1、140mm軋管機(jī)側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要軋管機(jī)是生產(chǎn)無縫鋼管的主要設(shè)備之一，由其名稱就可判斷其最主要的用途就是鋼管的軋制。而在軋制過程中，側(cè)壓進(jìn)裝置必不可少，因?yàn)槠鋵堓毜恼{(diào)節(jié)將影響無縫鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量。本課題利用鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等基本原理，通過計(jì)算選取各機(jī)械設(shè)備的參數(shù)，選擇并校核了電機(jī)，對液壓缸進(jìn)行了選擇與校核。分配了傳動(dòng)比，校核了側(cè)壓螺絲的強(qiáng)度，進(jìn)而設(shè)計(jì)蝸桿減速器，對蝸桿軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核。通過進(jìn)一步計(jì)算選取了聯(lián)軸器、軸承和鍵的型號(hào)，使側(cè)壓進(jìn)裝置各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)的選擇；液壓缸；鏈傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)；校核等140140mmrollingmachinepressuretubeint

2、othedevicemmrollingmachinepressuretubeintothedeviceAbstractTuberollingmillisoneofthemainequipmentoftheproductionofseamlesssteelpipe,thenamecanbejudgedbyitsmainpurposeisthesteeltuberolling.Andintherollingprocess,sidewallcompressioninletdeviceisessential,becausetherolladjustmentwillaffecttheseamlessst

3、eelpipeproductionquality.Thistopicusethechaintransmission,wormdriveandotherbasicprinciples,throughthecalculationandselectionoftheparametersofthemechanicalequipment,selectandcheckthemotor,thehydrauliccylindertoselectandcheck.Allocationoftransmissionratio,thestrengthofcheckingthepressurescrew,anddesig

4、nofthewormreducer,thedesigncalculationandstrengthcheckofthewormshaft.Throughfurthercalculationofselectedcouplings,bearingsandkeymodels,thepressurefeedingdevicetheindicatorsmeettherequirements.Keywords:;Theselectionofmotor;Thehydrauliccylinder;Wormdrive;Chaindrive;目錄1緒論 31.1 選題背景及目的 31.2 鋼管生產(chǎn)工藝及其在國民經(jīng)

5、濟(jì)中的主要地位與作用 31.2.1鋼管生產(chǎn)工藝 31.2.2鋼管在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用 41.3 國內(nèi)外軋管機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 51.3.1穿孔機(jī)的發(fā)展 51.3.2軋管機(jī)的發(fā)展 61.3.3減徑機(jī)的發(fā)展 71.3.4定徑機(jī)的發(fā)展及新技術(shù) 71.4 課題的研究內(nèi)容及方法 82方案的選擇和設(shè)計(jì) 1.0.2.1 設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 102.2 方案的選擇 102.2.1系統(tǒng)動(dòng)力源的選擇 102.2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 102.2.3 執(zhí)行裝置的選擇 112.3 總體方案簡圖 113側(cè)壓系統(tǒng)的電機(jī)的選擇 1.3.3.1 作用在側(cè)壓螺絲上的載荷 133.1.1變形區(qū)長度的確定 133.1.2接觸面寬度的確定

6、 143.1.3 軋制壓力的計(jì)算 153.2 側(cè)壓進(jìn)螺絲主要尺寸的確定 173.3 側(cè)壓螺絲驅(qū)動(dòng)力矩 193.4 側(cè)壓電機(jī)的容量選擇 194側(cè)壓進(jìn)平衡裝置的選擇及其校核 2.14.1 平衡方法的選擇 214.2 平衡力的計(jì)算 214.3 液壓平衡裝置的計(jì)算及其校核 214.3.1液壓缸柱塞桿直徑的計(jì)算及其強(qiáng)度校核 214.3.2 液壓缸壁厚的計(jì)算及其校核 225主要零件設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算 2.4.5.1 總傳動(dòng)比的分配 245.2 側(cè)壓螺絲的強(qiáng)度校驗(yàn) 245.3 側(cè)壓螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 255.4 蝸輪蝸桿的計(jì)算 285.4.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型 285.4.2 選擇材料 285.4.3 按齒面接觸

7、疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 295.4.4 蝸桿與蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算 305.4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 315.4.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 325.5 蝸桿軸的受力分析及傳動(dòng)校核 345.6 滾動(dòng)軸承的選擇和壽命計(jì)算 395.6.1滾動(dòng)軸承的選擇 395.6.2滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 405.7 聯(lián)軸器的選擇與強(qiáng)度校核 415.7.1聯(lián)軸器的分類 415.7.2聯(lián)軸器的選擇 425.7.3 聯(lián)軸器載荷的計(jì)算 425.7.4型號(hào)選擇 425.8 花鍵的選擇及其校核 435.8.1花鍵的選擇 435.8.2花鍵軸的校核 436潤滑系統(tǒng) 4.5.6.1 蝸桿傳動(dòng)的潤滑 456.2 滾動(dòng)軸承的潤滑 456.3

8、 滾動(dòng)軸承的密封 456.4 側(cè)壓螺母的潤滑 467經(jīng)濟(jì)分析及環(huán)境保護(hù) 4.7.7.1 經(jīng)濟(jì)分析 477.2 環(huán)境保護(hù) 477.2.1廢水治理 487.2.2 固體廢物處理和綜合利用 487.2.3 噪聲處理 48結(jié)論 4.9.致謝 5.0.參考文獻(xiàn) 5.1.1緒論1.1選題背景及目的短暫的大學(xué)生活即將結(jié)束，我們迎來了每個(gè)本科生都會(huì)經(jīng)歷的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這是對我們能否將理論知識(shí)化為實(shí)踐能力的一次檢測。學(xué)校學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、老師悉心為我們聯(lián)系鞍山鋼鐵集團(tuán)公司的無縫鋼管廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人，才使我們有機(jī)會(huì)看到了自動(dòng)軋管機(jī)、連軋管機(jī)、三輥軋管機(jī)，并在現(xiàn)場工程師的帶領(lǐng)下參觀了?219、?159 和?177PQF 三條國內(nèi)

