二輥棒材矯直機(jī)的設(shè)計含5張CAD圖

二輥棒材矯直機(jī)的設(shè)計含5張CAD圖,二輥棒材,矯直機(jī),設(shè)計,CAD 設(shè)計（XX）開題報告 1．研究意義 重工業(yè)是一個國家的支柱性產(chǎn)業(yè)，具有頂梁柱的作用，隨著社會發(fā)展的速度之快，以及市場競爭的加劇，農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、工商業(yè)無不與金屬材料掛鉤，其中棒材產(chǎn)品不論是國內(nèi)還是國外都處于非常重要的地位。社會對于棒材類的需求日益增加，對于質(zhì)量的要求同樣更嚴(yán)苛，Ф20—Ф90mm的棒材分布于汽車工業(yè)、石油裝備、建筑工程等各個行業(yè)中，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著十分重要的作用。 棒材在加工過程、軋制過程和運(yùn)輸過程中，由于各種因素的影響，通常會導(dǎo)致棒材出現(xiàn)彎曲變形，彎曲變形的棒材在使用過程中會產(chǎn)生安全性問題，所以矯直必是一道不可避免的工序。二輥矯直是一個全圓周、多方位的彈塑性變形過程，但國內(nèi)生產(chǎn)的二輥矯直機(jī)品種單調(diào)，規(guī)格種類不全，自動化程度也相對較低，特別是針對變化范圍大的棒材的高精度二輥矯直設(shè)備還十分缺乏。二輥矯直機(jī)在節(jié)約資源方面有很大的優(yōu)勢，發(fā)展?jié)摿薮?，對其進(jìn)行深入的理論研究也顯得尤為必要。 2．基本內(nèi)容 本文綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，利用二維軟件和三維軟件建模分析，利用有限元分析軟件進(jìn)行校核，具體內(nèi)容如下： 1） 了解矯直技術(shù)，對國內(nèi)外矯直技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，研究存在價值和意義； 2） 分析二輥矯直機(jī)的組成裝置，根據(jù)題目所給的數(shù)據(jù)，設(shè)計零部件； 3）通過對比分析，擬定二輥棒材矯直機(jī)裝置的傳動系統(tǒng)設(shè)計方案； 4）確定經(jīng)濟(jì)合理的傳動系統(tǒng)并且進(jìn)行設(shè)計與計算、對關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度與剛度 校核； 3．重點和難點及解決方法 研究的重點：關(guān)于棒材矯直機(jī)矯直過程中工具的應(yīng)力應(yīng)變問題，平直度驗證 研究的難點：對變形過程中的應(yīng)力應(yīng)變作有限元分析，平直度有限元驗證 解決辦法：學(xué)習(xí)ANSYS有限元分析軟件，學(xué)習(xí)如何分析工件的應(yīng)力云圖宇平直度分析曲線 4．提綱 第1章 緒論 1.1課題研究意義 1.2國內(nèi)外對矯直技術(shù)的研究 1.3國內(nèi)外二輥矯直機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.4本節(jié)小結(jié) 第2章 二輥矯直機(jī)機(jī)構(gòu)組成和原理 2.1二輥矯直機(jī)的機(jī)構(gòu)組成 2.2二輥矯直機(jī)的矯直原理 2.3矯直過程中的理論基礎(chǔ) 2.4本節(jié)小結(jié) 第3章 二輥矯直應(yīng)力應(yīng)變分析和曲率變化 3.1應(yīng)力應(yīng)變分析 3.2曲率變化 3.3本節(jié)小結(jié) 第4章 模型建立和有限元分析 4.1三維模型建立 4.2影響因素有限元模擬分析 4.2.1應(yīng)力分析 4.2.2應(yīng)變分析 4.2.3平直度分析 4.3本節(jié)小結(jié) 第5章 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致 謝 5.指導(dǎo)教師意見： （對本課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 系審查意見： 系負(fù)責(zé)人： （簽名） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 二輥棒材矯直機(jī)的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 1、原始數(shù)據(jù) 矯直棒材規(guī)格：Ф20—Ф90； 矯直棒材材料：合結(jié)鋼、不銹鋼（бs1200N/mm2）；. 棒材原始曲率：≦0.4%（mm/m）； 矯直后直度：0.05%（mm/m）； 棒材原始表面：Ra3.2； 棒材矯直后表面：Ra0.8； 最大矯直速度：3~30m/min； 最大矯直力：300KN； （1）任務(wù)要求 全面了解設(shè)計任務(wù)書，掌握設(shè)計意圖，明確設(shè)計任務(wù)，根據(jù)原始數(shù)據(jù)，分析二輥棒材矯直機(jī)裝置的組成結(jié)構(gòu)。擬定二輥棒材矯直機(jī)裝置的傳動系統(tǒng)設(shè)計方案，通過比較分析，確定經(jīng)濟(jì)合理的傳動系統(tǒng)并且進(jìn)行設(shè)計與計算、對關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度與剛度校核，繪制裝配圖、部件圖和部分零件圖。同時完成相應(yīng)的計算說明過程。主要任務(wù)如下： ①畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告； ②文獻(xiàn)綜述&外文翻譯； ③設(shè)計、計算、繪制相應(yīng)設(shè)計內(nèi)容的技術(shù)圖紙； ④畢業(yè)設(shè)計說明書。 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 1、設(shè)計圖樣要求 圖紙（裝配圖、零、部件圖）表達(dá)清晰、正確，標(biāo)注、繪制采用國家最新標(biāo)準(zhǔn)； 圖紙的布置要合理。 2、畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計依據(jù)可靠，參數(shù)選用合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度及剛度校核、計算準(zhǔn)確，內(nèi)容完整，中英文摘要與科技論文必須做到準(zhǔn)確無誤。對主要傳動方案進(jìn)行比較和選擇、并可行性論證。對主要的零部件進(jìn)行動力的計算，強(qiáng)度、剛度的校核。 畢業(yè)設(shè)計說明書參考文獻(xiàn)20篇以上，其中外文文獻(xiàn)不少于1篇。原則上所涉及的參考文獻(xiàn)論文資料為近5年出版發(fā)表。 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）： 設(shè)計成果要求：提交紙質(zhì)資料（打印和部分手工繪制圖紙）和電子文檔資料。圖紙使用AutoCAD軟件繪制，文件為*.dwg格式。設(shè)計說明書資料為*.doc格式。 1、開題報告。 2、文獻(xiàn)綜述&外文翻譯：按《山西能源學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。 (1) 文獻(xiàn)綜述：字?jǐn)?shù)不少于3000字； (2) 外文翻譯：外文翻譯必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)，字符不少于5000字符，并標(biāo)明文章出處。 3、畢業(yè)設(shè)計說明書1份，字符數(shù)2萬字以上。按《山西能源學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。 ４、圖紙： 圖紙折合量不小于2張A0。包括裝配圖、關(guān)鍵部件圖、關(guān)鍵零件圖。 主要參考文獻(xiàn)（資料）： 工具書 [1]《機(jī)械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編.