機械橫移式加熱爐出鋼機設計含7張CAD圖
機械橫移式加熱爐出鋼機設計含7張CAD圖,機械,橫移式,加熱爐,出鋼機,設計,cad
中文摘要
機械橫移式加熱爐出鋼機設計
摘 要
出鋼機是將加熱后的紅鋼坯推出加熱爐進入輥道的一種重要設備。出鋼機一旦出現(xiàn)問題,整條連軋線將會停止生產。所以出鋼機是軋制線上的重要生產設備之一。出鋼機分為縱向驅動部分和橫向驅動部分??v向驅動部分主要控制推桿的運動;橫向驅動部分主要功能是調節(jié)推頭所指的橫向位置。其中推桿利用冷卻水冷卻。出鋼機主要是靠推桿的正常運動來實現(xiàn)出鋼。目前廣泛應用的機械橫移式加熱爐出鋼機有兩種,分別是齒輪齒條橫移式出鋼機和車輪橫移式出鋼機。
本文對加熱爐和出鋼機的情況進行了介紹,通過對齒輪齒條橫移式出鋼機和車輪橫移式出鋼機兩個方案的分析確定設計車輪橫移式出鋼機,然后對縱向驅動部分和橫向驅動部分分別進行了設計計算,最后還提到一些安裝與維護、潤滑與密封的問題。
關鍵詞:加熱爐 出鋼機 摩擦傳動 車輪傳動
Ⅰ
英文摘要
ABSTRACT
The cross pusher is an important facility to push the heated red billet into roller out of furnace. The whole rolling line can not work if there is something wrong with the cross pusher. So this machine is one of the most significant equipment for production. It includes two parts which are vertical driver and horizontal driver.
The vertical part mainly controls the movements of the putter. And the major function of the horizontal driver is to adjust the horizontal position which the putter refers to. For the time being, there are two kinds of cross pusher widely used in transferring mechanical furnace. Putter uses the cooling water to cool. They are rack, pinion transferring cross pusher and wheels transferring cross pusher.
The performance about furnace and cross pusher are introduced in this paper. After analyzing these two kinds of facilities, finally the wheels transferring cross pusher turns out to be a better one. And then, some designs and calculations are illustrated on Vertical and horizontal part. In the end, also the installation, maintenance, lubrication and sealing issues are referred.
Key words: furnace;cross pusher;friction drive;wheel drive
Ⅱ
目錄
目 錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1緒 論 1
1.1 加熱爐概況 1
1.2 本課題的目的意義及國內外研究現(xiàn)狀分析 3
2傳動方案的分析與確定 5
3縱向驅動部分設計計算 8
3.1 電動機的選擇 8
3.2 制動器的選擇 10
3.3 聯(lián)軸器的選擇 11
3.4 減速器的選擇 12
3.5 機架部分的設計 13
4橫向驅動部分設計計算 17
4.1 電動機的選擇 17
4.2 減速器的選擇 17
4.3 車輪組的設計計算 18
5安裝與維護 25
5.1 減速器的正確安裝 25
5.2 聯(lián)軸器的安裝與維護 25
5.3 軸承的安裝維護 26
6潤滑與密封 28
7總結 30
參考文獻 31
致 謝 32
III
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 1 緒論
1 緒 論
1.1 加熱爐概況
加熱爐是將物料或工件加熱的設備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應加熱爐、微波加熱爐等。應用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領域,我國比較優(yōu)秀的加熱爐生產企業(yè)如-寧波市神光電爐有限公司。
以下介紹的是冶金行業(yè)中常見的幾種加熱爐。
在冶金工業(yè)中,加熱爐習慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐,包括有連續(xù)加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言,加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。
