5000mm熱軋寬厚板四輥可逆式軋機(jī)輥系設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、太原科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5000mm熱軋寬厚板四輥可逆式軋機(jī)輥系設(shè)計(jì)design of four roller reversible rolling mill of hot rolling heavy plate 5000mm 學(xué) 院（系）：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（冶機(jī)）學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號：201014040217 指 導(dǎo) 教 師： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期：2014年6月1日 太原科技大學(xué)taiyuan university of science and technology摘 要隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，特別是戰(zhàn)爭年代，大型戰(zhàn)艦，大型戰(zhàn)機(jī)的制造需要，對

2、鋼材的尺寸要求也越來越大。這樣就催生了人們對大型軋材的研究與探索。大型寬厚板應(yīng)運(yùn)而生。在航空母艦，大型水面戰(zhàn)艦的制造上對，寬厚板，特別是5米寬厚板的需求是巨大的，由此如雨后春筍般出現(xiàn)的的5m寬厚板軋機(jī)的研究與投產(chǎn)更是越來越多。一個(gè)寬厚板生產(chǎn)流水線，包括開坯粗軋機(jī)，精軋機(jī)，保溫坑，冷卻裝置，切割機(jī)等等。本設(shè)計(jì)主要只對軋機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)主要介紹了5000mm熱軋寬厚板四輥可逆軋機(jī)的軋制力，支承輥與工作輥尺寸，軸承壽命和彎輥裝置計(jì)算。本說明書按照設(shè)定的最大軋制力和產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算了5000mm寬厚板軋機(jī)的軋輥的尺寸參數(shù)，軸承壽命和的基本參數(shù)以及校核，選擇了軸承結(jié)構(gòu)與類型，軋輥平衡裝置也進(jìn)行了

3、相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。其中軋輥尺寸確定是根據(jù)來料的規(guī)格尺寸確定的。軋輥軸承的確定根據(jù)軋機(jī)在軋制過程中的受力狀況，工作條件所確定的。軋制力的計(jì)算采用了艾克倫德公式。關(guān)鍵詞：寬厚板;軋機(jī)設(shè)計(jì);輥系設(shè)計(jì);彎輥裝置i5000 hot-rolled heavy plate four reversing mill roll system designabstractwith the development of economy and society, especially in wartime, large warships , large aircraft manufacturing needs , the

4、size requirements for steel is also growing . this gave birth to the people to study and exploration of large rolled . large heavy plate came into being. on aircraft carriers, surface warships manufacturing right, heavy plate , especially 5 -meter-wide slab demand is huge, thus mushroomed 5m heavy p

5、late mill of the research and production is increasing. a heavy plate production lines, including the breakdown roughing mill , finishing mill , heat pits, cooling devices , cutting machine and so on. the design of the main groups only mill design , the design introduces a heavy plate rolling force

6、5000mm hot rolling four-high reversing mill , the size of the backup roll and work roll , and roll bending device bearing life calculation . in accordance with the instructions set maximum rolling force and product specifications designed to calculate the dimensions 5000mm heavy plate rolling mill r

7、olls , bearing life and the basic parameters and checking, select the bearing structure and the type of roll balancing devices have also been relevant design calculations. determine which roll size is determined according to the size of the incoming specifications . roller bearing is determined duri

8、ng rolling mill according to the stress condition , determined by the working conditions . rolling force calculation using the formula ike lundkey words：heavy plate mill design; roll system design; roll bending deviceii 目 錄 摘 要i abstractii1 文獻(xiàn)綜述11.1 國內(nèi)11.1.1 國內(nèi)寬厚板產(chǎn)業(yè)先驅(qū)鞍鋼股份有限公司11.2 國外22 軋輥設(shè)計(jì)62.1 軋輥結(jié)構(gòu)與

9、尺寸62.1.1 軋輥的結(jié)構(gòu)62.1.2 軋輥輥身尺寸62.1.3 軋輥輥頸尺寸d和l的確定72.2 軋輥力能參數(shù)計(jì)算82.2.1 基本參數(shù)82.3 軋輥材料選擇92.4 艾克倫德方法計(jì)算軋制時(shí)的平均單位壓力102.4.1 變形阻力102.4.2 變形速度102.4.3 軋制壓力112.5 軋輥傳動(dòng)力矩122.6 小結(jié)133 軋輥強(qiáng)度校核143.1 影響軋輥強(qiáng)度的因素143.2 小結(jié)174 軋輥軸承184.1 軸承的選擇184.2 軸承壽命計(jì)算184.3 小結(jié)195 軋輥彎輥裝置205.1 液壓彎輥裝置21 參考文獻(xiàn)22 致 謝24iii1 文獻(xiàn)綜述有句話是這么說的：戰(zhàn)爭年代，工業(yè)的發(fā)展速度和

10、創(chuàng)新水平都能得到很大的提高。寬厚板的發(fā)展也是如此，最初由于戰(zhàn)艦、航空母艦等武器裝備的發(fā)展，對于鋼板的質(zhì)量、強(qiáng)度以及厚度等要求越來越高，寬厚板軋機(jī)在這期間得到了很大發(fā)展。和平年代，應(yīng)大型橋梁，核電站，大型水壩，油田鉆井平臺，大型機(jī)械等領(lǐng)域的需要，寬厚板得到了更廣泛的應(yīng)用，這也促進(jìn)了寬厚板行業(yè)的迅猛發(fā)展。厚鋼板產(chǎn)量從2004年的821.26萬噸發(fā)展到2009年的1874.86萬噸，增長了128.3%，而今年也繼續(xù)保持增長趨勢，前10個(gè)月的產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到1860.9萬噸。特厚板的產(chǎn)量增長速度也比較快，從2004年的180.01萬噸增至2009年的474.56萬噸，增長幅度達(dá)163.6%，今天1-10

