重庆科技学院
毕业设计（论文）
题 目 120x120方坯连铸机拉矫机设计
学 院 机械与动力工程学院
专业班级
学生姓名 学号
指导教师 职称 讲 师
评阅教师 职称
2015年 6 月 14日
重庆科技学院毕业设计 摘要
摘 要
连铸即为连续铸钢的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成
型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现
的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术，连铸技术具有大幅提高金属收得
率和铸坯质量，节约能源等显著优势。本文主要介绍了方坯连铸机的优越性以及发展
状况，并对方坯连铸拉矫设备的种类进行了描述。本文主要的研究对象是方坯连铸机
拉矫机，如果要确定其工艺参数，必须要先确定方坯连铸机在工作过程中的相关工艺
参数，因此本文首先研究了方坯连铸机的相关工艺参数。在确定了方坯连铸机的相关
参数后，为接下来研究拉矫设备提供了许多理论依据。
对于方坯连铸拉矫设备的研究主要是根据连铸设备中的各部分所受的力以及拉
矫机在工作过程中的力能参数，对其进行结构设计，对主要的零部件进行受力分析和强度计算校核，并针对原设备制造、维护方面的薄弱环节加以改进。
关键词：连续铸造 拉矫机 强度计算 校核
重庆科技学院毕业设计 ABSTRACT
ABSTRACT
Continuous casting machine. After determining the relative parameters of billet
continuous casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the
tension leveling equipment.. casting method and continuous casting method.. Continuous
casting technology of appeared in the fifties of the 20th century in Europe and the United
States is a directly pouring molten steel forming of advanced technology, continuous
casting technology has a substantial increase in the metal yield and quality of casting billet,
energy conservation, a significant advantage. This paper mainly introduces the advantages
and development of the billet continuous casting machine, and describes the type of the
billet continuous casting equipment.. In this paper, the main research object is square billet
continuous casting machine straightening machine, if you want to determine the process
parameters must be to determine the billet continuous casting machine in working process
parameters. Therefore, this paper studies the relevant technological parameters of billet
continuous casting machine. After determining the relative parameters of billet continuous
casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the tension leveling
equipment.
For billet continuous casting straightening equipment research is mainly according to
the parts of continuous casting equipment by force and straightening machine in working
process of force energy parameters, the structure design and of the main parts for force
analysis and strength calculation, and the original equipment manufacture, maintenance of
weak links to be improved.
Keywords:Continuous casting; Tension leveling machine; Intensity calculation; Check
目录
摘要 ................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................... 1
第1章 绪论 ........................................................... 1
1.1 连续铸钢的优越性 ............................................... 1
1.2 国外连铸的发展情况 ............................................. 1
1.3 我国方坯连铸的发展情况 ......................................... 2
1.4 方坯连铸机生产工艺与主要设备描述 ............................... 3
第2章 方案的确定 ..................................................... 3
2.1 方案一：刚性引锭杆用拉矫机 ..................................... 4
2.1.1 二辊分别传动自矫直式拉矫机 ................................ 4
2.1.2 集中传动的三辊拉轿机 ...................................... 4
2.2 方案二：挠性引锭杆用拉矫机 ..................................... 5
2.2.1 上辊传动组合式拉矫机 ...................................... 5
2.2.2 整体机架上辊传动五辊式拉矫机 .............................. 6
2.2.3 整体机架下辊传动五辊式拉矫机 .............................. 7
2.3 确定方案 ....................................................... 8
第3章 方坯连铸机主要工艺参数的确定 ................................... 9
3.1 弧形连铸机弧形半径的计算 ....................................... 9
3.2 拉速的确定 .................................................... 10
3.3冶金长度的计算 ................................................. 10
3.4钢包允许的最大浇注时间 ......................................... 11
3.5 连铸机流数的确定 .............................................. 11
3.6 连铸机的年生产能力计算 ........................................ 11
第4章 拉矫机相关参数的计算 .......................................... 13
4.1 方坯连铸机的拉坯阻力 .......................................... 13
4.1.1 铸坯在结晶器内的摩擦阻力 ................................. 13
4.1.2 铸坯通过二冷区的阻力 ..................................... 13
4.1.3 计算推动铸坯使之完成矫直功的力 ........... 错误！未定义书签。
4.1.4 拉矫机各运动部件的摩擦阻力 ............................... 15
4.2 装引锭杆时拉矫机的阻力及功率 .................................. 17
4.3 电动机类型的选择 .............................................. 17
第5章 二级减速器设计 ................................................ 18
5.1分配传动比 ..................................................... 19
5.2一级行星减速器的设计计算 ...................................... 19
5.3 二级减速器蜗轮蜗杆减速器的设计计算 ............................ 24
5.3.1 选择蜗杆类型确定中心距 ................................... 24
5.3.2 基本参数的选择 ........................................... 25
5.3.3 几何尺寸计算 ............................................. 25
5.4减速器的维护与润滑 ............................................. 29
5.4.1 减速器的维护 ............................................. 29
5.4.2 减速器的润滑 ............................................. 29
第6章 驱动辊的设计校核 .............................................. 29
6.1 求出轴上的功率P转速n和转矩T ................................. 30
6.2 按弯扭合成强度条件计算 ........................................ 31
6.2.1 轴上受力分析 ............................................. 31
6.2.2 求出各支承处的水平支反力FNH和垂直反力FNV ................ 32
6.2.3 作弯矩和扭矩图 ........................................... 34 6.2.4 按弯扭合成应力校核轴的强度 ............................... 35
第7章 轴承的校核 .................................................... 36
第8章 原设备制造、维护方面的薄弱环节及改进措施 .................. 37总结 38
致谢 .................................................................. 39
参考文献 .............................................................. 40
1. 绪论
1.1 连续铸钢的优越性
连铸过程是在连续状态下，钢液释放显热和潜热，并逐渐凝固成一定形状铸坯的
工艺过程。钢在这种由液态向固态转变过程中，体系内存在有动量、热量和质量的传
输过程，存在相变、外力和应力引起的变形等过程，所有这些过程均十分复杂，往往
耦合进行或相互影响。与模一初轧开坯工艺相比，连铸工艺具有如下优点：
（1)简化了铸坯生产的工艺流程，省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开
坯工序。流程基建投资可节省40％，占地面积可减少30％，操作费用可节省40％，
耐火材料的消耗可减少15％ 。
（2)提高了金属收得率，集中表现在两方面一是大幅度减少了钢坯的切头切尾损
失；二是可生产出的铸坯最接近最终产品形状，省去了模铸工艺的加热开坯工序，减
少金属损失。总体讲，连铸造工艺相对模铸工艺可提高金属收得率约9％。
（3)降低了生产过程能耗，采用连铸工艺，可省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗，
可节省能耗1/4～1/2。
（4）提高了生产过程的机械化、自动化水平，节省了劳动力，为提高劳动生产
率创造了有利条件，并可进行企业的现代化管理升级。
1.2 国外连铸的发展情况
1）连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个
钢铁工厂生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关
的各生产环节发展水平的综合体现。(1)目前国外的常规连铸生产已趋成熟，连铸机
的作业率普遍大于80％，大型板坯连铸机连铸约100～200万t钢才漏钢一次，已基
本可生产无缺陷铸坯(包括合金钢)。而中国连铸机生产稳定性较差，事故相对较多，
作业率还偏低，铸坯质量还有一定的差距。
2）近终形连铸连轧技术在国外已产业化或加快产业化步伐。目前，国外已投产和
