1、辽宁科技大学本科生毕业设计2150F2精轧机主传动系统设计摘 要本次毕业设计的设计对象是 2150F2精轧机主传动系统。轧钢机主传动系统主要由电动机、减速器、齿轮座、连接轴以及联轴节等组成。对于 2150 精轧机来说，其轧制要求有较高的精度，板型要有较高的平整度，就要对轧机的各个部件进行精准的设计。该论文主要以轧机的主传动为主题展开，对轧机主传动的设计就要求对于涉及到传动件的各个部件如电动机、减速器、齿轮座、连接轴、联轴器等进行设计计算，需要对轧机的轧制力、传动力矩和传动功率进行计算，对主电机容量进行选择，对设计好的主减速机的齿轮、轴以及联接轴进行强度校核，直到满足要求。本文通过几次反复的计算
2、已满足要求。设计好轧机的尺寸结构以后需要对润滑方式的进行选择，并对轧机的经济性、环保性进行评估。当各个方面都满足时才是一个合格的设计。关键词：主传动；设计；校核；减速机;润滑；环保辽宁科技大学本科生毕业设计 IThe Design Of The Main Driver Of 2150F2 Finishing millABSTRACTThe design of this graduation project is the main drive structure of 2150F2 finishing mill. The main drive system of a rolling mill i
3、s mainly composed of an electric motor,a reduced, a gear seat,a connecting shaft and a coupling. For the 2150 finishing mill,its rolling requirements have higher precision,the flatness of the plate must be higher, so it is necessary to carry out precise design of each part of the rolling mill. This
4、paper mainly to the main drive for the theme, design of the main drive requires each component to involve transmission parts such as motor, reducer, gear seat and a connecting shaft, coupling design and calculation, calculation of rolling force of rolling mill,the required driving torque and the tra
5、nsmission power, the selection of the main the capacity of motor, reducer design of the gear shaft and the connecting shaft and check the strength ,until the meet the requirements. After designing the size structure of rolling mill, it is necessary to select the lubrication mode, and evaluate the ec
6、onomic and environmental protection of the rolling mill. When all aspects are satisfied, it is a qualified design.Key words: main drive; design; check; reducer;lubrication; environmental protection 辽宁科技大学本科生毕业设计 II目录摘要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 轧钢生产的国内外发展概况 .11.2 热带钢连轧机的现状及发展趋势 .21.3 实习厂情况介绍 .31.3.1 生
7、产主要设备 .31.3.2 产品品种 .31.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程 .32 方案设计 .62.1 对 2150F2精轧机主传动方案进行综合评价与比较 .62.1.1 概述 .62.1.2 方案评价与比较 .62.2 确定合理的主传动设计方案 .72.2.1 确定方案 .72.2.2 轧钢机主传动装置各部分的作用和类型 .73 主电机容量的选择 .103.1 轧制力计算 .103.1.1 设计参数 .103.1.2 轧辊基本尺寸 .103.1.3 变形阻力的计算 .113.1.4 平均单位压力的计算 .123.1.5 轧制力的计算 .133.2 传动力矩和传动功率的计算 .133.2
