2232 φ950可逆式軋機壓下裝置設計1,可逆,軋機,壓下,裝置,設計 第 1 頁 。φ950 可逆式軋機壓下裝置設計1 緒論1．1 畢業(yè)設計的意義畢業(yè)設計是對大學期間的理論課程與實際相結合的一種綜合教學環(huán)節(jié)。使我們學到的專業(yè)理論和知識應用到工作中，培養(yǎng)獨立思考、分析和解決實際工作問題的能力，為以后的工作打下堅實的基礎。 1．2 軋鋼機械定義軋鋼機械亦稱軋鋼機。一般把能將被加工材料在旋轉的軋輥間受壓力產生塑性變形即軋制加工的機器，稱為軋鋼機。在大多數情況下，軋材的生產過程要經過幾個軋制階段，還要完成一系列的輔助工序，如將原材料由倉庫運出、加熱、軋件送往軋輥、軋制、翻轉、剪切、矯直、打印、軋件的收集、卷曲成卷等等[1]。1．3 初軋機的作用及生產要點1. 作用：初軋機是以最少的軋制道次，最短的時間，將鋼錠軋制成規(guī)定的尺寸及優(yōu)制高精度的坯材的一種軋機。2. 生產要點：在不產生裂紋的范圍內，盡可能增大壓下量，確定合適的鋼坯的尺寸關系，軸承的安裝維修和軋輥的調整精度要高。要使軋輥充分冷卻，但要防止鋼坯降溫，正確的孔型設計，操作要熟練。1．4 軋鋼機及初軋機的發(fā)展情況19 世紀中葉軋鋼機械只是軋制一些熟鐵條的小型軋機，設備簡陋，產量不高；有的軋機是用原始的水輪來驅動。十九世紀五十年代以后，鋼的產量大增；各先進工業(yè)國的鐵路建設與遠洋航運的發(fā)展，蒸汽驅動的中型、大型軋機先后出現了。二十世紀的電氣化使功率更大的初軋機迅速發(fā)展起來。本世紀 50~70 年代末，由于汽車、石油、天然氣的輸送，鋼材生產是以薄板占優(yōu)勢為特征的。至 1970 年止，世界上有初軋機達 200 多臺，擁有初軋機最多的國家為美國，達130 臺，日本 42 臺，絕大部分為二輥可逆式軋機，開坯能力達 3 億噸以上，七十年代的初軋機軋輥直徑增大到 1500 毫米。 第 2 頁 。國外初軋機的發(fā)展可分為三個階段。1945 年前的初軋機，一般稱為第一代初軋機。1945~1960 年是初軋機發(fā)展的中期，稱為第二代初軋機。60 年代后建的初軋機，稱為第三代初軋機。70 年代初的初軋機軋輥直徑增大到 1500mm，到如今的二十一世紀，初軋機的發(fā)展更是迅速。我國擁有 1000 毫米以上大型初軋機七套，還有 750—850 毫米小型初軋機八套，主要用于合金鋼廠，為數不多的 650 毫米軋機是中小鋼廠的主要開坯設備。1959 年我國開始自行設計制造開坯機，已制成的開坯機有 700、750、825、850/650 、1150 等毫米初軋機。1．5 初軋機的發(fā)展趨勢目前初軋機的發(fā)展趨勢有如下幾點：1. 萬能式板坯初軋機迅速發(fā)展。近 20 年來隨著熱連軋和中厚板軋機的發(fā)展，板坯需要量不斷增加。因此初軋機有半數以上是專門軋制板坯的高生產率的萬能式板坯初軋機，由于萬能式板坯初軋機帶有立輥，可以減少翻鋼道次、減少軋制時間，軋出的板坯質量好，易于實現自動控制。2. 向重型化發(fā)展。初軋機的重型化是指大鋼錠、大輥徑、大功率。軋制鋼錠重量達 45~70t，最高年產量達 500~600 萬。3. 縮短軋機輔助機械工作時間。4. 采用自動化控制。20 年來，初軋機自動化發(fā)展較快，由均熱爐到板坯精整已逐步采用自動控制。初軋機的自動操作，已由電子計算機在線控制。5．提高鋼坯質量，改進精整工序，采用大噸位板坯剪切機(剪切力可達 40MN)及在線火焰清理機。6. 九十年代及其以后的發(fā)展動向，隨著連鑄技術的發(fā)展，連鑄與軋機相結合的連續(xù)軋機組將進一步發(fā)展。1．6 φ950 可逆式軋機主傳動軋鋼機主傳動裝置的作用是將電動機的運動和力矩傳遞給軋輥。φ950 可逆式軋機的主傳動裝置由電動機、聯軸器、齒輪座及聯接軸組成。(1) 電動機：為軋機提供動力源。 第 3 頁 。(2) 聯軸器：聯接電動機與齒輪座。(3) 齒輪座：當工作機座由一個電動機帶動時，通過齒輪座將電動機傳遞的運動和力矩分配給兩個軋輥。(4) 聯接軸：軋鋼機電動機、齒輪座的運動和力矩都是通過聯接軸傳遞給軋輥的。1．7 連軋生產工藝流程圖及 Φ950 可逆式軋機性能1. 圖 1.1 為煉鋼廠連軋作業(yè)區(qū)生產工藝流程圖： 圖 1.1 生產工藝流程圖2.煉鋼廠連軋作業(yè)區(qū) Φ950 可逆式軋機性能：軋機型式：二輥可逆式軋機原料規(guī)格： mm41032/80/28?? 第 4 頁 。軋輥直徑：Φ900～Φ1050mm軋輥長度：5840mm軋輥重量：22.747t輥身長度：2500mm輥頸直徑：Φ560mm最大軋制力：9.81M·N額定力矩：63.5t·m軋制速度：0~5.5m/s軋輥最大開口度：550mm工作行程：500mm下輥軸向調整量： 5mm?壓下速度：50～100～120mm/s軋輥平衡形式：液壓軋輥材質：60CrMnMo 鍛鋼接軸扁頭重量：1.475t接軸扁頭材質：40CrNiMo軋輥轉速：0～70-120r/min主電機功率：4560KW軋輥軸承型號：四列滾子軸承 FCD1121646301．8 壓下螺絲的阻塞事故快速電動壓下裝置由于壓下行程大，壓下速度高而且不帶鋼壓下，故在生產中易發(fā)生壓下螺絲阻塞事故，這通常是由于卡鋼，或者由于誤操作使兩輥過分壓靠或上輥超限提升造成的，此時壓下螺絲上的載荷超過了壓下電機允許的能力，電動機無法啟動，上輥不能提升。所以在軋機設計時，考慮發(fā)生阻塞事故時的回松措施是十分必要的，回松力可按每個壓下螺絲上最大軋制力的 1.6～2.0 倍考慮。1．9 上輥平衡裝置的用途由于上軋輥及其軸承座，以及壓下螺絲自重的影響，在軋件未進入軋輥之前，上軋輥及其軸承座與壓下螺絲之間，以及壓下螺絲和壓下螺母之間有間隙存在，這些間隙使軋件進入軋輥時產生很大的沖擊，惡化了軋件的工作條件。