钢球轧机结构选型与设计分析
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轧辊辊系
为达到本轧机进行多个产品进行轧制的目的，将轧辊倾斜角设计成可调整型倾角，使该 角度可在0~8º范围内调整，调整机构设计分析见3.2.3节。 （5）锁紧螺母及其旋向 为防止轧制过程中轧辊的轴向松动，在轧辊轴的两边各有两个固定轴承内座圈的圆螺母。 因轧辊为右旋，故入料端螺母为右旋，出料端螺母为左旋。 （6）两轧辊的交叉位置 斜轧的两个轧辊在空间交叉，其交叉点位置并不在轧辊辊身长的中间。因轴承钢球轧机 的轧辊采用圆柱形原始辊面，两轧辊型腔之间的距离是变化的，交叉点间的距离最小， 离交叉点轴向距离越远，型腔距离越大，为了更好的控制产品的尺寸，交叉点应尽量靠 近出料端，通常交叉点设计在距出料端0.5~1个螺距的距离。
（4）轧辊倾斜角
斜轧轧辊的青椒、旋转方向、螺旋孔型的旋向三者之间必须保持一定的关系才能实现正 常轧制。从入料方向看，对右旋孔型轧辊，右边轧辊入口端往下倾斜，左边轧辊入口端 往上倾斜，轧件旋转方向为逆时针；对左旋孔型轧辊，右边轧辊入口端往上倾斜，左边 轧辊入口端往下倾斜，轧件旋转方向为顺时针。
本轧机采用右螺旋轧辊，右边轧辊入口端往下倾斜，左边轧辊入口端往上倾斜的结构形 式。
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钢球轧机电动机与皮带减速装置
对钢球实测数据，轧辊最大压力 为6~10 kN，所需电机功率为 20~25 kW。绕线式交流电动机具 有价格便宜，外形尺寸小，维护 方便，过载能力较大。考虑成本 与本轧机预期所轧钢球尺寸，轧 机电机选用功率为30~40kW的电机。 考虑可控性与效率，初选交流电 机型号为：电磁调速异步电动机 YOT，或变极多速异步电动机YD， 同步转速为3000r/min，工作转速 约为2980r/min。为实现对轧机的 过载保护，采用皮带轮实现一级 减速，传动比初定为1.8。
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轧辊辊系
（2）轧辊的装卸
考虑到对轧辊与轧辊轴的不同性能要求及材料利用效率，轧辊与轧辊轴采用分体式结构， 两者之间采用平键连接，采用或的间隙配合。轧辊轴采用45钢。（键的选择）
（3）轴承的选择
斜轧轧辊轴颈较大，斜轧轧辊轴承承受着较大的单位压力，轧辊轴承宜选用摩擦系数较 小（通常为0.003~0.008）的滚动轴承，考虑到轧制负荷较大，滚动轴承外形尺寸受限 等因素，选用双列圆锥轴承。
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轧辊辊系
轧辊辊系由轧辊、轧辊轴、轴承和轴承座等组成，如图3-2所示。通常一台轧机备有几 对轧辊辊系，以方便轧辊磨损或变更轧制品种时节省换辊时间。
图3-2 轧辊辊系简图 （1）轧辊及其孔型设计:轧辊材料 轴承钢球斜轧轧辊辊形棱角突出，轧制时单位压力大，工作条件相对较差，故轧辊材料 选用高温高压工作条件下耐磨损，本轧机拟选用35CrMnSi或5CrNiMo。 为避免轧辊与轧件由于相对滑动造成表面粘料并提高轧辊寿命，要求轧辊有较高的表面 硬度，通常要求HRC=60~68。对采用5CrNiMo材料的轧辊，通过轧辊表面软氮化或表 面渗碳可达到要求。
钢球轧机结构选型与设计分析
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钢球轧机传动系统结构与设计
钢球轧机传动装置包括：电动机、 皮带减速装置、减速分动器、齿 轮座及万向节轴等。其主要作用 是将电动机转速下降到轧辊的转 速（增大输出转矩），将一个旋 转运动转换成两个相同方向的旋 转运动，并实现轧辊相位的调整。
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钢球轧机减速Leabharlann Baidu与齿轮座
