十一辊中板矫正机主传动设计

十一辊中板矫正机设计

摘要

随着生产技术的进步和现代化改造的实施，中厚板生产向着高效化、高质量的方向发展，对厚度在4~60 mm的常规产品，各生产单位均采用了线上的多辊矫正设备，为了满足日益提高的板形、板面质量要求，多辊矫正设备得到了进一步的发展。因此，我对矫正机进行相应的设计，以降低成本，提高效率、产量和质量来满足生产及客户的要求。本篇论文中，首先论述了矫正机的背景与发展状况，以及未来的发展趋势，并根据当前实际情况，考虑经济性和效率性等相关因素，对相关设备做了合理选用；然后对本次设计的中厚板矫正机进行了相应的设计。该矫正机用于中厚板生产线，为四重十一辊矫正，采用机械压下，机架为预应力机架。在设计计算中，首先，确定了主传动系统的结构参数，并根据矫正力、矫正力矩和主电机功率及工作特点选择主传动系统的电机类型和型号；其次，确定了压下系统的结构参数，并根据驱动压下螺丝的驱动力矩和电机功率选择压下电机的类型和型号；再次，对压下系统蜗轮蜗杆减速机进行了设计与校核；再次，对工作辊的强度和轴承的寿命进行了相应的校核；最后，讨论了润滑方式以及设备环保经济可行性分析等内容。

关键词：中板矫正机；主传动系统；压下系统；矫正辊

The Design of the Eleven Roll Plate Straightening

Machine

Abstract

With the development of technology and the implement of Modernization, production of plate straightening moves towards efficient and high quality direction. For thikness of 4~60mm conventional Products, every production department adopts Multi-roll correction equipment. In order to meet the requirements of ever-inceasing plate types and quality of boards, the multi-roll correction equipment gets improved. Now we are studying and designing the straightening machine to reduce costs and improve efficiency, output and quality, meeting the requirements of production and our customers.In this thesis. Background, deveopment status and trend of straightening machine were firstly discussed and according to the present situation, considering economy and efficiency-related factors, I select some related equipment reasonablely and then have a corresponding design of the plate straightening machine. This straightening machine is used in plate straightening machine production line, choosing reversible straightening for 11 four-roll and with mechanical pressure and prestressed rack. In the design of calculating, firstly make sure the main drive system and according to the straightening force, correct torque, the main motor power and work characteristics, we choose types and models for the main drive system; then plan and check the reduction worm reducer system; next check the intensity of work roll and life-span of bearing; lastly, make sure ways of lubrication as well as economic feasibility analysis of equipment.

Key words: Plate straightening machine；Main drive system；Pressure system；Straightening roller

目录

摘要 ............................................................................................................................................................... I Abstract...................................................................................................................................................... II 1绪论 (1)

1.1 矫正机的发展趋势 (1)

1.2 矫正机的主要产品、技术性能与工艺参数 (2)

1.3 矫正机的类型、特点、结构组成 (2)

1.4 矫直机的工作原理 (5)

2总体方案设计 (6)

2.1 矫正方案 (6)

2.1.1小变形矫直方案 (6)

2.1.2大变形矫直方案 (6)

2.2 矫正工艺 (6)

2.3 矫正机的主传动系统 (7)

2.3.1 机座形式 (7)

2.3.2 主传动装置组成和作用 (8)

2.4 压下机构组成和作用 (9)

2.4.1蜗轮蜗杆减速机 (11)

2.4.2压下螺丝和压下螺母 (11)

2.4.3离合器 (11)

3 十一辊中板矫正机力能参数计算 (12)

3.1 原始数据 (12)

3.2 辊式矫正机基本参数确定 (12)

3.2.1 辊径与辊距的确定 (12)

3.2.2 辊身长度的确定 (14)

3.2.3 矫正辊辊颈尺寸的确定 (14)

3.2.4 矫正辊传动端的尺寸 (15)

3.3 辊式矫正机力能参数的计算 (15)

3.3.1 作用在矫正辊上的压力（矫正力） (15)

3.3.2 作用在矫正辊上的矫正扭矩 (19)

3.4 辊式矫正机主电机的选择 (20)

3.4.1 矫正功率的确定 (20)

3.4.2 选择电动机 (21)

4主要零件的强度校核 (22)

4.1 矫直辊强度校核 (22)