為了防止這種沖擊， 第 5 頁 。幾乎所有軋機都設有上輥平衡裝置，Φ950 可逆式軋機也設有上輥平衡裝置。2 總體設計方案φ950 可逆式軋機的主要組成部分有：主傳動、機架、軋輥、軋輥軸承、萬向接軸、壓下裝置及平衡裝置。2．1 主傳動φ950 可逆式軋機主傳動裝置作用是把電動機的轉動傳遞給工作機座中的軋輥，使其旋轉，實現對金屬的軋制。2．2 機架在軋制過程中，被軋制的金屬作用到軋輥上的全部軋制力，通過軋輥軸承、軸承座、壓下螺絲及螺母傳給機架。因此，機架必須有足夠的剛度和強度。本設計 φ950 可逆式軋機機架采用閉式機架。機架的材料選用 ZG35 鑄鋼。2．3 軋輥軋輥是使軋件產生塑性變形的主要部件，在軋制過程中，軋輥承受著軋制壓力，并將此負荷傳給軸承。軋輥選用的材料是 60CrMnMo 鍛鋼。2．4 軋輥軸承軋輥軸承用來支承轉動的軋輥，并保持軋輥在機架中正確的位置。軋輥軸承應具有較小的磨損系數，足夠的強度和剛度，并便于更換軋輥。軋輥軸承型號選用四列滾子軸承 FCD112164630。軋輥軸承的潤滑方式是自動干油潤滑。2．5 萬向接軸φ950 可逆式軋機的聯接軸選用滑塊式萬向接軸，它能傳遞很大的扭矩和允許有較大的傾角。 第 6 頁 。萬向接軸的扁頭選用開口式扁頭。萬向接軸的等速條件：1.主動軸與被動軸要平行2.接軸（傳動軸）上的叉頭或鏜口要平行。2．6 壓下裝置φ950 可逆式軋機的壓下裝置采用快速電動壓下裝置。1．壓下裝置的作用：(1) 調整兩個軋輥之間的相互距離，以獲得需要的輥縫和給定的壓下量；(2) 調整兩個軋輥的平行度；(3) 在軋制過程中發(fā)生軋卡等事故時，能使軋輥迅速脫離軋件。2．快速壓下裝置工藝特點：(1) 工作時要求大行程、快速和頻繁地升降軋輥。(2) 軋輥調整時，不“帶鋼”壓下，即不帶軋制負荷壓下。為適應上述特點，要求傳動系統(tǒng)慣性小，以便在頻繁的啟動和制動情況下實現快速調整；由于工作條件繁重，要求有較高的傳動效率和工作可靠性。2．7 平衡裝置φ950 可逆式軋機的平衡裝置選用液壓式平衡裝置。液壓式平衡裝置是用液壓缸的推力來平衡上輥重量的。1. 軋輥平衡的目的：為了消除在軋制過程中,因工作機座中有關零件間的配合間隙所造成的沖擊現象,以保證軋件的軋制精度,改善咬入條件,以及防止工作輥與支承輥之間產生打滑現象等原因所設置了軋輥平衡裝置.2. 液壓式平衡裝置的特點:優(yōu)點：(1) 結構緊湊,適于各種高度的上軋輥的平衡；(2) 動作靈敏，能滿足現代化的板厚自動控制系統(tǒng)的要求；(3) 在脫開壓下螺絲的情況下，上輥可停在任何要求的位置，同時拆卸方便，因此加速了換輥過程；(4) 平衡裝置裝于地平面以上，基礎簡單、維修方便、便于操作。缺點：(1) 調節(jié)高度不宜過高，否則制造、維修困難； 第 7 頁 。(2) 需要一套液壓系統(tǒng)，增加了設備投資?，F代化的軋鋼車間中，液壓已成了普遍采用的必不可少的動力。因此，缺點之二相對來說就不突出了。3 力能參數的計算3．1 軋制力能參數典型鋼件：20CrMnTiH化學成份：C=0.20% ，Mn=1.0%，Cr=1.2%，Ti=0.07%如下表 3.1 為 Φ950鋼坯軋制圖表：表 3.1 Ф950 鋼坯軋制圖表 (mm) 鑄坯規(guī)格：280 380?斷面尺寸 道次 孔型 指針讀數 高度 寬度壓下量 寬展量0 380 2801 I 180 330 502 I 120 270K 300 60 203 I 100 240 604 I 30 180K 300 60 305 III 110 240 606 III 60 190K 200 50 207 III 30 160 200 40 103．1．1 軋制時接觸弧上平均單位壓力由于單位壓力在接觸弧上的分布是不均勻的，為便于計算，一般均以單位壓力的平均值——平均單位壓力來計算軋制總壓力。 第 8 頁 。由文獻[1]可知，利用艾克隆德公式計算軋制時的平均單位壓力：p =(1+m)(k+ u) (3.1)m?式中：m——考慮外摩擦對單位壓力的影響系數；k——軋制材料在靜壓縮時變形阻力，MPa；——軋件粘性系數，kg·s/mm ；?2u——變形速度，s 。1?計算第一道次：m= (3. 2)1010)(2.)(6.hR???式中： ——摩擦系數。對鋼軋輥 =1.05-0.0005t；?t——軋制溫度；h 、h ——軋制前后軋件的高度，mm；01R——軋輥半徑，mm。=1.05-0.0005 1120=0.49??R=950/2=475mmh =380mm，h =330mm01數據代入公式(3.2) 中得：m=0.0861. 利用 L．甫培(Pomp)熱軋方坯的試驗數據，得到 k(Mpa)的計算公式：k=(14-0.01t) (3.3)??8.9)(3.0)()4.1???CrMnC??式中： t——軋制溫度，℃；(C)——碳的質量分數，%；?(Mn)——錳的質量分數，%；(Cr)——鉻的質量分數，%； 第 9 頁 。把數據代入公式(3.3)中：k 81.222?2. 軋件粘度系數 (kg·s/mm )按下式計算：?2=0.01(14-0.01t)c (3.4)?式中：c—— 考慮軋制速度對 的影響系數，由文獻[1]可知，其值如下：軋制速度 v/(m·s ) N 。因此，只有當 >tan 時，才能實現其自x ??然咬入；若 =tan 時，則軋件處于平衡狀態(tài)，不能自然咬入；當 tanin?所以軋件咬入條件滿足。4．2．2 輥身、輥頸強度的校核軋輥是軋鋼車間中主要的、經常耗用的工具，其質量好壞直接影響著鋼材的質量和產量。因此對軋輥的性能的要求是很嚴格的，但因為軋機類型及所軋制鋼材種類的不同，對軋輥性能的具體要求有很大的差別。 第 30 頁 。