摘要現代中厚板生產過程中四輥可逆軋機成為主要機型，其工作原理是使軋件通過兩相對旋轉的軋輥以壓力進行加工，使其產生塑性變形。本次設計的主要內容是對四輥可逆軋機的主傳動系統進行分析、研究、計算，闡述了中厚板軋機的發展概況，確定了主傳動機構的組成、機架形式、軋輥的結構特點及軸承形式。對主傳動系統力能引數進行了計算，包括軋制力、軋制力矩和主電機功率的計算及校核，以及主要零件強度的計算，如軋輥、軸、軸承。
最後對系統的潤滑和環保經濟性進行分析和討論。
關鍵字中厚板；主傳動系統；軋輥；軋制力
1.緒論
1.1中厚板軋機發展歷史
從世界中厚板的發展來看，中厚板軋機建設已經經歷了兩次高潮，第一次是50～60年代，出於工業化和建造業的需要，需要大量又厚，又寬，效能又高的中厚板。美國掀起了全球第一次中厚板軋機的建設高潮。一口氣新建成以2輥式加4輥式型式，4064mm尺寸為主中厚板軋機16臺，其中4064mm有7臺，5000mm以上特寬的有1臺。
另外改造中厚板軋機8臺，同時淘汰了若干臺3輥勞特式中板軋機。經過新建和改造後美國中厚板產量猛增，到2023年中厚板產量已提高至1000萬t以上。可以生產高強船板、高韌性潛艇用板、高耐候橋梁板，以及x80大口徑直縫焊管用板。
同時帶動了長輸管線的建設。第二次是70～80年代，受經濟發展的需要，短短幾年間便新建以4輥式加4輥式型式4700mm尺寸和4輥式5500mm單機架為主17臺中厚板軋機，其中5m以上特寬有4臺、四大公司各佔1臺，4.7m的有5臺。
使日本中厚板生產很快走向現代化道路，促進了機器、船舶、汽車、家電、交通及現代建築等各行各業迅速地發展起來。
1.2現在中厚板軋機特點
現代中厚板軋機越來越趨於大型化、精密化、自動化，以滿足鋼板控制軋制技術的要求，能夠生產高強度的合金板。電子計算機的應用使軋機提高了自動化控制程度，中厚板軋機普遍採用了液壓agc（鋼板厚度自動控制系統），中厚板的精度和生產效率大幅提高。
隨著市場經濟的發展，追求質量、品種、效益將是中厚板軋機今後和發展的方向，以寬厚板為主，並有很高的強度，加大軋制力和主傳動電機容量，改造的重點是：
（1）為保證板坯加熱的均勻性，使得軋制的鋼板尺寸和效能均勻一致，新建加熱爐應採用步進式加熱爐。
（2）淘汰三輥粗式軋機，以四輥軋機代替粗軋機，發揮四輥精整線軋機的能力，提高產品的質量。對於單機架的四輥軋機，已經預留了另一架軋機的基礎的軋機應盡量及時將另一架軋機安裝上去，以實現經濟規模。
(3)隨著使用者的鋼板的表面質量和鋼板的剪下精度的提高加強精線的改造，冷床採用運載式的冷床，剪機用滾切式雙邊剪和滾切式定尺剪。
(4)嚴格控制板坯加熱溫度，採用控制軋制和控制冷卻工藝，加快鋼板的冷卻速度，防止晶粒長大，細化鐵素體，使珠光體均勻分布，以獲得良好的強韌性。
(5)重視熱處理裝置的完善，逐步提高熱處理鋼板的生產能力，新建熱處理爐應優先考慮選用無氧化輥式熱處理爐。
(6)厚度偏差控制是鋼板的一項重要指標。要充分利用液壓agc控制技術來提高鋼板的尺寸精度，減少厚度偏差。
(7)大力開發和應用板型控制技術，獲得良好的板形，減少鋼板頭尾和兩邊的切損，提高鋼板的成材率。
目前中厚板軋機已經不能滿足使用者對寬厚板的需要，我國新建寬厚板機組將滿足這方面的需求。據統計，我國新上軋機主要以3500mm、3800mm、4300mm、5000mm四輥單機架或雙機架為主，其中5公尺軋機兩套，4300mm軋機一套，3800mm軋機3套，3500mm軋機7套。還有鞍鋼營口5000mm寬厚板專案、五礦營口專案、北鋼中板專案、包鋼中板專案、南陽漢冶、安陽永興、鄂鋼、萊鋼等，預計產能在1110萬噸左右。
這些軋機大多數都是大軋制力(2×104n/mm以上)，大功率(2×103n/mm)，軋制速度7.5m/s，軋件的厚度偏差已達0.08mm，寬度偏差達到5~8mm，長度偏差達10mm以下，鐮刀彎減至5mm/m，切頭尾長在200mm以內，成材率達95%以上，採用熱裝爐時燃耗已降至0.
