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高速線(xiàn)材軋機(jī)軋輥的錐軸與錐套的檢測(cè)
摘要
當(dāng)更換軋輥時(shí)為了取得良好的裝配性能,高速線(xiàn)材軋機(jī)軋輥采用椎孔與錐套的配合。本文介紹了一種錐度的自動(dòng)測(cè)量方法，論述的原則是參照?qǐng)A柱表面作為測(cè)量錐度的標(biāo)準(zhǔn)。主要特色是橫向聯(lián)系錐自動(dòng)測(cè)量?jī)x器。對(duì)測(cè)量誤差的儀器進(jìn)行分析. 該儀器采用光柵位移傳感器錐直徑和軸向定位傳感器. m時(shí),軸向定位誤差小于0.01mm的, ,相對(duì)誤差為錐度測(cè)量小于2 × 10-3 .μ測(cè)量誤差直徑為1.4 。由于該儀器配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 許多參數(shù)和實(shí)際剖面測(cè)量的錐度可根據(jù)所收集的測(cè)量數(shù)據(jù)確定. 此外，錐軸與錐套可應(yīng)用電腦進(jìn)行虛擬裝配?？梢杂^察出錐軸與錐套的實(shí)際裝配效果，可以實(shí)現(xiàn)裝配精度最大程度的提高。
關(guān)鍵詞：軋機(jī)，軋輥，光柵傳感器，步進(jìn)電機(jī)，虛擬裝配
1.說(shuō)明
與光滑圓柱配合相比，錐度具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如：自動(dòng)定心，同軸度高，配合緊密，，容易調(diào)整松緊度，容易拆裝等。因此，它被廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝置中。現(xiàn)在，高線(xiàn)的軋制速度超過(guò)了100m/s。為了適應(yīng)這個(gè)速度，采用錐軸和錐套相配合的軋輥具有良好的表現(xiàn)，否則軋輥將會(huì)跑偏使得軋制速度和軋制受益不能保證。
有兩個(gè)方法用來(lái)檢查錐度：綜合檢查和單項(xiàng)檢查. 圓錐量是用于綜合檢查,而指標(biāo)、正弦、角度是用于單項(xiàng)檢查錐度公差。本文介紹了一種錐自動(dòng)測(cè)量方法,連同相關(guān)臥式錐自動(dòng)測(cè)量?jī)x器.該儀器在軋制條件下以圓柱表面作為參考測(cè)量了錐軸和錐套。軋制參數(shù)如下: 最大測(cè)量錐軸直徑241mm ，其測(cè)量錐軸長(zhǎng)度范圍為647mm ~ 985mm ,測(cè)量軸套的最大直徑為192mm,測(cè)量軸套的長(zhǎng)度范圍為647mm~985mm，通常測(cè)量錐度是1：12。錐度的公差要求是，當(dāng)軸向位移為12mm時(shí)，直徑的公差為1±0.003mm。
2.測(cè)量原則
兩個(gè)光柵傳感器分別位于錐軸兩邊, 他們是平行的,與主軸配以合適的角度. 檢測(cè)從測(cè)量較大一端的錐度開(kāi)始，以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性.測(cè)量直徑的大小等于傳感器讀數(shù)之和。錐體每旋轉(zhuǎn)0.9 o做一次測(cè)量，即整個(gè)周長(zhǎng)測(cè)量400次。一個(gè)周長(zhǎng)測(cè)量做每軸0.79區(qū)間. 測(cè)量程序結(jié)束時(shí),測(cè)量的周長(zhǎng)較小一端的錐度已完成. 在其中一段是:遠(yuǎn)離錐度大端的l（直徑為D），假設(shè)理論測(cè)量直徑是d，測(cè)量值即為軋輥的軸套的直徑。
C = (D ? d ) / L (1)
d = D ? C - L (2)
D = d ? d = d ? (D ?-L) = d + L ? D (3)
式中：c——錐度的正常值，
d——直徑的測(cè)量誤差，
軸向位移是12mm時(shí)，直徑的容許誤差小于10.003mm。因此,儀器的測(cè)量誤差在測(cè)量直徑時(shí)不得超過(guò)3米.
3.設(shè)備的結(jié)構(gòu)分析
圖1 錐度自動(dòng)測(cè)量?jī)x
該設(shè)備由四部分組成：機(jī)械系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)用于控制軸向運(yùn)動(dòng)和徑向旋轉(zhuǎn).
⑴ 機(jī)械系統(tǒng)
設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)包括：底板,左,右支托輥, 和測(cè)量工作臺(tái).機(jī)械系統(tǒng)有兩個(gè)功能：一種是用于測(cè)量錐體轉(zhuǎn)動(dòng), 而后者則是用于使光柵傳感器沿著錐軸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).在測(cè)量操作中，首先用兩個(gè)頂錐支撐住錐軸，然后啟動(dòng)馬達(dá)使位于軸向與橫向光柵的傳感器工作，同時(shí)，靠錐軸驅(qū)動(dòng)的徑向傳感器同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
⑵ 測(cè)量系統(tǒng)
測(cè)量系統(tǒng)主要由光柵傳感器及測(cè)量電路組成。它是用于軸向定位和測(cè)量直徑。光柵傳感器的特點(diǎn),如高精度,高分辨率,量程寬, 抗干擾能力強(qiáng)等。普通光柵傳感器的準(zhǔn)確性可達(dá)到0.5m/300mm，而結(jié)果的精度可達(dá)到0.05m。光柵傳感器的測(cè)量電路包括細(xì)分電路,方向識(shí)別電路,計(jì)數(shù)電路,顯示電路.我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，傳感器的結(jié)果和測(cè)量精度分別達(dá)到0.5m和1m/20mm。軸向定位傳感器的結(jié)果和測(cè)量精度分別達(dá)到0.5m和1m/20mm。
⑶ 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能是收集測(cè)量的數(shù)據(jù)如直徑、角度、軸向位置，然后把數(shù)據(jù)輸入采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口的計(jì)算機(jī)，因此可以得到測(cè)量結(jié)果和實(shí)際的錐度輪廓。由于串行通信波特率設(shè)置為9600bps ,該系統(tǒng)可每秒傳輸1200字節(jié)。當(dāng)儲(chǔ)存一次測(cè)量數(shù)據(jù)需要9字節(jié)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)的總計(jì)個(gè)數(shù)為400×100=40000，因此做完整個(gè)測(cè)量所需的時(shí)間總共為40000×9/1200=300秒，大約為五分鐘。
⑷軸向運(yùn)動(dòng)和徑向旋轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)
圖2 控制操作的界面
該控制系統(tǒng)功能是控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和可實(shí)現(xiàn)的軸向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). 核心控制系統(tǒng)是一個(gè)并行接口板. 圖2顯示控制操作的界面.在該界面內(nèi)操作，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止發(fā)動(dòng)機(jī),控制旋轉(zhuǎn)方向和定位傳感器沿錐軸的速度。步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角為0.045 o ; 精度達(dá)0.01mm ,可作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制手段和驅(qū)動(dòng)機(jī)制,就像齒輪、滾珠絲杠等.
