毕业设计（论文）热轧带钢车间的翻卷机设计.doc

摘要本次设计的翻卷机是热轧带钢车间的设备之一，它虽然没有轧钢机那样的重要，但是也是必不可少的，其作用就是把由卷曲机完成的钢卷成品送到成品收集链上，大大的减少了人工劳力。本设计选用了气压装置和缓冲装置作辅助动力的翻卷机，在翻卷机结构设计上由运输辊道作为辅助的结构形式。整体具有结构简单，整体尺寸适中，维修方便，造价较低的优点。在本设计中主要对翻卷机进行了结构设计和理论计算，并着重对传动机构做了详细的分析设计。关键词：翻卷机、辊道、结构设计、理论计算AbstractThe machine is a device designed for hot rolled strip steel plant, although it is not important as rolling mill, but it is also essential . Its role is to transport the coil from the crimping machine to collection which greatly reduced the manual labor. I use a pneumatic and buffer device as a auxiliary power of rolled machine in this design. The transport roller are used as a secondary structure in rolled machine structural design. This machine has a simple structure ,moderate size ,low cost advantages and it is easilytofix up. Rolled machine structural design and calculation are mainly content in this design,this designe focus on the detailed analysis of transmission structural.Keywords: rolled machine, roller, structural design, calculation前言时光飞逝，转眼已是毕业设计时间，这是大学时光结束的标志，也是对大学四年最好的诠释。就这样由于老师带领我们走上了毕业设计的道路，这也是我四年中初次接触于老师，才让我认识到于老师是个严厉中带有幽默、而且是个非常有责任心的老师。于老师常对我们说的一句话就是：“在学校有老师指导你们，而且把所知道的都教给你们，可是到了社会没有人会这样指导你们”。这句话在我设计困乏的时候就会在耳边响起，于老师教会了我们很多专业知识，也让我学到了做人的道理：干什么必须踏踏实实，做什么都的明明白白！我本次设计的热轧带钢车间的翻卷机主要由运输辊道和翻卷盒两部分组成。其中辊道是用来纵向运输钢卷和轧件的，辊道是实现车间机械化和自动化的一种重要设备，广泛地运用于各种作业线上，辊道长度往往贯穿整个生产作业线，设备重量大，大约占车间中设备的20%30%，有的车间甚至达到40%60%。再加上辊道的运输和承载能力直接影响车间的产量，因此，正确合理地设计和维护辊道，对于减轻车间设备重量和提高车间的产量具有很重要的意义。设计中主要进行对翻卷装置的结构设计和受力分析，还有对翻卷装置的辅助设备如：缓冲器、气压装置的结构设计，对运输辊道和自由辊道的结构设计和理论计算及校核，具体设计包括设备工作原理及过程和自动化控制简介，辊道的发展和分类、结构和工作原理，电动机的选用，减速器的选用，传动方式和传动装置（齿轮传动）设计，轴系零件（包括轴，轴承，联轴器，键）设计，并对传动机构和关键轴系零件进行了强度和刚度校核。首先是进行与本设计相关的资料的收集和整理，从而加强对所设计设备的结构的理解和对工作原理的了解，这个过程是个枯燥无味的过程，但是对以后的设计的继续是打个坚实的基础。其次是对各设备及零部件如：翻卷盒、辊道、齿轮、轴等的受力分析，这是设计进入重要阶段的首要准备工作。接下来就是本设计的重要工作了，那就是设计计算阶段，在此阶段中是专业知识的熟悉和应用。设计的最后阶段是画图，这是对前期的设计及计算的集中体现。当然这也需要有专业的CAD的基础知识，这也是对CAD知识强化的再好不过的途径了。接下来的任务就是根据前面的计算编写毕业设计说明书，这也是一个需要非常认真的心去对待的工作，而且工作量也很大还得注意格式、字体什么的。再有的工作就是对所画的CAD图进行检查和修改，而且这也需要仔细的心，而且还得参考学院给我们的格式，修改线型线宽、标注样式、字体大小、缩放比例给人以视觉的美感，还有分配和结构的协调，当然这是建立在正确的图之上。