2090高精度棒材矯直機(jī)設(shè)計(jì)

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1、目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 1 緒 論 1 1.1設(shè)計(jì)課題背景 1 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1 1.3矯直設(shè)備的發(fā)展概況 1 1.4分類及工作原理 3 1.4.1 壓力矯直機(jī) 3 1.4.2輥式矯直機(jī) 3 1.4.3 斜輥式矯直機(jī) 3 1.4.4拉伸矯直機(jī) 3 1.4.5拉伸彎曲矯直機(jī) 4 2 鋼材矯直理論 1 2.1“ 矯直”的定義 1 2.2反彎矯直的基本原理 1 3二輥滾光矯直機(jī)的工作原理 4 3.1二輥滾光矯直機(jī)的簡(jiǎn)介 4 3.2二輥滾光矯直機(jī)的工作原理 4 3.3設(shè)計(jì)二輥滾光矯直機(jī)所涉及到的主要參數(shù) 10 3.4國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家

2、 11 4二輥滾光矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算 12 4.1矯直力的計(jì)算 12 4.1.1求導(dǎo)程t 12 4.1.2求彈性極限彎矩Mmax 13 4.1.3求傾角： 13 4.1.4軸承承受力的總和 14 4.2 二輥滾光矯直機(jī)功率計(jì)算 14 4.2.1軸承的消耗功率 14 4.2.2滑動(dòng)摩擦的消耗功率 14 4.2.3滾動(dòng)摩擦的消耗功率 14 4.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 15 4.2.5消耗總功率 15 4.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率 12 4.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計(jì) 15 5二輥滾光矯直機(jī)輥系設(shè)計(jì) 18 5.1矯直輥的組成 18 5.2.矯直輥材料 18 5.3

3、矯直輥尺寸計(jì)算 19 5.4矯直速度計(jì)算 20 5.5矯直輥強(qiáng)度計(jì)算 21 5.6軸承的壽命校核 23 6二輥滾光矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇及液壓過(guò)載保護(hù) 25 6.1二輥滾光矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇 25 6.1.1矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的組成 25 6.1.2矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置類型 25 6.1.3萬(wàn)向連接軸 25 6.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 26 6.1.5主減速機(jī) 27 6.2二輥滾光矯直機(jī)的液壓過(guò)載保護(hù)裝置 28 7二輥滾光矯直機(jī)的安裝與維護(hù) 30 7.1二輥滾光矯直機(jī)的安裝 30 7.1.1基礎(chǔ) 30 7.1.2設(shè)置安裝基準(zhǔn) 30 7.1.3設(shè)置墊板 3

4、0 7.1.4矯直機(jī)的吊裝、找正、找平、找標(biāo)高 31 7.1.5二次灌漿 31 7.1.6試運(yùn)轉(zhuǎn) 31 7.2二輥滾光矯直機(jī)的維護(hù) 31 7.2.1二輥滾光矯直機(jī)的維護(hù)和修理制度 31 7.2.2二輥滾光矯直機(jī)的潤(rùn)滑 32 8總結(jié) 34 9致謝 35 10參考文獻(xiàn) 36 摘 要 隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)棒材的需求量越來(lái)越大、對(duì)其精度要求也越來(lái)越高，以前人們采用平行輥矯直機(jī)矯直管、棒等圓形斷面條材，圓材在矯直過(guò)程中容易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并且只能矯直圓材垂直于輥軸的縱向剖面上的彎曲。在這種情況下斜二輥矯直機(jī)的問(wèn)世解決了以前平行輥矯直機(jī)所解決不了的棒材、

5、管材的矯直問(wèn)題，在這種情況下，我們對(duì)二輥滾光矯直機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文重點(diǎn)對(duì)鋼材矯直工藝及工作原理，斜輥矯直機(jī)的工作原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)的計(jì)算進(jìn)行了分析，提出了本次設(shè)計(jì)二輥棒材矯直機(jī)的基本思路。矯直機(jī)的機(jī)架、機(jī)座、傳動(dòng)等部分設(shè)計(jì)不屬于本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，所以在這里只是作了簡(jiǎn)單的介紹，但是由于時(shí)間比較倉(cāng)促，本文對(duì)矯直機(jī)的液壓壓下裝置、矯直機(jī)的安裝與維護(hù)沒(méi)有做出詳盡的介紹，限于本人的水平，文中有誤漏之出，還請(qǐng)批評(píng)指正。 關(guān)鍵詞：棒材 矯直工藝 二輥棒材矯直機(jī) 矯直力能參數(shù) ABSTRA

6、CT With the advancement of technology, peoples growing demand for the bar, its accuracy is also getting higher and higher, before people parallel roller leveler straightening tubes, rods and other circular cross-section of the build, round-wood in hand Direct the process of rotation is easy to prod

7、uce, and only straightening roundwood roll axis perpendicular to the longitudinal section on the bend. In this case the ramp roll straightening machine resolved before the advent of parallel roll straightening machine can not be resolved by the bar, pipe straightening of the problem, in this case, w

8、e design roll on the roller-straightening machine. The steel straightening process and working principle, ramps roll straightening machine works, characteristics, such as the structure was introduced, while two of the roll bar straightening machine can be calculated parameters of an analysis of the

9、 proposed The design of the roll bar leveler of the basic ideas. Straightening machine rack, engine, transmission and other parts of the design are not the focus of this design, so here is a brief introduction, but because of the time hasty comparison, the paper leveler of the hydraulic pressure dev

10、ices, Straightening machine installation and maintenance have not made detailed introduction, I am limited to the level of error in the text of a leak, also invited criticism correction. Key words: bars；Straightening process；the two roll bar straightening machine；straightening of the power paramete

11、rs 1 緒 論 1.1設(shè)計(jì)課題背景 長(zhǎng)期以來(lái)，矯直機(jī)因彎曲由人工檢測(cè)，壓彎量人為設(shè)定不夠準(zhǔn)確，全過(guò)程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定等缺點(diǎn)，一直作為一種補(bǔ)充矯直設(shè)備來(lái)使用。所以矯直必須檢測(cè)工件的原始彎曲，測(cè)量彎曲量、確定最佳矯直點(diǎn)、設(shè)定壓彎量。由于缺少可靠的檢測(cè)手段和認(rèn)識(shí)上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來(lái)完成。因此以前的矯直機(jī)有以下缺點(diǎn)：彎曲人工檢測(cè)、壓彎量人工設(shè)定不夠準(zhǔn)確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定，降低了生產(chǎn)效率。而且現(xiàn)在人們對(duì)棒材的需求量越來(lái)越大、對(duì)其精度要求也越來(lái)越高，在情況下斜二輥矯直機(jī)的問(wèn)世解決了以前平

12、行輥矯直機(jī)所解決不了的棒材、管材的矯直精度問(wèn)題，在這種情況下，我們對(duì)二輥滾光矯直機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 主要參數(shù)： 矯直棒材規(guī)格：Ф20—Ф90；矯直棒材材料：合結(jié)鋼、不銹鋼（бs1200N/mm2）；.棒材原始曲率：≦0.4%（mm/m）；矯直后直度：0.05%（mm/m）；棒材原始表面：Ra3.2；棒材矯直后表面：Ra0.8；最大矯直速度：3~30m/min；最大矯直力：300KN；采用液壓過(guò)載保護(hù)；采用循環(huán)潤(rùn)滑與循環(huán)冷卻；自動(dòng)上下料。 1.3矯直設(shè)備的發(fā)展概況 矯直技術(shù)產(chǎn)生的確切時(shí)間尚未找到準(zhǔn)確的文字記載。但從文物發(fā)掘中看到我國(guó)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期寶劍的平直度可

