闫立海Φ300轧钢机说明书.docx
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闫立海Φ300轧钢机说明书
摘要
设计的轧钢机为Ф300型钢轧钢机，轧辊的直径为300mm。
轧钢机主要用来为轧制小型线材，采用三辊式工作机座。
轧钢机的主要设备是由一个主机列组成的。
轧钢机的主机列是由原动机，传动装置和执行机构三个基本部分组成的。
采用的配置方式为电动机——减速机——齿轮机座——轧机。
由于轧辊的转向和转速不可逆转，原动机采用造价较底的高速交流主电机。
考虑到轧制负荷很不均匀，为了均衡电机负荷，减少电机的容量，在减速机和电动机之间加有飞轮。
齿轮机座：
其用途是传递转矩给工作辊，设计采用三个直径相等的圆柱形人字齿轮在垂直面排成一排，装在密闭的箱体内。
联轴器：
在减速器与齿轮机座之间采用的是安全连轴器。
而主联轴器采用的的梅花接轴联轴器。
关键词：
轧钢机；齿轮机座；轧辊
Abstract
RollingmilldesignedforФ300paymentsrollingmill,rollerdiameterof300mm.Rollingmillforrollingmainlytosmallwirerod,athreeroller-workingmachineBlock.Rollingmillequipmentisamajorcomponentofthemainframeout.Rollingmillistheformermainframeismotivatedtransmissiondevicesandthethreebasiccomponentsoftheimplementingagencies.Allocationmethodusedforelectricmotors--slowdownplane--plusseat--rollingmill.Therollertotheirreversibleandrotationalspeed,theoriginalmotivationfortheintroductionofamorerapidexchangeofthecostsofElectrical.Takingintoaccounttherollingloadisuneven,tobalanceelectricalloadsandreducetheelectricalcapacityslowdownintheincreasebetweenaflywheelandelectricmotors.Flywheeldesignandinstallationofelectricmotorsindeceleratorbetweenitsroleintheadoptionrollerandrolleridling,amobilestoragedeviceinabalancedtransmissionloads;gearseat:
itspurposeistotransmittorquetotheworkrevolve,theequivalentdiametercylindricaldesignusedthreewordspluspeoplelinedupintheverticalplane,packedinsealed.Shaftcoupling:
intheBlockreducerandgearisusedbetweensecuritycompanyaxlevehicles.
Keywords：
Rollingmill；Gearseat；Roll
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1轧钢机的定义及组成1
1.1.1轧钢机的定义1
