軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)1

1、2011 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2011 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #、戶 、.刖百21 世紀(jì)世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是鋼材市場競爭愈演愈烈，競爭的焦點(diǎn)是鋼材的質(zhì)量高而成本低。（1 ）隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車、機(jī)械制造、電器和電子行業(yè)對板材及帶材的質(zhì)量提出了更高的要求。板厚精度是板帶材的兩大質(zhì)量指標(biāo)之一，板厚控制是板帶軋制領(lǐng)域里的兩大關(guān)鍵技術(shù)之一。（2）我國近年來從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)的一些大型的現(xiàn)代化的板帶軋機(jī)，其關(guān)鍵技術(shù)是高精度的液壓板厚控制和板形控制。板厚精度關(guān)系到金屬的節(jié)約、構(gòu)件的重量以及強(qiáng)度等使用性能，為了獲得高精度的

2、產(chǎn)品厚度，液壓輥縫控制系統(tǒng)必須具有高精度的壓下調(diào)節(jié)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的支持。液壓輻縫自動(dòng)控制是AGC（自動(dòng)厚度控制）系統(tǒng)的重要組成部分，其目的是獲得板帶材縱向厚度的均勻性和保證較高的厚度精度，從而生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。目前，液壓輥縫自動(dòng)控制已成為現(xiàn)代化板帶生產(chǎn)中不可缺少的組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣對軋制產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量具有重大影響。（3）各行各業(yè)對板帶材厚度精度的要求越來越高，對軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)的控制要求也隨之越來越高。在實(shí)際軋制過程中，影響軋后帶材厚度精度的因素很多，分析系統(tǒng)參數(shù)變化對軋制厚度及系統(tǒng)品質(zhì)的影響，可為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及對軋制過程的參數(shù)設(shè)定提供基礎(chǔ)。由于冷連軋機(jī)無法停產(chǎn)做實(shí)驗(yàn)（1676m

3、m冷軋機(jī)停產(chǎn)一天的損失就會(huì)將近二千萬元），因此有必要借助計(jì)算機(jī)手段，對影響其厚度精度的液壓輥縫控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以便了解這些因素對板厚精度影響的規(guī)律，提出消除或減小該影響的方案。在板帶材工業(yè)加工過程中，生產(chǎn)的速度越來越快，要求的效率也越來越高，因而要求液壓輥縫控制系統(tǒng)能在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到給定的目標(biāo)。這也就要求保證兩點(diǎn)：一是控制模型的準(zhǔn)確性和合理性；二是液壓壓下的快速性。（4）因此，必須對液壓輥縫控制的控制算法和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以選擇最適合某套軋機(jī)的控制模型和提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反應(yīng)能力。板帶材幾何尺寸包括縱向厚差，橫向厚差和板形。縱向厚差是指以板寬中點(diǎn)處沿軋制方向的厚度之差；橫向厚差是指板

4、帶材同一橫斷面上，中點(diǎn)與邊部的厚度之差，板形直觀上講是指板帶材的翹曲程度，實(shí)質(zhì)是指板帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力沿橫向的分布。本文以鉛帶軋機(jī)機(jī)架為主要研究內(nèi)容。2011 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -2011 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- # -杜攀鉛帶軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 第一章 緒論軋鋼機(jī)的定義及組成軋鋼機(jī)的定義1狹義的定義：軋制鋼材的機(jī)械設(shè)備稱為軋鋼機(jī)，它使軋件在轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輻間產(chǎn)生塑性變形，軋出所需斷面形狀和尺寸的鋼材。2廣義的定義：用于軋制鋼材生產(chǎn)工藝全部所需的主要和輔助工序成套機(jī)組稱為軋鋼機(jī)。軋鋼機(jī)械設(shè)備的組成軋鋼機(jī)械設(shè)備的組成可以分為兩大類：主要設(shè)備和輔助設(shè)備。.主

5、要設(shè)備直接使軋件產(chǎn)生塑性變形的設(shè)備稱為主要設(shè)備，也成為主機(jī)列。它包括：工作機(jī)座（軋輻、軸承、軋輻調(diào)整裝置、導(dǎo)位裝置及機(jī)架等），萬向和梅花聯(lián)軸器，齒輪機(jī)座，減速器，主聯(lián)軸節(jié)，主電機(jī)等。.輔助設(shè)備是指主機(jī)列以外的各種設(shè)備，它用于完成一系列輔助工序。輔助設(shè)備種類繁多,車間機(jī)械化程度越高，輔助設(shè)備所占整個(gè)車間機(jī)械設(shè)備總重比例也越大。軋機(jī)的分類由于軋鋼工業(yè)不斷發(fā)展，鋼材產(chǎn)品種類繁多，軋機(jī)型式也是多種多樣。故軋鋼機(jī)可按用途、構(gòu) 造和布局進(jìn)行分類。一軋機(jī)按用途分類軋機(jī)按用途分類有開坯機(jī)、型鋼軋機(jī)、 板鋼軋機(jī)、 冷軋板帶軋機(jī)、鋼管軋機(jī)、特種軋機(jī)。二軋機(jī)按構(gòu)造分類按構(gòu)造分類有二輻式軋機(jī) 、三輻式軋機(jī)、三輻勞特式