13、以使人想象到當(dāng)時(shí)手工矯直和平整技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平。在我國(guó)古代人的生活與生產(chǎn)中使用的物品和工具，小自針錐、大到鐵杵都要求用矯直技術(shù)來(lái)完成成品的制造。手工矯直與平整工藝所用的設(shè)備與工具是極簡(jiǎn)單的，如平錘、鉆臺(tái)等。對(duì)大型工件手工矯直常借助高溫加熱進(jìn)行。 古代人在矯直及整形的實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的反彈特性，確立了“矯枉必須過(guò)正”的哲理，用之于矯直技術(shù)頗有一語(yǔ)道破之功，用之于改造社會(huì)也有指導(dǎo)意義。 由于中國(guó)社會(huì)的特殊條件，好多技術(shù)停留在手工狀態(tài)，18世紀(jì)末葉到19世紀(jì)初葉，歐洲進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)革命，逐步實(shí)現(xiàn)了用蒸汽動(dòng)力代替人力，機(jī)械化生產(chǎn)代替了手工作坊。19世紀(jì)30年代冶鐵技術(shù)發(fā)展起來(lái)，當(dāng)時(shí)英國(guó)的生鐵產(chǎn)量

14、已由7萬(wàn)t增長(zhǎng)到19萬(wàn)t／a，增加了2．7倍。19世紀(jì)50年代開(kāi)辟了煉鋼技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元。隨著平爐煉鋼技術(shù)的發(fā)明，鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速。到19世紀(jì)末時(shí)，鋼產(chǎn)量增加50多倍。鋼材產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的比重也顯著增加。這時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了鍛造機(jī)械、軋鋼機(jī)械和矯直機(jī)械。 進(jìn)入20世紀(jì)，以電力驅(qū)動(dòng)代替蒸汽動(dòng)力為標(biāo)志，推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。英國(guó)在1905年制造的輥式板材矯直機(jī)大概是我國(guó)見(jiàn)到的最早的l臺(tái)矯直機(jī)。20世紀(jì)初已經(jīng)有矯直圓材的二輥式矯直機(jī)。到1914年英國(guó)發(fā)明了212型五輥式矯直機(jī)(阿布拉姆遜式一Abramsen)，解決了鋼管矯直問(wèn)題，同時(shí)提高了棒材矯直速度。20世紀(jì)20年代日本已能制造多斜輥矯直機(jī)。20世紀(jì)30

15、年代中期發(fā)明了222型六輥式矯直機(jī)，顯著提高了管材矯直質(zhì)量. 20世紀(jì)60年代中期，為了解決大直徑管材的矯直問(wèn)題，美國(guó)薩頓(Sutton)公司研制成功313型七輥式矯直機(jī)(KTC型矯直機(jī))。20世紀(jì)30～40年代國(guó)外技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的型材矯直機(jī)及板材矯直機(jī)也得到迅速發(fā)展，而且相繼進(jìn)入到中國(guó)的鋼鐵工業(yè)及金屬制品業(yè)。 新中國(guó)成立前在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工廠里可以見(jiàn)到德、英、日等國(guó)家制造的矯直機(jī)。與此同時(shí)還出現(xiàn)了拉伸矯直機(jī)，20世紀(jì)50年代蘇聯(lián)的矯直機(jī)大量進(jìn)入到中國(guó)。同時(shí)，世界上隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)進(jìn)步速度加快，矯直機(jī)的品種、規(guī)格、結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)都得到不斷的發(fā)展與完

16、善。 20世紀(jì)70年代我國(guó)改革開(kāi)放以后接觸到大量的國(guó)外設(shè)計(jì)研制成果。有小到聲Φ1．6mm金屬絲矯直機(jī)和大到Φ600mm管材矯直機(jī)。有速度達(dá)到300m／rain的高速矯直機(jī)和精度達(dá)到0．038mm／m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。如英國(guó)的布朗克斯(BRONX)矯直機(jī)；德國(guó)的凱瑟林(Kieserling)矯直機(jī)、德馬克(Demag)連續(xù)拉彎矯直機(jī)及高精度壓力矯直機(jī)；日本的薄板矯直機(jī)等。值得自豪的是我國(guó)科技界一直在努力提高自己的科研設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。從20世紀(jì)50年代起就有劉天明提出的雙曲線輥形設(shè)計(jì)的精確計(jì)算法及文獻(xiàn)提出的矯直曲率方程式。60～80年代在輥形理論方面有許多學(xué)者進(jìn)行了深

17、入的研究并取得了十分可喜的成果，還召開(kāi)了全國(guó)性的輥形理論討論會(huì)；產(chǎn)生了等曲率反彎輥形計(jì)算法。與此同時(shí)，以西安重型機(jī)械研究所為代表的科研單位和以太原重型機(jī)器廠為代表的設(shè)計(jì)制造部門完成了大量的矯直機(jī)設(shè)計(jì)研制工作。不僅為我國(guó)生產(chǎn)提供了設(shè)備保證，還培養(yǎng)了一大批設(shè)計(jì)研究人員。 進(jìn)入90年代我國(guó)在趕超世界先進(jìn)水平方向又邁出了一大步，一些新研制的矯直機(jī)獲得了國(guó)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(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。近年來(lái)我國(guó)在反彎輥形七斜輥矯直機(jī)，多斜輥薄壁管材直機(jī)、3斜輥薄銅管矯直機(jī)、雙向反彎輥形2輥矯直機(jī)、復(fù)合轉(zhuǎn)式矯直機(jī)，平行輥異輥距矯直機(jī)及矯直液壓自動(dòng)切料機(jī)等研制方面相繼取得

18、成功。在矯直高強(qiáng)度合金鋼方面也已獲得很好的矯直質(zhì)量。其矯后的殘留撓度為0．2～0．5mm／m。此外，從20世紀(jì)60年代以后拉伸與拉彎矯直設(shè)備得到很大發(fā)展，對(duì)帶材生產(chǎn)起 到重要作用。 1.4分類及工作原理 金屬棒材在軋制、加熱、運(yùn)輸?shù)雀鞣N加工過(guò)程中常常產(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力；目前冶金市場(chǎng)上對(duì)金屬棒材的成品精度要求也越來(lái)越高，因此軋制矯直設(shè)備在工廠中應(yīng)用越來(lái)越普遍，對(duì)矯直設(shè)備的自動(dòng)控制要求也越來(lái)越高。 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的不同，矯直機(jī)可以分為壓力矯直機(jī)、輥式矯直機(jī)、斜輥矯直機(jī)、拉伸矯直機(jī)和拉彎矯直機(jī)等幾種基本類型。 1.4.1 壓力矯直機(jī) 壓力矯直機(jī)

19、是以曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)壓頭使軋件產(chǎn)生一次反向彎曲，將軋件矯直的。“矯枉必須過(guò)正”就是壓力矯直機(jī)的基本矯直原理。這種矯直機(jī)人工操作繁重、生產(chǎn)效率低，但調(diào)整靈活，對(duì)于各種局部彎曲狀態(tài)，都具有矯直的可能性，一般只有用來(lái)矯直大型鋼梁、鋼軌和大直徑（大于Φ200～Φ300mm）鋼管，或用作輥式矯直機(jī)的補(bǔ)充矯直。壓力矯直機(jī)有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)。 1.4.2輥式矯直機(jī) 輥式矯直機(jī)具有兩排交錯(cuò)布置的工作輥，彎曲的軋件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作輥之間，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)彎曲得以矯直。軋件能以較高的速度在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行連續(xù)矯直，生產(chǎn)效率高，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和流水生產(chǎn)，輥式矯直機(jī)在型鋼車間和板帶材車間得到廣泛的應(yīng)用。輥式矯直機(jī)的

20、一類型很多。其中按上排工作輥的調(diào)整方式分，基本上可以歸納為三類：?jiǎn)为?dú)調(diào)整、平行調(diào)整和傾斜調(diào)整。 1.4.3 斜輥式矯直機(jī) 斜輥式矯直機(jī)用于矯直管材和圓棒材。這種矯直機(jī)的工作輥具有類似雙曲線的空間曲線的形狀，兩排工作輥軸線相互交叉，管棒材在矯直時(shí)邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)，也是利用多次反復(fù)彎曲軋件，最終消除各方面的彎曲和端面的橢圓度。這類矯直機(jī)的設(shè)備重量輕，易于調(diào)整和維修，矯直管棒材效果好。其中可以按工作輥數(shù)量分類，而本文介紹的二輥矯直機(jī)就是其中的一種。 1.4.4拉伸矯直機(jī) 主要用于矯直厚度小于0.6mm的薄鋼板和有色金屬板材、管材、異型材。對(duì)于具有中間瓢曲或邊緣浪形的板帶材，雖有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的支承輥分

