計(jì)算而確定。不同材料和品種、規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速的范圍不相同,改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速范圍,材料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。
用于 n>5000r/min 工況條件的聯(lián)軸器,應(yīng)考慮聯(lián)軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因素,并應(yīng)作動(dòng)平衡。高速時(shí)不應(yīng)選用非金屬?gòu)椥栽椥月?lián)軸器,高速時(shí)形成彈性元件變形,宜選用高精度的撓性聯(lián)軸器,目前國(guó)外用于高速的聯(lián)軸器不外乎膜片聯(lián)軸器和高精度鼓形齒式聯(lián)軸器。
(四)聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對(duì)位移
聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產(chǎn)生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化(熱脹、冷縮)、部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等多種因素而產(chǎn)生相對(duì)位移。一般情況下,兩軸相對(duì)位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動(dòng)所產(chǎn)生的位移方向,即軸向( x )、徑向( y )、角向(α)以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的性能,因此在實(shí)際應(yīng)用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補(bǔ)償性能,應(yīng)用范圍受到限制,因此用量很少。角向(α)唯一較大的軸系傳動(dòng)宜選用萬(wàn)向聯(lián)軸器,有軸向竄動(dòng),并需控制軸向位移的軸系傳動(dòng),應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器;只有對(duì)中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器,各標(biāo)準(zhǔn)撓性聯(lián)軸器許用補(bǔ)償量見(jiàn)表 3 。
(五)聯(lián)軸器的傳動(dòng)精度
小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的軸系傳動(dòng),要求聯(lián)軸器具有較高的傳動(dòng)精度,宜選用金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩個(gè)傳遞動(dòng)力的軸系傳動(dòng),對(duì)傳動(dòng)精度亦有要求,高轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)避免選用非金屬?gòu)椥栽椥月?lián)軸器和可動(dòng)元件之間有間隙的撓性;聯(lián)軸器,宜選用傳動(dòng)精度高的膜片聯(lián)軸器。
(六)聯(lián)軸器尺寸、安裝和維護(hù)
聯(lián)軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機(jī)器設(shè)備允許的安裝空間以?xún)?nèi)。應(yīng)選擇裝拆方便、不用維護(hù)、維護(hù)周期長(zhǎng)或者維護(hù)方便、更換易損件不用移動(dòng)兩軸、對(duì)中間調(diào)整容易的聯(lián)軸器。
大型機(jī)器設(shè)備調(diào)整兩軸對(duì)中較困難,應(yīng)選擇使用耐久和更換易損件方便的聯(lián)軸器。金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器一般比非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器使用壽命長(zhǎng)。國(guó)際上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,已普遍選用使用壽命長(zhǎng)、不用潤(rùn)滑和維護(hù)的膜片聯(lián)軸器取代鼓形齒式聯(lián)軸器,不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益,還可以?xún)艋ぷ鳝h(huán)境。在軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)選用我過(guò)研制的彈性活銷(xiāo)聯(lián)軸器和扇形塊彈性聯(lián)軸器,不僅具有膜片聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn),而且緩沖減振效果好,價(jià)格便宜。
(七)工作環(huán)境
