轧钢辊道毕业论文正稿

前言
在轧钢车间，辊道是用来运输轧件的设备，将加热好的坯料送往轧钢机轧制，轧出的轧件被送往剪切机等设备，这一般都是通过辊道运送的。

辊道贯穿于整个作业线，故辊道的运转情况直接影响轧钢机的产量，所以，正确合理的设计和维护辊道，对提高轧钢机的产量有重要得意义。

某轧钢厂轧钢车间主要生产设备有：一座高效蓄热式连续加热炉，一架三辊轴承轧机，八架水平式二辊连轧机（轧机布置为：ф520×1+350×4+300×4），一台启停式倍尺飞剪，一台步进齿条式冷床，冷剪、热剪各一台，事故剪二台，精整系统一套，穿水控冷装置一套。

本课题是轧钢机输出辊道系统的设计，主要是针对精整输出辊道的设计，精整输出辊道能否正常运行对整个轧线的生产顺行有着重要的意义，由于轧钢生产节奏紧奏、连续，任何一个环节都不能出现问题，否则，生产必将中断，势必影响产量，而对占轧线20%~40%的辊道系统来说，其意义及作用也就显而易见。

随着国际经济一体化步伐的加快，加强、提高企业的地位和竞争力显得尤为重要。

在市场经济条件下，企业当以经济效益为中心，以利润的最大化为经营目标，但如果我们的市场竞争能力不强，那就不能真正实现利润的最大化。

在市场经济体制下，在竞争激烈的市场中，企业作为平等的市场竞争主体，要生存与发展，就必须以市场为中心，以自身优势为依托，以获取利润为目的，这样才能成为真正的市场经营实
体和竞争主体，才能实现企业的持续、快速发展。

从企业自身发展来讲，品牌是潜在的生产力，反映着一个企业的综合发展水平。

在市场经济条件下，品牌就好比是企业的身份证，是企业无形资产的载体，也是一个企业信用体现，是市场竞争的入场券。

我们企业要谋取长远的发展，要做强做大，就必须树立品牌意识，努力创造自己的品牌。

就我们现有的企业来说，物业类的企业创造管理服务品牌，用高质量的服务、高水平的管理拓展企业发展的空间；工程类的企业，要争取多出精品工程，逐步地树立起自己的品牌，用优质工程打开市场大门；其他专业的企业也要结合自己专业特点创造本专业的品牌。

可以这样说，品牌有多大，市场就有多大。

企业创造品牌并不容易，要有“十年寒窗苦读书”的毅力和恒心，要付出加倍的努力。

创造品牌就要讲质量，讲产品质量，讲服务质量，讲工程质量，没有质量，无异于无源之水，无本之木。

由于本人知识水平有限，时间仓促，设计中难免有漏洞，不妥之处，恳请老师及同事批评指正。

一、辊道传输设计方案
方案1：皮带传动
方案2：单独传动
方案3：链传动
设计方案比较：
1、皮带传动：传动带是弹性体，在传动过程中存在弹性滑动现象，即带与带轮之间会发生打滑现象，因此带传动的传动比是不稳定的，也就不能正常工作。

由于弹性滑动，带与带轮之间将产生摩擦和磨损，易发生疲劳断裂。

2、单独传动：单独传动的辊道，是用一台电动机带动一支辊子。

由于辊子是单独传动，可以使辊道的机械部分大为减少，其启动快，在工作中即使一个辊子发生故障，也不会影响到整个系统的运行，但增加了电气设备，降低了线路的功率因数，电气维修量加大，且成本高。

3、链传动：它是在两个或多个链轮之间用链轮作为挠性拉曳元件的一种啮合传动。

其经济、可靠，广泛用于采矿、冶金、运输、化工等各种机械的动力传动中。

它的主要优点有：①没有滑动；②工况相同时，传动尺寸比较紧凑；③不需要很大的紧力，作用在轴上的载荷较小；④效率较高，η≈0.95%-98%；⑤能在温度较高、湿度较大的环境中使用。

