遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 Ⅰ頁Φ380H 平輥軋機(jī)設(shè)計摘 要Φ380H 平輥軋機(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 Φ380H 平輥軋機(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 Φ380H 平輥軋機(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。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（論文） 第 Ⅱ 頁The Design Of Φ380H Mill AbstractThe level of Φ380H 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 Φ380H 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 Φ380H 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.Keywords: rolling mill; roll; rack; rolling force遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 Ⅲ 頁目 錄摘要 ..........................................................................................................................ⅠAbstract ....................................................................................................................Ⅱ1 緒論 .......................................................................................................................11.1 選題背景和目的 ..............................................................................................................11.2 課題的研究方法和內(nèi)容 ..................................................................................................11.3 國內(nèi)外線材軋機(jī)的發(fā)展概況和新技術(shù) ..........................................................................21.3.1 線材軋機(jī)的發(fā)展歷史 ...........................................................................................21.3.2 國外線材軋機(jī)的發(fā)展 ...........................................................................................21.3.3 國內(nèi)線材軋機(jī)的發(fā)展 ...........................................................................................31.3.4 國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù) ...................................................................................................32 方案設(shè)計 ..................................................................................................................................52.1 線材軋機(jī)的軋制力能參數(shù)設(shè)計 ......................................................................................52.1.1 孔型系統(tǒng)的選擇 ...................................................................................................52.1.2 軋制總壓力和軋制力矩的設(shè)計 ...........................................................................52.2 主電機(jī)的選擇 ..................................................................................................................52.3 軋機(jī)機(jī)架的設(shè)計 ..............................................................................................................52.4 軋輥系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................................................................................62.4.1 軋輥的設(shè)計 ...........................................................................................................62.4.2 軋輥軸承的設(shè)計 ...................................................................................................62.4.3 軋機(jī)軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ...................................................................................62.5 軋機(jī)主傳動裝置設(shè)計 ......................................................................................................62.6 系統(tǒng)的潤滑 ......................................................................................................................73 孔型設(shè)計 ..................................................................................................................................83.1 孔型系統(tǒng)的選擇 ..............................................................................................................83.1.1 橢圓— 圓孔型系統(tǒng)的變形系數(shù) ...........................................................................83.1.2 橢圓— 圓孔型系統(tǒng)的孔型構(gòu)成 ...........................................................................83.2 孔型尺寸的計算 ............................................................................................................10遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 Ⅳ 頁4 軋輥軋制總壓力與軋輥驅(qū)動力矩 .................................................................................124.1 軋制力的計算 ................................................................................................................124.1.1 平均單位壓力的計算 .........................................................................................124.1.2 接觸面水平投影面積的計算 .............................................................................134.2 軋輥驅(qū)動力矩的計算 ....................................................................................................145 軋機(jī)主電動機(jī)力矩及電動力功率 .................................................................................165.1 主電動機(jī)力矩 ................................................................................................................165.2 電機(jī)容量的選擇 ............................................................................................................165.3 附加摩擦力矩 ................................................................................................................175.4 空轉(zhuǎn)力矩 ........................................................................................................................175.5 電動機(jī)的校核 ................................................................................................................186 機(jī)架的設(shè)計 ...........................................................................................................................196.1 機(jī)架的選擇及結(jié)構(gòu)參數(shù) ................................................................................................196.2 機(jī)架強(qiáng)度的計算及校核 ................................................................................................196.3 機(jī)架的變形計算 ............................................................................................................247 軋輥與軋輥軸承設(shè)計 .........................................................................................................267.1 軋輥的設(shè)計 ....................................................................................................................267.1.1 軋輥參數(shù)的選擇 .................................................................................................267.1.2 軋輥的強(qiáng)度校核 .................................................................................................267.2 軋輥軸承的校核 ............................................................................................................297.2.1 軋輥軸承的選擇 .................................................................................................297.2.2 軸承壽命計算 .....................................................................................................308 壓下裝置 ................................................................................................................................328.1 壓下螺絲螺紋尺寸的確定 ............................................................................................329 主傳動裝置設(shè)計 ..................................................................................................................339.1 聯(lián)軸器的選擇及計算 ....................................................................................................339.2 聯(lián)接軸的選擇及計算 ....................................................................................................339.3 減速機(jī)的設(shè)計 ................................................................................................................34遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 Ⅴ 頁9.3.1 計算各軸的動力參數(shù) .........................................................................................349.3.2 齒輪設(shè)計 .............................................................................................................3510 潤滑方式的選擇 ................................................................................................................4310.1 潤滑方式的類型 ..........................................................................................................43結(jié)束語 .........................................................................................................................................45致謝 ..............................................................................................................................................46參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................47遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 0 頁1 緒論1.1 選題背景和目的線材用途十分廣泛，除直接用作建筑鋼筋外，還可加工成各類專用鋼絲，如彈簧用鋼絲、焊絲、鍍鋅絲、通訊線、鋼簾線、鋼絞線等；還可加工成其他金屬制品，如鉚釘、螺釘、鐵釘?shù)取８鶕?jù)資料統(tǒng)計，一般國家線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的5-15%。我國目前處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期，城市建設(shè)和解決居民居住條件仍需要大量線材。此外，國內(nèi)對金屬制品需求量增加，國際貿(mào)易出口量也不斷擴(kuò)大，我國線材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的比例達(dá)到15%左右近幾年我國線材無論是生產(chǎn)能力還是消費水平均得到了快速發(fā)展，2007年我國線材實際產(chǎn)量已達(dá)7921萬t，2008年盡管受到國際金融危機(jī)的影響，線材實際產(chǎn)量仍然增長到8024萬t。