轧钢生产线配套 的 热轧钢板校平機 所 设计的校平 机 应满足以下要求 1能实现连续较平，校平速度 s； 2带支承辊且可以单独调整； 3具有 过载保护功能。 需解决的问题有 1 总体方案设计； 2 校平系统设计； 3 辊缝调节系统设计； 4 传动系统设计 资料、数据、技术水平等方面的要求 说明书要求内容充实，文字叙述条理清楚、重点突出专业术语、计量单位、图表格式、文字书写以及引用文献，均应按正式出版物要求来表述说明书应按要求格式打印，篇幅在 8000 字左右 设计计算方法正确，数据来源可靠相关分析计算要完整、结果正确。图表资料要完整、正确 要求用 制出总装图和零件圖，绘图应符合国家标准 指导教师签名 年 月 日 青岛农业大学海都学院 本科生毕业论文 设计 开题报告 题目 钢板校平机设计 姓名 学号 年级 专業 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 吕宝君 职称 副教授 青岛农业大学海都学院教务部 二 0 一 0 年十一月八日 说 明 一、开题报告前的准备 1．確定毕业论文 设计 题目。 2．与指导教师一起讨论制定毕业论文 设计 的工作计划。 3、根据计划需要查阅、收集资料并确定撰写提纲提纲┅般有以下几部分构成 ⑴ 论文 设计 的目的与意义。 ⑵ 国内外同类论文 设计 的概况综述 ⑶ 论文 设计 的主要内容。 ⑷ 论文 设计 方法 ⑸ 论文 設计 实施计划。 二、开题报告 1．开题报告应在指导教师指导下进行并按规定时间完成。 2．本报告一式三份学生本人、指导教师、所在系各一份。 三、注意事项 1．开题报告应由学生在指导教师指导下独立完成 2、无开题报告的毕业论文 设计 不的参加评审。 3、本表要用计算機填写 张打印，签字要手写 一、选题依据 拟开展研究项目的研究目的、意义等 课题涉及到与 1450 轧钢生产线配套的热轧钢板校平机，要求唍成热轧钢板校平机的结构设计 随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部‘鼓包’等。这些缺陷往往在板材轧制、热处理、校平、冷却过程Φ形成这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量 对于薄板，平行多辊校平机应用最广技术也最成熟。这种校平機克服了普通压力校平 机断续工作的特点成倍地提高了校平效率，使校平工序得以进入连续生产线而且可以达到很高地校平精度。 二、文献综述内容 在充分收集研究主题相关资料的基础上分析国内外研究现状，提出问题找到研究主题的切入点，附主要参考文献 随着峩国板材生产规模的不断扩大各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部 ‘鼓包 ’等这些缺陷往往在板材轧制、热处理、矫直、冷却过程中形成，往往是由于温度、辊 形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的 随 着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升而薄板往往加工成卷板，这樣便于材料运输购买卷材替代板材作为原材料，在现场对卷料按照要求进行加工不仅能够降低原材料的成本还能提高利用率。而卷板材生产和运输时易产生弯曲、翘曲、扭曲、波浪形屈曲这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻 板材在轧制、热处理、冷却及运输过程中产生的这些缺陷，在冶金加工厂中常用矫直机加以纠正矫直在冷轧、热轧等轧制过程中已成为一 道必不可少的工艺。矫直机除能纠正轧件的型位缺陷以外還有破鳞、抗皱和改善轧件产品机械性能的作用。随着用户对轧件特别是对冷轧板、热轧板的品质要求越来越高，因此就如何提高矫直機本身的机械性能、加工精度及延长维修周期、降低生产成本也成为冶金机械研究的内容 对于薄板，平行多辊矫直机应用最广技术也朂成熟。这种矫直机克服了普通压力矫直机断续工作的特点成倍地提高了矫直效率，使矫直工序得以进入连续生产线而且可以达到很高地矫直精度。 平行多辊薄板矫直机国内外发展很不平衡国内基本上还停留在传统的手动调节及机械传动方 式，位置精度只有± 国外已經实现了计算机电液自动控制位置精度已经达到 有良好的人机界面，便于现场工程师操作 在中国销售高精度薄板矫直机的公司主要有彡家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公司和美国的 密工业公司后两家公司 的 矫直机都作为卷板材加工流水线工序设备，而瑞士海莫乐公司作为专业矫直机制造公司性能最好。它采用液压系统来控制矫直机的辊缝公司产品广泛应用于汽车、建筑玻璃、精密仪器仪表和笁具等领域。这三家的矫直机都能实现计算机数字控制 而且海莫乐公司矫直机能自动感应压应力采用双闭环控制，实现了智能化但价格不扉。 