此处把主要完成降低转速的齿轮装 置称为减速器，把主要完成将一个 转动变为两个同方向转动的装置成 为齿轮座。（1）减速器传动比:由 轧辊的工作转速和电机的工作转速 可知，整个传动系的传动比约为 19.87，除去皮带轮的一级传动比 （1.8）与齿轮座传动比（1.0）， 减速器传动比约为11.04。（2）减 速器与齿轮座的结构类型:减速器与 齿轮座采用分体式结构，其具体结 构结合工作机座、万向联轴节的结 构匹配进行选定。减速器的工作功 率为30~40 kW，输入转速约为 1656 r/min。
万向联接轴的布置图 1-导料管 2-棒料 3-轧辊 4-万向联接轴 5-齿轮座输出轴
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钢球轧机工作机座的结构与设计
斜轧依靠轧辊对轧件的作用实现成型，依靠导板控制轧件位置。斜轧的工作 机座起承受轧辊与导板的固定及安装，承担它们工作时产生的载荷的作用。 对工作机座的基本要求是：固定要牢靠；调整要准确、方便；要有足够的强 度与刚度；能快速拆卸更换零部件等。 轴承钢球螺旋斜轧机工作机座通常包含轧辊辊系、轧辊轴向调整机构、轧辊 角度调整机构、轧辊径向调整机构、上下导板装置、机架部件等六大基本组 成部分。 此外，对轴承钢球螺旋斜轧机的轧辊调整，还有一个对准轧辊转角的要求， 即还需进行轧辊相位调整，本轧机将相位调整机构放在齿轮座中完成，此处 不再赘述。
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钢球轧机万向联接轴
钢球斜轧机的齿轮座与轧辊轴不在一条直线上，为将齿轮座的两个输出轴的 动力与运动传递给机座的两个轧辊，需用万向联接轴连接。从允许倾角与经 济角度考虑拟采用滑块式万向联接轴。但其在强烈的滑动摩擦下，滑块容易 磨损，磨损造成的间隙会带来噪声并影响轧辊的相位准确。其参数选型与角 度计算略。
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轧辊辊系
凸棱高度变化
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轧辊辊系
成形区任意位置凸棱宽度
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轧辊辊系
在多余金属系数校核过程中，在轧制的前270º，计算的体积是型腔内所包含的金属体积， 而并非实际的金属体积，此时孔型尚未封闭，钢球棒料直径小于孔型直径，钢球尚未成 形，胚料同型腔之间存在着较大间隙。在整个轧制过程中，金属的变形过程比较复杂， 在孔型封闭前，金属有后滑趋势，因此允许多余金属系数稍大，但不等大于1.08。若多 余金属系数过大，可加大凸棱宽度，相应减小凸棱切削量，从而减小多余金属系数。多 余金属系数校核值见表3-2。 孔型型腔内其它参数计算 孔型型腔内所包含的金属体积计算、凸棱宽度与连接颈宽度的适应性校核、导程计算公 式略，其值或调整值见表3-2。 （1）储料槽半径
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轧辊辊系
热轧钢球及孔型法向剖面尺寸
轧辊直径 轧辊直径与孔型螺旋长度是轧辊孔型设计的两个基本参数，其值是否合适，将直接影响 成形工艺的稳定性，并对轧件质量、轧辊寿命、机体大小产生显著影响。
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轧辊辊系
轧辊直径主要取决于轧制旋转条件与轧制成形条件，其值可用式3-1确定。 孔型螺旋长度 孔型分成成形和精整两个区段，其长度的确定，主要考虑轧件成形及精整的要求、确保 轧件质量、简化轧辊加工、提高轧辊寿命等因素。轴承钢球轧辊孔型总长度一般取为 1080º~1350º，其成形段通常取360º~630º，精整段孔型长度通常取450º~630º。 对本轧机轧辊，取孔型总长度为1260º，成形段长度630º。 轧辊长度
