机械毕业设计（论文）-Φ400轧管机主传动系统设计【全套图纸】 .doc

内蒙古科技大学本科毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：400轧管机主传动系统设计 学生姓名： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机械071班 指导教师： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）400轧管机主传动系统设计摘要 本设计的任务是400轧管机主传动系统机械部分的设计。轧钢机主机列包括工作机座、传动部分和电动机三部分。传动机构位于电动机和工作机座之间。400轧管机是一种钢管钢轧机，它的主传动系统由电机、连接轴、齿轮座、齿轮轴、万向接轴、平衡装置等组成，它的作用就是把电动机的转动传递给工作机座中的轧辊，使其旋转，实现对金属的轧制。关键词：轧管机；传动系统； 强度；400 rolling pipe bender main transmission system designabstract this design task is 400 rolling pipe bender main transmission system mechanical part of the design . rolling mill, including the working bedplate, transmission part and electrical parts of three parts. transmission part is located between electric motor and working bedplate. 400 rolling pipe is a profile steel rolling mill, its main drive system including motor, connecting shaft, gear blocks, gear shaft, universal joint shaft, the balance composed of devices , etc. its role is transfer to the rotating of the motor to the work roll in working bedplate, rotating roller, to realization rolling to metal.key words: rolling pipe bender；transmission system；strength目录摘要iabstractii第一章 绪论11.1轧钢机的发展11.2轧机的介绍2第二章 轧机轧制力和轧制力矩的计算42.1 主传动系统结构设计42.2轧辊轧制力52.3平均单位压力的计算62.4轧制接触面积的计算82.5轧制力矩的计算82.6轧制功率9第三章 轧机主电动机力矩与电动机功率103.1轧机主电机力矩103.2按静负荷选择电动机133.3电动机的发热校核14第四章 各传动部件的的设计及计算154.1主动齿轮轴的设计计算154.1.1 主动齿轮轴齿轮的设计计算154.1.2主动齿轮轴的设计194.1.3 主动齿轮轴的校核244.2主联轴器的的选择及校核244.2.1主连轴器的分类244.2.2联轴器的校核254.3轴承的选择与计算264.3.1轴承的选择264.3.2 轴承的校核27第五章 齿轮机座的选择285.1齿轮机座的分类285.2齿轮机座的润滑方式30第六章 联接轴和平衡装置的选择及其扭振特点306.1连接轴的选择306.1.1 连接轴的分类306.12 连接轴的选择306.2连接轴的润滑316.2.1连接轴润滑的重要性316.2.2主联轴器的润滑方法326.3平衡装置的选择346.4 轧机扭振特点356.4.1扭振产生的原因356.4.2 扭振故障的监测、诊断与控制35结束语37参考文献38iv第一章 绪论1.1轧钢机的发展1）初轧机的发展初轧机的发展经过了3个阶段, 到 20 世纪 70 年代初, 初轧机的轧辊直径已增大到了1500 mm。