11、月份的產(chǎn)量達(dá)393.1萬噸。而在2000年的時(shí)候，我國特厚板產(chǎn)量僅為71.43萬噸，從2003年以后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)也相繼投產(chǎn)了一批具有世界先進(jìn)水平的特寬厚板軋機(jī)，之后一直到2007年我國特厚板的產(chǎn)量也以每年百分之三十幾的速度增長。1.1 國內(nèi)1.1.1 國內(nèi)寬厚板產(chǎn)業(yè)先驅(qū)鞍鋼股份有限公司鞍鋼集團(tuán)總經(jīng)理張曉剛曾說過“鞍鋼發(fā)展史是中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影?？梢哉f，只要有重大工程建設(shè)，就能看到鞍鋼的身影”。他這句話一點(diǎn)不假，鞍鋼是我國最早的鋼鐵生產(chǎn)基地，始建于1916年，前身為日偽時(shí)期的鞍山制鐵所和昭和制鋼所，但新鞍鋼公司是在1949年7月9日成立的，發(fā)展至今已有六十多年的歷史。作

12、為鋼鐵長子，其發(fā)展也歷經(jīng)了涅槃般的重生，成為目前我國四大鋼鐵集團(tuán)之一。在這幾十年的發(fā)展過程中，鞍鋼創(chuàng)造了無數(shù)個(gè)第一，那里誕生過新中國第一根無縫鋼管、第一根重軌、第一座現(xiàn)代化高爐伴隨著被譽(yù)為“世界軋機(jī)之王”的5500mm特寬厚板軋機(jī)線投產(chǎn)，鞍鋼又擁有了我國第一條5000mm以上寬厚板軋機(jī)。鞍鋼始終把眼光放在長遠(yuǎn)發(fā)展上，可以說鞍鋼是我國中厚板尤其是寬厚板生產(chǎn)企業(yè)的先驅(qū).鞍鋼5米軋機(jī)生產(chǎn)線由中國一重集團(tuán)與德國西馬克德馬格（sms-demag）公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，粗軋機(jī)、精軋機(jī)等核心設(shè)備由一重制造，冷床、翻板機(jī)、輥道由中冶長城重機(jī)制造。采用了熱裝熱送、板型控制等13項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，軋制力為1萬噸，生產(chǎn)鋼板尺寸寬

13、度為900-5300mm，厚度為5-150mm，最厚可達(dá)450mm,長度為3-25米。主要生產(chǎn)寬度4米以上軍民用高強(qiáng)度寬厚船用鋼板、艦艇板、核電用特種鋼板、耐大氣腐蝕板、大口徑油氣焊管和模具板等高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品。該軋機(jī)的成功制造，有助于打破國外特種鋼材對我國的封鎖，將對推動(dòng)我國石油、天然氣運(yùn)輸、造船及國防建設(shè)等領(lǐng)域起到重要作用。軋鋼機(jī)是將鋼坯鋼錠軋制成鋼材（管、板、型、絲）的成套設(shè)備，分為鋼管軋機(jī)、板帶軋機(jī)、型鋼軋機(jī)、線材軋機(jī)、薄板坯連鑄連軋等類型。鋼板是鋼材四大品種中用途最廣泛的一種，按生產(chǎn)工藝分為熱軋鋼板和冷軋鋼板，按厚度可分為薄板(厚度20-60毫米)、特厚板(厚度60毫米，最厚

14、達(dá)700毫米)。在實(shí)際工作中，中板和厚板通稱為“中厚板”。中厚板生產(chǎn)屬于熱軋工藝，主要有中厚板軋機(jī)、熱連軋機(jī)組和爐卷軋機(jī)等三種方式，中厚板軋機(jī)是普遍采用的生產(chǎn)設(shè)備，通過軋機(jī)中的上下軋輥咬合碾壓經(jīng)過加熱的鋼坯，最終軋制成鋼板。軋機(jī)按照軋輥輥面寬度可分為1800mm、2300mm、2800mm、3300mm、3800mm、4300mm、4800mm 以及5300mm等8個(gè)級別，每個(gè)級別可上下調(diào)整200mm。寬厚板軋機(jī)主要是指輥面寬度達(dá)到2800mm以上的寬幅中厚板軋機(jī)。輥面寬度達(dá)到4800mm以上的軋機(jī)，又被稱為特寬厚板軋機(jī)，最大規(guī)格可達(dá)5500mm。沙鋼5000mm軋機(jī)是我國第二條5米級厚板生產(chǎn)

15、線，于2003年4月開始籌建，項(xiàng)目總投資42億元，分兩期建設(shè)，一期設(shè)計(jì)產(chǎn)能180萬噸，二期提高到 200萬噸。總體設(shè)計(jì)由中冶賽迪負(fù)責(zé)，主體設(shè)備由西門子奧鋼聯(lián)、abb提供，廠區(qū)占地55萬平方米，主車間廠房長1356米，寬276米。一期工程于 2006年12月投產(chǎn)，主要設(shè)備包括：一臺5050mm帶附著式立輥的四輥可逆式精軋機(jī)，最大軋制力10000噸，機(jī)架牌坊重536噸，為拼焊結(jié)構(gòu)。兩座 245t/h步進(jìn)式加熱爐、一套mulpic控制冷卻系統(tǒng)、一臺四重9輥全液壓熱矯直機(jī)、一臺四重11輥全液壓冷矯直機(jī)、一座5476m冷床、一座寬 3827m冷床以及由切頭分段剪、滾切式雙邊剪、剖分剪、定尺剪組成的高效剪

