資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 外文翻譯 新工具使新機器設計最優(yōu) 當加工鋁時，我們主要關心的是：鋁粘住加工切削邊緣的傾向；保證有好的碎片排屑形成切削邊緣；和保證工具有足夠的中心強度來承受切削力而不被破壞。 技術發(fā)展，比如：Makino MAG系列，已經使工具商重新考慮任何工藝水平的機器技術。用正確的加工和編程思路是很重要的。 材料，涂料和幾何形狀是與減小我們所關注問題相關系的工具設計的三個因素。如果這些因素不能一起很好的配合，成功的調整磨削是不可能的。為了成功進行高速鋁加工，理解這三個因素是很必要的。 使組合邊緣最小化 當加工鋁時，一個失敗的切削工具模式是，被加工的材料粘住工具切削邊緣。這種情況會很快削弱工具的切削能力。由粘著的鋁形成的組合邊緣會導致工具變鈍，以至不能切削材料。工具材料選擇和工具涂料選擇是被工具設計者用來減小組合邊緣出現的主要工藝。 亞微米微粒碳化物材料要求很高的鈷濃度來獲得良好的微粒結構和材料強度屬性。隨著溫度的升高，鈷與鋁發(fā)生反應，鈷使鋁與暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦鋁開始粘住工具，鋁會在快速的在工具上形成組合邊緣，使工具不可用。 在切削的進程中，減小鋁粘合著的工具的暴露碳化物的秘訣就是找到正確的碳化物的平衡來提供足夠的材料強度。在加工鋁時，為了減小粘附，使用能提供足夠硬度的紋理粗糙的碳化物來獲得平衡，來使變鈍變慢。 工具涂料 當嘗試減小組合邊緣時，第二個應該考慮的工具設計因素是工具涂料。工具涂料的選擇包括：TiN, TiAIN, AITiN，鉻氮化物，鋯氮化物，鉆石和鉆石般的涂料（DLC）。擁有這么多的選擇，航空航天磨削商店需要知道在鋁的高速加工應用中哪一種工作最有效。TiN, TiCN, TiAIN, 和 AITiN工具的PVD涂裝應用進程使這些選項不合適鋁的應用。PVD涂裝進程建立了兩個使鋁粘住工具的模式---表面的粗糙程度和鋁與工具涂料之間的化學反應。PVD進程形成了一個表面，這表面是比底層材料更粗糙的。由這個進程形成的表面“凹凸”使工具中的鋁在凹處快速集結。由于涂料有金屬晶體和鐵晶體特征，PVD涂料是可以和鋁發(fā)生化學反應的。一種TiAIN涂料通常是包含鋁的，這鋁很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化學反應特性將會導致工具和工作片體粘在一起，以致形成組合表面。 OSG Tap and Die主導的試驗中，人們發(fā)現在高速加工鋁時，一個沒有涂染過紋理粗糙的碳化物的工具的表面優(yōu)于用TiN, Ticn, TiAIN, 或者ALTiN涂染過的工具。這個試驗不意味著所有工具涂料將減小工具的表現。鉆石和DLC涂料可生成一個非常光滑的化學惰性的表面。在切削鋁材料時，這些涂料很認為是能非常有效的提高工具的壽命。 鉆石涂料被認為是表現最佳的涂料，但這種涂料要一個很可觀的成本。對于表現價值，DLC涂料提供最佳成本，增加大約20%-25%的總工具成本，而壽命相對于未涂染過紋理粗糙的碳化物的工具來是，是增長得很明顯的。 幾何形狀 高速鋁加工工具設計的拇指定律就是使微粒排屑空間最大化。這是因為鋁是一種非常柔軟的材料。Federate通常是可以增長的，它生成更多更大的微粒。 Makino MAG-Series航空航天磨削機器，比如MAG4,要求額外關注工具幾何休和工具強度。擁有強大的80-hp的心軸的 MAG-Series機器將折斷工具如果他們不是用足夠的中心強度設計的。 總的來說，鋒利的切削邊緣一直都可以用來避免鋁的延伸。一個鋒利的切削邊緣將形成高剪切和高表面清潔，形成一個更好的表面和使表面振動最小化。結果是用優(yōu)良的紋理碳化物材料比紋理粗糙的碳化物材料更有可能獲得一個鋒利的切削邊緣。但由于鋁能粘住紋理好的材料，長久保持這各邊緣是不太可能的。 粗略的折衷方案 紋理粗糙的材料是最好的折衷。那是一種很強大的材料，它能擁有一個可觀的切削邊緣。試驗結果表明；在獲得長的工具壽命的同時擁有好的表面的可以的。通過工具來進行油霧冷卻是可以改進切削邊緣的保持的。霧化逐漸使工具冷卻，消除溫度急增的問題。 螺旋角度是一個額外的工具幾何考慮因素。傳統(tǒng)上來說，當加工鋁時，帶有高螺旋角度的工具已經被運用。高螺旋角度可以使微粒更快地從部分脫離，但卻增加力和熱，這是由切削運動導致的。一個高螺旋角被用在工具上，并且很大數量的凹槽可以使微粒排泄。 當以非常高的速度加工鋁時，由增加的力形成的熱量可能會引起微粒與工具焊接在一起。此外，一個有很高螺旋角的切削表面將比低角度的更快產生微粒。僅僅利用兩個凹槽工具設計使低螺旋角和足夠微粒排泄區(qū)域成為可能。由OSG主導的延伸性試驗中，當發(fā)展新工具流水線時，這被證明是最成功的方法。 New tools maximize new machine designs The primary tooling concerns when machining aluminum are: minimizing the tendency of aluminum to stick to the tool cutting edges; ensuring there is good chip evacuation form the cutting edge; and ensuring the core strength of the tools is sufficient to withstand the cutting forces without breaking. Technological developments such as the Makino MAG-Series machines have made tooling vendors rethink the any state-of-the-art machine technology. It is vital to apply the right tooling and programming concepts. Materials coatings and geometry are the three elements in tool design that interrelate to minimize these concerns. If these three elements do not work together, successful high-speed milling is not possible. It is imperative to understand all three of these elements in order to be successful in the high-speed machining of aluminum. Minimize Built-Up Edge When machining aluminum, one of the major failure modes of cutting tools the material being machined adheres to the tool cutting edge. This condition rapidly degrades the cutting ability of the tool. The built-up edge that is generated by the adhering aluminum dulls the tool so it can no longer cut through the material. Tool material selection and tool coating selection are the two primary techniques used by tool designers to reduce occurrence of the built-up edge. The sub-micron grain carbide material requires a high cobalt concentration to achieve the fine grain structure and the material’s strength properties. Cobalt reacts with aluminum at elevated temperatures, which causes the aluminum to chemically bond to the exposed cobalt of the tool material. Once the aluminum starts to adhere to the tool, it quickly forms a built-up edge on the tool rendering it ineffective. The secret is to find the right balance of cobalt to provide adequate material strength, while minimizing the exposed cobalt in the tools for aluminum adherence during the cutting process. This balance is achieved using coarse-grained carbide that provides a tool of sufficient hardness so as to not dull quickly when machining aluminum while minimizing