我国从1959 年开始自行设计制造开坯机, 目前已制成 700mm, 750mm, 850mm, 1150mm 初轧机。20 世纪 80 年代以来, 连铸技术得到较大的发展, 连铸比达到80%甚至更高, 连铸连轧工艺和设备也日趋完善, 初轧机的职能将逐步转变为配合连铸, 弥补连铸在钢种和规格方面的不足。2）带钢连轧机的发展在所有市场需求的钢材中, 板带材占有相当大的比重。我国于 1981 年从日本引进 1700 mm 热连轧机的全套设备。随后,一大批具有先进生产工艺的热连轧和冷连轧板带厂迅速崛起, 至 2007 年, 我国的热轧宽板带材年生产能力将达到 5500万吨, 冷轧宽板带材年生产能力也将达到 3000 万吨。热连轧机发展的主要特点有: 加大带卷和坯料重量, 减少切头切尾的损耗, 提高产品收得率; 采用加速轧制, 提高钢材产量, 带钢热连轧机精轧机组的出口速度已从 20 世纪 50 年代的 10m/s12m/s提高到现在的 35m/s ; 产品规格增加, 精度提高; 采用计算机控制, 提高了自动化水平等。冷轧钢板的生产成本、 投资费用虽然比热轧钢板高, 但由于冷轧钢板的性能和质量比热轧好, 在同样用途下, 可以节约金属材料达 30% , 故冷轧板生产得到迅速发展。某些工业发达国家(如美国)使用的薄板, 几乎 100% 是冷轧的。 热轧板只作为冷轧板、 焊管、 冷弯型钢的坯料。我国于 1965 年末制成 300 mm 五机架试验性窄带钢冷连轧机, 20 世纪 80 年代又从原西德引进 1700mm 五机架带钢冷连轧机成套机组, 90 年代后又有六辊 hc 轧机、 cvc 轧机也先后投入生产。带钢冷连轧机正在向大型化、 高速化、 高精度和自动化方向发展。3）钢管轧机的发展钢管有焊接和轧制两种生产方式。建国前, 我国不能生产热轧钢管。建国后, 我国不仅能生产大直径的螺旋焊管, 以满足石油、 煤气等长距离输送的需要, 而且广泛采用周期式冷轧管机生产冷轧钢管, 20 世纪 90 年代还建成了大直径热轧无缝钢管厂。现拥有各种热轧钢管设备 50 余套, 产品品种达 1000 多种。4）型钢轧机的发展型钢主要是靠热轧方式生产, 用于热轧型钢的轧机按轧辊直径和产品规格分为轨梁、 大型、 中型、 小型和线材轧机。型钢轧机近年来得到较大的发展, 初、 中轧采用万能轧机, 减少翻钢次数, 缩短间隔时间; 精轧采用短应力线轧机和预应力轧机, 以增加轧机刚性, 保证产品有较小的公差范围; 改进导卫装置及其装拆方法, 以延长导卫装置的使用寿命及减少更换时的停车时间; 采用自动压下设定机构, 以保证轧件的精确尺寸, 缩短调整及试轧时间; 采用辊系的组合换辊以缩短换辊的时间等。线材轧机用来生产 5mm12.7mm 的圆形断面轧材。20 世纪 40 年代的线材轧机需要人工喂钢, 最高轧制速度限制在 10m/s以下,盘重在 800kn- 900kn 左右; 60 年代中期, 出现了 y 型高速无扭转轧机, 最高轧制速度达 50m/s70m/s , 线材盘重达 25000kn;70 年代发展起来的悬臂式 45无扭精轧机组出口速度达到 65m/s80m/s , 有的达 120 m/s。近 30 年来, 线材轧机在高速、大盘重、高产量、高精度方面有了较大的发展。1.2轧机的介绍以轧机为主体，将金属坯料轧制成材的成套设备。轧机是直接轧制金属的主机，它利用旋转的轧辊辗压坯料,使金属按规定的要求产生塑性变形 图1-1 轧制原理轧制是生产率最高、成本最低的金属成形方法，适用于轧延横断面相同或有周期性变化的条状或板状材料；特殊轧机可轧制机械零件或其毛坯以及某些非金属材料。轧制主要有热轧和冷轧两种方式。热轧是在轧件加热的条件下进行轧制，以降低轧制压力；冷轧是在室温下进行,可使轧件得到很高的形状尺寸精度和表面光洁度,并可改善轧件的机械性能。 机架是承受轧制力的部件,闭式机架有较好的刚度,但开式机架换辊较方便。轧辊是轧制金属的部件,辊身为工作部分,轴头用于传动。轧件轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制带材的横向厚度而获得最佳的产品。