四辊初轧轧机的压下机构设计毕业论文设计.docx
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四辊初轧轧机的压下机构设计毕业论文设计
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摘要
本次设计的课题是四辊初轧轧机的压下机构设计，主要是对四辊初轧机压下机构的压下螺丝、压下螺母、压下止推轴承进行了改造设计。
通过对四辊轧机压下机构的改造设计，电机通过两级圆柱齿轮减速和一级
蜗杆蜗轮减速传动压下螺丝。
压下螺丝和压下螺母选择了合理的机构，压下螺
丝传动端选择了花键的结构形式，承载能力大；传动端花键采用了连续压力油
润滑，能将润滑油输送到压下螺丝的各个润滑点，便于操作；压下螺丝的止推
端部做成凹形，这时，凸形球面止推轴承处于压缩应力状态，可以提高了压下
止推轴承的强度。
压下螺母为整体螺母，整体螺母加工制造较为简单，工作可
靠。
压下螺母中油孔的设计有利于螺纹的润滑，能有效的提高其使用寿命。
本
课题根据螺纹的自锁条件进行了梯型螺纹设计，通过螺纹的自锁设计并增大压
下螺丝球面止推轴颈有效防止了压下螺丝的自动旋松，提高了轧制时的辊缝精
度。
压下螺丝的止推轴承是推力圆锥滚子止推轴承，推力圆锥滚子轴承比铜垫
滑动止推轴承提高承载能力35%左右，在轧制时轧辊弯曲时能实现压下螺丝自位
调心。
最后本设计讨论了压下螺丝阻塞事故的动力学机理，提出了操作注意事
项。
关键词：
四辊轧机；压下机构；压下螺丝；压下螺母；压下止推轴承
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教
师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加
以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研
究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历
而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，
均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日指导教师签名：
日
期：
期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论
文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，
允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优
□良
□中
□及格
□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优
□良
□中
□及格
□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优
□良
□中
□及格
□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优
□良
□中
□及格
□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优
□良
□中
□及格
□不及格
建议成绩：
□优
□良
□中
□及格
□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优
□良
□中
□及格
□不及格
建议成绩：
□
评阅教师：
优
□良□中□及格
（在所选等级前的□内画“√”）
（签名）单位：
□不及格
（盖章）
年月
日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优
□良
□中
□及格
□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优
□良
□中
□及格
□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优
□良
□中
□及格
□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优
□良
□中
□及格
□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优
□良
□中
□及格
□不及格
评定成绩：
□优
□良
□中
□及格
□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年
月
日
教学系意见：
系主任：
年
（签名）
月日
摘要.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
1
Abstract,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
2
1
绪论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
4
1.1
本课题涉及的内容及国内外的研究现状和动态的综述,,,,,,,,
4
1.2
选题的依据和意义,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
5
1.3
本课题有待解决的关键问题,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
2
轧制过程简介,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
3
轧辊及轧制力能参数,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
3.1轧辊的尺寸参数,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
3.11轧辊直径和棍身长度的确定方法一,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
3.1.1.1
轧辊轴颈和辊颈直径的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7
3.1.1.2
轧辊轴颈和辊颈长度的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,
9
3.1.1.2
轧辊轴颈和辊颈长度的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,
9
3.12轧辊的直径的棍身长度确定方法二,,,,,,,,,,,,,,,,,
10
3.1.2.1
轧辊的棍身长度L和辊径D的确定,,,,,,,,,,,,,,,
10
3.1.2.2
轧辊轴颈d1和辊颈长度l1的确定,,,,,,,,,,,,,,,,
11
3.1.2.3
轧辊传动端的尺寸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
12
4轧辊材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.1常用的轧辊材料,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.1.1
合金锻钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.1.2
合金铸钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.1.3
铸铁,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.2轧辊材料选择,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