adherence. Tool coatings The second tool design element that must be considered when trying to minimize the built-up edge is the tool coating. Tool coating choices include TiN, TiAIN, AITiN, chrome nitrides, zirconium nitrides, diamond, and diamond-like coatings(DLC). With so many choices, aerospace milling shops need to know which one works best in an aluminum high-speed machining application. The Physical Vapor Deposition (PVD) coating application process on TiN, TiCN, TiAIN, and AITiN tools makes them unsuitable for an aluminum application. The PVD coating process creates two modes for aluminum to bond to the tools――the surface roughness and the chemical reactivity between the aluminum and the tool coating. The PVD process results in surface that is rougher that the substrate material to which it is applied. The surface”peaks and valleys” created by this process causes aluminum to rapidly collect in the valleys on the tool. In addition, the PVD coating is chemically reactive to the aluminum due to its metallic crystal and ionic crystal features. A TiAIN coating actually contains aluminum, which easily bonds with a cutting surface of the same material. The surface roughness and chemical reactivity attributes will cause the tool and work piece to stick together, thus creating the built-up edge. In testing performed by OSG Tap and Die, it was discovered that when machining aluminum at very high speeds, the performance of an uncoated coarse-grained carbide tool was superior to that of one coated with TiN, Ticn, TiAIN, or ALTiN. This testing does not mean that all tool coatings will reduce the tool performance. The diamond and DLC coatings result in a very smooth chemically inert surface. These coatings have been found to significantly improve tool life when cutting aluminum materials. The diamond coatings were found to be the best performing coatings, but there is a considerable cost related to this type of coating. The DLC coatings provide the best cost for performance value, adding about 20%-25%to the total tool cost. But, this coating extends the tool life significantly as compared to an uncoated coarse-grained carbide tool. Geometry The rule of thumb for high-speed aluminum machining tooling designs is to maximize space for chip evacuation. This is because aluminum is a very soft material, and the federate is usually increased which creates more and bigger chips. The Makino MAG-Series aerospace milling machines, such as the MAG4, require an additional consideration for tool geometry-tool strength. The MAG-Series machines with their powerful 80-hp spindles will snap the tools if they are not designed with sufficient core strength. In general, sharp cutting edges should always be used to avoid aluminum elongation. A sharp cutting edge will create high shearing and also high surface clearance, creating a better surface finish and finish and minimizing chatter or surface vibration. The issue is that it is possible to achieve a sharper cutting edge with the fine-grained carbide material than the coarse grained material. But due to aluminum adherence to the fine-grained material, it is not possible to maintain that edge for very long. Coarse compromise The coarse grained material appears to be the best compromise. It is a strong material that can have a reasonable cutting edge. Test results show it is able to achieve a very long tool life with good surface finish. The maintenance of the cutting edge is improved using an oil mist coolant through the tool. Misting gradually cools down the tools, eliminating thermal shock problems. The helix angle is an additional tool geometry consideration. Traditionally when machining aluminum a fool with a high helix angle has been used. A high helix angle lifts the chip away from the part more quickly, but increases the friction and heat generated as result of the cutting action. A high helix angle is typically used on a tool with a higher number of flutes to quickly evacuate the chip from the part. When machining aluminum at very high speeds the heat created by the increased friction may cause the chips to weld to the tool. In addition, a cutting surface with a high helix angle will chip more rapidly that a tool with a low helix angle. A tool design that utilizes only two flutes enables both a low helix angle and sufficient chip evacuation area. This is the approach that has proven to be the most successful in extensive testing performed by OSG when developing the new tooling line, the MAX AL. 