6、軋機(jī)、 復(fù)二輻式軋機(jī)、 四輻式軋機(jī)、 多輻式軋機(jī)、行星式軋機(jī)、立輻式軋機(jī)、二輻萬能式軋機(jī)、H型鋼軋機(jī)、斜輻式軋機(jī)、45o式 軋機(jī)、特殊軋機(jī)。三軋機(jī)按布置分類軋機(jī)按布置分類有單機(jī)座式 、橫一列式、 二或三列式、 雙機(jī)座串列式、 連續(xù)式、半連續(xù) 式、串列布棋式。軋機(jī)主機(jī)列的組成軋機(jī)的主要設(shè)備由一個(gè)和多個(gè)主機(jī)列組成。主機(jī)列包括：主電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)座等。工作機(jī)座主要部件包括：軋輻，機(jī)架，軋輻軸承，軋輻調(diào)整裝置，導(dǎo)板，固定橫梁和地腳板等。雖 然軋機(jī)類型很多，但是工作機(jī)座組成部分大體上是一致的。輔助設(shè)備分類從軋鋼車間生產(chǎn)鋼材的全部工藝過程可以看出，除在主機(jī)列上完成塑性變形軋制工序外，還要有很多輔助工

7、序，把這些工序連貫起來才能使車間生產(chǎn)從坯料到成品連續(xù)進(jìn)行。其中每個(gè)工序均需要相應(yīng)的設(shè)備來完成。就軋制工序而言，除主機(jī)列外，還需要升溫、翻轉(zhuǎn)、運(yùn)輸?shù)雀鞣N輔助設(shè)備配合完成。從保證生產(chǎn)連續(xù)性來看，每個(gè)輔助設(shè)備都關(guān)系到整個(gè)車間生產(chǎn)的進(jìn)行，任何一項(xiàng)設(shè)備發(fā)生故障都會(huì)使全部生產(chǎn)停止；同時(shí)， 每項(xiàng)輔助設(shè)備生產(chǎn)能力均直接影響全車間生產(chǎn)率的大小。因此，在軋鋼車間中輔助設(shè)備與主要設(shè)備比較僅是分工不同，二重要性是同等的。輔助設(shè)備可分為兩類：1 改變軋件外形的設(shè)備，如：剪切機(jī)、矯直機(jī)、卷取機(jī)等。2移送軋件的設(shè)備，如：輥道、翻鋼機(jī)、推床、升降臺(tái)等。1.5 軋機(jī)設(shè)備的發(fā)展和未來近代一些鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軋鋼設(shè)備的發(fā)展動(dòng)向是

8、大型化、連續(xù)化、高速化、和自動(dòng)化。這是對鋼材要求不斷提高產(chǎn)品產(chǎn)量地和質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低原材料和能源消耗及產(chǎn)品成本的發(fā)展結(jié)果，著也是和軋鋼設(shè)備制造水平有關(guān)的重型機(jī)械制造、電機(jī)制造、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制以及液壓系統(tǒng)等科學(xué)技術(shù)發(fā)展有密切關(guān)系的。2011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)- -杜攀鉛帶軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 第二章機(jī)架.1機(jī)架的型式及主要參數(shù)機(jī)架型式機(jī)架俗稱牌坊，是軋鋼機(jī)工作機(jī)座的骨架，它承受著經(jīng)軸承座傳來的全部軋制力，因此要求它具備足夠的強(qiáng)度和剛性。機(jī)架根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分成兩類；閉式機(jī)架和開式機(jī)架。開式機(jī)架的上蓋可以從 U形架體上拆開，它的剛性不及閉式機(jī)架，但它的換輻方便的優(yōu)點(diǎn)使它

9、廣泛 地應(yīng)用在型鋼軋機(jī)上，開式機(jī)架的上蓋與U形架體的連接方式很多，現(xiàn)選用斜楔連接的形式。如下圖1 :圖1斜楔連接這種機(jī)架的上蓋是成整體的，將它吊放在兩片U形架體的上端，機(jī)架上蓋的中部緊密地插在U形架體的兩立柱之間，在其每個(gè)垂直結(jié)合面上用斜度為1:25的兩塊楔子打緊。此兩塊楔子與機(jī)架垂直結(jié)合面成 15o配置，下楔底面與機(jī)架蓋接觸，上楔上面與立柱接觸。因此楔子打緊 后，機(jī)架上蓋與 U形架體連接得很牢固。由于楔子以較大的接觸面承受壓力，所以變形小，有利 于提高機(jī)架的剛性。它本是開式機(jī)架，因?yàn)樗膭傂院?，故有半閉式機(jī)架之稱。這種機(jī)架還具有換 輻方便的特點(diǎn)，因此近年來被廣泛應(yīng)用于型鋼軋機(jī)的趨勢機(jī)架結(jié)構(gòu)。

