【導(dǎo)讀】傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)三維設(shè)計(jì)，并對(duì)典型零件受力情況進(jìn)行有限元分析。同學(xué)合作完成機(jī)列設(shè)計(jì)。難度、經(jīng)濟(jì)因素和實(shí)際生產(chǎn)中所遇到的問題。第4章減速機(jī)的設(shè)計(jì).....

　　

【正文】 有量超過 80條，2020年以來國(guó)內(nèi)熱軋寬帶鋼軋機(jī)的高速發(fā) 展時(shí)期。 我國(guó)在熱軋生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、安裝、調(diào)試等方面也取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步 ［ 8］ 。 現(xiàn)在制約我國(guó)熱軋寬帶鋼軋機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要體現(xiàn)在軋線的檢測(cè)儀表如厚度儀、凸度儀、平直度儀、高溫儀、冷熱金屬檢測(cè)器；機(jī)電一體品如打捆機(jī)、 噴印機(jī)；大型裝備如交一直．交變頻。另外在設(shè)備設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制方面還處于跟蹤學(xué)習(xí)國(guó)外技術(shù)階段，開始向自主創(chuàng)新并形成自己的核心技術(shù)方 面邁進(jìn)。 二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 根據(jù)軋鋼機(jī)的受力特點(diǎn)，可將軋鋼部件按兩種不同的載荷傳遞系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析。一種是軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)；另一種是軋機(jī)的機(jī)座系統(tǒng)，系統(tǒng)的外載荷主要有軋制力、彎輥力、平衡力等。主傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)形式主要是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，機(jī)座是垂直振動(dòng)。軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由若干慣性元件（包括電機(jī)、聯(lián)軸器、軋輥等）和彈性元件（聯(lián)接軸等）組成的 “ 質(zhì)量彈簧系統(tǒng) ” ，在穩(wěn)定加載時(shí)，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩保持平衡關(guān)系，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生振動(dòng)，聯(lián)接軸中的扭矩變化是靜態(tài)平穩(wěn)的。但在突加載荷（如咬鋼、拋鋼、制動(dòng)、變速等操作以及傳動(dòng)間隙等原因）作用下，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩的平衡關(guān)系不再存在。這樣的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（簡(jiǎn)稱扭振），這時(shí)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接軸上的扭矩就隨扭轉(zhuǎn)角的周期變化而變化。由扭振造成連接軸上的最大扭矩值比正常軋制時(shí)的靜態(tài)扭矩要大得多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)超過聯(lián)接軸材料的強(qiáng)度，造成軋機(jī)設(shè)備的破壞，影響正常生產(chǎn) ［ 9］ 。 軋 機(jī)主 傳動(dòng) 系 統(tǒng) 扭轉(zhuǎn) 振 動(dòng)問題 是 軋 機(jī)振 動(dòng) 理 論研 究中 研 究最早、最多的 課題 。 對(duì)它 的 研 究 與 一般的振 動(dòng)問題 一 樣 ，首先要 對(duì) 整 個(gè)傳動(dòng) 系 統(tǒng)進(jìn) 行 簡(jiǎn)附錄 1 39 化，建立合理的力 學(xué) 模型和 數(shù)學(xué) 模型，然后 對(duì)數(shù)學(xué) 模型 進(jìn) 行 動(dòng) 力 學(xué) 求解，再進(jìn) 一步分析其固有特性和 動(dòng)態(tài)響應(yīng) 。 根據(jù)軋鋼機(jī)的受力特點(diǎn)，可將軋鋼部件按兩種不同的載荷傳遞系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析。一種是軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)；另一種是軋機(jī)的機(jī)座系統(tǒng)，系統(tǒng)的外載荷主要有軋制力、彎輥力、平衡力等。主傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)形式主要是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，機(jī)座是垂直振動(dòng)。軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由若干慣性元件（包括電機(jī)、聯(lián)軸器、軋輥等）和彈性元件（聯(lián)接 軸等）組成的 “ 質(zhì)量彈簧系統(tǒng) ” ，在穩(wěn)定加載時(shí)，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩保持平衡關(guān)系，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生振動(dòng)，聯(lián)接軸中的扭矩變化是靜態(tài)平穩(wěn)的。但在突加載荷（如咬鋼、拋鋼、制動(dòng)、變速等操作以及傳動(dòng)間隙等原因）作用下，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩的平衡關(guān)系不再存在 ［ 10］ 。 了解并掌握四輥熱帶鋼軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理，對(duì) 850 熱帶鋼軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)三維設(shè)計(jì)，并對(duì)典型零件受力情況進(jìn)行有限元分析。 軋機(jī)力能參數(shù)： 最大軋制力： 13000kn,軋制力矩： 制定 該軋機(jī)的壓下規(guī)程 計(jì)算軋機(jī)的主要力能參數(shù) 完成軋機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì) 對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行校核計(jì)算 三、研究步驟、方法及措施 收集資料，了解四輥軋機(jī)的工藝特點(diǎn)及該課題的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)， 明確研究的內(nèi)容與方向； 消化文獻(xiàn)資料，掌握 850熱帶鋼 軋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)； 通過計(jì)算力能參數(shù)，確定 850熱帶鋼 軋機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)； 從結(jié)構(gòu)入手，對(duì)主要零部件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，并手繪制草圖； 對(duì)主要零部件進(jìn)行 有限元 強(qiáng)度校核； 校 核后，對(duì)各部件結(jié)構(gòu)盡行修正，完成主要零部件 solidworks設(shè)計(jì)圖紙； 用 solidworks 完成總體設(shè)計(jì)圖紙及電子版說明書，并準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 四． 研究工作進(jìn)度 第一階段（ 1— 4 周）：收集資料、消化圖紙、確定方案、開題報(bào)告、燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 文 獻(xiàn)資料綜述、計(jì)算力能參數(shù)； 第二階段（ 5— 8 周）：確定主要零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù) ,完成主要部件結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)； 第三階段（ 9— 12 周）：譯外文資料，完成主要零部件圖紙； 第四階段（ 13— 14 周）：完成總體設(shè)計(jì)圖紙、完成零件圖、 對(duì)主要零部件進(jìn)行校核； 第五階段（ 1516周 ）：完成 說明書、審圖、改圖； 第 六 階段（ 17 周）：準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考文獻(xiàn) ［ 1］ 馬璋，我國(guó)寬熱帶鋼連軋機(jī)技術(shù)改造及新建熱帶鋼連軋機(jī)裝機(jī)水平的討論，軋鋼技術(shù) 1988, (5) ［ 2］ 王海文．軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1983 ［ 3］ 鄒家祥 . 軋鋼機(jī)械理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．北京：冶金工業(yè)出版社 ,1993 ［ 4］ ]鄒家祥．軋鋼機(jī)械．北京：冶金工業(yè)出版社， 2020 ［ 5］ 劉寶珩 . 軋鋼機(jī)械設(shè)備 北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2020 ［ 6］ 黃波， 我國(guó)熱軋寬帶鋼軋機(jī)建設(shè)情況綜述，產(chǎn)業(yè)分析 ［ 7］ 孔祥偉，史靜 ，徐建忠，王國(guó)棟，熱帶鋼軋機(jī)軋輥磨損預(yù)測(cè)，東北大學(xué)學(xué)報(bào)（ 自然科學(xué)版）， 20 0 2 ， 23（ 8） ［ 8］ 劉寶珩 . 