機(jī)械設(shè)計手冊.中冊.[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版 [2]《機(jī)械制造技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社，主編：吉衛(wèi)喜，2001.5 [3]《機(jī)械制造裝備設(shè)計》機(jī)械工業(yè)出版社，主編：關(guān)慧貞 [4]《軋鋼機(jī)械》（第三版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，鄒家祥主編， 200 參考資料 [1] 崔甫.矯直原理與矯直機(jī)械[M]北京：冶金工業(yè)出版社，2002 [2] 劉志亮.輥式板材矯直機(jī)力能參數(shù)實驗分析[J]鞍鋼技術(shù)，1993.4 [3] 周開勤.等1機(jī)械設(shè)計師實用手冊[M]天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [4] 李茂基.軋鋼機(jī)械[M]北京：冶金工業(yè)出版社，1998 [5] 濮良貴．機(jī)械設(shè)計：高等教育出版社，2001.6（第七版） [6] 劉鴻文．材料力學(xué) ： 高等教育出版社，2004.1（第四版） [7] 劉建臣． AutoCAD2004中文版 ：國防工業(yè)出版社，2004.1 [8] 鄒家祥．軋鋼機(jī)械：冶金工業(yè)出版社，2000.2（第三版） [9] 王章忠．機(jī)械工程材料：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1（第一版） [10] 李坤．機(jī)械維護(hù)與安裝：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.2 [11] 劉延?。簤号c氣壓傳動 ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2（第二版） [12] 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本文將從矯直機(jī)的工作原理以及工藝技術(shù)兩個方面入手進(jìn)行分析，對目前的工藝與原理進(jìn)行梳理，同時對斜輥矯直機(jī)進(jìn)行有關(guān)分析，從多個方面如工作原理，機(jī)器的結(jié)構(gòu)和特點進(jìn)行多角度分析，另外，對兩輥矯直機(jī)的有關(guān)的計算方法進(jìn)行功率的分析計算，并因此提出對于二輥棒材矯直機(jī)的基本設(shè)計路徑，對于附屬的結(jié)構(gòu)諸如機(jī)架、機(jī)座、以及傳動結(jié)構(gòu)本文沒有進(jìn)行詳細(xì)分析，只是進(jìn)行簡單的介紹分析，由于時限問題，對于設(shè)備中的液壓結(jié)構(gòu)以及整體設(shè)備的相關(guān)作業(yè)要求并未進(jìn)行詳細(xì)說明。限于本人的水平，文中有誤漏之出，還請批評指正。 關(guān)鍵詞：棒材；矯直工藝；二輥棒材矯直機(jī)；矯直力能參數(shù) ABSTRACT Since modern times, the society has been developing, technological progress by leaps and bounds, for the continuous improvement of rod output and quality requirements, put forward for the product accuracy of rod higher requirements. In the past, the relevant manufacturers usually used parallel roller straightening machines for the straightening of the pipe, and for the cross - section treatment of the rods. In the processing process, rotation is easy to produce, and only by bending the circular material straightened to the longitudinal part of the roller shaft. According to this condition, the emergence of inclined two - roll straighter machine improves the traditional straightening rod and pipe problems because of the design of a two - roll rod straighting machine. This paper will analyze the working principle of straightening machine and process technology, Combing the current processes and principles, On the inclined roller straightening machine, From multiple aspects such as the working principles, The structure and characteristics of the machine are analyzed from multiple angles, Also, Power calculation of two - roll straightener, Therefore, the basic design path for the two - roller rod straightening machine is proposed, For accessory structures such as racks, seats, and drive structures, Just a simple introduction analysis, Due to the time limits of issues, The hydraulic structure in the equipment and the operation requirements of the equipment and the overall equipment are not detailed. Limited to my level, the article is error and leakage, please also criticize and correct. Keywords：bars；Straightening process；the two roll bar straightening machine；straightening of the power parameters 目 錄 1 緒 論 1 1.1 設(shè)計課題背景 1 1.2 設(shè)計依據(jù) 1 1.3 矯直設(shè)備的發(fā)展概況 1 1.4 分類及工作原理 3 1.4.1 壓力矯直機(jī) 3 1.4.2 輥式矯直機(jī) 4 1.4.3 斜輥式矯直機(jī) 4 1.4.4 拉伸矯直機(jī) 4 1.4.5 拉伸彎曲矯直機(jī) 4 2 矯直理論 5 2.1 “ 矯直”的定義 5 2.2 反彎矯直的基本原理 5 2.3 二輥棒材矯直機(jī)的工作原理 6 2.4 設(shè)計參數(shù) 9 2.5 國內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家 12 3二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)計算 13 3.1矯直力的計算 13 3.1.1求導(dǎo)程t 13 3.1.2求彈性極限彎矩Mmax 14 3.1.3求傾角： 14 3.1.4軸承承受力的總和 15 3.2 二輥棒材矯直機(jī)功率計算 16 3.2.1軸承的消耗功率 16 3.2.2滑動摩擦的消耗功率 16 3.2.3滾動摩擦的消耗功率 16 3.