9、先進(jìn)的生產(chǎn)線，對整個(gè)軋管工藝流程和具體的設(shè)備有了一定的認(rèn)識(shí)。在現(xiàn)代社會(huì)中，鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量是衡量一個(gè)國家國力的重要指標(biāo)，社會(huì)對鋼鐵軋制品數(shù)量和質(zhì)量的要求越來越高，鋼管作為鋼鐵軋制品在工業(yè)生產(chǎn)和日常建設(shè)中起到舉足輕重的作用。軋管機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)是由機(jī)械、電氣以及控制多個(gè)部分組成，系統(tǒng)龐大，它的設(shè)計(jì)的優(yōu)良直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，即可看出軋管機(jī)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)的重要性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是通過所學(xué)的理論知識(shí)以及相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)一臺(tái)鋼管軋管機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，并在現(xiàn)有的條件下對設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行校核，以驗(yàn)證其符合設(shè)計(jì)要求。1.2鋼管生產(chǎn)工藝及其在國民經(jīng)濟(jì)中的主要地位與作用1.2.1鋼管生產(chǎn)工藝無縫鋼管的生產(chǎn)在世界上已有

10、一百多年的歷史。首先是由德國曼內(nèi)斯曼兄弟于 1885年發(fā)明了斜軋穿孔工藝，從而開創(chuàng)了無縫鋼管生產(chǎn)發(fā)展的歷史。之后，他們繼續(xù)不懈地探索，尋求軋長、減薄穿孔厚壁毛管的方法，終于在 1892 年采用周期軋管工藝由實(shí)心坯軋出世界上第一支無縫鋼管，完成了由實(shí)心管坯軋制無縫管的“曼內(nèi)斯曼軋管工藝”。隨后，多種軋管工藝相繼出現(xiàn).現(xiàn)代主要軋管工藝流程如圖 1.1 所示。生產(chǎn)熱軋無縫鋼管的方法有很多，而生產(chǎn)方法的主要差別就是把空心毛管壁厚減薄到接近成品尺寸的工序，也就是軋管工序，一般都是用軋管機(jī)的名稱來給整套機(jī)組命名的，比較常用的幾種方法有：1.周期式軋管法是使用穿孔后的毛管，在周期式軋管機(jī)上軋制鋼管的方法，能

11、夠生產(chǎn)大直徑管材，軋機(jī)的的延伸系數(shù)很大，可以減少穿孔時(shí)的變形量，適合多品種小批量的生產(chǎn)，也是周期式軋管法的特征。周期式軋管機(jī)是上下兩個(gè)軋輥上均車有變面軋槽的不可逆二輥壓機(jī)，在軋機(jī)的前臺(tái)沒有夾持并且能夠轉(zhuǎn)動(dòng)芯棒的送料機(jī)。2.連續(xù)式的軋管機(jī)組，軋管前和軋管后的工藝環(huán)節(jié)跟自動(dòng)軋管機(jī)組是基本上一樣的，連續(xù)式的軋管機(jī)組跟定徑機(jī)的二輾軋機(jī)構(gòu)成是相似的，把穿孔后的毛管套在長度與成品管相近的長芯棒上，靠軋輾的孔型和長芯棒的作用來減壁的，毛管從連續(xù)式軋管機(jī)軋出以后，一定要與長芯棒之間有 1 毫米的空隙，因?yàn)榭仔问菣E圓的，而且軋機(jī)的配置還要保證相鄰的兩架軋機(jī)要呈 90 度交替的壓縮軋件。3.三輾式軋管機(jī)組與連續(xù)軋

12、管機(jī)組的工藝流程是大體相同的，唯一的不同就是軋管工序，三輾式軋管機(jī)的軋輾布置，在垂直毛管中心線的平面內(nèi)有三個(gè)互相間隔 120 度的軋輾，三個(gè)軋輾同向轉(zhuǎn)動(dòng)，芯棒和其周圍對稱位置的三個(gè)軋輾組成一個(gè)環(huán)形封閉孔型，軋輾軸線和軋制線成兩個(gè)傾斜角度，先把芯棒插入穿孔后的毛管中，然后送入軋機(jī)軋制，就是三輾式軋管機(jī)組的軋管過程， 在軋制的時(shí)候， 毛管和芯棒在三個(gè)軋輾作用下邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)， 呈螺旋運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)時(shí)候毛管在軋輾和芯棒間受到壓縮軋制，然后被加工成要求尺寸的毛管。圖1.1現(xiàn)代主要軋管工藝流程1.2.2 鋼管在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用鋼管是一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼料，它在國民經(jīng)濟(jì)各部門中的應(yīng)用愈來愈廣泛。鋼管作

13、為輸送管廣泛地用于輸送油、氣、水等各種流體，如石油及添人氣的鉆探開采與輸送、鍋爐的廢水與蒸汽管道、一般的水煤氣管道。在斷面面積相同的條件下，鋼管比圓鋼、方鋼等的抗彎能力大，剛性好，其單位體積的重量輕，鋼管是一種抗彎能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料，所以鋼管也可以作為結(jié)構(gòu)管大量地用于機(jī)械制造業(yè)和建筑工業(yè)，如用于制作房架、塔吊、鋼管樁、各種車輛的機(jī)構(gòu)加等。除此之外，鋼管還作為中空的零件毛坯用于制造滾動(dòng)軸承、液壓支柱、液壓缸筒體、空心軸、花鍵套、螺母以及手表殼等，這既節(jié)約金屬又節(jié)省加工工時(shí)。最后，鋼管又是國防工業(yè)中的重要材料，如用于制造槍管、炮筒及其他武器。隨著航空、火箭、導(dǎo)彈、燕子能與宇宙空間技術(shù)等的發(fā)展，精密

14、、薄壁、高強(qiáng)度鋼管的需求量迅速增長。1.3國內(nèi)外軋管機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r19 世紀(jì)初期石油的開發(fā)，兩次世界大戰(zhàn)期間艦船、鍋爐、飛機(jī)的制造，第二次世界大戰(zhàn)后火電鍋爐的制造，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展以及石油天然氣的鉆采和運(yùn)輸?shù)龋加辛Φ赝苿?dòng)著鋼管工業(yè)在品種、產(chǎn)量和質(zhì)量上的發(fā)展。我國第一批軋鋼設(shè)備建于 1896 年,并于 1907 年在我國創(chuàng)建的第一個(gè)鋼鐵廠漢陽鋼鐵廠投人生產(chǎn),軋鋼機(jī)是由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。建國前,我國軋鋼設(shè)備十分薄弱。鋼材的最高年產(chǎn)量只有 68.6 萬噸,僅為當(dāng)時(shí)生鐵產(chǎn)量的 38.1%。我國現(xiàn)有三輥軋管機(jī)組 10 余臺(tái)（套），進(jìn)口機(jī)組和國產(chǎn)機(jī)組在數(shù)量上的比例為 l：l。為提高產(chǎn)品質(zhì)量、鋼管成材率、生