聯(lián)軸器與各種不同主機(jī)產(chǎn)品配套使用,周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境比較復(fù)雜,如溫度、濕度、水、蒸汽、粉塵、腐蝕介質(zhì)、鹽水、輻射等狀況,是選擇聯(lián)軸器時(shí)必須考慮的重要因素之一。對(duì)于高溫、酸、堿介質(zhì)的工作環(huán)境,不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯(lián)軸器,應(yīng)選擇金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器,例如膜片聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器等。
彈性柱銷(xiāo)式聯(lián)軸器由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柱銷(xiāo)的竄動(dòng),自身噪聲大,對(duì)于噪聲有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合就不應(yīng)選用。
(八) 經(jīng)濟(jì)性
由于各品種、型式、規(guī)格的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)、材料、大小和精度不同,其成本和造價(jià)相差很大。
綜上所述,在該軋機(jī)中最適合選用梅花聯(lián)軸器。
第5章 減速器的選擇
5.1傳動(dòng)比的計(jì)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(shí)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(jì)算軋輥轉(zhuǎn)速 n:
取n=35r/min
=1500/35=42.85
在減速器等軋鋼機(jī)存在著傳動(dòng)裝置的效率問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)的效率為93.5%,
減速器、分軸器的效率為0.97%
5.2減速器的型號(hào)和各項(xiàng)參數(shù)的確定
根據(jù)=1500/35=42.85 初步選擇ZSC-400-3
10
圖4—1
由于i=42.8表格中沒(méi)有,找一個(gè)最接近的i=45.8 。
5.3減速器的特點(diǎn)、破壞形式
1主減速機(jī)的特點(diǎn)
底速、重載、沖擊負(fù)荷大,沖擊次數(shù)頻繁目前用于中小型軋鋼機(jī)主傳動(dòng)的減速機(jī)有兩種配置方式:
電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——軋機(jī);
電動(dòng)機(jī)——減速機(jī)——分齒箱——軋機(jī)。
在第一種配置方式中,減速機(jī)與軋機(jī)直接相連,處于劇烈的負(fù)荷工作,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的使用和配置情況加以區(qū)別,設(shè)計(jì)時(shí)采用第二種配置方式。
2主減速機(jī)齒輪的破壞形式
生產(chǎn)實(shí)踐證明,軋鋼機(jī)減速機(jī)齒輪破壞的主要形式表現(xiàn)為點(diǎn)蝕、縮性變形、膠合、
20
磨損、剝落而不是斷齒。
5.4主減速機(jī)的結(jié)構(gòu)
減速機(jī)是由齒輪、箱體、軸、軸承、箱蓋等主要零件組成。
齒輪做成人字齒,因?yàn)檫@種齒輪工作比較平穩(wěn),而且對(duì)軸承不產(chǎn)生軸向力。
齒輪的加工方法:滾齒刀(人字)(8級(jí)精度)。
在減速器中,只有底速軸采用軸向固定,其他的軸留有少量的軸向的游隙,使她可以自由的串動(dòng),以免卡主齒輪。軸向的游隙為0.8—1mm。
中心距小于或等于1000毫米的減速器,采用滾動(dòng)軸承,減速器的材料為鑄鐵,
1中心距 查表的 a=1000mm
2傳動(dòng)比 總的傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)之比確定。i=16
3 齒寬系數(shù) 為齒輪的寬度和中心距之比。,=0.4—0.6,取=0.5。
4模數(shù)和齒數(shù)
模數(shù)降低,小齒輪齒數(shù)齒數(shù)和均應(yīng)取較大的值。齒數(shù)增加使齒的磨損減小,同時(shí)增大重和的系數(shù),有利于減低接觸應(yīng)力。
一對(duì)齒輪要求有較大的傳動(dòng)比時(shí),≥20,取一級(jí)小齒輪的齒數(shù)為22,大齒輪為84。
二級(jí)小齒的齒數(shù)為22,大齒輪為93。齒數(shù)和模數(shù)與中心距和齒傾角的關(guān)系為
模數(shù)按上式計(jì)算的6.5、9。
5齒頃角
漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的齒頃角:對(duì)于人字型齒輪= 取齒頃角為
5.5 主減速器的潤(rùn)滑及防護(hù)措施
為了保證齒輪對(duì)嚙合時(shí)有可靠的潤(rùn)滑,采用注噴循環(huán)潤(rùn)滑。