軋輥的破壞決定于各種應力，其中包括彎曲應力、扭轉應力、接觸應力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應力以及軋輥制造過程中形成的殘余應力等的綜合影響。設計軋機時，通常是按工藝給定的軋制負荷和軋輥參數對軋輥進行強度校核。由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應力、殘余應力、沖擊載荷值等）很難準確計算，為此，設計時對軋輥的彎曲和扭轉一般不進行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數中，為了保護軋機其它重要部件，軋輥的安全系數是軋機各部件中最小的。初軋機的軋輥，沿輥身長度上布置有許多孔型軋槽。此時，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，外力的作用是變動的。所以要分別判斷不同軋槽過鋼時軋輥各斷面的應力，進行比較，找出危險斷面。軋輥強度的計算內容、方法和它的用途、形狀以及工作條件等因素有關。通常對輥身僅計算彎曲，對輥頸則計算彎曲和扭轉。如圖 4.6 所示，為軋輥的彎曲扭轉力矩圖。圖 4.6 軋輥的彎曲、扭轉力矩圖1．輥身強度校核由文獻[1]可知，L/D=2.2-2.7，取 2.6。L=2.6D=2.6 950=2470mm=2.47m?由文獻[1]可知，l/d=1.0前面選取 d=560mm=0.56m，所以 l=560mm=0.56m 第 31 頁 。M = (0.56+2.47) =4.2MN·mmax21254.?截面的直徑為 D 的圓形，抗彎截面系數 W 為：W= = =0.084m3?9.033σ = =50MPamax84.2a?W由文獻[3]可知，對于碳鋼軋輥，許用應力[σ]=140～150MPa。σ <[σ]max所以，軋輥輥身強度滿足。2．輥頸強度校核因為第四道次的軋制力最大，所以取第四道次的軋制力 P =5.542 Nmax610?R= = =2.771 N2maxP1054.6?6C= =0.28m.?lM =5.027 N·mK510?M =RC=2.771 N·mn65107.28.??M ——輥頸危險斷面處的彎矩；M ——輥頸危險斷面處的扭矩。K由文獻[3]可知：σ= =44.187MPa3536.017.0??dnτ= =14.313MPa353.2.K由文獻[3]可知，采用鋼軋輥時，合成應力 σ 按第四強度理論計算：Pσ = (4.13)23??? 第 32 頁 。把數據代入公式(4.13) 中得：σ = =50.666MPaP 22231.4187.43??????σ <[σ]=140～150MPa所以，軋輥輥頸強度滿足。4．3 萬向接軸的選用及校核選用滑塊式萬向接軸，接軸扁頭的材質選用 40CrNiMo。由文獻[1]可知，允許傾角 是 8o-10o，選 =8o。??滑塊式萬向接軸是由軋輥端扁頭、帶叉頭的接軸、傳動端扁頭、襯瓦以及中間具有方形或圓形的銷軸組成?；瑝K式萬向接軸的主要結構尺寸是叉頭直徑 D，叉頭直徑 D 為軋輥名義直徑的85%~95%，取 86%。D=950 86%=817mm?滑塊式萬向接軸各部分的結構尺寸，由文獻[1]可知，根據叉頭直徑 D 按以下經驗關系選?。翰骖^鏜孔直徑 d：0.46~0.5D。取 d=0.46D=817 0.46=375.82mm?扁頭厚度 S： 0.25~0.28D。取 S=0.26D=817 0.26=212.42mm扁頭長度 l：0.415~0.5D 。取 l=0.42D=817 0.42=343.14mm接軸本體直徑 d ：0.5~0.6D。取 d =0.52D=817 0.52=424.84mm00?4．3．1 開口式扁頭受力分析和強度計算開式鉸鏈的扁頭具有一個長形切口，鉸鏈的一端可在此切口中沿著接軸中心線方向移動。這種鉸鏈一般用在軸向換輥的軋鋼機上。Φ950 可逆式軋機選用開口式扁頭。由文獻[1]可知，圖 4.7。由文獻[1]可知，月牙形滑塊作用在開口式扁頭上的負荷近似地按三角形分布（如圖 4.7 所示） 。因此合力的作用點位于三角形的面積形心，即在離斷面邊緣 b 處。當31萬向接軸傳遞的扭轉力矩為 M 時，合力 P 為：P= (4.14)b320?式中：b ——扁頭的總寬度；0 第 33 頁 。b——扁頭一個分支的寬度。圖 4.7 開口式扁頭受力分析簡圖N = (4.15)D30ernM?M = = =3.735 N·mererDnN?30104.3?5M=M /2= =1.868 N·mer2755當萬向接軸傾斜角為 時，由圖 4.7 可求出合力 P 對斷面 I－I 的力臂 x 為： ?x=0.5( )sin +x (4.16)b320??1式中：x ——萬向接軸鉸鏈中心至斷面 I－I 的距離。1x = =171.57mm24.3?lb=260mm=0.26mb =710mm=0.71m0把數據代入公式(4.16) 、(4.14)中：x=0.5( )sin +x = 0.5 ( )sin8°+171.57b320??1?26037?=208.91mm=0.209mP= = =3.481 NbM320?26.071.85?51I－I 斷面中的彎曲力矩等于： 第 34 頁 。M =P·x (4.17)w數據代入公式(4.17) 計算得：M =P·x=3.481 0.209=0.728 N·mw510?510?I－I 斷面中的扭轉力矩等于：M =P· (4.18)n6b數據代入公式(4.18) 計算得：M =P· =3.481 =0.151 N·mn510?2.510?彎曲應力與扭轉應力各等于：(4.19)26bSw??(4.20)3Mn??式中： ——計算矩形斷面抗扭斷面系數時的轉化系數，它決定于矩形斷面尺寸 b 與?S 之比。b：S=260：212.42=1.22，由文獻[1]可知，取 b：S=1，查得 =0.208?