10、雖然機(jī)架的型式種類很多，但它們的結(jié)構(gòu)具有許多共同的特點(diǎn)。一般設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)要考慮以下一些問題：1、機(jī)架上橫梁中部鑲有與壓下螺母外徑相配合的孔，裝入壓下螺母后，下面用壓板固定。為保證 上橫梁有足夠的強(qiáng)度，上橫梁的中部厚度要適當(dāng)加大。2、機(jī)架立柱的中心線應(yīng)和裝入其中的軋輻軸承座的中心線相重合，對于上輻經(jīng)常作上下移動(dòng)的初軋機(jī)和鋼板軋機(jī)，立柱的內(nèi)側(cè)面與上輻軸承座相接觸的一段應(yīng)I!上銅滑板，以避免立柱被磨損， 銅滑板用埋頭螺釘緊固在立柱上。3、機(jī)架立柱的斷面形狀有近似正方形，矩形和工字形三種。4、機(jī)架下部有機(jī)架底腳，機(jī)架靠它座在地腳軌上，并用地腳螺釘來緊固。5、在大型初軋機(jī)上，為了縮短軋輻與工作輻道之間的距

11、離，往往在軋輻的兩側(cè)各增加一個(gè)機(jī)架輻的機(jī)架輻的軸承裝在機(jī)架上。圖2機(jī)架的主要參數(shù):機(jī)架各部尺寸大多根據(jù)軋輻直徑來決定，在很多有關(guān)軋鋼設(shè)備的書籍中給出了計(jì)算機(jī)架尺寸的經(jīng)驗(yàn)式。. 窗口高度窗口高度H與軋輻數(shù)目，輻身直徑，輻勁直徑，軸承和軸承座徑向厚度，以及上輻的調(diào)整距離等因素有關(guān)。計(jì)算時(shí)可根據(jù)軋機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和各部件的尺寸具體確定。可用下式計(jì)算：H=A+d+2S+h+ &(2.1 )式中A 軋輻中心距，對四輻軋機(jī)是指支承輻中心距，對于三輻軋機(jī)是指上下輻中心距，A=213+0.5=213.5mm 。d輻勁直徑，d=118mm。S軸承和軸承座的徑向厚度，h上軋輻調(diào)整距離，&考慮上下螺絲頭部伸出機(jī)架外的余

12、量，以及安放測壓頭的可能性。&=30mm根據(jù)公式求得窗口高度：H=500mm.窗口寬度對開式機(jī)架的窗口寬度 B可根據(jù)軸承座的尺寸來確定。B=250mm.軋機(jī)總高度為 760mm，總寬度為 450mm和460mm.立柱斷面尺寸機(jī)架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛性，機(jī)架剛性表示它抵抗變形的能力，實(shí)際上它與機(jī)架立柱斷面尺寸有著密切的關(guān)系。機(jī)架立柱的斷面尺寸可以根據(jù)下面的式子近似確定：當(dāng)為鑄鋼軋輻時(shí)對于開坯機(jī)F2=0.650.8d2對其他軋機(jī)F2=0.8 1.0 d2式中 d輻勁直徑。則：F2=0.8x1182=11139mm24,軋機(jī)與軌座連接于螺栓孔間的距離Bi = (2.5-3) D=532.5mm式中D

13、對于兩輻軋機(jī)，D為軋輻輻身直徑為了提高鋼板和帶鋼的厚度精度，減小鋼板和帶鋼的厚度公差范圍，目前有把機(jī)架立柱的斷面尺寸和軋機(jī)剛性增大的趨勢大多數(shù)親情況下，確定機(jī)架立柱的斷面尺寸都已突破上述式子的限制。.2二輾開式機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算二輻開式機(jī)架主要用于精軋機(jī)座和順列式多機(jī)座軋機(jī)上，它的上梁通常用螺釘緊固在立柱上，當(dāng)機(jī)架上作用油軋制力時(shí)，連接螺釘僅承受拉力，于是該機(jī)架應(yīng)為靜定鋼架，但下橫梁在軋制力作用下產(chǎn)生彎曲時(shí)，立柱將跟隨著向內(nèi)變形，上橫梁一般均由立柱外側(cè)鎖緊，故他不影響立柱向內(nèi)傾斜，而上輻軸承座則可能妨礙立柱互相靠近，機(jī)架在上輻軸承座處出現(xiàn)靜不定力To所以二輻開式機(jī)架仍然是一次靜不定結(jié)構(gòu)，靜不定力T

