管材軋機減速機是一款優質低碳合金鋼的機械設備，使用壽命長、傳動效率高。
基本介紹
- 中文名：管材軋機減速機
- 外文名：Tube mill reducer
- 材料：優質低碳合金鋼
- 優點：使用壽命長、傳動效率高
- 製造技術：齒廓修形
- 學科：冶金工程
簡介,管材軋機減速機特點,設計計算,結構設計,發展趨勢,總結,
簡介
線棒材廠粗中軋機主傳動系統是保證軋制正常進行的關鍵設備之一。
其典型結構：主電機帶動主減速機，再通過齒輪機座和萬向接軸帶動軋輥實現軋制。
改進後結構：主電機帶動聯合減速機，再通過萬向接軸帶動軋輥實現軋制。
由上述兩種結構的對比可以看出，所謂的聯合減速機就是將主減速機和齒輪機座合二為一，使之既減速又分速的一種裝置。聯合減速機有以下優點：
1.縮短了軋機機列長度，有利於工廠設計；
2.降低機列重量；
3.減少備品備件；
4.節省投資和維護費用。
管材軋機減速機特點
1.齒輪及齒輪軸均採用優質低碳合金鋼，滲碳、淬火、磨齒，齒輪精度6級，精度高，使用壽命長。
2.齒輪全部採用齒廓修形等設計製造技術，齒向載荷分布均勻，強度高，噪音低。
3.管材軋機減速機和齒輪機座均採用焊接箱體結構，焊後進行兩次退火及噴砂處理，徹底消除應力。
4.潤滑採用集中循環潤滑，對軸承和齒輪採用單點強制潤滑，潤滑效果好。
5.與同類產品相比，管材軋機減速機具有承載能力大，使用壽命長、傳動效率高、可靠性高及噪音低等優點，完全滿足低速、重載、衝擊負荷大、衝擊次數頻繁、連續工作的工況要求。
設計計算
1計算依據
計算的依據是軋鋼工藝專業提供的車間工藝平面布置圖及最難軋鋼種的軋製程序表。根據這兩份資料，明確以下參數：
1)原動機類型、功率、轉速；
2)軋制力矩；
3)軋輥轉速；
4)聯合減速機的安裝方式；
5)相鄰軋機間距；
6)車間跨距；
7)其它特殊要求(包括用戶要求)。
2計算的準備根據計算依據，確定聯合減速機的下列參數：
1)使用壽命：一般取8一lO年，年工作小時為5 500 h。
2)齒輪精度：一般硬齒面聯合減速機取6級精度，中硬齒面聯合減速機取7級精度。這點和通用減速機不同。通用減速機的齒輪精度等級與齒輪副的圓周速度有關，而聯合減速機的齒輪精度一般要比按圓周速度確定的精度要高，目的是在合理的加工費用的前提下，充分發揮材料能力，降低設備重量，減小噪音。
3)潤滑方式及潤滑油品：均採用稀油集中潤滑循環系統，油品一般為N320或N220工業齒輪潤滑油。
4)軸承壽命：一般大於6 000 h，即能滿足一個大中修使用周期。
5)齒型、齒面硬度、齒輪材料及熱處理方法。
減速級齒型一般為漸開線圓柱斜齒輪。分速級齒型有兩種選擇：若齒面為硬齒面，則可用斜齒輪；若齒面為中硬齒面，由於分速級中心距受軋機規格限制，一般用人字齒輪，以保證承載能力。
齒面硬度、齒輪材料及熱處理方式的選擇比較複雜。
首先，採用硬齒面可以減小聯合減速機的外型尺寸，減輕設備重量(經測算，一般可減輕20% 一30% 以上)，縮短機列長度，對軋機間距要求不嚴。但是需要滲碳淬火或表面淬火，需要磨齒，機加工費用較高。而採用中硬齒面，則可以減少機加工難度，降低機加工費用，但帶來的問題是設備外型尺寸較大，設備重量較大，增大了機列長度，對軋機間距要求較嚴，甚至有可能影響到工廠設計。
其次，對硬齒面齒輪，若採用表面淬火熱處理工藝，則齒輪材料為中碳合金鋼。但中碳合金鋼的焊接性能較差，使製造減速級大齒輪時的焊接難度加大。若採用滲碳淬火熱處理工藝，則齒輪材料為低碳合金鋼，大齒輪的焊接性能較好，但需要大型的滲碳爐，機加工費用較高。
再次，對中硬齒面齒輪，必須採用中碳合金鋼。由於其熱處理工藝相對簡單，一般機械廠都能加工，機加工費用低。但製造大齒輪時焊接性能不好，而且當中碳合金鋼調質處理硬度為HB300—350時，其芯部的其他機械性能指標，如盯s、8s、Ak等都受到影響，特別是韌性指標有一定的下降，必須嚴格控制。