至2011年我國前11個月的線材產(chǎn)量已突破 1億噸。目前我國已成為世界上最大的線材生產(chǎn)國，年產(chǎn)量己超過世界線材生產(chǎn)總量的三分之一，在線材生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時，我國在線材生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品研發(fā)方面也取得了可喜成效。 但是，在看到我國線材產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的同時，也要清醒的看到我國線材產(chǎn)業(yè)目前仍然存在不少的問題；尤其是應(yīng)該看到生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大與現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不相適應(yīng)，已成為困擾我國線材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題，這也是造成我國線材產(chǎn)業(yè)處于生產(chǎn)能力相對過剩而高附加值產(chǎn)品實物質(zhì)量仍落后于國外發(fā)達(dá)國家的根本原因。1.2 課題的研究方法和內(nèi)容本次設(shè)計的課題為 Φ380H 平輥軋機(jī)設(shè)計，我會利用在大學(xué)期間所學(xué)的知識完成本次設(shè)計。線材軋機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式由軋輥、軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)、軋機(jī)機(jī)架、軋機(jī)主傳動裝置等部分組成。要對這幾部分進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計和計算。具體方法和內(nèi)容如下：1.對線材軋機(jī)的軋制力能參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算（包括孔型設(shè)計、軋制力軋制力矩計算、電機(jī)選擇等）。2.對線材軋機(jī)的軋輥和軋輥軸承進(jìn)行設(shè)計計算。3.對線材軋機(jī)的機(jī)架進(jìn)行設(shè)計計算。4.對線材軋機(jī)的軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算。5.對線材軋機(jī)的主傳動裝置進(jìn)行設(shè)計計算遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁6.對線材軋機(jī)的系統(tǒng)潤滑進(jìn)行說明。要通過以上的研究內(nèi)容對我的設(shè)計題目進(jìn)行研究，要將所學(xué)知識運用到實際當(dāng)中去。提高知識的靈活運用能力。1.3 國內(nèi)外線材軋機(jī)的發(fā)展概況和新技術(shù)1.3.1 線材軋機(jī)的發(fā)展歷史自第一臺線材軋機(jī)問世以來已有 100 多年的歷史了。線材軋機(jī)發(fā)展及演變過程主要為橫列式線材軋機(jī)、半連續(xù)式線材軋機(jī)和連續(xù)式線材軋機(jī)。20 世紀(jì) 40 年代的線材軋機(jī)大部分為橫列式線材軋機(jī)，需要人工喂鋼，最大軋制速度在 10m/s 以下。由于速度低，軋件溫度大，影響線材尺寸精度，因此，其盤重一般在80~90kg 左右。軋機(jī)生產(chǎn)能力為 10~15t/h。在 20 世紀(jì) 50 年代研發(fā)了半連續(xù)式線材軋機(jī)，它是將橫列式軋機(jī)和連續(xù)式軋機(jī)組合起來的軋機(jī)，粗軋機(jī)為連續(xù)式布置，精軋機(jī)為橫列式布置，中軋機(jī)組布置成連續(xù)式或橫列式。到 20 世紀(jì) 50 年代中期，出現(xiàn)了連續(xù)式線材軋機(jī)，精軋機(jī)組一般配置為 6~8 架水平輥軋機(jī)。60 年代初期，精軋機(jī)組配置了立輥，形成了水平輥—立輥—水平輥的連續(xù)式線材軋機(jī)，可實現(xiàn)無扭轉(zhuǎn)軋機(jī)制。1964 年~2000 年，高速線材軋機(jī)發(fā)展很快，全世界已建成 300 多天高速無扭轉(zhuǎn)精軋機(jī)組，其主要有摩根，德馬克，阿希洛，達(dá)涅利。1.3.2 國外線材軋機(jī)的發(fā)展16 世紀(jì)，世界上第一臺線材軋機(jī)問世，當(dāng)時是用鍛坯軋制線材；比較正規(guī)的線材軋機(jī)在 18 世紀(jì)出現(xiàn)，由粗軋和精軋兩橫列式軋機(jī)組成。因為采用反圍盤及人工喂鋼軋制，同時受頭尾溫差大的影響，線材存在著尺寸精度差、盤重小、性能不穩(wěn)定等缺點，限制了橫列式軋機(jī)的發(fā)展。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，以及降低成本，必須提高軋制速度。因而，在 20 世紀(jì)初開發(fā)了半連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)由粗、中、精軋機(jī)組構(gòu)成，粗軋和中軋采用連軋，精軋采用橫列式軋機(jī)。實現(xiàn)了機(jī)械化操作，軋制速度和生產(chǎn)能力提高了，但品種及質(zhì)量未有根本性的好轉(zhuǎn)。1862 年，在英國建成了第一臺連續(xù)式軋機(jī)，解決了產(chǎn)品品種及質(zhì)量問題。該軋機(jī)機(jī)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁座采用串列式形式，軋件同時在幾個機(jī)架中軋制，各道次的金屬秒流量相等?？蓡螜C(jī)驅(qū)動，有較高的調(diào)整精度，實現(xiàn)微張力或無張力軋制；由于沒有穿梭軋制，沒有大活套，所以頭尾溫差小，產(chǎn)品性能得到改善。到了 20 世紀(jì) 50 年代，隨著機(jī)械制造、電氣傳動及控制水平的提高，軋制速度達(dá)到 36m/s。20 世紀(jì) 70 年代，摩根公司、施羅—西馬克公司研制了 45°無扭組合連續(xù)式線材軋機(jī)。軋制速度了達(dá) 60m/s。90 年代以來，美國摩根公司又開發(fā)了高精度線材軋機(jī)，他們在無扭精度軋機(jī)后增加剪徑和定徑機(jī)架以提高線材精度和軋機(jī)產(chǎn)量。