1.1.2轧钢机械设备的组成1
1.2轧钢机的分类2
1.3轧钢机主机列的组成2
1.4辅助设备分类3
1.5轧钢设备的发展动向3
第2章轧钢机的结构5
2.1轧辊的工作特点与分类5
2.1.1轧辊的工作特点5
2.1.2辊的分类5
2.2轧辊的结构和参数5
2.2.1辊身6
2.2.2轧辊的结构6
2.3轧辊轴承7
2.3.1轧辊轴承的工作特点7
2.4轴承的主要类型7
2.5调整装置8
2.6轧辊平衡装置10
2.6.1上辊平衡的作用10
2.6.2上轧辊平衡装置10
2.7机架11
2.7.1机架型式11
2.7.2机架结构12
2.7.3机架主要参数12
2.8轧钢机座的刚性14
2.8.1轧钢机刚性的概念14
2.8.2影响轧机刚性的因素16
2.9联轴器17
2.10辅助机械设备18
第3章轧钢机主要参数的计算及校核19
3.1轧辊19
3.2机架21
3.2.1机架的主要参数21
第4章 轧钢机的润滑要求及用油23
4.1轧钢机对润滑的要求23
4.2轧钢机润滑采用的润滑油、脂24
4.3轧钢机常用润滑系统简介24
第5章轧钢机用电刷的选择与维护26
5.1轧钢机用直流电机的特点和供电方式对直流电机换向的影响26
5.2轧钢机用直流电机的运行情况26
5.3轧钢机用电刷遇到的问题对电刷运行性能的要求27
5.4轧钢机用电刷的选择28
5.5电机电刷的安装与维护29
总结32
参考文献33
致谢34
第1章绪论
中小钢铁厂是我国钢铁业的一个重要组成部分。
中小型轧钢机生产的各种钢材，在我国钢材生产中占有一定的比重。
充分发挥这些轧钢机的能力，生产质量更好、品种更多的钢材进一步满足国民经济各部门的需要，是当前中小型轧钢机生产的一个重要任务。
目前，各地的中小型轧钢机种类很多，可开坯、型钢、线材、中板、薄板、带钢和无缝钢管轧机等。
本文内容包括轧钢工艺的主要机械设备和辅助设备，着重讲解各项设备类型选择、参数确定、主要部件受力分析和强度验算。
1.1轧钢机的定义及组成
1.1.1轧钢机的定义
狭义的定义轧制钢材的机器设备称为轧钢机，它使轧件在转动的轧辊间产生塑性变形，轧出所需要断面形状和尺寸的钢材。
此外，为完成全部生产工艺过程，还必须有一系列辅助工序，如：
加热、运输、矫正、剪切、包装动，故它还有广义定义。
广义的定义用于轧制刚才生产工艺全部所需的主要和辅助工序成套机组也称为轧钢机，它包括：
轧制、运输、翻钢、剪切、矫直等设备。
1.1.2轧钢机械设备的组成
轧钢机械设备的组成可分为两大类：
主要设备和辅助设备。
1．主要设备直接使轧件产生塑性变形的设备称为主要设备，也称为主机列。
它包括：
工作机座（轧辊、轴承、轧辊调整装置、导卫装置及机架等），万向或梅花接轴，齿轮机座，减速器，主连轴节，主电机等。
2．辅助设备是指主机列以外的各种设备，它用于完成一系列辅助工序。
辅助设备种类繁多，车间机械化程度越高，辅助设备所占整个车间机械设备总重比例也越大。
有时达主要设备重量的3-4倍。
1.2轧钢机的分类
1．二辊式轧机次轧机结构简单，工作可靠，由直流电动机驱动，用于二辊可逆式初轧机，可将钢锭往复轧制成各种矩形坯。
二辊可逆式轧机也可用于轧制轨梁和中厚板。
2．三辊式轧机其在同一机座上轧件可两向轧制，二轧机无需反转，由一台交流电动机经减速器和齿轮座驱动数台三辊式轧机，可实现轧件往复多道次轧制。
它用于开坯和型钢生产，具有设备简单和投资少的特点。
轨梁轧机及大型轧机可用直流电动机驱动，在生产中必要时可调速改善轧制条件。
3．复二辊式轧机此轧机作用与三辊式相似，但轧辊调整、孔型配置较方便，用于横列式中小型轧机。
4．特殊轧机它是根据不同产品设计的专用轧机，例：
钢球轧机、周断面三辊斜轧机、轮箍轧机、车轮轧机等。
此外还有很多种轧机，本文就不列举。