21、段可調(diào)的輥式矯直機(jī)加以矯直，但矯直效果不理想，這是需采用拉伸矯直方法。拉伸矯直的主要特點(diǎn)是對(duì)軋件施加超過(guò)材料屈服極限的張力，使之產(chǎn)生彈塑性延伸變形，從而將軋件矯直。 1.4.5拉伸彎曲矯直機(jī) 為了提高帶材矯直質(zhì)量，近年來(lái)，拉伸彎曲矯直機(jī)組得到較大的發(fā)展。拉伸彎曲矯直的基本原理是在張力作用下的帶材，經(jīng)過(guò)彎曲輥劇烈彎曲時(shí)，產(chǎn)生彈塑性延伸，從而三維形狀缺陷得以消除。這種矯直機(jī)組一般用在連續(xù)作業(yè)線上，可以矯直各種金屬帶材（包括高強(qiáng)度極薄帶材），也可以用于酸洗機(jī)組進(jìn)行機(jī)械破磷，從而提高酸洗速度。 此外，在有色金屬型材車間尚有扭轉(zhuǎn)式矯直機(jī)，用于矯直型材的扭曲變形。 2 鋼材矯直

22、理論 2.1“ 矯直”的定義 金屬條材（具體指型材、棒材、管材、線材、板材、帶材等長(zhǎng)條狀的金屬型材）在軋制、加熱、運(yùn)輸、鍛造、擠壓、拉拔、冷卻等各種加工過(guò)程中因外力作用常常產(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形；內(nèi)部殘余應(yīng)力使金屬條材發(fā)生彎曲或扭曲變形；為了獲得平直的成品金屬條材就必須使其縱向纖維或縱向截面由曲變直，橫向纖維或橫向截面也由曲變直。實(shí)現(xiàn)這一要求的工藝過(guò)程就稱為“矯直”。 2.2反彎矯直的基本原理 在壓力矯直機(jī)、輥式矯直機(jī)、斜輥式矯直機(jī)和拉伸矯直機(jī)中，軋件都是經(jīng)過(guò)反向彎曲后矯直的，而軋件的彎曲狀態(tài)可以用曲率表示，在軋件的彈塑性彎曲變形過(guò)程則可以用曲率的變化來(lái)說(shuō)明。 軋

23、件在矯直過(guò)程中的曲率變化： 原始曲率 軋件在矯直前的曲率稱為原始曲率，以表示。（圖2.1a）。r0是軋件的原始曲率半徑。彎曲的方向用正負(fù)號(hào)表示，如+表示彎曲凸度向上的曲率，-則表示彎曲凸度向下的曲率，而軋件的平直段用=0表示。 反彎曲率 軋件在外力矩M作用下強(qiáng)制反彎的曲率稱為反彎曲率，以表示。在壓力矯直機(jī)和輥式矯直機(jī)上，反彎曲率是通過(guò)矯直機(jī)的壓頭或輥?zhàn)拥膲合聛?lái)獲得的。反彎曲率大小的選擇是決定軋件能否被矯直的關(guān)鍵。 圖2.1 彈塑性彎曲時(shí)的曲率變化 a-彎曲階段；b-彈復(fù)階段 總變形曲率 它是軋件彎曲變形的變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數(shù)和，以表示，即： =+ 使

24、用上式時(shí)，應(yīng)將曲率的正負(fù)號(hào)代入。原始曲率與反彎曲率方向相同時(shí)符號(hào)相反；方向相反時(shí)符號(hào)相同。 彈復(fù)曲率 它是當(dāng)外力矩去除后，軋件在變形內(nèi)力形成的彈復(fù)力矩My作用下彈性恢復(fù)的曲率變化量，以表示。 殘余曲率 它是軋件經(jīng)過(guò)彈復(fù)后所具有的曲率（圖1-1b），以表示。如軋件被矯直，則=0，如軋件未被矯直，在輥式矯直機(jī)上，前一輥的殘余曲率將是下一輥的原始曲率，即，式中i指輥數(shù)。 殘余曲率是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差：=- ，顯然欲使軋件矯直，則必須使殘余曲率=0，由上式得：=，此式是一次反彎矯直時(shí)（壓力矯直機(jī)）選擇反彎曲率的基本原則。 3二輥滾光矯直機(jī)的工作原理 3.1

25、二輥滾光矯直機(jī)的簡(jiǎn)介 而本文介紹的二輥滾光矯直機(jī)是斜輥式矯直機(jī)的一種；可以矯直Ф1．5-200mm的棒材和厚壁管材。 二輥滾光矯直機(jī)由于矯直精度高、造價(jià)低，可矯直輕中型棒材、管材，在治金工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用。二輥滾光矯直機(jī)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在： 使工件得到全長(zhǎng)矯直，解決了工件頭尾兩端在一般矯直機(jī)上不能矯直的難題； 使矯直質(zhì)量得到明顯提高，把矯直后的殘留擾度減少到0.1～0.5mm/m; 對(duì)圓材的外徑有較強(qiáng)的圓整作用，顯著的減少了圓材的橢圓度； 可以有效的消除矯直后的圓材縮徑現(xiàn)象，能保證工件的尺寸精度； 在矯直的同時(shí)能提高工件的表面粗糙度。 當(dāng)然二輥滾光矯直機(jī)也有很多不足的

26、地方需要我們?nèi)ジ倪M(jìn)，從而達(dá)到我們需求的高效化、高質(zhì)量、高產(chǎn)量。這些不足的地方主要表現(xiàn)在： 矯直速度較低，一般為7～50m/min。按新的大斜角輥形設(shè)計(jì)所取得的成功，可以將矯直速度提高一倍左右，使這一缺點(diǎn)得到很大的補(bǔ)救； 導(dǎo)板的消耗量較大，不過(guò)在光亮工件的矯直中使用尼龍導(dǎo)板，以及在大直徑工件的矯直中使用輥式導(dǎo)板，也使這一缺點(diǎn)有所改善； 對(duì)于矯直精度這一點(diǎn)我們可以利用二輥的弧度、剛度以及兩輥之間的傾角來(lái)控制棒材軋件，從而達(dá)到我們要求的精度。 我國(guó)的鋼鐵工業(yè)現(xiàn)有二十余條棒材生產(chǎn)線，在建的仍有十余條生產(chǎn)線，隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化改造的實(shí)施，棒材生產(chǎn)向著高效化、高質(zhì)量的方向發(fā)展，對(duì)常規(guī)產(chǎn)品圓

27、度在Φ1.5～Φ200mm的情況，各生產(chǎn)單位均采用了線上的斜輥矯直設(shè)備，為了滿足日益提高的棒材質(zhì)量要求，斜輥矯直設(shè)備得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 3.2二輥滾光矯直機(jī)的工作原理 2斜輥矯直機(jī)可簡(jiǎn)稱為2輥矯直機(jī)。其工作原理在斜輥矯直理論中獨(dú)具特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)3.1所示。 圖3.1二輥棒材矯直機(jī)示意圖 它對(duì)工件的矯直作用不是依靠各輥之間的交錯(cuò)壓彎使工件產(chǎn)生塑性彎曲變形，而是依靠一對(duì)輥縫內(nèi)部彎曲曲率的變化而達(dá)到。為了說(shuō)明工件在輥縫內(nèi)矯直的道理，首先要對(duì)旋轉(zhuǎn)壓彎有一理解。工件被旋轉(zhuǎn)壓彎也可以相對(duì)地把工件看成為一個(gè)螺旋形扁鋼，用壓輥壓在扁鋼的邊緣上以扁鋼為軌道向前行走，扁鋼在壓輥處被壓彎并在輥?zhàn)幼哌^(guò)

