【正文】 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XVIII P=?? 12)]2([ DVdfpM k ?? ? = 60302)(3 ?????????? ????? ? ? KW 厚度≥ ，矯直功率為： P=?? 12)]2([ DVdfpM k ?? ? = 60182)(3 ?????????? ????? ? ? KW 電動機的選擇 在前面關(guān)于矯正機的主參數(shù)計算中可以得到，矯正機的矯正過程所需功率為。 電動機類型的選擇可以根據(jù)動力源和工作條件，冶金用電動機大多用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機。因為它具有較大的過載能力和較高的機械強度， 特別適用于短時與周期運行，頻繁啟動與制動，有時過負(fù)荷及有顯著的震動和較大的沖擊的設(shè)備。 由矯正機功率（ ） 可根據(jù)《上海南洋 YTSP 系列變頻調(diào)速三相異步電動機》可選擇型號為YTSP400L16 電動機（ 6 極電機， 50Hz 時同步轉(zhuǎn)速 1000r/min） 。該電動機基本參數(shù)如下： 標(biāo)稱功率： 315KW 額定電流： 590A 額定扭矩： 3008NM 轉(zhuǎn)差率： 1% 重量： 2600kg 由《上海南洋 YTSP 系列變頻調(diào)速三相異步電動機》可查的該電動機的安裝尺寸及重要外形尺寸為： 電動機總長度： 1800mm 電動機中心高： 400mm 外伸軸徑： 110mm 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XIX 外伸長度： 210mm 4 機架的設(shè)計與校核 機架的形式及結(jié)構(gòu)尺寸 機架的形式 在矯直過程中，被矯直的鋼材作用到工作輥上的全部矯直力，通過工作輥、工作輥軸承、支承輥、支承輥軸承、壓下螺絲及螺母傳給機架，并有機架全部吸收，不再傳給地基。因此，機架必須具有足夠的強度和剛度。 機架 按結(jié)構(gòu)分，可以分為開式與閉式兩種形式，如圖 41所示。 （一） 閉式機架：它是一個整體的框架。如圖 41a 所示為一閉式機架簡圖，其閉式機架為一閉式框架。因此，從材料力學(xué)的觀點來看，其強度與剛度都是很大的，故在實際生產(chǎn)中能得到廣泛的應(yīng)用。 （二） 開式機架：它是由機器本體和上蓋兩部分組成。圖 31b所示為一開式機架簡圖，其機架本體與上蓋連接用的是斜楔，所謂的開式機架實際上是一開式框架。同樣按材料力學(xué)的觀點來看，其強度和剛度比閉式機架差得多，因此開式機架僅用于橫列式布置的型鋼和線材的矯直機上，以便于更換工作輥。 另外，機架還可 以根據(jù)機架的加工、制造和運輸?shù)目赡苄苑譃檎w式（如圖 41a,b）、焊接式（圖 41c）、組合式（圖 41d）也稱為裝配式。其中，整體式在實際應(yīng)用中是最為廣泛的，只要在條件許可的條件下都盡可能地使用它，而且以閉式機架用的最為廣泛。當(dāng)機架受到加工制造及運輸條件限制時，可采用焊接式和組合式。焊接式機架常用于一些大型、特厚板的矯直機中。為解決加工和運輸能力不足的困難，可分段運輸和制造，然后在生產(chǎn)現(xiàn)場用電渣焊的方法焊接成一個整體。組合式機架一般極少使用，其原因是這種機架強度和剛度都較差，它的結(jié)構(gòu)形式類似于水壓機。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XX 機架的結(jié)構(gòu)尺寸 （一）機架主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 機架的主要結(jié)構(gòu)尺寸包括：機架窗口高度（ H）、窗口寬度（ B）以及機架立柱斷面尺寸（ F=l1b),如圖 42。 