1.3轧钢机主机列的组成
轧钢机的主要设备由一个或数个主机列组成。
主要包括：
主电机、传动机构和工作机座等部分。
如图1-1轧钢机主机列。
图1-1轧钢机主机列
1为齿轮机座，它将动力传给三个轧辊，由三个直径相等的齿轮封闭在箱体中组成。
2为减速器，它以一定速比降低主轴转速，以适应轧辊转速需要。
3为飞轮，用于蓄存和释放能量，均衡主电机负荷。
4为万向接轴，连接齿轮座和轧辊传递动力。
5、6为主联接轴节，它们将齿轮座、减速器和主电机连接一起传递动力。
7为主电机。
8为工作机座。
工作机座是使轧件产生轧制变形的设备,工作机座主要部件包括：
轧辊，机架，轧辊轴承，轧辊调整装置，导板和固定横梁，地脚板等。
虽然轧机类型很多，但工作机座组成部分大体上是一致的。
1.4辅助设备分类
从轧钢车间生产钢材全部工艺过程可看出，除在主机列上完成塑性变形轧制外，还要有很多辅助工序，把这些工序连贯起来才能使车间生产从坯料到成品连续进行。
辅助设备概括可分为两类：
（1）改变轧件外形的设备，如：
剪切、矫直、卷取等。
（2）移送轧件的设备，如：
辊道、翻钢机、推床、升降台等。
1.5轧钢设备的发展动向
近代一些钢铁工业发达国家的轧钢设备发展动向是大型化、连续化、高速化和自动化。
这是对钢材要求不断提高产品和质量、提高劳动生产率、降低原材料和能源消耗及产品成本的发展结果，这也和轧钢设备制造水平有关的重型机器制造、电机、计算机和自动控制以及液压系统等科学计算发展技术有密切关系。
1．大型化方面
增大钢锭或带卷重量。
过去初轧机一般为10-20吨，现在有加大到40-50吨。
热轧的最大带卷和坯料重量已由15吨增到45吨。
冷轧卷重达60吨，线材盘重已达2-4吨。
2．高速化方面
轧钢设备高速化是机械制造和自动控制技术水平不断提高的结果，另外，轧钢设备结构改进以适应高速化需要液是一个重要方面。
3．连续化方面
全连续式冷轧机实现了无头轧制，最近十年来已在生产上应用。
它能进一步提高冷连轧机产量、改善产品质量、有效地解决板卷的穿带和抛尾问题，并能实现动态变规格和高速飞剪的剪切，这套控制系统使投资约增加15%-20%
4．自动化方面
目前宽带钢热连轧机的计算机自动控制水平在各类轧机重是最高的，从板坯上料到卷取全部采用电子计算机控制。
在我国轧钢生产的发展中，今后一个时期在适当建设现代化新企业、新装备的同时，大力进行原有设备的技术改造的和更新挖潜，逐步提高大型化、高速化、连续化和自动化的水平是摆在轧钢工作者的一项重要任务。
第2章轧钢机的结构
2.1轧辊的工作特点与分类
轧辊是轧钢机在工作中直接与轧件接触并使金属产生塑性变形的重要部件，也是消耗性零件，它在轧钢生产中对高产、优质、低消耗各项指标影响很大。
冶金企业常专门设有制造各类形扎辊的车间以保证扎钢生产消耗需要。
2.1.1轧辊的工作特点
（1）工作时能承受很大的轧制力和力矩，有时还有动载荷，例如初轧工作时，辊承受很大的惯性力和冲击。
（2）能在高温或温度变化很大的条件下工作。
由于轧件温度很高而且还有冷却水，轧辊旋转冷热交加，因此在交变应力作用下逐渐产生龟裂和裂纹。
在冷轧条件下，由于轧辊经常接触应力作用，冷轧压力很大，故工作条件也极为重要
（3）由于轧辊在轧制过程中不断被磨损，故直接影响轧件质量，也影响轧辊寿命。
2.1.2辊的分类
按轧机的类型轧辊可分为三种。
1．带孔的轧辊它用于轧制大、中、小、各种形钢、线材及初轧开坯，在轧辊面上刻有轧槽使轧件成形。
2．平面轧辊板带轧机轧滚属于此类，为保证轧件具有良好的板型，辊面做成稍有凸凹的辊型。
3．特殊轧辊它用于穿孔机、车轮轧机等专用轧机，轧辊具有各种不同形状。
2.2轧辊的结构和参数
轧辊的结构由辊身、辊颈和辊头三部分组成。
2.2.1辊身
辊身是轧辊与轧件接触并使金属产生塑性变形的部分。
