【文章內容簡介】 38 77 100 100 100 正是由于上述這些優(yōu)點，自從 20世紀 70年代初日本新日鐵公司成功地開發(fā)出 CAPL以來，全世界鋼鐵界對連續(xù)退火工藝給予了極大的關注，并迅速開發(fā)了適應各種產品要求的新工藝技術設備。全世界目前已建設 50 多條連續(xù)退火線。日本用連續(xù)退火生產的冷軋板產量已達全部冷軋板產量的 20%左右，其中川崎達 60%，新日鐵達 50%。用連續(xù)退火爐既可以生產普通級別的沖壓成形冷軋薄板，也可以生產深沖壓成形的汽車用冷軋板和烤漆硬化鋼板；既能生產硬紙的鍍錫原板 ，也能生產軟質的鍍錫原板；既能生產一般強度級別的冷軋板，又能生產微合金化合金鋼、雙向鋼等高強和超強度冷軋板?？梢赃@樣說，到現(xiàn)在為止凡是罩式退火爐能生產的產品，連續(xù)退火機組都可以生產，故連續(xù)退火發(fā)展很快。 鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產業(yè)，是國家經(jīng)濟水平和綜合國力的重要標志，鋼鐵發(fā)展直接影響著與其相關的國防工業(yè)及建筑、機械、造船、汽車、家電等行業(yè)。隨著國際產業(yè)的轉移和中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國鋼鐵工業(yè)取得了巨大成就。 中國鋼產量由 1978 年的 3717 萬噸增長到 2020 年的 億噸。 2020 年中國生 產粗鋼 萬噸，比上年增加 萬噸，增長 %；生產生鐵 萬噸，比上年增加 萬噸，增長 %；生產鋼材 萬噸（含重復材），比上年增加 萬噸，增長 %，行業(yè)總體呈較快增長態(tài)勢。 2020 年我國鋼產量突破了 5 億噸，達到 萬噸，占全球鋼產量 %，國內市場占有率超過 97%。 中國 鋼鐵 工業(yè)不僅在數(shù)量上快速增長，而且在品種質量、裝備水平、技術經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保等諸多方面都取得了很大的進步，形成了一大批具有較強競爭力的鋼鐵企業(yè)。中國鋼鐵工業(yè)不僅為中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展做出了重大貢獻，也為世界經(jīng)濟的繁榮和世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起到積極的促進作用。中國經(jīng)濟快速的發(fā)展，拉動了中國 鋼材 消費的持續(xù)增長，緩解了全球鋼鐵產能過剩，改變了世界鋼鐵市場和原料市場的供求關系，由過去的供大于 求轉為供不應求， 鋼鐵市場 由低迷轉為興旺，鋼材價格由長期的低價位運行轉為高價位運行。 2001 年至 2020 年，全球鋼鐵業(yè)重新恢復了活力，國際鋼鐵市場需 第 7 頁 共 51 頁 求興旺， 鋼鐵企業(yè) 利潤豐厚。 2020 年，隨著世界經(jīng)濟危機的蔓延，全球鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨巨大壓力，中國 鋼鐵行業(yè) 下游市場需求減緩，在應對經(jīng)濟危機方面，中國政府頻頻出臺政策措施，對鋼鐵行業(yè)產生積極作用。截止 2020 年 11 月，國務院批復的鐵路投資額已經(jīng)達到 2萬億元，其中在建項目的投資規(guī)模超過了 萬億；此外交通運輸部門正在醞釀一個未來 3至 5 年內投資 5萬億元的計劃，包括在建項目、已經(jīng)規(guī)劃的項目和追加投資，將涉及公路、水路、港口和碼頭建設等。政府加大基礎設施建設將拉動鋼材需求。 另外，隨著中 國產業(yè)結構的升級，中國對高品質鋼鐵產品的需求量也越來越大。中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設步伐的加快，也將擴大鋼材產品的消費。因此，中國鋼鐵行業(yè)仍有很大的發(fā)展空間。 軋鋼機械是鋼鐵生產中的一個最重要的環(huán)節(jié)，近年來軋鋼機械的發(fā)展已取得了長足的進步，熱軋和冷軋技術日趨完善，特別是冷軋技術，代表著鋼鐵行業(yè)的前沿技術，在世界各地迅速發(fā)展，我國雖取得一定得成績，但與世界先進水平相比差距還很大。薄板的產量在工業(yè)發(fā)達國家中一般占鋼材產量的 50%（美國 60%，日本約 45%），而我國則尚在 20%以下，按 2000 年規(guī)劃目標也只有 26%。冷軋薄板在發(fā)達國家一般占鋼材產量的2530%，而我國在寶鋼兩套新機組建成以后也只占有 4%左右。其中汽車板，硅鋼片和鍍錫板更是短中之短。