轧辊轴承支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大，因此要求轴承摩擦系数小，具有足够的强度和刚度，而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大，摩擦系数较小，但承压能力较小，且外形尺寸较大，多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木、铜瓦、尼龙瓦轴承，比较便宜，多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压、静压和静、动压三种。优点是摩擦系数比较小，承压能力较大，使用工作速度高，刚性好，缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。 图1-2 轧辊辊身为工作部分,轴头用于传动。板材轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制轧件的横向厚度而获得最佳的板型。轧机由主电机、主传动和主机座组成。 图1-3 轧机的组成第二章 轧机轧制力和轧制力矩的计算 400二辊轧机轧辊的技术性能： 轧辊的公称直径 1200毫米 轧辊中心线间的最小距离 1120毫米轧辊中心线间的最大距离 1130毫米轧辊辊身长度 1550毫米辊颈直径 650毫米 2.1 主传动系统结构设计本文的题目是包钢无缝厂400二辊轧机的主传动系统，传动机构位于电动机和工作机座之间，其作用是把电动机的转动传递给工作机座中的轧辊，使其旋转，实现对金属的轧制。传动机构的组成与轧机的结构形式和工作制度有关。大多数轧机上的传动机构是由连接轴、联轴器、减速机、齿轮机座、万向联轴器组成。由于采用交交变频交流电动机，所以本设计中不再有减速器，而是电动机直接连接到齿轮座上来传递转矩。我预先设想了以下二种设计方案：方案（1）方案（2）当轧钢机采用单独驱动时，要根据轧辊中心距和电动机尺寸来考虑联结轴长度和允许倾角，这是确定能否采用轧辊单独驱动的一个重要条件。不过根据一般情况，1000mm以下的初轧机和开坯轧机，往往由于连接轴允许倾角的限制而不能采用轧辊单独驱动。所以，综合考虑，选第一种方案为设计选择。2.2轧辊轧制力 根据轧钢机械，轧件对轧辊的总压力p为平均单位压力与轧件和轧辊接触面积之乘积，即 2.3平均单位压力的计算各类轧机的轧制条件差别，主要反映在轧制高度（），各道压下量（），轧辊半径（r）等参数的不同比例上，根据大量现场实力实例和实验室研究结果表明，影响轧件应力状态的主要参数是接触胡长度（）和轧件高度（）的比值 对于接触胡长度 轧辊当量半径 平均压下量对于轧制钢管时 、俩个轧辊最大半径（孔型凸缘处半径） =轧制后轧件平均高度 = 其中=600mm平均压下量为 、轧机轧制前后的横截面积 、轧制前后宽度 d为管坯直径 d=426mm 为毛管外径 =460mm 为毛管内径 =396mm =460mm =426mm 所以有 此时，接触弧上摩擦力的影响不是主要的，影响平均单位压力大小的主要因素外区影响系数，轧件宽度（）较小，一般，有较显著宽展（即宽度方向应变不为零），此时轧件在变形区内不是平面应变而是属于三向应变情况。因而在计算平均压力时，尚须乘以宽度系数，宽度影响系数可按下式计算与轧件尺寸有关系数=460mm，综上所述，平均单位压力公式可表示为 当时，不均匀变化比较大，外区影响变的明显；随着的减小，不均匀变形愈加严重，因而外区影响也逐渐加大。外区影响系数可由下式求出：2.4轧制接触面积的计算接触面积的一般形式为：故轧辊的轧制力： 2.5轧制力矩的计算本轧机除了轧辊给轧件的力外，没有其它外力，此类情况属于简单轧制。轧制力矩： 式中： p轧制力; a轧制力力臂，即合力作用线距两个轧辊中心连线的垂直距离；（1）计算轧制力臂a= 其中： 合力作用点的角度。