16、切線和配套設(shè)施。此外，湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)，河南舞陽鋼鐵也都陸續(xù)投產(chǎn)5000mm寬厚板生產(chǎn)線。1.2 國外軋鋼機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了幾百年的時(shí)間，寬厚板軋機(jī)只是其中的一個(gè)分支。據(jù)記載，1480年意大利人達(dá)芬奇 (leonardo da vinci) 曾設(shè)計(jì)出軋機(jī)的草圖。1766年英國人帕內(nèi)爾(j.purnell)在軋制鉛片的手遙式軋機(jī)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出用于軋制熟鐵棒材的雙輥軋機(jī)。1783年英國人科特(h.cort)制造出水輪驅(qū)動(dòng)的二輥式型材軋機(jī)，使得型材軋制很快發(fā)展起來。1779年，j.皮卡德用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)軋機(jī)，極大提升了軋機(jī)的應(yīng)用能力。1854年歐洲建成用蒸汽機(jī)傳動(dòng)的二輥可逆式中厚板軋機(jī)。186

17、4年美國建成三輥勞特式中厚板軋機(jī)。1891年，美國鋼鐵公司建成世界第一臺四輥可逆式中厚板軋機(jī)。1897年，德國人采用電動(dòng)機(jī)取代蒸汽機(jī)用以驅(qū)動(dòng)軋機(jī)并取得成功。1910年捷克維特科維采哥特瓦德鋼鐵公司投產(chǎn)了一套4500mm二輥式厚板軋機(jī)。1912年蘇聯(lián)日丹諾夫依里奇冶金工廠也建成了一套同樣的軋機(jī)。20世紀(jì)的兩次世界大戰(zhàn)中，龐大的軍火需求極大推動(dòng)了軋機(jī)發(fā)展。世界上陸續(xù)出現(xiàn)了雙機(jī)架、半連續(xù)式、連續(xù)式中厚板軋機(jī)。二戰(zhàn)后進(jìn)入冷戰(zhàn)對抗，美國、蘇聯(lián)、德國、日本又相繼建成一批4100-55000m的寬厚板軋機(jī)。 歷史上，各個(gè)國家建設(shè)特寬厚板軋機(jī)的一個(gè)主要目的，是為航空母艦、戰(zhàn)列艦等武器供應(yīng)造船用大尺寸寬厚鋼板。

18、由于航空母艦飛行甲板需要承受戰(zhàn)機(jī)降落時(shí)的強(qiáng)大沖擊力，戰(zhàn)列艦、巡洋艦等大型軍艦都需要安裝大面積的裝甲鋼板，這就需要鋼板尺寸盡量加長加寬，以減少焊接工作量。為此，美國、蘇聯(lián)、德國及日本等國家在戰(zhàn)爭推動(dòng)，都建設(shè)了大型寬厚板軋機(jī)。早在1918年，美國為了建造航空母艦，在賓夕法尼亞州盧肯斯（lukens）鋼鐵公司科茨維爾鋼廠投產(chǎn)了一臺當(dāng)時(shí)世界最大的5230mm四輥式厚板軋機(jī)。這也是全球第一臺5米以上特寬厚板軋機(jī)，為美國大批建造航母和戰(zhàn)列艦提供了優(yōu)質(zhì)大單重艦船用寬厚鋼板。1922年諾?？撕＼姽S用運(yùn)煤船加裝飛行甲板，改制成美國第一艘航空母艦蘭利號。從1922年至1950年間，美國憑借強(qiáng)大的工業(yè)實(shí)力共新建改

19、建了46艘航母及上百艘護(hù)航航母，最終贏得二戰(zhàn)勝利。1935年德國突破一戰(zhàn)限制，開始建造俾斯麥級戰(zhàn)列艦，其側(cè)舷裝甲高8.4米，采用克虜伯公司制造的320毫米kcn/a表面滲碳硬化鋼，全艦裝甲鋼板重達(dá)17450噸。為建造更大型的h級戰(zhàn)列艦,1938年由克虜伯公司在多特蒙德的赫爾德(horde) 鋼廠建成一臺5000mm四輥式特寬厚板軋機(jī)，以提供造船鋼板。前蘇聯(lián)為了備戰(zhàn)，于1940年在莫斯科鐮刀和錘子（serp i molot）煉鋼廠投產(chǎn)一臺5300mm四輥式厚板軋機(jī)，大量生產(chǎn)坦克和軍艦用裝甲鋼板，在衛(wèi)國戰(zhàn)爭中做出了重要的貢獻(xiàn)。1940年前，意大利冶金公司特爾尼廠投產(chǎn)了一臺4600mm二輥式厚板軋機(jī)