28、后彈復(fù)變直。這樣輥?zhàn)訉?duì)螺旋形扁鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就同平行輥對(duì)長(zhǎng)條形扁鋼的相對(duì)運(yùn)動(dòng)一樣，只不過(guò)后者的矯直運(yùn)動(dòng)為平行矯直運(yùn)動(dòng)，前者為旋轉(zhuǎn)矯直運(yùn)動(dòng)，它們的機(jī)理是一致的。但是旋轉(zhuǎn)矯直的工件并不是螺旋形扁鋼而是圓形棒材。如圖3.2。所示的棒材在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)中受輥3壓彎，并在壓彎處的截面33上產(chǎn)生塑性壓縮(上面的影線部分)與拉伸(下面影線部分)變形。當(dāng)此截面旋轉(zhuǎn)前進(jìn)到77位置處被輥7從反向壓彎，而且其壓彎量正好可使在33位置已被壓彎的棒材得到矯直。其矯直過(guò)程的縱向變形如圖2—2b，斷面變形如圖2—2d所示。不過(guò)圓材彎曲一般是全方位的彎曲，把33位置的彎曲理解為cg方位的彎曲，同樣在ae、bf及dh各方位的彎曲也都應(yīng)

29、得到矯直。于是，應(yīng)該在1～5的各位置上都設(shè)置壓彎輥，不管上述各方位的原始曲率如何，都經(jīng)受較大的壓彎，然后同時(shí)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)到5～9的各位置，并被同樣設(shè)置的各反方向壓彎輥壓彎后彈復(fù)變直，達(dá)到全長(zhǎng)度及全方位的矯直目的。結(jié)合上面提到的螺旋形扁鋼可以把a(bǔ)c、bf、cg及dh4個(gè)方位用4條扁鋼來(lái)代替，并設(shè)其厚度為δ時(shí)，則4條扁鋼經(jīng)過(guò)大小兩次正反壓彎后各自得到矯直也等于整個(gè)圓材得到矯直。可見(jiàn)當(dāng)圓材只在一處受到大壓彎時(shí)，其彎矩如圖2-2c的虛線M-x所示；在其反向受到小壓彎時(shí)其彎矩如圖中虛線M-x所示，其結(jié)果只能矯直一個(gè)扁鋼或cg一個(gè)方位。而要矯直圓材則必須在圓材旋轉(zhuǎn)的半周中或在其半個(gè)導(dǎo)程(t／2)上造成等彎矩的

30、大壓彎狀態(tài)來(lái)代替想像的各壓彎輥，然后又在其下半周內(nèi)造成等彎矩的小壓彎(與彈復(fù)量相等)才可能實(shí)現(xiàn)其變形為圖2-2 中(d2)與(d3)之和。同時(shí)還須明確圖2—1中的前半周(左側(cè)的t／2長(zhǎng)度)是在單一方向原始曲率條件下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的。但是全方位原始彎曲卻是C。的彎曲，因此在兩個(gè)半周的旋轉(zhuǎn)之前還需要有半周的旋轉(zhuǎn)彎曲，以消除C。使之變成+ C?；蛞籆。，即單一方向的原始彎曲。這樣我們可以概括地說(shuō)，二輥矯直的必要條件是工件在輥縫中先要經(jīng)過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)程的等曲率大變形壓彎，然后要經(jīng)過(guò)至少半個(gè)導(dǎo)程等曲率小變形(與矯直曲率相適應(yīng)變形)的反向壓彎。前者可使工件各處的殘留彎曲達(dá)到一致程度，后者可使工件全長(zhǎng)得到矯直。也可

31、以簡(jiǎn)單地說(shuō)之為“先統(tǒng)一，后矯直”，這句話同大變形小殘差的平行輥矯直法的含義是一致的。 圖3.2 集中力彎曲與等彎矩彎曲的旋轉(zhuǎn)矯直變形圖 2輥矯直的原理雖然簡(jiǎn)單，但其實(shí)現(xiàn)方法仍然包含一些較為復(fù)雜的措施。如材質(zhì)不勻會(huì)使殘留彎曲難以統(tǒng)一，也會(huì)使殘留彎曲難以被一次矯直；工件尺寸公差較大時(shí)常需施以過(guò)大的壓彎量；工件的剛性偏大時(shí)常需增加壓彎次數(shù)；考慮到輥?zhàn)幽p、新輥縫的彎曲曲率必須適當(dāng)增大等。因此輥縫多采用對(duì)稱形式，人口側(cè)輥縫起到咬入及預(yù)矯作用；出口側(cè)輥縫起到矯直作用；輥腰處的等曲率區(qū)為中區(qū)，起到統(tǒng)一殘留彎曲的作用。參看圖2-2中區(qū)(2Sd)的理論長(zhǎng)度為t，考慮到向兩側(cè)的曲率過(guò)渡及輥縫的壓緊程度

32、不足等因素，取2Sd =2t。出口區(qū)為了防止一次矯直質(zhì)量不高的可能性，在初矯區(qū)(Sd)之后再增加精矯區(qū)(SB)，它們的理論值為Sd=t／2及SB =t／2?？紤]到曲率之間的半周過(guò)渡而取Sd=t，再考慮走出塑性區(qū)時(shí)，由于輥縫的彈跳或積累的殘留彎曲偏大而達(dá)不到質(zhì)量要求的可能性，故加大SB=(1—2)t，并使其問(wèn)曲率值逐漸減小，以保證矯直質(zhì)量的穩(wěn)定性。2輥矯直還可能遇到矯直管材的情況，一般是矯直厚壁管，此時(shí)的輥縫的彎曲程度可以明顯減小, 塑性變形深度與壁厚可以相等。所以輥腰區(qū)的曲率不需太大，從而矯直區(qū)的曲率變化范圍也要明顯減小，故除輥腰區(qū)仍需要等曲率壓彎之外其他區(qū)域便可以按線性遞減原則來(lái)安排輥縫的曲

33、率變化。下面用圖3.2來(lái)介紹2輥矯直的基本工作方式，圖3.2a為工作狀態(tài)的兩個(gè)視圖，圓材在輥縫之問(wèn)被同向旋轉(zhuǎn)的凸凹2輥壓彎并作反向旋轉(zhuǎn)。由于兩個(gè)輥?zhàn)虞S線對(duì)圓材軸線成對(duì)稱傾斜關(guān)系，圓材將一邊旋轉(zhuǎn)一邊前進(jìn)。當(dāng)矯直棒材時(shí)，如圖2—3b所示，輥縫內(nèi)形成三種彎曲區(qū)Sd及Sd為等曲率區(qū)，SB為變曲率塑性變形區(qū)。圖2—3b中3個(gè)曲率比Cw1，、Cw2，及Cw3與3個(gè)曲率區(qū)相對(duì)應(yīng)，圖中t為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)程值,Cw3按線性遞減原則分配在出人口區(qū)。圖3.3c為矯直管材時(shí)輥縫的彎曲形狀，此時(shí)只有Sd及SB區(qū)，其長(zhǎng)度為Sd=t，SB=(2～3) 圖3.3 2輥矯直過(guò)程及兩種壓彎方式 為了說(shuō)明上述輥縫具有可靠的矯直能

34、力，下面結(jié)合一典型的輥縫模型，示于圖3.4，并利用有關(guān)的曲率方程式來(lái)解析全部的矯直過(guò)程。設(shè)圖Cw1=4，Cw2=1．65，Cw3=1．4。則矯直過(guò)程的解析結(jié)果列于表3.1。輥縫的總長(zhǎng)度為8t，它等于輥?zhàn)拥墓ぷ鏖L(zhǎng)度Lg。從矯直過(guò)程看預(yù)矯區(qū)也很有用，首先使工件的全長(zhǎng)彎曲方向得到統(tǒng)一，而且減小了殘留曲率比的差值；由開(kāi)始時(shí)假設(shè)的C。=到左2段減小到C。=0．28。輥腰段的作用在于統(tǒng)一殘留彎曲。雖然第3次(右2段)的統(tǒng)一沒(méi)有用處，但也為難矯工件留有余地。進(jìn)入矯直區(qū)后只轉(zhuǎn)半周便可達(dá)到合格要求，說(shuō)明以后的輥縫可以取消，但為了提高質(zhì)量可以矯到右4段。右5段以后確實(shí)沒(méi)有用了。而且從全過(guò)程看各奇數(shù)段的半周轉(zhuǎn)過(guò)之后