15、產(chǎn)效率和控制水平，各鋼管企業(yè)均根據(jù)自身?xiàng)l件進(jìn)行了不同程度的自動(dòng)化和現(xiàn)代化技術(shù)改造，其中最具代表性的是鞍山鋼鐵公司的 219mm機(jī)組和衡陽華菱鋼管（集團(tuán)）有限公司的 108mm 機(jī)組，其中鞍鋼新軋鋼公司無縫鋼管廠對219mm 自動(dòng)軋管機(jī)組均整機(jī)錐形輥進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，改進(jìn)了均整機(jī)孔型，優(yōu)化了均整工藝。使均整機(jī)軋制過程更為可靠、軋制出口速度明顯提高、進(jìn)出口變形區(qū)的軋制力分布更加均勻。1.3.1穿孔機(jī)的發(fā)展現(xiàn)在應(yīng)用比較多的穿孔機(jī)有壓力穿孔機(jī)、PPM 推軋穿孔機(jī)、斜軋穿孔機(jī)；其中斜軋穿孔機(jī)包括曼內(nèi)斯曼穿孔機(jī)、Stiefel 穿孔機(jī)、Diescher 穿孔機(jī)和錐輾式穿孔機(jī)。壓力穿孔機(jī)和 PPM 推軋穿孔機(jī)

16、采用的原料為連鑄方坯。穿孔工藝首先要保證穿出的毛管壁厚均勻，橢圓度小，幾何尺寸精度高；其次是毛管的內(nèi)外表面要較光滑，不得有結(jié)疤、折疊、裂紋等缺陷；第三是要有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏，使毛管的終軋溫度能滿足軋管機(jī)的要求隨著雙支撐式錐形輾穿孔技術(shù)的逐漸成熟，近 10 年來國內(nèi)外新建的連軋管機(jī)組幾乎全部采用錐形輾穿孔機(jī)，其他熱乳管機(jī)組（如頂管機(jī)組、ACCURoll 機(jī)組等）也開始大量采用錐形輾穿孔機(jī)。錐形輾穿孔機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：1 .乳輾直徑向出口方向逐漸加大，與變形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)速度逐漸增大相一致，減少了管坯的周向切應(yīng)力，減少了毛管內(nèi)外表面缺陷和金屬扭曲；2 .采用大的喂

17、人角和輾軋角，增大了變形程度，可使延伸系數(shù)高達(dá) 6,穿孔速度達(dá)穿孔效率達(dá) 90%,擴(kuò)徑率達(dá) 40%;3 .穿孔變形大，可減小后部軋管工序的軋件變形量。正是由于錐形輾穿孔機(jī)有上述突出優(yōu)點(diǎn)，盡管其設(shè)備重量及裝機(jī)容量較常規(guī)二輾穿孔機(jī)高 20%30%仍得到大多數(shù)新建機(jī)組的應(yīng)用，并促使少機(jī)架限動(dòng)芯棒連乳管機(jī)（MINI-MPM）得到大力發(fā)展，也使 Assel 軋管機(jī)、AccuRoll 軋管機(jī)生產(chǎn)更薄更長的鋼管成為可能。穿孔工藝首先要保證穿出的毛管壁厚均勻，橢圓度小，幾何尺寸精度高；其次是毛管的內(nèi)外表面要較光滑， 不得有結(jié)疤、折疊、裂紋等缺陷；第三是要有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏，使

18、毛管的終軋溫度能滿足軋管機(jī)的要求。1.3.2軋管機(jī)的發(fā)展1990 年以來， 世界上新建無縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組主要為限動(dòng)芯棒連乳管機(jī) （MPM） 、 AccuRoll乳管機(jī)、CPE 頂管機(jī)及新式 Assel 軋管機(jī)，其中限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組在數(shù)量上最多，分布地域也更廣，而其他型式的乳管機(jī)組則主要在發(fā)展中國家。另外，德國 KOCKS 公司開發(fā)出另一種型式的緊湊式軋機(jī)。其特點(diǎn)是：軋管機(jī)采用新型四輾行星式軋管機(jī)（可軋出長達(dá) 50m 的荒管），其后緊湊布置張力減徑機(jī)及回轉(zhuǎn)式飛鋸另外軋管機(jī)軋出的荒管長度達(dá) 50m,使得鋼管經(jīng)張力減徑機(jī)的端部增厚損失降至最小。目前，在世界上應(yīng)用的軋管機(jī)有皮爾格軋管機(jī)、自動(dòng)軋管機(jī)、C

19、PE 軋管機(jī)、新型三輾軋管機(jī)、AccuRoll 軋管機(jī)、MPM 軋管機(jī)和 PQF 軋管機(jī)。工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，如美國、蘇聯(lián)、西德等擁有大量的現(xiàn)代話熱軋鋼管設(shè)備，其中主要是自動(dòng)軋管機(jī)和周期式軋管機(jī)，生產(chǎn)鋼管占世界熱軋管產(chǎn)量的 92%。鋼管增長率 7.5%,它們生產(chǎn)的熱軋管產(chǎn)量占世界鋼材產(chǎn)量的 15%左右。軋管機(jī)械設(shè)備向著大型、連續(xù)、高速和計(jì)算機(jī)控制，集成的方向發(fā)展。1.3.3減徑機(jī)的發(fā)展減徑機(jī)就是連續(xù)多機(jī)架無芯棒縱向軋制的機(jī)組。減徑機(jī)按結(jié)構(gòu)可分為 2 輥減徑機(jī)和3 輥減徑機(jī)。兩輥減徑機(jī)從目前國內(nèi)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上來講，其結(jié)構(gòu)較為簡單，由于其軋輥孔型為單獨(dú)加工而成，因此使上下輥孔型封閉不好，從而造成內(nèi)孔多

