【正文】 附錄：四輥初軋軋機壓下機構設計圖紙清單 .............................. 39 1 1 緒論 本課題 涉及的內容及國 內 外的研究現(xiàn)狀和動態(tài)的綜述 設計題目 ：四輥軋機壓下系統(tǒng)機構設計 設計的主要內容 ：完成壓下系統(tǒng)的設計計算，合理選擇標準件。重點完成壓下傳動部分的機構設計，繪出壓下系統(tǒng)裝配圖及相關零件圖。 軋鋼機是軋鋼生產的主要機械設備。鋼鐵及有色金屬的 90%要通過軋機軋制成材，因此軋機的裝備水平對軋鋼的生產有著直接的影響。我過擁有上千臺各種類型的軋機，承擔著鋼板、型鋼及鋼管的生產任務。軋鋼機設計工作面臨著三個方面的任務 ：一是消化先進技術的基礎上，獨立承擔大型、新型軋機的設計；二是國內有 80%的軋機面臨技術改造的繁重任務；三是逐步實現(xiàn)設計工作現(xiàn)代化和計算機輔助設計。 現(xiàn)代軋機發(fā)展的趨向是連續(xù)化、自動化、專業(yè)化 ,產品質量高 ,消耗低。 60 年代以來軋機在設計、研究和制造方面取得了很大的進展，使帶材冷熱軋機、厚板軋機、高速線材軋機、 H 型材軋機和連軋管機組等性能更加完善，并出現(xiàn)了軋制速度高達每秒鐘 115米的線材軋機、全連續(xù)式帶材冷軋機、 5500 毫米寬厚板軋機和連續(xù)式 H 型鋼軋機等一系列先進設備。軋機用的原料單重增大，液壓 AGC、 板形控制、電子計算機程序控制及測試手段越來越完善，軋制品種不斷擴大。一些適用于連續(xù)鑄軋、控制軋制等新軋制方法，以及適應新的產品質量要求和提高經濟效益的各種特殊結構的軋機都在發(fā)展中。 國內外對于厚度自動控制理論的研究是很多的，不管是什么壓下厚度控制，輥縫的調整都是通過壓下機構來實現(xiàn)的。 國內外對軋機的壓下機構做了各方面的研究及測試，以提高軋制的精度、壓下機構的使用壽命、提高生產效率和效益、降低能耗等。以下列舉了一部分國內外設計軋機壓下研究相關的論文及簡介： （ 1） 淺談 2300 中板二輥軋機 壓下螺絲回松 現(xiàn) 象 重型機械 2021 年 ,第 01 期 通過對中板二輥軋機壓下機構絲桿和銅螺母摩擦系數(shù)變化及平衡缸和上軋輥提升速度不同步的分析 ,提出解決二輥軋機 壓下螺絲回松 現(xiàn)象的技術措施 ,為今后軋機設計提供參考 . （ 2） 軋機壓下螺紋副承載特性測試研究 中國機械工程 2021 年 ,第 03 期 依據(jù)相似準則 ,制作 3500mm 中厚板軋機電動壓下傳動螺紋副 1/3 的測試模型 ,采用電測法獲取懸臂螺牙彎曲應變值 ,模擬實際軋制力和過平衡力作用下螺紋副螺牙各層載荷大小及分布 .螺紋副測試結果和邊界元、有限元法數(shù)值計算結果相比 ,螺牙層載荷大小和分布規(guī)律基本吻合 ,證明電測法可行、直觀且可靠 .通過測定數(shù)據(jù) ,證實了輕重兩種載荷工況的不同承載特性 ,還發(fā)現(xiàn)螺母與絲桿軸線錯移或傾斜的微尺度行為對載荷大小及分布影響極大的重要現(xiàn)象 ,為提高壓下傳動螺紋副壽命及可靠性提供了重要思路 . 