【導(dǎo)讀】線材的用途很廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門中，線材占有重要地位。近年來，對(duì)線材性。能及表面質(zhì)量的要求越來越高。尤其是對(duì)線材的化學(xué)成分、機(jī)械性能、晶粒組織及晶粒。粒度都要做檢驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)方可出廠。所以，對(duì)線材的苛刻要求決定了新軋機(jī)及相關(guān)新。技術(shù)的飛速發(fā)展。線材軋機(jī)屬于小型軋鋼機(jī)械范疇。機(jī)列也包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、和原動(dòng)機(jī)三個(gè)基本組成部分。本次設(shè)計(jì)在收集整理了。壓下規(guī)程和軋制速度計(jì)算軋制力和軋制力矩，對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇、校核。行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑方式進(jìn)行了選擇。最后，對(duì)該軋機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

　　

【正文】 () 式中 ： N — 電機(jī)功率， KW； maxM — 最大 力矩 ， Nm； Hn — 軋輥 轉(zhuǎn)速， r/min； K — 電機(jī)過載系數(shù)，因?yàn)檫x擇不可逆電動(dòng)機(jī)，所以過載系數(shù) ~?K ，取 ?K ； ? — 傳動(dòng)效率， ? = ??? 萬向接軸齒輪座減速箱 ??? 把具體數(shù)值代入到 ()中得 ： ??erN ??? ? 113 . KW 在上述計(jì)算中，未考慮諸多因素，此外還要考慮到生產(chǎn)的發(fā)展以及需要軋制不同鋼種，故 根據(jù) 文獻(xiàn) [3， 20125]選擇電動(dòng)機(jī)為 ： 21450 ??ZKSL 。 電機(jī)的參數(shù) 如下 ： 額定功率： 500?erN KW 額定轉(zhuǎn)速： 1202100 /ner ? r/min ?? ererer nNM 9550 ??12021009550 Nm () 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 則電動(dòng)機(jī)和軋輥之間的傳動(dòng)比 i ： ?? Hernni ? () 附加摩擦力矩 附加摩擦力矩 fM 包括兩部分，其一是由于軋制總壓力在軋輥軸承上產(chǎn)生的附加摩擦力矩 1fM ，這部分已包括在軋輥傳動(dòng)力矩 KM 之內(nèi)；一部分為各傳動(dòng)零件推算到主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 2fM 。 i MMM fZf 112 )11( ??? ? iM K）（ 11 1 ?? ? () 式中 ： 1? — 主 電動(dòng)機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率， 其中不包括空轉(zhuǎn)力矩 konM 的損失，單級(jí)齒輪傳動(dòng) 1? =~，取 1? =。 2fMiMK???????? ?? 111? 1 ??????? ??= Nm 推算到主電機(jī)軸上的總的附加摩擦力矩 fM 為 ： fM2f1f MiM ?? () 空轉(zhuǎn)力矩 konM 是由各轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量產(chǎn)生的摩擦力矩 及其他阻力矩，即 ： ? ?0. 03 0. 06kon erMM??=? = Nm () 動(dòng)力矩 donM 是在軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻時(shí)，各部分由于有加速 或減速所引起的慣性力所產(chǎn)生的力矩。由于軋件長(zhǎng)度很長(zhǎng)，所以動(dòng)力矩很小，忽略不計(jì)。 則主電機(jī)力矩 ： DM = ??i MM 1fZ i MM fZ 11 )11( ??? donkon MM ?? =konMiM ?? K1? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) = ??= Nm () 所以， 過載系數(shù)為 ： erDMMK? = () = ＜ [K ] 2? 則選擇的電動(dòng)機(jī)符合過載要求。 