14、根據(jù)下面變形條件決定：Atp+ A tt+ A=0(2.2)式中A機(jī)架立柱和軸承座間的側(cè)向間隙；Atp 作用力Pi在T方向產(chǎn)生的位移；A TT靜不定力T在T方向產(chǎn)生的位移；作用力Pi由軋輻機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的軋制力P=21.2KN所決定，Pi = P若用Atp表示單位力作用在 T點(diǎn)在T方向產(chǎn)生位移，則將 A tt=T&tt代人上式得：用材料力學(xué)的方法求變位:Atp+T Atp+ A=0Atp 和 &tt(2.3)TPPI2C8EI1(2.4)&TT2C33ELliC2 EIi(2.5)式中Ii I2 下橫梁、立柱的斷面慣性矩;li 下橫梁軸線長度;C T力作用點(diǎn)和機(jī)架下橫梁軸線之間的距離。 將求得的變

15、位代人公式，并簡化得：Pl1 M1max =3.53MP(2.8 )皿式中 W1 下橫梁斷面模數(shù)。(2)立柱上彎曲力矩與下橫梁連接處為最大，其值為：M2max TC=1N.m(2.9)立柱上的最大應(yīng)力： M2max _PL=o.89Mp(2.10)W22F2式中 W2 F2 立柱斷面模數(shù)和斷面面積。軋機(jī)在工作過程中，側(cè)向間隙可能變化很大。 在計(jì)算立柱力時(shí)，應(yīng)設(shè) 0,即取T為最大;在計(jì)算下橫梁應(yīng)力時(shí)，應(yīng)設(shè)T 0,即取最大可能的值。上橫梁由螺栓引起反力，因此上橫梁可按簡支梁計(jì)算。上橫梁的最大彎曲力矩也位于其中點(diǎn)，EI1(2.6)T里只能為正值或零，不能為負(fù)值。如果上式求得T是負(fù)值，則表示立柱T力不

16、作用點(diǎn)的水平位移小于側(cè)向間隙，即 T力不存在。有T力作用時(shí)的機(jī)架彎矩圖如圖 3:Pi機(jī)架各部的彎曲力矩和應(yīng)力值：(1)下橫梁中點(diǎn)彎曲力矩最大，其值為：PiliM1maxTC=1589N.m(2.7)4下橫梁上的最大彎曲應(yīng)力：其值為：R,用Mmax =1060N.m(2.11)4上橫梁上的最大彎曲應(yīng)力：Mmax吧=5.65MP(2.12)W式中l(wèi) 上橫梁上兩螺栓之間的中心距；W 上橫梁的斷面模數(shù)。2.3機(jī)架的材料及許用應(yīng)力機(jī)架的材料軋鋼機(jī)機(jī)架通常采用 ZG35鑄造，有時(shí)也有用ZG25制造的。但一般采用整體鑄造。 鑄鐵機(jī)架 由于不能承受沖擊載荷強(qiáng)度較低，現(xiàn)在已不再使用。機(jī)架鑄造的機(jī)械性能應(yīng)該保證到

17、達(dá)：222b 5000kg/cm ； s 2800kg/cm ；15%； ak 3.5(kg.m)/cm o鑄造碳鋼由于鋼水的流動(dòng)性差，在鑄型中凝固冷卻時(shí)體收縮和線收縮都較大，故不宜設(shè)計(jì)較復(fù)雜形狀的鑄件。鑄鋼的吸振性低于鑄鐵，但是其彈性模量卻較大強(qiáng)度比鑄鐵高，故鑄鋼機(jī)架常用于 受力較大的機(jī)架。鑄造碳鋼機(jī)架常見材料如下表：ZG200-400 及ZG230-450有一定的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，有較高的導(dǎo)熱性、焊接性和切削加工性。但排除鋼水中的氣體和雜質(zhì)比較困難，所以容易氧化和熱裂。常用于模鍛錘鉆座、外殼、機(jī)座、軋鋼機(jī)機(jī)架、鍛錘汽缸體和箱體。ZG270-500它是大型鑄鋼件生產(chǎn)中最常見的碳素鑄鋼，

18、具有較好的鑄造性和焊接 性，但易產(chǎn)生較大的鑄造應(yīng)力引起熱裂。廣泛應(yīng)用于軋鋼，鍛壓，礦山設(shè)備等，如軋鋼機(jī)機(jī)架、輻道架、 連軋機(jī)軌座、坯軋機(jī)立輻機(jī)架、萬能板坯軋機(jī)機(jī)體，水壓機(jī)橫梁和中 間底座，水壓機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)、曲柄壓力機(jī)機(jī)身、鍛錘立柱、熱模鍛底座 及破碎機(jī)機(jī)架等。ZG310-570用于重要機(jī)架計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)機(jī)架許用應(yīng)力的確定前面討論軋鋼機(jī)機(jī)架的應(yīng)力計(jì)算時(shí)，都把作用力看成是固定不變的靜載荷，而且應(yīng)力在各斷面上的分布是均勻的， 求得的應(yīng)力是名義應(yīng)力，而根據(jù)名義應(yīng)力來判斷機(jī)架強(qiáng)度的方法稱為機(jī)架靜強(qiáng)度計(jì)算。而實(shí)際上，軋制時(shí)軋機(jī)受著極頻繁的沖擊和振動(dòng)的作用，此時(shí)機(jī)架中出現(xiàn)的動(dòng)載荷往往高出于靜載荷的倍數(shù)。同時(shí)由于