這三項產品的發(fā)展，對推進我國經(jīng)濟建設具有深遠影響。 推進我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，是當代大學生特別是我們機械專業(yè)的大學生義不容辭的責任，對于即將進入鋼鐵行業(yè)的我們，學習熱軋，冷軋技術，了解軋鋼機械的原理，工作性能，是我們的必備基礎知識。 選題的意義和目的 卷曲傳動機構在設計過程中要綜合綜合運用機械設計課程和其他有關課程的理論，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實 際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。進行機械設計技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。 卷曲機傳動機構的主體結構是減速箱，主要設計的是齒輪傳動，在設計過程中在達到設計要求的同時還要考慮卷曲機的運行，卷曲機是冷軋帶鋼生產中對工作平穩(wěn)性和精度要求非常高的設備，在傳動設計中應考慮下述幾個問題。 （ 1）卷取機的速度控制 卷取 機速度控制要同時考慮一下兩個因素：為適應機組速度變化而調整卷取速度時，不應影響電機的驅動力矩；為適應卷徑變化而調整卷筒轉速時，不應引起張力的波動。一般卷取機都同時采用調壓（恒力矩）和調磁（恒功率）兩種調速方法，分別適應上述兩種情況，以充分利用電機的容量。 （ 2）卷筒電機的額定轉速必須與計算轉速相適應。如果卷曲取帶材的厚 第 8 頁 共 51 頁 度范圍大，工藝上又要求多種速度制度，卷筒傳動可考慮多級速比切換，滿足工藝要求。 cmaxj v30n R?? 式中 maxv 最大卷取線速度， sm ； cR 最大帶卷半徑， m。 沒有減速機時， jer nn》 。需要減速機時，其速比 i 為 jernni? （ 3）為實現(xiàn)在卷取過程中張力不發(fā)生波動，卷筒的電機的弱磁調速范圍應滿足下列要求 i60ni60 n2v m a xerm a x DR C ?? ?? 故 DRC2nn ermax ? (4) 卷取帶材所需要的傳動功率應由帶材的張力、塑性彎曲變形、卷取的速度和加速度及摩擦阻力等因素確定。由于塑性變形彎曲和摩擦的 影響遠小于張力，故初選電機時額定功率可用下式近似計算 ?1 0 00)v( ma x2jer TKNN ?》 2K 塑性彎曲及摩擦影響系數(shù)，取 ； T 卷取張力， N； V 線速度； ? 傳動效率 ，取 之間。 畢業(yè)設計是本專業(yè)最重要的實踐性教育環(huán)節(jié) ，是學生在完成全部的基礎課和專業(yè)課的學習之后，畢業(yè)離校之前的最后一個環(huán)節(jié)，它包括畢業(yè)實習和畢業(yè)設計兩個階段。 畢業(yè)設計是在教師的指導下，通過調查研究，方案分析，結構設計計算，完成機電設備或某個裝也課題的部分的技術設計 、圖形繪制以及計算機編程等全套技術文件，其目的是培養(yǎng)學生獨立分析與解決實際問題的能力，使學生接受工程師的基本訓練，并且使學生在計算機繪圖及編程，資料檢索及外文資料翻譯等方面的到鍛煉與提高，同時也是對學生大學所學知識的綜合運用與考察，因此這對我們來說是一次很好的鍛煉機會。 當今世界，科學技術突 飛猛，知識經(jīng)濟已見端倪，綜合國力的競爭，歸根結底是科 第 9 頁 共 51 頁 技與人才的競爭。鄧小平同志早已明確指出 :科技是現(xiàn)代化的關鍵而教育是基礎?？萍?、生產、生活等各領域中廣泛應用的各種機械是怎樣設計、制造出來的，這是一個系統(tǒng)工程問題。從大的方面分析，一是設計，二是制造。通過本設計對所學知識的綜合應用，可以達到具對各種常用的通用機械零部件的設計和選用的能力，進而達到獨立設計簡單機械的能力。 這也是我們畢業(yè)設計的最終目的。 2 傳動方案分析設計 傳動方案分析 卷取機傳動機構位于電動機和卷曲機之間，用以傳遞運動和動力或者改變 運動形式，傳動方案設計的是否合理，對整個機械的工作性能、尺寸、 重量和成本更影響很大， 因此傳動方案設計是整個機械設計中最關鍵的環(huán)節(jié)。 傳動方案的要求 合理的傳動的方案，首先應滿足工作機的功能要求，其次還應滿足工作可靠、傳動效率高 、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護方便等要求，設計時要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。 