連續(xù)加熱爐 廣義來說,包括推鋼式爐、步進式爐、轉底式爐、分室式爐等連續(xù)加熱爐,但習慣上常指推鋼式爐。連續(xù)加熱爐多數(shù)用于軋制前加熱金屬料坯,少數(shù)用于鍛造和熱處理。主要特點是:料坯在爐內依軋制的節(jié)奏連續(xù)運動,爐氣在爐內也連續(xù)流動;一般情況,在爐料的斷面尺寸、品種和產量不變的情況下,爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時間變化而僅沿爐子長度變化。
按爐溫分布,爐膛沿長度方向分為預熱段、加熱段和均熱段;進料端爐溫較低為預熱段,其作用在于利用爐氣熱量,以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段,爐氣溫度較高,以利于實現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端,爐氣溫度與金屬料溫度差別很小,保證出爐料坯的斷面溫度均勻。用于加熱小斷面料坯的爐子只有預熱段和加熱段。習慣上還按爐內安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段,依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式,以至五段式、六段式等。50~60年代,由于軋機能力加大,而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長,所以開始在進料端增加供熱帶,取消不供熱的預熱段,以提高單位爐底面積的生產率。用這種爐子加熱板坯,爐底的單位面積產量達900~1000公斤/(米2·時),熱耗約為(0.5~0.65)×106千卡/噸。70年代以來,由于節(jié)能需要,又由于新興的步進式爐允許增加爐子長度,所以又增設不供熱的預熱段,最佳的爐底單位面積產量在600~650公斤/(米2·時),熱耗約為(0.3~0.5)×106千卡/噸。
連續(xù)加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤,有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量,在煙道內安裝預熱空氣和煤氣的換熱器,或安裝余熱鍋爐。
在鍛造和軋制生產中,鋼坯一般在完全燃燒火焰的氧化氣氛中加熱。采用不完全燃燒的還原性火焰(即“自身保護氣氛”)來直接加熱金屬,可以達到無氧化或少氧化的目的。這種加熱方式稱為明火式或敞焰式無氧化加熱,成功地應用于轉底式加熱爐和室式加熱爐。
推鋼式連續(xù)加熱爐 靠推鋼機完成爐內運料任務的連續(xù)加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動,在后一種情況下可對料坯實行上下兩面加熱。爐底水管通常用隔熱材料包覆,以減少熱損失。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的“黑印”,近年來采用了使料坯與水管之間具有隔熱作用的“熱滑軌”。有的小型連續(xù)加熱爐采用了由特殊陶質材料制成的無水冷滑軌,支撐在由耐火材料砌筑的基墻上,這種爐子叫“無水冷爐”。
步進式連續(xù)加熱爐 靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底,或者有固定梁和步進梁。前者叫做步進底式爐,后者叫做步進梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進梁通常由水冷管組成。步進梁式爐可對料坯實現(xiàn)上下雙面加熱。70年代以來,由于軋機的大型化,步進梁式爐得到了廣泛應用。同推鋼式爐相比,它的優(yōu)點是:運料靈活,必要時可將爐料全部排出爐外;料坯在爐底或梁上有間隔地擺開,可較快地均勻加熱;完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障,因而使爐的長度不受這些因素的限制。中國1979年投產的步進梁式爐長為32.5米,生產能力為每小時270噸。
轉底式加熱爐 爐身固定,爐底轉動,放置在爐底上的料坯隨爐底轉動由進料口移送到出料口。根據(jù)爐底的形狀,轉底式加熱爐可分為環(huán)形爐和盤形爐兩種,冶金廠軋鋼車間多用環(huán)形爐。圖是一座生產能力為每小時75噸的轉底環(huán)形加熱爐剖面圖。這種爐子適于加熱不能用推鋼和步進方式運送的物料,如圓坯、車輪和輪箍坯、模鍛前的異形坯以及品種多和長短不一的料坯等。缺點是爐底面積利用率低,爐底單位面積產量通常約為350~400公斤/(米2·時)。
分室式快速加熱爐 由若干個擺在一條線上的加熱室所組成。加熱室和加熱室之間設間室,傳送料坯的輥子設在間室內,料坯單根(或雙根)地通過各加熱室和間室而被加熱。每個加熱室與相鄰的間室構成一個“爐節(jié)”,所以又稱節(jié)式爐。這種加熱爐能快速加熱,氧化和脫碳少,適用于加熱圓形料坯和鋼管。與行星軋機相配合,可用來加熱連鑄板坯;也可對某些鋼材進行局部加熱。缺點是單位爐長的生產能力低,爐子熱效率較低。 室式加熱爐 用于金屬坯或錠鍛壓前的加熱。物料加熱時不移動;爐內不分段,要求各處爐溫均勻,對于大鋼錠加熱采用周期性的溫度制度(即爐溫按時間分為預熱期、加熱期、均熱期等)。室式加熱爐有兩種:固定爐底室式爐和車底式爐。 固定爐底室式爐 爐底面積一般1~10米2。裝出料多靠人工或簡單機械;加熱較大工件的室式爐,也有用專門裝出料機的。燃料為煤、重油或煤氣。有的爐在爐墻上開一縫隙,料坯由縫隙送入爐內加熱,叫“縫式爐”,常用于小件加熱或長料坯的端頭或局部加熱。這類爐的爐底單位面積產量通常為300~400公斤/(米2·時),單位熱耗每噸鋼約為(1.0~1.5)×106千卡。 車底式爐 用于重量為十幾噸至幾百噸的大鋼錠在鍛壓前的加熱,爐型為室式或隧道式。加熱物件放置在臺車上,爐外進行裝卸料,由車間吊車或其他牽引裝置把臺車拽入或拖出爐膛,大鋼錠加熱要求爐溫分布均勻,所以車底式爐常采用分散供熱和分散排煙(燒嘴和煙道口分散地布置在爐子側墻上)。
