鋼矯直機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　型鋼矯直機(jī)被廣泛應(yīng)用于型鋼生產(chǎn)車間中。根據(jù)鋼材的矯直原理，借鑒了國內(nèi)外先進(jìn)的矯直理論及其他人的研究經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一臺(tái)650型鋼矯直機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)其矯直過程進(jìn)行了優(yōu)化，并計(jì)算了矯直力，矯直力矩以及相關(guān)機(jī)構(gòu)的參數(shù)，使矯直機(jī)的設(shè)備性能得到充分發(fā)揮；同時(shí)對(duì)其矯直理論，矯直工藝和矯直輥的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究。該文全面敘述了矯直機(jī)的機(jī)構(gòu)工

2、作原理和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，論述了650型鋼矯直機(jī)的特點(diǎn)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，采用精確的計(jì)算公式，并配以詳細(xì)的受力分析及機(jī)構(gòu)示意圖，對(duì)矯直機(jī)的軸和軸承等重要部分零件進(jìn)行了校核。</p><p>　　關(guān)鍵詞：矯直機(jī)； 矯直力； 變形理論</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　leveler has been widely

3、used in steel production workshop. Research from the straightening of the principle from the advanced theory and design a 650 steel roller leveler. The design process of straightening process has been optimized, and calc

4、ulated the straightening of force and torque and the relevant bodies, straightening machine equipment performance can be fully tapped. At the same time, straightening process and the design of straightening roll h

5、as conducted in-depth study. Straigh</p><p>　　Keywords: Straightening; Straightening force; Deformation theory</p><p><b>　　第1章 矯直機(jī)綜述</b></p><p><b>　　1.1 概述</b&

6、gt;</p><p>　　軋件在加熱，軋制，熱處理，各種精整等工序及運(yùn)輸過程中。由于塑性變形不均，加熱和冷卻不均，剪切以及運(yùn)輸和堆放等原因，必然產(chǎn)生不同程度的彎曲，浪形，鐮彎和歪扭的塑性變形或內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這在成為合格產(chǎn)品之前，都必須采用矯直機(jī)進(jìn)行矯直加工，矯正軋件形狀和消除內(nèi)應(yīng)力。所以矯直機(jī)是軋制車間內(nèi)必不可少的重要設(shè)備。而且廣泛應(yīng)用于軋材做胚料的各種車間，如汽車，船舶制造廠等。</p>&

7、lt;p>　　目前，軋材品種規(guī)格的多樣化和對(duì)其精度要求的提高，促進(jìn)了矯直理論和矯直機(jī)結(jié)構(gòu)的研究工作的快速發(fā)展及矯直技術(shù)水平的不斷提高。矯直不同品種規(guī)格的軋材，采用不同結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格的矯直機(jī)。所以矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)形式繁多，矯直方式也不相同。</p><p>　　根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，矯直機(jī)的基本形式可分為壓力矯直機(jī)，平行輥矯直機(jī)，斜輥矯直機(jī)，拉伸矯直機(jī)，拉彎矯直機(jī)和扭轉(zhuǎn)矯直機(jī)。如圖1—1。</p>

8、<p>　　壓力矯直機(jī)一般設(shè)置在型鋼和鋼管車間，用來對(duì)型鋼或鋼管進(jìn)行補(bǔ)充矯直。</p><p>　　平行輥矯直機(jī)結(jié)構(gòu)形式很多，就矯直機(jī)來說，輥數(shù)由5輥到29輥，輥徑從20mm到520mm。矯直型鋼和板材的范圍很廣。可以矯直38—75Kg/m的輕軌，No.6—60的工字鋼，槽鋼以及各種規(guī)格的角鋼，方鋼等型鋼。矯直板材的范圍為0.2—60mm,但是，輥式矯直機(jī)難于矯直寬而薄的板材。平直度要求很高的鋁合金薄板

9、和難于在這些輥式矯直機(jī)上達(dá)到要求的板材，有時(shí)采用拉伸矯直機(jī)，其矯直板材厚度一般小于0.6mm。</p><p>　　斜輥矯直機(jī)主要應(yīng)用于鋼管車間。這種矯直機(jī)的矯直輥具有類似雙曲線的形狀，兩排矯直輥軸線相互交叉一個(gè)角度。鋼管火棒材在矯直時(shí)邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)，從而獲得對(duì)軸線對(duì)稱的平直形狀。</p><p>　　圖1—1 矯直機(jī)的基本形式</p><p>　　拉伸，彎曲矯直機(jī)是

10、近十多年發(fā)展起來的一種新型矯直機(jī)。它綜合了輥式拉伸矯直機(jī)和平行輥矯直機(jī)的特點(diǎn)，對(duì)板材在反彎的同時(shí)施加張力，實(shí)現(xiàn)板材的連續(xù)矯直。這種矯直機(jī)能夠矯直橫向和縱向的波浪彎，剽曲和鐮刀彎，一般用在連續(xù)作業(yè)線上。拉伸彎曲矯直機(jī)能矯直厚度小于10mm寬1000—3000mm的板材及厚度為0.2—0.5mm的薄板材，能獲得較好得矯直效果。</p><p>　　1.2 型鋼輥式矯直機(jī)</p><p>　　輥

11、式矯直機(jī)的矯直輥上下平行排列成布棋式或交錯(cuò)排列。其軸線彼此平行，軋件通過上下矯直輥間做反復(fù)的彈塑性彎曲變形而得到矯直。由于軋件能以較高的速度在運(yùn)動(dòng)中得到矯直，故生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流水作業(yè)。因此得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，型鋼輥式矯直機(jī)一般分為開式和閉式兩種兩種類型。</p><p>　　開式型鋼輥式矯直機(jī)的特點(diǎn)是：矯直輥相對(duì)于機(jī)架是懸臂的，即矯直機(jī)的兩

12、個(gè)軸承配置在矯直輥的一側(cè)，如圖1—2。</p><p>　　圖1—2 開式矯直機(jī)</p><p>　　圖1—3 閉式矯直機(jī)</p><p>　　閉式型鋼輥式矯直機(jī)的矯直輥身側(cè)位于矯直輥輥軸的兩個(gè)軸承之間，如圖1—3。表1—1列出了這兩種矯直機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　表1—1兩種形式矯直機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)的比較</p><p

13、>　　本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)主要是矯直斷面的規(guī)格為50—90mm的方圓鋼目的就是對(duì)彎曲曲率過大或精度較高的產(chǎn)品進(jìn)行矯直，以消除材料的彎曲，特別是端部彎曲。</p><p>　　近年來，開式矯直機(jī)改進(jìn)了壓下調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)，并將矯直機(jī)的支撐軸承用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承。所以，當(dāng)今的大型矯直機(jī)也開始廣泛應(yīng)用開式結(jié)構(gòu)。由于開式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和機(jī)器制造行業(yè)的趨勢(shì)，并且為了進(jìn)一步開發(fā)其生產(chǎn)潛力。本次設(shè)計(jì)的為七輥開式型鋼變節(jié)距矯直機(jī)

14、。</p><p><b>　　第2章 矯直理論</b></p><p>　　軋件的矯直就是使軋件承受某種方式和一定外力作用，產(chǎn)生一定的彈塑性變形，當(dāng)上述外力去處后，在內(nèi)力作用下又產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形，直到內(nèi)力達(dá)到新的平衡，得到所有的形狀，矯直過程實(shí)質(zhì)就是彈塑性變形過程。</p><p>　　2.1 彈塑性彎曲的基本概念</p>&l

15、t;p>　　為了說明在輥式矯直機(jī)上，彎曲的軋件是怎樣被矯直的，需要多大的彎曲力矩，怎樣確定矯直機(jī)的力能參數(shù)，需要對(duì)彈塑性彎曲的基本概念有所了解。</p><p>　　2.1.1 彈塑性彎曲的變形過程</p><p>　　軋件在矯直機(jī)上彎曲變形時(shí)，實(shí)際上是一個(gè)橫向彎曲過程。但若軋件厚度h與矯直軋件時(shí)的兩個(gè)支點(diǎn)距離t的比值（h/t）很小時(shí)，可忽略剪應(yīng)力的影響，近似的認(rèn)為矯直軋件時(shí)的彎曲是