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 16 3.2.5消耗總功率 17 3.3矯直機(jī)驅(qū)動功率 17 3.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計 18 4二輥棒材矯直機(jī)輥系設(shè)計 20 4.1矯直輥的組成 20 4.2.矯直輥材料 20 4.3矯直輥尺寸計算 21 4.4矯直速度計算 23 4.5矯直輥強(qiáng)度計算 24 4.6軸承的壽命校核 27 5二輥棒材矯直機(jī)傳動裝置的選擇及液壓過載保護(hù) 30 5.1二輥棒材矯直機(jī)傳動裝置的選擇 30 5.1.1矯直機(jī)主傳動裝置的組成 30 5.1.2矯直機(jī)主傳動裝置類型 30 5.1.3萬向連接軸 31 5.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 31 5.1.5主減速機(jī) 32 5.2二輥棒材矯直機(jī)的液壓過載保護(hù)裝置 33 6二輥棒材矯直機(jī)的安裝與維護(hù) 36 6.1二輥棒材矯直機(jī)的安裝 36 6.1.1基礎(chǔ) 36 6.1.2設(shè)置安裝基準(zhǔn) 36 6.1.3設(shè)置墊板 36 6.1.4矯直機(jī)的吊裝、找正、找平、找標(biāo)高 37 6.1.5二次灌漿 37 6.1.6試運(yùn)轉(zhuǎn) 37 表6-1 運(yùn)轉(zhuǎn)步驟 37 6.2二輥棒材矯直機(jī)的維護(hù) 38 6.2.1二輥棒材矯直機(jī)的維護(hù)和修理制度 38 6.2.2二輥棒材矯直機(jī)的潤滑 39 7 結(jié)論 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 44 IV 1 緒 論 1.1 設(shè)計課題背景 由于實際生產(chǎn)過程中由于人工長時間地手動檢測矯直機(jī)的翹曲，因此手動設(shè)置矯直機(jī)的翹曲量不夠精確。整個工作過程都是手工操作，效率低下，并且校準(zhǔn)精度取決于操作人員的經(jīng)驗。由于矯直機(jī)通常用作輔助矯直設(shè)備，因此校準(zhǔn)必須檢測工件的原始彎曲度，測量彎曲度，確定最佳矯正點并設(shè)置彎曲度[1]。由于缺乏可靠的檢測方法以及對某些人為因素的理解，這些操作只能在過去手動完成。因此，過去所使用的方案存在以下缺點：手動彎曲檢測和彎曲量手動設(shè)置不夠精確，效率低，并且校準(zhǔn)精度取決于操作人員的經(jīng)驗，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。如今，人們對條的需求在增加，對精度的要求也在增加。在這種情況下，斜二輥矯直機(jī)從根本上改善了傳統(tǒng)平行輥矯直機(jī)無法解決的問題[2]，例如棒材和管材的校準(zhǔn)精準(zhǔn)度。因此，我們設(shè)計了二輥棒材矯直機(jī)。 1.2 設(shè)計依據(jù) 根據(jù)目前的行業(yè)對于矯直機(jī)的相關(guān)材料對于目前的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行如下設(shè)計： 表1-1設(shè)計參數(shù)表 矯直棒材規(guī)格 矯直棒材材料 合金鋼、不銹鋼（2） 棒材原始曲率 矯直后直度 棒材原始表面 棒材矯直后表面 最大矯直速度 最大矯直力 采用液壓過載保護(hù)；采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻；自動上下料。 1.3 矯直設(shè)備的發(fā)展概況 尚未在準(zhǔn)確的書面記錄中找到矯直技術(shù)的確切時間。然而，在挖掘的文物中我們發(fā)現(xiàn)，在春秋戰(zhàn)國時期劍的筆直度使人們可以想象到手動校直和拉平的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。在技術(shù)進(jìn)步的過程中，人類的工具加工一直使用矯直技術(shù)進(jìn)行從小器件的針狀物體以及大型圓棒的加工制作。而手工加工的過程相對簡陋，缺少精細(xì)化的控制，另外大型的部件通常使用高溫加熱進(jìn)行產(chǎn)品的加工制作。 基于社會的特性，我國的長期受限于受限于手工技術(shù)的發(fā)展。在十八世紀(jì)末到十九世紀(jì)初這段時間，通過工業(yè)革命，在西方國家進(jìn)行了第一次工業(yè)革命，人類社會經(jīng)歷了動力系統(tǒng)的重大變革，完成了人力的替代，人類邁入了蒸汽時代。從此大型機(jī)械化生產(chǎn)替代手工制作生產(chǎn)。通過冶煉技術(shù)的進(jìn)步，英國在鋼鐵產(chǎn)量上有了質(zhì)的飛躍，整體產(chǎn)量提升接近三倍，在十九世紀(jì)中期，產(chǎn)量得到了進(jìn)一步的爆炸式增加，直至十九世紀(jì)末期，產(chǎn)量已經(jīng)增加到了初期的五十倍左右。其中二次加工的鋼材的比重也在逐年增加。在這個時期，隨著工業(yè)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，鍛造機(jī)、軋鋼機(jī)以及矯直機(jī)先后出現(xiàn)，并在生產(chǎn)過程中發(fā)揮了越來越大的作用。 在二十世紀(jì)時期，蒸汽動力被電力驅(qū)動所取代，從而加速了整個機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步。 一九零五年在英國發(fā)明的輥式矯直機(jī)，我國引進(jìn)為歷史上第一臺此類機(jī)器。 在二十世紀(jì)初，已經(jīng)有兩臺用于矯正圓截面的輥矯直機(jī)。 在二十世紀(jì)六十年代，美國薩頓公司發(fā)明了KTC矯直機(jī)[3]，可以改善大直徑管道矯直的缺陷。在上個世紀(jì)三四十年代，國外相關(guān)先進(jìn)設(shè)備被引進(jìn)國內(nèi)的鋼鐵工業(yè)，對于國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展有了進(jìn)一步的推動。 新中國成立后，中國的老重工業(yè)城市就已經(jīng)從歐美工業(yè)強(qiáng)國那里獲得了更高的技術(shù)支持，通過引進(jìn)、吸收、轉(zhuǎn)化對國內(nèi)的矯直機(jī)技術(shù)有了極大的推進(jìn)。另外一方面，隨著拉伸矯直機(jī)的引進(jìn)，以及蘇聯(lián)對于我國的工業(yè)援助，在相關(guān)設(shè)備上的，伴隨著第三次工業(yè)革命催生出來的信息化技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于工業(yè)化發(fā)展有著大力的推動作用，在這一方面對于設(shè)備的進(jìn)步發(fā)展是全方位的催生作用，拓寬了品類范圍，在產(chǎn)品規(guī)格、結(jié)構(gòu)上也有著大力推動發(fā)展。 改革開放給我國的工業(yè)發(fā)展帶來了新的發(fā)展活力，通過大量吸收的國外的先進(jìn)技術(shù)與最新的研究成果。在范圍1.6mm-600mm的直徑內(nèi)，均可以通過管式矯直機(jī)來實現(xiàn)。并且在速度方面也有大幅度提高能夠達(dá)到300m/rain的高速型號的校準(zhǔn)器，在精確度方面能夠完成的0.038mm/m的級別校準(zhǔn)器。英國的矯直機(jī)，德國的矯直機(jī)等。值得驕傲的是，我國科學(xué)技術(shù)界正在努力提高相關(guān)技術(shù)進(jìn)展的創(chuàng)新突破。從上個世紀(jì)五十年代，劉天明提出了一種高度精確的技術(shù)方法來計算整個過程并且對進(jìn)行了精確的測試工作。而在上個世紀(jì)六十年代到八十年代，通過對于相關(guān)技術(shù)的深入研究，并取得了突破性的進(jìn)展，并進(jìn)行了全國性的行業(yè)技術(shù)會議。同時，西安重型裝備研究院以太原重型機(jī)械廠為代表的研究部門和設(shè)計制造部門已經(jīng)完成了許多矯直機(jī)的設(shè)計和開發(fā)。它不僅為我國的生產(chǎn)提供了設(shè)備保證，而且還教育了大批設(shè)計研究人員。 