1.2 本課題的目的及意義,國內外研究現(xiàn)狀分析
畢業(yè)設計是一個綜合的專業(yè)教學環(huán)節(jié),其目的是通過一定工程實踐工作,將前面所學的理論知識與工程實踐相結合,培養(yǎng)學生綜合應用能力、獨立思考能力和解決工程問題能力。在畢業(yè)設計中,通過查閱資料、方案設計、參數(shù)確定、理論分析、設計計算,從而提高分析及解決問題的能力,達到高級工程技術人員的基本要求。
加熱爐出料機是將已加熱好的鋼坯從加熱爐送出所必需的機械設備,其 形式多種多樣,通過在冶金企業(yè)的實習和對《冶金機械》課程的學習,對其原理已有一定的認識。通過具體對各種已有的出鋼機的出鋼方式及其原理的進一步調研,運用相關知識綜合分析各自的特點,確定方案,進行設計,能培養(yǎng)訓練學生的實際分析問題、解決問題和設計的能力。全面將學習知識綜合應用到工程設計中去,通過改設計,分析、認識該設計中以后還將完善的內容。
隨著各行各業(yè)對鋼材需求量的加大,各鋼廠新上及改造的項目比較多,加熱爐的選用就提到日程上來,現(xiàn)在加熱爐的形式一般為兩種,一種是推鋼式加熱爐,另一種是步進式加熱爐。推鋼式加熱爐的加熱質量不如步進式加熱爐。坯料在推鋼式爐中加熱時是沿滑軌做直線運動的,坯料與滑軌的接觸位置不能接受熱輻射和熱對流,而且從坯料高溫部位傳導而來的熱量還要向滑軌傳導一部分。這種接觸位置是不能改變的,在坯料被加熱的過程中它總是坯料溫度最低的部位,甚至出料時形成低溫“黑印”。
現(xiàn)在的推鋼式加熱爐在設計中使用了全熱滑軌,并布滿加熱段和均熱段,這種滑軌在高溫狀態(tài)下強度高、硬度大、導熱少,有效地減少了坯料熱量向縱管冷卻水中的流失,且獲得了成功;還由于推鋼式加熱爐的投資是步進式加熱爐的三分之一,且其對鋼坯不直度的要求比較低, 因此推鋼式加熱爐的應用將會更加廣泛,尤其是型鋼及棒材的項目,現(xiàn)在首選的加熱爐是推鋼式加熱爐。由此可見對推鋼式加熱爐區(qū)附屬機械設備也將會提出更新的使用要求。
世界上主要工業(yè)國家的鋼產量中,有四分之三要經過軋制,其中板、帶鋼產量占鋼材總產量的一半以上。加熱是軋制作業(yè)線的初始工序,鋼料軋制前的加熱廣泛應用各種不同爐型結構的連續(xù)加熱爐。出鋼機是加熱爐區(qū)重要的機械設備之一,它的運轉直接影響整套軋機的生產率。
在以前廣泛的應用有一種簡單的出鋼方式,它的工作原理是,加熱爐端出料時,推鋼機將鋼料推到出料端的斜坡上,靠鋼料的自重滑出爐外。這種方式不需出料機械,結構簡單,但缺點是尺寸較大、重量較重的板坯對出料輥道的沖擊力很大;有時板坯偏斜后又滑不到輥道上;板坯表面還容易劃傷,產生翹皮、結疤等現(xiàn)象。加之板坯在下滑過程中對輥道的撞擊,影響了輥道的使用壽命。
所以為了適應大坯料生產的要求,加快了生產的節(jié)奏,保證了高附加值鋼板的軋制,目前廣泛應用的出鋼機有兩種,分別是側出料出鋼機和料桿式出鋼機。這兩種出鋼機都有生產效率高的特點,所以大量的應用在連接加熱爐區(qū)和連軋作業(yè)區(qū)之間,具有提高鋼板表面質量和經濟效益重要意義。
32
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2 傳動方案的分析與確定
2 傳動方案的分析與確定
下面為初選用的幾種參考方案:
方案1為齒輪齒條橫移式加熱爐出鋼機(見圖2.1),縱向驅動部分部分采用的是兩輥摩擦式結構簡單,自重小,行程大;橫移部分采用的是齒輪齒條傳動其傳動效率高、使用可靠、行程大,但結構復雜,自重大,占地大,而且制造齒輪需要有專門的設備。
圖2.1 齒輪齒條橫移式加熱爐出鋼機
方案2為四車輪橫移式加熱爐出鋼機(見圖2.2),縱向驅動部分部分采用的是四輥摩擦式其結構復雜,自重大,橫移部分采用的是四車輪橫移其結構簡單,自重小,使用壽命長,前進、后退限位準確。
圖2.2 四車輪橫移式加熱爐出鋼機
分析方案1和方案2的優(yōu)劣以及適用場合后可初步確定:縱向驅動部分采用兩輥摩擦式,推桿由圓桿改為方桿摩擦受力更好;橫移部分采用車輪橫移,初步確定方案如圖2.3:
圖2.3 出鋼機的方案
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3 縱向驅動部分設計計算
3 縱向驅動部分設計計算
3.1 電動機的選擇
選擇電動機的內容包括:選擇電動機類型,機構形式,功率,轉速和型號。
3.1.1電動機的類型和結構形式選擇
按工作要求,一般選用YZR、YZ系列冶金及起重用三相異步電動機。
3.1.2選擇電動機容量
電動機容量主要根據(jù)電動機運動時的發(fā)熱條件來決定。電動機的發(fā)熱與其運行狀態(tài)有關。對于長期連續(xù)運轉、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機械,只要所選電動機的額定功率Pm等于或大于所需電動機功率P0,即Pm> P0,電動機在工作時就不會過熱,而不必校驗發(fā)熱和啟動力矩。
由文獻[18]知電動機所需工作功率:
(3.1)
(3.2)
故 (3.3)
式中 ——電動機輸出功率,kW;
——工作機所需功率,kW;
F——工作機的阻力N;
——工作機速度,m/s;
——從電動機至工作機總效率;
——工作機效率
F=numg=2×0.8×1.71×10=27.36kN(考慮到能推動2根鋼坯故安全系數(shù)取n=2,文獻[2]加熱爐內金屬在爐底磚上摩擦因數(shù)u為 0.6~1取u=0.8,由原始數(shù)據(jù)知鋼坯重量m=1.71t)