2 （ 3） 2021 熱軋機壓下系統(tǒng)的技術改造 有色設備 2021 年 ,第 03 期 介紹 2021 熱軋機壓下控制系統(tǒng)改造的要求、功能及其改造方案 ,改造后提高了控制精度、生產效率和產品質量 ,取得了良好的經濟效益 . （ 4） 2800 中厚板軋機壓下螺母磨損嚴重問題的分析與處理 重型機械 2021 年 ,第 06 期 針對國內某中板廠 2800 中厚板軋機壓下螺母、螺絲及止推軸承磨損嚴重等問題進行了調查研究 ,應用 雙球鉸理論 ”找出磨損問題關鍵所在 ,提出了改進方法 ,較好地解決了問題 。 （ 5） 例如如舞鋼公司的 4200 軋機壓下裝置的回松是造成了該公司鋼板質量低，軋制精度不高、設備運行事故多的主要原因，對之進行研究和技術改造已成為十分迫切的任務。 造成壓下系統(tǒng)回松的因素諸多，從根本上解決非常復雜。理論和實驗相結合，對影響回松的諸因素如工藝參數(shù)、潤滑油、溫度和振動等參數(shù)進行分析研究。根據(jù)軋機的實際情況，設計了改善軋機壓下系統(tǒng)的相應措施。 通過以上的理論分析和實驗，分析壓下系統(tǒng)回松的根本原因是由于螺紋副的自鎖條件被破壞，絲杠能夠在微尺度 空間內上下竄動和回松，同時加重了螺紋副的磨損。 選題的依據(jù)和意義 在初軋機，板柸軋機、萬能軋機等軋機上，幾乎每一道軋制都需要調整輥縫，以保證軋件按給定壓下量軋出所要求的斷面尺寸。在軋制過程中要輥縫的調整直接影響板厚誤差，根據(jù)各類軋機的工藝要求，調整裝置可分為：上輥調整裝置、下輥調整裝置、中輥調整裝置、立輥調整裝置和特殊軋機的調整裝置。 上輥調整裝置也稱壓下裝置，它用途最廣，安裝在所有軋機上，壓下機構的選擇要滿足工藝的要求，其中電動壓下是最常用的壓下裝置。通常包括電動機、減速器、制動器、壓下螺絲、 壓下螺母、壓下位置指示器、球面墊塊、和測壓儀等部件。在可逆軋機上還安裝有壓下螺絲回松機構，以處理卡鋼事故。 在軋制過程中，有很多因素會引起軋件的厚度偏差。這些因素都與軋件和軋機有關。軋件方面的因素有：軋件厚度不均勻、軋件沿長度方向溫度或機械性能不均勻等。軋機方面的因素有：軋制速度和張力的變化、軋輥熱膨脹和磨損及軋輥偏心、軋制過程中機架的變形等。 軋機參數(shù)的變動將使輥縫發(fā)生周期性的變化，因而導致軋件厚度發(fā)生變化，為了提高軋件的厚度精度，在現(xiàn)代化軋機上，往往設置厚度自動控制裝置，使軋機在軋制過程中能調整輥縫，以 控制和減小軋件縱向厚度偏差。 壓下控制系統(tǒng)輥縫的控制最后都是由軋機的壓下機構來執(zhí)行的，選擇合理的壓下機構，及合理的設計壓下機構以調整輥縫。 3 本課題有待解決的關鍵問題 (1) 根據(jù)設計的主要技術參數(shù)完成壓下系統(tǒng)的設計計算。技術參數(shù)如下：軋件厚度230250mm,寬度 8002150mm，長度 550011000mm，最大重量 噸。計算軋制力能參數(shù)是主要的。 (2) 壓下螺絲和止推軸承： ① 壓下螺絲螺紋的選擇（鋸齒形或梯形）； ② 壓 下螺絲直徑一般按強度選擇，加大直徑繪使傳動力矩增加，但可以顯著提高軋機工作機座的剛度，一般來說，壓下螺絲和螺母在負荷下的的變形值僅次于軋輥和機架。 ③ 止推軸承有銅墊滑動止推軸承和滾動止推軸承兩種； ④ 壓下螺絲傳動端結構形式選擇。 ⑤ 強度校核。 (3) 壓下螺母的選擇： ① 壓下螺母的結構形式（整體或組合式）； ② 壓下螺母在機架上的固定方式。 (4) 解決壓下裝置在 生產中常遇到的問題： ① 壓下螺絲的阻塞事故，設置壓下螺絲回松機構； ② 軋制過程中防止壓下螺絲自動旋松，壓下螺絲自動旋松使輥縫值發(fā)生變動，造成軋件厚度不均勻，嚴重影響軋件質量。 (5) 潤滑。對于壓下螺絲在螺母中頻繁快速移動的初軋機，采用稀油潤滑，螺母壽命可提高 倍。 4 2 軋制 過程簡介 軋制過程是考旋轉的軋輥與軋件之間形成的摩擦力將軋件咬進輥縫之間，并使之受到壓縮產生塑性變形的過程。軋制的目的是使被軋制的材料具有一定形 狀、尺寸和性能。為了控制軋制過程，必須對軋制過程有一定的了解。 在再結晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結晶溫度以下的軋制稱為冷軋。 我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。我國大鋼廠從 70 年代已用先進的連軋軋機 ，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產效率和質量。 3 軋輥及軋制力能參數(shù) 軋輥的尺寸參數(shù) 軋輥的基本尺寸參數(shù)是：軋輥名義直徑 D，棍身長度 L,輥頸 d 和輥頸長度 l。 軋輥 直徑和棍身長度的確定 方法一 初軋機和型鋼軋機的軋輥名義直徑 D，既是軋機的主要參數(shù)，也是軋輥尺寸的主要參數(shù)。當軋輥的直徑確定以后，軋輥的其他參數(shù)受剛度、強度或機構上的限制也隨之確定。初軋機的軋輥棍身是有孔型的，因此，軋輥的名義直徑應有確切的含義。通常初軋機把棍環(huán)外徑作為名義直徑。因此，有孔型的軋輥其名義直徑均大于其工作直徑。為避免孔型槽切入過深，軋輥名義直徑與工作直徑的比值一般不大于 。 軋輥的工作直徑 D1 可根據(jù)最大咬入角和軋輥的強度要求來確定。 最大咬入角和軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)有關，各種軋機的最大咬入角可參考表 。 表 各種軋機的最大咬入角和 1/HD? 軋制情況 最大咬入角 ()? 最大比值 1/HD? 軋輥與軋件的摩擦系數(shù) 熱軋 在有刻痕或焊痕的軋輥中軋制初軋柸或鋼柸 24～ 32 1/6～ 1/3 ～ 軋制型鋼 20～ 25 1/8～ 1/7 ～ 軋制帶鋼 15～ 20 1/14～ 1/8 ～ 5 自動軋管機熱軋鋼管 12～ 14 1/60～ 1/40 在潤滑條件下冷軋帶鋼 在較光潔的軋輥上軋制 5～ 10 1/130～ 1/23 ～ 在表面經很好磨光的軋輥中軋制 3～ 5 1/135～ 1/130 ～ 同上，用潤滑油潤滑 2～ 4 1/600～ 1/200 ～ 軋輥的強度條件是軋輥各處的計算應力應小于許用應力。軋輥的許用應力是其材料的強度極限除以安全系數(shù)，通常安全系數(shù)選取 5。 板帶軋機軋輥的主要尺寸是輥 身長度 L(L 也標志著板帶軋機的規(guī)格 )和直徑 D。決定板帶軋機軋輥尺寸時，應先確定輥身長度，然后再根據(jù)強度、剛度和有關工藝條件確定其直徑。 通常各種軋機的軋輥的 L 與 D 均有一定的比例，其比值參考表 。 