第1頁273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)設計摘要在鋼管生產中，為了提高鋼管的質量，鋼管需要被矯直。目前，國內外的矯直技術發(fā)展速度較快，涌現出很多鋼管矯直方法和與其相應的矯直設備，其中多輥矯直機是矯直領域內應用最為廣泛的矯直設備。鋼管矯直機的矯直輥為斜輥，上下兩排矯直輥交錯布置，其特點是矯直速度快，生產率高，易于實現自動化，適應矯直各種管材和棒材。根據生產的需要，參考了鞍鋼無縫鋼管廠的矯直機和大量相關的機械設計資料，對 273 七輥鋼管矯直機的主傳動系統(tǒng)進行了設計，根據傳動功率，對傳動系統(tǒng)中的電機、聯軸器和萬向接軸進行了選擇，設計了三級齒輪減速器傳動，其與減速分配箱相連，采用三根軸輸出，每根軸通過一個萬向接軸帶動矯直輥的傳動方式，六個工作輥，一個被動輥起導向作用；對于傳動系統(tǒng)中的主要零件進行了設計；對 273七輥鋼管矯直機的力能參數進行了計算，并確定了矯直機的基本參數。關鍵詞：矯直機；鋼管；傳動裝置；力能參數 第2頁The Main Driving System Design Of 273 Roll Tube StraightenerAbstractIn the process of the steeltubes production ,for the sake of improving steeltubes quality, the steeltubes need to be straighten .At present, the development of the Straightening technology is fast at home and abroad ,and a variety of pipe straightening method and the corresponding equipment , and Multi-roll straightening machine is a straightening equipment which is used widely. Straightening Rollers roll is oblique roll ,which is staggered arrangement of the straightening s up and down two rows of roll ,the characteristic of which is the fast straightening speed, and high productivity and easy to realize automation ,so it suitable for various pipe and bar. On the basis of the production of requirement ,designing refers to the AISC Seamless Steel Tube Plants seven roll straightening machine and related mechanical design information ,then design the main driving system of 273 Roll Tube Straightener .On the basis of driving power consumption ,making the choice of the driving systems eletromotor ,coupling ,and designing how the three gear decelerator to drive ,which connects with the Decelerates distributor case .and Uses three axis outputs which driven a Straightening Roller under the condition of which connect the coupling .The system has six working rolls ,and a passively roll which is guiding .It contains: Designing the main machine parts of the driving system ,Calculating force and power mechanical parameter of 273 Roll Tube Straightener .Then the basic design parameter of Straightening machine is ascertained.Keywords: Straightening machine ;Steel tubes ;Driving system ;Force paramenta 第3頁目錄摘要.IABSTRACT.II1 緒論.11.1 畢業(yè)設計的選題背景及目的 .11.1.1 畢業(yè)設計的選題背景.11.1.2 畢業(yè)設計目的.11.2 矯直技術的發(fā)展.21.2.1 國內矯直技術的發(fā)展情況.21.2.2 國外矯直技術的發(fā)展.31.3 課題的研究方法及研究內容 .32 矯直機主傳動系統(tǒng)設計方案確定.52.1 矯直機的分類及特點.52.1.1 反復彎曲式矯直機.52.1.2 旋轉彎曲式矯直機.72.1.3 拉伸矯直機.72.1.4 拉彎矯直機.82.1.5 拉坯矯直設備.82.2 鋼管矯直機結構組成.82.2.1 矯直輥.92.2.2 矯直輥調節(jié)裝置.92.2.3 傳動裝置.102.3 矯直方案和矯直工藝.102.4 矯直機傳動系統(tǒng)設計方案 .112.5 矯直機傳動系統(tǒng)的工作原理 .123 鋼管矯直機力能參數計算.133.1 原始數據.13 第4頁3.2 輥式矯直機的基本參數.133.2.1 輥徑和輥長的確定.133.2.2 輥端圓角和輥距的確定.143.3 斜輥式鋼管矯直機力能參數的計算 .143.3.1 矯直質量要求.143.3.2 矯直力的計算.153.4 矯直功率的計算.183.4.1.軸承摩擦功率.183.4.2.輥面與工件的滑動摩擦功率.193.4.3.工件在滾面上的滾動摩擦功率.193.4.4.矯直變形功率.204273 鋼管矯直機驅動系統(tǒng)的確定.214.1 電機的選擇.214.2 減速器傳動比分配.214.2.1 減速器的輸出轉數.214.2.2 傳動比及其分配.214.3 減速器一級齒輪傳動設計 .224.3.1 選擇精度等級，材料及齒數.224.3.2 按齒面接觸強度設計.224.3.3 按齒根彎曲強度校核.254.3.4 幾何尺寸的計算.284.4 減速器二級齒輪傳動設計 .294.4.1 選擇精度等級，材料及齒數.294.4.2 按齒面接觸強度設計.294.4.3 按齒根彎曲強度校核.324.4.4 幾何尺寸的計算.344.5 減速器三級齒輪傳動設計 .355 聯軸器、軸承及萬向接軸的選擇.36 第5頁5.1 聯軸器的選擇.365.2 矯直輥的軸承選擇.375.2.1 矯直輥的基本參數.375.2.2 矯直輥軸承的校核.385.3 萬向聯軸器的選擇.395.3.1 萬向聯軸器的功能特點及其選擇方法 .395.3.2 萬向聯軸器的選擇及其校核：.406 傳動系統(tǒng)主要零件設計.426.1 矯直輥的結構特點.426.2 輥型曲線的設計.436.3 矯直輥的輥軸校核.456.3.1 輥系的受力分析.456.2.2 中下輥的校核計算.467 傳動系統(tǒng)的潤滑.497.1 潤滑方法:.497.2 潤滑的分類.497.3 潤滑劑的種類：.507.4 潤滑系統(tǒng)的選擇原則.527.5 潤滑方式的選擇.527.5.1 減速器的潤滑.527.5.2 軸承的潤滑.527.5.3 萬向聯軸器的潤滑.537.5.4 其余零部件的潤滑.538 設備的環(huán)保、可靠性和經濟技術評價.548.1 設備的環(huán)保措施.548.2 設備的可靠性.548.3 設備的經濟評價.568.4 設備合理的更新期.57 第6頁結束語.58致謝.59參考文獻.60 第 頁273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)設計摘要在鋼管生產中，為了提高鋼管的質量，鋼管需要被矯直。目前，國內外的矯直技術發(fā)展速度較快，涌現出很多鋼管矯直方法和與其相應的矯直設備，其中多輥矯直機是矯直領域內應用最為廣泛的矯直設備。鋼管矯直機的矯直輥為斜輥，上下兩排矯直輥交錯布置，其特點是矯直速度快，生產率高，易于實現自動化，適應矯直各種管材和棒材。根據生產的需要，參考了鞍鋼無縫鋼管廠的矯直機和大量相關的機械設計資料，對 273 七輥鋼管矯直機的主傳動系統(tǒng)進行了設計，根據傳動功率，對傳動系統(tǒng)中的電機、聯軸器和萬向接軸進行了選擇，設計了三級齒輪減速器傳動，其與減速分配箱相連，采用三根軸輸出，每根軸通過一個萬向接軸帶動矯直輥的傳動方式，六個工作輥，一個被動輥起導向作用；對于傳動系統(tǒng)中的主要零件進行了設計；對 273七輥鋼管矯直機的力能參數進行了計算，并確定了矯直機的基本參數。