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洛 陽 理 工 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）
題目：立式軋機(jī)的軋輥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
姓 名:
系 部:
專 業(yè):
指導(dǎo)教師:
洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
立式軋機(jī)的軋輥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)，鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的基礎(chǔ)地位。軋機(jī)是指完成金屬軋制生產(chǎn)全過程的裝備，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。但一般所說的軋機(jī)往往僅指主要設(shè)備。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是在對立式軋機(jī)功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，利用大學(xué)所學(xué)的相關(guān)知識對立式軋機(jī)的軋輥結(jié)構(gòu)及其調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合立軋機(jī)工作過程中的受力情況對主要零部件的承載能力和強(qiáng)度進(jìn)行了校核。
通過立式軋機(jī)的設(shè)計(jì)，不僅鍛煉了自己綜合運(yùn)用各種知識解決問題的能力，還深化了對大學(xué)所學(xué)各種知識的理解，提高了獨(dú)立從事工程設(shè)計(jì)工作的能力。
關(guān)鍵詞：立式軋機(jī)，軋輥機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
The Designing of The Vertical Rolling Mill
ABSTRACT
The production of the steel is the final part of the steel industry, Steel rolling plays a decisive foundation on the national industrial system.Rolling mill is the equipment that finish the process of the metal rolling mill production. Including the main equipment, auxiliary equipment, lifting transportation equipment and ancillary equipment etc. But the rolling mill is only the major equipment in general.
The main content of this design is on the function structure of the vertical rolling mill based on the analysis of comprehensive utilization of the university knowledge of vertical mill roll adjusting device structure and design, And combining with the working process of the rolling force that is made of main components of the bearing capacity and strength
It is not only exercise their comprehensive use of various knowledge, but also the ability to solve the problem of university that deeps the understanding of all kinds of knowledge through the vertical mill design and improves the independent working ability in engineering design.
KEY WORDS: Vertical rolling mill，The structure of the vertical roll ,The designing of the machanism .
22
目 錄
前 言 1
第1章 軋鋼機(jī)械的概述 3
1.1軋鋼生產(chǎn) 3
1.2軋鋼機(jī)械 3
1.3軋機(jī)的用途及其發(fā)展 4
1.4立輥軋機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 4
第2章 立式軋機(jī)的軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.1 間隙調(diào)節(jié)方案的確定 7
2.2 軸承的選擇 9
2.2.1 軸承的介紹 9
2.2.2 軋機(jī)中軸承的選用 9
2.3 軸承座的分析 10
2.4 軋輥材料的確定 11
2.5 軋輥的直徑和長度的確定 11
2.6 軸承端蓋的結(jié)構(gòu) 12
第3章 立式軋機(jī)部件的校核 14
3.1 軸承的失效形式 14
3.2 滾動軸承的計(jì)算準(zhǔn)則 14
3.3 滾動軸承的校核 14
3.4 軋輥的強(qiáng)度校核 17
結(jié)論 20
謝辭 21
參考文獻(xiàn) 22
外文資料翻譯 23
前 言
1. 軋機(jī)的用途及發(fā)展