4.錐度測(cè)量的評(píng)價(jià)
一旦測(cè)量結(jié)束，測(cè)量錐度的評(píng)價(jià)由400x100的測(cè)量數(shù)據(jù)獲得。根據(jù)錐度的定義有兩種方法可以用來(lái)獲得實(shí)際測(cè)量錐度。
⑴ 錐軸的大端和小端的測(cè)量數(shù)據(jù)都是通過(guò)最小二乘法處理的。
D'和 d '都是通過(guò)最小二乘法計(jì)算得來(lái)的。然后，我們可以找見(jiàn)L，兩段之間多軸向距離，來(lái)自于定位尺寸。根據(jù)公式：Ca= (D'?d ' ) / L' ,可以計(jì)算出測(cè)量的真正錐度。
⑵ 共有400X100個(gè)數(shù)據(jù)和圓錐表面的計(jì)算式都是通過(guò)最小二乘法計(jì)算得來(lái)的。當(dāng)選擇了適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)后，我們可以計(jì)算出d "，前兩截面的直徑，和L"，兩截面之間的距離，然后測(cè)量的錐度可以通過(guò)式子Ca = (D"?d " ) / L"計(jì)算而得出。
這種儀器采用第二種評(píng)價(jià)方法. 其它參數(shù)如標(biāo)準(zhǔn)偏差錐度, 最大偏差錐度、最小偏差錐度也可以通過(guò)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理工作完成. 為了提高測(cè)量結(jié)果的可視化，已經(jīng)采用了可視化的加工過(guò)程。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)際的錐面輪廓可以通過(guò)坐標(biāo)顯示于計(jì)算機(jī)屏幕上。圖3 是實(shí)際錐面的輪廓圖。如果你點(diǎn)擊輪廓的任意一點(diǎn)，該截面的軸向位置和直徑即可顯示。此外，你還可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)實(shí)際輪廓,讓你可以觀察到的任意位置的概況.
這種儀器可以通過(guò)電腦做錐軸與錐套的虛擬裝配.為錐軸和錐套編號(hào),然后保存它的測(cè)量結(jié)果.當(dāng)他們被用到時(shí)，利用保存結(jié)果可在電腦上實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。標(biāo)記錐軸與錐套的實(shí)際裝配效果可以在很大程度上提高裝配精度。
圖3 錐度的實(shí)際輪廓圖
5. 結(jié)論
本文中對(duì)錐軸和錐套的測(cè)量參照了圓柱面軋輥的測(cè)量。它與錐度的實(shí)際工作狀況相符合，所以原則上具有很大的優(yōu)越性。臥式錐自動(dòng)測(cè)量?jī)x器有其自身的特點(diǎn),如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于調(diào)試和運(yùn)行, 精度高,量程寬等.同時(shí)該儀器具有沉重的承載能力,剛度大,增強(qiáng)了適應(yīng)性. 光柵傳感器,用于測(cè)量系統(tǒng)的直徑和軸向定位, 徑向角定位是由步進(jìn)馬達(dá)完成的. 因此，測(cè)量誤差小于1.4m，相對(duì)測(cè)量錐度誤差小于2×10-3。
臥式錐自動(dòng)測(cè)量?jī)x器在很大程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化. 采用數(shù)字式光柵傳感器在于精度高,同時(shí)順利的完成了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理. 可從收集到的大量的數(shù)據(jù)數(shù)字化信息進(jìn)行誤差分離, 糾錯(cuò),并施行統(tǒng)計(jì)分析. 應(yīng)用可視化技術(shù)，剖面測(cè)量錐度也可以顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上. 更加重要的是,利用所收集的數(shù)據(jù), 可實(shí)現(xiàn)虛擬裝配錐軸與錐套,可以實(shí)現(xiàn)裝配精度在很大程度的提高。
參考文獻(xiàn)
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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
線(xiàn)材420中軋機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
線(xiàn)材的用途很廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著大量的應(yīng)用。中軋線(xiàn)材軋機(jī)是將粗軋鋼坯進(jìn)一步軋制，為精軋線(xiàn)材軋機(jī)軋制各種規(guī)格的成品線(xiàn)材提供原料。中軋線(xiàn)材軋機(jī)在線(xiàn)材生產(chǎn)中起著非常重要的作用，為精軋線(xiàn)材軋機(jī)的進(jìn)一步軋制創(chuàng)造條件。 本設(shè)計(jì)按照給定的的壓下規(guī)程和軋制速度計(jì)算軋制力和軋制力矩，選擇主電機(jī)容量。對(duì)主要零件進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算，并對(duì)該軋機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 該軋機(jī)采用了二輥軋制。軸承采用焦木瓦材料，傳動(dòng)采用了齒形連接軸。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)各方面的分析和計(jì)算，我們對(duì)設(shè)備的性能和存在的問(wèn)題有了更深的了解，并使設(shè)備在理論上得到了進(jìn)一步的改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：線(xiàn)材；線(xiàn)材軋機(jī)； 軋制； 軋輥
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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
The Design of 420 Middle Rolling Wire Stock Mill
Abstract
The use of wire stock is very wide in country economy .middle rolling wire stock mill is make rough rolling billet steel more roll ,providing with raw material for fine rolling to gain various standard finish product wire stock.Middle rolling wire stock roll play a great role in production of wire stock ,and favorable condition for further roll of fine rolling wire stock mill. This paper computes draught pressure and roll torque and chooses main electric engine volume in term of the given press rules and roll velocity.it also computes the strength of main parts and evaluates the economy benefit of roll.It adopts the two-high rolling mill.bearing the burnt wood material,with the tooth profile connection shaft transmission.through the analysis of all aspects of the design and calculation ,we on the performance of the equipment and the existing problems have deeper understanding ,and make the equipment in theory has been further improved.
