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论文方式解析-薄板轧机辊道
时间:2021-04-19 13:00:40

  在轧钢生产线中,运输辊道是一种非常重要的设备,而运输辊道中的工作辊道的作用更为重要,工作辊道放置于轧钢机工作辊前后,由一般6~9根辊子组成,属于输送辊道的一个细分类别,然而,在某些情况下,由于工作辊的重要性未得到充分认识,因此辊道的性能未得到真正反映,这会影响轧钢生产线的功能。因此,工作辊道的设计是本设计研究的重点。本文针对四辊Φ150/Φ650×750轧钢机工作辊道的辊子、底座结构及传动部分进行设计,采用的是单独驱动(法兰式安装),并对传动部分进行了详细的设计,由一个减速电机带动一根辊子,每根辊子独立的放置在机架上,各机架之间通过连接管连接为一个整体,希望本论文能对相关设备的设计提供一些参考。

  1绪论

  轧钢生产线中,输送辊道是用来运送原料板件的,加工好的板件运道轧钢机扎制,扎好的板件再运到其他工序进一步加工,这个过程都是通过辊道输送。辊道连接整个车间生产线,所以轧钢机生产产量受辊道直接影响,所以要提高轧钢机生产线的产量,就必须对辊道进行合理地设计。

  本课题是Φ150/Φ650×750四辊冷轧机的工作辊道设计,工作辊道能否正常运行对整个轧线的生产有着重要的意义,由于轧钢生产节奏紧奏、连续,任何一个环节都不能出现问题,否则,生产必将中断,势必影响产量,而对占轧线20%~40%[1]的辊道系统来说,其意义及作用也就显而易见。

  随着国际经济一体化步伐的加快,企业的地位和核心竞争力也必须提高。在市场经济条件下,经济效益是企业经营的中心,经营目标是利润的最大化,如果企业没有强大的核心竞争力也就无法实现目标和中心。

  如今的市场经济体制,市场存在激烈的竞争,企业作为平等的市场竞争主体,要生存与发展,就必须以市场为中心,以自身优势为依托,以获取利润为目的,这样才能成为真正的市场经营实体和竞争主体,才能实现企业的持续、快速发展。

  站在企业发展的角度来看,潜在的生产力是企业品牌,反映了公司的整体发展水平。根据该品牌的市场经济而言就像是名片,无形资产在录取的市场价格竞争的企业和运营商的商业信用的化身。公司需要致力于长远发展,变得更强,提高品牌意识,努力打造自己的品牌。对于现有的公司,房地产公司创造优质的服务,高水平的管理服务品牌,以拓展企业发展的空间;工程公司力争更多优质项目,逐步打造自己的品牌,开放优质项目,打开市场大门;其他专业企业需要结合自己的专业特色来打造专业品牌。可以说,品牌的大小是市场的大小。辊道性能不仅是辊子间距,辊道的速度,辊子的直径,更重要的是,辊子设计合理,如果工作辊道缺乏科学合理的设计,就会降产低轧钢机生产线的生产水平,更甚者,可能会发生严重的事故,因此设计高效可靠的工作辊道是目前非常重要的任务。创建品牌对企业来说并不容易。在过去的十年里,我们需要坚持不懈的去努力学习。我们需要关注质量,产品质量,服务质量和工程质量来创造品牌。

  由于本人设计经验有限,设计过程难免会有错误疏漏,恳请各位老师批评指正!

  2辊道基本类型与结构

  2.1辊道类型

  辊道是一种输送设备,专用于轧钢车间输送板料。在多数的轧钢长中,例如初轧机厂、型钢厂、热轧板厂等等,其主要的输送还是用输送辊道来完成,辊道的质量占到车间总重量的40%以上。

  辊道由很多种类型,按用途区分主要有下面几个:

  2.1.1工作轴路径

  主要工作路径和辅助工作路径,视位置而定。如图2.1。

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  图2.1工作辊道

  主要工作辊道紧挨轧机前后,给轧辊输入板料和输出轧好的成品轧件。离轧钢机工作辊最近的辊道为主要工作辊道,其中最近的几个辊子称为机架辊,一般安装在机架上输送的板料特别长,超过主要工作辊道的长度时,需要将工作辊道加长,加长的部分是协助工作路径,也称为延长滚动通道。轧制时,在活动状态中的工作路径,可在平均冲击载荷下更频繁地使用,这可能会使操作条件恶化。

