【正文】 爾S350250型四缸四面壓力矯正機(jī)。矯正輥的更換及平衡采用高壓液壓裝置完成。 輥式矯正機(jī)的調(diào)整 該矯正機(jī)要進(jìn)行零度調(diào)整，以下進(jìn)行說明：（1）零度調(diào)整的定義和意義定義：矯正輥互相對正，并與標(biāo)準(zhǔn)鋼材（樣板）接觸，對鋼材上下無壓力，樣板鋼材與矯正輥兩側(cè)間隙相結(jié)合的8個(gè)輥的水平和垂直位置稱零度。 課題研究方向針對西馬克梅爾（SMSMEER）公司的平立式復(fù)合矯正機(jī)中的立輥矯正機(jī)的軸向調(diào)整系統(tǒng)和壓下系統(tǒng)，在鞍鋼大型廠進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)習(xí)后，運(yùn)用所學(xué)的冶金機(jī)械的理論相關(guān)知識，對主要和重要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)或校核，分析設(shè)備的優(yōu)良性，并提出自己的改進(jìn)意見。并且當(dāng)采用直流電機(jī)傳動(dòng)時(shí)不需要再設(shè)置變速—減速器而可以采用復(fù)合式減速器，復(fù)合式減速器結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠；不足之處是直流電機(jī)造價(jià)高且需要一套相應(yīng)的直流電源設(shè)置，因此，當(dāng)采用直流電機(jī)傳動(dòng)裝置時(shí)，電氣設(shè)備復(fù)雜，使用和維護(hù)困難，投資高，所以產(chǎn)品規(guī)格品種較少的中小型軋鋼車間不宜采用直流電機(jī)傳動(dòng)，但對于鞍鋼大型廠這樣規(guī)模的企業(yè)來說，采用完全可以。由于軸承座的尺寸受到輥距的限制而不能使用大型軸承，但這里的軸承受到的載荷很大，受到的沖擊也相當(dāng)大，所以選用圓柱滾子軸承，或雙列圓錐滾子軸承。為對準(zhǔn)型鋼孔型要為矯正機(jī)設(shè)有軸向調(diào)整系統(tǒng)，軸向調(diào)整系統(tǒng)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)螺紋套轉(zhuǎn)，迫使矯正輥軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軸向調(diào)整。m （）MNn p） （）n—線數(shù)，n=1；軸向電機(jī)與矯正輥傳動(dòng)中有螺紋結(jié)構(gòu)，已知d=350mm，由文獻(xiàn)[6，21—44]查得螺距p=12mm，d=351mm；所以 =arc tan（）=—當(dāng)量摩擦角，= arc tan（m由軸向調(diào)整電機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可得效率公式，： 軸向調(diào)整電機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)=== （）傳動(dòng)比i =25轉(zhuǎn)速n=== r/min （）軸向調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率：N=m所以 NK5 壓下系統(tǒng)主要零件的校核計(jì)算壓下方案采用電動(dòng)壓下，主傳動(dòng)部分為蝸輪蝸桿傳動(dòng)。在滿足要求的范圍內(nèi)取mm，80 mm；導(dǎo)程角： 蝸輪分度圓直徑： mm傳動(dòng)比： =速度： =（）中心距： mm對已經(jīng)設(shè)計(jì)的蝸輪尺寸進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：由文獻(xiàn)[8，35—209]—11查得彈性系數(shù)，實(shí)際的，可查得=；齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算： （）=155==齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算： （）==MPa所以強(qiáng)度滿足條件。