φ530空间自位型高刚度轧机结构设计及校核毕业设计说明书(编辑修改稿)

φ530空间自位型高刚度轧机结构设计及校核毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

速度提高到 120140m/s，单线产量达到 4045万 t。 短应力线轧机 提高轧机的刚性是获得高精度产 品 , 减少轧制废品和工艺事故 ,稳定工艺参数 , 提高轧机作业率和产品成材率 , 尤其是提高轧制速度的必备条件 ， 提高轧机刚性的最合理途径是尽量缩短轧机应力线长度 ， 为此诞生了一种新型高刚度轧机 — 短应力线轧机 ,其发展速度十分迅速 , 各种类型的短应力第 1 章 绪论 5 线轧机纷纷出现。 短应力线轧机又称为无牌坊轧机 , 是一种高刚度轧机 , 在做为型钢轧机使用时 , 它不仅应该具有较高的径向刚度 , 而且还应该具有较高的轴向刚度。 目前国内已经研制出多种型式的短应力线轧机如 GY 型 ,HB 型 ,CW型 ,SY 型 ,GW 型 ,DW 型等 , 其中有代表性的有三种 ,它们是 GY 型短应力线轧机 ,HB 型无牌坊轧机 ,SY 型高刚度轧机。 这几种轧机都是参考了瑞典的P600 型无牌坊轧机 , 结合各自不同情况自行研制的 , 所以它们主要受力部份的 短 应力线结构是相似的 , 只在支承方式及某些具体结构上有些不同 , 各有其特点。 据悉 , 某些短应力线轧机在使用过程中出现了一些问题 , 如轧辊轴向串动大 , 轧机轴向刚度差 , 对某些厂来说 , 轧辊轴向调节量偏小 , 轧机调整不灵活等。 这些问题的出现 , 原因可能是多方面的 , 但最主要的还是结构上的 问 题 , 如能从结构上改进 , 这些问题是不难解决的。 轧机的 结构特点及其原理：目前我们称之为短应力线轧机的 , 其实就是无牌坊轧机。 这种轧机的结构与传统轧机的不同 , 为了取得短应力线的效果 , 它去掉了牌坊 , 上下辊轴承座直接用四根立柱 !丝杠 ∀ 浮动球绞联结 , 构成平行六面体形状的轧辊组合 , 由四根立柱承受轧制力 , 当轧辊受力弯曲时 , 轧辊轴承自动找正 , 减少轴承的边缘压力。 立柱的位置紧靠轧辊轴承的外圈 , 螺母设置在轴承座应力线上，使得轧辊组合的应力线呈扁椭圆状。 此外 , 尽量减少应力线上零件的数量和接触面的数量 , 加大轧辊平衡力保证接触部位紧密接触 , 使轧机的弹性曲线上初 始的非线性段减少。 轧机设置了从上面对上下轧辊进行调节的径向调节机构 , 把受力的立柱与传动丝杠巧妙地结合起来 , 立柱一端为右旋螺纹 ,另一端为左旋螺纹 , 均与球面端螺母相配合 , 螺母与球面垫浮动联结 , 形成球绞 , 球面垫放置轴承座上 , 依靠轧辊平衡力压紧 , 当立柱转动时 , 螺母不能转动 , 从而使上下辊轴承座沿立柱对称移动 , 轧辊分离或靠近 , 实现轧辊径向调节。 两双蜗轮减速机之间装有离合联轴器 ,接通离合联轴器时 , 两端轴承座同步移动 ,断开离合联轴器时 , 两端轴承座单独调节。 在轧辊轴承的非传动侧设置有能够承受双向轴 向力的止推轴承机构 , 非传动侧轴承座的侧盖与支座立柱相连 , 构成了刚度较大的轧辊轴燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 向调节机构。 