由於目前國內中硬齒面聯合減速機的加工費用一般比硬齒面聯合減速機的加工費用便宜一半左右，所以，我們現在選擇齒面硬度的原則是：尊重用戶的選擇，在軋機間距和機列長度許可的前提下儘量不用滲碳淬火熱處理工藝，儘量不用高檔材料，儘量降低齒面硬度，以適應市場經濟的需要。
但隨著國內機加工能力的提高，加工費用的進一步合理，聯合減速機採用滲碳淬火硬齒面齒輪、大齒輪採用焊接結構將是發展的方向。
3齒輪計算
正確而合理的計算是保證聯合減速機性能可靠、體積和重量合理、工藝性好的前提。齒輪計算的大致步驟是：先按體積最小原則進行速比分配，再初算齒輪傳動的幾何參數，最後按GB/T3480—1997(漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法》進行接觸強度和彎曲強度校核。整個計算過程與通用減速機設計計算相似。
1)聯合減速機的輸入扭矩不是按電機功率和轉速計算出來的，而是按軋製程序表中最難軋鋼種的實際軋制力矩和轉速反算過來的。以某線材廠第一架0420中軋機為例，其電機功率P為239 kW，電機轉速n為690 r/min。
而實際上，軋制最難軋鋼種時的軋制力矩反算到電機軸上僅為2 195 N．m。可見，如果按輸入扭矩為3 308 N．m設計計算聯合減速機，則聯合減速機將過於安全。
2)使用情況係數KA全部按嚴重衝擊取值，一般取KA：1．75。接觸強度安全係數SH為1．1一I．3，彎曲強度安全係數sF為1．5—2．0。若進行強度校核後SH和SF超出這一範圍，則相應調整齒輪參數，重新校核。
3)齒寬係數 d的選擇比較複雜，多需反覆計算。若中d取值偏大，雖然可以提高齒輪的承載能力，但齒輪較寬，減速機尺寸加大，並且當齒寬大到一定程度以後，其提高齒輪承載能力的作用並不明顯，因為隨著齒寬的加大，齒向載荷分布係數、齒間載荷分配係數均明顯加大。而若 d取值偏小，雖然可以克服此值偏大後的缺點，但可能滿足不了承載能力的要求，或者雖然能滿足承載能力的要求，但縱向重合度8B小於1，影響齒輪傳動的平穩性。我們選擇齒寬係數的原則是：在滿足承載能力和縱向重合度￡B大於l的前提下，儘量減少齒寬係數。
4)分速級的中心距不是根據強度條件確定的，而是按照軋機在最大、最小輥徑和不同開口度、不同橫移位置的情況下，萬向接軸有合理的工作傾角確定的，一般等於軋機的名義規格。如450軋機的聯合減速機，其分速級中心距為450 mm。儘管該級中心距受到限制，但是按此中心距確定的齒輪參數仍需滿足強度要求。因此分速級齒輪一般齒寬比較大，齒面硬度較高。隨著硬齒面技術的發展和使用，齒輪承載能力已經提高。現在制約分速級中心距的關鍵環節已不是齒輪的強度，而是該級滾動軸承的使用壽命了。
5)為降低成本，提高效率，在進行新廠設計時，儘量使同一規格軋機的聯合減速機的箱體相同。以某線材工程 450軋機聯合減速機為例，可按以下方案設計。
這種設計方案的缺點是後三架聯合減速機偏於安全，有一定的浪費現象。優點是減少了設計工作量，簡化了工藝工裝，減少了備品備件，便於維護，還可以將質量較差的箱體配置在負荷較低的機列上。據SMS公司測算，這種方案可使總成本下降10%以上。
4其它計算
齒輪幾何計算和強度校核完畢後，先按扭轉強度計算出各軸的最小軸徑，然後初選軸承，並進行軸承壽命校核。當軸承確定之後，再根據軸承和齒輪的具體參數計算出該聯合減速機所需要的潤滑油量。結構設計完畢後，對各軸進行精確地強度和剛度校核。
需要說明的是，在進行軸承壽命校核時，要按軸承樣本上介紹的方法進行，而不要按一般設計手冊中的方法進行校核。一般設計手冊中的計算方法過於保守。