35、殘留彎曲都有增大。因此，可以從第5段或第7段取消輥縫。這兩段輥縫作成開(kāi)擴(kuò)的八字形與輥端圓角結(jié)合起來(lái)將有助于工件頭部的咬入和出口工件的穩(wěn)定。但是，也要看到不管是奇數(shù)段和偶數(shù)段每多轉(zhuǎn)一周之后的相對(duì)質(zhì)量都在提高。因此在高精度的矯直機(jī)上輥縫仍然要保持到第6段，甚至要增加到第8段。 圖3.4 2輥矯直輥曲率比的分配模型 表3.1 圖3.3二輥輥縫矯直過(guò)程的解析結(jié)果 續(xù)表3.1 從上表的實(shí)際解析中可以較為深入地理解2輥矯直的內(nèi)在機(jī)理，但是涉及的內(nèi)容比較單純。不能滿足各種具體條件的要求。首先是Cw1的取值范圍可以按小變形原則開(kāi)始取值，即從1．7開(kāi)始加大到3以上。為了便于達(dá)

36、到統(tǒng)一殘留曲率的目的，力求使總曲率比達(dá)到5左右。同時(shí)還考慮到增加輥?zhàn)訅勖男枰言龃蟮?，經(jīng)過(guò)磨損之后仍能達(dá)到5的水平。因此設(shè)計(jì)輥縫的曲率比在 (2輥矯直時(shí)值不允許太大)時(shí)采用的Cw1=3～5。接下去及值皆可按小變形原則從有關(guān)曲線上查知。再下去～等值的影響已經(jīng)很小，不必精確計(jì)算，只按遞減原則予以確定即可，如用一過(guò)渡切線把輥形曲線與輥端圓角連接起來(lái)。 利用兩輥矯直機(jī)在減小斜角時(shí)(a=5～10)對(duì)工件表面的壓光作用，研制出專用的矯直拋光機(jī)。其工作原理也是相同的。 3.3設(shè)計(jì)二輥滾光矯直機(jī)所涉及到的主要參數(shù) 其基本參數(shù)包括矯直力、矯直力矩、輥距t、輥徑D、輥數(shù)n、輥身長(zhǎng)度L和矯直速度v0矯

37、直機(jī)基本參數(shù)的正確選擇對(duì)軋件的矯直質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和功率消耗等都有重要的影響。 在這里我們對(duì)各個(gè)參數(shù)的主要公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，在第3章、第4章都有詳盡的介紹。 矯直力： 矯直力矩： 輥距： 輥徑： 輥身長(zhǎng)度L： ，， 矯直速度： ， 軸承壽命較核： ， ， ， 矯直輥強(qiáng)度較核：

38、 3.4國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家 二輥滾光棒材矯直機(jī)由于矯直精度高、造價(jià)低、易于維修、換輥時(shí)占用吊車時(shí)間少、導(dǎo)板調(diào)節(jié)比較方便，可矯直輕中型棒材、管材，在治金工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在在我國(guó)國(guó)內(nèi)中信重型機(jī)械公司洛陽(yáng)礦山廠、無(wú)錫西漳液壓機(jī)械廠等很多廠家。而國(guó)外如英國(guó)的布朗克斯公司、維柯公司及羅伯運(yùn)（R0一BETSON)公司；法國(guó)的DMS公司及艾梯巴爾(ETlBAR)公司：德國(guó)的索林堅(jiān)(SOLINGEN)公司和斯蘭特(SIANT)公司；美國(guó)的薩頓(SUTTON)公司；日本的川副機(jī)械公司；前蘇聯(lián)的基洛夫機(jī)床廣等?？梢陨a(chǎn)這種斜二輥滾光輥矯直機(jī)。

39、 4二輥滾光矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算 4.1矯直力的計(jì)算 矯直力的計(jì)算由于二輥矯直機(jī)輥形有單向彎曲與雙向彎曲之分,其矯直力也不同, 而矯直力大小與輥縫的壓彎程度密切相關(guān),由于本機(jī)型的輥形設(shè)計(jì)采用單向反彎曲輥形,因此按單向反彎曲輥形來(lái)計(jì)算矯直力。 輥形各段長(zhǎng)度：輥腰段Sd=t,輥腹段Sd=t,輥胸段Sb=t。 由于等彎曲率區(qū)內(nèi)的彎矩不變, 它必然由一個(gè)外力偶構(gòu)成工件內(nèi)部的等彎矩區(qū)。首先從圖3-1 上力F3來(lái)看,在Sb段內(nèi)它形成的彎矩是線性遞增的。雖然這個(gè)彎矩一開(kāi)始是彈性彎矩,但很快增大為彈塑性彎矩( 彈性段長(zhǎng)度可略去不計(jì)),新的力偶矩應(yīng)由F2來(lái)形成,而且只在轉(zhuǎn)半周

40、之后就需形成F2Sd /2的力偶矩,以便在下半周內(nèi)完成M2的等彎矩彎曲。進(jìn)入到輥腰Sd段時(shí),由于增大彎矩須達(dá)到M1值,故需在M2之外再增加一個(gè)力偶矩F2Sd /2 值。這種人為的受力模型是與輥形曲線的曲率變化過(guò)程基本一致的,是會(huì)接近實(shí)際受力狀態(tài)的,于是可以計(jì)算圖中的各矯直力： 圖4.1 二輥矯直機(jī)雙向反彎輥受力簡(jiǎn)圖 4.1.1求導(dǎo)程t 粗棒螺旋導(dǎo)程： 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： 4.1.2求彈性極限彎矩Mmax 雙向輥形的矯直力： 矯直力總和為： 4.1.3求傾角： 矯直輥軸承承受的力為輥面法向力之和,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,假設(shè)凹凸輥受力點(diǎn)基本相同,

41、如圖4.2所示,接觸角與傾斜角基本等,,則: 圖4.2 矯直輥和軋件相對(duì)位置簡(jiǎn)圖 其中,為凸輥輥腰直徑,由與工件接觸最多、壓力最大的輥徑確定，選取傾斜角=20代入得： 4.1.4軸承承受力的總和 根據(jù)矯直力的大小及工作輥的強(qiáng)度，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用軸承的型號(hào)為：調(diào)心球滾子軸承22212C/W33 4.2 二輥滾光矯直機(jī)功率計(jì)算 4.2.1軸承的消耗功率 設(shè)矯直輥的輥徑直徑為，軸承摩擦系數(shù)為，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為,則軸承摩擦消耗功率為： ，其中=230mm 4.2.2滑動(dòng)摩擦的消耗功率 凸凹輥輥腰直徑分別為和，工件與輥面之間摩擦系數(shù)為，則滑動(dòng)摩擦消耗功率為：

42、， 其中=0.05～0.1之間，這里取=0.09 所以=6.0227KW 4.2.3滾動(dòng)摩擦的消耗功率 工件與輥面之間滾動(dòng)摩擦系數(shù)為 ,輥?zhàn)有苯菫?工件直徑為,則兩者之間的滾動(dòng)摩擦消耗功率為: 4.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 工件的純塑性彎曲曲率比的最大值為，而最小值為0，故其平均值為，其相應(yīng)的，輥?zhàn)庸ぷ鏖L(zhǎng)度=560mm,于是可知工件旋轉(zhuǎn)彎曲能耗比為=10.5,所以塑性彎曲變形所消耗的功率為: 或 其中，所以=9.93KW 4.2.5消耗總功率 所消耗的總功率為： =0.0826+6.0227+3.097+9.93=19.87KW 4.3矯直機(jī)驅(qū)動(dòng)功率