19、不正確的軋制方法，可能在軋輻折斷時(shí)使機(jī)架上的作用力出現(xiàn)最大值，此時(shí)機(jī)架上的實(shí)際應(yīng)力超過名義應(yīng)力。此外還由于機(jī)架形狀和尺寸的影響，機(jī)架上由于應(yīng)力集中產(chǎn)生的局部應(yīng)力也大大超過名義應(yīng)力。工作機(jī)架是軋鋼機(jī)座中最重要的零件之一。為了避免機(jī)架毀壞，在采用名義應(yīng)力校核機(jī)架強(qiáng)度時(shí)， 往往選用較大的安全系數(shù) m=12.5-15和小的許用應(yīng)力值，以彌補(bǔ) 名義應(yīng)力不符合實(shí)際的缺陷。 當(dāng)然也和制造上的原因造成機(jī)架材料性質(zhì)發(fā)生波動(dòng)， 而無法對它的強(qiáng) 度極限作出準(zhǔn)確估計(jì)有關(guān)。所以機(jī)架靜強(qiáng)度的判別式為：(2.13)式中 名義應(yīng)力;b 機(jī)架材料的強(qiáng)度極限。計(jì)算凈強(qiáng)度時(shí)，雖然選用了較大的安全系數(shù)，許用應(yīng)力只為350450kg/

20、cm2 (34.3 44.1MPa), 但機(jī)架也會(huì)因偶然事故而遭破壞，或者在尖銳的應(yīng)力集中作用下仍不免災(zāi)使用一段年限后斷裂。所以精確計(jì)算出機(jī)架內(nèi)部各點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力和合理選擇機(jī)架的許用應(yīng)力值，對保證軋鋼機(jī)可靠工作和降低機(jī)架種類都具有重大意義。防止過載破壞機(jī)架許用應(yīng)力確定為了防止機(jī)架過載破壞，機(jī)架許用應(yīng)力應(yīng)根據(jù)下述條件確定，當(dāng)軋輻由于過載而斷裂時(shí)，機(jī)架不應(yīng)產(chǎn)生塑性變形，即式中機(jī)架材料的屈服極限;P1Pmax2=9000kg/cm(2.14)P1、Pmax機(jī)架的計(jì)算負(fù)荷和軋輻斷裂時(shí)的最大負(fù)荷。Pmax值通常由軋輻輻頸強(qiáng)度所決定，故為d2(2 bbxydybS(2.15)Pmax 二C C式中 b、S軋

21、輻材料的強(qiáng)度極限和輻頸斷面的塑性斷面系數(shù);c壓下螺絲中心線至軋輻輻身邊緣的距離。 對圓斷面來說 S=0.167d3 ,所以Pmax0.167d3b =763MpC(2.16)2.4機(jī)架彈性變形的計(jì)算機(jī)架在垂直方向的變形是由橫梁變形G和立柱變形f2兩部分組成的，而橫梁變形又包括由彎曲力矩所引起的變形 f1和由切力引起的變形 3兩項(xiàng)組成，于是機(jī)架垂直方向的變形為：2011屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -杜攀鉛帶軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 杜攀鉛帶軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)i0f fi fi f2橫梁變形可以用與其等效的懸臂梁來計(jì)算。懸臂梁固定端相當(dāng)于橫梁的中點(diǎn),與立柱連接點(diǎn)，其上作用有 且力和彎矩M2。懸臂

22、端的撓度就是一個(gè)橫梁的變形,2按單位力法計(jì)算。(2.i7 )懸臂端即為橫梁 一” 撓度fi和fi可fili2 0MiMidx(2.i8 )彎曲力矩Mi及單位力引起的彎曲力矩 Mi為:因此得 PM i x M 2 M i x 2fili2 (Fili 4EIi( 6M2) =0.5(2.i9 )(2.20 )式中M2機(jī)架立柱中的力矩。fiL 勺 kQQ ,0 d0 GFi(2.2i )式中 G、Fi 剪切彈性模數(shù)和橫梁斷面面積;k斷面形狀系數(shù)，對于矩形斷面K=i.2 。切力Qi及單位力引起的切力Qi為:因此得:fi皿=0.72GFi立柱伸長量為:, FI2 f2 =0.0022m2EF2(2.2