轧辊轴承采用刚度大精度高的内座圈可拆卸的四列短圆柱滚子轴承 ,轧制力通过轴承向轴承座的两侧传递到立柱上 , 改善了轧辊轴承负荷的分布 , 延长了轴承的使用寿命。 轧辊平衡多数采用同步弹份平衡机构 , 封闭在轴承座内 , 平衡力大小与 辊缝 无关。 对轴向调节盆很小的轧机 , 也可以采用普通的弹黄平衡 , 把弹簧放在上下辊轴承座之间。 整体轧机（图 1）可以拆分为三大部份。 轧辊组 合， 双蜗轮减速机组 ， 支座。 轧辊组合是轧机的核心 , 它包括四 个立柱 , 上下轧辊轴承座 , 螺母和球面垫及轧辊平衡机构等。 双蜗轮减速机组是轧辊径向调节机构的传动装置 , 它包括两台双蜗轮减速机及相配合的联轴器等。 支座是轧辊组合的支承部份 , 支承它的重量 , 同时对轧辊组合起定位作用。 轧 辊 轴向调节及换辊 ： 短应力线轧机的轧辊调节与传统轧机的不同 , 轧辊的径向调节 , 如图 2所示 , 是利用在一根立柱上有正反扣螺纹的方法 , 通过双蜗轮减速组带动立柱转动 , 使上下轧辊轴承座对称移动 , 实现辊缝调节。 轧辊轴向调节 , 如图 3所示 , 是利用改变轧辊组合平行六面体形状的方法 , 首先 , 推动上轧辊轴承座 , 使立柱少许倾斜 ,调节上下轧辊的水平方向的相对位置 , 对正孔型。 上下轧辊轴向均固定在支座的立柱上。 轧辊的换辊 , 是采取轧辊组合或者整台轧机成组更换方式 , 轧辊组合在轧辊间利用专门设备 , 按要求进行予装和予调 , 因此大大简化了在线调整工作 [1]。 第 1 章 绪论 7 目前短应力线轧机的轧辊轴向调节量都比较小 , 一般取177。 2~177。 3mm。 因为这种轧机的制造及装配精度比较高 , 轧辊轴承又采用了滚动轴承 , 轧辊组合进行予装及予调 ,所以当轧辊组合装入轧机的支架后勿需更多的调整。 轧辊轴向调节量177。 2177。 3mm就足够了。 但我 们目前情况是轧机制造厂家很多 , 水平高低不齐。 使用厂家更多 , 有的条件很差 , 一时还不能适应短应力线轧机的要求。 目前为了便于在我国更广泛地推广使用短应力线轧机 , 应该适当地增大轧辊轴向调节量。 双蜗轮减速机组是轧辊径向调节机构的传动装置是由两台双蜗轮减速机及其联结组合而成。 双蜗轮减速机是由一个蜗杆同时与两个蜗轮相啮合的减速机 , 其结构与一般的蜗轮减速机相似 , 为了同时向四根立柱输入转矩 , 必须用联轴器把蜗杆轴联结起来。 蜗轮输出端与四根立柱的联接方式 , 以及两蜗轮减速机之间的联连方式须要根据立柱机构的动作原理 确定。 短应力线轧机的轧辊平衡 , 是用来消除球面垫与轴承座 , 球面垫与螺母球面端及立柱与螺母螺纹之间的间隙。 为了能够有效地消除这些间隙 , 保证轧机的刚度 , 轧辊平衡力的选取比通常要大些 , 取轧辊平衡力为被平衡重量的两倍。 短应力线轧机的轧辊平衡 , 一般是采用弹簧平衡 , 同步弹簧平衡或简单弹簧平衡。 同步弹赞平衡整个机构放置在轴承座内 , 弹簧放在支承垫板与轴承上压盖之间 , 支承垫板与立柱之间为螺纹联接 , 与球面端螺母燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 同移动。 上压盖用螺栓把合在轴承座上 , 平衡重量经过弹簧通过支承垫板传递到立柱上。 