以輥身及其上的零件（齒輪，軸承等）為一整體考慮，為計(jì)算簡化，認(rèn)為輥?zhàn)由现皇軌合绿帲ˋ，B點(diǎn)）的作用力，與矯正力，： 偶數(shù)輥工作時(shí)受力圖分別對A，B取矩， （），（1000+340）1000=0 （）KNKN經(jīng)過計(jì)算，；已知液壓缸的內(nèi)徑mm，油壓p=140bar=14MPa；則，壓下螺絲上的作用力螺母與蝸輪的輪芯是一體的，材料為HT100，其強(qiáng)度低于壓下螺絲，故只需校核螺母螺紋牙形的強(qiáng)度。且與球面銅墊接觸形成止推軸承。其中，精確計(jì)算按安全系數(shù)法校核，而且按疲勞強(qiáng)度校核。== （）對于蝸輪，~，則蝸輪的扭矩為： = （）===m M=210=210=m=根據(jù)計(jì)算的彎矩M可知M=M{ M，M}=196212N最后，確定校核的危險(xiǎn)截面為C，F(xiàn)。所以該蝸桿軸強(qiáng)度滿足要求。 圓柱滾子軸承的壽命計(jì)算軸承的壽命計(jì)算同樣為：—基本額定動(dòng)載荷，所選的軸承型號為NU2312E，由文獻(xiàn)[8，39—57]—19得KN；計(jì)算時(shí)，徑向力：KN該軸承只承受徑向力，不承受軸向力，所以=0。聯(lián)軸器的輪齒工作齒面的壓強(qiáng)應(yīng)滿足：[] （）式中—聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩，由文獻(xiàn)[8，41—4]得 —聯(lián)軸器的工作狀況系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，41—4]—1選； 故N 調(diào)整螺母螺紋耐磨性的校核軸向調(diào)整零件中螺紋傳動(dòng)的精度是很重要的，而磨損是破壞螺紋的主要原因。 []—材料的許用應(yīng)力，由文獻(xiàn)[7，93]在表5—12查得[]=~13MPa。 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算應(yīng)力公式為：= （）—彎曲疲勞強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，由文獻(xiàn)[7，195]圖10—13得=；—彎曲疲勞強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，==；—復(fù)合齒形系數(shù)，由文獻(xiàn)[—52]得=；—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，35—54]得=；=N/ mm許用應(yīng)力 （）—齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，由文獻(xiàn)[7，204]圖10—20得=600 N/ mm；—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，35—56]—28得=；—相對齒根圓角敏感性系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，35—54]—33得=1；—相對表面狀況系數(shù)，得=；—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，35—56]—29得=；—彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，取=；N/ mm，所以滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的要求。鍵的聯(lián)接強(qiáng)度條件為：[] （）式中—傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，==因?yàn)楫?dāng)傳動(dòng)效率不良時(shí)，傳動(dòng)效率將明顯降低，并帶來劇烈的磨損和產(chǎn)生膠合破壞，所以應(yīng)采用較大粘度的礦物油進(jìn)行良好的潤滑。由于蝸輪蝸桿傳動(dòng)的發(fā)熱量較大，且壓下系統(tǒng)為閉式，因此熱量會致使油溫上升，從而增大了摩擦損失，易發(fā)生膠合?？