【導讀】需要在質量上有所超越。本設計就對包鋼公司的三輥定徑機作一分析、計算、校核等。其主要內容包括：定。徑機的設計、調速系統(tǒng)的設計、潤滑和冷卻系統(tǒng)的設計。在原先只采用兩輥式定徑機存。在的弊端做一改造采用三輥定徑機。其兩者的區(qū)別主要是：前者可調但定徑精度低，工。具備件少；后者定徑精度高但不可調，機架備件多。其實現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了新型可調式三。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。因此，我們應該努力學好本專用知識，爭取進一步有所改進有所創(chuàng)新。

　　

【正文】 d m ?? ? ? 齒數(shù)比 ? =1 16a r c ta n a r c ta n 2368aa hR? ? ? ? ? 當量齒數(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力 l i mm i nHH P N WH ZZS?? ? (220) HP? —— 齒輪的接觸疲勞許用應力 29 limH? —— 試驗齒輪的接觸疲勞極限，由 機械設計表 （ 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 =。 NZ —— 接觸疲勞強度的壽命系數(shù)， NZ =1 WZ —— 工作硬化系數(shù)，它是用以考慮 經(jīng)磨齒的硬齒面小齒輪與調質鋼大齒輪相嚙合時，對大齒輪面產生的硬化作用，從而使大齒輪的limH? 得到提高的系數(shù)，當兩齒輪均為硬齒面時 WZ =1。 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。 主傳動軸的設計 軸是機器中的主要支撐零件之一，一切回轉運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能傳動動力和運動。 最小軸頸的估算 3min RZPdCn? (222) 30 C—— 由軸的材料和軸承情況確定的常數(shù) 因為傳動的力矩比較大，且受到交變載荷，所以選取合金材料。選取 42CrMo,由機械設計 表 （ 12— 4）得 C=98。 3m i n 1 2 9 . 3 69 8 1 4 4 . 9 2 440d ? ? ? 由于主傳動軸的輸入端連接聯(lián)軸器部位使用花鍵聯(lián)接，要有花鍵槽，所以其軸頸應增大8%，所以 ? ?144. 924 1 8% 156. 518? ? ? 又所以取輸入端聯(lián)軸器的軸徑為 168 聯(lián)軸器部位花鍵的設計 根據(jù) GB114472 且 d =168，所以花鍵的參數(shù)如下： 齒數(shù) Z=41 齒頂圓直徑 ad =160 壓力角 ? =20? 齒根圓直徑 fd =170 模數(shù) m=4 分度圓直徑 d=164 齒寬 b=186 花鍵的校核： ? ?12mTzhlD????? ?—— 各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取 ? =— ，取 ? = z—— 齒數(shù) h—— 齒的工作高度，漸開線花鍵 h=m l—— 齒的工作長度 l =b mD —— 平均直徑，漸開線花鍵 mD =m ??? —— 許用擠壓應力取 120 2 2 0 5 8 9 .8 4 2 .6 4 50 .8 4 1 4 1 .8 4 4? ???? ? ? ???? 所以符合要求。 31 鼓型齒的設計 聯(lián)接軋輥和傳動齒輪箱的齒輪聯(lián)接軸，與一般齒輪聯(lián)接軸節(jié)不完全相同，這是因為軋輥間距需要調整，要求齒輪聯(lián)軸的傾角要比一般的齒輪聯(lián)接節(jié)的大，所以要求這種連接軸的外齒套作成 特殊形狀。（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整的要求。由于采用這種齒輪聯(lián)接軸更換軋輥就比采用萬向聯(lián)接軸方便得多。 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 軋輥的設計 力學參數(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? 。 32 圖 軋輥圖 60% ? ? ? ? 12 2 2 25 2. 18 5 2 15 1. 31 1 20 1. 74 8dd R T? ? ? ? ? ? ? ? 取 d? 190 孔槽寬度最大為 1 ? ，所以取 1325, 420bb??。 軸承段軸的設計 軸承是由意大利 INNSE 公司提供的，為雙列自動調心圓柱滾子軸承，能滿足軋輥徑向調整時產生小的轉角的要求，其型號為 32930/DF 其主要尺寸如 圖 ： 33 圖 自動調心滾子軸承 d=220 D=340 b=95 d 的配合為過盈配合所以公差取 ? ? ??， D 的配合為基軸制所以配合取 ? ?07H ?。 軸承兩端的兩個小梯形孔是為了方便對軸承潤滑而設計的其尺寸如圖所示。 為了減小軸的彎矩，從而增強軸的抗彎扭強度，要使軸承盡量靠近軋輥和錐齒輪，為了使軸承和軋輥的定位良好，所以要用軸肩來定位，它要定位在軸承的內環(huán)上所以取軸肩的直徑 d=229,寬度 b=20。軸承部的軸要與軸承相配合所以其軸徑為 220，同時為了對軸承進行左定位其軸段的長度要小于軸承的寬度 2— 3 毫米，即其長度為 953=92。 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。