20、邊形嚴(yán)重，由于金屬滑移大，造成產(chǎn)品縱向壁厚差大，但由于其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整控制簡單，因此設(shè)備投資很小，適合生產(chǎn)較低品質(zhì)無縫管用戶進(jìn)行投資。三輾單獨(dú)可調(diào)式定徑機(jī)（FQS）技術(shù)是在每個(gè)軋輾位置上各設(shè) 1 套液壓壓下裝置，可根據(jù)不同的條件對 3 個(gè)軋輥進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)鋼管外徑的精確控制以及沿圓周上對橢圓度進(jìn)行的調(diào)整，還可沿鋼管長度上進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)壓下調(diào)整，以消除因鋼管沿長度方向上的溫度不均造成的外徑偏差。該技術(shù)是意大利 INNSE 公司開發(fā)的，已成功應(yīng)用于日本住友和歌山廠新建的（|426mm 連軋管機(jī)組中。總體來講三輾減徑機(jī)具有各方面的優(yōu)勢，是今后國內(nèi)熱軋線的發(fā)展趨勢。1.3.4定徑機(jī)的發(fā)展及新技術(shù)目

21、前定徑機(jī)一般有兩種類型。一種為多機(jī)架縱軋型，這種類型是通過 37 架孔型的連續(xù)軋制，以達(dá)到定徑的目的。另一種為單機(jī)架斜軋旋轉(zhuǎn)定徑，這種類型其減徑量較小，但精度高，主要用于中厚壁管軋制。采用該技術(shù)可以根據(jù)軋制鋼管外徑的變化，一定范圍內(nèi)對軋輥輥縫進(jìn)行調(diào)整，另外還可以根據(jù)軋輥磨損情況，對輥縫進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償，以保證必要的鋼管外徑尺寸精度。三輥可調(diào)式機(jī)架的開發(fā)，可以大幅度地減少備用軋輥及機(jī)架的數(shù)量、減少乳輥消耗、提高設(shè)備利用率以及提高設(shè)備的靈活性。德國 SMSMeer 公司及 K0CKS 公司均開發(fā)出各自的三輾同步可調(diào)式張力減徑機(jī)/定徑機(jī)。其工作原理都是將軋輥軸裝于偏心軸套之內(nèi)，通過現(xiàn)場手動(dòng)或遠(yuǎn)程電動(dòng)控制

22、 3 根偏心軸套同步旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)軋輥輥縫同心調(diào)整。只是兩者帶動(dòng)偏心套旋轉(zhuǎn)的執(zhí)機(jī)構(gòu)有所不同。該技術(shù)只能在空載條件下實(shí)現(xiàn)，即軋輥輥縫調(diào)整在軋制間隙時(shí)間內(nèi)完成，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。1.3.5矯直機(jī)的發(fā)展矯直技術(shù)多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量水平。20 世紀(jì)初已經(jīng)有矯直圓材的二輾式矯直機(jī)，在 20 世紀(jì) 30 年代中期發(fā)明 222 型六輾式矯直機(jī)，顯著提高了管材矯直質(zhì)量。后來在 20 世紀(jì) 60 年代中期，為了解決大直徑管材的矯直問題，美國薩頓公司研制成功 313 型七輾式矯直機(jī)。 我國改革開放以后接觸到大量的國外設(shè)計(jì)研制成果，有小到小 1.6mm屬絲矯直機(jī)和大到（|）600m

23、mt 材矯直機(jī)，有速度達(dá)到 300m/min 的高速矯直機(jī)和精度達(dá)到 0.038mm/mm 的高精度矯直機(jī)，同時(shí)也引進(jìn)許多先進(jìn)的矯直設(shè)備。進(jìn)入 90 年代我國在趕超世界先進(jìn)水平方面又邁出了一大步，一些新研制的矯直機(jī)獲得了國家的發(fā)明專利，一些新成果獲得了市、省及部級(jí)科技成果進(jìn)步獎(jiǎng)，有的獲得了國家發(fā)明獎(jiǎng)。近年來我國在反彎輾形七斜輾矯直機(jī)，多斜輾薄壁轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)，平行輾異輾距矯直機(jī)及矯直液壓自動(dòng)切料機(jī)等研制方面相繼取得成功。1.4課題的研究內(nèi)容及方法此次設(shè)計(jì)內(nèi)容是根據(jù)鞍山鋼鐵集團(tuán)公司中無縫鋼管廠的？140MpM 限動(dòng)芯棒五架連軋管機(jī)所選的課題，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軋管機(jī)側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)。側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)原理圖如圖 1

24、.2所示。側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)包括減速機(jī)、聯(lián)接軸、聯(lián)軸器等部件組成。這次所設(shè)計(jì)的側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)是由電機(jī)通過減速器傳動(dòng)軋輾的。1TL輻輻32-導(dǎo)板寧導(dǎo)板寧3- -頂頭頂頭54- -頂桿寧頂桿寧5- -管坯卞管坯卞6- -毛管毛管圖1.2側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)原理圖傳動(dòng)總體方案的設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、計(jì)算？140MpM 軋管機(jī)的力能參數(shù)。根據(jù)計(jì)算的參數(shù)選擇合適的電機(jī)并校核2、根據(jù)已有的數(shù)據(jù)選擇合適的聯(lián)軸器、對減速器主要零件的強(qiáng)度計(jì)算和校核及萬向聯(lián)軸的選擇3、根據(jù)以上的機(jī)構(gòu)參數(shù)繪制 1 張總圖、1 張局部裝配圖、9 張零件圖。設(shè)計(jì)的方法：首先，進(jìn)入鞍鋼參觀實(shí)習(xí)。在感官上認(rèn)識(shí)這次所要設(shè)計(jì)的物體。我們到了鞍鋼無縫鋼管廠。在那里我們通過參

25、觀和工程師的認(rèn)真講解，對設(shè)計(jì)的軋機(jī)側(cè)壓進(jìn)系統(tǒng)有了初步的了解。熟悉了?140MPM 軋管機(jī)的工作情況及主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式。然后，通過查閱材料選擇最佳的傳動(dòng)方式。最后，選擇最佳傳動(dòng)方案，計(jì)算軋制力及軋制力矩，根據(jù)計(jì)算在手冊上選擇電機(jī)、聯(lián)軸器、等部件并校核。完成圖紙繪制及說明書的編輯。2方案的選擇和設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)的原始參數(shù)熱軋無縫鋼管管坯直徑：9045180mm 管坯長度為 10003600mm。管坯材質(zhì)：碳鋼、合金鋼。毛管直徑：90Y)185mm 壁厚 630mm,毛管長度為 40008500mmo(1)軋輾直徑： 65045750mm 輾身長度 620mm,軋輾前進(jìn)角： 蟲， 最大軋制力矩：