16、個(gè)純彎曲變形。軋件在外負(fù)荷彎曲力矩M作用下產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，中性層以上的縱向纖維受到拉伸變形，中性層以下的縱向纖維受到壓縮變形（如圖2—1）。根據(jù)外負(fù)荷力矩M的大小，軋件彎曲變形有三種情況：</p><p>　　圖2—1 軋件彎曲變形示意圖</p><p>　　（1）純彈性彎曲.在外負(fù)荷彎曲力矩作用下軋件表面層的最大應(yīng)力小于或等于材料的屈服極限（其應(yīng)力狀態(tài)如圖2—4b）,各層的縱向纖維都處于

17、彈性變形狀態(tài)。外負(fù)荷去除后 ，在彈性內(nèi)力矩的作用下，縱向纖維的變形能夠全部彈性恢復(fù)。這種彎曲變形稱為純彈性彎曲。</p><p>　　（2）彈塑性彎曲.隨著外負(fù)荷彎曲力矩的增大，軋件各層纖維繼續(xù)產(chǎn)生變形。當(dāng)外負(fù)荷增加到一定數(shù)值，軋件表層縱向纖維應(yīng)力超過了材料的屈服極限時(shí)，纖維產(chǎn)生塑性變形。外負(fù)荷越大，塑性變形區(qū)由表層向中性層擴(kuò)展的深度越大（其應(yīng)力狀態(tài)如圖2—4a所示）。當(dāng)除去外負(fù)荷后在彈性內(nèi)力矩的作用下，各層縱向

18、纖維的變形可彈性恢復(fù)一部分，但無法全部恢復(fù)。這種彎曲變形稱為彈塑性彎曲變形。</p><p>　?。?）純塑性彎曲.隨著外負(fù)荷力矩的繼續(xù)增大，整個(gè)軋件斷面的縱向纖維應(yīng)力都超過了材料的屈服極限（應(yīng)力狀態(tài)如圖2—4c 所示），則所有縱向纖維都處于塑性變形狀態(tài)。當(dāng)除去外負(fù)荷后，在彈性內(nèi)力矩的作用下，縱向纖維的變形只能恢復(fù)彈性變形的部分。這種彎曲稱為純塑性彎曲變形。</p><p>　　由上可知：

19、在外負(fù)荷彎曲力矩M 的作用下，軋件中同時(shí)有彈性和塑性變形的彎曲變形稱為彈塑性彎曲變形；軋件彈塑性彎曲變形的過程有兩個(gè)階段組成，在外負(fù)荷彎曲力矩作用下的彈塑性彎曲階段和除去外負(fù)荷后的彈性恢復(fù)階段（軋件產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形）。</p><p>　　2.1.2 彈塑性彎曲時(shí)的曲率變化</p><p>　　軋件彎曲時(shí)的變形過程可以用以下幾個(gè)曲率變化來說明。</p><p>　　

20、（1）原始曲率（圖2—2a）。軋件在彎曲前所具有的曲率稱為原始曲率，以表示，其中是軋件的原始曲率。曲率的方向用正負(fù)號(hào)表示，表示彎曲凸度向上的曲率；表示彎曲凸度向下的曲率。時(shí)，表示軋件是平直的。時(shí)，原始曲率為最大。</p><p>　　圖2—2 彈塑性彎曲時(shí)的曲率變化</p><p>　　a—彈塑性彎曲階段；b—彈性恢復(fù)階段</p><p>　　（2）反彎曲率（圖2—

21、2a）。在彎曲力矩M的作用下，將原始曲率為的軋件向反方向彎曲后，軋件所具有的曲率稱為反彎曲率。反彎曲率的選擇是決定軋件能否矯直的關(guān)鍵。軋件矯直的實(shí)質(zhì)就是要選擇“適量的”反彎曲率，以便使軋件在外負(fù)荷消除后，經(jīng)過彈性恢復(fù)而變直（即）。在輥式矯直機(jī)上，反彎曲率是通過輥?zhàn)拥膲合聛慝@得的。</p><p>　?。?）殘余曲率（圖2—2b）。當(dāng)除去外負(fù)荷后，軋件在彈性內(nèi)力矩My的作用下，經(jīng)過彈復(fù)后所具有的曲率稱為殘余曲率。如

22、果軋件得到矯直，則殘余曲率等于零（）；如果軋件還未矯直，則此殘余曲率即為下一次再彎曲時(shí)的原始曲率，即</p><p><b>　?。?—1）</b></p><p>　　其中，符號(hào)i是指第i次彎曲。</p><p>　?。?）彈復(fù)曲率。在彈性恢復(fù)的階段，軋件彈性恢復(fù)的曲率稱為彈復(fù)曲率，它是反彎曲率與殘余曲率的代數(shù)差，即</p>&

23、lt;p><b>　?。?—2）</b></p><p>　　顯然，當(dāng)殘余曲率等于零時(shí)，公式（2—2）為：</p><p>　　或 （2—3）</p><p>　　公式（2—3）表示了矯直軋件的基本原則：要使原始曲率為的軋件得到矯直（），必須使反彎曲率在數(shù)值上等于彈復(fù)曲率。彈復(fù)曲率的數(shù)值與軋件的尺寸，材料性質(zhì)及原

24、始曲率等因素有關(guān)。</p><p>　　現(xiàn)在，可以用上述的曲率變化來進(jìn)一步說明彈塑性彎曲的變形過程。彈塑性彎曲的變形過程分為彈塑性彎曲和彈復(fù)兩個(gè)階段。在彈塑性彎曲階段，在彎曲力矩M的作用下，將具有原始曲率的軋件向相反方向彎曲，其反彎曲率為；當(dāng)外負(fù)荷去除后，進(jìn)入彈復(fù)階段。此時(shí)，再彈性內(nèi)力矩My的作用下，軋件彈性恢復(fù)（彈復(fù)曲率為），最終得到殘余曲率。如果所取得的反彎曲率在數(shù)值上等于彈復(fù)曲率，則彈復(fù)后的扎件將得到矯直。

25、</p><p>　　2.1.3 彈塑性彎曲時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的分布</p><p>　　為了進(jìn)一步研究軋件彎曲時(shí)的變形過程，需要了解彈塑性彎曲時(shí)軋件斷面上的應(yīng)力和應(yīng)變的分布。</p><p>　?。?）彈塑性彎曲階段的應(yīng)力和應(yīng)變的分布圖。彈塑性彎曲實(shí)驗(yàn)表明：彈性彎曲時(shí)的平斷面假設(shè)在彈性彎曲時(shí)仍然適用。圖2—2a所示，具有原始曲率的軋件，其橫斷面A0A0為一平面，它以中性

26、層軸線OO垂直。當(dāng)軋件在外力矩M作用下，反向彎曲成反彎曲率以后，根據(jù)平斷面假設(shè)，其橫斷面A1A1仍為一平面且與中性層平面O1O1垂直。A0A0與A1A1之間的水平線段表示了縱向纖維的變形量。距離中性層Z處的縱向纖維相對(duì)變性量可用下式表示： </p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>　　式中 ——該處纖維拉伸或壓縮的

27、變形量；</p><p>　　——該處纖維的原始長度；</p><p>　　——彎曲前，橫斷面A0A0與垂直軸線間的夾角；</p><p>　　——反彎后，橫斷面A1A1與垂直軸線間的夾角；</p><p>　　——軋件的原始曲率半徑；</p><p>　　——纖維距中性層的距離。</p><p&g

28、t;　　公式（2—4）分母中的與相比可以忽略不計(jì)，并考慮到中性層纖維長度在彎曲前后是不變的，即，則得下式</p><p><b>　?。?—5）</b></p><p>　　式中　　——反彎曲率半徑。</p><p>　　扎件表層處，，故該處的相對(duì)變形為</p><p><b>　?。?—4a）</b&g