軋機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備，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。但一般所說的軋機(jī)往往僅指主要設(shè)備。
現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化、自動化、專業(yè)化,產(chǎn)品質(zhì)量高,消耗低。60年代以來軋機(jī)在設(shè)計(jì)、研究和制造方面取得了很大的進(jìn)展，使帶材冷熱軋機(jī)、厚板軋機(jī)、高速線材軋機(jī)、H型材軋機(jī)和連軋管機(jī)組等性能更加完善，并出現(xiàn)了軋制速度高達(dá)每秒鐘115米的線材軋機(jī)、全連續(xù)式帶材冷軋機(jī)、5500毫米寬厚板軋機(jī)和連續(xù)式 H型鋼軋機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。軋機(jī)用的原料單重增大，液壓 AGC、板形控制、電子計(jì)算機(jī)程序控制及測試手段越來越完善，軋制品種不斷擴(kuò)大。一些適用于連續(xù)鑄軋、控制軋制等新軋制方法，及適應(yīng)新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟(jì)效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機(jī)都在發(fā)展中 。
2. 傳統(tǒng)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理分析
軋機(jī)的主要設(shè)備有工作機(jī)座和傳動裝置
工作機(jī)座:由軋輥﹑軋輥軸承﹑機(jī)架﹑軌座﹑軋輥調(diào)整裝置﹑上軋輥平衡裝置和換輥裝置等組成。
軋輥:是使金屬塑性變形的部件。
軋輥軸承:支承軋輥并保持軋輥在機(jī)架中的固定位置。軋輥軸承工作負(fù)荷重而變化大，因此要求軸承摩擦系數(shù)小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且要便于更換軋輥。不同的軋機(jī)選用不同類型的軋輥軸承。滾動軸承的剛性大，摩擦系數(shù)較小，但承壓能力較小，且外形尺寸較大，多用于板帶軋機(jī)工作輥。滑動軸承有半干摩擦與液體摩擦兩種。半摩擦軋輥軸承主要是膠木﹑銅瓦﹑尼龍瓦軸承，比較便宜，多用于型材軋機(jī)和開坯機(jī)。液體摩擦軸承有動壓﹑靜壓和靜 - 動壓三種。優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)比較小，承壓能力較大，使用工作速度高，剛性好，缺點(diǎn)是油膜厚度隨速度而變化。液體摩擦軸承多用于板帶軋機(jī)支承輥和其它高速軋機(jī)。
軋機(jī)機(jī)架:由兩片“牌坊”組成以安裝軋輥軸承座和軋輥調(diào)整裝置，需有足夠的強(qiáng)度和鋼度承受軋制力。機(jī)架形式主要有閉式和開式兩種。閉式機(jī)架是一個(gè)整體框架，具有較高強(qiáng)度和剛度，主要用于軋制力較大的初軋機(jī)和板帶軋機(jī)等。開式機(jī)架由機(jī)架本體和上蓋兩部分組成，便于換輥，主要用于橫列式型材軋機(jī)。此外，還有無牌坊軋機(jī)。
軋機(jī)軌座:用于安裝機(jī)架，并固定在地基上，又稱地腳板。承受工作機(jī)座的重力和傾翻力矩，同時(shí)確保工作機(jī)座安裝尺寸的精度。
軋輥調(diào)整裝置:用于調(diào)整輥縫，使軋件達(dá)到所要求的斷面尺寸。上輥調(diào)整裝置也稱“壓下裝置”，有手動﹑電動和液壓三種。手動壓下裝置多用在型材軋機(jī)和小的軋機(jī)上。電動壓下裝置包括電動機(jī)﹑減速機(jī)﹑制動器﹑壓下螺絲﹑壓下螺母﹑壓下位置指示器﹑球面墊塊和測壓儀等部件；它的傳動效率低，運(yùn)動部分的轉(zhuǎn)動慣性大，反應(yīng)速度慢，調(diào)整精度低。 70 年代以來，板帶軋機(jī)采用 AGC( 厚度自動控制 ) 系統(tǒng)后，在新的帶材冷﹑熱軋機(jī)和厚板軋機(jī)上已采用液壓壓下裝置，具有板材厚度偏差小和產(chǎn)品合格率高等優(yōu)點(diǎn)。
上軋輥平衡裝置:用于抬升上輥和防止軋件進(jìn)出軋輥時(shí)受沖擊的裝置。形式有:彈簧式﹑多用在型材軋機(jī)上；重錘式，常用在軋輥移動量大的初軋機(jī)上；液壓式，多用在四輥板帶軋機(jī)上。
為提高作業(yè)率，要求軋機(jī)換輥迅速﹑方便。換輥方式有 C 形鉤﹑套筒﹑小車和整機(jī)架換輥式四種。用前兩種方式換輥靠吊車輔助操作，而整機(jī)架換輥需有兩套機(jī)架，此法多用于小的軋機(jī)。小車換輥適合大的軋機(jī)，有利于自動化。目前，軋機(jī)上均采用快速自動換輥裝置，換一次軋輥只需5 ～ 8 分鐘。
傳動裝置:由電動機(jī)﹑減速機(jī)﹑齒輪座和連接軸等組成。齒輪座將傳動力矩分送到兩個(gè)或幾個(gè)軋輥上。
輔助設(shè)備:包括軋制過程中一系列輔助工序的設(shè)備。如原料準(zhǔn)備﹑加熱﹑翻鋼﹑剪切﹑矯直﹑冷卻﹑探傷﹑熱處理﹑酸洗等設(shè)備。
起重運(yùn)輸設(shè)備:吊車﹑運(yùn)輸車﹑輥道和移送機(jī)等。
附屬設(shè)備: 有供配電﹑軋輥車磨，潤滑，供排水，供燃料，壓縮空氣，液壓，清除氧化鐵皮，機(jī)修，電修，油﹑水﹑酸的回收，以及環(huán)境保護(hù)等。
第1章 軋鋼機(jī)械的概述
1.1軋鋼生產(chǎn)
軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)。軋鋼車間擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)鋼材的任務(wù)。例如，鋪設(shè)一條5 000Km的雙軌鐵路，需要100萬噸重型鋼軌；制造一艘萬噸輪船，約需6 000t鋼板；鋪設(shè)一條5 000Km的石油管道，需要90萬噸無縫鋼管。因此，鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的基礎(chǔ)地位。
