《张力辊设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张力辊设计说明书.doc（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘 要钢铁工业是国民经济的基础产业，在我国经济的发展中一直处在主要地位，我国钢铁工业的发展长期以来都得到国家的重视，我国钢铁工业发展迅速，形成了完整的成熟的工业体系。板带材是钢铁产业中的一类重要产品，早已成为国家基建和人民生活中常用的重要物资。伴随着中国工业化和经济建设的进一步深入，对板带材等钢铁产品的需求也愈加强劲。随着科学技术的发展，板带材生产目前大部分采用连续化成卷生产。在带钢生产过程中，张力辊(Tension Roll)作为重要组成部分，在板带材生产线上的作用至关重要。该设备在连续退火机组中使用非常广泛。张力辊装置就是用于在连续带材生产线上实现张力调节的一种设备。采用张力辊装置来实现张
2、力调节是一项新技术 。其原理为： 带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处(即包角处)产生摩擦力，以此使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对机组实现张力控制。在查阅了大量相关资料和对连退机组及其张力辊相关设备进行了系统的了解下，本文中以机械动力学、机械原理、机械设计和材料力学等知识作为理论基础，从经济、可靠、实用的角度出发，对张力辊和压辊的结构、传动系统以及压下装置进行了细致的设计，并对各部分的重点零部件进行了强度校核。关键词： 张力辊； 钢铁； 板带材AbstractIron and steel industry is a foundation industry of econom
3、y, it acts as a very important role during the development of our country. By the lasting support and guidance of the government, our iron and steel industry develops quickly, a mature industry system has been built up.Board strips is an important class of product in steel industry and had become a
4、common material in the nationals infrastructure and the Peoples Daily life. Along with the futher development of industrialization and economy construction in China, our country has a strong demand of iron and steel, such as Board strips.With the development of science and technology, now most of th
5、e production of board strips use the method of continuously volume production. In the production process, the Tension roller as an important part in the production process of strip, act as an important role in the board strips production line. And the equipment has come to widespread used in the con
6、tinuous annealing unit is very extensive.Tension roller device is used in cont as a kind of equipment to realize tension adjustment. And adopt tension roller to realize tension adjust is a new technology. The principle is: Strip bag around tension roller, and at the contact point (namely Angle place