表 各種軋機的 L/D 軋 機 名 稱 L/D 軋 機 名 稱 L/D 初軋機 ～ 中厚板軋機 ～ 型鋼軋機 ～ 裝甲板軋機 ～ 開柸和粗軋機座 ～ 二輥薄板軋機 ～ 精軋機座 ～ 二輥鐵皮軋機 ～ 輥 身長度 L 應大于所軋鋼板的最大寬度 maxb ,即 L= maxb +a () 式中 a 值視鋼板厚度而定。當 maxb =400～ 1200 時， a≈ 100mm；當 maxb =1000～ 2500時， a≈ 150～ 200mm；當鋼板更寬時， a=200～ 400mm. 在本設計中 maxb =2150，故 取 a=190mm 則 L=2150+190=2340mm 對于四輥軋機，為減小軋制力，應盡量使工作輥直徑小些。但工作滾最小直徑受棍頸和軸頭的扭轉強度和軋件咬入條件的限制。支撐輥直徑主要取決于剛度和強度的要求。 四輥軋機的輥身長度 L確定以后，可根據(jù) [1]表 32和表 33確定 工作輥直徑 1D 和支撐輥直徑 2D 。表中，比值2LD 標志著輥系的抗彎剛度，其值愈小則剛度愈高。一般來說，輥身長度較大時，選用較大比值。 6 由 [1]表 33查得 在本設計中取1LD =4 2LD = 21DD = 由于 L=2340mm 則 1D =585mm 2D =936mm 在軋制過程中 ,軋輥輥面因工作磨損，需不 止一次地重車或重磨。軋輥工作面的每次重車量為 ～ 5mm；重磨量為 ～ ，軋制直徑減小到一定程度后，就不能再使用。軋輥從開始使用直到報廢，其全部重車量與軋輥名義直徑的百分比稱為重車率。 由 [1]表 14，取最大重車率為 6％ 考慮重車率，并圓整得 1D =650mm 2D =1000mm 軋輥軸頸和 輥頸長度 的確定 輥頸直徑1d和長度 1l 與軋輥軸承形式及工作輥載荷有關。由于受軋輥軸承徑向尺寸的的限制，輥頸直徑比輥身直徑要小得多。因此輥頸與輥身固定處，往往是軋輥強度最差的地方，只要條件允許，輥身直徑和輥頸與輥身的過渡圓角 r 均應選大些。 使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似地選1d=(～)D1 11ld ＝ ～ 在本設計中取1d＝ 1D ＝ 650＝ 輥頸的直徑還應根據(jù)滾動軸承的內徑選取，根據(jù) 參考文獻 [2], 選取工作輥 取 11ld ＝ 1l =560mm 軋輥傳動端的尺寸 工作輥輥頸直徑與傳動端直徑之比值約為 ～ (輥頸直徑稍大于傳動端直徑 )。傳動端長度與直徑之比，冷軋機上 取 ～ 。熱軋機上取 ～ 。扁頭寬度 0B 與傳動端直徑 2d 之比值約為 ～ 。 在本設計中取 12dd ＝ 22ld = 02Bd = 則 2d =341mm 2l =443mm 0B ＝ 273mm 7 軋輥的 直徑 的 棍身長度 確定 方法二 初軋機與型鋼軋機的軋輥名義直徑 D，既是軋機的主要參數(shù)，也是軋輥尺寸的主要參數(shù)。當軋輥的直徑 D 確定以后，軋輥的其它參數(shù)受強度、剛度或結構上的限制也將隨之確定。 初軋機和型鋼軋機的軋輥輥身是有孔型的，因此，軋輥的名義直徑應有確切的含意。通常，型鋼軋機以齒輪座的中心距作為軋輥名義直徑；初軋機則是把輥環(huán) 外徑作為名義直徑。因此，有孔型的軋輥其名義直徑均大于其工作直徑。 軋輥的 棍身長度 L 和 輥徑 D 的確定 輥身長度 L 應大于所軋鋼板的最大寬度 maxb ,即 L= maxb +a （ ） 式中 a 值視鋼板厚度而定。當 m