  2.1 2进纸辊

  这些滚筒路径也称为进纸通道,由其它机器接管。由起重机或钢锤放在第一工匠前面的钢卷段,以及在桥梁或门式加护板锅炉前面接受板的卷段,工作强度很高,经常承受冲击载荷。

  2.1.3运输滚筒通道

  如图2.2所示的滚刀路径主要用于在滚刀加工过程中向锅炉、扎机键、调整机和I/O辊等设备运输。

  2.1.4掌握辊式通道

  如图2.3所示,生产线末端的集料辊通道装配是用于清洗、压力、冷却、捆绑或其他加工操作的最终产品或中间产品的集合。放置辊以便自动收集小型辊。2.1.5特殊用途辊道

  如图2.4所示,如炉内辊道、升降辊道、冷却辊道和检查辊道等。

  2.1.6其他类型辊道

  在其他类型辊道中有加热炉的炉内辊道、升降辊道和中间辊道等。

  图2.2运输辊道

  图2.3收集路径

  图2.4升降路径

  在触发器和切割装置之间是中间路径,用于搬运和运输铸件和运输工具。拖动毛坯时,中间滚动通道与拉伸速度同步,并可以更高的速度运输。盘式辊是指在切割过程中需要提起或平移多个辊以防止辊和切割边被切割的滚轴周围的滚轴。

  出坯辊道是切割区辊道之后至冷床之前的辊道,由若干辊子组成,快速将切割后的定火铸坯输送至横移区辊道。

  离开路径是指切割铣削路径到冷却床后,由多个角色组成的角色,可快速将切削过程引导至横向路径。

  接下来,将从接受坯件的进纸辊中移除横向管路,并将坯件样式传输到冷却熟料或其它区域,然后再将坯件传输到固定阀。

  为了顺利快捷地运输毛坯,有时可以在这一区域提起辊。滚动通道按驱动分为中心和单独的滚动通道。中心传动装置由一个带有一组传动装置的发动机驱动,既可以是逐个的减速发动机的链条,也可以是一个减速发动机的降落伞轴。每一个滚动刀路都会对引擎执行一个滚动操作。辊的结构简单、灵活且易于维护。根据胚料的断面尺寸计算滚子直径和滚子本体长度。横截面后的滚子距离取决于杆的长度。切割前边缘的速度与列车的速度相同,切割后铸件以20-30米/分钟的速度快速运输。[1]

  3辊道传动设计方案选择

  辊道的传动方式分集体传动、单独传动和不传动而空转的三种。前两种应用较广,尤其是单独传动方式发展较快。而不传动的空转辊道应用较少,如重力辊道,或在长轧件的运输辊道辊子中间间隔放置空转辊子,仅起支承作用。

  3.1共同传输辊道

  3.1共同传输辊道

  在极其繁重的工作负压下,采用共同传输。通常运送短而厚的手洗,滚筒的重量集中在少数几个滚筒上,用来输送又短又粗的组件。如图3.1[2]所示,多辊应同时通过一台或多台电机、制动器和较长的变速器驱动,滚动通道长度通常不得超过6米。工件始终由发动机驱动,以利用发动机的性能,降低电气设备的容量。当较大的负荷集中在单个作用上时,自动扶梯可以通过性能较高的发动机和较大的系统存储力矩正常工作。这适用于大型开口厚度的辊压、轨道梁、密封件和其他辊的工作轴,以及加热炉前后的进料辊和输送辊通道的进料辊。

  通常辊子是由装有伞齿轮的多支点传动轴传动,仅当辊距很小时才设置中间介轮传动。为了减轻冲击负荷的影响,伞齿轮的多支点传动轴通常装配有弹簧滚柱轴承,如图3.2[2],伞齿轮松套在传动轴上,用楔形键固定。这种连接方法的缺点是不易拆卸,伞齿轮偏心大,啮合性不好。目前较先进的连接结构为无键连接结构,如图3.3[2],已经广泛克服了相互连接的结构中的缺陷,这些结构简单、易于处理、不削弱轴和承受某些冲击的能力。

  一般来说,作用是由多极齿轮驱动的,具有仅在短距离内设定的屏蔽轮。为了减少撞击的冲击力,齿轮传动核心通常配备弹簧轴承,如图3.2[2]所示,将夹紧心轴钳固定在驱动轴上,用楔状轴固定。此连通的缺点在于拆分起来很困难,车轮很突出,齿轮咬合很差。当前高级连通结构是无空隙连接结构,如图3.3[2]所示,克服了上述键连接结构的缺点。该结构易于编辑,不会削弱波形强度,因此经常使用。

