【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是為四川某特殊鋼企業(yè)1450軋鋼生產(chǎn)線配套設(shè)計(jì)熱軋鋼板校平機(jī)。主要已知參數(shù)如下：。，溫度不低于850℃；具體負(fù)責(zé)校平機(jī)的力能參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、矯直輥及輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求進(jìn)行加工不僅能夠降低原材料的成本，還能提高利用率。矯直機(jī)加以糾正。力矯直機(jī)斷續(xù)工作的特點(diǎn)，成倍地提高了矯直效率，使矯直工序得以進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)線，制矯直機(jī)的輥縫，公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、建筑玻璃、精密儀器儀表和工具等領(lǐng)域。標(biāo)尺指示，并沒有采用閉環(huán)控制，所以位置控制精度僅有±。生產(chǎn)制造公司有國。減少入口側(cè)各輥的壓力，特別是可以減少入口端第3個(gè)輥的斷軸事故。著矯直力的減小，輥距也減小，以縮短空矯區(qū)，從而明顯減輕補(bǔ)矯工作。在寬板和特寬中薄板生產(chǎn)線，具有彎輥能力的矯直機(jī)已成為必選。液壓壓下取代機(jī)械壓下成為一種矯直機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。另外通過采用自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)模型設(shè)定和液壓ACC動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)

　　

【正文】 m i n/ i n/ i n )/(60 343 LmmAvAq ccVL ??????? ?? 2） 伺服閥的選擇及其參數(shù) 選用莫格（ MOOG） D791 系列伺服閥，主要參數(shù)如下： 額定流量 min/160 LqVN ? （單邊 MPap ?? ） 額定供油壓力 滯環(huán) %? 分辨率 %? 3） 伺服閥的工作流量 閥口實(shí)際壓降 TLS pPpPp ??????? 1 式中 MPaPS 28? ，液壓站至管路總壓降 MPap ?? ，伺服閥油油管路壓降MPapT ?? ，額定負(fù)載壓力 MPaPL ? 。將這些參數(shù)代入上面的式子中，得 正文 19 MPap ?? 于是伺服閥的工作流量： m i n/ i n/ LLppqq NVNVL ??????? 4） 實(shí)際壓下速度的校驗(yàn) 由 0 0m i n ,/ 8 3 mALq cVL ???? ，可得實(shí)際壓下速度 smsmAqv cVL /??? 可滿足靜態(tài)要求 3． 液壓泵的選擇 可選擇一種壓力補(bǔ)償型變量葉片泵，它可根據(jù)外負(fù)載（泵出口壓力）的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：零件少 、可靠性高、容積效率和總效率高、耐久度好 4． 液壓缸間的同步控制策略 為了得到滿意的矯直效果，必須控制上下排輥的平行度，也就是控制液壓缸之間的同步度。由于控制出口端或者入口端的三個(gè)液壓缸分別由各自的伺服閥控制，因此，這三個(gè)缸之間的同步誤差必須控制在一定范圍內(nèi)。 經(jīng)過參閱有關(guān)資料，選擇主 /輔控制單邊校正方案的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。其方案圖如 圖 串聯(lián)結(jié)構(gòu) 其中 1表示主液壓缸， 3 表示輔助液壓缸。因?yàn)殡娨核欧y輸入正電壓時(shí)，液壓缸下移，輥縫變小，所以對(duì)于 3 來說，在加法器中對(duì)同步誤差反饋部分的 疊加應(yīng)該是減號(hào)。 