6×109j/t以下，及高剛度(2kn/mm以上)的現代化中厚板軋機，大大超過日本和美國現有中厚板軋機效能，將成為全球新一代現代化中厚板軋機，為實現tmcp(中厚板熱機械控制處理，即控制軋制和控制冷卻技術)工藝，生產高質量、高效能中厚板創造了有利條件。
1.3軋機主要型別
四輥可逆軋機成為現代中厚板生產主力型，主要是由於大型直流電機及控制系統製造技術發展，解決了軋機和大扭矩的可逆式拖動，近三十年來，大功率變頻調速技術的發展又取代了軋機傳動的直流系統。
1.4軋機裝置
裝置組成：機組由電動機、齒輪聯軸器、減速機、齒輪聯軸器、人字齒輪座、萬向接軸托架、萬向接軸、工作機座等組成。由電動機通過一系列傳動機構驅動軋機工作進行軋制。
工作機座由壓下裝置、平衡裝置、工作輥裝配、支承輥裝配、機架裝置、軌座等部件組成。
1.5軋機工作原理
工作原理：軋件通過兩相對旋轉的軋輥以壓力進行加工，使其產生塑性變形，稱為軋制工藝過程。軋機通過工作輥來完成這一過程。
工作輥包含有旋轉和移動兩種運動。前者靠摩擦力進行軋制運動，由軋機主傳動實現；後者用來調節壓下量，控制軋件的變形程度，由軋機壓下裝置實現。
主傳動由主電機通過聯軸器帶動減速機高速軸，減速後由低速軸通過齒輪聯軸器與人字齒輪座輸入端相聯，輸出端通過萬向節軸分別帶動上下工作輥使其產生線速度相等、旋轉方向相反的軋制運動。
壓下裝置共兩組，分別安裝在機架上面，經左右各一台壓下電機及兩級渦輪、蝸桿副減速後傳遞給壓下螺桿，壓下螺桿由壓下螺母固定在每片機架的視窗中間，通過安全臼及液壓平衡裝置使軋輥上下運動。壓下電機出軸上安裝有制動器，使壓下螺桿獲得準確的位置精度。壓下裝置必須反應靈敏，具有單獨點動和左右聯動的功能。
其主要作用：調整兩工作輥之間的距離以保持正確的輥縫開度、給定壓下量、調整兩工作輥的平衡度，當更換新工作輥後，調整軋制高度。
2．總體方案設計
2.1主傳動機構
作用：電動機的運動和力矩傳遞給軋輥。
單機座軋鋼機主傳動動型別：
1.通過電動機、減速機、主聯軸節、齒輪座、聯接軸傳給軋輥的型式。這種主傳動裝置，一般用於不可逆工作的軋鋼機。
2.通過電動機、主聯軸節和聯接軸直接傳給軋輥的型式。兩個軋輥由各自的電動機單獨驅動。這種型式的主傳動裝置主要用於大型的可逆式軋鋼機。
本次設計是四輥中厚板軋機，所以採用的第二種主傳動型式，電動機的運動和力矩是通過主聯軸節和聯接軸而直接傳給軋輥，兩個軋輥由兩台電機分別驅動。傳動簡圖如下：
1-工作機座；2-機架；3-四輥軋機支承輥；4-聯接軸；5-中間軸；6-電動機；7-聯接軸平衡裝置；8-機架底板；9-地腳螺栓；10-四輥軋機工作輥；
2.1四輥可逆軋機主傳動示意圖
2.2壓下機構
作用：用於調整輥縫，也稱輥縫調整裝置。
（1）電動壓下裝置：
由壓下電動機、減速機、壓下螺絲、壓下螺母組成。功能：在機架的上部，由兩個電機驅動，電機一軸和二軸與蝸輪蝸桿減速機聯接，蝸輪內孔為內花鍵，帶動壓下螺絲轉動，機架上部裝有螺母，螺母固定在機架內，當壓下螺絲轉動時，壓下螺絲上下移動，從而達到機械壓下的目的。
潤滑方式：稀油迴圈。
（2）液壓壓下裝置：
由壓下電動機、減速機和液壓缸組成。液壓agc功能：液壓agc缸安裝在機架視窗的上部，每片機架乙個，在上支承輥軸承座的頂部與球面墊之間，兩個agc缸同時工作，用於輥縫調整和向支承輥軸承座傳遞軋制力，每個agc缸各帶三個外接式位移感測器。
本次設計採用的是電動壓下，其傳動簡圖如下：
1-電動機；2-制動器；3-齒輪減速機；4-電磁聯軸節；5-球面蝸輪副
2.2壓下裝置示意圖
2.3軋輥
按軋機的型別軋輥可分三種：1.帶孔的軋輥2.平面軋輥3.特殊軋輥。本設計為中厚板軋機，所以採用平面軋輥。
由輥身、輥頸和軸頭三部分組成。輥頸安裝在軸承中，並通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機架。軸頭和聯接軸相連，傳遞軋制扭矩。
軋輥結構特點：對於四輥軋機，為減小軋制力，應盡量使工作輥直徑小些。支承輥直徑取決於剛度和強度要求。
軋輥還要具有：（1）高的耐滾動疲勞效能 （2）良好的抗熱裂性、抗熱衝擊性、抗冷熱疲勞性（3）復合層接合能力強（4）較高的耐磨性。
2.4軸承
軸承的樣式可分滑動軸承和滾動軸承。本設計採用四列圓柱滾子軸承。因為這種軸承即可承受徑向力，又可承受軸向力，所以不需要採用推力軸承。
為了方便換輥，軸承在軸頸上和軸承座內均採用動配合（e8、f8）。由於配合較鬆，為防止對軸頸的磨損，要求輥頸硬度為hrc=32~36。同時應保證配合表面經常有潤滑油。
為此，在軸承內圈內孔有一螺旋槽，內圈端麵還有徑向溝槽。軋輥軸承工作特點：（1）工作負荷大（2）運轉速度差別大（3）工作環境惡劣。
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