【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 38 77 100 100 100 正是由于上述這些優(yōu)點(diǎn)，自從 20世紀(jì) 70年代初日本新日鐵公司成功地開(kāi)發(fā)出 CAPL以來(lái)，全世界鋼鐵界對(duì)連續(xù)退火工藝給予了極大的關(guān)注，并迅速開(kāi)發(fā)了適應(yīng)各種產(chǎn)品要求的新工藝技術(shù)設(shè)備。全世界目前已建設(shè) 50 多條連續(xù)退火線(xiàn)。日本用連續(xù)退火生產(chǎn)的冷軋板產(chǎn)量已達(dá)全部冷軋板產(chǎn)量的 20%左右，其中川崎達(dá) 60%，新日鐵達(dá) 50%。用連續(xù)退火爐既可以生產(chǎn)普通級(jí)別的沖壓成形冷軋薄板，也可以生產(chǎn)深沖壓成形的汽車(chē)用冷軋板和烤漆硬化鋼板；既能生產(chǎn)硬紙的鍍錫原板 ，也能生產(chǎn)軟質(zhì)的鍍錫原板；既能生產(chǎn)一般強(qiáng)度級(jí)別的冷軋板，又能生產(chǎn)微合金化合金鋼、雙向鋼等高強(qiáng)和超強(qiáng)度冷軋板?？梢赃@樣說(shuō)，到現(xiàn)在為止凡是罩式退火爐能生產(chǎn)的產(chǎn)品，連續(xù)退火機(jī)組都可以生產(chǎn)，故連續(xù)退火發(fā)展很快。 鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，鋼鐵發(fā)展直接影響著與其相關(guān)的國(guó)防工業(yè)及建筑、機(jī)械、造船、汽車(chē)、家電等行業(yè)。隨著國(guó)際產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移和中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)鋼鐵工業(yè)取得了巨大成就。 中國(guó)鋼產(chǎn)量由 1978 年的 3717 萬(wàn)噸增長(zhǎng)到 2020 年的 億噸。 2020 年中國(guó)生 產(chǎn)粗鋼 萬(wàn)噸，比上年增加 萬(wàn)噸，增長(zhǎng) %；生產(chǎn)生鐵 萬(wàn)噸，比上年增加 萬(wàn)噸，增長(zhǎng) %；生產(chǎn)鋼材 萬(wàn)噸（含重復(fù)材），比上年增加 萬(wàn)噸，增長(zhǎng) %，行業(yè)總體呈較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。 2020 年我國(guó)鋼產(chǎn)量突破了 5 億噸，達(dá)到 萬(wàn)噸，占全球鋼產(chǎn)量 %，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過(guò) 97%。 中國(guó) 鋼鐵 工業(yè)不僅在數(shù)量上快速增長(zhǎng)，而且在品種質(zhì)量、裝備水平、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等諸多方面都取得了很大的進(jìn)步，形成了一大批具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的鋼鐵企業(yè)。中國(guó)鋼鐵工業(yè)不僅為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，也為世界經(jīng)濟(jì)的繁榮和世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，拉動(dòng)了中國(guó) 鋼材 消費(fèi)的持續(xù)增長(zhǎng)，緩解了全球鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩，改變了世界鋼鐵市場(chǎng)和原料市場(chǎng)的供求關(guān)系，由過(guò)去的供大于 求轉(zhuǎn)為供不應(yīng)求， 鋼鐵市場(chǎng) 由低迷轉(zhuǎn)為興旺，鋼材價(jià)格由長(zhǎng)期的低價(jià)位運(yùn)行轉(zhuǎn)為高價(jià)位運(yùn)行。 2001 年至 2020 年，全球鋼鐵業(yè)重新恢復(fù)了活力，國(guó)際鋼鐵市場(chǎng)需 第 7 頁(yè) 共 51 頁(yè) 求興旺， 鋼鐵企業(yè) 利潤(rùn)豐厚。 2020 年，隨著世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)的蔓延，全球鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨巨大壓力，中國(guó) 鋼鐵行業(yè) 下游市場(chǎng)需求減緩，在應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)危機(jī)方面，中國(guó)政府頻頻出臺(tái)政策措施，對(duì)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生積極作用。截止 2020 年 11 月，國(guó)務(wù)院批復(fù)的鐵路投資額已經(jīng)達(dá)到 2萬(wàn)億元，其中在建項(xiàng)目的投資規(guī)模超過(guò)了 萬(wàn)億；此外交通運(yùn)輸部門(mén)正在醞釀一個(gè)未來(lái) 3至 5 年內(nèi)投資 5萬(wàn)億元的計(jì)劃，包括在建項(xiàng)目、已經(jīng)規(guī)劃的項(xiàng)目和追加投資，將涉及公路、水路、港口和碼頭建設(shè)等。政府加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將拉動(dòng)鋼材需求。 另外，隨著中 國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，中國(guó)對(duì)高品質(zhì)鋼鐵產(chǎn)品的需求量也越來(lái)越大。中國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，也將擴(kuò)大鋼材產(chǎn)品的消費(fèi)。因此，中國(guó)鋼鐵行業(yè)仍有很大的發(fā)展空間。 軋鋼機(jī)械是鋼鐵生產(chǎn)中的一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，近年來(lái)軋鋼機(jī)械的發(fā)展已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，熱軋和冷軋技術(shù)日趨完善，特別是冷軋技術(shù)，代表著鋼鐵行業(yè)的前沿技術(shù)，在世界各地迅速發(fā)展，我國(guó)雖取得一定得成績(jī)，但與世界先進(jìn)水平相比差距還很大。薄板的產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中一般占鋼材產(chǎn)量的 50%（美國(guó) 60%，日本約 45%），而我國(guó)則尚在 20%以下，按 2000 年規(guī)劃目標(biāo)也只有 26%。冷軋薄板在發(fā)達(dá)國(guó)家一般占鋼材產(chǎn)量的2530%，而我國(guó)在寶鋼兩套新機(jī)組建成以后也只占有 4%左右。