為了便于更換工作輥，在閉式機架中，窗口的寬度應(yīng)稍大于工作輥的直徑 D，而且在換圖 41 機架形式 圖 42 機架的結(jié)構(gòu)形式 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXI 輥側(cè)的窗口寬度比傳動側(cè)的窗口寬度應(yīng)大 10 毫米，而在開式機架中，其窗口寬度主要取決于工作輥直徑、軸承座高度、壓下螺絲的伸出量和安全臼、短支撐等有關(guān)零件的高度尺寸，以及上工作輥的最大提升 量。如 Ф 1150 的初軋機機架的尺寸為 B=1260mm； H=4700mm； 機架立柱的斷面尺寸 F=l1b（ mm2） 式中： l1— 立柱的厚度（ mm） b— 立柱的寬度（ mm） 根據(jù)機架強度條件來確定 F，但預(yù)選時可按表 41 中的經(jīng)驗公式事先給定，而后再進(jìn)行技嘉的強度與剛度驗算。 由于作用在立柱斷面 F 上的矯直力為輥子上承受的矯直力的二分之一。當(dāng)輥徑 d 與輥頸長度 l 之比為一個常數(shù)時，其輥頸強度與輥頸直徑 d 的平方近似成正比關(guān)系。因此，機架立柱斷面與軋輥輥頸 d 的平方之比 F/d2 主要取決于矯直機類型 和工作輥的材質(zhì)，并存在正比關(guān)系。 如 Ф 1150 的初軋機立柱斷面 F=3810cm2 其軋輥輥頸 d=690mm 故 F/d2 =；機架立柱的斷面寬度 b=280mm；而厚度 l1=540mm，如圖 43 表 41 機架立柱斷面面積與輥頸直徑的平方比 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXII 當(dāng)立柱斷面積確定之后，應(yīng)當(dāng)首先定出沿工作輥軸線方向的寬度 b,通常情況下， b 應(yīng)要求比軸承座寬度稍小一些，以免鋼板碰傷立柱。對機架的中心線應(yīng)嚴(yán)格要求與軸承座中心線重合。為防止窗口立柱表面被上下運動的軸承座所磨損，其窗口寬度 B 設(shè)計時應(yīng)考慮留有兩側(cè)滑板的厚度之距離，而且應(yīng)盡可能 地保證上下橫梁的斷面積和慣性矩相等。如機架立柱的斷面積選好后，一定要進(jìn)行強度和剛度的校驗。 （二） 對一種典型機架的結(jié)構(gòu)分析 圖 44 為 650 大型型鋼三輥軋機工作機座。它是由兩片開式機架組成的，兩機架的上蓋被鑄成一體，稱為機架蓋。在機架蓋上可以安裝壓下機構(gòu)，其上的中心軸 5 除換輥時可以吊起機架蓋外，還可以整體吊起工作機座，以便于機座的調(diào)整和安裝。機架蓋與機架立柱的連接時采用剛性很好的楔子 1 來實現(xiàn)的，二者之間的定位是靠菌狀銷子 2 完成的。兩機架之間的連接，上面是通過雙頭螺栓和撐管 下面是由鑄造橫梁和螺釘完成的 。 圖 43 1150 初軋機立柱斷面尺寸和相互位置圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXIII 采用這種整體式的開式機架結(jié)構(gòu)，對于換輥是十分方便的，因此開式機架得到廣泛的應(yīng)用。另外為了便于機座的拆裝，將機架地腳的側(cè)支撐面 6 做成 15度斜度。連接機架與軌座的螺栓在軌座孔中緊固，而螺栓的另一頭則做成圓錐形。同時相應(yīng)將機架地腳孔內(nèi)也做成一段圓錐孔。在機架窗口內(nèi)的下部有突出部分 7 是用來安放中輥軸承座用的，在其下部窗口的立柱內(nèi)表面上還鑲有耐磨滑板 8，以防止軸承座上下移動時磨損立柱表面。上軸承座安放在中輥軸承座的 H 形的瓦座上，并能上下滑動以實現(xiàn)上輥縫的調(diào)節(jié)。中輥通常是不動的，而上下輥調(diào)節(jié)是通過手動壓下 機構(gòu)實現(xiàn)的。 連接上蓋與立柱的斜楔斜度為 1:50，為了簡化機架切削加工以及防止斜楔對機架的磨損，可將斜楔孔做成不帶斜度的長方形孔，然后再配上兩塊鞍形墊板（上下各一塊），并做成 1:50 的斜度。 