250线材轧机的设计

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　设计的轧钢机为250×3型钢轧钢机，轧辊的直径为250 mm。轧钢机主要用来为轧制小型线材，采用三辊式工作机座。轧钢机的主要设备是由一个主机列组成的。轧钢机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。采用的配置方式为电动机——减速机——齿轮机座——轧机。由于轧辊的转向和转速不可逆转，原动机采用造价较底的高速交流主电机。考虑到轧制负荷很不均匀，为了均衡电机负荷，减少电机的容量，在减速机和电动机之间加有飞轮。齿轮机座：其用途是传递转矩给工作辊，设计采用三个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面排成一排，装在密闭的箱体内。联轴器：在减速器与齿轮机座之间采用的是安全连轴器。而主联轴器采用的的梅花接轴联轴器。
关键词：　轧钢机，齿轮机座，飞轮
　　　轧钢机形式有两种：冷轧与热轧，热轧主要用于开坯，兼生产一部形钢，这这种轧机的型号有630——650型轧机，500——550型轧机、650中型轧机与2300中板轧机等，冷轧主要用于终级轧制，轧带钢的产品很多，具有代表性的冷轧板带钢产品金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（以汽车钢板多）、电工硅钢板、不锈钢和涂层钢板。现也促使冷轧机的装备技术和控制技术向更高的方向发展。型号有1400mmNKW、1250mmHC单辊可逆式轧机. 1150mm二十辊冷轧机,。
　　　设计的轧钢机为250×3轧钢机，轧辊的直径为250 mm.，轧钢机主要用来为轧制小型线材。25——50毫米的圆钢，20——40毫米的方钢；螺纹钢等。
　　　其结构的特点为：
　　　1、采用三辊式工作机座，主电机不可逆转，中上辊与中下辊交替过钢，实现多道次的轧制。
　　　2、由于轧辊的转向和转速不可逆转，可采用造价较底的高速交流主电机在传动装置中装有减速机和齿轮机座。考虑到机座轧件较短，轧制次数较多，负荷很不均匀，为了均衡电机负荷，减少电机的容量，在减速机和电动机之间加有飞轮。
　　　3、多数250型钢轧机要求既开坯又轧件，具有一机多能的特性，因此，轧机急需要较强的能力，又需要较强的刚度，而且由于经常需要更换品种，在轧机结构上需考虑换辊方便。
　　　4、为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。
1.4小型轧钢机的主机列
　　　轧钢机的主要设备是由一个或数个主机列组成的。轧钢机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。
　　　1、工作机座：工作机座为轧钢机的执行机构，它由轧辊及其轴承轧辊的调整机构和上轧辊的平衡机构，引导轧件的轧件进入轧辊用的导装置，工座机座的机架及支撑机座并把机座固定在地基上用的轨零、部件的和机构组成。
　　　2、传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器和主联轴器，电机联轴器用来连接电动机与减速器的主动齿轮轴；而主联轴器则用来连接减速器与机轮机座的传动轴，既自减速器将转矩传至齿轮机座的主动齿轮。
　　　减速器：在轧钢机中减速器的作用将电动机较高的转速变成轧机所需的转速，因而可以在主传动中选用价格较底的高速电动机。确定是否采用减速器的一个重要条件，就是比较减速器及其摩擦损耗的费用是否低于低速电机的与高速电机的之间的差价，一般情况下，当电机的转速小于200—250转/分才采用减速器。小型轧钢机转速小于200转/分，因而采用减速器。
　　　采用减速器时，根据传动比的大小选用（传动比i小于等于8）二级（传动比等于8——40）或三级（传动比i大于40）减速器。与这些减速器相对应的轧辊速度分别为200——250转/分，40——50转/分，以及10——15转/分。
　　　连接轴：轧钢机齿轮机座，减速器或电动机的运动和力矩，都是通过连接轴传递给轧辊的。设计采用横列式布置轧机，一个工作机座的轧辊是通过连接轴传动的。轧钢机采用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿轮接轴等。
　　　设计的轧钢机采用梅花接轴它常用在横列式轧机上。
　　　飞轮：设计的是一个飞轮装置在减速器的小齿轮轴上。它的作用是在通过轧辊与轧辊空转时，作动蓄能器以均衡传动负荷；既轧辊空转时，飞轮加速，积蓄能量；而轧件通过时，飞轮减速。放出能量，帮助轧制。
　　齿轮机座：其用途是传递转矩给工作辊，设计采用三个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面排成一排，装在密闭的箱体内
　　　3、电动机的选择：轧钢机的电动机的形式的选择与轧钢机的工作制度有着紧密的联系。设计的轧钢机是轧制速度不需要调节的不可逆式轧钢机，采用异步电动机。
　　异步电动机主要用在有剧烈尖峰负荷的轧机上，为了减少电动机的容量，有时装有飞轮，异步电动机投资费用较底，在小形轧钢机上很适合。
　　　4、小型轧钢机的工作制度：一般中小形轧钢机的工作制度可以分为：不可逆式的，可逆式的与带张力轧制等几种方式
　　　设计采用不可逆轧机的工作制度，在这种工作制度下，每个轧辊的方向不变扎辊的转速为不可变的。