其中汽車(chē)板，硅鋼片和鍍錫板更是短中之短。這三項(xiàng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)推進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有深遠(yuǎn)影響。 推進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，是當(dāng)代大學(xué)生特別是我們機(jī)械專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生義不容辭的責(zé)任，對(duì)于即將進(jìn)入鋼鐵行業(yè)的我們，學(xué)習(xí)熱軋，冷軋技術(shù)，了解軋鋼機(jī)械的原理，工作性能，是我們的必備基礎(chǔ)知識(shí)。 選題的意義和目的 卷曲傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他有關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí) 際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理等。 卷曲機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)是減速箱，主要設(shè)計(jì)的是齒輪傳動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)還要考慮卷曲機(jī)的運(yùn)行，卷曲機(jī)是冷軋帶鋼生產(chǎn)中對(duì)工作平穩(wěn)性和精度要求非常高的設(shè)備，在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮下述幾個(gè)問(wèn)題。 （ 1）卷取機(jī)的速度控制 卷取 機(jī)速度控制要同時(shí)考慮一下兩個(gè)因素：為適應(yīng)機(jī)組速度變化而調(diào)整卷取速度時(shí)，不應(yīng)影響電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩；為適應(yīng)卷徑變化而調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)速時(shí)，不應(yīng)引起張力的波動(dòng)。一般卷取機(jī)都同時(shí)采用調(diào)壓（恒力矩）和調(diào)磁（恒功率）兩種調(diào)速方法，分別適應(yīng)上述兩種情況，以充分利用電機(jī)的容量。 （ 2）卷筒電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速必須與計(jì)算轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。如果卷曲取帶材的厚 第 8 頁(yè) 共 51 頁(yè) 度范圍大，工藝上又要求多種速度制度，卷筒傳動(dòng)可考慮多級(jí)速比切換，滿(mǎn)足工藝要求。 cmaxj v30n R?? 式中 maxv 最大卷取線(xiàn)速度， sm ； cR 最大帶卷半徑， m。 沒(méi)有減速機(jī)時(shí)， jer nn》 。需要減速機(jī)時(shí)，其速比 i 為 jernni? （ 3）為實(shí)現(xiàn)在卷取過(guò)程中張力不發(fā)生波動(dòng)，卷筒的電機(jī)的弱磁調(diào)速范圍應(yīng)滿(mǎn)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(dòng)功率應(yīng)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(yuǎn)小于張力，故初選電機(jī)時(shí)額定功率可用下式近似計(jì)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(xiàn)速度； ? 傳動(dòng)效率 ，取 之間。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本專(zhuān)業(yè)最重要的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié) ，是學(xué)生在完成全部的基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)之后，畢業(yè)離校之前的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它包括畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)調(diào)查研究，方案分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成機(jī)電設(shè)備或某個(gè)裝也課題的部分的技術(shù)設(shè)計(jì) 、圖形繪制以及計(jì)算機(jī)編程等全套技術(shù)文件，其目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生接受工程師的基本訓(xùn)練，并且使學(xué)生在計(jì)算機(jī)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(shí)也是對(duì)學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用與考察，因此這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)。 當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突 飛猛，知識(shí)經(jīng)濟(jì)已見(jiàn)端倪，綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底是科 第 9 頁(yè) 共 51 頁(yè) 技與人才的競(jìng)爭(zhēng)。鄧小平同志早已明確指出 :科技是現(xiàn)代化的關(guān)鍵而教育是基礎(chǔ)?？萍?、生產(chǎn)、生活等各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的各種機(jī)械是怎樣設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的，這是一個(gè)系統(tǒng)工程問(wèn)題。從大的方面分析，一是設(shè)計(jì)，二是制造。通過(guò)本設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，可以達(dá)到具對(duì)各種常用的通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和選用的能力，進(jìn)而達(dá)到獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械的能力。 這也是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終目的。 