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题目小型轧机的设计第1章绪论1.1轧钢机的定义轧钢机也称为轧钢机械，一般把将被加工的材料在旋转的轧辊间受压力产生的塑性变形即轧制加工机器称为轧钢机，这是简单定义。轧钢机是机械中使金属在旋转的轧辊中产生变形的那部分设备。1.2轧钢机的标称按轧制品种﹑轧机型式和公称尺寸来命名。“公称尺寸”的原则对型材轧机而言, 是以齿轮座人字齿轮节圆直径命名；初轧机则以轧辊公称直径命名；板带轧机是以工作轧辊辊身长度命名；钢管轧机以生产最大管径来命名。轧钢机的类别与规格与轧钢机的断面尺寸有关，因此轧钢机的初轧和型钢的类是以轧钢的名义直径。1.3轧钢机的用途其结构的特点为： 1.采用两辊式工作机座，主电机不可逆转，中上辊与中下辊交替过钢，实现多道次的轧制。 2 由于轧辊的转向和转速不可逆转，可采用造价较底的高速交流主电机在传动装置中装有减速机和齿轮机座。 3 多数 400 型钢轧机要求既开坯又轧件，具有一机多能的特性，因此，轧机急需要较强的能力，又需要较强的刚度，而且由于经常需要更换品种，在轧机结构上需考虑换辊方便。 4为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。1.4小型轧钢机的主机列轧钢机的主要设备是由一个或数个主机列组成的。轧钢机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。 1 工作机座：工作机座为轧钢机的执行机构，它由轧辊及其轴承轧辊的调整机构和上轧辊的平衡机构，引导轧件的轧件进入轧辊用的导装置，工座机座的机架及支撑机座并把机座固定在地基上用的轨零、部件的和机构组成。 2 传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器则用来连接减速器与机轮机座的传动轴，既自减速器将转矩传至齿轮机座的主动齿轮。减速器：在轧钢机中减速器的作用将电动机较高的转速变成轧机所需的转速，因而可以在主传动中选用价格较底的高速电动机。确定是否采用减速器的一个重要条件，就是比较减速器及其摩擦损耗的费用是否低于低速电机的与高速电机的之间的差价。采用减速器时，根据传动比的大小选用一级（传动比 i 小于等于 8）二级（传动比等于 8—40）或三级（传动比 i大于 40）减速器。与这些减速器相对应的轧辊速度分别为200250转/分，40—50转/分，以及10—15 转/分。连接轴：轧钢机齿轮机座，减速器或电动机的运动和力矩，都是通过连接轴传递给轧辊的。设计采用横列式布置轧机，一个工作机座的轧辊是通过连接轴传动的。轧钢机采用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿轮接轴等。设计的轧钢机采用梅花接轴它常用在横列式轧机上。齿轮机座：其用途是传递转矩给工作辊，设计采用三个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面排成一排，装在密闭的箱体内 3 电动机的选择：轧钢机的电动机的形式的选择与轧钢机的工作制度有着紧密的联系。设计的轧钢机是轧制速度不需要调节的不可逆式轧钢机，采用异步电动机。异步电动机主要用在有剧烈尖峰负荷的轧机上，为了减少电动机的容量，有时装有飞轮，异步电动机投资费用较底，在小形轧钢机上很适合。 4 小型轧钢机的工作制度：一般中小形轧钢机的工作制度可以分为：不可逆式的，可逆式的与带张力轧制等几种方式三辊轧钢机二辊轧钢机图1—1 轧机的工作制度小型轧钢机的总体布局轧钢机的主要设备由一列主机列，此轧机的总体布局基本上与主机列一致，结构如下：主机列三个基本部分组成，主电机，传动机械，工作机座。设计中的传动装置由齿轮机座，减速器，联轴器，接轴组成，在电机与减速器之间用飞轮连接，在齿轮机座与减速器之间是用飞轮连接。在齿轮机座与减速器用安全联轴器。因以上中除安全联轴外，均在主机列中给以介绍，现对安全联轴器作以介绍。安全联轴器：一般带有飞轮的轧机，都有安全联轴器。当轧机上的转矩超过额定的转矩时，联轴器能够分开，保护轧机的零部件，使之免受损坏。工作机座为两个三辊工作机座和一个二辊工作机座，总体结构如图：图1—2轧钢机总装图1主电机2联轴器3减速器4安全联轴器5齿轮机座6梅花万向接轴联轴器7工作机座8梅花接轴第2章设计方案的确定2.1传动方案的确定2.1.1机械传动系统拟定的一般原则1．