29、t;</p><p>　　式中 ——扎件的厚度。</p><p>　　由圖2—2ａ及公式（2—5）可知，彈塑性彎曲階段軋件的層纖維的長度與其距中性層的距離成正比，它的應(yīng)變分布圖與彈性彎曲相似，也是按直線規(guī)律分布的。因此，有了軋件的應(yīng)力—應(yīng)變曲線（圖2—3）即可按照材料力學(xué)的規(guī)律畫出彈塑性彎曲階段的應(yīng)力分布圖（圖2—4）。</p><p>　　圖2—3 軋件材料的

30、應(yīng)力—應(yīng)變曲線</p><p>　　a—實(shí)測(cè)的有加工硬化的曲線；b—不考慮加工硬化的曲線；c—簡化的有加工硬化的曲線</p><p>　　由于材料存在加工硬化現(xiàn)象，在塑性變形時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變呈復(fù)雜曲線關(guān)系（圖2—3a,c）。為了簡化對(duì)彈塑性彎曲過程的分析，往往將軋件看作理想彈塑性材料，忽略加工硬化。即塑性變形時(shí)應(yīng)力是常數(shù)且等于屈服極限（圖2—3b）。這種簡化對(duì)矯直熱狀態(tài)下的軋件，其誤差不大；

31、對(duì)于矯直冷狀態(tài)下的軋件，在計(jì)算矯正扭矩時(shí)，其誤差約為10。</p><p>　　根據(jù)圖2—3b的材料應(yīng)力—應(yīng)變曲線，彈塑性彎曲階段的應(yīng)力分布如圖2—4a所示。在與中性層之間的應(yīng)力小于，纖維處于塑性變形狀態(tài)，屬于彈性變形區(qū)。因此，稱為彈性變形區(qū)高度，處的纖維產(chǎn)生最大的彈性變形。根據(jù)虎克定律，處的相對(duì)變形量為：</p><p><b>　　（2—5b）</b></p

32、><p>　　式中 ——應(yīng)力等于屈服極限時(shí)的相對(duì)變形量；</p><p>　　——材料的彈性模量，對(duì)于鋼，取。</p><p>　　處的相對(duì)變形量也可用公式（2—5）表示</p><p><b>　?。?—5c）</b></p><p>　　按照公式（2—5b）和（2—5c）可得出與原始曲率和反彎曲

33、率之間的關(guān)系式</p><p><b>　　或</b></p><p><b>　?。?—6）</b></p><p>　　是彈性變形區(qū)高度，它的大小表示了彎曲變形的程度。在彈塑性彎曲時(shí)，的變化范圍為。當(dāng)時(shí)，屬于純彈性變形（如圖2—4b的應(yīng)力分布）。當(dāng)時(shí)，軋件只有塑性變形區(qū)，屬于純塑性彎曲（圖2—4c）</p>

34、<p>　　圖2—4 理想彈塑性材料應(yīng)力分布圖</p><p>　　a—彈塑性彎曲；b—純彈性彎曲；c—純塑性彎曲</p><p>　　（2）彈復(fù)階段的應(yīng)力和應(yīng)變分布。由于彈塑性變形本身包含著彈性變形，因此，在彈塑性彎曲中也存在著一個(gè)抵抗外負(fù)荷彎曲力矩的彈性內(nèi)力矩My，其數(shù)值與外負(fù)荷彎曲力矩M相等而方向相反，即。當(dāng)外負(fù)荷除去時(shí)，軋件在彈性內(nèi)力矩My，作用下，產(chǎn)生彈復(fù)變形（圖2

35、—2b）。將圖2—2a和2—2b中軋件在彎曲與彈復(fù)過程中斷面變化過程放大，則得圖2—5的軋件斷面應(yīng)變分布圖。在圖2—5中，當(dāng)A0A0斷面反彎至A1A1斷面時(shí)，以內(nèi)時(shí)彈性變形，以外是塑性變形。除去外負(fù)荷后，軋件產(chǎn)生彈復(fù)變形。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)彈塑性變形后的彈復(fù)變形，其應(yīng)力與應(yīng)變?nèi)园粗本€變化（在圖2—3中，沿直線BO1變化），其彈復(fù)量應(yīng)等于最大彈性變形量（或）。因此，A0A0斷面彈復(fù)時(shí)，在區(qū)以內(nèi)纖維的彈性變形應(yīng)全部恢復(fù)，即應(yīng)恢復(fù)到原始位置BC；在

36、以外的彈塑性變形區(qū)，纖維的彈復(fù)量均應(yīng)等于最大彈性變形量，即應(yīng)恢復(fù)到A2B位置。</p><p>　　圖2—5 彈塑性彎曲與彈復(fù)階段的應(yīng)力與應(yīng)變分布圖</p><p>　　但是，這種形式的彈復(fù)變形是不可能發(fā)生的，應(yīng)為它破壞了軋件的整體性，不符合平斷面假設(shè)。為此，彈復(fù)后的實(shí)際斷面將是AA0。這樣，軋件產(chǎn)生了壓縮殘余變形區(qū)A2AD和拉伸殘余變形區(qū)DBC。</p><p>

37、　　因?yàn)樵趶棌?fù)階段，應(yīng)力與應(yīng)變?nèi)猿烧?，所以圖2—5在一定比例（彈性模數(shù)）下也是彈復(fù)階段的應(yīng)力分布圖。A2AD為壓縮殘余應(yīng)力區(qū)，DBC為拉伸殘余應(yīng)力區(qū)。</p><p>　　根據(jù)斷面AA 的平衡條件，拉伸和殘余應(yīng)力對(duì)中性層的靜力矩之和應(yīng)等于零，或拉伸和殘余應(yīng)力對(duì)中性層C 點(diǎn)的靜力矩應(yīng)彼此相等，即</p><p><b>　　（2—7）</b></p>&

38、lt;p>　　從上述分析可以看出，彈塑性彎曲后的軋件在彈復(fù)以后，其斷面仍保持平面，這一點(diǎn)與純彈性彎曲相同，故材料力學(xué)中的平斷面假設(shè)仍然適用。所不同的是，在彈復(fù)后的軋件中存在著殘余變形和殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力對(duì)中性層的力矩應(yīng)彼此相等。</p><p>　　2.1.4 彎曲力矩和彈復(fù)曲率</p><p>　　在彈性彎曲變形過程中外負(fù)荷力矩M和彈復(fù)曲率是兩個(gè)重要的參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)可以按照彈

39、塑性彎曲變形時(shí)軋件斷面的應(yīng)力和應(yīng)變分布圖來確定。</p><p>　　（1）外負(fù)荷彎曲力矩M。按照?qǐng)D2—4a可得出彈塑性彎曲階段彎曲力矩M的計(jì)算公式</p><p><b>　?。?—8）</b></p><p>　　式中 ——彈性變形區(qū)內(nèi)，距中性層處縱向纖維的應(yīng)力。若以屈服極限表示，則</p><p><b&g

40、t;　?。?—9）</b></p><p>　　式中 dF——微分?jǐn)嗝婷娣e。</p><p><b>　　將值代入上式，則得</b></p><p><b>　?。?—10）</b></p><p><b>　　或</b></p><p>

41、<b>　　（2—11）</b></p><p>　　式中 ——軋件彈性變形區(qū)的斷面系數(shù)，；</p><p>　　——兩倍的半段面塑性變形區(qū)的面積對(duì)中性層的面積矩</p><p>　　為了簡化彎曲力矩M的計(jì)算，引入Mw和Ms兩個(gè)概念。當(dāng)軋件變彎，只是表面層纖維的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，則為如圖2—4b所示的純彈性彎曲變形。此時(shí)。稱此時(shí)的彎曲力矩為

42、純彈性彎曲力矩Mw，其計(jì)算式為</p><p><b>　?。?—10a）</b></p><p>　　式中 W——軋件的彈性斷面系數(shù) </p><p>　　純彈性彎曲力矩Mw是彈塑性彎曲時(shí)彎曲力矩的最小值。</p><p>　　如果軋件劇烈彎曲，其塑性變形區(qū)接近中性層時(shí)，則可不考慮彈性變形區(qū)的影響，將其看成圖2—4