在上個世紀(jì)末期，在這方面的技術(shù)進(jìn)展有了進(jìn)一步的突破，進(jìn)一步的貼近世界的一流水平。通過大量的專利申請，在重點技術(shù)領(lǐng)域大量獲得省部級科技成成果獎勵，以及國家發(fā)明獎勵。尤其是近些年，目前在技術(shù)突破上，達(dá)到了7輥矯直機(jī)以及三輥薄壁銅管矯直機(jī)，三輥薄壁銅管矯直機(jī)。并且在這個基礎(chǔ)之上不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，目前部分單位在努力在將5G融合自動化技術(shù)與矯直機(jī)相結(jié)合，爭取實現(xiàn)在目前的技術(shù)潮流下完成工業(yè)的進(jìn)展，提高關(guān)于自動化的提升，以此降低人員投入，以及效率的提升。 1.4 分類及工作原理 在軋制，增熱和物流等環(huán)節(jié)過程中，通常情況在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力，因此會出現(xiàn)在很多工藝缺陷性問題。由于當(dāng)前的市場需求對于生產(chǎn)廠家的要求越來越高，對于這種情況，廠家對于矯直機(jī)的需求也是日益增加，同時隨著產(chǎn)品的普及，對于產(chǎn)品力的需求也是不斷提升，對于產(chǎn)品的自動化水平的需求也是不斷的提高。 通過不同的結(jié)構(gòu)特性和工作機(jī)理，矯直機(jī)可分為幾種基本類型：壓力矯直機(jī)，輥矯直機(jī)，斜輥矯直機(jī)，拉伸矯直機(jī)和拉伸彎曲矯直機(jī)[4]。 1.4.1 壓力矯直機(jī) 壓力校準(zhǔn)器將會利用可動壓頭，這種壓頭主要是根據(jù)曲柄和連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，通過使壓延件向相反方向彎曲來補(bǔ)償壓延件。 過度校準(zhǔn)是壓力校準(zhǔn)器的基本校準(zhǔn)原理。這種矯直機(jī)的手工工作量大，帶來的生產(chǎn)產(chǎn)能低，但能夠根據(jù)實際情況及時調(diào)整，可依據(jù)不同類型局部彎曲的情況進(jìn)行及時的反饋調(diào)整。一般情況，常常用于矯直大型鋼梁結(jié)構(gòu)件，鋼軌和大直徑的鋼管。 1.4.2 輥式矯直機(jī) 輥式矯直機(jī)具備相互交叉的工作輥，并且折彎的滾動件在旋轉(zhuǎn)的工作輥之間通過，反復(fù)折彎然后繼續(xù)矯直。軋制零件可以高速連續(xù)地矯直，能夠具有更高的生產(chǎn)率[5]。矯直機(jī)有多種種類，根據(jù)如何調(diào)整工作輥的最上一行，基本上可以將它們分為三類：單獨調(diào)整，平行調(diào)整和傾斜調(diào)整。 1.4.3 斜輥式矯直機(jī) 傾斜的輥式矯直機(jī)通常應(yīng)用在矯直管道和圓棒的生產(chǎn)中。該矯直機(jī)的工作輥擁有具備相似于雙曲線空間曲線的外形，并且兩行工作輥的軸線相互相交。管道和棒在矯直時螺旋旋轉(zhuǎn)時會向前移動，并相同運(yùn)動下進(jìn)行多曲折和滾動操作以去除彎曲和末端橢圓形的所有側(cè)面。該矯直機(jī)的設(shè)備具備更加輕便的整備質(zhì)量，相比于過去的設(shè)備更加容易的進(jìn)行調(diào)節(jié)和維護(hù)作業(yè)，對管材和棒材具有良好的矯直作業(yè)成效。可以根據(jù)工作輥的數(shù)量進(jìn)行分列歸類，本文介紹的兩個輥矯直機(jī)屬于這一類型。 1.4.4 拉伸矯直機(jī) 在應(yīng)對超薄型材料的鋼板以及有色金屬板材的加工的管材和型材，在處理帶有中間的瓤曲線或者是帶有邊緣角波的板帶，支撐輥段可調(diào)輥矯直機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但矯直效果不理想，因此需要采用拉伸矯直的方法[5]。 1.4.5 拉伸彎曲矯直機(jī) 對于目前的發(fā)展方向來看，以提升帶材的矯直質(zhì)量效果的目標(biāo)中，積極開發(fā)了拉伸彎曲矯正裝置。拉伸彎曲矯直的通常的泛型機(jī)理是，存在張緊帶被彎曲輥嚴(yán)重彎曲的情況下，會出現(xiàn)彈性塑性膨脹，可以進(jìn)一步完善修復(fù)出現(xiàn)的三維形狀缺陷問題。這種矯直裝置通常用于能夠全方位矯正不同屬性金屬帶的連續(xù)工作線中，并且可以用于機(jī)械分解磷以加速酸洗的酸洗設(shè)備中。同時，在有色金屬型材車間還裝備用了扭力矯直機(jī)，以糾正型材變形的現(xiàn)象。 2 矯直理論 2.1 “ 矯直”的定義 在軋制，加熱，運(yùn)輸，鍛造，擠壓，拉拔，冷卻等過程中的金屬條材（特別是代表長條狀金屬型材，如型材、棒材、管材、線材、板材、帶材等），一般條件下材料會出現(xiàn)不同現(xiàn)象的彎曲、歪扭等塑性變化。金屬條材由于內(nèi)部殘余應(yīng)力而彎曲或翹曲。一方面通過加工獲取矯直后的的成品材料金屬條材的材料。 2.2 反彎矯直的基本原理 在壓力矯直機(jī)，輥矯直機(jī)，經(jīng)輥矯直機(jī)和拉伸矯直機(jī)中，軋制件在背向折彎過程后進(jìn)行被矯直的過程，并且軋制件的彎曲狀態(tài)通?？梢酝ㄟ^折一技術(shù)處理表示為曲率這一表示方法。通過曲率的變化校準(zhǔn)整個流程中軋制零件曲率的水平變動來進(jìn)行表示： 反彎曲率將在軋件在外部方面力矩M引起下反向彎曲的滾動件的曲率，以表示。在壓力矯直機(jī)和輥式矯直機(jī)中，反向彎曲速率是利用按壓矯直機(jī)的壓頭或輥來獲得的[6]。反向彎曲速度的選擇是確定軋制零件是否能夠進(jìn)行拉直的關(guān)鍵的操作不走。 a-彎曲階段；b-彈復(fù)階段 圖2-1 彈塑性彎曲時的曲率變化 彈復(fù)曲率 它是當(dāng)外力矩去除后，軋件在變形內(nèi)力形成的彈復(fù)力矩My作用下彈性恢復(fù)的曲率變化量[7]，以表示。 殘余曲率 它是軋件經(jīng)過彈復(fù)后所具有的曲率（圖2-1b），以表示。如軋件被矯直，則=0，如軋件未被矯直，在輥式矯直機(jī)上，前一輥的殘余曲率將是下一輥的原始曲率，即，式中i指輥數(shù)。 殘余曲率是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差：=- ，顯然欲使軋件矯直，則必須使殘余曲率=0，由上式得：=，此式是一次反彎矯直時（壓力矯直機(jī)）選擇反彎曲率的基本原則。 2.3 二輥棒材矯直機(jī)的工作原理 二輥棒材矯直機(jī)由于具有很高的矯直精度和低成本，因此可以矯直輕型和中型棒材和管材，并廣泛用于冶金工業(yè)和機(jī)械制造。 二輥棒材矯直機(jī)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面： 工件完全拉直，解決了普通矯直機(jī)不拉直工件頭部和尾部的問題，大大提高了矯正質(zhì)量，矯正后的殘余干擾降低到0.1～0.5mm/m；對圓材的外徑有較強(qiáng)的圓整作用，從而大大降低了圓形材料的橢圓程度。能夠做到減少圓材料直徑縮減的現(xiàn)象，能夠做到既保持原有尺寸精度不變的情況下兼?zhèn)洳牧系谋砻婀鉂嵍取? 當(dāng)然，這種技術(shù)并不是沒有缺陷，二輥式矯直機(jī)依然存在不少設(shè)計缺陷，需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)來彌補(bǔ)在作業(yè)效率上的缺失，其存在缺陷內(nèi)容如下： 當(dāng)機(jī)器在的工作速度的時候，依據(jù)最新的設(shè)計，大斜角的大斜角輥形設(shè)計，能夠做到對于缺陷的有效彌補(bǔ)。另外一方面，生產(chǎn)過程中存在其他一些缺陷，這種方式會導(dǎo)致導(dǎo)板的大量損耗，這種缺陷可以通過在光射條件充足的情況下得以彌補(bǔ)，并且可以通過的在大直徑材料作業(yè)過程中使用輥式導(dǎo)板，進(jìn)一步解決這類問題。 考慮到矯直存在的問題，可以使用二軋輥的弧度和剛度以及兩輥之間的傾斜角度來控制棒軋件，以達(dá)到所需的精度。 我國的鋼鐵工業(yè)目前有20多條棒材生產(chǎn)線，還有10余條生產(chǎn)線仍在建設(shè)中。