軋鋼機(jī)械設(shè)備 北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2020 ［ 9］ 周建剛 ， 任學(xué)平， 熱帶鋼連軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)研究，冶 金 設(shè) 備，2020, ( 2) ［ 10］ 沈標(biāo)正，李向欣，師淑珍，熱帶鋼軋機(jī)主傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交交變頻技術(shù)改造，攀鋼 1450 熱連軋主傳動(dòng)改造專欄 六、指導(dǎo)教師意見 附錄 1 41 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 七、系級(jí)教學(xué)單位審核意 見： 燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日附錄 2 43 附錄 2 文獻(xiàn)綜述 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱 ： 850 熱帶鋼主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 44 一． 課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 薄板軋制生產(chǎn)始于二輥式軋機(jī)，隨軋制的薄板寬度越寬，厚度越薄。通過增加軋輥直徑來增加軋輥強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致金屬變形抗力增加，軋輥彈性壓扁嚴(yán)重，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚者更薄的產(chǎn)品不能生產(chǎn) ［ 1］ 。之后采用了小直徑的工作輥，減少與金屬接觸的面積，用大直徑的支撐輥增加強(qiáng)度和剛度，于是便出現(xiàn)了三輥勞特式軋機(jī)、四輥軋機(jī)、多輥軋機(jī)和行星軋機(jī)等薄板軋機(jī) ［ 2］ 。熱連軋帶鋼軋制，經(jīng)美國(guó)阿母科公司 8 a（ 1913～ 1921）研究實(shí)驗(yàn)，于 1923 年在阿什蘭工廠首先實(shí)現(xiàn)。寬帶鋼熱連軋 機(jī)發(fā)展可分為 4 個(gè)階段（代）。第 1 階段（代）： 1960 年以前建造的軋機(jī)。特征：軋制速度 10～ 12 m/s，單位寬度卷重 5～ 12 kg/mm，鋼卷重量 10～ 15 t，成品厚度 2～ 10 mm，年產(chǎn)量 100 萬～200 萬 t。第 2 階段（代）： 1960～ 1969 年建造的軋機(jī)。特征：軋制速度 15～21 m/s，單位寬度卷重 16～ 22 kg/mm，鋼卷重量 30 t 左右，成品厚度 ～，年產(chǎn)量 250 萬～ 350 萬 t。第 3 階段（代）： 1969年以后建造的軋機(jī)。特征：軋制速度 23～ 30 m/s，單 位寬度卷重 19～ kg/mm，鋼卷重量30 t，成品厚度 ～ mm，年產(chǎn)量 350 萬～ 600 萬 t。有人將 20 世紀(jì) 90 年代的薄板坯連鑄連軋稱為第 4 階段（代），以超薄帶鋼無頭、半無頭連鑄連軋為特征 ［ 3］ 。 70年代在熱帶鋼軋機(jī)上出現(xiàn)很多新技術(shù)如液壓 agc， 快速換輥 , 步進(jìn)爐 ,輥型控制 ， 保溫罩 ,， 潤(rùn)滑液軋制 , 計(jì)算機(jī)控制等。而 80年代又出現(xiàn)很多新技術(shù) , 通過實(shí)踐均已成熟 。 隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，市場(chǎng)對(duì)熱帶鋼軋機(jī)的產(chǎn)品需求日益旺盛 ［ 4］ ，特別是 2 0 0 5年以來，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)的升級(jí)、城市化建設(shè)以及工業(yè)布局的重新調(diào)整，熱軋帶鋼軋機(jī)的建設(shè)又進(jìn)入了一個(gè)新的高潮。截止 2020年上半年，國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的連鑄連軋共計(jì) II套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 2620萬 t，常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)共計(jì) 59套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 1． 93億，中厚板坯連鑄連軋計(jì)算在常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)之中 ［ 5］ 。 二． 研究主要成果 我國(guó)第 1套寬帶鋼熱連軋機(jī)，即鞍鋼 2 800/1 700mm 半連續(xù)式板帶軋機(jī)，始建于 1957 年。 1972 年之前也是唯一的一套。生產(chǎn)鋼卷：厚度 ～ mm，寬度 600～ 1 500 mm，卷重 ～ 10 t；生產(chǎn)厚板：厚度 4～ 50 mm，寬度 1 000～2 500 mm。