5总轧制力的计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15
5.1平均单位压力的计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15
5.1.1
总压力计算的一般公式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15
5.1.2
影响平均单位压力的因素,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
16
5.2
接触面积的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
18
5.3
金属变形抗力的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
19
5.3.1
金属屈服极限对金属变形抗力的影响
,,,,,,,,,,,,,
19
5.3.2
轧制温度对金属变形抗力的影响,,,,,,,,,,,,,,,,
20
5.3.3
轧件变形程度对金属变形抗力的影响
,,,,,,,,,,,,,
20
5.3.4
轧制速度对金属变形抗力的影响,,,,,,,,,,,,,,,,
20
5.3.5
热轧时金属实际变形抗力确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,
21
5.4
总轧制力的计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
22
6压下部分机构设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
23
6.1压下螺丝,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
24
6.1.1
压下螺丝外径的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
24
6.1.1.1
支撑辊辊颈的计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
24
6.1.1.2
压下螺丝外径d,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
25
6.1.2
压下螺丝螺距,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
25
6.1.3
压下螺丝螺母尺寸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
26
6.2
压下螺母,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
28
6.2.1
压下螺母的结构形式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
28
6.2.2
压下螺母的尺寸设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
30
6.3
止推轴承,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
32
6.3.1
止推轴承阻力矩,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
34
6.4
压下螺丝的传动力矩,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
36
6.5
压下速度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
37
6.6
压下螺丝的自动旋松,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
38
6.7
压下螺丝的阻塞事故,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
39
6.8
压下装置离合器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
40
6.9
压下螺母润滑,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
41
7
总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
42
8
主要参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
43
9
致谢,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
44
10
附录：
四辊初轧轧机压下机构设计图纸清单,,,,,,,,,,,,
45
第一章绪论
1.1本课题涉及的内容及国内外的研究现状和动态的综
述
设计题目：
四辊轧机压下系统机构设计
设计的主要内容：
完成压下系统的设计计算，合理选择标准件。
重点完成压下传动部分的机构设计，绘出压下系统装配图及相关零件图。
轧钢机是轧钢生产的主要机械设备。
钢铁及有色金属的90%要通过轧机轧制成材，因此轧机的装备水平对轧钢的生产有着直接的影响。
我过拥有上千台各种类型的轧机，承担着钢板、型钢及钢管的生产任务。
轧钢机设计工作面临着三个方面的任务：
一是消化先进技术的基础上，独立承担大型、新型轧机的设计；二是国内有80%的轧机面临技术改造的繁重任务；三是逐步实现设计工作现代化和计算机辅助设计。
现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专业化,产品质量高,消耗低。
60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使带材冷热
轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现了轧制速度高达每秒钟115米的线材轧机、全连续式带材冷轧机、
5500毫米宽厚板轧机和连续式H型钢轧机等一系列先进设备。
轧机用的原
料单重增大，液压AGC、板形控制、电子计算机程序控制及测试手段越来
越完善，轧制品种不断扩大。
一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法，
以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发
展中。
国内外对于厚度自动控制理论的研究是很多的，不管是什么压下厚度控
制，辊缝的调整都是通过压下机构来实现的。
国内外对轧机的压下机构做了各方面的研究及测试，以提高轧制的精
度、压下机构的使用寿命、提高生产效率和效益、降低能耗等。
以下列举了
一部分国内外设计轧机压下研究相关的论文及简介：
（1）浅谈2300中板二辊轧机"压下螺丝回松"现象重型机械2004年,第01期通过对中板二辊轧机压下机构丝杆和铜螺母摩擦系数变化及平衡
缸和上轧辊提升速度不同步的分析,提出解决二辊轧机"压下螺丝回松"现象的技术措施,为今后轧机设计提供参考.
（2）轧机压下螺纹副承载特性测试研究中国机械工程2006年,第
03期依据相似准则,制作3500mm中厚板轧机电动压下传动螺纹副13的测试模型,采用电测法获取悬臂螺牙弯曲应变值,模拟实际轧制力和过平衡力作
用下螺纹副螺牙各层载荷大小及分布.螺纹副测试结果和边界元、有限元法数值计算结果相比,螺牙层载荷大小和分布规律基本吻合,证明电测法可行、直观且可靠.通过测定数据,证实了轻重两种载荷工况的不同承载特性,还发现螺母与丝杆轴线错移或倾斜的微尺度行为对载荷大小及分布影响极大的
重要现象,为提高压下传动螺纹副寿命及可靠性提供了重要思路.
（3）2000热轧机压下系统的技术改造有色设备2007年,第03期介
绍2000热轧机压下控制系统改造的要求、功能及其改造方案,改造后提高了控制精度、生产效率和产品质量,取得了良好的经济效益.
