小型四輥板材冷軋機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 小型四輥板材冷軋機(jī)設(shè)計(jì) 作者姓名： 指導(dǎo)教師： 單位名稱： 機(jī)械工程與自動(dòng)化 專業(yè)名稱： 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 Design of a small four roller p

2、late cold rolling machine 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 小型四輥板材冷軋機(jī)設(shè)計(jì) 基本內(nèi)容： 1、軋機(jī)原理分析； 2、輥系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3、壓下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4、機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5、編寫設(shè)計(jì)書明書； 6、外文科技文翻譯。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 題目：　　　　

3、 　　　　　　　　 基本內(nèi)容： 學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期 　　　　　　　　　　　　　第　1　周 指導(dǎo)教師簽字： 年　　月　　日 I 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 小型四輥板材冷軋機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 近年來，隨著冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)冷軋

4、帶鋼需求量的迅速增加，對(duì)軋機(jī)的性能提出了更高的要求，并且推動(dòng)了軋機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展。 通過對(duì)小型四輥板材冷軋機(jī)功能理解，熟悉其工作原理及基本機(jī)械構(gòu)造；基于其使用要求和使用環(huán)境，設(shè)計(jì)出可行的整體布局方案，從中選擇出合理且經(jīng)濟(jì)性較好的方案；根據(jù)設(shè)計(jì)方案，明確主要設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；對(duì)主要部件進(jìn)行強(qiáng)度分析；繪制二維總裝配圖，部分零件圖。設(shè)計(jì)的Φ175∕Φ450×450軋鋼機(jī)采用原料厚度小于2.75毫米，寬度小于200毫米的薄板，具有生產(chǎn)出厚度大于1.2毫米，最大寬度為300毫米薄鋼板(Q235)的能力；以及對(duì)軋鋼機(jī)部分功能以及結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠高效、平穩(wěn)、精確的生產(chǎn)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)

5、容包括：（1）軋機(jī)整體方案設(shè)計(jì)；（2）軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3）軋機(jī)輥系設(shè)計(jì)；（4）軋機(jī)輥系調(diào)整及壓下機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）軋機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）繪制裝配圖和零件圖。 該設(shè)計(jì)在前人成果與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析、比較、篩選、提取加工，同時(shí)注入自己的新思想與新方法，優(yōu)化整合設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：冷軋機(jī)，輥系，壓下機(jī)構(gòu)，機(jī)架 II 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract

6、 Design of a small four roller plate cold rolling machine Abstract In recent years, with the development of cold-rolled strip steel production technology and the society of the rapid increase in demand for cold rolled steel strip, put forward higher requirements on the perf

7、ormance of the mill, and promote the improvement and development of rolling mill. Through to the small sheet four-roll cold mill function understanding, familiar with its working principle and basic mechanical structure;Based on the requirements of the use and the use of the environment, design a

8、 feasible overall layout plan, select a reasonable and economical good plan;According to the design, the main design parameters, design calculation for its;Strength analysis for main components;Draw 2 d general assembly drawing, parts drawing.Design of Φ 175/450 x 450 rolling mill adopting Φ raw mat

9、erial thickness less than 2.75 mm, width of less than 200 mm sheet, has produced more than 1.2 mm thick, maximum width of 450 mm steel sheet (Q235);Well as part of the function and structure of rolling mill was improved, so it can high efficiency, stable and precise production.Design main content in

10、cludes: (1) the mill overall scheme design;(2) the rolling mill drive system design;(3) mill roll system design;(4) mill roll system adjust parts design;(5) of the mill housing structure design;(6) to draw assembly drawings and detail drawings. The design on the basis of predecessors' achievement

11、s and experience, the analysis and comparison are made on the existing knowledge, screening, extracting and processing, at the same time into their new ideas and new methods, to optimize the design of the integration. Key words：Cold rolling mill, the roll system, screwdown, frame III 東北

12、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目 錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 I 摘要 II Abstract III 第1章 緒論 1 1.1課題的背景和意義 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理 2 1.3.1軋機(jī)的類型 2 1.3.2冷帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理 3 1.4冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 4 1.4.1冷軋中

13、采用張力軋制 4 1.4.2冷軋中產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象 4 1.4.3冷軋中采用工藝?yán)鋮s 4 1.4.4冷軋中的工藝潤(rùn)滑 5 1.5冷軋帶鋼中存在的問題與改善措施 5 1.6論文主要研究?jī)?nèi)容 6 第2章 軋機(jī)的總體設(shè)計(jì) 7 2.1軋機(jī)的組成 7 2.2軋機(jī)的工作原理 8 2.3軋機(jī)的工作制度 8 2.3.1可逆式工作制度 8 2.3.2不可逆工作制度 8 2.4主傳動(dòng)形式 9 2.5設(shè)計(jì)方案的確定 9 IV 第3章 軋制力的設(shè)計(jì) 10 3.1 原始數(shù)據(jù) 10 3.2 軋制力主要參數(shù)的確定 10 3.2.1 軋制道次的計(jì)算 10

14、 3.2.2 咬入條件的校驗(yàn) 12 3.2.3 軋制力的計(jì)算 13 3.3軋制力矩的計(jì)算 17 3.4工作輥傳動(dòng)的四輥軋制機(jī)軋輥的穩(wěn)定性 20 3.5軋制主電動(dòng)機(jī)功率的確定與選擇 20 3.5.1電動(dòng)機(jī)與軋輥間的傳動(dòng)比 20 3.5.2軋制主電動(dòng)機(jī)力矩 21 第4章 軋輥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 4.1軋輥的基本尺寸及校核 22 4.1.1軋輥的類型與結(jié)構(gòu) 22 4.1.2軋輥的尺寸參數(shù) 22 4.1.3軋輥的材料及輥面硬度 23 4.1.4軋輥的強(qiáng)度校核 23 4.2軋輥軸承的選擇及校核 26 4.2.1 軋輥軸承的

15、類型與特點(diǎn) 27 4.2.2 軋輥軸承的工作特點(diǎn) 27 4.2.3 軋輥軸承的選擇 27 4.2.4軋輥軸承的校核 27 第5章 壓下系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 5.1電動(dòng)壓下裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 5.1.1壓下速度 29 5.1.2壓下螺絲的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 5.1.3壓下螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 31 V 5.2壓下螺絲的傳動(dòng)力矩和壓下電機(jī)功率 31 5.3上軋輥平衡裝置 33 第6章 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 6.1機(jī)架的類型 35 6.2機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 36 6.3機(jī)架的材料和許用應(yīng)力 37 6.4機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算 38 第7章 總結(jié) 4

