【正文】 適當(dāng)?shù)膹埩刂票诤?。帶主? 8 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤穿孔、帶后推力穿孔、軸向出料和循環(huán)頂焊等新工藝也取得一定的發(fā)展 ,從而強化了穿孔過程 ,改進(jìn)了毛管質(zhì)量。 穿孔機 ： 常用的二輥斜軋穿孔過程見圖 2。 20 世紀(jì) 30 年代由于采用了三輥軋管機、擠壓機、周期式冷軋管機，改善了鋼管的品種質(zhì)量。 生產(chǎn)方法和簡史 ： 無縫管的生產(chǎn)方法很多。 此外，無縫鋼管的發(fā)展稍遲，雖然 1836 年已在英國取得了擠壓法的專利，但并無使用價值。那是由于煤氣燈需要使用管子，就將槍管用螺絲鏈接制成鋼管。其實現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了新型可調(diào)式三輥定徑機，因此 這種新型三輥定徑機的出現(xiàn)將給我國無縫鋼管的發(fā)展提供一個新臺階。 其主要內(nèi)容包括：定徑機的設(shè)計、調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、潤滑和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。 lubrication systems。 1824 年，出現(xiàn)了將加熱至白熱狀態(tài)的 鋼板兩邊彎曲起來焊接成鋼管的對悍專利。 6 用穿孔等方法生產(chǎn)周邊無接縫的鋼管或其他金屬管和合金管。無縫鋼管生產(chǎn)方法見表 1，括號中數(shù)字為創(chuàng)制年代。 自動軋管生產(chǎn) ： 生產(chǎn)無縫鋼管的方式之一?！?17176。均整的目的在于消除內(nèi)外表面缺陷和荒管的橢圓度，減少橫向壁厚不均勻。由于連續(xù)軋管技術(shù)的發(fā)展，已不再建造 140mm 以下的機組。 70年代后期出現(xiàn)的限動芯棒連續(xù)軋管機（ MPM） ,軋制時外力強制芯棒以小于鋼管速度運動，可改善金屬流動條件，用短芯棒軋制長管和大口徑鋼管。 60 年代由于新型三輥斜軋機（稱 Transval 軋機）的發(fā)明，這種方法得到迅速發(fā)展。近年來，由于模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到改進(jìn)，擠壓管生產(chǎn)也有所發(fā)展。管子精度高，機械性能好，尺寸范圍廣，但生產(chǎn)效率低。此外，小輥式冷軋管機也得到發(fā)展。三輥式張力減徑機的機架可作成方的，也可作成圓的。 集體傳動 集體傳動的張力定 徑機，有以下三種調(diào)節(jié)機架間的張力大小的途徑。因此。 其原理圖 如 集體傳動圖 ： 這套張力定 徑機由傳動裝置、差動齒輪箱、減速箱、機架、液壓調(diào)速系統(tǒng)、光電系統(tǒng)六部組成。 差動傳動 16 差動傳動的張力定徑機由于采用差動機構(gòu)而得名。 性能參數(shù) 鋼管軋制規(guī)格： 17 入口處： 出口處： 管直徑： 255mm 最大 直徑： 最大壁厚： 最小直徑： 最小壁厚： 最大壁厚： 最大長度： 最小壁厚： 最小長度： 長 度： 32m 軋制速度 ： 入口最大軋制速度： 入口最小軋制速度： 出口最大軋制速度： 出口最小軋制速度： 軋制溫度 ： 入口處： 900— 950 度 出口處： 830 度 機架個數(shù)的確定 減徑機的外徑減徑率每架是 — 12%，總的外徑減徑率最大為 75%。 三輥定徑機由于是以來保證無縫鋼管外徑尺寸精度及 表面質(zhì)量和鋼管壁厚的，故要求三個軋輥的轉(zhuǎn)速相同，因此三輥定徑機的主電機軸上的力矩有兩部分組成，即： 12Zf ZD f fMM MM M Mii?? ? ? ? (217) 24 DM —— 三輥定徑機主電機的力矩 ZM —— 三輥定徑機軋輥上的最大軋制力 ZM = 2M = fM—— 附加摩擦力矩，即當(dāng)軋制時由于軋制力作用在軋輥軸承上，傳動機構(gòu)及其他傳動中的摩擦而產(chǎn)生的附加力矩 i—— 主電機與軋輥間的傳動比 附加力矩 fM 的確定 附加力矩 fM 包括兩部分，其一是由于三輥定徑機的軋制總壓力 P 在軋輥上 所產(chǎn)生的附加摩擦力矩1fM，這部分已經(jīng)包括在軋輥傳動力矩 ZM 之內(nèi)；另一部分為各傳動零件推算到電機軸上的附加摩擦力矩2fM。