通過生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化，棒材生產(chǎn)正朝著高效率和高質(zhì)量的方向上發(fā)展。 兩輥棒材矯直機(jī)依靠輥之間的交錯彎曲來改變一對輥縫的內(nèi)部彎曲曲率[8]，而并非使工件塑性變形以獲得工件的校正效果。 以這種方式的兩輥矯直通常要求工件首先在輥隙中經(jīng)歷一個或多個彎曲變形，然后以較小的曲率（例如至少引線的一半）經(jīng)歷反向彎曲。第一種方法可以做到工件的殘余彎曲達(dá)到技術(shù)上的有效改善，而后者可以用于針對全工件的作業(yè)內(nèi)容。 二輥棒材矯直的原理簡單，但實現(xiàn)方法并不簡單，包含著很復(fù)雜的過程。如果材料不均勻，則難以統(tǒng)一殘余彎曲應(yīng)力，一次拉直較難；另外較大的工件尺寸公差通常需要過量的彎曲強(qiáng)度；如果工件的剛度過強(qiáng)，通常需要增加彎曲次數(shù)。必須適當(dāng)增加新軋輥間隙的曲率，以解決軋輥磨損問題；因此，輥縫多是對稱排列。入口側(cè)的輥隙用于咬合和預(yù)矯直，出口側(cè)的輥隙用于矯直，并且輥腰的相同曲率區(qū)域位于中間，用作均勻殘余彎曲應(yīng)力。 參見圖，中間區(qū)域的理論長度（）為?？紤]到兩側(cè)的曲率過渡和軋輥間隙的壓縮程度不足，用公式。為避免出口區(qū)域的矯直質(zhì)量不高的可能性，在初始矯直區(qū)域（）之后再添加一個精準(zhǔn)的矯直區(qū)域（），理論值為和。考慮到曲率之間的半周期過渡采用，則軋輥間隙或累積的殘余彎曲可能太大而無法滿足質(zhì)量要求。 因此，增加并逐漸減小曲率值，這樣矯直質(zhì)量較穩(wěn)定。兩輥矯直機(jī)通過自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢可以有效應(yīng)對矯直管道出現(xiàn)加工異常情況。一般情況下，作業(yè)過程中需要將將厚壁管拉直到所需要的長度尺寸。在這種條件下，輥縫的彎曲程度可以大大減小，而這種情況下需要要求塑性變形的深度與管材的壁厚相同達(dá)到高度的一致性。在這種條件下，軋輥腰部的這一部分的不能達(dá)到安全的曲率半徑，同時需要減小矯直區(qū)域的曲率范圍。圓形材料由兩個輥（凸面和凹面）彎曲，并在輥間隙和輥之間沿相同方向旋轉(zhuǎn)。通過不同方向角度上的進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，又存在機(jī)構(gòu)擁有的軸對稱的傾斜角度，所以可以在圓材在機(jī)器中滾動過程中可以在旋轉(zhuǎn)的過程中進(jìn)一步的向前運(yùn)動。長度為Sd=t，。 圖2-2 二輥矯直過程及兩種壓彎方式 表2-1 圖2-2二輥輥縫矯直過程的解析結(jié)果 輥段 實測的或 設(shè)定的或由圖2-5查出的 ，時，不存在 Cf由圖1-19查知，時，Cf不存在 Cc=CW-Cf， 時 Cc=+C0 備注 左7 -2 +2 1.1 3.1 -0.9 0.323 1.6 -0.5 +2 1.1=1+(1.4-1)/4 左6 -2 +0.5 1.2 3.2 0.7 0.313 1.428 1.61 0.70 -0.41 +0.5 >1時 左5 -0.5 +0.41 1.3 1.8 0.89 0.556 1.124 1.455 0.890 -0.155 +0.41 1.3=1.2+（1.4-1）/4 左4 -0.41 +0.155 1.4 1.81 1.345 0.552 0.743 1.448 1.20 -0.048 +0.14 為查表值 左3 -0.14 +0.048 1.65 1.79 1.602 0.559 0.624 1.44 1.37 +0.21 +0.28 開始同 向彎曲 左2 -0.28 -0.21 1.65 1.93 1.86 0.518 0.538 1.474 1.456 +0.176 +0.194 為查表值 左1 -0.194 -0.176 4 4.194 4.176 0.238 0.239 1.644 1.643 +2.356 +2.357 0 -2.357 -2.356 4 6.357 6.356 0.157 1.67 +2.33 開始統(tǒng) 一彎曲 右1 -2.33 4 6.33 0.158 1.67 +2.33 右2 -2.33 1.65 3.98 0.251 1.64 +0.01 第一次矯直 右3 -0.01 1.65 1.66 0.599 1.405 +0.245 右4 -0.245 1.4 1.645 0.608 1.395 +0.005 第二次矯直 右5 -0.005 1.3 1.305 0.766 1.24 +0.06 右6 -0.06 1.2 1.26 0.794 1.205 -0.005 第三次矯直 右7 +0.005 1.1 1.095 0.913 1.085 -0.015 第四次矯直 從上述表格內(nèi)容的實際解析中可以更深入地了解二輥校準(zhǔn)的內(nèi)部機(jī)制，但另外在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中不至于較為復(fù)雜。這種工作條件不能夠充分利用全部的工作環(huán)境的具體要求。通過研究目標(biāo)參數(shù)是Cw1的有效范圍進(jìn)行全面的分析并在實際設(shè)計中作為其中的有效數(shù)據(jù)，可以將將數(shù)字增幅到以上。嘗試達(dá)到約5的總曲率比，以達(dá)到均勻殘余曲率的目的。同時，考慮到需要增加滾子的使用壽命，可以將其增加到7，甚至在磨損后，它仍然可以達(dá)到5級。因此設(shè)計輥縫的曲率比在 (2輥矯直時過大的數(shù)值會導(dǎo)致結(jié)果的不確定性造成誤差)時采取的Cw1=3～5。接下去及值皆可按小變形原則從有關(guān)曲線上查知。再下去等值的影響已經(jīng)很小，不需要進(jìn)行無誤差計算，可以通過使用遞減原理進(jìn)行的明確。例如，過渡切線用于將滾動曲線與卷端圓角。 2.4 設(shè)計參數(shù) 基本參數(shù)包括矯直力、矯直力矩、輥距、輥徑、輥數(shù)、輥體長度和矯直速度，選擇正確的基本參數(shù)能夠提高校準(zhǔn)精度和設(shè)備的質(zhì)量，減少功耗。 在這里，我們將簡要介紹每個參數(shù)的主要公式。 矯直力： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） 矯直力矩： （2-5） 輥距： （2-6） 輥徑： （2-7） 輥身長度L： ，， （2-8） 矯直速度： （2-9） 軸承壽命較核： （2-10） 矯直輥強(qiáng)度較核： （2-11） 2.5 國內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家 由于具有很高的矯直精度，并且成本低，易于維護(hù)，更換輥時起吊時間短以及導(dǎo)板調(diào)整方便等優(yōu)點，因此二輥滾光棒材矯直機(jī)可以矯正輕型和中型的棒材和管材。廣泛用于冶金工業(yè)和機(jī)械領(lǐng)域。目前，國內(nèi)有許多機(jī)械廠商，例如中信重型機(jī)械有限公司洛陽礦山廠和無錫西漳液壓機(jī)械廠。法國的公司和公司：德國公司和公司；美國公司；前蘇聯(lián)的基洛夫機(jī)床公司等都可以生產(chǎn)這種斜二輥滾光輥矯直機(jī)[9]。 3二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)計算 3.1矯直力的計算 由于兩個輥矯直機(jī)的形狀分為單向彎曲和雙向彎曲，因此矯直力的計算在矯直力上也不同，矯直力的大小與精度密切相關(guān)[10]。該模型每個卷狀部分的長度：輥腰段，輥腹段，輥胸段。 由于彎矩在相同的彎曲速率區(qū)域內(nèi)不會發(fā)生變化，則此需要通過配置外力耦合以在工件內(nèi)部形成相同的彎矩區(qū)域。首先，根據(jù)圖中的上限力，在部分中形成的彎曲程度呈現(xiàn)正相關(guān)的遞增關(guān)系[11-14]。新的耦合力矩必須由形成，并且必須形成。僅在半圈之后，的偶數(shù)矩才能在循環(huán)的后半段完成與相同的彎曲矩[15-16]。當(dāng)進(jìn)入軋輥腰部的部分時，彎矩的增加應(yīng)達(dá)到的值，因此，除了的值外，還需要加上偶數(shù)矩的值。該人工力模型基本上與輥曲線的曲率變化過程一致，并且接近實際力狀態(tài)，因此可以計算圖形的矯直力數(shù)值。 