20世紀(jì)90年代以前，中國軋鋼生產(chǎn)的平均水平與世界主要產(chǎn)鋼國比較，還比較落后。軋鋼生產(chǎn)以型鋼為主，生產(chǎn)線大、中、小型并存。不同企業(yè)的技術(shù)裝備水平參差不齊，能耗、成本水平較高。很多企業(yè)還使用著20世紀(jì)50～60年代較為陳舊的設(shè)備和工藝。這是鋼材質(zhì)量、品種和效益較差的主要原因。
20世紀(jì)90年代后期，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)有了高速的發(fā)展。加入WTO后，為了適應(yīng)參與國際鋼材市場的競爭的需要，國內(nèi)各大企業(yè)采用當(dāng)今世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造。廣泛引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，是中國軋鋼生產(chǎn)的水平有了長足的進(jìn)步，發(fā)展了一批高技術(shù)、高附加值的品種，如汽車、家電用薄鋼板，H型鋼板，高檔次石油套管，UOF大口徑天然氣輸送管道鋼管等。95%以上的鋼材品種，從數(shù)量到質(zhì)量均可以滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要。對于一批高難度的品種也在組織技術(shù)攻關(guān)和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，如高檔次汽車用冷薄板、不銹鋼冷軋薄板等。建成以寶鋼、天津大無縫為代表的現(xiàn)代化企業(yè)和以邯鋼、珠鋼、包鋼薄板坯連鑄軋為代表的現(xiàn)代化生產(chǎn)線。全國2002年產(chǎn)鋼100萬噸以上的鋼鐵企業(yè)（集團(tuán)）已有50家，年產(chǎn)鋼量1.54億噸，已占全國的85%。其中寶鋼集團(tuán)年產(chǎn)鋼規(guī)模達(dá)2000萬噸；中國鋼鐵工業(yè)已進(jìn)入技術(shù)創(chuàng)新全面繁榮的新時(shí)期。軋鋼生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展方向?yàn)椋和ㄓ霉に嚰夹g(shù)、綜合節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術(shù)、信息技術(shù)和裝備機(jī)電控制一體化技術(shù)。
1.2軋鋼機(jī)械
軋鋼設(shè)備包括軋制、精整和輥道等設(shè)備。根據(jù)各種機(jī)械設(shè)備不同的用途，可分為主要設(shè)備和輔助設(shè)備兩大類。主要設(shè)備是使軋件在軋輥中實(shí)現(xiàn)塑性變形（即軋制工序）的機(jī)械，一般稱為主機(jī)或主機(jī)列。輔助設(shè)備使用完成其他輔助工序的機(jī)械，如剪切機(jī)、矯直機(jī)、輥道、卷取機(jī)等。
軋鋼機(jī)主機(jī)列通常由電機(jī)、主傳動、工作機(jī)座三部分。
主電機(jī)的形式主要根據(jù)軋機(jī)在工作中調(diào)速的需要而定。包括不需要調(diào)速的異步交流電機(jī)等。主電機(jī)的容量主要根據(jù)軋機(jī)的生產(chǎn)率和用途可以在極廣泛的范圍內(nèi)變動，從幾十千瓦到幾千千瓦?，F(xiàn)代化的初軋機(jī)，一臺主電機(jī)容量達(dá)2500～7000KW，而某些精密箔帶軋機(jī)，其主電機(jī)容量只有10KW左右。
主傳動一般由減速機(jī)、人字齒輪、主聯(lián)軸器等傳動裝置組成。在主傳動中是否采用飛輪，應(yīng)當(dāng)從軋機(jī)的作業(yè)方式和負(fù)荷圖決定。
在某些大軋機(jī)上，如二輥可逆式初軋機(jī)、四輥可逆式鋼板軋機(jī)，主傳動中設(shè)有減速機(jī)和齒輪座，每一個(gè)工作輥都用一個(gè)單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。這不僅大大簡化了設(shè)備，而且更重要的是解決了制造特大功率電動機(jī)帶來的許多困難。
軋鋼機(jī)工作機(jī)座是有機(jī)架、軋輥、軋輥軸承及壓下平衡裝置等組成，這些零部件的形式和結(jié)構(gòu)主要決定于軋機(jī)的用途。
1.3軋機(jī)的用途及其發(fā)展
軋機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備。泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備，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。但一般所說的軋機(jī)往往僅指主要設(shè)備。
現(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化、自動化、專業(yè)化,產(chǎn)品質(zhì)量高,消耗低。60年代以來軋機(jī)在設(shè)計(jì)、研究和制造方面取得了很大的進(jìn)展，使帶材冷熱軋機(jī)、厚板軋機(jī)、高速線材軋機(jī)、H型材軋機(jī)和連軋管機(jī)組等性能更加完善，并出現(xiàn)了軋制速度高達(dá)每秒鐘115米的線材軋機(jī)、全連續(xù)式帶材冷軋機(jī)、5500毫米寬厚板軋機(jī)和連續(xù)式 H型鋼軋機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。軋機(jī)用的原料單重增大，液壓 AGC、板形控制、電子計(jì)算機(jī)程序控制及測試手段越來越完善，軋制品種不斷擴(kuò)大。一些適用于連續(xù)鑄軋、控制軋制等新軋制方法，及適應(yīng)新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟(jì)效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機(jī)都在發(fā)展中 。
