1、太原科技大學本科畢業設計說明書 5000mm熱軋寬厚板四輥可逆式軋機輥系設計design of four roller reversible rolling mill of hot rolling heavy plate 5000mm 學 院（系）：機械工程學院 專 業：機械設計制造及其自動化（冶機）學 生 姓 名： 學 號：201014040217 指 導 教 師： 指 導 教 師： 完 成 日 期：2014年6月1日 太原科技大學taiyuan university of science and technology摘 要隨著經濟社會的發展，特別是戰爭年代，大型戰艦，大型戰機的制造需要，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。大型寬厚板應運而生。在航空母艦，大型水面戰艦的制造上對，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的的5m寬厚板軋機的研究與投產更是越來越多。一個寬厚板生產流水線，包括開坯粗軋機，精軋機，保溫坑，冷卻裝置，切割機等等。本設計主要只對軋機組進行設計，本設計主要介紹了5000mm熱軋寬厚板四輥可逆軋機的軋制力，支承輥與工作輥尺寸，軸承壽命和彎輥裝置計算。本說明書按照設定的最大軋制力和產品規格參數設計計算了5000mm寬厚板軋機的軋輥的尺寸參數，軸承壽命和的基本參數以及校核，選擇了軸承結構與類型，軋輥平衡裝置也進行了

3、相關設計計算。其中軋輥尺寸確定是根據來料的規格尺寸確定的。軋輥軸承的確定根據軋機在軋制過程中的受力狀況，工作條件所確定的。軋制力的計算采用了艾克倫德公式。關鍵詞：寬厚板;軋機設計;輥系設計;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 文獻綜述11.1 國內11.1.1 國內寬厚板產業先驅鞍鋼股份有限公司11.2 國外22 軋輥設計62.1 軋輥結構與

9、尺寸62.1.1 軋輥的結構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 軋輥力能參數計算82.2.1 基本參數82.3 軋輥材料選擇92.4 艾克倫德方法計算軋制時的平均單位壓力102.4.1 變形阻力102.4.2 變形速度102.4.3 軋制壓力112.5 軋輥傳動力矩122.6 小結133 軋輥強度校核143.1 影響軋輥強度的因素143.2 小結174 軋輥軸承184.1 軸承的選擇184.2 軸承壽命計算184.3 小結195 軋輥彎輥裝置205.1 液壓彎輥裝置21 參考文獻22 致 謝24iii1 文獻綜述有句話是這么說的：戰爭年代，工業的發展速度和

10、創新水平都能得到很大的提高。寬厚板的發展也是如此，最初由于戰艦、航空母艦等武器裝備的發展，對于鋼板的質量、強度以及厚度等要求越來越高，寬厚板軋機在這期間得到了很大發展。和平年代，應大型橋梁，核電站，大型水壩，油田鉆井平臺，大型機械等領域的需要，寬厚板得到了更廣泛的應用，這也促進了寬厚板行業的迅猛發展。厚鋼板產量從2004年的821.26萬噸發展到2009年的1874.86萬噸，增長了128.3%，而今年也繼續保持增長趨勢，前10個月的產量就已經達到1860.9萬噸。特厚板的產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163.6%，今天1-10

11、月份的產量達393.1萬噸。而在2000年的時候，我國特厚板產量僅為71.43萬噸，從2003年以后，隨著我國經濟的高速發展，國內也相繼投產了一批具有世界先進水平的特寬厚板軋機，之后一直到2007年我國特厚板的產量也以每年百分之三十幾的速度增長。1.1 國內1.1.1 國內寬厚板產業先驅鞍鋼股份有限公司鞍鋼集團總經理張曉剛曾說過“鞍鋼發展史是中國鋼鐵工業發展的一個縮影?？梢哉f，只要有重大工程建設，就能看到鞍鋼的身影”。他這句話一點不假，鞍鋼是我國最早的鋼鐵生產基地，始建于1916年，前身為日偽時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，發展至今已有六十多年的歷史。作

