双槽钢管移钢机设计.doc

双槽钢管移钢机设计.doc

《双槽钢管移钢机设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双槽钢管移钢机设计.doc（47页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）

+

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题目：

双槽钢管移钢机设计

学生姓名：

*****

学号：

*****

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

*******

指导教师：

****

摘要

双槽钢管移钢机的设计整体结构式由电动机，减速器，联轴器，链传动机构组成。

由于双槽钢管移钢机机组是由6组移钢机构组成，为实现同步运转并且能够运动平稳，采用的是整体驱动方式。

三级减速器具有结构复杂的特点，由于本设计的传动比较大，故用三级减速器方可实现。

移钢机机架比较复杂，架内的传动部件是靠链传动，这需要选则大小适合的链轮和链条，对链条进行校核，并且还需要对移钢机机架内主传动轴进行设计和校核。

关键词：

双槽钢管移钢机，链传动机构，三级减速器

Abstract

DualSlotmachinedesignshifttheocerallstructureofsteelbythemotor,reducer,coupling,chaindriveinstituions.

Thedoublecelltransfersteelmachineunitismovedbythe6groupsofsteelbodies,inordertoachievesynchronousoperationandcansmoothmotion,drivenbytheoveralldrive.

Threecharacteristicsofgearwithacomplexstructure,duetothedesignofthetransmissionofrelativelylarge,itisonlyachievedwiththethirdgear.

Steelmachineframeshiftismorecomplex,withintheframeworkreliesonchaindrivetransmissionparts,whichneedtoselecttheappropriatesizesprocketsandchain,checkonthechains,andalsoneedtomovetolivewithintheshaftsteelmachineframedesignandchecking.

Keywords:

dualslotshiftingsteelmachine,chaintransmission,threereducer

II

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

1绪论 1

1.1中国无缝钢管的发展概况 1

1.2无缝钢管发展的前景 1

1.3中国无缝钢管生产布局 2

1.4无缝钢管生产方法与简单介绍 2

1.5无缝钢管生产工艺流程介绍 4

1.6无缝钢管生产设备 4

1.7无缝钢管种类 5

1.8、无缝钢管材质钢号的表述方法 9

1.8.1无缝钢管材质钢号表示方法概述 9

1.8.2无缝钢管材质钢号表示方法的分类说明 9

2方案设计 12

2.1移钢机设计方案 12

2.2选择移钢机传动方案 12

3设计计算部分 14

3.1移钢机设计的主要参数 14

3.2电动机的选择 14

3.2.1电动机的选用原则 14

3.2.2电动机的选择 14

3.2.3电动机的监视和维护 17

3.3减速器的选择 17

3.3.1选用减速器的公称输入功率 17

3.3.2减速器的简介 18

3.3.3校核热功率 19

3.3.4减速器的维护检查 19

3.3.6减速器的发展趋势 20

3.4联轴器的选择 20

3.4.1联轴器的简介 20

3.4.2联轴器的选择 22

3.4.3联轴器的校核 22

3.5链传动的设计计算 22

3.5.1链传动的简介 22

3.5.2小链轮齿数的选定 23

3.5.3计算当量的双排链的计算功率 23

3.5.4确定链条型号和节距p 24

3.5.5计算链节数和中心距 24

3.5.6计算链速v,确定润滑方式 25

3.5.7计算链条传动作用在轴上的压轴力FP 25

3.5.8链传动的安装与保养 26

3.5.9链传动机构装配注意事项 27

3.5.10链传动的特点与应用 27

3.6轴的设计 27

3.6.1提高轴的强度的措施 27

3.6.2设计轴时注意的事项 28

3.6.3传动轴材料的选取 28

3.6.4轴最小轴径的估算 28

3.6.5各轴段直径和长度的确定 29

3.6.7键的选择 34

3.6.8键的校核 34

3.7轴承的选择计算 35

3.7.1滚动轴承的简介 35

3.7.2滚动轴承的选择 35

3.7.3滚动轴承的选择 36

3.7.4滚动轴承的工作特点 37

3.7.5滚动轴承寿命计算 38

3.7.6滚动轴承的润滑 38

参考文献 40

致谢 41

V

1绪论

1.1中国无缝钢管的发展概况

在新中国成立时，我国不能生产无缝钢管。

1953年10月27日，鞍钢无缝钢管厂成功轧出我国第一根无缝钢管，从此结束我国不能生产无缝钢管的历史。

以后产量逐年增长，2004年，全国无缝钢管产量达到908万吨，其中不锈无缝钢管为20万吨，成为世界无缝钢管生产大国。

自2003年开始，我国已由净进口国变为净出口国。

2003年，无缝钢管进口量为47万吨，出口量为56万吨；2004年，进口量为69万吨，出口量为75万吨，取得了长足进展。

现在我国无缝钢管技术装备种类、规格齐全。

具体来看，热轧无缝钢管装备：

自1953年建成投产Ф140mm自动轧管机组以来，陆续开发、研制、设计、制造、建成投产一大批小型（Ф50mm-Ф100mm）穿孔机和自动、三辊、连轧、圆盘等轧管机组，并先后引进一批顶管、大型自动、扩管、三辊轧管机组，后期又引起一批先进的三辊、精密和连轧机组，现有（含在建）的热轧成品无缝钢管机组约9大类38套，即连轧管、自动轧管、周期轧管、热扩管、精密轧管、圆盘轧管、三辊轧管、顶管、挤压管和行星轧管机组，产品外Ф21.3mm-Ф1100mm，设计能力504-514万吨。

应该说，目前我国是世界热轧管机组的种类和规格最齐，是世界热轧无缝钢管最新、最先进机组的总汇，是世界最新装备、机组的实验地。

1.2无缝钢管发展的前景

在无缝钢管技术装备及生产发展前景方面,目前我国还不是世界的无缝钢管生产强国，现在国产的优质、低耗、高附加值无缝钢管的品种还很少，不能满足国内市场的需求。

如高强度、特殊密封扣、耐低温、耐腐蚀（硫化氢、一氧化碳等）、抗压溃等特殊油井管的缺口较大，致使油井管现在每年还需进口30万吨。

此外，无缝钢管的品种、质量、消耗等方面，还难以超过设计水平。

与国外先进水平相比，还存在一定的差距，尤其是在质量、使用寿命、价格比等方面，还很难具备竞争力。

在机组装备上，也需进一步提升，比如冷轧管的设备，距离世界先进水平尚有相当的差距。

在国外已采用高速、超长行程轧制和双回转双送进，轧制过程不停机连续上料和连续轧制以及采用电脑控制，实现自动化操作。

1.3中国无缝钢管生产布局

我国现有的无缝钢管生产布局不均衡，且较为分散，集中度差。

从全国六大地区来看，西北地区的无缝钢管产量极低，仅年产6万吨；迄今为止，宁夏、甘肃、新疆、海南、香港、澳门和台湾省、自治区、特区没有无缝钢管厂。

在全国26个有生产厂的省、市中，其产量的差异也很大，年产20万吨以上的有10个省、市；年产50万吨以上的只有天津、上海、内蒙、江苏、山东、四川6个省、市；在这6个省市中，产量最大的为江苏，2003年的产量为95万吨；产量最大的企业为天津钢管公司，2003年的产量达到80.1万吨；年产50万吨以上的企业也只有天管、宝钢、包钢、成都等4家，可见其分散程度。