4.1.1 第三辊的传动力矩 (22)

4.1.2 第三辊上弯曲力矩和支反力的确定 (23)

4.1.3 第三矫正辊强度校核 (28)

4.2 工作辊轴承校核 (29)

5低速级齿轮设计 (31)

6轴的设计与校核 (37)

6.1 轴的结构设计 (37)

6.2 轴的强度校核 (38)

6.3 精确校核轴的疲劳强度 (39)

7 润滑方式的选择 (41)

7.1 辊系的润滑 (41)

7.2 压下蜗轮蜗杆的润滑 (41)

7.2.1 润滑油的选择 (42)

7.2.2 润滑油给油方法及油量 (42)

7.3压下螺丝螺母的润滑 (42)

7.4 齿轮减速器中齿轮的润滑 (43)

8 设备的环保、可靠性和经济可行性分析 (44)

8.1 设备的环保性分析 (44)

8.2设备的可靠性 (44)

8.3 设备的经济性分析 (46)

结论 (48)

致谢 (49)

参考文献 (50)

1绪论

1.1矫正机的发展趋势

中厚板生产线在线的辊式矫直机以热矫直机数量最多，总的趋势是一发展大矫直力的强力四重式矫直机为主，该系列设备总体趋势是用数字控制系统精确调整上矫直辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫直辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作；高刚度矫直机机座，可满足大矫直力条件下的使用，变形小，精度高；为了提高矫直效果，矫直机出口处的上或下辊可以单独调整，且在矫直过程也可以进行调整；上矫直辊可以横向倾动，能分别调整各段支撑辊，以消除钢板的单侧或者双侧边滚；下矫直辊可以沿矫直方向倾斜以调整矫直辊负荷；装备液压安全装置和快速松开装置以便在设备过载、卡钢和停电时快速松开矫直辊；上、下矫直辊和支撑辊分别装在各自的框架上，框架及其辊子可以侧向移动进行快速换辊，实现辊系的线外整备；矫直机入口处装有水或压力空气，以消除残留的氧化铁皮；在矫直辊入口处安装一弯头压直机，消除头部钢板的上翘；为了避免矫直辊辊面的潜伤，辊面应具有一定的硬度，对四重辊式矫直机必须保证工作辊和支撑辊的辊面硬度有一个差值；在矫直机结构设计方面，正在向精密化，大型化发展，并正在加速结构更新的进度，老设备将逐步被淘汰和改造。

就我国的工业发展水平来看，常规的矫直设备尚需添补和改造，不过应该尽量采用新的高效能的常规设备，如新的拉弯矫直设备，新的3-1-3矫直机，大型二辊矫直机、滚动模转毂矫直机及变辊距矫直机等；新的矫直技术也需积极开发，如振动矫直、液压拉弯矫直、高精度压力矫直，矫直过程的计算机控制、复合辊形的矫直技术以及复合转毂矫直技术等；在矫直理论研究方面应该走出自己的道路，如材料强化影响的计算方法、变形能的测定及计算方法、等曲率朔性区长度及深度对矫直质量的影响，在矫直过程中克服残留应力影响的方法，斜辊的受力测定与计算方法、热处理轧材的矫直方法以及双向旋转矫直法等。所有这些已经遇到的和想到的问题，即使不能概括全面，只要同行们从实际出发，发现问题，抓住不放，搞出结果，将来一定会集腋成裘，形成我国的矫直理论体系。并让它更好地为我国社会主义四化建设服务。

1.2 矫正机的主要产品、技术性能与工艺参数

中板矫正机生产的主要产品除了一些常见产品外，主要还生产建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。

该矫直机的技术参数主要有：工作方式，压下方式，可倾斜调整，传动矫正辊数，矫正辊直径，矫正辊辊矩，矫正辊辊身长度，矫正辊数量，中间辊辊数，中问辊直径，中间辊辊矩，支承辊辊径，支承辊排数，矫正辊辊面标高，上辊系的倾动，向倾斜调整，矫正辊传动方式，压下平衡机构，采用弹簧平衡等。

工艺要求：针对矫正机的要求提高，矫直机的主电机要由以前的一台电机改为两台，而减速机内部还是3根轴，中间有一共用轴，2台电机通过它连接起来，保证了两台电机的速度始终达到一致。在速度一致的情况下，还要两台电机达到转矩分配，即要求两台电机转矩一致，这就需要两台电机实现主从控制主从应用中，主传动是典型的速度控制，从传动是速度或转矩控制。