轧辊径向调节时 , 转动立柱 时 支承垫板与轴承座同步移动 , 保持弹簧压紧力不变 , 从而使轧辊平衡力保持不变。 短应力线轧机做为型钢轧机使用时 ,它的轴向刚度是一项重要指标。 轧机的轴向刚度应该是综合性的 , 它包括轧辊轴必要的串动量和轧机的轴向受力系统弹性变形量的总和。 短应力线轧机在轧辊组合的非传动侧装备有 足够双向支承受力的止推轴承组 ,利用轴承压盖做为受力件 , 直接支承在支座的立柱上 , 轧制时上下轧辊轴向力相反 , 共同作用在支座的立柱上 , 一辊推 , 一辊拉构成了轴向力的短应力线。 在横列式轧机上选用短应力线轧机时 ,成品前各架次轧机轴向力 的支承 , 受到轧机布置的限制 , 支承点不可能放在轧辊轴线上 , 一般是采用悬臂支承机构 , 这种支承刚性比较差 , 影响轧机的轴向刚度。 据了解有些单位的短应力线轧机的轧辊轴向串动量达到 了。 这么大的轴向串动是不正常的 , 但是轧辊轴向串动量为 0也是不容易办到 , 串动量大的原因很多 , 有制造上的原因和装配上的原因 , 最主要的还是结构上的原因。 为了减少轧辊轴向串动 , 提高轧机的刚度 , 首先是正确选择止推轴承 , 其次是轴承部件结构组合。 在保证受力条件之下 ,选择那些结构简单 , 便于调整 , 必要游隙小的止推 轴 承 , 在 结构上保证能够调整轴承间隙 ,便于调整间隙 , 为加强支承的刚性 , 可以改变单侧悬臂支承为双侧悬臂支承。 轧辊轴承的零部件要保证加工袋配精度 , 在装配轴承时要仔细而精确进行调整 , 保证其最小必要的间隙 , 在经过使用磨损以后 , 还可以重复进行调整 , 使轧辊具有最小的轴向串动 [2]。 第 2 章 轧制力能参数 9 第 2 章 轧制力能参数 机组组成 概况 本套轧机机组共有 21 架轧机组成，其中第一架轧机至第四架轧机为粗轧区，第五架轧机至第九架轧机为 中轧区，第十架轧机至第十五架轧机为预精轧区第十六架轧机至第二十一 架轧机为精轧区。 整套连轧机组的布置形式为水平辊 — 立辊 — 水平辊交替布置，应用此种布置形式，可以较大幅度的提高轧制速度，避免了在轧制过程中对轧件的扭转翻钢，在该机组中，最后一架轧机（ 21＃）的轧件出口速度可以达到。 这样，就可以大大缩短轧制周期，为提高生产率、提高经济效益奠定了坚实的基础。 本套连轧机组的坯料为 1651651200mm，在加热炉内加热至 1030℃，然后进行连续轧制，最后成品为 Φ12 的线材，其生产工艺流程如下： 原料准备→加热→连轧→吐丝→散卷冷却→集卷→ PF 线运输→打捆→卸卷、称重→包装→库存 由于采用张力单线 轧制，这样有利于稳定辊跳值和提高线材的尺寸精度。 由于本轧机组采用立辊机座，就造成了其结构复杂、尺寸庞大、设备笨重的缺点，另外，由于采用直流电机进行单机传动，故而投资较大。 优点时由于采用连轧，速度高，能量损失小，所以轧制时头尾的温差小，产品机械性能稳定。 机组 孔型 钢坯在轧机上需经过若干道次的轧制才能成为断面形状和尺寸符合要求的线材。 为了使钢坯更有效的进行变形，在轧辊上必须加工出一定形状和尺寸的凹型轧槽。 一对轧辊的轧槽按一定条件组合在一起形成使轧件变形的孔腔称为孔型。 要顺利获得所要求的线材断面形状和尺 寸，孔形的形状和尺寸以及孔型在轧辊上的配置就应符合金属的变形规律并且适应轧机的设备条件。 