Key word:wire；Wire rod Rolling; Rolling ;Mill; Roll
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目 錄
1緒論 1
1.1 選題背景和目的 1
1.2 國(guó)內(nèi)外線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)外線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 2
1.2.2 國(guó)內(nèi)線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 3
1.3 中軋線(xiàn)材的研究方法和內(nèi)容 3
1.3.1 線(xiàn)材生產(chǎn)的平面布置及中軋機(jī)作用 3
1.3.2 線(xiàn)材車(chē)間生產(chǎn)工藝流程 4
1.3.3 中軋線(xiàn)材的研究方法和內(nèi)容 4
2方案的選擇與評(píng)價(jià) 6
2.1 方案的選擇 6
2.2 方案的評(píng)述 6
3電機(jī)的選擇? 7
3.1 軋制力的計(jì)算 7
3.1.1 軋輥主要尺寸的確定 7
3.1.2 軋制規(guī)程 8
3.1.3 孔型圖 8
3.1.4 平均單位壓力的計(jì)算 8
3.1.5 軋制力的計(jì)算 11
3.2 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩與電動(dòng)機(jī)功率 12
3.2.1 軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩 12
3.2.2 軋輥的驅(qū)動(dòng)力矩 12
3.2.3 初選電機(jī) 13
3.2.4 附加摩擦力矩 14
3.3 減速器 15
4主要零件的計(jì)算 16
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4.1 軋輥校核 16
4.1.1 輥身彎曲校核 17
4.1.2 輥頸強(qiáng)度校核 18
4.1.3 軸頭強(qiáng)度校核 18
4.2 軸承的壽命選擇 19
5壓下裝置的設(shè)計(jì) 21
5.1 電機(jī)的選擇 21
5.1.1 壓下螺絲主要尺寸的確定 21
5.1.2 壓下螺絲的傳動(dòng)力矩 21
5.1.3 壓下電機(jī)功率 23
5.2 聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 23
5.3 齒式聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 24
5.4 減速器齒輪的計(jì)算 24
5.4.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 25
6中軋機(jī)的潤(rùn)滑方式 29
6.1 軋機(jī)軋輥的潤(rùn)滑 29
6.2 軋輥軸承的潤(rùn)滑 29
6.3 軋機(jī)主軸連接的潤(rùn)滑 30
7試車(chē)方法和對(duì)系統(tǒng)控制的要求 31
7.1 試車(chē)要求 31
7.2 對(duì)控制系統(tǒng)的要求 31
8設(shè)備的環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 32
8.1 設(shè)備的環(huán)保 32
8.2 機(jī)械設(shè)備的可靠性 32
8.2.1機(jī)械設(shè)備的平均壽命 33
8.3 機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 34
總 結(jié) 36
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致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38
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1. 緒論
1.1 選題背景及目的
線(xiàn)材的用途很廣，除直接用做建筑鋼筋外，還可以加工成各類(lèi)專(zhuān)用鋼絲，如彈簧用鋼絲、焊絲、鍍鋅絲、輪胎絲等，也可以加工成其他金屬品：如鉚釘、螺釘、鐵釘?shù)?。線(xiàn)材的特點(diǎn)是細(xì)而長(zhǎng)，一般是直徑為5~22mm的熱軋圓鋼或相當(dāng)此斷面的異型鋼，目前線(xiàn)材的直徑規(guī)格已擴(kuò)大至36mm，甚至可達(dá)60mm。但常見(jiàn)的線(xiàn)材產(chǎn)品的規(guī)格為5~13mm。由于線(xiàn)材是以盤(pán)卷形式交貨，故又稱(chēng)盤(pán)條。在生產(chǎn)過(guò)程中，將120120mm斷面軋成3333mm的斷面稱(chēng)為粗軋，將3333mm斷面軋成1717mm稱(chēng)為中軋，而將斷面變小到10mm以下的稱(chēng)為精軋。
軋制過(guò)程中，軋件散熱快，溫變快，特別是頭尾變黑，使得軋制困難。因此控制軋制過(guò)程中的溫度是最重要的。隨著盤(pán)重的增加，軋件長(zhǎng)度的加大，表面散熱加大，由于軋制時(shí)間長(zhǎng)，造成軋制沿長(zhǎng)產(chǎn)生不同溫度，造成軋件尺寸波動(dòng)大，影響軋件的機(jī)械性能。沿長(zhǎng)度波動(dòng)很大，這就給調(diào)整工作造成很大困難。更容易出現(xiàn)耳子。在軋制過(guò)程盤(pán)重大的軋件軋制道次多，溫降也大，溫度變化是線(xiàn)材軋機(jī)非常重要的因素。一般為提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，都采用鋼坯一次軋制，一次加熱成材。在斷面小、道次多的情況下只有采用高速軋制才可以解決溫降問(wèn)題。
線(xiàn)材軋機(jī)軋制道次多，軋制的布置就多。為保證溫度，只有采用高的線(xiàn)速度軋制才能解決溫降問(wèn)題。由于高速軋制的發(fā)展。軋機(jī)在軋制過(guò)程中易產(chǎn)生沖擊，給線(xiàn)材生產(chǎn)又帶來(lái)安全問(wèn)題，所以要孔型和前后導(dǎo)衛(wèi)配置合理采用耐磨材料防止快速磨損。線(xiàn)材生產(chǎn)由橫列式向連續(xù)式發(fā)展。而且采用自動(dòng)化、高速化。由于軋制速度快，軋后冷卻需要配合發(fā)展不同的工藝的冷卻方法，使線(xiàn)材質(zhì)量有了很大的提高。隨著原料、加熱、軋制和精整工序新技術(shù)的采用，使線(xiàn)材滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求。
為了提高生產(chǎn)率，采用鋼坯一火成材，即加熱一次軋制成線(xiàn)材產(chǎn)品。線(xiàn)材軋機(jī)合為粗軋、中軋、和精軋三個(gè)機(jī)組。為了保證線(xiàn)材的性能和表面質(zhì)量以及內(nèi)部晶粒組織，要求軋制進(jìn)行改造更新，采用新技術(shù)改變軋制工藝。近年來(lái)采用的高速軋制，出現(xiàn)了無(wú)扭軋制的新型軋機(jī)。
1.2 國(guó)內(nèi)外線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)外線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
據(jù)記載，世界上第一臺(tái)線(xiàn)材軋機(jī)在16世紀(jì)已經(jīng)問(wèn)世．當(dāng)時(shí)是用鍛坯軋制線(xiàn)材而比較正規(guī)的線(xiàn)材軋機(jī)在18世紀(jì)中期才出現(xiàn)，由粗軋及精軋兩列橫列式軋機(jī)組成。因?yàn)椴捎梅磭P(pán)及人工喂鋼軋制，其軋速度超過(guò)8m/s，同時(shí)受頭尾溫差大的影響，線(xiàn)材存在著尺寸精度差、盤(pán)重小、性能不穩(wěn)定等致命缺點(diǎn)，限制了橫列式軋機(jī)的發(fā)展。
保證產(chǎn)品質(zhì)量并提高產(chǎn)量，同時(shí)也為了降低生產(chǎn)成本，必須提高軋制速度，所以20世紀(jì)初開(kāi)發(fā)了半連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)由粗、中、精軋機(jī)組組成，粗軋及中軋采用連軋，精軋機(jī)組仍采用橫列式軋機(jī)，即活套軋制；復(fù)二重軋機(jī)是半連續(xù)式軋機(jī)的一個(gè)特例，中軋及桔軋機(jī)列在兩個(gè)正圍盤(pán)之間采用連軋，實(shí)現(xiàn)了機(jī) 1械化操作，軋制速度提高到16m/s，生產(chǎn)能力有很大提高，盤(pán)重增加到200kg左右，尺寸精度較橫列式為好，但品種及質(zhì)量未有根本好轉(zhuǎn)。
20世紀(jì)60年代是線(xiàn)材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的興盛與創(chuàng)新時(shí)期，在軋制速度不斷提高的同時(shí)也解決丁大盤(pán)重線(xiàn)材的控制冷卻問(wèn)題，因此從根本上解決了盤(pán)重增大后，內(nèi)層的線(xiàn)村長(zhǎng)時(shí)間在高溫下停留生成粗大的晶粒，使內(nèi)外線(xiàn)材的力學(xué)性能差別很大，表面氧化鐵皮厚等問(wèn)題。
