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出钢机的设计

进行了研究，并根据现场的环境设计了料杆式出钢机。首先本文讨论了出钢机的发展及主要形式，并阐述了料杆式出钢机的工作原理及工作过程。在设计过程中，对主要的部件做了合理的选用，例如传动系统设计中电动机及减速器的计算和选用联轴器的选择出料杆升降机构和移送机构的方案进行的论证等等，以便达到最佳的经济效益和工作效率。然后根据原始数据中的出料杆前进和后退的速度，计算传动轴的转速和电动机至出料杆的总的机械传动效率等结果，并依据这些结果初选电动机，并对所选电动机做过载校核，若满足要求则选用，否则重新选用再校核。再选择联轴器设计减速器并选用。最后对主要零件进行强度校核，包括出料杆压辊和传动轴进行强度校核，联轴器的强度校核，减速器中齿轮轴和轴承的强度校核，传动轴上键的强度校核。关键词出料杆，移送机构，压目录概述.设计的目的意义及相关设备的发展情况毕业设计的目的和意义国内外相关设备发展情况.设计方案的评述出钢机的形式出钢机的结构及工作原理出钢机主要装置形式的选择及原因传动系统的设计计算.主传动装置设计方案的确定.电动机的选择出钢机主动电机的功率及转速计算确定电动机的型号电机过载能力的验算.减速器的计算确定传动装置的总传动比和分配传动比确定第级传动的中心距确定第二级传动的中心距减速器的润滑及密封.联轴器的选择联接电机与减速器的联轴器选择联接减速器与传感器的联轴器选择联接减速器与主令控制器的联轴器选择主要零件强度计算.减速器中齿轮强度计算齿根弯曲疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算.减速器低速轴的设计计算.滚动轴承的选择和寿命验算.键联接强度计算.联轴器的强度计算联接电机与减速器的联轴器强度计算联接减速器与传感器的联轴器强度计算联接减速器与主令控制器的联轴器强度计算.齿轮齿条强度校核计算按接触疲劳强度计算按弯曲疲劳强度计算.传动轴的键联接强度计算.出料杆的强度校核结语致谢参考文献概述.设计的目的意义及相关设备的发展情况毕业设计的目的和意义毕业设计是个综合的专业教学环节，其目的是通过定工程实践工作，将前面所学的理论知识与工程实践相结合，培养学生综合应用能力独立思考能力和解决工程问题能力。在毕业设计中，通过查阅资料方案设计参数确定理论分析设计计算，从而提高分析及解决问题的能力，达到高级工程技术人员的基本要求。国内外相关设备发展情况世界上主要工业国家的钢产量中，有四分之三要经过轧制，其中板带钢产量占钢材总产量的半以上。加热是轧制作业线的初始工序，钢料轧制前的加热广泛应用各种不同炉型结构的连续加热炉。出钢机是加热炉区重要的机械设备之，它的运转直接影响整套轧机的生产率。在以前广泛的应用有种简单的出钢方式，它的工作原理是，加热炉端出料时，推钢机将钢料推到出料端的斜坡上，靠钢料的自重滑出炉外。这种方式不需出料机械，结构简单，但缺点是尺寸较大重量较重的板坯对出料辊道的冲击力很大有时板坯偏斜后又滑不到辊道上板坯表面还容易划伤，产生翘皮结疤等现象。加之板坯在下滑过程中对辊道的撞击，影响了辊道的使用寿命。所以为了适应大坯料生产的要求,加快了生产的节奏,保证了高附加值钢板的轧制，目前广泛应用的出钢机有两种，分别是侧出料出钢机和料杆式出钢机。这两种出钢机都有生产效率高的特点，所以大量的应用在连接加热炉区和连轧作业区之间，具有提高钢板表面质量和经济效益重要意义。.设计方案的评述出钢机的形式侧出料出钢机推钢机将加热好的钢料推到出料位置后，炉头侧面的出钢机推杆伸入炉内，将钢料推到炉外辊道或料台上。