矯直機畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　軋件在加熱、軋制、熱處理及各種精整等工序加工過程中，由于塑性變形不均、加熱和冷卻不均、剪切以及運輸和堆放等原因，必然產生不同程度的彎曲、瓢曲、浪形、鐮彎和歪扭的塑性變形，或內部產生殘余應力，這在成為合格的產品之前，都必須采用矯正機進行矯正加工，矯正軋件形狀和消除內應力。所以，矯正機是軋制車間和精整線上必不可少的重要設備，而且

2、也廣泛用于以軋材做坯料的各種車間。</p><p>　　本次設計主要通過分析矯直機機架和下輥裝配的設計，從而對矯正機的結構進行了簡單的設計。設計中，通過參考現有矯正機的文獻資料，確定設計的思路與方案。綜合考慮本次設計的技術要求，利用材料力學的基本知識，并采用基本的力學模型進行設計計算。同時參考軋機機架的強度計算和校核方法，對矯直機機架和工作輥進行了設計和校核。</p><p>　　關鍵詞：

3、矯正機；機架； 下輥；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Rolling in the process of heating, rolling, heat treatment and finishing processes, due to the uneven plastic deformation, heating and c

4、ooling uneven shear as well as transport and stacking, and other reasons, will inevitably produce different degrees of bending, buckling , the plastic deformation of the wave-shaped, sickle bent and contorted, or interna

5、lly generated residual stress, before becoming a qualified products must be straightening machine correction processing, correction of rolling s</p><p>　　Key words: The straightening machine; rack; lower

6、roller. </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論3</b></p><p>　　1.1 軋鋼生產的國內外發(fā)展情況3</p><p>　　1.1.1 軋鋼生產及產品種類3</p><p>　　1.1.2 軋機的

7、分類4</p><p>　　1.2 矯直機在軋鋼機中的作用和分類4</p><p>　　1.2.1 矯直機的作用4</p><p>　　1.2.2 矯直機的分類、工作原理及特點4</p><p>　　1.3 輥式矯直機的工作原理5</p><p>　　1.4 輥式矯正機的發(fā)展趨勢6</p&g

8、t;<p>　　1.5 技術經濟性分析6</p><p>　　1.5.1 技術經濟評價的涵義6</p><p>　　1.5.2 經濟評價在工程機械中的重要性7</p><p>　　1.5.3 課題選擇7</p><p>　　1.5.4 摸清課題要求7</p><p>　　2 總體方案

9、設計8</p><p>　　2.1 矯正機的調整形式8</p><p>　　2.2 輥式矯正機的矯正方案8</p><p>　　2.3 支承輥的布置形式8</p><p>　　2.4 矯正機的機座形式9</p><p>　　2.5 工作輥的材質9</p><p>　　2.6

10、 傳動系統(tǒng)的形式9</p><p>　　2.7 矯直輥列的布置形式與驅動形式10</p><p>　　3 矯正機參數的計算10</p><p>　　3.1 17輥矯直機主要設計參數10</p><p>　　3.2 輥式矯直機基本參數的確定11</p><p>　　3.2.1 輥距t11</

11、p><p>　　3.2.2 輥徑D12</p><p>　　3.2.3 輥身長度L12</p><p>　　3.2.4 輥數n12</p><p>　　3.2.5 矯直速度v12</p><p>　　3.3 矯正機力能參數的計算13</p><p>　　3.4 矯直力矩的計算

12、14</p><p>　　3.5 矯直功率的計算15</p><p>　　3.6 電動機的選擇16</p><p>　　4 機架的設計與校核17</p><p>　　4.1 機架的形式及結構尺寸17</p><p>　　4.1.1 機架的形式17</p><p>　　4.1.

13、2 機架的結構尺寸18</p><p>　　4.2 機架的強度計算21</p><p>　　4.2.1 幾點假設21</p><p>　　4.2.2 求靜不定力T22</p><p>　　4.2.3 機架和橫梁的強度校核25</p><p>　　5 工作輥和支承輥設計及強度校核27</p&

14、gt;<p>　　5.1 支承輥布置形式27</p><p>　　5.2 工作輥的強度校核27</p><p>　　6 壓下裝置的校核計算28</p><p>　　6.1 壓下電動機的過載校核計算28</p><p>　　6.2 壓下螺絲及壓下螺母的強度校核計算29</p><p>　

15、　6.2.1 壓下螺母擠壓應力校核29</p><p>　　6.2.2 機架與螺母端面間擠壓應力校核30</p><p>　　7 參考文獻30</p><p><b>　　8 致謝32</b></p><p><b>　　9 附：33</b></p><p>

16、;　　本科畢業(yè)設計資料清單33</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 軋鋼生產的國內外發(fā)展情況</p><p>　　1.1.1 軋鋼生產及產品種類</p><p>　　在20世紀末，世界軋鋼技術發(fā)展迅速。軋鋼生產在自動化、高精度化、連續(xù)化方面取得了較大進步。軋鋼生產是將鋼錠或鋼坯

17、軋制成鋼材的重要生產環(huán)節(jié)和主要方法。因為用軋制方法生產出的鋼材，具有生產率高、生產過程連續(xù)性強、品種多、易于實現機械化、自動化等優(yōu)點，而且比鍛造、擠壓、拉拔等生產產品，性能更高，成本更低。目前，約有93%的鋼都是經過軋制成材的。有色金屬生產也大量應用軋制方法?！　≤堜撋a的主要產品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材。目前，我國軋鋼生產的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通