43、c所示的純塑性彎曲變形。此時(shí)。稱此時(shí)的彎曲力矩為純塑性彎曲力矩Ms，其計(jì)算式為</p><p><b>　?。?—10b）</b></p><p>　　式中 S——軋件的塑性斷面系數(shù)，它在數(shù)值上等于軋件的面積矩；</p><p>　　純塑性彎曲力矩Ms是彈塑性彎曲時(shí)，彎曲力矩可能達(dá)到的最大值。一般情況，軋件彈塑性彎曲時(shí)的彎曲力矩介于Mw和Ms

44、之間。</p><p>　　Mw和Ms的比值決定于S與W的比值。不同斷面形狀的塑性斷面系數(shù)S與彈性斷面系數(shù)W的比值e列于表</p><p>　　由上可知，彎曲力矩M與軋件材料的機(jī)械性質(zhì)，彎曲時(shí)的變形程度以及軋件斷面形狀和尺寸等因素有關(guān)。</p><p>　　對(duì)于寬度為b的矩形斷面軋件，彈塑性彎曲力矩可按公式（2—10）寫成下列形式</p><p&

45、gt;<b>　　（2—10c）</b></p><p>　　以公式（2—6）的值代入，則</p><p><b>　?。?—10d）</b></p><p>　　式中 S——矩形斷面的塑性斷面系數(shù)，。</p><p>　　由公式（2—10d）可知，當(dāng)軋件斷面形狀，尺寸和機(jī)械性質(zhì)一定時(shí)，彈塑性

46、彎曲力矩M與原始曲率及反彎曲率的代數(shù)和（+）成函數(shù)關(guān)系。此曲率的代數(shù)和也稱為彎曲變形總曲率，即</p><p><b>　?。?—10e）</b></p><p>　　圖2—8 彎曲力矩M與彎曲變形總曲率的關(guān)系（當(dāng)時(shí)）</p><p>　　M與rc的函數(shù)關(guān)系如圖2—8所示。其中，曲線ab上a點(diǎn)的彎曲力矩Mw，彎曲力矩繼續(xù)增加，則逐漸接近純塑性彎

47、曲力矩Ms。矩形斷面的Mw和Ms值分別為</p><p><b>　　（2—10f）</b></p><p><b>　?。?—10g）</b></p><p>　　（2）彈復(fù)曲率。由前所述，彈塑性變形后的軋件在彈復(fù)階段的應(yīng)力與應(yīng)變呈直線關(guān)系。因此，可以用材料力學(xué)中曲率與力矩的關(guān)系公式來計(jì)算彈復(fù)曲率，即?？紤]到彈復(fù)力矩My

48、在數(shù)值上與彎曲力矩M相等，則</p><p><b>　?。?—11）</b></p><p>　　式中 I——為軋件的慣性矩，對(duì)矩形斷面。</p><p>　　由公式（2—11）可看出，彈復(fù)曲率與彈塑性彎曲階段的彎曲力矩M是成比例的。因此，當(dāng)軋件斷面形狀和尺寸以及機(jī)械性質(zhì)一定時(shí)，也可畫出與圖2—7相似的曲線。彈復(fù)曲率與彎曲變形總曲率的函數(shù)關(guān)

49、系，如圖2—7中的曲線ab所示，在a點(diǎn)以下的直線部分是純彈性彎曲時(shí)的彈復(fù)曲率與總曲率的關(guān)系，他們?cè)跀?shù)值上應(yīng)相等（即=），而且呈直線關(guān)系。在a點(diǎn)，，將此值代入公式（2—11），則得出在單塑性彎曲后的最小彈復(fù)曲率。</p><p>　　圖2—7 彈復(fù)曲率與彎曲變形總曲率的關(guān)系圖</p><p><b>　　或</b></p><p><b&g

50、t;　?。?—11a）</b></p><p>　　超過b點(diǎn)，，將此值代入公式（2—11），則得出在彈塑性彎曲后的最大彈復(fù)曲率。 </p><p><b>　　或</b></p><p><b>　　（2—11b）</b></p><p>　　對(duì)于矩形斷面，其最小和最大彈復(fù)曲率分別

51、為</p><p><b>　　（2—11c）</b></p><p><b>　　（2—11d）</b></p><p>　　如以公式（2—10d）的M值代入公式（2—11）則矩形斷面的彈復(fù)曲率曲線ab可以用下面公式表示</p><p><b>　?。?—11e）</b>&l

52、t;/p><p>　　由上式及圖2—10可以看出，彈復(fù)曲率曲線ab將隨著彎曲變形總曲率的增加而逐漸接近最大彈復(fù)曲率。或者說，彈復(fù)曲率的增量隨著的增大而逐漸減小，最后達(dá)到時(shí)就不再增長。</p><p>　　如果軋件彈復(fù)后仍未被矯直，則確定彈復(fù)曲率后，就可根據(jù)公式（2—2）確定軋件彈復(fù)后的殘余曲率，即</p><p><b>　　（2—12） </b>

53、</p><p>　　這一殘余曲率即為下次矯直時(shí)的原始曲率。</p><p><b>　　2.2 輥式矯直機(jī)</b></p><p>　　2.2.1 軋件在輥式矯直機(jī)上的矯直過程</p><p>　　如果軋件具有單方向的單一原始曲率，則根據(jù)前述矯直原則，矯直過程將很簡單。但在實(shí)際生產(chǎn)中，主要困難在于軋件的原始曲率不論大小

54、和方向均是不同的（它們?cè)?至之間變化）。因此，輥式矯直機(jī)的矯直過程應(yīng)是在消除原始曲率不均勻性的同時(shí)將軋件矯直。這就決定了軋件需經(jīng)多輥反復(fù)彎曲而逐漸矯直的特點(diǎn)。通常，輥式矯直機(jī)的輥?zhàn)訑?shù)量在5—20之間的范圍內(nèi)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)輥?zhàn)訑?shù)為7。</p><p>　　在輥式矯直機(jī)上，按照每個(gè)輥?zhàn)邮管埣a(chǎn)生的變形程度，可分成多種矯直方案。為了分析輥式矯直機(jī)的矯直過程，只研究兩矯直方案：小變形量方案和大變形量方案。<

55、/p><p>　?。?）小變形量矯直方案就是假設(shè)矯直機(jī)上排工作輥可以單獨(dú)調(diào)整每個(gè)輥?zhàn)訅合铝康姆桨?。在這一方案中，各輥的壓下量（即反彎曲率）是按這樣一個(gè)原則選擇的：進(jìn)入該輥的軋件經(jīng)反彎和彈復(fù)后，其最大原始曲率應(yīng)完全消除。</p><p>　　為了敘述簡便，假設(shè)軋件厚度為2，即h/2=1，此時(shí)，表面層的應(yīng)變，根據(jù)公式（2—5a），。</p><p>　　進(jìn)入第二輥時(shí)，軋件最

56、大原始曲率為。第二輥的反彎曲率是按照凸度向上的的那部分軋件得到矯平的原則選擇的。原始曲率為的斷面經(jīng)過二輥反彎后，其反彎曲率為。外層纖維最大應(yīng)變量。當(dāng)該部分離開第二輥后，斷面彈復(fù)，其殘余曲率為零，得到矯直。而原始曲率為的部分緊產(chǎn)生彈性變形，離開后，仍彈復(fù)到原位。</p><p>　　進(jìn)入第三輥的軋件原始曲率為0~。第三輥的反彎曲率是按照使的彎曲部分得到矯直的原則選擇的，它在數(shù)值上等于，單方向相反。在第三輥下，原始曲

57、率為的斷面被反彎，其反彎曲率為。經(jīng)彈復(fù)后，被矯直。而以被第二輥矯直的斷面經(jīng)第三輥后產(chǎn)生凸度向上的殘余曲率 。由公式（2—12）得</p><p><b>　?。?—12a）</b></p><p>　　式中 ——原始曲率為零的平直部分，經(jīng)第三輥彎曲后的彈復(fù)曲率。</p><p>　　進(jìn)入第四輥的軋件原始曲率0~。第四輥的反彎曲率是按照使得