缺点是：工作时有周期性的动载荷和啮合冲击，引起噪声；链节的磨损会造成节距加长，甚至使链条脱落。

从以上方案综合考虑其优缺点来看，方案1、2均不可采用。

而链传动能保持准确的平均传动比，比带传动的传动功率大，轮廓尺寸小。

且结构简单，价格低，供应方便，故采用链传动。

二、链传动的工作原理、主要参数及链条的选择：
主动链轮转动时，通过闭合链条带动另一个与主动链轮相同齿形的从动链轮，传递运动和动力。

传递功率：电机功率*传递效率
链传动的主要参数有：链速υ，传动比i ，链轮齿数z1、z2 ，链条节距P，传动中心距a ，链条节数（链条长度）Lp。

链速一般分：低速、中速、高速，本设计选用中速--υ=0.6-8m/s。

传动比i： i =1。

链轮齿数z1、z2：z1 = z2 = 16。

链条节距P：节距大的链条具有较高的抗拉断强度，传动比小是选用大节距单排链。

P=50.80。

传动中心距a：800mm 。

链条节数（链条长度）Lp： Lp=48。

链条节数可由下式求得
lp= 2a0
+
z1+z2
+
P
(
z2-z1
）2(公式2-1 ) P 2 a02π
综上所述，链条选用32A —1－48 (GB123·1—83) 。

三、辊道辊子的选择及强度计算
辊道按传动类型可分为：集体传动辊道；单独传动辊道；空转辊道；
辊道按传动用途可分为：工作辊道；运输辊道；收集辊道；移动辊道；升降辊道。

辊道按结构和材料可分为：实心锻钢辊子；由厚壁钢管或铸钢制成的空心辊子；铸铁辊子。

本设计方案中辊道辊子选用铸钢制成的空心辊子。

其主要参数为：辊子的直径D=295mm，辊身长度L= 450mm，辊距t= 800mm，辊道速度υ= 4.5m/s。

辊子的强度计算：
1、作用在辊子上的负荷(一般有三种)：
1）由轧件重量产生的负荷：轧件重量作用于辊子上的负荷是根据轧件的断面和其长度来确定的。

对于细长轧件，则可以认为轧件的重量是均匀地由他所接触的几个辊子共同承受。

2）作用于辊子上的附加负荷。

3）轧件落到辊子上的冲击负荷：轧件从高处落到辊子上时，将产生冲击负荷。

有冲击负荷时，对辊子强度、辊子轴承的使用会产生较大影响。

四、辊道驱动力矩的计算：
辊道稳定运转时，轧件作等速运动，转动辊子所需的静力矩要克服轴承中的摩擦损耗和轧件在辊子上所产生的滚动摩擦损耗，辊道在运转时可能出现的最大静力矩，是在轧件遇到阻碍物而突然停止是出现的。

此时，轧件被阻，停止移动，而辊子还在
继续转动，辊子与轧件之间产生了打滑现象，即辊子与轧件之间的滚动摩擦变成了滑动摩擦，这时，驱动辊子的静力矩为最大值，它除了克服辊子轴承中的摩擦外，还需克服轧件与辊子之间的滑动摩擦，其值可按下式计算：
Mj=(Q+nG1)μ·d/2+Qf （公式4-1）
Mmax=(Q+nG1)μ·d/2+Qμ·D/2 （公式4-2）式中：
Mj 辊道稳定运转时的静力矩
Q 在辊道上稳定运转的轧件的重量
G1一个辊子的重量
N 一台电动机所驱动的辊子数目
μ辊子轴承中的摩擦系数，滚动轴承μ=0.005
D 辊子直径
F 轧件在辊子上的滚动摩擦系数，热轧件
f=0.0015m
d 辊子轴颈的直径
μ1辊子与轧件之间的华东摩擦系数，热轧件
μ1=0.3
则：
Mj=（5200+9×1080）×0.005×（0.095÷2）+5200
×0.0015
=11.3N·m
Mmax=(5200+9×1080）×0.005×（0.095÷2）+5200
×0.3×（0.295÷2）
矩外，所需的力矩M ） ）
式中 ：
M d1 使轧件加速时的动力矩 M d2 使辊子加速时的动力矩
辊子加速运转时的受力图
图1 假设轧件重量Q 作用在辊子的四周上，使轧件产生加速度a 的动力矩
M d1
＝ T × D
(公式4-5)
2 式中 T 轧件的惯性力，可由下式求得
将6带入 5 得到
M d1＝ QD
× a (公式4-7) 2g T ＝ Q × a (公式4-6)
g
式中 g 重力加速度。