18、中型材、普通小型材、優(yōu)質型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產的產品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產量占鋼材總產量的25%～30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡單斷面型鋼。從生產方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼?！　“鍘Р囊彩且环N廣泛應用的鋼材，我國的板帶材產量占鋼材總產量的45%～55%。板帶鋼按應用領域分為建筑板、橋

19、板、船板</p><p>　　1.1.2 軋機的分類</p><p>　　按用途：軋鋼機按用途可分為開坯軋機、型鋼軋機、板帶軋機、鋼管軋機和特殊軋機。</p><p>　　按軋輥在機座中的布置形式：根據軋輥在機座中的布置形式不同，軋鋼機可分為具有水平軋輥的軋鋼機、具有立式軋輥的軋機、具有水平軋輥和立式軋輥的軋機、具有傾斜布置軋輥的軋機、其他軋機這五類。</p

20、><p>　　按軋輥機的布置形式：根據軋鋼機布置形式可分為單機架式、多機架順列式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復式、布棋式等。</p><p>　　1.2 矯直機在軋鋼機中的作用和分類</p><p>　　1.2.1 矯直機的作用</p><p>　　軋件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因素的影響，往往產生形狀缺陷。例如鋼軌、型鋼和鋼管

21、經常出現弧形彎曲；某些型鋼的斷面會產生翼緣內并、外擴和扭轉；板材和帶材則會產生縱向彎曲、橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為了消除這些缺陷，軋件需要在矯正機上進行矯正。</p><p>　　1.2.2 矯直機的分類、工作原理及特點</p><p>　　根據矯正型材類型及對施加彎曲方式的不同，矯直機分為:</p><p><b>　　1．壓力矯直機&

22、lt;/b></p><p>　　1）工作原理：型材安放于活動壓頭和兩固定支點之間，利用一次反彎的方法進行矯正；</p><p>　　2）特點：設備結構簡單，效率低，只能矯正簡單彎曲，主要用于大型型材補充矯直。</p><p><b>　　2．輥式矯直機</b></p><p>　　1）工作原理：型材通過上下兩排軸

23、線平行、排列相互交錯矯正輥，經過多次反復彎曲得到矯正；</p><p>　　2）特點：設備結構較復雜，連續(xù)工作，生產效率高，主要用于板材和型材矯直。</p><p><b>　　3．管棒材矯直機</b></p><p>　　1）工作原理：圓柱形管棒材邊前進邊旋轉，通過上下兩排具有特殊形狀、軸線相互交叉矯正輥，獲得與其軸線對稱的平、直管棒材；&l

24、t;/p><p>　　2）特點：矯正輥多采用懸臂式布置，調整和維修方便，連續(xù)工作，生產效率高，矯正質量好。</p><p>　　4．拉伸矯直機（張力矯直機）</p><p>　　對軋件施加外拉力，使其平直而達到矯直目的，分為：</p><p><b>　　1）鉗式拉伸矯直機</b></p><p>　

25、　用于單件矯直型材或薄板，生產效率低，軋件損失大；</p><p><b>　　2）輥式拉伸矯直機</b></p><p>　　用于連續(xù)矯直薄板帶，生產效率高，軋件損失??；</p><p><b>　　5．拉伸彎曲矯直機</b></p><p>　　拉伸矯直與輥式矯直聯(lián)合作用的矯直方法。</p

26、><p>　　1.3 輥式矯直機的工作原理</p><p>　　由于金屬原始彎曲曲率大小和方向是不同，輥式矯直機的每個矯直輥都使金屬產生彎曲變形，金屬經過多次反復彎曲以消除曲率的不均勻，從而使彎曲曲率從大逐漸變小而使其平值。</p><p>　　矯直原理分為大變形方案和小變形方案。</p><p><b>　　小變形方案</b&g

27、t;</p><p>　　矯直原則：每個輥子的壓下量可以單獨調整，只消除前一個輥子產生的（或留下的）最大殘余曲率，經多次反彎后，殘余曲率逐漸減小，軋件趨于平直。</p><p>　　優(yōu)點：總變形曲率小，所需矯正能量小。</p><p>　　缺點：一般而言，原始曲率Cr0是未知的。難于確定矯正輥的壓下量。</p><p><b>　　

28、2）大變形方案</b></p><p>　　矯直原理：在前幾個輥采用比小變形方案大得多的壓下量，使軋件一開始就得到足夠大的彎曲，迅速縮小殘余曲率的變化范圍，使具有不同曲率的軋件，經過幾次劇烈的反彎（大變形）以后，原有的原始曲率的不均勻度被消除，形成單值殘余曲率，再予以矯平。</p><p>　　優(yōu)點：矯正輥數比較少，矯正質量較高。</p><p>　　缺

29、點：對軋件的變形程度不應過份加大，以減小軋件內部的殘余應力。 </p><p>　　1.4 輥式矯正機的發(fā)展趨勢</p><p>　　輥式矯正機是在實際生產中使用最廣泛的一類矯正機，隨著矯正技術的進步以及工業(yè)生產中對鋼板的質量要求越來越高，對輥式矯正機的要求也越來越高。新一代的矯正機一般要求高剛度、全液壓調節(jié)及先進的自動化系統(tǒng)；由計算機控制的矯正輥縫調節(jié)系統(tǒng)可根據鋼板厚度設定調節(jié)上輥組的

