【導(dǎo)讀】此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)對(duì)象是2150粗軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)。軋機(jī)是將鋼錠及連續(xù)鑄坯軋。制成材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。用軋制的方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)率高、品種多、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性。強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此軋機(jī)得到廣泛的應(yīng)用,約有90﹪的鋼都是經(jīng)過(guò)軋制成。軋機(jī)設(shè)備的好壞對(duì)軋鋼廠的效益有很大的影響，而且軋鋼產(chǎn)業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中。占據(jù)著異常重要的地位。這些同時(shí)說(shuō)明了本次設(shè)計(jì)的必要性和重要性，并且設(shè)計(jì)本身也。是對(duì)我們的所學(xué)起到檢驗(yàn)作用。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括傳動(dòng)方案的選擇，軋制力計(jì)算及主電機(jī)容。向連接軸的選擇計(jì)算，潤(rùn)滑方法的選擇，環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)分析。設(shè)計(jì)結(jié)論得出此次設(shè)計(jì)的

　　

【正文】 [? ] 支承輥輥身中部 33 斷面處彎矩是最大的。若認(rèn)為軸承反力距離拉登于兩個(gè)一下螺遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 絲的中心距 0l ，而且把工作棍對(duì)支承輥的壓力簡(jiǎn)化為均布載荷，則輥身中部 33 的彎曲應(yīng)力為 )2( 03233 LlDP ???? （ ） 代入公式 （ ） 中得 )101 6 5 0( 10)22 1 5 04 4 1 0(333633 ???????????? MPa≤[? ] 所以符合彎曲強(qiáng)度要求。 由文獻(xiàn) [1, 311]可知 加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷 q=LP =3102150 ?? =由文獻(xiàn) [5, 22]可知 軋輥材料的彈性模數(shù) E=206GPa )( 21 21 rrE rqrb ?? = 最大正應(yīng)力： M P abq 3 5 03m a x??????? 由文獻(xiàn) [1, 313]可知 在輥間接觸區(qū)中，除了須校核最大正應(yīng)力 max? 外，對(duì)于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。為保證軋輥不產(chǎn)生疲勞破壞，(max)45??值應(yīng)小于許用值 (max)45??= max? = = 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 由文獻(xiàn) [1, 38]可知 粗軋機(jī)軋輥材料 HS35～ 40，查得許用應(yīng)力 [? ]=1600MPa、許用應(yīng)力 [? ]=490MPa，所以 max? ≤? 、(max)45??≤[? ]，符合接觸強(qiáng)度要求。 6 軋輥軸承與萬(wàn)向連接軸的選擇計(jì)算 軸承選擇與壽命計(jì)算 軋輥軸承的主要類型是滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承。軋輥上使用的滾動(dòng)軸承主要是雙列球面滾子軸承，四列圓錐滾子軸承及多列圓柱滾子軸承。滾動(dòng)軸承的剛性大，摩擦系數(shù)較小，但抗沖擊性能差、外形尺寸加大。它們多用在各種半袋軋機(jī)和鋼坯連軋機(jī)上。 滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) 決定了它在軋機(jī)上的使用方式。由于軋輥軸承要在徑向尺寸受到限制的條件下承受很大的軋制力，所以在軋機(jī)上使用的滾動(dòng)軸承多采用多列滾子軸承。這種軸承有較小的徑向尺寸和良好的抗沖擊性能。其中的四列圓錐滾子軸承被廣泛采用在四輥軋機(jī)的工作輥，因?yàn)檫@種軸承即可承受徑向力，有可承受軸向力，所以不需采用推力軸承。 