【正文】 ????? 28 軸的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 29 軸的強(qiáng)度計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 31 軸承的選擇與計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34 滾動(dòng)軸承的類型和選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35 滾動(dòng)軸承的受載情況和失效形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 36 IV 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 鍵的設(shè)計(jì)與校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 平鍵的選擇和強(qiáng)度校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 41 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 42 聯(lián)軸器的種類和和特性 ????????????????????????? 42 選擇聯(lián)軸器類型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43 進(jìn)行必要的校核 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43 結(jié) 束 語 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 45 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 46 致 謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47 0 前言鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，一直是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。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(guān)，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(jī)械設(shè)備的引進(jìn)和投產(chǎn)，先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)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(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停地改進(jìn)和更新，產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高，對產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來越高。因而及時(shí)掌握新型軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能，熟練掌握新的操作技術(shù)，全面應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軋制技術(shù)，是當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低軋鋼生產(chǎn)成本、增強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關(guān)鍵所在。本設(shè)計(jì)包括了軋制工藝過程和自動(dòng)化控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對齒式推鋼機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。具體包括軋制工藝過程和自動(dòng)化控制簡介，推鋼機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理，電動(dòng)機(jī)的選用，減速器的選用，傳動(dòng)方式和傳動(dòng)裝置（包括齒輪齒條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)）設(shè)計(jì)，軸系零件（包括軸，軸承，聯(lián)軸器，鍵）設(shè)計(jì)，并對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵軸進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核。其中傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與擬定是設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，決定了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在綜合比較了各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及推鋼機(jī)本身的技術(shù)要求后，最后選定齒輪齒條傳動(dòng)作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸較小，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的選定標(biāo)準(zhǔn)是滿足推鋼機(jī)總的功率要求，轉(zhuǎn)速適中，并且應(yīng)具有頻繁快速啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)能力以帶動(dòng)推鋼機(jī)推桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。最后選定為 YZR400 型冶金用電動(dòng)機(jī)，1L額定功率 =160 ，轉(zhuǎn)速 ，額定電壓 。edPWK587minwr?395Vv?減速器的選擇標(biāo)準(zhǔn)是滿足傳動(dòng)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(hào)為 Ⅲ型 ，公稱傳動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算包括齒輪齒條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度等方面做了詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。軸系零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算包括齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，軸承的選擇，鍵的設(shè)計(jì)和校核，聯(lián)軸器的選擇和最大轉(zhuǎn)速的校核等。由于編者水平所限，書中錯(cuò)誤之處在所難，敬望讀者批評(píng)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(jī)械設(shè)備的技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備是實(shí)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(dān)負(fù)著生產(chǎn)鋼材的任務(wù)，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(jì) 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(shù)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(jì)五六十年代較為陳舊的設(shè)備和工藝，這是限制我國鋼材質(zhì)量，品種和效益進(jìn)一步提升的主要瓶頸。20 世紀(jì) 90 年代后期，隨著我國經(jīng)濟(jì)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(dāng)今世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，廣泛引進(jìn)新技術(shù)，新設(shè)備，新工藝，使我國軋鋼生產(chǎn)的水平有了長足進(jìn)步，開發(fā)了一批高技術(shù)，高附加值的新品種。目前我國軋鋼技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向主要為：通用工藝技術(shù)，綜合節(jié)能與環(huán)保技術(shù)，新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術(shù)，信息技術(shù)和裝備機(jī)電控制一體化技術(shù)等。我國現(xiàn)在通用的軋鋼工藝排列為：鋼坯驗(yàn)收 ────吊裝 ──計(jì)量 ── 編組── 入爐加熱──粗軋 ──熱剪機(jī)切頭 ──中軋── 飛剪切頭 ──平立交替精軋機(jī) ── 倍尺飛剪 ── 夾送輥 ── 冷床 ── 冷剪定尺── 檢驗(yàn) ──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(gè)軋鋼工藝過程是由下列各基本工序組成：1）.坯料準(zhǔn)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(yù)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(shí)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(fù)雜，由產(chǎn)品的技術(shù)要求來確定。技術(shù)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(shè)計(jì)與實(shí)施設(shè)計(jì)軋制工藝過程的主要依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)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(dòng)條件。其中最主要的依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)要求，即鋼材的斷面形狀和尺寸、化學(xué)成分、內(nèi)部組織和機(jī)械性能，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證工藝過程使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求。 軋制工藝過程的自動(dòng)控制軋鋼機(jī)工藝過程的自動(dòng)控制是用電子計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。控制技術(shù)包括軋機(jī)特性和變形阻力等軋制理論、還包括儀表、電氣設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)以及操作決竅等方面的技術(shù)。只有這些技術(shù)有機(jī)地組合，才能實(shí)現(xiàn)軋鋼過程的自動(dòng)控制。軋制過程計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)是軋制過程的數(shù)學(xué)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(jī)架的軋制結(jié)果不但直接影響后面機(jī)架的軋制條件，而已作用在軋件上的張力還影響所有機(jī)架的軋制。因此就必須把連軋機(jī)組所有機(jī)架當(dāng)作一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。具體數(shù)學(xué)模型有軋件的塑性變形模型、軋機(jī)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(dǎo)模型等。例如，在板材軋制中，對于提高板厚精度，必須預(yù)測作用在軋輥上的軋制力，這是非常重要的，所以實(shí)測出變形阻力就成為各方面研究的前提。為了提高數(shù)學(xué)模型預(yù)測的精度，必須用實(shí)測的軋制過程中的各參數(shù)的實(shí)際數(shù)據(jù)來標(biāo)定和修改數(shù)學(xué)模型，通過所謂自學(xué)習(xí)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(jī)上安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過各種傳感器實(shí)時(shí)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(guān)的軋輥上的軋制壓力。數(shù)學(xué)模型所用的數(shù)據(jù)必需準(zhǔn)確可靠，能準(zhǔn)確反映操作條件和對過程進(jìn)行分析，還必 4 須滿足在線控制的實(shí)時(shí)性要求。如前所述，計(jì)算機(jī)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(zhǔn)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(diǎn)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(jī)自動(dòng)校正。5）測寬儀 多采用光學(xué)測量法和熱輻射測量法。6）速度計(jì)。（AGC）為提高板材質(zhì)量，70年代研制出了計(jì)算機(jī)控制的板厚自動(dòng)控制裝置（AGC），而后不斷有新的發(fā)展，以適應(yīng)愈來愈嚴(yán)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(jì)地控制數(shù)量較多的活套,還具有維護(hù)簡便和控制性能高等優(yōu)點(diǎn)。目前國際上計(jì)算機(jī)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(jī)中,熱帶鋼連軋產(chǎn)量大、質(zhì)量要求高、操作雖復(fù)雜但比其他軋制過程易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。其計(jì)算機(jī)功能分為在線監(jiān)測和自動(dòng)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(shí)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(shù)水平和生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。軋鋼工藝過程是由軋鋼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，軋鋼設(shè)備能否正常運(yùn)行會(huì)直接影響到工藝過程的正常與否。可見軋鋼設(shè)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(jī)的簡介 推鋼機(jī)的種類推鋼機(jī)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(jī)把齒輪齒條傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點(diǎn)，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(jī)通過齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿進(jìn)行推鋼工作。其工作可靠，傳動(dòng)效率高，推力和行程大，但設(shè)備自身重量大。目前齒輪齒條式推鋼機(jī)應(yīng)用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