關鍵詞：矯直機；鋼管；傳動裝置；力能參數 第I頁The Main Driving System Design Of 273 Roll Tube StraightenerAbstractIn the process of the steeltubes production ,for the sake of improving steeltubes quality, the steeltubes need to be straighten .At present, the development of the Straightening technology is fast at home and abroad ,and a variety of pipe straightening method and the corresponding equipment , and Multi-roll straightening machine is a straightening equipment which is used widely. Straightening Rollers roll is oblique roll ,which is staggered arrangement of the straightening s up and down two rows of roll ,the characteristic of which is the fast straightening speed, and high productivity and easy to realize automation ,so it suitable for various pipe and bar. On the basis of the production of requirement ,designing refers to the AISC Seamless Steel Tube Plants seven roll straightening machine and related mechanical design information ,then design the main driving system of 273 Roll Tube Straightener .On the basis of driving power consumption ,making the choice of the driving systems eletromotor ,coupling ,and designing how the three gear decelerator to drive ,which connects with the Decelerates distributor case .and Uses three axis outputs which driven a Straightening Roller under the condition of which connect the coupling .The system has six working rolls ,and a passively roll which is guiding .It contains: Designing the main machine parts of the driving system ,Calculating force and power mechanical parameter of 273 Roll Tube Straightener .Then the basic design parameter of Straightening machine is ascertained.Keywords: Straightening machine ;Steel tubes ;Driving system ;Force paramenta 第II頁目錄摘要.IABSTRACT.II1 緒論.11.1 畢業(yè)設計的選題背景及目的 .11.1.1 畢業(yè)設計的選題背景.11.1.2 畢業(yè)設計目的.11.2 矯直技術的發(fā)展.21.2.1 國內矯直技術的發(fā)展情況.21.2.2 國外矯直技術的發(fā)展.31.3 課題的研究方法及研究內容 .32 矯直機主傳動系統(tǒng)設計方案確定.52.1 矯直機的分類及特點.52.1.1 反復彎曲式矯直機.52.1.2 旋轉彎曲式矯直機.72.1.3 拉伸矯直機.72.1.4 拉彎矯直機.82.1.5 拉坯矯直設備.82.2 鋼管矯直機結構組成.82.2.1 矯直輥.92.2.2 矯直輥調節(jié)裝置.92.2.3 傳動裝置.102.3 矯直方案和矯直工藝.102.4 矯直機傳動系統(tǒng)設計方案 .112.5 矯直機傳動系統(tǒng)的工作原理 .123 鋼管矯直機力能參數計算.133.1 原始數據.13 第III頁3.2 輥式矯直機的基本參數.133.2.1 輥徑和輥長的確定.133.2.2 輥端圓角和輥距的確定.143.3 斜輥式鋼管矯直機力能參數的計算 .143.3.1 矯直質量要求.143.3.2 矯直力的計算.153.4 矯直功率的計算.183.4.1.軸承摩擦功率.183.4.2.輥面與工件的滑動摩擦功率.193.4.3.工件在滾面上的滾動摩擦功率.193.4.4.矯直變形功率.204273 鋼管矯直機驅動系統(tǒng)的確定.214.1 電機的選擇.214.2 減速器傳動比分配.214.2.1 減速器的輸出轉數.214.2.2 傳動比及其分配.214.3 減速器一級齒輪傳動設計 .224.3.1 選擇精度等級，材料及齒數.224.3.2 按齒面接觸強度設計.224.3.3 按齒根彎曲強度校核.254.3.4 幾何尺寸的計算.284.4 減速器二級齒輪傳動設計 .294.4.1 選擇精度等級，材料及齒數.294.4.2 按齒面接觸強度設計.294.4.3 按齒根彎曲強度校核.324.4.4 幾何尺寸的計算.344.5 減速器三級齒輪傳動設計 .355 聯軸器、軸承及萬向接軸的選擇.36 第IV頁5.1 聯軸器的選擇.365.2 矯直輥的軸承選擇.375.2.1 矯直輥的基本參數.375.2.2 矯直輥軸承的校核.385.3 萬向聯軸器的選擇.395.3.1 萬向聯軸器的功能特點及其選擇方法 .395.3.2 萬向聯軸器的選擇及其校核：.406 傳動系統(tǒng)主要零件設計.426.1 矯直輥的結構特點.426.2 輥型曲線的設計.436.3 矯直輥的輥軸校核.456.3.1 輥系的受力分析.456.2.2 中下輥的校核計算.467 傳動系統(tǒng)的潤滑.497.1 潤滑方法:.497.2 潤滑的分類.497.3 潤滑劑的種類：.507.4 潤滑系統(tǒng)的選擇原則.527.5 潤滑方式的選擇.527.5.1 減速器的潤滑.527.5.2 軸承的潤滑.527.5.3 萬向聯軸器的潤滑.537.5.4 其余零部件的潤滑.538 設備的環(huán)保、可靠性和經濟技術評價.548.1 設備的環(huán)保措施.548.2 設備的可靠性.548.3 設備的經濟評價.568.4 設備合理的更新期.57 第V頁結束語.58致謝.59參考文獻.60 第0頁1 緒論1.1 畢業(yè)設計的選題背景及目的1.1.1 畢業(yè)設計的選題背景 近年來，由于管材的用途涉及到所有的工業(yè)部門，各國對它的生產和發(fā)展都十分重視，各主要工業(yè)國家的鋼管產量，一般約占鋼材總產量的 10%15%，我國約占8%10%。隨著國民經濟的發(fā)展，我國鋼鐵行業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，因此也加強了對鋼管發(fā)展的力度。管材的生產無論在數量上還是品種上都有相當大的增長。新型高效率的管材精整設備，尤其是管材矯直機，是保證管材質量的重要關鍵，國內外對管材矯直機均做了大量的研究工作。矯直技術多用于金屬條材加工的后部工序，同其他金屬加工技術一樣在 20 世紀取得了長足的進展，相應的矯直理論也取得了很大的進步。已經廣泛應用于日用金屬加工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)，建筑材料業(yè)，機械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。隨著工業(yè)水平的不斷提高，要求工業(yè)生產全面自動化，矯直技術也要跟上時代的潮流。因此力爭在矯直機設計，制造，矯直過程分析、矯直參數設定及矯直質量預測等方面搞好軟件開發(fā)；其次要進行數字化矯直設備的研制和使用，擴充矯直技術的發(fā)展，使矯直技術的發(fā)展走上現代化的道路。 隨著時代的進步，國家綜合實力的增強，作為二十一世紀機械專業(yè)的本科畢業(yè)生，有責任也有義務為國家的發(fā)展付出自己的一份力量。通過對鞍鋼無縫鋼管廠 273 鋼管生產線的參觀實習，對鋼管產品的生產有了初步了解，同時對其也產生了濃厚的興趣。由于矯直機在管材的精整過程中起著重要的作用，于是我選擇了 273 鋼管矯直機的主傳動系統(tǒng)的設計這個題目。1.1.2 畢業(yè)設計目的畢業(yè)設計是教學計劃的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是最重要的教學環(huán)節(jié)之一，是學生獲得學士學位的必要條件。