30、開口度，以及入口／出口方向和左右方向的傾斜調節(jié)；上輥組可以快速打開、關閉，上矯正輥的彎曲調節(jié)用以糾正鋼板的中間浪和左右邊浪，并且每個上輥和下輥組的入口出口輥可以單獨調節(jié)。矯正機的研究發(fā)展方向是開發(fā)研制高效節(jié)能、高精度和高度自動化的環(huán)保型矯正機。既要求有高質量，又要有高矯正速度，在產品上能滿足大規(guī)模生產的需求，而且還必須降低工作噪聲，操作上實現完全自動化。</p><p>　　1.5 技術經濟性分析</p&

31、gt;<p>　　1.5.1 技術經濟評價的涵義</p><p>　　通常來說對“技術”的理解是包括工具、勞動者的勞動方法、技能等技術的總稱。對“經濟”的含義，主要是指在社會生產和再生產的整個過程中所取得的節(jié)約和效果，經濟效果是指社會生產和再生產，即即經濟活動過程中勞動消耗和勞動占用同勞動成果的比較。這里所說的勞動消耗，包括人力、物力、財力的消耗。勞動占用是指廠房、設備、器具的占用。技術經濟評價又

32、可稱為項目經濟評價，是指工程項目或設計方案投資決策過程中，采用現代分析方法對項目方案在計算期（包括建設期和生產期）內的經濟效果所做的測算和分析。技術經濟評價是可行性研究的核心內容，是項目方案投資決策的重要依據。在工程機械項目中，為了提高工程的經濟效益，采用先進的技術，以節(jié)約工程建設的造價，降低運行成本和節(jié)約經濟性的維護費用。但是，在某些情況下，采用先進的技術還必須與當地的客觀條件相適應。</p><p>　　1.

33、5.2 經濟評價在工程機械中的重要性</p><p>　　自改革開放以來，我國的基礎建設程序和管理體制發(fā)生了根本的變化，逐步走上了了良性發(fā)展的軌道。根據國內外的經驗，從設計階段到技術設計完成，約占1/4設計周期，到施工圖設計完成需要2/5的以上的建設周期。根據設計階段影響投資的程度來看，初步設計階段影響投資的可能性為75-95%；技術設計階段影響投資的可能性為35-75%；施工圖設計階段影響投資的可能性為10-

34、35%；而自施工開始，通過技術組織措施節(jié)約工程造價的可能性只有5-10%。顯然，前期建設工作對于降低總概算費用起著決定性的作用。</p><p>　　了解和掌握技術經濟評價在工程機械中應用的重要性具體體現在以下幾個方面：進行技術經濟比較，選擇合理的路線走向；在方案確定和設計中，對零件加工工藝進行方案必選，推薦技術先進、投資經濟的工藝；經過技術經濟比較，選擇重要零件的結構形式；研究工程設計中技術進步的經濟效益。在設

35、計工作中，開展技術進步活動的最終目的是提高經濟效益，包括采用新工藝，可以縮短成產周期，降低能耗和資源消耗。</p><p>　　經過技術經濟分析，對經濟效益不大的技術，建議不宜在工程設計中應用。有些技術對建設項目的近期效益不明顯而遠期效益較高的，建議可在對投入與產出做比較后做出取舍。有些技術近期投資較大，遠期效益雖有不很高的，需做全面分析，看能否分期投資。有些技術在工藝上有較大的改進，可節(jié)省經濟性的運行費用，但在

36、結構方面卻增加難度和投資，則建議需做進一步的經濟核算后再確定。</p><p>　　1.5.3 課題選擇</p><p>　　選擇課題時要進行趨向研究、市場分析、用戶調查、專利情況等情報的收集工作，根據情報來確定設計工作任務。</p><p>　?。?）趨向研究：隨著工廠對薄板需求量的增加，對薄板的矯直厚度、矯直理論和矯正質量有了新的要求，我們對原有的矯直機進行了

37、一部分改進設計，使其更好的適應市場的需求。</p><p>　?。?）市場分析：薄板在工廠的應用范圍廣泛，適應市場的需求，與企業(yè)的利益息息相關。</p><p>　　1.5.4 摸清課題要求</p><p>　　為了搞清如何對矯直機進行改進，在參觀了工廠現有的矯直設備外，又在網上查閱相關資料，使所設計的矯直機符合經濟性和可靠性要求。</p><

38、p><b>　　2 總體方案設計</b></p><p>　　2.1 矯正機的調整形式</p><p>　　輥式矯正機的調整可以分為上輥單獨調整、上輥整體平行調整、上輥整體傾斜調整、上輥局部傾斜調整等四大類。</p><p>　　上輥單獨調整矯正機是上排每個工作輥可單獨調整的矯正機，這種調整方式較靈活，但由于結構配置上的原因，它主要用

39、于輥數較少、輥距較大的型鋼矯正機。</p><p>　　上輥整體平行調整矯正機，通常出入口的兩個工作輥做成可以單獨調整的，以便于軋件的導入和改善矯正質量，廣泛用來矯正4-12mm以上的中厚板。</p><p>　　上輥整體傾斜調整矯正機，這種調整方式使軋件的彎曲變形逐漸減小，符合軋件矯正時的變形特點，廣泛用于矯正4mm以下的薄板。</p><p>　　上輥局部傾斜調

40、整矯正機，這種翼傾調整方式可增加軋件大變形彎曲的次數，用來矯正薄板。</p><p>　　2.2 輥式矯正機的矯正方案</p><p>　　按照輥式矯正機每個輥使軋件產生的變形程度和最終消除殘余曲率的方法，可以有多種矯正方案，目前研究和應用最多的是兩種方案：小變形矯正方案和大變形矯正方案。</p><p>　　小變形矯正方案是針對矯正機上排工作輥可以單獨調整每個輥