在建中的薄板坯连铸连轧生产线约有50多套，薄带连铸已建多台工业试验机组，预
计不久将实现产业化。而中国还处于起步阶段
3）国外高效连铸技术进一步发展。国外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可达
3.0m/min；130mm×130mm和150mm×150mm低碳方坯最大2 连铸生产设备。
4）连铸机的发展大致经历了立式→立弯式→弧形→超低头形→水平等几个阶段。
每次新机型的出现，说明了技术的进步。但每种机型都各有其特点，有它的最适应的
范围，还没有一种机型完全取代其它机型的趋势。目前，连铸机除满足产量要求外，
从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面
综合分析，以弧形连铸机较为优越，它是应用的主要机型。但板坯连铸机的总趋向是用直弧型替代弧型，以消除可减轻铸坯内弧侧夹杂物积聚问题。据悉，日本NKK已将所有板坯连铸机改为直弧型。
连铸生产所用设备通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备主要包括： （1）浇铸设备一钢包运输设备、中间包及中间包小车或旋转台
（2）结晶器及其振动装置
（3）二次冷却装置(小方坯连铸机、大方坯连铸机和板坯连铸机有很大差别)
（4）拉坯矫直机设备一拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭子链存放装置；
（5）切割设备一火焰切割机与机械剪切机等。辅助设备主要包括：1.出坯及精整设备一辊道、推(拉)钢机、翻钢机、火焰清理机等；2.工艺设备一中间包烘烤装置、吹氩装置、脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；3.自动控制与测量仪表一结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。
1.3 我国方坯连铸的发展情况
我国是在炼钢生产中研究、应用连铸技术较早的国家之一。20世纪50年代中期，当连铸技术在前苏联、英国、意大利、加拿大等国进入工业性试验阶段时，我国即着手进行试验研究工作。
1956年我国在当时的重工业部钢铁综合研究所建成了直径80ｍｍ的圆坯半连铸试验装置。
1957年在上海钢铁公司中心试验室建成一台高架立式方坯连铸机；
1958年在唐山钢铁厂建成了第一台工业生产的立式连铸机，同年在重庆第三钢铁厂建成投产一台两机两流，配合30ｔ转炉，浇铸175ｍｍ×250ｍｍ矩形坯的立式连铸机。
1960年在唐山钢铁厂建成一机一流，配合5ｔ转炉浇铸150ｍｍ×150ｍｍ小方坯的立式连铸机。我国发展的连铸机型大多为立式连铸机，生产效率低。因此，我国连铸生产的发展极其缓慢，到1978年我国的钢产量为3178万ｔ，其中平炉钢1127万ｔ，占总产钢量的35.46%，连铸比仅为3.5%。
为了改变我国连铸生产发展的落后状况，1974年，我国从原西德施罗德—西马克和德马克公司引进了3套弧形板坯连铸机。
1980年，我国又与原西德曼内斯曼—德马克公司签订了引进小方坯连铸设备及技术转让与合作制造合同，在国内增建一批旨在浇铸90ｍｍ×90ｍｍ，120ｍｍ×120ｍｍ及150ｍｍ×150ｍｍ供成品轧机一火成材使用的小方坯连铸机。上述即是我国设备发展情况。
随着钢铁工业的发展，我国方坯连铸生产技术也得到了迅速的发展。我国钢产量
呈直线增加；连铸机总台数已由1979年的24台增加到1995年的247台，截止1995年底，我国已经建成投产方坯连铸机近200台，能力约为3000万ｔ/年，1995年实际方坯产量达2500万ｔ以上。
现代化转炉(电炉)—二次冶金(精炼)—连铸三位一体技术的发展推动了我国工业迅速、稳定的增长。对钢铁工业的节能降耗、提高成材率做出重大贡献。
1.4 方坯连铸机生产工艺与主要设备描述
连续铸钢所用的生产设备，实际上是包括在连铸作业线上的一整套机械设备，通常可分为主体设备和辅助设备两大部分，主体设备包括有：浇铸设备---盛钢桶运载设备中间罐及中间罐小车或旋转台；结晶器及振动装置，二次冷却支导装置，如在弧形连铸设备中采用结晶器时，需设顶弯装置，拉坯矫直设备——拉矫机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭链存放装置，切割设备——火焰切割机与机械修剪机，摆布剪切机步进式剪切机等），辅助设备有：出坯及精准设备——辊道，（拉）推钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备——中间罐烘烤装置、吹氩装置、脱气装置，保护渣供给与结晶器润滑装置等，自动控制与测量仪表——结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测量、测重、侧长、测速、测压等仪表系统。
在连续助攻的发展过程中，连续铸钢设备连铸机先后出现了立式连铸机，力弯式铸钢机（直弧形、全弧形、弧形多点矫直、超低头型）水平式连铸机，如图1所示。
图1 各种形式连铸机
2.方案的确定
2.1 方案一：刚性引锭杆用拉矫机
刚性引锭杆用拉矫机最大特点是必须有脱引锭头功能，因为刚性引锭杆不可能通过切割机。由于矫直辊要抬起脱引锭头，则其下辊就没有拉坯功能，所以一般不设后辊，而拉坯只能靠前面一对辊，必须上下辊都是主动辊。此类拉矫机也可用于挠性引锭杆连铸饥。
2.1.1 二辊分别传动自矫直式拉矫机
二辊分别传自矫直式拉矫机是典型的刚性引锭杆用拉矫机。如图2.1—1前面一对拉辊(1、2)自带一套传动装置，包括直流电动机、制动器、减速机等．由于位置所限，上辊直立安装，下辊水平安装，采用液压缸压下，中下辊不传动．辊6只起脱引锭头作用,—般工作中均呈抬起状态。铸坯在脱引锭头后被上辊压下，在切割前因铸坯自重得到矫直。
图2.1-1二辊分别传动自矫直式拉矫机
1一传动下拉辊；2一传动上拉辊；3—压下液压缸；4一机架；
5—脱引锭压下缸；6一脱引锭杆辊；7—中下辊。
2.1.2 集中传动的三辊拉轿机
这种拉矫讥结构如图2.1—2集中传动装置安装在上部平台上，由直流电动机1、制动器、双出轴减速机2组成，由此传出两支从动轴，连接通往上、下拉辊6、7的万向联轴器3。两拉辊轴装有蜗轮减速机，其蜗杆轴与万向联袖器相接，上拉辊6与脱引锭头辊8的支架上均装有压下液压缸1、5，其中液压缸5行程大，以便脱去引锭头，拉辊装在弧形切点上。远距离安装的集中传动装置，有改善环境条件的优点。由于采用刚性引锭杆，安装集个传动装置的平台同时也是引锭扦放平时操作引锭仟头部的工作平台。
图2.1—2 集中传动三辊拉矫机
1一直流电动机；2—双出轴减速器；3—万向接轴；4、5 —压下液压缸；6—上拉辊; 7—下拉辊; 8-脱引锭头辊；9-机架
2.2 方案二：挠性引锭杆用拉矫机
2.2.1 上辊传动组合式拉矫机
这种型式的拉矫机是我国八十年代引进，广泛应用的一种机型，如图2.1-1共五
辊，两上辊传动，前、后两机架为标准型式，结构均相同，优点是制造方便，备件简单．这台拉矫机开发了我国小方坯拉矫机设计思路，如用链条传动拉辊，采用气功压下，第一对辊布置在连铸机基本弧切点上。该机缺点是气缸和电机防护较差。但维护好仍能正常工作，国内仍有不少企业使用这种机型，也不乏使用较好的事例。
图2.2—l 上辊传动组合式拉矫机
5—上辊；6一下辊；7；8一底座。 1一立式直流电动机；2—联轴器；3一齿轮箱；4一传动链；
2.2.2 整体机架上辊传动五辊式拉矫机
采用上辊传动，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，采用卧式直流电动机，如图2.1-2整个传动装置采用隔热装置保护．上辊是通过链条传动。每个上辊设二个压下气缸，安装在拉矫机下部并有水冷罩防护。其特点是采用整体机架，检修时只需更换辊子及传动装即可。
图2.2- 2 整体机架五辊式拉矫机
1—传动装置；2一上辊；3—压下气缸4一下辊，5一机架
2.2.3 整体机架下辊传动五辊式拉矫机
该拉矫机采用整体机架，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，如图2.1-3，上辊均不传动，只起压紧和矫直作用，每个上辊均有二个压下气缸(1、4)。该机特点是采用集中传动，传动装置通过万向联轴器从铸机的两侧远距离传入，再通过链条带动下拉辊
5。传动轴有两个位置，表示在多流连铸时传动装青可以错开布置，而后面下辊9是通过链条与前下辊5联结。这种下辊传动的拉矫机值得注意的问题是：下辊拖动铸坯是靠上辊压下力才产生驱动铸坯的摩擦力，因而在矫直辊下面的下辊，只有在矫直辊克服铸坯的矫直反力后，才能产生驱动铸坯的摩擦力。所以气缸压在上辊的力要比上辊传动的拉矫机更大一些。 下辊传动的拉矫机优点是：需要升降移动的上辊简化了；固定的下辊安装传动装置也较方便，有利于采用集中传动；传动装置距热源较远，寿命长，维护方便。
图2.2- 3 下辊传动五辊拉矫机
1—后压下气缸；2—矫直辊；3—拉坯辊；4—压下气缸；5一拉坯辊
6—链传动；7一机架；8一中下辊；9一传动下辊。
2.3 确定方案：经比较最终选用方案二中的整体机架上辊传动五辊拉矫机
图2.3 五辊拉矫机
1—减速器；2一电动机；3一上辊架；4—机架；5一水冷隧道；
6—自由辊；7—防护罩；8一传动辊；9 —脱锭油缸；10—压下油缸
拉矫机的结构如图2.3所示：
这种拉矫机的型式为整体机架五辊拉矫机。这是近年来在总结以往方坯连铸机在设计、制造、使用中的成功经验，以及所暴露出的问题的基础上．设计制造出的一种新型拉矫机。在国内一些引进及国产的方坯连铸机中，都有成功的使用经验。 整体机架五辊拉矫机与传统的方坏拉矫机相比，具有以下特点：
1）采用两点矫直技术，提高涛坯的质量；
2）在整个拉矫机区域内。设置水冷隧道，使铸坯在隧道内运行，提高了对铸坯辐射热的防护能力；
3）设置三个传动辊(两个上辊，一个下辊) ，具有足够的拉还能力。同时，通过增减传动辊的数目(最多可有四个传动辊)，拉矫机可以适用于90×90毫米至280×300毫米各种断面的铸坯；
4）传动电动机采用近年来通常使用的交流变频调速电动机，简化了电控系统的维修工作；
5）可用于使用挠件引锭杆的连铸机，还可用于使用刚性引锭杆的连铸机；
6）结构紧凑，适用于流间距1000毫米的多流方坯连铸机；
7）所有部件都安装在—个机架上，可以方便的整体更换，；离线检修，提高拉矫机的作业率及维修性能。
3. 方坯连铸机主要参数的确定
设计参数：
典型钢种： 45
方坯截面尺寸：120*120/mm
拉坯速度：2.5 -3.0m/min
铸机半径 ： 8m
3.1 弧形连铸机弧形半径的计算
连铸机铸坯外弧的曲率半径(m)。依据下列三个因素确定：按铸坯进入拉矫机以前全部凝固完毕的条件确定；按铸坯在矫直时所允许的表面延伸率确定；按弧形结晶器的最小允许半径确定。
按经验公式计算：
连铸机圆弧半径R=KD 其中K为系数，对于生产普碳钢及低合金钢的方坯连铸机K取30～40。D为铸坯厚度m,D取0.12m。R要在算出后，考虑已投产的连铸机的经验参数，综合考虑确定.
R=(30～40)D=30×0.12～40×0.12=3.6～4.8 取R=4.5m
3.2 拉速的确定
连铸机的拉速的确定主要取决于以下几个原则：
1.选取连铸机的拉速必须在所浇钢种的允许范围之内，确保产品质量。
2.以满足钢种产量的要求为前提，选取的拉速考虑和冶炼设备的生产周期匹配。
3.连铸机拉速要考虑铸坯断面尺寸、弧形半径、冶金长度和铸机结构特性等因素。 ⎛KM⎫⎪LMV最大= ⎪ ⎝δ最小⎭ （3-1）
式中： KM-结晶器内凝固系数mm/min1/2;取20；
LM-结晶器有效长度取0.85m
δ（0.085⨯铸坯厚度）=10.2 最小
计算得出：Vmax=＝3.27 m／min
工作拉速为理论拉速的85％左右，确定工作拉速为2.8m／min。
3.3 冶金长度的计算
冶金长度为连铸机的机身长度，指从结晶器钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的长度。 D2
L液=V （3-2）
2最大4K
式中 ： L液－铸坯液心长度，m
D－铸坯厚度，mm
V最大－最大拉坯速度，m／min
K－综合凝固系数，mm/min 取32
计算出冶金长度L液=9.84m 12
3.4钢包最大浇铸时间
tmax=lgG-0.2
0.3⨯f （3-3）
式中：tmax-钢包最大允许浇注时间，min
G-钢包的容量，60t
f-质量系数，45钢，取f=14
计算出tmax=73.65min
3.5 连铸机流数的确定
计算公式： n=
式中 G-钢包容量,60t;
t-钢包浇注时间min,一般t≤tmax，t取推荐值50min;
S-铸坯断面面积,0.0144m2;
V-此断面下的工作拉速,2.8m/min;
ρ-铸坯密度，7.8t/m3.
计算出n=3.82 取n=4流 G （3-4） tSvρ
3.6 连铸机年产量的计算
qmg=Fvρ （3-5）
式中 qmg-每流浇铸能力，t/min
F-铸坯断面积，m2
V-拉速，m/min
ρ-铸坯密度，t/m3
2）浇铸周期T T=t2+t3=GN+t3 （3-6） nqmg
式中 T-浇铸周期，min
t2-浇铸时间，min
t3-准备时间， 取33min
G-钢包钢液量，60t
N-平均每次连浇炉数 取N=2
联合公式（1）（2）得T=80min
3)连铸机的年产量Ga
（3-7） GNη坯η Ga= T
式中
Ga-连铸机年产，吨/年
G-钢包钢液量，60t
N-平均每次连浇炉数 取N=2
η坯-连铸坯收得率，取95%
η-连铸机年作业率，取80%
T-浇铸周期时间，h
计算出Ga=32608吨
4. 拉矫机相关参数的计算
4.1 方坯连铸机的拉坯阻力
方坯连铸机的拉坯阻力F包括：铸坯在结晶器内的摩擦阻力F1，铸坯通过二冷区时的阻力F2，推动铸坯使之完成矫直功的推力F3，及拉矫机各运动部件的摩擦力F4，分别计算如下:
4.1.1铸坯在结晶器内的摩擦阻力
摩擦阻力与结晶器的锥度、制造安装的精度、结晶器的运行情况及振动方式有关，由于影响因素较多，很难精确计算，设计时，一般只用经验公式计算铸坯在结晶器中运动的摩擦阻力，并采用较大的摩擦系数用于补偿其他阻力的存在，此阻力参照实测数据决定。
查冶炼机械设计方法按经验值近视确定F1=6000N
4.1.2 铸坯通过二冷区的阻力
方坯在二冷区的阻力包括：铸坯与导向装置的摩擦力及铸坯自重引起的下滑力。 从铸机的弧线部分区一小段单元铸坯，其位置角为α，包角为∆a，
重量为q=A⋅R⋅∆α⋅γ （4-1） 式中：A-铸坯断面积；0.0144m2
R-铸机外弧半径；R=4.5m
γ-铸坯密度；取γ=0.07N/cm3.