20、。1941年日本為擴(kuò)大侵略戰(zhàn)爭，耗費(fèi)巨資從德國進(jìn)口了一臺1.4萬噸自由鍛造水壓機(jī)，以及一臺德國demag公司制造的蒸汽機(jī)傳動(dòng)5280mm四輥式特寬厚板軋機(jī)，安裝在日本制鋼所室蘭工廠，用以加速建造航空母艦和巨型戰(zhàn)列艦。其整鑄機(jī)架牌坊重達(dá)230噸，可軋制350mm厚的鋼板。1937年日本開始在吳海軍工廠三號船渠建造大和級戰(zhàn)列艦，側(cè)舷裝甲采用410毫米維氏硬化鋼，由萬噸水壓機(jī)軋制，主炮防護(hù)盾正面裝甲更是厚達(dá)650毫米，全艦裝甲鋼板重達(dá)22895噸，占全艦正常排水量的33%。在此期間，英國、法國、捷克及西班牙等國家也相繼投產(chǎn)了一批寬厚板軋機(jī)，由此掀起一個(gè)建造航母和大型戰(zhàn)艦的高潮，這是第二次世界大戰(zhàn)中大

21、西洋海戰(zhàn)和太平洋海戰(zhàn)的前奏。二次大戰(zhàn)后，隨著機(jī)械制造、造船、橋梁、建筑、高壓容器及大直徑油氣管線等行業(yè)的發(fā)展，世界共掀起過三次寬厚板軋機(jī)發(fā)展高潮。第一次在美國。朝鮮戰(zhàn)爭后期，美國撤銷了二戰(zhàn)后不再建造大型航母的決定。1952年美國為建造“福萊斯特”級航母，在印第安納州的格里(gary)鋼廠投產(chǎn)了一臺5335mm厚板軋機(jī)。到上世紀(jì)60年代前后，美國共新建成16臺以160英寸(4064mm)二輥式加四輥式雙機(jī)架為主的中厚板軋機(jī)，其中5米以上級特寬軋機(jī)1臺，4064mm軋機(jī)7臺，3米級軋機(jī)4臺，以及3米以下中板軋機(jī)4臺。另外有8臺軋機(jī)經(jīng)過現(xiàn)代化改造，其中5米以上特寬軋機(jī)1臺，4064mm軋機(jī)2臺、3米

22、級軋機(jī)3臺，以及2米級軋機(jī)2臺，還淘汰了若干臺三輥勞特式中板軋機(jī)。10年間使美國中厚板生產(chǎn)面貌發(fā)生了很大的變化，產(chǎn)量猛增，到1957年中厚板產(chǎn)量已提高至1000萬噸以上，品種迅速擴(kuò)大，生產(chǎn)出高強(qiáng)度船板、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。帶動(dòng)了長輸管線的建設(shè)，在1961年至1969年間，新建成8套直徑達(dá)406-1219mm的直縫焊管機(jī)組。在此期間，美國先后建成7艘大型航母，為冷戰(zhàn)時(shí)期建設(shè)一支全球海軍奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。前蘇聯(lián)為了加快海軍的現(xiàn)代化，于1946年將從德國拆回的5000mm厚板軋機(jī)在下塔吉爾鋼廠迅速投產(chǎn)，并于1984年在伊諾爾斯克（izhorskiye）鋼廠投產(chǎn)一臺

23、5000mm四輥式厚板軋機(jī)，專門生產(chǎn)航空母艦和各種大型艦船用厚板。1962年法國敦克爾克鋼廠新建一臺4320mm單機(jī)架軋機(jī)，1984年進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，新建一臺5000mm精軋機(jī)，組成4320mm+5000mm雙機(jī)架軋機(jī)，并于1985年投產(chǎn)，為戴高樂級航母提供了鋼板生產(chǎn)條件。1970年德國迪林根（dillingen）鋼廠新建一臺4300mm精軋機(jī)，并預(yù)留出粗軋機(jī)位置，但1985年擴(kuò)建時(shí)增建一臺5500mm粗軋機(jī)（德國demag制造），發(fā)現(xiàn)粗精軋機(jī)尺寸差太大，于是把4300mm精軋機(jī)換成4800mm，組成5500mm加4800mm雙機(jī)架軋機(jī)，精整線也做了相應(yīng)修改。上世紀(jì)七八十年代日本經(jīng)濟(jì)崛起，掀起

24、了全球第二次中厚板軋機(jī)的建設(shè)高潮，短短幾年間便新建成17臺4700mm以上級四輥式雙機(jī)架軋機(jī)。其中包括4臺世界最大規(guī)格的5500mm特寬軋機(jī)，5臺4.7米級軋機(jī)，l臺4.2米級軋機(jī)，還有7臺2-3米級中板軋機(jī)。上世紀(jì)50年代日本中厚板年產(chǎn)量只有200多萬噸，到1974年已經(jīng)達(dá)到2030萬噸，使日本中厚板生產(chǎn)走向現(xiàn)代化，促使日本機(jī)械、船舶、汽車、家電、交通及建筑等各個(gè)領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。尤其是生產(chǎn)船用鋼板的5臺4.7米級軋機(jī)，每臺年產(chǎn)能達(dá)到200多萬噸，有力地推動(dòng)了日本造船工業(yè)的發(fā)展，使日本造船噸位迅速達(dá)到1000萬噸以上，攀上世界第一造船大國的寶座。1970-1976年間，世界油價(jià)高起，為降低運(yùn)

25、輸成本，需要建造30-50萬噸級的超級油輪和長距離的大口徑油氣輸送管線。日本四大鋼鐵公司一口氣建成4臺世界最大規(guī)格的5.5米級特寬厚板軋機(jī)，分別安裝在住友金屬鹿島廠、新日鐵大分廠、川崎制鐵水島廠和日本鋼管扇島廠，主要生產(chǎn)特大油輪用寬板和大口徑直縫焊管。這類單機(jī)架軋機(jī)年產(chǎn)能高達(dá)150萬噸上，使日本一舉成為全球鋼材出口大國。30多年過去了，這些軋機(jī)盡管已經(jīng)老舊，但在日本企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)改造的條件下，依然保持著良好的產(chǎn)品聲譽(yù)。2003年開始，世界第三次中厚板軋機(jī)建設(shè)高潮在中國大地上掀起。至2009年10月末，全國共建成投產(chǎn)了2800mm至5500mm四輥式單機(jī)架或雙機(jī)架中厚板軋機(jī)共35臺，其中500