58、到矯直的原則選擇的。經(jīng)第四輥后，原來平直的部分將具有殘余曲率其數(shù)值為</p><p><b>　?。?—12b）</b></p><p>　　式中 ——原始曲率為零的平直部分，經(jīng)第四輥反彎之后的彈復(fù)曲率。</p><p>　　同理，進(jìn)入第五輥的軋件的原始曲率為0~。經(jīng)第五輥后，原始曲率得到矯直，而原來平直的部分將產(chǎn)生殘余曲率，……以后各輥也以

59、同樣的方法對(duì)軋件進(jìn)行矯直。圖2—6表示了個(gè)輥?zhàn)酉萝埣淖畲髿堄嗲省Ｆ渲?，虛線 表示軋件原始曲率為的彎曲部分，它在進(jìn)入第三輥時(shí)才產(chǎn)生彈塑性變形。</p><p>　　如上所述，在第I輥下，殘余曲率的變化范圍是</p><p><b>　?。?—13）</b></p><p>　　式中 ——第I輥下的最大殘余曲率。</p>&

60、lt;p>　　圖2—6 矯正過程中，各輥?zhàn)酉萝埣臍堄嗲?lt;/p><p>　　參照公式（2—12a）和（2—12b），可用下式表示</p><p><b>　?。?—14）</b></p><p>　　式中 ——原始曲率等于零的平直部分，經(jīng)第I輥彎曲后的彈復(fù)曲率；</p><p>　　——第I輥的反彎曲率，是按

61、公式（2—3）選取的，即。</p><p><b>　　將代入上式，則</b></p><p><b>　?。?—14a）</b></p><p>　　式中 ——原始曲率為的彎曲部分，經(jīng)第I 輥反彎后的彈復(fù)曲率</p><p>　　由此，第I輥下軋件殘余曲率的變化范圍是</p>&l

62、t;p><b>　?。?—14b）</b></p><p>　　即第I輥下軋件殘余曲率的變化范圍在數(shù)值上等于彈復(fù)曲率與的差值。</p><p>　　對(duì)于小變形矯直方案，增加輥數(shù)，可進(jìn)一步減小殘余曲率，提高矯直精度，但不能完全消除殘余曲率。在理論上，小變形矯直方案不能矯直具有多值曲率的軋件。該方案適于矯直理想材料，近于理想材料和具有明顯屈服平臺(tái)的材料。即能保證較高

63、的矯直精度，又不至于功率消耗過多。</p><p>　?。?）大變形矯直方案。大變形矯直方案就是前幾個(gè)輥?zhàn)硬捎帽刃∽冃纬C直方案大的多的壓下量，使軋件得到足夠大的彎曲，很快縮小殘余曲率范圍，后面的輥?zhàn)咏又捎眯∽冃纬C直方案。</p><p>　　采用大變形矯直方案，可以用較少的輥?zhàn)拥玫捷^好的矯直質(zhì)量。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，大變形矯直方案雖有上述優(yōu)點(diǎn)但過分增大

64、軋件的變形程度有時(shí)是不利的。特別對(duì)加工硬化明顯的材料及大斷面系數(shù)的軋件，采用過大的反彎曲率將會(huì)增加軋件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會(huì)加大矯直機(jī)的能量消耗。</p><p>　　從以上兩個(gè)矯直方案的分析可以看出，輥式矯直機(jī)的矯直過程有以下特點(diǎn)：1）軋件的原始曲率通常是不均勻的（大小和方向均可能不一致）。輥式矯直機(jī)的作用是通過各輥的反復(fù)彎曲，逐步縮小軋件殘余曲率的變化范圍。2）矯直機(jī)前幾個(gè)輥?zhàn)拥闹饕饔檬强s小

65、殘余曲率的差值；后面幾個(gè)輥?zhàn)拥淖饔檬菧p小趨于均勻的殘余曲率。矯直機(jī)各個(gè)輥下的反彎曲率通常也應(yīng)按照這一原則確定。3）增大最初幾個(gè)矯直輥的壓下量，可以迅速縮小原始曲率的不均勻性，提高矯直效率。</p><p>　　2.2.2 輥式矯直機(jī)的矯直工藝</p><p>　　輥式矯直機(jī)的矯直工藝與矯直機(jī)類型以及上輥調(diào)整方式有密切關(guān)系?，F(xiàn)針對(duì)幾種調(diào)整上輥的方式介紹其矯直工藝。</p>&l

66、t;p>　?。?）上排工作輥單獨(dú)調(diào)整的矯直機(jī)。在這種矯直機(jī)上，第二，第三輥按照大變形量矯直方案確定壓下量，使軋件劇烈彎曲。第四輥的壓下量應(yīng)適當(dāng)控制，使軋件能部分矯直。后面按小變形量矯直方案逐漸減小壓下量，使軋件平直。采用這種方式的矯直機(jī)多是5~9輥的型鋼矯直機(jī)。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我們就采用這種矯直工藝。</p><p>　　（2）上排工作輥整體平行調(diào)整的矯直機(jī)。軋件在前部所有輥?zhàn)由暇鶆×覐澢?，使軋件獲得接近定值

67、的均勻殘余曲率。最后一個(gè)能單獨(dú)調(diào)整的輥?zhàn)?，將此單值殘余曲率矯直。這種矯直機(jī)常設(shè)計(jì)成7~11輥形式，多用來矯正中厚板。</p><p>　?。?）上排工作輥整體傾斜調(diào)整的矯直機(jī)。軋件在入口端第二（或第三）輥的反彎曲率最大，產(chǎn)生較大的彈塑性變形。以后，隨輥數(shù)的增加，反彎曲率遞減。在出口端第n-1個(gè)輥?zhàn)犹?，反彎曲率最小，軋件為純彈性彎曲變形。這種調(diào)整方式，符合矯直過程的變形特點(diǎn)。</p><p>

68、;　　這種矯直機(jī)用于矯直薄板時(shí)，常設(shè)計(jì)成7~13輥形式。而17~29輥極薄帶矯直機(jī)，則大多設(shè)計(jì)成可以用調(diào)整支撐輥壓下的方式調(diào)整工作輥撓度的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的矯直機(jī)可以矯正有雙邊波浪形或中間瓢曲缺陷的鋼帶。</p><p>　?。?）上排工作輥局部傾斜調(diào)整的矯直機(jī)。這種結(jié)構(gòu)集中了（2）和（3）兩種類型矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，適合矯直薄帶材或板材。</p><p>　　第3章 七輥型鋼等節(jié)距矯直機(jī)的設(shè)備組

69、成</p><p>　　型鋼矯直機(jī)主要由主電機(jī)，復(fù)合減速器，萬向接軸，聯(lián)軸器，矯直機(jī)本體等五部分組成，如圖所示：</p><p>　　圖3—1 矯直機(jī)的組成</p><p>　　1—主電機(jī)；2—復(fù)合減速器；3—萬向接軸；4—聯(lián)軸器；5—矯直機(jī)本體</p><p><b>　　3.1 主傳動(dòng)裝置</b></p>

70、<p>　　3.1.1 主電機(jī)和減速器的選擇</p><p>　　軋機(jī)電機(jī)機(jī)型的選擇與軋機(jī)工作制度密切的關(guān)系，由于本次設(shè)計(jì)使用了單班工作制和本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)特點(diǎn)，這里采用交流異步電機(jī)。</p><p>　　異步電機(jī)主要用于又劇烈尖峰載荷的軋機(jī)上，為了減小電機(jī)的容量，裝有飛輪。異步電機(jī)的投資費(fèi)用較低，在中小型性鋼軋機(jī)中應(yīng)用較為廣泛。</p><p>　　

71、軋機(jī)，減速器經(jīng)常會(huì)有較劇烈的沖擊載荷，為了防止在多次沖擊載荷作用下使固定軸承座上蓋的螺栓松動(dòng)或斷裂，在確定減速器的配置方式時(shí)，應(yīng)該使承受最大作用力的軸承座上蓋螺栓不受拉力。本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)以1m/s的速度工作，由于速度不大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將減速器和分速箱作為一個(gè)整體，合并成一個(gè)復(fù)合減速機(jī)，這樣就使機(jī)器的結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，減少了投資和占地面積。</p><p>　　減速機(jī)采用圓齒輪傳動(dòng)，由一臺(tái)電機(jī)軸輸入傳動(dòng)力矩，減速機(jī)