1.4无缝钢管生产方法与简单介绍

无缝管的生产方法很多。

无缝钢管根据交货要求，可用热轧（约占80～90％）或冷轧、冷拔（约占10～20％）方法生产。

热轧管用的坯料有圆形、方形或多边形的锭、轧坯或连铸管坯，管坯质量对管材质量有直接的影响。

热轧管有三个基本工序：

①在穿孔机上将锭或坯穿成空心厚壁毛管；②在延伸机上将毛管轧薄，延伸成为接近成壁厚的荒管；③在精轧机上轧制成所要求的成品管。

轧管机组系列以生产钢管的最大外径来表示。

（1）自动轧管生产生产无缝钢管的方式之一。

生产设备由穿孔机、自动轧管机、均整机、定径机和减径机等组成。

（2）　连续轧管生产生产设备由穿孔机、连续轧管机、张力减径机组成。

圆坯穿成毛管后插入芯棒，通过7～9架轧辊轴线互呈90°配置的二辊式轧机连轧。

轧后抽芯棒，经再加热后进行张力减径,可轧成长达165m的钢管。

140mm连续轧管机组年产40～60万吨，为自动轧管机组的2～4倍。

这种机组的特点是适于生产外径168mm以下钢管,设备投资大,装机容量大,芯棒长达30m,加工制造复杂。

70年代后期出现的限动芯棒连续轧管机（MPM）,轧制时外力强制芯棒以小于钢管速度运动，可改善金属流动条件，用短芯棒轧制长管和大口径钢管

（3）周期轧管生产以多边形和圆形钢锭或连铸坯作原料，加热后经水压穿孔成杯形毛坯，再经二辊斜轧延伸机轧成毛管,然后在带有变直径孔槽的周期轧管机上,轧辊转一圈轧出一段钢管。

周期轧管机又称皮尔格尔（Pilger）轧管机。

周期轧管生产是用钢锭作原料，宜于轧制大直径的厚壁钢管和变断面管。

（4）三辊轧管生产主要用于生产尺寸精度高的厚壁管。

这种方法生产的管材，壁厚精度达到±5％，比用其他方法生产的管材精度高一倍左右。

工艺流程见图4。

60年代由于新型三辊斜轧机（称Transval轧机）的发明，这种方法得到迅速发展。

新轧机特点是轧到尾部时迅速转动入口回转机架来改变辗轧角，从而防止尾部产生三角形，使生产品种的外径与壁厚之比，从12扩大到35，不仅可生产薄壁管，还提高了生产能力。