16、2 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 附錄 45 VI 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 課題的背景和意義 軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。利用軋制方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)效率高、品種多、生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，它比鍛造、擠壓、拉拔等工藝得到了更廣泛地使用。目前，約有90%的鋼材都是經(jīng)過軋制成材的。有色金屬成材，主

17、要也用軋制方法。 為滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的需要，除軋制一般產(chǎn)品外，還生產(chǎn)建筑、造船、汽車、石油化工、礦山、國(guó)防用的專用鋼材。板帶材應(yīng)用范圍最廣，工業(yè)先進(jìn)國(guó)家鋼板產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的50%至60%。板帶材按制造方法可分為熱軋板帶和冷軋板帶。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、房屋建設(shè)、機(jī)械制造和船舶工業(yè)的迅速發(fā)展以及家用電器和各種日常生活的需求量成倍增長(zhǎng)，對(duì)冷軋帶鋼的需求量也迅速增加。當(dāng)前，大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn)，逐漸提高冷軋帶鋼在軋鋼產(chǎn)品中的比重，迅速提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，不斷增加冷軋帶鋼的產(chǎn)品，滿足各個(gè)工業(yè)部門的，特別是與人民生活密切相關(guān)的，輕紡織工業(yè)和日用電器，生活用具等。以及外貿(mào)出口對(duì)冷

18、軋帶鋼急劇增加的需要，是重型機(jī)械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項(xiàng)重要而有十分緊迫的任務(wù)。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 20年代，隨著二輥可逆軋機(jī)的出現(xiàn)，軋制效率大大提高。四輥可逆軋機(jī)出現(xiàn)于30年代。60年代末，隨著二次冷軋機(jī)和箔材軋機(jī)，平整軋機(jī)光整軋機(jī)的出現(xiàn)，使冷軋的可軋厚度大大減少，目前，最小可達(dá)0.001mm。冷軋帶鋼生產(chǎn)始于1660年，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。 起初冷軋帶鋼是在二輥軋機(jī)上進(jìn)行的。自此以后，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，冷軋都得到廣泛應(yīng)用，軋輥軸頸和軸承的改進(jìn)也促進(jìn)了冷軋機(jī)的應(yīng)用。 板帶冷軋鋼的發(fā)展，只是在近代隨著技術(shù)的進(jìn)步，才真正得到了推動(dòng)。

19、冷軋鋼板及帶鋼今年來得到較大的發(fā)展。冷連軋機(jī)末架出口速度可達(dá)25～41.7m/s。為了提高產(chǎn)量，冷卷卷重已達(dá)60t，一套冷連軋機(jī)年產(chǎn)量可達(dá)250萬t【1】。 由于冷軋帶鋼厚度公差要求高，為增加軋機(jī)壓下裝置的響應(yīng)速度，在冷軋機(jī)上采用了全液壓壓下裝置及厚度自動(dòng)控制裝置。因此，在帶鋼冷連軋機(jī)上，廣泛地采用液壓彎輥裝置或抽動(dòng)工作輥裝置來改善板形。對(duì)于高速、高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。 自1979年開始，出現(xiàn)了全連續(xù)冷連軋機(jī)這種軋機(jī)只需第一次引料穿帶后，就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制，后續(xù)帶的頭部通過焊接機(jī)與前一帶卷尾部焊在一起，軋成后用飛剪機(jī)分卷，并有兩臺(tái)卷取機(jī)交替卷曲帶鋼。全連續(xù)冷

20、軋軋機(jī)即使在換輥時(shí)，帶鋼依然停留在軋機(jī)內(nèi)，換輥后可立即進(jìn)行軋制。連續(xù)鑄鋼技術(shù)的迅速發(fā)展，連鑄比將達(dá)到80%或更高。這樣，初軋機(jī)將不會(huì)有更大的發(fā)展，只能起到配合和補(bǔ)充連鑄生產(chǎn)的作用，許多初軋廠都面臨改造的任務(wù)。 進(jìn)些年來冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備又有新的發(fā)展：（1）板形控制技術(shù)。冷連軋及普遍應(yīng)用了液壓彎輥技術(shù)，設(shè)置板形儀及靈敏的液壓系統(tǒng)，改善工藝?yán)錆?rùn)技術(shù)，特別是研制出一批有效控制板形的新軋機(jī)，如HC軋機(jī)、CVC軋機(jī)、UC軋機(jī)等。（2）連續(xù)退火、全氫罩式退火技術(shù)的應(yīng)用及多種涂鍍生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的生產(chǎn)線及新的設(shè)備，使軋鋼機(jī)械在這些領(lǐng)域得到發(fā)展。（3）酸洗—冷軋聯(lián)合機(jī)組。這種機(jī)組

21、改變了傳統(tǒng)冷軋生產(chǎn)將酸洗和軋鋼兩個(gè)工序分開的方式，而聯(lián)合為一個(gè)機(jī)組。這樣可提高酸洗、冷軋工序的成材率1%～3%，提高機(jī)時(shí)產(chǎn)量30%～50%，減少中間倉(cāng)庫(kù)5000～10000，降低投資及生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。（4）帶鋼連鑄—連軋工藝。帶鋼連鑄機(jī)澆鑄出的鋼坯須經(jīng)熱軋或稍經(jīng)熱軋即可進(jìn)入冷軋機(jī)生產(chǎn)冷軋帶鋼，使這一工藝在今后經(jīng)進(jìn)一步完善和推廣。 HC軋機(jī)是板帶軋機(jī)改造和新建的主選優(yōu)良機(jī)型，可提供具有優(yōu)良板形 的高精度板帶滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω呔鹊囊蟆C軋機(jī)正逐步代替具有100多年歷史的普通四輥軋機(jī)【2】。 1.3 冷軋機(jī)的類型、特點(diǎn)及工作原理 1.3.1 軋機(jī)的類型 軋鋼機(jī)構(gòu)造可以軋輥