  所谓无键连接就是具有一定的过盈量得静配合连接,靠配合面间的摩擦力传递扭矩。无键连接结构的装配方法有三种:压配法、热装法和注油压配法。经常装卸时,前两种装卸困难,容易损伤零件配合面,降低传动能力,故多采用后一种方法。另外较长的伞齿轮传动轴随着温度的变化其长度伸缩量将很大,影响齿轮的正常啮合,所以传动轴不宜过长。

  图3.1 1150初轧机受料辊道

  图3.2集体传动辊道辊子剖面图

  滑块载荷较高时,采集通道的伞状轮会发生断裂,因此驱动可以通过圆柱齿轮的进给角进行。图3.4[2]为一板坯初轧机受料辊道的结构型式,除采用圆柱齿轮传动外,在中间传动轴上装有摩擦离合器1,使辊子在超负荷时摩擦片打滑,避免断齿和电动机超载跳闸事故。这种结构型式的缺点在于齿轮直接装在辊子上,受冲击时齿轮箱内辊子轴承座的禁固螺栓易被拉断,维修困难,换辊时需要打开齿轮箱,很不方便。

  图3.3伞齿轮与轴无键连接结构简图

  图3.4 1150初轧机受料路径的格局形态

  支架和传动装置必须坚固耐用,足以确保运动轴和齿轮之间的适当结合。转轴和轮毂箱在铸造和焊接结构之间分配。由于中国金属板材生产的发展和焊接技术的改进,焊接结构在技术上和经济上都是有效的,并且广泛使用。当路面长时,支架可以安装在沿途的复合材料上。支架的长度通常不到3.5至4米。此外,轴承和齿轮使用的是油。

  3.2单独驱动作用

  具有以下特性的单独驱动路径:

  (1)扭矩小,开始和停止简单。

  (2)轮可以很快更换,且生产不会耽误。

  (3)近似高度易于调整。

  (4)简单、重量轻、易于处理。

  (5)简单标准化;滚子、支撑、制动器、联轴器和电动机均已标准化。生产专业化。

  虽然分离的传输路径最适合用来运输长度较长的滚轴部件,其重量分布在许多棒上,但它对共同发动机充分利用电力的优势已不复存在。单独传动辊道的优点完全胜过因其电力传动部分造价高的缺点,所以是有发展前途的方案,一般约占全车间辊道数量的60%以上,随着生产的发展所占比重将逐渐增长。[1]

  除了通常使用的运送通道外,辊附近的前后工作辊通常都很繁忙,需要定期进行改造和维护,以便它们也能单独移动。此外,为了使最初的风扇靠近滚轴并将其放在机架的开口处,这些风扇被称为机架的边缘。如果所需距离非常小,例如打开钣金辊的工作台时,第一个辊必须使用通用传动装置,传动装置和轴承配置必须位于机架之间。为了避免由于意外的搬运而损坏机壳,在变压器油下设置了圆盘或螺旋推进器等障碍物。

  单滚轮电机安装有三种类型:传统样式、法兰和中空轮,均固定在地板脚上。

  综合以上所述,根据任务书要求,所设计的轧钢机为薄板轧机,且板件长度未给定,故应按长薄板设计,宜选用单独驱动(法兰式安装)方案。

  4辊子参数确定

  4.1辊子直径

  为减少辊子重量及飞轮矩,希望辊道的辊径尽可能的小。但是受到强度的限制,和在轧件横向移动的情况下,受轴承及传动机构外形尺寸的限制,又要求有较大的辊径。所以在确定辊子直径时,要综合考虑各种因素。一般中小型轧钢车间采用的辊子直径如图4.1[1]所示,由任务书所给参数可知,轧件厚度为3.5mm,成品厚度0.2mm,属于薄板轧机范畴,故初步确定辊径300mm。

  图4.1多样轧辊策略的辊径

  4.2辊身长度

  滚动体的长度通常由滚动通道的使用决定。滚动体的长度通常与滚动体的长度相对应,有时可能稍长一些。方便设置推床导板,由任务书知轧辊辊身长度为750mm

  故L=800mm

  4.3辊距

  辊距为相邻两个辊子中心线之间的距离,可得:

  式中:t-最大允许辊距

  h-轧件厚度=3.5mm

  r-钢的密度=7.8g∕cm3

  g-重力加速度=9.8m∕s2

  δS―相应温度下轧件的屈服极限

  其中,δS要通过实验求得,我们没有条件做这个实验。所以只能初估一个值。在薄板轧机上,辊道辊距一般取0.5~0.7米[2]。再考虑轧钢机机架的位置,初估t=0.6米,等到电机、减速机确定后,其值便可最后确定。