由于是硬齒面，所以按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再校核齒面接觸疲勞強度。 28 即? ? 13 2 1 0 .5 1 FSFPRR YKTm Z ?? ? ????? ? ?3 2 221 .3 2 0 5 8 9 .8 4 .0 21 6 .8 2 6 5 6 .2 51 0 .5 0 .4 5 2 3 0 .4 5 1 1?? ? ?? ? ? ? ? = 由 機械設(shè)計表 （ 5— 10）取 m=16 所以齒輪的參數(shù)如下： 齒數(shù) Z=23 齒寬 3Rb? ， b=118 模數(shù) m=16 齒頂角 16a r c ta n a r c ta n 2 .4 9368aa hR? ? ? ? ? 頂隙 ?? 分度圓直徑 16 23 368d mZ? ? ? ? 壓力角 ? =20? 齒頂圓直徑 2 c o s 3 8 4ad d m ?? ? ? 螺旋角 33??? 齒根圓直徑 c os 34 d m ?? ? ? 齒數(shù)比 ? =1 16a r c ta n a r c ta n 2368aa hR? ? ? ? ? 當(dāng)量齒數(shù) vZ =27 1 9 . 2a r c ta n a r c ta n 3368ff hR? ? ? ? ? 齒頂高 16ahm?? 頂錐角 1 30 2 32aa? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 齒根高 ?? 根錐角 1 30 3 27ff? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 錐距 2212 11 3682 2 s indR d d ?? ? ? ? 校核齒面接觸疲勞強度 確定齒面接觸疲勞許用應(yīng)力 l i mm i nHH P N WH ZZS?? ? (220) HP? —— 齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力 29 limH? —— 試驗齒輪的接觸疲勞極限，由 機械設(shè)計表 （ 5— 33）得limH? =1650MPa minHS —— 接觸強度的最小安全系數(shù)，一 般傳動取 minHS =— ，重要傳動取 minHS =— ，這里取 minHS =。（如圖 ）外齒套的齒頂和齒根都作成以套筒中心線上 o點為中心的球面，齒型為鼓型斷面，這樣就能滿足軋輥徑向調(diào)整的要求。 軸承的 左邊安裝錐齒輪，但為了使軸承定位同時軸承和錐齒輪不能直接接觸，所以中間要用間隔環(huán)隔開。 d 的配合為基軸制配合為 H7， 4d 要求要大于環(huán) II 中的 4d 所以取 4 ? ，其它各配合面的粗糙度如圖 所示。所以其軸段的長度為 134。 自由軸段的間隔環(huán) II: 圖 II 其外圓 柱面與組合軸承相配合，左端對鼓型聯(lián)軸器定位。 綜上軸的機構(gòu)及尺寸如圖 3。 軸的校核 主傳動軸的校核 先作出軸的受力圖，取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點。對錐齒輪進(jìn)行定位的端蓋與主軸的端蓋相同，其端蓋的尺寸如下： 圖 直徑為 22 的光孔是緊固螺栓的部位，螺栓緊固在軸上，其螺栓為 GB70— 85， M20 50。其個數(shù)為 2，在一條直線上。但錐齒輪的軸徑減小了，齒形的尺寸沒有變化。 環(huán) II 的尺寸如 圖 ： 圖 間隔環(huán) II 軋輥的直徑為 190， d 要與軋輥軸配合所以 d=190,其配合為基軸制 H7，它與軸一起轉(zhuǎn)動， 1 處安裝密封圈的部位， O 型環(huán) 200 ，所以 1 200d ? 。齒輪與軸 34 是花鍵聯(lián)接，其軸徑應(yīng)為花鍵的頂圓直徑減去頂隙，所以花鍵段的軸徑 190 2 188ad ? ? ? ，光軸配合段的軸徑為 191bd ? ，由齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)可得，軸承左邊的 一段軸的長度為3+5+=。 圖 鼓型齒聯(lián)軸器 鼓型齒參數(shù)： 齒數(shù) Z=41 齒頂圓直徑 ad =352 齒寬 b=80 壓力角 ? =20? 