72、有七個(gè)輸出軸，分別帶動(dòng)矯直機(jī)的七個(gè)輥?zhàn)?，因此七輥均為傳?dòng)輥。由于矯直機(jī)的第三輥所受的扭矩最大，因此盡量使該輥為復(fù)合減速機(jī)的一個(gè)輸出軸直接傳動(dòng)，以減少減速機(jī)的負(fù)荷。檢驗(yàn)復(fù)合減速機(jī)中齒輪和軸承的強(qiáng)度，若強(qiáng)度不能滿足要求，則要增加減速機(jī)的齒輪模數(shù)。在一些情況下，也可將直接傳動(dòng)第三輥改為直接傳動(dòng)相鄰輥，以改善載荷分配不均勻的情況。</p><p>　　3.1.2 萬向接軸和聯(lián)軸器</p><p>

73、　　軋機(jī)齒輪座，減速機(jī)或電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和力矩都是通過聯(lián)軸器傳遞給軋輥的。常用的聯(lián)軸器有：萬向接軸、齒輪接軸、聯(lián)合接軸和梅花接軸等。</p><p>　　各種形式的萬向接軸都是根據(jù)虎克鉸鏈的原理制造的，它運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以傳遞較大的扭矩，且允許接軸中心線與軋輥中心線有較大的夾角。因此廣泛應(yīng)用在各種軋機(jī)上，所以本次設(shè)計(jì)中采用萬向接軸。</p><p>　　萬向接軸的形式很多，但在軋機(jī)中采用的是滑塊式萬

74、向接軸和帶有滾動(dòng)軸承的萬向接軸。確定接軸的類型時(shí)，主要根據(jù)軋輥調(diào)整量和聯(lián)接軸允許的傾角等因素。</p><p>　　滑塊式萬向接軸鉸鏈的摩擦表面不能很好的密封，潤滑油不易保存在摩擦表面上，造成接軸鉸鏈的潤滑不好。導(dǎo)致滑塊加速磨損（青銅滑塊壽命一般2~3個(gè)月）間隙增大。</p><p>　　帶有滾動(dòng)軸承的十字軸式萬向接軸近十年來，越來越廣泛的應(yīng)用與軋機(jī)的主傳動(dòng)中，并有取代滑塊式萬向接軸的趨勢(shì)

75、。所以，本次設(shè)計(jì)采用了帶滾動(dòng)軸承的十字滑塊萬向接軸。其優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）傳動(dòng)效率高。由于采用滾動(dòng)軸承，所以摩擦損失少,傳動(dòng)效率可達(dá)98.7～99％，可降低電力消耗5～15％。</p><p>　?。?）傳動(dòng)扭矩大。多在800KMm以下。</p><p>　?。?）傳動(dòng)平穩(wěn)。由于滾動(dòng)軸承間隙小，接軸的沖擊和震動(dòng)顯著減小。約為滑塊式萬向接軸的1/10

76、～1/30提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　?。?）潤滑條件好。用潤滑脂潤滑，易密封，沒有漏油現(xiàn)象，耗油量少。</p><p>　　（5）噪音低。使用滑塊式萬向接軸，空轉(zhuǎn)時(shí)，噪音達(dá)80～90dB。而十字軸式萬向接軸噪音可降至30～40dB，改善了工作環(huán)境，有利于工人的身體健康。</p><p>　?。?）使用壽命長，一般可達(dá)1～2年以上，可減少更換零部件的時(shí)間。

77、</p><p>　?。?）允許傾角大，可達(dá)10～15度。</p><p>　　一般雙接頭萬向接軸的組成包括：法蘭叉頭、花鍵叉頭、由花鍵及套管叉頭組成的中間軸。軸承蓋，法蘭叉頭采用合金鑄鋼，十字軸采用合金鍛鋼。</p><p>　　目前十字軸式萬向接軸在各行各業(yè)中已趨于標(biāo)準(zhǔn)化。十字軸強(qiáng)度的計(jì)算主要是計(jì)算軸頸處的彎曲應(yīng)力，根據(jù)零件應(yīng)力狀態(tài)校核其強(qiáng)度。</p>

78、;<p>　　萬向接軸的尺寸：直徑 d0=40mm</p><p>　　中心距 L=410mm</p><p>　　近年來，在軋機(jī)的主傳動(dòng)裝置中，棒銷聯(lián)軸器得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)中采用了尼龍棒銷聯(lián)軸器。</p><p>　　棒銷聯(lián)軸器是由兩個(gè)半軸套，棒銷，外套及側(cè)擋圈組成。它主要通過兩組棒銷傳遞扭矩。棒銷材料采用尼龍6或機(jī)械性能相同

79、的其它牌號(hào)尼龍，亦可用酚醛布。半軸套采用45鋼或35鋼鍛造而成。</p><p>　　棒銷材料的機(jī)械性能應(yīng)符合以下性能：</p><p>　　抗拉強(qiáng)度極限 ≥54 MPa</p><p>　　抗彎強(qiáng)度極限 ≥70 MPa</p><p>　　抗壓強(qiáng)度極限 ≥60 MPa</p><p>　　抗剪強(qiáng)度極限

80、 ≥52 MPa</p><p>　　沖擊韌性 ≥10 MPa</p><p>　　棒銷聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，具有一定的緩沖吸震能力，使用壽命長。而且拆裝方便，無需潤滑，便于維護(hù)，使用費(fèi)用大大降低。缺點(diǎn)是：加工棒銷時(shí)易斷刀。其參數(shù)在Q/ZB231—74中有規(guī)定：</p><p>　　傳遞扭矩的范圍 0.63~1600KNm </p

81、><p>　　軸孔直徑 25~600mm</p><p>　　轉(zhuǎn)數(shù)范圍 300~3800rpm</p><p>　　允許傾角 </p><p>　　棒銷聯(lián)軸器根據(jù)聯(lián)接軸直徑加以選取，按下使進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，</p><p><b>　?。?—1）</b

82、></p><p>　　式中 ——棒銷聯(lián)軸器允許的最大扭矩；</p><p>　　——長期作用在聯(lián)軸器上的最大扭矩；</p><p>　　K——工作條件系數(shù)，K=1.0~1.5。</p><p><b>　　3.2 矯直機(jī)本體</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的七輥開式型鋼矯直機(jī)和其它

83、類型的型鋼矯直機(jī)基本上相同，都是由矯直輥，上矯直輥壓下系統(tǒng)，平衡裝置，軸向調(diào)整裝置，機(jī)架及潤滑系統(tǒng)組成。</p><p><b>　　3.2.1 矯直輥</b></p><p>　　型鋼開式輥式矯直機(jī)的矯直輥由輥軸和帶槽孔的軸套組合而成。軋件是在由輥套所構(gòu)成的孔型中得到矯直的，輥套結(jié)構(gòu)如圖</p><p>　　輥套有整體式（圖3—2c,d,e）

84、和組合式（圖3—2a,b）兩種。</p><p>　　組合式是由幾個(gè)輥圈和墊圈組合而成。用同一套輥圈加上不同的墊圈可矯直規(guī)格不同的同一品種的型鋼。從而可節(jié)省用優(yōu)質(zhì)鋼材做的輥套數(shù)量。組合式輥套多用于矯直大型工字鋼，槽鋼和鋼軌。由于本次設(shè)計(jì)主要用于中小型的方圓鋼矯直。所以采用圖3—2c,e的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本矯直機(jī)的輥套有兩種安裝方法。上輥套由兩個(gè)普通螺母固定。而下輥套是由一個(gè)普通