  4.4滚筒转速

  滚动通道的速度通常由滚动通道的使用决定。通道的工作速度通常由拖移的切割块的速度决定。当运输薄壁工件时,,则路面的速度比轧辊的速度快5%至10%。以免引起扎件折皱[1]。由任务书可知轧制速度为1m/s,故取辊道速度v=1.05m/s。

  5辊道的总体设计

  5.1电动机的选择

  电动机的选择这取决于启动纵向轴所需的发动机数量,因此必须首先确定纵向轴旋转的力度。旋转力的计算方法取决于引擎运行的方式,分长期工作制和启动工作制两种[3],由于工作辊道采用的是启动工作制,故按启动工作制计算辊道的驱动力矩

  按启动工作制计算辊道的驱动力矩

  M=Mj+Md(5-1)

  (1)计算静力矩Mj

  Mj=(Q+CG1)μ+Qf(5-2)

  Q—作用在一个辊子上的重量,因此轧件段面积>2000mm,且长度>4t,故Q=0.3G,Q=0.3×151.662=45.5kg

  G1—一个辊子的重量

  因此辊子为空心辊,形状不规则,实际重量难以计算,因此折算直径为280mm,长为700mm的圆柱体。

  则G1=

  =

  =685.78㎏

  C——由一台电动机所驱动的辊子数目;C=1

  μ——辊子轴承中摩擦系数,对于辊子轴承μ=0.005

  d———辊子轴颈的直径。因轴承未确定,所以d为未知数

  f——轧件在辊子上的摩擦系数,f=0.002

  从上式可以看出,旋转所需的旋转平面的旋转平面设计,是根据端部轴承的摩擦损失以及由于旋转滚珠而造成的摩擦损失计算的。因轴承未定,所以轴承中的摩擦损耗不能确定,但考虑这一损耗远小于轧件在辊子上移动所产生的摩擦损耗,故暂时可忽略不计。以后轴承确定后,再考虑代人验算。

  (2)计算动力矩Md

  Md=(5-3)

  式中GD12——一个辊子的飞轮力矩

  ∑——辊子的角加速度,如果以轧件的加速度a表示则,将其式代入式(10-22)得式(5-4)

  Md=(5-4)

  将(5-3)(5-4)及式合并得到式(5-5):

  Md=(5-5)

  上式中的加速度a是受到一定限制的。如果加速度太大,使轧件的惯性力大于辊子与轧件间的滑动摩擦力F时则轧件在启动时,只在辊子上打滑而不能够运动。

  因此,最大加速度amax应由下式确定

  F≥T或Qμ1≥

  则a≤μ2g

  当μ1=0.15~0.3时,则amax=1.5~3 m∕s,如果以max=μ1g代入式(5-5)。则动力矩为

  Md=

  =

  =43.8kg=429.3N·m

  ∴M=Mj+Md

  =0.09+429.3

  =429.4N·m

  选电动机:对于启动工作制的辊道,在初选电动机时,可由P264式(10——28)求得M和短辊子的转速,按P265式

  N=

  式中n——辊子的转速(r∕min),可由下式得

  n=

  =

  =50.13r∕min

  所以,电动机的功率:

  N=

  =

  =2.21KW

  (4)查资料得:选用DRE80M4BE1电机制动,电机无故障。电机可使用以下性能参数见表5-1[4]:

  电机功率(kw)电机机座号d A H机座号K/kg

  11.5 137m 90 450 70 160

  表5-1电机参数表

  (5)结构如下图5-1:

  图5-1电机结构图

  (6)辊轮的转

  总传动比i=n/n=2900/942=3.07

  运动是理性和紧凑的。

  5.2择选离合器

  5.2.1离合器类别

  (1)安全离合器:结构中有扣环仅承受有限载荷的活动螺纹联接等。当事实负载超过先前设定的负载时,扣环会变更,并且运动和动力学转移会被切断,以保护机器的其馀部分不受损坏。这是一个安全功能。启动安全离合器:除保障过载外,该功能还用于将电机的起动转换为近似起动。

  (2)刚性离合器:刚性离合器无法补偿两条轴线的相对偏移或提高减振器性能;但结构简单又便宜。仅当载荷均匀且速度稳定且两条轴的相对偏移相对较小时,刚性连杆才是可选的[4]。