由原始數(shù)據(jù)出爐速度知工作機(推桿)速度V=0.5m/s
很好跑合的6級精度和7級精度齒輪傳動(稀油潤滑)傳動效率為0.98~0.99 取=0.98,
雙級圓柱齒輪減速器傳動效率為0.95~0.96取η2=0.95
齒輪聯(lián)軸器傳動效率 0.99×0.99
滑動軸承潤滑正常傳動效率為=0.97
=0.98×0.95×0.99×0.99×0.97=0.89
工作機是槽摩擦傳動其傳動效率為0.88~0.90取=0.88
3)確定電動機轉速
工作機轉速為
(3.4)
初取摩擦輥內徑r=0.1m
又因為
(3.5)
4) 電動機其它參數(shù)
按工作要求,電動機需采用斷續(xù)周期工作制,每一個工作周期約幾分鐘,工作時間在一個工作周期占很小的一部分。
所以由YZR系列起重專用繞線轉子三相異步電動機技術條件(摘自JB/T 7842-2005)選電動機其具體參數(shù)如表3.1:
表3.1 電動機的具體參數(shù)
YZR系列電動機技術參數(shù)
型號
S3
6次/h
FC=40%
額定功率 kW
轉速 r/min
YZR225M
30
962
圖3.1 YZR系列電動機
3.2 制動器的選擇
出鋼機是一種周期性間歇動作的機械,其工作特點是經常啟動和制動,因此在出鋼機中也用到制動器。
制動器按其結構的不同有塊式、帶式、和盤式。
在這里我們介紹塊式制動器。塊式制動器其主要由制動輪、制動瓦塊、制動臂、上閘彈簧、和松閘器組成。為了利用較小的結構尺寸獲得較大的制動力矩,保護制動輪不致磨損過快,制動瓦塊的工作表面上覆以,摩擦襯料。塊式制動器的最大制動力矩可達15KN·m。
根據(jù)松閘器不同,塊式制動器有以下幾種形式:
a.短行程塊式制動器
b.長行程電磁鐵塊式制動器
c.電力液壓推桿塊式制動器
各自特點見表3.2:
表3.2 各種制動器的特點
制動器形式
優(yōu)點
缺點
a.短行程塊式制動器
結構簡單,重量輕,尺寸小,制動塊多用于輕級或中級工作機
沖擊大,噪音大,壽命短,大制動力矩時(D300mm)不能應用。無防爆型單位時間內接電次數(shù)不能過多,起動電流大。
b.長行程電磁鐵塊式制動器
制動時沒有過大的沖擊,較安全可靠,制動較快,用于操作不甚頻繁的場合,
沖擊大,噪音大,連接件多,結構復雜,外形尺寸及重量大,當每小時接電達600次時電磁鐵行程應相應縮短,以減少電流起動值。
c.電力液壓推桿塊式制動器
制動平穩(wěn),無噪音,壽命較長,重量輕,體積小每小時接電720次,用于運行和旋轉機構較多的 場合。
不能用于直流電源,防爆困難,目前產品制動緩慢,不宜用在快速制動處。
結合出鋼機的工作情況和各種制動器的特點,這里我們選電力液壓塊式制動器。
由公式得公稱轉矩:
N·m (3.6)
由文獻中表查得,故由文獻中公式得計算轉矩為:
N·m,選其型號為: GB/T 6406.2—1992 YWZ5—315/50-13
3.3 減速器的選擇
按工作要求,減速器選擇圓柱齒輪減速器(見圖3.2)。
輸出軸轉速為
(3.7)
總傳動比為
(3.8)
由總傳動比i =20,公稱輸入功率P = 30 kW,公稱輸入轉速為1000,公稱輸出轉速為50,選減速器的型號為: ZLY180-20- JB/T8853-2001。
圖3.2 ZLY型圓柱齒輪減速器外形尺寸及裝配型式
減速器具體參數(shù)見表3.3:
表3.3 減速器的主要參數(shù)
單位/ mm
參數(shù)值
地腳螺栓孔
公稱傳動比
=20
公稱輸入功率
P=41kW
3.4聯(lián)軸器的選擇
①類型選擇
按工作要求,聯(lián)軸器選擇彈性柱銷聯(lián)軸器(見圖3.3)。這種聯(lián)軸器的特點是傳遞轉矩的能力很大,結構更為簡單,安裝、制造方便,耐久性好,也有一定的緩沖和吸振能力,允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移,適用于軸向竄動較大、正反轉變化較多和起動頻繁的場合。
圖3.3 彈性柱銷聯(lián)軸器
②載荷計算:
由公式得公稱轉矩:
N·m (3.9)
由文獻中表查得,故由文獻中公式得計算轉矩為:
N·m (3.10)
③型號選擇:
從文獻中查得GB5014-2003型彈性柱銷聯(lián)軸器,選擇的型號是:電機軸—減速器軸處是LX5,其中許用轉矩為 N·m,許用最大轉速為,減速器軸—摩擦輪軸處是LX6;其中許用轉矩為 N·m,許用最大轉速為,所以適用。
3.5 機架部分的設計
3.5.1機架的設計
①機架的類型
本設計參考軋鋼機機架設計方法。
根據(jù)軋鋼機型式和工作要求,機架分為開式和閉式兩種。本設計選用開式機架(見圖3.4)。材料選用ZG35。
開式機架由機架本體和上蓋兩部分組成,它主要用于橫列式型機械上。其主要優(yōu)點是換輥方便。因為,在橫列式型鋼軋機上采用閉式機架,由于受到相鄰機座和聯(lián)軸器的妨礙,沿軋輥軸線方向換輥是很困難的。對于出鋼機的摩擦輪來說這種說法是一樣的,采用開式機架,只要拆下上蓋,就可以很方便地將軋輥從上面吊出或裝入。開式機架主要缺點是剛度較差。影響開式機架剛度和換輥速度的主要關鍵是上蓋的聯(lián)接方式。
本設計選用螺栓聯(lián)接的開式機架,機架上蓋(上橫梁)用兩個螺栓與機架立柱聯(lián)接,這種聯(lián)接方式結構簡單。
②機架的主要結構
機架的主要結構參數(shù)是窗口寬度、高度和立柱斷面尺寸。
圖3.4 開式機架
1)窗口寬度B
在閉口式機架中,機架窗口寬度應稍大于軋輥最大直徑,一便于換輥。而開口式機架窗口寬度主要決定于軋輥軸承座的寬度。
校平機機架窗口寬度一般為支撐輥直徑的1.15~1.30倍。為換輥方便,換輥側的機架窗口應比傳動側窗口寬5~10mm。機架窗口寬度B(mm)也可表示為
B=Bz+2s (3.13)
式中:Bz——支撐輥軸承座寬度,mm;
s——窗口滑板厚度,一般取s=20~40mm.