85、螺母和一個(gè)特制螺母固定。外側(cè)的緊固螺母只有一圈螺紋。安裝時(shí)，把兩個(gè)半環(huán)螺母先用螺釘緊固，并以鍵配合緊密，然后轉(zhuǎn)動(dòng)前一個(gè)螺母，鎖緊軸套，最后將最外圈螺母擰緊，插入卡片，用螺釘將卡片緊固，其目的是為了固定輥套，便于輥套的更換，也可進(jìn)行少量的軸向調(diào)節(jié)。本矯直機(jī)為了適應(yīng)生產(chǎn)多品種鋼材的需要，可以制造多種輥套。這樣，便于生產(chǎn)產(chǎn)品的更換，提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　本矯直機(jī)的矯直輥輥軸如圖3—3其懸臂端用鍵配

86、合安裝輥套，矯直輥2靠兩個(gè)雙列調(diào)心球面滾柱軸承支持在機(jī)架1下窗口內(nèi)。而上矯直輥3靠兩個(gè)雙列調(diào)心球面滾柱軸承支撐在一個(gè)單獨(dú)的軸承座上，軸承座側(cè)裝在機(jī)架上窗口內(nèi)。工作時(shí)，兩個(gè)雙列調(diào)心球面滾柱軸承只承受徑向力，其軸向力靠兩個(gè)推力軸承來承擔(dān)。</p><p>　　對(duì)于靠近輥套的支撐點(diǎn)，由于復(fù)合沉重，為了提高軸承壽命，將兩個(gè)雙列調(diào)心球面滾柱軸承放在一起使用，中間用間隔環(huán)隔開如圖3—3。</p><p&g

87、t;　　圖3—2 型剛開式輥式矯直機(jī)的孔型結(jié)構(gòu)</p><p>　　a—槽鋼；b—鋼軌；c—方鋼；d—角鋼；e—圓鋼</p><p>　　圖3—3 開式型鋼矯直機(jī)本體結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.2.2 上矯直輥壓下裝置</p><p>　　被矯直型材的彎曲變形量的大小，是靠調(diào)整上矯直輥來實(shí)現(xiàn)的。本矯直機(jī)的上矯直輥壓下裝置如圖3—3。三套上矯

88、直輥壓下裝置都安裝在機(jī)架的上部，每一套由一臺(tái)功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為940rpm的交流電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過蝸輪減速器傳動(dòng)，其速比為I =15.5。此蝸輪減速器是兩端有伸出軸的，通過帶中間軸的聯(lián)軸器與機(jī)架上部的蝸輪幅（速比i=40）相連接。這兩套蝸輪分布在電機(jī)兩側(cè)，以彈性柱銷聯(lián)軸器連接。兩個(gè)調(diào)整裝置可以通過聯(lián)軸器同步調(diào)節(jié)，使上矯直輥的兩個(gè)支點(diǎn)同步移動(dòng)。安裝時(shí)，如需單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整，打開聯(lián)軸器，兩個(gè)支點(diǎn)的壓下量可以分布調(diào)節(jié)。達(dá)到要求是閉合聯(lián)軸器，使整套

89、壓下裝置同步運(yùn)動(dòng)。蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)壓下螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)。壓下螺母被法蘭盤固定在機(jī)架上，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。壓下動(dòng)作由壓下螺絲在壓下螺母中的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　壓下螺絲的端部形狀為凹形球面，頭部與上矯直輥的軸承座接觸，承受來自軋輥徑向的壓力和上輥平衡裝置的過平衡力。為減少端部在旋轉(zhuǎn)時(shí)的磨損并使上矯直輥有自定位的能力，壓下螺絲的端部一般都做成球面形裝并與上矯直輥軸承座中的球面銅墊接觸形成止推軸承。壓下

90、螺絲止推端的球面有凸形和凹形兩種。老式結(jié)構(gòu)多為凹形。這種結(jié)構(gòu)使用時(shí)使凹形球面墊承受拉應(yīng)力，因而銅墊易碎。改進(jìn)后的壓下螺絲端部做成凹形，這是凸形銅墊處于壓縮應(yīng)力狀態(tài)，提高了銅墊的強(qiáng)度，增加了工作的可靠性。壓下螺絲的本體部分帶有螺紋，它與壓下螺母內(nèi)螺紋配合，傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和載荷。壓下螺絲的螺紋形狀有鋸齒形和梯形兩種。梯形螺紋主要用于軋制力較大的軋機(jī)，采用單線螺紋。螺母與機(jī)架的鏜孔常用H9/h9或H9/f9級(jí)的配合，主要是為了便于拆裝。壓下螺母采用

91、干油潤滑，以便和機(jī)器的潤滑系統(tǒng)統(tǒng)一。</p><p>　　3.2.3 上矯直輥平衡機(jī)構(gòu)</p><p>　　由于軋機(jī)機(jī)座各相互配合的零件（如壓下螺絲與壓下螺母）存在配合間隙。因此在軋機(jī)空載的情況下，因個(gè)零件的自重作用，壓下螺絲與壓下螺母之間，壓下螺絲端部與銅墊之間，工作輥表面與支撐輥表面之間以及軸頸與軸承之間均會(huì)產(chǎn)生一定的間隙，且這種間隙必然在軋制是引起強(qiáng)烈的沖擊，使產(chǎn)品的質(zhì)量大大下降。為

92、了消除這種沖擊現(xiàn)象，保證軋機(jī)的軋制精度，改善要入條件及防止工作輥與支撐輥產(chǎn)生打滑，軋機(jī)上都裝有平衡裝置。</p><p>　　軋機(jī)上常用的平衡裝置有三種，彈簧式，重錘式及液壓式。由于本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)上輥移動(dòng)量小，約為50~100毫米，且一次調(diào)整后，在矯直過程中一般不再調(diào)整。因此使用彈簧平衡。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，維修簡便。但平衡力是變化的如圖3—3整個(gè)裝置有彈簧和拉桿組成。彈簧串放在上蓋上。上矯直輥的軸承座

93、通過拉桿掛在平衡彈簧上。彈簧的平衡力應(yīng)是被平衡重量的1.2~1.4倍（即過平衡系數(shù)K=1.2~1.4），可通過拉桿上的螺母調(diào)節(jié)。當(dāng)上輥下降時(shí)，彈簧壓縮，上升側(cè)伸長，因此彈簧的平衡力是變化的。彈簧越長，平衡力越穩(wěn)定而且上矯直輥?zhàn)涎b有指針，上蓋安裝相應(yīng)的指示器，以便于調(diào)整壓下量。</p><p>　　在安裝彈簧時(shí)，最小預(yù)緊力為：</p><p><b>　　（3—2）</b&

94、gt;</p><p>　　式中 G——被平衡零件重量（千牛）；</p><p>　　Pmin ——彈簧的最小平衡力（Pmin =0.2~0.4）。</p><p>　　3.2.4 上矯直輥的軸向調(diào)整裝置及固定裝置</p><p>　　為了對(duì)準(zhǔn)孔型，部分的消除軋件的側(cè)彎，個(gè)個(gè)輥?zhàn)泳鶓?yīng)能夠進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)。如圖3—3向心推力球面輥?zhàn)虞S承裝在一個(gè)輥

95、套中，被與輥套用螺釘固定在一起的套杯軸向固定。套杯可以做軸向移動(dòng)，因?yàn)樵谔妆嫌刑菪温菁y，與其配合的帶梯形螺紋的蝸輪，通過蝸桿及一對(duì)齒輪由一臺(tái)功率為1.1千瓦的交流電機(jī)所帶動(dòng)。公稱軸向調(diào)整裝量為 ±20，實(shí)際可達(dá)50mm。為了避免軸向移動(dòng)超出行程而引起電機(jī)過負(fù)荷，在蝸桿末端裝有保險(xiǎn)離合器。另外在輥套端裝有指示盤，在機(jī)架上有刻度，從中能看出輥套的軸向調(diào)整量的大小。</p><p>　　為了避免上矯直輥軸承