（4）2800中厚板轧机压下螺母磨损严重问题的分析与处理重型机
械2001年,第06期针对国内某中板厂2800中厚板轧机压下螺母、螺丝及止推轴承磨损严重等问题进行了调查研究,应用"双球铰理论”找出磨损问题关键所在,提出了改进方法,较好地解决了问题。
（5）例如如舞钢公司的4200轧机压下装置的回松是造成了该公司钢板质量低，轧制精度不高、设备运行事故多的主要原因，对之进行研究和技术改造已成为十分迫切的任务。
造成压下系统回松的因素诸多，从根本上
解决非常复杂。
理论和实验相结合，对影响回松的诸因素如工艺参数、润滑油、温度和振动等参数进行分析研究。
根据轧机的实际情况，设计了改善轧机压下系统的相应措施。
通过以上的理论分析和实验，分析压下系统回松的根本原因是由于螺纹副的自锁条件被破坏，丝杠能够在微尺度空间内上下窜动和回松，同时加重了螺纹副的磨损。
1.2选题的依据和意义
在初轧机，板柸轧机、万能轧机等轧机上，几乎每一道轧制都需要调整辊缝，以保证轧件按给定压下量轧出所要求的断面尺寸。
在轧制过程中要辊缝的调整直接影响板厚误差，根据各类轧机的工艺要求，调整装置可分为：
上辊调整装置、下辊调整装置、中辊调整装置、立辊调整装置和特殊轧机的调整装置。
上辊调整装置也称压下装置，它用途最广，安装在所有轧机上，压下机
构的选择要满足工艺的要求，其中电动压下是最常用的压下装置。
通常包括
电动机、减速器、制动器、压下螺丝、压下螺母、压下位置指示器、球面垫
块、和测压仪等部件。
在可逆轧机上还安装有压下螺丝回松机构，以处理卡
钢事故。
在轧制过程中，有很多因素会引起轧件的厚度偏差。
这些因素都与轧件和轧机有关。
轧件方面的因素有：
轧件厚度不均匀、轧件沿长度方向温度或机械性能不均匀等。
轧机方面的因素有：
轧制速度和张力的变化、轧辊热膨胀和磨损及轧辊偏心、轧制过程中机架的变形等。
轧机参数的变动将使辊缝发生周期性的变化，因而导致轧件厚度发生变化，为了提高轧件的厚度精度，在现代化轧机上，往往设置厚度自动控制装置，使轧机在轧制过程中能调整辊缝，以控制和减小轧件纵向厚度偏差。
压下控制系统辊缝的控制最后都是由轧机的压下机构来执行的，选择合理的压下机构，及合理的设计压下机构以调整辊缝。
1.3本课题有待解决的关键问题
（1）根据设计的主要技术参数完成压下系统的设计计算。
技术参数如
下：
轧件厚度230-250mm,宽度800-2150mm，长度5500-11000mm，最大重
量38.5吨。
计算轧制力能参数是主要的。
（2）压下螺丝和止推轴承：
①压下螺丝螺纹的选择（锯齿形或梯形）；②压下螺丝直径一般按强度选择，加大直径绘使传动力矩增加，但可以显著提高轧机工作机座的刚度，一般来说，压下螺丝和螺母在负荷下的的变形值
仅次于轧辊和机架。
③止推轴承有铜垫滑动止推轴承和滚动止推轴承两种；
④压下螺丝传动端结构形式选择。
⑤强度校核。
（3）压下螺母的选择：
①压下螺母的结构形式（整体或组合式）；②压下螺母在机架上的固定方式。
（4）解决压下装置在生产中常遇到的问题：
①压下螺丝的阻塞事故，设置压下螺丝回松机构；②轧制过程中防止压下螺丝自动旋松，压下螺丝自动旋松使辊缝值发生变动，造成轧件厚度不均匀，严重影响轧件质量。
（5）润滑。
对于压下螺丝在螺母中频繁快速移动的初轧机，采用稀油润滑，螺母寿命可提高1.5-2倍。
第二章轧制过程简介
轧制过程是考旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件咬进辊缝之
间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。
轧制的目的是使被轧制的材料具
有一定形状、尺寸和性能。
为了控制轧制过程，必须对轧制过程有一定的了
解。
在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷
轧。
我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、
镀锌板、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。
我国大钢厂从
70年代已用先进的连轧轧机，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系
统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧机上同时
轧制，大大提高了生产效率和质量。
第三章轧辊及轧制力能参数
3.1轧辊的尺寸参数
轧辊的基本尺寸参数是：
轧辊名义直径D，棍身长度L,辊颈d和辊颈长
度l。
3.1.1轧辊直径和棍身长度的确定方法一
3.1.1.1轧辊轴颈和辊颈直径的确定
初轧机和型钢轧机的轧辊名义直径D，既是轧机的主要参数，也是轧辊尺寸的主要参数。
当轧辊的直径确定以后，轧辊的其他参数受刚度、强度或机构上的限制也随之确定。
初轧机的轧辊棍身是有孔型的，因此，轧辊的名义直径应有确切的含义。
通常初轧机把棍环外径作为名义直径。
因此，有孔型的轧辊其名义直径均大于其工作直径。
为避免孔型槽切入过深，轧辊名义直径与工作直径的比值一般不大于1.4。
轧辊的工作直径D1可根据最大咬入角和轧辊的强度要求来确定。
最大咬入角和轧辊与轧件间的摩擦系数有关，各种轧机的最大咬入角可参考表1.1。
表3.1
各种轧机的最大咬入角和
H/D1
最大咬
轧辊与
最大比值
轧制情况
入角
轧件的摩擦
H/D1
（）系数
在有刻痕或焊痕的轧辊中轧制
24～32
16～13
0.45
～0.62
初轧柸或钢柸
热轧
轧制型钢
20～25
18～17
0.36
～0.47
轧制带钢
升级会员 