1.4立輥軋機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
一般立輥軋機(jī)是傳統(tǒng)的立輥軋機(jī)，主要用于板坯寬度齊邊，調(diào)整水平軋機(jī)壓下產(chǎn)生的寬展量、改善邊部質(zhì)量。這類立輥軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，主傳動功率小，側(cè)壓能力普遍較小，而且控制水平低，輥縫設(shè)定為擺死輥縫，不能在軋制過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，帶坯寬度控制精度不高。我國熱軋寬帶粗軋機(jī)配有一般立輥軋機(jī)的有武鋼1700mm，本鋼1700mm，攀鋼1450mm，太鋼1549mm和梅鋼1422mm。
有AWC功能的重型立輥軋機(jī)是為了適應(yīng)連鑄的發(fā)展和熱軋帶鋼板坯熱裝的發(fā)展而產(chǎn)生的現(xiàn)代軋機(jī)。這類立輥軋機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，主傳動電機(jī)功率大，側(cè)壓能力大，有AWC功能，在軋制過程中對帶坯進(jìn)行調(diào)寬、控寬及頭尾形狀控制，不僅可減少連鑄板坯的寬度規(guī)格，而且有利于實(shí)現(xiàn)熱軋帶鋼板坯的熱裝，提高帶坯寬度精度和減少切損。我國熱軋寬帶鋼粗軋機(jī)配有AWC功能的重型立輥軋機(jī)有寶鋼2050mm，本鋼1700mm。
中厚板軋機(jī)上附設(shè)立輥軋機(jī),最早于40年代用在萬能式中厚板軋機(jī)上,50年代用于大型鋼錠的軋邊以消除錐度,60年代開始把立輥軋機(jī)用于齊邊與破鱗,70年代連鑄板坯迅速發(fā)展,而鋼錠急劇減少,軋機(jī)生產(chǎn)能力重于成材率,曾提出過“立輥無用論”,80年代以來,厚板軋機(jī)上附設(shè)立輥軋機(jī)開始多起來,主要用于平面板形控制,使成材率有所提高,一般可提高約1%~3%,尤以日本和韓國都推舉此做法,目的是想生產(chǎn)出無切邊鋼板,但是,附設(shè)立輥軋機(jī)后,軋邊道次的間歇時(shí)間增加,使軋機(jī)的生產(chǎn)能力有所下降,一般要下降約10%~20%,70年代開始,日本厚板軋機(jī)開工率已降到60%以下,軋機(jī)生產(chǎn)能力也降至次要地位,而降低成本,節(jié)約資源則升至主導(dǎo)地位,因此,成材率重于軋機(jī)生產(chǎn)能力,立輥軋機(jī)功能又被人們重視起來,一些原先預(yù)留好立輥軋機(jī)的厚板軋機(jī)也都紛紛安裝上立輥軋機(jī),成材率普遍都提高2個(gè)百分點(diǎn),取得了應(yīng)有的效益。至今世界上附設(shè)有立輥軋機(jī)的寬厚板軋機(jī)約30套,占1/3左右。韓國仿效日本也在現(xiàn)有兩套軋機(jī)新增3臺立輥軋機(jī),而且都是近接布置,也使成材率大大提高。特別是1975年日本采用立輥軋機(jī)開創(chuàng)了無切邊軋制厚板的生產(chǎn)技術(shù),它可采用銑邊加工邊部方式,每邊加工量控制在20mm以下,保證了用戶不需要再加工,使立輥軋機(jī)的作用更加被重視起來。
在精軋階段,立輥軋邊的技術(shù)還有待加以完善,也值得讀者進(jìn)一步分析研究,至于增設(shè)立輥軋機(jī)后帶來軋機(jī)生產(chǎn)能力下降與成材率的提高,兩者取舍時(shí),仍需用戶自己去權(quán)衡。
日本11套4200mm以上軋機(jī)中有6套附設(shè)立輥軋機(jī),其中水島廠5490mm軋機(jī)為機(jī)后TFP近接式,也是世界上中厚板立輥軋機(jī)性能最高的一套,并實(shí)現(xiàn)了MAS和TFP相結(jié)合。韓國4套3400mm以上軋機(jī)中有2套附設(shè)立輥軋機(jī),其中浦項(xiàng)廠4724+4724mm雙機(jī)架軋機(jī)粗軋機(jī)機(jī)前近接立輥軋機(jī)和精軋機(jī)機(jī)前近接立輥軋機(jī),這是世界上第一套精軋機(jī)附設(shè)立輥軋機(jī),另外,浦項(xiàng)廠4300mm軋機(jī)機(jī)前也近接有立輥軋機(jī),這樣,韓國3套立輥軋機(jī)均為機(jī)前近接布置型式。
德國迪林根,米爾海姆及杜伊斯堡3套最好的厚板軋機(jī)都進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)改造。1985年迪林根廠將4300mm精軋機(jī)改成4800mm,并增加5500mm粗軋機(jī)組成5500mm加4800mm世界上最大雙機(jī)架厚板軋機(jī);1998年米爾海姆廠將5000mm放大至5100mm軋機(jī);1999年杜伊斯堡廠將3700mm放大至3900mm軋機(jī),并將全廠實(shí)現(xiàn)了自動化。1998年伊朗阿瓦士廠4800mm軋機(jī)也是德國設(shè)計(jì)制造,以上4套軋機(jī)均未附設(shè)立輥軋機(jī),而1998年瑞典奧克塞洛森德廠3800mm軋機(jī)機(jī)前設(shè)有立輥軋機(jī)是由德國設(shè)計(jì)制造,因?yàn)檫@是一套雙機(jī)架爐卷軋機(jī),先建3800mm軋機(jī)是爐卷軋機(jī)的粗軋機(jī),因此,粗軋機(jī)前必需有立輥軋機(jī),不然帶鋼寬度偏差就無法控制。1984年俄羅斯伊爾諾斯克廠5000mm軋機(jī)和在建馬格尼托哥爾斯克5000mm軋機(jī)都未附設(shè)立輥軋機(jī)。90年代美國新建4套以生產(chǎn)中厚板為主單機(jī)架爐卷軋機(jī)和我國在建3套同樣軋機(jī)都設(shè)有立輥軋機(jī)是控寬的必需設(shè)備,非平面板形控制用立輥軋機(jī)。
第2章 立式軋機(jī)的軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 間隙調(diào)節(jié)方案的確定