26、0mm以上級別軋機(jī)4臺，4100-4300mm軋機(jī)9臺、3800mm軋機(jī)6臺，3500mm軋機(jī)12臺（含單機(jī)爐卷3臺)，另外還有2800mm級軋機(jī)4臺。2003年前已經(jīng)投產(chǎn)的26臺中厚板軋機(jī)也都經(jīng)過了不同程度的技術(shù)改造。此外規(guī)劃建設(shè)的5000mm以上軋機(jī)還有7臺。 2 軋輥設(shè)計(jì)2.1 軋輥結(jié)構(gòu)與尺寸2.1.1 軋輥的結(jié)構(gòu)軋輥是軋鋼機(jī)的主要部件，軋輥由輥身，輥頸和軸頭三部分組成。輥頸安裝在軸承中，并通過軸承座和壓下裝置把軋制力傳給機(jī)架，軸頭和連接軸相連，傳遞軋制扭矩。圖2-1工作輥結(jié)構(gòu) 圖2-2 支承輥結(jié)構(gòu) (1)輥身 （2）輥頸 （3)軸頭 2.1.2 軋輥輥身尺寸工作輥的輥頸主要以承受扭矩為

27、主，需要有較高的強(qiáng)度；支承輥輥頸主要是承受軋制壓力，需要有較高的強(qiáng)度和剛度。一般的，現(xiàn)代中厚板軋機(jī)工作輥輥頸直徑?。喊鍘к垯C(jī)軋輥的l與d 板帶軋機(jī)軋輥的主要尺寸是輥身長度l（ l也標(biāo)志著板帶軋機(jī)的規(guī)格）和直徑d。決定板帶軋機(jī)軋輥尺寸時(shí)，應(yīng)先確定輥身長度，然后再根據(jù) 強(qiáng)度、剛度和有關(guān)工藝條件確定其直徑。輥身長度l應(yīng)大于所軋鋼板的最大寬度，即 （2-1）式中的a值視鋼板的寬度而定。當(dāng)bmax=4001200mm時(shí)，a100mm；當(dāng)bmax=10002500mm時(shí)，a150200mm；當(dāng)鋼板更寬時(shí)，a=200400mm。支承輥直徑的確定主要考慮軋機(jī)輥系的剛度要求。支承輥直徑小，會降低輥系的剛度，增大

28、軋件的橫向厚度公差；還有可能使上下工作輥輥身邊部壓靠，產(chǎn)生啃邊現(xiàn)象，造成軋輥非正常損壞。通常支承輥輥徑與工作輥輥徑之比為1.62.0。為了保證軋輥的強(qiáng)度和剛度，在選擇軋輥直徑時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮輥身長度的影響。工作輥輥身長度與輥徑之比通常取3.24.5。支承輥輥身長度與輥徑之比通常取1.32.5。不考慮竄輥時(shí)，工作輥輥身一般比支承輥輥身長150300mm。=4900+（200400）=51005300mm取l=5100mm。=3.24.5 （2-2）5100=3.24.5，dg=1133.331593.75；取=1200mm； =1.62.0 （2-3）1200=1.62.0，dz=1920mm24

29、00mm，取dz=2100mm。 （2-4）lz=1950mm4800mm，取lz=4900mm。2.1.3 軋輥輥頸尺寸d和l的確定輥頸直徑d和長度l與軋輥軸承型式及工作載荷有關(guān)。由于受軋輥軸承徑向尺寸的限制，輥頸直徑比輥身直徑小得多。因此輥頸與輥身過渡處，往往是軋輥強(qiáng)度最差的地方。只要條件允許，輥頸直徑和輥頸與輥身的過度圓角r均應(yīng)選大些。工作輥的輥頸主要以承受扭矩為主，需要有較高的強(qiáng)度；支承輥輥頸主要是承受軋制壓力，需要有較高的強(qiáng)度和剛度。一般的，現(xiàn)代中厚板軋機(jī)工作輥輥頸直徑?。?（2-5） （2-6）支承輥輥頸直徑?。?（2-7） （2-8）計(jì)算得：dg=720780mm；取dg=750

30、mm。lg=622.5mm750mm；dz=1575mm，取dz=1540mm。lz=11551386mm。 （2-9） （2-10）支承輥輥頸直徑?。?（2-11） （2-12）計(jì)算得：dg=720780mm；取dg=750mm。lg=622.5mm750mm；dz=1575mm，取dz=1540mm。lz=11551386mm。軸頭尺寸的確定2.2 軋輥力能參數(shù)計(jì)算2.2.1 基本參數(shù)見圖2.2圖2.2 變形區(qū)幾何圖形軋輥直徑，毫米(mm)；軋輥半徑，毫米(mm)； 軋制后軋件高度，毫米(mm)；軋制前軋件高度（或稱厚度），毫米(mm)； 壓下量（或稱絕對壓下量），毫米(mm)；咬入角，；