1.5无缝钢管生产工艺流程介绍

无缝钢管生产方法见1

热轧，简单的来说就是所轧制的轧件的温度越高，随之变形的抗力变小，这样就能实现大的变形量。

以轧制钢板为例，一般的铸坯的厚度为230mm左右，但经过粗轧与精轧，最终的厚度就变为1-20mm。

与此同时，由于钢板的宽厚比较小，尺寸的精度要求的相对较低，不容易出现板形的问题，以控制凸度为主。

一般对于组织有要求的，一般通过控轧控冷来实现的，即控制精轧的开轧温度和终轧温度。

1.6无缝钢管生产设备

穿孔机常用的二辊斜轧穿孔过程见图。

圆管坯穿轧成空心的厚壁管（毛管），两个轧辊的轴线与轧制线构成一个倾斜角。

近年来倾斜角已由6°～12°增至13°～17°,使穿孔速度加快。

生产直径250mm以上钢管，采用二次穿孔,以减少毛管的壁厚。

带主动旋转导盘穿孔、带后推力穿孔、轴向出料和循环顶焊等新工艺也取得一定的发展,从而强化了穿孔过程,改进了毛管质量。

自动轧管机把厚壁毛管轧成薄壁荒管。

一般经2～3道次，轧制到成品壁厚,总延伸率约为1.8～2.2。

70年代以来，用单孔槽轧辊、双机架串列轧机、双槽跟踪轧制和球形顶头等技术，都提高了生产效率，实现了轧管机械化。

　　均整机结构与穿孔机相似。

均整的目的在于消除内外表面缺陷和荒管的椭圆度，减少横向壁厚不均匀。

近年采用三辊均整机，提高了均整机变形量和均整效率。

　　定径机由3～12架组成，减径机由12～24架组成，减径率约达3～28％。

50年代出现的张力减径机,在调整辊速和减径的同时，以适当的张力控制壁厚。

新型张力减径机一般用三辊式，有18～28架，最大减径率达80％，减壁率达44％，出口速度达每秒18mm。

张力减径机有两端增厚的缺点，可用“头尾端部突加电气控制”或微张力减径消除。

自动轧管机组常用系列有外径为100mm、140mm、250mm和400mm四种,生产外径17～426mm钢管。

机组的特点是在穿孔机上实现主要变形，规格变化较灵活，生产品种范围较广。

由于连续轧管技术的发展，已不再建造140mm以下的机组。

1.7无缝钢管种类

1.GB/T8162-1999（结构用无缝钢管）。

主要用于一般结构和机械结构。

其代表材质（牌号）：

碳素钢、20、45号钢；合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。

2.GB/T8163-1999（输送流体用无缝钢管）。

主要用于工程及大型设备上输送流体管道。

代表材质（牌号）为20、Q345等。

3.GB3087-1999（低中压锅炉用无缝钢管）是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。

代表材质为10、20号钢。

4.GB5310-1995（高压锅炉用无缝钢管）是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。

代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。

5.GB1479-2000（高压化肥设备用无缝钢管）是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。

代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。

6．GB9948-1988（石油裂化用无缝钢管）。

主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。

其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

7.地质钻探用钢管（YB235-70）是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。

8.金刚石岩芯钻探用无缝钢管（GB3423-82）是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。

9.石油钻探管（YB528-65）是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。

钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。

10.GB5312-1999（船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管）是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。

碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。

代表材质为360、410、460钢级等。

11.汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。

12.冷轧无缝钢管是除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外，还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。

热轧无缝管外径一般大于32mm，壁厚2.5-75mm，冷轧无缝钢管处径可以到6mm，壁厚可到0.25mm，薄壁管外径可到5mm，壁厚小于0.25mm，冷轧比热轧尺寸精度高，而冷拔无缝钢管

13.一般用无缝钢管是是用10#、20#、30#、35#、45#等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合金钢热轧或冷轧制成的。

10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。

45#、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件，如汽车、拖拉机的受力零件。

一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。

热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货；冷轧以热处理状态交货。

14.低中压锅炉用无缝钢管：

用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。

用优质碳素结构钢热轧或冷轧（拨）无缝钢管。

主要用10、20号优质碳素结构钢制造，除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。

热轧以热轧状态交货、冷轧（拨）以热处理状态交货。

15.高压锅炉无缝钢管：

主要用来制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉管道等用的优质碳素结构钢、合金结构钢和不锈耐热钢无缝钢管、这些锅炉管经常处于高温和高压下工作、管子在高温烟气和水蒸汽的作用下还会发生氧化和腐蚀，因此要求钢管有高的持久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性，采用钢号有：

优质碳素结构钢钢号有20G、20MnG、25MnG；合金结构钢钢号15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等；有锈耐热钢常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb高压锅炉管除保证化学成分和机械性能外，要逐根做水压试验，要作扩口、压扁试验。

钢管以热处理状态交货。

此外，对成品钢管显微组织、晶粒度、脱碳层也有一定要求。

16.地质钻探及石油钻探用无缝钢管：

为探明地下岩层结构、地下水、石油、天然气及矿产资源情况，利用钻机打井。

石油、天然气开采更离不开打井，地质钻探用石油钻探用无缝钢管是钻井的主要器材，主要包括岩芯外管、岩芯内管、套管、钻杆等。

由于钻探用管要深入到几千米地层深度工作，工作条件极为复杂，钻杆承受拉、压、弯曲、扭转和不均衡冲击载荷等应力作用，还要受到泥浆、岩石磨损，因此，要求管材必须具有足够的强度、硬度、耐磨性和冲击韧性，钢管用钢用“DZ”（地质的汉语拼音字头）加数字一代表钢屈服点表示，常用的钢号有DZ45的45MnB、50Mn；DZ50的40Mn2、40Mn2Si；DZ55的40Mn2Mo、40MnVB；DZ60的40MnMoB、DZ65的27MnMoVB。