隨著電子計算機的飛速發展，現在有關齒輪計算的軟體也隨之出現並越來越豐富。採用電子計算機計算將是軋機聯合減速機設計的發展方向。
結構設計
設計計算是在理想嚙合狀態下進行的，如果因為各種原因保證不了齒輪的正常嚙合，那么設計計算只是紙上談兵。因此在聯合減速機結構設計時，應牢固樹立保證各級齒輪嚙合良好的意識。緊緊圍繞這一點進行設計。
結構設計的程式與一般通用減速機的設計程式基本相同，這裡僅介紹其特別之處。
1箱體結構
近些年國內外新設計的聯合減速機箱體均採用焊接結構。當分速級齒輪為人字齒輪時，可以設計成只有一個分箱面。當分速級齒輪為斜齒輪時，因為軸承固定與安裝的原因，一般設計成兩個分箱面。
為保證箱體剛度，各箱體，尤其是下箱體的承載鋼板應有足夠的厚度和合理的配筋。軸承座部位一般選用厚鋼板直接焊接。各箱體之間的聯接螺栓大小應按規範選取，並注意其與箱壁、筋的距離，以留有足夠的扳手空間。地腳螺栓應布置合理，以方便土建基礎施工，並注意安裝空間。下箱上的吊耳應能承受住整台聯合減速機的重量，聯合減速機組安裝完畢後，只允許使用下箱上的吊耳吊裝。
2軸繫結構
採用一端固定，一端遊動的典型結構。若分速級齒輪為人字齒輪，那么較短的人字齒輪軸兩端均為遊動結構。
軸承固定端的選擇與軸承受力有關。一般一根軸兩端的軸承型號相同，為了使兩個軸承壽命接近，原則上應將承受徑向力較小的一端作為固定端。
輪齒螺旋方向及齒輪旋轉方向的確定：
1)輪齒螺旋方向：互相嚙合的一對齒輪螺旋方向相反。同根軸上的兩個齒輪螺旋方向相同，以使其產生的軸向力互相抵消一部分。
2)齒輪旋轉方向：當輸出軸的旋轉方向根據軋制方向確定以後，齒輪的配置形式有兩種。
3潤滑配管設計
齒輪和軸承的良好潤滑是保證不出事故的先決條件。由於齒輪和軸承公用一個潤滑循環系統，所以在配管設計時一定要注意以下幾點：
1)軸承進油口部位一定要設定節流裝置，以使流量均衡；
2)齒輪潤滑處的噴油嘴尺寸應按所需油量正確選擇，謹防不足；
3)回油管直徑要足夠大，以保證排油順暢；
4)軸承座上應留有回油孔，以便潤滑軸承的油能順利排出，防止從端蓋處漏油；
5)將噴油嘴放在齒輪副的齧人側還是齧出側，過去一直爭論不休。由於粗中軋機聯合減速機的線速度一般不高，我們現在一般將噴油嘴放在齧人側，以保證潤滑；
6)通氣罩要足夠大，必要時可設定兩個，使箱體內外氣壓相同，減少從軸伸處或箱體結合面處滲、漏油的可能性。
發展趨勢
隨著線棒材軋坯尺寸的加大、軋制速度和對成品精度要求的逐步提高，對粗中軋機軋制能力及中間坯質量也有越來越高的要求。因此聯合減速機呈現以下發展趨勢。
1)齒輪計算及強度校核採用電子計算機進行計算，可大大縮短設計周期；
2)齒輪採用滲碳淬火熱處理工藝。根據計算，相同外型尺寸的聯合減速機，採用滲碳淬火比採用表面淬火可提高承載能力30%左右。還方便了大齒輪的加工製造；
3)箱體採用全焊接結構，以縮短製造周期，減輕重量；
4)齒輪採用高變位技術，以提高齒面接觸強度和齒根彎曲強度；
5)輪齒採用修型技術(齒向修型和齒型修型)。根據計算，採用適當的輪齒修型後，承載能力可提高2O% 一30% 。
總結
線棒材廠粗中軋機聯合減速機的設計有其自己的特點。在設計計算階段，應根據工藝要求、用戶要求及製造廠的加工能力合理確定齒面硬度、齒輪材料及熱處理方式，選擇合適的齒輪精度、使用壽命、齒寬係數等，按照輸出扭矩為最大軋制力矩的原則，使齒輪副的強度安全係數在一個合理的範圍內，並注意同規格聯合減速機的通用化，使計算出的減速機既安全，又體積小、重量輕、成本低。
在結構設計階段，應牢固樹立保證各級齒輪嚙合良好的意識，採用適當的焊接箱體結構和軸繫結構，合理確定輪齒旋向和齒輪旋轉方向，重視潤滑配管設計，以保證設計計算落到實處，減速機工藝性好，使用方便、可靠。