31、 （2-13）咬入?。ń佑|?。┧酵队伴L度，毫米(mm)；已知， mm 軋制速度為v=1.256m/s。取，則 mm 由（2-13）可得 2.3 軋輥材料選擇常用的軋輥材料有合金鍛鋼，合金鑄鋼和鑄鐵等。其中熱軋軋輥用鋼有: 在熱軋可逆軋制中所需要的性能主要是高硬度，耐磨性，耐壓痕和抗熱裂。其中，帶鋼熱軋機(jī)的工作輥選擇軋輥材料時(shí)，以輥面硬度要求為主，多采用鑄鐵軋輥或在精軋機(jī)組前幾架采用半鋼軋輥以減緩輥面的糙化過程。而支承輥在工作中主要受彎曲，且直徑較大，要著重考慮強(qiáng)度和軋輥淬透性，因此，多選用含合金鍛鋼。本軋機(jī)軋輥材料選擇為:2.4 艾克倫德方法計(jì)算軋制時(shí)的平均單位壓力2.4.1 變形阻力變形阻

32、力k是材料本身抵抗塑性變形的能力，影響變形阻力的因素除材料的化學(xué)成分外，主要是變形條件（變形溫度，變形速度與變形程度）的影響，它與應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。計(jì)算公式為 (2-14) 式中-軋制溫度，；-含碳量，；-含錳量，；-含鉻量，；寬厚板為碳鋼，得知=2，=0.5，=0代入(2-14)公式可得 =(14-0.011100)(1.4+2+0.5)=4.2752.4.2 變形速度 相對變形（變形程度）對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)的相對變形量稱為變形速度，用表示，計(jì)算公式為 (2-15) (2-16)其中為變形區(qū)長度式中-軋件出口速度，；-最大壓下量；-軋輥半徑。軋件出口速度：中厚板生產(chǎn)中由于軋件較長，為操作

33、方便，可采用梯形速度圖，咬入速度20，而軋制速度 =1.256本軋機(jī)乃精軋機(jī)組軋機(jī)，根據(jù)來料和成品的規(guī)格尺寸，進(jìn)料規(guī)格320mm 1300mm2600mm，成品規(guī)格150mm4800mm25000mm，設(shè)定粗軋機(jī)的壓下量為80精軋機(jī)壓下量為4040，240，155代入式(2-15)得；1.352.4.3 軋制壓力軋制總壓力等于單位壓力及單位摩擦力在合力方向上的投影沿接觸弧的積分和，由于大多數(shù)情況下金屬作用在軋輥上的總壓力是垂直方向，或者傾斜不大，因此可以近似地認(rèn)為金屬作用在軋件上的總壓力等于其垂直分量，即等于單位壓力及單位摩擦力的垂直分量，即等于單位壓力及單位摩擦力的垂直分量沿接觸弧的積分。艾

34、克倫德方法提出了計(jì)算軋制時(shí)的平均單位壓力，公式為： (2-17)式中-考慮外摩擦對單位壓力的影響系數(shù)-軋制材料在靜壓縮時(shí)變形阻力，軋件粘性系數(shù)變形速度其中 (2-18) (2-19) (2-20) (2-21）根據(jù)上式(2-18)（2-19）（2-20）（2-21）可得=41.895 1.474 =0.721 =0.3s由此可以用艾克倫德公式求出平均單位壓力： 72.86軋制力=其中接觸面積。根據(jù)已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算出： 759104 5.531042.5 軋輥傳動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)一個(gè)軋輥的力矩為軋制力矩與軋輥承接處摩擦力矩之和。 （2-22） （2-23） （2-24）式中軋制力軋制力力臂，即合理作用線

35、距兩個(gè)軋輥中心連線的垂直距離；軋輥軸承處摩擦圓半徑;軋輥直徑軋輥軸頸直徑合力作用點(diǎn)的角度軋輥軸承摩擦系數(shù)工作輥為滾動(dòng)軸承：0.004將軋輥直徑1200帶入上面三式得 2.4變形區(qū)長度155，總壓力作用點(diǎn)在接觸弧上的作用點(diǎn)在接觸弧中心。簡單軋制除了軋輥給軋件的力外，沒有其他外力，所以兩個(gè)軋輥對軋件的法向力,和摩擦力,的合力必然是大小相等，方向相反，且作用在一條直線上，該直線垂直于軋制中心線，軋件才能平衡，所以 77.5；由已知條件得：，2.4，5.53104,可得 4.421092.6 小結(jié) 本章主要介紹了軋輥的結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)說明了以及工作輥支承輥的的尺寸參數(shù)確定方式。確定了軋制過程中軋輥的受力

36、參數(shù)，以及艾克倫德公式。3 軋輥強(qiáng)度校核3.1 影響軋輥強(qiáng)度的因素設(shè)計(jì)軋機(jī)時(shí)，通常是按工藝給定的軋制負(fù)荷和軋輥參數(shù)對軋輥進(jìn)行校核，由于對影響軋輥強(qiáng)度的各種因素（如溫度應(yīng)力，殘余應(yīng)力，沖擊載荷值等），很難準(zhǔn)確計(jì)算，為此，設(shè)計(jì)時(shí)對軋輥的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核，而是將這些因素納入軋輥的安全系數(shù)中（為了保護(hù)軋機(jī)其他重要部件，軋輥的安全系數(shù)是軋機(jī)各部分中最小的）。為防止四輥板帶軋機(jī)軋輥面剝落，對工作輥和支承輥的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。四輥軋機(jī)，由于有支承輥，給軋輥計(jì)算帶來了新的特點(diǎn)。首先是工作輥與支承輥之間有彎曲載荷分配問題，其次是工作輥與支承輥之間存在著相當(dāng)大的接觸應(yīng)力。四輥軋機(jī)的支承輥與工作輥