2 傳動(dòng)方案分析設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案分析 卷取機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于電動(dòng)機(jī)和卷曲機(jī)之間，用以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力或者改變 運(yùn)動(dòng)形式，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的是否合理，對(duì)整個(gè)機(jī)械的工作性能、尺寸、 重量和成本更影響很大， 因此傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 傳動(dòng)方案的要求 合理的傳動(dòng)的方案，首先應(yīng)滿(mǎn)足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿(mǎn)足工作可靠、傳動(dòng)效率高 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求，設(shè)計(jì)時(shí)要統(tǒng)籌兼顧，滿(mǎn)足最主要的和最基本的要求。 傳動(dòng)方案的分析 對(duì)主要的傳動(dòng)形式進(jìn)行分析比較 1 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，尺寸緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，但效 率較低，適用于中、小功率的場(chǎng)合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，由于允許齒面有較高的相對(duì)滑動(dòng)速度，可將蝸桿傳動(dòng)布置在高速級(jí)，以利于形成潤(rùn)滑油膜，可以提高承載能力和傳動(dòng)效率 . 2 斜齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，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(wàn)千瓦；速度最高可達(dá) 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(zhuān)門(mén)的設(shè)備，嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。 3 圓錐齒輪傳動(dòng) 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(yè) 共 51 頁(yè) 的布置方向時(shí)采用，并盡量放在高速級(jí)和限制傳動(dòng)比，以減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。 4 鏈?zhǔn)絺鲃?dòng) 鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適于高速傳動(dòng)，應(yīng)布置在低速級(jí)。 綜合以上幾種方案，考慮到開(kāi)卷機(jī)工作環(huán)境，工作性能以及布置形式，采用閉式斜齒傳動(dòng)。 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù)：帶鋼重量 10000kg，帶鋼厚度： ～ ，帶鋼寬度： 650～ 1250mm，機(jī)組速度： 360m/min，帶鋼材質(zhì)： Q235。 傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式如下圖所示： 附 圖 傳動(dòng)裝置布置圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 二級(jí)展開(kāi)式齒輪減速箱 4 聯(lián)軸器 5 驅(qū)動(dòng)卷筒 3 選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù) 卷取張力的選擇 卷取機(jī)在卷繞帶鋼時(shí)，必須具有一定的卷曲張力。卷曲張力值大小取決于卷曲機(jī)工作狀態(tài)和產(chǎn)品規(guī)格。不合適的張力數(shù)值會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。過(guò)大的卷取張力數(shù)值會(huì)影 第 11 頁(yè) 共 51 頁(yè) 響產(chǎn)品內(nèi)部金相組織，以及使設(shè)備電機(jī)容量增大；反之，過(guò)小的卷取張力數(shù)值亦會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量以及出現(xiàn)帶鋼跑偏?？梢?jiàn)，卷曲張力數(shù)值過(guò)大或過(guò)小，均會(huì)直接影響到卷取機(jī)正常工作。 因此，張力數(shù)值應(yīng)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(duì)于連續(xù)機(jī)組， 0? 可按下表選?。???4資料 ，表 23） 表中 s? 為帶鋼屈服極限， Mpa 表 31 連續(xù)機(jī)組采用的單位張力 0? 值 機(jī)組名稱(chēng) 0? ， Mpa 酸洗機(jī)組 ～ s? 退火機(jī)組 ～ s? 準(zhǔn)備機(jī)組 ～ s? 張力矯直機(jī)組 ～ s? （ 2）對(duì)于連續(xù)機(jī)組的單位張力值 0? 還可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(jī)工作情況來(lái)決定，即不同機(jī)組有不同數(shù)值，按下表選取。（資料（ 1），表 24） 表 32 由卷取機(jī)工作情況決定的系數(shù) ? 值 機(jī)組名稱(chēng) ? 值 機(jī)組名稱(chēng) ? 值 重卷機(jī)組 電解清洗機(jī)組 電鍍機(jī)組 縱切機(jī)組 第 12 頁(yè) 共 51 頁(yè) 連續(xù)退火機(jī)組 張力矯直機(jī)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(jī)卷筒傳動(dòng)功率計(jì)算 按卷筒上靜力矩來(lái)決定電動(dòng)機(jī)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(shè)為 1M 式中： T —— 帶鋼卷取張力， 18800 N R —— 鋼卷半徑（在始卷時(shí)等于卷筒半徑，終卷時(shí)等于鋼卷半徑）； 始卷時(shí)： R = m, T =18800 N , ∴ 1M =TR=18800 =4700 N m 終卷時(shí)： 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(shè)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(yè) 共 51 頁(yè) =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：