數據代入公式(4.19) 、(4.20)計算得：= =37.380MPa26bSMw??251.078?= =7.619MPa3n??35..計算應力等于：(4.21)2????j計算得： = =39.641MPa23????j 2619.7380.?由文獻[3]可知，扁頭的材質 40CrNiMo 的許用應力為[ ]=130~170MPa。?<[ ]j所以開口式扁頭校核合格。4．3．2 閉口式扁頭受力分析和強度計算閉式鉸鏈的扁頭上有一個圓孔，鉸鏈不同軸向移動，其裝拆是從側向進行的。閉式鉸鏈一般用在傾角不大的軋鋼機上，將它裝在接軸的傳動端，作為接軸的擺動支點， 第 35 頁 。并承受不大的軸向力。由文獻[1]可知，當萬向接軸傾角為 時，在閉式扁頭上，可將萬向接軸傳遞的扭?轉力矩 M 用矢量分解成兩個力矩 M 和 M ，如圖 4.8 所示12圖 4.8 閉口式扁頭受力簡圖M =Mcos (4.22)1?M =Msin (4.23)2其中：M ——對扁頭起扭轉作用；1M ——對扁頭起彎曲作用。2數據代入公式(4.22) 、(4.23)計算得：M =Mcos =1.868 cos8o=1.850 N·m1??510510?M =Msin =1.868 sin8o=0.260 N·m2在扁頭 I－I 斷面上，扭轉應力與彎曲應力為：(4.24)206SbM??(4.25)31S??式中： ——計算矩形斷面抗扭斷面系數時的轉化系數，它決定于矩形斷面尺寸 b 與? 0S 之比。b ：S=710：212.42=3.34，由文獻[1]可知，取 b ：S=3 ，查得 =0.8010 0?把數據代入公式(4.24) 、(4.25)計算得： 第 36 頁 。= =4.889MPa206SbM??251.706?= =24.240MPa31??35.8.計算應力等于：(4.26)23????j數據代入(4.26) 計算得： = =42.269MPa23????j 240.89.4?<[ ]j?所以閉口式扁頭校核合格。4．3．3 叉頭受力分析和強度計算由文獻[3]可知，按密葉洛奇的試驗，最大應力發(fā)生在叉頭顎板內表面的某一點上，其值可按下式計算：(4.27)KdDMj 25.103)(5???式中：d ——叉頭鏜孔直徑，cm；0D——叉頭外徑，cm；M——接軸傳遞的扭矩，N·cm；K——考慮接軸傾角的影響系數。由文獻[1]可知， =8o，查得 K=1.188。?數據代入公式(4.27) 計算得： KdDj 25.103)(5???=35 18.)4.27.81(.625.34??=3.565MPa<[ ]j?所以叉頭校核合格。 第 37 頁 。5 軋鋼機械的潤滑5．1 軋鋼機械潤滑的特點1. 設備工作時受高溫、氧化鐵皮的影響，負荷沉重，往往是長時間的連續(xù)運轉；2. 設備潤滑區(qū)域廣、面積大、潤滑點多、管路長。5．2 潤滑的方法為了保證軋鋼機械的安全運行，除了采取各項維護、保養(yǎng)措施外，還須保證各機械摩擦部分有可靠的潤滑。軋鋼機械的潤滑系統(tǒng)可分為單獨式或集中式兩種。按送油時間分：間歇潤滑和連續(xù)潤滑。按供油方式分：無壓潤滑和壓力潤滑。按油流情況分：流出潤滑和循環(huán)潤滑。按潤滑劑種類分：干油潤滑和稀油潤滑。5．3 潤滑的種類二硫化鉬是一種新型的固體潤滑材料，一般都將二硫化鉬粉劑與潤滑油、潤滑脂混合在一起后使用。它有良好的潤滑性、耐溫性、抗壓耐磨性、抗化學腐蝕性及附著性等。因此適用于潤滑高速、高負荷、高溫及有腐蝕性等工作條件下的設備。目前在軋鋼機械的一些單體設備上使用，效果較好。如減速機的齒輪嚙合及軸承和受高溫烘烤的出爐輥道上，能防止漏油、改善潤滑。對于循環(huán)潤滑系統(tǒng)，由于二硫化鉬在使用中易沉淀，故很少采用。油霧潤滑是稀油集中潤滑和干油集中潤滑方式以外的一種新型潤滑方式。潤滑油先在油霧器中，在 3 公斤/厘米 的壓縮空氣作用下，使?jié)櫥挽F化成為直徑約 0.0032毫米左右的微粒，以 0.02～0.026 公斤/厘米 的壓力用管道噴入需要潤滑的部位。由2于油霧潤滑有良好的潤滑效果，近年來在各類軋鋼機械中得到了應用。工藝潤滑是專門用于對軋輥連續(xù)供給潤滑劑的一種潤滑方式。在冷軋機上，采用工藝潤滑后，可以使軋輥具有良好的工作性能，散掉軋件獲得良好的表面質量。在熱軋機上，歷來都是用大量的冷卻水噴向軋輥，進行冷卻和潤滑的。目前，熱軋工藝潤滑用于鋼板軋機取得明顯效果為開端并被肯定以來，其應用范圍已擴展到型鋼、線材和鋼管的熱軋。采用熱軋工藝潤滑，可減小軋制力 10～12%；減少軋輥磨損40～60% ，并能改善成品表面質量。然而與冷軋工藝潤滑相比，畢竟還是不完善的。 第 38 頁 。為確定適合熱軋機特點的潤滑劑、使用方式和用量，還必須經過不斷的試驗。5．4 Φ950 可逆式軋機部件的潤滑方式部件的潤滑方式如下表 5.1表 5.1 潤滑方式序號 潤滑部位 潤滑方式 點數1 壓下螺母 稀油循環(huán) 22 壓下裝置花鍵減速機 稀油循環(huán) 123 機架滑板 自動干油 44 上輥平衡梁及銷軸 手動干油 95 上輥軸向鎖緊 人工涂抹 26 下輥軸向鎖緊 人工涂抹 27 工作輥軸承 自動干油 88 上輥軸向鎖緊缸銷軸 手動干油 26 設計專題：壓下裝置的設計 第 39 頁 。壓下裝置是軋輥調整裝置，它的作用是調整軋輥在機架中的相對位置，以保證要求的壓下量、精確的軋件尺寸和正常的軋制條件。壓下裝置主要有軸向調整裝置和徑向調整裝置。根據驅動方式，壓下裝置可分為手動、電動和液壓傳動三種型式。Φ950 可逆式軋機的壓下裝置是徑向調整裝置，采用快速電動壓下裝置。習慣上把不“帶鋼”壓下的壓下裝置稱為快速壓下裝置，在軋制過程中，上軋輥要快速、大行程并且每道次都要上下移動?？焖匐妱訅合卵b置一般采用壓下螺絲和壓下螺母機構來移動軋輥。6．1 壓下螺絲的設計壓下螺絲一般由頭部、本體、尾部三個部分組成。