22、數(shù)目及其在機(jī)座中位置為特征進(jìn)行分類為：二輥式軋機(jī)、三輥式軋機(jī)、三輥勞特式軋機(jī)、復(fù)二輥式軋機(jī)、四輥式軋機(jī)等。軋鋼機(jī)按布置分類可分為單機(jī)座式、橫一列式、連續(xù)式等。連軋機(jī)生產(chǎn)效率高，軋制速度快，但產(chǎn)品單一，變動(dòng)不大時(shí)，最能發(fā)揮其優(yōu)越性。其類型如圖所示： 圖1.1 軋輥類型圖 1.3.2 冷帶軋機(jī)各類的特點(diǎn)及工作原理 由于軋輥的輥數(shù)不同，則各類軋機(jī)的特點(diǎn)也不同： 1、二輥式軋機(jī)：此軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于二輥可逆式初軋機(jī)，可將鋼錠往復(fù)軋制成各種矩形坯，也可用于軋制軌梁和中厚板。 2、三輥式軋機(jī)：其在同一機(jī)座上軋件可兩向軋制，而軋機(jī)無需反轉(zhuǎn)，由一

23、臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器和齒輪座驅(qū)動(dòng)數(shù)臺(tái)三輥式軋機(jī)，可實(shí)現(xiàn)軋件往復(fù)多道次軋制。它用于開坯和型鋼生產(chǎn)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單和投資少的特點(diǎn)。 3、三輥勞特式軋機(jī)：此軋機(jī)中輥直徑較上下輥為小，浮動(dòng)在上下輥間。軋機(jī)由交流馬達(dá)經(jīng)減速器和齒輪座驅(qū)動(dòng)軋機(jī)上下兩輥，中輥靠摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)，軋件可往復(fù)多道次軋制，用于軋制中厚板或薄板開坯。 4、復(fù)二輥式軋機(jī)：此軋機(jī)作用與三輥式相似，但軋輥調(diào)整、孔型配置較方便，用于橫列式中小型軋機(jī)。 5、四輥式軋機(jī)：是帶鋼冷軋機(jī)中最通用的機(jī)組，這種軋機(jī)采用閉口式機(jī)架，兩個(gè)牌坊有橫梁或其它軋機(jī)連接形成一個(gè)剛體，通常采用工作輥驅(qū)動(dòng)，但是近來趨向于支承輥驅(qū)動(dòng)。相比于二輥提高

24、了軋制力，軋制剛度。 6、多輥式軋機(jī)：為適應(yīng)冷軋板帶產(chǎn)品尺寸向高精度和大的寬厚比方向發(fā)展需要，出現(xiàn)了六輥、十二輥和二十輥軋機(jī)。另外，為提高軋機(jī)剛度，簡(jiǎn)化軋機(jī)結(jié)構(gòu)，又出現(xiàn)了各種類型多輥式軋機(jī)。 1.4 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝 冷軋帶鋼的生產(chǎn)工藝主要體現(xiàn)在以下四點(diǎn)： 1.4.1冷軋中采用張力軋制 張力軋制是冷軋的一大特點(diǎn)。所謂“張力軋制”，就是軋件在軋輥中的輾軋變形是有一定的前張力與后張力作用下實(shí)現(xiàn)的。張力的主要作用有以下幾個(gè)方面：（1）防止帶鋼在軋制過程中跑偏（即保證正確對(duì)中軋制）；（2）降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品；（3）適當(dāng)調(diào)整冷軋機(jī)主電機(jī)負(fù)荷的作用；

25、（4）使所軋帶鋼保持平直（包括在軋制過程中的保持板形平直以及軋后板形良好）。 防止軋件跑偏是冷軋操作中關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)軋制的一個(gè)重要問題。跑偏將破壞正常板型，引起操作事故甚至設(shè)備事故，若不很好加以控制，將不能保證冷軋的正常進(jìn)行。 通過改變卷取機(jī)，開卷機(jī)及軋機(jī)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及各架壓下可以使軋制力，張力在較大的范圍內(nèi)變動(dòng)。借助準(zhǔn)確可靠的測(cè)試儀，并使之與自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)成閉環(huán)，可以按要求實(shí)現(xiàn)恒張力控制，配備這種張力閉環(huán)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代冷軋機(jī)的起碼要求。 1.4.2冷軋中產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象 在冷軋中，冷軋是在金屬再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的軋制，金屬的晶粒被破碎且不能產(chǎn)生再結(jié)晶回復(fù)，導(dǎo)致金屬產(chǎn)

26、生加工硬化。由于加工硬化，使金屬變形抗力增大，軋制壓力升高，金屬的塑性降低，容易產(chǎn)生脆斷。當(dāng)鋼種一定時(shí)，加工硬化程度與冷軋的變形程度有關(guān)，變形程度愈大，加工硬化愈嚴(yán)重。加工硬化超過一定程度后，因金屬過于硬脆而不能繼續(xù)軋制。因此板帶經(jīng)一定的冷軋總變形量之后，須經(jīng)熱處理（再結(jié)晶退火或固溶處理），恢復(fù)塑性，降低變形抗力，以利于繼續(xù)軋制。在冷軋生產(chǎn)過程中，每次軟化退火之前完成的冷軋工作稱為一個(gè)“軋程”，在一定的條件下，鋼質(zhì)愈硬，成品愈薄，所需之軋程愈多。 1.4.3 冷軋中采用工藝?yán)鋮s 冷軋過程中變形熱與摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故需要采用有效的人工冷卻。軋制速度越高，冷卻問題顯得尤為重

27、要。如何合理的強(qiáng)化冷卻過程的冷卻已成為發(fā)展現(xiàn)代冷軋機(jī)的重要的研究課題。 冷卻液簡(jiǎn)單地噴澆在軋輥和軋件上，與高壓冷卻液霧化，冷卻效果大大不同，實(shí)際資料表明，即使在采用有效的工藝?yán)鋮s的條件下，冷軋板卷在卸卷后的溫度優(yōu)勢(shì)仍達(dá)130~，甚至還要高，由此可見在軋制變形區(qū)的料溫一定比這還要高，輥面溫度過高會(huì)引起工作輥淬火層硬度的下降，并有可能促使淬火層內(nèi)發(fā)生組織分解，使輥面出現(xiàn)附加的組織應(yīng)力。 此外，從其對(duì)冷軋過程本身的影響來看，輥溫的反常現(xiàn)象以及輥溫分布規(guī)律的反?；蛲蛔兙鶎?dǎo)致正常輥面條件的破壞，直接有害于板形與軋制精度。同時(shí)，輥面過高也會(huì)使冷軋工藝潤(rùn)滑劑失效（油膜破裂），使冷軋不能順