轧制圆形断面形状的轧件取力臂系数为 热轧时： 其中：咬入角；arccos()=40.26 则： （2）轧制力矩 =180228.23206.49=372135.27n故总轧制力矩 2.6轧制功率两辊都驱动的轧制功率 式中： 轧制速度； 第三章 轧机主电动机力矩与电动机功率3.1轧机主电机力矩 主电动机轴上的力矩由四部分组成即： = 式中：主电动机力矩； 轧辊的轧制力矩； 附加摩擦力矩；即轧制时，由于轧制力作用在轧辊轴承，传 动机构及其它传动件中的摩擦而产生的附加力矩, 空转力矩；即轧机空转时，由于各传动件的重所产生的摩 擦力矩及其它阻力矩。 动力矩，轧辊运转速度不均匀时，各部件由于加速或减速，所引起的惯性力产生的力矩。i电动机和轧辊之间的传动比；(1)轧制力矩 (2)附加摩擦力矩 式中：由于轧制总压力在轧辊轴承上产生的附加摩擦力矩； 则： 各传动零件推算到主电机轴上的附加摩擦力矩； 则： （3）空转力矩 式中： 表4-1 各转动件的重量、轴颈、摩擦系数、传动比重量轴颈直径摩擦系数传动比主动齿轮轴12000kg580mm0.0041从动齿轮轴11500kg580mm0.0041轧管轴10800kg650mm0.0031 =37790nm（4）动力矩： 式中： 因为该电机没有飞轮，故 故主电动机的力矩 3.2按静负荷选择电动机根据过载条件选择电动机功率静负荷力矩 因该轧机属于不可逆连续工作制轧机故负荷图为： 图4-1 电动机负荷图 式中： 则： 故： = =2613kw 选择 交交变频交流电动机 3.3电动机的发热校核选出的电动机还需经过发热校核 式中：等值力矩： 因二辊轧机是连续工作制 等值功率： 电动机发热验算通过，即电动机功率满足要求。第四章 各传动部件的的设计及计算4.1主动齿轮轴的设计计算主动齿轮轴即齿轮座中间的传动轴，即与电动机轴相连接的轴，且与另外两根从动齿轮轴相同，由于齿轮座传动比为i=1，一般都采用人字齿轮，在人字齿轮传动中，同一个人字齿上按力学分析所得的两个轴向分力大小相等，方向相反，轴向分力的合力为零。因而人字齿轮的螺旋角可取较大的数值（1540），传递的功率也较大。人字齿轮的受力分析及强度计算都可沿用斜齿轮传动的公式，在本设计中主动齿轮轴与从动齿轮轴一样。4.1.1 主动齿轮轴齿轮的设计计算1. 选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数考虑到功率大，均用硬面齿；根据具体条件，选用40cr作为齿轮的材料，将其进行调质处理并进行表面淬火, 硬度为280hbs初选齿数为22 螺旋角 2. 按齿面接触强度设计按下面的公式试算，即 （1）确定公式内的各计算数值试选kt=1.6。由机械设计图10-30选取区域系数zh=2.433。由机械设计图10-26查得=0.82，=0.82，=0.82+0.82=1.64。由机械设计表10-7，选取齿宽系数=0.8。由机械设计表10-6，查的材料的弹性影响系数ze=189.8mpa。由机械设计图10-21d，按齿面硬度查的齿轮的接触疲劳强度极限=600mpa 计算应力循环次数：假设轧机工作寿命为30年，每年工作300天，全天工作。由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数为knh1=knh2=0.88计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数s=5，由式10-12得：许用接触应力：齿轮转矩：（2）计算试算齿轮分度圆直径d1t， 计算圆周速度：计算齿宽b及模数mnt。计算纵向重合度。计算载荷系数k：已知使用系数ka=1,根据v=6.20m/s，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数kv=1.16；由机械设计表10-4查的kh的值与直齿轮的相同，故kh=1.42；由机械设计图10-13查得：kf=1.38；由机械设计表10-3查得：故载荷系数：。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计（10-10a）得：计算模数m:3. 