43、 矯直機(jī)驅(qū)動(dòng)總功率為：N總= 其中：η為傳遞效率，η=0.95～0.97之間，這里取η=0.96 N總==20.7KW 故選擇電機(jī)的功率為22KW 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用電機(jī)的型號(hào)為： 查得該型號(hào)的電機(jī)基本參數(shù)：代表電機(jī)的系列代號(hào)； 181為機(jī)座中心高； 2為電機(jī)級(jí)數(shù) 額定轉(zhuǎn)速： 4.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計(jì) 矯直機(jī)的機(jī)架、機(jī)座、傳動(dòng)等部分設(shè)計(jì)不屬于本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，所以在這里只是作了簡(jiǎn)單的介紹。 矯直機(jī)架是工作機(jī)座中尺寸和重量都是最大的部件，

44、也是最重要的部件，是用來(lái)安裝矯直輥、軸承座、矯直輥調(diào)整機(jī)構(gòu)和導(dǎo)板裝置等工作機(jī)座中全部部件的，機(jī)架要承受矯直壓力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在這里要較核機(jī)架的強(qiáng)度和剛度，就必須對(duì)其矯直材料進(jìn)行選擇，然后對(duì)矯直機(jī)機(jī)架的危險(xiǎn)斷面進(jìn)行受力分析，計(jì)算其斷面的慣性矩，再根據(jù)尺寸計(jì)算機(jī)架所受的應(yīng)力與材料的許用應(yīng)力進(jìn)行比較，較核機(jī)架的強(qiáng)度。 矯直時(shí)在矯直壓力作用下軋件產(chǎn)生塑性變形。同時(shí)，在矯直反力的作用下，工作機(jī)座中的矯直輥、軸承、軸承座、墊板、壓下螺絲和螺母、機(jī)架等一系列受力零件，也產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，總變形量可達(dá)幾毫米。對(duì)于成品矯直機(jī)，機(jī)座的彈形變形對(duì)工件尺寸精度有很大影響。 軋件進(jìn)入矯直輥前，矯直輥的

45、原始輥縫高為，如果矯直輥的原始輥型為圓柱形，則輥縫是均勻的。當(dāng)矯直時(shí)，在矯直力為Ｐ作用下，機(jī)座產(chǎn)生彈性變形，使實(shí)際輥縫呈不均勻地增大，矯直后的軋件斷面呈中部較厚的形，工件的厚度h在于原始輥縫，高機(jī)座在矯直輥輥身中部處產(chǎn)生的彈性變形為f則 　　　　　　　　　h=+f 式中　　 h ―矯直后的軋件厚度； ―矯直輥原始輥縫； 　　　　 f ―機(jī)座彈性變形（機(jī)座在軋輥輥身中部處的彈性變形量）。 由上式可見(jiàn)，機(jī)座彈性變形f對(duì)矯直后的軋件厚度影響很大，要想得到厚度為h軋件，矯直輥的原始輥縫應(yīng)調(diào)整到比軋件厚度h小一個(gè)機(jī)座彈性變形量f的數(shù)值． 機(jī)座的彈形變形可分為兩個(gè)部分．一部分是除矯直輥彎曲變

46、形以外的其他各受力零件的彈性變形，包括由軸承、軸承座、墊板、壓下螺絲和螺母等零件產(chǎn)生的壓縮變形，矯直輥的彈形壓扃，機(jī)座閏柱的拉伸變形和機(jī)架橫梁的彎曲變形等造成的。這些變形使矯直輥輥縫均勻地增大。另一部分是矯直輥的彎曲變形，使軋輥軸線撓曲，除了加在原始輥縫外，還使輥縫在寬度方向產(chǎn)生不均勻變化，這使用權(quán)軋件沿寬度方向產(chǎn)生橫向厚度偏差。 由于機(jī)座的彈性變形f是由矯直力產(chǎn)生的，如果在矯直過(guò)程中矯直力有波動(dòng)，則在一定原始輥縫下，機(jī)座的彈性變形也有相應(yīng)的波動(dòng)，這就使軋件沿長(zhǎng)度方向的厚度產(chǎn)生變化，產(chǎn)生了縱向厚度偏差。對(duì)于縱向進(jìn)取度偏差，在現(xiàn)代二輥滾光矯直機(jī)上，設(shè)置了厚度控制裝置，使矯直機(jī)能在矯直過(guò)和中迅速

47、調(diào)整，控制軋件的縱向厚度偏差。至于軋件沿寬度方向產(chǎn)生的橫向厚度偏差，一般是通過(guò)合理的輥型設(shè)計(jì)、輥型調(diào)整等措施來(lái)控制的。 由上可知，機(jī)座的彈形變形直接影響矯直后的軋件厚度以及軋件的縱向和橫向的厚度偏差，因而也影響到矯直機(jī)的調(diào)整、矯直工藝規(guī)程的制定和輥型設(shè)計(jì)等。 5二輥滾光矯直機(jī)輥系設(shè)計(jì) 5.1矯直輥的組成 輥身、輥頸和輥頭，如圖5.1所示： 圖5.1 矯直輥示意圖 5.2.矯直輥材料 矯直輥是軋鋼車間經(jīng)常耗用的工具，其質(zhì)量好壞直接影響著鋼材的選題和產(chǎn)量，因此對(duì)矯直輥的性能（主要是強(qiáng)度、耐磨性和一定的耐熱裂性）的要求是很嚴(yán)格的。因

48、矯直機(jī)類型和所矯直鋼材種類的不同，對(duì)矯直輥材料性能的具體要求也有很大差別。常用的矯直輥材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。 2輥滾光矯直機(jī)的工作輥對(duì)輥面硬度及強(qiáng)度均有很高的要求，常采用高強(qiáng)度的合金鑄鋼。其支承輥工作條件與平板矯直機(jī)相似，材料選用也基本相同，但要求有更高的輥面硬度。 2輥滾光矯直機(jī)的工作輥選擇矯直輥材料時(shí)，以輥面硬度要求為主，多采用鑄鐵軋輥。而支承輥在工作中主要隨彎矩，且直徑較大，工著重考慮強(qiáng)度和軋輥淬透性，因此，多選用含Cr合金鍛鋼。 2輥滾光矯直機(jī)上為了矯直高碳鋼和其他難變形的合金鋼，也采用帶硬質(zhì)合金輥套的復(fù)合式矯直輥。 盡管矯直輥的硬度要求很高（HS >90），但卻不

49、使用鑄鐵軋輥，這是因?yàn)楫?dāng)輥徑確定以后，可能矯直出的軋件最小厚度什和軋輥材料的彈性模數(shù)E值反比，即矯直輥材料彈性模數(shù)E愈大，可能矯直出的軋件直徑愈小，鑄鐵的E 值約為鋼的一半，故而2輥滾光矯直機(jī)使用鑄鐵矯直輥是不利的。 在矯直輥的常用材料中： 用于矯直輥的合金鍛鋼，在我國(guó)重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ4289-86標(biāo)準(zhǔn)中列出了平板矯直輥和棒材矯直輥用鋼.： 平板矯直輥用鋼有:55Mn2,55Cr,60CrMn Mo,60SiMn Mo等. 棒材矯直輥用鋼有:9Cr,9Cr2,9CrV,9Cr2W,9Cr2Mo,60CrMoV, 80CrNi3W,8CrMOV等. 用于矯直輥的合金鑄鋼的種類尚

50、不多,也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn). 鑄鐵可分為普通鑄鐵、合金鑄鐵和球墨鑄鐵。采用不同的鑄型，可以得到半冷硬、冷硬及無(wú)限冷硬鑄鐵。 故本矯直機(jī)限的矯直輥材料及硬度如下： 2輥滾光矯直機(jī)工作輥：矯直輥硬度HS=85~100(取HS=100) 這里根據(jù)矯直輥的需求 ：選用選用的材料為25MnTiBRE =1375MPa 5.3矯直輥尺寸計(jì)算 圓材彈性極限彎曲半徑： 輥腰段壓彎半徑： 輥腹段壓彎半徑： 輥胸段壓彎半徑： 粗棒螺旋導(dǎo)程： 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： 腰段輥長(zhǎng)： = 75.72 取 =70mm 腹段輥長(zhǎng)： = =70

