可逆轧机主传动系统设计

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四辊可逆轧机主传动系统设计

摘要

现代中厚板生产过程中四辊可逆轧机成为主要机型，其工作原理是使轧件通过两相对旋转的轧辊以压力进行加工，使其产生塑性变形。本次设计的主要内容是对四辊可逆轧机的主传动系统进行分析、研究、计算，阐述了中厚板轧机的发展概况，确定了主传动机构的组成、机架形式、轧辊的结构特点及轴承形式。对主传动系统力能参数进行了计算，包括轧制力、轧制力矩和主电机功率的计算及校核，以及主要零件强度的计算，如轧辊、轴、轴承。最后对系统的润滑和环保经济性进行分析和讨论。

关键字 中厚板；主传动系统；轧辊；轧制力

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目录

1. 绪论 .................................................................................................................................................... IV

1.1中厚板轧机发展历史 ................................................................................................ IV 1.2现在中厚板轧机特点 ................................................................................................ IV 1.3轧机主要类型 ............................................................................................................. V 1.4轧机设备 ..................................................................................................................... V 1.5轧机工作原理 ............................................................................................................ VI

2．总体方案设计 ............................................................................................. VII

2.1主传动机构 ............................................................................................................... VII 2.2压下机构 ................................................................................................................... VII 2.3轧辊 ......................................................................................................................... VIII 2.4轴承 ......................................................................................................................... VIII 2.5机架 ............................................................................................................................ IX

3．基本参数确定 ................................................................................................................................ X

3.1轧辊材料选定 ............................................................................................................................ X 3.2轧辊参数确定 ............................................................................................................................ X 3.3工作辊和支承辊辊径尺寸d和l的确定 ......................................................................... XI 3.4轧辊辊头的结构尺寸确定 ................................................................................................... XII

4．轧机主传动系统力能参数的计算 ................................................................................. XIV

4．1轧制力的计算 ...................................................................................................................... XIV

4.1.1计算单位轧制力pm ................................................................................................... XIV 4.1.2总轧制力计算 ............................................................................................................. XV 4.2轧制力矩计算 ......................................................................................................................... XV 4.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算 .......................................................................... XVII

4.3.1电机功率计算 ........................................................................................................... XVII

4.3.2主电动机力矩计算 ...................................................................................................... XVIII

4.4电机校核 .................................................................................................................................. XIX

5．主要零件强度计算 .................................................................................................................. XX

5.1轧辊的强度校核 ..................................................................................................................... XX 5.1.1支承辊强度校核 ........................................................................................................ XX 5.1.2工作辊强度校核 ...................................................................................................... XXII 5.1.3工作辊与支承辊间的接触应力校核 ................................................................ XXIII 5.2机架结构尺寸确定及校核 ................................................................................................ XXV

5.2.1机架主要结构尺寸的确定 ................................................................................... XXV 5.2.2机架强度校核 ......................................................................................................... XXVI 5.3 十字轴万向接轴校核 ...................................................................................................... XXXII

5.3.1基本尺寸确定 ........................................................................................................ XXXII

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5.3.2万向接轴校核 ...................................................................................................... XXXIII 5.4支承辊轴承校核 .............................................................................................................. XXXIII

6．润滑方式 ................................................................................................................................ XXXIV 7.经济可行性分析 .................................................................................................................... XXXV

7.1投资回收期 ....................................................................................................................... XXXVI 7.2设备合理的更新期 ........................................................................................................ XXXVII

8．环保性分析 .......................................................................................................................... XXXVII

8.1机械设备的环保性 .......................................................................................................XXXVIII 8.2改善机械设备环保性的方法 .....................................................................................XXXVIII

结论 .................................................................................................................................................XXXVIII 致谢 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ................................................................................................................................................ XL