还有的任务就是写有关自己题目的专题小论文，还得写并翻译一篇机械方面的外文。这一阶段和前面相比是比较零散而且很零碎的，这需要很大的耐心和毅力，也是我们自己对自己的锻炼和考验。最后的阶段是准备答辩的时间，在这期间需要我们大家对自己的题目很理解而且有很大的认知，对自己设计中存有疑虑的地方通过查阅资料和课本进行一一的解答，最后还得写一份儿自己的答辩演讲稿，这里要介绍自己为什么选择这个题目，还有所设计的设备的工作原理，还有设备中其他零部件的设计及其改进，最后还得写写自己对设备的改进。毕业设计是一个普通高校学生必须过的一个坷儿，也是一种经历。这就如于老师所说的：“必须认真对待毕业设计，也许你大学三年没好好学，但是通过毕业设计有可能学到你前面所没学的一切”。最后我还要说，非常感谢于老师对我的帮助与教育，也很感谢帮助过我的其他老师和同学。设计中肯定有很多不当之处，请老师们指正。摘要IAbstractII前言III第一章 概述11.1热轧带钢的简介11.1.1 带钢的定义11.1.2 热轧的工艺过程11.2 热轧板带钢生产状况11.2.1 热轧宽带钢生产状况21.2.2 热轧窄带钢生产状况31.3 热轧带钢市场前景和需求概况41.3.1 热轧宽带钢市场前景41.3.2 热轧窄带钢市场需求41.4 今后热轧板带钢的发展趋势51.4.1 热轧宽带钢发展方向51.4.2 热轧窄带钢发展方向5第二章 传动方案的分析与拟定62.1机械传动的简介62.1.1 常用的传动类型及其特点62.1.2 机械传动系统设计时应注意的事项62.2 传动方案的拟订6第三章 电动机的选择计算93.1 概述93.1.1 常用电动机的分类93.1.2 电动机选择时的注意事项103.2 电动机的选择计算103.2.1 选择电动机的类型和机构型式103.2.2 选择电动机103.2.3 确定电动机转速123.2.4 选定电动机的型号和参数12第四章 减速器的选择134.1 减速器概述134.1.1 减速器的作用134.1.2 减速器的分类134.2 减速器的选用14第五章 齿轮分配箱的设计及计算155.1 齿轮传动的特点与形式155.2 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数16第六章 齿轮轴的设计216.1 轴的简介216.2 轴的结构设计21第七章 运输辊道的设计与校核287.1 运输辊道的简介287.1.1 辊道的发展287.1.2 辊道的分类287.1.3辊道运输的选用307.2 辊道的材料选择及结构设计和强度校核317.2.1 辊子的材料及结构设计317.2.2 辊子的强度校核35第八章 翻卷装置及缓冲装置的设计368.1翻卷装置的概述与设计368.1.1 翻卷装置的概述368.1.2 翻卷装置的设计368.1.2 气缸的设计378.2缓冲装置的设计398.2.1缓冲器的设计思想398.2.2缓冲器的设计原则398.2.3缓冲器的结构设计及校核40第九章 轴承及键的选用429.1 轴承的简介429.1.1 轴承的作用429.1.2 滚动轴承的特点429.1.3 滚动轴承的分类429.1.4 轴承的选取439.2 键的选取与校核44第十章 密封与润滑4610.1 密封4610.1.1 密封的作用4610.1.2 密封的分类4610.1.3 密封件的选择4610.2 润滑4710.2.1 润滑的作用4710.2.2 润滑的方式4710.2.3 润滑的选择47结论48致谢50参考文献51第一章 概述1.1热轧带钢的简介1.1.1 带钢的定义带钢是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板，带钢又称钢带，是宽度在1300mm以内，长度根据每卷的大小略有不同。带钢一般成卷供应，具有尺寸精度高、表面质量好、便于加工、节省材料等优点。同钢板相同，带钢按所用材质分为普通带钢和优质带钢两类；按加工方法分为热轧带钢、冷轧带钢两种。1.1.2 热轧的工艺过程一般情况下，一个轧钢工艺过程是由下列各基本工序组成：1）.坯料准备 包括坯料的表面清理，除去表面氧化铁皮和表面缺陷的清理，也包括预先热处理和坯料加热。坯料加热是重要工序。2）.钢材轧制 坯料通过轧制变形来实现对产品在形状和尺寸上的要求，内部组织和性能上的要求以及表面光洁度的要求。轧制过程是轧钢生产工艺过程的核心工序。3）.精整 这是轧钢工艺过程的最后一道工序，起保证产品质量的作用。精整工序的内容比较复杂，由产品的技术要求来确定。技术要求不同，其内容也大不相同。一般情况精整工序包括钢材的切断或卷取，轧后冷却，矫直，成品热处理成品表面清理、镀锌、镀锡、涂色等。