辊身直接D是轧钢机的一个重要参数。
这辊的辊身直径有公称直径和工作直径之分。
公称直径通常指轧机人字齿轮中心距并以此值表示轧机的大小。
对于初轧机一般按最末道轧辊中心距来确定。
工作直径是指轧辊与轧件接触进行压下变形而直接工作的直径，钢板轧机的轧辊工作辊径就是轧辊外径。
初轧机轧辊的工作辊则表示孔型槽底直径，对于复杂断面型钢轧辊工作辊径确定方法将在孔型设计种专门讨论。
因此，工作辊径
一般小于名义直径D，为防止孔槽切入过深，
比值不大于1.4。
轧辊直径可根据咬入条件
冷轧薄板及带钢轧机，尤其在轧制变形抗力较大的材料时，其轧辊直径应根据最小可轧厚度选择。
当轧辊直径很大时，弹性变形增加，致使薄带钢及钢板的正常轧制成为不可能。
2.2.2轧辊的结构
轧钢机的轧辊如图2-1轧辊
1为辊身2为辊颈3为辊头
图2-1轧辊
常用的轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢、铸铁和半钢等。
辊颈是轧辊的支撑部分，它与轴承装配在机座中，将轧制力经压下调整装置传递到机架上。
2.3轧辊轴承
2.3.1轧辊轴承的工作特点
轧辊轴承用来支承转动的轧辊，并保持轧辊在机架中正确的位置，轧辊轴承应具有小的摩擦系数，足够的强度和刚度，寿命长，并便于换辊。
轧辊轴承的工作特点是能承受很高的、比普通标准轴承所允许要大几倍的单位负荷，这是因为轴承受外围尺寸的限制和在较短的辊颈内可用很大的许用应力所决定的。
例如对开放式的滑动轴承（既具有可拆轴承衬的），根据辊颈上允许应力而决定的轴承上最大单位压力，可用下关系式求出：
（2-1）
式中
——辊颈内的弯曲应力（N）
——作用在轴承衬投影面上的单位压力（N）
——辊颈直径（mm）
和
——轴承衬上长度和宽度（mm）
设计轴承时必须考虑其工作特点，目的是保证轴承的正常工作，提高产品的尺寸精确度，延长轴承的使用寿命，也就是说在使用期内争取多轧一些合格的钢材。
2.4轴承的主要类型
轴承的式样可分为两类：
一种是滑动轴承，一种是滚动轴承。
新式的液体摩擦轴承其基本结构也属于滑动轴承类型，但运转时能在摩擦面间建立其一层油膜使金属面不相接触，这样以液体摩擦取代固体摩擦，使摩擦系数大大降低，因而减小功率消耗，改善发热状况，减少磨损，延长工作寿命，达到理想轴承的要求。
滚动轴承在工作时滚动摩擦代替滑动摩擦，也具有摩擦系数低，精度高，寿命长等优点。
因此它被广泛地应用于冷轧机上以生产带材或箔材，也用于生产小型钢材、薄板和管子等其他轧机上。
但它的缺点是外形尺寸大，使机架窗口尺寸相应地加大或轧辊的辊颈尺寸减小，在制造上工艺较复杂，成本也较高，在高压、高速和冲击载荷大的情况下，它的适应性比油膜轴承差一些。
轧钢机的轴承也有采用胶木瓦或塑料轴瓦，它的优点是摩擦系数低，胶木瓦的摩擦系数为
=0.005左右，塑料轴瓦的摩擦系数与轴承的负载、速度及润滑情况有关。
表2-1轧辊轴承的主要类型
轴承类型
特点
用途
滑
动
轴
承
带金属轴衬的滑动轴承
耐热，刚性较好，摩擦系数高，寿命短，耗铜大
叠轧薄板轧机，旧式冷轧机
带层压胶布的胶木轴承
摩擦系数低
=0.005，寿命长，耐热性与刚性均差
用于开坯，中板及型钢轧机
液体摩擦轴承
摩擦系数低
=0.001~0.008，耐磨性好，耐热性与刚性均差，其外廓尺寸比滚动轴承小
适合于高速载荷时用，它广泛应用于热轧及冷轧四辊轧机的支承辊，国外也有用于初轧机上
滚动轴承
摩擦系数低
=0.0011~0.005，刚性好速度受限制，不耐冲击，维护使用方便，轴承的外廓尺寸比其他轴承大
主要用于冷轧机上以生产带材或箔材，小型钢材，轧管机以及连轧线材轧机
2.5调整装置
轧辊调整装置的作用主要是调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的的轧制条件。