壓下螺絲的基本參數是螺紋部分的外徑 d 和螺距 t，可按照國家專業(yè)標準選取。壓下螺絲的材料選用 42CrMo，壓下螺絲的牙紋為矩齒形。6．1．1 壓下螺絲的計算壓下螺絲直徑由最大軋制壓力決定。由于壓下螺絲的細長比很小，其縱向彎曲可忽略不計。由文獻[1]可知，壓下螺絲最小斷面直徑 d 由下式決定：1d = (6.1)1dRP?4式中：P——作用在螺絲上的最大軋制力；R ——壓下螺絲許用應力。由文獻[1]可知，一般壓下螺絲材料為鍛造碳鋼，其d強度限約為 =600-700MPa，當取安全系數 n=6 時，許用應力為b?R =100-120MPa，取 R =105MPa。ddP = = =2.771MN12max54.公式(6.1)代入數據計算：d = = =183.353mm1dRP?4105.372?由文獻[4]可知，壓下螺絲外徑與軋輥的承載能力都與各自的直徑平方成正比。而且二者均受同樣大小的軋制力，于是，可以認為它們存在著以下的關系： 第 40 頁 。d=(0.55~0.62)d (6.2)g式中：d——壓下螺絲的外徑；d ——軋輥輥徑直徑。g公式(6.2)代入數據計算得：d=0.58d =0.58 560=324.8mmg?由文獻[5]可知，取 d=340mm=0.34m壓下螺絲的螺距 t：t (0.12~0.14)d (6.3)?公式(6.3)代入數據計算得：t=0.13 324.8=42.224mm?螺距 t 取 44mm6．1．2 壓下螺絲的校核：由文獻[5]可知，查出壓下螺絲：內徑 d =263.636mm=0.264m2中徑 d =307.0mm=0.307m3由螺紋外徑 d 確定出其內徑 d 后，便可按照強度條件對壓下螺絲進行強度校核。 2= [ ] (6.4)j?214P??式中： ——壓下螺絲實際計算應力；j?P ——壓下螺絲所承受的軋制力；1[ ]——壓下螺絲材料的許用應力，[ ]= ，其中 為強度極限，n 為安全?nbb?系數，n 6。?取 n=6， =650MPa，計算出[ ]= =108.333MPab?650把數據代入公式(6.4) 中計算得： = = =50.648MPaj214dP?24.371?<[ ]，所以壓下螺絲校核合格。j?6．2 壓下螺母的設計 第 41 頁 。壓下螺母是軋鋼機座中重量較大的易損零件。壓下螺母通常采用貴重的高強度青銅鑄成，采用合理結構，可以大量節(jié)省有色金屬。壓下螺母的潤滑方式是稀油循環(huán)潤滑。6．2．1 壓下螺母的計算壓下螺母的主要尺寸是它的外徑 D 和高度 H。壓下螺母的高度 H 可按螺紋的許用單位壓力為 15-20MPa 來確定，由文獻[4]公式可知，這時 H=(1.2~2)d，螺母的外徑 D 根據它的端面與機架接觸面間的單位壓力為60~80MPa 選取，一般取 D=(1.5~1.8)d。代入數據計算得：H=1.5 0.34=0.51m?D=1.6 0.34=0.544m根據 H=Zt，可求出 Z= = =11.59tH04.51取 Z=126．2．2 壓下螺母的校核由于壓下螺母用青銅制造，抗擠壓強度校低，由文獻[3]可知，螺紋受力面上的單位擠壓應力 p 為：p= [p] (6.5)])2([412???dZP?式中：P ——壓下螺絲上的最大壓力；1Z——壓下螺母中的螺紋圈數；d——壓下螺絲的螺紋外徑；d ——壓下螺絲的螺紋內徑；1——壓下螺母與螺絲的內徑之差，?=d-d =0.34-0.264=0.076m1[p]——壓下螺母材料的許用單位壓力，[p]=15~20MPa。數據代入公式(6.5) 計算得：p= = =2.854MPa])2([412???dZP ])076.24.(3.0[14.7122??? 第 42 頁 。p<[p]，所以壓下螺母校核合格。6．3 壓下螺絲的傳動力矩轉動壓下螺絲所需的靜力矩也就是壓下螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩和螺紋之間的摩擦力矩。由文獻[1]知如下圖：圖 6.1 壓下螺絲受力平衡圖由文獻[1]可知，其計算公式是：M=M +M (6.6)12式中：M ——止推軸承的阻力矩；1M ——螺紋摩擦阻力矩。2止推軸承的阻力矩 M ，對實心軸徑為：1M = (6.7)13dP?式中：P ——作用在一個壓下螺絲上的力；1——對滑動止推軸承可取 =0.1~0.2，取 0.16；?1d ——壓下螺絲止推軸頸直徑。d =300mm=0.3m3 3由文獻[1]可知，在處理壓下螺絲阻塞事故時，壓下螺絲所受的力大約是正常軋制 第 43 頁 。力的 1.6~2.0 倍。在設計壓下裝置時，應該考慮，取 1.8。因此：P =1.8 = N16107.2?610987.4公式(6.7)代入數據計算得：M = =0.16 =79.8048KN·m13dP?3.01987.46?螺紋摩擦阻力矩 M ：2M =P tan( ) (6.8)21d???式中：d ——螺紋中徑；2——螺紋上的摩擦角，即 =arctan ， 為螺紋接觸面的摩擦系數，一般取??2?，故 =5?40?=5.67?；2?1.0?——螺紋升角，壓下時用負號，提升時用正號，按提升算， ，t 為螺距。? d???= =2.361?dt??34.01?數據代入(6.8) 、(6.6) 公式計算得：M =P tan( )=4.9878 tan(5.67?+2.361?)=108.024KN·m21???207.6M=M +M =79.8048+108.024=187.8288KN·m126．4 壓下電動機的選擇壓下電機選用直流電機。由文獻[1]可知，每個壓下螺絲的傳動電動機功率為：N= (6.9)?iMn950式中：M——轉動壓下螺絲的靜力矩；n ——電動機額定轉速，r/min；i ——傳動系統(tǒng)總速比； 第 44 頁 ?！獋鲃酉到y(tǒng)總的機械效率。?