把力q分解为径向力fn及切向力fs，
fn=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅cosα （4-2）
fs=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅sinα （4-3） 径向力fn对导向装置的摩擦力为:
f'=fn⋅μ=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅μ⋅cosα (4-4) μ----铸坯在导向装置中的摩擦系数，取 μ=0.3
铸坯在二冷区内的阻力为：
π
F2=⎰(A⋅R⋅γ⋅μ⋅cosα-A⋅R⋅γ⋅sinα)dα (4-5)
02
=A⋅R⋅γ⋅(μ-1)
因为μ
已知铸机外弧半径R=4.5m， B=H=120mm μ=0.3 A=B⋅H
所以代入数据计算得F2=-3175N
4.1.3 计算推动铸坯使之完成矫直功的力
被矫直的方坯处于完全凝固的弹塑性状态。
h3⋅σs其矫直力矩为： M1= （4-6） 4
式中：σs--铸坯在高温状态下的屈服极限；
h--铸坯边长
推动铸坯进行矫直的转矩，等于推力F3对圆弧中心点的转矩，此转矩等于铸坯的矫直力矩，即： h⎫h3⋅σs⎛ F3 R-⎪= （4-7） 24⎝⎭
h3⋅σs 则F3= 4R-2
查连铸手册取材料为45钢在1000摄氏度情况下σs=35N/mm2
铸机外圆弧半径R=4.5m,铸坯边长h=120mm
所以带入数据计算得 F3=3780N
4.1.4 拉矫机各运动部件的摩擦阻力
计算拉矫机各运动部什的摩擦阻力F4,(如图3—1所示的五辊拉矫机)，假定 拉坯力由A D两辊承担，矫直力由A B及C三辊承担,且LDB=LBE=1LDE 2
A D两辊承担的拉坯力为：FL=F1+F2+F3 （4-8）由上而求得的 F1=6000N F2=-3175N F3=3870N
代入公式计算得FL=6695N
为产生上式拉坯力，作用在A,D两棍的压力为： FL （4-9） 2μ PA1=PD1=
式中 μ-------拉辊与铸坯间的摩擦系数，取μ=0．3
所以PA1=PD1=11158.3N
由A B C三辊矫直铸坯时，A及C辊的压力为： h3⋅σs PA2=PC2= （4-10） 4LDB
已知铸坯边长A=120mm，45钢在1000℃情况σS=35N／mm2
LDB=LBE=1200mm)所以代入数据计算得：PA2=PC2=12600N
B辊的压力为： h3σ PB2=PA2+PC2= （4-11） 2LDB
E辊在理论上不承受压力。由上列各种压力产生的总摩擦力为：
F4=(PA1+PA2+PB2+PC2+PD1)(2f0+μd) （4-12） DP
式中：Dp--------辊子直径；取360mm
d---------轴颈直径；取150mm
f0--------铸坯与辊子间滚动摩擦系数，取f0=3mm
μ--------辊子轴承的摩擦系数，滚动轴承，则μ=0.005
上面求得：PA1=PD1=11158.3N ,PA2=PC2=12600N , PB2=25200N
所以代入数据计算得 F4=1599.76N
连铸机拉热坯时的拉坯总阻力为上述各个阻力之和，即
F0=F1+F2+F3+F4
上面求得 F1=6000N F2=-3175N F3=3780N F4=1599.76N
带入数据得 F0=8204.76N
拉热坯时计算的驱动电机功率为： F0⋅VP(KW) （4-13） 1000η N1=
式中： VP--------拉坯速度(m／s)
η--------拉矫机传动总效率。
已上求得F0=8204.76N 又已知拉矫机拉坯速度VP=2.8m/min ,η1=0.8, η2=0.895
η=η1η2=0.716
'所以代入数据得 N1=0.54KW N1=2⨯K0=1.04KW
式中 K0------- 考虑电压不稳定，国产电机质量不稳定，以 及 工 作 环 境 等 因 素 ； 取 K0=2
4.2 装引锭杆时拉矫机的阻力及功率
方坯连铸机一般都是从下往上装引锭杆，此时引锭杆在二冷区的阻力和引锭杆的下滑力都是向下的。可用上述的计算方法来计算装引锭杆的阻力及功率。
（1）其阻力计算方法是：
（4-14） Fy=10A*R*γyμ1sinα-cosα+1+(LE-R*α)A*γy*μ2
式中 A-引锭杆断面面积，144cm2
R-连铸机弧形面积半径，450cm [()]
kg/cm2 γy-引锭杆材料密度，γy=0.00785
μ1-引锭杆与二冷支导装置的摩擦系数，取μ1=0.15
μ2-引锭杆与拉辊，辊道辊子间的摩擦系数，取μ2=0.04
LE-引锭杆总长，900cm
α-引锭杆在二冷支导坯段走过的角度 1.396弧度（800）
计算出Fy=50571N
（2）装引锭杆时的传动功率N2 FyVy
1000η N2= （4-15）
式中 Vy-装引锭杆时的速度，6m/min
计算出N2=7.23KW
''比较N1和N2,N1
4.3 电动机类型的选择
电动机额定转速是根据生产机械的要求而选定的。在确定电动机额定转速时，必须考虑机械减速机的传动比值，两者相互配合，经过技术、经济全而比较才能确定。通常电动机转速不低与500r/min，因为当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸愈大，价格愈贵，而且效率也较低，如选用高速电动机，势必加大机械减速机构的传动比，致使机械传动部分复杂起来。对于冶金机械，工作速度较低，经常处于频繁
地正反转运行状态，为缩短正反转过渡时间，提高生产效率，降低消耗．并减少噪声节省投瓷，应选择适当的低速电动机，为防止装引锭杆时的推力不足和防止漏钢现象，结合其工作环境上综合考虑：
故选用应用于冶金机械的变频调速三相异步电动机Y180L-8，额定功率是11kw,同步转速是750r/min，效率0.8。
5. 减速器设计
5.1分配传动比
已知拉坯速度Vmax= 3.27m／min，辊子直径D= 300mm电动机转速n=750r/min，π⋅⋅D=Vmax，则得i=216。考虑到拉矫机的实际情况及现场安装等问题，故一级减速器用行星齿轮减速器，二级用蜗轮蜗杆减速器。因为行星齿轮减速器结构原因,单级减速最小为3,最大一般不超过10,常见减速比为:3.4.5.6.8.10所以取nii1=8,i2=27。
5.2 一级行星齿轮减速的设计计算
（1）计算输出转速
输入转速n1=750r/min,i=8,输出转速n2=93.75r/min
(2)选择齿轮材料
太阳轮，20CrNi2MoA,渗碳淬火回火，表面硬度57-61HRC
行星轮，20CrNi2MoA,渗碳淬火回火，表面硬度57-61HRC
内齿圈，42CrMo,调制处理，表面硬度262-362HRC
（3）确定各主要参数
1.传动比i=8
2.行星轮数目Cs=3
3.载荷不均衡数目KHP
低速级采用太阳轮浮动的均载机构，取KHP=1.15
KPP=1+1.5(KHP-1)=1.225 （5-1）
4.配齿计算
太阳轮齿数ZA在推荐值20-40中选，取ZA=21 iBAX∙ZAC==56 （5-2） CS
ZB=C⨯CS-Z1=147 （5-3）
ZC=11(ZB-ZA)=(147-63)=63 （5-4） 22
为适应变位需要，初选ZC=62,尽可能使ZB/ZC及ZA/ZC无公约数。
故太阳轮齿数ZA=21，齿圈齿数ZB=145，行星轮数齿数ZC=62
（5）齿轮模数m和中心距a
按公式，计算太阳轮分度圆直径 TKKK(μ±1) da=ktd （5-5） 2ϕdσHlimμ
式中μ-齿数比，μ=62/21=2.95
KA-使用系数为中等冲击，故取1.25
KH∑-综合系数，取2
T1-太阳轮单个齿轮传递的扭矩
T1=（KHP/Cs）⨯9550⨯p⨯i⨯η （5-6） n
=1.15/3⨯9550⨯10/720⨯8⨯0.98
=398.6N.M
其中：η-行星齿轮传动效率，取η=0.98
ϕd-齿宽系数暂取0.56
σHlim=1450MPa
TKKK(μ±1)带入式： da=ktd （5-7） 2ϕdσHlimμ
=7683398.6⨯1.25⨯1.15⨯2⨯（2.95+1） 20.56⨯2.95⨯1450
=81.3mm
模数m: m=da/ZA=81.3/21=3.87mm,取m=4mm
11 ao=m(ZA+ZC)=⨯4⨯(21+62)=166mm （5-8） 22
则取a=170mm,又应m/a=0.0235
b=ϕd⨯da=0.56⨯4⨯21=47.04mm （5-9）
取b=50mm
行星轮齿宽b2:b2=50mm
太阳轮齿宽b1: b1=b2+(5~10)=58mm
(6)计算变位系数
采用外啮合角变位
1.a-c传动
啮合角aac：
因cosaac=ao/a⨯cosa=166/170⨯cosa=0.917582 （5-10） 所以aac=23025，30``
变位系数X∑=(ZA+ZC)invac-inva （5-11） 2tana
inv23025`30``-inc200
=（21+62）⨯ 2tan20
=1.08
中心距变动系数y
（a-a0）/m=(170-166)/4=1 y=（5-12）
齿顶高降低系数∆y
∆y=X∑-y=1.08-1=0.08 （5-13）
分配变位系数
选Xa=0.5，故Xc=X∑-Xa=0.58
2. c-b传动
因为采用高位变位，故有Xc=Xb，所以Xb=0.58
中心距变动系数y：a=a'，X∑=X1+X2=0 （5-14） y=∆y=0
3. 齿轮其他主要尺寸计算
分度圆：d=mz (5-15)
*齿顶圆：da=d±2m(ha±χ ∆y) (5-16)
*+c* χ) (5-17) 齿根圆：df=d 2m(ha
基圆直径：db=dcosa (5-18)
*齿顶高系数：（太阳轮，行星轮）h*=1，内齿轮haa=0.8
顶隙系数：（太阳轮，行星轮）c*=0.4，内齿轮c*=0.25
带入上组公式计算：
太阳轮分度圆直径：d1=mz1=4⨯21=84mm
行星轮分度圆直径：d2=mz2=4⨯62=248mm
内齿轮分度圆直径：d3=mz3=4⨯145=580mm
太阳轮齿根圆直径：df1=[84-2⨯4(1+0.4-0.5)]=76mm
行星轮齿根圆直径：df2=[248-2⨯4(1+0.4-0.58)]=241.44mm
内齿轮齿根圆直径：df3=[580-2⨯4(0.8-0.58+0.08)]=577.6mm
太阳轮齿顶圆直径：da1=[84+2⨯4(1+0.5-0.08)]=95.36mm
行星轮齿顶圆直径：da1=[248+2⨯4(1+0.58-0)]=260.64mm
内齿轮齿顶圆直径：da3=[580+2⨯4(1+0.58+0.25)]=594mm
齿宽b: 受机床加工范围限制，取b=50,bb=0.56,=0.29 ada
以上数据及公式均查自《渐开线齿轮行星传动的设计与制造》。
5.3 蜗轮蜗杆减速器的设计计算
5.3.1选择蜗杆类型确定中心距
考虑到上作环境及其他问题，选用TOP型蜗杆传动，其承载能力计算：
根据《机械设计手册》第3卷，当传动符合图14-4-17和图14-4-18之条件时，蜗杆传递的功率P1:
' P1=P1P (5-19) 电∙η电∙η联∙η行星 ≤P
=11⨯0.8⨯0.96⨯0.9
=7.52KW
当传动为其他条件时，蜗杆轴的计算功率: Pc=P'1≤P1P （5—20） K1⋅K2⋅K3⋅K4
式中 K1⋅K2⋅K3⋅K4 分别为传动类型系数，工作情况系数，加工质量系数和蜗轮材料系数，查表14-4-30知：
TOP型蜗杆 K1=1.0
昼夜连续平稳上作 K2=1.0
7级精度 K3=1.0
选择材料，蜗轮ZCUAL10Fe3， 则K4=0.8 代入数据计算得PC=7.52'=9.4kw≤P1P (5-21) 1.0⨯1.0⨯1.0⨯0.8
查环而蜗杆许用功率线图144-17得中心距a=260mm左右
5.3.2 基本参数的选择
蜗杆头数Z1=2
蜗轮齿数Z2=Z1⋅i 而i =20则Z2=54
蜗杆分度圆直径d1按表14 -4 -22知d1=0.36a=97.2mm,取d1=100mm。 蜗轮分度圆直径d2=2a-d1 代入数据得d2=420mm
蜗轮端面模数mt=d2 代入数据得mt=7.77mm ，取mt=8mm z2
5.3.3几何尺寸计算
蜗轮分度圆直径d2=420
蜗轮端面模数 mt=8
径向间隙C=0.2mt 代入数据得C=1.6mm
齿顶高ha=0.7mt 代入数据得ha=5.6mm
齿根高hf=ha+c 代入数据得hf=7.2mm
蜗杆喉部根圆直径df1=d1-2hf，代入数据得df1=85.6mm 校验：当L≤2.5时，df1≥0.5a0.875 a
L为蜗杆两端支承间距离
代入数据得df1≥64.87mm
已知df1=85.6mm≥64.87mm故可用
蜗杆齿顶圆直径da1=d1+2ha （5—22） d1=100mm,ha=5.6mm 代入数据得da1=111.2mm
蜗杆齿顶圆弧半径ra1=a-0.5da1 （5—23）
a= 260 mm，da1= 111.2 mm 代入数据得ra1=204.4mm
蜗杆齿根圆弧半径rf1=a-0.5df1 （ 5—24） a= 260 mm d，df1=85.6mm 代入数据得rf1=217.2mm
蜗轮齿顶圆直径da2=d2+2ha （5—25） d2=420mm,ha=5.6mm 代入数据得df2=431.2mm
蜗轮齿根圆直径df2=d2-2hf （5—26） d2=420,hf=7.2mm 代入数据得df2=405.6mm 蜗杆喉部螺旋导程角r=d2 （5—27） d1⋅i
d2=420mm,d1=100mm,i=27 代入数据得r=8.84
360
齿距角 τ= （5—28） Z2
Z2=54代入数据得τ=6.67 。
成形圆直径db=sin22 ~25 d2 括号内取22
d2=420mm代入数据得db=157.33mm
按表14-4-23取标准系列值db=155mm 分度圆齿形角α=arcsindb （5—29） d2()
d2=420mm,db=155mm 代入数据得a=21.66
蜗杆包围蜗轮齿数Z'
由表14-4-20查取Z'=4
蜗杆工作半角ϕw=0.5τ(Z'-0.45) （5-30） τ=6.67 Z'=4 代入数据得ϕw=11.84
工作起始角ϕ =a-ϕw (5-31) a=21.66 ϕw=11.84 代入数据得ϕ0=9.82
蜗轮齿宽b=0.9df1 (5-32)
已知df1=85.6mm 代入数据得b=77.04mm取b=78mm
蜗杆工作部分长度Lw=d2sinϕw (5-33) d2=420mm,ϕw=11.84 代入数据得Lw=86.17 mm
蜗杆螺纹两侧肩带宽度δ≤mt=8mm
故取δ=8 mm
22a-ra1-0.5Lw⎤ （5-34） 蜗杆最大齿顶圆直径da1max=2⎡⎢⎥⎣⎦
a= 260mm,ra1=204.4mm,Lw=86.17mm, 代入数据得da1max=120mm
22a-rf1-0.5Lw⎤ ( 5—35） 蜗杆最大齿根圆直径 df1max=2⎡⎢⎥⎣⎦
a= 260mm,rf1=217.2mm,Lw=86.17mm,代入数据得df1max=80.32mm
蜗轮齿顶圆弧半径ra2=0.55df1max
df1max=80.32mm 代入数据得ra2=44.18 mm
d2⎡⎤()cosa+∆cosa⎢1⎥母平面倾斜角β=arctan⎢⋅⎥ （5—36） 2⎢cos(a+∆)-cosai⎥2a⎣⎦
已知a= 21.66 ， d2=420mm,i=27,a=260mm
当i=10~30时，∆=6 故由i=27知∆=6
代入数据计算得β=15.99 取β=16
蜗轮齿距P2=πmt
已知mt=8代入数据计算得P2=25.13mm
蜗轮节圆齿S2=πmt
已知P2=25.13mm代入数据计算得S2=14.21mm
蜗杆副圆剧侧隙j
按表14-4-66查得，j=0.38 mm
蜗杆节圆齿厚