1991 年摩根公司提供給巴西內(nèi)爾格廠棒、線材軋機(jī)投產(chǎn)，最高極限軋制速度為 140m/s，設(shè)計軋制速度達(dá)到 120m/s，一般采用單線布置。這就是所謂的第六代高速無扭線材軋機(jī)。1.3.3 國內(nèi)線材軋機(jī)的發(fā)展我國線材生產(chǎn)在解放前，只有幾套陳舊、落后的橫列式線材軋機(jī)，其中最早的唯一一套復(fù)二重式是當(dāng)時的上海鋼鐵公司的 Φ255mm 線材軋機(jī)。從 1942 年投入到解放前的 7年中一共生產(chǎn)線材不到 3 萬噸。解放后由上鋼二廠接管，通過多年逐步改造、革新，其年設(shè)計能力達(dá)到 25 萬噸，軋制速度達(dá)到 16m/s。1980 年實際年產(chǎn)量達(dá)到 37.6 萬噸，創(chuàng)造了我國復(fù)二重式線材軋機(jī)最高年產(chǎn)記錄。自六十年代到七十年代末期，乃至八十年代初期，我國復(fù)二重式線材軋機(jī)取得了較大的發(fā)展，三十多套這類軋機(jī)相繼問世。這期間的發(fā)展是與北京鋼鐵設(shè)計院結(jié)合上鋼二廠復(fù)二重式軋機(jī)的特點所做的“復(fù)二重式線材軋機(jī) ”有著密切聯(lián)系的。在七十年代初，我國開始研制 45?無扭高速線材軋機(jī)。 1982 年 10 月 1 日，我國與菲律賓簽訂合同，向菲律賓出口了一條精軋作業(yè)線。另外，1984 年 5 月，與德國西馬克公司簽訂的馬鞍山鋼鐵公司高速線材軋機(jī)技術(shù)合作合同生效，開始為馬鋼合作制造 75m/s 高速線材軋機(jī)成套設(shè)備，與 1987 年投產(chǎn)，拉開了中國引進(jìn)高速線材軋機(jī)的序幕，使我國線材軋機(jī)有了質(zhì)的飛躍。1.3.4 國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)目前國際上最先進(jìn)的高速線材軋機(jī)是：摩根無扭高速懸臂式 45°軋機(jī)。該機(jī)組解決了軋機(jī)振動問題，其辦法是取消了接軸式聯(lián)軸器，采用了精密螺旋傘齒輪與螺旋齒輪軋輥軸直接嚙合連接，代替了普通精軋機(jī)上的萬向接軸。 目前這種軋機(jī)有幾個廠進(jìn)行引進(jìn)：天津鋼廠引進(jìn)的美國摩根公司高速線材軋機(jī)、昆鋼引進(jìn)德國 sms 公司的高速線材軋機(jī)、張家港沙太鋼鐵公司高速線材軋機(jī)的引進(jìn)、湘鋼引進(jìn)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁摩根高速線材軋機(jī)。起特點是： 1) 工藝布置優(yōu)化。全線 26 架軋機(jī)呈平立軋制交替布置，軋件在整個軋制過程中無扭轉(zhuǎn)； 2) 高速軋制。成品軋機(jī)的軋制速度為 120m/s，引進(jìn)最新一代超重型 V 型精軋機(jī)，軋機(jī)的功率、負(fù)荷、剛度都優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)型軋機(jī)； 3) 產(chǎn)品的高檔化?？缮a(chǎn) φ5.5mm~φ20mm 共 30 個規(guī)格線材；4) 產(chǎn)品盤重大，采用一錠一坯成品，成品每盤單重達(dá) 2.2t； 5) 產(chǎn)品性能優(yōu)質(zhì)化。采用美國摩根公司最新開發(fā)的大風(fēng)量斯太爾摩控制冷卻設(shè)備，成品線材可以直接拉成高強(qiáng)度鋼絲； 6) 自動控制系統(tǒng)數(shù)字化。提高了軋制過程的控制精度、可靠性和易操作性。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁2 方案設(shè)計2.1 線材軋機(jī)的軋制力能參數(shù)設(shè)計2.1.1 孔型系統(tǒng)的選擇孔型系統(tǒng)一般由延伸孔型系統(tǒng)和精軋孔型系統(tǒng)兩部分組成。延伸孔型的作用是壓縮軋件斷面，為成品孔型系統(tǒng)提供合適的紅坯。它對鋼材軋制的產(chǎn)量、質(zhì)量有很大的影響，但對產(chǎn)品最后的形狀尺寸影響不大。常用的延伸孔型系統(tǒng)一般有箱形、菱—方、菱—菱、橢—方、六角—方、橢圓—圓、橢圓—立橢圓等；精軋孔型系統(tǒng)一般是方—橢圓—螺或圓—橢圓—螺孔型。本設(shè)計采用橢圓 —圓孔型系統(tǒng)。2.1.2 軋制總壓力和軋制力矩的設(shè)計線材軋機(jī)的總壓力根據(jù)艾克隆德公式確定，通過孔型設(shè)計計算出壓下量和給出的軋制速度等參數(shù)算出軋制總壓力。軋制力矩的確定方法有兩種，一種是通過軋制力來計算軋制力矩，第二種是根據(jù)軋制能量來推算軋制力矩。本次設(shè)計選擇第一種方法來確定軋制力矩的大小。2.2 主電機(jī)的選擇電動機(jī)主要根據(jù)電動機(jī)的功率來選擇，另外一般選用高轉(zhuǎn)速，用減速器來減速， 而不采用成本較高的低速電動機(jī)，其作用是給整個系統(tǒng)提供動力。首先確定電機(jī)的力矩，再初選電機(jī)功率，根據(jù)初選的電機(jī)功率確定電機(jī)的型號。2.3 軋機(jī)機(jī)架的設(shè)計軋機(jī)機(jī)架的作用是在軋制過程中，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、壓下螺絲以及螺母傳給機(jī)架，并由機(jī)座全部吸收，不再傳給地基。機(jī)架按結(jié)構(gòu)分為開式和閉式，閉式機(jī)架是一個整體框架，強(qiáng)度和剛度很大，得到廣泛應(yīng)用，所以本設(shè)計采用的就是閉式機(jī)架。選擇機(jī)架的基本尺寸參數(shù)，并對機(jī)架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁2.4 軋輥系統(tǒng)設(shè)計2.4.1 軋輥的設(shè)計軋輥是軋鋼機(jī)中直接軋制軋件的主要部件，粗軋機(jī)組件由上下軋輥及其軸承部件組成的，軋輥與軋輥軸承通過軸承座安裝在軋機(jī)機(jī)架的窗口內(nèi)，上軋輥是通過它的軸承座與其上面的壓下螺絲相連，并把垂直向上的軋制壓力通過壓下螺絲和螺母傳給機(jī)架，其下面通過軸承盒支在平衡裝置的四根頂桿上。在軋制過程中，軋輥直接與軋件接觸，強(qiáng)迫軋件發(fā)生變形。軋輥結(jié)構(gòu)有輥身、輥頸、和輥頭三部分組成。 輥身是軋輥直接與軋件接觸的工作部分。輥頸是軋輥的支撐部分。而輥頭則是軋輥與連接軸相接的地方。對軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核，通常對輥身只計算彎曲應(yīng)力，對輥頸計算彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對傳動端軸頭只計算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。2.4.2 軋輥軸承的設(shè)計由于各類軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作條件差別很大，因而采用不同類型的軸承。軋輥上使用的軸承主要是雙列球面滾子軸承、四列圓錐滾子軸承以及四列圓柱混子軸承。本次設(shè)計選擇四列圓柱滾子軸承。這類軸承的特點是：徑向承載能力大，不能承受軸向載荷，徑向尺寸小，允許轉(zhuǎn)速高等。根據(jù)輥頸尺寸選擇軋輥軸承的型號，對其進(jìn)行壽命校核。2.4.3 軋機(jī)軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計上軋輥調(diào)整裝置即壓下裝置，壓下裝置按照軋鋼機(jī)的類型、軋件的軋制精度等要求，以及生產(chǎn)率高低的要求可分為：手動、電動、電—液及全液壓壓下機(jī)構(gòu)。本設(shè)計采用液壓壓下裝置，因為軋機(jī)上輥調(diào)節(jié)距離不大，調(diào)節(jié)速度不快，但調(diào)節(jié)精度要求高。2.5 軋機(jī)主傳動裝置設(shè)計軋機(jī)主傳動裝置包括，連接軸，聯(lián)軸器，齒輪機(jī)座，減速器部分組成。本次設(shè)計不涉及此輪機(jī)座。 （1）聯(lián)接軸：其作用是將扭矩從齒輪機(jī)座或一個工作機(jī)座的軋輥傳遞給另一個工作機(jī)組的軋輥。它的主要類型為：萬向接軸和梅花接軸。本設(shè)計采用萬向接軸。（2）聯(lián)軸器：主要是齒輪聯(lián)軸器，作為主電機(jī)聯(lián)軸器或主聯(lián)軸器。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁因為齒輪聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，制造容易，并有很高的精度，摩擦損失小，能傳遞很大的扭矩，有良好的補(bǔ)償性能和一定的彈性等特點。（3）主減速器：作用是把主電機(jī)的高速轉(zhuǎn)數(shù)變成軋輥需要的低轉(zhuǎn)數(shù)，以避免采用成本較高的低速電動機(jī)。2.6 系統(tǒng)的潤滑潤滑的作用不僅是潤滑工作表面，以減少磨損，提高效率和延長機(jī)件的壽命，同時還能起到冷卻、緩沖、減振、防銹和排污等作用。因此，任何設(shè)備的重要部件都離不開潤滑。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁3 孔型設(shè)計3.1 孔型系統(tǒng)的選擇軋制線材用的孔型按用途分為延伸孔型和精軋孔型。延伸孔型的作用是壓縮軋件斷面為成型孔提供紅坯。精軋孔型的作用是使軋件最終形成所需的成品斷面形狀和尺寸。軋制線材常用的孔型按形狀分有箱型孔型系統(tǒng)、菱 —方孔型系統(tǒng)、菱 —菱孔型系統(tǒng)、六角孔型系統(tǒng)、橢圓 —方孔型系統(tǒng)、橢圓 —立橢圓孔型系統(tǒng)、橢圓 —圓孔型系統(tǒng)等。這里選擇橢圓 —圓孔型系統(tǒng)。為了保證粗軋機(jī)組軋制出斷面尺寸準(zhǔn)確的軋件，最后一道次采用圓孔型。橢圓 —圓孔型系統(tǒng)如圖 3.1 所示：圖 3.1 橢圓 —圓孔型系統(tǒng)3.1.1 橢圓—圓孔型系統(tǒng)的變形系數(shù)1.延伸系數(shù)：橢圓 —圓孔型系統(tǒng)的延伸系數(shù)一般不超過 1.3～1.4，軋件在橢圓孔型中的延伸系數(shù)為1.2～1.6，軋機(jī)在圓孔型中的延伸系數(shù)為 1.2～1.4。2.寬展系數(shù)：橢圓 —圓孔型系統(tǒng)的寬展系數(shù)為 0.5～0.95，軋件在圓孔型的寬展系數(shù)為 0.3～0.4。3.1.2 橢圓—圓孔型系統(tǒng)的孔型構(gòu)成1.橢圓孔型的構(gòu)成：孔型寬度 ：kB（3.1）?bBk?遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁式中：b ——橢圓軋件的寬展；——寬展余量，一般取 0.85～0.9，這里取 0.9。?孔型高度 ：khhk?（3.2）式中：h ——橢圓軋件的高度?！獙捳褂嗔?，一般取 0.85～0.9，這里取 0.9。?輥縫 s：??hs3.0~2?（3.3）橢圓孔型的圓弧半徑 R：??shBRk???42（3.4）外圓角半徑 r：kBr)12.0~8.(?（3.5）2.圓孔型的構(gòu)成：孔型高度 ：khRFhyk2??（3.6）式中： ——圓斷面軋件的斷面面積。yF孔型寬度 ：kB遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁???RBk2（3.7）式中： ——寬展留的余量，可取 1～4mm。?圓孔型的擴(kuò)張半徑 ：R?)cos(sin48i22 ?kkkBRbB?????（3.8）其他尺寸，孔型的擴(kuò)張角 ，通常取 ；外圓角半徑 r=2～5mm；輥?30~15??30?縫 s=2～5mm.3.2 孔型尺寸的計算表 3.1 邊長為 120mm 的方坯制成 Φ5.5 線材軋機(jī)斷面尺寸軋機(jī)號 軋件截面形狀 軋件高度（mm）軋件寬度（mm）軋件截面積（）2m8＃ 橢圓 26.4 62.3 12509# 圓 35 35.1 96010# 橢圓 19.2 48.69 71511# 圓 26.5 26.6 55012# 橢圓 14.7 36.27 41013# 圓 20 20 320以 12#和 13#為例，進(jìn)行孔型尺寸計算：（1）12#軋機(jī)為橢圓孔型，其孔型寬度 、高度 、輥縫 s、橢圓孔型的圓弧半徑kBkhR、外圓角半徑 r：mm3.409.276??bBkmm1h取 mm ??s.~0 1.3742.1.??hs遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁mm????9.371.4037.1422 ????????shBRk取 mm kr).0~8.