Φ350轧钢机辊系设计

毕业设计任务书设计题目：Φ350轧钢机辊系设计目录摘要 (4)1绪论 (5)1．1轧钢机的发展状况 (5)1．2轧钢机的分类 (5)1．3轧钢机的组成及结构 (5)2 传动方案的选定 (6)3 参数计算 (7)3．1轧制压力和轧制力矩 (7)3.1.1轧制平均单位压力 (7)3.1.2轧制传动力矩 (9)3.1.3电动机力矩计算 (9)3.1.4电动机的功率计算和电动机的选择 (10)3.2 轧辊 (11)3.2．1轧辊的结构 (11)3．2．2 轧辊的系列尺寸 (11)3．2．3接轴及其系列尺寸 (12)3．2．4 轧辊校核 (12)3．2．5 轧辊轴承及寿命计算万向接轴的选择 (13)3．2．6 轴承的安装与润滑 (14)3．2．7 万向接轴的选择 (16)3.3 减速器 (17)3.3.1主减速器的齿轮设计及强度校核（高速级） (17)3.3.2 齿轮轴的设计 (20)3.4 齿轮机座 (21)3.4.1 齿轮机座的基本参数 (21)3.4.2分配齿轮的设计及强度校核 (21)4 辊系设计计算安装要点及维护要点 (24)5 结论 (26)6 设计心得 (26)参考文献 (27)摘要设计的为φ350mm轧机滚系，轧辊的直径为φ350mm。

轧钢机主要用来轧制小型线材，采用二辊式工作机座。

轧钢机的主要设备是有一个主机列组成的。

轧钢机的主机列石油原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。

采用的配置方式为电动机——减速机——齿轮机座——轧机。

本次设计的设计主要包括：轧制压力和轧制力矩的计算及电动机的选取，轧辊的设计及校核，主减速器的设计，轴系部件的设计，齿轮机座的设计，其中包括对减速器的润滑和密封等设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。

本次设计重点是轧辊的设计和各齿轮的设计，以及电动机驱动功率的计算。

本次设计的小型轧钢机结构简单、主要用来进行精轧型钢。

关键词： 350轧辊；辊系设计1绪论1.1轧钢机的发展状况轧钢就是用轧钢机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。

轧机主要是有几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。

在结晶温度以上的轧制称为热轧;在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。

我们常见的钢轨、圆钢、方钢、槽钢、T形钢、汽车板、桥梁钢、螺纹钢、钢筋以及火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的、我国大型钢厂从70年代已用先进的连轧轧机，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。

1996年我国粗钢产量突破1亿吨，成为世界上第一产钢大国，2003年突破2亿吨，2005年突破3亿吨，并连续10年保持世界第一。

2006年我国钢产量突破4亿吨。

我国钢铁业的迅猛发展，为我国国民经济高速发展奠定了基础。

目前我国钢铁工花艺装配水平虽然有了长足的发展，距居世界先进水平差距还很大。

其中轧钢机械设计制造不但走不出国门，而且还主要是靠进口。

日本花16亿美元引进先进冶金装备及技术，建成年产1.6亿吨的现代化钢铁企业，然后通过消化吸收和再创新，又大量向世界各国输出技术，成为世界钢铁生产第一强国。

我国前后花200亿美元引进冶金设备和技术。

我国要从钢铁生产大国变成钢铁生产强国，必须依靠技术进步，加强自主创新。

特别是要尽快提高我国轧钢机械的设计水平，这是非常重要的。

1．2轧钢机分类轧钢机按用途可分为：开坯轧机，型钢轧机，板带轧机、钢管轧机、特种轧机等。

轧钢机按构造（轧辊在机座中的布置形式）可分为：（1）具有水轧辊平的轧机：（2）具有立式轧辊的轧机；（3）具有水平和立式轧辊的轧机具有倾斜布置轧辊的轧机；（4）其他布置轧辊的轧机1．3轧钢机的组成及结构轧钢机主要包括：主电机、传动机构和工作机座等部分。

主电机是为轧辊旋转提供动力的设备。

传动机构通常是有减速机、齿轮座、连接轴、和联轴器等部件组成的。

工作机座是主机的主要组成部分。

包括：（1）机架，在窗口内安装轴承；（2）轧辊，轧件在其间被轧制（压缩延伸）；（3）轧辊轴承，用以轧辊的支撑和定位；（4）轧辊调整装置及上棍平衡装置，前者用来调整轧辊间的距离，后者用来校车上轴承座与压下系统间的间隙；（5）导位装置，用来使轧件按照规定的位置、方向和状态准确地进出孔型；（6）轨座（也称地脚板），机架安装在轨座上，轨座固定在基础上。

不同类型的轧机，工作机座组成部分大体一致。

2传动方案的制定传动方案A：轧辊由电动机单独驱动。

这种型式的传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机，如初轧机、板坯轧机、厚板轧机等。

在这种可逆式轧钢机上，轧辊经常启动、制动和反转，要求传动系统有较小的飞轮力矩。

轧辊由电动机单独驱动，可使传动系统的飞轮力矩大为减小。

传动方案B：轧辊通过电动机和齿轮座驱动。

这种型式的传动装置在可逆式和不可逆式轧钢机上都有应用。

对某些可逆式轧钢机，如受结构限制能采用轧辊由电动机单独驱动时，就采用这种型式的传动，如1000mm以下的初轧机等。

在不可逆式的轧钢机上，如果轧钢转速大于70-75r/min,采用低速电动机的投资费用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不打时，也采用这种型式的传动装置，如带钢轧机的粗轧机座等。