钢管都以热处理状态交货。

17.石油裂化管：

用于石油炼厂的炉管、热交换器管和管道用无缝管。

常用优质碳素钢（10、20）、合金钢（12CrMo、15CrMo）、耐热钢（12Cr2Mo、15Cr5Mo）、不锈钢（1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）制造。

钢管除得证化学成分和各种机械性能外，还要保证水压、压扁、扩口等试验，及表面质量和无损检验。

钢管在热处理状态下交货。

不锈钢管：

用各种不锈钢热轧，冷轧的不锈钢管，广泛应用于石油、化工设备管道和各种用途的不锈钢结构零件，除应保证化学成分和机械性能，凡用作承受流体压力的钢管要保证水压试验合格。

各种专用钢管要按规定保证条件。

18.柴油机用高压油管（GB3093--85），这种无缝钢管采用20#优碳钢为材质，经冷拔制成，按尺寸精度，柴油机高压油无缝钢管可分为A、B、C、和D四级，A级精度用于一般的柴油机以及维修配件，B级用于高精度要求柴油机，C级用于柴油机喷油泵试验台，D级为特殊要求。

液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管（GB8713--88）这种无缝钢管采用10、20、35和45#钢为材质，经冷轧或者冷拔制成，钢管内径尺寸精度可分为H8、H9和H10三个等级，管内表面粗糙度等级（f）级，（冷拔管）和（e）级（冷轧管）。

由于此钢管具有尺寸精度高，表面光洁，粗糙度低和表面质量好等特点，故制造缸筒时可以不用再加工或者稍加工便可制成精度高、与活塞配合良好的缸筒。

1.8、无缝钢管材质钢号的表述方法

1.8.1无缝钢管材质钢号表示方法概述

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。

我国的号表

汉语拼音字母、化学素符

号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

即：

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如：

Si,Mn,Cr……等。

混合稀土元素用“RE”（或“Xt”

）表示。

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。

③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

1.8.2无缝钢管材质钢号表示方法的分类说明

1．碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。

它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表

示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235MPa的碳素结构钢。

②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。

质量等级符号分别为A、B、C、D。

脱氧方法

符号F表示沸腾钢，B表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即ZT和TZ

都可不标。

例如Q235-AF表示A级沸腾钢。

③专门用途的碳素钢，例如：

桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附

加表示用途的字母。

2．优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，

钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。

②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半

镇静钢，其钢号为10b。

3．碳素工具钢

①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。

②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。

例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。

③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别

例如“T8MnA”。

4．易切削钢

①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。

②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢

其钢号为“Y30”。

③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。

5．合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。

②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。

当平均合金含量＜1.5%时，钢号中

一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，

例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同

当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3

、4……等。

例如18Cr2Ni4WA。

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中

标出。

例如20MnVB钢中钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。

④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。

⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。

例如铆螺专用的30CrMnSi钢，

钢号表示为ML30CrMnSi。

2方案设计

2.1移钢机设计方案

方案设计一：

我们将移钢机和回转臂的电机和减速器放在整个结构的中间位置，回转臂用链传动进行传递，使回转臂的抓口始终是朝上的。

如图2.1所示

图2.1方案设计一

方案设计二：

我们将移钢机和回转臂的电机和减速器放在整个结构的左侧位置，回转臂用齿轮进行传递，使回转臂的抓口始终是朝上的。

如图2.2所示

图2.2方案设计二

2.2选择移钢机传动方案

方案设计一：

该设计的优点是：

结构简单，尤其是在中心距较大的传动时，链传动比齿轮传动轻便的多，对于制造和安装的精度较低，成本低。

缺点是