這種結(jié)構(gòu)以主缸 1 為基礎(chǔ)，通過調(diào)整輔缸 3 來使三者之間同步。主缸 1 以理想位移為輸入信號(hào)，輔缸 3 以主缸的實(shí)際位移輸出為輸入信號(hào)，也就是輔缸來跟蹤主缸， 正文 20 輔缸與主缸之間的時(shí)間位置偏差反饋給輔缸，調(diào)整后使二者同步。 矯直輥及其軸承的選擇和強(qiáng)度校核 輥?zhàn)硬牧线x擇 參考文獻(xiàn) [6]，可以知道矯直輥材料的要求一般如下： 1．為了保證矯直輥有足夠的耐磨性、表面硬度和使用壽命，盡量不要用含 Mn的材料，因?yàn)椋?Mn和 Fe所形成的碳化物，質(zhì)點(diǎn)太硬，形成麻點(diǎn)。另外工作輥的硬度都應(yīng)達(dá)到 Hs=7O以上。 2． 工作輥和支承輥的硬度差不能小，否則，支承軸對(duì)工作輥表面產(chǎn)生磨損，從而直接影響鋼板的表面質(zhì)量。從表四可看出硬度差為 Hs=10較為合適。 3．工作輥硬化層深度為 10mm為最佳。 另外，影響淬硬性和淬透性的主要元素是 C、 Cr、 Mo、 Ni。 C 含量降低使得其淬火時(shí)不易發(fā)生開裂； Cr 含量的提高可以增大材料的耐磨性；適量加入 Mo，可以提高淬透性和輥?zhàn)拥拇阌矊雍穸龋?Ni可以提高淬透性，但是會(huì)增大回火脆性。另外，假如適量的 V，可以細(xì)化晶粒，形成少量的含 V 的碳化物，提高耐磨性和回火穩(wěn)定性。（見參考文獻(xiàn) [7]） 綜 合分析以上的因素，最終確定選擇工作輥和支撐輥均選擇 35CrMoV。要求其經(jīng)過表面淬火后的表面硬度為 65?HS ,支撐輥為 55?HS 。其余部位的調(diào)質(zhì)硬度為HBS280~240 。經(jīng)查詢參考文獻(xiàn) [6]，得到 35CrMoV 的組成情況為： C %~ ， Mn %~ ,Cr %~ ,Mo %~ ,V %~ ；；力學(xué)性能為：M P aM P a Sb 930,1080 ?? ?? 選擇完材料后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行熱處理，其大致工藝如下： 1． 預(yù)先熱處理 —— 等溫球化退火：消除鍛造應(yīng)力、細(xì)化晶粒、降低硬度、便于機(jī)械加工等。 2． 調(diào)質(zhì)處理：改善心部組織，保證心部有良好的綜合機(jī)械性能，為最終表面淬火做好組織和性能準(zhǔn)備。 3． 輥身表面感應(yīng)加熱淬火：隨著感應(yīng)器間隙的增大，硬化層深度增加；隨著感應(yīng)器移動(dòng)速度的加快，硬化層的深度減小。故要適當(dāng)調(diào)節(jié)間隙和深度。保證表面硬度。然后進(jìn)行低 于回火溫度的除應(yīng)力回火。 輥?zhàn)訌?qiáng)度校核 前面已確定工作輥直徑為 90? ，長(zhǎng)度為 1700，支撐輥直徑為 100? 。使用滾動(dòng)軸承時(shí)，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外。只要條件允許，軸徑直徑和軸身的過度圓角均應(yīng)選大一些。 根據(jù)公式： Dd )~(? ， dl )3~2(? （文獻(xiàn) [3]）得 工作輥： mmDd 11 ??? ， mmmml ??? ， mmr 101 ? 支撐輥： mmDd 22 ??? ， mmmml ??? ， mmr 102 ? 正文 21 1）彎曲強(qiáng)度 對(duì)支撐輥來說，只需計(jì)算輥身中部和輥徑斷面的彎曲應(yīng)力，其彎曲力矩和應(yīng)力分布如下圖 ： 支撐輥彎曲力矩和應(yīng)力分布圖 由于第 2輥彎矩最大、第 8輥的軋制力最大，故驗(yàn)證該輥對(duì)應(yīng)的支撐輥的強(qiáng)度。在輥徑斷面 1— 1和 2— 2斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件， 即： bRdPC ??? ?? 