7、) produces friction, so as to make the export tension and entry tension change according to some law ,and the the tension value will change. Then realized the tension control of the whole unit.In a lot of relevant information and access to Continuous Annealing Line and its tension roller related equ
8、ipment, This paper take the knowledge of mechanical dynamics, mechanical principle, mechanical design and material mechanics as its oretical basis, from the economical, reliable and practical point of view, From the angle of economic, reliable and practical. Take a meticulous design to structure of
9、the tension roller and pressure roller, transmission system and pressing device. And take the key elements of all part into stress test.Key words: Tension Roll； Steel； Steel and Strip目 录1 前言11.1 我国钢铁生产的现状11.2 连续退火技术的工艺及发展11.3 板带材的特点21.3.1 板带产品的外形、使用特点21.3.2 板带产品分类及技术要求21.3.3 板带产品的生产特点41.3.4 张力辊在板带材生
10、产中的作用42 张力辊的设计和研究42.1 设计参数42.2 张力辊的设计计算52.2.1 辊子的布置方案设计52.2.2 张力的计算52.2.3 下辊的几何参数及材质选用62.2.4 下辊结构设计72.3 上辊的设计计算72.3.1 上辊的几何参数及材质选用72.3.2 上辊的结构设计82.3.3 压下系统的设计计算83 传动系统的设计113.1 电动机的选择113.1.1 定性选电机113.1.2 下辊转速的计算123.1.3 下辊所需功率计算123.2 减速器的选择123.3 联轴器的选择133.3.1 联轴器的分类133.3.2 联轴器的选择133.4 轴承的选择133.4.1 下辊卷
11、筒轴承的选择133.4.2 上辊轴承的选择153.5 键的选择154 机架的设计164.1 辊子机架的设计164.2 传动系统机架的设计165 主要零部件的强度校核165.1 轴的强度校核165.1.1 上辊轴的校核165.1.2 下辊轴的校核195.2 轴承的寿命计算215.2.1 上辊轴承寿命计算215.2.2 下辊轴承寿命计算215.3 键的强度校核226 润滑236.1 润滑剂的种类236.2 润滑方式的选择236.3 润滑方式的选择确定246.3.1 齿轮减速器的润滑方式246.3.2 轴承的润滑方式24结束语25参考文献26致谢271 前言钢铁材料良好的综合性能和易于循环利用等特点
12、，至今仍是人类社会发展所需的不可替代的材料。在过去的20年里，中国的钢铁工业取得了巨大的进步，粗钢年产量已超过1108吨，工艺流程和技术不断得到革新和发展，钢铁品种多样化，满足了国民经济不断发展的需要，薄板坯连铸、低温轧制等高新技术的应用使中国的钢铁工业更具有竞争力和吸引力。1.1 我国钢铁生产的现状目前，我国已成为世界第一产钢大国，热轧带钢品种在我国钢铁工业中占有极其重要的地位，国内各大钢铁公司为了尽快占领板带材市场，纷纷花巨资新建或改造薄板连轧厂，不断扩大品种范围及产量。但总体而言，我国热轧薄板生产、设计水平与世界先进水平相比仍有一定差距，我们需要不断了解、掌握热轧薄板生产的新技术、新工艺