23、2 )(2.23 )式中F2立柱斷面面積；l2立柱的軸線長度。 , 對于上橫梁和下橫梁具有相同斷面的機(jī)架來說，fi值為：第三章 軋機(jī)機(jī)座及機(jī)座的剛性3.1軋機(jī)剛性概念軋鋼機(jī)在軋鋼時(shí)產(chǎn)生的巨大軋制力，通過軋輻、軸承、壓下螺絲、最后傳遞至機(jī)架，由機(jī)架來 承受。軋鋼機(jī)上的所有這些零部件都是受力部分，它們在軋制力作用下都要產(chǎn)生彈性變形。因?yàn)檫@個(gè)緣故，軋機(jī)受力時(shí)軋輻之間的實(shí)際間隙要比空載時(shí)大。通常我們將空載時(shí)軋輻間隙陳為原始輻縫S0 ,而把軋鋼時(shí)軋機(jī)輻縫彈性增大量稱為彈跳值。彈跳值是從總的方面來反映軋鋼機(jī)座受力后軋機(jī)變形的大小，它是與軋制力的大小成正比的， 在相同的軋制力作用下，如果軋機(jī)彈跳值愈小說明該

24、軋鋼機(jī)座剛性愈好。所以軋鋼機(jī)座的剛性的概念是表示該軋機(jī)抵抗彈性變形的能力。軋機(jī)彈跳值得存在并不妨礙軋機(jī)軋出一定厚度的軋件，因?yàn)閷τ谠撥垯C(jī)可以采用預(yù)先調(diào)整的原始輻縫的方法，使彈跳后的輻縫值恰好與軋件的厚度相同。但軋制薄鋼板時(shí)，有時(shí)由于壓下裝置的 限制，即使采用預(yù)壓緊的辦法，軋機(jī)的彈跳值仍然大于鋼板厚度，這時(shí)就無法軋出較薄的鋼板來， 也就是說軋機(jī)的彈跳值大小將限制軋出鋼板的最小厚度。軋機(jī)彈跳值多產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，它是決定軋出鋼板厚度的波動(dòng)量的主要因素之一，如果鋼板的厚度波動(dòng)差別過大時(shí)，將使鋼板成為不合格品。造成板厚波動(dòng)的主要原因是在一道軋制過程中（S。一定）。當(dāng)軋制壓力由于某種原因而發(fā)生變化時(shí)

25、輻縫的彈性增大量也隨著變化。由于軋材出 輻縫厚彈性恢復(fù)量很小，所以軋機(jī)輻縫彈性增大量的變化就是軋出鋼板板厚的變化。為了解軋制力變化對輻縫 彈性增大量的影響，以縱坐標(biāo)表示軋制力，以橫坐標(biāo)表示軋輻的開口度， 由實(shí)驗(yàn)的方法作出軋機(jī)的彈性變形曲線，如圖4:So,以后隨軋制力增大，軋輻的開口度加大。由圖中可以曲線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，即為原始輻縫看出，在軋制負(fù)荷較低時(shí)有一非線性線段, 定值。曲線的斜率就是機(jī)座的剛性系數(shù)，但是在高負(fù)荷部分曲線的斜率逐漸增加，而趨向于一固所以軋機(jī)的剛性系數(shù)就是當(dāng)軋機(jī)的輻縫值產(chǎn)生單位距離的變化時(shí)所需的軋制力的增量值，即K式中的f為彈跳值得改變量。當(dāng)軋機(jī)彈性變形曲線為一直線時(shí)，剛性

26、系數(shù)可以表示為(3.1)式中f為彈跳值。由上式可知，軋機(jī)的彈性變形曲線愈陡，系數(shù)愈大，則軋機(jī)的剛性愈好。如果軋機(jī)的彈性變形曲線為一直線，則如下圖5:(3.2)(3.3)(3.4)圖5可知軋出鋼板的厚度可以用下式表示：h S0 f So -k即p K(h So)上式為軋機(jī)的彈性變形曲線方程，它表示軋制力大小與軋出鋼板厚度h之間的關(guān)系。另外由塑性變形方程知，軋制力大小又與軋件變形時(shí)的壓下量h值有關(guān)，其公式為:PPmb. R(H h)式中巳平均單位壓力；b、h 鋼板的寬度和厚度；H 坯料厚度；R軋輻半徑。由于平均單位壓力 Pm也是h的函數(shù)，因而軋制力方程為一非線性方程，其塑性變形曲線如圖6:由聯(lián)立解

27、公式（1）、（2）,即可以求得鋼板的厚度。如用圖7表示則為:圖7上兩式中任何一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化都圖中軋機(jī)彈性變形曲線與塑性變形曲線的交點(diǎn)就為工作點(diǎn)。將引起工作點(diǎn)的改變，則板厚就發(fā)生變化。對于軋機(jī)剛性對軋制出鋼板厚度的影響有以下幾種情況：1）在軋制過程中由于軋件變形抗力、摩擦系數(shù)和張力等外部因素發(fā)生變化。2）板坯厚度不均勻引起的塑性曲線的改變。S的變化從而引起3）軋輻偏心及油膜軸承油膜厚度的變化，使軋輻輻縫值產(chǎn)生 鋼板厚度的變化。因此，軋機(jī)剛性對軋制出鋼板的質(zhì)量有著密切的關(guān)系，因此剛性的概念對設(shè)計(jì)軋機(jī)非常重要。影響軋機(jī)剛性的因素軋機(jī)的剛性對軋制產(chǎn)品的尺寸公差有著直接的影響，而軋機(jī)的剛性又不是一成不