于 2020 年 2 月移地改建成 1 700 mm中厚板坯帶鋼連軋機(jī)。自 1978 年武鋼引進(jìn)日本 1 700 mm 軋機(jī)、 1989 年寶鋼引進(jìn)德國(guó) 2 050 mm 軋機(jī)，才使中國(guó)熱連軋技術(shù)與世界接拍 ［ 6］ 。 我國(guó)寬帶鋼熱連軋技術(shù)和裝備，經(jīng)過引進(jìn)傳統(tǒng)熱帶鋼軋機(jī)，引進(jìn)薄板坯附錄 2 45 連鑄連軋機(jī)組，國(guó)外二手設(shè)備或國(guó)產(chǎn)機(jī)組，經(jīng)國(guó)外承包商用現(xiàn)代化技術(shù)改造成傳統(tǒng)熱帶鋼軋機(jī)；總體采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)成熟技術(shù)的中薄板坯和常規(guī)板坯熱連軋機(jī)組等方式取得了巨大發(fā)展 ［ 7］ 。 目前我國(guó)已經(jīng)基 本掌握熱帶鋼連軋機(jī)的成套設(shè)計(jì)制造技術(shù)，特別是最近經(jīng)過幾套中寬帶熱連軋機(jī) 自主設(shè)計(jì)制造的實(shí)踐，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備如熱卷箱，HCW2020 年我國(guó)中厚寬帶鋼產(chǎn)量 7 364 萬 t，熱軋薄寬帶鋼 2 035 萬 t，熱軋窄帶鋼 3 607 萬 t，合計(jì) 13 006萬 t，占當(dāng)年鋼材產(chǎn)量（含重復(fù)材）的 26％。近 30 年以來，帶鋼熱連軋機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從大盤重、高速度向高質(zhì)量、高成材率和低成本方向轉(zhuǎn)換，如在線調(diào)寬技術(shù)、寬度自動(dòng)控制（ AWC）技術(shù)、厚 度液壓自動(dòng)控制（ AGC）技術(shù)、板形控制技術(shù)、中間輥道保溫罩技術(shù)、帶坯邊部加熱技術(shù)、控制軋制、控 制冷卻技術(shù)、卷取機(jī)的改進(jìn)技術(shù)（如助卷輥液壓踏步控制、卷筒多級(jí)漲縮等）、半無頭（長(zhǎng)鑄坯）、無頭（粗軋后飛焊）軋制技術(shù)、連鑄坯的直接熱裝（ DHCR）技術(shù)、連鑄坯的直接軋制（ HDR）技術(shù)和?。ㄖ泻瘢┌迮鬟B鑄連軋技術(shù)等 ［ 8,9］ 。 2020年以前，建設(shè)熱軋寬帶鋼軋機(jī)的模式是國(guó)外工程公司技術(shù)總負(fù)責(zé)、全線工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全生產(chǎn)線的調(diào)試，甚至還包括土建基本設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)主要負(fù)責(zé)配套設(shè)計(jì)、工廠設(shè)計(jì)以及機(jī)械電氣設(shè)備的合作制造。 2020年后，這種狀況得到巨大的改觀，特別是 2020年以后，以國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造建設(shè)的熱 軋寬帶鋼軋機(jī)取得了很大的進(jìn)步 ［ 10］ 。 2020年上半年，我國(guó)的粗鋼產(chǎn)量達(dá)到了 26319． 48萬 t，預(yù)計(jì)今年總產(chǎn)量將達(dá)到 5億 t，人均產(chǎn)鋼量接近 400kg。大規(guī)模的產(chǎn)能擴(kuò)張已經(jīng)不具備市場(chǎng)的吸納能力。 2020年后，在熱軋寬帶鋼軋機(jī)領(lǐng)域更多 的是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品的升級(jí)。 中國(guó)的熱軋寬帶鋼軋機(jī)生產(chǎn)線保有量超過 80條， 2020年以來國(guó)內(nèi)熱軋寬帶鋼軋機(jī)的高速發(fā) 展時(shí)期。 我國(guó)在熱軋生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、安裝、調(diào)試等方面也取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步 ［ 11］ 。 三． 發(fā)展趨勢(shì) 隨著初軋板坯被連鑄板坯的取代，為減少 鑄機(jī)板坯寬度的調(diào)整范圍，提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力，改善帶坯寬度質(zhì)量等，發(fā)展了立輥軋機(jī)和定寬壓力機(jī)。立輥軋機(jī)有 2 大類：普通立輥軋機(jī)和帶有自動(dòng)寬度控制（ AWC）功能的重型立輥軋機(jī)。立輥軋機(jī)進(jìn)行的側(cè)壓過程總是與水平軋機(jī)組合完成。本鋼 1 700 軋機(jī)和寶鋼 2 050 軋機(jī)均配有 AWC 功能的重型立輥軋機(jī)。調(diào)寬壓力機(jī)（ Sizing presses）有 2 個(gè)基本類型，即長(zhǎng)錘頭調(diào)寬壓力機(jī)和短錘頭調(diào)寬壓力機(jī)。鞍鋼 1 780軋機(jī)和武鋼 2 250 軋機(jī)分別引進(jìn)日本和德國(guó)定寬壓力機(jī)。武鋼、馬鋼、邯鋼 2 2