采用尽可能简短的运动链采用简短的运动链，有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械传动效率和减小积累误差。2．优先选用基本结构鱿鱼基本结构结构简单，设计方便，技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时，可以适当地对其进行变异或组合。3．应使机械油较高的机械效率；机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次，当机械中包含有机械效率较低的机构时，就会使机械的总效率降低。4．合理安排不同类型传动机构的顺序一般来说，在机构的排列顺序上有如下的一些规律：首先，在可能的情况下，转变运动形式的机构通常总是安排在运动链的末端，与执行机构靠近。其次，带传动等摩擦传动，一般都安排在转速较高的运动链的始端，以减小其传递的转矩，从而减小其外形尺寸。5．合理分配传动比运动链的总传动比应合理分配给各级传动机构，具体分配方法应注意以下几点：1）每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大，对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于8至10时，一般应设计成两级传动；当传动比在30以上时，常设计成两级以上的齿轮传动。但是，对于带传动来说，一般不采用多级传动。2）当传动链为减速传动时，必须十分注意机械的安全运转问题，防止发生损坏机械或伤害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分，必须防止荷重的作用下自动倒转，为此在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。6．保证机械的安全运转对于以上要求，在设计过程中应尽量满足。2.1.2确定最终传动方案通过对以上内容的了解和分析结合我在实习工厂所观察的外小型轧钢机，经过和老师的多次探讨和修改最终我确定了外小型轧钢机的整体传动方案。方案如下：电动机带动单级圆柱齿轮减速器运转，再通过分轴器将单根输入的轴的运转以两根轴同时输出，并与外小型轧钢机主体的两个轧辊用联轴器连接，使其完成要求的加工过程。2.2确定各传动机构的传动效率参阅参考文献 [3] 并结合本人所设计的外小型轧钢机的整体传动方案和各传动机构自身的特点确定各机构的传动效率如下：减速齿轮传动的传动效率是：η齿=0.95分轴器的传动效率是：η轴=0.95滑块联轴器的传动效率是η联2=0.96第 3章电动机的选择由于小型轧钢机属于负荷比较大的机械设备，根据工作特点及工作性质，初步选择三相异步电动机。 Y系列三相异步电动机是一般用途鼠笼型异步电动机基本系列，全国统一设计。它的中心高、功率等级、安装尺寸均符合IEC国际电工委员会标准。产品可以和国内外各类机械设备配套。 Y系列电机具有效率高，能耗少、噪声低、振动小、重量轻、体积小、性能优良，运行可靠，维护方便等优点。广泛用于工业、农业、建筑、采矿行业的各种无特殊要求的机械设备。如风机、水泵、机床、起重及农副产品加工机械等。3.1电动机功率的计算推演根据本人设计的外小型轧钢机的使用要求，最大轧制力是1000吨，轧制速度是0.7米每秒，可求出轧机主体部分的=100×0.7=700KW因为依照整体传动方案可计算出，电动机功率P=700/（0.95×0.95×0.96×0.96×0.96）KW876.67KW3.2确定电动机具体型号所以根据计算出的结果和本机的轧制在查阅了设计手册后最终确定出了电动机的具体型号：YB630S24 本机选用Y系列小型三相异步电动机，其主要技术参数如下所示：功率KW：900转速r/min：1500效率（%）：95.8最大转矩/额定转矩：2图31 三相异步电动机电动机各项参数如下：第4章联轴器的选型一、选择联轴器应考虑的因素（一）动力机的机械特性动力机到工作机之间，通过一个或数个不同品种型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来，形成轴系传动系统。在机械传动中，动力机不外乎电动机、内燃机和气轮机。由于动力机工作原理和机构不同，其机械特性差别较大，有的运转平稳，有的运转时有冲击，对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性，将动力机分为四类。（二）载荷类别由于结构和材料不同，用于各个机械产品传动系统的联轴器，其载荷能力差异很大。载荷类别主要是针对工作机的工作载荷的冲击、振动、正反转、制动、频繁启动等原因而形成不同类别的载荷。