采用28號(hào)軋鋼機(jī)油,進(jìn)游溫度小于等于,回油溫度小于等于。
減速器漏油的主要部位是在箱蓋 與箱體之間的接觸面、端軸及箱體的接觸處。
防止箱蓋與箱體之間的漏油,可將箱蓋下部壁板延長(zhǎng)插入箱體的接觸處,深度為120mm——140mm,延長(zhǎng)的插板四周拐角處要焊接,并在箱蓋與箱體的水平接觸面圖上
21
密封膠。
5.6 齒輪的材料和熱處理
小齒輪的材質(zhì)為,大齒輪為。
生產(chǎn)實(shí)踐證明,齒輪對(duì)承載能力除了決定于齒面硬度外,同時(shí)還與齒輪對(duì)的硬面差和齒面金相組織有關(guān),而小齒輪調(diào)質(zhì)及大齒輪正火的熱處理配合方式,比大小齒輪均采用調(diào)質(zhì)的使用壽命高。
大齒輪采用正火處理,HB190——220;小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理
5.7減速器的工作狀態(tài)分析
減速器為展開(kāi)式減速器,這種兩極展開(kāi)式圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單齒輪對(duì)軸承的位置不對(duì)稱(chēng),軸要具有較大的剛度。
改進(jìn)意見(jiàn):如能選取“分流式”減速器,會(huì)使軋機(jī)工作更可靠,齒輪與軸承對(duì)稱(chēng)布置,因此載荷沿齒寬分布均勻,軸承受載平均分配,中間軸危險(xiǎn)截面上的扭距相當(dāng)于軸所傳遞扭距的一半。
其工作草圖如下:
圖中高速級(jí)采用人字齒輪,低速級(jí)可制成人字或直齒,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,適合變載的場(chǎng)合。
圖 4—2
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重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第6章 分軸器的設(shè)計(jì)
第6章 分軸器的設(shè)計(jì)
為了滿(mǎn)足機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)要求,本設(shè)計(jì)中的分軸器是利用齒輪傳動(dòng)將單根出入軸以?xún)筛S輸出。
6.1齒輪傳動(dòng)
類(lèi)比同類(lèi)型機(jī)器,齒輪傳動(dòng)的四個(gè)齒輪均選用材料40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,均為斜齒輪,齒數(shù)均為z=21,模數(shù)m=4,分度圓直徑d=85mm,分度圓柱上齒的傾斜角為300,7級(jí)精度。
該兩對(duì)齒輪傳動(dòng),經(jīng)校核,合格。
6.2 齒輪軸的校核
6.2.1 選擇材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
主軸上安裝的零部件從左到右依次為:聯(lián)軸器、軸承蓋、軸承、齒輪、齒輪、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器,軸徑依次為60mm、65mm、70mm、70mm、65mm、60mm,其中,軸承蓋與軸承處軸徑相同。主軸如圖7-1.a所示
6.2.2求出軸上的轉(zhuǎn)矩,
P2=30X0.935X0.99X0.96=27.7695KW
N·m
T3=T2 (2輥的轉(zhuǎn)速相同,功率接近,就一個(gè)效率的差別)
6.2.3 求作用在齒輪上的力(如圖7-1.b)
周向力
N
徑向力
N
軸向力
N
23
6.2.4 確定各段軸徑
由減速器大齒輪軸處聯(lián)軸器的選型可知,該處軸徑為60mm, D1=280mm,T=3150N·m。
聯(lián)軸器由于制造和安裝誤差所產(chǎn)生的附加圓周力為
N
6.2.5 求支反力
① 在水平面的支反力(如圖7-1.c)由
∑MB=0
∑z=0得
N
② 在垂直平面的支反力(如圖7-1.e)由圖可知
∑MB=0
N
N
③ 由于的作用,在支點(diǎn)B、E處的支反力(如圖7-1.g)
∑MB=0得
N
N
6.2.6 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖
① 齒輪的作用力在水平面的彎矩圖(如圖7-1.d)
BC段
N
N·m
CD段
N·m
DE段
24
N·m
N·m
② 齒輪的彎矩圖(如圖7-1.f)
BC段
N·m
CD段
N·m
DE段
N·m
由于作用的彎矩圖(如圖7-1.h)
N·m
N·m
③ 作轉(zhuǎn)矩圖(如圖7-1.i)
T1=1667N·m T2=286.5N·m
25
圖 7-1 軸的載荷分析圖
6.2.7 軸的校核
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩和轉(zhuǎn)矩圖可知,截面B處彎矩最大,且有齒輪配合與鍵槽引起的應(yīng)力集中,故屬
靜強(qiáng)度校核的強(qiáng)度條件是
(7-1)
式中 SS=1.2~1.4,用于高塑性材料(бS/бB≤0.6)制成的鋼軸
SS=1.4~1.8,用于中等塑性材料(бS/бB≤0.6~0.8)制成的鋼軸
SS=1.8~2,用于低塑性的鋼軸
SS=2~3,用于鑄造軸
SS—只考慮彎矩和軸向力時(shí)的安全系數(shù)