為了進(jìn)一步解決產(chǎn)品品種及質(zhì)量問(wèn)題，英國(guó)在1862年建成了第一臺(tái)連續(xù)式軋機(jī)。該軋機(jī)機(jī)座采用串列式布置形式，軋件同時(shí)在幾個(gè)機(jī)架中軋制，各道次的金屬秒流量相等?？蓡螜C(jī)驅(qū)動(dòng)，有較高的調(diào)整精度，實(shí)現(xiàn)微張力或無(wú)張力軋制：由于沒(méi)有穿唆軋制，沒(méi)有大活套，所以頭尾溫差小，產(chǎn)品性能得到改善。到20世紀(jì)50年代，隨著機(jī)械制造、電氣傳動(dòng)及控制水平的提高，線(xiàn)材軋制速度達(dá)36m/s，尺寸公差(0.3—0.4)mm，盤(pán)重為500kg左右，一套軋機(jī)年廣量在30—50萬(wàn)噸。當(dāng)時(shí)典型的連續(xù)式線(xiàn)材軋機(jī)是兩線(xiàn)8架集體傳動(dòng)的美國(guó)摩根型軋。
目前世界上應(yīng)用最廣泛的摩根型高速無(wú)扭軋機(jī)是美國(guó)摩根公司1962年開(kāi)始研制的，1966年首先應(yīng)用于加拿大鋼鐵公司哈密爾頓廠。第一套摩根型高速線(xiàn)材軋機(jī)于1966年9月正式投產(chǎn)，軋制速度43—50m/s，同時(shí)摩根公司和加拿大斯太爾摩公司聯(lián)合，開(kāi)發(fā)了線(xiàn)材軋后控制冷卻系統(tǒng)，稱(chēng)之為斯太爾摩線(xiàn)。
高速線(xiàn)材軋機(jī)一出現(xiàn)就顯示出極大的優(yōu)越性，繼美國(guó)之后，其他一些國(guó)家和公司也紛紛創(chuàng)新高速線(xiàn)材軋機(jī)，出現(xiàn)了各種機(jī)型。目前基本上有四種1)測(cè)交45的美國(guó)摩根型；2)15／75的德國(guó)德馬克型；3)頂交45的英國(guó)阿希洛型；4) 0／9平—立布置的意大利達(dá)涅利肋型。其中摩根機(jī)型應(yīng)用最廣泛。各種機(jī)型各有優(yōu)點(diǎn)，但基本工藝特點(diǎn)差異不大。
1.2.2 國(guó)內(nèi)線(xiàn)材發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
縱觀我國(guó)線(xiàn)材發(fā)展的歷史，可以說(shuō)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展．特別是近幾十年來(lái)，我國(guó)線(xiàn)材行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，以每年凈增產(chǎn)200多萬(wàn)噸高速度增長(zhǎng)，其產(chǎn)量從1987年的693萬(wàn)噸，增加到1999年的2608萬(wàn)噸。增長(zhǎng)2.8倍；同期高速線(xiàn)材產(chǎn)量從32萬(wàn)噸增加到1218萬(wàn)噸，增長(zhǎng)37倍；線(xiàn)材自給率達(dá)到99%以上；在品種質(zhì)量方面也有很大提高，目前完全可以按國(guó)際先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行生產(chǎn)。多數(shù)線(xiàn)品種與質(zhì)量能夠滿(mǎn)足線(xiàn)材制品企業(yè)使用要求。所有這些都說(shuō)明：我國(guó)已經(jīng)成為世界最大的線(xiàn)材生產(chǎn)國(guó)，為世界同行所矚目。但是也應(yīng)看到，我國(guó)雖然是世界線(xiàn)材生產(chǎn)大國(guó)，但還不能說(shuō)是線(xiàn)材生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)；因?yàn)槲覈?guó)還有部分線(xiàn)材品種仍然依靠進(jìn)口維持生產(chǎn)。如鋼簾線(xiàn)、高應(yīng)力彈簧鋼、不銹鋼、冷墩鋼等線(xiàn)材。在重要用途線(xiàn)材實(shí)物質(zhì)量方面，與世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家仍有較大差距
目前我國(guó)擁有線(xiàn)材軋機(jī)近110套，其中復(fù)二重軋約占—半，橫列式線(xiàn)材軋機(jī)有近30套(將逐步被淘汰)；其余40多套多為高速線(xiàn)材軋機(jī)，其中從國(guó)外引進(jìn)的高水平線(xiàn)材軋機(jī)有20多臺(tái)．國(guó)產(chǎn)高速線(xiàn)材軋機(jī)有近20套。1999年，全國(guó)生產(chǎn)線(xiàn)材2608萬(wàn)噸，其中高線(xiàn)產(chǎn)量1218萬(wàn)噸，高線(xiàn)比已經(jīng)達(dá)到46.7%；優(yōu)質(zhì)硬線(xiàn)比約10%，但精練比不到30%。從品種與質(zhì)量來(lái)看，我國(guó)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO、歐洲標(biāo)D2TN、日本標(biāo)準(zhǔn)J15中所列線(xiàn)材鋼種、規(guī)格等基本可以全部生產(chǎn)，而且能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。國(guó)產(chǎn)線(xiàn)材除個(gè)別品種外(如鋼簾線(xiàn)、氣門(mén)彈簧、超低碳不銹鋼用線(xiàn)材等)，基本都能滿(mǎn)足用戶(hù)要求，供需基本平衡，自給率達(dá)93%。
1.3中軋線(xiàn)材的研究方法和內(nèi)容
1.3.1 線(xiàn)材生產(chǎn)的平面布置及中軋機(jī)作用
線(xiàn)材廠平面布置如下圖所示：
1.開(kāi)坯線(xiàn)材軋機(jī) 2.粗軋線(xiàn)材機(jī)組 3.切頭事故剪
4.中軋線(xiàn)材機(jī)組 5.精軋線(xiàn)材機(jī) 6.精軋線(xiàn)材機(jī)
圖1.1 線(xiàn)材廠平面布置
中軋機(jī)作用是將粗扎機(jī)組的坯料經(jīng)過(guò)中軋進(jìn)一步軋制,為精軋機(jī)組進(jìn)一步軋制成品提供原料。
1.3.2 線(xiàn)材車(chē)間生產(chǎn)工藝流程
原料——步進(jìn)式加熱爐——粗軋——切頭——中軋——精軋——穿水冷卻——卷取——空冷——檢驗(yàn)——打包——入庫(kù)
1.3.3 中軋線(xiàn)材的研究方法和內(nèi)容
1、下廠實(shí)習(xí)了解中軋生產(chǎn)工藝、軋制規(guī)程、軋機(jī)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題、收集有關(guān)技術(shù)性能系數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為定制合理的方案收集資料。
2、通過(guò)認(rèn)真研究選擇中軋機(jī)設(shè)計(jì)方案，提出改進(jìn)措施，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)述。
3、對(duì)主要零件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
4、畫(huà)出方案總圖，部分部件圖和零件圖。
5、對(duì)自動(dòng)控制提出要求，選擇潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑脂。
6、提出設(shè)備的安裝方案和維修規(guī)程。
7、對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。
2 方案的選擇與評(píng)價(jià)
2.1方案的選擇
方案選擇二輥中軋線(xiàn)材軋機(jī)。它可以滿(mǎn)足生產(chǎn)品種和規(guī)格的要求。提供的原料發(fā)揮成品車(chē)間的生產(chǎn)能力，保證坯料的內(nèi)部組織和表面質(zhì)量。從而保證成品車(chē)間成材率和生產(chǎn)率的不斷上升。
主傳動(dòng)圖如圖所示:
1. 電動(dòng)機(jī) 2. 齒形聯(lián)軸器 3. 減速機(jī) 4. 連接軸 5. 齒輪箱 6. 二輥軋機(jī)
圖2.1 主傳動(dòng)圖
2.2方案的評(píng)述
主電機(jī)選擇異步電機(jī)，通過(guò)齒形聯(lián)軸器連接減速器。齒形聯(lián)軸器由兩個(gè)帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒和兩個(gè)帶有外齒的內(nèi)套筒組成。兩個(gè)套筒內(nèi)分別用鍵與兩軸連接，兩個(gè)外套筒用螺栓連成一體，依靠?jī)?nèi)外齒相嚙合以傳遞轉(zhuǎn)矩。這類(lèi)聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高，在重型機(jī)械中廣泛應(yīng)用。
軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件，由于各類(lèi)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作條件差別很大，因而必須采用不同類(lèi)型的軸承。和一般用途的軸承相比，軋輥軸承有以下特點(diǎn)：1)工作負(fù)荷大；2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大；3）工作環(huán)境惡劣。420中軋線(xiàn)材軋機(jī)采用采用焦本瓦軸承，造價(jià)低，摩擦系數(shù)較小，有足夠的強(qiáng)度和剛度，壓下采用電動(dòng)壓下。
3電機(jī)的選擇?