圖3-1 二輥矯直機(jī)雙向反彎輥受力簡圖 （3-1） 3.1.1求導(dǎo)程t 粗棒螺旋導(dǎo)程： （3-2） 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： （3-3） 3.1.2求彈性極限彎矩Mmax （3-4） 雙向輥形的矯直力： （3-5） 矯直力總和為： （3-6） 3.1.3求傾角： 矯直輥軸承承受的力為輥面法向力之和，為了簡化計算，假設(shè)凹凸輥受力點基本相同，如圖3.2所示，接觸角與傾斜角基本等，，則: 圖3-2 矯直輥和軋件相對位置簡圖 （3-7） 其中，為凸輥輥腰直徑，由與工件接觸最多、壓力最大的輥徑確定，選取傾斜角=20o代入得： （3-8） 3.1.4軸承承受力的總和 （3-9） 根據(jù)矯直力的大小及工作輥的強(qiáng)度，查機(jī)械設(shè)計手冊選用軸承的型號為：調(diào)心球滾子軸承22212C/W33[17]。 3.2 二輥棒材矯直機(jī)功率計算 3.2.1軸承的消耗功率 設(shè)矯直輥的輥徑直徑為，軸承摩擦系數(shù)為，輥子轉(zhuǎn)速為，則軸承摩擦消耗功率為： 其中=230mm （3-10） 3.2.2滑動摩擦的消耗功率 凸凹輥輥腰直徑分別為和，工件與輥面之間摩擦系數(shù)為，則滑動摩擦消耗功率為： 其中=0.05～0.1之間 這里取=0.09 所以=6.0227KW （3-11） 3.2.3滾動摩擦的消耗功率 工件與輥面之間滾動摩擦系數(shù)為 ，輥子斜角為，工件直徑為，則兩者之間的滾動摩擦消耗功率為: （3-12） 3.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 工件的純塑性彎曲曲率比的最大值為，而最小值為0，故其平均值為，其相應(yīng)的，輥子工作長度=560mm，于是可知工件旋轉(zhuǎn)彎曲能耗比為=10.5，所以塑性彎曲變形所消耗的功率為: 或 其中 所以=9.93KW （3-13） 3.2.5消耗總功率 所消耗的總功率為： =0.0826+6.0227+3.097+9.93=19.87KW （3-14） 3.3矯直機(jī)驅(qū)動功率 矯直機(jī)驅(qū)動總功率為： N總= 其中：η為傳遞效率 η=0.95～0.97之間 這里取η=0.96 N總==20.7KW （3-15） 因此選擇電機(jī)的功率為22KW 通過查機(jī)械設(shè)計手冊選則電機(jī)的型號為： 查得該型號的電機(jī)基本參數(shù)為：代表電機(jī)的系列代號；181為機(jī)座中心高；2為電機(jī)級數(shù)。額定轉(zhuǎn)速： 3.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計 本部分部分的設(shè)計不是本設(shè)計的重點，在這部分機(jī)架以及機(jī)座包括傳動系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計，將將要說明不進(jìn)行贅述。 就尺寸和重量而言，校準(zhǔn)架是工作機(jī)底座中最大，最核心的機(jī)構(gòu)。它用于安裝工作機(jī)底座的所有零件，例如張緊輪，軸承座。校直輥調(diào)整機(jī)構(gòu)和導(dǎo)板裝置是的，機(jī)架必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度以承受校直壓力。需要進(jìn)行選擇符合實際需求校正材料，進(jìn)一步校核核心框架的強(qiáng)度和剛度，然后分析框架危險部分上的力，計算橫截面的慣性矩，然后計算應(yīng)力和材料公差。使用應(yīng)力比較核架的強(qiáng)度，以便按尺寸進(jìn)行框架比較。 如果矯直輥的原始輥的形狀是圓柱形，則輥間距是均勻的。矯直時，在矯直力P的作用下，機(jī)座發(fā)生彈性變形，實際的軋制間隙不均勻地增大，矯直后的軋制部的截面在中央變厚。軋制零件在矯直壓力的作用下很容易發(fā)生塑性變形。在矯直反作用力的作用下，在工作機(jī)械基座上承受一系列應(yīng)力的零件。 在矯直過程中，軋制件在矯直壓力的作用下容易發(fā)生塑性變形，在矯直反作用力下，工作機(jī)械基座中承受一系列應(yīng)力的零件，例如矯直輥、軸承、軸承座、墊板、螺釘和螺母、框架等，會產(chǎn)生2-6毫米的變形量[18-21]。對于成品棒材矯直機(jī)，機(jī)座的形變會影響工件的尺寸精度。則 （3-16） 式中　　 h ―矯直后的軋件厚度； ―矯直輥原始輥縫； 　　　　 f ―機(jī)座彈性變形。 從上式分析可得，框架的彈性變形f對矯直后的軋制件的厚度存在較大的作用效果。為了加工成厚度為h的軋制件，必須將直輥的原始軋輥間距調(diào)整到小于軋制件厚度h的值減去支架的彈性變形量f的量。 底座的彈性變形包括軸承，軸承座，墊板，螺釘和螺母等零件的壓縮變形以及矯直輥的彈性壓縮。這是由于機(jī)板的夾層柱的拉伸變形和框架梁的彎曲變形引起的。這種變形均勻地增加了矯直輥的間距。 存在支架的彈性變形f是由拉直力引起的，這種情況下則是拉直力在拉直過程中發(fā)生波動，存在支架的彈性變形也會在一定的原始滾動間隙下相應(yīng)地波動，從而形成滾動部分?？v向方向上的變化會導(dǎo)致縱向厚度偏差。在輥型設(shè)計及后期的調(diào)整過程中，可以采取一些行之有效的辦法來控制軋件的橫向厚度偏。 綜上所述，機(jī)座的彈性變形會影響到矯直機(jī)的調(diào)整、矯直工藝規(guī)程的制定及輥型設(shè)計等。 36 4二輥棒材矯直機(jī)輥系設(shè)計 4.1矯直輥的組成 輥身、輥頸和輥頭，如圖4-1所示： 圖4-1 矯直輥示意圖 4.2.矯直輥材料 矯直輥是軋機(jī)中高頻率使用的工具，其加工質(zhì)量一定程度上作用于鋼材的生產(chǎn)，因此對矯直輥的性能指標(biāo)，內(nèi)容包含，強(qiáng)度參數(shù)，耐磨參數(shù)值的變化，在對抗熱裂性上同樣具有作用，要求非常嚴(yán)格。因為矯直機(jī)的類型和要矯直的鋼的類型不同，所以對矯直輥材料的性能的具體要求也大不相同。 二輥矯直機(jī)的工作輥對輥表面的硬度和強(qiáng)度有很高的要求，并且高頻率使用高強(qiáng)度合金鑄鋼[22-24]。支撐輥的工作條件與矯直機(jī)的工作條件具有基本一致的條件，在材料的擇取上有著高度的一致性，但是支撐輥的表面硬度必須達(dá)到更高的硬度值。 二軋輥矯直機(jī)的工作在進(jìn)行軋輥材料的工作時，軋輥表面的硬度是最重要的要求，在高頻率進(jìn)行使用鑄鐵軋輥。由于支撐輥在加工過程中具有較大的彎矩和較大的直徑，因此在設(shè)計時必須考慮輥的強(qiáng)度和淬透性，因此主要使用含鉻合金鍛鋼。 帶有硬質(zhì)合金套筒的復(fù)合矯直輥主要用于矯正二輥棒材矯直機(jī)中的高碳鋼和其他難變形的合金鋼。 矯直輥具有很高的硬度（HS>90），設(shè)計時一般不選用鑄材質(zhì)鐵輥。這是因為在確定軋輥直徑時，可矯直的軋制產(chǎn)品的最小厚度與彈性模量E成反向相關(guān)。軋制材料的E值越大，可以矯直的軋制件的直徑越小。鑄鐵的E值約為鋼的E值，矯直輥可矯直軋件的直徑是鑄鐵材料矯直輥的兩倍，為了擴(kuò)大二輥棒材矯直機(jī)矯直范圍，設(shè)計過程中一般不選擇鑄鐵矯直輥。 矯直輥常用材料： （1）重型標(biāo)準(zhǔn)中列出了用于矯直矯直輥和棒材矯直輥的合金鍛鋼。 （2）輥矯直鋼包括等。 （3）棒材矯直輥用鋼包括，、，，，， ，等 很少使用合金鑄鋼來矯直輥，并且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來建立和修訂國家標(biāo)準(zhǔn)。 鑄鐵可分為普通鑄鐵，合金鑄鐵和球墨鑄鐵。有多種鑄?？捎糜讷@得半冷，冷硬和無限冷硬鑄鐵。在這里本文選擇使用的雙桿矯直機(jī)的矯直輥的材料和硬度如下： 兩桿式矯直機(jī)的工作輥：矯直輥的硬度為，在設(shè)計過程中選擇。根據(jù)矯直輥的強(qiáng)度和剛度要求，選擇的材料為。 =1375MPa 4.3矯直輥尺寸計算 圓材彈性極限彎曲半徑： （4-1） 輥腰段壓彎半徑： （4-2） 輥腹段壓彎半徑： （4-3） 輥胸段壓彎半徑： （4-4） 粗棒螺旋導(dǎo)程： （4-5） 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： （4-6） 腰段輥長： = 75.72 取 =70mm （4-7） 腹段輥長： = =70mm （4-8） 胸段輥長： =2=140取=140mm （4-9） 輥端圓角： R20～90mm （4-10） 輥子工作長度： （4-11） 輥子全長： （4-12） 凹輥腰徑： 取=215mm 半徑為=107.5mm （4-13） 工件最小半徑為: r=10mm （4-14） 輥形初始值： =0，=0，=0，=0 （4-15） 凹輥各段的曲率半徑： =-343mm =-1030mm =-1202mm （4-16） 凸輥各段的曲率半徑： =343mm =1030mm =1202mm （4-17） 輥形軸向分段： =20mm （實際取值要?。? （4-18） 4.4矯直速度計算 參看圖2—2a，當(dāng)輥子工作直徑處的切線速度為，工作直徑為。，輥子轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子斜角為a時，矯直速度為： 圖4-2 斜輥矯直時軋件與輥子的關(guān)系 （4-19） 則: （4-20） 由上述二式可得出工件轉(zhuǎn)速與輥子轉(zhuǎn)速之間關(guān)系為 （4-21） 將n=150.8，d=20～90mm，=15.代如公式得出矯直速度： =5.47～24.64m/s （4-22） 矯直速度取決于鋼筋的生產(chǎn)要求，而工件速度則受原始彎曲程度的制約。因此，棒材的輸出要求也受到工件原始狀態(tài)的限制。如果工件的原始彎曲部分較大，則進(jìn)入輥隙后，工件會劇烈晃動并發(fā)出很大的聲音污染，這很容易損壞設(shè)備并容易傷害操作人員。并且能夠進(jìn)一步的進(jìn)行多方面的進(jìn)行調(diào)整，可以限制工件的擺動并加快矯直速度。設(shè)計過程中，為了減少工件的原始彎曲，通過改善棒材的冷卻條件和運(yùn)輸方式來實現(xiàn)這個要求。 4.5矯直輥強(qiáng)度計算 矯直輥多條件聚合的應(yīng)力條件下工作，這種應(yīng)力的存在效果狀態(tài)是由殘余應(yīng)力，接觸應(yīng)力，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力和由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力形成的[25-28]。 矯直輥的應(yīng)力可分為兩類。 （1）在加工過程中主要是在熱處理過程中形成的應(yīng)力； （2）使用過程中產(chǎn)生的壓力。該應(yīng)力由力因數(shù)和熱因數(shù)組成。力因數(shù)包括金屬壓力，帶材張力和校準(zhǔn)輥的扭矩。熱系數(shù)是由矯直輥和軋制件之間的接觸和摩擦引起的。通常，在使用過程中使用油或水來冷卻輥，這可以減少由于壓力而造成的設(shè)備損壞。 在矯直輥的設(shè)計計算中，僅計算使用矯直輥時出現(xiàn)的應(yīng)力。這些應(yīng)力包括矯直輥表面上的接觸應(yīng)力，由于矯直輥的橫向壓縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，熱應(yīng)力以及由于彎矩和扭矩而產(chǎn)生的應(yīng)力[29]。彎矩模型如圖4.3所示。 接觸應(yīng)力更大，因為工作輥與支撐輥之間的接觸面積比工作輥與軋制材料之間的接觸面積反而相比要少很多[30-33]。假定兩個輥之間的力沿軸向均勻分布。 圖4-3矯直輥的受力模型圖 赫茲理論認(rèn)為，兩個圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部彈性扁平，存在呈半橢圓形分布的壓應(yīng)力。半徑方向產(chǎn)生的法向正應(yīng)力在接觸面的中部最大。接觸區(qū)寬度2b和最大壓應(yīng)力由下式計算： 圖4-4 二輥棒材矯直機(jī)矯直彎矩圖 b= = = = （4-23） 式中 q 加在接觸表面單位長度上的負(fù)荷，q=P/L，N/mm； D、D及r1、r2 工作輥與支承輥的直徑與半徑； K1、K2 與矯直輥材料有關(guān)的系數(shù)； K= K= （4-24） v、v及E、E 工作輥與支承輥的材料泊松比和彈性模數(shù)。 v、v=0.28， E、E =184Mpa 工作輥與支輥皆為鋼軋輥時，可簡化為 =191=191=837Mpa≤1375MPa ===149.7MPa （4-25） 4.6軸承的壽命校核 根據(jù)矯直壓力對所選軸承進(jìn)行壽命的校核,校核型號：,當(dāng)量動載荷: P=f(XF+YF) F=P=0.5*1184232=592116(N) （4-26） 由于矯直時考慮有輕微的軸向竄動，故F=10%F=59211.6(N) =0.1L` =3000(h) nP=nP n==24r/min （4-29） L`由資料[19]知L`=2000~3000(h) 故軸承322220選擇符合設(shè)計要求，校核型號：22212C/W33。 當(dāng)量動載荷P=f(XF+YF) F= =0.5*11849.4 =5924.7(N) P=P =P =1184232* =11849.4(h) F=10%F=592.5(N) =0.1L`+3000(h) （4-31） 所以軸承22212C/W33選擇符合設(shè)計要求。 5二輥棒材矯直機(jī)傳動裝置的選擇及液壓過載保護(hù) 5.1二輥棒材矯直機(jī)傳動裝置的選擇 5.1.1矯直機(jī)主傳動裝置的組成 （1）減速箱、聯(lián)軸器、連接軸共同組成矯直機(jī)的主傳動裝置，主傳動裝置將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給矯直輥。 （2）變速箱：電動機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速經(jīng)過齒輪的減速，變?yōu)槌C直輥可以使用的速度。 （3）聯(lián)軸器和連接軸 聯(lián)軸器（零件）包括電動機(jī)聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器。電動機(jī)聯(lián)軸器用于連接電動機(jī)的驅(qū)動軸和減速器，主聯(lián)軸器用于連接齒輪座的傳動裝置和傳動軸。目前，市場對聯(lián)軸器的使用最為受青睞的是齒輪聯(lián)軸器。 連接軸目的是為了將齒輪基座的輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)扭能夠?qū)C(jī)床基座的導(dǎo)向板進(jìn)行傳遞。在軋制矯直機(jī)的左側(cè)和右側(cè)，兩個工作臺之間的矯直輥由聯(lián)軸器驅(qū)動。矯直機(jī)中常用的聯(lián)軸器包括萬向軸，梅花軸，配合器和弧齒輪軸。 5.1.2矯直機(jī)主傳動裝置類型 由于輥棒校直的類型和工作方法不同，因此主動單元的類型也有所不同。 單立支架的主要驅(qū)動類型 第一類也是最常見的一類，動力源通過配件、減震器、主連接器、機(jī)座、連接器和其他設(shè)備的組合，將轉(zhuǎn)輪的決心傳遞給一個面板。 第二個主要發(fā)射機(jī)主要用于大型平板電腦。每一臺驅(qū)動手冊板的引擎都通過主開關(guān)和矛鉤將旋轉(zhuǎn)的決心直接傳送到固定的圓筒。 第三種類型的主發(fā)射機(jī)廣泛用于校正，而發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的設(shè)計通過主耦合(硬體座和通訊軸)向圓筒移去。 第四種類型的主發(fā)射機(jī)主要用于校正。兩個引擎通過發(fā)動機(jī)組合、減震組合以及兩個手冊板的組合和旋轉(zhuǎn)來移動旋轉(zhuǎn)。 類型5:有一個兩卷的矯直機(jī)，僅僅是一個較低的矯直機(jī)，因此不需要一個硬件座。它使用一個全球性的減震器，只使用一個轉(zhuǎn)軸來傳遞旋轉(zhuǎn)的決心。減少調(diào)整的圓筒。 設(shè)計過程使用了第一種主要傳輸方式，其傳動結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。 5.1.3萬向連接軸 萬向連接軸使用過程中有許多優(yōu)點并且具有良好的使用效果。