立式軋機(jī)顧名思義就是軋輥的垂直，它水平放置的軋機(jī)不同，本文也主要是對立式軋機(jī)的軋輥裝置的各個(gè)零件的進(jìn)行設(shè)置，立式軋機(jī)就是主傳動電機(jī)安裝在地面上，齒輪箱安裝在機(jī)架上面，電動機(jī)通過水平軸、圓錐齒輪減速器及立軸將運(yùn)動和動力傳遞到機(jī)架上部的齒輪箱。齒輪箱有兩級圓斜齒輪減速器及齒輪座組成，齒輪座的作用是將運(yùn)動和動力傳給兩個(gè)立軸。與兩立輥相對應(yīng)的上面分別安裝兩個(gè)液壓缸，用以平衡連接軸的重量。聯(lián)接軸中部位花鍵結(jié)構(gòu)，起伸縮量為1005m，允許軋輥升降，以便實(shí)現(xiàn)不同鋼板的軋制。
本文為立式軋機(jī)的設(shè)計(jì)，我認(rèn)為立式軋機(jī)主要是保證帶鋼的寬度，而保證寬度的設(shè)計(jì)就是保證兩輥之間的距離，距離的好壞直接關(guān)系到所出帶鋼的質(zhì)量，那就是兩輥之間間隙調(diào)整的設(shè)計(jì)，調(diào)整間隙的方法有液壓傳動調(diào)整間隙法、渦輪蝸桿傳動調(diào)整間隙法和絲桿調(diào)整間隙法，本設(shè)計(jì)運(yùn)用的絲桿調(diào)整間隙法，說起絲桿大家都對它很熟悉，他是我國最成熟的技術(shù)啦。而絲桿傳動又有許多優(yōu)點(diǎn)，如間隙之間的調(diào)整靠人工，方便。
液壓傳動雖然有自鎖性較好，液壓傳動的特點(diǎn)是：
1. 使用液壓傳動對維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；
2. 對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高；
3. 液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平；
4. 液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作， 一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。
5. 液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。
機(jī)械傳動也就是渦輪蝸桿傳動的設(shè)計(jì)，原利用機(jī)械方式傳遞動力和運(yùn)動的傳動。機(jī)械傳動在機(jī)械工程中應(yīng)用非常廣泛,有多種形式,主要可分為兩類：①靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動力和運(yùn)動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實(shí)現(xiàn)無級變速,大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動場合,過載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動比。②靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運(yùn)動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。
圖2—1 絲桿間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
有圖2—1可知，設(shè)計(jì)所使用的為絲桿間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，和液壓、渦輪蝸桿間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)相比，它有許多自己的優(yōu)勢，手動調(diào)節(jié)不需要太多的能量，方便實(shí)惠，設(shè)計(jì)的間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)為絲桿帶動軸承座的移動，而軸承座和立輥是緊密配合，則軸承座的移動可以帶動立輥的移動，進(jìn)而來保證兩個(gè)棍子之間的距離，實(shí)現(xiàn)我們設(shè)計(jì)所說的保證帶鋼寬度。而之所以設(shè)計(jì)選著絲桿間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因?yàn)槟鞘俏覀內(nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷膫鲃訖C(jī)構(gòu)，而且技術(shù)也比較成熟，而絲桿間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)也有著自己的優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選著絲桿間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，則他的工作原理為:首先我們借助輔助設(shè)備來轉(zhuǎn)動我們的絲桿，而借助輔助工具的絲桿傳動還可以較輕我們?nèi)祟惖脑S多力氣，大大減輕我們的勞動，提高我們勞動人民的積極性和工作的認(rèn)真性。我們的工人可以通過我們的輔助工具（如長鋼筋）等來旋轉(zhuǎn)我們的四根絲桿軸1，而絲桿軸上的間隙調(diào)整可以先調(diào)整一根絲桿軸，但四根絲桿軸的調(diào)節(jié)幅度不能帶大，要始終使四根絲桿軸保持相對平衡的狀態(tài)，軸承座孔的鋸齒形梯形絲桿可以和我們呢絲桿軸兩端左右螺旋的相配合，絲桿軸的轉(zhuǎn)動可以帶動設(shè)計(jì)的軸承座做水平移動，而立輥是通過軸和設(shè)計(jì)的軸承座是過盈配合，則可以帶動軸承座2和3，4和5做相反的水平運(yùn)動，而軸承做的移動還可以帶動立輥的水平移動，這時(shí)調(diào)節(jié)是我們還是要注意要使軸承座移動的幅度不能太大，以免由于幅度過大而造成梯形螺紋的損壞和絲桿軸的斷裂，進(jìn)而影響我們的生產(chǎn)，正確的調(diào)整方法可以給我們的工人減少許多不必要的麻煩。