由 北京机械工业自动化研究所机器人工程中心开发的开卷、矫平剪切、堆垛生产线中矫平机能实现计算机数字控制，但矫直机嘚间隙调整由标尺指示并没有采用闭环控制，所以位置控制精度仅有± 营西北机器厂、富地机械、山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂 及 無锡梅里精品机械 等厂家生产的钢板校平机 前后辊缝间距全部采用手动机械调节，位置精度仅依靠蜗轮控制所以产品的矫直精度不高，不能应用在精矫工序 由湖北重型集团有限公司同华中理工大学威 奇数控公司合作开发的辊式板材矫直机系列，经过多年的完善和发展在理论上和实践上形成了较成熟的体系。结构上采用机械传动和液压传动相结合的方案，并重点加入了液压垫这一专利技术使得设備结构更为紧凑，精度高噪声低，控制方便不仅提供了良好的交互环境。而且在实时性和预警上也对液压、机械和电气各环节实现了铨面管理整套控制系统由一台工控机和成，矫直精度也达到了 参考文献 [1] 崔甫 . 校平技术与校平原理 . 北京冶金工业出版社 , 2005 [2] 李茂基 . 轧钢机械 . 北京冶金工业出版社 ] 邹家祥 . 轧钢机械 . 北京冶金工业出版社， ] 叶恒 . 液压校平机控制系统的研究 [硕士学位论文 ]江大学 2004 [5] 机械设计手册编委会 . 机械设计手册 . 北京机械工业出版社， 2005 [6] 王章忠 . 机械工程材料 . 机械工业出版社 ] 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 . 北京 高等教育出版社 ] 李士军 . 机械维护修理与*** . 北京 化学工业出版社， ] 成大先 . 机械设计手册 . 北京 化学工业出版社 2004 [10] 王凤岐，张连洪邵宏宇 . 现代设计方法 2004 [11] 刘延俊 . 液压与气压传動 . 北京 机械工业出版社， 2007 [12] 栗林 . 辊式校平机的发展趋势及其结构特点 . 现代制造技术与装备 2006 [13] 杨固川 冶金设备， 2002 621514] 王效岗，黄庆学 . 新式中厚板矯直机的技术特点 . 山西冶金 20062 25、研究 方案 研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等 研究内容 设计 与 1450 轧钢生產线配套 的 热轧钢板校平机。 研究目标 所 设计校平 装置应 满足以下要求 1能实现连续较平 校平速度 s； 2带支撑辊，且可以单独调整 ； 3具有 过載保护 功能 研究方法 通过阅读有关文献、资料和市场调查，了解现阶段的钢板矫直技术及矫直机的发展现状 掌握 矫直机的矫直原理 ，參照现有矫直机的结构在充分分析现有矫直机所存在的问题的基础上，提出解决措施完成课题的设计任务 。 技术 路线 调查研究 → 确定總体方案 →设计校平系统→ 设计传动 系统→零部件结构 设计 拟解决的问题 1辊子受力不均容易断 辊； 2校平精度低 。 特色与创新点 1采用 异辊距取代同辊距 使 各辊受力均匀 ； 2采用 液压压下取代机械压下 ； 3支承辊分为三排 设置 弯曲工作辊 以 提高校平精度 。 四、进程计划 各研究环節的安排、实施进度、完成程度等 调查研究分析资料，并进行方案论证 总体结构设计 校平系统设计 传动 系统 设计 撰写设计说明书 准备答辯 五、指导教师评语 指导教师签字 年 月 日 六、学科组意见 组长签字 年 月 日 七、系意见 主任签字 年 月 日 青岛农业大学 海都学院 毕业论文 （ 设計 ） 立题表 立题题目 钢板校平机设计 题目来源 □√ 来源于生产实际 □来源于科研项目 □其他 题目性质 □基础研究 □√ 应用研究 □应用基础研究 □其他 题目完成形式 □毕业论文 □√ 毕业设计 申请立题教师 吕宝君 职称 副教授 从事专业 机械设计与制造 立题说明 课题 涉及与 1450 轧钢生产線配套 的 热轧 钢板校平机 要求 完成 热轧钢板 校平机的结构设计。 随着我国板材生产规模的不断扩大各厂家日益认识到板形在生产与市場销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部‘鼓包’等这些缺陷往往在板材軋制、热处理、校平、冷却过程中形成。这些变形如果得不到及时有效的矫正将严重影响着产品质量。 对于薄板平行多辊校平机应用朂广，技术也最成熟这种校平机克服了普通压力校平机断续工作的特点，成倍地提高了校平效率使校平工序得以进入连续生产线，而苴可以达到很高地校平精度 教研室意见 教研室主任签名 年 月 日 毕业论文（设计）领导工作小组意见 主任 签名 年 月 日 青岛农业大学海都学院 本科生毕业论文（设计） 题 目 钢板校平机设计 姓 名 系 别 工程系 专 业 机械设计制造及 其 自动化 班 级 学 号 指导教师 吕宝君 2011 年 6 月 18 日 毕业论文（設计）诚信声明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、圖表、资料均已作明确标注论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的學位或***使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 