主電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校核 圖 電機(jī)力矩圖 ?1t 0 s ?2t 10 s ?3t 3s junM 和 junN 可用下式求得 ： junM = ??ttMj2 () 30 erjunjun nMN ?? () 式中 ： junM — 電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱計(jì)算出來的等值力矩 ， Nm； junN — 電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱計(jì)算出來的等值功率 ， KW； ern — 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ， r/min。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 將具體數(shù)值代入到 ()和 ()式得 ： junM =323222 tt tMtM Dkon ?? = ?? ??? 310 22 Nm 30 ?? erjunjun nMN = ??? 30 .5 KW 由公式 （ ）得 ： ??erN KW junN = KW （ ） 由公式 （ ）得 ： ?DM Nm junM = Nm （ ） 根據(jù)以上所得，符合發(fā)熱校核的條件。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 軋輥的強(qiáng)度計(jì)算 軋輥的破壞取決于各種應(yīng)力（其中包括彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分度不均勻或者交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制動(dòng)過程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。線材軋機(jī)的軋輥沿輥身長(zhǎng)度上布置有許多 孔型和軋槽。此時(shí)，軋輥的外力（軋制 力）可近似地看成集中力。軋件在不同軋槽 中軋制時(shí)， 外力的作用點(diǎn)是變動(dòng)的。所以要分別判斷不同軋槽 過鋼時(shí)軋輥各斷面的應(yīng)力，進(jìn)行比較，找出危險(xiǎn)斷面 。本次設(shè)計(jì)的軋輥輥身中間位置只有一個(gè)軋槽所以危險(xiǎn)面應(yīng)該為中間斷面 。 危險(xiǎn)面為中間截面 圖 軋輥受力分析 將軋輥簡(jiǎn)化成兩端支撐的簡(jiǎn)支梁 ，則： ?P 由圖 得出 ： PPP ?? 21 （ ） 2211 xPxP ? （ ） 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 式中 ： 1P 、 2P — 壓下螺絲對(duì)軋輥的力， KN； 1x 、 2x — 危險(xiǎn)斷面到壓下螺絲的距離 ， mm， 6401 ?x mm， 6402 ?x mm。 由 公式 ()和 ()聯(lián)立得出 ： 2451581 .P ? KN ?P KN 校核軋輥時(shí)， 通常 對(duì)輥身只校核彎曲應(yīng)力，對(duì)于輥頸要校核彎曲應(yīng)力 和 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對(duì)于軸頭只校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。 1． 軋輥輥身強(qiáng)度校核 根據(jù)文獻(xiàn) [4， 128]計(jì)算作用于危險(xiǎn)斷面處的應(yīng)力 ： 332 DMWM DDDD ???? （ ） 式中 ： DM — 作用于輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩， Nm； D— 計(jì)算斷面處的軋輥直徑， mm。 根據(jù)文獻(xiàn) [4， 128]得 ： )( xaaxPM D ??? = ???? ）（ 64012801280640 Nm （ ） 式中 ： DM — 作用于輥身危險(xiǎn)斷面處的彎矩， Nm； a — 壓下螺絲的中心距 ， mm； x — 危險(xiǎn)斷面到壓下螺絲的距離， mm。 由公式 ()得 ： 332DMDD ?? ? 345032 ? ??= 因?yàn)槭氰T鐵軋輥，所以根據(jù)文獻(xiàn) [2， 1850]得： 400~350?b? MPa。為了充分利用軋機(jī)能力，軋輥的許用應(yīng)力取得比較高，一般取破壞應(yīng)力的 51 ，即安全系數(shù)為5，則： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) nb?? ?][ 5 400~350? 80~70?MPa （ ） 由于 ][?? ?D ，所以輥身 強(qiáng)度 合格。 2． 