1.3 矫正机的类型、特点、结构组成

轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因素的影响，往往产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢（如工字钢等）的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材则会产生纵向弯曲（波浪形）、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，轧件需要在矫正机上进行矫正。

根据结构特点，矫正机可以分为压力矫正机、辊式矫正机、管棒材矫正机、拉伸矫正机（单张板材矫正机和连续式拉伸矫正机）和拉伸弯曲矫正机等几种类型。

（1）压力矫正机 轧件在活动压头和两个固定支点间，利用一次反弯的方法进行矫正。这种矫正机用来矫正大型钢梁、钢轨和大直径（大于300~200mm ）钢管或用作辊式矫正机的补充矫正。压力矫正机的主要缺点是生产率低且操作较繁重。压力矫正机有立式和卧式两种。

（2）板、带材和型钢用的辊式矫正机 在辊式矫正机上轧件多次通过交错排列的转动着的辊子，利用多次反复弯曲而得到矫正。辊式矫正机生产率高且易于实现机械化，在型钢车间和板带材车间获得广泛应用。

板、带材和型钢用的辊式矫正机的类型很多，如上辊单独调整辊式矫正机、上辊整

体平行调整辊式矫正机、上辊整体倾斜调整辊式矫正机、上辊局部倾斜调整辊式矫正机等。上辊单独调整辊式矫正机的上排每个工作辊可单独调整，这种调整方式较灵活，但由于结构配置上的原因，它主要用于辊数较少、辊距较大的型钢矫正机。上辊整体平行调整辊式矫正机的上工作辊可整排平行调整。通常，出、入口的两个上工作辊（可称导向辊）做成可以单独调整的，以便于轧件的导入和改善矫正质量。这种矫正机广泛用来矫正12

4mm以

~

调整，这种调整方式使轧件的弯曲变形逐渐减小，符合轧件矫正时的变形特点。它广泛用来矫正4mm以下的薄板。上辊局部倾斜调整辊式矫正机的上排工作辊可以局部倾斜调整（也称翼倾调整）的矫正机。这种调整方式可增加轧件大变形弯曲的次数，用来矫正薄板。

（3）管材、棒材矫正机管、棒材矫正的原理也是利用多次反复弯曲轧件使轧件矫正。例如斜辊式矫正机、“313“型辊式矫正机、偏心轴式矫正机等。斜辊式矫正机的工作辊具有类似双曲线的空间曲线的形状。两排工作辊轴线相互交叉。管棒材在矫正时边旋转边前进，从而获得对轴线对称的形状。“313“型辊式矫正机的设备重量轻，易于调整和维修，用于矫正管、棒材时，效果很好。偏心轴式矫正机，用来矫正薄壁管。

（4）拉伸矫正机也称张力矫正机，主要用于矫正厚度小于6.0mm的薄钢板和有色金属板材。通常，辊式板带材矫正机只能有效地矫正轧件的纵向和横向弯曲（即二维形状缺陷）。至于板带材的中间瓢曲或边缘浪形（三维形状缺陷）则是由于板材沿长度方向各纤维变形量不等造成的。为了矫正这种缺陷，需要使轧件产生适当的塑性延伸。在普通辊式矫正机上，虽能使这种缺陷有所改善，但矫正效果不理想。这时需采用拉伸矫正方法。拉伸矫正的主要特点是对轧件施加超过材料屈服极限的张力，使之产生弹塑性变形，从而将轧件矫平。例如矫正单张板材的钳式拉伸矫正机和连续拉伸机组。钳式拉伸矫正机生产率低且夹钳夹住的部分要切除，造成的金属损耗较大；连续拉伸机组由两个张力辊组组成,拉伸所需的张力由张力辊对带材的摩擦力产生，这种矫正机主要用于有色金属。

（5）拉伸弯曲矫正机组随着工业的发展，对高强度极薄带材的需要量日益增加，同时，对板材平直度的要求也逐年提高。辊式矫正机由于其结构和矫正工艺的局限性，几乎无法矫正高强度合金钢带材的三维形状缺陷（边缘浪形和中间瓢曲等）。矫正带材