2)窗口高度H
窗口高度要足以容納軋輥軸承座、安全臼及測壓元件等,并考慮換輥要求及壓下螺絲最小伸出量(至少有2~3扣螺紋長度),按下式確定
(3.14)
式中 ——兩個(或四個)軋輥接觸是,上下輥軸承座的疊加高度;
——安全臼、測壓元件及球面墊塊等的高度,當采用液壓壓下時,還包括液壓缸的高度;
——下軸承座底墊板厚度;
——換輥時軋輥間的最大開口度;
——機架窗口高度尺寸裕度,通常取S2=150~250
3)機架立柱斷面尺寸
機架立柱斷面尺寸,根據(jù)強度條件確定。在校直過程中,矯直力是通過軋輥傳遞機架上,因而軋輥強度和機架立柱強度有一定的比例關系。通常機架立柱的斷面積F與軋輥輥頸的直徑平方d2的比值如表3.4。設計可根據(jù)軋輥材料和軋鋼機類型,按表F/ d2比值的經驗數(shù)據(jù),確定機架立柱斷面積,在進行機架強度驗算。
表3.4 機架立柱斷面積與軋輥輥頸直徑平方的比值(F/ d2)
軋輥材料
軋機類型
比值
備注
鑄鐵
0.6~0.8
碳鋼
開坯機
0.7~0.9
碳鋼
其他軋機
0.8~1.0
鉻鋼
四輥軋機
1.2~1.6
按支撐輥輥
頸直徑計算
4)常用的立柱斷面形狀
常用的立柱端面形狀有方形、矩形和工字形三種。在斷面積相同的情況下,工字形斷面和矩形斷面有較大的慣性矩,其抗彎能力較大。設計機架時,根據(jù)校平機類型、機架受力特點以及制造條件等因數(shù),確定機架立柱的斷面形狀。
從固定滑板的方式來看,工字形斷面較方便,他可以用螺栓通過工字形翼緣的通孔來固定滑板。如果采用矩形斷面,機架滑板用螺釘固定,長時間使用后,螺釘容易松動,甚至脫扣,有時需要在機架立柱上重新攻絲。從制造來看,矩形斷面比工字形斷面容易些。
5)機架的選擇
出鋼機機架是工作機座中重要的不更換零件,不僅加工面多,精度高,制造困難,加工周期長,而且對整個校平生產有重要影響,必須有足夠的強度,盡管由于機架結構比較復雜,不易進行精度計算,目前的材料力學計算還是近似的。根據(jù)本設計的要求,這里應該選用開口口式機架就能達到精度及強度要求。
3.5.2推桿的設計
出鋼機的出鋼節(jié)奏要滿足軋制節(jié)奏,出鋼機的推桿行程主要取決于被加熱的鋼坯長度和爐子寬度,由這些因素來確定坯料最大行程為12m。
推桿采用鋼板焊接而成,推桿斷面為箱形結構(見圖3.5),斷面較大。其基本尺寸為120x120mm。
圖3.5 推桿斷面圖
由于出鋼機推桿較長,推力較大,屬于中柔度桿件,它的破壞形式是喪失穩(wěn)定和強度破壞兩種聯(lián)合作用,所以制造時必須嚴格按照圖紙的尺寸和要求。材料選用ZG200-400,它是一般工程用碳素鑄鋼.具有一定的塑性和韌性,較高的強度,采用調質處理可獲得良好的綜合力學性能.不過焊接前應將焊接件進行預熱,切焊接后消除焊接應力必須進行退火處理。
中碳鋼的焊接熱影響區(qū)極易產生脆硬的高碳馬氏體,是低合金高強度中氫導致裂紋敏感性最大的鋼種,為防止氫導致裂紋,焊接時必須采用低氫或者超低氫焊接材料,嚴格執(zhí)行預熱,后熱,焊后熱處理工藝。中碳調質鋼中含有較多的合金元素,固液相溫度區(qū)間大,結晶偏析傾向大,焊接時易產生裂紋,為防止結晶裂紋,要求采用低碳磷的焊接材料,焊接時注意填滿弧坑,對重要產品必要采用真空冶煉和電渣精冶焊接材料。熱影響區(qū)的脆化和軟化,因含量合金元素多,中碳調質鋼快速冷卻時從奧氏體轉化為馬氏體的起點溫度較低,無“自回火”過程,焊后熱影響區(qū)的組織為硬脆的馬氏體。
中碳調質鋼的焊接工藝特點:① 平弧焊,埋弧焊或氮弧焊熔化氣體保護焊,微束等離子焊,電阻電焊都采用。② 焊后調質,以保證性能。
調質狀態(tài)下焊接:① 調質狀態(tài)下焊接的主要問題是高氮馬氏體脆化冷裂紋和軟化,馬氏體脆化可通過回火處理解決。② 為防止脆化和冷裂紋,必須適當采用預熱,層間溫度控制,中間熱處理和焊后熱處理。③ 為防止軟化,應采用能量密度高的焊接方法。
其中推桿利用冷卻水冷卻,推桿的最大推力為3.5t,推桿行程12m,推桿速度0.5 m/s。出鋼機主要是靠推桿的正常運動來實現(xiàn)出鋼。出鋼機縱向驅動部分示意簡圖如圖3.6所表示:
圖3.6 出鋼機縱向驅動部分示意簡圖出鋼機
在主水管出口處安裝一個旋轉接頭,推桿運動時,旋轉接頭正反轉動,膠管就只需左右擺動,可以增強膠管的使用壽命。
3.5.3壓下裝置的設計
推桿由上下摩擦輪夾緊,為了摩擦輪結構獲取足夠的壓緊力,使用兩個螺栓壓下,同時在其結構上選擇兩個圓柱螺旋壓縮彈簧,可以起到一定的減震和緩沖作用。
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 4橫向驅動部分設計計算
4 橫向驅動部分設計計算
根據(jù)工作要求,橫移部分的傳動系統(tǒng)設計為車輪橫移(兩個主動、四個從動)采用電氣聯(lián)鎖控制。
具體的布置形式參考文獻設計為一體式:內制動電動機、減速器和為一體通過聯(lián)軸器連接車輪組。
4.1電動機的選擇
初設車輪直徑D=250mm,橫移速度V=12m/min則:
(4.1)
式中:---------機構的靜功率()
---------靜阻力(N)
---------小車的運行速度(m/min)
----------電動機的數(shù)目
-----------運行機構的效率
根據(jù)機構的靜功率初選電動機參數(shù)見表4.1:
表4.1 電動機參數(shù)
型號
額定功率
額定轉速
重量
YEJ80 1-4
0.55 kW
1500 r/min
20 kg
4.2減速器的選擇
按工作要求,減速器選擇擺線針輪減速器(見圖4.1)。
輸出軸轉速為
(4.2)
總傳動比為
(4.3)
由總傳動比i =79,輸出軸轉速,電動機額定功率0.55 kW ,電動機額轉速1500,初選減速器的參數(shù)見表4.2:
表4.2 減速器的參數(shù)
機型號
傳動比
輸出轉速
電動機功率
輸出轉矩
使用系數(shù)
XWDY-8115
87
17 r/min
0.55 kW
282 N·m
1.71
圖4.1 ZWD型擺線針輪減速器(摘自JBT 2982-1994)
4.3車輪組的設計計算
4.3.1車輪主動軸的設計
①求主動軸上的功率P、轉速n和轉矩T
由表4.2知P=0.55kW ,n=17r/min,T=282N·m
②初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼,調質處理。根據(jù)文獻表15-2,取=112 于是得
(4.4)
考慮到軸有兩個鍵槽,軸徑應該增大7%-10%則:
又考慮到輸出軸的最小直徑是聯(lián)軸器處的直徑,參考推進部分的設計計算,從文獻中查得GB5014-2003型彈性柱銷聯(lián)軸器,選擇的型號是:減速器軸
—車輪軸處是LX3,其中許用轉矩為1250 N·m,許用最大轉速為,所以適用。
③軸的結構設計
1)為了半聯(lián)軸器軸向定位要求,C-D段右端需要制造出一軸肩,故取C-D段直徑,左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取D=65mm;=65mm;按聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=140mm;為了把保證軸端擋圈只押在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故A—B段的長度比略短一些,現(xiàn)取=140mm。
2)初步選擇滾動軸承
因軸承同時受有軸向力和徑向力的作用,故選用角接觸球軸承,參照工作要求根據(jù)=60mm,由于軸承產品目錄中選取角接觸球軸承7212C,其中尺寸:d×D×B=60×110×22,故=70mm,右端磙子軸承采用軸向定位,由于NF313型軸承軸肩高度h=4mm,因此取。
3)取安裝車輪軸段EF的直徑=70㎜,車輪的左端有座軸承之間采用套筒定位,根據(jù)軸承端蓋得裝拆機便于對軸承加潤滑脂的要求,去端蓋的外端面與半聯(lián)軸器的右端面間的距離l=30㎜,故取=50㎜。
4)取車輪距內壁距離a=16㎜,考慮到箱體的鑄造誤差,在設計滾動軸承位置時 ,應距離內壁有一段距離s,取s=8㎜。
㎜
L=330mm
至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。
5)軸的周向定位
車輪聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接,按查得平鍵截面,b×h=20×12mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為60㎜,同時為了保證良好的對中型,
選擇車輪與軸的配合H7/s6;同樣半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)結平鍵為: b×h=14×9㎜;
半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/f6;滾動軸承與軸的配合定位是借過渡配合來保證的,此處選軸的直徑公差為s6。
6)確定軸上的圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為2,軸各處的的結構與裝配情況見圖4.2。
圖4.2 車輪主動軸的結構與裝配
7)繪制車輪軸的受力簡圖,如圖4.3所示
圖4.3 車輪主動軸的載荷分布
由圖得,,求支座反力:
①水平面支反力:
由,得:
(4.5)
(4.6)
由,得:
(4.7)
②垂直面支反力:
由,得:
(4.8)
(4.9)
由,得:
(4-10)
(8)作彎矩圖:
① 水平面彎矩圖:
(4.11)
② 垂直面彎矩圖:
(4-12)
(4.13)
③ 合成總彎矩M圖:
(4.14)
(4.15)
(9)按彎扭合成應力校核軸的強度:
進行校核時,通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面B的強度)。當扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力時,取,由文獻[1]中公式(15-5)得,計算應力為:
(4.16)
式中:——軸的計算應力,單位為;
——軸所受的彎矩,單位為N·mm;
——軸所受的扭矩,單位為N·mm;
——軸的抗彎截面系數(shù),單位為;
——對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力;
前已選定軸的材料為45鋼,調質處理,由文獻[1]中表15-1查得,因此,故安全。
(10)鍵聯(lián)接強度計算
車輪組中軸與車輪聯(lián)接是用圓頭普通平鍵聯(lián)接,其主要失效形式是工作面被壓潰,因此,通常只按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算
由文獻[1]中公式(6-1)得:
(4.17)
式中:——傳遞的轉矩,單位為N·m;
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,單位為;
——鍵的工作長度,單位為,圓頭平鍵 ,這里為鍵的公稱長度,單位為;為鍵的寬度,單位為;
——軸的直徑,單位為;
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力,單位為,從文獻[1]中表(6-2)查得 ;
故,符合要求。
4.3.2車輪軌道的選擇
①起重機軌道