SS— 只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全 (7-2)
(7-3)式中
26
бS,S —材料的抗彎和抗扭屈服極限 (MPa)
Mmax,Tmax—軸的危險(xiǎn)截面上所受懂得最大彎矩和最大扭矩(N·m)
Famax — 軸的危險(xiǎn)截面上所受的最大軸向力(N)
W,WT — 分別為危險(xiǎn)截面抗彎及抗扭截面系數(shù)(mm3),其值見(jiàn)表15-4[4]
A — 軸的危險(xiǎn)截面的面積 (mm2)
由表15-1查得бS=355MPa,
則
MPa
且
Mmax=681000N·mm
Famax=0
mm3
mm3
所以
由表15-1查得бB=640MPa
則
所以
SS=1.2~1.4
取
SS =1.4
則
SS>SS
所以,此傳動(dòng)軸的靜強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。
(2)按彎扭合成應(yīng)力校核傳動(dòng)軸的強(qiáng)度
27
(7-4)
式中 :
—— 軸的計(jì)算應(yīng)力 (MPa);M —— 軸所受的彎矩(N·m)
T —— 軸所受的扭矩(N·m);W —— 軸的抗彎截面系數(shù)(㎜3),
[б-1] —— 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力,值按表15-1[4]選用
α — 折合系數(shù),當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí),取α=0.3,當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取α=0.2,當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),α=1
本式中取α=1,=703×0.1=34300mm3,因材料為45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,故[б-1]=60MP,則如下:
MP〈,滿(mǎn)足條件,所以安全。
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重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第7章 軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì)
第7章 軋鋼機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì)
7.1 工作機(jī)座和機(jī)箱的選擇
機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度,其次是強(qiáng)度和抗振性能;當(dāng)同時(shí)用作滑道時(shí),滑道部分還應(yīng)擁有足夠的耐磨性。此外,對(duì)具體的機(jī)械,還應(yīng)滿(mǎn)足特殊的要求,并力求具有良好的工藝性。
7.2軋輥與軋輥軸承的設(shè)計(jì)
1)軋輥與軋輥軸承座是整個(gè)工座機(jī)做的核心部分
軋輥是軋鋼機(jī)中直接軋制軋件的主要部件。在熱軋條件下,軋輥既接觸高溫的軋件而受劇熱,同時(shí)又被水冷卻而受急冷,冷熱交加。
1)軋輥的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與參數(shù)
1軋輥的類(lèi)型
選擇型鋼軋機(jī)的軋輥。
型鋼軋機(jī)的軋輥的輥身上有軋槽,根據(jù)型鋼軋制工藝要求安排孔型,孔型見(jiàn)孔型設(shè)計(jì),軋輥應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(zhì)量指標(biāo)之一。
2軋輥的結(jié)構(gòu)
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(guò)軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)架。輥頭和連接軸相連傳遞軋制扭矩。
29
圖6—1
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(cè)軸徑支撐在軸承上。
輥身與輥徑交界處是應(yīng)力集中的部位,是軋輥強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)。在輥徑與輥身必須有適當(dāng)?shù)倪^(guò)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。
軸頭的形式:梅花軸頭,萬(wàn)向軸頭,帶鍵槽的和圓柱形軸頭。
3軋輥的參數(shù)
軋輥的基本尺寸參數(shù)有:軋輥的公稱(chēng)直徑D,輥身的長(zhǎng)度L,輥徑直徑d和輥徑長(zhǎng)度l 以及輥頭尺寸等。其中輥身長(zhǎng)度和輥身直徑是表征輥身尺寸的基本參數(shù)。
輥身直徑:輥身直徑為軋鋼機(jī)的一個(gè)重要的參數(shù)
D為輥身直徑即為公稱(chēng)直徑。D=400 mm為已知
輥身的長(zhǎng)度L: L=(2.2—2.7)D