  (3)挠性离合器:根据模型平衡两条轴的相对偏移的能力。

  (4)无柔性部件的柔性离合器:承载能力高,但当速度或速度不稳定或正常或可逆时,无冲击阻尼速度与冲击噪声。适用于低速、高速和匀速。

  (5)非金属元件的柔性联轴器,冲击阻尼速度好,转速不均匀;由于非金属(橡胶、尼龙等)强度低。)制造的零部件寿命短、承载能力低、温度高、温度低,这些零部件非常适合高速、轻便和温度高的环境。

  金属弹性组件的改性负荷机:除了更好的减震性能之外,吸收能力更高,适合在速度和负荷以及高温或低温方面发生重大变化。

  5.2.2范本离合器简介

  图5-2凸轮离合器

  (1)凸轮轴

  特性:一个简单、低成本的体系结构能够传输更大的旋转力。两个轴的相对位移都是不允许的。

  使用:在无冲击的低旋转速度情况下,轴是静止的,在较为中性的情况下更广泛地使用,如图5-2。

  (2)滑动离合器

  图5-3滑块联轴器

  在图5-3中,离合器装置1处的凹槽、离合器3处的凹槽和中间滑块处的凸轮→移动缓冲→平衡两轴位移的条件:无缓和,挪动耦合要增润滑→采用低旋转驱动。

  图5-4弹力离合器

  (3)弹力离合器

  图5-4,特征:点击吸出设备,补偿较大的轴向位移,微小径向位移和角度位移。运用:方向变更很大,并且启用常用的高速定线。

  5.2.3离合器的功效

  离合器是在不同机构中连接两条轴(主轴和滑块轴)以共同传输转矩的通用机械零部件。对于高承载力的驱动,一些联轴器在缓冲、阻尼和提高轴的动态性能方面也起着作用。离合器由两部分组成,分别连接到活动轴和从动轴。一般驱动程序通常用于连接到工作线程。这是机械产品系列驱动中最常用的连接器组合。二十世纪末以来,内外离合器产品发展迅速,选择符合机器要求的离合器设备对大多数设计师来说是一项艰巨的任务。通常使用的轴包括膜轴、鼓线轴、多方向轴、安全系统轴、弹性系统轴和蛇纹系统轴。

  5.2.4刚性离合器优势

  (1)重量轻、惯性极低、灵敏度高;

  (2)省却养护,超耐油腐蚀;

  (3)偏心不能容忍,轴须最大度暴露;

  (4)任择铝锭或者不锈钢制成;

  (5)稳固方法固定,上部丝固定

  鉴于上述固态轴的设计优点和要求,将选择平板机轴来检查机械设计手册的表13-2,型号为YLD13,具体参数如下表5-2:[3]

  公称扭矩(n.m)许用转速轴孔直径d/㎜轴孔长度/㎜D/㎜D/㎜螺栓L/㎜

  2500 2600 90 172 220 185 M10 349

  表5-2 YLD13平键套筒联轴器参数表

  5.3键的选择与校核

  5.3.1键的选择

  每个辊道所承担的扭矩不大,因此就选用圆头普通平键,根据要求,具体的参数如下表5-3[3]:

  轴键键槽

  公称直接d键尺寸b×h基本尺寸b极限偏差深度半径r

  正常连接轴t毂t

  轴N9毂JS9公称尺寸公称尺寸最小最大

  85~95 25×14 25 0

  -0.052 9.0 5.4 0.4 0.60

  表5-3键的参数表

  选用圆头普通平键A型GB1096-79,基本尺寸参数:b=25mm,h=14mm,L=100mm,t1=9mm,平键材料按标准规定采用抗拉强度极限的钢,常选用45钢[5]。

  5.3.2键的强度校核

  (2)平键联接的强度校核

  标准按键连结,以键、轴和固定框架中最弱的工作表面的断裂或磨损作为基本失效形态。因此,对于采用常见的材料组合和按标准选用平键联接,通常只需校核挤压强度(对静联接)或压强度(对动联接)[6]

  设载荷沿键长均匀分布,则挤压强度条件为:

  (5-5)

  在图片中:—输送力矩

  —轴直径

  —密钥与钢圈的接触高度,

  —密钥的操作长度对型键

  —较弱材料的许用挤压应力,查表得=100~120N∕mm2。[7]

  取,由式5-5得:

  =

  =

  <经校核,挤压力度圆满。

  5.4有关辊轮的设想

  轧辊是钢输送的必要条件,构成了轧辊通道,非常重要。

  5.4.1辊轮的结构类型

  1.辊身形状

  ①圆柱滚子轴承

  广谱适用于钢铁厂,包括钢板和型钢的车间。

  ②花滚子轴承

  花滚子轴承主要用于中板车间和工作辊前后,或在三辊Lauter式前后平移工作台辊的附近的几个辊,其中圆盘在相邻的两个滑块处相互穿透。环形滚子的主要特性是允许毛坯平滑对角线或水平对角线的较平运输板。型辊可减少辊与工件接触的距离和区域。它既用作工作通道又用作冷却通道,也用于钢板锅炉。[7]。

