7轧机主传动装置及主电机的选择

赫兹公式：
σ 0.35Fn Em / m h
2 j
m
1 1 1 1 2 1 2

2 1 2 1 2
对于直齿，有
Em
1 1 1 1 2 E1 E 2

2 E1 E 2 E1 E2
,
内齿与外齿齿形材料相同，即 ， E1 E2 Em E Em 2.1105 MPa，则
σ (E,F)j σ xx(E,F) σ yy(E, F) σ N
32
图7-15 叉头危脸断面位置的确定
33
⑵ 实验得出的经验模型
① 梅耶洛维奇公式 带切口的扁头，其最大应力按下式计算：
σ max
2 1.1M b (3x 9 x 2 ) 2 2 2 36 b0 b bS 3
28
1) F2 力对x-x轴的弯曲力矩
M xx F2 x Fx
x x1 cos y1 sin
该力矩在I-I 断面弯曲应力
σ xx M xx Wxx( EF )
： σ xx
Wxx EF
3C12 6C2 C3 2C32 C12 63C2 4C3
图7-19 CLZ 型齿轮连轴器 1-外齿轴套；2-内齿圈；3-半连轴器
40
：
图7-20 棒销联轴节 1-半联轴节；2-外环；3-棒销；4-压板；5-半联轴节
41
7.2
主传动中的齿轮装置
7.2.1 主传动中的齿轮装置的结构特点
7.2.1.1 齿轮机座的类型及结构 (1) 齿轮机座的类型
图7-21齿轮座按齿轮传动型式分类 a-用于二辊或四辊轧机；b-用于三辊轧机；c-用于二辊斜轧机； d-用于三辊斜轧机
危险断面（支叉的根部，距 F 力x处）产生弯曲力矩 M w 和扭转力矩 M n 。
弯曲力矩 M w:
M w Fx
2 x 0.5 b0 b tanα x1 3
25
扭矩 M n :
Fb Mn 6
6M w bS 2
扁头危险断面的弯曲应力 σ :
扁头危险断面的扭转应力
9
⑵ 十字轴式万向接轴
十字轴式万向接轴即带有(滚动)轴承的万向接轴，它广泛用 于汽车工业，近年来在钢管轧机、带钢轧机、立辊轧机上得到
较多的应用，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势。
结构——由两个叉头，通过轴承与十字轴相联接，轴承可
以是滚动轴承也可以是滑动轴承。
优点——与滑块式万向接轴相比，它的最大优点是磨损小， 效率高，传递扭矩大，寿命长，传动平稳。在可能的情况下， 应优先使用十字轴式万向接轴。目前，十字轴式万向接轴已标 准化（JB3241——83等）
7.1.4.3 液压平衡装置
图7-17 1700 热带钢连轧机精轧机组联接轴液压平衡装置 1-上联接轴；2-轴承座；3-油箱；4-上联接轴液压平衡缸； 5-下联接轴液压平衡缸；6-支架；7-下联接轴
39
7.1.5 联轴节
目前在轧机主传动中应用最广的是齿轮联轴节和尼龙棒销联轴节。
图7-18 CL 型齿轮连轴器 1-外齿轴套；2-内齿圈
τ
Mn ： τ S 3
危险截面的合成应力（按第四强度理论）:
M 1 b4 2 σ j σ 3τ 36x 2 2 12 2 S 2 b0 b bS 3
2 2
26
② 闭口式扁头强度计算（见图7-12b所示）
在扁头的危险断面I-I处同样受有弯曲力矩和扭转力矩的作用。此时若以向量
常用的联接轴平衡装置有弹簧平衡、重锤乎衡和液压平衡三种型式。
7.1.4.1 弹簧平衡装置
弹簧平衡装置结构简单，但平衡力随接轴的移动而变化，适于型
材、板带轧机的接轴平衡。联接轴上下移动量在50-100mm时，通
常采用弹簧平衡。
37
7.1.4.2 重锤平衡装置
图7-16 1000 初轧机联接轴平衡装置简图 1-调节螺母；2-蜗轮—螺杆机构；3-滚子；4-重锤杠杆；5-弹簧； 6-上平衡托梁铰链；7上平衡托粱 38
17
18
7.1.2 联接轴的主要参数
7.1.2.1 滑块式万向接轴的主要结构尺寸及有关参数
图7-9 滑块式万向接轴结构尺寸
19
主要参数有：
①叉头直径 D。通常叉头直径应比磨削后的轧辊改径小5～15mm，
或叉头直径等于轧辊名义直径的85～ 95％。 ②叉头膛孔直径d。
d 0.46 0.5D
τ T(B)
M cos 2WT ( B )
WT B
r3 h 2.86 r
2.82
31
通过上述分析和计算，可得到I-I断面上几个特殊点（应力最大点）的
合成应力值。 在B点处：
σ Bj
在 E、F点处：
σ
xx(B)
2 σ N 3τ T(B) 2
构选型并提出合理参数。
重点与难点：
主传动装置及主电机结构选型；万向接轴强度校核；
主电机功率计算及其发热校核；连轧机主减速器速比
选择。
2
7.1 联接轴与联轴节
联接轴的用途为：将（电机、减速机、齿轮座的）运动和力矩 传递给轧辊；在横列式轧机上，各架之间也是通过联接轴传 动的。
轧机常用的联接轴有梅花接轴、万向接轴和弧形齿接轴等几种形式。
M yy M sin 2 M MT cos 2
σ yy(EF)
M sin 2W yy( EF )
3 2 3 C2 3C2 C3 4C2 C32 2C3 C1 6C2 2C3
Wyy EF
扭矩MT在断面上产生扭转应力，根据非圆截面实心杆件扭转的实验结果表明， 最大应力在距截面重心最近的周边上，对I-I断面来说，最大扭转应力位于断 面的B点。其值为：
hs H Dmax hx A
对于主机列中无人字齿轮机座的接轴（见图7-10b）：
hs H Dmax hx A
21
图7-10 接轴配置简图 a-有人字齿轮机座的配置型式；b-由主电机直接传动的配置型式
22
7.1.2 2 弧形齿接轴齿型参数
图7-11 弧形齿接轴齿型参数
14
图7-7 弧形齿接轴齿形示意图 1-内齿圈；2-外齿轴套
图7-8 接轴倾角与承载能力关系
15
16
与滑块式万向接轴相比，弧形齿接轴具有下述优点：
① 因为在运动过程中，弧形齿接轴的角速度几乎是恒定的， 加之径向间隙甚小，所以传动平稳，冲击和振动小，有
利于提高轧速和改善产品质量；
② 传动效率高； ③ 轮齿啮合处便于密封和润滑，使用寿命长； ④ 结构紧凑，重量轻，装拆方便，易于换辊。
图7-14 叉股断面系数的计算图
29
2) F2 对I-I 断面拉力
FN F sin
拉力 FN 在断面上产生拉应力 σ N ，其值为：
σN F sin AI I
3) F2 对I-I断面剪力 Fq
Fq F cos
30
4)FF1 力偶矩在I-I断面分解为对断面轴线y-y的弯曲力矩M yy 和扭转力矩 MT
第七章
轧机主传动装置及主电机的选择
7.1 7.2 7.3
联接轴与联轴节
主传动中的齿轮装置 轧机主电机的选择
1
基本要求：
了解轧机主传动组成及其作用，了解联接轴与联轴
节的类型及万向接轴工作原理，了解接轴平衡及主传
动中齿轮装置类型及其结构；掌握接轴强度验算及主
电机发热校核方法，能对主传动装置、主电机进行结
6
7
图7-3月牙形滑块和销轴安装顺序示意图 a-待装位置；b-轴向装入叉头；c-旋转90°
8
这种万向接轴具有带孔的扁头和径向镗孔中没有凹槽的叉头，
以圆销代替小方轴，圆销轴贯穿叉头和扁头后，用螺母将其固定。
如将圆销轴拆卸抽出后，扁头和月牙形滑块可从叉头侧向拆卸。
图7-4 侧向拆卸的滑块式万向接轴
σ2 jj 0.35Fn E / 21h
σ jj 0.418 Fn E / 1h
Fn 2M n dK cos n
1
d 2 sin n
h 1 .5 m
σ jj 99 M n tan n / Kd 3 60 M n / Kd 3