26、T=136KNm。軋輾轉(zhuǎn)速：n=135r/min,軋輾軸向調(diào)整：以機(jī)架中心線為基準(zhǔn)，向入口方向可調(diào) 080mm,向出口方向可調(diào) 060mm,軋件最大出口速度：0.59m/s。(2)側(cè)壓進(jìn)壓下速度 V=3.5mm/s,S=0320mm,T=1 分 25 秒2.2方案的選擇2.2.1系統(tǒng)動(dòng)力源的選擇傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)部分一般可以分為原動(dòng)部分、傳動(dòng)部分和工作部分。原動(dòng)部分是設(shè)備的動(dòng)力來源，如機(jī)電設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)。我們知道任何機(jī)電設(shè)備的工作都離不開動(dòng)力。電能、風(fēng)能、熱能、化學(xué)能等都可以作為機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力。 機(jī)電設(shè)備中最常見的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理和電磁力原理工作的，它將輸入的電能

27、轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并輸出，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)。使用、維護(hù)、維修機(jī)電設(shè)備都必須了解電動(dòng)機(jī)的類型和性能。電動(dòng)機(jī)的品種很多，可按不同的方法分類：1)按電動(dòng)機(jī)輸入電流類型：可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)又可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。2)按電動(dòng)機(jī)相數(shù)：可分為單相電動(dòng)機(jī)和多相(常用三相)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在此選擇三相交流電動(dòng)機(jī)。2.2.2 傳動(dòng)裝置的選擇傳動(dòng)裝置是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作機(jī)構(gòu)的中間裝置，一般通過機(jī)械傳動(dòng)和液壓、氣壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。常用的傳動(dòng)裝置有齒輪傳動(dòng)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，精度高；齒條傳動(dòng)：直線運(yùn)動(dòng)，精度高；皮帶傳動(dòng)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，精度低，沖擊小；凸輪傳動(dòng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng)，順序動(dòng)作；蝸桿傳動(dòng)：變比大

28、，精度高；螺桿傳動(dòng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng)，精度高；鏈條傳動(dòng)：精度低，結(jié)構(gòu)簡單。此次設(shè)計(jì)在減速器中用到了鏈傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，螺桿傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。2.2.3 執(zhí)行裝置的選擇執(zhí)行裝置即設(shè)備的工作部分，是完成預(yù)定功能的終端部分，就是把從電源、液壓、氣壓等動(dòng)力源獲得的能量變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，同時(shí)產(chǎn)生是機(jī)械工作的力的一種裝置。如普通車床的主軸、拖析，升降機(jī)的平臺(tái)，洗衣機(jī)的波輪等等。在設(shè)計(jì)中選用的執(zhí)行元件有液壓缸，它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2.3總體方案簡圖1）電動(dòng)側(cè)壓傳動(dòng)示意圖1-鏈輪 2-聯(lián)軸器 3-

29、側(cè)壓電機(jī) 4-電磁聯(lián)軸節(jié)5-傳動(dòng)軸 6-蝸桿 7-側(cè)壓螺桿蝸輪圖2.1電動(dòng)側(cè)壓傳動(dòng)示意圖工作原理： 如圖 2.1,電動(dòng)機(jī) 3 經(jīng)傳動(dòng)軸連接聯(lián)軸器 2 傳至鏈輪 1,途經(jīng)蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)側(cè)壓螺絲的行進(jìn)與后退， 進(jìn)而完成軋輾輾縫的調(diào)節(jié)， 此中用到的平衡液壓缸可精確平穩(wěn)地完成固定行程，從而完成壓入工作。2）電動(dòng)雙壓下裝置傳動(dòng)示意圖21-精調(diào)電動(dòng)機(jī) 2-粗調(diào)電動(dòng)機(jī)圖2.2電動(dòng)雙壓下裝置簡圖由于電動(dòng)雙壓下裝置的反應(yīng)靈敏度差，所以僅用于精度低的熱軋板帶成品軋管機(jī)上電動(dòng)雙壓下裝置簡圖如圖 2.2 所示。 在這種壓下裝置中精調(diào)與粗調(diào)系統(tǒng)都是由電動(dòng)機(jī)通過機(jī)械的減速機(jī)構(gòu)來傳動(dòng)壓下螺絲的，因此傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性力很大，從而

30、使調(diào)整輾縫的校正訊號(hào)傳遞滯后現(xiàn)象很嚴(yán)重，所以無法滿足高精度的板厚公差要求。由于以上原因，目前很少采用這種板厚自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其簡圖如圖 2.1 所示。da-dHcost+d1-dcos|-H(2tg%)(2tg%3側(cè)壓系統(tǒng)的電機(jī)的選擇3.1作用在側(cè)壓螺絲上的載荷3.1.1變形區(qū)長度的確定變形區(qū)的長度為入口斷面的距離，如圖 3.1 所示，入口斷面上的管坯直徑為 da,出口斷面上的荒管直徑為 d”軋輾之間的最小距離為 dH,軋輾的入口錐母線傾角為外出口錐母線傾角孫送進(jìn)角為,根據(jù)參考文獻(xiàn)3,可求變形區(qū)長度:當(dāng)考慮送進(jìn)角 B 時(shí)，變形區(qū)的長度 L 按上式計(jì)算得到的值要小。在后 8120 時(shí)，誤差不超過

31、810%。確定 L 的精確公式是很復(fù)雜的。根據(jù)參考文獻(xiàn)1,所以可以接近近似按下式計(jì)算、c0sB(dd1-dH22tg2按上式計(jì)算得da-dh2tg%d一dha-dH干1r把上式代入公式中，整理得:把 re=r,R=D 關(guān)系代入，則有:2222rd2.：r(dc：r1+2DD已知條件：管坯的壓下量 A=(110mm-90mm)/2mm=10mm,管坯軋后直徑 d=90mm。軋輾直徑 D=一10-=1020mm1cos：1cos8可求接觸面寬度 b 得:：rD=31.5mm3.1.3 軋制壓力的計(jì)算根據(jù)理論和實(shí)驗(yàn)研究， 在斜軋時(shí)比值 b/2r 較小， 單位壓力受接觸摩擦系數(shù)的影響較小，而受外端的影