13、，提升热轧板带产品质量。板带材是钢铁材料中的重要产品，在国民经济中的应用十分广泛。热扎板带材的退火是板带材生产中十分重要的辅助环节，目前世界上比较先进的退火工艺就是连续退火技术,它不但比以往的罩式退火技术提高了速度,退火质量还更加好。在连续退火机组中张力辊必须提供足够的张力，以保证后续工序的顺利进行，以得到生产所需要的板带质量。1.2 连续退火技术的工艺及发展带钢在直通式炉内连续运行过程中完成的退火工艺称为连续退火。连续退火是相对罩式退火而言的，连续退火为带钢连续通过退火炉，退火炉无封口，带钢不经过停留而直接进行卷取的生产方式。在大生产应用中，连续退火应用广泛，连续退火使变形晶粒重新转变为均匀
14、等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，钢的组织和性能恢复到冷变形前状态的热处理工艺。带钢的连续退火研究开始于20世纪30年代。50一60年代连 续热处理工艺在镀锡原板的生产中得到广泛运用。随 后，日本采用高温轧制、高温卷取工序同退火时过时效处理工序合并的方法，生产深冲用冷轧钢板获得成功。1971年 和1972年日本先后建成了两条连续退火生产线。到了 80年代连续退火得到了广泛应用。连续退火机组的工艺流程为：开卷、焊接清洗活套连续退火平整、拉矫卷取。连续退火炉按作业方式分立式(塔式)与卧式两 种。塔式退火炉用于每月必须退火1万t以上的带钢 时才是经济的。产量低时，用卧式连续退火炉较经济， 因为
15、这种炉子投资低、热量消耗较少。 目前，在生产中运行的有4种工艺:(1)新日铁公 司的NSC一CAPL方法;(2)日本钢管公司的NKK- CAL方法;(3)川崎公司的KM一CAL方法;(4)比利时公司的NOWAQ方法。它们的不同点在于加热后的 冷却方法不同，有水冷、气冷、辊冷、水一气复合冷却、 辊一气复合冷却、浸冷、喷冷等。各种冷却方法用来控制冷却速度，以得到所需组织结构的冷却带钢。4种方 法原则上有两种不同的退火周期。一种是加热到退火 温度后保温，冷却到过时效温度时再保温，随后冷却到 室温。另一种是加热到退火温度后保温，冷却到室温， 再重新加热到过时效温度，在此温度上保温，最后冷却 到室温。对
16、双相钢，无需加热到过时效温度。用上述两 种不同退火周期，可生产CQ(商用质量)、1洲二(冲压 质量)、Dl双(深冲质量)、HS(高强度钢)和双相钢。 连续退火因周期短、产品质量均匀、设备投资节 省、占地面积少等优点而获得广泛发展。日本1982年 建造的带钢生产线，将酸洗、冷轧、电解脱脂、退火、 精整等工序合并成一条连续生产线，成为工艺更先进 的全连续冷轧带钢机组。1.3 板带材的特点1.3.1 板带产品的外形、使用特点1）外形特点：板带产品外形扁平,宽厚比大，单位体积的表面积很大2）使用上的特点: a) 表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用b)
17、 可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位c) 可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢等结构件，故称为“万能钢材”。1.3.2 板带产品分类及技术要求一般将单张供应的板材和成卷供应的带材总称为板带1.3.2.1 板带材产品分类一般分类：1)按材料种类：钢板钢带、铜板铜带和铝板铝带等2)按产品尺寸规格：一般可分为厚板（包括中板和特厚板)、薄板和极薄带材（箔材)三类。我国分类：1）中厚板：厚度在4.0mm以上 (其中420mm者为中板，2060mm者为厚板，60mm以上者为特厚板,特厚板可厚至500mm以上，最
18、宽可达5000mm) 2）薄板：4.00.2mm3）极薄带钢（箔材）：0.2mm以下,目前箔材最薄可达0.001mm.1.3.2.2 板带产品技术要求对板带材的技术要求具体体现为产品的标准板带材的产品标准包括：品种(规格）标准、技术条件、试验标准及交货标准等根据板带材用途的不同，对其提出的技术要求也各不一样，基于其相似的外形特点和使用条件，其技术要求归纳起来：“尺寸精确板型好，表面光洁性能高”。（1）尺寸精度要求高尺寸精度主要是厚度精度,因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序，而且在生产中难度最大厚度偏差对节约金属影响很大。板带钢由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小变化势必引起其使