由文獻(xiàn) [6, 386]可知 選用軸承型號(hào) 3811/670，查得額定動(dòng)負(fù)荷 C=39900KN， e= P=(X rF +Y aF ) Ff Tf () 式中 P 為當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 X、 Y 分別為徑向系數(shù)和軸向系數(shù)，根據(jù) aF / rF 之比值，由軸承樣本查得 rF 、 aF 分別為軸承徑向載荷和軸向載荷 rF =2P =，一般板帶軋機(jī) aF = rF ， 即 aF / rF =e=，所以查得 X=Y=0 Ff 為負(fù)荷系數(shù)，根據(jù)實(shí)際工作情況熱板材軋機(jī) Ff =～ ，取 Ff = Tf 為溫度系數(shù)，軋輥軸承一般只能在 100℃ 溫度以下工作，所以 Tf =1 代入公式 （ ） 中得 P=（ 1+0） 1= 由文獻(xiàn) [7, 135]可知 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷與軸承壽命之間的關(guān)系可用下式表示 ： ?)(60106 PCnLh ? （ ） 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 式中 hL 為以小時(shí)計(jì)的軸承額定壽命 ? 為壽命系數(shù)，對(duì)于滾子軸承 ? = 310 代入公式 （ ） 中得 hL = h331036 ) 3 9 9 0 0( 10 ????? 符合壽命要求 萬(wàn)向連接軸的選擇 軋機(jī)常用的連接軸有萬(wàn)向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和齒式接軸。帶滾動(dòng)軸承的十字軸式萬(wàn)向接軸近十幾年越來(lái)越多地應(yīng)用與軋鋼機(jī)主傳動(dòng)中，例如帶鋼軋機(jī)、鋼管軋機(jī)、鋼球軋機(jī)等，并有逐步取代滑塊式萬(wàn)向接軸的 趨勢(shì)，因?yàn)樗邆淙缦聝?yōu)點(diǎn)： 1）傳動(dòng)效率高：由于采用滾動(dòng)軸承，所以摩擦損失小，傳動(dòng)效率可達(dá)到 %～99%，可以降低電力消耗 5%～ 15%： 2）傳遞扭矩大：在相同回轉(zhuǎn)直徑的情況下，比滑塊式萬(wàn)向接軸能傳遞更大的扭矩。 3）傳動(dòng)平穩(wěn)：由于傳動(dòng)軸承的間隙小，接軸的沖擊和振動(dòng)顯著減少，約為滑塊式萬(wàn)向接軸的 1/10~1/30，提高了產(chǎn)品質(zhì)量； 4）潤(rùn)滑條件好：用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，易密封，沒(méi)有漏油現(xiàn)象，耗油量小，省去了潤(rùn)滑系統(tǒng)，改善了生產(chǎn)環(huán)境，節(jié)約了保養(yǎng)維修費(fèi)用。 5）噪音低：使用滑塊式萬(wàn)向接軸，空車運(yùn)行 時(shí)，噪音高達(dá) 80～ 90dB,軋制時(shí)高達(dá)60dB。而使用十字軸式萬(wàn)向接軸，噪音可降低到 30～ 40dB，改善了工作環(huán)境，有利于保障操作工人的身體健康； 6）使用壽命長(zhǎng)：一次使用可達(dá) 1～ 2 年以上，可減少更換零部件的時(shí)間和費(fèi)用； 7）允許傾角大：可達(dá) 10176?！?15176。，用于立輥軋機(jī)可降低車間高度，節(jié)省投資 8）適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn) 選用的十字軸式萬(wàn)向接軸的基本參數(shù)：回轉(zhuǎn)直徑 1120mm 、公稱扭矩 3500 mKN? 、接軸許用工作傾角 5176。十字軸連 接螺栓材質(zhì)為 40Cr、軸承盒的材質(zhì)為 40Cr 、十字軸材質(zhì)為 42CrMo。 十字軸的校核 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) Kc KMT ? == mKN? 式中 K 為工作條件系數(shù)，對(duì)于可逆軋機(jī)， K=～ ，取 K= 由文獻(xiàn) [8,426]可知 )(16 414 ddR dsTc?? ?? （ ） 式中 R十字軸中心到軸徑中部的距離 s軸徑中部至軸肩的距離 d、 1d 分別為軸徑直徑和內(nèi)徑，均如圖 所示。 代入公式 （ ） 中得 )20240(405 516446 ???? ????? ?? MPa 圖 軸尺寸 根據(jù)十字軸的材質(zhì) 42CrMo，查得屈服極限 s? =930MPa，一般取安全系數(shù) n=3，[? ]=3? =310MPa，所以 ? ≤[? ]，即所選的十字軸式萬(wàn)向接軸符合條件。