传动方案C：轧辊通过电动机、减速机和齿轮座驱动。

这种型式的传动装置一般用于不可逆式轧钢机，如二辊钢坯，型钢轧机，四辊板带轧机等，也可用于速度较低的四辊可逆式轧钢机等。

综合考虑这三个方案，C方案较合适Φ350轧钢机的传动系统3参数计算3.1轧制压力和轧制力矩3.1.1轧制平均单位压力的计算大量的实验资料证实，开坯（包括初轧）、型钢、线材轧机、的轧制压力，采用S.爱克隆德公式计算与实测结果比较接近。

爱克隆德公式 的使用范围：轧制温度高于（或等于）800摄氏度，轧件材质为碳钢（其化学成分含锰量不超过1%及含铬量不超过2~3%）,轧制速度不大于20米/秒。

()()u k m P m η++=1式中 m —考虑外摩擦对单位压力的影响系数；K —金属在静压缩时的变形阻力，Mpa ；η—金属的粘性系数，Mpa ·su —变形速度，1-S① m =101010)(2.1)(6.1h h h h h h R +-⨯--μ =72102.11017555.06.1⨯-⨯⨯⨯ =0.3446其中：μ—摩擦系数，钢轧辊 μ=1.05-0.0005t,t 为轧制温度，℃R —轧辊半径，mm ；10,h h —轧制前后轧件的高度，mm 。

②u 值：u 为变形速度，其计算公式为： u=10102h h R h h V r-- =721751021982⨯⨯ =14.5724 S 1-其中： Vr 为轧辊圆周速度，（n=80-140rpm ，取n=120rpm ）s m Dnr v r 198.210006012035014.3100060min 120=⨯⨯⨯=⨯==π ③η值：-----金属的粘性系数MPa*s;其计算公式为：η=0.01(137-0.098×t )cη=0.01（137-0.098t ）⨯c=0.01×(137-0.98×1.0)=0.39其中：t 为轧制温度其值为1000摄氏度c 为考虑轧制速度对因他的影响系数，其值如下表∵v ＜6 m ／s∴c=1c —考虑轧制速度对η的影响系数④k 值：k 为金属在静压缩时的变形阻力，MPa ;根据变形速度u 查Q235变形阻力曲线查得（轧制温度为1000摄氏度）变形阻力： MPa 11730=σ变形程度： 2439.041100==∆=h h ε 修正系数： 98317..0=εk变形阻力： Mpa Mpa k k 66.11498.011730=⨯=⋅=εσ⑤()()()()MPau k m P m 812.16157.1439.066.1143446.011=⨯++=++=η⑥ 轧制总压力计算：P=Pm*F变形区长度： 833.4110175=⨯=∆=h R l mm 轧制接触面积:mm l b b F 3.4183833.412100100210=⨯+=⋅-=式中 1,0b b —轧制前后轧件的宽度；R 、h ∆—轧辊半径与绝对压下量。

取断面 b 0=b 1=100轧制总压力： P=P ⋅m F=161.812x4183.3=676908.13≈0.6769 MN式中F —轧件与轧辊的接触面积m P —轧制平均单位压力3.1.2 轧辊传动力矩的计算咬入角：cos α=1-973.0375101=-=∆D h 则α=13.26°查表得：力臂系数5.0=ψ∴β=ψα=13.26×0.5=6.63°式中D —轧辊直径，mmα—咬入角, °β—过轧制压力作用点与轧辊中心连线的夹角。

简单轧制在简单轧制情况下，驱动一个轧辊的力矩为轧制力矩和轧辊轴承处摩擦力矩之和。

m N 27353.558Sin6.63 10175100.67692Sin 2M -36⋅=︒⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=βP m N P M p ⋅=⨯⨯⨯==-1218108.1106769.0f 36136.02180004.02=⨯==μρd M —轧件对轧辊作用力所引起的阻力矩；1Mf —轧辊轴承中摩擦力矩ρ—轧辊轴承处摩擦圆半径μ—轧辊轴承的摩擦系数，取0.004.d —轧辊轴颈直径3.1.3电动机力矩的计算M D =don kon M M Mf iMz +++ 式中 D M —电动机力矩；f M —轧制时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩；kon M —轧机空转时在轧辊轴承及传动装置中所产生的摩擦力矩。

don M —动力矩。

N M P Pa M k ⋅=+⨯=+=923.13)36.02055.20(677.0ρN M Mk M k ⋅==∑846.272N M Pa Mz ⋅==68.13i —由电动机到轧辊的减速比选同步转速为1500r/min 的电机 i=轧n n =.5121201500= 式中n —电动机的同步转速；轧n —轧辊的轧制速度 MN i M M i M M iM Mf f ⋅=+⨯-+=+-+=+=447.8023.81218558.27353)184.01(5.121218)11(1f1f2f1η式中η—转动装置的传动效率3.904.902.905.906.904.905.906.904.9084.093.095.095.0332211321=-==-==-==⨯⨯=⋅⋅=ηηηηηηηηηη取减速机二级取梅花接轴取齿轮机座滚动轴承M N M M M Mf iM M D D D D ⋅=⇒+++=25.3226%3.1%6.0 3.1.4 电动机功率的计算KW n M N D 175.40284.09550100025.32269550=⨯⨯=⋅=η 3.2轧辊3.2.1轧辊的结构:轧辊是用来对轧件进行轧制加工的工具，它是整个工作机座的中心，机座的其他组件和机构都是为了装置、支承和调整轧辊以及引导轧件正确地进入轧辊而设的。