19、用性能和金属消耗的巨大波动。故在板带钢生产中一般都应力争高精度轧制,力争按负公差轧制（在负偏差范围内轧制，实质上就是对轧制精确度的要求提高了一倍，这样自然要节约大量金属，并且还能使金属结构的重量减轻 ）（2）板型要好板型要平坦，无浪形瓢曲：对普通中厚板，其每米长度上的瓢曲度不得大于l5mm，优质板不大于10mm，对普通薄板原则上不大于20mm。板带钢既宽且薄，对不均匀变形的敏感性特别大，所以要保持良好的板型很不易。板带愈薄，其不均匀变形的敏感性越大，保持良好板型的困难也就愈大。板型的不良来源于变形的不均，而变形的不均又往往导致厚度的不均，因此板型的好坏往往与厚度精确度也有着直接的关系（3）表面
20、质量要好板带钢是单位体积的表面积最大的一种钢材，又多用作外围构件，故必须保证表面的质量无论是厚板或薄板表面皆不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮，这些缺陷不仅损害板制件的外观，而且往往败坏性能或成为产生破裂和锈蚀的策源地，成为应力集中的薄弱环节例如：硅钢片表面的氧化铁皮和表面的光洁度就直接败坏磁性，深冲钢板表面的氧化铁皮会使冲压件表面粗糙甚至开裂，并使冲压工具迅速磨损，至于对不锈钢板等特殊用途的板带，还可提出特殊的技术要求 （4）性能要好主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能一般结构钢板：具备较好的工艺性能，例如，冷弯和焊接性能等，而对机械性能的要求不
21、很严格甲类钢钢板：要保证性能，有一定的强度和塑性重要用途的结构钢板：要求有较好的综合性能，除要有良好的工艺性能，甚至除了一定的强度和塑性以外，还要求保证一定的化学成分，保证良好的焊接性能、常温或低温的冲击韧性，或一定的冲压性能、一定的晶粒组织及各向组织的均匀性等等特殊用途的钢板：如高温合金板、不锈钢板、硅钢片、复合板等，它们或要求特殊的高温性能、低温性能、耐酸耐碱耐腐蚀性能，或要求一定的物理性能如磁性)等1.3.3 板带产品的生产特点（1）板带材是用平辊轧出，故改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制的自动化生产（2)带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必
22、须而且能够实现高速度的连轧生产（3）由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，不仅使轧机设备复杂庞大，而且使产品厚、宽尺寸精度和板形控制技术及表面质量控制技术变得十分困难和复杂。1.3.4 张力辊在板带材生产中的作用张力辊作为必不可少的设备, 在整条生产线上起着为全线提供张力的作用。连续生产线的带钢必须在张力之下运行，张力的最基本作用是保证带钢的正常运行，使带钢尽可能沿着生产线的中心线运行而不致因走偏而造成边部刮伤甚至断带。 机组各段张力值的建立，是依靠在机组适当位置设置的夹送辊和张力辊实现的。带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（包角处）产生摩擦力，正是这个摩擦力
23、，使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对整条机组实现张力控制，因此张力辊是后处理机组连续运行的重要设备组成单元1。如何正确地获得精确的张力值及张力变化规律，更好地控制张力，使整个机组的张力得到合理的匹配，对提高产品质量，降低机组的能耗有着重要的意义，因此张力辊的设计对机组的正常连续运行显得尤为重要。2 张力辊的设计和研究2.1 设计参数带钢厚度：1.02.5，带钢宽度：6501250，带钢材质：Q195，Q235，带卷内径：500，入口带卷最大重量150000KN,出口带卷最大重量100000KN，入口带钢最大速度400米/分，工艺段带钢最大速度150米/分，出口带钢最大速度3
24、60米/分，入口带钢张力系数k=0.030.05，工艺段带钢张力系数k=0.030.035，出口带钢张力系数k=0.52.2 张力辊的设计计算2.2.1 辊子的布置方案设计辊子的布置取决于以下三个因素：出口张力与入口张力的比值或放大系数；带材入口与出口的位置；相关附属机构的配置；2.2.2 张力的计算2.2.2.1 入口张力的计算 出口张力与带钢的宽度、厚度等因素有关，由公式 2.1则即：2.2.2.2 出口张力的计算 带钢包绕在张力辊上，在包绕接触处产生摩擦力，使张力辊入口、出口张力按某种规律变化，以此改变机组张力值。若张力辊处于“电动”状态，即出口张力小于入口张力，如图2.1所示，则根据欧