28、變的常數(shù)，它受到外界條件的改變而改變。軋制速度的影響對于采用液體摩擦軸承的軋機(jī)，由于軸承的油膜厚度在生產(chǎn)過程中是經(jīng)常發(fā)生變化的，因此它將直接影響到軋機(jī)剛性的改變。造成油膜厚度變化的原因，對于某一性質(zhì)穩(wěn)定的潤滑油，在冷卻充分的條件下，它僅與軋制力和軋制速度的大小有關(guān)。表示在不同軋制速度下所測得的軋機(jī)彈性變形曲線如下圖8-a。由圖可見，在某一恒定不變的軋制速度請況下，當(dāng)軋制力大于某一定值時(shí)軋機(jī)的 彈性變形曲線基本上接近于直線，因此可近似的認(rèn)為軋制力的變化對于軋機(jī)剛性不發(fā)生影響。軋機(jī)剛性的改變主要由軋制速度的變化引起的。如此軋制速度為橫坐標(biāo)， 軋機(jī)剛性系數(shù)為縱坐標(biāo)則可得下圖8-b。由圖可以清楚的看出

29、，隨著軋制速度的增高，軋機(jī)的剛性系數(shù)下降。軋機(jī)剛勝系狼g變化率圖8板寬的影響在軋制不同寬度的鋼板時(shí)，單位板寬上軋制力的大小是不一樣的，在變形區(qū)中工作輻的壓扁量也是互不相同的 。另外由于板寬的不同，會(huì)造成工作輻與支持輻間的接觸壓力沿輻身長度方向有不同的分布情況，從而使工作輻與支持輻的接觸變形量和支持輻的彎曲變形量都發(fā)生變化。由于這些原因，板寬的大小將會(huì)影響到軋機(jī)的剛性。 如下圖9-A表示在不同板寬情況下測得軋機(jī)剛性系數(shù) 隨軋制速度變化的情形。如果在某一軋制速度下，那么對于不同板寬作出軋機(jī)剛性系數(shù)的變化如圖 9-B。由圖可見，軋制鋼板的寬度愈窄，軋機(jī)的剛性系數(shù)下降愈多。圖9提高軋機(jī)剛性的措施從軋機(jī)

30、彈性方程h S0 f S0 p可以看出，對于克服由于軋制力的波動(dòng)而引起板厚變化， k軋機(jī)剛性系數(shù)愈大則更加有利。因此在一般情況下均希望盡可能。地增大軋機(jī)的剛性， 在板軋機(jī)設(shè)計(jì)中，有增大立柱斷面和各受力零部件尺寸的趨勢。用增大軋機(jī)零部件尺寸的方法軋機(jī)的剛性是有一定限度的，一方面它遇到像機(jī)架這樣巨大零件在制造、加工和運(yùn)輸方面的困難，另一方面由于軋輻和軋件間接觸變形的不可避免，而且隨著軋輻尺寸的增大，接觸變形也要增加，它約占總變形的15%-50%。所以提高軋機(jī)剛性是非常重要的。采取措施有下面兩方面：.縮短軋機(jī)應(yīng)力回線長度在普通軋鋼機(jī)中，軋機(jī)的彈性變形f可近似地用胡克定律來表示各受力部件的變形之和，即

31、l3F3l3F3l3(3.5)中11式中l(wèi)2、F2 機(jī)架立柱的長度和斷面面積;l3、F3 上輻軸承至上橫梁的長度及壓下螺絲的斷面面積; 一l3、F3 下輻軸承座的圖度及斷面面積；l1、I1 上下橫梁的長度及斷面慣性矩；k系數(shù)。由上式可以看出，在一定的軋制力作用下， 軋機(jī)的彈性變形是受力零件的長度和斷面面積的函 數(shù)?？吭黾榆垯C(jī)各零件的斷面面積和慣性矩會(huì)增加設(shè)備的重量，所以減小軋機(jī)的彈性變形增大軋機(jī)剛性是唯一的辦法， 就是盡可能地減少軋機(jī)中受力零件的長度。軋機(jī)中受力零件的長度之和就是該軋機(jī)應(yīng)力回線的長度，因此縮短軋機(jī)應(yīng)力回線的長度，便能提高軋機(jī)的剛性。.對機(jī)座加預(yù)緊力如果在軋制前對軋機(jī)加預(yù)緊力，那