为了使机构简单并能保证机械安全运转，般出钢机推杆采用图.工艺流程摩擦辊传动的方式。推力较大时上下摩擦辊同时传动，推力小时只用下辊传动。有的小型钢坯加热炉，钢坯轧制周期短，为了配合推钢机满足轧制周期的要求，将出钢机整个放在个小车上，并能在轨道上移动。当推钢机将批钢坯例如根推到出钢位置后，靠整个出钢机移动，可依次将钢坯逐根推出炉外。也有的使出钢机支座绕尾部回转轴转动个很小的角度而能同样起到上述作用。如图.推杆夹持辊机架轨道小车图.小车结构料杆式出钢机料杆式出钢机出料是靠出料杆伸入炉内后升起，将加热好的板坯托起移出炉外，然后出料杆下降，将板坯放在送料辊道上，它的优点是机械传动效率高出钢速度比较快工作可靠。因此目前大型板坯的出炉，般都采用料杆式出钢机出料。为了适应大坯料生产的要求，提高连轧作业区的生产效率，所以，选用料杆式出钢机。出钢机的结构及工作原理出钢机的结构出钢机设备由两大部分组成，是传动装置，二是升降移送机构。主要包括主电机减速器出料杆活动架升降机构压辊装置支承装置液压缸横移传动装置等机构组成。出钢机的工作原理出钢机的初始位置和状态是，升降机构处于下位，移送机构处于后位即炉后辊道的轧制中心线上。出钢工艺过程是周期性的，出钢机由初始位置向加热炉方向正向运行取钢时升降机构处于下位。此时移送机构以高速运行，接近炉门时减至中速，接近板坯时减至低速。当出钢机出料杆端头插入到板坯下底面宽度的深度时停车，以确保板坯重心落在出料杆内，同时又不误碰相邻的板坯。出钢时，首先升降机构升起到上位，出料杆托起板坯，使板坯底面高于炉内滑轨面和炉后辊道面。然后移送机构反向运行，从炉出口侧向炉后辊道轧制中心线移送。因为带有负载，不用高速级，先低速运行。当板坯露出炉门时升至中速，到达轧制中心线时停车。然后升降机构降至下位，使板坯落在炉后辊道面上，由后者运输，经高压水除鳞后送往主轧机或粗轧机轧制。出钢机主要装置形式的选择及原因出钢机头重脚轻，出料杆滚轮始终处于受压状态，出钢时，如果滚轮上承受了远大于设计极限的正压力，造成滚轮轴承损坏严重。此外,如果采用链传动，滚轮与传动链轮之间有受力臂，又长时间承受较大的正压力，造成出钢机受力臂后部产生塑性变形，最终导致链条打滑。所以，针对出钢机链条打滑现象，采用了齿轮齿条式结构，保证了传动精度的可靠。出料杆通过行走轮压在工作台上，出料杆重心偏高,承受负荷时，出料杆与所托重物为体，则重心继续上移，造成出料杆行走过程中失稳，严重影响定位精度。针对出料杆变形失稳的情况，将出料杆设计为整体铸钢结构。出料杆头部为焊接式箱型结构，在使用中出料杆与钢坯直接接触，在高温作用下，箱型出料杆焊缝受热产生应力，最终导致焊缝开裂而引发出料杆变形，严重时造成出料杆托钢位置不正，出现钢坯掉道现象。所以，为了保证齿轮齿条的充分啮合，将出料杆头部滚轮置于齿轮上方，同时，将滚轮位置确定在出料杆自由状态时的中部，有效地减小了滚轮使用过程中承受的正压力，同时改善了出料杆的局部受力情况。出料杆在承受负荷时，产生较大的弹性变形，出料杆弹性变形为“⌒”形，进而引起机体晃动，不能完成出钢动作。出料杆升降装置采用偏心轮装置，当出料杆升起时,偏心轮的锁定完全依靠电机的抱闸,而抱闸的抱紧力矩随着出料杆的负载变化而变化,升降可靠性较低。针对出钢机升降机构可靠性低的情况，采用四连杆曲柄摆杆机构，由液压缸带动曲柄四连杆装置，再由连杆带动摆杆托轮，托轮直接支承在出料杆下部，从而增加了出料杆受力时的稳定性。同时，将托轮设计为滚动轴承形式，以减少出料杆行走时的摩擦阻力。此升降机构可以通过摆杆角度的变化得到不同的起升速度。同时,适当地增加摆杆的回转半径，可以减小对电机启动力矩的要求。