S1=P2-S2-j （5—37） P2=25.13mm,S2=14.21mm,j=0.38mm 代入数据得S1=10.54mm
蜗杆分度圆法向齿厚Sn1=S1⋅cosγ （5—38） S1=10.54mm,γ=8.84 代入数据得Sn1= 10.41 mm
蜗轮分度圆法向齿厚最Sn2=S2⋅cosγ （5—39） S1=14.21mm,γ=8.84 代入数据得Sn2=14.04mm ⎛S⎫⎪蜗杆弦齿高ha1=ha-0.5d2 （5—40） 1-cosarcsin ⎪d2⎭⎝
ha=5.6mm,d2=420mm,S1=10.54mm 代入数据得ha1=4.71mm ⎛S⎫⎪蜗轮弦齿高ha2=ha+0.5d2 （5—41） 1-cosarcsin ⎪d2⎭⎝
ha=5.6mm,d2=420mm,S2=14.04mm代入数据得a2=5.93mm
蜗杆啮入口修缘值∆fr
按表14-4-28选取∆fr= 0.25 mm
蜗杆啮入口修缘长度∆ϕr，
按表14-4-29选取∆ϕr=P=12.95mm 2
蜗杆啮出口修缘值∆fc
按表14-4-28选取∆fc=
蜗杆啮出口修缘长度∆ϕc，
按表14-4-29选取∆ϕc=
P=12.95mm按一般型传动加工 22∆fr=0.167mm 3
5.4减速器的维护与润滑
5.4.1减速器的维护
(1)须经常注意检奇所有螺栓紧固情况，如有发现松动，必须及时拧紧。
(2)须经常检裔密封装置的密封情况，防止漏油。
(3)须经常检商轴承温度。并及时添加润滑油以保证轴承温升不易过高。
(4)应随时注意减速器有无异常声音，并对有异常的部位进行检查和维修。
(5)试车前应对设备进行仔细检查。
(6)定期对设各进行检修，并更换损坏部分。
5.4.2减速器的润滑
5.4.2.1润滑要求
(1)设备内外各部件必须清洗干净后，方得进行加油润滑。
(2)加油前各种油料必须经过化验，经确定符合规定要求后，方可使用。
(3)加入设备内的油必须过滤，所加油量应达到规定油标位置。
(4)所有润滑部分及油孔均应加满润滑油。
（5）凡须两种油料捏合使用时，应先按比例配合好以后再行加入。
5.4.2.2润滑方式
在摩擦而间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温作用。由]：液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力，由T该减速器所使用的轴承都为滚动轴承，且速度也不高，所以选用浸油或飞溅的润滑方式润滑。
6. 驱动辊的校核
6.1 求出轴上的功率P转速n和转矩T
η总= η电η联η二减η联 =0.8⨯0.96⨯0.9⨯0.96=0.66 P=P额η总=11⨯0.66=7.26KW (6—1） n750r/min=3.47r/min （6—2） n=额=i216
T=9550000
轴的扭转强度条件为： P=19980691.64N⋅mm （6—3） n
由 τT=pT≤[τT] 得 dmin≥A0 （6—4） WTn
初步估算轴的最小直径：
选取轴的材料为40Cr,A0= 97~112,取A0=102
所以dmin≥130.2mm
驱动辊的辊子直径DP=360mm,辊颈直径为140mm，所以满足条件
式中：τT---------扭转切应力，MPa；
T----------轴所受的扭矩，N⋅mm；
WT--------轴的抗扭截面系数，mm3；
n-----------轴的转速r/min;
P------------轴传递的功率kw;
d------------计算截面处轴的直径;
[τT]--------许用扭转切应力，Mpa，查机械设计书籍得[τT]=35-55
6.2 按弯扭合成强度条件计算
6.2.1 驱动辊上受力分析
根据计算矫直力时所求得的数据知道，B辊承受的压力最大：
F=PB2=25200N
摩擦阻力：
f=F4=
1493.2N2
图5.1 驱动辊B受力及弯扭图
6.2.2 求出各支承处的水平支反力FNH和垂直反力FNV
在垂直平面内的支反力 (图5.1-c), 由
∑=0 得：
F⋅lBC-F⋅lAB=0
整理得： F⋅lBC （6—5） lAB FNV1=
∑MB=0 得:
FNV2⋅lAB-F⋅lAC=0
整理得： F⋅lAC （6—6） lAB FNV2=
由轴的情况知：
lAC=lBC=1lAB=265mm 2
将已知数据代入上式得：
FNV1=25329.15N
FNV2=25329.15N
在水平平面内的支反力 (图5-e), 由
∑MB=0 得：
f⋅lBC-FN1H⋅lAB=0
整理得： f⋅lBC （6—7） lAB FNH1=
代入数据得：
FNH1=746.6N
∑MB=0 得：
FNH2⋅lAB-f⋅lAC=0 f⋅lAC （6—8） lAB FNH2=
代入数据得：
FNH2=746.6N
6.2.3 作弯矩和扭矩图
C截面：
求出水平面内的弯矩，画出弯矩图 (图5.1-d):
MH=f⋅lBC⋅lAC746.6⨯265⨯265==98924.5N⋅mmlAB530
求出垂直面内的弯矩，画出弯矩图 (图5.1-f)：
MH=F⋅lBClAC50658.3⨯265⨯265==6712224.75N⋅mmlAB530
则合成弯矩，并作出弯矩图 (图5.1-g):
22MC=MH+MV=98924.52+6712224.752
=6712953N⋅mm
作扭矩图 (图5-h)：
T=262500N⋅mm
D截面：
求出水平面内的弯矩：
MH=f⋅lAC(lAB-lAD)746.6⨯265⨯55==20531.5N⋅mmlAB530
求出垂直面内的弯矩:
MH=F⋅lAC(lAB-lAD)50658.3⨯265⨯55==1393103.25N⋅mmlAB530
则合成弯矩为：
22MD=MH+MV=20531.52+1393103.252
=1393254N⋅mm
扭矩：
T=262500N⋅mm
6.2.4 按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 (C截面)的强度和应力最集中的截面 (D截面)。铀的计算应力：
⎛M⎫⎛aT⎫ σca= ⎪+4 ⎪=⎝W⎭⎝2W⎭22M2+aT≤[σ-1] （6—9） W2
式中：[σ-1]------------对称循环应力时轴的许用弯曲应力,MPa
驱动辊材料为40Cr,查得[σ-1]=70MPa
因此代入数据得： 2)26712953+(0.6⨯263500σca=0.1⨯3603=1.6MPa
所以 σca≤[σ-1] 故C截面安全
D截面： 2)2+(0.6⨯263500σca=0.1⨯1403=8.1MPa
所以 σca≤[σ-1] 故D截面安全
式中：σca----------轴的计算应力，MPa
M-------------轴所受的弯矩，N⋅mm;
T---------------轴所受的扭矩，N⋅mm;
W---------------轴的抗弯截面系数，mm3;计算公式为0.1d3；
7. 轴承的选择与校核
7.1:驱动辊辊子直径DP=360mm,辊颈直径为140mm，最大压力PB2=25200N 所以根据调心滚子轴承尺寸系列选择轴承为： 23928YMW33C3
d⨯D⨯B=140⨯190⨯37
额定动载荷248KN
极限转速1700r/min
7.2:因挑衅滚子轴承的轴向力很小，几乎可以忽略不计则： P当量动载荷P=fp⋅Fr=fp⋅B2=15120N 2
则Lh=1010⎛C⎫ ⎪= ⎪60n⎝P⎭60⨯1700⎝15120⎭6ε610⎛248000⎫3=11671h （7—1）
' Lh=10000h
'Lh>Lh；故所的轴承可满足寿命要求。
fp-------------载荷系数，取fp=1.2；
ε--------------对于滚子轴承，ε=
P----------------当量动载荷； 10； 3
Lh-------------修正额定寿命 (h)；
N----------------轴的转速 (r/min)；
C----------------额定动载荷 (KN)；
''Lh-------------轴承预期计算寿命，取Lh=10000h。
8. 设备制造、维护方面的薄弱环节及改进措施
一.国内普遍采用的五辊渐近式拉矫机，其传动分两部分，一部分是蜗轮蜗杆减速机和悬挂齿轮减速机；另一部分靠辊子链减速并驱动上辊。 其存在的问题：
1)链传动因存在紧边松边所带来的由振动台振动产生的铸坯抖动，影响钢水液面稳定，操作人员不易控制，易引起生产事故。
2)影响火切机切割率。因切割时铸坯抖动引起割枪反渣叫火常引起氢氧发生器防爆膜爆破，无法正常切割。
3)影响金属收得率。因切割枪不稳造成割缝增至25mm，按140mm×140mm方坯算，切割的割缝损失金属4 387Kg，若生产3米铸坯每炉生产30根，损失127. 223Kg金属。
4)机械故障，因润滑不到位引起轴承故障。
二、根据原有设备结构，结合生产实际情况，提出了改变拉矫传动方式的方案：
1)改变传动方式：将设计采用的链条传动变为用直交轴减速机直接驱动上辊，减速箱采用闹式冷却水，改善轴承和齿轮运行环境，采用变频电机控制。
2)消除上下机架铰接销与孔的间隙，变上下机架斜楔紧固为螺纹紧固，以防止松动。
3)改卧式电机为立式电机，同时加水冷护罩，降低电机环境温度。
4）采用油气润滑系统，确保润滑。
总结
本文介绍了国内外方坯连铸技术以及连铸设备中的拉矫机设备的现状及发展情况，重点研究了方坯连铸设备及拉矫设备，对于连铸设备主要对其工作的相关参数进行了计算，包括拉速，冶金长度的计算，连铸机的流数的确定，连铸机的生产能力计算，弧形连铸机弧形半径的计算等，对于拉矫机而言主要设计计算了铸坯在从结晶器出来再到拉矫机矫直过程中的各种阻力，以及拉矫机各辊子的受力分析等。最后是对辊子和辊子的轴承的强度计算和校核。
在设计的过程中不仅综台地运用了大学三年中所学过的专业知识而且还自己探索了许多课外知识，充分复习了以前的知识，锻炼了自己对所学知识的综合运用能力。另外，设计过程中还参阅了许多的相关资料，提高了自己的检索查阅资料的能力。设计的过程就是一个对所学知识综合应用的过程，更是自己从原来的一头雾水到逐渐明朗的过程，在这个过程中，会有各种疑惑和问题，关键在于遇到问题后分析问题和解决问题的能力，此次毕业设计就给我这种感觉，虽然设计过程有些复杂，但从中学到和锻炼出来的能力是非常多的，充分地锻炼了自己各方面的能力，收获很多。
致谢
通过这三个月来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次毕业设计。
在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师王春老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业论文较为复杂烦琐，但是老师王春仍然细心地纠正图中的错误。除了敬佩王春老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注；感谢大学三年传授我们专业知识的所有老师我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
最后也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法来解决问题。最后，感谢生我养我的父母。谢谢他们给了我无私的爱，为我求学所付出的巨大牺牲和努力。
参考文献
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[15]黄启明，刘越表我国小方坯发展连铸生产技术现状及发展特殊钢.1999.第20
卷第一期
重庆科技学院
毕业设计（论文）
题 目 120x120方坯连铸机拉矫机设计
学 院 机械与动力工程学院
专业班级
学生姓名 学号
指导教师 职称 讲 师
评阅教师 职称
2015年 6 月 14日
重庆科技学院毕业设计 摘要
摘 要
连铸即为连续铸钢的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成
型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现
的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术，连铸技术具有大幅提高金属收得
率和铸坯质量，节约能源等显著优势。本文主要介绍了方坯连铸机的优越性以及发展
状况，并对方坯连铸拉矫设备的种类进行了描述。本文主要的研究对象是方坯连铸机
拉矫机，如果要确定其工艺参数，必须要先确定方坯连铸机在工作过程中的相关工艺
参数，因此本文首先研究了方坯连铸机的相关工艺参数。在确定了方坯连铸机的相关
参数后，为接下来研究拉矫设备提供了许多理论依据。
对于方坯连铸拉矫设备的研究主要是根据连铸设备中的各部分所受的力以及拉
矫机在工作过程中的力能参数，对其进行结构设计，对主要的零部件进行受力分析和强度计算校核，并针对原设备制造、维护方面的薄弱环节加以改进。
关键词：连续铸造 拉矫机 强度计算 校核
重庆科技学院毕业设计 ABSTRACT
ABSTRACT
Continuous casting machine. After determining the relative parameters of billet
continuous casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the
tension leveling equipment.. casting method and continuous casting method.. Continuous
casting technology of appeared in the fifties of the 20th century in Europe and the United
States is a directly pouring molten steel forming of advanced technology, continuous
casting technology has a substantial increase in the metal yield and quality of casting billet,
energy conservation, a significant advantage. This paper mainly introduces the advantages
and development of the billet continuous casting machine, and describes the type of the
billet continuous casting equipment.. In this paper, the main research object is square billet
continuous casting machine straightening machine, if you want to determine the process
parameters must be to determine the billet continuous casting machine in working process
parameters. Therefore, this paper studies the relevant technological parameters of billet
continuous casting machine. After determining the relative parameters of billet continuous
casting machine, it provides a lot of theoretical basis for the study of the tension leveling
equipment.