37、直徑之比一般在1.5到2.9范圍內(nèi)。顯然，支承輥的抗彎斷面系數(shù)較工作輥大得多，即支承輥有很大的剛性。因此軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔(dān)。在計(jì)算支承輥時(shí)，通常接受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機(jī)一般是工作輥傳動(dòng)。因此對于支承輥只需計(jì)算輥身中部和輥頸斷面的彎曲應(yīng)力。 圖3.1 四輥軋機(jī)支承輥計(jì)算簡圖支承輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見圖3.1，在輥頸的11斷面和22斷面上的彎曲應(yīng)力均應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即 (3-1) (3-2) 式中 p總軋制壓力； 1-1、2-2斷面的直徑； 1-1、2-2到斷面支反力p/2處的距離； 許用彎曲應(yīng)力。由于在計(jì)算軋輥強(qiáng)度時(shí)未考慮疲勞因素，故軋輥的安全系數(shù)n=5，軋

38、輥的許用應(yīng)力可參考以下數(shù)據(jù)：對于合金鍛剛軋輥，當(dāng)強(qiáng)度極限750 時(shí)，許用應(yīng)力rb=1415對于鑄鐵軋輥，當(dāng)=350400時(shí)，許用應(yīng)力rb=78輥身中部3-3斷面的彎曲應(yīng)力 （3-3） 式中 個(gè)壓下螺絲的中心距(6410)； 以重車后的最小直徑代入。將mm、mm，5.53104，mm，2100mm，mm代入得在計(jì)算時(shí)，認(rèn)為支承輥兩個(gè)軸承支反力間的距離 等于兩個(gè)壓下螺絲的中心距，而且把工作輥對支承輥的壓力簡化為均布載荷。由于支承輥承受彎曲力矩，故工作輥只考慮扭轉(zhuǎn)力矩，即只計(jì)算扭轉(zhuǎn)端的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 (3-4) 式中 作用在一個(gè)工作輥上的最大傳動(dòng)力矩； 工作輥傳動(dòng)端的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)()。四輥軋機(jī)在

39、工作時(shí)，支承輥與工作輥兩圓柱面之間有很大的接觸應(yīng)力，在計(jì)算軋輥時(shí)，應(yīng)對此交變局部應(yīng)力進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)。見圖3.4。圖3.2 軋輥接觸應(yīng)力與深度的關(guān)系半徑方向產(chǎn)生的法向正壓力在接觸表面的中部最大，其值可按赫茨方程式求得 (3-5) 式中 加在接觸表面單位長度上的負(fù)荷； 、相互接觸的兩軋輥的半徑；、 與軋輥材料有關(guān)的系數(shù)。,式中 、 兩軋輥材料的泊松比和彈性模量。一般取=0.3，則公式(2-15)可簡化為 (3-6) 將=43，gpa，mm，mm代入(2-16)得此應(yīng)力雖然很大，但對軋輥不致產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)，因此在接觸區(qū)，材料的變形近似于三項(xiàng)壓縮狀態(tài)，能承受較高的應(yīng)力。在接觸區(qū)還存在切應(yīng)力，為保證軋

40、輥表面不產(chǎn)生疲勞破壞，應(yīng)小于許用值。 (3-7) 將代入(2-17)得支承輥輥面硬度為4550hs，所以許用應(yīng)力=61綜上所述軋輥強(qiáng)度足夠。3.2 小結(jié)為了保證軋輥和軋機(jī)設(shè)計(jì)的可靠性和軋輥的安全性，在設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行軋輥的校核，其中包括軋輥彎曲用力和接觸應(yīng)力。本章主要校核了軋輥的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。4 軋輥軸承4.1 軸承的選擇 軋輥軸承分滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。滾動(dòng)軸承包括雙列球面滾子軸承、四列圓錐滾子軸承和多列圓柱滾子軸承?；瑒?dòng)軸承包括液體摩擦軸承和開式滑動(dòng)軸承。其中液體摩擦軸承又分為動(dòng)壓軸承、靜壓軸承和靜動(dòng)壓軸承。開式滑動(dòng)軸承又分為開式金屬瓦軸承和開式非金屬瓦軸承。軋輥軸承是軋機(jī)的主

41、要部件之一，和一般用途軸承相比，軋輥軸承有以下一些工作特點(diǎn)：工作負(fù)荷大。通常軋輥軸承的單位壓力比一般用途的軸承高25倍，甚至更高。而pu值是普通軸承的320倍。運(yùn)轉(zhuǎn)速度差別大。高速線材軋機(jī)的速度可達(dá)140m/s以上，而有的軋制速度僅有0.2m/s。工作環(huán)境惡劣。熱軋時(shí)有冷卻水和氧化鐵皮飛濺，而且溫度高；冷扎時(shí)的工藝潤滑劑與軸承潤滑劑容易相混。因此，對軸承的密封損失有較高的要求。軋輥軸承是軋鋼工作機(jī)中的重要部件。由于各類軋機(jī)的工作條件與情況差別很大，因而必須采用不同類型的軸承。軋輥軸承在徑向尺寸受限制的情況下，承受很大的軋制力。因此，軋輥用的軸承都是多列的，此處選四列圓錐滾子軸承。選工作輥軸承型