按齿根弯曲强度设计由机械设计式10-17：（1）式中各参数的确定载荷系数：根据纵向重合度=5.15从机械设计图10-28查得螺旋角影响系数y=0.75计算当量齿数：查取齿形系数：由机械设计表10-5查得：yfa=2.35查取应力校正系数：由机械设计表10-5查得：ysa=1.68由机械设计图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限fe=500mpa由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数kfn=0.85 计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数s=3，由机械设计式10-12得：f1=f2=计算齿轮的（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mnt大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=40mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度的分度圆直径d1=1040mm来计算应有的齿数。于是有取，则4. 几何尺寸计算（1）计算中心距圆整后的a=1040mm 。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。（3）计算齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取b2=832mm，b1=832mm 4.1.2主动齿轮轴的设计1. 作用在齿轮轴上的力圆周力： =径向力： 由于所选的是人字齿轮，在人字齿轮传动中，同一个人字齿上按力学分析所得的两个轴向分力大小相等，方向相反，轴向分力的合力为零。 2. 初步确定轴径的最小值 其中： a系数；a=100 （见表5-17） 周传递的额定功率；=2613kw 轴的转速；=120rpm则： 此轴颈与电动机的主接手相连，故取3. 轴的结构设计（1）确定轴的各段直径和长度，如下图轴的结构所示： 图5-1 齿轮轴的结构轴的右侧与联轴器相连接，左侧与扁头相连接，采用热配合方式。选用的轴承为滑动轴承，型号为geh630hc，尺寸为：ddb=630900450mm 4. 求轴上载荷： 图5 -2 圆周力，径向力方向 因为人字齿轮上轴向力大小相等、方向相反，所以互相抵消，所以没有轴向力，由上面的尺寸可知： 在水平面的支承反力： 在水平面内的弯矩： 在垂直面内的支承反力： 在垂直面内的弯矩： 总的支承反力： a、 b两点的弯矩： 轴的转矩： t=3849216762计算弯矩: = 图 5-3轴的受力、弯矩图4.1.3 主动齿轮轴的校核按弯矩合成校核轴的强度进行强度校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的剖面的强度，得 = =145.25由上述可知，对于40cr，承受对称循环应力的许用应力为145.25，故安全。4.2主联轴器的的选择及校核4.2.1主连轴器的分类主电机和齿轮机座的轴线是不移动的，彼此间可不用中间接轴，而用联轴器直接联接传递转动。对联轴器有如下要求：能够补偿由于相邻两设备装配不正确或地基沉陷不一致，而引起的两个轴心线的相互移动；要有一定的弹性，使冲击负荷不传到相邻设备上。400轧管机所用的主联轴器是广泛用于各类轧机的齿式联轴器，能很好满足设计及工作要求。联轴器的基本功用是连接两轴（也连接轴和其他回转零件），并传递运动和转矩。有时，联轴器也用作安全保险装置，联轴器所连接的两轴，只有在运动停止后经过拆装才能彼此接合或分开。运用联轴器可以方便地将组成机器的相关部分（如原动机部分、传动部分和执行部分）连接起来。联轴器可以分为两类：刚性联轴器和挠性联轴器。由于常用联轴器多已标准化和规格化，因此，设计时主要解决联轴器型号的合理选择问题。 联轴器的选择（1）联轴器类型的选择联轴器类型主要是根据机器的工作特点、性能要求（如缓冲减振、补偿轴线位移、安全保护等），结合联轴器的性能选择合理的类型。一般来说，对载荷平稳、同轴度号、无相对位移的可选用刚性联轴器；难以保持两轴严格对中，有相对位移的应选用挠性联轴器；对传递转矩较大的重型机械，可选用齿轮联轴器；对须有一定补偿量，单向转动而冲击载荷不大的中、低速传动的水平轴的连接，可选用滚子链联轴器；对高速轴，应选用挠性联轴器；对轴线相交的两轴，则宜选择万向联轴器。