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 7 潤(rùn)滑方式、環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)分析 潤(rùn)滑方式的選擇 熱帶鋼軋機(jī)各設(shè)備經(jīng)常在繁重的條件和惡劣的環(huán)境下工作，一臺(tái)熱帶剛軋機(jī)往往有許多摩擦部件需要潤(rùn)滑，合理的選擇潤(rùn)滑方式，對(duì)于減少零件的磨損、延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命、保持軋制精度和效率具有十分重要的作用。常用的潤(rùn)滑方式有稀油潤(rùn)滑和干油潤(rùn)滑兩種?，F(xiàn)代軋機(jī)都采用自動(dòng)化的干、稀油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，有專門布置在車間設(shè)備附近的地下室，集中將潤(rùn)滑油供給到各摩擦部件。 稀油潤(rùn)滑一般用于下列情況： 1） 除完成潤(rùn)滑任務(wù)外 ，還需帶走摩擦表面間產(chǎn)生的熱量。 2） 須能夠保證滑動(dòng)平面間為液體摩擦者：液體摩擦軸承、高速移動(dòng)的滑動(dòng)平面之間、止推滑動(dòng)軸承等。 3） 能夠用簡(jiǎn)易的手段向嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身及其軸承同時(shí)提供一種潤(rùn)滑劑的情況。 4） 除潤(rùn)滑外，還需要清洗摩擦表面并保持清潔狀態(tài)者。 5） 相同情況下，易于對(duì)軸承進(jìn)行密封并能很好防止?jié)櫥屯庖缯摺? 干油潤(rùn)滑一般用于下列情況： 1） 粘性很好，并能附著在摩擦平面上，不易流失及飛濺，多用于作往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)及短工作制的重載荷低轉(zhuǎn)速的滑動(dòng)軸承上。 2） 密封性好，且給油方便。 3） 很適用于低轉(zhuǎn)速的滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑，可長(zhǎng)時(shí)間不用加油，維護(hù)方便 。 4） 防護(hù)性較好，能保護(hù)裸露的摩擦表面面授機(jī)械雜質(zhì)及水等的污染。 總的說(shuō)目前軋鋼機(jī)械潤(rùn)滑有以下特點(diǎn)： 1）稀油潤(rùn)滑仍然是軋鋼車間主要的潤(rùn)滑型式，稀油潤(rùn)滑能有效的減少摩擦，有良好的潤(rùn)滑效果，排散熱量、冷卻工作表面以及保護(hù)工作表面不受腐蝕等作用。直到目前為止軋鋼車間在所有齒輪嚙合部位、減速機(jī)、人字齒輪機(jī)座以及大部分軋機(jī)的軸承都還是采用稀油循環(huán)潤(rùn)滑。 2）軋機(jī)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)的發(fā)展是趨于分散。大都是一臺(tái)設(shè)備設(shè)立一套潤(rùn)滑系統(tǒng)，這樣可使系統(tǒng)小型化，縮短管道，油庫(kù)深度減小，便于施工，節(jié)省基建費(fèi)用。 3）軋機(jī)的稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮可靠性，并不追求緊湊、輕巧。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 因此選用油箱容量較大，為了防止系統(tǒng)發(fā)生緊急事故時(shí)停止供油，損壞機(jī)械設(shè)備，需在重要系統(tǒng)中設(shè)置壓力箱。 4）由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，因此軋鋼車間普遍采用，軋機(jī)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)中流量小于 15001700 升 /分的油泵主要采用齒輪泵、流量大于此值時(shí)采用螺桿泵。 5）因?yàn)楦捎图袧?rùn)滑系統(tǒng)中的雙線式系統(tǒng)主要用于機(jī)器比較集中，潤(rùn)滑點(diǎn)多的地方，所以應(yīng)用最廣泛的是雙線式系統(tǒng)。 6） 潤(rùn)滑設(shè)備要求 油泵噪音較小，冷卻器冷卻效果好，過(guò)濾器壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)密封性好、漏油情況極少。從而提高了系統(tǒng)工作的可靠性，能獲得好的潤(rùn)滑效果。 2150 粗軋機(jī)壓下裝置、接軸托瓦等均采用稀油潤(rùn)滑，接軸萬(wàn)向節(jié)、平衡缸擺軸及下軸平衡關(guān)節(jié)、上軸平衡關(guān)節(jié)等采用自動(dòng)潤(rùn)滑。 環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)分析 我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗水平和污染物排放水平在整體上與國(guó)外先進(jìn)水平還有較大的差距，有較大的節(jié)能減排潛力。