【正文】 ????? 28 軸的設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 軸的結構設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 29 軸的強度計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 31 軸承的選擇與計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34 滾動軸承的類型和選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35 滾動軸承的受載情況和失效形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 36 IV 滾動軸承的壽命計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 鍵的設計與校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 鍵聯(lián)接的類型、特點和應用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 平鍵的選擇和強度校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 41 聯(lián)軸器的設計計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 42 聯(lián)軸器的種類和和特性 ????????????????????????? 42 選擇聯(lián)軸器類型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43 進行必要的校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43 結 束 語 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 45 參考文獻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 46 致 謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47 0 前言鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，一直是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要指標。我國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展很快，鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關，鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高，特別是在軋鋼生產(chǎn)方面。各種高精度軋鋼機械設備的引進和投產(chǎn)，先進的自動化控制設備和計算機技術的應用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭能力，有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象。但是由于科學技術的飛速發(fā)展，新的設備和新的技術以驚人的速度不停地改進和更新，產(chǎn)品的技術含量越來越高，對產(chǎn)品生產(chǎn)機械設備和操作技術的要求也越來越高。因而及時掌握新型軋鋼機械設備的性能，熟練掌握新的操作技術，全面應用先進的自動化控制技術和計算機軋制技術，是當前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低軋鋼生產(chǎn)成本、增強軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關鍵所在。本設計包括了軋制工藝過程和自動化控制系統(tǒng)及推鋼機的設計，并重點針對齒式推鋼機進行了設計計算。具體包括軋制工藝過程和自動化控制簡介，推鋼機的分類、結構和工作原理，電動機的選用，減速器的選用，傳動方式和傳動裝置（包括齒輪齒條傳動和齒輪傳動）設計，軸系零件（包括軸，軸承，聯(lián)軸器，鍵）設計，并對傳動機構和關鍵軸進行了強度和剛度校核。其中傳動方案的設計與擬定是設計的首要任務，決定了傳動機構的設計，在綜合比較了各種傳動方案的優(yōu)缺點以及推鋼機本身的技術要求后，最后選定齒輪齒條傳動作為主要傳動機構。該傳動機構具有結構簡單，整體尺寸較小，傳動效率高，維修方便，造價較低的優(yōu)點。電動機的選定標準是滿足推鋼機總的功率要求，轉速適中，并且應具有頻繁快速啟動和反轉能力以帶動推鋼機推桿做往復運動。最后選定為 YZR400 型冶金用電動機，1L額定功率 =160 ，轉速 ，額定電壓 。edPWK587minwr?395Vv?減速器的選擇標準是滿足傳動比要求，高速軸許用功率要求和承載能力要求，經(jīng)查表選定減速器型號為 Ⅲ型 ，公稱傳動比 ?(137)JB? 1 ，中心距 高速軸許用功率 168Kw，承載能力 n=750r/min。130,am?傳動機構的設計計算包括齒輪齒條傳動的設計和齒輪傳動的設計兩部分。文中分別從齒輪類型，材料，精度選擇，齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲強度等方面做了詳細設計計算。軸系零部件的設計計算包括齒輪軸的結構設計和校核，軸承的選擇，鍵的設計和校核，聯(lián)軸器的選擇和最大轉速的校核等。由于編者水平所限，書中錯誤之處在所難，敬望讀者批評指正。 2 第一章 概述 軋制工藝過程簡介 軋鋼工藝過程是確定軋鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)和機械設備的技術基礎，設備是實現(xiàn)軋鋼工藝要求的工具。軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)，是鋼鐵材料的一種重要加工方法。軋鋼車間擔負著生產(chǎn)鋼材的任務，因此鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的地位。20 世紀 90 年代以前，我國軋鋼生產(chǎn)的平均水平與世界主要生產(chǎn)國相比，仍存在一定的差距。軋鋼生產(chǎn)以型鋼為主，生產(chǎn)線大、中、小型并存。不同企業(yè)的技術裝備水平參差不齊，能耗、成本較高。很多企業(yè)還使用 20 世紀五六十年代較為陳舊的設備和工藝，這是限制我國鋼材質(zhì)量，品種和效益進一步提升的主要瓶頸。