25、拉公式可得：图2.1 张力辊示意图 2.2即， 2.3其中，为辊子与带钢之间的摩擦系数，其值随辊面材质的不同而不同，对于包胶辊面取,为带钢在辊子上的包角，由于带钢具有一定的刚性，张力辊出口和入口处的带钢往往不是完全紧贴在辊面上，因此实际包角小于理论包角。将参数代入式2.3得：结合本设计中入口部分张力较小，载荷相对较小，本设计辊子采用如图2.2所示的布置方案，上面的小辊子是压辊，以下称上辊，下面的大辊子是张力辊，以下称下辊。图2.2 辊子布置方案2.2.3 下辊的几何参数及材质选用下辊几何参数和材质的确定主要是辊径和辊身长度的确定以及表面材质的选定。为了防止带钢产生永久变形，下辊辊径的确定以带钢
26、包绕在下辊上不产生塑性弯曲变形为原则，即是以带钢绕过下辊的弯矩小于或等于带钢弹性极限弯矩为准则计算辊径。由此得出下辊辊径计算公式： 2.4式中，D为下辊辊径，单位m；E为带钢弹性模量，MPa；为带钢最大厚度，m；为带钢屈服极限，MPa。式2.1表明，下辊辊径取决于带钢的弹性模量、屈服极限和最大厚度。但实际中并不是辊径越大越好，下辊装置辊径的大小对设备成本有很大影响因为所要求的输出转矩直接随辊子尺寸的增大而增加其附属机构的成本也随之增加。设计时应根据产品方案综合考虑各种因素选择合适的辊径。本设计中，选择综合性能优良的Q235A作为下辊材料，查材料手册得E200GPa，235MPa，851mm则圆
27、整后取D1=860mm。辊身长度L1根据带钢宽度加上200300mm确定,则取L11400mm。2.2.4 下辊结构设计 考虑到下辊直径较大，为减轻重量同时节省材料，采用如图2.1所示的空心辊结构，同时为增强其强度，内部焊接支承钢板。下辊与传动系统部份使用C型平键连接。图2.3 下辊结构图2.3 上辊的设计计算2.3.1 上辊的几何参数及材质选用上辊通过液压缸提供的液压力，使其紧紧将板带材压在下辊上。一般辊身尺寸根据带钢的宽度b选取，通常是带宽加（200300）mm，两边再留出安装轴承和轴承座的尺寸a，便得到上辊两轴颈之间的长度l。初步设计时作简化处理，认为上辊的直径在整个轴线上受到下辊的反作
28、用力是相等的。上辊的受力如图2.2所示。上辊在中点处挠度最大，采用叠加法求解上辊的变形较为方便。由材料力学变形公式可得，跨度中点处由载荷 2.5图2.4 上辊受力简图引起的挠度为： 2.6整个均布载荷使跨度中点处产生的挠度应为dwc的积分，即： 2.7将 2.8代入上式，有： 2.9则则选取2.3.2 上辊的结构设计下辊的尺寸稍大，宜做成空心结构以减轻重量，并节省金属材料。上辊使用装配结构，在其同部贯穿一根心轴，轴两端用轴承提供支承。其具体结构图如图2.3所示，上辊在选材上选用综合性能优良的Q235作为材料。2.3.3 压下系统的设计计算2.3.3.1 上辊压下力的计算由于带钢与辊子间的摩擦力
29、是由上辊对带钢的压下力使得带钢与两辊子间产生挤压导致的，而带钢的入口张力就是由带钢与辊子间的摩擦力提供的。因此压下力可由摩擦力公式计算得到。 图2.5 上辊结构图即： 2.10对包胶辊，得到：2.3.3.2 压下方式的设计根据本设计的具体情况，压下部分采用两个液压缸同时压下的方式提供压下力，压下和上拉时的情况分别如图2.6和2.7所示：图2.6 图2.7 计算上辊的重力时将上辊粗略的视为一个环形筒，如图2.9所示。则上辊体积为：钢的密度：则上辊重力为：图2.9 2.11得： G2=27.658kN则下压时，每个液压缸只需提供一半的压下力，即： 2.12得：P73.597kN上拉时，液压缸的拉力
30、是提供上辊向上运动的动力。如图2.7所示。 2.13 得： P13.829kN因此，选用HSG-80/40型液压缸，其参数为：液压缸内径为80mm,活塞杆直径为40mm,推力为80430N,拉力为60320N。活塞行程依优先次序并考虑到本设计具体情况选用50，活塞杆螺纹尺寸选用M33X1.5,螺纹长度选用L040mm，法兰螺栓选用M10，并采用前端法兰安装方式。3 传动系统的设计本设计传动系统采用只驱动下辊，不驱动上辊的方式。电机通过第一个联轴器与减速器相联接，通过减速器降低转速并提高转矩，再通过第二个联轴器将动力传递给下辊。各部件与联轴器的联接均采用C型普通平键联接。如图3.1所示图3.1