3.1軋制力的計(jì)算
3.1.1 軋輥主要尺寸的確定
軋輥的主要的尺寸是:軋輥的名義直徑D,輥身直徑L,輥徑直徑d,輥頸直徑l。
下面根據(jù)以給定的參數(shù)D=420mm確定其他主要尺寸。
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1,79〕知：
L/D=（1.5～2.5） （3.1）
式中 L--軋輥輥身長(zhǎng)度，mm；
D--軋輥直徑，mm；
即L=（1.5～2.5）×D=（1.5～2.5）×420=630～1050mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1,81〕知：
d/D=（0.53～0.55） (3.2)
式中 d--輥頸直徑，mm；
D--軋輥直徑，mm;
因此，d=（0.53～0.55）×D=（0.53～0.55）×420=222.6～231.1mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1,81〕知
l/d=1+（20～30）mm (3.3）
式中
l--輥頸長(zhǎng)度，mm；
d--輥頸直徑，mm;
即l=d+（20～30mm）=（222.6～231.1）+（20～30）=242.6~261mm
因此選取L= 1000 mm ，d=230mm, l= 250 mm這樣就可以完全滿(mǎn)足要求了。
3.1.2 軋制規(guī)程
1. 壓下統(tǒng)計(jì)表
表3.1 420中軋機(jī)壓下統(tǒng)計(jì)表 單位：mm
道次
軋前高度
軋前寬度
軋后高度
軋后寬度
平均壓下量
1
50
20
30
28
18.8
注：
3.1.3 孔型圖
圖3.1 孔型圖
3.1.4 平均單位壓力的計(jì)算
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1,53〕可知，采用艾克隆德可計(jì)算線(xiàn)材軋機(jī)的平均單位軋制力，即：
（3.4）
式中
m--考慮外摩擦對(duì)單位壓力的影響系數(shù)；
k--軋制材料在靜壓縮時(shí)變形阻力，MPa；
η--軋件粘性系數(shù)，kg·s/mm2
Μ--變形速度，s﹣1。
艾克隆德根據(jù)其研究，提出了k、η、μ的計(jì)算公式。
他給出了下列計(jì)算系數(shù)m
（3.5）
式中
μ--摩擦系數(shù)
--軋制前后軋件的高度，mm；
R--軋輥半徑，mm。
其中μ=0.8（1.05-0.0005t）==0.396 （3.6）
=
=0.213
利用L、甫培熱軋方坯的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到k（MPa）的計(jì)算公式
（3.7）
式中
t--軋制溫度，℃；
--碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；
--錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;
--鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；
所以，在t=1100℃, 由文獻(xiàn)〔2,18-35〕查出：=0.2%，=0.5%，=0.
=（14-0.01×1100）〔1.4+0.2+0.5+0〕×9.8
=59.682MPa
軋件粘度系數(shù)η按下式計(jì)算
（3.8）
式中：c--考慮軋制速度對(duì)η的影響系數(shù)，其值如下：
表3.2 軋制速度對(duì)η的影響
軋制速度v/（m·s-1）
﹤6
6～10
10～15
15～20
系數(shù)c
1.0
0.80
0.65
0.60
所以
艾克隆德用下式計(jì)算變形速度
（3.9）
式中
v--軋制速度，mm/s；
--軋制前、后軋件的高度，mm；
R--軋輥半徑，mm。
=50-30 =20mm
所以==30.86（1/s）
所以平均軋制力
=（1+0.213）×（59.682+0.029×0.396）=72.408KN
3.1.5 軋制力的計(jì)算
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1，56〕
扎件對(duì)軋輥的總壓力P為軋制平均單位壓力與軋件和軋輥接觸面積F之乘積，
即
（3.10）
式中
P--扎件對(duì)軋輥的總壓力，N；
--軋制平均單位壓力，N；
F--軋件和軋輥接觸面積，mm2
接觸面積F的一般形式為
（3.11）式中
--軋制前、后軋件的寬度；
L--接觸弧長(zhǎng)度的水平投影。
因?yàn)樵茣r(shí)是由橢圓變成圓形的，所以平均壓下量
（3.12）
=0.85×50-0.79×30
=18.8mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)〔1,56〕知
==62.83mm （3.13）
所以 ==1507.92mm2
所以本次的總軋制力
=72.408×1507.92=109185.47N=109.19KN
3.2軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩與電動(dòng)機(jī)功率
3.2.1軋機(jī)主電動(dòng)機(jī)力矩
主電動(dòng)機(jī)軸上的力矩由四部分組成，即
（3.14）
式中
--主電動(dòng)機(jī)力矩；
--軋輥上的軋制力矩；
--附加摩擦力矩；
--空轉(zhuǎn)力矩；
--動(dòng)力矩；
i--電動(dòng)機(jī)和軋輥之間的傳動(dòng)比
3.2.2 軋輥的驅(qū)動(dòng)力矩
（3.15）
（3.16）式中
P--軋制力；
a--軋制力臂，即合力作用線(xiàn)距兩個(gè)軋輥中心連線(xiàn)的垂直距離；
--軋輥軸承處摩擦圓半徑；
D--軋輥直徑；；
d--軋輥軸頸直徑；
β--合力作用點(diǎn)的角度；
μ--軋輥軸承摩擦系數(shù)：對(duì)于膠木瓦軸承取μ=0.02.