96、外環(huán)與軸承座內(nèi)孔直接接觸，增加磨損而降低軸承精度和使用壽命，同時(shí)軸承外環(huán)可能轉(zhuǎn)動(dòng)而使軸承座內(nèi)孔和機(jī)架磨損，造成軸向調(diào)節(jié)困難，故在矯直輥軸承外環(huán)與機(jī)架之間加一襯套，且襯套與軸承座內(nèi)孔之間用鍵連接防止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　3.2.5 機(jī)架</b></p><p>　　軋鋼機(jī)架是工作機(jī)座的重要組成部分，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置都安裝在機(jī)架上。機(jī)架要承受軋制力

97、，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。</p><p><b>　　對(duì)機(jī)架的要求：</b></p><p>　?。?）有足夠的強(qiáng)度和剛度；</p><p>　?。?）形狀簡單，便于制造；</p><p>　?。?）便于在機(jī)架上安裝附件。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用35#鑄鋼為機(jī)架材料。機(jī)架為空心矩形斷面，

98、便于裝卸其它部件，且剛性好。機(jī)架和上蓋用大型螺栓連接，并用螺母把緊。</p><p>　　第4章 矯直機(jī)參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　4.1 矯直機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　輥式矯直機(jī)的基本參數(shù)包括：輥徑D，輥距t，輥數(shù)n，輥身長度L和矯直速度V。其中最主要的參數(shù)是D與t。矯直機(jī)基本參數(shù)選擇關(guān)系到軋件的矯直質(zhì)量，設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和功率消耗等。而結(jié)構(gòu)參數(shù)是根

99、據(jù)軋件的規(guī)格，材料，生產(chǎn)率以及類似設(shè)備或有關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)加以選擇和校核確定的。</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)已給出部分參數(shù)，它們是：</p><p>　　矯 直 速 度 v=1.0m/s；</p><p>　　軋 件 斷 面 50~90mm；</p><p>　　材料的屈服極限 N/mm

100、2 ；</p><p>　　輥 數(shù) n=7。</p><p>　　所以，只需確定剩下的即可。</p><p><b>　　4.1.1 輥距</b></p><p>　　輥距是型鋼輥式矯直機(jī)的基本參數(shù)，它便是型鋼輥式矯直機(jī)的大小和能力。因此，通常用輥距來代表型鋼輥式矯直機(jī)的規(guī)格。</p

101、><p>　　輥距越小，矯直精度越高。但隨著輥距的減小，被矯軋材對(duì)輥?zhàn)拥膲毫⒃龃?，?huì)加劇輥?zhàn)拥哪p，使被矯軋材表面擦傷。同時(shí)輥距過小，在結(jié)構(gòu)上輥軸直徑受到限制。但輥距也不能過大，過大則不能保證被矯軋材得到足夠的變形量，降低矯直精度。所以，輥距的最大值也應(yīng)有個(gè)限制；由此可見，輥距主要決定于軋件的矯直精度和矯直輥的強(qiáng)度條件。</p><p>　　由實(shí)踐和理論可知，輥徑和輥距有如下關(guān)系：</

102、p><p><b>　　（4—1）</b></p><p><b>　　對(duì)于型鋼 。</b></p><p>　　選取型鋼輥式矯直機(jī)的輥距時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)軋材的規(guī)格計(jì)算被矯軋材的最大塑性彎曲力矩Ms。用于表示矯直機(jī)的最大復(fù)合特性即</p><p>　　由于主要矯直方圓鋼，查手冊(cè)，取 e=2。</

103、p><p><b>　　又 </b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　一定用途的矯直機(jī)的輥距可以在一定的范圍內(nèi)選取，但不能過大或過小。輥距過大，軋件的變形程度不夠，將保證不了矯直質(zhì)量。同時(shí)軋件可能打滑，滿足不了咬入條件；輥距過小，由于矯直力很大，可能造成軋件與輥面的快速磨損或輥?zhàn)雍徒虞S等零

104、件的破壞。</p><p>　　所以，確定輥距的原則是既要保證軋件的矯直質(zhì)量，又要滿足輥?zhàn)拥膹?qiáng)度條件。</p><p>　　最小允許輥距tmin受工作輥的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和表面接觸應(yīng)力限制。</p><p>　?。?）接觸應(yīng)力確定tmin 輥?zhàn)颖砻娼佑|應(yīng)力可以近似的用圓柱體和平面相接觸的應(yīng)力公式計(jì)算。輥上的最大接觸應(yīng)力應(yīng)小于允許值</p><p>

105、<b>　?。?—2）</b></p><p>　　式中 ——最大接觸應(yīng)力；</p><p>　　——軋件對(duì)輥?zhàn)拥淖畲髩毫?，按第三輥壓力?jì)算</p><p>　　——工作輥彈性模數(shù)；</p><p>　　——工作輥半徑，它與輥距有一定的關(guān)系，即：，是比例系數(shù)。在型鋼軋機(jī)上一般取 =0.375~0.45；</p&g

106、t;<p>　　——軋件與輥?zhàn)拥慕佑|寬度；</p><p>　　——允許接觸應(yīng)力，其直大致等于軋件的屈服極限的兩倍，即。</p><p><b>　　則最小允許輥距為：</b></p><p><b>　?。?—3） </b></p><p>　　在此取 =0.45,=300Mpa,

107、E= Mpa。 </p><p><b>　　則 </b></p><p>　　11.7h=11.7×（50~90）=580~1053mm</p><p>　　由于型鋼的寬高的比值很小，故強(qiáng)度條件一般不限制最小輥距，即最小允許輥距由接觸應(yīng)力確定。</p><p>　　輥?zhàn)虞S頸及工作輥與萬向接軸連接處的軸頸

108、強(qiáng)度可按一般公式計(jì)算。輥?zhàn)拥呐?yīng)按第三輥的扭矩考慮。</p><p>　　最大允許輥距tmax受矯直質(zhì)量條件和咬入條件限制。</p><p>　?。?）矯直質(zhì)量確定tmax 由于本次設(shè)計(jì)采用了大變形矯直方案。為了保證軋件的矯直質(zhì)量，軋件在反彎時(shí)，應(yīng)使軋件斷面的2/3達(dá)到塑性狀態(tài)，沿軋件最小厚度為hmin，且原始曲率為=0。理想材料的可能最大彈復(fù)曲率為，為了保證足夠的彎曲程度和采用大變形矯

109、直方案的可能性，要保證能使反彎至比更大的曲率。取為</p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>　　式中 h——軋件厚度；</p><p><b>　　R——矯直輥半徑；</b></p><p>　　一般h<<D，上式中的0.5h可忽略。則有</p>

110、<p><b>　　不考慮材料強(qiáng)化 </b></p><p><b>　　（4—5）</b></p><p>　　——塑性斷面系數(shù)與彈性斷面系數(shù)的比值。</p><p>　　則 （4—6）</p><p><b

111、>　　取 ,,,。</b></p><p>　　則 （4—7）</p><p>　　=233.3(50~90)=11665~20997mm </p><p>　?。?）咬入條件確定tmax 矯直過程中矯直輥對(duì)軋件的作用力如圖4—1所示。</p><p>　　矯直力可分解成兩個(gè)分力，

112、即正壓力和摩擦力。由平衡條件可知，要使軋件咬入，必須滿足下面的條件</p><p><b>　?。?—8）</b></p><p><b>　　代入 ，則得：</b></p><p><b>　?。?—9）</b></p><p>　　式中 ——軋件與輥?zhàn)娱g的滑動(dòng)摩擦系數(shù)；

113、</p><p>　　——合力作用點(diǎn)的位角；</p><p>　　因?yàn)橹岛苄。?。并將上式兩端都乘以?lt;/p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　式中 ——矯直力的力臂。</p><p>　　上式表示一個(gè)輥?zhàn)拥囊霔l件，若n個(gè)輥?zhàn)訁⒓右?，且都是傳?dòng)輥，此時(shí)咬入條件

114、為：</p><p><b>　?。?—10a）</b></p><p>　　上式左端為打滑力矩，右端為矯直力矩，</p><p>　　即： （4—11）</p><p><b>　　又</b></p><p>

115、;<b>　?。?—12）</b></p><p><b>　?。?—13）</b></p><p><b>　　（4—14）</b></p><p>　　將上邊三式代入到式（4—10a），整理得：</p><p><b>　　（4—15）</b><