12、為鋼鐵長子，其發展也歷經了涅槃般的重生，成為目前我國四大鋼鐵集團之一。在這幾十年的發展過程中，鞍鋼創造了無數個第一，那里誕生過新中國第一根無縫鋼管、第一根重軌、第一座現代化高爐伴隨著被譽為“世界軋機之王”的5500mm特寬厚板軋機線投產，鞍鋼又擁有了我國第一條5000mm以上寬厚板軋機。鞍鋼始終把眼光放在長遠發展上，可以說鞍鋼是我國中厚板尤其是寬厚板生產企業的先驅.鞍鋼5米軋機生產線由中國一重集團與德國西馬克德馬格（sms-demag）公司聯合設計，粗軋機、精軋機等核心設備由一重制造，冷床、翻板機、輥道由中冶長城重機制造。采用了熱裝熱送、板型控制等13項先進技術，軋制力為1萬噸，生產鋼板尺寸寬

13、度為900-5300mm，厚度為5-150mm，最厚可達450mm,長度為3-25米。主要生產寬度4米以上軍民用高強度寬厚船用鋼板、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含量、高附加值產品。該軋機的成功制造，有助于打破國外特種鋼材對我國的封鎖，將對推動我國石油、天然氣運輸、造船及國防建設等領域起到重要作用。軋鋼機是將鋼坯鋼錠軋制成鋼材（管、板、型、絲）的成套設備，分為鋼管軋機、板帶軋機、型鋼軋機、線材軋機、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700毫米)。在實際工作中，中板和厚板通稱為“中厚板”。中厚板生產屬于熱軋工藝，主要有中厚板軋機、熱連軋機組和爐卷軋機等三種方式，中厚板軋機是普遍采用的生產設備，通過軋機中的上下軋輥咬合碾壓經過加熱的鋼坯，最終軋制成鋼板。軋機按照軋輥輥面寬度可分為1800mm、2300mm、2800mm、3300mm、3800mm、4300mm、4800mm 以及5300mm等8個級別，每個級別可上下調整200mm。寬厚板軋機主要是指輥面寬度達到2800mm以上的寬幅中厚板軋機。輥面寬度達到4800mm以上的軋機，又被稱為特寬厚板軋機，最大規格可達5500mm。沙鋼5000mm軋機是我國第二條5米級厚板生產

15、線，于2003年4月開始籌建，項目總投資42億元，分兩期建設，一期設計產能180萬噸，二期提高到 200萬噸?？傮w設計由中冶賽迪負責，主體設備由西門子奧鋼聯、abb提供，廠區占地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，主要設備包括：一臺5050mm帶附著式立輥的四輥可逆式精軋機，最大軋制力10000噸，機架牌坊重536噸，為拼焊結構。兩座 245t/h步進式加熱爐、一套mulpic控制冷卻系統、一臺四重9輥全液壓熱矯直機、一臺四重11輥全液壓冷矯直機、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、切線和配套設施。此外，湖南華菱湘潭鋼鐵集團，河南舞陽鋼鐵也都陸續投產5000mm寬厚板生產線。1.2 國外軋鋼機的出現和發展已經經歷了幾百年的時間，寬厚板軋機只是其中的一個分支。據記載，1480年意大利人達芬奇 (leonardo da vinci) 曾設計出軋機的草圖。1766年英國人帕內爾(j.purnell)在軋制鉛片的手遙式軋機基礎上，設計出用于軋制熟鐵棒材的雙輥軋機。1783年英國人科特(h.cort)制造出水輪驅動的二輥式型材軋機，使得型材軋制很快發展起來。1779年，j.皮卡德用蒸汽機驅動軋機，極大提升了軋機的應用能力。1854年歐洲建成用蒸汽機傳動的二輥可逆式中厚板軋機。186

17、4年美國建成三輥勞特式中厚板軋機。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。1897年，德國人采用電動機取代蒸汽機用以驅動軋機并取得成功。1910年捷克維特科維采哥特瓦德鋼鐵公司投產了一套4500mm二輥式厚板軋機。1912年蘇聯日丹諾夫依里奇冶金工廠也建成了一套同樣的軋機。20世紀的兩次世界大戰中，龐大的軍火需求極大推動了軋機發展。世界上陸續出現了雙機架、半連續式、連續式中厚板軋機。二戰后進入冷戰對抗，美國、蘇聯、德國、日本又相繼建成一批4100-55000m的寬厚板軋機。 歷史上，各個國家建設特寬厚板軋機的一個主要目的，是為航空母艦、戰列艦等武器供應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機降落時的強大沖擊力，戰列艦、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、德國及日本等國家在戰爭推動，都建設了大型寬厚板軋機。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了一臺當時世界最大的5230mm四輥式厚板軋機。這也是全球第一臺5米以上特寬厚板軋機，為美國大批建造航母和戰列艦提供了優質大單重艦船用寬厚鋼板。1922年諾福克海軍工廠用運煤船加裝飛行甲板，改制成美國第一艘航空母艦蘭利號。從1922年至1950年間，美國憑借強大的工業實力共新建改