For billet continuous casting straightening equipment research is mainly according to
the parts of continuous casting equipment by force and straightening machine in working
process of force energy parameters, the structure design and of the main parts for force
analysis and strength calculation, and the original equipment manufacture, maintenance of
weak links to be improved.
Keywords:Continuous casting; Tension leveling machine; Intensity calculation; Check
目录
摘要 ................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................... 1
第1章 绪论 ........................................................... 1
1.1 连续铸钢的优越性 ............................................... 1
1.2 国外连铸的发展情况 ............................................. 1
1.3 我国方坯连铸的发展情况 ......................................... 2
1.4 方坯连铸机生产工艺与主要设备描述 ............................... 3
第2章 方案的确定 ..................................................... 3
2.1 方案一：刚性引锭杆用拉矫机 ..................................... 4
2.1.1 二辊分别传动自矫直式拉矫机 ................................ 4
2.1.2 集中传动的三辊拉轿机 ...................................... 4
2.2 方案二：挠性引锭杆用拉矫机 ..................................... 5
2.2.1 上辊传动组合式拉矫机 ...................................... 5
2.2.2 整体机架上辊传动五辊式拉矫机 .............................. 6
2.2.3 整体机架下辊传动五辊式拉矫机 .............................. 7
2.3 确定方案 ....................................................... 8
第3章 方坯连铸机主要工艺参数的确定 ................................... 9
3.1 弧形连铸机弧形半径的计算 ....................................... 9
3.2 拉速的确定 .................................................... 10
3.3冶金长度的计算 ................................................. 10
3.4钢包允许的最大浇注时间 ......................................... 11
3.5 连铸机流数的确定 .............................................. 11
3.6 连铸机的年生产能力计算 ........................................ 11
第4章 拉矫机相关参数的计算 .......................................... 13
4.1 方坯连铸机的拉坯阻力 .......................................... 13
4.1.1 铸坯在结晶器内的摩擦阻力 ................................. 13
4.1.2 铸坯通过二冷区的阻力 ..................................... 13
4.1.3 计算推动铸坯使之完成矫直功的力 ........... 错误！未定义书签。
4.1.4 拉矫机各运动部件的摩擦阻力 ............................... 15
4.2 装引锭杆时拉矫机的阻力及功率 .................................. 17
4.3 电动机类型的选择 .............................................. 17
第5章 二级减速器设计 ................................................ 18
5.1分配传动比 ..................................................... 19
5.2一级行星减速器的设计计算 ...................................... 19
5.3 二级减速器蜗轮蜗杆减速器的设计计算 ............................ 24
5.3.1 选择蜗杆类型确定中心距 ................................... 24
5.3.2 基本参数的选择 ........................................... 25
5.3.3 几何尺寸计算 ............................................. 25
5.4减速器的维护与润滑 ............................................. 29
5.4.1 减速器的维护 ............................................. 29
5.4.2 减速器的润滑 ............................................. 29
第6章 驱动辊的设计校核 .............................................. 29
6.1 求出轴上的功率P转速n和转矩T ................................. 30
6.2 按弯扭合成强度条件计算 ........................................ 31
6.2.1 轴上受力分析 ............................................. 31
6.2.2 求出各支承处的水平支反力FNH和垂直反力FNV ................ 32
6.2.3 作弯矩和扭矩图 ........................................... 34 6.2.4 按弯扭合成应力校核轴的强度 ............................... 35
第7章 轴承的校核 .................................................... 36
第8章 原设备制造、维护方面的薄弱环节及改进措施 .................. 37总结 38
致谢 .................................................................. 39
参考文献 .............................................................. 40
1. 绪论
1.1 连续铸钢的优越性
连铸过程是在连续状态下，钢液释放显热和潜热，并逐渐凝固成一定形状铸坯的
工艺过程。钢在这种由液态向固态转变过程中，体系内存在有动量、热量和质量的传
输过程，存在相变、外力和应力引起的变形等过程，所有这些过程均十分复杂，往往
耦合进行或相互影响。与模一初轧开坯工艺相比，连铸工艺具有如下优点：
（1)简化了铸坯生产的工艺流程，省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开
坯工序。流程基建投资可节省40％，占地面积可减少30％，操作费用可节省40％，
耐火材料的消耗可减少15％ 。
（2)提高了金属收得率，集中表现在两方面一是大幅度减少了钢坯的切头切尾损
失；二是可生产出的铸坯最接近最终产品形状，省去了模铸工艺的加热开坯工序，减
少金属损失。总体讲，连铸造工艺相对模铸工艺可提高金属收得率约9％。
（3)降低了生产过程能耗，采用连铸工艺，可省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗，
可节省能耗1/4～1/2。
（4）提高了生产过程的机械化、自动化水平，节省了劳动力，为提高劳动生产
率创造了有利条件，并可进行企业的现代化管理升级。
1.2 国外连铸的发展情况
1）连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个
钢铁工厂生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关
的各生产环节发展水平的综合体现。(1)目前国外的常规连铸生产已趋成熟，连铸机
的作业率普遍大于80％，大型板坯连铸机连铸约100～200万t钢才漏钢一次，已基
本可生产无缺陷铸坯(包括合金钢)。而中国连铸机生产稳定性较差，事故相对较多，
作业率还偏低，铸坯质量还有一定的差距。
2）近终形连铸连轧技术在国外已产业化或加快产业化步伐。目前，国外已投产和
在建中的薄板坯连铸连轧生产线约有50多套，薄带连铸已建多台工业试验机组，预
计不久将实现产业化。而中国还处于起步阶段
3）国外高效连铸技术进一步发展。国外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可达
3.0m/min；130mm×130mm和150mm×150mm低碳方坯最大2 连铸生产设备。
4）连铸机的发展大致经历了立式→立弯式→弧形→超低头形→水平等几个阶段。
每次新机型的出现，说明了技术的进步。但每种机型都各有其特点，有它的最适应的
范围，还没有一种机型完全取代其它机型的趋势。目前，连铸机除满足产量要求外，
从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面
综合分析，以弧形连铸机较为优越，它是应用的主要机型。但板坯连铸机的总趋向是用直弧型替代弧型，以消除可减轻铸坯内弧侧夹杂物积聚问题。据悉，日本NKK已将所有板坯连铸机改为直弧型。
连铸生产所用设备通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备主要包括： （1）浇铸设备一钢包运输设备、中间包及中间包小车或旋转台
（2）结晶器及其振动装置
（3）二次冷却装置(小方坯连铸机、大方坯连铸机和板坯连铸机有很大差别)
（4）拉坯矫直机设备一拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭子链存放装置；
（5）切割设备一火焰切割机与机械剪切机等。辅助设备主要包括：1.出坯及精整设备一辊道、推(拉)钢机、翻钢机、火焰清理机等；2.工艺设备一中间包烘烤装置、吹氩装置、脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；3.自动控制与测量仪表一结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。
1.3 我国方坯连铸的发展情况
我国是在炼钢生产中研究、应用连铸技术较早的国家之一。20世纪50年代中期，当连铸技术在前苏联、英国、意大利、加拿大等国进入工业性试验阶段时，我国即着手进行试验研究工作。