壓下螺絲最大轉速：n = (6.10)壓 tvmax60根據公式(6.10) 計算得：n = 136.364r/min壓 ??4160為了實現快速壓下，根據壓下轉速選用壓下電機，由文獻[2]可知選用 Z4-280-31直流電動機，額定功率是 80KW，額定轉速是 450r/min，效率是 84.1%。i= (6.11)壓n根據公式(6.11) 計算得：i= =3.30364.150把數據代入公式(6.9) 中得：N= = =3.193KW?iM984.0352.17?6．5 壓下裝置的耐磨校核壓下裝置中的耐磨校核只校核螺桿的耐磨度。= (6.12)p][2phzdF??式中：d ——螺桿中徑；2h——螺紋的工作高度。30?矩齒螺紋 h=0.75t=0.75 44=33mm=0.033m。?由文獻[5]可知，許用壓強[ ]=18~25MPa。p表把數據代入公式(6.12) 中： = = =13.066MPahzdF2?1203.7.14398?<[ ]，所以壓下螺絲的耐磨校核合格。p6．6 壓下裝置螺紋牙的強度校核螺紋牙強度的校核計算，由文獻[5]可知： 第 45 頁 。(6.13)][1?????bzdkFW(6.14)Wzh][321??式中：F ——最大軸向外載荷；Wd ——外螺紋小徑；1b——螺紋牙底寬度。30?矩齒形螺紋 b=0.74t=0.74 =32.56mm=0.033m4?由文獻[5]可知， [ ]=0.6[ ]=0.6 108.333=65，[ ] =(1.0~1.2) [ ]，取 1.1, [ ]???W?=1.1 =119.166MPa。W3.108?= =7.727， <9，所以 k = =0.647td4.tdz34.05??dt把數據代入公式(6.13) 和(6.14)中：= =23.484MPabzdkFW1???12.264.01367.098??= =70.453MPahz213?3..4. 2<[ ]， <[ ] ，所以壓下裝置螺紋牙的強度合格。?W?6．7 壓下裝置自鎖的校核及松脫的措施螺絲和螺母擰緊以后頭部等支承面上的摩擦力有防松的作用，所以在靜載荷和工作溫度變化不大時，螺紋聯接不會自動松脫。但是沖擊、振動或變載荷的作用下的現象多次重復后，會使聯接松脫。在 Φ950 可逆式軋機工作時，壓下裝置承受著高溫的情況下工作，由于壓下螺絲和壓下螺母的材料發(fā)生蠕變和應力松馳，也會使聯接的預緊力和摩擦力逐漸減小，最終將致失效。因此壓下裝的自鎖是設計軋機時所必要的校核。由文獻[5]可知，自鎖的校核公式：? (6.15)??? 第 46 頁 。式中： ——螺紋升角， =2.361?；???——當量摩擦角。?螺紋摩擦角 < ?， < ?所以 < ?，壓下裝置自鎖校核合格。壓下螺絲和螺母一量出現松脫，輕者會影響機器的的正常運轉，重者會造成嚴重事故。因此，為了防止聯接松脫，保證聯接安全可靠，設計時必須采用有效的防松措施。在承受沖擊載荷時，壓下螺絲傳動系統(tǒng)不能自鎖而旋松，為解決這一問題，可采用加大壓下螺絲止推軸頸的直徑并在球面銅墊上開孔，以加大螺絲的摩擦阻力矩，或通過加大壓下螺絲直徑、相應減小螺紋升角的辦法來增強自鎖性的作用來解決。 第 47 頁 。結論本論文是對 φ950 軋機的設計及壓下裝置的設計，通過在煉鋼廠連軋作業(yè)區(qū)的參觀實習，使我對 Φ950 軋機的設計有了更深層的認識。我主要針對的是軋機的計算和部分的校核，我的專題設計是壓下裝置的設計。在本設計中的軋機是二輥可逆式軋機，在電動機的選擇方面選用直流電動機。壓下裝置采用快速電動壓下裝置，壓下裝置的電動機采用直流電動機。上輥平衡裝置選用液壓平衡裝置。在機架的選擇方面，選用了高剛度和強度的閉式機架，節(jié)約能源。并對以上的件都做了強度計算和校核，都滿足校核條件。畢業(yè)設計是我們大學學習中的最后一次課程，也是理論與實踐相結合的過程，使我確實學到了很多有用的知識，為以后的工作做了鋪墊。大學生活即將結束，等待著我們的將是美好的未來！ 第 48 頁 。參考文獻[1] 鄒家祥．軋鋼機械 [M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2004．[2] 機械電子工業(yè)部．大電機產品樣本[S]．北京：機械工業(yè)出版社， 1989． [3] 施東成．軋鋼機械設計方法[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1990．[4] 馬鞍山鋼鐵設計院．中小型軋鋼機械設計與計算[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1979．[5] 徐灝．機械設計手冊 第三卷[S]．北京：機械工業(yè)出版社， 1991．[6] Maintenance of the circulating oil[J]．IRON AND STEEL ENGINEER，2002，1.73．[7] 劉寶珩．軋鋼機械設備[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1984．[8] 劉鴻文．材料力學 第三版上冊[M] ．北京：高等教育出版社，2002．[9] 王海文．軋鋼機械設計[M] ．北京：機械工業(yè)出版社，1983． 第 49 頁 。