正確的調(diào)整方法還可以是我們的立輥6和7做水平相對運(yùn)動，而帶鋼是通過兩輥的擠壓來保證我們所需要的寬度的，則兩輥之間的距離對設(shè)計(jì)則來說是很重要的，由于帶鋼生產(chǎn)的環(huán)境可知，當(dāng)鋼坯進(jìn)入兩輥之間有很大沖擊力，這么大的沖擊力很容易破壞設(shè)計(jì)的絲桿間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，則我們在絲桿的末端設(shè)計(jì)有彈簧，它可以減輕帶鋼進(jìn)入時(shí)的給絲桿間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的強(qiáng)大沖擊力，起到緩沖的作用，進(jìn)而減輕對整個(gè)機(jī)構(gòu)的破壞作用，大大延長我們設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)使用壽命。
2.2 軸承的選擇
2.2.1 軸承的介紹
軸承是支撐軸頸的部件，有時(shí)也用來支撐軸上的回轉(zhuǎn)零件，如行星輪系的星系輪和帶傳動中的張緊輪等。
根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，軸承殼分為滑動摩擦軸承（滑動軸承）和滾動摩擦軸承（滾動軸承）
2.2.2 軋機(jī)中軸承的選用
熱帶軋鋼中軸承一般有開式膠木瓦和滾動軸承兩種。開式膠木瓦具有較小的摩擦系數(shù)和較高的耐磨性，并且用水潤滑時(shí)具有足夠的承載能力，但彈性變形大對產(chǎn)品精度要求較高的大、中、小型以及線材。已采用滾動軸承。
立式軋機(jī)的軋輥具有重載、高溫的特點(diǎn)，所有要才采用的軸承能夠承受很大的載荷，有良好的潤滑和冷卻作用，摩擦系數(shù)小、剛性好。因此，軋輥采用滾動軸承。
目前，軋機(jī)上常采用的滾動軸承型式是四列圓錐滾柱軸承及球面圓錐滾柱軸承，因?yàn)檫@類軸承不僅能承受很大的徑向載荷，同時(shí)可承受一定的軸向載荷。因此立式軋機(jī)的軋輥上采用四列圓錐滾柱軸承和二列圓錐滾子軸承。
2.3 軸承座的分析
立輥軋機(jī)軸承座位與一門型架，考慮到調(diào)整軋件厚度的需要，軸承座在機(jī)架窗口應(yīng)能上下移動，故其配合一般?。粸榉乐管堓伒妮S向竄動，考慮到換輥的方便，換輥端的軸承座裝有固定擋板。傳動端的軸承座做成游動的，這樣軋輥可以自由的熱膨脹，而且當(dāng)軋輥斷裂時(shí)，軸承座可以在窗口自由滑，以避免軸承座零件的順壞。另外考慮換輥的方便，也應(yīng)把軸向固定裝置設(shè)置在換輥端。
軸承座的材料常用ZG45，并且軋輥軸承座應(yīng)具有自動調(diào)位的功能，軸頸與滾動軸承內(nèi)圈配合采用基孔制，為了拆裝方便一般采用動配合。為了防止相當(dāng)運(yùn)動，必須采用軸向壓緊裝置，它是通過鎖緊螺母將止推軸套壓緊在軸承內(nèi)圈的側(cè)面。這樣的結(jié)構(gòu)可以使軋輥轉(zhuǎn)動時(shí)，軸頸和軸承內(nèi)圈一起轉(zhuǎn)動。軸承外圈與軸承座的配合為基軸制，同樣為何便于拆裝，一般取動配合。
軸承座上設(shè)有調(diào)整環(huán)，其作用是保證一定的軸向間隙，以避免軸承滾動體卡住的現(xiàn)象，并使四列錐柱受力均勻。用軸承端蓋把軸承的外圈沿軸向固定，而軸承的內(nèi)圈用鎖緊螺母通過止推軸承壓緊。螺母擰在帶螺紋的半環(huán)上，半環(huán)則以銷釘固在軸頸的環(huán)形槽中。當(dāng)擰緊螺母時(shí)，止推軸套壓緊軸承內(nèi)圈。
軸承的潤滑是通過軸承座上的鉆孔和調(diào)整環(huán)上的孔進(jìn)行的，為了防止周頸生銹并考慮到軸承內(nèi)圈可能稍微轉(zhuǎn)動，故對軸頸也進(jìn)行潤滑。為了保證軸承的密封性，在軸身一端用保護(hù)套、膠質(zhì)密封圈、防塵環(huán)等零件密封。在軸頭一端也有密封圈，密封圈是用耐油橡膠制成的。
由于軋鋼生產(chǎn)時(shí)在高溫下作業(yè)，則軸承的密封性很重要，它的好壞將直接關(guān)系到設(shè)計(jì)的使用壽命，故本設(shè)計(jì)特別注重密封裝置的設(shè)置，盡量選用國家標(biāo)準(zhǔn)件和減輕設(shè)計(jì)則的工作，有密封零件的特向可知，骨架式油封密封裝置已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)系列，則在這次設(shè)計(jì)中我們本著使用的原則選著了普通型骨架式橡膠油封(標(biāo)準(zhǔn)為HG4-692-67)。
2.4 軋輥材料的確定
在生產(chǎn)實(shí)踐，對各種軋機(jī)的軋輥均已確定了較合適的材料，在選擇軋輥材料時(shí)，處應(yīng)考慮軋輥的工作要求與特點(diǎn)外，還要根據(jù)軋輥常見的破壞形式和破壞原因，按軋輥材料的標(biāo)準(zhǔn)來選擇合適的材質(zhì)。
鍛鋼軋輥的綜合機(jī)械性能好，但加工困難，價(jià)格也高，中小型軋機(jī)很少采用。而在軋制的后幾道中對軋輥要求較好的耐磨性，一般選用鑄鐵軋輥。球墨鑄鐵軋輥價(jià)格便宜，耐磨且有較高的強(qiáng)度適合在橫列式軋機(jī)上使用。又因?yàn)楸拒垯C(jī)對成品的幾何形狀及尺寸公差要求嚴(yán)格，對軋輥要求有較高的表面強(qiáng)度和耐磨性，一般選用冷硬普通鑄鐵軋輥，材料選用40Cr
2.5 軋輥的直徑和長度的確定
有軋鋼機(jī)械第一章可知：立輥軋機(jī)的軋輥工作、直徑，既是軋機(jī)的主要參數(shù)，也是軋輥尺寸的主要參數(shù)。當(dāng)軋輥的直徑確定以后，軋輥的其他參數(shù)受強(qiáng)度、剛度、或結(jié)構(gòu)上的限制也將隨之確定。
式中： ——最大咬入角，與軋輥和扎件間的摩擦系數(shù)有關(guān)。由文獻(xiàn)3，表3 - 1查得，熱軋帶鋼的。
——壓下量，mm。
當(dāng)時(shí)：
當(dāng)時(shí)：
由文獻(xiàn)3，表3–1查得，計(jì)算得，所以可以取。
由文獻(xiàn)3，表3–2查得初軋機(jī)的，所以軋輥輥身長度為：
取為913.5mm.