取 L=2.5D=1000mm
輥徑d:軸徑尺寸是指軸徑直徑d和輥身的長(zhǎng)度L,它與所用軸承形式及工作載荷有關(guān),
d/ D=0.55D(0.55~0.7) d=220mm 取d=220mm
l/d=1.0 l=d=220mm 取 l=220mm
軸承處的輥徑向輥身過(guò)度處,為了減少應(yīng)力集中,需要做成圓角。圓角的
r=(0.05—0.12)D
r=0.05×400=20 取r=20mm
軋輥頭:梅花軸頭的外徑
=0.85dmm 取=0.85×220=187mm
查表P81 表3-6:取=200mm D3=216mm r2= 41mm l2=130mm l3=150mm
P=q×b=1000t=1000×1000×10N=10×106N
30
(b為輥的工作面)b=650mm 則平均載荷為:q=153846.2N
選擇軸承型號(hào)為:NU344
對(duì)應(yīng)軸承座得設(shè)計(jì):(見(jiàn)圖紙)
4軋輥的材料
對(duì)軋鋼機(jī)軋輥的質(zhì)量的要求是很高的 ,因?yàn)樗鼪Q定軋鋼機(jī)工作的好壞、生產(chǎn)率的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。軋輥的工作條件是很繁重的,軋鋼時(shí)要不斷被金屬磨損,承受很大的動(dòng)態(tài)壓力,與金屬之間有很大的滑動(dòng)速度,有時(shí)還要經(jīng)受變化幅度很大的高溫影響。所以選用表面硬度為30HBS鑄鐵。
4.2 軋輥強(qiáng)度的校核
軋輥是使軋件產(chǎn)生塑性變形的主要部件,在軋制過(guò)程中,軋輥承受著軋制壓力,并將此負(fù)荷傳給軸承。
軋輥由輥身、輥徑及軸頭三部分組成。
輥徑的基本尺寸參數(shù)是:軋輥的名義直徑D、輥身長(zhǎng)度L、輥頸直徑d以及輥頸長(zhǎng)度l。
初軋機(jī)的軋輥輥身是有軋型的,通常把初軋機(jī)輥環(huán)外徑作為名義直徑。為了避免孔型槽切入過(guò)深,輥?zhàn)用x直徑與工作直徑的比值一般不大于1.4。
軋輥安裝在軸承中,并通過(guò)軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)架,輥頭和聯(lián)接軸相連,傳遞軋制扭矩。
軋輥是軋鋼機(jī)中直接軋制軋件的主要部件。在軋制過(guò)程中,軋輥直接與軋件接觸,強(qiáng)迫軋件發(fā)生變形。與此同時(shí),軋輥承受著巨大的軋制壓力的作用,并由于軋輥本身的旋轉(zhuǎn)而使其應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化。
4.2.1 軋件咬入條件的校核
只有軋件被軋輥咬入進(jìn)入變形區(qū),軋制過(guò)程才能建立。由文獻(xiàn)[1,27]頁(yè)可知,軋件咬入條件,可分為兩個(gè)階段,即開(kāi)始咬入階段和已經(jīng)咬入階段。
1. 開(kāi)始咬入階段:
當(dāng)軋件與旋轉(zhuǎn)著的軋輥接觸時(shí),軋輥對(duì)軋件作用有正壓力N及摩擦力T,由文獻(xiàn)[1]可知,如圖4.5所示:
(a) (b)
圖4.5 開(kāi)始咬入(a)及咬入后(b)作用于軋件上的力
并且:
N=Nsin
T=Ncos
T=N
式中:——摩擦系數(shù)。
當(dāng)軋件與軋輥接觸瞬間,在力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),則
2Nsin+G-2Tcos=0
式中:G——為慣性力。
若慣性力G忽略不計(jì),則其平衡條件為:
若使軋件能被自然咬入,必須T>N。因此,只有當(dāng)>tan時(shí),才能實(shí)現(xiàn)其自然咬入;若=tan時(shí),則軋件處于平衡狀態(tài),不能自然咬入;當(dāng)
tan
所以軋件咬入條件滿(mǎn)足。
4.2.2輥身、輥頸強(qiáng)度的校核
軋輥是軋鋼車(chē)間中主要的、經(jīng)常耗用的工具,其質(zhì)量好壞直接影響著鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此對(duì)軋輥的性能的要求是很?chē)?yán)格的,但因?yàn)檐垯C(jī)類(lèi)型及所軋制鋼材種類(lèi)的不同,對(duì)軋輥性能的具體要求有很大的差別。
軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力,其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力,由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力等的綜合影響。
設(shè)計(jì)軋機(jī)時(shí),通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)對(duì)軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各種因素(如溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力、沖擊載荷值等)很難準(zhǔn)確計(jì)算,為此,設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核,而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數(shù)中,為了保護(hù)軋機(jī)其它重要部件,軋輥的安全系數(shù)是軋機(jī)各部件中最小的。
