1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 350 吨推钢机主机结构设计 钢铁工业作为国民经济的基础工业 ， 一直是衡量一个国家经济发展水平的重要指标。我国钢铁工业近年来发展很快 ， 钢产量己连续多年突破亿吨大关 ， 钢铁产品质量也得到了很大的提高 ， 特别是在轧钢生产方面 。 各种高精度轧钢机械设备的引进和投产 ， 先进的自动化控制设备和计算机技术的应用 ， 冷轧不锈钢带、硅钢带、精密合金钢带 、 稀有合金带 、 高精度极薄冷轧碳素钢带等各种高精度高品质产品的出产 ， 大大地促进了轧钢生产企业的经济效益和竞争能力 ， 有力地提升了我国轧钢生产企业的形象 。 但是由于科学技术的飞速发展 ， 新的
2、设备和新的技术以惊人的速度不停地改进和更新 ， 产品的技术含量越来越高 ， 对产品生产机械设备和操作技术的要求也越来越高 。 因而及时掌握新型轧钢机械设备的性能 ， 熟练掌握新的操作技术 ， 全面应用先进的自动化控制技术和计算机轧制技术 ， 是当前轧钢生产企业进一步提高产品质量 、 降低轧钢生产成本 、 增强轧钢生产企业的市场竞争能力的关键所在 。 推钢机是轧钢车间上料区的主要设备之一，其作用是通过推钢机输出动力，逐步向炉内推移，将加热炉前辊道上的钢坯或炉前上料台架上的钢坯推入加热炉进行二次加热过程。 推钢 机的种类，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄连杆式、液压式等，他们各有各的优缺点。螺
3、旋式推钢机有着体积小，重量轻结构简单便于制造，投资少上马快的优点。但是其传动效率低，零件易磨损，推力、行程小，这就导致螺旋式推钢机适用于 20 吨以下推力，小型的线材车间。齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的传动把电机的螺旋转动转化成齿条的直线传动，使的推杆直线前进。其工作稳妥可靠，传动效率高，不需要经常维修，推力、行程大，应用广泛。但是齿轮齿条式推钢机结构太过复杂，自重大，横向占地大。曲柄连杆式推钢机推速大，操作灵活，但是结构复杂 ，自重大，行程小，和螺旋式推钢机一样适应于小型或线材车间。液压式推钢机有液压缸直接推动推杆运动，其推力大，推速易控制，结构简单，尺寸紧凑，重量轻，能自润滑，调压方便。但
4、是液压式式推钢机易漏油，需要定期的维修，这使得单台建站费用高，同时行程小，液压推钢机是未来的发展趋势 10。 推钢机由于在高温炉内推动钢胚运动，这也导致推钢机的推头对材料的要求很好。因此，在选取材料时，选取奥氏体的耐热不锈钢，因为奥氏体在抗高温中效果较好。同时，推头在强度不够的情况下，很容易出现开裂的情况。 推 头开裂大部分是从筋板与推头的铸在 一体的上端开始形成，并随着时间的延长，逐渐沿着上部向下扩展，直至断裂，表口呈撕裂状。推钢机的破坏一般与温度有关，热强钢在工作温度提高时，抵抗塑性变形和断裂能力就会不断下降，长时间高温会使得钢的结构发生改变，这样导致推头的疲劳强度进一步下降，这会使得上面
5、说的会出现裂缝处的地方更容易出现开裂破坏。常采用的方法为更换钢板，使得筋板和推头的连接处圆滑过渡；在不影响结构强度的前提下，开应力松槽 11。 推钢机的推力的计算是后续计算的基础，推力与刚胚质量、滑动摩擦系数、轨道不平，受热变形因素成正比 ,并且 由于 加热炉分为 预热段、加热段和均热段，推力应根据每段温度、钢坯质量计算出各段所需推力，最后相加 9。 推钢机的推杆一般都很长， 要注意推头的推程，使得推程在最大时，齿条不会出现“吊齿”的现象。在对推钢机的推杆的设计时，可以采用的是钢板焊接而成，推杆断面为箱体结构，注意使得断面较大。由于推钢机的推杆较长，推力较大，中柔度推杆的破坏形式主要是丧失稳定
6、和强度破坏两种联合作用。对于推杆的优化设计，可以采用的是去掉笨重展空间的固定挡板，在推头装配的末端设置缓冲器装配。缓冲器结构简单。小巧方便，可产生极大的摩擦力，吸能效果好，可避免 由于控制元件失灵或操作失误造成推杆冲出导槽等安全事故。同时，在推杆前设置导向 辊装配，主要用于避免当出炉推钢机行程过长，推杆在加热炉中运行时间过长，杆件加热软化产生绕曲、失稳而碰撞炉墙及其他设备。该导向辊装配主要由导向辊、轴承座、轴承等组成。同时在设计可以把炉门由传统的气动提升炉门改为铰链式炉 12。 推钢机的机座和箱体等部件，在一台机器的总质量中占有很大的比例，同时在很大程度上影响着机器的工作精度及抗振性能；若兼作