兩個(gè)軋輥總驅(qū)動(dòng)力矩為
（3.17）
由參考文獻(xiàn)〔1,65〕知β的計(jì)算方法
熱軋時(shí)
（3.18）式中
α--咬入角，其計(jì)算公式為
（3.19）
代入數(shù)據(jù)
==17.75°
β=0.5α=0.5×17.75°=8.876°
所以
=109.19（420×sin8.876°+0.396×230)
=17024.207N·m
3.2.3初選電機(jī)
因?yàn)関=4m/s
所以
r/min （3.20）式中
v--軋制速度，m/s
D--工作輥直徑，mm。
根據(jù)過(guò)載條件確定電機(jī)功率，由參考文獻(xiàn)〔1，73〕
（3.21）
式中
ND--電機(jī)功率，KW；
Me--額定靜力矩，KN·m；
Mmax--最大力矩；
ne--電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
K--電動(dòng)機(jī)過(guò)載系數(shù)，不可逆運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)K=1.5~2.0。取K=1.8
所以
根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)等，選擇電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為：Y355M2-4型。
電機(jī)參數(shù)如下：
額定功率：
額定轉(zhuǎn)速：
（3.22）
電動(dòng)機(jī)與軋輥之間的傳動(dòng)比i：
（3.23）
3.2.4 附加摩擦力矩
附加摩擦力矩包括兩部分，一是軋輥總壓力在軋輥軸承處產(chǎn)生的附加摩擦力矩，二是各傳動(dòng)零件推算到主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。
（3.24式中
--主電機(jī)到軋輥間的傳動(dòng)效率，單級(jí)齒輪傳動(dòng)=0.96～0.98，這里取0.97。
=
主電機(jī)軸上的總的附加摩擦力矩為：
（3.25）
空轉(zhuǎn)力矩是由各傳動(dòng)件的重量產(chǎn)生的摩擦力矩及其他阻力矩，
（3.26）
因?yàn)檐埣L(zhǎng)度很長(zhǎng)，所以動(dòng)力矩很小，因此動(dòng)力矩忽略不計(jì)。
因此主電機(jī)力矩：
（3.27）
=
=
3.3減速器
最常見(jiàn)的減速器是二級(jí)或三級(jí)圓柱減速器，由于減速器不用設(shè)計(jì)，可以直接采用成品裝配，所以減速器選用ZLY-224-10型。
公稱(chēng)傳動(dòng)比i
輸入轉(zhuǎn)速r/min
輸出轉(zhuǎn)速r/min
低速級(jí)中心距mm
公稱(chēng)輸入功率Kw
8
1500
185
224
250
4 主要零件的計(jì)算
4.1軋輥校核
按標(biāo)定的最大軋制力和軋制力矩來(lái)校核軋輥的速度。
最大的軋制力為P=109.19KN。
圖4.1 軋輥受力簡(jiǎn)圖
將軋輥簡(jiǎn)化成兩端支撐的簡(jiǎn)支梁，所以，
P=109.19KN
根據(jù)圖4.1得到：
(4.1)
= (4.2)式中
、--壓下螺絲對(duì)軋輥的力，KN;
、--危險(xiǎn)斷面到壓下螺絲的距離，mm，=625 mm，=625 mm。
由公式 (4.1)與 (4.2)得出
= 54.595KN =54.595KN
對(duì)軋輥校核時(shí)，對(duì)輥身進(jìn)行彎曲校核，對(duì)輥頸進(jìn)行彎扭合成校核，對(duì)軸頭進(jìn)行扭轉(zhuǎn)校核。
4.1.1 輥身彎曲校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)［4,128］計(jì)算危險(xiǎn)斷面處的應(yīng)力：
（4.3）
式中
--輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩，N·m；
D--軋輥斷面處的直徑，mm。
根據(jù)參考文獻(xiàn)［4,128］
N·m （4.4）
式中
-- 輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩，N·m；
a--壓下螺絲的中心距，mm；
x--為線(xiàn)斷面到壓下螺絲的距離，mm。
因此，公式（4.3）
= （4.5）
因?yàn)檐堓伿氰T鐵軋輥，根據(jù)文獻(xiàn)參考［1,87］得 =350～400MPa。考慮到疲勞因素的影響，因此軋輥的安全系數(shù)一般取5，則：
因?yàn)椹?，所以輥身?qiáng)度合格 。
4.1.2 輥頸強(qiáng)度校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)［1,87］輥頸危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為：
= （4.6）式中
C--壓下螺絲中心線(xiàn)到輥身邊緣的距離，近似取為輥頸長(zhǎng)度的一半，mm；
d--輥頸直徑，mm。
根據(jù)參考文獻(xiàn)［1,87］輥頸危險(xiǎn)斷面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ為
（4.7）式中
--軸頸危險(xiǎn)斷面的扭矩，N·m；
d--輥頸直徑，mm。
輥頸強(qiáng)度按照彎扭合成計(jì)算。對(duì)于球墨鑄鐵軋輥，按莫爾理論計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)［1,87］得：
（4.8）
=
=7.448MPa
因?yàn)椹偅暂侇i強(qiáng)度合格。
4.1.3 軸頭強(qiáng)度校核
對(duì)于軸頭只校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，因此：
（4.9）
根據(jù)參考文獻(xiàn)［2,18-25］：
=0.7= （4.10）
因?yàn)棣萤?，所以軸頭強(qiáng)度合格。
4.2 軸承的壽命選擇
軋輥軸承是軋鋼工作機(jī)座中的重要部件。軋輥軸承的作用是用來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，并保持軋輥在機(jī)架中的位置。
軋輥軸承的工作特點(diǎn)：工作負(fù)荷大；轉(zhuǎn)動(dòng)速度差別大；工作環(huán)境惡劣。
軋輥軸承應(yīng)具有較小的摩擦系數(shù)，足夠的強(qiáng)度和剛度，并且方便更換軋輥。軸承所承受力的大小，方向和性質(zhì)是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷大小選擇軸承時(shí)，由于滾子軸承中主要是線(xiàn)接觸，宜用與承受較大的載荷，承載后的變形也?。欢蜉S承則主要是線(xiàn)接觸，適宜用于承受較輕的或中等的載荷?？紤]到粗軋機(jī)的工作特點(diǎn)，選擇滾子軸承。根據(jù)參考文獻(xiàn)［6,320］得到：
（4.11）式中
--以小時(shí)表示的軸承基本額定壽命，h；
n--軸承的轉(zhuǎn)速，r/min，n=185r/min；
--溫度系數(shù)，取0.9；
--額定動(dòng)載荷，N；
ε--壽命指數(shù)，因?yàn)槭菨L子軸承，所以ε=10/3；
P--動(dòng)載荷，N。
因?yàn)檐垯C(jī)采用四列圓柱滾子軸承，所以，取軸向載荷為零，當(dāng)量動(dòng)載荷P為：
（4.12） 式中
--載荷系數(shù)，由于軋機(jī)在工作中受到許多因素的影響，軸承實(shí)際載荷要比計(jì)算載荷大，所以，取=2.5；
--軸承徑向負(fù)荷，=54595N。
=2.5×54595=136487.5N
將數(shù)據(jù)代入 （4.11）得
=
軸承壽命按=40000h計(jì)算，因?yàn)?，所以，軸承滿(mǎn)足壽命要求。
5壓下裝置的設(shè)計(jì)
一般線(xiàn)材軋機(jī)的壓下裝置包括聯(lián)軸器、減速器等。
5.1電機(jī)的選擇
5.1.1壓下螺絲主要尺寸的確定
由于壓下螺絲和軋輥輥徑承受同樣大小的軋制力，故二者之間有一定的比例關(guān)系，本機(jī)構(gòu)采用30°單頭鋸齒形螺紋，根據(jù)公式得：
mm （5.1） 式中
d--壓下螺絲外徑，mm；
dg--輥頸直徑，mm。
取壓下螺絲螺紋外徑=140mm
壓下螺絲的螺距t，對(duì)中軋機(jī)，
所以
（5.2）
按標(biāo)準(zhǔn)取t=24mm
（5.3）
5.1.2 壓下螺絲的傳動(dòng)力矩
轉(zhuǎn)動(dòng)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。其計(jì)算公式是：