  ③锥子轴承

  中板轧机采用前后工作辊的结构来旋转板的镶件。但是,圆锥滚子边两侧都需要长轴传动,可与左右滑块一起操作,从而导致构造繁复且修理麻烦。

  目前多数中板轧机前后工作辊道或摆动台面辊道已多用平辊代替锥辊,而角轧是靠操作附设其两侧的拨钢机来实现的。

  滚动铣床的进纸辊通道和滚锥进纸辊通常配有锥形法兰辊,例如。当钣金2进入圆锥滚子通道1时,进气口梁3使用提升装置向上移动,并将工件送入冷床或进气孔。

  ④两锥形轴承

  在钢铁厂,管料的输送用这轧辊通道。

  2.辊子构造

  辊子结构取决于通道的工作条件。有实心和空心两种,有三种制造方法:铸造、锻造和焊接。

  ①实心铸造辊

  虽然成本很高,但可能与高载荷或冲击载荷相关联。大型角色,例如重型轧辊工作辊的第一个辊、大型坯工作辊和进纸器重量、钢坯通道和重型切割机前后通道均为环形导向辊。中小型轧辊车间所需的工作较少,大型辊通常被壁厚40~50mm的中空辊所取代。

  ②厚钢管或铸铁空心辊

  通常用于中型和轻型轧机。例如工作辊、引道、摆动盘等空心辊轴端可能变形;它也可以是铸铁,例如轴端和滚子体处的铸铁,然后焊接。对于铸钢辊,在下料时应注意壁厚均匀,否则,由于运转中的辊不平衡,惯性力较大,导致滚子轴承、锥齿轮磨损较高,电机功率损失增大[8]。

  ③钢板缝空心辊

  对于车间中负载轻的中小型辊,还可以根据制造条件使用图中所示的钢板焊接空心辊。两个轴端由钢45制成,辊由A3钢制成。铸造合金钢通道是一种由焊接和装配组成的辊型辊,用于平板的运输。轮子体积小、重量轻、磨损小,寿命长。

  ④铸铁辊子

  通常是在轻量级边缘使用,例如承重边缘、运输边缘等。由于铸铁板不能轻而易举地划过表面,因此出口边缘特别适合用作最终的墙面。钢缆的运输轴是公共轴和短轴。由于温度波动可能会改变承重边缘的长度,因此承重边缘只能连接到一个开关改造过的部分。

  空心圆柱形的性能优于钢管,但价格昂贵;一般来说,很难清洗钢制钢板,也很难平衡装配好的内孔;铸铁的浇铸良好,但强度较低,在边缘挤压的多余重量必须是合适的、大的、可收缩的、小的和不固定的;钢制钢板的焊接由于体积小、焊接方便,很难绕圈。

  空心框架旋转率低,在反复翻转时特别适用,并配有操作系统的边缘。

  对于线性加速度的外部环境,最好在处理后进行静态平衡试验。

  根据任务书中的技术测量结果,由于滚圆直径大,车轮路径较少,传输速度也较低。所以选用空心辊子,辊身材料选用直径φ280,壁厚30㎜的结构用热轧无缝钢管。两端轴端用45号钢[10]。

  辊轮的结构如下图5-5:

  图5-5辊子结构

  5.4.2辊子两端轴的设计校核

  1.材料的选择

  轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求。轴的常用材料是碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较差,并能通过热处理,改善其综合机械性能,故广泛采用。一般的轴多用含碳量为0.25%-5%的优质碳素钢制造[11],其中45钢为常用。

  因而轴的材料选用45钢,热处理,调质。

  2.估算轴的基本直径

  选用45钢,热处理方式为调质处理,查表[9]得:

  取,得:

  若要使选取的直径与接合的孔直径相符,还必须选取适当的接合。质量数据[10]必须用一个直径为95毫米的钢离合器连接轴,使轴颈直径适合85毫米的长度,轴颈。

  3.有关轴的格局设想

  (1)设置分段直径,见表5-4:

  定位轴颈毫米备注

  装离合器轴段对应于离合器设备的内孔,因此取出95毫米

  定位轴承段放置端盖处,故取95mm

  轴承段选用圆锥滚子轴承,其孔径为95mm

  自由锻轴承的左端轴向定位

  表5-4各轴段D值

  (2)决定段落长度,见表4-2:

  定位丈量轴段/毫米备注

  装离合器轴段

  与联轴器配合

  定位轴承段考虑轴上零件安装的

  轴承段选用的轴承宽为69mm

  自由锻结构决定

  表4-2丈量各轴段值

  4轴向固定轴上的零件

  离合器的转向连接到键连接,该键连接在《机构设计指南》中查询平键尺寸。,长为80mm,联轴器与轴的配合代号为H7/k6。

  5.轴的强度校核

  轴的力学模型如下图5-6:

  根据轴的受力情况,此轴主要受扭矩作用。[6]

  (1)求出轴传递的扭矩:

  图5-6轴的力学分析

  图5-7轴的载荷分布

  轴的载荷分析如图5-7求轴上的作用力:

  水平方向受力分析得:

  计算得:,。

  水平面的最大弯矩=

  垂直面受力分析得:

  计算得:,。

  垂直面的最大弯矩=

  总弯矩为M:

  垂直面的最大弯矩=

  总弯矩为M:

  进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩额地方,可以看出轴的中心截面C两端受扭矩最大,为危险截面[12],应对它进行扭应力强度较核:

  垂直面的最大弯矩=

  总弯矩为M:

  进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩额地方,可以看到轴的第二个楔体在凹槽c的中心处,即与链轮相关联,扭曲最大,并且应被视为具有更大扭转应力的危险截面:

  ;

  查表[9]得:

  已知:d=95mm、b=16mm、t=6mm。

  计算得:

  查资料[9]可知轴调质处理得:

  这可以识别所需的强度,并且设计是有意义的。

  5.5选择和核查轴承

  5.5.1概览

  轴承是各种机械旋转轴或移动零件的支撑,并且还是通过滚动元件的滚动而相对于主体旋转的支撑构件。与滑动轴承相比,滚动轴承具有许多优点。因此,转筒轴承已成为现代机械支助的主要类型,它已被广泛使用,并在轴承方面发挥了主导作用。

  5.5.2轴承的构造及工作原理

  滚动轴承通常由四个主要部分组成:外圈,内圈,滚动元件和保持架。某些结构没有由三个或两个部分组成的内部或外部循环或套圈[13]。

  套环又叫座环,分为内部和外部环,在这些环中,轴承是紧环,而另一环是动态环。钢球环的外表面和外圈的内圆表面具有作为导轮的滚道(槽),限制滚动体侧的运动,并且还增加滚动体的接触表面。滚动元件和环,减少接触应力。

  滚动元件是确保轴承内圈之间的滚动摩擦的部件,其形状尺寸和数量直接影响滚动轴承的承载能力和性能。

  保持架的作用是防止相邻的滚动元件直接接触并确保轴承的柔性旋转。各种结构的轴承用于容纳各种结构类型和材料的保持架。

  轴承根据其承受的载荷方向和滚动体的类型分为十种类型[3]:

  (1)单列向心球轴承(深沟球轴承);

  (2)向心球面球轴承(调心球轴承);

  (3)向心短圆柱滚子轴承;

  (4)向心球面滚子轴承;

  (5)向心长圆柱滚子轴承和滚针轴承;

  (6)向心螺旋滚子轴承;

  (7)向心推力球轴承(角接触球轴承);

  (8)圆锥滚子轴承;

  (9)推力球轴承;

  (10)推力滚子轴承。

  轴承公差等级代号用拉丁字母B、C、D、E、(EX)、G表示,依次由高到低表示公差等级。G级在轴承代号中一般可省略,但有表示轴承游隙组代号时,不得省略。

  5.5.3滚动轴承的检验

  对滚动轴承成品检验的依据是现行的国家标准:JB3371-83《滚动轴承及其商品零件检验规则》;GB307.3-96《滚动轴承一般技术条件》;GB308.-89《滚动轴承钢球》;GB307.1-94《滚动轴承公差》;SN/T0234-93《出口滚动轴承检验规程》。

  1.滚动轴承的抽样检验项目分为关键检验项目、主要检验项目和次要检验项目三种。

  (1)关键检验项目:①裂纹②错材料③错型号

  (2)主要检验项目见表[8]

  轴承主要检验项目

  序号主要检验项目检验方法标准号

  1内孔直径偏差及变动量

  (△dmp,△dzmp,△DS,△dp,Vdzp,Vdmp,△dimp,-△dmp)GB307.1

  ZBJ11008

  GB7812

  2外径偏差及变动量

  3径向游隙(Gr)GB4604,JB3557,ZQ45

  4成套轴承内圈的径向跳动(Kia)GB307.1

  GB7812

  ZBJ11008

  ZQ16

  ZQ72

  5成套轴承外圈的径向跳动(Kea)

