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1、130T推钢机设计摘要我设计的为机械式推钢机，它结构简单，传动效率高，整体尺寸合适，维修方便造价便宜等特点。本文具体包括轧制工艺过程和自动化控制简介，推钢机的分类和结构特点传动方案的传动和拟定，电动机的选择与校核、减速器的选用、传动方式、齿轮齿条传动和齿轮传动设计、轴系零件指的是通过一系列的设计和计算对轴和轴承做比较全面的强度与刚度的审核。及设备的维修、润滑和维护。机械式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电能转化为动能，带动推杆完成推钢。本文设计中主要对推钢机进行了结构设计和理论计算，对传动机构做了更深入的分析设计，最后做了设备经济性能和可靠性能评价。关键词：电动机；推钢机；理论计算；结构设计全套
2、图纸，加153893706 A design for 130 tons of steel machineAbstractI designed a rack pusher, the reliable work, high transmission efficiency, thrust and large travel, but their heavy equipment, the gear rack type pushing steel machine widely used. rack type pusher through engaging transmission gear rack of
3、 the rotary motion of the motor into linear motion of the push rod rack, drive complete pusher, Design analysis describes the design scheme, including the determination of the pusher and classification and characteristics of the design; the design and calculation of main drive system, including the
4、original design parameters, calculation and check of the motor, calculation and check of coupling and reducer; design and calculation of the main parts, including rack-and-pinion meshing gear strength calculation, calculation of the strength of the shaft, bearing selection and calculation, and the s
5、election of the key and checking; and then the equipment repair, installation, lubrication and seal design, finally the reliability and economical evaluation of equipment.Keywords: billet; pusher; rack type pusher目录1.绪论.51.1轧制工艺过程简介.5 1.1.1轧制过程.5 1.1.2热轧.5 1.1.3冷轧31.2推钢机的种类.5 1.3推钢机结构特点.6 1.4推钢机未来发展
6、趋势62 传动方案的分析与拟定8 2.1 传动方案的分析.8 2.1.1常用的传动类型及其特点.8 2.1.2机械传动系统设计时应注意的事项93 电动机选择和计算.11 3.1 概述11 3.1.1常用电动机的特点及用途. .11 3.1.2电动机选择方法.123.2电动机选择计算与校核.12 3.2.1选择电动机的结构与类型.12 3.2.2选择电动机的容量.12 3.2.3选定电动机的型号和参数.13 3.2.4电机过载校核134传动装置的运动及动力参数选择和计算15 4.1传动比的计算与分配15 4.1.1传动装置的总传动比15 4.1.2 分配各级传动比155 减速器的选择计算.17