28、利進(jìn)行。因此，為了保證冷軋的正常生產(chǎn)，對(duì)軋輥和軋件必須應(yīng)采取有效的冷卻和控溫措施。 1.4.4 冷軋中的工藝潤(rùn)滑 生產(chǎn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)表明，采用天然油脂作為冷軋的工藝潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑效果上優(yōu)于礦物油，這是由于天然油脂與礦物油在分子的結(jié)構(gòu)上與特性上有質(zhì)的差別所致。 冷軋采用工藝潤(rùn)滑的主要作用是減少金屬的變形抗力這不但有助于保證已有的設(shè)備能力條件下實(shí)現(xiàn)更大的壓力，而且還可使軋機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)上可行的地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤(rùn)滑也直接對(duì)冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的溫度起到了良好的影響，在軋制某些產(chǎn)品時(shí)采用的工藝潤(rùn)滑還可以防止金屬粘輥的作用。 現(xiàn)在，可以通過乳化劑的作用

29、把少量油于大量水混合起來制成乳狀潤(rùn)液?？梢暂^好的解決油的循環(huán)使用問題【4】。 1.5 冷軋帶鋼中存在的問題與改善措施 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)冷軋帶鋼質(zhì)量的要求越來越高，特別是帶材的尺寸精度已成為重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。推動(dòng)現(xiàn)代冷軋板帶軋機(jī)發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ前鍘У膬纱筚|(zhì)量問題，即帶鋼厚度精度和帶鋼的板形。 帶鋼厚度精度，20世紀(jì)50年代開發(fā)出彈跳方程，即將軋機(jī)的彈性變形及帶鋼的塑性變形聯(lián)系在一起，從此找到了提高板厚精度的途徑。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，厚度自動(dòng)控制技術(shù)(AGC技術(shù))日益完善。AGC的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：液壓壓下(或壓上)系統(tǒng)的位置控制精度及響應(yīng)速度由于各設(shè)備制造者不斷努力，壓下

30、系統(tǒng)的精度保證值達(dá)±1 m，響應(yīng)速度為20 ms。近年來，激光測(cè)速?gòu)V泛地用于連軋機(jī)的流量控制，使連軋機(jī)的AGC精度又進(jìn)一步提高。 帶鋼的板形。隨著汽車和家電工業(yè)的發(fā)展對(duì)板形要求愈來愈高，世界各設(shè)備制造商為了改善和控制板形其主要對(duì)策是發(fā)明各種各樣的軋機(jī)，故當(dāng)今板帶軋機(jī)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。目前常用的冷軋軋機(jī)已形成兩大主流，東方以日立為代表的HC系列；西方以西馬克代表的CVC系列。為了控制板形，各類軋機(jī)都采用了工作輥的正負(fù)彎曲，但是對(duì)寬帶鋼而言(L／D≥ 4)，彎輥力就不能影響到帶鋼中部。同時(shí)，支持輥的作用在兩端形成有害接觸區(qū)，基于這種思想，出現(xiàn)了將支持輥端部車成臺(tái)階消除有害區(qū)，以至更進(jìn)一步

31、發(fā)明了有中間支持輥、并可以移動(dòng)的HC軋機(jī)(7O年代初)。HC軋機(jī)的中間輥可根據(jù)板寬的不同將中間支持輥移動(dòng)到板寬的邊緣，這樣不僅可消除有害區(qū)，同時(shí)也提高了工作輥彎曲的效果及輥縫的橫向剛度。減少邊部減薄，加之6輥軋機(jī)工作輥直徑相對(duì)較小，因此可軋得較?。幌嗤能堉屏傻玫捷^大的壓下量，這樣可減少軋制道次，提高產(chǎn)量。如果中間支持輥增加了彎曲，除具有上述HC軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外，對(duì)提高高次方板形缺陷調(diào)控能力大大加強(qiáng)【5】。 縱觀以上冷軋中的問題，應(yīng)該在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善提高： （1）采用先進(jìn)技術(shù)，加速改造現(xiàn)有舊軋機(jī)。 （2）裝備軋機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)和控制設(shè)施，提高板卷質(zhì)量。不管新建還是改造

32、，或引進(jìn)國(guó)外二手設(shè)備，首先要配AGC裝置，有AGC才能保證帶鋼的縱向厚度精度，在這個(gè)基礎(chǔ)上來改善板形，提高帶錒平直度和提高帶材尺寸精度是十分有效的。 （3）改革酸洗系統(tǒng)，例采用先進(jìn)的臥式全連續(xù)或半連續(xù)鹽酸酸洗系統(tǒng)。 （4）冷軋各工序帶鋼跑偏自動(dòng)控制。在冷軋帶型各機(jī)組上為了不使帶鋼偏離機(jī)組中心運(yùn)行，可根據(jù)各機(jī)組的具體情況，設(shè)有較正帶鋼跑偏的自動(dòng)控制系統(tǒng) （5）在改革冷軋各工序機(jī)組工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)生產(chǎn)和管理的現(xiàn)代化，推行生產(chǎn)管理制度，質(zhì)量管理制度和標(biāo)準(zhǔn)化操作，從而有效地提高老軋機(jī)的綜合水平。 （6）淘汰單機(jī)架不可逆冷軋機(jī)。我國(guó)對(duì)于制作四輥可逆冷軋機(jī)積累了一定

33、經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)積極研制新型冷軋機(jī)組。 1.6 論文主要研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)對(duì)象是Φ175∕Φ450×450四輥板材冷軋機(jī)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下方面：（1）軋機(jī)整體方案設(shè)計(jì)；（2）軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3）軋機(jī)輥系設(shè)計(jì)；（4）軋機(jī)輥系調(diào)整及壓下機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）軋機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（6）對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核。 - 65 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第2章 軋機(jī)的總體設(shè)計(jì) 第2章 軋機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1軋機(jī)的

