轧辊轴承座拆卸装置设计与分析毕业设计

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1 绪论 (1)1.1轧机技术国内外发展现状 (1)1.1.1轧机技术国外发展 (1)1.1.2国内轧钢技术的发展 (3)1.2轴承座拆卸技术 (3)1.2.1传统轴承座拆卸技术 (4)1.2.2国际上采用的轴承座拆卸技术 (4)1.3本文的研究 (4)1.4本章小结 (5)2轴承座拆卸装置工作原理和参数计算 (6)2.1轴承座拆卸装置工作原理 (6)2.2轴承座参数的计算 (7)2.3小车装置及升降平台参数计算 (7)2.3.1小车车轮的选择 (7)2.3.2车轮疲劳强度计算 (7)2.3.3液压缸的选择 (8)2.4大车装置参数计算 (10)2.4.1大车装置车轮的选择 (10)2.4.2大车装置车轮的校核 (10)2.4.3电动机的选择 (10)2.4.4减速器的选择 (11)2.5本章小结 (12)3拆卸装置结构设计与制造 (13)3.1拆卸车整体结构设计 (13)3.2小车装置设计与制造 (13)3.2.1小车装置结构设计 (13)3.2.2小车装置制造方式选择 (14)3.3大车装置整体结构设计和制造 (15)3.3.1大车驱动方案设计 (15)3.3.2大车装置传动方案的设计 (16)3.3.3大车车架制造方式的选择 (16)3.3.4大车装置整体设计 (17)3.4本章小结 (17)4拆卸装置三维建模和有限元分析 (19)4.1拆卸装置结构模型 (19)4.1.1大车装置的三维建模 (19)4.1.2小车装置的三维建模 (21)4.1.3拆卸装置总装配图的三维建模 (24)4.2有限元分析 (24)4.2.1大车车架的有限元分析 (24)4.2.2大车车架的结构优化 (26)4.3本章小结 (28)5结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1轧机技术国内外发展现状1.1.1轧机技术国外发展1、初轧机的发展概况20世纪80年代年代建设的初轧机具有以下特点：1）万能式板坯初轧机得到迅速发展，60年代后新建的初轧机60％是万能式板坯轧机，这种轧机带有立辊，可以减少轧件翻钢道次，轧制时间比方坯－板坯初轧机减少39％；2）向重型化方向发展，轧制钢锭重量达45～70t，最高年产量达500～600万t;3）提高自动化程度，从均热炉到板坯精整均已实现自动控制；4）提高钢坯质量，改进精整工序，采用大吨位板坯剪切机（剪切力可达40MN）及在线火焰清理机[13]。

近20年来，由于连续铸钢技术迅速发展，连铸比将达到80％或更高。

这样，初轧机将不会有更大的发展，只能起到配合和补充连铸生产的作用，许多初轧厂都面临改造的任务[13]。

2、热轧宽带钢轧机及生产技术热轧宽带钢轧机生产的热轧板卷，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧、焊管、冷弯型钢的原料。

带钢热连轧机自50年代起，在世界范围内已成为带钢生产的主要形式。

目前世界上1000mm以上的热连轧机和带卷轧机有200余套[13]。

自1987年7月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来，到1997年已建成和拟建的有33套。

连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形成型两个工序衔接起来，将连铸坯在热状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带卷产品。

德国西马克公司的CSP技术、德马克公司的ISP技术、奥钢联开发的conroll技术等都已有用户采用[13]。

图1.1为CSP工艺的主要流程及主要设备。

图1.1 CSP工艺过程及主要设备1钢包回转台 2连铸机 3均热炉 4连轧机3、冷轧宽带钢轧机及生产技术冷轧钢板及带钢近年来得到较大的发展。

1979年开始，出现了全连续冷连轧机（图1.2），这种轧机只要第一次引料穿带后，就可实现连续轧制[13]。

图1.2 带钢全连续冷连轧机1、2开卷机 3剪切机 4焊接机 5、8张力装置 6活套车 7活坑9五机架冷连轧机组 10飞剪机 11、12卷取机4、钢管轧机的发展概况1887年美国的Kellogg连轧管机问世至今已有100多年的发展历史，工业发达国家（如美国，日本，德国等）都拥有大量的现代化热轧钢管设备。

其中主要是自动轧管机和周期式轧管机，其生产的钢管占世界热轧管产量的92％，钢管增长率达7.5％，它们生产的热轧管产量占世界钢材产量的15％左右[13]。

5、线材轧机的发展概况近些年来，国外线材生产是稳定的。

线材产量占钢材产量的7％～8％，线材轧机常用来生产直径为5～12.7mm的圆形断面轧材[13]。

20世纪40年代的线材轧机大部分为横列式线材轧机，需要人工喂钢，最高轧制速度限制在10/s以下,由于速度低，轧件温降大，影响线材尺寸精度。

因此，其盘重一般在80～90Kg左右，轧机生产能力为10～15t/h。

20世纪50年代发展了半连续式线材轧机。

粗轧机组为连续式布置，精轧机组为横列式布置，中轧机组布置成连续式或横列式。

在机械化程度较高的半连续线材车间中，可以不用人工喂钢，最高轧制速度为15m/s左右，线材盘重可达125kg。

五线轧制时，轧机年产量为35万t。

20世纪50年代中期出现了连续式线材轧机，精轧机组一般配置6～8架水平辊轧机。

60年代初期，精轧机组配置了立辊，形成了水平辊－立辊－水平辊的连续式线材轧机，可以实现无扭转轧制。

20世纪70年代，摩根无扭高速线材精轧机组有了很大的发展，投产的已达160多套[13]。

1.1.2国内轧钢技术的发展我国轧钢行业在借鉴西方发达工业国家先进技术的基础上，自力更生、坚持自主创新，在轧制工艺、装备、系统和开发未来钢铁材料等方面取得了巨大成就，为中国钢铁工业的科学发展建立了不朽的功勋。