2.6 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)
軸承蓋式固定軸承、承受軸向力和調(diào)整軸承間隙。
軸承蓋的結(jié)構(gòu)形式可以分為凸緣式和嵌入式兩類。每一類又有透蓋（有通孔，供軸穿出）和悶蓋（無通孔）之分。其材料一般為鑄鐵（HT150）或鋼(Q235)。
凸緣式軸承蓋裝拆、調(diào)整軸承間隙較為方便，密封性好，故應(yīng)用方便。但外緣尺寸大，需用一組螺釘固定。
嵌入式軸承端蓋結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，無需固定螺釘，重量輕及外伸軸的伸出長度短，有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度。但裝拆端蓋和調(diào)整軸承游隙或間隙叫麻煩，但密封性較差，座孔上需開環(huán)形槽，加工費(fèi)時(shí)。常用于要求重量輕及尺寸緊湊的場合。
嵌入式軸承蓋與軸承座孔的接合處有帶O形密封圈和不帶O形密封圈兩種結(jié)構(gòu)形式。后者密封性較差，用于脂潤滑軸承；前者用于油潤滑軸承。
軸承蓋的結(jié)構(gòu)形式繁多，應(yīng)根據(jù)軸承類型、固定方式、潤滑和密封裝置等并參照經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于能力有限，本人對軸承端蓋的設(shè)計(jì)采用凸緣式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它是我們課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有一定的權(quán)威性，故在這次軋輥軸承端蓋設(shè)計(jì)，我從分參照了專家的經(jīng)驗(yàn)，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以
熱帶軋鋼中軸承一般有開式膠木瓦和滾動軸承兩種。開式膠木瓦具有較小的摩擦系數(shù)和較高的耐磨性，并且用水潤滑時(shí)具有足夠的承載能力，但彈性變形大對產(chǎn)品精度要求較高的大、中、小型以及線材。已采用滾動軸承。
立式軋機(jī)的軋輥具有重載、高溫的特點(diǎn)，所有要才采用的軸承能夠承受很大的載荷，有良好的潤滑和冷卻作用，摩擦系數(shù)小、剛性好。因此，軋輥采用滾動軸承。本次設(shè)計(jì)為軸承的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需要螺釘連接則：
軸承蓋的連接螺釘直徑，直徑大小及螺釘數(shù)見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。
D—軸承外徑，、由密封尺寸確定，m由結(jié)構(gòu)確定
第3章 立式軋機(jī)部件的校核
3.1 軸承的失效形式
1. 點(diǎn)蝕
軸承工作時(shí)，滾動體和滾到上各點(diǎn)受到循環(huán)接觸應(yīng)力的作用，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)（工作小時(shí)數(shù)）后，在滾動體上或滾道表面將產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，從而產(chǎn)生振動和噪聲，致使軸承失效。疲勞點(diǎn)蝕是正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下軸承的一種主要失效形式。
2. 塑性變形
軸承承受載荷過大或巨大沖擊載荷時(shí)，在滾動體或滾道表面可能由于局部接觸應(yīng)力超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形，形成凹坑而失效。這種失效形式主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速極低或擺動的軸承中。
3. 磨損
潤滑不良、雜物和灰塵的侵入都會引起軸承的早期磨損，從而使軸承喪失旋轉(zhuǎn)精度，噪聲增大，溫度升高，最終導(dǎo)致軸承失效。
此外，由于設(shè)計(jì)、安裝以及使用中某些原因，可能導(dǎo)致軸承的破裂、保持架損壞及回火、腐蝕等現(xiàn)象，使軸承失效。
蓋式固定軸承、承受軸向力和調(diào)整軸承間隙。
3.2 滾動軸承的計(jì)算準(zhǔn)則
在確定軸承的尺寸時(shí)，應(yīng)針對軸承的主要失效形式進(jìn)行必要的計(jì)算。對一般運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，主要失效形式時(shí)疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)按基本額定動載荷進(jìn)行壽命計(jì)算。對于不轉(zhuǎn)、擺動或轉(zhuǎn)速極低的軸承，主要失效形式是塑性變形，故應(yīng)按額定靜載荷進(jìn)行強(qiáng)度載荷計(jì)算。
3.3 滾動軸承的校核
1.壽命
軸承工作時(shí)，滾動體和套圈出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前的累計(jì)總轉(zhuǎn)數(shù)為軸承的壽命。
軋制力的計(jì)算，根據(jù)塑性力學(xué)原理分析變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)與變形規(guī)律，首先確定接觸弧上單位壓力的分布規(guī)律及大小，接觸弧上平均單位壓力后，按下式即可計(jì)算出軋制力
(3-1)
式中 軋件與軋輥的接觸面積（實(shí)際接觸弧形面積的水平投影）；
軋制前后的軋件平均寬度；
接觸弧長度(即變形區(qū)長度)；
由于帶鋼的寬度和塑性變形可知，軋制的溫度為，壓下量的為36mm則372400
由前面的軸承的型號可知，我們所使用的軸承型號為32030和3045120,本文主要是對軸承壽命的校核。根據(jù)的工廠的實(shí)際情況,這些軸承的使用情況為三班制，一個(gè)月進(jìn)行維修一次，軸承的壽命為一年。軋輥的轉(zhuǎn)速為所受的徑向力為372400和所受的軸向力為所受的箱體的總量為12218.6。