的三维形状缺陷时，应使带材产生塑性延伸。若用连续拉伸机组矫正合金钢带材，会出现下列问题：1）连续拉伸矫正时，需要使带材产生超过材料屈服限的应力，对较厚较宽的合金钢带材，必须施加很大的张力，这要消耗很大的能量；2）矫正脆性材料（屈服限和强度限很接近的材料）时，容易断带，这会造成设备事故。

为解决上述问题，研制了拉伸弯曲矫正机组。

拉伸弯曲矫正机组有很多种布置型式，但最基本的型式是在两组张力辊间装有分开布置的、数量较少的弯曲辊和矫正辊。在张力作用下的带材，经过弯曲辊剧烈弯曲时，产生弹朔性延伸，三维形状缺陷被消除，然后再经过矫平辊将残余曲率矫平。拉伸弯曲矫正工艺的矫正原理与拉伸矫正机及辊式矫正机的矫正原理都不相同，它在拉伸带材时所使用的张应力仅是材料屈服限的110~1，这就克服了连续拉伸机组矫正工艺的缺点。

拉伸弯曲矫正机组有下列特点：1）退火后的带钢经过拉伸弯曲矫正后，机械性能有明显改善，某些性能的改善超过冷平整的效果。2）能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三维形状缺陷。3）弯曲辊组和矫平辊组均是从动辊，没有驱动装置，因而可与带材同步运动，不会因打滑而擦伤带材表面。4）与辊式矫正机相比，其结构简单，重量轻，维修方便，操作容易。5）适用于几乎所有的带材加工作业线和各种金属材料（从屈服限为0.5%~1.5%的铁镍合金到铝合金和黄铜等。）在拉伸弯曲矫正机组上矫正的带材最大厚度已达到10mm，最大宽度达3000mm，矫正速度700mm，最高可达

~

3.0mm或从6

1mm的带材可在

~

1000m/min。6）矫正机组的矫正厚度范围广，例如从3

同一设备中矫正。7）可在酸洗机组中作为机械破鳞装置。采用0.5%~1.5%的延伸率，对氧化铁皮结合牢固的带材，也可取得良好破鳞效果，从而能降低酸液消耗并显著提高机组速度。8）用于镀锌机组，可使锌花更细致，镀层更均匀。9）与张力矫正机相比，拉伸弯曲机组中带材的张应力小得多，不会断带，也不影响带材质量。但是，应该指出，拉伸弯曲矫正机只能矫正连续带材，不能矫正单张板材，因而尚无法代替矫平单张钢板的夹钳式拉伸矫正机。

目前，拉伸弯曲矫正机组已在冷轧带材的连续生产作业线中得到广泛的应用。

1.4 矫直机的工作原理

在轧制产品中，除一些大断面轧件具有单值原始曲率的形状缺陷外，多数轧件上的形状缺陷其原始曲率的数值和方向均是不定的。对这类轧件的矫正，大多是先采用交变弯曲变形以消除其原始曲率的不均匀度，再逐渐将轧件矫平。

轧件上不同方向、不同数值的原始曲率，经过同一个反弯曲率的弹塑性反弯后，其残余曲率有趋向一致的特性。这是由轧件曲率方程的非线性变化规律决定的，可称之为残余曲率差值的收敛特性。有加工硬化材料的轧件，其残余曲率差值也具有这种收敛特性，只是收敛的幅度要小些。正是轧件这一特性，使得轧件经多次交变的弹塑性弯曲后，其残余曲率逐渐趋向一致，形成单值原始曲率，进而矫平。辊式矫正机就是利用这一原理矫平轧件的。

2总体方案设计

2.1矫正方案

按照每个矫直辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法,矫直方案可分为小变形矫正方案、大变形矫正方案。

2.1.1 小变形矫直方案

该方案的矫直原则是:矫直反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上产生的最大残余曲率(即进入该辊的最大原始曲率)使之变平。它的主要优点是,轧件的总变形曲率小,矫正轧件时所需要的能量也也少。

2.1.2 大变形矫直方案

这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度,形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的矫正方法加以矫正的方案。采用大变形矫正方案，可用较少的辊子获得较好的矫正质量。但若过分的加大轧件的变形程度。则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫正机的能量消耗。