偨Y(jié)通過75kg/m重軌立式矯正機(jī)壓下系統(tǒng)和軸向調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及計(jì)算的全過程：選擇電機(jī)及校核，壓下系統(tǒng)重要零件蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)，壓下系統(tǒng)和軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)的主要零件的校核計(jì)算和潤滑方式的選擇，進(jìn)一步確定了原有機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的使用狀況，重新改進(jìn)了一些不合理或落后于現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)：計(jì)算電機(jī)功率與配置電機(jī)功率相比較小，選擇的電機(jī)滿足了原配置的要求；壓下系統(tǒng)蝸輪蝸桿經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)了原有的壓下螺絲端部設(shè)計(jì)；軸、軸承、齒輪和聯(lián)軸器等主要零件的強(qiáng)度經(jīng)過計(jì)算均滿足要求。感謝跟我合作的趙文娟同學(xué)對主傳動(dòng)電機(jī)，矯正輥、主傳動(dòng)減速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算和其它方面的幫助。本文將提供鋼軌被切后長度最小量的分析說明。在冷卻的過程中，由于鋼軌不同區(qū)域的溫度不同，鋼軌的彎曲程度也不同，最大彎曲量與兩鋼軌末端彎曲曲線之間的距離相等，隨之鋼軌被放在輥式矯正機(jī)上矯正。沿著鋼軌全長檢測鋼軌的平直度的方法已經(jīng)被研究出來。研究發(fā)現(xiàn)了決定被加工鋼軌的殘余應(yīng)力。但是，他們用二維模型的方法不可能預(yù)測殘余應(yīng)力橫向的偏移量。實(shí)驗(yàn)和調(diào)查正在進(jìn)行，以確定新的鋼軌中的殘余應(yīng)力，它有57種不同的調(diào)查研究方式。一些研究人員應(yīng)用三維有限單元法模型模擬了矯正過程。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，作者經(jīng)過努力調(diào)查矯正性能，最終完成彎軌矯正工藝分析。為了適應(yīng)鋼軌上不同的載荷，上輥可以上下自由移動(dòng)。為了設(shè)定上輥的位置，把鋼軌看作具有相同高度的放在矯正機(jī)上的水平直桿，由于上輥可調(diào)，因此可以接觸到直桿。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，鋼軌在生產(chǎn)過程中冷卻后，彎輥是幾乎以循環(huán)曲線的形式出現(xiàn)的。用有限單元法組合模擬矯正工藝時(shí)，因?yàn)殇撥壎嗣娴膸缀涡院褪┘釉阡撥壣系妮d荷，矯正平面是關(guān)于中間面對稱的。這些值與材料的屈服應(yīng)力相比非常低，因此，在現(xiàn)實(shí)的分析中，鋼軌被認(rèn)為是彎曲的并且不受內(nèi)部應(yīng)力的約束。材料特性與級別為880的鋼相一致，應(yīng)用的相關(guān)分析如下；彈性模量：EMPa,泊松比：，屈服應(yīng)力：25MPa,正切模量：EMPa.鋼軌在矯正工藝中是交替上彎和下彎的，因此，循環(huán)彈性應(yīng)力被用在雙向應(yīng)力應(yīng)變曲線方式的假設(shè)上。為了描繪不同彎輥位置變形的影響，設(shè)矯正工藝中的d1~d3是矯正機(jī)頂部的第一，第二，第三輥的變形參數(shù)。當(dāng)鋼軌在矯正過程中這些坐標(biāo)值是不同的。在矯正過程中，鋼軌承擔(dān)交替的彎曲和彈塑性變形。這些空間名義上被稱為反彎，它分布在鋼軌的不同載荷處。顯然，反彎的最大值越小，鋼軌端面的矯正性能越好。整個(gè)鋼軌被分成116部分，每段長為1500mm，兩連續(xù)段之間的間隔為100mm。從鋼軌后端的實(shí)驗(yàn)中也能得出相似的結(jié)果。端面2是鋼軌長度為1500mm的起始端在Z=6400mm處。鋼軌前端和后端的塑性變形和中間區(qū)域的塑性變形是不同的。值得注意的是在前端的距離位置不同，長度為1500mmm的鋼軌波形曲線也不同，因?yàn)檫@部分軌長承擔(dān)的載荷類型是不同的。不同波形曲線在鋼軌末端是不同的。這里所有的波形曲線都在圖5上可以看到上凸的曲線都具有不同的最大幅值。它取決于最大允許波形值。這樣，現(xiàn)在的研究也幫助確定切定鋼軌的長度，著是為了在一定的極限內(nèi)獲得鋼軌端部的理想曲線。