　　三辊轧钢机 二辊轧钢机
　　图1.1 轧机的工作制度
　　　
　　　小型轧钢机的总体布局
　　　轧钢机的主要设备由一列主机列，此轧机的总体布局基本上与主机列一致，结构如下：
　　　主机列三个基本部分组成，主电机，传动机械，工作机座。
　　　设计中的传动装置由齿轮机座，减速器，联轴器，接轴组成，在电机与减速器之间用飞轮连接，在齿轮机座与减速器之间是用飞轮连接。在齿轮机座与减速器用安全联轴器。因以上中除安全联轴外，均在主机列中给以介绍，现对安全联轴器作以介绍。
　　　安全联轴器：一般带有飞轮的轧机，都有安全联轴器。当轧机上的转矩超过额定的转矩时，联轴器能够分开，保护轧机的零部件，使之免受损坏。
　　　工作机座为两个三辊工作机座和一个二辊工作机座，总体结构如图：
目录
1 绪论 1
1.1轧钢机的定义 1
1.2轧钢机的标称 1
1.3轧钢机的用途 1
1.4小型轧钢机的主机列 2
2 轧制压力和轧制力矩的计算 5
2.1轧制平均单位压力的确定 5
2.2轧制总压力的确定 7
2.3轧制力矩的确定 8
2.4电动机的选择 8
3 飞轮的设计 9
3.1飞轮力矩的确定 9
3.2飞轮的强度的校核 11
4 减速器的选择 13
4.1传动比的计算 13
4.2减速器的特点、破坏形式 14
4.2.1主减速机的特点 14
4.2.2主减速机齿轮的破坏形式 14
4.3主减速机的结构 15
4.4 主减速器的润滑及防护措施 15
4.5 齿轮的材料和热处理 16
4.6减速器的工作状态分析 16
５齿轮机座的设计 17
5.1齿轮机座的类型和结构 17
5.2齿轮的设计 17
5.2.1齿轮节圆的直径 17
5.2.2 模数、齿数、齿宽、齿顷角 17
5.2.3计算力矩的确定 18
5.2.4轴端的强度计算 19
5.2.5滑动轴承 19
5.3密封和漏油问题 19
5.4齿轮机座的润滑 20
５.5齿轮机座的总述 20
6 轧钢机工作机座的设计 21
6.1工作机座的选择 21
6.2轧辊与轧辊轴承的设计 22
6.2.1轧辊的类型 22
6.2.2轧辊的结构 22
6.2.3轧辊的参数 23
6.2.4轧辊的材料 23
6.3轧辊调整装置的设计 25
6.4机架的设计 27
6.5机架强度的校核 28
7 孔型的设计 31
8 机架的优化设计 33
8.1优化分析 33
8.2 轧机机架结构参数优化设计的数学模型 33
8.3 设计变量 34
8.4 目标函数 36
8.4.1以机架在垂直方向上弹性变形小作为目标函数 36
8.4.2 以机架重量轻为目标函数 38
8.4.3 机架变形 38
8.5 约束条件 38
8.5.1 性能约束 38
8.5.2边界约束 39
8.6计算结果及分析 39
8.6.1设计变量的数量及取法对设计量取值的影响 39
8.6.2 以机架变形小为目标的优化计算 40
8.7 优化设计应用举例 41
8.8 优化设计在实际中的应用 43
8.9 结论 45
结论 46
致谢 47
参考资料 48
附录1 49
附录2 57

齿轮座.dwg
三棍轧机.dwg
蜗杆.dwg
轧棍.dwg
总装配图.dwg
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