轧辊辊系
为达到本轧机进行多个产品进行轧制的目的，将轧辊倾斜角设计成可调整型倾角，使该 角度可在0~8º范围内调整，调整机构设计分析见3.2.3节。 （5）锁紧螺母及其旋向 为防止轧制过程中轧辊的轴向松动，在轧辊轴的两边各有两个固定轴承内座圈的圆螺母。 因轧辊为右旋，故入料端螺母为右旋，出料端螺母为左旋。 （6）两轧辊的交叉位置 斜轧的两个轧辊在空间交叉，其交叉点位置并不在轧辊辊身长的中间。因轴承钢球轧机 的轧辊采用圆柱形原始辊面，两轧辊型腔之间的距离是变化的，交叉点间的距离最小， 离交叉点轴向距离越远，型腔距离越大，为了更好的控制产品的尺寸，交叉点应尽量靠 近出料端，通常交叉点设计在距出料端0.5~1个螺距的距离。
（4）轧辊倾斜角
斜轧轧辊的青椒、旋转方向、螺旋孔型的旋向三者之间必须保持一定的关系才能实现正 常轧制。从入料方向看，对右旋孔型轧辊，右边轧辊入口端往下倾斜，左边轧辊入口端 往上倾斜，轧件旋转方向为逆时针；对左旋孔型轧辊，右边轧辊入口端往上倾斜，左边 轧辊入口端往下倾斜，轧件旋转方向为顺时针。
本轧机采用右螺旋轧辊，右边轧辊入口端往下倾斜，左边轧辊入口端往上倾斜的结构形 式。
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钢球轧机电动机与皮带减速装置
对钢球实测数据，轧辊最大压力 为6~10 kN，所需电机功率为 20~25 kW。绕线式交流电动机具 有价格便宜，外形尺寸小，维护 方便，过载能力较大。考虑成本 与本轧机预期所轧钢球尺寸，轧 机电机选用功率为30~40kW的电机。 考虑可控性与效率，初选交流电 机型号为：电磁调速异步电动机 YOT，或变极多速异步电动机YD， 同步转速为3000r/min，工作转速 约为2980r/min。为实现对轧机的 过载保护，采用皮带轮实现一级 减速，传动比初定为1.8。
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轧辊辊系
（2）轧辊的装卸
考虑到对轧辊与轧辊轴的不同性能要求及材料利用效率，轧辊与轧辊轴采用分体式结构， 两者之间采用平键连接，采用或的间隙配合。轧辊轴采用45钢。（键的选择）
（3）轴承的选择
斜轧轧辊轴颈较大，斜轧轧辊轴承承受着较大的单位压力，轧辊轴承宜选用摩擦系数较 小（通常为0.003~0.008）的滚动轴承，考虑到轧制负荷较大，滚动轴承外形尺寸受限 等因素，选用双列圆锥轴承。
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轧辊辊系
轧辊辊系由轧辊、轧辊轴、轴承和轴承座等组成，如图3-2所示。通常一台轧机备有几 对轧辊辊系，以方便轧辊磨损或变更轧制品种时节省换辊时间。
图3-2 轧辊辊系简图 （1）轧辊及其孔型设计:轧辊材料 轴承钢球斜轧轧辊辊形棱角突出，轧制时单位压力大，工作条件相对较差，故轧辊材料 选用高温高压工作条件下耐磨损，本轧机拟选用35CrMnSi或5CrNiMo。 为避免轧辊与轧件由于相对滑动造成表面粘料并提高轧辊寿命，要求轧辊有较高的表面 硬度，通常要求HRC=60~68。对采用5CrNiMo材料的轧辊，通过轧辊表面软氮化或表 面渗碳可达到要求。
钢球轧机结构选型与设计分析
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钢球轧机传动系统结构与设计
钢球轧机传动装置包括：电动机、 皮带减速装置、减速分动器、齿 轮座及万向节轴等。其主要作用 是将电动机转速下降到轧辊的转 速（增大输出转矩），将一个旋 转运动转换成两个相同方向的旋 转运动，并实现轧辊相位的调整。