初軋機(jī)的軋輥,沿輥身長(zhǎng)度上布置有許多孔型軋槽。此時(shí),軋輥的外力(軋制壓力)可以近似地看成集中力。軋件在不同的軋槽中軋制時(shí),外力的作用是變動(dòng)的。所以要分別判斷不同軋槽過(guò)鋼時(shí)軋輥各斷面的應(yīng)力,進(jìn)行比較,找出危險(xiǎn)斷面。
軋輥強(qiáng)度的計(jì)算內(nèi)容、方法和它的用途、形狀以及工作條件等因素有關(guān)。通常對(duì)輥身僅計(jì)算彎曲,對(duì)輥頸則計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)。
如圖4.6所示,為軋輥的彎曲扭轉(zhuǎn)力矩圖。
圖4.6 軋輥的彎曲、扭轉(zhuǎn)力矩圖
1.輥身強(qiáng)度校核
由文獻(xiàn)[1]可知,L/D=2.2-2.7,取2.5。
L=2.5D=2.6400=1000mm=1m
由文獻(xiàn)[1]可知,l/d=1.0
前面選取d=220mm=0.22m,所以l=220mm=0.22m
M=(0.22+1)=1.69MN·m
截面的直徑為D的圓形,抗彎截面系數(shù)W為:
W===0.00628m
σ==269MPa
由文獻(xiàn)[3]可知,許用應(yīng)力與軋輥表面硬度有關(guān),表面硬度為30時(shí),許用應(yīng)力[σ]=1600MPa。
σ<[σ]
所以,軋輥輥身強(qiáng)度滿(mǎn)足。
2.輥頸強(qiáng)度校核
因?yàn)榈谒牡来蔚能堉屏ψ畲螅匀〉谒牡来蔚能堉屏=1N
R===5N
C==0.11m
M=5.027N·m
M=RC=5N·m
M——輥頸危險(xiǎn)斷面處的彎矩;
M——輥頸危險(xiǎn)斷面處的扭矩。
由文獻(xiàn)[3]可知:
σ==516.5MPa
τ==237.3MPa
由文獻(xiàn)[3]可知,采用鋼軋輥時(shí),合成應(yīng)力σ按第四強(qiáng)度理論計(jì)算:
σ= (4.13)
把數(shù)據(jù)代入公式(4.13)中得:σ==660.08MPa
σ<[σ]=1600MPa
圖6—2
7.3軋輥調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)
軋輥調(diào)整裝置的作用主要調(diào)整軋輥在機(jī)架中的相對(duì)位置,以保證要求的壓下量精確的軋件尺寸和正常的軋制條件。
調(diào)整裝置主要有軋輥軸向的調(diào)整裝置和頸向的調(diào)整裝置兩種。
軋輥的軸向的調(diào)整裝置主要用來(lái)對(duì)正軋槽,以保證正確的孔型,用手動(dòng)來(lái)完成,裝置如圖。
圖6—2
軋輥的徑向調(diào)整其作用是需要進(jìn)行下述操作時(shí),徑向調(diào)整兩工作輥之間的相對(duì)位置:
1調(diào)整兩工作軋輥的軸線(xiàn)之間的距離,以保持正確的輥縫開(kāi)度,給定壓下量
2調(diào)整軋輥之間的平行度
3當(dāng)更換新軋輥時(shí),調(diào)整軋制線(xiàn)的高度
4更換軋輥或處理事故(如軋卡)時(shí)需要的其他的操作。
軋輥的徑向調(diào)整分為:上輥調(diào)整裝置;下輥調(diào)整裝置;中輥調(diào)整裝置。
本設(shè)計(jì)中的軸向調(diào)整裝置采用壓下裝置和斜鐵調(diào)整裝置。
中輥調(diào)整裝置如圖,主要用來(lái)在軸承磨損時(shí)進(jìn)行微調(diào)。
圖6—3
32
下輥徑向的調(diào)整裝置分為手動(dòng)和電動(dòng)調(diào)整裝置,設(shè)計(jì)采用采用手動(dòng)斜切調(diào)整裝置,本裝置較為復(fù)雜,設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與圖相似,其可作為改進(jìn)結(jié)。斜切的角度不可大于。
圖 6—4
7.4 下壓裝置的選擇
選用液壓缸壓下裝置。
壓下油缸主要結(jié)構(gòu)尺寸確定
7.4.1.缸筒內(nèi)徑
缸筒內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)負(fù)載力和工作壓力來(lái)計(jì)算(查周士昌主編《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》)。
(1)根據(jù)載荷7KN,選擇工作壓力。
載荷/KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
工作壓力=50MPa。
34
(2)按工作壓力選取。
工作壓力/MPa
≤5.0
5.0~7.0
≥7.0
d/D
0.5~0.55
0.62~0.70
0.7
=0.7。
(3)背壓力。
回油路較短,且直接回油箱,背壓力可忽略不計(jì)。
(4)缸筒內(nèi)徑
0.357m
查液壓缸內(nèi)徑尺寸系列,取
7.4.2. 活塞桿直徑
查尺寸系列,取
7.4.3 液壓缸行程
由任務(wù)書(shū)可知行程S=300mm.