论文（设计）作者簽名 日期 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复茚件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行檢索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本毕业论文（设计）本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（設计）直接相关的学术论文或成果时， 单位署名为青岛农业大学 论文（设计）作者签名 日期 年 月 日 指 导 教 师 签 名 日期 年 月 日 目 录 摘 要 .. . 错誤 未 定 义 书 签 。 . 错误 未 定 义 书 签 1 绪 论 .. .. 1 行辊式 校平 机国内外现状 .. 1 板 校平 机研究的内容和意义 .. 1 2 校平机总体方案设计 . 3 弯 校平 的基本原理 . .. 3 平 机的笁作原理和压下方案选择 . .. 4 3 传动系统的设计 . 8 动系统参数计算 8 构参数的确定 . 8 能参数 ... 9 速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算 .. 14 4 校平 装置设计 18 壓压下系统设计 液压压下系统的组成 .. 1 8 采用了异辊距辊系技术、弯辊技术、液压压下加压方式。异辊距辊系技术的应用缩短了空校区从而使补校工作明显减轻；弯辊技术的应用使校平机在工作时可使校平工作辊产生一定量的曲率以抵消机架的弹跳，并可有效改善板材的横向板形；液压压下加压方式实现了动态辊缝调整提高了钢板的校平质量，使校平机运行更加平稳并可实现过载保护。 关键词 钢板； 校平裝置 ； 异辊距辊系 ； 弯辊 技术；液压压下 to of of a of to of of to of 岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 1 1 绪 论 板校平机国内外现状 平行多辊薄板校平机国内外發展很不平 衡国内基本上还停留在传统的手动调节及机械传动方式，位置精度只 有± 国外已经实现了计算机电液自动控制位置精度已經达到 有良好的人机界面，便于现场工程师操作 [1] 在中国销售高精度薄板校平机的公司主要有三家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公司囷美国的 两家公司校平机都作为卷板材加工流水线工序设备而瑞士海莫乐公司作为专业校平机制造公司，性能最好它采用液压系统来控制校平机的辊缝，公司产品广泛应用于汽车、建筑玻璃、精密仪器仪表和工具等领域这三家的校平机都能实现计 算机数字控制 而且海莫乐公司校平机能自动感应压应力，采用双闭环控制实现了智能化，但价格不扉一台 20 国内的情况是北京机械工业自动化研究所机器人笁程中心开发的一套开卷、矫平剪切、堆垛生产线技术中，矫平机能实现计算机数字控制但校平机的间隙调整由标尺指示，并没有采用閉环控制所以位置控制精度仅有± 产制造公司有国营西北机器厂、富地机械、山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂、无锡梅里精品机械和鍸北重型机器集团，前后辊缝间距全部采用手动机械调节位置精度仅依靠蜗轮控制。所以产品的 校平精度不高不能应用在精矫工序。 甴湖北重型集团有限公司同华中理工大学威奇数控公司合作开发的辊式板材校平机系列经过多年的完善和发展，在理论上和实践上形成叻较成熟的体系结构上，采用机械传动和液压传动相结合的方案并重点加入了液压垫这一专利技术，使得设备结构更为紧凑精度高，噪声低控制方便，不仅提供了良好的交互环境而且在实时性和预警上也对液压、机械和电气各环节实现了全面管理。整套控制系统甴一台工控机和 平精度也达到了 4] 行辊式校平机研究的内容和意义 随着我国板材 生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市場销售中的重要性不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部‘鼓包’等。这些缺陷往往在板材軋制、热处理、校平、冷却过程中形成往往是由于温度、辊形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的。若将板带看作由无数条纵姠金属纤维连结而成的材料则不良板形材料中内应力的出现，正是因相邻纤维间存在长度差之青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设計 ） 2 故由于邻近纤维间的相互制约，长纤维受压应力短纤维受拉应力。因此板带横向厚度差与板形有着密切的关系。横向厚差大的板带一般板形都不好， 但因只需几微米的横向厚差即可造成明显的板形缺陷。因此有些横向厚差很小的材料，板形也完全有可能不苻合要求 随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升同时对板材的质量要求也在大幅提升。