( 0.4?kBr（2）13#軋機(jī)為圓孔型，其孔型寬度 、高度 、圓孔型的擴(kuò)張半徑 ：kkhR?mm?Rhkmm210??B)30cos21(sin4208)i31ss(2 ??????? ?kkkBbRs= mm.0其他軋機(jī)的孔型設(shè)計結(jié)果如下表 3.2：表 3.2 孔型設(shè)計的結(jié)果軋機(jī)號 孔型形狀 孔高（ mm）孔寬（mm） 軋件面積（mm ）（2）m輥縫(mm)8＃ 橢圓 26.4 69 1250 4.49# 圓 35 36 960 410# 橢圓 19.2 54.1 715 411# 圓 26.5 27.5 550 412# 橢圓 14.7 40.3 410 3.113# 圓 20 21 320 3.0遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁4 軋輥軋制總壓力與軋輥驅(qū)動力矩4.1 軋制力的計算 在計算中常用的公式有艾克隆德公式、西姆斯公式、Stone 等公式。在具體設(shè)計中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇應(yīng)用。其中艾克隆德公式適用范圍是：1) 熱軋型鋼時計算平均單位壓力；2) 軋制溫度大于 950℃，材質(zhì)為 Q235；3) 軋制速度小于 5m/s 時。軋制壓力 P 等于平均單位壓力 與接觸水平投影面積 F 之乘積。mP4.1.1 平均單位壓力的計算本設(shè)計中選用艾克隆德公式，由文獻(xiàn)[2,2-103]知，艾克隆德公式為：= （ ） mP)1(?uK?（4.1）式中： ——外摩擦對單位壓力影響系數(shù)；m——靜壓力下單位變形力，MPa；K——粘性系數(shù)， ；?2/mskg?——平均變形速度 。u1?遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁其中第一項 是考慮外摩擦的影響，決定 的經(jīng)驗公式為：)1(m?m（4.2）1010)(2.)(6.1hR????式中： ——摩擦系數(shù)，硬面鑄鐵軋輥 μ=0.8（1.05-0.0005t ）,t 為軋制溫度，℃?——軋輥工作半徑，mm；R——軋制前后軋件的高度，mm；10h、第二項中乘積 是考慮變形速度對變形抗力的影響，其中平均變形速度值 用下式計算：?u ?= u102hRv??（4.3）式中： ——軋制速度，m/s,8840 mm/s；v——軋制前后軋件的高度，mm；10h、R ——軋輥工作半徑，mm；計算 和 的經(jīng)驗公式為：K?=（14－0.01t）（1.4＋ ＋ +0.3 ）×9.8 K)(cw)Mn)(Crw（4.4）式中： t —— 軋制溫度，℃；—— 以%表示的碳的百分含量，本設(shè)計中取 0.15；)(cw—— 以%表示的 Mn 的百分含量，本設(shè)計中取 0.30；Mn——以%表示的 Cr 的百分含量，本設(shè)計中取 0.30。)(Cr的計算公式為：?= 0.01（14－0.01t ） ?'C（4.5）式中 決定于軋制速度。 的選擇見下表：'C'C表 3.1 粘度系數(shù) 與軋制速度的對應(yīng)表'軋制速度（m/s） ＜6 6～10 10～15 15～20'1.0 0.8 0.65 0.6以 12#、13#機(jī)為例計算：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁其平均壓下量 為：mh?= mh?1079.85.h?（4.6）=mhm0295.179.023685.0???= u13.8.14???S= 0.01×（14－0.01×1000）×0.8=0.032? 2/skg?=（14－0.01×1000）（1.4＋0.15＋0.3+0.3×0.3）×9.8=76.048MPaKμ=0.8×（1.05-0.0005×1000）=0.44 349.0207.36)27.36(1)(194.06 ??????m= ×（ ）=106.40MPaP).(?.84.1.2 接觸面水平投影面積的計算在簡單軋制情況下，計算接觸面水平投影面積 F 公式為：F= = lBhRb???210（4.7）式中： ——軋件平均寬度；mm；B——接觸弧長度； mm；l——軋制前后軋件的寬度；mm；10b、——軋輥平均工作半徑， mm；R——壓下量， mmh?NPmFl 65.9841.274.0612735..9????4.2 軋輥驅(qū)動力矩的計算在簡單軋制情況下，驅(qū)動一個軋輥的力矩 為軋制力矩 和軋輥軸承處摩擦力矩kMz之和，由文獻(xiàn)[4,2-120] 可知其公式為：1fM遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁= + kMz1f（4.8）求軋制力矩，由文獻(xiàn)[4,2-120]可知其公式為：?sin2DaPz?（4.9）式中： ——軋制力；P——軋制力力臂，即合力作用線距兩個軋輥中心線的垂直距離；a——軋輥直徑；D——咬入角， ；?)1arcos(Dh????——合力作用點的角度， ；??????——力臂系數(shù)，熱軋時： =0.5，冷軋時： =0.35～0.45?計算得：????17.6)380295.1arcos(???.7.650?m2sin2NMz ???93.581..984求軋輥軸承處摩擦力矩，其公式為：1?Pf（4.10）?21d?式中： ——軋制力；P——軋輥軸承處摩擦圓半徑；1?——軋輥軸頸直徑；d——軋輥軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承 =0.004??遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁=98648.65×0.46=45378.3791fMmN?軋輥驅(qū)動力矩：=2635891.93+45378.379=2681270.31k ?兩個輥總驅(qū)動力矩：=2×2681270.31=5362540.62 （4.11）kk2?? mN?5 軋機(jī)主電動機(jī)力矩及電動力功率5.1 主電動機(jī)力矩主電動機(jī)軸上的力矩由四部分組成，即：donkdonkfD MfizMiMz ??????21（5.1）式中： ——電動機(jī)力矩；DM——軋輥上的軋制力矩；Z——附加摩擦力矩，即當(dāng)軋制時由于軋制力作用在軋輥軸承、傳動機(jī)構(gòu)及其他f傳動件中的摩擦而產(chǎn)生的附加力矩， ；21Mfiff??遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁——空轉(zhuǎn)力矩，軋機(jī)空轉(zhuǎn)時在軋輥軸承及傳動裝置中所產(chǎn)生的摩擦力矩及其konM他阻力距；——動力矩，軋輥運轉(zhuǎn)速度不均勻時，各部件由于有加速或減速所引起的慣don性力所產(chǎn)生的力矩；因 Φ380 平輥軋機(jī)屬于不可逆式，故 ；0?donMi——軋輥與主電動機(jī)的傳動比。5.2 電機(jī)容量的選擇軋輥轉(zhuǎn)速 ：znmin/5.43801.60rvDnZ????可得軋制速度 mi/84v式中： ——工作輥直徑。D由軋輥力矩初選電動機(jī)功率：?950zKernMN????（5.2） 8.6.94.0????