學生在教師的指導下，通過畢業(yè)設計受到一次綜合運用所學理論和技能的訓練，進一步提高分析問題和解決問題的能力；是從事科學研究工作 第1頁和專業(yè)工程技術工作地基本訓練。通過畢業(yè)設計鞏固和發(fā)展了四年來所學的專業(yè)基礎知識，學會閱讀參考文獻，收集、運用原始資料的方法以及如何使用規(guī)范、手冊、產品目錄，選用標準圖的技能，從而提高設計計算及繪圖的能力。1.2 矯直技術的發(fā)展1.2.1 國內矯直技術的發(fā)展情況20 世紀 3040 年代國外技術發(fā)達國家的型材矯正機及板材矯正機得到迅速發(fā)展，而且相繼進入到中國的鋼鐵工業(yè)及金屬制品業(yè)，新中國成立前在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工廠里可以見到德、英、日等國家制造的矯正機。我國科技界一直在努力提高自己的科研設計和創(chuàng)新能力。從 20 世紀 50 年代起就有劉天明提出的雙曲線輥形設計的精確計算法及文獻提出的矯正曲率方程式。6080 年代在輟輥形理論方面有許多學者進行了深人的研究并取得了十分可喜的成果還召開了全國性的輥形理論討論會；產生了等曲率反彎輥形計算法。與此同時，以西安重型機械研究所為代表的科研單位和以太原重塑機器廠為代表的設計制造部門完成了大量的矯正機設計研制工作。不僅為我國生產提供了設備保證，還培養(yǎng)了一大批設計研究人員。進人 99 年代我國在趕超世界先進水平方面又邁出了一大步，一些新研制的矯正機獲得了國家的發(fā)明專利；一些新成果獲得了市、省及部級科技成果進步獎;有的獲得了國家發(fā)明獎。近年來我國在反彎輥形七斜輥矯正機，多斜輥薄壁管矯正機、3 斜輥薄銅管矯正機、雙向反彎輥形 2 輥矯正機、復合轉轂式矯正機，平行輥異輥距矯正機及矯正液壓自動切料機等研制方面相繼取得成功。在矯正高強度合金鋼方面也已獲得很好的矯正質量。其矯后的殘留撓度為 0.20.5mm/m。此外，從 20 世紀 60 年代以后拉伸與拉彎矯正設備得到很大發(fā)展，對帶材生產起到重要作用。近年來，隨著我國工業(yè)水平的不斷發(fā)展，矯直技術也得到了不斷地提高和發(fā)展，在矯直過程的變形機理方面取得了一定得成就：如拉力對矯直的作用，在斜輥矯直機上壓緊力對矯直的作用，殘留應力對矯直尺寸精度的影響等；在解決高難度矯直技術方面，如高強度薄板帶的液壓拉彎矯直、高強度易裂紋耐熱合金鋼幫的旋轉矯直、薄板的行星矯直及扎拉矯直等；在新產品和新要求方面，如石油鉆挺管的矯直，邊斷面板材的矯直，變機械性能和變厚度方鋼的矯直等；在改善矯直工藝及改善矯直設備方面，如采用壓下方案，采用恒功率工作制度，用振動矯直代替旋轉矯直等；在改革矯 第2頁直過程的控制方法方面，由人工控制向計算機控制過度，有單機計算機控制箱全線計算機控制發(fā)展；在矯直結構設計方面，正向精密化，大型化發(fā)展，老設備也將日漸被淘汰和改造。隨著機電一體化技術的廣泛應用，鋼管矯直機的技術水平將會不斷提高。結構更加合理、可靠，功能更加完善.以滿足各種工藝要求。1.2.2 國外矯直技術的發(fā)展18 世紀末葉到 19 世紀初葉，歐洲進行了產業(yè)革命，逐步實現了用蒸汽動力代替人力，機械化生產代替了手工作坊。19 世紀 30 年代冶鐵技術發(fā)展起來。當時英國的生鐵產量已由 7 萬 t 增長到 19 萬 t/a，增加了 2.7 倍。19 世紀 50 年代開辟了煉鋼技術發(fā)展的新紀元。隨著平爐煉鋼技術的發(fā)明，鋼產量增長迅速。到 19 世紀末時，鋼產量增加50 多倍。鋼材產量占鋼產量的比重也顯著增加。這時已經出現了鍛造機械、軋鋼機械和矯直機械。進人 20 世紀，以電力驅動代替蒸汽動力為標志，推動了機械工業(yè)的發(fā)展。英國在 1905 年制造的輥式板材矯正機大概是我國見到的最早的 1 臺矯正機。20 世紀初已經有矯正圓材的二輥式矯正機。到 1914 年英國發(fā)明了 212 型五輥式矯正機(阿布拉姆遜式-Abramsen） ，解決了鋼管矯正間題，同時提高了棒材矯正速度。20 世紀 20 年代日本已能制造多斜輥矯正機。20 世紀 30 年代中期發(fā)明了 222 型六輥式矯正機，顯著提高了管材矯正質量 20 世紀 60 年代中期，為了解決大直徑管材的矯正問題，美國薩頓（Sutton）公司研制成功 313 型七輥式矯正機(KTF 型矯正機)。社會的不斷進步，工業(yè)水平的不斷提高，自動化程度不斷地更新，這使國內外的矯直技術得到突飛猛進的發(fā)展，不斷地開發(fā)新產品，對本國經濟的繁榮奠定了基礎。1.3 課題的研究方法及研究內容本次課題主要是對 273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)的設計，其中主要包括：矯直力的計算，矯直功率的計算，主傳動系統(tǒng)中減速器各級齒輪的傳動設計，電機功率的計算和電機的選擇，聯軸器的計算選擇，萬向聯軸器的校核與選擇，輥型的設計，及矯直輥的校核等。電機是整個矯直系統(tǒng)的主要傳動裝置，根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為 單相電動機和三相電動機。 矯直系統(tǒng)的電動機通常由車間的電網或者單獨的交流機組供電。因此電機常選用三相交流 第3頁電機。矯直速度的調節(jié)常通過改變電機的極對數或者借助減速器來實現。大直徑的鋼管采用低速矯直，小直徑的鋼管采用高速矯直。選擇電機時應按照計算的矯直功率來選擇，以保證矯直系統(tǒng)的正常運轉。減速器是用于原動機和工作機之間的獨立的封閉傳動裝置。用于降低轉速和增大扭矩。常用的減速器形式有：單級圓柱齒輪減速器、兩級圓柱齒輪減速器（其又包括展開式和同軸式兩種形式） 、單級錐齒輪減速器、錐圓柱齒輪減速器、蝸桿減速器（其包括蝸桿下置式和蝸桿上置式兩種形式） 。本次設計中選用的是三級圓柱減速器。聯軸器的功能是 用來把兩軸聯接在一起，機器運轉時兩軸不能分離，只有機器停車并將聯接拆開后，兩軸才能分離。 根據聯軸器對各種相對位移有無補償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持連接的功能） ，聯軸器可以分為剛性聯軸器（無補償能力）和撓性聯軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯軸器和有彈性元件的撓性聯軸器兩個類別。本次課題中的聯軸器的選擇可以根據電機輸出軸頸的大小來確定，再根據設計中的具體情況來選擇聯軸器的具體型號。矯直輥是管材矯直機中的主要零件，其作用是使管材在矯直過程中變形。矯直輥是在大的動載荷和大的相對滑動速度連續(xù)研磨的條件下進行工作的。其通過萬向接軸與齒輪分配箱相連。萬向接軸的結構緊湊，工作可靠，其可以分為以下幾種形式：標準伸縮焊接式萬向聯軸器、短伸縮焊接式萬向聯軸器、無伸縮焊接式萬向聯軸器、無伸縮短式萬向聯軸器。萬向接軸的選擇與聯軸器有很大關系，因為本設計中聯軸器是連接減速器與萬向接軸的中間部件。它的選擇可以通過聯軸器的尺寸進行選擇，之后進行強度的校核。本次課題設計的是七輥鋼管矯直機，其布置形式是 2-2-2-1 型，上排三個工作輥，下排三個工作輥外加一個起導向作用的被動輥。上下三對工作輥相對配置，六輥全部為工作輥。設計內容如下： （1） 對七輥鋼管矯直機進行整體結構設計；（2） 對于整個主傳動系統(tǒng)進行設計；（3） 對電機、聯軸器和軸承的選擇；（4） 對三級齒輪減速器進行設計； 第4頁（5） 對傳動系統(tǒng)中主要零件進行設計；（6） 對主要技術參數進行研究。2 矯直機主傳動系統(tǒng)設計方案確定2.1 矯直機的分類及特點軋件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因素的影響，往往產生形狀缺陷。如鋼軌、型鋼和鋼管經常出現弧形彎曲；某些型鋼(如工字鋼等)的斷面會產生翼緣內并、外擴和扭轉；板材和帶材則會產生縱向彎曲(波浪形)、橫向彎曲、邊緣浪形、中間瓢曲和鐮刀彎等。為了獲得子直的板材和具有正確幾何形狀的鋼材，軋件需要在矯直機上進行矯直。所以矯直機是軋鋼生產中的重要機械設備，而且也廣泛用于以軋材作坯料的各種車間(如汽車、船舶制造廠等)。 由于軋材品種規(guī)格的多樣化和對其形狀精度要求的提高，促進了矯直理論和矯直機結構的研究工作的快速發(fā)展以及矯直技術水平的不斷提高，矯直不同品種規(guī)格的軋件，采用不同結構形式和不同規(guī)格的矯直機。所以矯直機的結構形式繁多，矯直方式也不大相同， 按照工作原理不同劃分為五大類：2.1.1 反復彎曲式矯直機它們是靠壓頭或輥子在同一平面內對上件進行反復壓彎并逐漸減.小壓彎量，直到壓彎量與彈復量相等而變直。如壓力矯直機及輥式矯直機。1壓力矯直機壓力矯直機是最簡單的矯直設備，它屬于利用反復彎曲并逐漸減小壓彎撓度方法達到矯直目的的設備。壓力矯直機的工作原理是將帶有原始彎曲的工件支承在工作臺的兩個活動支點之間用壓頭對準最彎部位進行反向壓彎的。當壓彎量與工件彈復量相等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進行，工件各彎曲部位必將全部變直從而達到矯直的目的。其包括機動壓力矯直機和液壓壓力矯直機兩種。(1)機動壓力矯直機是利用曲軸(或曲柄)、連桿和滑塊機構把旋轉運動變成直線運動。機架一般是采用 C 形開式結構和門形閉式結構。在 C 形開式結構中還有主軸為簡支梁型與懸臂梁型之分。這些結構形式及規(guī)格的選擇上要根據加工對象的特點(如工件的斷面形狀及其尺寸大小、工件長度和重量等)、加下精度要求及產量大小等因素來確 第5頁定。C 形開式結構的機架具有較大的操作空間，調節(jié)支點距、開距、觀側壓彎位置、更換壓彎墊塊、移送上件、翻轉一件及更換壓頭等下作都較方便。但機架剛性較低，不適于大斷面工件的矯直工作。