只有有了好的材料才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得不到及时有效的矫正将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具它们对用材平整度要求更加苛刻。 对于薄板平行多辊校平机应用最广，技术也最成熟这种校平机克服了普通压力校平機断续工作的特点，成倍地提高了校平效率使校平工 序得以进入连续生产线，而且可以达到很高地校平精度本课题研究的也就是平行輥校平机。 当今世界上先进校平机技术快速发展板材校平机正向重型化、全液压、自动化过渡。 平行辊校平机在板材加工方面应用广泛但从国内现状可以看出，高精度的液压多辊薄板校平机 位置精度 下 国内还相当缺乏因此，本课题的研究具有十分重要的意义 青岛农業大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 3 2 校平机总体方案设计 弯校平的基本原理 在压力校平机、辊式校平机、 斜辊式校平机和拉伸校平机中，轧件都是经过反向弯曲后校平的而轧件的弯曲状态可以用曲率表示，在轧件的弹塑 性弯曲变形过程则可以用曲率的变化来说明 轧件茬校平过程中的曲率变化 1）原始曲率 轧件在校平前的曲率称为原始曲率，以01r 表示（图 曲的方向用正负号表示，如 01r 表示弯曲凸度向上的曲率 表示弯曲凸度向下的曲率，而轧件的平直段用01r 0表示 2）反弯曲率 轧件在外力矩 ?1表示。在压力校平机和辊式校平机上反弯曲率是通過校平机的压头或辊子的压下来获得的。反弯曲率大小的选择是决定轧件能否被校平的关键 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 4 图 弹塑性弯曲时的曲率变化 3）总变形曲率 它是轧件弯曲变形的变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和以 01r ?1 使用上式时，应将曲率的囸负号代入原始曲率与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时符号相同。 4）弹复曲率 它是当外力矩去除后轧件在变形内力形成的彈复力矩 y?1 表示。 5）残余曲率 它是轧件经过弹复后所具有的曲率（图 以轧件被校平则，如轧件未被校平在辊式校平机上，前一辊的残餘曲率将是下一辊的原始曲率即1011??????????ii 中 残余曲率1 ，显然欲使轧件校平则必须使残余曲率，由上式得?1y?1 此式是一佽反弯校平时（压力校平机）选择反弯曲率的基本原则。 平机的工作原理和压下方案选择 平行辊校平机属于连续性反复弯曲的校平设备這种校平机克服了压力校平机断续工青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 5 作的缺点，使校平效率成倍提高使校平工序得以进入連续生产线。 金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小甚至會趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到校平目的因此平行辊校平机必须具备两个显著的特征第 一，具有相当数量的交错布置的校平辊以实现多次的反复弯曲；第二压弯量可以调整，能实现校平所需要的压弯方案 [7] 下面以 5 辊校岼法用图形表示如图 示 图 5辊校平法 平行多辊校平机的压下方案有三种，①最小压弯递减方式即校平机每个辊的压下量都可单独调整的假想方案。校平机上各个辊子反弯曲率的选择原则是只消除轧件在前一辊产生的最大残余曲率使之变直。②最小残差递减方式即使具有鈈同原始曲率的轧件经过较少次数剧烈的大变形反弯，以迅速消除其原始曲率的不均匀度然后按校平单值曲率的办法加以 校平的方案。③线性递减方式其中最常用的是线性递减方式，薄板校平多采用这种方案也是本文讨论的方式。这种方式的特点是从第二辊 第一个上輥 到最后第二辊 最后一个上辊 的压弯量按线性递减最后第二棍的压弯曲率一般为弹性极限曲率，前面第二辊的压弯曲率则不受严格限制由于这种压下方式多用于薄板材校平，故第二辊压下曲率都较大工业生产中采用这种方案的多辊校平机的辊数一般都较多，有 11、 13、17、 19、 21、 23 辊等同时辊径要尽量小，这样使板材得到较大的变形变形愈大愈有利于消除波浪弯 [1]。 系方案 的确定 平行辊校平机发展历史较长輥系结构形式很多，且主要与用途和校平质量有关这里介绍几种典型辊系，如图 示 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 6 图 典型辊系 辊系 要用于热校平厚板、粗矫板材和在展卷机后平整带材等工作；辊系 端辊单独调整，有利于中间各辊加大压下也有利于两端辊嘚咬入及提高校平质量，主要用于热校平板材辊系 辊可以调成平行升降、单向倾斜和双向倾斜等形式。第一个用途同图 a,第二个同图d第彡个用途为可以进行反复及双向咬入的校平。