由电动机输入轴的直径d=610mm, 所以选择鼓形齿式连轴器，该联轴器为重型联轴器，一般选用硬度高和耐磨性能好的材料，外齿套用37simn2mov,内齿圈用zg42simnmo，查手册可选择gii cl24鼓形齿式连轴器。4.2.2联轴器的校核其参数如下： gii cl24 轴孔长度 重量 12915kg 15015kg 转动惯量 2486 公称转矩 许用转速 允许角度偏移量 计算转矩 式中：连轴器的公称转矩转速修正系数 得 则： 其中：工况系数k=2 得：所以该联轴器满足要求。4.3轴承的选择与计算 4.3.1轴承的选择轴承是支承轴的部件，轴承的选择要以轴的直径及承载能力为依据。根据轴承工作的摩擦性质，可分为两大类：滑动轴承和滚动轴承。考虑到轧钢机的工作特点有冲击大的特点，所以在本设计中选用型号为geh630hc的滑动轴承，该轴承为自润滑性向心关节轴承。其动载荷为25900kn，静载荷为51200kn。牌号为： zcusn10p1(10-1锡青铜)； 材料为锡青铜。轴承的宽度 b=400mm r=630mm轴承座的技术条件：（1）轴承座采用ht200灰铸铁制造，其力学性能符合gb/t9439的规定（2）轴瓦和轴套采用锡青铜制造。（3）铸件上的型砂应清除干净，交口、冒口、结疤及夹砂等应铲除或打磨掉，清理后毛坯表面应平整、光洁。（4）铸件不允许有裂纹。（5）轴承座毛坯应在机械加工前进行时效处理。4.3.2 轴承的校核最大许用值： 滑动轴承的计算1、验算轴承的平均压力p（单位为mpa） 式中： b轴承宽度，mm 轴瓦材料的许用压力，mpa 2、验算轴承的pv（单位为mpam/s）值轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fpv成正比（f是摩擦系数）限制pv值就是限制轴 式中： v轴颈圆周速度，即滑动速度，m/s； 轴承材料的pv许用值，3、验算滑动速度v（单位为m/s） 式中： 为许用滑动速度，m/s通过以上验算轴承所选材料合格，满足要求。选取配合为第五章 齿轮机座的选择5.1齿轮机座的分类大多数轧钢机的主传动系统中均设有齿轮机座，其作用是将电机的扭矩分配给相应的轧辊。只有在电动机单独传动每个轧辊的轧钢机上，才不需要齿轮机座。齿轮机座由齿轮轴、轴承及轴承座、机架和机盖等主要部件组成。轧钢机传动主系统中的齿轮机座的在工作中传递很大的扭矩。齿轮机座的机架有三种形式： 图6-1 高立柱式图6-2矮立柱式图6-3 水平剖分式第一种形式的机架，齿轮轴轴颈处均另外装设轴承座，避免轴承直接磨损，但却使整个机架的高度增加，此种机架拆装比较方便。第二种形式的机架，由于只在齿轮轴轴颈间才另外装设轴承座，所以整个机架高度比第一种机架要小，但采用滚动轴承时，有可能引起上盖的磨损。第三种形式的机架，结构比较严密，但齿轮轴轴颈间隔壁厚度太小，以致机架必须采用铸钢材料制造。机架应保证齿轮传动具有良好的密闭性，并具有足够的刚度，以使轴承具有坚固的支撑，为此，应尽可能加强机架轴承处的强度和刚度。机架和上盖的材料一般采用高强度铸铁，有时也用铸钢。本设计中，为了节约金属，减轻重量，齿轮机座的机架采用锻焊结构或铸焊结构，其重量比铸造结构减轻，加工制造工艺性能也得以改善。齿轮座箱体，尤其是大型箱体，通常直接安装在基础上，这种方式稳定性好，制造和安装也比较方便。在本轧机主传动系统中选择高立柱式，箱体上盖和u形底座用螺栓连接。齿轮轴颈采用滑动轴承。在俩个齿轮轴两端各有四个轴承座，其中，上齿轮的下轴承座和下齿轮的上轴承座。轴承底座装在箱体的立柱窗口中，在轴向则靠箱体立柱上的凸肩进行轴向固定，齿轮座的下齿轮轴的是主动的，它与另外的一个从动齿轮轴的输出端上都装有万向接轴的叉头。5.2齿轮机座的润滑方式齿轮和轴承共用一个稀油循环润滑系统。齿轮的润滑油由侧面直接喷向啮合区, 箱体的上盖设有两个窥视孔，以便观察上齿轮的工作情况，中间有排出油蒸发物的通风罩。为防止轴承漏油和灰尘进入，除在齿轮轴颈两端设有挡油环外，u形窗口的两端有用钢板焊成的密封罩。在与轴承对应的位置上留有检查轴承温度的孔。