经过中国钢铁人的不懈努力，中国建设了一大批具有国际先进水平的轧钢生产线,掌握了国际上最先进的轧制技术，具备了轧钢设备独立研发、制造、创新能力，具有国际先进水平的钢材产品源源不断地供应到国民经济各个部门，为中国经济发展、社会进步、百姓安居乐业提供了重要的基础原材料[14]。

19世纪70年代以来，以宝钢建设为契机，中国成套引进了热连轧、薄板坯连铸连轧、钢管轧制等各类轧制工艺技术以及相应的轧制设备和自动化系统，迈出了中国发展轧制技术的第一步。

中国钢铁人，先是消化吸收发达工业国家的先进轧钢技术，继而自主研发、不断创新，掌握了重型轧机的设计、制造、安装的核心技术，并具备了自主研发和制造先进轧机的能力。

利用先进的轧钢工艺和装备技术，凭借科学先进的管理，中国钢铁人自主开发了一大批先进的钢铁材料，满足了国民经济迅速发展的需求，产品的质量水平也有了很大程度的提高。

进入21世纪以来，工作在轧钢战线的广大科技工作者以“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”为方针，以节省资源、工艺和产品的绿色化为目标，在工艺、装备、系统等方面积极创新，打破了制约轧钢技术发展的瓶颈，自主研发并建设了一大批轧钢生产线，实现了轧钢工业的迅速发展，为中国经济的进步和国家综合国力的提升提供了强有力的支撑[14]。

1.2轴承座拆卸技术轧辊轴承座轴承运行状况是影响轧制产品质量的重要因素，因此轴承座必须定时、快速拆卸下来，以便检测、检修、更换轴承，同时将检修好的轴承座还要再安装到轧辊上[12]。

1.2.1传统轴承座拆卸技术目前，传统拆卸方式采用的是起重机和人力组合，其弊端是:工作效率低、安全得不到保障。

而在冶金行业中使用的多为大型轧机，轧辊及轴承座的尺寸和质量较大目前，大型轧辊轴承座的拆卸和安装工作靠行车来实现。

由于受到轧辊和轴承座自身重量大，轴承与轧辊装配精度高，轴承和轧辊不宜对中，行车稳定性差、摆动大等因素制约。

采用行车的作业方式将会导致拆卸和安装作业非常困难，并具有如下的缺陷：一是操作麻烦、费力、费时、工作效率低、工人劳动强度大；二是容易发生机械卡住，即便把轧辊本身吊起，也不能拆卸，同时轧辊的辊颈还容易被刮伤；三是安全可靠性差，存在隐患[15]。

1.2.2国际上采用的轴承座拆卸技术20世纪70年代，日本首次在冷轧厂轧辊维修车间，制造出采用全液压驱动的轧辊轴承座拆装机及轴承座翻转机设备。

随后，西德也生产出相应的设备。

现今，国内外的一些轧钢厂采用的是一种全液压驱动的轧辊轴承座拆卸车，其机械结构也大都比较相近，例如上海克虏伯不锈钢有限公司使用的一种轧辊轴承座更换设备、鞍山亨通冶金矿山设备制造公司使用的轧辊拆装车。

应用这种技术比较成熟还有德国的一些公司。

这类设备具有的共同优点是轴向定位简单、安全、还节省劳动力而且具有很高的效率。

但其缺点也非常明显，它们普遍价格比较高昂，而且不容易管理和维护[15]。

1.3本文的研究本设计以轧辊轴承座拆卸工艺流程为例，设计符合生产实际的轧辊轴承座拆卸装置，其工作能力满足要求，能够可靠稳定的连续运行。

本次设计中，主要是对轴承座拆卸装置进行结构设计，其中包括了大车装置和小车装置（大车装置纵向移动，主要起承载小车装置、轴承座和运输作用；小车装置横向移动，主要起拆卸轴承座的作用）在本次设计中，使用inventor软件进行设计，引用许多已有的标准件（如轴承，螺栓等），大大降低了加工和研发成本，在此基础上借助于三维图形软件Inventor进行产品的结构设计,表达出产品的构思，缩短了开发周期，也降低了研制风险。

并且能在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾,早期预测生产能力，费用，以及开发设计过程中计划的可调整性,由此提高设计效率和设计的可靠性。

并对轧辊轴承座拆装机的大车车架进行了机械结构优化,使其在满足使用要求的前提下，结构更加合理,故障率更低。

利用软软Inventor应力分析对大车车架进行了力学分析和尺寸优化,大大减轻了其质量,从而节约了成本。

1.4本章小结本章主要介绍了轧制技术的国内外发展状况和轴承座拆卸技术的国内外状，讲述了轧辊拆卸技术对于冶金工业的重要性。

轧制技术处处融于工业生产中，对于工业生产有着重要的意义。

2轴承座拆卸装置工作原理和参数计算2.1轴承座拆卸装置工作原理图2拆装装置结构图1一大车车体；2一大车驱动装置；3一小车装置；4～升降系统；5一轧辊及轴承座；6一“V”型支撑如图所示，拆装装置主要包括大车装置、小车装置、升降系统等。

其中小车装置、升降系统均安装在大车上，拆卸车对称安装。

拆卸步骤如下：首先，拆装装置在电机驱动下沿纵向方向可移动到任何一处指定的拆装位置，制动并锁死。

此时拆装装置的拆装中心线与放在“V”型支撑平台上的轧辊轴线位于同一垂直平面内。