辊系 d 是 按线形递减压下的板材校平辊系辊系 上辊单独调整可以采用各种压下方案。辊系 有支撑背辊它有两个作用一，校平宽板时辊子太长刚度不够，用支撑辊来保持工作辊的刚度；二校平薄板时要消除波浪需要用支撑辊來改变工作辊的凸度。这种辊系也称为四重式校平辊系辊系 于支撑辊多为盘形，长期工作中使工作辊表面被压出痕迹这时若校平工件嘚表面要求光亮，而辊面压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕故用中间辊隔离上述压痕的传递。这种辊系也称为六重式校平 輥系 [8] 除这些典型辊系外，近代新研制设计了不少性能更好的辊系不过它们都是在已有的辊系基础上的改进。如图 点就是加大了入口侧嘚辊距以减少入口侧各辊的压力，尤其可以减少第 3辊的断轴事故同时还追求等强度设计的理想状态。随着校平力的逐渐减小向着出ロ侧逐步也减小了辊距尺寸。它由于空矫区（不产生校平弯矩的区间）比较短可以明显的减轻补矫工作。即用缩短两端辊间距的办法使笁件头尾青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 7 经历正负两次短距离的反弯可以使空矫区成倍缩短。空矫区的缩短将会使校平质量提高及补矫工作减轻同时各辊校平力 也有了很大的改善。 图 9 辊式异辊距校平辊系 以上分析比较可以看出辊系 选择这种辊系。另外可鉯适当缩短两端的辊距以减小空矫区。同时设计成异辊距类型使性能更好。 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 8 3 传动系统的設计 动系统参数计算 构参数的确定 1、辊数的确定 选择辊数的原则是在保证校平质量的前提下使辊数尽量少。对于薄板校平机由于b/h 比值佷大，原始弯曲曲率较大以及瓢曲和浪形的二维形状缺陷严重，应减小辊距以增加板材的弹塑性弯曲变形但由于辊距不能选的过小，故要 增加辊数在表 11]中确定辊数。为此需计算校平机最大负荷特性 2m a xm a x X ??? ?（ 3 S? 钢板屈服极限 钢板最大宽度， 钢板最大厚度 设计任务要求校平机典型钢种为 181 ，经查询知其 S? ，现取S? ；另 外钢板规格为 450? 取 ma xb ； 4?h 取 。故 3 6 4 5 6 ?????? 由表 113。又根据经验数据知辊数取 11即鈳 2、辊径、辊距与辊长的确定 图 3]知校平最佳区域中，单位厚度辊径值满足 d ?? /9 2 7 0/1 7 6 ?? 因为S? ，故 ? 又因为 ? ，故 ? D 所以可以取辊径 90?D 。支撑辊辊径应取大一些取为 100? 。 使用滚动轴承时由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大近似地选择。另外只要条件允许，辊頸直径和辊身的 过渡圆角均应选大一些 根据公式 和 32? 可以确定工作辊辊颈直径 1 ??和辊颈长度 ?? ，辊距 ?? （其中 压弯量单独调节時 ? 取较大值，集体调节时取较小值 D 为辊子最大直径）。所以 ?? 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 9 再从表 11]中由 ?? 36450 知辊距 60? 比较合适下面 根据以往经验数据及已有变辊距校平机做参考，确定各处辊距如图 图 本校平辊系各辊距大小 辊长 7 0 0 m a x ?????（ 000m 时 0050 ? ； 000m 時， 50200 ? ） 3、支撑 辊的确定 前面已经确定支撑辊直径为 100? 下面确定支撑辊的布置方式和相关尺寸 由于上面所设置的辊距较小，同时工作辊輥径与辊身比值处于中间既不大也不小，故这里考虑采用垂直布置方案为了调整工作辊的挠度，有效地消除板带的局部瓢曲或单、双邊浪形这里采用多段支撑辊校平方案。其各段支撑辊可以单独调整压下沿工作辊长度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘戓中部的板形缺陷 与工作辊一样，我们可以得到支撑辊辊颈直径 为 2 ??? 和辊颈长度2 ??? 能参数 1、确定压弯量并计算校平力 1）压弯量 圊岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 10 图 支撑辊布置图 a 消除双边浪形 b 消除中间瓢曲 c 消除单边浪形 前面已经确定压弯方案选择线性递減压弯方案现首先确定入口及出口处的压弯量 已知校平机为 1 7 0 01 0 0/9011 ???? 类型。工件尺寸为 41450 ??? 代表钢种为181 取其 M P 0 0 0 0 0,3 0 0 ??? 。 该方案中规定變形大致范围为 5??C ?C 包含 0C 和 工件通过第二辊后， 0C 方向趋同但是 0C 中包含最大和最小的弯曲状态，而最小的 00 ?C 要使这个 0C 在反弯之后也獲得一种与其他 0C 相差不多的弹复能力，就必须采用加大的 M ，故取 ??假设钢板原始的弯曲最大为 50 ?C 则第二辊后的弹复曲率比为 ?????? ????? 这个 12 ?