轧辊的调整装置主要有轴间调整装置和径向调整装置两种。
轧辊的轴向调整装置主要是用来对正轧槽，以保持正确的孔型形状，一般用简单的手动装置。
轧辊的径向装置的作用是：
（1）调整两工作辊轴线的距离，以保持正确的辊缝开度，给定压下量；
（2）调整两工作辊的平行度；
（3）条种轧制线的高度（在连轧机上要调整各机座间轧辊的相互位置，以保证轧制线高度一致）。
压下装置的类型
上辊调整装置也称压下装置，它的用途最广，安装在所有的二辊、三辊、四辊和多辊轧机上。
就驱动方式而言，压下装置可分为手动的、电动的和液压的三类。
手动压下装置大多用于型钢轧机上，也用在小型热轧或冷轧钢板和带钢轧机上。
轧辊的手动调整通常可用移动楔块，转动压下螺丝或转动压下螺母等方法来实现。
手动压下装置的优点是结构简单、价格低。
其缺点是体力劳动繁重，压下速度和压下能力较小。
图2-2轧辊开度指示器传动系统图
图2-2所示为转动系统图。
轧辊开低指示器主要采用了一种行星初论减速器机构。
在这种机构中，指针既可以随压下螺丝而转动，亦可由专设的小电机单独驱动。
这样就可以实现指针的自由调零操作。
指针的只有调零是轧辊磨损以后以及更换轧辊或轴承后所必需的操作。
2.6轧辊平衡装置
2.6.1上辊平衡的作用
（1）消除间隙，避免冲击。
由于轧辊、轴承以及压下螺丝等零件自重的影响，在轧件进入轧机之前，这些零件之间不可避免地存在着一定的间隙。
例如上辊轴承座和压下螺丝之间存在间隙
，压下螺丝和螺母之间存在间隙
。
若不消除这些间隙，则喂钢时将产生冲击现象，使设备受到严重损害。
为消除上述问题，须上辊平衡装置，它是压下装置的组成部分。
（2）抬起轧辊时帮助轧辊上升的作用
2.6.2上轧辊平衡装置
弹簧平衡弹簧平衡主要是用在上辊调整很小的轧机上，型钢轧机，线材轧机一般都用这种平衡装置（如图2-3）。
弹簧置于机架盖上部，上辊的下瓦座通过拉杆吊挂在平衡弹簧上。
当上辊上升时，弹簧放松，当上辊下降时，弹簧逐步压缩，弹簧力是随弹簧变形相应的轧辊位置而变化的（如图2-4）弹簧平衡的优点是简单可靠。
缺点是换辊时要人工拆装弹簧，费力、费时。
图2-3型钢机的弹簧平衡
图2-4弹簧力与弹簧变形的关系
2.7机架
每个轧钢机座除了轧辊、轴承和调整装置等部分外，在轧辊身两侧还配置有两个机架。
机架俗称牌坊，是轧钢工作机座的骨架，它承受着经轴承座传来的全部轧制力，因此要求它具备足够的强度和刚性。
从结构上看，还要求机架能便利于装卸轧钢机座上的各零件，以及有快速换辊的可能性。
2.7.1机架型式
机架根据结构的不同可分为两类：
闭式机架和开式机架。
闭式机架是一个将上下横梁与立柱铸成一体的封闭式整体框架图（2-5），因此它的强度和刚性较大，但换辊不便。
它常用在受力大或要求轧件精度高而不经常换辊的轧钢机上，如初轧机、板坯轧机、钢板轧机、钢管轧机和多辊式冷轧机等。
图2-5闭式机架
开式机架上的盖可以从U形架体上拆开，它的刚性不及闭式机架，但它换辊方便的优点使它广泛地应用在型钢轧机上。
2.7.2机架结构
虽然机架的型式种类很多，但它们的结构具有许多共同点。
机架上横梁中部镗有与下压螺母外径相配合的孔，装入压下螺母后，下面用压板固定。
为了保证上横梁有足够强度，上横梁中部厚度要适当加大。
机架立柱的中心线应和装入其中的轧辊轴承座的中心线相重合。
对于上辊经常作上下移动的初轧机，和钢板轧机，立柱的内侧面与上辊轴承座相接触的一段应镶上铜滑板，以避免立柱被磨损，铜滑板用埋头螺钉紧固在立柱上。
对于带有H架的型钢轧机，立柱内侧中部有凸缘，用以固定中辊之下轴承座。
近代的钢板轧机为了适应快速换辊的需要，常把弯辊液压缸由原来安装在轴承座上而改为安装在机架上，因而在立柱内侧都增加了附加支座。