使辊子产生角加速度ε时的动力矩为
M d2＝
nGD 12 × ε (公式4-8) 4g
式中 GD 12 一个辊子的飞轮力矩；
ε 辊子的角加速度，如果以轧件的加速度a
表示，则为
ε＝
2a (公式4-9) D 将上式代入8式得
将7 式和10式代入4式得
上式中的加速度a 是受到一定限制的。

如果加速度太大，使
轧件的惯性力T 大于辊子与轧件间的滑动摩擦力F 时（图1），则轧件在启动时，只在辊子上打滑而不能够运动。

因此，最大加速
度a max 应有下式确定
M d2＝ nGD 12 × 2a (公式4-10) 4g D
M d ＝ nGD 1２+QD 2 × 2a (公式4-11)
4g D
F ≥T 或Q μ2≥Q/g ×a max (公式4-12)
则 a max ≤μ2g
当 μ2=0.15-0.3时，则a max =1.5-3m/s 2。

如果以a max =μ1g 代入11式，则动力矩为
？？？？
？？？？
将1式和13式代入3式，可求得辊道的启动力矩M 为
可通过上式求得M 和辊子的转数n ，并按下式可求得电动机功率
式中n 辊道辊子的转数（r/min ），可由下式求得
M d = nGD 12 μ
2 + Q μ1 × D (公式4-13) 2D
2 M= (Q+nG 1)μ d + Qf + nGD 12
μ1 + Q μ1
D (公式4-14) 2 2D 2 N= M ×n Kw (公式4-15)
9750 n= 60υ
(公式4-16)
πD
式中 υ 辊子的线数度（m/s ）
M 驱动力矩（N ·m ）
则 辊子的转速n =（60×4.5）/（3.14 × 0.295） =291(r/min) 由公式14得
M =（5200+9×1080）×0.005×（0.095÷2）+5200×0.0015+
则辊子的转数n=（60×4.5）/（3.14×0.295）=291（r/min ）
由公式14得
M=（5200+9×1080）×0.05×（0.095÷2）+5200×
0.0015+185+5200×0.3×0.295÷2
M=418.8
代入
N= 418.8 ×9÷9750=12.5 ？？？？
所以电动机选择11KW 型号为：YZR160L-6
五、轴承的选用
轴承的功能是支撑轴及轴上的零件，使其回转并能保持一定
的旋转精度，减少相对回转零件之间的磨擦和磨损。

合理的选择
和使用轴承对提高机器的使用性能、延长寿命有着重要的作用。

根据轴承的工作条件、装卸性能、经济性及其结构和性能特点，
本设计选用滚动轴承。

1、工作情况分析
N= M ×n Kw 9750
1）运动分析
滚动轴承外套圈有相对运动，滚动体既有自传又有围绕轴承中心公转。

2）受力分析
在理想状态下，轴承承受中心轴向力和径向力，轴向力有各滚动体均分担，径向力只有半圈滚动体承受。

2、失效分析及设计准则
根据滚动轴承的工作情况，其主要失效形式有三种：
1）点蚀滚动体和套圈滚道在接触疲劳应力作用下发生点蚀破坏，使轴承运转时发生振动和噪声，丧失精度。

为防止点蚀，需进行疲劳寿命计算。

2）塑性变形在静负荷及冲击负荷下，滚动体和套圈滚道发生塑性变形凹坑，加大摩擦，降低运转精度。

为防止塑性变形，需进行静负荷计算。

3）磨损在多尘或润滑不良的条件下，轴承套圈或滚动体产生磨粒磨损，高速运转时还会出现胶合磨损，引起表面发热甚至滚动体退火。

为防止和减轻磨损，应限制工作转速，加强润滑和密封。

滚动轴承对应其主要失效有三个性能指标：
1)针对疲劳寿命的额定动负荷Cr ;
2)针对静强度（塑性变形）的静负荷C0r ;
3)针对轴承磨损发热的极限转速n lim。

滚动轴承的性能限示如下图：
C or /S o
负载
n lim
寿命L
转速n
滚动轴承的工作性能限（图5-1）
3、滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的负荷P 与寿命L 的关系如下图所示：
基本额定寿命
当量动负滚动轴承的曲线(图5-2)
其方程式为
L10Pε= C （公式5-1）
式中 P --------当量动负荷，N；
L10 --- -- 基本额定寿命，106 r；
ε------- 寿命指数，滚子轴承ε= 10/3。