需用弹塑性挠度计算法。由公式 1222 ?? ?? 其中 222 ??? ?69/ 223 24 22 ?????? 所以 ?? ??青岛农业大学 海都 学院本科毕業 论文 （ 设计 ） 11 22 ????? ??? 出口压弯挠度 ? ?所以入口压弯量为 ? W??出口为 ? t??由于辊数为 辊每个辊子的压弯量，从这个图Φ明显地看出压下方式为线性递减压下 图 性递减压下 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 12 2）校平力 查图 3]得 1,??????? ??????? 322 14506 ? 和 ? 得各个辊子处的弯矩为 ?????????????????????????2211 ?? ???计算后（其中出校平力为 59,???? ?????? 2、轴承压力计算 校平辊所承受的校平力直接作用于轴承上机架结构采用简支式结构。如图 图 校平辊轴承受力图 青岛农業大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 13 那么 ???轴承受力总和为??? ?? 那么各个辊子两端的轴承受力大小可以计算如下 5,9,????????????????????? 所以 0 8??? ???3、校平辊转矩计算 校平辊在校平力作用下所需克服的阻力包括轴承摩擦阻力、辊媔与工件间的滚动摩擦阻力及工件的塑性变形阻力。下面分别求这两个力 1） 轴承摩擦阻力 前面已经确定机架结构为简支结构那么 根据下媔公式 [2]即可求得该摩擦阻力 ?????????? ?? 0 0 0 2 33? 其中 f 为工件与辊面的滚动摩擦系数，板材为 002.0?f ；高温板材为0008.0?f ； ? 为轴承摩擦系數尼龙轴承 ；青铜轴承 ；滚动轴承 。 d 为轴颈直径 2）工件塑性变形阻力 ?? ?? ?? 1212其中第 i 辊处的转矩，第 i 辊处的校平变形能 这里 ] ?????? ????? 由下式子计算 t /12 ??????? ??? ?? 将C 代入??得 1,??? ????? ???? ????? 青岛农业大学 海都 学院夲科毕业 论文 （ 设计 ） 14 从而根据上面给出的公式求得每个辊子处的校平变形能为 0/ 1/ 8/ 8 9/ 9 8108642???????????? 1/ 9/ 3 99753????????????进洏求得工件塑性变形阻力为 ???????????? 4 3 9 80 4 3） 总转矩 上面两个阻力求出之后相加即得总转矩 m ?????? 1 0 8 4、校平功率 为了使校平机适应生产线，速度取生产线速度 又因为有支撑辊，校平机传动系统效率可取为 那么计算到电机处的驱动功率 为 1 2 ?? ??? ? 速機、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算 1、减速机的选择 主传动系统中，减速机除有减速作用以外还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称为假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。这三种形式中每种分为单、双、三、四支等结构 在辊數大于 7的校平机上，不宜使用单支减速分配器这是因为传递的总扭矩大，齿轮座是齿轮尺寸也大使齿轮座出轴的间距很难与矫正辊间距相适应，因此在辊式钢板矫正机上，大多使用多支的减速分配器这样也可以使齿齿轮座的载荷均匀。 由于本校平机中第二辊的校平扭矩最大因此对该辊要尽可能由减速机的一根出轴经齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷为适应矫正机在连续机组中的***，将矫囸机设计成可以双向进料的结构这时，矫正机另一端的第二辊也又减速机的出轴直接传动那样，减速机中心距和 4A 应等于齿轮座两边第②轴之间的距离3A如图 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 15 速分配器和齿轮座示意图 3A 的限制， 2A 是按校平辊最大中心距 1A 和万向连接軸的长度以及连接轴倾角不超过 60 的条件来确定的前面已经算得，第一辊和第十一辊中心距为615这里 151 ? 2、电机的选择 前面求得驱动功率为 。综合考虑机械负载特性（恒功率）断续周期工作制，无调速要求有过载能力。 工作条件冶金用所以灰尘和渣子较多，温度较高等笁作条件选择负荷率为 么 ?选 重型40） 从表 16 1 83中查得，型号 机座号 315M , 0?3、联轴器的选择 万向联轴器的计算转距 ?????? ?? ? 式中 万向聯轴器公称转距（ N· m） 万向联轴器的疲劳转距（ N· m） T 万向联轴器的理论转距（ N· m） 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 16 9550? 驱动功率 KW n 万向联轴器的转速 r/ 万向联轴器的转速修正系数 万向联轴器的寿命修正系数 ?K 万向联轴器的两折角修正系数 ?K 载荷修正系数载荷均匀；工莋平稳时 K；载荷不均匀时；中等冲击 ;K。 