32、響比較大。在比值 b/2r1 時(shí)，隨比值 b/2r 的減小，比值 p/6 不斷增大。所以在確定斜軋的平均單位壓力時(shí)，趨向于比值 b/2r 作為影響應(yīng)力狀態(tài)的基本參數(shù)。b=2rd2r1D21090210090101210201020實(shí)際上，只能根據(jù)不同軋制條件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)綜合考慮上述因素對平均單位壓力的影響。根據(jù)參考文獻(xiàn)3,有P=n(Ts將二輾斜軋圓柱體簡化看成為在平行平面間壓縮圓柱體的情況，對這樣的滑移線場進(jìn)行分析，根據(jù)參考文獻(xiàn)5,導(dǎo)出如下計(jì)算二輾穿孔時(shí)的單位壓力公式：2rb、pm=2K1.25ln+1.25-0.25ib2rJ式中 K 一純剪切時(shí)的變形抗力，K=定。

33、根據(jù)參考文獻(xiàn)2,普通低合金鋼，軋制溫度為 1000c 時(shí)，（s=280MPa,所以K=:=罕。、3.3r坯料的半徑，mmb 一接觸表面寬度，mm-2rb、，一一一因?yàn)?pm=2K1.25ln+1.25-0.25i 在 12r/b085 圍內(nèi)是正確的。1b2rl又因?yàn)?2r/b=190/31.5=6.71408.所以得In6.7141.2583-0.25190=829.77MPa軋制壓力 p=pmbl=732.1428.377.35=1.82t06N取 p=2X106N。側(cè)壓螺母水平方向的壓力：Pm=2K1.25ln 紅0.990.980.750.95=0.6232F=2.0KN,V=3.5m/

34、sFVJ。“kW100010007kW=11,23kW0.6232由1可查得選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180L6,功率為 15kW,轉(zhuǎn)速為 970r/min4側(cè)壓進(jìn)平衡裝置的選擇及其校核4.1平衡方法的選擇目前市場上比較廣泛的平衡方法有兩種，一種是液壓缸平衡，另一種是氣壓缸平衡。由于氣動(dòng)系統(tǒng)使用壓力一般在 0.21.0MPa,不能作為大功率動(dòng)力元件， 而且由于空氣的壓縮率遠(yuǎn)大于液壓油，所以它的工作平穩(wěn)性和響應(yīng)方面就差很遠(yuǎn)。而液壓缸具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出力大、性能穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便、應(yīng)用范圍廣泛等特點(diǎn)。在使用液壓缸平衡裝置時(shí)，能夠保證軋輾穩(wěn)定，不上下移動(dòng)。所以，本次設(shè)計(jì)選用的平衡裝置為液壓式平衡裝置。

35、4.2平衡力的計(jì)算被平衡的總重量 G（包括軋輾，平衡裝置及各種零件的總重量），查閱資料，計(jì)算得出：G=3.12107N該側(cè)壓進(jìn)裝置水平放置，同時(shí)在潤滑良好的情況下，其平衡力大小為：P 二仙3.12106N每個(gè)液壓缸所受的平衡力為 P1P1=P/2=1.56W6N4.3液壓平衡裝置的計(jì)算及其校核4.3.1液壓缸柱塞桿直徑的計(jì)算及其強(qiáng)度校核1 .液壓缸柱塞桿直徑的額計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)口得液壓缸柱塞桿直徑的計(jì)算公式如下：d 液壓缸柱塞桿直徑G 一被平衡零件的重量，G=3.12X07NK過平衡系數(shù)，1.21.4,此計(jì)算取 1.4P1一液壓缸受到的平衡力n 液壓缸的數(shù)量，n=1由此得考慮到液壓缸柱塞工作的

36、可靠性，通常將理論值擴(kuò)大 5%左右作為實(shí)際使用值，并且圓整， 根據(jù)參考文獻(xiàn)1,取 d=52mm,缸筒內(nèi)徑 D=90mm,缸筒外徑 Di=150mm,液壓缸額定壓力 P額=10MPa。2 .液壓缸柱塞桿直徑強(qiáng)度的校核根據(jù)參考文獻(xiàn)口得液壓缸柱塞桿直徑的校核公式如下:d-液壓缸柱塞桿實(shí)際直徑d液壓缸柱塞桿許用直徑P-液壓缸受到的平衡力d柱塞桿材料的許用應(yīng)力而一柱塞桿材料的抗拉強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)8,得:=550MPan安全系數(shù)，24,此計(jì)算取 1.4綜上，液壓缸最小許用直徑：dL22mm所以 d=52mmd,滿足強(qiáng)度要求。4.3.2 液壓缸壁厚的計(jì)算及其校核1 .液壓缸缸筒壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)1

37、,得液壓缸缸筒壁厚按薄壁筒計(jì)算的公司如下:二.PmaxD一 2 二bPmax液壓缸實(shí)當(dāng)壓力，MPa,Pmax=PAcm液壓缸內(nèi)徑，取 D=90mm手段3國1071.561062 二=42.2mmd_d=4P二二Cb材料抗拉強(qiáng)度，一般取=200MPa考慮到液壓缸缸筒厚度的可靠性，將其擴(kuò)大 5%,作為實(shí)際使用值，查資料標(biāo)準(zhǔn)值:取生15mm。所以Pmax=PAcm=1.56106290;L6.0.95=1.1610NpmaxD1.161069010 立2200106=11.6mmd3側(cè)壓螺絲外螺紋內(nèi)徑，mm；5主要零件設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算5.1總傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比的分配：根據(jù)參考文獻(xiàn)1ii=(1.31.4

38、 射 ii=J(1.31.4)i 減選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)數(shù)n0=970r/min;總傳動(dòng)比：i=晅=旦=140,試分配各級(jí)傳動(dòng)比。nH6.93根據(jù)參考文獻(xiàn)1,表 4.29 取 i 桿=36則減速器傳動(dòng)比為取兩級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)比。i1=、.1.35 減=2.29則低速級(jí)傳動(dòng)比5.2側(cè)壓螺絲的強(qiáng)度校驗(yàn)由螺紋外徑d確定出其內(nèi)徑d3后，便可按照其強(qiáng)度條件對側(cè)壓螺絲進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。式中：5側(cè)壓螺絲實(shí)際計(jì)算應(yīng)力，MPa；PI每個(gè)側(cè)壓螺絲所承受的軋制力，軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的軋制力P為600KN,所以PI=；PKN;14036=3.89i2上 3.89一 i1一2.29=1.74P1二d3a1側(cè)壓螺絲材料的許用應(yīng)力，