51、mm 胸段輥長(zhǎng)： =2 =140取=140mm 輥端圓角：R20～90mm 輥?zhàn)庸ぷ鏖L(zhǎng)度： 輥?zhàn)尤L(zhǎng)： 凹輥腰徑：，取=215mm，半徑為=107.5mm 工件最小半徑為: r=10mm 輥形初始值： =0，=0，=0，=0 凹輥各段的曲率半徑：=-343mm,=-1030mm,=-1202mm 凸輥各段的曲率半徑：=343mm,=1030mm,=1202mm 輥形軸向分段：=20mm（實(shí)際取值要?。? 5.4矯直速度計(jì)算 斜輥矯直機(jī)的矯直速度是旋轉(zhuǎn)圓材的前進(jìn)速度。它與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速、輥?zhàn)有苯羌拜佔(zhàn)庸ぷ髦睆接兄苯雨P(guān)系如圖5.2所示。參看

52、圖2—2a，當(dāng)輥?zhàn)庸ぷ髦睆教幍那芯€速度為，工作直徑為。，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子斜角為a時(shí)，矯直速度為： 圖5.2 斜輥矯直時(shí)軋件與輥?zhàn)拥年P(guān)系 按習(xí)慣寫法，其單位速度為m／s，轉(zhuǎn)速為r／min。當(dāng)工件轉(zhuǎn)速為n、直徑為d，導(dǎo)程為t時(shí)，則: 由上述二式可得出工件轉(zhuǎn)速與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速之間關(guān)系為 將n=150.8,d=20～90mm，=15.代如公式得出矯直速度： =5.47～24.64m/s 矯直速度首先來(lái)自產(chǎn)量要求，工件轉(zhuǎn)速要受其原始彎曲程度的制約。因此產(chǎn)量要求也受工件原始狀態(tài)的限制。工件原始彎曲很大時(shí)，進(jìn)入輥縫之后工件甩擺嚴(yán)重，噪聲很大，且容易損壞設(shè)備，甚至造成人身傷害。現(xiàn)代化

53、的矯直機(jī)在工件送進(jìn)的導(dǎo)向裝置上花費(fèi)很大投入的目的就是限制其甩擺，提高矯直速度。另外也從改善冷卻條件及輸送方法來(lái)減少工件的原始彎曲。 5.5矯直輥強(qiáng)度計(jì)算 矯直輥在復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作，這種應(yīng)力狀態(tài)是由殘余應(yīng)力接觸應(yīng)力彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力以及由于溫度分布不均所引起的熱應(yīng)力等綜合形成的。 矯直輥中的應(yīng)力可分為以下兩大類： （1）制造過(guò)程中（主要是在熱處理過(guò)程中）形成的應(yīng)力； （2）使用過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力。這種應(yīng)力是由兩種因素引起的，即受力因素（金屬作用于矯直輥的壓力、帶材張力及扭矩等）及熱因素（矯直輥與軋件接觸和磨擦引起的發(fā)熱及用油或水冷卻軋輥）。 在矯直輥的設(shè)計(jì)計(jì)算中，通常只計(jì)算矯直輥

54、在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力。這些應(yīng)力包括矯直輥表面的接觸應(yīng)力、矯直輥橫向壓縮引起的應(yīng)力、熱應(yīng)力以及由彎矩、扭矩作用所引起的應(yīng)力等關(guān)于矯直輥的受力模型圖如圖5.3所示。彎矩模型圖5.4。 工作輥與支承輥的接觸面積比工作輥與軋件的接觸面積小的多，故存在很大的接觸應(yīng)力。假設(shè)輥間作用力沿軸向均勻分布。 圖5.3矯直輥的受力模型圖 赫茲理論認(rèn)為，兩個(gè)圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部彈性壓扁，存在呈半橢圓形分布的壓應(yīng)力。半徑方向產(chǎn)生的法向正應(yīng)力在接觸面的中部最大。接觸區(qū)寬度2b和最大壓應(yīng)力由下式計(jì)算：

55、 圖5.4 二輥滾光矯直機(jī)矯直彎矩圖 b= = = = 式中 q 加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷，q=P/L,N/mm； D、D及r、r 工作輥與支承輥的直徑與半徑； K、K 與矯直輥材料有關(guān)的系數(shù)； K= K= v、v及E、E 工作輥與支承輥的材料泊松比和彈性模數(shù)。 v、v=0.28, E、E =184Mpa 工作輥與支輥皆為鋼軋輥時(shí)，可簡(jiǎn)化為 =191=191=837Mpa≤1375MPa 計(jì)算時(shí)，式中的

56、q可按加大50%考慮。 在輥間接觸區(qū)中，除了須校核最大正應(yīng)力外，對(duì)于軋輥體內(nèi)的最大切應(yīng)力也應(yīng)進(jìn)行校核。在距離接觸點(diǎn)表面深度為0.78處，切應(yīng)力為最大 ===149.7MPa 雖然接觸應(yīng)力通常很大，但對(duì)于軋輥不致產(chǎn)生很大危險(xiǎn)，因?yàn)樵诮佑|區(qū)內(nèi)，材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，能承受較高的應(yīng)力。但當(dāng)或值超過(guò)許用值時(shí)，會(huì)使軋輥表面產(chǎn)生裂紋或剝落。 5.6軸承的壽命校核 根據(jù)矯直壓力對(duì)所選軸承進(jìn)行壽命的校核 校核型號(hào)：322220 當(dāng)量動(dòng)載荷P=f(XF+YF) F=P=0.5*1184232=592116(N) 由于矯直時(shí)考慮有輕微的軸向竄動(dòng)，故F=10%F=59211.6(N)

57、 =0.1L`=3000(h) nP=nP n==24r/min L`由資料[19]知L`=2000~3000(h) 故軸承322220選擇符合 校核型號(hào)：22212C/W33 當(dāng)量動(dòng)載荷P=f(XF+YF) F= =0.5*11849.4 =

58、5924.7(N) P=P=P=1184232*=11849.4(h) F=10%F=592.5(N) =0.1L`+3000(h) 所以軸承22212C/W33選擇符 6二輥滾光矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇及液壓過(guò)載保護(hù) 6.1二輥滾光矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇 6.1.1矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的組成 矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置即由減速箱、聯(lián)軸器和聯(lián)接軸等部分組成。其作用

59、是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞給矯直輥。 減速箱 減速箱的作用是將電動(dòng)機(jī)較高的轉(zhuǎn)速變成矯直輥所需的轉(zhuǎn)速。 聯(lián)軸器（節(jié)）與聯(lián)接軸 聯(lián)軸器（節(jié)）包括電機(jī)聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器。電機(jī)聯(lián)軸器用來(lái)聯(lián)接電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的傳動(dòng)軸，而主聯(lián)軸器則用來(lái)聯(lián)接減速機(jī)與齒輪座的傳動(dòng)軸。目前應(yīng)用最廣泛的聯(lián)軸器是齒輪聯(lián)軸器。 聯(lián)接軸用來(lái)將齒輪座輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞給工作機(jī)座的導(dǎo)板。在橫列在軋矯直機(jī)左右，通過(guò)一個(gè)工作機(jī)座的矯直輥傳動(dòng)另一個(gè)工作機(jī)座的矯直輥，也是通過(guò)聯(lián)接軸傳動(dòng)的。矯直機(jī)常用的聯(lián)接軸有萬(wàn)向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸和弧形齒接軸等。 6.1.2矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置類型 由于軋鋼機(jī)型式和工作制度的不同，其主傳動(dòng)裝置也有不同