20 世紀 90 年代后期，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，尤其是我國加入 WTO 后，參與國際鋼材市場競爭的需要，各大企業(yè)紛紛采用當今世界先進的技術和裝備，進行了大規(guī)模的技術改造，廣泛引進新技術，新設備，新工藝，使我國軋鋼生產(chǎn)的水平有了長足進步，開發(fā)了一批高技術，高附加值的新品種。目前我國軋鋼技術創(chuàng)新發(fā)展的方向主要為：通用工藝技術，綜合節(jié)能與環(huán)保技術，新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術，信息技術和裝備機電控制一體化技術等。我國現(xiàn)在通用的軋鋼工藝排列為：鋼坯驗收 ────吊裝 ──計量 ── 編組── 入爐加熱──粗軋 ──熱剪機切頭 ──中軋── 飛剪切頭 ──平立交替精軋機 ── 倍尺飛剪 ── 夾送輥 ── 冷床 ── 冷剪定尺── 檢驗 ──稱重── 打包收集── 入庫 軋制工藝過程軋制工藝過程是一系列工序的組合，經(jīng)過這些工序，把鋼錠或鋼坯軋成形狀和性能符合要求的鋼材。軋鋼工藝過程的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。一般情況下，一個軋鋼工藝過程是由下列各基本工序組成：1）.坯料準備 包括坯料的表面清理，除去表面氧化鐵皮和表面缺陷的清理，也包括預先熱處理和坯料加熱。坯料加熱是重要工序。2）.鋼材軋制 坯料通過軋制變形來實現(xiàn)對產(chǎn)品在形狀和尺寸上的要求，內(nèi)部組織 3 和性能上的要求以及表面光潔度的要求。軋制過程是軋鋼生產(chǎn)工藝過程的核心工序。3）.精整 這是軋鋼工藝過程的最后一道工序，起保證產(chǎn)品質(zhì)量的作用。精整工序的內(nèi)容比較復雜，由產(chǎn)品的技術要求來確定。技術要求不同，其內(nèi)容也大不相同。一般情況精整工序包括鋼材的切斷或卷取，軋后冷卻，矯直，成品熱處理成品表面清理、鍍鋅、鍍錫、涂色等。 軋制工藝過程的設計與實施設計軋制工藝過程的主要依據(jù)是產(chǎn)品的技術條件、鋼種的加工工藝性、生產(chǎn)規(guī)模大小、產(chǎn)品成本和工人的勞動條件。其中最主要的依據(jù)是產(chǎn)品的技術要求，即鋼材的斷面形狀和尺寸、化學成分、內(nèi)部組織和機械性能，設計時必須保證工藝過程使產(chǎn)品質(zhì)量達到相應的技術要求。 軋制工藝過程的自動控制軋鋼機工藝過程的自動控制是用電子計算機來實現(xiàn)的。控制技術包括軋機特性和變形阻力等軋制理論、還包括儀表、電氣設備的應用技術以及操作決竅等方面的技術。只有這些技術有機地組合，才能實現(xiàn)軋鋼過程的自動控制。軋制過程計算機控制的基礎是軋制過程的數(shù)學模型。對軋制有影響的因素有板厚、變形阻力、張力、輥徑及摩擦系數(shù)等多種，尤其對連軋過程，前面機架的軋制結果不但直接影響后面機架的軋制條件，而已作用在軋件上的張力還影響所有機架的軋制。因此就必須把連軋機組所有機架當作一個統(tǒng)一的系統(tǒng)進行綜合分析。具體數(shù)學模型有軋件的塑性變形模型、軋機彈性變形模型、連續(xù)軋制模型和表示軋件溫度變化的熱傳導模型等。例如，在板材軋制中，對于提高板厚精度，必須預測作用在軋輥上的軋制力，這是非常重要的，所以實測出變形阻力就成為各方面研究的前提。為了提高數(shù)學模型預測的精度，必須用實測的軋制過程中的各參數(shù)的實際數(shù)據(jù)來標定和修改數(shù)學模型，通過所謂自學習控制來吸收掉作業(yè)條件的變化和其他外部干擾。為此需要在軋機上安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過各種傳感器實時監(jiān)測各工藝參數(shù)，首先是變形阻力也就是與它直接相關的軋輥上的軋制壓力。數(shù)學模型所用的數(shù)據(jù)必需準確可靠，能準確反映操作條件和對過程進行分析，還必 4 須滿足在線控制的實時性要求。如前所述，計算機控制軋制工藝過程之所以能迅速發(fā)展，是建立在各種檢測工藝參數(shù)的傳感器和儀表的出現(xiàn)和發(fā)展，一些主要的傳感器和儀表如下：1）位置檢測傳感器 用于跟蹤軋件位置的傳感器有熱金屬檢測器，冷金屬檢測器，微波檢測器，電磁檢測器和激光檢測器。后三種適合在環(huán)境氣氛很差的條件下工作。2）壓力傳感器 準確測定軋制壓力的傳感器。3）溫度傳感器 測定開軋和終軋溫度及軋制線上各點軌件溫度的傳感器。4）測厚儀 常用的是射線測厚儀和射線測厚儀，最新發(fā)展是板形斷面測量和微機自動校正。5）測寬儀 多采用光學測量法和熱輻射測量法。6）速度計。（AGC）為提高板材質(zhì)量，70年代研制出了計算機控制的板厚自動控制裝置（AGC），而后不斷有新的發(fā)展，以適應愈來愈嚴格的板厚精度要求。近來數(shù)字直接控制方式（DDC ）已取代了以往的硬件方式(AGC),可以很經(jīng)濟地控制數(shù)量較多的活套,還具有維護簡便和控制性能高等優(yōu)點。目前國際上計算機控制水平最高的是熱帶鋼連軋工藝過程,這是由于在各種軋機中,熱帶鋼連軋產(chǎn)量大、質(zhì)量要求高、操作雖復雜但比其他軋制過程易于實現(xiàn)計算機控制。其計算機功能分為在線監(jiān)測和自動控制兩大部分，監(jiān)測包括信息傳送，軋件跟蹤，數(shù)據(jù)記錄等。綜上所述，實現(xiàn)軋鋼工藝過程的在線監(jiān)測，無論是提高產(chǎn)量還是保證質(zhì)量都具有重大意義，而且為提高工藝的技術水平和生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化奠定了技術基礎。軋鋼工藝過程是由軋鋼設備來實現(xiàn)的，軋鋼設備能否正常運行會直接影響到工藝過程的正常與否?？梢娷堜撛O備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對鋼鐵工業(yè)就具有十分重要的意義。 5 推鋼機的簡介 推鋼機的種類推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推鋼機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點，在不同的加熱爐上發(fā)揮著各自的作用。齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電機的旋轉運動轉變?yōu)辇X條的直線運動，帶動推桿進行推鋼工作。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設備自身重量大。目前齒輪齒條式推鋼機應用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