(2)液壓壓力矯直機普通液壓壓力矯直機已經逐步代替了一些機動壓力矯直機，并從 20 世紀下半葉以來發(fā)展很快。在大型材及大鍛件的矯直生產中幾乎全部采用液壓矯直機。液壓矯直機具有壓力大、結構緊湊重量輕、效率高、易控制、好調整等一系列優(yōu)點，很適合于壓力矯直的工作要求。其又包括立式和臥式兩種：立式壓力矯直機采用曲柄沖床的工作原理進行工作的，將軋件的彎曲部分放在兩個固定的支點上，矯直過程比較簡單，工作時間段，空轉時間長。為了在空轉是儲藏能量，以降低工作時發(fā)出的劍鋒負荷，從而減低電動機容量，因此在傳動系統(tǒng)中裝有飛輪。臥式壓力矯直機是一個水平放置的曲柄滑塊機構，它不需要翻鋼，故改善了操作條件。它的主要特點絲毫生產效率低，一般在型鋼和鋼管車間作為輔助的矯直機裝置或矯直彎曲度大及壁厚超過斜輥式矯直機允許范圍的鋼管。2輥式矯直機 輥式矯直機與壓力矯直機的矯直原理相似，都是利用反復彎曲并逐漸減小壓彎撓度的方法來達到矯直目的的設備。但從壓力矯直機到輥式矯直機在技術上完成一次較大的跨越，這個跨越的理論基礎就是金屬材料在較大彈塑性彎曲條件下，不管其原始彎曲程度有多大區(qū)別在彈復后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小。甚至會趨于一致。隨著壓彎程度的減小其彈復后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達到矯直仔的。因此平行輥矯直機必須具備兩個基本特征，第一是具有相當數量交錯配置的矯直輥以實現多次的反復彎曲;第二是壓彎量可以調整，能實現矯直所需要的壓彎方案。其可以分為兩種形式：平行輥矯直機和斜輥矯直機。（1）平行輥矯直機是目前應用范圍最廣的矯直機，其門類、品種和規(guī)格是最多的。輥式矯直機具有兩排交叉布置得工作輥，彎曲的軋件在旋轉著餓工作輥之間做直線運動，經過工作輥的多次彎曲而得到矯直，生產率較高，且易于實現機械化和流水生產，按用途分為板材與型材兩大類。板寬及板厚與矯直機的能力及結構復雜程度有密切關系。首先是板厚決定輥徑尺寸;其次是板寬決定輥長尺寸;第三，是輥數決定矯直質量，第四，是輥子重疊數決定著矯直質量及表面粗糙度，第五，是矯直溫度決定矯直機的結構恃點。型材矯直機多用輥距及輥數，以及用途等項來標稱機器種類、規(guī)格及型號。 第6頁（2）斜輥矯直機對于鋼管和矯直質量要求較高的圓管坯，在軋制、焊接或者熱處理后，具有一系列的缺陷。其中主要的是縱向彎曲和橫斷面的橢圓度。為了保證矯直質量，矯直輥應和軋件表面成線接觸。因此，要求對不同直徑的軋件采用不同形狀的矯直輥。由于軋件的尺寸規(guī)格較多，在實際生產中很難滿足上述要求。實踐證明，采用一種矯直輥輥型曲線，當軋件尺寸改變時，適當改變矯直輥的傾斜角度，即可改變軋件與矯直輥的接觸情況，也能滿足生產上的要求。因此，矯直輥傾斜角要求可調，同時，工藝上還要求隨著軋件直徑的變化，沒對矯直輥之間的距離也要相應的改變。 根據上述的要求，斜輥式矯直機通常由機架、矯直輥、矯直輥升降裝置、矯直輥傾角調整裝置等組成。2.1.2 旋轉彎曲式矯直機旋轉彎曲式矯直機是指工件在塑性彎曲狀態(tài)下以旋轉變形方一式從大的等彎矩區(qū)向小的等彎矩萬過渡，在走出塑性區(qū)時彈復變直。旋轉者可以是工件，可以是矯直工具，也可以是變形方位。旋轉反彎矯直機根據工作原理、用途及運轉方式不同分為兩大類。第一類是矯直工具在繞一工件軸線旋轉中利用工具與工件的相對運動來達到反彎矯直目的，主要用于圓材矯直。矯直機的工作主體在轉動中運行。第二類是矯直工具處在工件的固定方向上做上下左右的平行移動，而與工件之間沒有相對運動，只靠全方位的平移產生全方位的反彎而達到矯直目的，主要用于非圓斷面薄壁型材的矯直。其工作主體在平動中運行。2.1.3 拉伸矯直機拉伸矯直機是依靠拉伸變形把原來長短不一的縱向纖維拉成等長度并進入塑性變形后經卸載及彈復而變直，如鉗式拉伸矯直機及連續(xù)拉伸矯直機。此種矯直機主要用來矯直厚度小于 0.30.6 毫米的薄鋼板和一些有色板材，這些軋件在輥式矯直機上往往難于矯直。通常，輥式板帶材矯直機只能有效地矯正軋件的縱向和橫向彎曲。至于板帶材的中間瓢曲或邊緣浪形則是由于板材沿長度方向各纖維變形量不等造成的。為了矯正這種缺陷，需要使軋件產生適當的塑性延伸。在普通輥式矯直機上，雖能使這種缺陷有所改善，但矯正效果不理想。這時需采用拉伸矯直法。拉伸矯正的主要特點上一對軋件施加超過材料屈服極限的張力，使之產生彈塑性變形，從而將軋件矯直。 第7頁例如矯正單張板材的嵌式拉伸矯直機和連續(xù)拉伸機組。鉗式拉伸機生產率低切夾鉗住的部分要切除，造成的金屬損耗較大；連續(xù)拉伸機組由兩個張力輥組組成，拉伸所需的張力由張力輥對帶材的摩擦力產生。2.1.4 拉彎矯直機拉彎矯直機是把拉伸與彎曲變形合成起來使工件兩個表層的較大拉伸及全截面的拉伸變形三者不在同一時間發(fā)生，全斷面各層纖維的彈復變形也不是同時發(fā)生的。既防止了板帶的斷裂，又提高了矯直質量。在平整矯直生產線及退火生產線上使用拉彎矯直機可以獲得比連續(xù)拉伸矯直機明顯的節(jié)能和安全效果。而且矯直質量同樣良好。尤其在極簿帶的矯直方面更顯其優(yōu)越性。此外，在酸洗線上及鍍鋅線上使用拉彎矯直機.的優(yōu)越性更為突出。酸洗前的拉彎矯直具有良好破鱗效果，可以節(jié)約大量酸液及時間，鍍鋅前的拉彎矯直還可使鋅花細膩。2.1.5 拉坯矯直設備拉坯矯直設備是在拉動連鑄坯下行的同時使鑄坯的弧形彎曲漸伸變直，其拉力主要用于克服外部阻力，而鑄坯本身在高溫狀態(tài)下所需的矯直拉力是較小的。連鑄坯矯直屬于高溫矯直，與其他矯直法有著本質性區(qū)別。它的反彎矯直是單向的而不是反復的.它的反彎量是逐漸加大的，而不是反復遞減的，它的彈復影響是可以忽略不計的。它的變形完全按塑性變形來考慮，它的變形量主要受熱裂紋限制，尤其在有液芯狀態(tài)下要保證不漏鋼。2.2 鋼管矯直機結構組成以七輥鋼管矯直機為例說明其結構組成。 第8頁圖 1.1 七輥矯直機2.2.1 矯直輥管材矯直機的矯直輥，使管材在矯直過程中變形。矯直輥是在大的動載荷和大的相對滑動速度連續(xù)研磨的條件下進行工作的。七輥矯直機矯直輥的布置形式：2-2-2-1，上下兩排矯直輥尺寸相同，三個在矯直中心線之上，四個在矯直中心線之下。其輥身長度和腰部直徑，是管材矯直機矯直輥的基本結構尺寸，近似于旋轉雙曲面的矯直輥工作表面，必須是光滑的。當矯直表面質量要求高的管材時，輥身應進行拋光。為了保證工作表面磨損均勻和較好的矯直質量，矯直輥應準確地相對被矯管材的軸線進行布置。為了確定矯直輥相對矯直軸線的安裝精度，輥身中間有一環(huán)形檢查堆線，其相對于矯直輥托盤軸線的偏移，不應超過士 0.2 毫米。導向輥起支撐導向作用。矯直輥兩端裝有兩列圓錐滾子軸承，并固定在回轉圓盤上。矯直輥的輥型曲線直接影響鋼管的矯直質量，其關鍵在于輥子與鋼管是否在空間保持全部接觸。同時，各組矯直輥的安裝精度低矯直質量也有直接影響。因此采用新的矯直輥輥型曲線的計算方法，提高鋼管的矯直質量。2.2.2 矯直輥調節(jié)裝置 1矯直輥的徑向調節(jié)機構為了在輥座中夾緊管材，并使管材在輥座間彎曲，矯直機的矯直輥相對管材作徑向調節(jié)。徑向調節(jié)機構根據結構特點，可分為導向滑塊式、擺桿式和復合式三種。導向滑塊式機構的優(yōu)點是結構緊湊簡單，便于安裝，并具有消除間隙和定位的裝置。這 第9頁對矯直速度超過 1.5 米/秒的矯直機是非常重要的。圓柱形滑塊式的徑向調節(jié)機構，可以是單獨傳動或集體傳動。擺桿式其優(yōu)點是可以同時進行兩個矯直輥的徑向調節(jié)，并大大簡化角度調節(jié)自動化問題。而復合式則同時具備滑塊式、擺桿式的優(yōu)點。2矯直輥的角度調節(jié)機構為了使管材與矯直輥間的接觸達到最大接觸(即和輥身全長相接觸，且接觸線不間斷)必須調節(jié)矯直機矯直輥的角度。角度調節(jié)機構可分為非自動和自動的兩種。非自動的角度調節(jié)機構分成單螺桿與雙螺桿的兩種。單螺桿機構的優(yōu)點是結構簡單和可實現遠距離操作，便于調節(jié)螺桿，可以較快地調節(jié)輥子的角度；缺點是鉸接處有間隙，這破壞了高速運轉時的調節(jié)穩(wěn)定性。單螺桿的角度單獨調節(jié)機構，可用于矯直速度不超過 1.5 米/秒的低速矯直機中。雙螺桿的結構對于消除間隙和輥子調節(jié)角度的定位是有很重要的作用，但是用它來調節(jié)傳動輥時，不能在工作機架的同一側安裝轉動手輪。因此建議在矯直速度超過 1.5米/秒的高速嬌直機中，采用雙螺桿的角度調節(jié)機構。自動調節(jié)機構可以再徑向調節(jié)的過程中，根據被矯直管材的直徑，自動矯正輥子的調節(jié)角度。自動調節(jié)機構通常用于三輥座式矯直機，因為這類矯直機在一個三輥座內，要調節(jié)的輥子不是兩個而是三個，而三輥座的可見度要比兩輥座的差得多。2.2.3 傳動裝置矯直成卷管材時，矯直機以固定負載長期工作制度進行工作，而矯直單根管材時，負載是斷續(xù)的，間斷時間取決于管材送人的節(jié)拍。如果送人節(jié)拍很快，每根管材間的間隔時間很短，則負載也可看作是連續(xù)的。因此，在選擇矯直機電氣傳動裝置時，通常是按長期工作制考慮的。一般情況下，管材矯直機的傳動是不可逆式的，但在發(fā)生事故時可以逆轉，以便將因各種原因卡在軋輥和導衛(wèi)裝置中的管材拉出來。裝在精整作業(yè)線上的矯直機的矯直速度，和管材從軋機出來的速度是一致的。軋機的設計通常是以最小的傳動功率和最少的能耗取得最佳生產率的原則進行的。因此，大直徑的管材用低的速度軋制，而小直徑管材則用高的軋制速度。矯直速度的調節(jié)仍維持功率恒定的原則。管材矯直機通常有兩種傳動:主傳動和徑向調節(jié)機構的傳動。