31、传动系统设计图3.1 电动机的选择3.1.1 定性选电机电动机分交流电动机和直流电动机两种，由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂 价格较高，维护比较不便等缺点，因此无特殊要求是不宜采用。冶金行业生产单位一般为三相交流电源，因此，应选用交流电动机，同时交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类，我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其具有以下优点：1、结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便； 2、适用于不易然，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上；3、由于起动性能较好，也适用与某些要求起动转矩较高的机械。所设计张力辊已知原始数据： 带钢速度 V=400m/s
32、； 剪切带钢厚度 h=1.02.5 mm； 带钢宽度 B=6501250 mm； 带钢材质 Q195 Q235；由于张力辊属于一般冶金机械设备，无特殊要求，连续工作时间长，要求起动性能好，起动转矩较高，故选择交流异步电动机Y系列。3.1.2 下辊转速的计算下辊转速计算公式： 3.1其中V为下辊的转速，本设计中V400m/s。代入求得，3.1.3 下辊所需功率计算上辊不传动，电机功率为下辊提供转矩。则所需电机功率为： 3.2入口和出口张力差为： 3.3下辊转矩为： 3.4将式3.2和式3.3代入式3.1得， 3.5其中为传动效率，本设计中取，则代入数据得，N=31.85kw查电机设计手册，选用型
33、电动机，其主要参数如表3.1所示。表3.1 电动机参数功率/kw额定电压/V额定电流/A转速r/min堵转电流堵转转矩3738039.967395.49倍2.29倍3.2 减速器的选择传动部分的传动比计算公式为： 3.6其中n为电动机的额定转速。则由于传动比较小，本设计中采用级减速器，并考虑到本设计只采用一个下辊，为减小总体尺寸，则用第I种装配型式，查手册，选用 型减速器，其主要参数如表3.2所示。表3.2 减速器参数公称输入功率/kw高速轴轴径/mm低速轴轴径/mm12338903.3 联轴器的选择3.3.1 联轴器的分类按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器对所联两轴间的
34、相对位移缺乏补偿能力，但有结构简单，制造容易，不需维护，成本低等特点而仍有其应用范围；挠性联轴器中又分为无弹性元件的挠性联轴器和带弹性元件的挠性联轴器，。前一类只具有补偿两轴间相对位移的能力，后一类因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。3.3.2 联轴器的选择根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点:1.所联接两个轴的轴径；2.传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求；3.联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小；4.两轴相对位移的大小和方向；5.联轴器的可靠性和工作环境，
35、以及成本。考虑到本设计中各传动轴对中性能比较差，而且可能存在冲击载荷，联轴器选用弹性柱销联轴器，并且为便于控制速个系统的运转，在电动机和减速器高速轴间加制动器。电动机和减速器高速轴用联轴器，选用型联轴器。减速器低速轴和下辊间用联轴器，选用型联轴器。3.4 轴承的选择3.4.1 下辊卷筒轴承的选择先对下辊作受力分析，其受力如图3.2所示。计算下辊的重力时同样将下辊粗略的视为一个环形筒，如图3.3所示。则下辊体积为：图3.2 下辊部件受力图钢的密度：图3.3则上辊重力为： 3.7得：G1=47.5kN由于轴承主要承受径向力，将两边轴承按受力情况相同考虑，则： 3.8代入数据得，N1111.192k
36、N考虑到载荷比较大，并且会受到安装尺寸的限制，因此拟选用NA4828型滚针轴承（GB/T5801-1994），其主要参数如表3.3所示。表3.3 NA4828型滚针轴承主要参数d(轴径） /mmD(轴承外径）/mmC(轴承宽度）/mm基本额定静载荷Cr/kN基本额定动载荷COR/kN140175351223203.4.2 上辊轴承的选择上辊在液压缸压下和上拉时的受力分别如图2.6和图2.7所示，并且上辊的自重前面已算得G227.658kN。不论是液压缸压下和上拉时，上辊轴承承受的压力大小始终是上辊对下辊的压下力P,上辊轴承也是主要承受径向力，无明显横向力，将两边上辊轴承也按受力情况相同考虑。则