42、號為3810/750，；選支承輥選用油膜軸承型號為zyc1670-754.2 軸承壽命計(jì)算計(jì)算軸承壽命要求符合軸承的實(shí)際壽命，必須準(zhǔn)確地確定負(fù)荷。當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷與軸承壽命之間的關(guān)系可用下式表示： (4-1)其中： c軸承額定動(dòng)載荷n，p當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷n,n軸承的轉(zhuǎn)速，壽命指數(shù)（球軸承 =3，滾子軸承 =）。根據(jù)軋制速度，可推算軸承轉(zhuǎn)速： （4-2） 其中： 工作輥直徑 支承輥直徑 工作輥轉(zhuǎn)速 支承輥轉(zhuǎn)速 代入數(shù)據(jù)得： 20 工作輥:在實(shí)際計(jì)算中，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為： （4-3）在軋鋼機(jī)中，軋輥承受強(qiáng)大沖擊，軋機(jī)工作輥 而根據(jù)四列圓錐滾子軸承： （4-4) 滿足安全條件，設(shè)計(jì)可用。支承輥： 滿足安全條

43、件，設(shè)計(jì)可用。4.3 小結(jié) 本章主要介紹了軋機(jī)工作輥與軋機(jī)支承輥軋輥的選擇。以及他們的壽命計(jì)算。5 軋輥彎輥裝置當(dāng)軋輥間沒有軋件時(shí)，由于 上軋輥及其軸承座的重力作用，在軸承座與壓下螺絲之間、壓下螺絲與螺母的螺紋之間均會產(chǎn)生間隙。這樣，當(dāng)軋件咬入軋輥時(shí)，會產(chǎn)生沖擊。為防止出現(xiàn)這種情況，幾乎所有的軋機(jī)（疊扎薄板軋機(jī)除外）都設(shè)置上軋輥彎輥系統(tǒng)，使上軸承座緊貼壓下螺絲端部并消除螺紋之間的間隙。大多數(shù)軋機(jī)的彎輥系統(tǒng)兼有抬升上輥的作用。軋機(jī)的型式不同，對彎輥系統(tǒng)的要求也不一樣。初軋機(jī)、板坯粗軋機(jī)的彎輥系統(tǒng)需適應(yīng)上軋輥的快速、大行程、頻繁移動(dòng)的特點(diǎn)，并且要求工作可靠、換輥和維修方便。在這種軋機(jī)上，廣泛使用重

44、錘式或液壓式彎輥系統(tǒng)。圖 4-1四輥板帶軋機(jī)上軋輥彎輥系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：（1）由于工作輥和支承輥之間靠摩擦傳動(dòng)以及工作輥和支承輥的換輥周期不同，故工作輥和支承輥應(yīng)分別平衡；（2）上輥移動(dòng)的行程較?。ㄗ畲笮谐淌前磽Q輥的需要決定的），移動(dòng)的速度不高；（3）工作輥換輥頻繁，彎輥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需使換輥方便；4）在單張力軋制的可逆四輥軋機(jī)上，工作輥彎輥系統(tǒng)應(yīng)滿足空載加、減速時(shí)工作輥和支撐輥之間不打滑的要求。由于以上特點(diǎn)，四輥板帶軋機(jī)主要采用液壓平衡，本設(shè)計(jì)采用液壓彎輥系統(tǒng)。圖4-1為四輥可逆軋機(jī)的液壓彎輥系統(tǒng)圖。5.1 液壓彎輥裝置液壓彎輥系統(tǒng)是用液壓推力來平衡上輥重量的。在液壓系統(tǒng)中設(shè)有蓄勢器，油泵只用來周

45、期性地補(bǔ)充液體的漏損。液壓彎輥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，與其它平衡方式比較，使用方便，易于操作，能改變油缸壓力，而且可使上輥不受壓下螺絲的約束而上下移動(dòng)。所有這些都有利于 換輥操作。采用液壓平衡時(shí)，油缸的工作壓力可按下式計(jì)算： （5-1）式中 g被平衡零件的總重量（重力），n； n平衡缸的數(shù)量； d液壓柱塞直徑； k過平衡系數(shù)，k=1.21.4（考慮到液壓缸的摩擦阻力，以取較大值為宜）。在計(jì)算四輥軋機(jī)工作輥平衡油缸時(shí)，被平衡零件應(yīng)包括上工作輥輥系及上支撐輥本體。g1=2185kn；取上工作輥平衡液壓柱塞直徑d=160mm，平衡缸數(shù)量n=4。計(jì)算得p1=38mpa。計(jì)算支撐輥平衡油缸時(shí)，被平衡零件應(yīng)包括上支

46、撐輥輥系、壓下螺絲、球面墊及平衡機(jī)件等。g2=2136kn；取上支撐輥平衡液壓柱塞直徑d=220mm，平衡缸數(shù)量n=4。計(jì)算得p2=20mpa。軋輥軸承潤滑：工作輥：全部采用脂潤滑支承輥：軸向軸承采用脂潤滑徑向軸承采用油潤滑參考文獻(xiàn)1大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室 編 機(jī)械制圖 m（第六版） 高等教育出版社2鄒家祥 主編 軋鋼機(jī)械 m（第3版） 冶金工業(yè)出版社3張小平 秦建平 主編 軋制理論m 冶金工業(yè)出版社4張超 于民治 編 新編鋼材速查速算手冊m化學(xué)工業(yè)出版社5常紅 趙子龍 編 材料力學(xué)m 科學(xué)出版社6牛學(xué)仁 戴保東 王靈卉 編 理論力學(xué)m 國防工業(yè)出版社7陸鳳儀 鐘守炎 編 機(jī)械設(shè)計(jì) m（第

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