矯直管徑大于 300 毫米以上的重型矯直機，矯直輥的角度調節(jié)機構也用電氣傳動。主傳動用直流和交流電動機。矯直所需的靜態(tài)力矩和被矯管材的半徑幾乎成拋物線關系。因此，傳動電動機 第10頁的調速在恒功率條件下，以改變勵磁電流最為合理。矯直速度調節(jié)范圍通常達到 3:1。但斜輥式矯直機主傳動速度的調節(jié)范圍要比此值大 2030%。有二個理由:1)當根據管徑調速時，也要改變矯直輥的角度，而此角度又影響著管材送進的分速度，2）矯直輥磨損時，接觸直徑變化 510%。2.3 矯直方案和矯直工藝軋制、焊接及熱處理后管材的主要缺陷是縱向彎曲，橫斷面的橢圓度，以及非圓管材的扭曲。為了消除這些缺陷，采用鋼管矯直機。本次 273 鋼管矯直機采用的是壓力矯直法，其具體的矯直方案是將條材的彎曲部位放置在兩個支點之間用壓頭對彎曲部位進行反向壓彎。當壓彎量選定合適時，壓頭抬起后條材彈復變直，完成一維彎曲的矯直任務。當條材有側彎時再將其彎曲部位移至壓頭處進行反向壓彎完成第二次的一維矯直任務。當一根條材具有多處的不同程度和不同方位的彎曲時，則需要進行多部位、多方向和多次的一維反彎矯直工作，即用一維反彎完成多部位二維彎曲的矯直任務。管材的矯直可以分為粗矯和精矯兩個部分。在軋制、拉拔和熱處理后直接進行粗矯，以保證制品運輸（有輥道，運輸機和其他裝置）的可能，這對完成其他精整工序是必要的。在軋材冷卻的過程中，進行這種矯直最為合理。為了進行粗矯，一般采用鏈式矯直機、花輥式和槽型輥式矯直機，以及管材橫向移動的螺旋輥式矯直機。管材的精矯和其他精整工序，往往一起進行，其目的在于使制品最總達到所要求的條件。為此，一般采用斜輥式，轉子式，螺旋式，扭轉拉伸式矯直機及管材縱移的螺旋輥式矯直機。2.4 矯直機傳動系統(tǒng)設計方案通過進入工廠 273 鋼管矯直機的參觀實習以及對矯直原理的深入學習和研究，對矯直機的主傳動系統(tǒng)有了更深一步的了解。斜輥矯直機的傳動方式主要有減速器的齒輪傳動和萬向接軸的傳動兩種。萬向聯軸器利用其機構的特點，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實現所聯接的兩軸連續(xù)回轉，并可靠地傳遞轉矩和運動。萬向聯軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力，結構緊湊，傳動效率高。在實際應用中根據所傳遞轉 第11頁矩大小分為重型、中型 、輕型和小型 。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接。圖 1.2 萬向接軸本次設計的是七輥矯直機，其矯直輥的布置形式：2-2-2-1 這種輥系與其他輥系不同之處在于輥子全部為長輥，輥予全部成對配置，輥子全部為驅動輥。從發(fā)展的角度來看，增加斜輥矯直機的驅動輥數有利于提高矯直質量和矯直功率。由原始的兩輥驅動到現在的六輥驅動，可以說，矯直工藝不斷地完善。斜輥矯直機的驅動電機一般要求能調速，電動機調速由發(fā)電機電動機組改變?yōu)榭煽毓枵髡{速。近代已采用交流變頻調速，可以使傳動簡化且可節(jié)約能耗?；趯σ陨蟼鲃拥难芯?，確定斜輥矯直機的傳動參數包括矯直速度、傳動力矩及傳動速比。從而確定 273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)的傳動設計方案。根據矯直參數的確定計算傳動系統(tǒng)中的矯直功率，進而選擇電機；根據電機輸出軸端直徑選擇聯軸器；再根據電機的轉數計算減速器的傳動功率，傳動扭矩，由減速器的傳動比分配可以確定減速器的各級傳動情況，如：轉數、功率、扭矩等。再根據參考文獻選擇萬向接軸，最后根據已知參數進行輥的設計和校核。2.5 矯直機傳動系統(tǒng)的工作原理 本次設計的是 273 鋼管矯直機主傳動系統(tǒng)，明確主傳動系統(tǒng)的工作原理是非常重要的。其工作原理是電機通過聯軸器與減速機相連，減速機的輸出聯接萬向接軸，從而將電機的輸出功率輸送給矯直輥，帶動矯直輥傳動，達到矯直機的目的。 第12頁3 鋼管矯直機里能參數計算3.1 原始數據矯直鋼管的設計參數：鋼管外徑：D=（159273）mm，壁厚：=(4.520)mm 取 =20mm軋件的屈服極限： =(539834)MPa，矯直速度：=1m/ss矯直輥 n：上矯直輥 3 個，下矯直輥 4 個 3.2 輥式矯直機的基本參數輥式矯直機的基本參數包括：輥徑、輥距 P、輥數 n、輥身長度 L 和矯直速度 V。gD3.2.1 輥徑和輥長的確定1.輥徑的確定：gD根據對九種規(guī)格斜輥矯直機的統(tǒng)計得知=（1.84.3）d，這說明有一些特大規(guī)gD格的矯直機須盡量縮小結構尺寸；而一些特小規(guī)格的矯直機須適當加大結構尺寸。此 第13頁外對于管材矯直機，由于矯直力減小而采用=（1.24）d。這也是適應特粗和恃細gD管材而采用的計算式。由于本設計中 d=273mm 屬于粗管材故： =（1.24）d=（1.24）273mmgD =（327.61092）mm 取=480mmgD2.輥長的確定： 輥子長度主要應考慮輥面與工件之間要有一定的接觸長度和較大的包角以保證矯直和運轉的穩(wěn)定性。一般情況下包角越大，工作越穩(wěn)定。包角與圓材的直徑有關，因此輥子長度也由圓材的直徑有關。輥身的長度可由下面的關系式確定：長輥：，L=（ ） 150mmd 23.5gD ，L= ()150mmd 1.32.5gD因為：故：d=273mm L= () ()()1.32.5gD=1.32.5480mm 6241200mm?。篖= 660mm短棍：取dgDD400mmdD 取0.5dgLL560mmdL 3.2.2 輥端圓角和輥距的確定1.輥端圓角 R 的確定輥端圓角 R 是斜輥矯直機的一個重要的結構參數，從改善咬入條件和保證管材的表面質量方面來說，輥角 R 應該大些，但是從減小機器的結構尺寸來說，R 的選值又不可以太大，故一般?。?R=（0.1250.1）L R=（0.1250.1）L=（82.566）mm選取 R=60mm2.輥距的確定 第14頁斜輥的輥距為同側 2 輥間的距離。在此間距內要容納輥子支架、輥座、調角與鎖緊機構等。在減小機器受力，保證輥座轉角方便來說，輥距要大些；從建校結構尺寸，減小壓下量來說，輥距又不宜過大。但為了擺正輥座轉動的條件，一般選取： P=（22.5）L=（22.5）660mm =(13201650)mm為了減小結構尺寸及改善要入條件，P 值要盡量采用較小的值 選?。篜=1300mm3.3 斜輥式鋼管矯直機力能參數的計算采用六輥全驅動方式，輥系的輥距 P=1300mm,輥腰直徑=480mm，輥全長gDL=660mm,輥子斜角，矯直速度 =1m/s；o=3642o3.3.1 矯直質量要求（1） 矯直前鋼管允許的最大強度應小于 30mm/m;全長小于 80mm。（2） 矯直后鋼管允許的最大彎度應小于 1mm/1500mm,管端 1m 管內為 0.8mm。3.3.2 矯直力的計算 此矯直輥系特點在于六個矯直輥全部為長輥，輥子全部成對配置，輥子全部為驅動輥。輥系中三對輥子的各上輥均可升降調整，中間部分的下輥也可升降調整，各輥斜角可調。當輥子斜角較小并將工件抱緊時，在中間一對輥子向上抬起后工件內可產生如圖彎矩，此時的力學模型類似固端梁的彎矩圖。當棍子斜角較大對工件抱得不緊時，便可能產生所示的彎矩圖。為了達到矯直目的，這兩種彎曲的等彎矩區(qū)都不應小于一個螺旋導程。輥系的受力模型如下所示： 第15頁圖 3.1 輥系受力模型輥子全長 L=660mm，去掉圓角部分，輥子的工作長度約為=620mm。為了滿足gL壓扁矯直的需要，最大管材的螺旋導程不應超過 620mm，因此，其相應的斜角為: 0620arctanarctan36273td（3.1）內外徑之比： 273400.85273a故其： 3414ttRaM（3.2） 34136.51 0.855394 514.4KN m式中： ，。273136.5mm22DR 539MPats規(guī)定： 0.10.850.10.75a由文獻1，圖 1-22 ，故可知：；1.23M 第16頁由此可知管材最大矯直彎矩為： 1.23 514.4633KN mtMMM（3.3）按圖 3.1 計算矯直力： 1222gMMMFLtSPpp （3.4） 6331300310639.4KN第一組及第三組輥間壓扁力不必過大且有利于咬入，故按一般壓緊力計算：110.30.3 639.4191.82KNyFFKN第一組及第三組輥的上輥壓力為：111639.4191.82831.22KNyFFFKNKN于是按輥系對稱性可以寫出： ； ；31FF31yyFF31FF再按文獻1,式 4-73算得中央二輥的壓扁力： 220. 65yttFR （3.5） 2620200.65539136.5636.53KN由圖 3.1 的彎矩圖可知，與（或）形成力偶（力偶距作用在即段2F1F3FSgL內） ，故=（或） 。于是上輥受力分別為、及，下輥受力分別為、2F1F3F1F2yF3F1yF及。而：22F3yF 第17頁 ； 111yFFF（3.6） ； 3111yFFFF（3.7）； 2222122yyFFFFF（3.8）因此上下輥受力總和為： 112442yyFFFF （3.9）4 639.44 191.822 636.53 4597.94KN 最大矯直力在中下輥，其受力為： 22222yFFF （3.10）2 639.4636.531915.33KN其軸承受力為 ?？捎晌墨I2,式 4-39即可求出：2cosF2arcsinsinarcsinsingggLSDD （3.11）620arcsinsin36480o49.4o此式中 為輥面法向壓力角。因此，單側軸承受力為： 2cos50zoFF （3.12） 第18頁957.671489KN0.643由此可知各輥軸承壓力總和為：211222cosyzzyFFFFF （3.13）636.532 14892 831.222 191.820.643 6014KN3.4 矯直功率的計算3.4.1.