37、每个上辊轴承承受的压力为： 3.9代入数据得到，N2=87.426kN由于载荷较大，并无轴向载荷，拟选用调心球轴承或者滚针轴承，考虑到上辊的直径，滚针轴承的尺寸太小，会使结构上显得过余冗余，而调心球轴承在满足载荷的情况下，尺寸也比较合适，因此决定使用调心球轴承，查设计手册，拟选用22313型调心球轴承（GB/T288-1994）,其主要参数如表3.4所示。表3.4 22313型调心球轴承主要参数d(轴径）/mmD(轴承外径）/mmC(轴承宽度）/mm基本额定静载荷Cr/kN基本额定动载荷COR/kN65140481882523.5 键的选择1）电机轴端用键（下称1号键）由电机轴尺寸选用键C20
38、X100型普通平键2）减速器高速轴用键（下称2号键）由减速器高速轴端尺寸，拟选用键型普通平键。3）减速器低速轴用键（下称3号键）由减速器低速轴端尺寸，拟选用键型普通平键。4）下辊轴端用键（下称4号键）根据下辊轴端尺寸，拟选用C32X125型普通平键。4 机架的设计4.1 辊子机架的设计由于设计中仅使用一个下辊和一个上辊，并采用如图2.2所示的辊子布置方式和图3.1所示的传动方式，所以机架应能满足辊子的单边装配的方式。同时，必须满足下辊、上辊和液压缸的装卸方便。本设计中机架采用钢板焊接结构，下辊和上辊均装在机架一侧，具体结构见设计图纸。 4.2 传动系统机架的设计减速器、制动器、电动机均采用螺栓
39、固定，但为保证系统传动部件与下辊中心线在同一水平线上，必须为减速器、制动器、电动机设置底座（机架）。为了使结构更加简单，并保证其支承能力及强度要求，本设计中将以上三个部件机架做同一机架，机架采用H型钢和钢板焊接而成，具体结构见设计图纸。5 主要零部件的强度校核5.1 轴的强度校核5.1.1 上辊轴的校核上辊要随下辊的反作用力，因此对下辊进行强度校核是十分有必要的。上辊轴的主要尺寸和主要参数如图5.1所示。图5.1 上辊轴具体尺寸图主要参数：表面处理方式：调质处理。先对上辊作受力分析，上辊受力如图5.2所示。图5.2 上辊受力分析图将下辊对上辊的压力视为均布载荷，则qL N1=174.852kN
40、 f=36.719kN, P=73.597,G2=27.658,。根据受力分析图分别作出上辊剪力图（图5.3）上辊弯矩图（图5.3）和扭矩图（图5.4）。图5.3 上辊剪力图M=221250Nm图5.4 上辊弯矩图T=256723Nm图5.5 上辊扭矩图将上辊所受弯矩和扭矩进行合成，可以看到左端和右端直径D=40mm的截面为最危险截面，应对其进行强度校核。由于上辊同时承受变矩和扭矩，应用第三强度理论，对 D=40mm的截面进行弯扭合成强度校核。第三强度理论应力公式： 5.1式中： 轴的计算应力，单位：MPa 轴所受弯矩，单位： Nmm 轴所受转矩，单位：Nmm 轴的抗弯截面系数，单位：mm 扭
41、转切应力为静应力时，取0.3本设计中，变曲应力和扭转应力均是对称循环变应力，取，则 5.2代入M、T得：因此上辊轴强度满足要求。5.1.2 下辊轴的校核下辊要随电机转矩，为带钢提供张力。上辊轴的主要尺寸和主要参数如图5.6所示。主要参数：表面处理方式：调质处理。图5.6 下辊轴具体尺寸图先对下辊作受力分析，下辊受力如图5.2所示。图5.7 下辊受力分析图将下辊对上辊的压力视为均布载荷，则qL N1=174.852kN ,f=36.719kN, P=73.597, G1=47.5,。根据受力分析图分别作出下辊剪力图（图5.8）下辊弯矩图（图5.9）和扭矩图（图5.10）。 图5.8 下辊剪力图M
42、=325102Nm图5.9 下辊弯矩图T=156731Nm图5.10 下辊扭矩图将下辊所受弯矩和扭矩进行合成，可以看到左端直径D=130mm的截面最小，且因键槽的影响，强度也为受到一定的削弱，为最危险截面，应对其进行强度校核。由于下辊同时承受变矩和扭矩，同样应用第三强度理论，对D=130mm的截面进行弯扭合成强度校核。本设计中，变曲应力和扭转应力均是对称循环变应力，取，则 5.2代入M、T得：因此下辊轴强度满足要求。5.2 轴承的寿命计算以小时代表的轴承基本额定寿命Lh为： 5.3其中n为轴承转速，C这轴承基本额定静载荷，P为轴承实际承受的载荷，对于球轴承3，对于滚子轴承。5.2.1 上辊轴承寿命计算 1）上辊转速计算