1.2 热轧板带钢生产状况热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的50%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。我国钢铁工业近年来产量增长较快，但高附加值产品的数量和质量较低。我国一般热轧带钢产品厚度下限是1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于2.0mm的热轧带钢，即使窄带钢，产品厚度一般也大于2.5mm。因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm带钢作原料的用户，只得使用冷轧带钢。如果能开发薄规格的热轧带钢，则可代替相当一部分的冷轧带钢使用，使生产成本大为降低。1.2.1 热轧宽带钢生产状况国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面:热带钢无头轧制技术。无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢，其宽厚比可由传统热连轧的8001提高到1 0001，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品。薄板坯连铸连轧技术。它主要有紧凑式热带钢生产工艺CSP (Compact Strip Process)、在线热带钢生产工艺ISP (In-Line Strip Production)、灵活式薄板坯轧制工艺FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和连铸直接轧制工艺CONROLL等10余种类型。德国SMS公司开发的CSP工艺已成功地轧制出厚度为0.8mm的薄带钢产品，并已经广泛应用在家用电器、建筑工业等领域；奥钢联(VAI)开发的CONROLL工艺也成功地生产出厚度0.9mm1.0mm、表面质量极好的热轧薄带钢，可用作汽车的外露部件；美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条，生产能力5×107t/年。铁素体区轧制生产工艺。它又称相变控制轧制，是由比利时冶金研究中心于1994年开发的一项轧制新技术，当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代1.0mm2.0mm厚度范围的冷轧产品。铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产薄(超薄)规格优质深冲板。LTV公司的印地安那哈伯厂40%的超低碳钢产品采用铁素体区轧制生产， Arvedi公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的25%。铸轧薄带钢的CASTRIP工艺。这种工艺由美国纽柯钢铁公司、澳大利亚BHP公司和日本IHI公司联合开发， 2003为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线，用来生产碳钢和不锈钢。与常规连铸和轧钢技术相比，这种工艺具有投资省、运行费用低、节能环保、废气排放少等优点。目前，这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产2.0mm以下薄规格带钢50万t。该铸轧机采用的钢包容量为110t，铸轧机双辊直径为500mm，最高连铸速度为150m/min，常用连铸速度为80m/min，出口带钢厚度为0.7mm2.0mm，宽度为1 000mm2 000mm。国内热轧宽带钢生产概况如下:传统的热带轧机。以宝钢2050mm热轧带钢轧机为例，宝钢2050mm热轧厂于1989年8月3日投产，热轧机组设计年产量为400万t。到2000年底已累计生产4446万t热轧带钢。1999年产量达到510万t，超过设计产量25%， 2000年达到520万t。主要产品有普碳钢、优质碳素钢、低合金钢、深冲用钢、造船用钢、螺旋焊管用钢等钢卷和钢板。2050mm热轧机组为3/4连续式轧机。全厂的主要设备有: 4架粗轧机、7架精轧机， 3台全液压卷取机，及5条精整作业线。设备总重60915t。设备由德国西马克德马格财团总承包，12年来，设备运行稳定。在产量大幅度上升的同时，机组的生产综合指标与产品精度也在不断提高，高强度、高难度极限规格产品不断增加，薄规格产品比例成倍提高。尤其最近，2.00mm以下薄规格产品占产量的17%，比1992年5月达产时的4.98%和设计规定的6%高3倍。把薄规格产品作为主要生产目标，采用最佳卷取温度，对加热温度、轧制负荷分配、轧制速度进行优化，对各精轧机架目标凸度进行合理分配，轧出符合标准的厚度为1.6mm的集装箱用耐大气腐蚀板，解决了集装箱钢板长期依赖进口的局面，2002年又试轧成功厚1.2mm的热轧薄带钢。