综上所述本次设计采用小变形矫正方案，因主要是单值曲率的板材，且所需功率小，残余应力小，故采用小变形矫正方案。

2.2 矫正工艺

矫正机的矫正工艺与矫正机的类型和上矫直辊的调整方式有密切的关系，以下是上排工作辊的调整方式的四种矫正工艺。

1.上排工作辊单独调整的矫正机:在这种矫正机上，第2、3辊按照大变形矫正法确定其压下量，将轧件剧烈弯曲，第四辊的压下量适当控制，使残余应力值减小，后面各辊按小变形矫正法调整压下量，将轧件逐渐矫平，一般适合型钢矫正。

2.上排工作辊整体平行调整的矫直机:这种矫直机除第1和最后一个辊子外，其余各辊的压下量是相同的，使轧件多次反复剧烈弯曲，形成单值残余曲率，最后一个辊能够单

独调整，将此处的单值残余曲率矫平。第1辊适当减小压下量，以便于轧件的咬入。采用这种调整方式的一般是7-11辊钢板矫正机，用以矫正中厚板。

3.上排工作辊整体倾斜调整的矫直机:这种矫直机轧件在入口端的第二、第三辊上的反弯曲率最大，产生大变形。迅速消除轧件的原始曲率不均匀度，以后各辊的压下量按直线关系递减。在第n-1辊处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。这种工作辊调整方式符合矫直过程的变形特点。采用这种调整方式的一般是7—13辊的薄板矫直机和17-29辊的极薄带材矫直机，后者带有工作辊挠度调整装置，以矫直板材的瓢曲以及单、双边波浪等二、三维形状缺陷。

4.上排工作辊局部(单侧或双侧)倾斜调整的矫直机:这种矫直机出口处或入口与出口处的局部上排辊可倾斜调整，上排其余各辊整体平行调整。这种调整方式集中了平行调整与倾斜调整的优点。对于双侧局部倾斜调整的矫直机，由于入口端局部倾斜调整便于轧件的咬入 因而可加大平行调整部分的辊子压下量，适合于矫直薄带材或薄板材。本次设计采用上排工作辊整体倾斜调整的矫正机。

2.3矫正机的主传动系统

2.3.1 机座形式

辊式钢板矫直机工作机座可分为台架式和牌坊式两大类。

中厚板矫正机大多是台架式的。所以本次设计选择台架式机架。这种矫正机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。压下螺丝（或螺母）转动，可以调整上、下台架的相互位置，从而也调整了矫正辊的压下量。它的上台架可以整体平行压下，本次设计其压下机构选择集体驱动的。本次设计的矫直机上排辊是整体平行调整的，上台架由一台电动机通过减速分配器同时带动四个两级蜗轮蜗杆减速机同时转动四个压下螺母。

2.3.2 主传动装置组成和作用

主传动装置由主电机、联轴器、联合减速机及万向接轴等组成。传动系统由两台直流电机通过联轴器一联合减速器一万向接轴一工作辊装置使设备转动运行。其主传动结构简图如图：

1 2 3 4

1-工作机座2-万向接轴3-联合减速器4-电机

图2.1主传动示意图

1.电机:电机分为高速电机和低速电机两种。

（1）高速电机：

高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普通的电机，可以有效的节约材料。二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。三是由于高速电机转动惯量小，所以动态响应快。

（2）低速电机

一种旋转式机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动,这些机器中有些类型可作电动机用,也可作发电机用。

因为低速电机的成本比较高，为了节约成本，主传动系统和压下系统均采用高速电机，提高经济效益。

2.减速机:在矫直机主传动系统中,减速机除有减速作用外,还有均衡分配传动扭矩的作用,因此也称减速分配器。它有三种主要形式 圆柱齿轮型,圆柱圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形式中,每种又可分为单支、双支、三支和四支等结构。

圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单,因此在矫正机主传动系统中获得广泛应用。在制造能力许可时,也可使用联合减速机。将减速机与齿轮座组成一个整体,可减少传动件,且结构紧凑,能减小机列总长度。在辊数大于7的矫正机上,因为传递的总扭矩大,齿轮座的齿轮尺寸也大,使齿轮座出轴的间距很大与矫正辊间距相适应。因此,在辊式钢板矫直机上大多使用多支的减速分配器,这样可以使齿轮座的载荷均匀。