39、MPa。又有：料為 42CrMo,查文獻(xiàn)8得其仃b=1080MPa。式中：Qb側(cè)壓螺絲材料的抗拉強(qiáng)度極限（MPa）。本設(shè)計(jì)采用的側(cè)壓螺絲材n側(cè)壓螺絲的安全系數(shù)，通常選用n6,本設(shè)計(jì)選 n=6。二b10807。二丁二 180MPa4P二4600T23.1456.42-120MPa。所以側(cè)壓螺絲的強(qiáng)度滿足要求。5.3側(cè)壓螺母的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1、側(cè)壓螺母高度 H 與外徑 D 的確定（1）側(cè)壓螺母高度 H 的確定本設(shè)計(jì)選用側(cè)壓螺母的材料為 ZCuZn25Al6Fe3Mn3（鑄鋁黃銅），對這種材料其薄弱環(huán)節(jié)是擠壓強(qiáng)度較低，因此，側(cè)壓螺母高度 H 應(yīng)按螺紋擠壓強(qiáng)度來確定，其擠壓強(qiáng)度條件如下：4P12.Z 二

40、d-(d3-2、.)(5.27)式中：p螺紋受力面的單位擠壓應(yīng)力，MPa；PI側(cè)壓螺絲軸頸上的最大壓力，N;Z側(cè)壓螺母中的螺紋圈數(shù)；d 側(cè)壓螺絲的螺紋外徑，mm；d3側(cè)壓螺絲的螺紋內(nèi)徑，mm；側(cè)壓螺母與螺絲的內(nèi)徑之差，mm；p側(cè)壓螺母材料的許用單位壓力，MPa。先求出側(cè)壓螺母的螺紋圈數(shù)Z后，其高度便可由下求得：H=Zt由生產(chǎn)實(shí)踐得知H可由以下的經(jīng)驗(yàn)公式首先確定一個(gè)預(yù)選數(shù)值，然后再進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校驗(yàn)，方能最后確定H數(shù)值。通常H可由下式預(yù)選：H=1.22d=1.22252=302504mm取 H=302mm。又側(cè)壓螺絲的滑動(dòng)速度：V=3.5mm/s屬于低速運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)側(cè)壓螺母的材料鑄鋁黃銅 ZCuZ

41、n25Al6Fe3Mn3,由文獻(xiàn)8查得側(cè)壓螺母的許用單位壓力p=18MPa。4P1Z 二d2-（d3-2、.）2-二 6.2822522-（56.42-2 黑 2）2148p側(cè)壓螺母的高度H可設(shè)定為 302mm。(2)側(cè)壓螺母外徑 D 的確定作用在側(cè)壓螺絲上的軋制力通過側(cè)壓螺母與機(jī)架上橫梁中的螺母孔的接觸面?zhèn)鹘o了機(jī)架，因此，側(cè)壓螺母的外徑應(yīng)按其接觸面的擠壓強(qiáng)度來確定，即：4P1rp=T5&p(5.29)式中：p側(cè)壓螺母接觸面上的單位壓力，MPa；P1側(cè)壓螺母上的最大作用力，N;46105D側(cè)壓螺母的外徑，mm；D1側(cè)壓螺絲通過的機(jī)架上橫梁孔的直徑，本設(shè)計(jì)設(shè)定為 60mm；p側(cè)壓螺母材料的許用擠

42、壓應(yīng)力，一般對于黃銅p=60-80MPa。同樣D可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定：D-（1.5、1.8）d=（1.5、1.8）360540、648mmD=1.51.8d=1.51.8252=378454mm取D=378mm。4P1二（D-D12）A|KT2t-),二H(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2：按 zi=1,查文獻(xiàn)2估取效率 n=0.8。=12.961KNM36=425319588Nmm(2)確定載荷系數(shù) K:因工作載荷比較穩(wěn)定，故載荷分布不均勻系數(shù) KP=1;由文獻(xiàn)2選取使用系數(shù)KA=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.05,則：K-KAKKV-1.1511.05：1.21

43、(3)確定彈性影響系數(shù) ZE:12因選用的是鑄錫磷青銅和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPao(4)確定接觸系數(shù)ZP：先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距 a 的比值d1/a=0.35,由文獻(xiàn)2中可查T2=9.55106P2Mn2=9.55106PXn1二 9.55106=9.55106i2200.951550009706.5(5)確定許用接觸應(yīng)力仃H：根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC,由文獻(xiàn)2中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力OH,=268MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù):9707、一N=60jni2Lh=60 父 1 父父 20000=3.23 父 10 次36

44、壽命系數(shù):則:二H=KHN二H=0.8636268=231MPa(6)計(jì)算中心距27D二HJ160 父 2.9 丫3121 父 4253195.88M=274.86mmV1231J取中心距 a=250mm,因?yàn)?i=36,取模數(shù) m=12.5,蝸桿分度圓直徑 d=mq=112mm。這時(shí) d/a=0.448,由文獻(xiàn)2中可查得接觸系數(shù)ZP,=22654 因?yàn)閆PZP,因此上述計(jì)算結(jié)果可用。5.4.4 、蝸桿與蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算(1)蝸桿:KHN107=0.86363.23107a_3KT2蝸桿頭數(shù) Zi=1直徑系數(shù) q=10齒頂圓直徑 da1=d12ham=1122112.5=137mm齒根圓直

45、徑 df1=d12hf1=d12h；c*m=112-210.2512.5=80.75mm蝸桿導(dǎo)程角tg=-=0.11q8.96丁 u6225軸向齒距軸向齒厚(2)蝸輪:pa=二 m=二 12.5=39.25mm11Sa=：m=二 12.5=19.625mm22蝸輪齒數(shù) z2=36變位系數(shù) x2=0蝸輪分度圓直徑 d2=m4=12.536=45mm喉圓直徑 da2Md22ham=4502112.5=47mm齒根圓直徑 df2=d2-2hac*m=450-210.2512.511咽喉母圓半徑 rg2=ada2=250475=12.5mmg225.4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度418.75mm:二F1