7、5.1减速器的概述.17 5.1.1减速器的作用.17 5.1.2减速器的分类.175.2减速器的选用.176 传动机构的设计计算.19 6.1齿轮齿条传动的强度计算.19 6.1.1齿条的特点.19 6.1.2齿轮齿条传动的强度计算.197 轴系零部件.24 7.1轴的设计.24 7.1.1轴的分类.24 7.1.2轴的常用材料.24 7.1.3轴的强度计算.25 7.2轴承的选择预计算.28 7.2.1概述.28 7.2.2轴承的分类.28 7.2.3轴承的寿命校核.29 7.2.4验证轴承的极限转速.31 7.3键的设计与校核.31 7.3.1键联接的选择.31 7.3.2键的尺寸的选择
8、与校核.32 7.4推杆的稳定性校核.338.设备安装、维修、润滑及密封.35 8.1设备安装.35 8.2设备维修.35 8.2.1设备维修保养.35 8.2.2设备检查.35 8.2.3设备修理.35 8.3润滑及密封.36 8.4设备可靠性与经济性评价.37 8.4.1机械设备的有效度.37结束语.38致谢39参考文献1.绪论1.1轧制的工艺过程1.1.1轧制过程轧制过程：轧件通过摩擦力拉进旋转轧锟之间，受到塑性变形的压缩过程，通过轧制的金属有一定的形状、尺寸和性能。轧制分类按轧件运动方式分为：斜轧、横轧、纵轧。斜轧：轧件作螺旋运动，与轧锟轴线形成菲特角。横轧：轧件变形后运动方向与轧锟轴
9、线一致。纵轴：通过两个方向相反的轧锟通过旋转在其间产生塑性变形的过程。1.1.2热轧优点：可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，破坏缺陷的显微组织，是钢材组织紧实，力学性能得到很大的提升。这种提升主要体现在轧制的方向上，使钢材在一定程度上不再是各同性体；浇注时形成的气泡裂纹和诉讼，在高温下也能被焊合。缺点：1.在热轧之后，钢材内部的非金属杂物被压成拨片之后，形成夹层现象。夹层导致沿厚度方向的钢材受拉性能大大缩减，然后逐渐在收缩时形成层间断裂。焊缝收缩诱发的局部应变能达到屈服点应变的数倍，比载荷引起的应变大很多；2.热轧钢材产品不好控制变宽和厚度。我们都知道热胀冷缩，开始时热轧的长度和宽度都达
10、标，最后冷却还是形成一些误差，这这种负差厚度越厚，变宽越宽的越明显。所以对大号的钢材，对于钢材的变宽、长度、厚度，角度，以及边线都不能要求的太精确。3.不均匀的冷却造成的残余应力。它是来自内部自相平衡的应力，各种截面热轧型钢都会有这种残余应力，一般钢型尺寸越大残余应力就会越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能也有一定的影响。1.1.3冷轧 用热轧钢作为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续的冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单的变形的零件。轧硬卷可作为热度锌厂的原料，因为热镀锌机组设置有退火线。
11、轧硬卷重一般在20-40吨，钢卷在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。1.2推钢机的种类推钢机主要适用于炉前坯料，由推钢机输出动力，逐步香炉内推移，然后处理加热。推钢机的种类依然很多，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄连杆式、液压式等等，还有更多的是推钢机把齿条传动和液压传动相结合，形成了液压齿条式。他们都各自有各自的特点，在不同的加热炉下发挥着不同的作用。齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电机的旋转运动转变为齿条的直线运动，带动推杆进行推刚工作。其工作可靠，传动效率高，推理和行程大，但设备自身重量大。目前齿轮齿条式推钢机应用比较广泛。但是曲柄连杆式和丝杠螺母式工作效率比较低，形成和推力