1956年我国在当时的重工业部钢铁综合研究所建成了直径80ｍｍ的圆坯半连铸试验装置。
1957年在上海钢铁公司中心试验室建成一台高架立式方坯连铸机；
1958年在唐山钢铁厂建成了第一台工业生产的立式连铸机，同年在重庆第三钢铁厂建成投产一台两机两流，配合30ｔ转炉，浇铸175ｍｍ×250ｍｍ矩形坯的立式连铸机。
1960年在唐山钢铁厂建成一机一流，配合5ｔ转炉浇铸150ｍｍ×150ｍｍ小方坯的立式连铸机。我国发展的连铸机型大多为立式连铸机，生产效率低。因此，我国连铸生产的发展极其缓慢，到1978年我国的钢产量为3178万ｔ，其中平炉钢1127万ｔ，占总产钢量的35.46%，连铸比仅为3.5%。
为了改变我国连铸生产发展的落后状况，1974年，我国从原西德施罗德—西马克和德马克公司引进了3套弧形板坯连铸机。
1980年，我国又与原西德曼内斯曼—德马克公司签订了引进小方坯连铸设备及技术转让与合作制造合同，在国内增建一批旨在浇铸90ｍｍ×90ｍｍ，120ｍｍ×120ｍｍ及150ｍｍ×150ｍｍ供成品轧机一火成材使用的小方坯连铸机。上述即是我国设备发展情况。
随着钢铁工业的发展，我国方坯连铸生产技术也得到了迅速的发展。我国钢产量
呈直线增加；连铸机总台数已由1979年的24台增加到1995年的247台，截止1995年底，我国已经建成投产方坯连铸机近200台，能力约为3000万ｔ/年，1995年实际方坯产量达2500万ｔ以上。
现代化转炉(电炉)—二次冶金(精炼)—连铸三位一体技术的发展推动了我国工业迅速、稳定的增长。对钢铁工业的节能降耗、提高成材率做出重大贡献。
1.4 方坯连铸机生产工艺与主要设备描述
连续铸钢所用的生产设备，实际上是包括在连铸作业线上的一整套机械设备，通常可分为主体设备和辅助设备两大部分，主体设备包括有：浇铸设备---盛钢桶运载设备中间罐及中间罐小车或旋转台；结晶器及振动装置，二次冷却支导装置，如在弧形连铸设备中采用结晶器时，需设顶弯装置，拉坯矫直设备——拉矫机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭链存放装置，切割设备——火焰切割机与机械修剪机，摆布剪切机步进式剪切机等），辅助设备有：出坯及精准设备——辊道，（拉）推钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备——中间罐烘烤装置、吹氩装置、脱气装置，保护渣供给与结晶器润滑装置等，自动控制与测量仪表——结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测量、测重、侧长、测速、测压等仪表系统。
在连续助攻的发展过程中，连续铸钢设备连铸机先后出现了立式连铸机，力弯式铸钢机（直弧形、全弧形、弧形多点矫直、超低头型）水平式连铸机，如图1所示。
图1 各种形式连铸机
2.方案的确定
2.1 方案一：刚性引锭杆用拉矫机
刚性引锭杆用拉矫机最大特点是必须有脱引锭头功能，因为刚性引锭杆不可能通过切割机。由于矫直辊要抬起脱引锭头，则其下辊就没有拉坯功能，所以一般不设后辊，而拉坯只能靠前面一对辊，必须上下辊都是主动辊。此类拉矫机也可用于挠性引锭杆连铸饥。
2.1.1 二辊分别传动自矫直式拉矫机
二辊分别传自矫直式拉矫机是典型的刚性引锭杆用拉矫机。如图2.1—1前面一对拉辊(1、2)自带一套传动装置，包括直流电动机、制动器、减速机等．由于位置所限，上辊直立安装，下辊水平安装，采用液压缸压下，中下辊不传动．辊6只起脱引锭头作用,—般工作中均呈抬起状态。铸坯在脱引锭头后被上辊压下，在切割前因铸坯自重得到矫直。
图2.1-1二辊分别传动自矫直式拉矫机
1一传动下拉辊；2一传动上拉辊；3—压下液压缸；4一机架；
5—脱引锭压下缸；6一脱引锭杆辊；7—中下辊。
2.1.2 集中传动的三辊拉轿机
这种拉矫讥结构如图2.1—2集中传动装置安装在上部平台上，由直流电动机1、制动器、双出轴减速机2组成，由此传出两支从动轴，连接通往上、下拉辊6、7的万向联轴器3。两拉辊轴装有蜗轮减速机，其蜗杆轴与万向联袖器相接，上拉辊6与脱引锭头辊8的支架上均装有压下液压缸1、5，其中液压缸5行程大，以便脱去引锭头，拉辊装在弧形切点上。远距离安装的集中传动装置，有改善环境条件的优点。由于采用刚性引锭杆，安装集个传动装置的平台同时也是引锭扦放平时操作引锭仟头部的工作平台。
图2.1—2 集中传动三辊拉矫机
1一直流电动机；2—双出轴减速器；3—万向接轴；4、5 —压下液压缸；6—上拉辊; 7—下拉辊; 8-脱引锭头辊；9-机架
2.2 方案二：挠性引锭杆用拉矫机
2.2.1 上辊传动组合式拉矫机
这种型式的拉矫机是我国八十年代引进，广泛应用的一种机型，如图2.1-1共五
辊，两上辊传动，前、后两机架为标准型式，结构均相同，优点是制造方便，备件简单．这台拉矫机开发了我国小方坯拉矫机设计思路，如用链条传动拉辊，采用气功压下，第一对辊布置在连铸机基本弧切点上。该机缺点是气缸和电机防护较差。但维护好仍能正常工作，国内仍有不少企业使用这种机型，也不乏使用较好的事例。
图2.2—l 上辊传动组合式拉矫机
5—上辊；6一下辊；7；8一底座。 1一立式直流电动机；2—联轴器；3一齿轮箱；4一传动链；
2.2.2 整体机架上辊传动五辊式拉矫机
采用上辊传动，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，采用卧式直流电动机，如图2.1-2整个传动装置采用隔热装置保护．上辊是通过链条传动。每个上辊设二个压下气缸，安装在拉矫机下部并有水冷罩防护。其特点是采用整体机架，检修时只需更换辊子及传动装即可。
图2.2- 2 整体机架五辊式拉矫机
1—传动装置；2一上辊；3—压下气缸4一下辊，5一机架
2.2.3 整体机架下辊传动五辊式拉矫机
该拉矫机采用整体机架，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，如图2.1-3，上辊均不传动，只起压紧和矫直作用，每个上辊均有二个压下气缸(1、4)。该机特点是采用集中传动，传动装置通过万向联轴器从铸机的两侧远距离传入，再通过链条带动下拉辊
5。传动轴有两个位置，表示在多流连铸时传动装青可以错开布置，而后面下辊9是通过链条与前下辊5联结。这种下辊传动的拉矫机值得注意的问题是：下辊拖动铸坯是靠上辊压下力才产生驱动铸坯的摩擦力，因而在矫直辊下面的下辊，只有在矫直辊克服铸坯的矫直反力后，才能产生驱动铸坯的摩擦力。所以气缸压在上辊的力要比上辊传动的拉矫机更大一些。 下辊传动的拉矫机优点是：需要升降移动的上辊简化了；固定的下辊安装传动装置也较方便，有利于采用集中传动；传动装置距热源较远，寿命长，维护方便。
图2.2- 3 下辊传动五辊拉矫机
1—后压下气缸；2—矫直辊；3—拉坯辊；4—压下气缸；5一拉坯辊
6—链传动；7一机架；8一中下辊；9一传动下辊。
2.3 确定方案：经比较最终选用方案二中的整体机架上辊传动五辊拉矫机
图2.3 五辊拉矫机
1—减速器；2一电动机；3一上辊架；4—机架；5一水冷隧道；
6—自由辊；7—防护罩；8一传动辊；9 —脱锭油缸；10—压下油缸
拉矫机的结构如图2.3所示：
这种拉矫机的型式为整体机架五辊拉矫机。这是近年来在总结以往方坯连铸机在设计、制造、使用中的成功经验，以及所暴露出的问题的基础上．设计制造出的一种新型拉矫机。在国内一些引进及国产的方坯连铸机中，都有成功的使用经验。 整体机架五辊拉矫机与传统的方坏拉矫机相比，具有以下特点：
1）采用两点矫直技术，提高涛坯的质量；
2）在整个拉矫机区域内。设置水冷隧道，使铸坯在隧道内运行，提高了对铸坯辐射热的防护能力；
3）设置三个传动辊(两个上辊，一个下辊) ，具有足够的拉还能力。同时，通过增减传动辊的数目(最多可有四个传动辊)，拉矫机可以适用于90×90毫米至280×300毫米各种断面的铸坯；
4）传动电动机采用近年来通常使用的交流变频调速电动机，简化了电控系统的维修工作；
5）可用于使用挠件引锭杆的连铸机，还可用于使用刚性引锭杆的连铸机；
6）结构紧凑，适用于流间距1000毫米的多流方坯连铸机；
7）所有部件都安装在—个机架上，可以方便的整体更换，；离线检修，提高拉矫机的作业率及维修性能。
3. 方坯连铸机主要参数的确定
设计参数：
典型钢种： 45
方坯截面尺寸：120*120/mm
拉坯速度：2.5 -3.0m/min
铸机半径 ： 8m
3.1 弧形连铸机弧形半径的计算
连铸机铸坯外弧的曲率半径(m)。依据下列三个因素确定：按铸坯进入拉矫机以前全部凝固完毕的条件确定；按铸坯在矫直时所允许的表面延伸率确定；按弧形结晶器的最小允许半径确定。
按经验公式计算：
连铸机圆弧半径R=KD 其中K为系数，对于生产普碳钢及低合金钢的方坯连铸机K取30～40。D为铸坯厚度m,D取0.12m。R要在算出后，考虑已投产的连铸机的经验参数，综合考虑确定.
R=(30～40)D=30×0.12～40×0.12=3.6～4.8 取R=4.5m
3.2 拉速的确定
连铸机的拉速的确定主要取决于以下几个原则：
1.选取连铸机的拉速必须在所浇钢种的允许范围之内，确保产品质量。
2.以满足钢种产量的要求为前提，选取的拉速考虑和冶炼设备的生产周期匹配。
3.连铸机拉速要考虑铸坯断面尺寸、弧形半径、冶金长度和铸机结构特性等因素。 ⎛KM⎫⎪LMV最大= ⎪ ⎝δ最小⎭ （3-1）
式中： KM-结晶器内凝固系数mm/min1/2;取20；
LM-结晶器有效长度取0.85m
δ（0.085⨯铸坯厚度）=10.2 最小
计算得出：Vmax=＝3.27 m／min
工作拉速为理论拉速的85％左右，确定工作拉速为2.8m／min。
3.3 冶金长度的计算
冶金长度为连铸机的机身长度，指从结晶器钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的长度。 D2
L液=V （3-2）
2最大4K
式中 ： L液－铸坯液心长度，m
D－铸坯厚度，mm
V最大－最大拉坯速度，m／min
K－综合凝固系数，mm/min 取32
计算出冶金长度L液=9.84m 12
3.4钢包最大浇铸时间
tmax=lgG-0.2
0.3⨯f （3-3）
式中：tmax-钢包最大允许浇注时间，min
G-钢包的容量，60t
f-质量系数，45钢，取f=14
计算出tmax=73.65min
3.5 连铸机流数的确定
计算公式： n=
式中 G-钢包容量,60t;
t-钢包浇注时间min,一般t≤tmax，t取推荐值50min;
S-铸坯断面面积,0.0144m2;
V-此断面下的工作拉速,2.8m/min;
ρ-铸坯密度，7.8t/m3.
计算出n=3.82 取n=4流 G （3-4） tSvρ
3.6 连铸机年产量的计算
qmg=Fvρ （3-5）
式中 qmg-每流浇铸能力，t/min
F-铸坯断面积，m2
V-拉速，m/min
ρ-铸坯密度，t/m3
2）浇铸周期T T=t2+t3=GN+t3 （3-6） nqmg
式中 T-浇铸周期，min
t2-浇铸时间，min
t3-准备时间， 取33min
G-钢包钢液量，60t
N-平均每次连浇炉数 取N=2
联合公式（1）（2）得T=80min
3)连铸机的年产量Ga
（3-7） GNη坯η Ga= T
式中
Ga-连铸机年产，吨/年
G-钢包钢液量，60t
N-平均每次连浇炉数 取N=2
η坯-连铸坯收得率，取95%
η-连铸机年作业率，取80%
T-浇铸周期时间，h
计算出Ga=32608吨
4. 拉矫机相关参数的计算
4.1 方坯连铸机的拉坯阻力
方坯连铸机的拉坯阻力F包括：铸坯在结晶器内的摩擦阻力F1，铸坯通过二冷区时的阻力F2，推动铸坯使之完成矫直功的推力F3，及拉矫机各运动部件的摩擦力F4，分别计算如下:
4.1.1铸坯在结晶器内的摩擦阻力
摩擦阻力与结晶器的锥度、制造安装的精度、结晶器的运行情况及振动方式有关，由于影响因素较多，很难精确计算，设计时，一般只用经验公式计算铸坯在结晶器中运动的摩擦阻力，并采用较大的摩擦系数用于补偿其他阻力的存在，此阻力参照实测数据决定。
查冶炼机械设计方法按经验值近视确定F1=6000N
4.1.2 铸坯通过二冷区的阻力
方坯在二冷区的阻力包括：铸坯与导向装置的摩擦力及铸坯自重引起的下滑力。 从铸机的弧线部分区一小段单元铸坯，其位置角为α，包角为∆a，
重量为q=A⋅R⋅∆α⋅γ （4-1） 式中：A-铸坯断面积；0.0144m2
R-铸机外弧半径；R=4.5m
γ-铸坯密度；取γ=0.07N/cm3.