模數(shù) m=8 分度圓直徑 d=328 軋輥的設(shè)計 力學(xué)參數(shù)計算中得到軋輥的理想直徑為 750，軋輥半徑中最小的為1 ?，一般取軋輥的厚度 ? ?50% 70% dTR? 。 1650 1 1 1 1 0 01 . 5HP M P a?? ? ? ? ? 校核齒面接觸疲勞強度 ? ? 2122111211 E H PRKTZbd??? ?????? (221) EZ —— 材料彈性系數(shù)由 機械設(shè)計 表 （ 5— 7）得 EZ =188 ? ? 222 20 58 1 112 1 18 8 111 8 36 8 1 5H???? ? ?? ? ? ? = HP? 所以齒面接觸疲勞強度足夠。 R? —— 齒寬系數(shù) 1T—— 齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩 FP? —— 彎曲許用應(yīng)力 FSY —— 復(fù)合齒形系數(shù) ? —— 齒數(shù)比 定齒根彎曲許用應(yīng)力 FP? li mli mF STFP NFY YS?? ? 在 機械設(shè)計 中給出了 limF? 的變化范圍，當(dāng)齒輪材質(zhì)及熱處理質(zhì)量達(dá)到很高要求時， limF?可取上 ME， 達(dá)到中等要求時取中限 MQ，達(dá)到最低要求時取下限 ML。屬于冶金用繞線轉(zhuǎn)子異步電機。 b. 靠近尾部的機架減徑率應(yīng)逐步減小，直到最后機架減徑率為零，以保證成品管具有圓的斷面。差動變速器有多種形式，如圖 這里采用錐齒輪傳動的差動變速器。 整個軋機由一臺電機驅(qū)動，主電機經(jīng)聯(lián)軸節(jié)帶動傳動軸，傳 動軸上有六對圓錐齒輪，每對圓錐齒輪通過齒輪傳動差動齒輪，使聯(lián)接定 徑機的減速箱高速軸獲得一個速度，通過減速器傳給軋輥。 集體驅(qū)動雖然設(shè)備比較復(fù)雜，制造比較困難，但是能克服咬入鋼管時所產(chǎn)生的速度 15 降，保證各機架間的一定張力，同時，電機的總功率小，所以比單獨傳動優(yōu)越。采用這種方法，液壓傳動裝置要傳遞轉(zhuǎn)動軋輥所需的全部扭矩。 由于鋼管斷面的變形任務(wù)由三個軋輥分擔(dān)，對每個軋輥來說變 形任務(wù)就減輕了，因而輥徑小，機架結(jié)構(gòu)緊湊，更重要的是縮短了機架間距和機組總長。 第二章 三輥定徑機系統(tǒng) 總體方案 軋輥機架的確定 鋼管的在張力定徑機上不僅受到徑向壓 縮，同時還受到縱向拉伸，鋼管在減徑的同時，壁厚也在減薄。旋壓管材除用于生產(chǎn)生活器具、化工容器和機器零件外，多用于軍事工業(yè)。穿孔后帶長芯棒的毛管在導(dǎo)盤軋管機上軋成薄壁管材。 頂管生產(chǎn) ： 傳統(tǒng)的方法是方坯經(jīng)水壓穿孔和斜軋延伸成杯形毛管，由推桿將長芯棒插入 11 毛管杯底，順序通過一系列孔槽逐漸減小的輥式模架，頂軋成管。周期軋管機又稱皮爾格爾（ Pilger）軋管機。工藝流程見圖1。 定徑機 ： 由 3～ 12 架組成，減徑機由 12～ 24 架組成，減徑率約達(dá) 3～ 12％。生產(chǎn)直徑 250mm 以上鋼管，采用二次穿孔 ,以減少毛管的壁厚。其生產(chǎn)工藝流程見圖 1。德國人 曼尼斯曼兄弟 于 1885 年首先發(fā) 明二輥斜軋穿孔機， 1891 年又發(fā)明周期軋管機 ,1903 年瑞士人施蒂費爾（ ）發(fā)明自動 7 軋管機（也稱頂頭式軋管機），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機和頂管機等各種延伸機，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。除圓形管外 ,還有各種異形斷面管和交斷面管。這種方法成為現(xiàn)代采用的爐悍法生產(chǎn)鋼管的基礎(chǔ)。 design calculation 1 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................I Abstract .....................................................................................................................................