薄板坯连铸连轧。自1992年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套CSP薄板坯连铸机以来，国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂，不断扩大品种范围，提高产品质量。宝钢的2050和1580热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较高的两条生产线，能稳定生产厚度1.5mm的热轧板卷，也能生产少量厚1.0mm1.2mm的超薄热轧带钢。1999年珠钢引进第一条CSP薄板坯连铸连轧线(1 450mm)，之后相继建成投产邯钢1450mm、包钢1700mm、攀钢、唐钢1800mmFTSR机组马钢1800mmCSP机组、华菱1800mmCSP一期工程和上钢一厂的1780热连轧机组， 本钢1880mmCSP连铸连轧热轧生产线设计产能280万吨，莱钢1450热连轧机组设计产能200万吨，沙钢1700mm热连轧生产线设计产能450万吨。鞍钢2150mmCSP机组设计产能450万吨。据统计，2007年国内预计将有12条热轧生产线投产，设计总产能为3700万吨，其中设计产能在300万吨以上的大型热轧生产线有5条，分别是安钢1780机组380万吨，马钢2250机组500万吨，宝钢1880机组370万吨，天铁1780机组380万吨，北台1780机组400万吨；其余7条热轧产线设计产能均在200万以上，它们是日照钢厂1580机组200万吨，唐山国丰1480机组200万吨，迁安轧一厂1250机组200万吨，武钢1580机组280万吨，山西海鑫1500机组220万吨，宁波建龙1780机组250万吨。预计到2007年底我国热轧总产能将达到1.4亿吨。铁素体区轧制生产工艺。珠钢CSP薄板坯连铸连轧生产线投产后，计划采用该工艺生产2.0mm以下超薄热轧带钢，目前国内唐钢、本钢等多条CSP薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能力。1.2.2 热轧窄带钢生产状况目前，国外窄带钢的发展呈停滞状态，产量和质量均不高，对窄带钢的需求多采用将宽带纵切的办法，成本偏高。国内共有50多套热轧窄带钢轧机，其中全连续式轧机2套， 3/4连轧机14套，半连轧15套，其余为跟踪式、横列式、行星式等，年总生产能力9×106t。但生产工艺和设备水平普遍较落后，其中15家国有企业的大部分仍采用老式布局的3/4连轧生产线。按产品的宽度可分为两类，一类为145mm240mm，多采用连铸坯一火成材，如宣钢带钢厂等；另一类为210mm305mm，使用初轧坯两火成材，如包钢、莱芜带钢厂等。优化改造后唐钢窄带钢生产线采用自产165mm×165mm、165mm×225mm、165mm×280mm三种规格的连铸坯，能够生产最宽达355mm、最薄为1.8mm的窄带产品。1996年无锡市新大薄带钢有限公司在国内率先建成了年产6×104t的350mm热轧薄窄带钢生产线，采用了合理的工艺、设备，选用了先进的控制系统，从而解决了板形、板厚控制与活套角度控制等一系列难题，成功地生产出厚度为1.0mm1.5mm、宽度为130mm200mm的薄规格窄带钢，并用于薄壁焊管生产。鞍钢公司轧钢总厂一条中型型钢生产线经改造，形成了年产1×105t的350mm半连轧窄带钢生产线，目前已能生产厚度为1.2mm2.0mm的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带钢产品。1.3 热轧带钢市场前景和需求概况1.3.1 热轧宽带钢市场前景对30多家国外钢铁企业的产品调查表明:作为最终产品使用的厚度大于2mm的热轧带钢的需求量正在下降，1995年为48%，2005年将下降至42%，而厚度小于2mm的热轧薄带需求量日益增加，从正在进行和准备进行的深加工线和冷轧机组方面的投资也可看出这种趋势。2005年，厚0.8mm1.2mm热轧薄带需求量增加将大于1%，厚1.2mm2.0mm热轧薄带需求量增加将大于7%。到2007年，预测全世界超薄热轧带钢的市场需求将超过1.9×107t。就国内市场而言， 1998年全国共消耗热轧薄板2.9×107t，为填补国内板带材的供需缺口，1998年进口热轧薄板约7.8×106t，占当年钢材进口总量的64.1%。可见，国内热轧薄板的市场空间巨大，特别是对2.0mm以下超薄热轧带钢的需求尤其旺盛。1.3.2 热轧窄带钢市场需求国内外热轧窄带钢市场需求大体相同，厚度大于25mm的产品基本饱和，厚度小于20mm的热带却供不应求。