但是，除現(xiàn)在的矯正值的完整性之外，端面的永久性殘余應(yīng)力也在圖7中給出。結(jié)論1. 矯直鋼軌的中間區(qū)域是均一的，大約全長為13m中10m的范圍。4. 觀察一種FE模型，這是輥式矯正機(jī)最令人關(guān)心的長度。作者也正在作這方面的研究。 5. 對于鋼軌中具有相同的變形參數(shù)不同的撓度，鋼軌矯正中理想端面很難完成。2. 鋼軌前端和后端的平直性能是不同的，它們與中間區(qū)域也不同。在其他區(qū)域，彎曲應(yīng)力的最大值是30MPa。值得說明的是對于控制鋼軌矯正的殘余應(yīng)力，有的研究者作了一寫詳細(xì)的調(diào)查，他給出現(xiàn)實(shí)輥的設(shè)定值為10，4和2mm，殘余應(yīng)力的大小已經(jīng)大幅度的減少。在這種情況下，通常的上凸曲線在僅僅切除鋼軌一小部分時(shí)才能得到。同樣，圖6在鋼軌后端給出不同的波形曲線，它又一次給出鋼軌端部的上凸特性。值得注意的是曲線的鋼軌端部上凸的最大值必須在一個(gè)允許的極限內(nèi)，以便作為一合理的尺寸以做檢查。當(dāng)加工從鋼軌的前端朝著后端行進(jìn)時(shí)，矯正趨向于一個(gè)穩(wěn)定值。曲線中可以看出鋼軌的前端300mm處的形狀。表1，表2和圖3可以看出鋼軌的中間區(qū)域的平直度幾乎是均一的，在兩端能觀察到不同的平直度。1斷面與起始端在Z=6500mm長度為1500mm的鋼軌相一致。每個(gè)鋼軌頂端的反彎的節(jié)點(diǎn)都是經(jīng)過計(jì)算的。在粗略矯正永久變形設(shè)定后，反彎根據(jù)最后的節(jié)點(diǎn)位置被估算出來。一般來說上彎在相交條件下是理想的。一般來說，鋼軌的矯正性能可以檢驗(yàn)，在鋼軌的頂邊兩端放置一垂直邊長為1500mm的直面。三個(gè)支撐輥的有效變形參數(shù)值是 (1)三個(gè)上輥?zhàn)冃螀?shù)為 (2)載荷在鋼軌上產(chǎn)生有效變形，根據(jù)輥?zhàn)拥牟煌恢脩?yīng)用不同的承載，在矯正機(jī)工作的過程中，用來模擬完整的承載狀況。讓b1,b2和b3分別為下輥位置的縱坐標(biāo)。由于內(nèi)部小應(yīng)力的影響，材料變硬就不重要了。在鋼軌和輥接觸的區(qū)域，精密的配合需要有較好的屈服極限估計(jì)值。有限單元法配合已發(fā)展成為彎軌全長為13m，拱度為75mm，這個(gè)值與作者預(yù)測的值是很接近的。彎曲鋼軌的XY面如圖3所示。1，2和3輥之間的壓下距離很低，被定義為變形設(shè)定參數(shù)，d1~d3矯正過程如圖1所示。鋼軌斷面在XY面上，一半鋼軌的斷面節(jié)點(diǎn)數(shù)分布如圖2所示。兩連續(xù)輥之間的距離是600mm。他們確定鋼軌前端殘余應(yīng)力和平直度的大小，以用來有效的選擇矯正工藝中對矯正參數(shù)的設(shè)定?，F(xiàn)在的一些研究者也模擬了冷卻過程去分析彎曲量和殘余應(yīng)力對冷卻后鋼軌的形成的影響。當(dāng)用有限單元法在矯正機(jī)上模擬兩輥間的運(yùn)動(dòng)時(shí)，Schleinzer仔細(xì)研究鋼軌材料的塑性變形。Bruning在圖[2]中可以看出具有不同端面的鋼軌在矯正過程后計(jì)算應(yīng)力值在整個(gè)寬度上可轉(zhuǎn)換成平均值。最近的研究也對鋼軌端部長度最小量進(jìn)行了分析，結(jié)果是鋼軌必須在允許的極限內(nèi)被切割才能完成矯正工藝。被加工鋼軌的平直度和殘余應(yīng)力在矯正過程中逐漸形成是取決于施加在矯正機(jī)上的載荷。 關(guān)鍵詞：平直度，殘余應(yīng)力，反彎，撓度，彈塑性彎曲簡介鋼軌是鋼鐵經(jīng)過熱軋加工而成的。參考文獻(xiàn)[1]鄒家祥. 軋鋼機(jī)械[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000.[2]崔甫. 矯直理論與參數(shù)計(jì)算[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.[3]鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[Z]. 沈陽：東北大學(xué)出版社.[4]呂如良，沈漢昌，陸慧君，郭文華. 電工手冊[M]. 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