41、子壓下量的方案。在這個方案中，進入各個輥子下的軋件經反彎和彈復后，其最大原始曲率要完全消除。這樣原來平直部分產生新的彎曲，就作為下一輥的反彎原始曲率，經過反復彎曲后使得軋件矯正。采用這個方案各輥的壓下量相對較小，所以消耗的功率小，但是原始曲率消除緩慢，要達到既定的矯正質量就必須增加矯J下輥的數量，從而導致矯正機設備結構復雜。</p><p>　　大變形矯正方案是在第二、第三輥上采用很大的反彎曲率，使軋件各部分的彎

42、曲變形總曲率均達到很大值，而讓殘余曲率不均勻性迅速減小。從第四輥之后軋件的反彎曲率可逐漸減小，使軋件趨于平直。采用這種方案，可以用較少的輥子獲得較好的矯正質量。但是過分增加軋件的變形程度會使對加工硬化明顯的材料及大斷面系數的軋件增加其內部的殘余應力，影響產品質量，而且會加大矯正機的能量消耗。</p><p>　　2.3 支承輥的布置形式</p><p>　　支承輥的布置形式有垂直布置、交

43、錯布置、垂直和交錯混合布置、雙層支承輥等。</p><p>　　垂直布置是支承輥僅承受工作輥的垂直方向的彎曲，用于輥徑與輥身長度之比較大的矯正機。</p><p>　　交錯布置是支承輥承受工作輥的垂直方向和水平方向的彎曲，矯正過程中工作輥比較穩(wěn)定，多用于工作輥輥徑與輥身長度比值較小的矯正機。</p><p>　　混合布置多用于矯正帶氧化皮的熱軋鋼板。</p&g

44、t;<p>　　雙層支承輥是為加強支撐作用和傳動能力，增設大直徑的外層支承輥并改為內層支承輥傳動。</p><p>　　2.4 矯正機的機座形式</p><p>　　輥式鋼板矯直機工作機座可分為臺架式和牌坊式兩大類。</p><p>　　臺架式矯直機的結構簡單。但剛性較差，采用大量彈簧平衡的臺架式矯正機，使用時上臺架容易產生震動，由于冷矯直時矯直力大

45、，所需機架的剛性要求較高，故臺架式薄板矯直機不能滿足薄板冷矯的使用。</p><p>　　矯直機本體裝在可移動的框架上，框架下面的四個車輪支撐在軌道上，由橫移驅動機構推動框架移入工作位置后用定位裝置定位，矯正機機架可以是開式的也可以是閉式的。薄板矯直機大多采用牌坊式結構。矯直機的工作機座包括機架本體，支承輥，壓下裝置和擺動裝置等部分。</p><p>　　牌坊式工作機座的特點是強度和剛度較

46、好，輥子的調整拆裝方便，故新設計的板帶矯直機采用這種形式，缺點是結構較復雜、外形尺寸也較大。</p><p>　　2.5 工作輥的材質</p><p>　　工作輥直接與軋件接觸，為避免輥子過早磨損和保證矯直機可靠工作，對矯直機工作輥有下列要求：（1）輥面應有較高的硬度；（2）有較高的加工精度；（3）有較高的抗彎和抗扭強度。</p><p>　　目前，冷矯時，若工作

47、輥徑D<60mm，采用60CrMoV；當D=60～120mm時，采用90CrVMo；當D>200mm時，采用9Cr。有的重型廠當D≤90mm時，采用59CrV4；熱矯直機工作輥常采用60SiMn2MoV或55CrVA；采用溫矯工藝的矯正輥需要鍍鉻，鉻層厚度0.1～0.2mm。</p><p>　　支承輥承受矯直過程中的扭轉應力，與工作輥直接接觸，在二十一輥矯直機中也采用60CrMoV作為原材料。<

48、;/p><p>　　2.6 傳動系統(tǒng)的形式</p><p>　　主傳動系統(tǒng)包括減速機、齒輪座和萬向聯(lián)軸節(jié)等。</p><p>　?。?）減速機。在矯直機主傳動系統(tǒng)中，減速機除有減速作用外，還有均衡分配傳動扭矩的作用，因此也稱減速分配器。減速機有三種主要形式：圓柱齒輪型，圓柱圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形式中，每種又可分為單支、雙支、三支和四支等結構。</p>

49、<p>　　輥數大于7的矯直機上，不宜使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座的齒輪也大，使齒輪座出軸的間距很難與矯正輥間距相適應，因此，在輥式鋼板矯直機上大多使用多支的減速分配器，這樣可以使齒輪座的載荷均勻。</p><p>　　由于矯直機的第三輥（或第二輥）受的矯正扭矩最大，因此，該輥要盡可能由減速機的一根出軸經齒輪座直接傳動，以減輕齒輪座的負荷。有時，為適應矯直機在連續(xù)機組中的安裝，

50、將矯直機設計成可以雙向進料的結構，這時，矯直機另一端的第三輥由一根輸出軸直接傳動。</p><p>　　（2）齒輪座。一般情況，為防止鋼板在工作輥間打滑，輥式鋼板矯直機的所有工作輥都是驅動的，齒輪座的作用是將減速機傳來的扭矩分配給各個矯正輥。</p><p>　　齒輪座輸入軸數目與減速機支數相同，每根輸入軸帶動一組齒輪，在輸入軸數量較多時，各組齒輪之間互補聯(lián)接，以避免功率傳遞線路閉和，惡化