19、建了46艘航母及上百艘護航航母，最終贏得二戰勝利。1935年德國突破一戰限制，開始建造俾斯麥級戰列艦，其側舷裝甲高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17450噸。為建造更大型的h級戰列艦,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，以提供造船鋼板。前蘇聯為了備戰，于1940年在莫斯科鐮刀和錘子（serp i molot）煉鋼廠投產一臺5300mm四輥式厚板軋機，大量生產坦克和軍艦用裝甲鋼板，在衛國戰爭中做出了重要的貢獻。1940年前，意大利冶金公司特爾尼廠投產了一臺4600mm二輥式厚板軋機

20、。1941年日本為擴大侵略戰爭，耗費巨資從德國進口了一臺1.4萬噸自由鍛造水壓機，以及一臺德國demag公司制造的蒸汽機傳動5280mm四輥式特寬厚板軋機，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列艦。其整鑄機架牌坊重達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列艦，側舷裝甲采用410毫米維氏硬化鋼，由萬噸水壓機軋制，主炮防護盾正面裝甲更是厚達650毫米，全艦裝甲鋼板重達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了一批寬厚板軋機，由此掀起一個建造航母和大型戰艦的高潮，這是第二次世界大戰中大

21、西洋海戰和太平洋海戰的前奏。二次大戰后，隨著機械制造、造船、橋梁、建筑、高壓容器及大直徑油氣管線等行業的發展，世界共掀起過三次寬厚板軋機發展高潮。第一次在美國。朝鮮戰爭后期，美國撤銷了二戰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)鋼廠投產了一臺5335mm厚板軋機。到上世紀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架為主的中厚板軋機，其中5米以上級特寬軋機1臺，4064mm軋機7臺，3米級軋機4臺，以及3米以下中板軋機4臺。另外有8臺軋機經過現代化改造，其中5米以上特寬軋機1臺，4064mm軋機2臺、3米

22、級軋機3臺，以及2米級軋機2臺，還淘汰了若干臺三輥勞特式中板軋機。10年間使美國中厚板生產面貌發生了很大的變化，產量猛增，到1957年中厚板產量已提高至1000萬噸以上，品種迅速擴大，生產出高強度船板、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。帶動了長輸管線的建設，在1961年至1969年間，新建成8套直徑達406-1219mm的直縫焊管機組。在此期間，美國先后建成7艘大型航母，為冷戰時期建設一支全球海軍奠定了物質基礎。前蘇聯為了加快海軍的現代化，于1946年將從德國拆回的5000mm厚板軋機在下塔吉爾鋼廠迅速投產，并于1984年在伊諾爾斯克（izhorskiye）鋼廠投產一臺

23、5000mm四輥式厚板軋機，專門生產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單機架軋機，1984年進行技術改造時，新建一臺5000mm精軋機，組成4320mm+5000mm雙機架軋機，并于1985年投產，為戴高樂級航母提供了鋼板生產條件。1970年德國迪林根（dillingen）鋼廠新建一臺4300mm精軋機，并預留出粗軋機位置，但1985年擴建時增建一臺5500mm粗軋機（德國demag制造），發現粗精軋機尺寸差太大，于是把4300mm精軋機換成4800mm，組成5500mm加4800mm雙機架軋機，精整線也做了相應修改。上世紀七八十年代日本經濟崛起，掀起

24、了全球第二次中厚板軋機的建設高潮，短短幾年間便新建成17臺4700mm以上級四輥式雙機架軋機。其中包括4臺世界最大規格的5500mm特寬軋機，5臺4.7米級軋機，l臺4.2米級軋機，還有7臺2-3米級中板軋機。上世紀50年代日本中厚板年產量只有200多萬噸，到1974年已經達到2030萬噸，使日本中厚板生產走向現代化，促使日本機械、船舶、汽車、家電、交通及建筑等各個領域得到迅速發展。尤其是生產船用鋼板的5臺4.7米級軋機，每臺年產能達到200多萬噸，有力地推動了日本造船工業的發展，使日本造船噸位迅速達到1000萬噸以上，攀上世界第一造船大國的寶座。1970-1976年間，世界油價高起，為降低運