附錄 AMaintenance of the circulating oil1. Oil system cleanlinessIn a new oil system, as well as in a system which has been drained owing to repair or oil change the utmost care must be taken to avoid the ingress and presence of abrasive particles. Because filters and centrifuges will only remove these slowly, and some are therefore bound to find their way into bearings etcFir this reason- - prior to filling-up the system - careful cleaning of pipes, coolers and bottom tank is strongly recommended2. Cleaning the circulating oil systemThe recommendations below are based on our experience, and laid out in order to give yards and operators the best possible ad-vice regarding the avoidance of mishaps to a new engine, or after a major repairThe instruction given in this book is an abbreviated version of our flushing procedure used prior to shop trial. a copy of the complete flushing procedure is available through MAN B&W or the engine builder2.1 cleaning before filling-upIn order to reduce the risk of bearing dam-age, the normal careful manual cleaning of the crankcase, oil pan, pipes and bottom tank, is naturally very important.However, it is equally important that the system pipes and components, between the filters and the bearings, are also carefully cleaned for removal of "welding spray" and oxide scales.If the pipes have been sand blasted, and thereafter thoroughly cleaned or "acid-washed", then this ought to be followed by "washing-out" with an alkaline liquid, and immediately afterwards the surfaces should be protected against corrosion in addition ,particles may also appear in the circulating oil coolers, and therefore we recommend that these are also 第 50 頁 。thoroughly cleaned.2.2 flushing procedure, main Lub.Oil systemRegarding flushing of the camshaft lube oil pipes:Engines with Uni-Lube system. see Camshaft lubrication for engines with Uni-Lube system ltem3Engines without Uni-Lube system see 'Separate camshaft lube oil system,'ltem 2.3However, experience has shown that both during and after such general cleaning airborne abrasive particles can still enter the circulating oil system .For this reason it is necessary to flush the whole system by continuously circulating the oil- while by passing the engine bearing, etcThis is done to remove any remaining abrasive particles, and, before the oil is again led through the bearings, it is important to definitely ascertain that the system and the oil have been cleaned adequatelyDuring flushing (as well as during the preceding manual cleaning) the bearings must be effectively protected, against the entry of dirt.The methods employed to obtain effective particle removal during the oil circulation depend upon the actual plant