34、組成 軋機(jī)是實(shí)現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備，泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備﹐包括有主要設(shè)備﹑輔助設(shè)備﹑起重運(yùn)輸設(shè)備和附屬設(shè)備等。 軋機(jī)的主要設(shè)備有工作機(jī)座和傳動(dòng)裝置。 圖2.1 軋機(jī)示意圖 工作機(jī)座由軋輥﹑軋輥軸承﹑上軋輥平衡裝置、壓下裝置﹑機(jī)架﹑軌座等組成。 軋輥是使金屬塑性變形的部件軋輥軸承支承軋輥并保持軋輥在機(jī)架中的固定位置。軋輥軸承工作負(fù)荷重而變化大﹐因此要求軸承摩擦系數(shù)小﹐具有足夠的強(qiáng)度和剛度﹐而且要便于更換軋輥。 軋輥調(diào)整裝置用于調(diào)整輥縫﹐使軋件達(dá)到所要求的斷面尺寸。上輥調(diào)整裝置也稱“壓下裝置”﹐有手動(dòng)﹑電動(dòng)和液壓三種。手動(dòng)壓下裝置多用在

35、型材軋機(jī)和小的軋機(jī)上。電動(dòng)壓下裝置包括電動(dòng)機(jī)﹑減速機(jī)﹑制動(dòng)器﹑壓下螺絲﹑壓下螺母﹑壓下位置指示器﹑球面墊塊和測(cè)壓儀等部件﹔它的傳動(dòng)效率低﹐運(yùn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大﹐反應(yīng)速度慢﹐調(diào)整精度低。液壓壓下裝置﹐具有板材厚度偏差小和產(chǎn)品合格率高等優(yōu)點(diǎn)。上軋輥平衡裝置用于抬升上輥和防止軋件進(jìn)出軋輥時(shí)受沖擊的裝置。形式有﹕彈簧式﹑多用在型材軋機(jī)上﹔重錘式﹐常用在軋輥移動(dòng)量大的初軋機(jī)上﹔液壓式﹐多用在四輥板帶軋機(jī)上。 軋機(jī)機(jī)架由兩片“牌坊”組成以安裝軋輥軸承座和軋輥調(diào)整裝置﹐需有足夠的強(qiáng)度和鋼度承受軋制力。 軋機(jī)軌座用于安裝機(jī)架﹐并固定在地基上﹐又稱地腳板。承受工作機(jī)座的重力和傾翻力矩﹐同時(shí)確

36、保工作機(jī)座安裝尺寸的精度。 傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)﹑減速機(jī)﹑齒輪座、聯(lián)軸器連接軸等組成。齒輪座將傳動(dòng)力矩分送到兩個(gè)或幾個(gè)軋輥上。 2.2 軋機(jī)的工作原理 主電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)減速機(jī)高速軸,減速后由低速軸通過齒輪聯(lián)軸器與人字齒輪機(jī)座輸入端相聯(lián)，輸出端通過萬向節(jié)軸帶動(dòng)上下工作輥使其產(chǎn)生線速度相等、旋轉(zhuǎn)方向相反的軋制運(yùn)動(dòng)。 軋件通過相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軋輥產(chǎn)生塑性變形。 工作輥包含有旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)。前者靠摩擦力進(jìn)行軋制運(yùn)動(dòng)，由軋機(jī)主傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)；后者用來調(diào)節(jié)壓下量，控制軋件的變形程度，由軋機(jī)壓下裝置實(shí)現(xiàn)。 壓下裝置共兩組，安裝在機(jī)架上面，經(jīng)左、右各一臺(tái)壓下電機(jī)及兩級(jí)蝸輪、蝸桿副減

37、速后傳遞給壓下螺桿，壓下螺桿由壓下螺母固定在每片機(jī)架的窗口中間，調(diào)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(diào)整兩工作輥的平行度。 2.3 軋機(jī)的工作制度 對(duì)于單機(jī)座軋機(jī)，有可逆式和不可逆的工作制度。 2.3.1可逆式工作制度 可逆式工作制度是當(dāng)一道軋完之后，為了能在原來的軋輥間進(jìn)行下一道軋制，將軋輥反轉(zhuǎn)，這樣軋件便在軋輥間反復(fù)進(jìn)行軋制。在這種工作制度下，軋件的咬入和拋出也是在降低扎輥轉(zhuǎn)速的情況下進(jìn)行的。 目前，對(duì)單機(jī)座小型冷帶軋機(jī)，采用可逆式有很多有優(yōu)點(diǎn)，它能大大提高生產(chǎn)效率，以減少板帶鋼的吊運(yùn)與安裝。 2.3.2不可逆式工作制度 不

38、可逆式的工作制度應(yīng)用最廣，在這種工作制度下，每個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)方向不變，而軋輥的轉(zhuǎn)速則有不變與可變的兩種。根據(jù)軋制速度來分析，不可逆式工作制度在實(shí)際生產(chǎn)操作中有以下幾種運(yùn)轉(zhuǎn)方式： （1）幾乎保持嚴(yán)格不變的軋制速度； （2）軋件通過時(shí)，軋制速度稍微降低； （3）僅在軋機(jī)調(diào)整時(shí)才調(diào)節(jié)速度； （4）在軋件通過時(shí)，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)軋制速度。 2.4 主傳動(dòng)形式 目前，小型四輥冷軋機(jī)的主轉(zhuǎn)動(dòng)方式有三種：傳動(dòng)工作、輥傳動(dòng)支撐輥、單輥傳動(dòng)。 電機(jī)通過減速器與齒輪座來直接傳遞工作輥，這種形式對(duì)于軋制過程比較有利，但是對(duì)于較小的軋機(jī)，它又受到工作輥輥頸和方向接軸所能傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩的限制，而傳遞