第六章 联接轴和平衡装置的选择及其扭振特点6.1连接轴的选择6.1.1 连接轴的分类轧钢机常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴（一端为万向铰接，另一端为梅花接轴）和齿式接轴。由于是将齿轮机座的动力传递到轧辊上，而且允许的倾角较小（11.5），本设计中选用联万向接轴，此种接轴结构既便于更换轧辊，又可以改善齿轮轴的工作条件，便于齿轮机座的维护。为保护万向接轴，常将扁头和接轴体作成装配式的,本设计中采用将叉头与齿轮轴热装配在一起。6.12 连接轴的选择在此设计中的连接轴示意图如下：图7-1 连接轴示意图扁头带有具有一个长形切口，铰链的一端可在此切口中沿着接轴中心线方向移动。开式铰链结构由扁头、叉头和回转十字轴组成。两个月牙形滑块以滑动配合装在叉头径向镗孔中，扁头则插放在这两个月牙形滑块中。考虑安装的需要，在开式铰链中，叉头端的开口尺寸应稍大于月牙形滑块，两块月牙形滑块和小方轴是一起从轴向取出或装入叉头的，扁头也是轴向拆装。 滑块式万向接轴材料，通常采用强度极限不小于600750mpa 的锻钢，如45号钢、50号钢及40crni等合金结构钢。在本设计中，叉头用40gr材料，与齿轮轴的输出端通过热装配配合。接轴铰链中的月牙形滑块，一般采用耐磨青铜zqal94，但是由于润滑条件的不良，月牙形滑块磨损较大，消耗的青铜量比较大，这也是它的不足之处。6.2连接轴的润滑6.2.1连接轴润滑的重要性十字滑块式万向联轴器其结构形状见图7-2，这种联轴器是轧钢设备必不可少的部件, 其工作条件极为恶劣。半圆铜滑块在严重的冲击载荷和极大的压力下工作 (连杆的偏斜角常常大于 12 ) , 滑块的平面和圆弧表面就会产生严重的磨损。此外, 整个联轴器还遭受着灰尘、铁鳞、水分和高温的侵袭。显然, 在这样的工作条件下, 保持良好润滑是非常必要的。但是，滑块式万向接轴的润滑较为困难，因其摩擦表面与外界相通，润滑油不易保存在摩擦面上。且两联轴器之间的空间很小, 如何采取最有效的办法对滑块表面实行润滑, 这个问题至今还没得到圆满的解决。 联轴器的外形尺寸较大, 主连杆也很长, 要想在连杆上打眼钻孔极为困难。过去曾有人在这方面作过试验, 也取得了一些成绩。据国外资料报导, 用人工加油润滑的滑块寿命仅以周计。 图7-2 轧钢机主连轴器随着润滑装置和方法的改进, 滑块的寿命增加到以月计, 在现代自动化给油润滑条件下, 很多工厂的滑块寿命提高到以年计。6.2.2主联轴器的润滑方法（1）人工加油根据轧钢机的作业率, 每运行2h 最好加油一次,如果时间不允许, 至少4h 也应加油一次。在主联轴器的附近安装一台手动加油站。联轴器上的两个滑块都有加油孔, 把每一个滑块上的加油孔集中联结起来, 安装一个快速接头, 固定在联轴器上随轴一起旋转。加油时, 把油站上的软管用快速接头与联轴器上的加油接头连接起来, 即可往滑块表面加油。两个联轴器4 个加油点, 大约10 min 15 min 就可以加油完毕, 若是两人配合, 加油时间还可以缩短。这种加油方法受到轧机作业时间的限制, 往往不能按时加油。另一方面, 加油操作也比较危险, 若没加完油就启动轧机, 容易发生事故。(2)滴油润滑在联轴器的上方装一油桶, 并对正联轴器装一小管, 往联轴器上不断地滴机油。这种方法是行之有效的, 但耗油量较大, 油甩失也多。这种润滑方式只能用粘度较低的油, 否则, 粘度稍大流不进滑块表面, 反而都被甩失。(3)压力喷油在联轴器的周围装上喷油嘴。这些喷油嘴对着联轴器, 并以较大的压力往滑块喷油, 这样油就比较容易进入滑块表面。在联轴器的下部装有油槽, 被甩出的油顺着回油管流回油箱, 以备再用。整个联轴器是用外罩密封起来的。这一套循环系统的建设费用是很大的, 同时还要有能够容纳这套系统的空间位置才行,这个位置通常是比较狭窄的。一般选用极压齿轮油的粘度不能过大, 否则循环和流进滑块表面都有困难。(4) 保护罩用耐油橡胶作成一个圆筒套在联轴器外面。在胶筒的中部装一个带有螺丝帽的小管, 以便于从小管加注润滑剂。橡胶筒罩在联轴器上, 两端用钢箍扎住,然后灌入半流体极压润滑油, 滑块即可获得良好的润滑, 寿命可以大幅度提高。保护套润滑可以延长滑块寿命, 保持周围环境清洁, 节约润滑油脂。缺点是换辊和检查联轴器比较困难, 更换轧辊时也增加了拆、 装保护套的工作量。