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1、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Four roll reversible mill main transmission s
2、ystem designABSTRACT Four-high reversing mill plate production process to become a major model，Its working principle is rolling through two relatively rotating roll pressure processing to produce the plastic deformation. The main content of this design is the main drive system of the four-high rever
3、sing mill analysis, research, computing, describes the overview of the development of the plate rolling mill. Determine the composition of the main drive mechanism of the rack form of structural features and bearing the form of roll. The main drive system power parameters were calculated, including
4、the calculation and checking of the rolling force, rolling moment and the main motor power. And the major parts strength calculation, such as roll, axle, bearing. Finally, the system of lubrication and environmental protection, economic analysis and discussionKeyword: Plate mill; Main transmission s
5、ystem; Roll; Rolling force目录1. 绪论11.1中厚板轧机发展历史11.2现在中厚板轧机特点11.3轧机主要类型21.4轧机设备21.5轧机工作原理32总体方案设计42.1主传动机构42.2压下机构42.3轧辊52.4轴承52.5机架63基本参数确定73.1轧辊材料选定73.2轧辊参数确定73.3工作辊和支承辊辊径尺寸d和l的确定83.4轧辊辊头的结构尺寸确定94轧机主传动系统力能参数的计算1141轧制力的计算114.1.1计算单位轧制力pm114.1.2总轧制力计算124.2轧制力矩计算124.3轧机主电动机力矩与电动机功率计算144.3.1电机功率计算144.3.
6、2主电动机力矩计算154.4电机校核165主要零件强度计算175.1轧辊的强度校核175.1.1支承辊强度校核175.1.2工作辊强度校核195.1.3工作辊与支承辊间的接触应力校核195.2机架结构尺寸确定及校核215.2.1机架主要结构尺寸的确定215.2.2机架强度校核225.3 十字轴万向接轴校核295.3.1基本尺寸确定295.3.2万向接轴校核295.4支承辊轴承校核306润滑方式317.经济可行性分析327.1投资回收期327.2设备合理的更新期338环保性分析348.1机械设备的环保性348.2改善机械设备环保性的方法34结论35致谢36参考文献371.绪论1.1中厚板轧机发展
7、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5060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7080年代，受经济发展的需
8、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，
9、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，防止晶粒长大，细化铁素体，使珠光体均匀分布，
10、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
11、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(2104N/mm以上)，大功率(2103N/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58mm，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0.6109J/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
12、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。1.5轧机工作原理工作原理：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，称为轧制
13、工艺过程。轧机通过工作辊来完成这一过程。工作辊包含有旋转和移动两种运动。前者靠摩擦力进行轧制运动，由轧机主传动实现；后者用来调节压下量，控制轧件的变形程度，由轧机压下装置实现。主传动由主电机通过联轴器带动减速机高速轴，减速后由低速轴通过齿轮联轴器与人字齿轮座输入端相联，输出端通过万向节轴分别带动上下工作辊使其产生线速度相等、旋转方向相反的轧制运动。压下装置共两组，分别安装在机架上面，经左右各一台压下电机及两级涡轮、蜗杆副减速后传递给压下螺杆，压下螺杆由压下螺母固定在每片机架的窗口中间，通过安全臼及液压平衡装置使轧辊上下运动。压下电机出轴上安装有制动器，使压下螺杆获得准确的位置精度。压下装置必须
14、反应灵敏，具有单独点动和左右联动的功能。其主要作用：调整两工作辊之间的距离以保持正确的辊缝开度、给定压下量、调整两工作辊的平衡度，当更换新工作辊后，调整轧制高度。2总体方案设计2.1主传动机构作用：电动机的运动和力矩传递给轧辊。单机座轧钢机主传动动类型：1.通过电动机、减速机、主联轴节、齿轮座、联接轴传给轧辊的型式。这种主传动装置，一般用于不可逆工作的轧钢机。2.通过电动机、主联轴节和联接轴直接传给轧辊的型式。两个轧辊由各自的电动机单独驱动。这种型式的主传动装置主要用于大型的可逆式轧钢机。本次设计是四辊中厚板轧机，所以采用的第二种主传动型式，电动机的运动和力矩是通过主联轴节和联接轴而直接传给轧
15、辊，两个轧辊由两台电机分别驱动。传动简图如下：1-工作机座；2-机架；3-四辊轧机支承辊；4-联接轴；5-中间轴；6-电动机；7-联接轴平衡装置；8-机架底板；9-地脚螺栓；10-四辊轧机工作辊；2.1四辊可逆轧机主传动示意图2.2压下机构作用：用于调整辊缝，也称辊缝调整装置。（1）电动压下装置：由压下电动机、减速机、压下螺丝、压下螺母组成。功能：在机架的上部，由两个电机驱动，电机一轴和二轴与蜗轮蜗杆减速机联接，蜗轮内孔为内花键，带动压下螺丝转动，机架上部装有螺母，螺母固定在机架内，当压下螺丝转动时，压下螺丝上下移动，从而达到机械压下的目的。润滑方式：稀油循环。（2）液压压下装置：由压下电动机、减速机和液压缸组成。液压AGC功能：液压AGC缸安装在机架窗口的上部，每片机架一个，在上支承辊轴承座的顶部与球面垫之间，两个AGC缸同时工作，用于辊缝调整和向支承辊