7.4.4 液壓缸外徑
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本(液壓傳動(dòng)與控制),液壓缸外徑。
7.4.5 缸筒長(zhǎng)度
缸筒長(zhǎng)度根據(jù)最大行程、活塞寬度、導(dǎo)向長(zhǎng)度和其他結(jié)構(gòu)的總體需要確定,一般不超過(guò)內(nèi)徑的20倍。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求等因素,缸筒長(zhǎng)度。
7.5 機(jī)架的設(shè)計(jì)
機(jī)架的形式:
軋鋼機(jī)在軋制過(guò)程中,被軋制的金屬作用到軋輥上的全部軋制力,通過(guò)軋輥軸承、軸承座、壓下螺絲及螺母?jìng)鹘o機(jī)架,并由機(jī)架全部吸收不再傳給地基。因此,對(duì)機(jī)架必須要求有足夠的強(qiáng)度與剛度。
機(jī)架主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是窗口寬度、高度和立柱斷面尺寸。
按機(jī)架結(jié)構(gòu)分,軋鋼機(jī)機(jī)架分為閉式和開(kāi)式兩種。
1. 閉式機(jī)架
閉式機(jī)架是一個(gè)將上下橫梁與立柱鑄成一體的封閉式整體框架,因此,從材料力學(xué)的觀點(diǎn)看,具有較高的強(qiáng)度和剛度,但換輥不方便。采用閉式機(jī)架的工作機(jī)座,在換輥時(shí),軋輥是沿其軸線(xiàn)方向從機(jī)架窗口中抽出或裝入,這種軋機(jī)一般都設(shè)有專(zhuān)用的換輥裝置。
2. 開(kāi)式機(jī)架
開(kāi)式機(jī)架由架本體和上蓋兩部分組成。開(kāi)式機(jī)架的上蓋可以從U形架體上拆開(kāi),它的剛性不及閉式機(jī)架,但它換輥方便的優(yōu)點(diǎn)使它廣泛地應(yīng)用在型鋼軋機(jī)上。
鋼軋機(jī)選用閉式機(jī)架。由于機(jī)架是一個(gè)非經(jīng)常更換的永久性的部件,設(shè)計(jì)時(shí)要保證使用壽命外,還要保證制造工藝簡(jiǎn)化,成本降低,能滿(mǎn)足軋鋼生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品方面的要求,以保證生產(chǎn)的可靠性。
7.5.1 機(jī)架強(qiáng)度的計(jì)算
閉式機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè):
1. 每片機(jī)架只在上下橫梁的中間斷面處受有垂直力R,而且這兩個(gè)力大小相等、方向相反,作用在同一直線(xiàn)上,即機(jī)架的外負(fù)荷是對(duì)稱(chēng)的。
2. 機(jī)架結(jié)構(gòu)對(duì)窗口的垂直中心線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的,而且不考慮由于上下橫梁慣性矩不同所引起的水平內(nèi)力。
3. 上下橫梁和立柱交界處(轉(zhuǎn)角處)是剛性的,即機(jī)架變形后,機(jī)架轉(zhuǎn)角仍保持不變。
根據(jù)上述假設(shè),機(jī)架外負(fù)荷和幾何尺寸都與機(jī)架窗口垂直中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng),故可將機(jī)架簡(jiǎn)化為一個(gè)由機(jī)架立柱和上、下橫梁的中性軸組成的自由框架。如將此框架沿機(jī)架窗口垂直中心線(xiàn)剖開(kāi),則在剖開(kāi)的截面上,作用著垂直力和靜不定力矩M。由文獻(xiàn)[1]可知,機(jī)架簡(jiǎn)化為如圖(4.1)所示的矩形自由框架:
圖4.1 矩形自由框架彎曲力矩圖
由文獻(xiàn)[3]可知,對(duì)于機(jī)架橫梁y=x,而對(duì)于立柱y=,因此,M為
M=·=· (4.1)
式中:——機(jī)架橫梁的中性線(xiàn)長(zhǎng)度;
——機(jī)架立柱的中性線(xiàn)長(zhǎng)度;
——機(jī)架上橫梁的慣性矩;
——機(jī)架立柱的慣性矩;
——機(jī)架下橫梁的慣性矩。
上式積分后,得
M=· (4.2)
如果假設(shè)上下橫梁慣性矩相同,即時(shí),則力矩M為
M=· (4.3)
因?yàn)樵诹⒅系膹澗豈為
M=-M (4.4)
將(4.3)式代入(4.4)式,則
M=· (4.5)
由公式(4.5)可看出,減小立柱的慣性矩和增加橫梁的慣性矩可以部分地減少立柱中的彎矩M。這對(duì)于減輕窄而高的機(jī)架重量是有利的。
求慣性矩和:
=1880mm =5150mm
把橫梁看作圖4.2所示:
圖4.2 橫梁簡(jiǎn)圖
(4.6)
把橫梁數(shù)據(jù)代入公式(4.6)中得:==0.082m
把立柱看作圖4.3所示:
圖4.3 立柱簡(jiǎn)圖
把立柱數(shù)據(jù)代入公式(4.6)中得:==0.005m
由文獻(xiàn)[1]可知,初軋機(jī)d/D=0.55~0.7,取d/D=0.59
d=9500.59=400mm
由文獻(xiàn)[1]可知,=0.8~1.0,取=0.9
機(jī)架立柱斷面積:F=0.9(0.28)=0.071m
選擇軋制力最大的第四道次進(jìn)行校核:
R===2.771MN
將以上數(shù)據(jù)代入公式(4.3)、(4.4)中,解得:
M=1.288MN·m
M=0.014MN·m
減小立柱斷面的慣性矩I和增加橫梁的慣性矩I,可以部分地減少立柱中的彎矩M,這對(duì)于減輕窄而高的機(jī)架重量是有利的。
7.5.2 機(jī)架應(yīng)力的計(jì)算和校核