51、齒輪嚙和條件。</p><p>　　按照齒輪的嚙合列數，可分為單列齒輪座和多列齒輪座。單列齒輪座的制造和安裝簡單，各齒輪軸和軸承可以通用且切齒輪軸的剛性高。一般在工作輥距小于50mm時，宜采用這種形式。與單列齒輪座比較，多列齒輪座的中心距較小，因為每對齒輪座的齒寬是根據傳遞的扭矩確定的。同時，齒輪避免了重復嚙合，因而可以適當減小中心距。多列齒輪座的齒輪軸剛性較低，為保證齒輪軸的剛度，通常只在輥距大于50mm時才采

52、用這種結構。</p><p>　?。?）萬向聯(lián)軸節(jié)。由于齒輪座中心距大于矯正機的總中心距，因此，齒輪座出軸與矯正輥采用萬向聯(lián)軸節(jié)連接。矯直機常用的萬向聯(lián)軸節(jié)除了一般的滑塊式、叉頭、扁頭型外，在輥徑小于1200mm時，也采用球形萬向聯(lián)軸節(jié)；在小輥距矯直機上，也可以采用簡易型剛球萬向接軸，這種聯(lián)軸節(jié)采用標準剛球，它只起定心作用，矯正扭矩是靠兩叉頭的側面直接接觸來傳遞的。</p><p>　　2

53、.7 矯直輥列的布置形式與驅動形式</p><p>　?。?）工作輥與支承輥裝置：工作輥裝置，上下兩排工作輥分別裝在軸承座中，軸承座固定在上下機座中，上輥座的側面形成圓弧面，可以在機架窗上內側擺動和上下滑動，使上工作輥上下移動，及改變前后工作輥的開度，當調整工作輥撓度時，軸承座和輥座之間可沿半徑為60毫米的圓弧面相對轉動。</p><p>　?。?）驅動形式：鋼板輥式矯直機的上排和下排工

54、作輥是驅動的，以避免鋼板在工作輥間打滑。</p><p>　　3 矯正機參數的計算</p><p>　　3.1 17輥矯直機主要設計參數</p><p>　　帶鋼厚度： 0.8-3mm</p><p>　　帶鋼寬度： 700-1530mm</p><p>　　帶鋼屈服極限： Max .280 Mpa <

55、;/p><p>　　帶鋼強度極限：Max.420 Mpa</p><p>　　矯直速度： 30m/min（厚度<1.8mm）</p><p>　　18m/min（厚度≥1.8mm）</p><p>　　矯直輥輥距： 52mm</p><p><b>　　矯直機輥數： 17</b></p&g

56、t;<p>　　矯直輥直徑： 50mm</p><p>　　矯直輥輥身長度：1776mm</p><p>　　支承輥輥距： 104mm</p><p>　　支承輥直徑： 100mm</p><p>　　壓下行程： +35mm ~ -4.5mm</p><p>　　壓下速度： 70.5mm/min</

57、p><p>　　3.2 輥式矯直機基本參數的確定</p><p>　　輥式矯直機基本參數包括輥徑D、輥距t、輥數n、輥身長度L和矯正速度V。其中最主要的是D和t。矯直機基本參數的正確選擇對軋件的矯正</p><p>　　質量、設備的結構尺寸和功率消耗等都有重要的影響。</p><p>　　輥數多少取決于壓下方案及矯直質量要求。輥徑和輥距受結構條

58、件，咬入條件、強度條件及矯直可能性的約束，不僅限定它們的尺寸范圍，而且限定它們之間的比例關系。輥身長度則取決于軋材的寬度。</p><p>　　3.2.1 輥距t </p><p>　　由文獻[1]公式11-46及11-49知矯直機允許的最大與最小輥距為： </p><p>　　(3.1)

59、 </p><p><b>　　(3.2) </b></p><p><b>　　式中：</b></p><

60、p>　　——被矯鋼板的最小厚度，=0.8mm ；</p><p>　　——工作輥彈性模量 ， MPa ；</p><p>　　——矯直輥的屈服強度，=490 MPa ；</p><p>　　——被矯鋼板的最大厚度，=3mm 。</p><p><b>　　所以： </b></p><p>

61、　　tmax＝0.35=0.35×＝120 mm ；</p><p>　　tmin＝0.43=0.43=26.7 mm ；</p><p>　　矯直機矯直輥距t的范圍是：< t < ；</p><p>　　3.2.2 輥徑D </p><p>　　由文獻[1]表11-4得薄板矯直機矯直輥直徑D和矯直輥輥距t之比：<

62、;/p><p>　?。?.9～0.95 ；</p><p>　　所以 ， D < D < D ， 即 <D< ； </p><p>　　求出　24.03 mm < D < 114mm </p><p>　　而D=50 mm符合要求。</p><p>　　3.2.3 輥身長度L &l

63、t;/p><p>　　通常 L=bmax+a；</p><p>　　當bmax<200mm時，a=50mm；當bmax>200mm時，a=100~300mm。 </p><p>　　因為bmax=1530mm>200mm,</p><p>　　所以，L=bmax+a=1530+（100~300）=1630~1830mm；

64、</p><p>　　而L=1776mm符合要求。</p><p>　　3.2.4 輥數n </p><p>　　增加輥數即增加軋件的反彎次數，可以提高矯直質量但也會增加軋件的加工硬化和矯直機的功率。為此，選擇輥數n的原則是在保證矯直質量的前提下，使輥數盡量少。</p><p>　　對于板材輥式矯直機，輥數n隨著軋件寬厚比(b／h)的增加而

65、增加。因為軋件寬厚比愈大，它的浪形彎曲亦愈顯著，需要多次的反復彎曲才能保證矯直質量。輥數與殘余曲率有關。</p><p>　　實際上，各輥壓彎量的調整由于材質不勻及尺寸公差會造成理論與實際之間有差距。另外，機架剛度、側彎、扭曲等對矯直效果都有影響，為此常用增加輥數的辦法來彌補上述的不足，根據此次的帶鋼厚度（0.8~3mm）和此次設計的要求，取工作輥輥數為17。</p><p>　　3.2.

