十一辊中板矫正机主传动设计(编辑修改稿)

十一辊中板矫正机主传动设计(编辑修改稿)内容摘要：

正机和连续拉伸机组。 钳式拉伸矫正机生产率低且夹钳夹住的部分要切除，造成的金属损耗较大；连续拉伸机组由两个张力辊组组成 ,拉伸所需的张力由张力辊对带材的摩擦力产生，这种矫正机主要用于有色金属。 （ 5）拉伸弯曲矫正机组 随着工业的发展，对高强度极薄带材的需要量日益增加，同时，对板材平直度的要求也逐年提高。 辊式矫正机由于其结构和矫正工艺的局限性，几乎无法矫正高强度合金钢带材的三维形状缺陷（边缘浪形和中间瓢曲等）。 矫正带材 辽宁科技大学 本科生毕业论文 第 4页 的三维形状缺陷时，应使带材产生塑性延伸。 若用连续拉伸机组矫正合金钢带材，会出现下列问题： 1）连续拉伸矫正时，需要使带材产生超过材料屈服限的应力，对较厚较宽的合金钢带材，必须施加很大的张力，这要消 耗很大的能量； 2）矫正脆性材料（屈服限和强度限很接近的材料）时，容易断带，这会造成设备事故。 为解决上述问题，研制了拉伸弯曲矫正机组。 拉伸弯曲矫正机组有很多种布置型式，但最基本的型式是在两组张力辊间装有分开布置的、数量较少的弯曲辊和矫正辊。 在张力作用下的带材，经过弯曲辊剧烈弯曲时，产生弹朔性延伸，三维形状缺陷被消除，然后再经过矫平辊将残余曲率矫平。 拉伸弯曲矫正工艺的矫正原理与拉伸矫正机及辊式矫正机的矫正原理都不相同，它在拉伸带材时所使用的张应力仅是材料屈服限的 110~13 ，这就克服了连续拉伸机组矫正工艺的缺点。 拉伸弯曲矫正机组有下列特点： 1）退火后的带钢经过拉伸弯曲矫正后，机械性能有明显改善，某些性能的改善超过冷平整的效果。 2）能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三维形状缺陷。 3）弯曲辊组和矫平辊组均是从动辊，没有驱动装置，因而可与带材同步运动，不会因打滑而擦伤带材表面。 4）与辊式矫正机相比，其结构简单，重量轻，维修方便，操作容易。 5）适用于几乎所有的带材加工作业线和各种金属材料（从屈服限为 %~% 的铁镍合金到铝合金和黄 铜等。 ）在拉伸弯曲矫正机组上矫正的带材最大厚度已达到 10 mm，最大宽度达 3000 mm，矫正速度 700 mm，最高可达1000 m/min。 6）矫正机组的矫正厚度范围广，例如从 3~ mm或从 6~1 mm 的带材可在同一设备中矫正。 7）可在酸洗机组中作为机械破鳞装置。 采用 %~% 的延伸率，对氧化铁皮结合牢固的带材，也可取得良好破鳞效果，从而能降低酸液消耗并显著提高机组速度。 8）用于镀锌机组，可使锌花更细致，镀层更均匀。 9）与张力矫正机相比，拉伸弯曲机组中带材的张应力小得多，不会断带，也不影响带材质量。 但是，应该指出，拉伸弯曲矫正机只能矫正连续带材，不能矫正单张板材，因而尚无法代替矫平单张钢板的夹钳式拉伸矫正机。 目前，拉伸弯曲矫正机组已在冷轧带材的连续生产作业线中得到广泛的应用。 辽宁科技大学 本科生毕业论文 第 5页 矫直机的工作原理 在轧制产品中，除一些大断面轧件具有单值原始曲率 的形状缺陷外，多数轧件上的形状缺陷其原始曲率的数值和方向均是不定的。 对这类轧件的矫正，大多是先采用交变弯曲变形以消除其原始曲率的不均匀度，再逐渐将轧件矫平。 轧件上不同方向、不同数值的原始曲率，经过同一个反弯曲率的弹塑性反弯后，其残余曲率有趋向一致的特性。 这是由轧件曲率方程的非线性变化规律决定的，可称之为残余曲率差值的收敛特性。 有加工硬化材料的轧件，其残余曲率差值也具有这种收敛特性，只是收敛的幅度要小些。 正是轧件这一特性，使得轧件经多次交变的弹塑性弯曲后，其残余曲率逐渐趋向一致，形成单值原始曲率，进而 矫平。 辊式矫正机就是利用这一原理矫平轧件的。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6页 2 总体方案设计 矫正方案 按照每个矫直辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法 ,矫直方案可分为小变形矫正方案、大变形矫正方案。 小变形矫直方案 该方案的矫直原则是 :矫直反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上产生的最大残余曲率 (即进入该辊的最大原始曲率 )使之变平。 它的主要优点是 ,轧件的总变形曲率小 ,矫正轧件时所需要的能量也也少。 大变形矫直方案 这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的 不均匀度 ,形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的矫正方法加以矫正的方案。 