萬 向 接 軸聯(lián) 軸 器減 速 器 ??故， KWNer 45.2809.503624??初選電機(jī)功率應(yīng)滿足 ，考慮到生產(chǎn)的發(fā)展以及需要軋制不同的鋼種， 應(yīng)erN?? erN取的大些，取電機(jī)功率 為 500KW，電機(jī)主要參數(shù)為：er型號：ZKSL-450-21額定功率：500KW轉(zhuǎn)速：1200r/min電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 為：erMmNnNerer ????3971205950（5.3）遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁5.3 附加摩擦力矩附加摩擦力矩包括：軋制總壓力在軋輥上產(chǎn)生的附加摩擦力矩 ；各轉(zhuǎn)動零件推算1fM到主電動機(jī)軸上的附加摩擦力矩 。2fMiikfZf )()1(12 ???????（5.4）式中： ——主電動機(jī)到軋輥之間的傳動效率，不包括空轉(zhuǎn)力矩 的損失。1? konM89.06.94.0??????萬 向 接 軸聯(lián) 軸 器減 速 器 ?7.251Zerni則可求得： mNMf ?????138.27.268103)9.0(2主電動機(jī)軸上的附加總摩擦力矩為： Nfiff ?????945.138.127.45389215.4 空轉(zhuǎn)力矩空轉(zhuǎn)力矩有各傳動零件的重量產(chǎn)生的摩擦損失，公式如下：mNMerkon ????95.183705.)6.0~3.(（5.5）因此主電動機(jī)力矩 為：DMfizdonkD ????????? 6103.198504.1357.296585.5 電動機(jī)的校核對于不可逆軋機(jī)不需要進(jìn)行發(fā)熱校核，只需要進(jìn)行過載校核。電動機(jī)的過載系數(shù)，由文獻(xiàn)[4,2-161]可知其公式為：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁35.139705624.max??ercM（5.6）式中： ——靜負(fù)載最大力矩。maxM對于不可逆式軋機(jī)，過載系數(shù)： caK?2.0?15=所以過載校核通過。6 機(jī)架的設(shè)計6.1 機(jī)架的選擇及結(jié)構(gòu)參數(shù)軋機(jī)的機(jī)架是工作機(jī)座的重要部件，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置等都安裝在機(jī)架上。機(jī)架要承受軋制力，必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。Φ380H 平輥軋機(jī)要求具有較高的遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁強(qiáng)度和剛度，因此選擇閉式機(jī)架。機(jī)架的材料為 16Mn。機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖 6.1 所示。圖 6.1 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖6.2 機(jī)架強(qiáng)度的計算及校核選用的機(jī)架材料為 16Mn，屬于低碳合金鋼。機(jī)架的力學(xué)性能為： ；MPas260??； 。n 為安全系數(shù),這里取 2.5。MPab50????MPanb205.??機(jī)架外負(fù)荷和幾何尺寸都與機(jī)架窗口垂直中心線對稱，故可將機(jī)架簡化為一個由機(jī)架立柱和上下橫梁的中性軸組成的自由框架。機(jī)架受力圖如圖 6.2 所示：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁圖 6.2 機(jī)架受力圖圖上作用于機(jī)架上的垂直力 R， NP325.4926.8??機(jī)架自由框架所受彎曲力矩如圖 6.3 所示：圖 6.3 自由框架彎曲力矩圖機(jī)架窗口垂直中心線處靜不定力矩 ，其公式為：1M遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁312121144IlIlRM???（6.1）式中： ——機(jī)架橫梁的中性線長度， ；1l ml8301?——機(jī)架立柱的中性線長度， ；2 25——機(jī)架上橫梁的慣性距；1I——機(jī)架立柱的慣性矩；2——機(jī)架下橫梁的慣性矩。3I由于上下橫梁慣性矩相同，即 ，則力矩 為：13I?1M212114IlRl???（6.2）上橫梁慣性距 為：1I3112hbI?（6.3）式中： ——機(jī)架上橫梁橫截面的寬度， ；1b mb160?——機(jī)架上橫梁橫截面的高度， 。hh45431 2..2I?機(jī)架立柱上的慣性矩 為：3221hbI?（6.4）式中： ——機(jī)架立柱橫梁橫截面的寬度， ；2b mb6012?——機(jī)架上橫梁橫截面的高度， 。hh4遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁431 018.24.60mI???彎矩 為：1M NIlRl ???????? 81.95014.25.083.2.4.35.922411在立柱上的彎矩 ：2mMRl ??????0.2768.9543.2.9412（6.5）在求出力矩 和 后，可求出機(jī)架的應(yīng)力，其應(yīng)力圖如圖 6.4 所示：1M2圖 6.4 機(jī)架應(yīng)力圖機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的應(yīng)力 為：1n?遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁11nnWM???（6.6）式中： ——機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)的斷面系數(shù)。1nW311 054.4.2102mhIbn ?????MPaPaMbnn 875.911 ?????機(jī)架橫梁外側(cè)的應(yīng)力 為：a11aaW??（6.7）式中： ——機(jī)架橫梁外側(cè)的斷面系數(shù)。1aW311 054.4.2102mhIan ?????MPaPaMban 875.911 ?????機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)的應(yīng)力 ，公式為：222nnWFR