12、较小，一般用于小型的加热炉，新的加热炉一般情况下很少采用。液压式推钢机有液压直接推动推杆工作，结构比较简单，推力也很大，自重轻，速度、行程以控制，但行程不适合太大，而且液压系统制作、维护都很困难。根据钢车间使用的有效经验，推力在推钢机有曲柄连杆式、齿条式、螺旋式和液压式。一部分推钢机把齿轮齿条传动和液压0.2MN以上的时候，一般采用的是齿条式推钢机更加适宜。因为齿条是推钢机传动效率高，使用可靠，这是螺旋式推钢机无法比拟的。1.3推钢机结构特点机械性推钢机的特点：有电机、减速机及机械传动部分、壳体等组成，其主要特点是推行平稳，推力大，可推进双排坯料。液压型推钢机有液压油缸、液压泵站、平衡推杆及底
13、座等组成。液压式推钢机的特点：由液压缸推动推杆，它结构简单，推力大，速度、易控制，但行程不能太大，维护较困难，目前大多使用齿条式推钢机仍是主要采用的。推钢机大部分情况用于炉前坯料的使用，通过推钢机对坯料用力，将坯料推入炉内，进行加热处理。推钢机加热炉有许多不同的类型，轧钢车间使用侧出式加热炉，推钢机把钢坯分批从加热炉的进钢口推送进加热炉，在炉腔内进行加热，坯料在加热炉腔从低到高，再到恒温。当出钢机把一条钢坯从加热炉送出，推杆就必须促进后续的坯炉出口侧，以指定的机器的位置会出发送出钢坯。1.4推钢机的发展与未来趋势热轧、冷轧板带上轧机生产线上，设计中用户选用推钢机主要有两种形式：液压推钢机和机械
14、推钢机 机械推钢机是通过齿轮齿条生成推力,设备重量很大,声音也很大,消耗大,但维护起来比较简单。大推力推钢机成本较高。机械推钢机和液压推钢机、液压推钢机所有方面比机械推钢机高:1.机械(齿轮齿条)推动机制的成本和复杂性远远高于液压机器,并且大和笨重,噪声大和随机控制性能差;2.维修时间和成本远高于机器本身;3.机械推钢机比液压推钢机维修麻烦,修复故障必须停止;4.液压推钢机的推力比机械推钢机高:相同功率的情况下推动钢铁能力差几倍,如:推250T钢材（坯）,液压推钢机用55KW的驱动功率,机械推钢机必须200KW以上。液压推钢机生产成本低、设计成双驱动能不间断情况下维修,机械钢机不能。现代轧钢机
15、械朝着大规模、连续、高自动化和计算机自动控制的方向发展,生产规模不断扩大,自90年代以来,快速发展和普及,钢铁生产流程短，薄板或中厚板坯连铸和轧制技术,改变了传统HSM市场。1987年7月以来的第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯,自生产已经完成。连铸连轧技术是钢的凝固和变形形成链接的两个进程,连铸坯在热状态继续进入精轧机组轧制成线圈直接产品。德国公司短信CS(技术、ISP技术公司的马克,钢铁联合开发Conroll技术用于用户。综上可以得出：推钢机以体积更小、更便宜、维修更方便的液压方向发展。2 传动方案的分析与拟定2.1 传动方案的分析2.1.1 常用的传动类型及其特点带传动：带传动是非常普
16、遍的一种传动机构装置。包括有：摩擦型带传动与啮合型带传动，摩擦型带传动主要是由于带与带轮互相摩擦出现压力提供动力，使之进行运转，啮合型带传动主要是由于凸齿和传动带带轮相互咬合产生动力的。带传动适用于中小型功率，机体通常比一般的大，但是带传动具有较稳定的传动系统。带传动不适于用在易燃易爆的地方，一般用在高速级中。链传动：链传动主要是通过链条与其他挠性件的行成咬合产生动力，链传动通过两条不同的传动轮有不同的链条围绕行成。链传动易安装、成本低廉，一般在那种较远的机械连接设备里使用，因为它具有稳定的传动比，传动效率高，受到传动轮给链条的摩擦力以及压力都很小，但它噪声很大，需要良好的润滑。在传动比很高的
17、情况下使用，有可能会破坏链条及两边的传动轮。齿轮传动：齿轮传动是通过两个模数相同的齿轮经过旋转进行传动，齿轮传动也包括相交轴齿轮和交错轴齿轮，他们在经过一系列的旋转形成。在一般的工厂里面，都会使用齿轮传动，因为它的传动是齿轮的旋转速度和功率都可以经过调整，传动效率相比其它传动也会偏高一点，也不会带来不悦耳的声音，机构的骨架也很密集。直齿锥齿轮传动比曲线齿锥齿轮的轴向力小，制造也比曲线齿锥齿轮容易，一般用在速度较低的减速器当中。斜齿锥齿轮传动比直齿锥齿的总重合度大，噪声较低，一般用在高速级的减速器上；曲线齿锥齿轮传动的时候在速度，精度方便一般来说都会比直齿锥齿轮传动稳定，产生不适声音也会很小，能