軋輥輥頸強(qiáng)度校核 對(duì)于輥頸來說要計(jì)算彎曲和扭轉(zhuǎn) ， 根據(jù)文獻(xiàn) [4， 128]輥頸危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力 d? 為 ： WMdd ?? 3132dCP??? 32 7 1 0 0 01 5 02 4 5 8???? 2912.? MPa () 式中 ： C — 壓下螺絲中心線至輥身邊緣的距離，可近似取為輥徑長(zhǎng)度的一半，即2lC? ， mm； d— 輥徑直徑， mm。 根據(jù)文獻(xiàn) [4， 129]輥頸危險(xiǎn)斷面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 為 ： 3K16dM???327016??? ? () 式中 ： KM — 軸頸危險(xiǎn)斷面處的 扭 矩， 即為作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩， Nm； d— 輥徑直徑， mm。 輥頸強(qiáng)度要按彎扭合成應(yīng)力計(jì)算。 對(duì)于鑄鐵軋輥，則按莫爾理論計(jì)算， 根據(jù)文獻(xiàn) [4，129]得 ： 22 46 2 7 ??????? ? dd =? + 22 ??? = () 則 ][???? ，所以輥頸強(qiáng)度合格。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 3． 軋輥軸頭強(qiáng)度校核 對(duì)于傳動(dòng)端軸頭只計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ，則 ： 31D20 ??= 100 276? ?= () 根據(jù)文獻(xiàn) [2， 1851]得 ： ][][ ?? ? )80~70( ?? 56~49? MPa () 由于 ][??? ，所以軸頭 強(qiáng)度 合格。 軋輥軸承的計(jì)算 軋輥軸承的選擇 軋輥軸承是軋鋼機(jī)工作機(jī)座中的重要部件。軋輥軸承是用來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，并保持軋輥在機(jī)架中正確的位置。軋輥軸承的工作特點(diǎn)：工作負(fù)荷大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度差別大 ； 工作環(huán)境惡劣。 軋輥軸承應(yīng)具有小的摩 擦系數(shù)，足夠的強(qiáng)度和剛度，并便于更換軋輥。 軸承所承受力的大小，方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷大小選擇軸承時(shí)，由于滾子軸承中主要是線接觸，宜用與承受較大的載荷，承載后的變形也小；而球軸承則主要是線接觸，適宜用于承受較輕的或中等的載荷?？紤]到粗軋機(jī)的工作特點(diǎn) ， 選擇滾子軸承 。 根據(jù)軋輥尺寸和軋機(jī)的工作特點(diǎn)選擇合適的軸承型號(hào)，初選軸承型號(hào)為 FC5476230。 根據(jù)文獻(xiàn) [5， 20179]得 它的基本參數(shù)如表 。 圖 FC5476230 結(jié)構(gòu) 圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 表 FC5476230 軸承的基本參數(shù) 軸承型號(hào) 主要尺寸 /mm 基本額定載荷 /KN d D B WF 動(dòng)載荷 rC 靜載 rC0 FC5476230 270 380 230 298 2140 4750 軋輥軸承的壽命計(jì)算 軋輥軸承 主要計(jì) 算軸承的壽命。計(jì)算軸承的壽命要求符合軸承的實(shí)際壽命，必須準(zhǔn)確的確定動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷與軸承壽命之間的關(guān)系 ， 根據(jù)文獻(xiàn) [6， 320]得 ： ??????????? PCfnL rth 60106 () 式中 ： ?hL — 以小時(shí)表示的軸承基本額定壽命， h； n — 軸承的轉(zhuǎn)速， r/min, n =； tf — 溫度系數(shù)，這里取 tf =； rC — 額定動(dòng)載荷 ， N， rC =2140000N； ? — 壽命指數(shù)，由于是滾子軸承則 ? = 310 ； P — 當(dāng)量動(dòng)載荷， N。 計(jì)算軋機(jī)用四列圓柱滾子軸承時(shí)，取軸向載荷為零，則當(dāng)量動(dòng)載荷 P 為 ： rFFfP? （ ） 式中 ： Ff — 載荷系數(shù)，由于軋機(jī)在工作中受振動(dòng)、沖擊和軸承載荷不均勻等諸多 因素的影響，軸承實(shí)際載荷要比計(jì)算載荷大，根據(jù)工況 用