我国宽带轧机虽然已经具有一定规模，但是我国的轻工、建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢，主要用于生产薄壁焊接钢管、轻钢龙骨等，此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带轧机等提供原料，因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代。据资料统计，我国煤气管年产量已经超过3×106t，这也是窄带钢的一个大市场。近几年热轧窄带钢的生产量几乎翻了一番，生产和在建的轧机达到近百套，全部投产后预计总能力将超过1800万吨。1.4 今后热轧板带钢的发展趋势1.4.1 热轧宽带钢发展方向热轧板宽带钢以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢，因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面，以温度预测模型为基础，采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置，开发高精度的冷却系统，对钢材的组织和性能进行控制。从超薄热轧带钢的市场需求和生产现状可看出“以热代冷”的钢铁市场走向决定了超薄热轧带钢生产总体趋势是供不应求，同时也表明了超薄热轧带钢将成为热轧宽带钢的另一个发展方向。可以预见，采用无头轧制和低温轧制工艺将是薄板坯连铸直接轧制生产超薄带钢的主要发展方向。1.4.2 热轧窄带钢发展方向增大带钢产品的优质比，调整产品结构，开拓热轧窄带钢产品应用新领域。目前热轧窄带钢生产厂在提高质量、降低消耗、降低成本、扩大品种的前提下，将小家电、小五金、家具、自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构钢、优质低合金钢、高锰钢、不锈钢等高质量带钢作为主导产品，彻底改变只以焊管为主要供货方向的局面，建设新热轧窄带钢生产线，所轧产品规格处于宽带轧机产品的下限之外，从而可以代替部分冷轧产品。如用厚度小于1.5mm的热轧窄带钢替代冷轧带钢，可以减少冷轧轧程，大幅度降低生产成本，提高轧机的效率。向薄、宽、厚方向发展。生产薄规格带钢，可满足薄壁焊管厂提高成材率、降低生产成本的需要；生产宽规格带钢，占领热轧中宽带钢(宽度一般大于500mm的产品空间；生产厚规格带钢，开发轻钢结构。轻钢结构用来制作工业厂房、办公大楼、体育场馆、商业超市、仓库等，目前广泛使用宽200mm350mm、厚6mm30mm、长3m12m中板及板卷，热窄带钢比中板便宜600元/t700元/t，如能用窄带钢代替中板，将使整个钢结构工程成本有较大幅度下降。第二章 传动方案的分析与拟定2.1机械传动的简介2.1.1 常用的传动类型及其特点1.带传动：带传动是一种挠性传动。它具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点。2.链传动：链传动也是一种挠性传动，与带传动相比，没有弹性滑动和整体打滑现象，因而能保证准确的传动比，传动效率高，结构较为紧凑同时链传动能在高温和潮湿的环境中工作。3.蜗杆传动：蜗杆传动传动比大，传递运动平稳，但效率低，能够自锁。 2.1.2 机械传动系统设计时应注意的事项1.在满足传动要求的情况下，应尽量使机构的数目减少，使传动链短，这样可以提高机械效率，减低生产成本。2.当机械传动系统的总传动比较大而采用多级传动时，应合理分配各传动机构的传动比。传动比的分配原则时使总的体积小和发挥各类传动机构本身的优势。3.合理安排传动机构的次序。4.在满足传递要求的前提下，应尽量采用平面传动机构，使制造，组装，维修更加方便。5.在对传动系统的尺寸的要求较小时，可采用行星轮系机构。2.2 传动方案的拟订根据设计要求，带卷的最大重量是1900kg,辊道的线速度是0.2m/s,传动要求是集中控制综合考虑以上传动类型的特点和翻卷机的具体设计要求，现可以设计拟定以下几种传动方案：（1）方案一： 图2.1 传动方式一1. 联轴器、2.圆锥齿3.传动轴、4.齿轮、5.辊子、6.滚动轴承以上方案的具体传动是：由电动机带动由联轴器相连的减速机，然后作用于传动轴，因为传动轴上装着带有配合的一对对圆锥齿轮可以使辊子的转动方向一致，所以可以带动辊子向一个方向转动，进而带着带卷运输。（2）方案二： 图2.2 传动方式二上述的方案的具体传动是：由电动机带动由联轴器相连的减速机，然后作用于齿轮分配箱，由于齿轮分配箱的特殊设计，两个转动齿轮之间有一个小舵轮，可以使两个齿轮轴的转动方向一致，所以可以带动辊子向一个方向转动，进而带着带卷运输。综述以上两种传动方案，加以比较和考虑到日后的维修，可以确定第二种方案有结构紧凑简单、工作可靠寿命长、传动比稳定、加工要求底、维修方便的优点。所以本设计选择第二种传动方案作为优先选用的传动方案。