39、工作輥不能達(dá)到要求時(shí)，就需傳動(dòng)支撐輥，而傳動(dòng)支承輥是靠摩擦力來傳動(dòng)工作輥的。這樣將會(huì)碰到關(guān)于工作輥力的傳遞問題，這就是要增大軋輥的傳動(dòng)部件。同時(shí)還要考慮軋輥與軋件間的打滑問題。因此，為了解決上述問題，防止出現(xiàn)支承輥斷輥、工作輥方頭扭斷等現(xiàn)象，可采用單輥驅(qū)動(dòng)等措施來解決。由于采用單輥傳動(dòng)，使兩個(gè)工作輥?zhàn)匀粫?huì)產(chǎn)生一定的速度差，從而使軋制力有所降低。 本次設(shè)計(jì)由于軋制力與軋制力矩不是很大，故不需考慮此問題，采用傳動(dòng)工作輥的形式。 2.5 設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)所設(shè)計(jì)的軋機(jī)類型、特點(diǎn)和使用實(shí)際情況，經(jīng)綜合比較考慮，本設(shè)計(jì)采用：可逆工作制度，驅(qū)動(dòng)工作輥，壓下裝置為電動(dòng)壓下，上輥為彈簧

40、平衡，采用縱向排布?？傮w布局圖如下：1——工作機(jī)座；2——萬向接軸；3——齒輪機(jī)座；4、5——聯(lián)軸器；6——減速器；7——電動(dòng)機(jī) 圖2.2 總體布局圖 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章 軋制力的設(shè)計(jì) 第3章 軋制力的設(shè)計(jì) 3.1 原始數(shù)據(jù) 1. 軋制帶材Q235； 2. 原材料帶寬B=200mm,帶厚=2.75mm,成品厚度=1.2mm,軋制規(guī)格：2.75→1.8→1.4→1.2；

41、 3. 軋輥直徑 175/450mm； 4. 軋制速度 v=1.5m/s。 3.2 軋制力主要參數(shù)的確定 3.2.1 軋制道次的計(jì)算 第一道次加工過程中，鋼坯厚度由2.75mm被軋制到1.80mm. （1）本道次壓下量 ==2.75mm1.80mm=0.95mm （2）本道次壓下率 ==34.55% （3）平均壓下率 由于存在加工硬化現(xiàn)象，在計(jì)算冷軋薄板平均單位壓力時(shí)，軋件材料變形阻力（對(duì)冷軋亦可稱為屈服極限）需按考慮加工硬化后的選用。由于存在加工硬化影響，各道次的變形阻力不僅與本道次變形程度有關(guān)，而且還與前面各道次的總變形程度有關(guān)。

42、對(duì)本道次來說，沿接觸弧也是變化的，出口處比入口處要大，計(jì)算時(shí)一般把變形區(qū)作為圓?。ɑ驋佄锞€）變化來計(jì)算平均總變形程度,按此平均總變形程度來選取平均變形阻力。 平均總變形程度計(jì)算公式： （3-1） 式中 ——系數(shù)，一般取0.25～0.4； ——系數(shù)，一般取0.45～0.6。 （通常取0.3，0.5。） ——本道入口處的總變形程度（從退火狀態(tài)開始各道次變形程度的積累）， ；

43、 （3-2） ——本道出口處的總變形程度，； ——退火狀態(tài)坯料原始厚度； ——該道次軋制前軋件厚度； ——該道次軋制后軋件厚度； （4） 金屬材料的屈服極限 冷軋由于存在加工硬化，各道次的屈服極限不同，由圖3.1查得低碳鋼Q235在平均壓下率為 20.7%時(shí)的屈服極限=460MPa。 圖3.1 冷態(tài)下變形阻力曲線 （5）無潤(rùn)滑劑時(shí)的摩擦系數(shù) 在一定的軋制條件下，軋件速度和軋輥圓周速度是不相等的，軋件出口速度比軋輥圓周速度大，軋件入口速度比軋輥圓周速度小，從而產(chǎn)生前滑和后滑現(xiàn)象。摩擦力將阻礙金屬的變形

44、，摩擦系數(shù)對(duì)軋制力影響較大，并且是變化的。為計(jì)算方便取為常數(shù)，由表3.1查得取【6】 表3.1 冷軋低碳鋼時(shí)的摩擦系數(shù) 潤(rùn)滑油 摩擦系數(shù) 無潤(rùn)滑劑 0.09 煤油潤(rùn)滑 0.08 乳化液 0.05 （6）金屬材料變形抗力 （3-3） 式中 m—板帶軋制時(shí)取m=1.15。 （7）張應(yīng)力 張力軋制是冷軋帶鋼的特點(diǎn)，也可以減小軋制力防止帶鋼跑偏。 （3-4）

45、 3.2.2 咬入條件的校驗(yàn) 進(jìn)行軋制時(shí)，要經(jīng)過自然咬入階段和繼續(xù)咬入階段，為了完成正常連續(xù)的軋制過程，軋件與軋輥之間需要滿足一定的咬入角。只有軋件被軋輥咬入變形區(qū)，軋制過程才能建立，可分為兩個(gè)階段，即開始咬入階段和已經(jīng)咬入階段。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，冷軋薄帶鋼是允許咬入角為。由公式 （3-5） 得 < 所以滿足開始咬人階段的要求。由圖3.2可知，當(dāng)軋件被咬入后，若繼續(xù)咬入，則必須滿足條件，由于，所以，這說明了軋件一旦咬入，就會(huì)繼續(xù)咬入，軋制過程能建立起來。

46、圖3.2 開始咬入及咬入后作用于軋件上的力 3.2.3 軋制力計(jì)算 軋件對(duì)軋輥的總壓力為軋制平均單位與軋件和軋輥接觸面積之積，即 （3-6） 接觸面積的一般形式為 （3-7） 式中 、——軋制前、后軋件的寬度； ——接觸弧長(zhǎng)度的水平投影。 計(jì)算接觸面積實(shí)際是計(jì)算接觸弧長(zhǎng)度。 在不考慮軋輥彈性壓扁時(shí)，當(dāng)兩個(gè)軋輥直徑相同時(shí)，接觸弧長(zhǎng)度

47、的水平投影為 式中 ——軋輥半徑； ——壓下量。 冷軋薄板時(shí)，由于單位壓力較高，因此軋輥產(chǎn)生局部彈性壓縮變形，它將使得接觸弧長(zhǎng)度有較顯著的增加，如圖3.3所示?！?】 圖3.3 軋輥彈性壓扁后接觸弧變化 （3-8） 式中 ——考慮壓扁時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度； ——不考慮壓扁時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度； ——壓扁系數(shù)。 在軋薄板時(shí)可簡(jiǎn)化為