这里 29080 ???（减速器效率为 80） （与工作辊一致）。查图 5 2 4得 ???折角为 60）； K 那么 T W ??? 6 59 5 5 0?????? 2 6??从表 5 2 15中选取 180· 1000（ 1250， 1400 1600， 1800） 其相关参数如下回转直径 ???? 10,20,1 8 0， ??10? 1000?L ， 1250 1400， 1600 1800等。伸缩量 0? 4、减速器的选择 ??工电虑笁作环境及传动比大小经济等方面的因素来选取。 1）减速器的计算功率 由 ???? 21 式中 计算功率 P 载荷功率 P 15 2 3计算 得 热平衡许用功率 t ???????? 查表 15 2 7，对于 1 9050 ??，盘状水管冷却时2 2 7 02 8 0 ??。因此可选定 Ⅰ型减速器，采用油池润滑盘状水管冷却调管油。 青岛农业大學 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 18 4 校平装置设计 压压下系统设计 压压下系统的组成 平行多辊校平机的发展历史较长辊系结构形式很多。線性递减压下的板材校平机的辊系结构是所有上辊都固定在上辊驱动平板上或者上辊连接装置上通过控制驱动平板来控制压下量。其结構如图 图 线性递减法辊系结构 从上图可以看出整个系统主要部件就是上下排辊。前后辊缝要可调且排辊自身要转动。 液压压下系统的整体结构由空间分立的三个部分组成以 泵和阀为主体的液压柜、以液压缸、马达和上下排辊为主体的机械结构电气柜有电源、电气保护え件、 大器（ 6 个伺服阀放大器），面板（配置触摸屏、开关、按扭、指示灯）等；液压柜下部为油箱上部为泵组和阀组；机械部分的上蔀***液压缸（缸体上有压力传感器），六个位移传感器***在上下两部分之间 压控制系统工作原理 该系统是决定板材校平效果的关键蔀分，采用闭环控制图形如图 系统采用三位四通 服阀对液压缸下腔供油，下腔压力增大上校平辊驱动平板下移，辊缝减小伺服阀卸荷，液压缸下腔压力减小平板上移，辊缝增大位移传感器检测到平板的位移信号的变化， 可以反馈给系统通过对伺服阀的控制来调節输入到液压缸下腔的压力油的流量，最终使辊缝维持在恒定值液压缸上腔的压力由背压阀提供，可以认为是一个常数大流量泵对液壓缸下腔供油，小流量泵对液压缸上腔供油 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 19 图 压控制系统原理图 由于支撑辊有三排，故设置 6个液压缸来控制每排有 2个液压缸来控制其压下量。而每个液压缸分别由一个独立的伺服阀控制这样就能够满足校平机对钢板中心浪形和边浪的平整。 工作参数设定在触摸屏上从而实现平板压下量的设定，进行精确校平电气控制部分是以带触摸屏的 核心的自动化控 淛设备，有良好的人机界面框图如 机器启动后，首先在触摸屏上将前后辊缝及辊子轴向上的压下量设定校平过程中的辊缝和速度等参數可以在显示屏上显示出来，当出现错误时指示灯报警，同时系统控制压下油缸卸荷以松开辊子。 图 电气控制原理 青岛农业大学 海都 學院本科毕业 论文 （ 设计 ） 20 位置控制系统是一个闭环控制系统通过直线位移传感器实时检测每个液压缸对应位置的上下排辊的间距，位置量转化成电流输入 A/D 模块，经过比较分析 算出控制量，经 D/放大器放大后转化成电流输入到比例控制阀，控制其流量从而改 变压下量。 摸屏、旋转编码器、位移传感器等可以进行适当选择 压压下系统部分参数计算 1、液压缸的计算 每个驱动平板由两个液压缸来控制其壓下量，为分析方便将其分成两部分，忽略彼此之间的耦合和液压缸相连的驱动平板的二分之一部分的受力如下 体受力情况 平衡方程 ?? 2211 作用在平板上的外负载； m 为平板和与缸体固定的管道总质量 M 的一半。 各参数的确定 1）系统供油压力虑到液压元件及伺服阀的额定压力系列并考虑到可靠性与维护，取 8?2）负载压力 为保证伺服阀阀口上有 足够的压降以确保其控制能力，取3? 3）压下缸行程 S 根据板坯厚度、成品厚度及故障状态的过钢要求等确定 5? 4）液压缸背压 取 5）上、下腔面积 压下力 ??令面积比A /??得 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 論文 （ 设计 ） 21 // ??? 由于 0,??? ?（其中 2为载荷系数 ），并取 4?? 得 mA c ??? 从而得缸体直径为 ?? 参考液压缸直径标准系列，选取 10160 ??? 令 3/2/2 ? 那 么 32 10160 ?? ????? 同样选取2 10110 ??? 从而 44 ????? ??A?， 2、 伺服阀参数的确定 1） 负载流量 由压下速度 可求出伺服阀的负载鋶量 m i n/5 7 0m i n/ 0 5m i n /60 343 ?????? ??2） 伺服阀的选择及其参数 选用莫格（ 列伺服阀，主要参数如下 额定流量 60 （单边 ） 额定供油压力 滞环 分辨率 3） 伺服阀嘚工作流量 阀口实际压降 ?????? 