按照金属变形规律及轧机设备条件等确定孔型系统 、轧制道次、变形系数、每个孔型的形状与尺寸以及在轧辊上配置孔型的工作称之为孔型设计。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 孔型设计原则 概述 掌握金属在孔型中的变形规律是进行孔型设计的基础，在进行孔型设计时首先应该了解轧制时在孔型里压下、宽展和延伸这三个方向的变形关系，其中压下和宽展的对应规律是孔型设计的核心问题。 良好的 孔型设计应能 1） 保证成品线材具有精确的几何形状尺寸和良好的表面质量及内在质量； 2） 使轧制工艺稳定，生产操作简单，轧机调整方便，并且使轧机具有尽可能高的生产能力； 3） 使轧制能耗和轧辊消耗最小； 4） 便于实现机械化自动化操作。 要达到上述要求，孔型设计者除应掌握金属在孔型中的变形规律和孔型设计的方法步骤外，还必须熟悉轧机设备和操作习惯，针对具体轧机和操作条件进行相应的孔型设计，不能机械的照搬别处的孔型设计。 线材孔型分析 轧制线材常用的孔型按用途可分为延伸孔型和精轧孔型。 按形状分可分为箱型孔型、菱形孔型、方形孔型、六角孔型、椭圆孔型、圆孔形等。 轧制线材常用的孔型系统有： 箱型孔型系统、菱 方孔型系统、六角 方孔型系统、椭圆 方孔型系统、椭圆 圆孔型系统等。 孔型系统的选择 选择孔型系统是孔型设计的重要环节。 孔型系统选择的恰当与否直接对轧机的生产率、产品质量、各项消耗指标以及生产操作有决定性地影响。 必须按照具体的原料条件（坯料断面尺寸及其波动范围、内在及表面质量、钢种等）、设备条件（轧机布置方式、机架形式、数量及参数、动力情况辅助设备的配置等）、产品情况（产品规格范围、尺寸精度要求等）以及操作条件具体的选择合适的孔型系统。 介绍如下 ： 1） 粗轧机组孔型系统 第 2 章 轧制力能参数 11 对于 顺列式 布置的、采用连续或半连续方式轧制的粗轧机组，当原料≥ 90mm 时，多采用菱 方 椭圆 方孔型系统，以减少最初道次的翻钢阻力。 2） 中轧机组的孔型系统 对于各类中轧机组，通常均采用椭圆 方孔型系统，以尽快延伸。 3） 精轧机组的孔型系统 对于 单独传动的平立交替顺列式连轧机，均多采用椭圆 方 椭圆 圆孔型系统。 轧制道次的确定和延伸率的分配 根据金属塑性变形体积不变原理，线材 在轧制时每个轧制道次轧制前后轧机断面面积之比等于轧后长度和轧前长度，此比值称为道次延伸系数，即： 11nnn FL  （ 21） 11nnnnnnnnFFLL式 中 — — 第 道 次 的 延 伸 系 数 ；— — 轧 前 轧 件 断 面 积 ；— — 轧 后 轧 件 断 面 积 ；— — 轧 前 轧 件 长 度 ；— — 轧 后 轧 件 长 度。 标 志 着 第 个 道 次 的 变 形 程 度。 同样，对于有 n 道次轧制的一个总的轧制过程，其开始轧制时轧件断面积与最终轧出的轧件断面积之比亦等于轧后轧件长度与轧前轧件长度之比，该比值称为 n 道次轧制的总延伸系数 。 即： 0 nn0L==LFF （ 22）  的大小标志着 n道次轧制的变形程度。 显然 1 2 3 n=      （ 23） 为了表示 n 道次轧制中平均每个轧制道次的变形程度，常用平均延伸燕山大学本科生毕业设计（论文） 12 系数来表示。 平均延伸系数定义为： 0n nnF==F均。