采用大变形矫正方案，可用较少的辊子获得较好的矫正质量。 但若过分的加大轧件的变形程度。 则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫正机的能量消耗。 综上所述 本次设计采用小变形矫正方案，因主要是单值曲率的板材，且所需功率小，残余应力小，故采用小变形矫正方案。 矫正工艺 矫正机的矫正工艺与矫正机的类型和上矫直辊的调整方式有密切的关系，以下是上排工作辊的调整方式的四种矫正工艺。 :在 这种矫正机上，第 3辊按照大变形矫正法确定其压下量，将轧件剧烈弯曲，第四辊的压下量适当控制，使残余应力值减小，后面各辊按小变形矫正法调整压下量，将轧件逐渐矫平，一般适合型钢矫正。 :这种矫直机除第 1和最后一个辊子外，其余各辊的压下量是相同的，使轧件多次反复剧烈弯曲，形成单值残余曲率，最后一个辊能够单 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7页 独调整，将此处的单值残余曲率矫平。 第 1辊适当减小压下量，以便于轧件的咬入。 采用这种调整方式的一般是 711辊钢板矫正机，用以矫正中厚板。 整的矫直机 :这种矫直机轧件在入口端的第二、第三辊上的反弯曲率最大，产生大变形。 迅速消除轧件的原始曲率不均匀度，以后各辊的压下量按直线关系递减。 在第 n1辊处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。 这种工作辊调整方式符合矫直过程的变形特点。 采用这种调整方式的一般是 7— 13辊的薄板矫直机和 1729辊的极薄带材矫直机，后者带有工作辊挠度调整装置，以矫直板材的瓢曲以及单、双边波浪等二、三维形状缺陷。 (单侧或双侧 )倾斜调整的矫直机 :这种矫直机出口处或入口与出口处的局部上排辊可倾斜调整，上 排其余各辊整体平行调整。 这种调整方式集中了平行调整与倾斜调整的优点。 对于双侧局部倾斜调整的矫直机，由于入口端局部倾斜调整便于轧件的咬入 因而可加大平行调整部分的辊子压下量，适合于矫直薄带材或薄板材。 本次设计采用上排工作辊整体倾斜调整的矫正机。 矫正机的主传动系统 机座形式 辊式钢板矫直机工作机座可分为台架式和牌坊式两大类。 中厚板矫正机大多是台架式的。 所以本次设计选择台架式机架。 这种矫正机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。 压下螺丝（或螺母）转动，可以调整上、下台架的相 互位置，从而也调整了矫正辊的压下量。 它的上台架可以整体平行压下，本次设计其压下机构选择集体驱动的。 本次设计的矫直机上排辊是整体平行调整的，上台架由一台电动机通过减速分配器同时带动四个两级蜗轮蜗杆减速机同时转动四个压下螺母。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8页 主传动装置组成和作用 主传动装置由主电机、联轴器、联合减速机及万向接轴等组成。 传动系统由两台直流电机通过联轴器一联合减速器一万向接轴一工作辊装置使设备转动运行。 其主传动结构简图如图： 1 2 3 4 1工作机座 2万向接轴 3联合减速器 4电机 图 主传动示意图 :电机分为高速电机和低速电机两种。 （ 1）高速电机： 高速电机通常是指转速超过 10000r/min 的电机。 它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普 通的电机，可以有效的节约材料。 二是可与原动 机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。 三是由于高速 电机转动惯量小，所以动态响应快。 （ 2）低速电机 一种旋转式机器 ,它将电能转变为机械能 ,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子 ,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动 ,这些机器中有些类型可作电动机用 ,也可作发电机用。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9页 因为低速电机的成本比较高，为了节约成本，主传动系统和压下系统均采用高速电机，提高经济效益。 :在矫直机主传动系统中 ,减速机除有减速作用外 ,还有均衡分配传动扭矩的作用 ,因此也称减速分配器。 它有三种主要形式 圆柱齿轮型 ,圆柱圆锥齿轮型和蜗轮型。 这三种形式中 ,每种又可分为单支、双支、三支和四支等结构。 圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单 ,因此在矫正机主传动系统中获得广泛应用。 