起重機運行軌道有起重機鋼軌、鐵路鋼軌和方鋼。鋼軌的頂部是凸狀的,底部是具有一定寬度的平板,增加了與基礎的接觸面;軌道的截面多為工字形,具有良好的抗彎強度。方鋼可以看作平頂鋼軌,由于對車輪磨損大,一般只用于起重量較小、運行速度較慢、工作不頻繁的起重機。鋼軌的通常用含碳、錳較高的鋼材(C=0.5%~0.8%、Mn=0.6%~1.5%)軋制而成。起重機軌道的典型材料為U71Mn鋼。方鋼主要用Q275的方鋼或扁鋼制成。
起重機鋼軌是用作起重機大車及小車用的特種截面鋼軌,標準長度為9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5等8種。常見規(guī)格為QU70、QU80、QUl00、QUl20,QU后面數(shù)字表示軌道頭部寬度。
鐵路鋼軌分重軌和輕軌2種、鋼軌規(guī)格用每米長度公稱重量表示。重量大于30 kg/m的鋼軌,屬于重軌。標準軌長度有12.50 m和25.00 m 2種規(guī)格。
輕軌的量不大于30 kg/m的鋼軌,通常長度5~12 m。輕軌用鋼,多是普通碳素結構鋼的鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,為提高鋼軌的耐磨性和耐腐蝕性能,近年采用Mn、Si、P等合金元素的低合金結構鋼。
②起重機軌道的安裝方式
用于安裝軌道的軌道梁常用的有2種:一種是鋼結構梁,一種是混凝土預制梁。混凝土預制梁必須留有預埋孔,以備安裝時穿螺栓,或者在混凝土預制梁中預埋螺栓。
起重機軌道的安裝方法有用壓板固定法、鉤形螺桿固定、焊接和螺栓聯(lián)用固定等。為了進行水平方向的調整,軌道壓板上的孔通常做成長孔,垂直方向的調整可在鋼軌下加墊。
軌道壓板在設計時,要具有足夠的剛性,每塊壓板,根據(jù)受力的大小可以制成單孔的或雙孔的。只有軌道與軌道梁或者軌道梁上固定的鋼墊板采用焊接方式連接時,車檔方可焊接在軌道上。
③選擇車輪軌道
根據(jù)工作要求選擇輕型鐵路鋼軌,因為載荷總重約W=60KN ,由六個車輪支撐,壓力分配較為平均,即輪壓F=W/4=10kN ,所以選擇P24(24kg/m)型的輕型鐵路鋼軌,使用壓板固定法固定。
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 5 安裝與維護
5 安裝與維護
5.1減速器的正確安裝
正確的安裝,使用和維護減速器,是保證機械設備正常運行的重要環(huán)節(jié)。 因此,在您安裝減速器時,請務必嚴格按照下面的安裝使用相關事項,認真地裝配和使用。
第一步是安裝前確認電機和減速器是否完好無損,并且嚴格檢查電機與減速器相連接的各部位尺寸是否匹配,這里是電機的定位凸臺、輸入軸與減速器凹槽等尺寸及配合公差。
第二步是旋下減速器法蘭外側防塵孔上的螺釘,調整夾緊環(huán)使其側孔與防塵孔對齊,插入內六角旋緊。之后,取走電機軸鍵。
第三步是將電機與減速器自然連接。連接時必須保證減速器輸出軸與電機輸入軸同心度一致,且二者外側法蘭平行。如同心度不一致,會導致電機軸折斷或減速機齒輪磨損。
5.2 聯(lián)軸器的安裝與維護
聯(lián)軸節(jié)用于連接不同機器或部件,將主動軸的運動及動力傳遞給從動軸。聯(lián)軸節(jié)的裝配內容包括兩方面:一是將輪轂裝配到軸上;另一個是聯(lián)軸節(jié)的找正和調整。輪轂與軸的裝配大多采用過盈配合,裝配方法可采用壓入法、冷裝法、熱裝法及液壓裝配法等。
大型機器設備調整兩軸對中較困難,應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯(lián)軸器。金屬彈性元性撓性聯(lián)軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器的使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯(lián)軸器,必然增加維護工作量。對于長期連續(xù)運轉和經濟效益較高的場合,例如我國冶金企業(yè)的軋機傳動系統(tǒng)高速端,目前普遍采用的是齒式聯(lián)軸器,齒式聯(lián)軸器雖然理論上傳遞轉矩大,但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作。且需經常檢查密封狀況,注潤滑油或潤滑脂,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生產效益。國際上工業(yè)發(fā)達國家,已普通選用使用壽命長、不用潤滑和維護的膜片聯(lián)軸順取代鼓形齒式聯(lián)軸器,不僅提高了經濟效益,還可凈化工作環(huán)境。在軋機傳動系統(tǒng)選用我國研制的彈性活銷聯(lián)軸器和扇形塊彈性聯(lián)軸器,不僅具有膜片聯(lián)軸器的優(yōu)點,而且緩沖減振效果好,價格更便宜。
5.3 軸承的安裝維護
5.3.1安裝前注意事項
①軸承的準備
由于軸承經過防銹處理并加以包裝,因此不到臨安裝前不要打開包裝。
另外,軸承上涂布的防銹油具有良好的潤滑性能,對于一般用途的軸承或充填潤滑脂的軸承,可不必清洗直接使用。但對于儀表用軸承或用于高速旋轉的軸承,應用清潔的清洗油將防銹油洗去,這時軸承容易生銹,不可長時間放置。
②軸與外殼的檢驗
清洗軸承與外殼,確認無傷痕或機械加工留下的毛刺。外殼內絕對不得有研磨劑(SiC、Al2O3等) 型砂、切屑等。
其次檢驗軸與外殼的尺寸、形狀和加工質量是否與圖紙符合。
安裝軸承前,在檢驗合格的軸與外殼的各配合面涂布機械油。
5.3.2 軸承的安裝方法
軸承的安裝方法因軸承類型及配合條件而有所不同。
由于一般多為軸旋轉,因此內圈與外圈可分別采用過盈配合與間隙配合,而外圈旋轉時,則外圈采用過盈配合。