3 11111 ? bRdPC ??? ?? 3 22222 ? 式中： P —— 軋制壓力； 11?d ， 22?d —— 該處的斷面直徑； 21,CC —— 斷面 11和 22 到支反力 2P 處的距離； bR —— 許用彎曲應(yīng)力； 第二輥： 現(xiàn)已知： NP ?? ， mmd 4011 ?? ， mmCmmCmmd 30,20,60 2122 ???? MPaRb 216? .（經(jīng)插值法算得） 那么： MP aPaPa 633311 ???? ??????? MP aPa 33322 ?? ??????? 輥身中部 33斷面處彎矩最大， mNM ??? 32 正文 22 那么 MP aPadM 333 33 233 ?? ???? ?? ?? 第 8輥： ,10173 3 NP ?? 其余參數(shù)一樣。 MP aPa 102021173 3 3311 ?? ???? ??? MP aPa 103010173 3 3322 ?? ???? ??? MP aPad M 333 33 833 ?? ???? ?? ?? 材料 CrMoV35 的彎曲疲勞極限 M P aSb 4 2)( ???? ??? ，取安全系數(shù)S=，那么 MP aS ][ 11 ?? ?? ??。很明顯上述彎曲應(yīng) 力都小于極限彎曲應(yīng)力，故合適。 對(duì)于工作輥，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 KKWM?? ， 式中： KM —— 最大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩， KW —— 扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。另外還要考慮應(yīng)力集中系數(shù) ?K ，故：KKWMK??? 第二輥 MP ad 3 ????? 由于有彎輥裝置，還要考慮彎曲應(yīng)力， M ?? ??? 按第 四強(qiáng)度理論： ][ 122 ????? ???? M P a總 同樣第 8輥： ][ 122 ????? ???? M P a總 ，也適合。 2）接觸強(qiáng)度 參照文獻(xiàn) [5]式子（ 3— 11）得（平均載荷 mNmNq 173 ??? ）。 mmRRE RRb 49 32121 )(10206 )( ?????? ??????? MP aPabq 4 3m a x ??????? ??? 式中： q —— 均布載荷， 21,RR —— 輥?zhàn)影霃剑?E — — 彈性摸量， b2 —— 接觸區(qū)寬度。 式子（ 3— 13）得 M P m a xm a x ?? ?? 查表 3— 8得許用接觸應(yīng)力 ,2250][ MPa?? MPa675][ ?? ，取安全系數(shù)， ?S 那么 MP aSMP aS ][][,][][ ?????? ???? ，經(jīng)驗(yàn)證，接觸強(qiáng)度滿足要求。 軸承的選擇及壽命驗(yàn)證 工作條件：由于矯直機(jī)矯直輥徑向載荷大，軸向載荷很小，同時(shí)，軸有彎曲變形 ， 正文 23 還有工作的軸速也不是很高，故選用調(diào)心滾子軸承。我國北方軸承研究所研制的一種“密集型軸承”，其額定載荷是現(xiàn)有傳統(tǒng)軸承的兩倍以上，故可選用。（見文獻(xiàn) [4]） 參考文獻(xiàn) [9]中表格 13— 3初選軸承使用壽命 hLh 1202139。 ? ，又已知其工作溫度 600C左右。 1） 支撐輥 KNFFFmmd bar 8 6 5,40 88 ???? 最大， 轉(zhuǎn)速 m i n240 rsrdvn ???? ??，運(yùn)轉(zhuǎn)條件正常，可靠度為 90%。 徑向當(dāng)量動(dòng)載荷： 軸向力很小，可以略去不計(jì)。故 KNKNFfP rpr 0 6 8 ????? ， pf 為動(dòng)載荷系數(shù)，由表（ 13— 6）查得： 計(jì)算基本額定動(dòng)載荷： 3 6 39。