48、 式中 ——咬入角，。 以第一道次（2.75-1.80）為例，計(jì)算步驟如下：【8】 根據(jù)M.D.斯通（M.D.Stone）方法求平均單位壓力公式如下： （3-9） 式中 ——平均張應(yīng)力 ——考慮軋輥彈性壓扁接觸弧加長(zhǎng)對(duì)單位壓力的影響系數(shù)

49、 ， （3-10） 根據(jù)赫奇可克公式 （3-11） （3-12） 式中 ——軋輥半徑； ——考慮軋輥彈性壓扁后的接觸弧長(zhǎng)度 ——接觸弧長(zhǎng)度的水平投影 ； ——軋制前后軋件平均高度； ——軋輥彈性模數(shù)，??； ——泊松比，對(duì)于鋼軋輥取； ——常數(shù)，，

50、 （3-13） 對(duì)于鋼軋輥取。 將代入公式 ，經(jīng)整理后得： （3-14） 將式代入上式，整理得： （3-15） 因?yàn)?，整理得： ； （3-16） 則可綜合寫成： （3-17） 代入數(shù)值得： （3-

51、18） 根據(jù)此式以為右邊坐標(biāo)，為左邊坐標(biāo)，為中間曲線坐標(biāo)，做成諾謨圖如圖3.4所示【9】： 圖3.4 決定壓扁后接觸弧長(zhǎng)度諾謨圖 根據(jù)此圖求得值， 則 （3-19） （3-20） 即不考慮彈性壓扁單位壓力。 將代入式求得： 將代入式求得： 再將代入計(jì)算公式，再求出，又將代入公式求出。 如是反復(fù)循環(huán)，當(dāng)，當(dāng)時(shí)，計(jì)算結(jié)束。 最后算得：

52、 則得出軋制過程總軋制力 （3-21） 表3.2 各道次軋制力計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 道次 H(mm) h(mm) △h(mm) (%) (%) k(MPa) f (MPa) 1 2.75 1.80 0.95 34.55 20.7 529 0.09 460 2 1.80 1.40 0.40 22.2 43.25 552 0.09 380 3 1.40 1.20 0.20 14.3 53.20 471.5 0.09 350 項(xiàng)目 道次 hm(mm) (mm) Z Y X M L

53、(mm) 1 2.275 10.11 0.14 0.03 0.40 1.23 509.51 10.143 2 1.60 6.2 0.12 0.03 0.37 1.21 558.01 10.126 3 1.30 4.4 0.09 0.03 0.325 1.182 599.72 10.112 3.3 軋制力矩的計(jì)算 工作輥的軋輥的受力情況如下圖3.5所示 圖3.5 帶張力軋制時(shí)四輥軋機(jī)軋輥受力圖 工作輥上的作用力有三個(gè)：軋制力，它與力臂組成軋制力矩；工作輥軸承處的摩擦力，它與摩擦圓半徑相切；支承輥對(duì)工作輥的反力?？紤]

54、支承輥軸承處的摩擦及工作輥與支承輥間的滾動(dòng)摩擦?xí)r，支反力的方向應(yīng)與摩擦圓半徑相切，并在工作輥與支承輥接觸處偏離一個(gè)滾動(dòng)摩擦力臂的距離，一般情況下mm，取mm。 傳動(dòng)工作輥的四輥冷軋機(jī)，傳動(dòng)軋輥所需力矩有軋制力矩，由工作輥軸承中摩擦力矩與工作輥帶動(dòng)支承輥的力矩三部分之和，即。 （1）求軋制力矩 （3-21） 式中 ——軋制力； ——軋制力臂，其大小與軋制力作用點(diǎn)及前后張力大小有關(guān)， 時(shí)，，其中：

55、 ——工作輥直徑； ——不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角； ——前后張力對(duì)軋制方向影響的偏轉(zhuǎn)角。 （3-22） （2）求工作輥傳動(dòng)支承輥的力矩 （3-23） 由于工作輥偏移距的數(shù)值（一般為）相對(duì)于工作輥與支承輥直徑來說很小，在計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)，為了簡(jiǎn)化，可認(rèn)為，即工作輥不偏移，此時(shí)計(jì)算結(jié)果誤差不超過，故可將其忽略不計(jì)。 式中 ——工作輥與支承輥連心線與垂直線夾角，； ——軋輥連心線與反力

56、的夾角，，其中： 為當(dāng)量摩擦系數(shù)，，當(dāng)兩接觸面沿整個(gè)圓周均勻接觸時(shí)， 取 為圓柱滾子軸承內(nèi)徑， ； ——反力對(duì)工作輥的力臂 （3-24） ——工作輥直徑，； ——支承輥直徑，； ——工作輥軸線相對(duì)支承輥軸線的偏移距。 （3）求工作輥軸承的摩擦力矩 （3-25） 式中 ——工作輥軸承處的反

57、力，當(dāng)時(shí)： ——工作輥摩擦圓，； （3-26） （4）傳動(dòng)兩個(gè)工作輥總傳動(dòng)力矩 （3-27） 3.4 工作輥傳動(dòng)的四輥軋機(jī)軋輥的穩(wěn)定性 在軋制過程中，由于四輥軋機(jī)工作輥與軸承間以及工作輥軸承座與支承輥軸承座的形框架間存在著間隙，如無固定的側(cè)向力約束，工作輥將處于不穩(wěn)定狀態(tài)（不能保持固定的工作位置）。工作輥的這種自由狀態(tài)會(huì)造成軋件厚度不均，軋輥軸承遭受沖擊，工作輥和支承輥之間正常摩擦關(guān)系將被破壞以及軋輥磨損加劇等不良后果。因此，保持工作輥對(duì)于支承輥的穩(wěn)定位置，對(duì)提高軋制精度和改善軋輥不見的工作條件

58、十分重要。 保持工作輥穩(wěn)定的方法是使工作輥中心相對(duì)支承輥中心線有一個(gè)偏移。偏移距的大小應(yīng)使工作輥軸承反力在軋制過程中恒大于零且力的作用方向不變。 根據(jù)工作輥力的平衡條件，正向軋制時(shí)，工作輥臨界偏移距 （3-28） 單向帶張力軋制時(shí)，工作輥應(yīng)向出口方向偏移，可取 （3-29） 3.5 軋制主電動(dòng)機(jī)功率的確定與選擇 3.5.1 電動(dòng)機(jī)與軋輥間的傳動(dòng)比 軋制速度m/s 工作輥轉(zhuǎn)速 (r/s)=301.8(r/min)