机架的侧面沿轧辊轴线方向，一般还固定有轴向调节装置。
两机架之间装有导板梁。
机架立柱的断面形状有近似正方形、矩形和工字形三种。
近似正方形断面的机架。
惯性矩小，适用于窄而高的闭式机和水平力不大的四辊轧机。
矩形和工字形断面的机架惯性矩大，抗弯能力大，适用于水平力较大，而机架矮而宽的闭式二辊式轧机，如初轧机和板坯轧机。
机架下部有机架底脚，机架靠它座在地脚轨上，并用底脚螺钉来紧固。
在大型初轧机上，为了缩短轧辊与工作辊道之间的距离，往往在轧辊的两侧各增加一个机架辊，机架辊的轴承装在机架上。
2.7.3机架主要参数
机架各部尺寸大多根据轧辊直径来决定的。
在很多有关轧钢设备的书籍种给出了计算机架的经验式，可供参考。
这里仅对机架的几个主要尺寸加以简要说明。
1．窗口高度窗口高度H与轧辊树木、辊身直径、辊颈直径、轴承和轴承座径向厚度，以及上辊的调整距离等因素有关。
计算时可根据轧机的结构形式和各部件的尺寸具体确定。
一般可用下式计算：
（2-2）
式中
——轧辊中心距（mm），对四辊轧机是指支承辊中心距,对三辊轧机是指上下辊中心距
——辊颈直径，对四辊轧机是指支承辊辊颈直径（mm）
——轴承和轴承座的径向厚度（mm）
——上轧辊调整距离（mm）
——虑压下螺丝头部伸出机架外的余量（mm）
2．口宽度对开式机架窗口宽度B可根据轴承座尺寸来确定，对闭式机架应使窗口宽度比轧辊身直径稍大，以便在换辊时能顺利地从窗口取出轧辊。
3．立柱断面尺寸机架应具有足够的强度和刚性，机架刚性表示它抵抗变形的能力，时间上它有机架立柱断面尺寸有着密切的关系。
机架立柱的断面尺寸可用下面式子近似确定：
当用铸铁轧辊时：
当用铸钢轧辊时：
对开坯机
对其他轧机
对用合金钢轧辊时：
式中
——辊颈直径，对四辊轧机指支承辊辊颈直径（mm）
为了提高钢板和带钢的厚度精度，减小钢板和带钢的厚度公差范围，目前有把机架立柱的断面尺寸和轧钢机刚性增大的趋势。
大多数情况下，确定机架立柱的断面尺寸都已突破上述式子的限制。
具体选择时可以参照现有的轧机的数据确定（见表2-2）
表2-2机架立柱的断面尺寸
刚性指标
轧机类型
机架立柱断面面积
（cm2）
轧机刚性
（t/mm）
四辊中厚板轧机
热带钢四辊轧机
冷带钢四辊轧机
9000-10000
7000-8000
6000-7000
700-800
达625
达600
2.8轧钢机座的刚性
2.8.1轧钢机刚性的概念
轧钢机在轧钢生产时产生的巨大轧制力，通过轧辊、轴承、压下螺丝、最后传递至机架，由机架来承受。
轧钢机上的所有这些零件都是受力部分，它们在轧制力作用下都要产生弹性变形。
因为这个缘故，轧机受力时轧辊之间的实际间隙要比空载时为大。
通常我们将空载时的轧辊间隙称为辊缝
，而把轧钢时轧机的辊缝弹性增大量称为弹跳值。
弹跳值是从总的方面来反映轧钢机座受力后轧机变形的大小，它是与轧制力的大小成正比的。
在相同的轧制力作用下，如果轧机弹跳值愈小说明该轧钢机刚性愈好。
所以轧钢机座的刚性的概念是表示该轧机抵抗弹性变形的能力。
轧机弹跳值的存在并不妨碍轧机轧出一定厚度的轧件，因为对于该轧机可以采用予先调整原始辊缝的办法，使弹跳后的辊缝恰好与轧件厚度相同。
但轧制薄钢板时，有时由于压下装置能力的限制，即使采用予压紧的办法，轧机的弹跳值仍然大于钢板厚度，这时就无法轧出较薄的钢板来，也就是说轧机的弹跳值大小将限制轧出钢板的最小厚度。
轧机弹跳值（或轧机刚性）对产品质量有很多影响，它是决定轧出钢板厚度有波动量的主要原因之一，如果钢板的厚度波动差别过大时，将使钢板成为不合格产品。
造成板厚波动的主要原因是在一道轧制过程中（
一定），当轧制压力
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