66、5 矯直速度v </p><p>　　矯直速度的大小，首先要滿足生產率的要求，要與軋件生產能力相協(xié)調，要與所在機組的速度相一致。 由于矯直速度的上限至今尚沒有理論的計算方法，但人為設定矯直速度所依據的經驗是可以遵循的。此次給定的矯直速度為30m/min（厚度<1.8mm），18m/min（厚度≥1.8mm）</p><p>　　3.3 矯正機力能參數的計算　</p>

67、<p>　　由文獻[1]公式11-30可知：作用在矯直機上下輥子上壓力的總和為： （3.3）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　t —— 矯直輥輥距，=52 mm 。</p><p><b>　　今假設：</b></p><p>　?。?

68、）第2，3，4輥下軋件的彎曲力矩為塑性彎曲力矩；</p><p>　?。?） 第n-1, n-2, n-3 輥下軋件的彎曲力矩為屈服力矩；</p><p>　?。?）其余各輥下軋件的彎曲力矩為屈服力矩和塑性彎曲力矩的平均值，即==……== ；</p><p>　?。?）由文獻[2]公式5-12得輥式矯直機屈服力矩，==280=642.6N mm，塑性彎曲力矩為===

69、963.9N mm，其中：為被矯鋼板的屈服極限，=280 MPa 。</p><p>　　將上述三個假設代入式（3.3），可得出各輥下矯直力的計算式為：</p><p>　　===37.1KN </p><p>　　===111.3 KN </p><p>　　===148.4 KN </p><p>　　===142

70、.1KN </p><p>　　===129.8KN </p><p>　　===123.6 KN</p><p>　　=======123.6 KN </p><p>　　===117.4 KN </p><p>　　=()== 105.0 KN </p><p>　　==98.9 KN &l

71、t;/p><p>　　=== 74.1 KN </p><p><b>　　==24.7KN </b></p><p>　　由文獻[1]公式11-33得作用在上、下輥子上的壓力總和為 ：</p><p>　　==(n-2) </p><p>　　=(17-2)

72、=1.85 N ； （3.4）</p><p>　　3.4 矯直力矩的計算</p><p>　　因為17輥矯直機采用傾斜調整，計算總矯直扭矩M</p><p>　　由[1]公式11-41c得，</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　由[1]公式11-41d得，

73、</p><p><b>　　(3.6)</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　e—— 形狀系數，由[1]表11-2查得，e=1.5；</p><p>　　——原始曲率半徑，由[1]公式11-40得，對于鋼板矯直機，故；</p><p>　　

74、——板帶的屈服強度，=280 MPa 。</p><p><b>　　所以總矯直力矩為：</b></p><p>　　3.5 矯直功率的計算</p><p>　　輥式矯直機電機功率由文獻[1]公式11-44得：</p><p>　　P= （3.7） <

75、;/p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——總矯正扭矩，= N mm ；</p><p>　　——作用在矯直輥上的壓力總和，= 1.85N ；</p><p>　　——矯直輥與軋件的滾動摩擦系數，對于鋼板=0.0002m， 如考慮可能出現較大的滑動摩擦，則對于鋼板=0.0008m ；</p>

76、;<p>　　——輥系軸承的摩擦系數，滾動軸承；滾針軸承 ；滑動軸承；故；</p><p>　　D——輥子直徑，D= 50mm ；</p><p>　　d——輥子軸承處直徑 , d=38 mm；</p><p>　　v——矯正速度m/，板帶厚度范圍h=（0.～3.0）mm ，</p><p>　　矯正速度 v= 30m/min（

77、厚度<1.8mm） </p><p>　　v= 18m/min（厚度≥1.8mm）</p><p>　　η——矯正功率，η =0.85~0.7（有支承輥時，取較小值），取=0.72 。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　厚度<1.8mm時，矯直功率為：</p><

78、;p>　　P= =</p><p><b>　　KW</b></p><p>　　厚度≥1.8mm時，矯直功率為：</p>&

79、lt;p>　　P= =</p><p><b>　　KW</b></p><p>　　3.6 電動機的選擇 </p>&l

80、t;p>　　在前面關于矯正機的主參數計算中可以得到，矯正機的矯正過程所需功率為227.85KW。 </p><p>　　電動機類型的選擇可以根據動力源和工作條件，冶金用電動機大多用繞線轉子三相異步電動機。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，有時過負荷及有顯著的震動和較大的沖擊的設備。 由矯正機功率（227.85KW）可根據《上海南洋YTSP系列變頻

81、調速三相異步電動機》可選擇型號為YTSP400L1-6電動機（6極電機，50Hz時同步轉速1000r/min）。該電動機基本參數如下： </p><p>　　標稱功率：315KW </p><p>　　額定電流：590A </p><p>　　額定扭矩：3008N·M </p>

82、<p>　　轉差率：1% </p><p>　　重量：2600kg </p><p>　　由《上海南洋YTSP系列變頻調速三相異步電動機》可查的該電動機的安裝尺寸及重要外形尺寸為： </p><p>　　電動機總長度：1800mm </p><p>　　電動機中心高：400mm