  6内圈基准端面对内径的跳动(Sd)

  7外径表面母线对基准端面的倾斜度变动量(SD)

  8成套轴承内圈端面对滚道的跳动(Sia),滚道对底面厚度的变动量(Si)

  9成套轴承外圈端面对滚道的跳动(Sea),滚道对底面厚度的变动(Se)

  10圆锥滚子轴承宽度偏差(△TS,△tiS,△TZS)

  11振动GB307.3ZQ25ZQ2

  表5-4轴承主要检验项目

  5.5.4轴承的选择校核

  由于电机侧辊子在转动过程中既受到轴向力又受到径向力,所以电机侧选用圆锥滚子轴承,查机械零件设计手册可知轴承31319的基本额定动载荷C=55.5KN,基本额定静载荷C=44.5KN,另一侧主要受径向力,所以选择深沟球轴承。轴承滚珠放在轴的两端,其径向能力为F=105100N,转轴能力为530N。轴向直径为280毫米,根据2 pirn=60 v,板的工作速度为1.055m/s。

  求得辊子转速n为50.13r/min,运转中受到中等冲击.轴承预期寿命L=15000h.[3]

  (1)求两轴承受到的径向载荷F和F

  将轴系部件受到的空间力系分解,如下图5-8:

  图5-8力系分解图

  由力分析可知:

  F=F-F=105100-52524.35=52575.65N

  (2)计算出的两个轴承的轴向力F和F

  通过检查设备计划手册,7310AC滚珠轴承,导出轴的衰减F=0.68 f,测算如下。

  F=0.68F=0.68×52524.35=35716.56N

  F=0.68F=0.68×52575.65=35751.44N

  F+F=35751.44+530=36281.44N

  因为F+F>F

  所以轴承1“压紧”,轴承2“放松”。

  根据F=F+F=35751.44+530=36281.44N

  F=F=35751.44N

  (3)求轴承的当量动载荷P和P

  >e=0.68

  <e=0.68

  查机械设计手册的径向和轴向负载系数为

  轴承座1 X=41%Y=87%

  轴承座2 X=100%Y=0

  因轴承运转中有中等冲击,查机械设计手册,Y=28%,f是1.2与1.0之和,假设f等于1.1。

  则

  (4)检查轴承存活期

  由于P小于P,如果我们计算一下P1的压力,球轴承等于3。

  =78112.L小于2h

  所以选定的轴承符合存活期要求。

  5.6插槽设计

  5.6.1生产技艺挑选

  1.有关焊缝和锻造差异[14]

  (1)焊接时可变形。

  (2)很难设计流程图。

  (3)焊接的内部压力很大。

  (4)焊接作业影响备件的外观和可靠性。

  故综合以上所述及设计要求,应选择铸造加工。

  5.6.2底座的结构尺寸设计

  为方便辊道的拆卸安装,故将底座设计成分段结构,各辊装配在各自底座上,因辊道受中等冲击载荷,故其各段架子间应采用螺栓连接使之成一整体结构,以增加架子的刚性。

  根据技术指标辊轮上表面的标高为1721㎜,辊轮间距为600㎜,架子上方通孔根据轴承尺寸设计,且孔内设计凸台以便轴承的轴向定位,每根辊轮单独安装在一个底座上,每个底座再以连接管连接。

  查资料可知:为了保证架子有足够的刚性并便于加工制造,对中小型轧钢车间所有辊道架子,除正对加热炉辊道架子由于承受一定的冲击载荷除铸造元件外,板焊接的结构样式可用于各种辊槽。对于运输路径的厚度:其上下两块钢板为50毫米,腹板也为50毫米[15]。实践证明,这种辊道架子有足够的刚性,能保证传动轴正常运转。

  综合以上要求可以确定底座的总体尺寸,结构简图如图5-9所示:

  图5-9架体结构简图

  6辊道的安装与维护

  6.1辊道的安装

  1.在生产车间进行安装调试。

  2.部件的每一部分都符合设计要求。

  3.轴承必须密封,并需要给与顺滑。

  4.机械封条在安装时应保持清洁,以防止任何杂质通过清除封条、封条和机械封条本身进入封条。

  6.2辊道的保养

  1.辊轮的轴承,要定时润滑。

  2.辊子表面经常进行防锈保护。

  3.按润滑图表加油和换油。

  4.检查各部件运转时有无异常的声音。