1060 htnLfPC ?? 式中 KNPP r ?? ， min240 rn ? ， hLh 1202139。 ? ， ??tf?（查參考文獻(xiàn) [6]中的表 13— 4） 那么 KNC )10 1202124060(1 103 ????? 按軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇尺寸為“ 409040 ???? ”的密封型軸承，其基本額定載荷約為同類型軸承（ 22308TN1/W33）的兩倍。 即 KNKNC r 2961480 ??? ， KNC r 2602130 ??? KNKNfP pr ??? ，選擇上述密集型軸承 2 個(gè)進(jìn)行并列，那么 KNPP r ?? 壽命： hhP CfnL th 14939) 2601(24060 10)(6010 31066 ?????? ? 滿足要求。 靜載荷： 徑向當(dāng)量載荷： KNP r ? 由 000 PSC ? 得（ 0S 為靜強(qiáng)度系數(shù)，取 ?S ） 那么 KNKNKNC 2 6 0 ???? ，滿足要求。 2） 工作輥 由于工作輥基本不承受矯直力，故可以按軸承的靜強(qiáng)度進(jìn)行選擇。 KNFP rr ?? 由 KNKNPSC r ???? 查表或手冊(cè)，選取尺寸為“ 508040 ???? ”的密集型軸承，其性能相當(dāng)于同類型 正文 24 22208的兩倍以上。 KNKNCKNKNC rr , ?????? 故 rCC 00 ? ，滿足要求。 減速機(jī)、齒輪座 、電機(jī) 和萬向聯(lián)軸節(jié)的選擇計(jì)算 1． 減速機(jī) 主傳動(dòng)系統(tǒng)中，減速機(jī)除有減速作用以外，還有均衡分配傳動(dòng)扭矩的作用，因此也稱為假速分配器。它有三種主要形式：圓柱齒輪型、圓柱 — 圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形式中每種分為單、雙、三、四支等結(jié)構(gòu)。 在輥數(shù)大于 7的矯直機(jī)上，不宜使用單支減速分配器。這是因?yàn)閭鬟f的總扭矩大，齒輪座是齒輪尺寸也大，使齒輪座出軸的間距很難與矯正輥 間距相適應(yīng)，因此，在輥式鋼板矯正機(jī)上，大多使用多支的減速分配器。這樣也可以使齒齒輪座的載荷均勻。 由于本矯直機(jī)中第二輥的矯直扭矩最大，因此對(duì)該輥要盡可能由減速機(jī)的一根出軸經(jīng)齒輪座直接傳動(dòng)，以減輕齒輪座的負(fù)荷。為適應(yīng)矯正機(jī)在連續(xù)機(jī)組中的安裝，將矯正機(jī)設(shè)計(jì)成可以雙向進(jìn)料的結(jié)構(gòu)。這時(shí)，矯正機(jī)另一端的第二輥也又減速機(jī)的出軸直接傳動(dòng)。那樣，減速機(jī)中心距和 4A 應(yīng)等于齒輪座兩邊第二軸之間的距離 3A ，如圖 所示： 減速分配器和齒輪 座示意圖 3A 值受齒輪座最大中心距 2A 的限制， 2A 是按矯直輥?zhàn)畲笾行木?1A 和萬向連接軸的長(zhǎng)度以及連接軸傾角不超過 60 的條件來確定的。前面已經(jīng)算得，第一輥和第十一輥中心距為 615mm，故這里 mmA 6151 ? 。 2．選電機(jī)（參考文獻(xiàn) [10]） 前面求得驅(qū)動(dòng)功率為 KWN ? 。綜合 考慮機(jī)械負(fù)載特性（恒功率），斷續(xù)周期工作制，無調(diào)速要求，有過載能力。 正文 25 工作條件：冶金用，所以灰塵和渣子較多，溫度較高等工作條件，選擇負(fù)荷率為 。那么 KWKWPN ?? 選 YIR 系列起重及冶金用三相異步電機(jī)：（重型 CF %=40%） 從表 16— 1— 83中查得，型號(hào)： 機(jī)座號(hào)： 315M， min720 rn ? , KWPC 90? 3．聯(lián)軸器（參考文獻(xiàn) [1