83、 </p><p>　　外伸軸徑：110mm </p><p>　　外伸長度：210mm</p><p>　　4 機架的設計與校核</p><p>　　4.1 機架的形式及結構尺寸</p><p>　　4.1.1 機架的形式</p><p>　　在矯直過程中，被矯直的鋼材作

84、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。</p><p>　　機架按結構分，可以分為開式與閉式兩種形式，如圖4-1所示。</p><p>　　閉式機架：它是一個整體的框架。如圖4-1a所示為一閉式機架簡圖，其閉式機架為一閉式框架。因此，從材料力學的觀點來看，其強度與剛度

85、都是很大的，故在實際生產中能得到廣泛的應用。</p><p>　　開式機架：它是由機器本體和上蓋兩部分組成。圖3-1b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。</p><p>　　另外，機架還可以根據機架的加工、制造和

86、運輸的可能性分為整體式（如圖4-1a,b）、焊接式（圖4-1c）、組合式（圖4-1d）也稱為裝配式。其中，整體式在實際應用中是最為廣泛的，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，然后在生產現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

87、架強度和剛度都較差，它的結構形式類似于水壓機。</p><p>　　4.1.2 機架的結構尺寸</p><p>　　（一）機架主要結構尺寸的確定</p><p>　　機架的主要結構尺寸包括：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4-2。</p><p>　　為了便于更換工作輥，在閉式機架中，窗口的寬度應稍

88、大于工作輥的直徑D，而且在換輥側的窗口寬度比傳動側的窗口寬度應大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、短支撐等有關零件的高度尺寸，以及上工作輥的最大提升量。如Ф1150的初軋機機架的尺寸為</p><p>　　B=1260mm；H=4700mm；</p><p><b>　　機架立柱的斷面尺寸</b></

89、p><p>　　F=l1b（mm2）</p><p>　　式中：l1—立柱的厚度（mm）</p><p>　　b—立柱的寬度（mm）</p><p>　　根據機架強度條件來確定F，但預選時可按表4-1中的經驗公式事先給定，而后再進行技嘉的強度與剛度驗算。</p><p>　　由于作用在立柱斷面F上的矯直力為輥子上承受的矯直

90、力的二分之一。當輥徑d與輥頸長度l之比為一個常數時，其輥頸強度與輥頸直徑d的平方近似成正比關系。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，并存在正比關系。</p><p>　　如Ф1150的初軋機立柱斷面</p><p><b>　　F=3810cm2</b></p><p>　　其軋輥輥頸d=690

91、mm</p><p>　　故F/d2 =0.74；機架立柱的斷面寬度b=280mm；而厚度l1=540mm，如圖4-3</p><p>　　當立柱斷面積確定之后，應當首先定出沿工作輥軸線方向的寬度b,通常情況下，b應要求比軸承座寬度稍小一些，以免鋼板碰傷立柱。對機架的中心線應嚴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設計時應考慮留有兩側滑板的厚度之

92、距離，而且應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，一定要進行強度和剛度的校驗。</p><p>　　對一種典型機架的結構分析</p><p>　　圖4-4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，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，以便于機座的調整和安

93、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3、下面是由鑄造橫梁和螺釘完成的。</p><p>　　采用這種整體式的開式機架結構，對于換輥是十分方便的，因此開式機架得到廣泛的應用。另外為了便于機座的拆裝，將機架地腳的側支撐面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。同時相應將機架地腳

94、孔內也做成一段圓錐孔。在機架窗口內的下部有突出部分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上輥縫的調節(jié)。中輥通常是不動的，而上下輥調節(jié)是通過手動壓下機構實現的。</p><p>　　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

95、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。</p><p>　　根據本次的設計參數和設計要求，結合開式機架和閉式機架的結構特點和優(yōu)缺點，本次設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。</p><p>　　4.2 機架的強度計算</p><p>　　4.2.1 幾點假設</p><p>

96、　　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，如圖4-5.</p><p>　　1、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。</p><p>　　2、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，認為立柱與上機架蓋的連接為滑動鉸鏈連接。</p><p&g

97、t;　　3、認為軸承座為絕對剛體，當受力后不會發(fā)生任何變形。</p><p>　　在以上假設條件下，當機架在矯直力P1的作用下，機架立柱在B點處的最大變形δmax與軸承座的配合間隙Δ有以下關系:</p><p><b>　　δmax ≦ Δ</b></p><p>　　式中：δmax—在P1的作用下，兩立柱與軸承座接觸點B處的最大變形；<

98、/p><p>　　Δ—機架窗口與軸承座側向的最大配合間隙。</p><p>　　為了計算方便起見，現將開式機架簡化為一個開式框架，如圖3-5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。因此為了計算機架的強度與剛度，首先應求出靜不定力T來。</p><p>　　4.2.2 求靜不定力T</p><p>　　根據變形的協(xié)調條件

99、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，只在一個坐標方向上暴露出了靜不定力T，參看圖3-5，因此只需要列出一個補充方程式就可以了。</p><p>　　即 TδTT+ΔTP = －Δ （4-1）</p><p>　　式中： T—機架受外力P1作用變形

100、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；</p><p>　　δTT—在T的單位力（1）作用下，立柱B、B兩點處在T力的方向上產生的變形， 稱為方程的主系數；</p><p>　　ΔTP—在外力P1作用下，立柱B、B兩點處在T力的方向上產生的變形，稱為方程 的自由項；</p><p>　?。ぁS承座

101、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。</p><p>　　下面用材料力學的力法求變形的方法來求δTT和ΔTP：</p><p>　　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4-6所示：</p><p>　　圖中I2、I1為機架立柱和下橫梁的斷面慣性矩；