其結構如圖 ： 圖 間隔環(huán) 因為錐齒輪的內孔徑為 190，所以取 d=192,D 要與錐齒輪的大端面相匹配同時要對軸承的內環(huán)進行定位所以 D 不能大于軸承內環(huán)的直徑，取 D=240，厚度 b=5。齒輪與軸 34 是花鍵聯(lián)接，其軸徑應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 ? ，由齒輪的結構參數(shù)可得，軸承左邊的 一段軸的長度為3+5+=。與花鍵配合的一段軸的長度為 =。 這一部分的結構簡圖如 圖 ： 圖 軋輥左邊的軸段 自由軸段的設計 由于三軋輥軸為正三角形分布，所以自由段相對而言比較長，所以為了減小軸的受力狀況，也同時為了避免軸與機架直接接觸而在軸轉動時產生干摩擦，所以需要在自由軸段設計組合軸承。其基本尺寸如 圖 ： 35 圖 組合軸承 1 是外墊套其尺寸為 203 250 11， 2 是滾子環(huán)其尺寸為 200 250 15， 3 是隔套。 環(huán)的設 計 由于要對軸承進行潤滑和冷卻，所以要用環(huán)將軸承和軋輥隔開，需要有環(huán)。軋輥的直徑為 190，環(huán)的右側面要與軋輥相匹配，根據(jù)軋輥和其軸段的尺寸可得環(huán) I 的尺寸如圖 ： 36 圖 I 有 1 242 4 238d ? ? ? ，左邊與軸套配合所以 2 281d ? ， 3 290d ? 。 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。其兩端面的圓跳動精度為 。 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，它與軸一起轉動， 1 處安裝密封圈的部位， O 型環(huán) 200 ，所以 1 200d ? 。 2d 要與定位軸肩相配合，所以 2d =230， 3 233d ? ， 4 240d ? 。 軋輥段的軸的長度的確定： 37 圖 軋輥段軸圖 所以軋輥軸的長度為： 22+10+325+10=367，其又側有軸套對其進行定位，應減去 2— 3毫米，所以軸段的長度為 3673=364。 軋輥右側軸段的設計 軋輥右側理論上應與左側相同，但如果兩側都有軸肩軋輥就無法進行安裝，同時為了安裝和維護的方便所以使用同一型號的軸承，軸承的尺寸已經(jīng)確定，為了安裝軋 輥右側軸徑應梯次減小，那么安裝軸承的軸段要有軸套 I，其尺寸如 圖 ： 38 圖 軸套 I 圖 B 上安裝軸承所以取 B=92， C 點的高度起對軸承的定位作用，所以 d=233, 1d 與環(huán)I 相匹配，取 1d =240。其內部尺寸如圖。內部寬度為 8 的矩形槽為密封槽，密封圈的尺寸為 195 。所以其軸段的長度為 134。軸承的右側是間隔環(huán)和錐齒輪，與上面的設計 的尺寸相同。但錐齒輪的軸徑減小了，齒形的尺寸沒有變化。其尺寸如 圖 ： 圖 39 右端蓋的設計 為了使錐齒輪進行右定位，需要對主軸進行右端蓋的設計，其頂圓要對錐齒輪起定位作用，取為 200，其它尺寸如下： 圖 右端蓋 端蓋左側要與錐齒輪匹配，所以其圓跳動為 ， 22 的孔為安裝聯(lián)接端蓋和錐齒輪的螺栓的部位，螺栓為 GB5782— 86， M20 65，個數(shù)為 4。 軸承套的設計 由于在工作中要對軸承進行冷卻和潤滑，所以在安裝軸承時要安裝軸承套，它的內孔要與軸承的外環(huán)相匹配，上側的內槽要與環(huán) I 進行匹配，下面是軸承套的尺寸如 圖： 40 圖 圖中中間直徑為 17 的孔為固定軸承套的光孔，其作用是對軸承套進行定位和防止軸承套隨著軸承一起轉動。其個數(shù)為 2，在一條直線上。其中的小圓孔起冷卻和潤滑軸承的管道的作用。 A向圖為 圖 ： 圖 軸上的其它零部件的結構和尺寸如下： 自由軸段的間隔環(huán) I: 41 圖 I 其右側面對錐齒輪進行定位，外圓周面與組合軸承相配合，為了方便安裝其兩端與主軸直接接觸，中間部分直徑略大于軸的直徑與軸相分離。 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。 軸承套 : 42 圖 其內部安裝組合軸承，直徑為 17 的孔為固定軸承套的光孔，其作用是對軸承套進行定位和防止軸承套隨著軸承一起轉動。其個數(shù)為 2，在一條直線上。其中的小圓孔起冷卻和潤滑軸承的管道的作用。直徑為 22 的光孔起把軸承套緊固在機架上的作用，螺栓的型號為 GB5782— 86,M20 70,個數(shù)為 6 均勻分布。 軸套： 43 圖 其下部突出部分對組合軸承進行定位，內表面不與間隔環(huán) II直接接觸。上部突出的光孔用于緊固其和上面的軸套。兩端的通孔使用于 對組合軸承進行潤滑。 綜上軸的機構及尺寸如圖 3。 從動軸的設計 由于三輥定徑機三軋輥軸成正三角型分布，同時具有相同的結構和運動參數(shù)，所以其軸具有相同性，從動軸除自由段和鼓型聯(lián)接軸外，其它方面完全相同，其右邊無錐齒輪間隔環(huán)，直接用兩端蓋對軸承和錐齒輪進行定位。對錐齒輪進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。個數(shù)為 4 均勻分布。 對軸承定位的端蓋結構和尺寸如 圖 ： 44 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 GB5782— 86,M20 65。個數(shù)為 4均勻分布。 直徑為 11 的光孔是緊固螺栓的部位，螺栓緊固在軸套 I 上，其螺栓為 GB578285,M10 45。個數(shù)為 2 分布在一條直線上且與 直徑為 22 的光孔不在過圓心的同一直線上 。 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，