36
7.1.4 联接轴的平衡
M 表示接轴传递的总扭矩，则计算更为简便。它可以分解为两个分力矩：
M M1 M 2
M 1 M cosα
M 2 M sin α
力矩 M 1 对扁头起扭转作，而力矩 M 2则起弯曲的作用，相应地在危险断面I-I 产生的扭转应力和弯曲应力分别为：
M cos τ S 3
合成应力（按第四强度理论）:
10
11
11
图7-5轴承盖固定式十字轴式万向接轴 1-轴承盖；2-法兰叉头；3-综合式迷宫密封；4-滚子轴承；5-十字轴
12
图7-5-1十字轴式刚性万向节 1－轴承盖 2、6－万向节叉 3－油嘴 4－十字轴 5－安全阀 7－油封 8－滚针 9－套筒
13
7.1.1.2 弧形齿接轴
图7-6 1700冷连轧机弧形齿接轴 1-轧辊辊头；2-楔形滑块；3-外轴套；4-压板；5-外齿轴套；6-内齿圈； 7-密封装置；8-接轴本体；9-弹簧；10-带弹簧的球面顶头；11-弹簧；12-螺栓
42
⑵ 齿轮机座的特点和结构
由于齿轮座所传递的扭矩较大，其中心矩却受到轧机轧辊中心距
的限制。因此，只能增大齿轮模数、齿宽；减少齿数，采用人字 齿轮、新型齿廓及选用性能好的材料等来提高承载能力。