installations especially upon the filters type, lub oil centrifuges and the bottom tank layoutCleaning is carried out by using the lub.oil centrifuges and by pumping filter, with fine-ness down to 10 um, is often used as a supplement to or replacement of the system filter. the following items are by-passed by blanking off with special blanks:a) The main bearingsb) The crossheadsc) The thrust bearing d) The chain drivee) The turbocharger (MAN B&W,MET)f) The axial vibration dampeng)The tensional vibration damper(if installed) 第 51 頁 。h) The moment compensators (if installed)See also Plates 70820, 70821It is possible for dirt to enter the crosshead bearings due to the design of the open bearing cap .It is therefore essential to cover the bearing cap with rubber shielding throughout the flushing sequence.As the circulating oil cannot by-pass the bottom tank, the whole oil content should partake in the flushing During the flushing, the oil should be heal-ed to 60-65C and circulated using the full capacity of the pump to ensure that all protective agents inside the popes and components are removed.It is essential to obtain an oil velocity which causes a turbulent flow in the pipes that are being flushed.Turbulent flow is obtained with a Reynolds number of 3000and above.Re=V*D/V*1000, whereRe=Reynolds numberV=Average flow velocity (m/s) D=Pipe inner diameter (mm)v=Kinematics viscosity {cSt}The preheating can be carried out .for in-stance, by filling the waterside of the circulating oil cooler (between the valves before and after the cooler)with fresh water and then leading steam into this space. During the process the desecrating pipe must be open, and the amount of steam held at such a lever that the pressure in the cooler is kept low.In order to obtain a representative control of the cleanliness of the oil system during flushing,” control bags" are used (e.g.100 mm wide by 400 mm long but with an area of not less than 1000cm, and made from 0.050 mm filter gauze).Proposals for check bag housings are shown on Plate 70821.To ensure cleanliness of the oil system after the filter, two bags are placed in the system, one at the end of the main lub.oil line for the telescopic pipes, and one at the end of the main lub.oilline for the bearings. 第 52 頁 。To ensure cleanliness of the oil itself. an-other bag is fed with circulating oil from a connection stub on the underside of a horizontal part of the main pipe between circulating oil pump and main filter. this bag should b