傳動方案的分析 對主要的傳動形式進行分析比較 1 蝸桿傳動 蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，但效 率較低，適用于中、小功率的場合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對滑動速度，可將蝸桿傳動布置在高速級，以利于形成潤滑油膜，可以提高承載能力和傳動效率 . 2 斜齒輪傳動 齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達 300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設備，嚙合傳動會產生噪聲。 3 圓錐齒輪傳動 圓錐齒輪加工較困難，特別是大直徑 、模數(shù)大的圓錐齒輪，只有在需要改變軸 第 10 頁 共 51 頁 的布置方向時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比，以減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。 4 鏈式傳動 鏈式傳動運轉不均勻，有沖擊，不適于高速傳動，應布置在低速級。 綜合以上幾種方案，考慮到開卷機工作環(huán)境，工作性能以及布置形式，采用閉式斜齒傳動。 傳動方案設計 原始數(shù)據(jù)：帶鋼重量 10000kg，帶鋼厚度： ～ ，帶鋼寬度： 650～ 1250mm，機組速度： 360m/min，帶鋼材質： Q235。 傳動系統(tǒng)布置形式如下圖所示： 附 圖 傳動裝置布置圖 1 電動機 2 聯(lián)軸器 3 二級展開式齒輪減速箱 4 聯(lián)軸器 5 驅動卷筒 3 選擇電動機，計算運動參數(shù) 卷取張力的選擇 卷取機在卷繞帶鋼時，必須具有一定的卷曲張力。卷曲張力值大小取決于卷曲機工作狀態(tài)和產品規(guī)格。不合適的張力數(shù)值會直接影響產品質量。過大的卷取張力數(shù)值會影 第 11 頁 共 51 頁 響產品內部金相組織，以及使設備電機容量增大；反之，過小的卷取張力數(shù)值亦會影響產品質量以及出現(xiàn)帶鋼跑偏?？梢?，卷曲張力數(shù)值過大或過小，均會直接影響到卷取機正常工作。 因此，張力數(shù)值應該慎重。 卷曲張力 T由公式 bhT 0?? ，（ ? ?4資料 ,公式 21） 確定 其中 0? —— 單位張力， Mpa ； ??4資料 h —— 帶鋼厚度， ； b —— 帶鋼寬度， 1000mm； （ 1） 對于連續(xù)機組， 0? 可按下表選取（ ??4資料 ，表 23） 表中 s? 為帶鋼屈服極限， Mpa 表 31 連續(xù)機組采用的單位張力 0? 值 機組名稱 0? ， Mpa 酸洗機組 ～ s? 退火機組 ～ s? 準備機組 ～ s? 張力矯直機組 ～ s? （ 2）對于連續(xù)機組的單位張力值 0? 還可按下列經(jīng)驗公式計算： 020 )~( ??? hh ?? （ ??4資料 ,公式 22） 式中 h —— 帶鋼厚度， mm； s? —— 帶鋼的屈服極限， Mpa ； ? —— 系數(shù)，由卷取機工作情況來決定，即不同機組有不同數(shù)值，按下表選取。（資料（ 1），表 24） 表 32 由卷取機工作情況決定的系數(shù) ? 值 機組名稱 ? 值 機組名稱 ? 值 重卷機組 電解清洗機組 電鍍機組 縱切機組 第 12 頁 共 51 頁 連續(xù)退火機組 張力矯直機組 由（ 1）選取的單位張力 0? = s? ， s? =235Mpa ∴ 0? = 235= Mpa 由（ 2）選取的單位張力 0? =（ ＋ ） 235 ∴ 0? = Mpa 或者 0? =（ ＋ ） 235 ∴ 0? = Mpa 故選擇 0? = Mpa ∴卷取張力 bhT 0?? = 1000= KN 卷取機卷筒傳動功率計算 按卷筒上靜力矩來決定電動機功率 卷筒上靜力矩為 ???? 2dpuMTRM 彈塑 （ ??4資料 ,2145） 其中 （ 1） TR—— 形成帶鋼張力所需的力矩，設為 1M 式中： T —— 帶鋼卷取張力， 18800 N R —— 鋼卷半徑（在始卷時等于卷筒半徑，終卷時等于鋼卷半徑）； 始卷時： R = m, T =18800 N , ∴ 1M =TR=18800 =4700 N m 終卷時： R = m, T =18800 N ， ∴ 1M =TR=18800 = N m （ 2） 彈塑M —— 彎曲被卷取帶鋼所需的彈塑性力矩，設為 2M 。 其值可按公式 ?????? ?? ? ?20 221 12 h hh s y d yy d ybM ??彈塑 =ss hhbbh ?? )(416 21221 ?? 第 13 頁 共 51 頁 =sbhh ?)3(121 212 ? （ ??4資料 式 126） 決定。 其中， E Rh s 21 ???， E 為帶鋼彈性模量； 式中：