8、.1 传动力矩 .133.2.2 电机功率的计算 .14辽宁科技大学本科生毕业设计 III3.3 主电机容量的选择 .153.3.1 选择电动机容量 .153.3.2 电机容量校核 .154 主要零部件强度计算 .174.1 主减速机齿轮强度的计算 .174.1.1 齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数 .174.1.2 按齿面接触疲劳强度设计 .174.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 .194.1.4 确定齿轮几何尺寸 .224.1.5 齿根弯曲疲劳强度校核 .224.2 主减速机轴的强度计算 .244.2.1 按扭转强度条件初估轴径 .244.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度 .245
9、联接轴计算 .295.1 相关尺寸 .295.2 开口式扁头受力分析和强度计算 .295.3 叉头受力分析和强度计算 .305.4 万向接轴的许用应力 .315.5 轴体切应力的计算 .315.6 轴体的许用切应力 .316 润滑方式的选择 .327 安装、试车规程的制定 .347.1 安装规程的制定 .347.1.1 轧机安装的工艺流程图 .347.1.2 施工准备 .357.1.3 基础验收 .357.1.4 基准线和基准点设置 .357.1.5 垫板设置 .35辽宁科技大学本科生毕业设计 IV7.2 试车规程的制定 .367.2.1 试车准备 .367.2.3 安全措施 .368 环保性
10、及经济性分析 .388.1 环保性分析 .388.2 经济性分析 .38结束语 .40致谢 .41参考文献 .42辽宁科技大学本科生毕业设计 第 0 页1 绪论1.1 轧钢生产的国内外发展概况 中国轧钢生产水平与世界主要生产钢的发达国家比较，技术还相对落后很多。轧钢的生产主要以型钢为主，生产大、中、小型一起同时存在。不同企业的技术装备水平相差很多，有很高的能耗、成本。很多的国有企业还用二十世纪六十年代很老的设备和工艺生产方式。这是钢材品种、质量和生产效益较差的主要原因所在。在加入 WTO 后，为适应国际钢材市场竞争的需求，国内的各大中企业都会采用当今和世界的相对先进的技术和装备，而且进行了大规
11、模的技术改进。广泛地采用、新技术、新设备，对中国的轧钢生产的水平有了很大的进步，改进了一批先进的技术和高的附加值的品种，如家电用、汽车薄钢板，高档次石油钻套管，UOE 人口径天然气输送管道钢管等。对于一批高难度的品着那个在组织技术攻关和引进外国先进技术，如高档次汽车用冷轧薄板、不锈钢冷轧薄板等。轧钢行业现状：（1）轧钢行业生产周期。对轧钢行业的市场增长率、产品品种、需求增长率、技术变革、竞争者数量、进入壁垒及退出壁垒、用户的购买行为等研判兴业所处于的发展阶段。（2）轧钢行业供需平衡。通过对轧钢行业供给情况、进出口状况研判行业以及需求状况的供需平衡状况，以期望掌握行业市场饱和程度。（3）轧钢行业
12、竞争格局。通过对轧钢行业供应商的讨价还价能力和行业内竞争者竞争能力分析，掌握决定行业利润的五种力量。（4）轧钢行业经济运行。主要是数据分析，有轧钢行业竞争企业个数、从业人数、销售产值、出口值、销售收入、产品成本、利润总额等等。（5）轧钢行业市场竞争的企业主体。主要是企业的产品、业务状况、财务状况、市场份额、竞争策略和竞争力分等。（6）投资及并购分析。主要是投资项目分析、并购分析、投资回报、投资区域、投资结构等。（7）轧钢行业市场销售。包括营销理念、模式、策略、渠道结构和产品策略等。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1.2 热带钢连轧机的现状及发展趋势热轧宽带钢轧机的发展已有 70 多年历史
13、，第一套热轧机在 1926 年诞生于美国。汽车工业、建筑工业、交通运输业的发展，使得热轧机冷轧薄钢板的需求不断增长，从而促进热轧宽带钢轧机获得了迅速和稳定的发展。促进热轧的宽带钢轧机及技术发展的主要因素是：要求其生产能力不断提高，从而钢卷质量不断扩大和轧制速度不断提高，同时提出扩大产品品种的要求；要求产品的尺寸精度和性能不断提高；受 1973年中东石油危机的冲击而转向注意开发节约能源技术；进入 20 世纪 80 年代中期更加注重产品质量的提高，并对板形质量及带钢凸度和平直度提出更高的质量要求。热轧宽带钢轧机生产的热轧板卷，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧、焊接、冷弯型钢的原
14、料。带钢热连轧机自 50 年代起，在世界范围内已成为带钢生产的主要形式。目前世界上 1000mm 以上的热连轧机和带卷钢机有 200 余套。带钢热连轧机具有轧制速度高、产量高、自动化程度高的特点，轧制速度 50 年代为 1012m/s，70 年代已达 1830m/s。产品规格也由生产厚度为 28mm、宽度小于2000mm 的成卷带钢，使现有的带钢热连轧机年产量达 350600 万吨，最大卷重也由15t 增加到 70t。坯料尺寸及重量加大，要求设置更多的工作机座，过去的粗轧机组和精轧机组工作机座分别为 24 架和 56 架，现已分别增加到 46 架和 78 架，轧钢尺寸也相应增加。现代的带钢热连
15、轧除了采用厚度控制后外，还实现了电子计算机控制，大大提高了自动化水平，改善了产品质量，带钢厚度公差不超过 0.5mm 宽度公差不超过0.51.0，并具有良好的板形。90 年代以来，钢铁生产短流迅速开发和推广，薄板坯连铸连轧工艺的出现，正改变着传统的热连轧市场。自 1987 年月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来，到 1997 年已建成和拟建的有 33 套。连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形成型两个工序衔接起来，将连铸坯 在热轧状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带圈产品。德国西马克公司 CSP 技术、德马克公司的 ISP 技术、奥钢联开发的 Conroll 技术等都已有用户采用。传