為了適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)的鋼鐵企業(yè)，近年來(lái)積極開(kāi)發(fā)綠色化生產(chǎn)工藝，取得了明顯成效。在降低噸 鋼能源消耗和工序能耗的同時(shí)，降低了萬(wàn)元產(chǎn)值能耗和萬(wàn)元工業(yè)增加值能耗，降低了污染物排放量。軋鋼生產(chǎn)中的節(jié)能減排是鋼鐵生產(chǎn)流程中節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)之一。近年來(lái)，我國(guó)鋼鐵企業(yè)在這方面所獲得的進(jìn)展主要反映在鋼坯熱送熱裝、節(jié)能燃燒技術(shù)、無(wú)氧化、少氧化加熱技術(shù)、以及低溫加熱和余熱利用等方面。 采用板坯加熱防氧化涂層。這種新型涂層能有效降低高溫爐中待軋鋼坯的表面氧化和脫碳。這種涂層在鋼坯表面形成一層致密的化學(xué)轉(zhuǎn)移膜，隔絕了鋼坯表面與爐內(nèi)氣體的接觸，起到了保護(hù)鋼坯的作用。這種新型涂料不僅成本低廉，而且具有以下優(yōu)點(diǎn)：涂層與鋼 材表面不發(fā)生嚴(yán)重的化學(xué)反應(yīng)；涂層由水性體系直接噴涂到常溫或至 800℃左右的高溫板坯表面，具有較強(qiáng)的粘附性；涂層在鋼坯傳送過(guò)程中與基材結(jié)合緊密，鋼坯出爐后，隨著溫度的降低，涂層能自動(dòng)脫落。該型涂層通過(guò)檢測(cè)表明，經(jīng)涂層防護(hù)的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著的變化。一般爐生氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)主要由致密層和疏松層構(gòu)成，使用涂層后，氧化鐵皮中疏松層厚度急劇降低，致密層比例增加。當(dāng)致密層厚度占氧化鐵皮總厚度的 50%以上時(shí)，爐生一次氧化鐵皮除鱗率就能達(dá)到 100%。 另外，采用一種空氣、煤氣雙蓄熱燃燒技術(shù)。將低熱值的高爐煤氣有效地應(yīng)用 于板遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 坯加熱爐，也獲得了明顯的節(jié)能降耗效果。這種新型加熱爐的主要技術(shù)特點(diǎn)是：蓄熱燃燒系統(tǒng)采用高爐煤氣負(fù)壓蓄熱燃燒器和空、煤氣雙蓄熱燒嘴燃燒技術(shù)，把助燃空氣、高爐煤氣預(yù)熱至 950~1050℃左右；空氣、高爐煤氣采用大型雙氣缸換向閥實(shí)現(xiàn)分段切斷換向燃燒，進(jìn)一步減少了蓄熱式燃燒技術(shù)的管道布置復(fù)雜性，增加蓄熱系統(tǒng)的適用性和可靠程度。采用這種新型加熱爐后加熱能力提高 20%以上，加熱溫度完全滿足了軋制工藝對(duì)板坯溫度均勻性的要求，均熱段爐膛溫度控制在 1260~1300℃ 的范圍；節(jié)能效果十分明顯，蓄熱爐比常規(guī)爐節(jié)能約 15%。 [9] 表 （單位：萬(wàn)元） 年份 年初投資 年現(xiàn)金流入 累計(jì)凈現(xiàn)金流量 1 1250 1250 2 1500 2750 3 1500 4250 4 750 374 4626 5 374 4252 6 374 3878 7 374 3504 8 1074 2430 9 1074 1356 10 1074 282 11 1074 +792 12 1074 +1866 投資回收期又叫投資反本期或投資償還期。所謂投資回收期是指以項(xiàng)目的凈收益抵償全部投資所需要的時(shí)間。這里所說(shuō)的凈收益主要是指利潤(rùn)，此外還可以包括按制度規(guī)定允許作為還款用的折舊、攤銷及其他資金；全部投資包括固定資產(chǎn)投資、建設(shè)期貸款利息和流動(dòng)資金。投資回收期是反映項(xiàng)目財(cái)務(wù)上投資回收能力的重要指標(biāo)，是用來(lái)考察項(xiàng)目投資盈利水平的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。投資回收期可根據(jù)全部投資財(cái)務(wù)現(xiàn)金流量表中累計(jì)凈現(xiàn)金流量計(jì)算求得，表中累計(jì)凈現(xiàn)金流量等于零或出現(xiàn)正值的年份，即為項(xiàng)目投資回收的終止年份。 由文獻(xiàn) [10, 53]可知 投資回收期 =當(dāng)年發(fā)生的凈現(xiàn)金流量 絕對(duì)值上年累計(jì)凈現(xiàn)金流量的出現(xiàn)正值的年份累計(jì)凈現(xiàn)金流量 ??????? 1 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁(yè) 根據(jù)表 可知，建設(shè)期為 3 年，