起动频繁、正反转、制动时的转矩是正常平稳工作时转矩的数倍，是超载工作，必然缩短联轴器弹性元件使用寿命，联轴器只允许短时超载，一般短时超载不得超过公称转矩的 2~3 倍，即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。（三）联轴器的许用转速联轴器的许用转速范围是根据联轴器不同材料允许的线速度和最大外缘尺寸，经过计算而确定。不同材料和品种、规格的联轴器许用转速的范围不相同，改变联轴器的材料可提高联轴器许用转速范围，材料为钢的许用转速大于材料为铸铁的许用转速。用于 n5000r/min 工况条件的联轴器，应考虑联轴器外缘离心力和弹性元件变形等影响因素，并应作动平衡。高速时不应选用非金属弹性元件弹性联轴器，高速时形成弹性元件变形，宜选用高精度的挠性联轴器，目前国外用于高速的联轴器不外乎膜片联轴器和高精度鼓形齿式联轴器。（四）联轴器所联两轴相对位移联轴器所联两轴由于制造误差、装配误差、安装误差、轴受载而产生变形、基座变形、轴承受损、温度变化（热胀、冷缩）、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下，两轴相对位移是难以避免的，但不同工况条件下的轴系传动所产生的位移方向，即轴向（ x ）、径向（ y ）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。只有挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的性能，因此在实际应用中大量选择挠性联轴器。刚性联轴器不具备补偿性能，应用范围受到限制，因此用量很少。角向（α）唯一较大的轴系传动宜选用万向联轴器，有轴向窜动，并需控制轴向位移的轴系传动，应选用膜片联轴器；只有对中精度很高的情况下选用刚性联轴器，各标准挠性联轴器许用补偿量见表 3 。（五）联轴器的传动精度小转矩和以传递运动为主的轴系传动，要求联轴器具有较高的传动精度，宜选用金属弹性元件的挠性联轴器。大转矩个传递动力的轴系传动，对传动精度亦有要求，高转速时，应避免选用非金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间有间隙的挠性；联轴器，宜选用传动精度高的膜片联轴器。（六）联轴器尺寸、安装和维护联轴器外形尺寸，即最大径向和轴向尺寸，必须在机器设备允许的安装空间以内。应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或者维护方便、更换易损件不用移动两轴、对中间调整容易的联轴器。大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。国际上工业发达国家，已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器，不仅提高了经济效益，还可以净化工作环境。在轧机传动系统选用我过研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器，不仅具有膜片联轴器的优点，而且缓冲减振效果好，价格便宜。（七）工作环境联轴器与各种不同主机产品配套使用，周围的工作环境比较复杂，如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、腐蚀介质、盐水、辐射等状况，是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、酸、碱介质的工作环境，不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，应选择金属弹性元件挠性联轴器，例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。弹性柱销式联轴器由于运转时柱销的窜动，自身噪声大，对于噪声有严格要求的场合就不应选用。（八）经济性由于各品种、型式、规格的联轴器结构、材料、大小和精度不同，其成本和造价相差很大。综上所述，在该轧机中最适合选用梅花联轴器。第 5章减速器的选择5.1传动比的计算轧件出轧辊的初速度，直接影响轧钢的效率，若轧件的出轧辊的初速度快，可提高效率，同时轧制工人不容易轧制。因而轧件的初速度以小于2米/秒为益初选轧件的出辊速度为0.7米/秒，计算轧辊转速n: min / 439 . 33 400 14 . 3 60 1000 7 .