把力q分解为径向力fn及切向力fs，
fn=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅cosα （4-2）
fs=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅sinα （4-3） 径向力fn对导向装置的摩擦力为:
f'=fn⋅μ=A⋅R⋅∆α⋅γ⋅μ⋅cosα (4-4) μ----铸坯在导向装置中的摩擦系数，取 μ=0.3
铸坯在二冷区内的阻力为：
π
F2=⎰(A⋅R⋅γ⋅μ⋅cosα-A⋅R⋅γ⋅sinα)dα (4-5)
02
=A⋅R⋅γ⋅(μ-1)
因为μ
已知铸机外弧半径R=4.5m， B=H=120mm μ=0.3 A=B⋅H
所以代入数据计算得F2=-3175N
4.1.3 计算推动铸坯使之完成矫直功的力
被矫直的方坯处于完全凝固的弹塑性状态。
h3⋅σs其矫直力矩为： M1= （4-6） 4
式中：σs--铸坯在高温状态下的屈服极限；
h--铸坯边长
推动铸坯进行矫直的转矩，等于推力F3对圆弧中心点的转矩，此转矩等于铸坯的矫直力矩，即： h⎫h3⋅σs⎛ F3 R-⎪= （4-7） 24⎝⎭
h3⋅σs 则F3= 4R-2
查连铸手册取材料为45钢在1000摄氏度情况下σs=35N/mm2
铸机外圆弧半径R=4.5m,铸坯边长h=120mm
所以带入数据计算得 F3=3780N
4.1.4 拉矫机各运动部件的摩擦阻力
计算拉矫机各运动部什的摩擦阻力F4,(如图3—1所示的五辊拉矫机)，假定 拉坯力由A D两辊承担，矫直力由A B及C三辊承担,且LDB=LBE=1LDE 2
A D两辊承担的拉坯力为：FL=F1+F2+F3 （4-8）由上而求得的 F1=6000N F2=-3175N F3=3870N
代入公式计算得FL=6695N
为产生上式拉坯力，作用在A,D两棍的压力为： FL （4-9） 2μ PA1=PD1=
式中 μ-------拉辊与铸坯间的摩擦系数，取μ=0．3
所以PA1=PD1=11158.3N
由A B C三辊矫直铸坯时，A及C辊的压力为： h3⋅σs PA2=PC2= （4-10） 4LDB
已知铸坯边长A=120mm，45钢在1000℃情况σS=35N／mm2
LDB=LBE=1200mm)所以代入数据计算得：PA2=PC2=12600N
B辊的压力为： h3σ PB2=PA2+PC2= （4-11） 2LDB
E辊在理论上不承受压力。由上列各种压力产生的总摩擦力为：
F4=(PA1+PA2+PB2+PC2+PD1)(2f0+μd) （4-12） DP
式中：Dp--------辊子直径；取360mm
d---------轴颈直径；取150mm
f0--------铸坯与辊子间滚动摩擦系数，取f0=3mm
μ--------辊子轴承的摩擦系数，滚动轴承，则μ=0.005
上面求得：PA1=PD1=11158.3N ,PA2=PC2=12600N , PB2=25200N
所以代入数据计算得 F4=1599.76N
连铸机拉热坯时的拉坯总阻力为上述各个阻力之和，即
F0=F1+F2+F3+F4
上面求得 F1=6000N F2=-3175N F3=3780N F4=1599.76N
带入数据得 F0=8204.76N
拉热坯时计算的驱动电机功率为： F0⋅VP(KW) （4-13） 1000η N1=
式中： VP--------拉坯速度(m／s)
η--------拉矫机传动总效率。
已上求得F0=8204.76N 又已知拉矫机拉坯速度VP=2.8m/min ,η1=0.8, η2=0.895
η=η1η2=0.716
'所以代入数据得 N1=0.54KW N1=2⨯K0=1.04KW
式中 K0------- 考虑电压不稳定，国产电机质量不稳定，以 及 工 作 环 境 等 因 素 ； 取 K0=2
4.2 装引锭杆时拉矫机的阻力及功率
方坯连铸机一般都是从下往上装引锭杆，此时引锭杆在二冷区的阻力和引锭杆的下滑力都是向下的。可用上述的计算方法来计算装引锭杆的阻力及功率。
（1）其阻力计算方法是：
（4-14） Fy=10A*R*γyμ1sinα-cosα+1+(LE-R*α)A*γy*μ2
式中 A-引锭杆断面面积，144cm2
R-连铸机弧形面积半径，450cm [()]
kg/cm2 γy-引锭杆材料密度，γy=0.00785
μ1-引锭杆与二冷支导装置的摩擦系数，取μ1=0.15
μ2-引锭杆与拉辊，辊道辊子间的摩擦系数，取μ2=0.04
LE-引锭杆总长，900cm
α-引锭杆在二冷支导坯段走过的角度 1.396弧度（800）
计算出Fy=50571N
（2）装引锭杆时的传动功率N2 FyVy
1000η N2= （4-15）
式中 Vy-装引锭杆时的速度，6m/min
计算出N2=7.23KW
''比较N1和N2,N1
4.3 电动机类型的选择
电动机额定转速是根据生产机械的要求而选定的。在确定电动机额定转速时，必须考虑机械减速机的传动比值，两者相互配合，经过技术、经济全而比较才能确定。通常电动机转速不低与500r/min，因为当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸愈大，价格愈贵，而且效率也较低，如选用高速电动机，势必加大机械减速机构的传动比，致使机械传动部分复杂起来。对于冶金机械，工作速度较低，经常处于频繁
地正反转运行状态，为缩短正反转过渡时间，提高生产效率，降低消耗．并减少噪声节省投瓷，应选择适当的低速电动机，为防止装引锭杆时的推力不足和防止漏钢现象，结合其工作环境上综合考虑：
故选用应用于冶金机械的变频调速三相异步电动机Y180L-8，额定功率是11kw,同步转速是750r/min，效率0.8。
5. 减速器设计
5.1分配传动比
已知拉坯速度Vmax= 3.27m／min，辊子直径D= 300mm电动机转速n=750r/min，π⋅⋅D=Vmax，则得i=216。考虑到拉矫机的实际情况及现场安装等问题，故一级减速器用行星齿轮减速器，二级用蜗轮蜗杆减速器。因为行星齿轮减速器结构原因,单级减速最小为3,最大一般不超过10,常见减速比为:3.4.5.6.8.10所以取nii1=8,i2=27。
5.2 一级行星齿轮减速的设计计算
（1）计算输出转速
输入转速n1=750r/min,i=8,输出转速n2=93.75r/min
(2)选择齿轮材料
太阳轮，20CrNi2MoA,渗碳淬火回火，表面硬度57-61HRC
行星轮，20CrNi2MoA,渗碳淬火回火，表面硬度57-61HRC
内齿圈，42CrMo,调制处理，表面硬度262-362HRC
（3）确定各主要参数
1.传动比i=8
2.行星轮数目Cs=3
3.载荷不均衡数目KHP
低速级采用太阳轮浮动的均载机构，取KHP=1.15
KPP=1+1.5(KHP-1)=1.225 （5-1）
4.配齿计算
太阳轮齿数ZA在推荐值20-40中选，取ZA=21 iBAX∙ZAC==56 （5-2） CS
ZB=C⨯CS-Z1=147 （5-3）
ZC=11(ZB-ZA)=(147-63)=63 （5-4） 22
为适应变位需要，初选ZC=62,尽可能使ZB/ZC及ZA/ZC无公约数。
故太阳轮齿数ZA=21，齿圈齿数ZB=145，行星轮数齿数ZC=62
（5）齿轮模数m和中心距a
按公式，计算太阳轮分度圆直径 TKKK(μ±1) da=ktd （5-5） 2ϕdσHlimμ
式中μ-齿数比，μ=62/21=2.95
KA-使用系数为中等冲击，故取1.25
KH∑-综合系数，取2
T1-太阳轮单个齿轮传递的扭矩
T1=（KHP/Cs）⨯9550⨯p⨯i⨯η （5-6） n
=1.15/3⨯9550⨯10/720⨯8⨯0.98
=398.6N.M
其中：η-行星齿轮传动效率，取η=0.98
ϕd-齿宽系数暂取0.56
σHlim=1450MPa
TKKK(μ±1)带入式： da=ktd （5-7） 2ϕdσHlimμ
=7683398.6⨯1.25⨯1.15⨯2⨯（2.95+1） 20.56⨯2.95⨯1450
=81.3mm
模数m: m=da/ZA=81.3/21=3.87mm,取m=4mm
11 ao=m(ZA+ZC)=⨯4⨯(21+62)=166mm （5-8） 22
则取a=170mm,又应m/a=0.0235
b=ϕd⨯da=0.56⨯4⨯21=47.04mm （5-9）
取b=50mm
行星轮齿宽b2:b2=50mm
太阳轮齿宽b1: b1=b2+(5~10)=58mm
(6)计算变位系数
采用外啮合角变位
1.a-c传动
啮合角aac：
因cosaac=ao/a⨯cosa=166/170⨯cosa=0.917582 （5-10） 所以aac=23025，30``
变位系数X∑=(ZA+ZC)invac-inva （5-11） 2tana
inv23025`30``-inc200
=（21+62）⨯ 2tan20
=1.08
中心距变动系数y
（a-a0）/m=(170-166)/4=1 y=（5-12）
齿顶高降低系数∆y
∆y=X∑-y=1.08-1=0.08 （5-13）
分配变位系数
选Xa=0.5，故Xc=X∑-Xa=0.58
2. c-b传动
因为采用高位变位，故有Xc=Xb，所以Xb=0.58
中心距变动系数y：a=a'，X∑=X1+X2=0 （5-14） y=∆y=0
3. 齿轮其他主要尺寸计算
分度圆：d=mz (5-15)
*齿顶圆：da=d±2m(ha±χ ∆y) (5-16)
*+c* χ) (5-17) 齿根圆：df=d 2m(ha
基圆直径：db=dcosa (5-18)
*齿顶高系数：（太阳轮，行星轮）h*=1，内齿轮haa=0.8
顶隙系数：（太阳轮，行星轮）c*=0.4，内齿轮c*=0.25
带入上组公式计算：
太阳轮分度圆直径：d1=mz1=4⨯21=84mm
行星轮分度圆直径：d2=mz2=4⨯62=248mm
内齿轮分度圆直径：d3=mz3=4⨯145=580mm
太阳轮齿根圆直径：df1=[84-2⨯4(1+0.4-0.5)]=76mm
行星轮齿根圆直径：df2=[248-2⨯4(1+0.4-0.58)]=241.44mm
内齿轮齿根圆直径：df3=[580-2⨯4(0.8-0.58+0.08)]=577.6mm
太阳轮齿顶圆直径：da1=[84+2⨯4(1+0.5-0.08)]=95.36mm
行星轮齿顶圆直径：da1=[248+2⨯4(1+0.58-0)]=260.64mm
内齿轮齿顶圆直径：da3=[580+2⨯4(1+0.58+0.25)]=594mm
齿宽b: 受机床加工范围限制，取b=50,bb=0.56,=0.29 ada
以上数据及公式均查自《渐开线齿轮行星传动的设计与制造》。
5.3 蜗轮蜗杆减速器的设计计算
5.3.1选择蜗杆类型确定中心距
考虑到上作环境及其他问题，选用TOP型蜗杆传动，其承载能力计算：
根据《机械设计手册》第3卷，当传动符合图14-4-17和图14-4-18之条件时，蜗杆传递的功率P1:
' P1=P1P (5-19) 电∙η电∙η联∙η行星 ≤P
=11⨯0.8⨯0.96⨯0.9
=7.52KW
当传动为其他条件时，蜗杆轴的计算功率: Pc=P'1≤P1P （5—20） K1⋅K2⋅K3⋅K4
式中 K1⋅K2⋅K3⋅K4 分别为传动类型系数，工作情况系数，加工质量系数和蜗轮材料系数，查表14-4-30知：
TOP型蜗杆 K1=1.0
昼夜连续平稳上作 K2=1.0
7级精度 K3=1.0
选择材料，蜗轮ZCUAL10Fe3， 则K4=0.8 代入数据计算得PC=7.52'=9.4kw≤P1P (5-21) 1.0⨯1.0⨯1.0⨯0.8
查环而蜗杆许用功率线图144-17得中心距a=260mm左右
5.3.2 基本参数的选择
蜗杆头数Z1=2
蜗轮齿数Z2=Z1⋅i 而i =20则Z2=54
蜗杆分度圆直径d1按表14 -4 -22知d1=0.36a=97.2mm,取d1=100mm。 蜗轮分度圆直径d2=2a-d1 代入数据得d2=420mm
蜗轮端面模数mt=d2 代入数据得mt=7.77mm ，取mt=8mm z2
5.3.3几何尺寸计算
蜗轮分度圆直径d2=420
蜗轮端面模数 mt=8
径向间隙C=0.2mt 代入数据得C=1.6mm
齿顶高ha=0.7mt 代入数据得ha=5.6mm
齿根高hf=ha+c 代入数据得hf=7.2mm
蜗杆喉部根圆直径df1=d1-2hf，代入数据得df1=85.6mm 校验：当L≤2.5时，df1≥0.5a0.875 a
L为蜗杆两端支承间距离
代入数据得df1≥64.87mm
已知df1=85.6mm≥64.87mm故可用
蜗杆齿顶圆直径da1=d1+2ha （5—22） d1=100mm,ha=5.6mm 代入数据得da1=111.2mm
蜗杆齿顶圆弧半径ra1=a-0.5da1 （5—23）
a= 260 mm，da1= 111.2 mm 代入数据得ra1=204.4mm
蜗杆齿根圆弧半径rf1=a-0.5df1 （ 5—24） a= 260 mm d，df1=85.6mm 代入数据得rf1=217.2mm
蜗轮齿顶圆直径da2=d2+2ha （5—25） d2=420mm,ha=5.6mm 代入数据得df2=431.2mm
蜗轮齿根圆直径df2=d2-2hf （5—26） d2=420,hf=7.2mm 代入数据得df2=405.6mm 蜗杆喉部螺旋导程角r=d2 （5—27） d1⋅i
d2=420mm,d1=100mm,i=27 代入数据得r=8.84
360
齿距角 τ= （5—28） Z2
Z2=54代入数据得τ=6.67 。
成形圆直径db=sin22 ~25 d2 括号内取22