第三章 电动机的选择计算3.1 概述 电动机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。3.1.1 常用电动机的分类1按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括抛光、切割、钻孔、扩孔、开槽等工具）用电动机；家电（包括电风扇、电冰箱、录音机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。3.1.2 电动机选择时的注意事项1.如果电动机功率选的过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧坏。2.如果电动机功率选的过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。3.2 电动机的选择计算3.2.1 选择电动机的类型和机构型式在交流电动机中，三相异步电动机在工业中广泛应用。常用的Y系列三相异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单，工作可靠，启动性能好，价格低廉，维护方便，适用于非易燃易爆，无腐蚀性和无特殊要求的机械上，也适用于某些对启动转矩有较高要求的机械，如压缩机等。经常启动，制动和反转的机械设备要求电动机具有较小的转动惯量和较大的过载能力，应选用起重的冶金用的三相异步电动机电动机，常用YX型（笼型）和YZR型(绕线型)。由于辊道做平稳的转动运动，需要平稳运转和反转的电动机，故选用YZR型电动机。3.2.2 选择电动机为了计算驱动辊道所需的电动机功率，必须先求出辊道的驱动力矩。在【炼钢机】械教材中得知：由于电动机运转方式和辊道工作条件的不同，计算驱动力矩方法有所不同。常根据辊道电动机的运转方式可以分为长期工作制和启动工作制两种。考虑本设计的要求和生产效率计算长期工作制辊道的驱动力矩。辊道稳定运转时，带卷做等速运动。转动辊道所需的静力矩是根据辊子轴承中的摩擦损耗，以及带卷在辊道上移动所产生的摩擦损耗来计算的。但是考虑到特殊情况，如当在辊道上移动的带卷遇到阻物而突然停止时，此时驱动辊道的静力矩达到最大值。所以为了防止辊子与带卷之间产生打滑现象，所以用最大驱动力矩来设计。即：辊道的最大驱动力矩：+ （3-1） 式中 辊道运转时的最大驱动力矩，； 在该组辊道上作用的带卷的重量，； 由一台电动机所驱动的辊子的数目； 辊子轴承中的摩擦系数，对于辊子轴承，0.005； 辊子轴颈的直径，m; 辊子的直径，m； 辊子在带卷打滑是的摩擦系数，对于热轧件为0.3，冷轧件为0.150.18； =5.53+837.9 =843.43 辊子的转速： （3-2）所以辊子的功率： Kw （3-3）则电机的功率： （3-4）式中-总效率；=； （3-5）式中为传动系统中每一个传动副，轴承，联轴器等的效率。查表知： （开式齿轮传动（脂润滑）=0.99； （一对滚子轴承）=0.98； （二级圆柱齿轮减速器）=0.950.98； （齿式联轴器）=0.97； 则 =0.58；代入公式（3-4）得：=1.94Kw 选择电动机容量时，应保证电动机的额定功率等于或大于工作机所需的电动机功率，故取=7.5。3.2.3 确定电动机转速容量相同的电动机，有几种不同的转速可供设计者选择。电动机的同步转速越高，磁极对数越少，其重量越轻。但是电动机转速与工作机转速相差过大势必使总传动比加大，致使传动装置的外廓尺寸与重量增加，价格提高。因此在确定电动机转速时应进行分析比较，选择最优方案。3.2.4 选定电动机的型号和参数综上，查表选择YZR160L-8型冶金用电动机，额定功率=7.5，转速，持续率JC%=40%。第四章 减速器的选择4.1 减速器概述减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的需要。在原动机和工作机之间用来提高转速的独立的闭式传动装置成为增速器。4.1.1 减速器的作用 减速器的作用主要为：1.降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。2.降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。4.1.2 减速器的分类减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器，蜗杆减速器和行星减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照传动的布置形式又可以分为展开式，分流式和同轴式减速器，常用减速器主要有；1.