(5) 掌端润滑泵掌端润滑泵见图 7-3。在连杆上安装一套小型润滑泵, 它由贮脂容器、柱塞泵组成并由凸轮推动泵工作。凸轮固定在轴承座上, 润滑泵随轴旋转, 每转一圈, 泵工作一次, 泵压出的脂经过管道及油孔达到滑块表面。这种润滑方式是十分可靠的, 可以定期往贮脂容器里添加润滑脂 (极压锂基脂)。润滑泵小巧、精度高,但是制造上比较困难。 图7-3 掌端润滑泵 （6）滑环供油滑环润滑装置见图7-4。在主轴上装有滑环, 要求静环和动环之间要有良好的密封。 （a）4路分配供油 （b）2路分配供油图7-4 滑环润滑装置经过几年的实践证明, 各种润滑方法在轧钢机主联轴器上的应用是非常必要的, 特别是用掌端润滑泵的方法节约了人工, 节约了润滑油, 并且自动化程度大大提高。主连轴器的润滑对月牙形滑块有着重要的影响，从而对轧钢机的作业率也有着重要的影响。6.3平衡装置的选择在直径大于450500mm的轧钢机上，接轴的重量较大，为了不使接轴的重量传递到接轴的铰链或齿套上，以减少接轴铰链中或套齿间的冲击和磨损，通常用平衡装置来平衡接轴的质量。平衡力的大小约为平衡接轴重量的1.11.3倍。有钢铁厂对滑块式万向接轴的运转情况做过分析，认为平衡力过大是不好的。它使轴在空转过程中，铰链中滑块两边受力不均，间隙增大，产生冲击，增加磨损。接轴的平衡装置通常有三种型式：弹簧平衡、重锤平衡和液压平衡。弹簧平衡装置：所有万向接轴在移动量不大时（小于50100mm），通常采用弹簧平衡装置。因为400二辊轧机连接轴上下的移动量不大，故采取弹簧平衡装置，该装置结构简单，但平衡力随接轴的位移而变化，当将弹簧配置在一侧时，接轴容易拆卸，因此，它常用于当更换轧辊时需要将接轴移动或取下的情况。6.4 轧机扭振特点6.4.1扭振产生的原因许多轧钢机故障的原因就是在主传动传统中产生了过大的扭矩，过大的扭矩又是因为主传动系统的扭振产生的，为了预防和避免扭振故障，下面分析一下扭振产生的原因。由扭派引起过大扭矩的成因多种多样，它与作用在主传动系统上的冲击载荷有关，而冲击载荷又与轧件的咬入速度、轧件温度、 轧件形状、 压下量等因素有关， 又因为主传动系统是弹簧质量振动系统，在主传动系统中又存在反冲击等。对轧机主传动系统的冲击和过载荷有如下各因素：（1设计上的冲击和过载荷因素。它包括两个方面，一是机械构造上的过载荷因素（属于扭转刚性分布上的因素）；二是由主电动机速度控制造成的冲击因素。（2维修上的冲击和过载荷因素。它包括由主传动系统间隙、造成的过载荷因素及由上下轧辊扭矩不平衡造成的过载荷因素。（3）操作上的冲击和过载荷因素。它包括的因素较多，主要有：由咬入速度造成的冲击因素（咬入速度因素及轧件头部形状因素）；由咬入时的轧辊和轧制速度差造成的冲击因素（咬入前，轧件速度不适当造成的因素及咬入前，轧辊圆周速度不适当造成的因素）；由轧件头部温度降低造成的过载荷；由上下轧辊扭矩不平衡造成的过载荷（由轧件上下面温度差造成的过载荷、由轧件的弯曲造成的过载荷以及在立辊轧机上由于侧导板未对准轧制中心线造成的过载荷）；误操作产生的压下量设定过大。轧制过程中产生的冲击载荷激起的主传动系统的动态响应取决于结构特性， 即主传动系统的惯性分布和弹性分布、 系统的衰减特性和间隙等；同时也取决与轧制条件，如轧件材料、轧件与轧辊的速度差和轧件的粗糙度等。一般情况下，热轧带钢精轧机不发生异常扭矩，钢管轧机有异常扭矩，初轧机常因各种原因发生特别大的扭矩。6.4.2 扭振故障的监测、诊断与控制 轧钢机的状态监测、故障诊断和控制系统中、状态监测是前提，故障诊断是结果，故障预防与控制是目的。 扭振的控制应在设计轧钢机时就加以考虑。要进行结构的动力优化设计， 以控制扭振为目标选择最佳的惯性（质量）和弹簧（刚度）的配置。在强度设计中要确定各部件的最合理的安全系数。特别是要处理好整个主传动系统的共振问题。对正在使用的轧钢机要控制能够产生扭振的各种因素，合理控制压下量和咬入速度，减轻咬入冲击，加强轧件的温度管理及主传动系统的反冲击问题。在轧钢机上安装轧制力矩在线监测系统，实现扭矩超限报警是扭振监控的前提。主传动系统的扭振是造成轧钢机各种故障的主要原因之一，为了保证轧钢机的安全运行，必须通