萬向節(jié)軸廣泛用于冷熱帶鋼連續(xù)軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、線材軋機(jī)和棒材矯直機(jī)的主傳動中。 在二輥棒材矯直機(jī)中，矯直桿接軸傾角為，導(dǎo)致連接軸的傾斜角度和傳遞扭矩較大，有些可達(dá)3000kN.m，工作壓力很大。滑塊型萬向連接軸可以緩解這個問題，因而廣泛被用于棒材矯直機(jī)。 滑塊式萬向連接軸適合高速旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的傳輸效果和低噪聲，這可以提高矯正速度。 由于外齒的這個側(cè)面接觸壓力降低，所以外齒軸套筒的最終負(fù)荷通過組合一般的齒輪來減少。 與一般的齒輪相比，在同樣型號下強(qiáng)度提高，一般壽命在1到2年以上。 輕量結(jié)構(gòu)，舒適的組裝和分解，改變側(cè)傾很容易。 高傳輸效率、可達(dá)97%~99%；許傾角大，比弧形齒接軸的傾角大，可達(dá)。 缺點是：滑塊式萬向連接軸在加工時，需要特殊的模型，與齒輪聯(lián)軸器相比，加工過程更為復(fù)雜[34-37]。滑塊式萬向連接軸由45#鋼、50#鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼等材料制成，淬火后的硬度不得小于，制造成本較高，需要使用球形頭。防止在安裝過程中彈簧連接軸的軸向移動以進(jìn)行定位。 總體而言，滑塊式萬向節(jié)軸更適合于兩個輥棒矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)。 5.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 連接軸用于居住者的主要螺絲刀，用于連接矯正輥和齒輪座導(dǎo)向板。 在考慮林克斯皮爾的一般計劃時，需要綜合觀察矯正輥的適應(yīng)范圍。根據(jù)齒輪座的中距離、最后期限軸的允許傾斜角和其他因素，為了平衡上下連接軸的工作條件，上下連接軸的傾斜角度必須盡可能相同[38-40]。此時，齒輪座的中心距離A根據(jù)以下公式計算： 對于產(chǎn)品出口處的厚度h變化較小的棒材矯直機(jī)： （5-1） 式中 ------凸輥直徑； ------凹輥直徑。 確定齒輪座的中距離時，可以確定配對柱的長度，或配對柱的最大傾斜角。 決定連接軸的長度時，需要知道輔助裝置保證在2根直桿的前后，選擇短連桿軸。以減小矯直機(jī)主傳動裝置的總長度，減少車間占用過多的空間。聯(lián)軸器兩端鉸鏈中心線之間的水平長度可由下面公式確定： （5-2） 取L=2.03m。 5.1.5主減速機(jī) 大多矯直機(jī)在主驅(qū)動系統(tǒng)中都有一個減速器，稱為主減速器。最常用的是一級和二級圓柱齒輪減速器，通常以7到8的速比作為選擇一級或二級減速器的分界線。二級減速器中心距離分配原理主要是在兩級變速器的齒表面上產(chǎn)生近似相等的接觸應(yīng)力，以平衡第二級之間的載荷，同時減速器尺寸和重量應(yīng)盡可能的小。根據(jù)上面幾個原因，第二級和第一級之間的中心距離之比為1.3到1.5。選擇減速機(jī)的中心距時，需要參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 根據(jù)二輥棒材矯直機(jī)的要求，查看機(jī)械設(shè)計手冊的第六章，選擇合適的： 表5-1 減速器 減速器型號 ZLY型 ZLY-160-10-II ZB J19 004 ZLY 硬齒面圓柱齒輪二級減速器 160 低速級中心矩為a=160mm 10 公稱傳動比為10 II 第2種裝配型式 ZB J19 004 標(biāo)準(zhǔn)號 5.2二輥棒材矯直機(jī)的液壓過載保護(hù)裝置 1一上輥；2一下輥；3一立柱；4一液壓缸；5一小柱塞；6一增壓缸；7一開關(guān)；8一觸頭； 9一蓄氣罐；10、11一換向閥；2一蓄液罐；13一柱塞；14一壓力表 圖5-1 矯直力過載保護(hù)系統(tǒng) 二輥棒材矯直機(jī)如圖5-1所示。矯直機(jī)主要結(jié)構(gòu)的上、下兩輥分別由不同的傳動軸驅(qū)動。兩個傳動軸中的每一個均與電動減速器相連。上下橫梁上分別安裝了輥子，兩個橫梁通過四個套筒相連接，套筒的兩個拉桿上均裝有液壓螺母，以提高機(jī)架的剛度。 滾輪直接固定在上橫梁和下橫梁上，兩個包通過四個袖子連接，兩個袖子的拉桿都裝有液壓螺母以改善框架的硬度[41-42]。上油缸及其提升裝置安裝在厚鋼板上，高度通過精密的蠕蟲裝置和推釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 兩個輥端薄片安裝在可以直接按照螺釘制作的旋轉(zhuǎn)臺上。 間隙輥產(chǎn)生的偏心負(fù)荷不得超過4個壓縮螺釘?shù)闹畏秶?兩個直線連接的平衡缸安裝在上橫梁上側(cè)滾輪下的板上，排除了螺釘緊固帶來的反應(yīng)效果。 壓力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)為11種形狀。 可以編輯壓力鎖定塊，用把手扳手迅速調(diào)整上下輥的傾斜角度。 調(diào)整和鎖定后，硬度非常好，上部和下部的滾輪角度應(yīng)該保持一定。 矯正輥由特殊合金鋼形成，熱處理面必須是為了得到所需的硬度。 氣缸的筆直固定在尖銳的滾柱軸承上，通過減少的齒輪和卡丁矛由獨立的發(fā)動機(jī)驅(qū)動。 導(dǎo)向板配置在輥隙的兩側(cè)，通過輥隙使導(dǎo)向桿穩(wěn)定。 導(dǎo)向板安裝在框架兩側(cè)的平門上，兩個導(dǎo)向板的相對位置由手車輪調(diào)節(jié)，從而擴(kuò)大側(cè)傾間隙的寬度。 平門的旋轉(zhuǎn)袖可以繞著框架立柱轉(zhuǎn)動，而且平門鎖可以通過擰緊穿過其他立柱結(jié)合袖的三個螺絲來完成。 平板門出來后，可以更改導(dǎo)向板以查看氣缸的表面，然后根據(jù)不同陰莖直徑的要求調(diào)整導(dǎo)向板的高度。 為了使?jié)L筒表面柔軟，在滾筒的間隙安裝脂嘴。還配備了一個油箱和油泵。當(dāng)更換輥子時，擺動門可容納拆卸的上輥組件，并可以從機(jī)架中移出，再用起重機(jī)吊走。大型矯直機(jī)的擺動門的旋轉(zhuǎn)和鎖定均由液壓缸完成。 1- 基座；2-擺動門；3-手輪；4-上矯直輥軸；5-上輥；6-管套；7-上橫梁； 8-液壓螺母；9-液壓驅(qū)動系統(tǒng) 圖5-2 二輥矯直機(jī)主機(jī)示意圖 在這種剛性很好的機(jī)架上矯直棒材時，必須要有很好的過載保護(hù)系統(tǒng)，不僅棒徑誤差能造成過載，鋼材的材質(zhì)不勻及加工硬化也能造成過載。對過載的保護(hù)控制要求有一個較準(zhǔn)確的預(yù)調(diào)壓力，既能達(dá)到矯直力的要求，又能在工件的直徑或材質(zhì)發(fā)生變化專時保持恒定壓力。能達(dá)到這種要求的控制裝置是由大直徑液壓缸，即圖5-1中4，直接支承下輥2的大柱塞13、氣液增壓缸6、蓄液罐12、蓄氣罐9及其他閥門管路等組成。由于氣罐9容積較大，在小柱塞5發(fā)生位移時，缸6內(nèi)的壓力可基本保持不變，于是大油缸4內(nèi)的壓力也基本不變。因此，在矯直輥1及2間輥縫發(fā)生變化時，必將迫使柱塞13上下浮動，而矯直力則基本不變。當(dāng)輥縫減到最小時，位置開關(guān)7工作，缸6內(nèi)不再進(jìn)氣，小柱塞5停止動作。 6二輥棒材矯直機(jī)的安裝與維護(hù) 6.1二輥棒材矯直機(jī)的安裝 二輥棒材矯直機(jī)的安裝與一般設(shè)備的安裝略有不同，主要原因是2輥棒材矯直機(jī)的精度較高，因此，安裝精度必須很高，尤其是在校正器框架的水平和中心位置。 中心方向：主要影響兩個導(dǎo)向板的進(jìn)給速度和進(jìn)給量，兩個導(dǎo)向板的誤差不應(yīng)超過千分之三。 因此，矯直機(jī)的安裝步驟為： 6.1.1基礎(chǔ) 基礎(chǔ)：將矯直機(jī)牢固地保持在所需的位置， 這通過在作用過程中向土壤傳輸相同平整的重量和強(qiáng)度來降低振動。 設(shè)計:需要根據(jù)居民的結(jié)構(gòu)特性和動態(tài)工作的特點選擇基本類型。 在決定合適的尺寸和強(qiáng)度時，必須考慮直型的硬度和經(jīng)濟(jì)要求。 驗收:安裝部門檢查項目，并根據(jù)技術(shù)圖紙和規(guī)格接受。 6.1.2設(shè)置安裝基