46、.53KT2d1d2m當(dāng) 量 齒數(shù):ZV2Z23cosr39一 cos330.96:60852253=36.67根據(jù) X2=0,=36.67,由文獻(xiàn)2中可查得齒形系數(shù)：YFH2=2.47八一一 637螺旋角系數(shù)：Y.=1-=1-6=0.9545140140許用彎曲應(yīng)力：-F=F，KFN由文獻(xiàn)2中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力：,二F=56MPa一一、，0106壽命系數(shù)：KFN=97=0.90693.23107,OF=二FKFN/.HF彎曲強(qiáng)度滿足要求。=560.9069=50.78MPa1.53KT2v一YF2Y-d1d2m1.531.2142531952.470.9

47、545=29.47MPa11245012.5(二F5.4.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)由于效率相對較低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽Σ翐p失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量的等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量 M 的條件進(jìn)行散熱計(jì)算，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。由于摩擦損耗的功率Pf=R1-),則產(chǎn)生的熱流量(單位為 1W=1J/s)為:如二 1000P(1n)(5.20)式中P為蝸桿傳遞的功率，單位為 KW。以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量強(qiáng)為：眄=0tds(t0-ta)(5.21)式中

48、：%箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取 0fd=(8.1517.45)W/(m2,C),當(dāng)周圍空氣流通良好時(shí)，取偏大值；S內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，單位為 m2,由圖紙查證S=16m2；t0油的工作溫度，一般限制在 60-70C,最高不應(yīng)超過 80C;ta周圍空氣的溫度，常溫情況可取為 20oCo按散熱平衡條件如=眄，可求得在既定工作條件下的油溫 t0為:二dS_201000220(1-0.93)17.4516=75C由于 t0eFn19735.06Cr=895/KN,所以:Pr1=XFr1Y2Fa=0.6719735.062.354666.7=138955.

49、90N軸承的壽命:由文獻(xiàn)2查得, 軸承1 的計(jì)算系數(shù)e=0.44,Y2=2.3,基本額定載荷Lftio6e、h160nJT,10106”8895000一 60 x970、138955901=8542h 之 356 天式中：ft溫度系數(shù)，由前面的計(jì)算可知蝸桿工作時(shí)散熱良好，工作溫度小于80C,由文獻(xiàn)2查得 ft=1;名壽命指數(shù)，對滾子軸承注=10/3。由于軋管機(jī)的工作形式為大批量生產(chǎn)，每軋制一批剛才只需調(diào)整一次軋輾間隙，側(cè)壓系統(tǒng)的利用率不高，故滾動(dòng)軸承的壽命合格。5.7聯(lián)軸器的選擇與強(qiáng)度校核5.7.1聯(lián)軸器的分類按聯(lián)軸器性能可分為剛性聯(lián)軸器和擾性聯(lián)軸器。1、剛性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、不需

50、維護(hù)、成本低等特點(diǎn)，用于聯(lián)接同心度要求很高的兩軸，不適應(yīng)兩軸之間的不對中。用于轉(zhuǎn)速不高、載荷平穩(wěn)的場合，泵系統(tǒng)中應(yīng)用很少。2、擾性聯(lián)軸器擾性聯(lián)軸器分為無彈性元件擾性聯(lián)軸器、 金屬彈性元件擾性聯(lián)軸器和非金屬彈性元件擾性聯(lián)軸器三種。泵系統(tǒng)中常用的是彈性套柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器，前三種屬于非金屬彈性元件擾性聯(lián)軸器，第四種屬于金屬彈性元件擾性聯(lián)軸器。(1)、彈性套柱銷聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但彈性套易磨損，壽命較短。適用于沖擊載荷不大，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的中小功率傳動(dòng)。(2)、梅花形彈性聯(lián)軸器特點(diǎn)：體積小、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、不需維護(hù)等

51、優(yōu)點(diǎn)。主要適用于減振、緩沖和補(bǔ)償要求不高的中小功率場合。(3)、彈性柱銷聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、裝拆方便、不需潤滑、具有較好的耐磨性等，適應(yīng)于軸向竄動(dòng)量較大、正反轉(zhuǎn)變化較多及起動(dòng)頻繁的場合。（4）、膜片聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，壽命長；適用范圍廣，尤其適用于高速大功率；適用于高溫（300C）及有腐蝕作用的惡劣環(huán)境；對軸向和角向補(bǔ)償能力大，抗不對中性好，并具有吸振和隔振功能；無噪聲，零間隙，定速率，不需潤滑；作用在連接設(shè)備上的附加載荷小；安裝、使用、維護(hù)簡便，但成本高。5.7.2聯(lián)軸器的選擇考慮受到轉(zhuǎn)矩很大，轉(zhuǎn)數(shù)不是很高，兩軸相對位移不大，為了隔離震動(dòng)與沖擊，故選用彈性套柱銷聯(lián)軸器

52、。5.7.3聯(lián)軸器載荷的計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩：T=9.55106-n式中：p電動(dòng)機(jī)的功率n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算得：T=9.55106-=9.55106拒=1.477105Nmmn970根據(jù)參考文獻(xiàn)6計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：Tca=KAT式中：KA工作情況系數(shù)T 一公稱轉(zhuǎn)矩根據(jù)參考文獻(xiàn)2表 41 可查得KA=1.3計(jì)算得：Tca=KAT=1.31.477105=192.0Nmm5.7.4型號(hào)選擇根據(jù)減速器輸出軸的直徑（D=60mm）以及連接蝸桿處直徑（d=40mm）,從 GB501585 中查得TL6型彈性柱銷式聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為250Nm,許用最大轉(zhuǎn)速為4000r/min,軸徑為12850mm之間，故合格。5.8花鍵的選擇及其校核5.8.1.花鍵的選擇與平鍵相比，花鍵具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)連接受力較為均勻(2)齒根應(yīng)力集中較小(3)承載能力較大(4)對中性好(5)導(dǎo)向性較好花鍵連接可用于靜連接和動(dòng)連接，按齒形可分為鋸齒形花鍵和漸開線花鍵兩類。本設(shè)計(jì)采用鋸齒形花鍵連接， 其定心精度高， 定心穩(wěn)定性好， 能用磨削的方法消除熱處理引起的變