（5.4）
式中
d2--螺紋中徑，mm；
ρ--螺紋上的摩擦角，即，為螺紋接觸面的摩擦系數(shù)，一般取，故’；
α--螺紋升角，壓下時(shí)用正號(hào)，提升時(shí)用負(fù)號(hào)，，t為螺距；
--作用在一個(gè)壓下螺絲上的力；
--止推軸承的阻力矩；
--螺紋摩擦阻力矩。
止推軸承的阻力矩，對(duì)止推滾動(dòng)軸承為
（5.5）
式中
--滾動(dòng)軸承平均直徑，mm；
--對(duì)滾動(dòng)止推軸承可取。
所以
=3.821×104 N?mm （5.6）
=8.58×105N?mm （5.7）
壓下螺絲的阻力矩為
=0.3821×105+8.58×105
=8.9621×105 N?mm （5.8）
5.1.3 壓下電機(jī)功率
對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比有：
式中
V--壓下螺絲速度 mm/s;
T--壓下螺絲螺距 mm。
壓下螺絲的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為
（5.9） 式中
M--壓下螺絲阻力矩；
n--電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；
i--傳動(dòng)系統(tǒng)總速比；
η--傳動(dòng)系統(tǒng)總的機(jī)械效率，估取η=0.85。
所以
（5.10）
根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)等，選擇電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為：Y160M-6型。
電機(jī)參數(shù)如下：
額定功率：
額定轉(zhuǎn)速：
5.2聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算
此次設(shè)計(jì)所選用的是彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。工作時(shí)轉(zhuǎn)矩是通過(guò)主動(dòng)軸上的鍵、半聯(lián)軸器、彈性柱銷(xiāo)、另一半聯(lián)軸器及鍵傳到從動(dòng)軸上去的。它具有傳遞扭矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好、允許被連接軸有一定的軸向位移以及徑向位移和角速度。
聯(lián)軸器選用的型號(hào)是LZ3
如果滿(mǎn)足 ﹤ （5.11）
式中
T--聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；
K--工作情況系數(shù)，取K=3.1；
P--電機(jī)功率，KW。
T--公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，N·m ，=630N·m
= N·m
因?yàn)門(mén)﹤，所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
5.3齒式聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算
考慮到聯(lián)軸器傳遞的大扭矩，較大的偏移量和安裝要求。選擇LZ型齒輪聯(lián)軸器，選擇的聯(lián)軸器型號(hào)為：LZ5根據(jù)參考文獻(xiàn)［5,6-44］齒式聯(lián)軸器的強(qiáng)度校核：
如果滿(mǎn)足
< （5.12）式中
T--聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；
K--工作情況系數(shù)，取K=3.1
--驅(qū)動(dòng)力矩，=200×0.99×0.94=186.12KW；
n--工作轉(zhuǎn)速，r/min。n=975r/min.
==3723.028N·m
因?yàn)門(mén) <，所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
5.4 減速器齒輪的計(jì)算
5.4.1蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)
1.選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型
根據(jù)GB/T 10085-1988的推薦，采用阿基米德螺線(xiàn)蝸桿。傳動(dòng)比i=15.5。要求壽命為24000h。
2.選擇材料
考慮蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度中等，故蝸桿用35CrMo鋼；蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。
3.按齒面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。其公式為： （5.13）
（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
按=2，估取效率η=0.8，則
==915618.5N·mm （5.14）
（2）確定載荷系數(shù)K
應(yīng)為工作載荷較穩(wěn)定，所以取=1；使用系數(shù)=1.15；動(dòng)載系數(shù)=1.05；所以
（5.15）
（3） 確定彈性影響系數(shù)。
（4） 確定蝸輪齒數(shù)
（5.16）
（5）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC
可從參考文獻(xiàn)［6,253］表11-7中查的蝸輪的基本許用應(yīng)力 ˊ=268MPa。
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（5.17）
主要壽命 （5.18）
則=·ˊ=0.759×268=203MPa （5.19）
（6） 計(jì)算值
mm3=6445.65mm3
因?yàn)?，所以從參考文獻(xiàn)［6,245］表11-2中取模數(shù)m=10mm；蝸桿分度圓直徑。
4.蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）中心距
(5.20)
（2）蝸桿
軸向齒距：
；
直徑系數(shù)：
；
齒頂圓直徑：
；
齒根圓直徑：
；
分度圓導(dǎo)程角：
=12°31′44″；
蝸桿軸向齒厚：
。
（3）蝸輪
蝸輪分度圓直徑：
；
蝸輪喉圓直徑：
；
蝸輪齒根圓直徑：
；
蝸輪咽喉母圓半徑：
。
5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（5.21）
當(dāng)量齒數(shù)：
（5.22）
根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)從參考文獻(xiàn)［6,253］中查的齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù) （5.23）
許用彎曲應(yīng)力 （5.24）
從參考文獻(xiàn)［6,253］中查的ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。
壽命系數(shù) （5.25）
=13.43MPa
所以，彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。
6 驗(yàn)算效率
（5.26）已知 γ=12.52°； ；
m/s （5.27）
從參考文獻(xiàn)［6,261］中用插值法查的、；代入式（5.26）中得η=0.875，大于原估計(jì)值，因此不用重算。
7 精度等級(jí)公差的確定
考慮所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為f，標(biāo)注為8f GB/T 10089-1988。
8 主要設(shè)計(jì)結(jié)論
模數(shù)m=10mm，蝸桿直徑，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)。蝸桿材料用35CrMo鋼，齒面淬火；蝸輪材料用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。
6中軋機(jī)的潤(rùn)滑方式
6.1 軋機(jī)軋輥的潤(rùn)滑