①壓入安裝
壓入安裝一般利用壓力機,也可利用螺栓與螺母,不得已時可利用手錘進裝。
②熱套安裝
將軸承在油中加熱使其膨脹后再安裝在軸上的熱套方法可以使軸承避免受不必要的外力,在短時間內完成安裝作業(yè)。
加熱注意事項:
1) 一般加熱不要超過100攝氏度。
2) 不允許軸承接觸油槽底部。
另外熱套安裝還可以利用感應加熱裝置將軸承加熱使其膨脹后再安裝在軸上。
5.3.3 軸承的拆卸
定期檢查或更換零件時,需要拆卸軸承。通常軸和軸承箱幾乎都要繼續(xù)使用,軸承也往往要繼續(xù)使用。因此,結構設計要考慮到拆卸軸承時,不至損傷軸承、軸、軸承箱及其他零件,同時還要準備適當?shù)牟鹦豆ぞ?。拆卸靜配合的套圈時,只能將拉力加在該套圈上,不得通過滾動體拉拔套圈。
5.3.4軸承的維護保養(yǎng)
為使軸承充分發(fā)揮并長期保持其應有的性能,必須切實做好定期維護保養(yǎng)(定期檢查) 。
通過適當?shù)亩ㄆ跈z查,做到早期發(fā)現(xiàn)故障,防止事故于未然,對提高生產率和經濟性十分重要。
1)清洗
將軸承拆下檢查時,先用攝影等方法做好外觀記錄。另外,要確認剩余潤滑劑的量并對潤滑劑采樣,然后再清洗軸承。
a、軸承的清洗分粗洗和精洗進行,并可在使用的容器底部放上金屬網架。
b、粗洗時,在油中用刷子等清除潤滑脂或粘著物。此時若在油中轉動軸承,注意會因異物等損傷滾動面。
c、精洗時,在油中慢慢轉動軸承,須仔細地進行。
通常使用的清洗劑為中性不含水柴油或煤油,根據(jù)需要有時也使用溫性堿液等。不論用哪種清洗劑,都要經常過濾保持清潔。
清洗后,立即在軸承上涂布防銹油或防銹脂。
2)檢查與判斷
為了判斷拆下的軸承能否重新使用,要著重檢查其尺寸精度、旋轉精度、內部游隙以及配合面、滾道面、保持架和密封圈等。
關于檢查結果,可由用慣軸承或精通軸承者進行判斷。
判斷的標準根據(jù)機械性能和重要度以及檢查周期等而有所不同。如有以下?lián)p傷,軸承不得重新使用,必須更換。
a、軸承零部件的斷裂和缺陷。
b、滾道面物滾動面的剝離。
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 6 潤滑與密封
6 潤滑與密封
6.1潤滑
相對運動物體表面加入第三種物質—潤滑劑,降低摩擦、減少磨損。
改善摩擦副的摩擦狀態(tài)以降低摩擦阻力、減緩磨損的技術措施。一般通過潤滑劑來達到潤滑的目的。另外,潤滑劑還有防銹、減振、密封、傳遞動力等作用。
根據(jù)潤滑劑的不同,潤滑可分為:①流體潤滑。指使用的潤滑劑為流體,又包括氣體潤滑(采用氣體潤滑劑,如空氣、氫氣、氦氣、氮氣、一氧化碳和水蒸氣等)和液體潤滑(采用液體潤滑劑,如礦物潤滑油、合成潤滑油、水基液體等)兩種 。② 固體潤滑 。指使用的潤滑劑為固體 ,如石墨、二硫化鉬、氮化硼、尼龍、聚四氟乙烯、氟化石墨等。③半固體潤滑。指使用的潤滑劑為半固體,是由基礎油和稠化劑組成的塑性潤滑脂,有時根據(jù)需要還加入各種添加劑。
根據(jù)摩擦副之間摩擦狀態(tài)的不同,潤滑分為:①流體摩擦潤滑。用流體( 厚度在1.5~2 微米以上 )將摩擦表面隔開的潤滑方式。根據(jù)潤滑膜壓力的產生方式不同又可分為流體動壓潤滑(靠摩擦表面的幾何形狀和相對運動由粘性流體的動力作用產生壓力平衡外載荷)和流體靜壓潤滑(由外部將一定壓力的流體送入摩擦表面間 , 靠流體的靜壓平衡外載荷)兩種。②邊界摩擦潤滑。摩擦表面間存在一層薄膜(邊界膜)時的潤滑狀態(tài);它可分為吸附膜(潤滑劑中的極性分子吸附在摩擦表面所形成的膜,包括物理吸附膜和化學吸附膜)和化學反應膜(潤滑油中的添加劑與金屬表面起化學作用生成能承受較大載荷的表面膜)兩類。潤滑可以延長機器設備的壽命,提高精度、節(jié)約能源。
6.2密封
出鋼機的密封主要是滾動軸承的密封,軸承的密封裝置是為了防止灰塵、水、酸氣和其他雜物進入軸承,并防止?jié)櫥瑒┝魇ФO置的。密封方法的選擇與潤滑劑的種類,工作環(huán)境,溫度,密封面的圓周速度等有關。密封可分為接觸式及非接觸式兩大類,接觸式密封常用:氈圈油封、唇形密封圈、密封環(huán)。非接觸式密封分為:隙縫密封、甩油密封、路密封。接觸式密封的優(yōu)點是密封效果好,一般用于靜密封。
由于出鋼機工作工況是低速重載,結合考慮,此次密封采用接觸式密封。因此在此處選用氈圈進行密封,密封件為氈圈。
6.2.1密封的注意事項:
①在一定的壓力和溫度范圍內具有良好的密封性能。
②摩擦阻力小,摩擦系數(shù)穩(wěn)定。
③磨損小,磨損后在一定程度上能自動補償,工作壽命長。
④與工作介質相適應。
⑤結構簡單,裝拆方便,價格低廉。
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 結論
7 總 結
通過這次畢業(yè)設計,我以前學過的許多專業(yè)基礎課得到了復習和鞏固,并且使這些理論知識在實際中得到應用。畢業(yè)設計期間,通過查閱資料、進入工廠實際了解設備,這樣不僅使我拓寬了知識面,而且還提高了設計能力和獨立思考的能力。同時,設計期間遇到問題與同學共同查閱資料、共同研究探討,使我認識到團隊精神的重要性,為我以后走上工作崗位打下良好的基礎。還有指導老師的敬業(yè)精神和對科學的嚴謹態(tài)度使我身受感染。
總之,這次畢業(yè)設計在我的知識上和人生上都具有重要意義,更是對我以后走向社會的一次難得的歷練。
重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 參考文獻
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橫移式
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