根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)和理論分析結(jié)果推到出軸承疲勞壽命的計(jì)算公式：
（3-2）
式中：基本額定動載荷，對向心軸承為，推力軸承為，;
當(dāng)量動載荷，；
溫度系數(shù)；
動載荷系數(shù)；
壽命指數(shù)，球軸承3，滾子軸承；
軸承的工作轉(zhuǎn)速，；
對于軸承的選著，設(shè)計(jì)所選的都為滾子軸承，有設(shè)計(jì)手冊，我們可一知道另種型號的基本靜載荷為480和218,根據(jù)工廠的實(shí)際情況可知，一般來說，工廠都是一年大修一次，故設(shè)計(jì)的軸承的壽命為一年半半，工作情況為三班制，設(shè)計(jì)假設(shè)兩種不同型號的軸承所受的力分別為圓錐滾子軸承承受軸向力，則軸承的受力分析如圖3—2。雙列圓柱軸承承受徑向力。則外部給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的力如圖3—1
圖3—1 間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的外部受力圖
圖3—2軸承的受力分析圖
因?yàn)閳A錐滾子只承受軸向力，由我們的設(shè)計(jì)可知，軸向力是我們所設(shè)計(jì)的部分零件的重力有我們設(shè)計(jì)的重量可知圓錐滾子軸承所受的軸向力為12218.6N,有公式（3-2）可知軸承的，符合所設(shè)計(jì)的要求，所選的軸承是合格的。
有我們的工作環(huán)境可知，圓柱滾子軸承只承受徑向力，軋鋼廠都是在高溫下作業(yè)，由所學(xué)的張建中主編的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)可知:0.2,2.0;軸向力為12218.6N，有公式（3-2）可知15426，則所選著的軸承是可以滿足設(shè)計(jì)要求的。
3.4 軋輥的強(qiáng)度校核
繪制軋輥的受力簡圖：如圖3-3（a）
計(jì)算支承反力：受力簡圖如圖3-3（b）
水平方向：受兩個(gè)力 大小相等，方向相反
垂直方向：
=
=1200009.8（650-325）+
=
彎矩圖如圖3-3（c）,合成彎矩圖如圖3-3（d）
查手冊得冷硬鑄鐵的強(qiáng)度極限為
許用應(yīng)力為
通常對于軋輥只需找出其斷面應(yīng)力進(jìn)行比較，找出危險(xiǎn)截面，通常對輥身只計(jì)算彎曲應(yīng)力，對輥頸則計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，傳動端軸頭只計(jì)算扭轉(zhuǎn)
彎曲應(yīng)力的計(jì)算：
有圖可知軋制力p所在斷面上的彎矩力為
扭矩圖如圖3-3（e），最終扭矩圖如圖3-3（f）
彎曲應(yīng)力為：
式中d=計(jì)算斷面處的軋輥直徑
<
因此符合要求
軸頸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算：
軸頸上彎曲應(yīng)力由最大支反力決定
式中R-最大支反力
C-壓下螺絲中心線到軸身邊緣的距離，取為軸頸長度的一半
軸頸危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為
==76Mpa<
=80Mpa
符合要求
74Mpa<
符合要求
（a）軋輥受力簡圖 （b）垂直方向受力簡圖 （c）彎矩圖
（d）合成彎矩圖 （e）轉(zhuǎn)矩圖 （f）最終彎矩圖
圖3—3 立式軋機(jī)的軋輥的受力分析
結(jié)論
本文是對立式軋鋼機(jī)間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)中，參考了機(jī)械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，盡量的考慮了機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，有國家標(biāo)準(zhǔn)的使用了國家標(biāo)準(zhǔn)件，減輕了設(shè)計(jì)中的不少工作，對沒有國家標(biāo)準(zhǔn)的零件進(jìn)盡可能參照所學(xué)過的知識進(jìn)行設(shè)計(jì)，并查閱了大量的書籍，使設(shè)計(jì)所涉及到的零件能夠滿足加工的要求。通過本設(shè)計(jì)，使自己對軋機(jī)的內(nèi)部零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有了進(jìn)一步的了解，使自己認(rèn)識到了機(jī)械設(shè)計(jì)是一門技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。
通過本次軋鋼機(jī)械間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我收獲很多，認(rèn)識到了機(jī)械設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者的耐心和專心科研精神，也使我對立輥軋機(jī)從利性認(rèn)識上升到感性認(rèn)識，對熱軋帶鋼生產(chǎn)過程有了深刻的理解，對立輥軋機(jī)的工作原理及工作的方式都有了新的認(rèn)識。
謝辭
在本設(shè)計(jì)即將完成之時(shí)，在這里要特別感謝我的指導(dǎo)教師吳銳老師，在做整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中吳老師給予了我很多重要又及時(shí)的幫助與指導(dǎo)，從設(shè)計(jì)開始的資料收集到結(jié)束時(shí)的收尾整理，吳老師都教給了我較適用的方法并指明方向，可以說，沒有吳老師的幫助我不能在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)順利完成這個(gè)設(shè)計(jì)的。再次感謝吳老師！！
同時(shí)還要感謝和我一組的那些同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過程中你們給了我很多有參考性的意見，謝謝你們??！
參考文獻(xiàn)
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