18、承担的载荷也可以相当大，当然也会有缺点，就是在倾角较大的时候会产生相当大的轴向力。.蜗杆传动：蜗杆传动是通过两条有一定倾角的相互交叉的轴产生一定动力的特殊的传动方式。它们之间产生的倾角可以很大，亦可以很小，但是在一般的蜗杆传动中倾角都为。蜗杆里面的结构会很细，很密集，缝隙会很小，传动比相比其它的也会很大，传动的时候蜗杆之间的磨合与接触平稳，一般不会产生断裂的情况。而且产生的不适声音不会特别大，倾角在某一特定的情况下会发生自锁，保护该机构。但同等的状况下，由于蜗杆的传动产生较大的热，会导致能量的消失，也就会是传动效率相对较低，所以最好在功率不太高的机构中使用。2.1.2机械传动系统设计应注意的事
19、项在正常传动的标准下，机构数量不适合过多，减小传动链的数量，会适量增加传动机构的效率，更适合机械的传动，也提高机构的性价比。在被较大的强度冲击时，机构本能的也会接受它的冲击力然后会产生大量的热，会使机构破损，所以需要减少该机构的刚度，使它不会太简单就产生过量的热。机构的大小也要能保证刚度的强度校核，因为当机构一旦出现一个缝或者是小的裂纹都会在接下来的正常运动中迅速延伸，产生破裂，表面粗糙或划痕可以导致裂纹的产生和拓展。相互摩擦的两个零件，它们的大小是不一的，如果一个机构过大，那么另外一个机构也会相对来说比较小。同样，需要的成本也会相对的低一点，如主传动上的轴与曲轴与轴瓦。在设计机构的时候，在表
20、面积较大的机构上，应进行适量的摩擦，增大它的粗糙度和耐磨性，是它工作时间变长，不用经常换新的，提高性价比。对于较小的机构，在它由于产生摩擦而损坏的时候，应及时更换，不要由于小的零件影响零件的工作。保持零件的工作时间。对于润滑剂和供应方式。设计油沟、油室等使润滑剂能散步到整个工作表面。特别应该注意立式轴承和导轨的润滑设计，因为在这种情况下，润滑剂容易流失。所以导轨油槽通常只用于垂直导轨，润滑油可以较好的散播在工作面上。为提高机械精度必须保证每个零件具有一定的加工和装配度，此外零件具有一定的刚度，保证在工作载荷下能满足精度条件，零件还有较高的耐磨性以保持精度，此外设计时还应考虑机械使用的一段时间，
21、精度降低后能经过调理修整或能换部分零件能提高，甚至恢复原有的精度。2.2 传动方案的拟定通过产品的需求，推钢机的最大推力为F=130T，推钢机的推杆速度为0.1m/s，返回速度0.16 m/s，工作行程为2000mm，检修行程为1800mm，从而可以计算出推钢机的尺寸相对来说就比较小，同时也是在速度不是太高的情况下工作。通过对以上传动的形式特点以及速度的综合全面考查，选择齿轮齿条与开式齿轮传动，通过减速机用齿轮齿条与电动机连接在一起。电动机通过减速器和齿轮装置经过减速后，轴的转将由推杆的来来回回的往返运动代替。把钢坯送入加热炉。3.电动机的选择计算3.1概述电动机包括驱动电动机、控制电动机和信
22、号电动机三大类，主要是将电磁相互转化的一种特殊电机。通过产生较大的转矩，使各种电器运转，成为机械传动的动力。3.1.1常用电动机的种类特点及用途电动机分为交流电动机和直流电动机，直流电动机用直流电源，价格昂贵，维护比较不方便，所以一般不用。钢厂在大多数情况用三相交流电源,因此,选择三相交流电动机。交流电动机分为异步电动机和同步电动机,因为推钢机属于通用机械冶金设备,没有特别的要求,和制动频繁,冲击载荷,电机转动惯量小,过载能力大,因此Y系列三相异步电动机的选择。一般电动机可通过分为Y系列、YR系列、YH系列、YEJ系列、YEP系列和YD系列等等，Y系列封闭式三相异步电动机相比其他的电动机来说，
23、效率会相对较高，因为Y系列电动机需要的能量很少，但是性能的各方面并不会很差，而且不会产生特别大的声音，在电动机工作的时候，机器相对稳定，不会由于运动而偏移自己本身所处的位置。由于本身的结构相对较小，所以便于携带，而且检测和维修起来也很方便。为B级绝缘。电机内部结构紧密、里面自带风扇，避免灰尘，纸屑进去。B级绝缘。YH系列高转差率三相异步电动机为Y的派生系列，转差率较高，启动电流小，机械特性软，能承受冲击负荷。电动机转子采用高电阻铝合金制造。B级绝缘。YEJ系列电磁铁制动三相电动机为全封闭、自扇冷、笼型转子具有附加圆盘型直流电磁铁制动的三相电动机，是Y系列电动机通过与某些制动器形成连接而产生的机