7、运动部件的滑道（导轨）时，还影响着机器的耐磨性等。所以正确选择机座和箱体等零件的材料和正确设 计其结构形式及尺寸，是减少机器质量、节约金属材料、提高工作精度增强、机器刚度及耐磨性等的重要途径 4。 推钢机的底座和箱盖的材料一般可以采用铸钢件，在铸造时不允许出现任何出现其强度的缺陷，并在加热时采用退火处理，以消除内应力，为了保证箱体精度和形位公差可以采用一次装夹就完成所有轴承孔的镗孔，同时，上下箱体的连接采用铰孔螺栓，以保证整个箱体的各相对位置的准确 10。 齿轴在推钢过程中，经常出现轴扭断的现象，因此需要进行齿轴截面形状设计，并对其进行各种必要的强度核算。其轮齿的破坏主要是该设备中的关键设备之
8、一， 由于传递扭矩很 容易产生点蚀、齿面剥落或塑性变形，设备很大、很重，它的运转正常与否、运转寿命的长短对提高推钢机生产率及产品质量有着非常重大意义。在齿轮座的设计时，其破坏主要是早期点蚀、齿面剥落或塑性变形，很少弯曲折断，对齿轴的计算分析，断裂的原因有生产强度的增加；现使用的齿轴齿轮弯曲强度比原设计低；齿轮在传动过程中重复受载，齿根处产生疲劳；润滑不够导致轴瓦烧坏，轮齿卡死 6。 在推钢机的控制系统中，可以采用 PLC 代替传统的继电逻辑装置，这样可以完成所控设备的点动、半自动和联动顺序控制以及联锁保护等功能。 PLC 系统还可以对推钢机的推杆的速度进行控制，从而保证控制推杆在加热炉中插入钢
9、胚的宽度，使得推杆能够平稳推出又平稳放在出炉锟道中心处。由于采用 PLC 系统，整个 PLC 系统配置了模拟量输入 /输出模块、数字量输入 /输出模块、高速计数模块、监控模块，所有输入 /输出模块全部采用光电隔离，大大提高了系统的抗干扰能力。 PLC 取代继电逻辑装置实现加热陆区域联锁控制具有以下优点： （ 1） 采用模块结构，其安装接线方便易行。 （ 2） 由于是专业模块，并本身带有 CPU，因此主 CPU 占用时间大为减少，其程序运行时间也相对减少。 （ 3） 抗干扰能力强。 （ 4） 采 用专业的 STEP5 语言，易于编程。 （ 5） 大大减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率 8。 小
10、结： 通过对以上书籍，材料的阅读与学习，使我对本次的设计有了进一步的了解，特别是对轧钢机在钢铁行业的作用和地位有了明确的了解，同时，更让我明白了推钢机在轧制中的重要地位，只有使推钢机有效，正常的运作，才能让钢铁的轧制这一环能顺利的进行，同时为后续的操作提供基础和条件。同时对于推杆的设计，推杆的材料选择，推力计算；齿轴的破坏原因，所受扭矩的计算；主机的材料选择等有了一定的认识，对于本次设计了解更多。 【参考文献】： 1成 大先 .机械设计手册 M.第三版 .北京 :化学工业出版社 ,1992. 2华大年 .机械原理 M.第二版 .北京 :高等教育出版社 ,1994. 3白丽霞 . 650 轧机齿
11、轮座轮齿破坏情况的分析 J.锡钢科技 ,1994(15):5458. 4濮良贵 ,纪名刚 .机械设计 M.第七版 .北京 :高等教育出版社 ,2001. 5刘鸿文 .材料力学 M第三版 .北京 :高等教育出版社 ,1991. 6胡林军 .回转减速机输出齿轴防脱落装置的改进 J.工程机械与维修 ,2002(12):120. 7张晓玲 ,张志达 .推钢机伺服控制系统 J.冶金自动化， 1998(04):4950. 8赵守庭 .PLC 在加热炉控制系统中的应用 J.电气传动自动化 ,1997(1):5760. 9尚军 .双机架齿式推钢机的开发应用 J.金属世界 ,2005(06):125126. 1
12、0陈维新 .重钢中板厂 85t 推钢机设计 J.重型机械科技 ,2007(03):711. 11樊远军 .推钢机开裂的原因与修复措施 J.马钢职工大学学报 ,2003(01):2225. 12周鹏举 ,钟小平 ,陆大成 .高速线棒材出炉推钢机优化设 计 J.工业炉 ,2010(5):2223. 13刘会英 ,杨志强 .机械基础综合课程设计 M.北京理工大学出版社 ,2004. 14Jean,Ronald P.Modeling mechanical and electro-mechanical transduction in cellsJ. Wikipedia,2008. 15Joiner, Danese M.Practical Electromotive HandspikeJ.Revista Theomai,2004.