3.万向接轴:由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。矫直机常用的万向联轴节除了一般的滑块式叉头扁头型外，在辊径小于1200mm时，也采用球形万向联轴节，在小辊距矫直机上，也可以采用简易型刚球万向接轴，这种联轴节采用标准刚球，它只起定心作用，矫正扭矩是靠两叉头的侧面直接接触来传递的。这种联轴节结构简单，易于制造。

4.联轴器：联轴器的作用主要用来连接轴与轴（或轴与其它回转零件），以传递运动和转矩。联轴器的原理是在机器工作时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止运行时，通过拆卸方法才能使两轴分离。联轴器包括电动机联轴器和主联轴器。电动机联轴器用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴节则用来连接减速机与齿轮座的传动轴，因为此次设计中是将齿轮座与减速机设计为一体的联合减速机，所以不需要主联轴器。目前，应用最广泛的联轴器是齿轮联轴器，所以电动机联轴器选用齿轮联轴器。

2.4压下机构组成和作用

图2.2是十一辊中板矫正机压下系统简图，它的作用是实现对上辊的调整，以控制矫正的辊缝，达到良好的板材质量。常用的是上辊调整装置，由交流变频电机、齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、压下螺丝和压下螺母、传动侧与被动侧由中间浮动轴联接，浮

动轴端装有电磁离合器等组成。

交流变频电机通过减速机减速，带动4个压下丝杠转动使活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，同步轴采用离合器实现单独调整，可根据板材厚度、宽度、材料及原始曲率调整其开口度大小，压下工作行程-15～+80mm。压下丝杠材质为合金钢,上部为渐开线花键导向，下部是轧钢机用锯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动，下端部是球面结构，它可实现矫正辊系的前后倾动功能，同时下部装有起安全保护作用的液压垫，当操作者发生误操作或矫正力过大时，矫正过程中发生卡钢现象时，用以使活动梁及上辊系快速抬起，工作辊的开口度增大，对设备起到保护作用，同时油压传感器用来检测矫正过程中矫正力的大小。

1——电机2——齿轮减速机3——蜗轮蜗杆减速机

4——压下螺丝5——电磁离合器

图 2.2十一辊中板矫正机压下系统

为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有液压平衡机构，用以平衡上辊系及活动横

梁的全部重量，消除压下螺母与丝杠之间的间隙。压下过平衡系数为1.2～1.4。压下丝杠顶部装有四个高精度的位移传感器，它可通过PLC通讯系统与压下交流变频电机形成位置闭环控制，实现工作辊缝的精确调整，保证钢板的矫正质量。

2.4.1蜗轮蜗杆减速机

在设计选择压下装置的电动机和减速机配置方案是十分重要的。因为在设计压下机构时，不仅应满足压下的工艺要求，而且还应考虑其他因素，如：电动机，减速机能否布置得开；换辊，检修导卫和处理事故时，吊车吊钩能否进入，设备检修是否方便等。而且，蜗轮蜗杆减速机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。它的最主要的特点是：一是在传递中，可以改变90度方向；二是自锁。所以此矫正机的压下系统采用的是蜗轮蜗杆减速机传动。

2.4.2压下螺丝和压下螺母

压下螺丝一般由头部，本体和尾部三个部分组成。头部与上轧辊轴承座接触，承受来自辊颈的压力和上辊平衡装置的过平衡力。为了防止端部在旋转时磨损并使上轧辊轴承具有自动调位能力，我们可以把矫正机压下螺丝的端部做成球面形状，并与球面铜垫接触形成止推轴承。压下螺丝的本体部分带有螺纹，它与压下螺母的内螺纹配合以传递运动和载荷。压下螺丝的尾部是传动端，承受来自电动机的驱动力矩。压下螺母是平整机机座中重量较大的易损零件。我们采用稀油润滑，螺母寿命可以提高1.5~2倍。

2.4.3离合器

离合器工作原理是主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。离合器主要有机械式、电磁式、液压式、气动式、离心式、超越式、安全式等类型。本矫正机的压下系统采用的是电磁离合器。

3 十一辊中板矫正机力能参数计算

3.1 原始数据

1. 轧件材质：65n M

2. (1) 宽度mm b 2700~1500=

（2）厚度mm h 26~5.4=

（3）矫正速度s m v /6.1~8.0=

（4）压下速度s mm v /4.0=

3.2 辊式矫正机基本参数确定

辊式矫正机的基本参数包括：辊径D 、辊距t 、辊数n 、辊身长度L 和矫正速度v 。

3.2.1 辊径D 与辊距t 的确定

1. 辊距t 的确定

确定辊矩t 时，应该既考虑满足最小厚度轧件的矫正质量要求，又考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。为此，应分别计算最大允许辊距max t 和最小允许辊距min t 。最后确定的辊距t 应是max min t t t <<（尽量取小值）。