24、器。一般情况下电动机会有很多用途 Y系列异步电动机主要是在尘土较多的地方使用，也在泥沙，水多的地方使用。如在农业里面使用的一些机械、矿山里用来炸石头的一些机械、制造混凝土的机械、磨粉机等等，为一般电动机。当然，YR系列主要适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所，如压缩机、卷扬机、拔丝机等等。YH系列适用于传动转动惯量较大的和冲击负荷以及正反转次数较多的金属加工机床，如剪切机、冲击机、锻冶机等。除了一般异步电动机以外，常用的电动机也会有很多不同的异步电动机组成。包括变速和减速度很大步电动机、功率电动机和直流电动机。速和减速异步电动机适用于机床、矿山、冶金、防治等需要变速的各种传动。隔爆异步电动机
25、广泛用于有爆炸性气体混合物纯在的场所作一般用途的驱动电动机。振动电动机也会应用在很多的水利，电才方面等行业作为振动机给料机、振动的落纱机、筛动分机等设备的振源。3.1.2电动机的选择方法电动机的选择方法很多，我们先需要选择电动机的种类，在电动机满足生产某种机械的要求下，应该尽量选择电动机内部结构相对简单，价格也应该相对便宜、而且电动机本身的运转是没有问题的，这样的电动机也会比较容易检测与维修。当然，电动机的启动转锯也需要适当，不能太大，也不能太小。3.2电动机的选择计算与校核3.2.1选择电动机结构与类型由于我们的电动机也需要在室内多尘环境下启动，逆转次数频繁的起重机械和冶金设备且需要较高的机
26、械强度和过载能力，承受冲击及振动，转动惯量小，适合频繁快速启动及振动，转动惯量小，段周期工作，而再常见的Y系列电动机里面有三相异步电动机正好合适，更出色的是它的运转效率也会比其他的高，同时耗电量就会减少，电动机的各方面性能也会很不错。也会比较便于维修。所以综上所述：选用YZR型电动机。3.2.2选择电动机的容量 推钢速度：v=0.1m 推力 ：130T 传动方式：齿轮齿条传动负载所需工作效率： = =其中：为辊道与板坯摩擦系数。查表可知：（齿轮齿条传动）=0.930.95；（开式齿轮传动）=0.95；(一对滚子轴承)=0.98；（二级圆柱齿轮减速器）=0.950.96；（齿式联轴器）=0.99
27、；则=0.71代入公式= 考虑机械传送损失和电动机本身损耗，故选3.2.3选定电动机的型号及参数总之,选择电机类型:Y2-3155-6型电动机，额定功率，转速，最大转矩2，效率92.8%，功率因数。3.2.4电机过载校核 电动机最大转矩 齿轮转速： n = = = 3.18 r/min 其中：d齿轮的分度圆直径，单位：mm。 负载最大转矩： T=9550 = 9550 = Nm 传动比： i = = = 308 电动机的最大转矩： = = 621 Nm 电机额定转矩： =9550 =9550 =761.48Nm其中 电动机额定转速，单位：r/min。 过载校核 由电动机的参数可知 =2 所以
28、0.72=0.722761.48 故安全。4. 传动装置的运动及动力参数的选择和计算4.1传动比的计算及分配4.1.1传动装置的总传动比通过已选电动机，可知电动机满载转速和工作机轴的转速，通过上述已知条件即可得出传动装置的总的传动比： ； （4-1）总传动比也是等于各级传动比的乘积，即： （4-2）由已知条件可知推钢速度为，则取齿轮直径D=600mm。则： 即 传动装置总的传动比为：;4.1.2分配各级传动比分配传动比主要考虑以下几点：传动比不得超过最大值。传动零件要协调尺寸，结构匀称，不能发生碰撞。传动装置外边的结构尺寸会很紧凑。也会很稳定。通过以上的传动比考虑 选取了齿轮转动比，即 减速器的转动比为： 4.2.3各轴参数的计算 把传动装中的轴依次用号码编排区分，从高速轴到低速轴依次编号，定为0轴（电机轴），1轴（减速器低速轴），2轴（齿轮轴）；相邻两轴传动比表示为；相邻两轴的传动效率为；各轴的输入功率为；各轴输入功率转矩为。1.轴转速的计算：电动机转速 第一轴转速第二轴转速2.轴功率的计算：电机轴功率；第一轴功率第二轴功率3.轴扭矩的计算；电机轴的扭矩第一轴的扭矩第二轴的扭矩