根據(jù)本次的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求，結(jié)合開式機架和閉式機架的結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)缺點，本次設(shè)計的工作機座選用牌坊式開式機架，以便于輥子的拆裝和滿足強度剛度要求。 機架的強度計算 幾點假設(shè) 為了使計算簡便，在對矯直機機架，分析其受力和變形情況時，可以作以下幾點假設(shè)，如圖 45. 只考慮垂 直矯直力 P1對開式機架的作用，作用點在機架中心線上。其中 P1=P/2，其中 P為總的矯直力。 圖 44 650 大型軋鋼機工作機座 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXIV 只考慮機架受力變形后，軸承座對它的影響，不考慮機架上蓋對機架立柱的影響，認(rèn)為立柱與上機架蓋的連接為滑動鉸鏈連接。 認(rèn)為軸承座為絕對剛體，當(dāng)受力后不會發(fā)生任何變形。 在以上假設(shè)條件下，當(dāng)機架在矯直力 P1的作用下，機架立柱在 B 點處的最大變形 δ max與軸承座的配合間隙 Δ 有以下關(guān)系 : δ max ≦ Δ 式中： δ max— 在 P1的作 用下，兩立柱與軸承座接觸點 B 處的最大變形； Δ — 機架窗口與軸承座側(cè)向的最大配合間隙。 為了計算方便起見，現(xiàn)將開式機架簡化為一個開式框架，如圖 35 所示，并將已知的外力 P1及靜不定力 T 加在其上，其中靜不定力為未知數(shù)。因此為了計算機架的強度與剛度，首先應(yīng)求出靜不定力 T來。 求靜不定力 T 根據(jù)變形的協(xié)調(diào)條件可列出下面的補充方程來，并用力法求解出靜不定力 T。由于從機架的受力分析來看，只在一個坐標(biāo)方向上暴露出了靜不定力 T，參看圖 35，因此只需要列出一個補充方程式就可以了。 即 Tδ TT+Δ TP = －Δ （ 41） 式中： T— 機架受外力 P1作用變形后，在立柱 B 點處軸承座對立柱的反作用力（千牛）， 稱為靜不定力； δ TT— 在 T 的單位力（ 1）作用下，立柱 B、 B 兩點處在 T 力的方向上產(chǎn)生的變形， 稱為方程的主系數(shù)； Δ TP— 在外力 P1 作用下，立柱 B、 B 兩點處在 T 力的方向上產(chǎn)生的變形，稱為方程 的自圖 45 開式機架受力變形圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXV 由項； －Δ — 軸承座與機架窗口的配合間隙， Δ 的符號“ ﹣ ”表示作用力 T 的方向與變形 的方向相反。 下面用材料力學(xué)的力法求變形的方法來求 δ TT 和 Δ TP： 首先在立柱 B、 B 兩點處加上 T 的單位力（ T=1），并劃出單位力（ 1）的彎矩圖和在 P1 力作用下的彎矩圖，如圖 46 所示： 圖中 I I1為機架立柱和下橫梁的斷面慣性矩； l1為下橫梁中性層長度； c為機架立柱B點至下橫梁中性層距離。 按圖乘法求出 δ TT 和 Δ TP的值： ???????? ??????1122112 32132251 IlIcEccclEIcccEITT? （ 42） 12111111 84211 EI clPclPlEITP ?????? （ 43） 式中： P1— 作用在一個機架上的矯直力（千牛）； E— 機架材料的彈性模數(shù)（牛 /毫米 2）。 下面求出 I I2： 圖 46 在 T 單位力和外力 P1作用下的彎矩圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 XXVI h1=300mm b1=400mm 圖 47 橫梁截面簡化圖 。 40030012 4933111 mmbhI ????? h2=100mm b1=160mm 圖 48 機架截面簡化圖 233222 3413333312 30010012