潤(rùn)滑是指在軋件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸表面之間加入潤(rùn)滑介質(zhì)，使其形成一層潤(rùn)滑膜，從而把直接接觸的零部件的摩擦表面分隔開(kāi)了，以減少摩擦和零部件摩擦，達(dá)到延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命及提高機(jī)械工作效率的目的。熱軋鋼車(chē)間的機(jī)械設(shè)備要在高溫和惡劣條件下工作。一般工作機(jī)件需要承受>100℃的溫度，有的摩擦機(jī)件在高壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，需承受沖擊負(fù)荷，潤(rùn)滑膜極易被破壞；另一方面，軋機(jī)軋輥轉(zhuǎn)速不高，很難形成油膜。此外，軋機(jī)工作環(huán)境中水分多、灰塵多、有腐蝕性氣體等都是潤(rùn)滑的不利條件。因此對(duì)潤(rùn)滑油提出更高的要求：
? 1.能適應(yīng)高溫、高壓負(fù)荷各種轉(zhuǎn)數(shù)的要求，能夠保證處于液體摩擦狀態(tài)。
? 2.在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)具有冷卻作用，保證摩擦表面具有一定的工作溫度。
? 3.具有清潔作用，能吸收帶走運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一些物質(zhì)，如金屬屑、灰塵
等雜物。
? 4．具有抗氧化、抗腐蝕作用，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)受住外界溫度、壓力、濕氣與氧化作用，而不被腐蝕。
綜上所述，本設(shè)計(jì)中軋機(jī)大部分部件可采用稀油潤(rùn)滑方式進(jìn)行潤(rùn)滑。
6.2軋輥軸承的潤(rùn)滑
?? 軋輥軸承的潤(rùn)滑原則上與其他滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑基本一致，只是軋輥軸承的工作條件比較惡劣，其工作性能能否獲得有效發(fā)揮在很大程度上取決于軸承的潤(rùn)滑情況。
???? 軋輥軸承采用的潤(rùn)滑方法主要有脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。
???? 脂潤(rùn)滑的潤(rùn)滑脂兼有密封作用，密封結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑設(shè)施簡(jiǎn)單，補(bǔ)充潤(rùn)滑脂方便，因此只要工作條件允許，軋輥軸承一般都采用脂潤(rùn)滑。
?? ?油潤(rùn)滑的冷卻效果強(qiáng)，并能從軸承內(nèi)帶走污物和水分。軋輥軸承采用油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方法有壓力供油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑。
??? ?壓力供油潤(rùn)滑是常規(guī)轉(zhuǎn)速下軋輥軸承最有效的潤(rùn)滑方式。
??? ?噴油潤(rùn)滑是將潤(rùn)滑油以一定的壓力通過(guò)裝在軸承一側(cè)的噴油嘴噴入軸承內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)行潤(rùn)滑，一般應(yīng)用在高速軋輥軸承，或者壓力供油潤(rùn)滑不能滿(mǎn)足冷卻要求的場(chǎng)合。
???? 噴霧潤(rùn)滑是將含有油霧的干燥壓縮空氣噴到軸承內(nèi)部進(jìn)行潤(rùn)滑，使用油量少，由于空氣的作用，冷卻效果極強(qiáng)，主要用于軋制速度高和軋制精度高的大型軋輥軸承，或者用于在軸承箱中不經(jīng)常拆卸的軋輥軸承。
綜上所述，本設(shè)計(jì)中軋輥軸承采用油潤(rùn)滑潤(rùn)滑方式。選擇潤(rùn)滑油主要確定潤(rùn)滑油的粘度，根據(jù)粘度選用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油粘度。
6.3軋機(jī)主軸連接的潤(rùn)滑
齒式聯(lián)軸器一般采用0#或1#潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，換脂周期為6-12個(gè)月，要求潤(rùn)滑劑粘著性好，對(duì)密封要求不嚴(yán)。
7試車(chē)方法和對(duì)系統(tǒng)控制的要求
7.1試車(chē)要求
1.首先要找準(zhǔn)定位尺寸，對(duì)軌座安裝完畢后，再進(jìn)行組裝。確定無(wú)不良現(xiàn)象后方可試車(chē)。
2.首先空載試車(chē)至少兩個(gè)小時(shí)。
3.在試車(chē)前必須保證以下各項(xiàng)要求全部滿(mǎn)足。
（1）潤(rùn)滑系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的工作要求全部滿(mǎn)足。
（2）傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)周期噪音。
（3）壓下系統(tǒng)輕便靈活；
（4）各緊固零件連接可靠。
7.2對(duì)控制系統(tǒng)的要求
1.當(dāng)軋機(jī)的軋制速度高于正常軋制速度4m/s時(shí)：
（1）當(dāng)達(dá)到4.05m/s時(shí)，發(fā)生間斷性響鈴報(bào)警；
（2）達(dá)到4.10m/s時(shí)，發(fā)生連續(xù)性響鈴報(bào)警，且系統(tǒng)強(qiáng)行斷電；
2.對(duì)壓下系統(tǒng)的要求
在調(diào)整上軋輥時(shí)，當(dāng)上軋輥與下軋輥距離相接觸行程還有10m/s時(shí)，發(fā)生連續(xù)性響鈴報(bào)警，且壓下電動(dòng)機(jī)強(qiáng)行斷電，停止工作?？捎眯谐涕_(kāi)關(guān)控制。
8 設(shè)備的環(huán)保、可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
8.1設(shè)備的環(huán)保
環(huán)境保護(hù)簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)保。環(huán)境保護(hù)（environmental protection）涉及的范圍廣、綜合性強(qiáng)，它涉及自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的許多領(lǐng)域，還有其獨(dú)特的研究對(duì)象。環(huán)境保護(hù)方式包括：采取行政、法律、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、民間自發(fā)環(huán)保組織等等，合理地利用自然資源，防止環(huán)境的污染和破壞，以求自然環(huán)境同人文環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境共同平衡可持續(xù)發(fā)展，擴(kuò)大有用資源的再生產(chǎn)，保證社會(huì)的發(fā)展。
機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是指機(jī)械在作業(yè)時(shí)保護(hù)環(huán)境的性能，該環(huán)境指操作人員的工作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)周?chē)沫h(huán)境。在軋制過(guò)程中，軋輥需要進(jìn)行冷卻，一般用水冷卻，但用水量較大大，因此需要將工業(yè)用水產(chǎn)生的污水進(jìn)行凈化處理，經(jīng)過(guò)凈化處理的水再進(jìn)行循環(huán)的使用。由于磨損、故障等原因降低了設(shè)備的使用壽命。因此對(duì)設(shè)備需要進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)、清掃設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的灰塵和油污，使設(shè)備表面光亮整潔滿(mǎn)足設(shè)備的環(huán)保要求。
機(jī)械設(shè)備環(huán)保性包括防治工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）、粉塵、放射性物質(zhì)以及產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)、惡臭和電磁微波輻射，交通運(yùn)輸活動(dòng)產(chǎn)生的有害氣體、液體、噪聲，海上船舶運(yùn)輸排出的污染物，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活使用的有毒有害化學(xué)品，城鎮(zhèn)生活排放的煙塵、污水和垃圾等造成的污染；其主要有以下幾種：
降噪：在軋機(jī)設(shè)