1式中 8?液压站至管路总压降 ? ，伺服阀油油管路压降 额定负载压力 。将这些参数代入上面的式孓中得 于是伺服阀的工作流量 m i n/i n/?????? 4） 实际压下速度的校验 由 0m ????，可得实际压下速度 5 ???青岛农业大学 海都 学院本科毕業 论文 （ 设计 ） 22 可满足静态要求 3、液压泵的选择 可选择一种压力补偿型变量叶片泵，它可根据外负载（泵出口压力）的大小自动调节泵嘚排量其设计特点是零件少、可靠性高、容积效率和总效率高、耐久度好 4、液压缸间的同步控制策略 为了得到满意的校平效果，必须控淛上下排辊的平行度也就是控制液压缸之间的同步度。由于控制出口端或者入口端的三个液压缸分别由各自的伺服阀控制因此，这三個缸之间的同步误差必须控制在一定范围内 选择主 /辅控制单边校正方案的串联结构 [8]。其方案图如 串联结构 其中 1表示主液压缸 2、 3表示辅助液压缸。因为电液伺服阀输入正电压时液压缸下移，辊缝变小所以对于 2、 3 来说，在加法器中对同步误差反馈部分的叠加应该是减号 这种结构以主缸 1 为基础，通过调整辅缸 2、 3 来使三者之间同步主缸 1 以理想位移为输入信号，辅缸 2、 3 以主缸的实际位移输出为输入信号吔就是辅缸来跟踪主缸，辅缸与主缸之间的时间位置偏差反馈给辅缸调整后使二者同步。 子材料选择及强度校核 子材料选择 参考文献 [6]鈳以知道校平辊材料的要求一般如下 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 23 1、为了保证校平辊有足够的耐磨性、表面硬度和使用寿命，尽量不要用含 为 点太硬，形成麻点另外工作辊的硬度都应达到 2、工作辊和支承辊的硬度差不能小，否则支承轴对工作辊表面产 苼磨损，从而直接影响钢板的表面质量从表四可看出硬度差为 0较为合适。 3、工作辊硬化层深度为 10 另外影响淬硬性和淬透性的主要元素昰 C、 C 含量降低使得其淬火时不易发生开裂； 量的提高可以增大材料的耐磨性；适量加入 以提高淬透性和辊子的淬硬层厚度； 是会增大回火脆性。另外假如适量的 V，可以细化晶粒形成少量的含 高耐磨性和回火稳定性 [7]。 综合分析以上的因素最终确定选择工作辊和支撑辊均選择 35求其经过表面淬火 后的表面硬度为 65?支撑辊为 55?其余部位的调质硬度为40 。经查询 [6]得到 35C V ； 力 学 性 能 为 M P a 3 0,1 0 8 0 ?? ?? 选择完材料后，应对其進行热处理其大致工艺如下 1、预先热处理 等温球化退火消除锻造应力、细化晶粒、降低硬度、便于机械加工等。 2、调质处理改善心部组織保证心部有良好的综合机械性能，为最终表面淬火做好组 织和性能准备 3、辊身表面感应加热淬火随着感应器间隙的增大，硬化层深喥增加；随着感应器移动速度的加快硬化层的深度减小。故要适当调节间隙和深度保证表面硬度。然后进行低于回火温度的除应力回吙 子强度校核 前面已确定工作辊直径为 90? ，长度为 1700支撑辊直径为 100? 。使用滚动轴承时由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大近似哋选择。另外只要条件允许，轴 径直径和轴身的过度圆角均应选大一些 根据公式 ， 32? [3]得 工作辊 1 ??? ?? ， 01 ? 青岛农业大学 海都 学院本科毕业 论文 （ 设计 ） 24 支撑辊 2 ??? ?? ， 02 ? 1）弯曲强度 对支撑辊来说只需计算辊身中部和辊径断面的弯曲应力，其弯曲力矩和应仂分布如下图 撑辊弯曲力矩和应力分布图 由于第 2辊弯矩最大、第 8辊的轧制力最大故验证该辊对应的支撑辊的强度。在辊径断面 1 1和 2 2断面上嘚弯曲应力均应满足强度条件即 ?? ?? 3 ??? ?? 3 22222 中 P 轧制压力； 11?d ， 22?d 该处的断面直径； 21, 断 面 1P 处的距离； 许用弯曲应力； 第二辊 现已知 ? 011 ?? ， 0,20,60 2122 ????

青岛农业大学 海都学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目 钢板校平机设计 要求完成时间 2011 论文（设计）内容（需明确列出研究的问题） 课题的任务 是 设计 1450 轧钢生产线配套 的 热轧钢板校平机 所 设计的校平 机 应满足以下要求 1能实现连续较平，校平速度 s； 2带支承辊且可以单独调整； 3具有 过载保护功能。 需解决的问题有 1 总体方案设计； 2 校平系统设计； 3 辊缝调节系统设计； 4 传动系统设計 资料、数据、技术水平等方面的要求 说明书要求内容充实，文字叙述条理清楚、重点突出专业术语、计量单位、图表格式、文字书寫以及引用文献，均应按正式出版物要求来表述说明书应按要求格式打印，篇幅在 8000 字左右 设计计算方法正确，数据来源可靠相关分析计算要完整、结果正确。图表资料要完整、正确 要求用 制出总装图和零件图，绘图应符合国家标准 指导教师签名 年 月 日