在制造能力许可时 ,也可使用联合减速机。 将减速机与齿轮座组成一个整体 ,可减少传动件 ,且结构紧凑 ,能减小机列总长度。 在辊数大于 7的矫正机上 ,因为传递的总扭矩大 ,齿轮座的齿轮尺寸也大 ,使齿轮座出轴的间距很大与矫正辊间距相适应。 因此 ,在辊式钢板矫直机上大多使用多支的减速分配器 ,这样可以使齿轮座的载荷均匀。 :由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。 由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。 矫直机常用的万向联轴节除了一般的滑块式叉头扁头型外，在辊径小于 1200mm 时，也采用球形万向联轴节，在小辊距矫直机上，也可以采用简易型刚球万向接轴，这种联轴节采用标准刚球，它只起定心作用，矫正扭矩是靠两叉头的侧面直接接触来传递的。 这种联轴节结构简单，易于制造。 ：联轴器的作用主要用来连接轴与 轴（或轴与其它回转零件），以传递运动和转矩。 联轴器的原理是在机器工作时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止运行时，通过拆卸方法才能使两轴分离。 联轴器包括电动机联轴器和主联轴器。 电动机联轴器用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴节则用来连接减速机与齿轮座的传动轴，因为此次设计中是将齿轮座与减速机设计为一体的联合减速机，所以不需要主联轴器。 目前，应用最广泛的联轴器是齿轮联轴器，所以电动机联轴器选用齿轮联轴器。 压下机构组成和作用 图 是十一辊中板 矫正机压下系统 简图，它的作用是实现对 上辊的调整，以控制矫正的辊缝，达到良好的板材质量。 常用的是上辊调整装置，由交流变频电机、齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、压下螺丝和压下螺母、传动侧与被动侧由中间浮动轴联接，浮 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10页 动轴端装有电磁离合器等组成。 交流变频电机通过减速机减速，带动 4 个压下丝杠转动使活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，同步轴采用离合器实现单独调整，可根据板材厚度、宽度、材料及原始曲率调整其开口度大小，压下工作行程 15～ +80mm。 压下丝杠材质为合金钢 ,上部为渐开线花键导向，下部是轧钢机用锯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动，下端部是球 面结构，它可实现矫正辊系的前后倾动功能，同时下部装有起安全保护作用的液压垫，当操作者发生误操作或矫正力过大时，矫正过程中发生卡钢现象时，用以使活动梁及上辊系快速抬起，工作辊的开口度增大，对设备起到保护作用，同时油压传感器用来检测矫正过程中矫正力的大小。 1—— 电机 2—— 齿轮减速机 3—— 蜗轮蜗杆减速机 4—— 压下螺丝 5—— 电磁离合器 图 十一辊中板 矫正机压下系统 为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有液压平衡机构，用以平衡上辊系及活动横 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11页 梁的全部重量，消除压下螺母与丝杠之间的间隙。 压下过平衡系数为 ～。 压下丝杠顶部装有四个高精度的位移传感器，它可通过 PLC 通讯系统与压下交流变频电机形成位置闭环控制，实现工作辊缝的精确调整，保证钢板的矫正质量。 蜗轮蜗杆减速机 在设计选择压下装置的电动机和减速机配置方案是十分重要的。 因为在设计压下机构时，不仅应满足压下的工艺要求，而且还应考虑其他因素，如：电动机，减速机能否布置得开；换辊，检修导卫和处理事故时，吊车吊钩能否进入，设备检修是否方便等。 而且，蜗轮蜗杆减速机在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小 ，但效率较低。 它的最主要的特点是：一是在传递中，可以改 变 90 度方向；二是自锁。 所以此矫正机的压下系 统 采用 的是 蜗轮蜗杆减速机传动。 压下螺丝和压下螺母 压下螺丝一般由头部，本体和尾部三个部分组成。 头部与上轧辊轴承座接触，承受来自辊颈的压力和上辊平衡装置的过平衡力。 为了防止端部在旋转时磨损并使上轧辊轴承具有自动调位能力，我们可以把矫正机压下螺丝的端部做成球面形状，并与球面铜垫接触形成止推。