由于各滚动轴承都具有寿命L = 1×106 r下的基本额定动负荷Cr值，所以有关系式
L10Pε=1×Crε
得寿命公式
L=(Cr/P)(106 r) (公式5-2 )
或以小时计
L h=106/60n(C r/P)≥[L h] （公式5-3）
经变换得
Cr≥P{(60n/106) [L h]}1/ε (公式5-4)
式中 n---轴承的工作转速，r/min；
[L h]---轴承的预期寿命，h；
4、轴承的静负荷计算：
轴承受载后，滚动体与某一套圈滚道最大塑性变形量之和δ为滚动体直径d0的万分之一时（δ=0.001 d0），所承受的静负荷称为轴承额定静负荷C0r。

当轴承同时受径向和轴向复合负荷时，需折算为当量静负荷进行计算。

当量静负荷的计算公式为
P0 = X0Fr +Y0Fa （公式5-5）
式中 X0,Y0----分别为静负荷的径向系数和轴向系数。

静负荷的计算公式为
式中 S0-----许用安全系数
静负荷许用安全系数表：表5-1
P0
C0r≥S0 (公式5-6 )
综上说述，所选轴承其型号为222316。

总结
由于科技的进步和人们生活水平的提高，生产设备和产品的更新，对钢材不断提高产品产量和质量，提高生产率，降低原材料和能源的消耗及产品的成本提出了更高的要求。

这也是和轧钢设备制造水平有关的重型机械制造，电机制造，计算机
和自动控制以及液压系统等科学技术的发展有密切关系。

我通过近3年电大的学习，把学到的知识运用到实际生产中去，进行设计轧钢机的辊道传输系统关键设备。

由于本人的知识有限，难于实现机械化和自动化生产的要求。

因此，为进一步提高生产水平和知识水平，我通过查阅资料、复习学过的书本知识去在设计中探索，为增加生产产量，提高产品质量，对轧机的辊道生产线进行设计改造。

本设计方案从实际出发，以平辊工作机座为主，结合轧钢机设备的新技术，先进的机械设计思想，对轧机辊道装置进行全新的设计，使设计后的轧机辊道的生产效率，产品质量和机械化程度达到较高的水平，以适应现代化的生产要求。

本系统在生产使用中运行状况良好，能够满足生产需求，但仍然存在一些问题，如在工作中传动链出现掉链、断链，噪声大等现象，在以后将从这些方面入手，积极寻求改进的方法。

通过本次的设计，使我又学到了一些新的知识，也为我以后在生产中应用发挥重要的作用积累了知识。

本次设计对传动系统的设计的方法、步骤等有了一个初步的、基本的认识，并且对本次设计中的缺陷进行总结，并把本次设计和实际中的运行情况进行比较，为今后的设计积累经验。

设计中难免有错误和漏洞，敬请老师及同事予以指正批评。

结束语：
在当今科学技术突飞猛进、市场竞争日益激烈的环境中，企业要求得生存、发展，就必须不断的进行技术改造和技术进步，这是企业谋求发展的前提，是现代企业竞争力的决定性因素，是提高企业经济效益的动力源，要不断的调整设备结构，从而确保企业的利润和效益。

致谢
感谢指导老师成建联教授的关心、指导和教诲。

成建联教授追求真理、献身科学、严以律己、宽已待人的崇高品质对学生将是永远的鞭策。

作者在学习期间的工作自始至终都是在成建联教授全面、具体的指导下进行的。

成老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使学生收益匪浅，终生难忘。

感谢我的学友和朋友们对我的关心和帮助。

参考文献
[ 1 ] 葛中民. 机械设计基础. 中央广播电视大学. 1992.2。

[ 2 ] 潘慧勤. 轧钢车间机械设备. 冶金工业. 1994。

[ 3 ] 黄华清. 轧钢机械. 冶金工业. 1980。

[ 4 ] 宝衍. 轧钢机械设备. 冶金工业. 1984。

[ 5 ] 邱宣怀. 机械设计. 高等教育. 1997。

[ 6 ] 蒋维星. 轧钢机械设备. 冶金工业. 1981。

[ 7 ] 卢颂峰. 机械设计课程设计手册. 中央广播电视大学. 1998.2。

[ 8 ] 冼健生. 机械设计基础学习指导书. 中央广播电视大学. 1993.2。

[ 9 ] 周开勤. 机械零件手册. 高等教育. 1994。

[10 ] 成大先主编. 机械设计手册（第三版）. 化学工业. 1993.。