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钢球轧机减速Leabharlann Baidu与齿轮座
此处把主要完成降低转速的齿轮装 置称为减速器，把主要完成将一个 转动变为两个同方向转动的装置成 为齿轮座。（1）减速器传动比:由 轧辊的工作转速和电机的工作转速 可知，整个传动系的传动比约为 19.87，除去皮带轮的一级传动比 （1.8）与齿轮座传动比（1.0）， 减速器传动比约为11.04。（2）减 速器与齿轮座的结构类型:减速器与 齿轮座采用分体式结构，其具体结 构结合工作机座、万向联轴节的结 构匹配进行选定。减速器的工作功 率为30~40 kW，输入转速约为 1656 r/min。
万向联接轴的布置图 1-导料管 2-棒料 3-轧辊 4-万向联接轴 5-齿轮座输出轴
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钢球轧机工作机座的结构与设计
斜轧依靠轧辊对轧件的作用实现成型，依靠导板控制轧件位置。斜轧的工作 机座起承受轧辊与导板的固定及安装，承担它们工作时产生的载荷的作用。 对工作机座的基本要求是：固定要牢靠；调整要准确、方便；要有足够的强 度与刚度；能快速拆卸更换零部件等。 轴承钢球螺旋斜轧机工作机座通常包含轧辊辊系、轧辊轴向调整机构、轧辊 角度调整机构、轧辊径向调整机构、上下导板装置、机架部件等六大基本组 成部分。 此外，对轴承钢球螺旋斜轧机的轧辊调整，还有一个对准轧辊转角的要求， 即还需进行轧辊相位调整，本轧机将相位调整机构放在齿轮座中完成，此处 不再赘述。
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钢球轧机万向联接轴
钢球斜轧机的齿轮座与轧辊轴不在一条直线上，为将齿轮座的两个输出轴的 动力与运动传递给机座的两个轧辊，需用万向联接轴连接。从允许倾角与经 济角度考虑拟采用滑块式万向联接轴。但其在强烈的滑动摩擦下，滑块容易 磨损，磨损造成的间隙会带来噪声并影响轧辊的相位准确。其参数选型与角 度计算略。
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轧辊辊系
凸棱高度变化
10
轧辊辊系
成形区任意位置凸棱宽度
11
轧辊辊系
在多余金属系数校核过程中，在轧制的前270º，计算的体积是型腔内所包含的金属体积， 而并非实际的金属体积，此时孔型尚未封闭，钢球棒料直径小于孔型直径，钢球尚未成 形，胚料同型腔之间存在着较大间隙。在整个轧制过程中，金属的变形过程比较复杂， 在孔型封闭前，金属有后滑趋势，因此允许多余金属系数稍大，但不等大于1.08。若多 余金属系数过大，可加大凸棱宽度，相应减小凸棱切削量，从而减小多余金属系数。多 余金属系数校核值见表3-2。 孔型型腔内其它参数计算 孔型型腔内所包含的金属体积计算、凸棱宽度与连接颈宽度的适应性校核、导程计算公 式略，其值或调整值见表3-2。 （1）储料槽半径
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轧辊辊系
热轧钢球及孔型法向剖面尺寸
轧辊直径 轧辊直径与孔型螺旋长度是轧辊孔型设计的两个基本参数，其值是否合适，将直接影响 成形工艺的稳定性，并对轧件质量、轧辊寿命、机体大小产生显著影响。
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轧辊辊系
轧辊直径主要取决于轧制旋转条件与轧制成形条件，其值可用式3-1确定。 孔型螺旋长度 孔型分成成形和精整两个区段，其长度的确定，主要考虑轧件成形及精整的要求、确保 轧件质量、简化轧辊加工、提高轧辊寿命等因素。轴承钢球轧辊孔型总长度一般取为 1080º~1350º，其成形段通常取360º~630º，精整段孔型长度通常取450º~630º。 对本轧机轧辊，取孔型总长度为1260º，成形段长度630º。 轧辊长度