102、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。</p><p>　　按圖乘法求出δTT和ΔTP的值：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　式中： P1—作用在一個機架上的矯直力（千牛）；</p>

103、<p>　　E—機架材料的彈性模數（牛/毫米2）。</p><p>　　下面求出I1、I2：</p><p><b>　　h1=300mm</b></p><p><b>　　b1=400mm</b></p><p>　　圖4-7橫梁截面簡化圖</p><p>

104、<b>　　h2=100mm</b></p><p><b>　　b1=160mm</b></p><p>　　圖4-8 機架截面簡化圖 </p><p><b>　　；</b></p><p>　　將δTT和ΔTP的值帶入式（4-1）中得</p><

105、p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　從公式（4-4）中看出，當機架窗口與軸承座的配合間隙Δ=0時，T將會達到最大值，則：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　之前算出的矯直力P=1.85x106 N;</p><p>　　P1=P/2=0.9

106、25x106 N=925KN;</p><p><b>　　c=575mm;</b></p><p>　　l1=1860mm;</p><p><b>　　;</b></p><p>　　把以上數據代入式4-5，可得到：</p><p>　　Tmax=367.84 N?mm2

107、</p><p>　　畫出機架在外力P1和靜不定力T作用下的內力圖，如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 開式機架內力圖</p><p>　　4.2.3 機架和橫梁的強度校核</p><p>　　由于軸承座與機架窗口的配合間隙Δ隨軸承的上下運動所產生的機械模塑而不斷增加，因此Δ是個變化值，強度校驗時，為了安全起見，應按Δ=0（新軸承

108、座）的情況考慮。此時的靜不定力T達到最大值。</p><p>　　從彎矩圖M中可以看出，立柱與橫梁連接處的彎矩值比較大，再考慮此處易產生應力集中，因此該處必須進行強度校驗，其強度條件如下：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中：σmax2—立柱中的最大應力（牛/毫米2）；</p><p&g

109、t;　　F2—立柱的斷面面積（毫米2）；</p><p>　　W2—立柱的抗彎截面系數（毫米2）；</p><p>　　[σ]—機架材料的許用應力（牛/毫米2）。</p><p><b>　　把：</b></p><p>　　P1=P/2=0.925x106 N=925KN;</p><p>　　

110、F2=b2h2=100x160=16000 mm2;</p><p><b>　　;</b></p><p>　　Tmax=367.84 N?mm2</p><p><b>　　c=575mm;</b></p><p>　　帶入式（4-6），可得到：</p><p>　　σm

111、ax2=29.70 N/mm2</p><p><b>　　而：</b></p><p>　　[σ]=235 N/mm2</p><p>　　滿足式4-6所列出的強度條件。</p><p>　　一般情況下（不是粗而短的構件），切力對強度影響很小，因此可不考慮切力Q的影響。</p><p>　　校驗

112、橫梁強度時，應按配合間隙Δ≥δmax(立柱B點處的最大變形)來考慮，則T=0。此時橫梁中部的彎矩值達到了最大，而橫梁的軸向力變得最小（等于零）。</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　（4-7）</b></p><p><b>　　橫梁的強度條件為：</b></p

113、><p><b>　　（4-8）</b></p><p>　　式中： σmax1—橫梁中的最大應力值（牛/毫米2）；</p><p>　　W1—立柱的抗彎截面系數（毫米2）；</p><p>　　[σ]—機架材料的許用應力（牛/毫米2）。</p><p><b>　　而：</b>

114、</p><p>　　P1=P/2=0.925x106 N=925KN;</p><p>　　l1=1860mm;</p><p>　　把這些值帶入式4-8，可得到：</p><p>　　σmax1=71.69 N/mm2</p><p><b>　　而：</b></p><p

115、>　　[σ]=235 N/mm2；</p><p>　　滿足式4-7所列出的強度條件。</p><p>　　5 工作輥和支承輥設計及強度校核</p><p>　　5.1 支承輥布置形式</p><p>　　如圖5-1所示，支承輥主要有三種布置方式，即垂直布置（5-1a）、交錯布置(5-1b)、垂直和交錯混合布置(5-1c)等。<

116、/p><p>　　圖5-1 支承輥的布置形式</p><p>　　垂直布置是支承輥僅承受工作輥的垂直方向的彎曲，用于輥徑與輥身長度之比較大的矯正機。</p><p>　　交錯布置是支承輥承受工作輥的垂直方向和水平方向的彎曲，矯正過程中工作輥比較穩(wěn)定，多用于工作輥輥徑與輥身長度比值較小的矯正機。</p><p>　　混合布置多用于矯正帶氧化皮的熱軋

117、鋼板。</p><p>　　根據此次的設計參數和設備、工藝的特點，在本設計中我們選用的是如圖5-2b所示的交錯布置。</p><p>　　5.2 工作輥的強度校核</p><p>　　工作輥的強度條件是工作輥各處的計算應力應小于許用應力。工作輥的許用應力是其材料的強度限除以安全系數。通常工作輥的安全系數選取5。</p><p>　　矯直輥的材

118、料為100Cr6，查閱機械設計手冊知 </p><p>　　由于工作輥有支承輥，故無需考慮工作輥的彎曲力矩，而只需考慮其扭轉。由于各輥系中的第三個輥受力最大，當第三輥滿足要求時起于各輥均可以滿足要求，所以只校核第三輥即可。</p><p><b>　　第三輥扭矩為：</b></p><p>　　其中， D ——工作輥直徑；</p>