齿轮减速器主要有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，和圆锥-圆柱齿轮减速器。齿轮减速器特点:1).齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达HRC58-62，齿轮均采用数控磨齿工艺，精度高，接触性好。2).传动率高：单级大于96.5%，双级大于93%，三级大于90%。3).运转平稳，噪音低。4).体积小，重量轻，使用寿命长，承载能力高。5).易于拆检，易于安装。2.蜗杆减速器主要有圆柱蜗杆减速器，环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器。蜗杆减速器的特点是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。其中应用最广的是单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器则应用较少。蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。3.蜗杆齿轮减速器及涡轮-蜗杆减速器4.行星齿轮减速器行星齿轮减速器由于减速比大，体积小，重量轻，效率高等优点，在许多情况下可代替二级，三级的普通齿轮减速器和蜗杆减速器。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。5.摆线针轮减速器6.谐波齿轮减速器其中圆柱齿轮减速器的特点是效率高及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用范围很广。上述6种减速器已有标准系列产品，使用时只需要结合所需传动功率，转速，传动比，工作条件和机器的总体布置等具体要求。4.2 减速器的选用根据已知的设计要求，即减速器计算传动比r/min；由此查表选择行星齿轮减速器型号为。第五章 齿轮分配箱的设计及计算5.1 齿轮传动的特点与形式齿轮传动的特点：齿轮传动瞬时传动比不变，且效率高，体积小，是在传动中使用最多的一种传动件。直齿圆柱齿轮的设计加工容易，但速度高时有噪音，故多用于减速器低速级中，亦可用于高速级但噪音大。斜齿圆柱齿轮传递运动平稳，噪音小，承载能力高，故多用在减速器中高速级上，低速级上也可以使用。人字齿轮基本上与斜齿轮相同，它对轴承不产生轴向力，多用于大型减速器。锥齿轮将较困难，特别是模数，直径大时受到机床的限制，故一般在改变轴的方向等情况下才使用，使用时应尽量使模数直径小些，以利于加工。锥齿轮常用于高速级上，如用弧齿锥齿轮时噪音小，工作平稳，故速度可高些。开式齿轮较闭式齿轮磨损大，多用于低速级。齿轮分配箱是用来将电动机的扭矩传递分配给辊道。但是由于运输辊道的辊距的限制，并且得保证运输辊道转动的方向要一致，所以必须确保两个齿轮之间的中心距为380mm，这是本设计的重点之处。 通过大量的实践表明，大型齿轮座和减速机的破坏形式主要是由早期点蚀、齿面剥落或塑性变形等因素引起的，很少是弯曲折段。所以，在保证弯曲强度的条件下，齿的模数不宜选的过大，过大的模数不利于提高齿的接触强度。 下面是齿轮分配箱的剖面图： 图5.1 齿轮分配箱的剖面图5.2 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 齿轮精度的确定。由于齿轮座用于运输钢卷的辊道，而且转速也不高，所用8级精度即可（GB 1009588）。2） 材料选择 综合考虑齿轮的工作条件（载荷大小，有无冲击）、加工工艺、经济性以及材料来源等，查【机械设计】教材表101可选得齿轮材料为45（调质），硬度为262HBS。3） 为使轮齿免于根切，应取z>17,选取齿轮（1）齿数=20。假定齿数比为3.5，则对应啮合齿轮（2）齿数为4） 选取螺旋角。初选螺旋角=20º。3按齿面接触强度设计 由【机械设计】教材上设计计算公式（109）进行试算，即 (51)（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数=1.6。2）由【机械设计】教材表107选取齿宽系数=1。3）计算齿轮传递的转矩。 (52)4）同理由机械设计教材表106查得材料弹性影响系数5）由【机械设计】教材图1021d按齿面强度查得齿轮的接触疲劳强度极限6）由【机械设计】教材图1019取接触疲劳寿命系数7）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1 (53)8）许用接触应力 (54)9）由【机械设计】教材图1030选取区域系数。10）由【机械设计】教材图1026查得。 则 (55)4 设计计算1）试计算齿轮（1）分度圆直径，由计算公式得 (56)2)计算圆周速度 (57)3）计算齿宽b及模数m及宽与齿高之比