60、的類型 單機(jī)座矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置類型 第一種型式：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是通過(guò)電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、減速機(jī)、主聯(lián)軸器、齒輪座、聯(lián)接軸而傳給導(dǎo)板的。這是最常見(jiàn)的主傳動(dòng)型式。 第二種型式：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩是通過(guò)主聯(lián)軸器和聯(lián)接軸而直接傳給矯直輥的。兩個(gè)導(dǎo)板由各自的電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。這種型式的主傳動(dòng)裝置主要用于大型的板材矯直機(jī)。 第三種型式：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是通過(guò)主聯(lián)軸器、齒輪座、聯(lián)接軸而傳給矯直輥的。這種型式的主傳動(dòng)裝置在矯直機(jī)上都有應(yīng)用。 第四種型式：兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)扭矩是通過(guò)電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、聯(lián)合減速機(jī)，聯(lián)接軸而傳動(dòng)兩個(gè)導(dǎo)板的。這種型主要有棒材矯直機(jī)上。 第五種型式：在二輥疊薄板矯直機(jī)上，只傳動(dòng)下矯直輥，

61、故不需齒輪座只采用一般型式的確良減速機(jī)，直接用一根聯(lián)接軸傳動(dòng)下矯直輥。 本矯直機(jī)采用的單機(jī)座矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置第一種型式。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 6.1.3萬(wàn)向連接軸 萬(wàn)向連接軸具有很多優(yōu)點(diǎn)，使用效果也好。在很多現(xiàn)代化的冷、熱帶鋼連軋機(jī)、板材軋機(jī)、線材軋機(jī)和矯直機(jī)的主傳動(dòng)中，廣泛使用萬(wàn)向連接軸。 萬(wàn)向連接軸的結(jié)構(gòu)式很多，在矯直機(jī)中應(yīng)用最多的是滑塊式萬(wàn)向連接軸和帶滾動(dòng)軸承（十字頭）萬(wàn)向連接軸。 在棒材矯直機(jī)的矯直棍的傾角很大，接軸傾角達(dá)，傳遞扭矩也很大，有的高達(dá)3000kN.m，工作條件非常繁重。因此在棒材矯直機(jī)上，廣泛采用滑塊式萬(wàn)向連接軸。 滑塊式萬(wàn)向連接軸具有以下優(yōu)點(diǎn)： 傳動(dòng)

62、平穩(wěn)、噪音小，有利于提高矯直速度，適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)； 沒(méi)有沖擊振動(dòng)和軸向串動(dòng)，徑向間隙可減小到最低限度，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。 經(jīng)久耐用。由于外齒側(cè)面弧形化，降低接觸應(yīng)力，消除了一般齒輪聯(lián)軸器外齒軸套端部載荷，與一般齒輪聯(lián)軸器相比，在同樣型號(hào)下強(qiáng)度提高15%~20%，一般壽命在1～2年以上； 結(jié)構(gòu)輕巧，裝拆方便，易于換輥； 便于潤(rùn)滑和密封，大大節(jié)省油耗，省去了潤(rùn)滑系統(tǒng)，降低了投資費(fèi)用，而且便于維護(hù)，有利于提高矯直機(jī)作業(yè)率； 傳動(dòng)效率高，可達(dá)97%～99%； 許傾角大，比弧形齒接軸的傾角大，可達(dá)。 滑塊式萬(wàn)向連接軸缺點(diǎn)是： 加工時(shí)碳要有專門的靠模，比加工普通齒輪聯(lián)軸器復(fù)雜，成本較高。

63、滑塊式萬(wàn)向連接軸所用材料為45#鋼、50#鋼及40CrNi合金結(jié)構(gòu)鋼，淬火后的硬度>=HRC40，用帶彈簧的球面頂頭定位，以防止接軸軸向竄動(dòng)。 所以，本矯直機(jī)選用滑塊式萬(wàn)向連接軸。 6.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 本矯直機(jī)主傳動(dòng)中聯(lián)接軸是用來(lái)聯(lián)接矯直輥和齒輪座導(dǎo)板的，在考慮聯(lián)接軸總體置時(shí)，綜合考慮矯直輥調(diào)整范圍、齒輪座中心距（或電動(dòng)機(jī)的軸的中心距），以及聯(lián)接軸允許傾角等因素，使聯(lián)接軸有較合適的工作條件。其中，矯直輥調(diào)整范圍是根據(jù)工藝要求確定的，而齒輪座中心距的確定,則要考慮聯(lián)接軸的工作條件。為了使上下兩個(gè)聯(lián)接軸工人條件均衡，應(yīng)該使上下兩個(gè)聯(lián)接軸的傾角盡可能相等。此進(jìn)，齒輪座中心

64、距A按以下公式確定： 對(duì)于軋件出口厚度h變化不大的棒材矯直機(jī)： 式中 ------凸輥直徑； ------凹輥直徑。 在確定齒輪座中心距后可進(jìn)一步確定聯(lián)接軸長(zhǎng)度或聯(lián)接軸最大傾角。 在確定聯(lián)接軸長(zhǎng)度時(shí)，為了減少矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的總長(zhǎng)度和車間總面積，通常在保證矯直機(jī)前后輔助設(shè)備置的前提下，應(yīng)選取較小的聯(lián)接軸長(zhǎng)度。聯(lián)接軸兩端鉸鏈中心線之間的水平長(zhǎng)度L，可用 以下公式確定 取L=2.03m。 6.1.5主減速機(jī) 許多矯直機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)中都設(shè)有減速機(jī)，稱為主減速機(jī)。最常用的是一級(jí)和二級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)，一般以速比7~8作為選用一級(jí)或二級(jí)減速機(jī)的分界線。在二級(jí)減速機(jī)中，為了使么

65、第二級(jí)和第二級(jí)的負(fù)荷均勻，這兩級(jí)的中心距的分配原則，主要是應(yīng)使這兩級(jí)的傳動(dòng)齒輪齒面接觸應(yīng)力近似相等，并適當(dāng)考慮減速機(jī)能具有較小的外形尺寸和重量。根據(jù)這一原則，第二級(jí)與第一級(jí)中心距之比為1.3～1 .5。選用減速機(jī)中心距時(shí)，應(yīng)參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)中心距的規(guī)定。 主減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 減速機(jī)主要由齒輪、軸、軸承、箱體、箱蓋等部分組成。 主減速機(jī)的型號(hào)選?。? 首先根據(jù)工作要求選擇合適的傳動(dòng)比，而減速器的實(shí)際傳動(dòng)比與公稱傳動(dòng)比是有差別的，但誤差不要超過(guò)4%。按照本次設(shè)計(jì)的要求，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第6篇可以得出我們所需減速器的型號(hào)為：ZLY型 ZLY-160-10-II ZB J19 004 Z

66、LY：硬齒面圓柱齒輪二級(jí)減速器 160： 低速級(jí)中心矩為a=160mm 10： 公稱傳動(dòng)比為10 II： 第2種裝配型式 ZB J19 004：標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 6.2二輥滾光矯直機(jī)的液壓過(guò)載保護(hù)裝置 圖6.2 矯直力過(guò)載保護(hù)系統(tǒng) 1一上輥；2一下輥；3一立柱；4一液壓缸；5一小柱塞；6一增壓缸；7一開(kāi)關(guān)；8一觸頭；9一蓄氣罐；10、11一換向閥；2一蓄液罐；13一柱塞；14一壓力表 二輥滾光矯直機(jī)圖6.3所示，由圖中看到的主體結(jié)構(gòu)中上輥與下輥分別由兩根傳動(dòng)軸及來(lái)驅(qū)動(dòng)。這兩根傳動(dòng)軸分別與各自的電動(dòng)減速機(jī)相連。兩個(gè)輥?zhàn)臃謩e裝在上下橫梁上，兩個(gè)橫梁之間用4根套管連接，套管內(nèi)的二根拉桿用液壓螺母施加預(yù)應(yīng)力，以保證機(jī)架具有較大的剛性。上輥及其升降裝置都裝在一塊厚鋼板上，由精密的蝸輪蝸桿及壓下螺絲調(diào)節(jié)其高度，兩個(gè)輥端軸承座裝在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，直接與壓下螺絲相對(duì)應(yīng)，可以使棒材頭尾出入輥縫時(shí)造成的偏心載荷不超出4個(gè)壓下螺絲的支撐范圍。為了消除壓下螺絲背隙可能造成的沖擊，采用兩個(gè)平衡氣缸裝在上橫梁上，并直接與上輥底板相連。壓下機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為圖中