軸承摩擦功率選用軸承摩擦系數 ： 10.008軸頸直徑 ： 1220mmd 輥面速度 ： sing1=1.7m/ssin36o輥子轉數 ： 60gggnD60 1.70.4867.7r/min于是摩擦功率為： 111230gzndNF（3.14）0.2267.70.008601423037.5KW式中：各輥軸承壓力總和zF 第19頁3.4.2.輥面與工件的滑動摩擦功率 由于管材在中央輥縫內呈彎曲狀態(tài)，必有一輥腰和另一輥端接觸。而輥徑為gD，端徑約為，即可求出中央二輥滾面的法向壓力為480mmD550mm 222cosyNzFFF（3.15）636.532 1489cos49.4o3956KN設滑動摩擦系數為：，則滑動功率為：20.15 22260gNgDDNFn（3.16）0.550.480.15 395667.760147.2KW式中： 輥端直徑，單位：mD gD輥腰直徑，單位：m3.4.3.工件在滾面上的滾動摩擦功率 工件在 6 個輥面上滾動，全部壓力為，設滾動摩擦系數（因為管材被zF0.002f 壓扁時值偏大） ，計算輥子平均直徑，管材外徑，因此滾動功f0.5mpD 0.273md 率為：3cos30pgzD nNfFd （3.17）3.14 0.5 67.70.002 6014cos3630 0.273o126.3KW 第20頁式中: 平均直徑，單位：mmpD各輥軸承壓力總和，單位：KNzF輥子轉數，單位 ：gnr/min3.4.4.矯直變形功率工件在矯直過程中的塑性變形及殘余變形所耗功率按平均來考慮，由0.85a文獻2，1-47查知其旋轉矯直耗能比，以此計算直徑圓材的彈性極限變形0.83XJu為： tu 228tRE（3.18）225(136.5)(539)8 2.06 10 10.31KN m/m式中： E彈性模量，取，5E=2.06 102Kg/m R管材半徑，273136.5mm22dR 因此矯直變形功率為： 4cos60ggXJgtDnNLuud （3.19）0.4867.70.62 0.83 10.31cos360.27360o8.52KW矯直機的傳動功率按計算，則矯直機的驅動功率為：0.8512341NNNNN （3.20） 137.5 147.2 126.38.520.85 第21頁375.9KW4 273 鋼管矯直機驅動系統(tǒng)的確定4.1 電機的選擇 六輥驅動的鋼管矯直機易采用柔性驅動，以適應各輥轉速的差異。矯直機總的驅動功率為 375.9KW。為了使矯直輥的轉速平穩(wěn)，上下兩排矯直輥的矯直參數一致，采用兩個轉數分配箱，通過它將由減速器輸出端得到的總矯直力矩按各矯直輥所需分配到每一根矯直輥上，根據文獻4，9092可選擇兩個 Z4-280-31 型電動機；其單機功率為 220KW，其額定轉速：n=(10002000) ,效率。總容量r/min89.7%為KW，完全可以滿足矯直機的正常工作。并且電機容量大概有 14.6%2 220440左右的余量，以滿足應對磨損等額外能量的消耗。4.2 減速器傳動比分配4.2.1 減速器的輸出轉數減速機的輸出轉數即為矯直機的轉數 根據文獻2，450-456有：gn 60gggnD（4.1）式中：矯直輥輥面速度，g1.7m sg 輥腰直徑，gD480mmgD 將數據代入（4.1）求得： 67.7r mingn 第22頁4.2.2 傳動比及其分配 12nin（4.2）式中 減速器的輸入轉數，1n11345r minn 矯直輥的速度，2n267.7r minn 將數據代入公式即可求得傳動比： 19.88i 由參考文獻3.7-8可知傳動比的分配原則為： 1 2 3iii i（4.3）（） ni 1.31.41ni（4.4）式中： 1i減速器的一級傳動比 減速器的二級傳動比2i3i減速器的三級傳動比取傳動比：，121.35ii231.35ii由公式（4.3） ， （4.4）可知：傳動比分配為：，13.645i 22.7i 32i 4.3 減速器一級齒輪傳動設計4.3.1 選擇精度等級，材料及齒數1. 根據傳動系統(tǒng)的需要，選擇 7 級精度2. 根據文獻3，表 10-1選擇齒輪軸的材料（調質）硬度為 280HBS，大齒40rC 第23頁輪材料為 45#（調質）硬度為 240HBS，二者材料的硬度差為 40HBS。3. 選擇齒輪軸齒數，大齒輪齒數，取131Z 23.645 31 112.9Z 2113Z 4. 初選螺旋角：12o5. 交涉電機壽命 15 年，全日制工作4.3.2 按齒面接觸強度設計 由文獻3，218219可知齒面強度設計公式： 213121tHEtdHK TZ Zudu （4.5）1.確定公式內的各計算數值：（1）試選1.6tK （2）由文獻3，圖 10-30選取區(qū)域系數2.44HZ（3）由文獻3，圖 10-26查得，10.8120.86由公式： 12（4.6） 得：1.672.計算許用接觸應力：根據文獻3，表 10-7選取齒寬系數：1.0d根據文獻3，表 10-6查得材料的彈性影響系數：12189.8MPaEZ 根據文獻3，圖 10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限：。lim1600MPaHlim2550MPaH根據文獻3，式 10-13計算應力循環(huán)次數：60hNnjL （4.7） 第24頁式中： n齒輪的轉數（單位為）r min j齒輪每轉一圈時，同一齒面嚙合的次數，取1j 齒輪的工作壽命（單位為 ）hLh將數據代入： 160hNnjL60 1345 24 300 1598.7 10 991218.7 102.39 103.645NNi（4.8）根據文獻3，圖 10-19取接觸疲勞壽命系數： ，10.86HNK20.92HNK選取安全系數，計算接觸疲勞需用應力：1S 1lim110.86 600516MPa1HNHHKS（4.9） 2lim220.92 550506MPa1HNHHKS（4.10）則許用應力為： 12516506511MPa22HHH （4.11）3.計算齒輪各部分參數(1)試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式（4.5）得：1td111220 0.989.559.551.53KN m1345PTn （4.12） 第25頁2312 1.6 15300003.645 12.44 189.81 1.673.645511td145.3mm選取 ： 1155mmtd （2）計算圓周速度： 11155 134510.91m s60 100060 1000td n（4.13）（3）計算齒寬 b 及模數：ntm 11 155155mmdtbd （4.14） 11cos155 cos124.9mm31otntdmz（4.15） 2.252.25 4.911mmnthm（4.16） 1551411bh（4.17）（4）計算縱向重合度： 10.318tandZ0.318 1 31 tan12o 2.1（4.18）（5）計算載荷系數 K：已知使用系數： 1AK 根據，7 級精度，由文獻3，圖 10-8查得動載荷系數10.91m s1.18vK 根據文獻3，表 10-4查得：1.44HK根據文獻3，圖 10-13查得：1.37FK 第26頁根據文獻3，表 10-3查得：1.4HFKK故載荷系數： 1 1.18 1.4 1.442.38AvHHKK K KK （4.19）（6）按實際的載荷系數校正所算得分度圓直徑：根據文獻3，式 10-10a得： 311ttKddK32.381551.6176.9mm（4.20）（7）計算模數 nm 11cos176.9 cos125.58mm31ondmz（4.21）?。?mmnm 4.3.3 按齒根彎曲強度校核根據文獻3，式 10-16得斜齒輪輪齒的彎曲疲勞強度公式為： tFaSaFFnKFY Y Ybm （4.22）式中： 法向載荷在圓周方向的分力tFnF K載荷系數斜齒輪的齒形系數FaY斜齒輪的應力校正系數SaY螺旋角影響系數Y斜齒輪傳動的斷面重合度1.確定計算參數 第27頁(1）計算載荷系數：根據參考文獻3，216 頁可知: 1 1.18 1.4 1.372.26AvFFKK K KK （4.23）（2） 確定法向載荷在圓周方向的分力：nFtF根據文獻3，式 10-14可知： 1122 1.5317.3KN176.9tTFd （4.24）（3）參數與的確定： FaYSaY 11333133.12coscos 12voZZ （4.25）2233113120.74coscos 12voZZ 由文獻3，表 10-5查得取齒形系數： ，12.49FaY22.16FaY由文獻3，表 10-5查得應力校正系數： ，11.645SaY21.81SaY（4）確定螺旋角影響系數：Y斜齒輪的縱向重合度可按下面的公式確定： sin0.318tandnbZm（4.26）由得： 131Z 12.095由得： 2113Z 27.64根據文獻 3，圖 10-28查得： 第28頁 120.9YY(5）斜齒輪傳動的斷面重合度的確定:由公式(4.6)可知： 1.67由公式（4.22）得斜齒輪輪齒的彎曲疲勞強度：，193MPaF288.6MPaF2. 許用彎曲疲勞強度的確定：F根據文獻 3，式 10-12可知，其計算公式如下： limNFKS（4.27）式中: 疲勞強度安全系數。取 。S1.3S 考慮應力循環(huán)次數影響的系數，稱為壽命系數。NK齒輪的疲勞極限。lim（1）壽命系數的確定NK齒輪的工作應力循環(huán)次數按下式計算：N160hNnjL60 1345 24 300 1598.7 10991218.7 102.39 103.645NNi根據文獻 3，圖 10-18可知：，10.89FNK20.91FN