16、统的热轧带钢生产的新技术和新设备还有：辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页连铸坯热装热送和直接轧制。将连铸坯在 600以上的高温直接装炉或先放入保温装置待机装入加热炉。直接轧制是把 1050以上的高温连铸坯，经边部加热后直接轧制。无头轧制。将粗轧后的带坯在中间轨道上焊合起来，并连续通过精轧组，精轧后将带钢切断并卷取。这样提高了成材率和生产率。在线调宽及板坯大侧压技术。目前在线调宽有四种形式：独立的挤压可逆式大立轧辊、调宽机架、粗轧机配大型立轧辊。最大有效压下量可达 300mm。板形控制。随着对板带质量要求的提高，近年来出现了数十种不同结构的机型和辊系，还应用了在线磨辊技术。宽度自动的控制，厚
17、度自动控制和带钢自动控制等技术又有了新的发展。1.3 实习厂情况介绍本次主要参观了鞍钢股份热轧带钢厂的 1780 热轧生产线。1.3.1 生产主要设备三座步进梁式加热炉、一台钢坯高压水除鳞箱、一台定宽压力机、三座立辊轧机、一架二辊可逆粗轧机、一台四辊可逆粗轧机、十二组保温罩、一台转鼓式切头飞剪、一台精轧高压水除鳞箱、七架四辊连轧机组、一台层流冷却装置、三台地下卧式卷取机以及相应的辅助配套装备。1.3.2 产品品种热轧带钢的品种有：低碳钢、中碳钢、高碳钢：船用结构钢、管线钢、锅炉用钢、焊瓶钢、IF 深冲钢，无取向硅钢、包晶钢、高强双相钢等。普通碳素结构刚板带：用于制造建筑结构，起重运输机械，工程
18、、农用和建筑机械，铁路车辆及其其他各种结构。1.3.3 本热轧带钢的生产工艺流程本热轧带钢的生产工艺流程为：辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页连铸坯 板坯库 步进式加热炉废中间坯切割 E1R1E2 粗轧机可逆轧制炉后高压水除鳞保温罩 飞剪切头尾精轧前高压水除鳞精轧机组轧制带钢层流冷却卷取机卷曲在线称重、喷印送冷轧热钢卷库钢卷运输系统运钢卷检查横切商品板平整、分卷管线刚用板图 1.1 1780 热轧带钢的生产工艺流程 生产工艺流程简介：热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理标记后的合格连铸的板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸吧那批，有轨道送到本厂板坯库。热连铸坯分别存放在
19、四个板坯跨内 ，当连铸机和热轧机的生产计划匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接加到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页要求 计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后 ，按装料顺序 有辊道将板坯送到加热炉。为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷轧坯间温差太大，可由计算机进行计算，或使冷轧坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般 加热到 12001250出炉。加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四
20、辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机 E1 靠近布置 ，板坯在 E1R1 上轧制三道后，经辊道送到 E2R2 四辊可逆式轧机轧制三道次，轧制成 3060mm 的中间带坯。带坯经中间轧辊送至分拣减去带坯的头尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮送入到静轧机组轧制。粗轧机组产生废带坯，有设置在中间轨辊道传动侧的废品推出机及推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间件辊道上的温差，在中间辊上设有保温罩。为减少切损，切头飞溅设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式轧机组轧制成厚度为 1.219.0 的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在 F1F7 精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压 AGC 厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后 ，使温度降到规定的卷取温度，由液压助卷机卷曲成钢卷。卷曲完后，有卸卷小车将钢卷拖出卷取机，经卧式自动打捆机打捆后，再有卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热轧钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。