此机构依靠四连杆本身的自锁性，加上电机抱闸的抱紧力矩，有效地提高了升降的可靠性。出料杆的行程出钢机的出钢节奏要满足轧制节奏，出钢机的出料杆行程主要取决于被加热的钢坯长度和炉子宽度，由这些因素来确定两种坯料的前进后退最大行程前进后退最大行程传动系统的设计计算原始数据最大负荷.前进后退最大行程前进后退最大行程，前进速度后退速度上升速度下降速度出料杆前进上升量出料杆前进下降量出料杆后退上升量出料杆后退下降量液压缸直径液压缸行程液压缸最大工作压齿条出料杆个齿条出料杆间距齿条出料杆宽度.主传动装置设计方案的确定由于现场的环境要求出料杆快速和平稳的工作，所以选用二级圆柱斜齿轮减速器。这种减速器的特点是承载能力和速度范围大传动比恒定外廓尺寸小工作可靠效率高寿命长。工作过程是电机通过减速器使出钢机工作。如图电动机的选择出钢机主动电机的功率及转速计算由文献中公式得出钢机电动机的功率计算.电动机联轴器主令控制器光电转速传感器图.主传动设计方案式中最大载荷，出钢速度，由电动机至出料杆的总的机械传动效率。影响值的因素很多，在般情况下，齿条式出钢机由原始数据知前进速度为，后退速度为,二级圆柱斜齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为.确定电动机的型号根据以上的参数由文献选出电机，其型号为。此电机的主要性能如表型号额定功率满载时转速电流效率功率因数电机过载能力的验算根据电动机转矩过载系数，则电动机最大转矩式中电动机额定转矩电动机转矩过载系数则，故所选电动机过载能力足够。.减速器的计算确定传动装置的总传动比和分配传动比出料杆后退速度，齿轮齿条传动中齿轮轴直径.传动装置总传动比式中电动机满载转速工作机主动轴转速分配减速器的各级传动比按展开式布置，考虑润滑条件，为使两极大齿轮直径相近，可由图展开式曲线查得，则各轴的运动和动力参数各轴转速电动机满载转速各轴输入功率各连接的效率各轴输入转矩由公式.得确定第级传动的中心距由接触疲劳强度公式计算得到的斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮分度圆直径为，所以取初定选定模数，齿数和螺旋角.般，初选，则，取，代入公式.得由标准取，则根据公式.得取取，则，根据公式.得计算齿轮分度圆直径小齿轮大齿轮齿轮宽度按强度计算要求，由文献表取齿宽系数为，则齿轮工作宽度.圆整为大齿轮宽度，取小齿轮宽度确定第二级传动的中心距由接触疲劳强度公式计算得到的斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮分度圆直径，所以取初定选定模数，齿数和螺旋角，由公式.得般，初选，则，取，代入公式.得由标准取，则由公式.得取取，则，由公式.得计算齿轮小齿轮分度圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径大齿轮分度圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径齿轮宽度按强度计算要求，由文献表取齿宽系数为，由公式.得，则齿轮工作宽度圆整为大齿轮宽度，取小齿轮宽度减速器的润滑及密封齿轮在工作时,齿面产生摩擦和磨损，造成动力损耗。因此润滑式齿轮传动设计是制造中的个重要方面。润滑的功用是，减磨提高传动效率，减缓和防止齿面失效以及散热和防锈等。其润滑方式可采用两种方案，喷油润滑和浸油润滑。对于浸油润滑方式，在速度低时为了减少功率损耗，浸油深度为齿顶圆半径。本次设计大小齿轮的润滑方式为浸油润滑，要求在冬季，夏季。对于小齿轮轴上的对滚动轴承