由文獻(xiàn)[1]可知,圖4.4為閉式機(jī)架中的應(yīng)力圖,根據(jù)應(yīng)力圖計(jì)算下列數(shù)據(jù)。
W=W= (4.7)
W=W= (4.8)
把公式(4.7)、(4.8)代入數(shù)據(jù)得:
W=W===0.143m
W=W===0.009m
式中:W、W——分別為機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)和外側(cè)的斷面系數(shù);
W、W——分別為機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)和外側(cè)的斷面系數(shù)。
圖4.4 閉式機(jī)架中的應(yīng)力圖
由文獻(xiàn)[3]可知,機(jī)架一般采用含碳量0.25~0.35的鑄鋼,選用ZG35,對(duì)于ZG35來(lái)說(shuō),許用應(yīng)力采用下列數(shù)值:
對(duì)于橫梁[σ]50~70MPa,
對(duì)于立柱[σ]40~50MPa。
由文獻(xiàn)[3]可知:
機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的應(yīng)力σ為:
σ=- (4.9)
機(jī)架橫梁外側(cè)的就力為:
σ= (4.10)
機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的應(yīng)力為:
σ= (4.11)
機(jī)架立柱外側(cè)的應(yīng)力為:
σ= (4.12)
把以上公式代入數(shù)據(jù)得:
σ=-MPa<[σ]=50~70MPa
σ==9.007MPa
σ===21.07MPa<[σ]=40~50MPa
σ==17.959MPa<[σ]=40~50MPa
所以,機(jī)架強(qiáng)度滿(mǎn)足。
;
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的一次綜合性檢驗(yàn),它是在學(xué)完機(jī)械的各門(mén)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課上為完成等教育要求,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,而進(jìn)行的一次全面的考核,他是大學(xué)生活的最后的重要環(huán)節(jié).
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的,是綜合運(yùn)用四年所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)我們掌握科學(xué)的研究方法、步驟和工作能力、提高我們實(shí)踐的知識(shí)水平,使我們的知識(shí)系統(tǒng)化,使我們查閱資料來(lái)解決問(wèn)題的能力得到提升。
我設(shè)計(jì)的題目是小型軋鋼機(jī),在指導(dǎo)老師的幫助指導(dǎo)下,到工廠實(shí)習(xí)之后,參閱有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn),來(lái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中,深深地包含了于信偉指導(dǎo)老師的辛勤汗水,對(duì)老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助,我表示忠心的感謝。
說(shuō)明書(shū)的公差配合,標(biāo)注方法采用我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)。
由于我是第一次規(guī)模大的設(shè)計(jì),加之涉及專(zhuān)業(yè)知識(shí)不多,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足,我雖盡了最大的努力,也灰有不足之處,敬請(qǐng)老師專(zhuān)家提出寶貴的意見(jiàn),以便在以后的學(xué)習(xí)與工作中引以為機(jī)戒,更圓滿(mǎn)的完成工作任務(wù)。
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重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)
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重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝
致 謝
本次設(shè)計(jì)在指導(dǎo)老師的辛勤指導(dǎo)下,順利完成了。在此次的設(shè)計(jì)中,我獲得的許多從書(shū)本難以獲得的知識(shí),實(shí)踐能力在此設(shè)計(jì)中得到了充份的鍛煉,各門(mén)知識(shí)得到了很好的綜合訓(xùn)練,不過(guò)在此設(shè)計(jì)中我也有許多的不足之處,獨(dú)立思考的能力有待進(jìn)一步的加強(qiáng)。
此次的設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)生活的綜合,是我參加工作前的一次全面的檢查,由于在我們的地方軋鋼機(jī)的設(shè)計(jì)資料比較少,感謝于信偉老師為我辛苦的搜集資料,并且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,第一次獨(dú)立的設(shè)計(jì)