59、 （3-30） 初選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min 工作輥與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比 取 （3-31） 3.5.2 軋制主電動(dòng)機(jī)力矩 主電動(dòng)機(jī)軸上的輸出力矩 （3-32） ——主電動(dòng)機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率。 ——從電機(jī)到人字齒輪座間，包括電機(jī)，聯(lián)軸器，主軸聯(lián)結(jié)，減速器的傳動(dòng)效率。=0.93～0.96 取=0.95 ——人字齒輪座間效率。=0.93～0.96 取=0.95 ——萬向接軸的效率。 =0.96～0.98

60、 取=0.97 （3-33） （3-34） 故主電機(jī)所需功率為： （3-35） 軋制過程中要求軋機(jī)經(jīng)常調(diào)節(jié)速度，此時(shí)采用直流電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取主電機(jī)型號(hào)Z4-250-31,額度功率,額度轉(zhuǎn)速1500r/min。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第4章 軋輥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

61、 第4章 軋輥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 軋輥的基本尺寸及校核 4.1.1 軋輥的類型及結(jié)構(gòu) 軋輥按照軋機(jī)類型可分為板軋機(jī)軋輥和型鋼軋機(jī)軋輥兩大類。板軋機(jī)軋輥的輥身呈圓柱形，冷軋板軋輥的輥身微凸，當(dāng)它受力彎曲時(shí)，可保證良好板型。 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。軸頭和聯(lián)接軸相連，傳遞軋制扭矩。軸頭有三種主要形式：萬向軸頭、梅花軸頭、帶鍵槽的或圓柱形軸頭?？紤]到本設(shè)計(jì)軋機(jī)受力相對(duì)較小，且為加工方便，采用萬向軸頭。 4.1.2 軋輥的尺寸參數(shù)

62、 軋輥的基本尺寸參數(shù)是：軋輥名義直徑，輥頸直徑，輥身長(zhǎng)度和輥頸長(zhǎng)度。冷軋板帶軋機(jī)中L/ D1 =2.3~3.5， L/ D2 = 0.8~1.8， D1 / D2 =1.9~3.3 （1）軋輥名義直徑和輥身長(zhǎng)度。 軋輥名義直徑：工作輥D1=175mm；支承輥D2=450mm 工作輥輥身長(zhǎng)度和支承輥輥身長(zhǎng)度相同取。 （2）軋輥的重車率 軋輥從開始使用直到報(bào)廢，其全部重車輛與軋輥名義直徑的百分比稱為重車率。在軋制過程中，軋輥輥面因工作磨損，需不止一次地重車或重磨。軋輥工作表面的每次重車量為，重本尺磨量為，軋輥直徑減小到一定程度后即不能再使用。一般

63、冷軋機(jī)工作輥重車率為3~6%，支承輥可達(dá)10%。本軋機(jī)工作輥重磨量為，重車量為，支承輥重磨量為，重車量為。 （3）軋輥輥頸尺寸和輥頸長(zhǎng)度。 軋輥輥頸尺寸和輥頸長(zhǎng)度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的很多。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，輥頸直徑與輥身的過渡圓角均應(yīng)選大些。 此設(shè)計(jì)軋輥軸承使用滾動(dòng)軸承，由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般取。 （4-1） 對(duì)于工作輥：=87.5~96

64、.25mm （4-2） 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮軸承的裝置問題，取d1=90mm,l1=176mm 對(duì)于支承輥：=225~247.5mm （4-3） 考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)，d2可取大些，取d2=280mm,l2=377mm。 4.1.3 軋輥的材料及輥面硬度 工作輥和支承輥的材料均選用，冷軋帶鋼軋機(jī)支承輥面硬度，工作輥面硬度，輥頸。 4.1.4 軋輥的強(qiáng)度校核 軋輥承受軋制力并直接接觸軋件，軋輥的破壞決定于各種應(yīng)力（其中包括彎曲應(yīng)力、

65、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力，由于溫度分布不均或交替變化引起的溫度應(yīng)力以及軋輥制造過程中形成的殘余應(yīng)力等）的綜合影響。具體來說，軋輥的破壞可能由下列三方面原因造成：1）軋輥的形狀設(shè)計(jì)不合理或設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠。2）軋輥的材質(zhì)、熱處理或加工工藝不合要求等。3）軋輥在生產(chǎn)過程中使用不合理。冷軋時(shí)的事故粘附也會(huì)導(dǎo)致熱裂甚至表層剝落；在冬季新?lián)Q上的冷輥突然進(jìn)行高負(fù)荷熱軋或者冷軋機(jī)停車，軋熱的軋輥驟然冷卻，往往會(huì)因溫度應(yīng)力過大，導(dǎo)致軋輥表層剝落甚至斷輥；壓下量過大或因工藝過程安排不合理造成過負(fù)荷軋制也會(huì)造成軋輥破壞等。 在設(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(duì)軋輥進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于對(duì)影響軋輥強(qiáng)度的各

66、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(duì)軋機(jī)的彎曲和扭轉(zhuǎn)一般不進(jìn)行疲勞校核，而是將這些因素的影響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)各部件中最小的）。為防止四輥軋機(jī)板帶軋機(jī)軋輥輥面剝落，對(duì)工作輥和支承輥之間的接觸應(yīng)力應(yīng)該做疲勞校驗(yàn)。 （1）支承輥強(qiáng)度校核 軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔(dān)，對(duì)支承輥只需計(jì)算輥身中部和輥勁斷面的彎曲應(yīng)力。支承輥的彎曲力矩和彎曲應(yīng)力分布見圖4.2。 圖4.2 四輥軋機(jī)支承輥計(jì)算簡(jiǎn)圖 在輥頸的斷面和斷面上彎曲應(yīng)力應(yīng)滿足強(qiáng)度條件，即 （4-4） 式中 ——總軋制； 、——和斷面的直徑，d1-1=280mm，d2-2=450mm、——和斷面至支反力處的距離，C1=140mm，C2=225mm ——許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于合金鍛鋼軋輥，當(dāng)強(qiáng)度極限時(shí)，。 對(duì)于斷面：