（1）最大允许辊距max t 的确定 max t 决定轧件的矫正质量。max t 值过大，轧件难以产生必要的弹塑性弯曲变形。根据文献[]377,1P 得 S E

h t σmin max 35.0= (3.1)

式中：min h ——轧件的最小厚度，mm h 5.4min =

E ——弹性模量，MPa E 5101.2?=

s σ——屈服极限，根据文献[]4查出MPa s 430=σ

将数据代入公式(3.1)得 mm t 67.2197430

101.25.435.05max

=???=

（2）最小允许辊距min t 的确定 辊距越小，对轧件可能产生的反弯曲率越大，矫正质量越高。但t 越小，矫正力P 越大。故最小允许辊距min t 受工作辊扭转强度和辊身表面接触应力限制。根据文献[]378,1P 得 s E h t σm a x

m i n 43.0= (3.2)

式中：max h ——轧件最大厚度, mm h 26max =

E ——弹性模量，MPa E 5101.2?=

s σ——轧件的屈服极限，MPa s 430=σ

将数据代入公式(3.2)得 mm t 07.247430

101.22643.05min =???= 因为max min t t t <<，并且t 尽量取小值所以可取mm t 260=。

2．辊径D 的确定

t

D b = (3.3) 式中：D ——辊径；

t ——辊距，mm t 260=

由文献[1，表11-4]得85.0=b

将数据代入公式(3.3)得

mm bt D 22126085.0=?==

圆整后取mm D 250=。

3.2.2 辊身长度L 的确定

辊身长度L 与轧件最大宽度有关，根据文献[]379,1P 通常

a b L +=m a x (3.4)

当mm b 200max <时，mm a 50=；当mm b 200max >时，mm a 300~100=。由于轧件最大宽度mm b 2700max =；所以a 可取mm 300。

将数据代入公式(3. 4)得

mm L 30003002700=+=

3.2.3 矫正辊辊颈尺寸d 和l 的确定

辊颈直径d 和长度l 与矫正辊轴承型式及工作载荷有关。由于受矫正辊轴承径向尺寸的限制，辊颈直径比辊身直径小得多。因此辊颈与辊身过渡处，往往是矫正辊强度最差的地方。只要条件允许，辊颈直径和辊颈与辊身的过渡圆角r 均应选大些。

根据文献[1,P 81]使用滚动轴承时有

55.0~5.0=D

d 式中： d ——辊颈直径

D ——辊子直径，mm D 250=

将数据代入得

mm mm d 1405.7.1355.0250≈=?=

根据文献[1,P 81]有 0.1~83.0=d

l 考虑到矫正辊传动端的结构尺寸可取mm l 1401400.1=?=。

根据文献[1,P 81]有

12.0~1.0=D

r 式中： r ——过渡圆角

D ——辊子直径

将数据代入得

mm r 252501.0=?=

3.2.4 矫正辊传动端的尺寸

根据文献[1,P 81]确定矫正辊传动端的型式与尺寸

轴头的外径d d )94.0~9.0(1=

式中：d ——辊颈直径

将数据代入得

mm d 6.131~126140)94.0~9.0(1=?= 取mm d 1301=。

3.3 辊式矫正机力能参数的计算

辊式矫正机的力能参数包括作用在矫正辊上的压力（矫正力）、矫正扭矩和矫正机的驱动功率。

3.3.1 作用在矫正辊上的压力（矫正力）

1． 轧件的屈服力矩w M

将轧件弯曲至弹性弯曲最大极限状态时的外力矩，称为屈服力矩，以w M 表示。它是最大弹性弯曲力矩，也是最小弹塑性弯曲力矩。根据文献[]10-11,1式得

W M s w ?=σ (3.5) 式中： s σ——轧件的屈服极限，MPa s 430=σ

W ——断面形状对称轧件的断面系数 5max 21069.16

?==bh W 将以上数据代入公式(3.5)得

mm N M w ??=??=7510267.71069.1430

2． 轧件的塑性弯曲力矩Ms