32、么軋機(jī)在軋制時(shí)變形量就可以大大的減小，從而提高軋機(jī)的剛性，凡是軋輻未受力就使機(jī)架和軸承座處于受力狀態(tài)，那樣就是對軋機(jī)施加了預(yù)緊力。第一種是對軋機(jī)的支持輻軸承座之間裝設(shè)有推力的液壓缸。第二種是在軋機(jī)的窗口內(nèi)裝設(shè)有兩個(gè)調(diào)整螺栓，它們通過兩根預(yù)緊力壓桿壓下支持輻軸承座上，在下橫梁上裝有液壓缸。第四章機(jī)架的連接結(jié)構(gòu)機(jī)架與機(jī)架之間以及機(jī)架與地基之間的連接多采用螺栓連接，機(jī)架連接處的剛度是機(jī)器總體剛度的重要組成部分，連接結(jié)構(gòu)剛度直接影響機(jī)器的工作性能。影響連接剛度的因素有：1.預(yù)壓力的大小。2參與力傳遞的接觸面大小。傳力接觸面越大，接觸變形就越小，接觸剛度就越高。3機(jī)架的剛度大小。在集中載荷的作用下，機(jī)架

33、的自身剛度及局部剛度較高時(shí)，接觸壓強(qiáng)的分布就比較均勻。反之，若機(jī)架剛度不足，則接觸壓強(qiáng)分布不均，接觸變形也將不均，接觸變形也將不均，使接 觸剛度降低。為保證機(jī)架連接剛度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：(1)改變連接部位的受力狀態(tài)。由于螺栓中心線與板壁之間存在著偏心距e,使凸緣產(chǎn)生向上的彎曲變形，但當(dāng)螺栓越靠近板壁時(shí)，彎曲變形就越小，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量螺栓孔靠近板壁或使螺栓孔中心線與板壁中心線重合。如圖10:圖10(2)合理提高接觸表面的平面度公差等級及改善其表面粗糙度。重要的接觸表面必須配磨或者配研，R a值應(yīng)不大于1.6um, 一般接觸表面應(yīng)不大于 3.2um。配刮時(shí)每25mmx25mm范圍內(nèi)，高精度機(jī)床

34、接觸點(diǎn)為12個(gè)以上，一般接觸面部少于4-8個(gè)點(diǎn)，并應(yīng)使接觸點(diǎn)分布均勻。(3)預(yù)緊力應(yīng)大于作用力，通常應(yīng)使接觸面間的平均預(yù)壓壓強(qiáng)約為2MPa(4)螺栓的數(shù)量及排列。連接螺栓的總截面不變時(shí)，螺栓的數(shù)量及大小對連接剛度的影響。直徑較小的而數(shù)量較多的螺栓連接比直徑較大而數(shù)量較少的螺栓連接法向變形小。但是，螺栓的排列和三角肋對連接有一定影響，均勻排列的比不均勻排列的螺栓剛度高，對于縱向的抗彎剛度和抗扭剛度隨著肋的數(shù)量增加而提高。由于設(shè)計(jì)的此軋機(jī)用于軋鉛板，所用的軋制力P小，所以不加肋即可。機(jī)架連接凸緣的結(jié)構(gòu)型式有 3種：1.爪座式；2.翻邊式 ；3.壁龕式。但是爪座式也壁 連接處的局部剛度較差，連接剛度

35、低，鑄造簡單。翻邊式的局部剛度較爪座式高1-1.5倍，適用于一般連接。壁龕式局部剛度高，但是鑄造困難。所以現(xiàn)在選用翻邊式比較合理，局部剛度較高，鑄 造較簡單。如圖11：爪座式商迫式圖112011 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -杜攀鉛帶軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 總結(jié)本文對軋機(jī)作了簡單的介紹，并且對鉛帶軋機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)軋機(jī)機(jī)座及機(jī)座剛性作了詳細(xì)的介 紹，具體內(nèi)容有機(jī)架的型式及主要參數(shù)，二輻開式機(jī)架的強(qiáng)度計(jì)算，機(jī)架的材料及許用應(yīng)力，機(jī)架彈性變形的計(jì)算，軋機(jī)剛性概念，影響軋機(jī)剛性的因素，提高軋機(jī)剛性的措施等。最后介紹了軋 機(jī)機(jī)架和機(jī)座連接結(jié)構(gòu)， 有連接的注意事項(xiàng)和連接的方式等。并且在論文不清楚的

36、地方以圖表的形式加以表達(dá)和闡述，這樣使論文更加清楚，讓讀者易懂。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識(shí)，也體會(huì)到了指導(dǎo)教師對我關(guān)懷和幫助的重要 性。致謝語我要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的

37、知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。參考文獻(xiàn)許石民，孫登月.板帶材生產(chǎn)工藝及設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.鄒家祥.軋鋼機(jī)械.北京：冶金工業(yè)出版社.1993.陸濟(jì)民.軋制原理.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.曾勵(lì).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社,2010.聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2010. TOC o 1-5 h z 陳鼎寧.機(jī)械設(shè)備控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.唐蓉城，陸玉.機(jī)械設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社1993.薛嚴(yán)成.公差配合與技術(shù)測量M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1999.邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)M第四版.北京：高等教育出版社 1992.聶毓琴，孟廣偉.材料力學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.高曉康，陳于萍.互換性與測量技術(shù).北京：高等教育出版社，2002.徐激.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊上冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社1995.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊S.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高教出版社,1999.陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.2004年4月第1版.孔凌嘉，