d2=420mm代入数据得db=157.33mm
按表14-4-23取标准系列值db=155mm 分度圆齿形角α=arcsindb （5—29） d2()
d2=420mm,db=155mm 代入数据得a=21.66
蜗杆包围蜗轮齿数Z'
由表14-4-20查取Z'=4
蜗杆工作半角ϕw=0.5τ(Z'-0.45) （5-30） τ=6.67 Z'=4 代入数据得ϕw=11.84
工作起始角ϕ =a-ϕw (5-31) a=21.66 ϕw=11.84 代入数据得ϕ0=9.82
蜗轮齿宽b=0.9df1 (5-32)
已知df1=85.6mm 代入数据得b=77.04mm取b=78mm
蜗杆工作部分长度Lw=d2sinϕw (5-33) d2=420mm,ϕw=11.84 代入数据得Lw=86.17 mm
蜗杆螺纹两侧肩带宽度δ≤mt=8mm
故取δ=8 mm
22a-ra1-0.5Lw⎤ （5-34） 蜗杆最大齿顶圆直径da1max=2⎡⎢⎥⎣⎦
a= 260mm,ra1=204.4mm,Lw=86.17mm, 代入数据得da1max=120mm
22a-rf1-0.5Lw⎤ ( 5—35） 蜗杆最大齿根圆直径 df1max=2⎡⎢⎥⎣⎦
a= 260mm,rf1=217.2mm,Lw=86.17mm,代入数据得df1max=80.32mm
蜗轮齿顶圆弧半径ra2=0.55df1max
df1max=80.32mm 代入数据得ra2=44.18 mm
d2⎡⎤()cosa+∆cosa⎢1⎥母平面倾斜角β=arctan⎢⋅⎥ （5—36） 2⎢cos(a+∆)-cosai⎥2a⎣⎦
已知a= 21.66 ， d2=420mm,i=27,a=260mm
当i=10~30时，∆=6 故由i=27知∆=6
代入数据计算得β=15.99 取β=16
蜗轮齿距P2=πmt
已知mt=8代入数据计算得P2=25.13mm
蜗轮节圆齿S2=πmt
已知P2=25.13mm代入数据计算得S2=14.21mm
蜗杆副圆剧侧隙j
按表14-4-66查得，j=0.38 mm
蜗杆节圆齿厚
S1=P2-S2-j （5—37） P2=25.13mm,S2=14.21mm,j=0.38mm 代入数据得S1=10.54mm
蜗杆分度圆法向齿厚Sn1=S1⋅cosγ （5—38） S1=10.54mm,γ=8.84 代入数据得Sn1= 10.41 mm
蜗轮分度圆法向齿厚最Sn2=S2⋅cosγ （5—39） S1=14.21mm,γ=8.84 代入数据得Sn2=14.04mm ⎛S⎫⎪蜗杆弦齿高ha1=ha-0.5d2 （5—40） 1-cosarcsin ⎪d2⎭⎝
ha=5.6mm,d2=420mm,S1=10.54mm 代入数据得ha1=4.71mm ⎛S⎫⎪蜗轮弦齿高ha2=ha+0.5d2 （5—41） 1-cosarcsin ⎪d2⎭⎝
ha=5.6mm,d2=420mm,S2=14.04mm代入数据得a2=5.93mm
蜗杆啮入口修缘值∆fr
按表14-4-28选取∆fr= 0.25 mm
蜗杆啮入口修缘长度∆ϕr，
按表14-4-29选取∆ϕr=P=12.95mm 2
蜗杆啮出口修缘值∆fc
按表14-4-28选取∆fc=
蜗杆啮出口修缘长度∆ϕc，
按表14-4-29选取∆ϕc=
P=12.95mm按一般型传动加工 22∆fr=0.167mm 3
5.4减速器的维护与润滑
5.4.1减速器的维护
(1)须经常注意检奇所有螺栓紧固情况，如有发现松动，必须及时拧紧。
(2)须经常检裔密封装置的密封情况，防止漏油。
(3)须经常检商轴承温度。并及时添加润滑油以保证轴承温升不易过高。
(4)应随时注意减速器有无异常声音，并对有异常的部位进行检查和维修。
(5)试车前应对设备进行仔细检查。
(6)定期对设各进行检修，并更换损坏部分。
5.4.2减速器的润滑
5.4.2.1润滑要求
(1)设备内外各部件必须清洗干净后，方得进行加油润滑。
(2)加油前各种油料必须经过化验，经确定符合规定要求后，方可使用。
(3)加入设备内的油必须过滤，所加油量应达到规定油标位置。
(4)所有润滑部分及油孔均应加满润滑油。
（5）凡须两种油料捏合使用时，应先按比例配合好以后再行加入。
5.4.2.2润滑方式
在摩擦而间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温作用。由]：液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力，由T该减速器所使用的轴承都为滚动轴承，且速度也不高，所以选用浸油或飞溅的润滑方式润滑。
6. 驱动辊的校核
6.1 求出轴上的功率P转速n和转矩T
η总= η电η联η二减η联 =0.8⨯0.96⨯0.9⨯0.96=0.66 P=P额η总=11⨯0.66=7.26KW (6—1） n750r/min=3.47r/min （6—2） n=额=i216
T=9550000
轴的扭转强度条件为： P=19980691.64N⋅mm （6—3） n
由 τT=pT≤[τT] 得 dmin≥A0 （6—4） WTn
初步估算轴的最小直径：
选取轴的材料为40Cr,A0= 97~112,取A0=102
所以dmin≥130.2mm
驱动辊的辊子直径DP=360mm,辊颈直径为140mm，所以满足条件
式中：τT---------扭转切应力，MPa；
T----------轴所受的扭矩，N⋅mm；
WT--------轴的抗扭截面系数，mm3；
n-----------轴的转速r/min;
P------------轴传递的功率kw;
d------------计算截面处轴的直径;
[τT]--------许用扭转切应力，Mpa，查机械设计书籍得[τT]=35-55
6.2 按弯扭合成强度条件计算
6.2.1 驱动辊上受力分析
根据计算矫直力时所求得的数据知道，B辊承受的压力最大：
F=PB2=25200N
摩擦阻力：
f=F4=
1493.2N2
图5.1 驱动辊B受力及弯扭图
6.2.2 求出各支承处的水平支反力FNH和垂直反力FNV
在垂直平面内的支反力 (图5.1-c), 由
∑=0 得：
F⋅lBC-F⋅lAB=0
整理得： F⋅lBC （6—5） lAB FNV1=
∑MB=0 得:
FNV2⋅lAB-F⋅lAC=0
整理得： F⋅lAC （6—6） lAB FNV2=
由轴的情况知：
lAC=lBC=1lAB=265mm 2
将已知数据代入上式得：
FNV1=25329.15N
FNV2=25329.15N
在水平平面内的支反力 (图5-e), 由
∑MB=0 得：
f⋅lBC-FN1H⋅lAB=0
整理得： f⋅lBC （6—7） lAB FNH1=
代入数据得：
FNH1=746.6N
∑MB=0 得：
FNH2⋅lAB-f⋅lAC=0 f⋅lAC （6—8） lAB FNH2=
代入数据得：
FNH2=746.6N
6.2.3 作弯矩和扭矩图
C截面：
求出水平面内的弯矩，画出弯矩图 (图5.1-d):
MH=f⋅lBC⋅lAC746.6⨯265⨯265==98924.5N⋅mmlAB530
求出垂直面内的弯矩，画出弯矩图 (图5.1-f)：
MH=F⋅lBClAC50658.3⨯265⨯265==6712224.75N⋅mmlAB530
则合成弯矩，并作出弯矩图 (图5.1-g):
22MC=MH+MV=98924.52+6712224.752
=6712953N⋅mm
作扭矩图 (图5-h)：
T=262500N⋅mm
D截面：
求出水平面内的弯矩：
MH=f⋅lAC(lAB-lAD)746.6⨯265⨯55==20531.5N⋅mmlAB530
求出垂直面内的弯矩:
MH=F⋅lAC(lAB-lAD)50658.3⨯265⨯55==1393103.25N⋅mmlAB530
则合成弯矩为：
22MD=MH+MV=20531.52+1393103.252
=1393254N⋅mm
扭矩：
T=262500N⋅mm
6.2.4 按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 (C截面)的强度和应力最集中的截面 (D截面)。铀的计算应力：
⎛M⎫⎛aT⎫ σca= ⎪+4 ⎪=⎝W⎭⎝2W⎭22M2+aT≤[σ-1] （6—9） W2
式中：[σ-1]------------对称循环应力时轴的许用弯曲应力,MPa
驱动辊材料为40Cr,查得[σ-1]=70MPa
因此代入数据得： 2)26712953+(0.6⨯263500σca=0.1⨯3603=1.6MPa
所以 σca≤[σ-1] 故C截面安全
D截面： 2)2+(0.6⨯263500σca=0.1⨯1403=8.1MPa
所以 σca≤[σ-1] 故D截面安全
式中：σca----------轴的计算应力，MPa
M-------------轴所受的弯矩，N⋅mm;
T---------------轴所受的扭矩，N⋅mm;
W---------------轴的抗弯截面系数，mm3;计算公式为0.1d3；
7. 轴承的选择与校核
7.1:驱动辊辊子直径DP=360mm,辊颈直径为140mm，最大压力PB2=25200N 所以根据调心滚子轴承尺寸系列选择轴承为： 23928YMW33C3
d⨯D⨯B=140⨯190⨯37
额定动载荷248KN
极限转速1700r/min
7.2:因挑衅滚子轴承的轴向力很小，几乎可以忽略不计则： P当量动载荷P=fp⋅Fr=fp⋅B2=15120N 2
则Lh=1010⎛C⎫ ⎪= ⎪60n⎝P⎭60⨯1700⎝15120⎭6ε610⎛248000⎫3=11671h （7—1）
' Lh=10000h
'Lh>Lh；故所的轴承可满足寿命要求。
fp-------------载荷系数，取fp=1.2；
ε--------------对于滚子轴承，ε=
P----------------当量动载荷； 10； 3
Lh-------------修正额定寿命 (h)；
N----------------轴的转速 (r/min)；
C----------------额定动载荷 (KN)；
''Lh-------------轴承预期计算寿命，取Lh=10000h。
8. 设备制造、维护方面的薄弱环节及改进措施
一.国内普遍采用的五辊渐近式拉矫机，其传动分两部分，一部分是蜗轮蜗杆减速机和悬挂齿轮减速机；另一部分靠辊子链减速并驱动上辊。 其存在的问题：
1)链传动因存在紧边松边所带来的由振动台振动产生的铸坯抖动，影响钢水液面稳定，操作人员不易控制，易引起生产事故。
2)影响火切机切割率。因切割时铸坯抖动引起割枪反渣叫火常引起氢氧发生器防爆膜爆破，无法正常切割。
3)影响金属收得率。因切割枪不稳造成割缝增至25mm，按140mm×140mm方坯算，切割的割缝损失金属4 387Kg，若生产3米铸坯每炉生产30根，损失127. 223Kg金属。
4)机械故障，因润滑不到位引起轴承故障。
二、根据原有设备结构，结合生产实际情况，提出了改变拉矫传动方式的方案：
1)改变传动方式：将设计采用的链条传动变为用直交轴减速机直接驱动上辊，减速箱采用闹式冷却水，改善轴承和齿轮运行环境，采用变频电机控制。
2)消除上下机架铰接销与孔的间隙，变上下机架斜楔紧固为螺纹紧固，以防止松动。
3)改卧式电机为立式电机，同时加水冷护罩，降低电机环境温度。
4）采用油气润滑系统，确保润滑。
总结
本文介绍了国内外方坯连铸技术以及连铸设备中的拉矫机设备的现状及发展情况，重点研究了方坯连铸设备及拉矫设备，对于连铸设备主要对其工作的相关参数进行了计算，包括拉速，冶金长度的计算，连铸机的流数的确定，连铸机的生产能力计算，弧形连铸机弧形半径的计算等，对于拉矫机而言主要设计计算了铸坯在从结晶器出来再到拉矫机矫直过程中的各种阻力，以及拉矫机各辊子的受力分析等。最后是对辊子和辊子的轴承的强度计算和校核。
在设计的过程中不仅综台地运用了大学三年中所学过的专业知识而且还自己探索了许多课外知识，充分复习了以前的知识，锻炼了自己对所学知识的综合运用能力。另外，设计过程中还参阅了许多的相关资料，提高了自己的检索查阅资料的能力。设计的过程就是一个对所学知识综合应用的过程，更是自己从原来的一头雾水到逐渐明朗的过程，在这个过程中，会有各种疑惑和问题，关键在于遇到问题后分析问题和解决问题的能力，此次毕业设计就给我这种感觉，虽然设计过程有些复杂，但从中学到和锻炼出来的能力是非常多的，充分地锻炼了自己各方面的能力，收获很多。
致谢
通过这三个月来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次毕业设计。
在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师王春老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业论文较为复杂烦琐，但是老师王春仍然细心地纠正图中的错误。除了敬佩王春老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注；感谢大学三年传授我们专业知识的所有老师我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
最后也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法来解决问题。最后，感谢生我养我的父母。谢谢他们给了我无私的爱，为我求学所付出的巨大牺牲和努力。
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卷第一期