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1.绪论

1.1中厚板轧机发展历史

从世界中厚板的发展来看，中厚板轧机建设已经经历了两次高潮，第一次是50～60年代，出于工业化和建造业的需要，需要大量又厚，又宽，性能又高的中厚板。美国掀起了全球第一次中厚板轧机的建设高潮。一口气新建成以2辊式加4辊式型式，4064mm尺寸为主中厚板轧机16台，其中4064mm有7台，5000mm以上特宽的有1台。另外改造中厚板轧机8台，同时淘汰了若干台3辊劳特式中板轧机。经过新建和改造后美国中厚板产量猛增，到1957年中厚板产量已提高至1000万t以上。可以生产高强船板、高韧性潜艇用板、高耐候桥梁板，以及X80大口径直缝焊管用板。同时带动了长输管线的建设。第二次是70～80年代，受经济发展的需要，短短几年间便新建以4辊式加4辊式型式4700mm尺寸和4辊式5500mm单机架为主17台中厚板轧机，其中5m以上特宽有4台、四大公司各占1台，4.7m的有5台。使日本中厚板生产很快走向现代化道路，促进了机器、船舶、汽车、家电、交通及现代建筑等各行各业迅速地发展起来。

1.2现在中厚板轧机特点

现代中厚板轧机越来越趋于大型化、精密化、自动化，以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度，中厚板轧机普遍采用了液压AGC（钢板厚度自动控制系统），中厚板的精度和生产效率大幅提高。

随着市场经济的发展，追求质量、品种、效益将是中厚板轧机今后和发展的方向，以宽厚板为主，并有很高的强度，加大轧制力和主传动电机容量，改造的重点是： （1）为保证板坯加热的均匀性，使得轧制的钢板尺寸和性能均匀一致，新建加热炉应采用步进式加热炉。

（2）淘汰三辊粗式轧机，以四辊轧机代替粗轧机，发挥四辊精整线轧机的能力，提高产品的质量。对于单机架的四辊轧机，已经预留了另一架轧机的基础的轧机应尽量及时将另一架轧机安装上去，以实现经济规模。

(3)随着用户的钢板的表面质量和钢板的剪切精度的提高加强精线的改造，冷床采用运载式的冷床，剪机用滚切式双边剪和滚切式定尺剪。

(4)严格控制板坯加热温度，采用控制轧制和控制冷却工艺，加快钢板的冷却速度，

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防止晶粒长大，细化铁素体，使珠光体均匀分布，以获得良好的强韧性。

(5)重视热处理设备的完善，逐步提高热处理钢板的生产能力，新建热处理炉应优先考虑选用无氧化辊式热处理炉。

(6)厚度偏差控制是钢板的一项重要指标。要充分利用液压AGC控制技术来提高钢板的尺寸精度，减少厚度偏差。

(7)大力开发和应用板型控制技术，获得良好的板形，减少钢板头尾和两边的切损，提高钢板的成材率。

目前中厚板轧机已经不能满足用户对宽厚板的需要，我国新建宽厚板机组将满足这方面的需求。据统计，我国新上轧机主要以3500mm、3800mm、4300mm、5000mm四辊单机架或双机架为主，其中5米轧机两套，4300mm轧机一套，3800mm轧机3套，3500mm轧机7套。还有鞍钢营口5000mm宽厚板项目、五矿营口项目、北钢中板项目、包钢中板项目、南阳汉冶、安阳永兴、鄂钢、莱钢等，预计产能在1110万吨左右。这些轧机大多数都是大轧制力(2×104N/mm以上)，大功率(2×103N/mm)，轧制速度7.5m/s，轧件的厚度偏差已达0.08mm，宽度偏差达到5~8mm，长度偏差达10mm以下，镰刀弯减至5mm/m，切头尾长在200mm以内，成材率达95%以上，采用热装炉时燃耗已降至0.6×109J/t以下，及高刚度(2kN/mm以上)的现代化中厚板轧机，大大超过日本和美国现有中厚板轧机性能，将成为全球新一代现代化中厚板轧机，为实现TMCP(中厚板热机械控制处理，即控制轧制和控制冷却技术)工艺，生产高质量、高性能中厚板创造了有利条件。

1.3轧机主要类型

四辊可逆轧机成为现代中厚板生产主力型，主要是由于大型直流电机及控制系统制造技术发展，解决了轧机和大扭矩的可逆式拖动，近三十年来，大功率变频调速技术的发展又取代了轧机传动的直流系统。

1.4轧机设备

设备组成：机组由电动机、齿轮联轴器、减速机、齿轮联轴器、人字齿轮座、万向接轴托架、万向接轴、工作机座等组成。由电动机通过一系列传动机构驱动轧机工作进行轧制。

工作机座由压下装置、平衡装置、工作辊装配、支承辊装配、机架装置、轨座等部件组成。