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臺世界最大規格的5.5米級特寬厚板軋機，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，主要生產特大油輪用寬板和大口徑直縫焊管。這類單機架軋機年產能高達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，這些軋機盡管已經老舊，但在日本企業不斷進行技術改造的條件下，依然保持著良好的產品聲譽。2003年開始，世界第三次中厚板軋機建設高潮在中國大地上掀起。至2009年10月末，全國共建成投產了2800mm至5500mm四輥式單機架或雙機架中厚板軋機共35臺，其中500

26、0mm以上級別軋機4臺，4100-4300mm軋機9臺、3800mm軋機6臺，3500mm軋機12臺（含單機爐卷3臺)，另外還有2800mm級軋機4臺。2003年前已經投產的26臺中厚板軋機也都經過了不同程度的技術改造。此外規劃建設的5000mm以上軋機還有7臺。 2 軋輥設計2.1 軋輥結構與尺寸2.1.1 軋輥的結構軋輥是軋鋼機的主要部件，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架，軸頭和連接軸相連，傳遞軋制扭矩。圖2-1工作輥結構 圖2-2 支承輥結構 (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，需要有較高的強度；支承輥輥頸主要是承受軋制壓力，需要有較高的強度和剛度。一般的，現代中厚板軋機工作輥輥頸直徑取：板帶軋機軋輥的l與d 板帶軋機軋輥的主要尺寸是輥身長度l（ l也標志著板帶軋機的規格）和直徑d。決定板帶軋機軋輥尺寸時，應先確定輥身長度，然后再根據 強度、剛度和有關工藝條件確定其直徑。輥身長度l應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bmax=4001200mm時，a100mm；當bmax=10002500mm時，a150200mm；當鋼板更寬時，a=200400mm。支承輥直徑的確定主要考慮軋機輥系的剛度要求。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，產生啃邊現象，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。為了保證軋輥的強度和剛度，在選擇軋輥直徑時應該同時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，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。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，需要有較高的強度；支承輥輥頸主要是承受軋制壓力，需要有較高的強度和剛度。一般的，現代中厚板軋機工作輥輥頸直徑?。?（2-5） （2-6）支承輥輥頸直徑?。?（2-7） （2-8）計算得：dg=720780mm；取dg=750

30、mm。lg=622.5mm750mm；dz=1575mm，取dz=1540mm。lz=11551386mm。 （2-9） （2-10）支承輥輥頸直徑取： （2-11） （2-12）計算得：dg=720780mm；取dg=750mm。lg=622.5mm750mm；dz=1575mm，取dz=1540mm。lz=11551386mm。軸頭尺寸的確定2.2 軋輥力能參數計算2.2.1 基本參數見圖2.2圖2.2 變形區幾何圖形軋輥直徑，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|弧）水平投影長度，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，帶鋼熱軋機的工作輥選擇軋輥材料時，以輥面硬度要求為主，多采用鑄鐵軋輥或在精軋機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，要著重考慮強度和軋輥淬透性，因此，多選用含合金鍛鋼。本軋機軋輥材料選擇為:2.4 艾克倫德方法計算軋制時的平均單位壓力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，它與應力狀態無關。計算公式為 (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）對時間的導數，即單位時間內的相對變形量稱為變形速度，用表示，計算公式為 (2-15) (2-16)其中為變形區長度式中-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本軋機乃精軋機組軋機，根據來料和成品的規格尺寸，進料規格320mm 1300mm2600mm，成品規格150mm4800mm25000mm，設定粗軋機的壓下量為80精軋機壓下量為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算軋制時的平均單位壓力，公式為： (2-17)式中-考慮外摩擦對單位壓力的影響系數-軋制材料在靜壓縮時變形阻力，軋件粘性系數變形速度其中 (2-18) (2-19) (2-20) (2-21）根據上式(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。根據已知數據可以計算出： 759104 5.531042.5 軋輥傳動力矩驅動一個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的角度軋輥軸承摩擦系數工作輥為滾動軸承：0.004將軋輥直徑1200帶入上面三式得 2.4變形區長度155，總壓力作用點在接觸弧上的作用點在接觸弧中心。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 本章主要介紹了軋輥的結構形式，詳細說明了以及工作輥支承輥的的尺寸參數確定方式。確定了軋制過程中軋輥的受力

36、參數，以及艾克倫德公式。3 軋輥強度校核3.1 影響軋輥強度的因素設計軋機時，通常是按工藝給定的軋制負荷和軋輥參數對軋輥進行校核，由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應力，殘余應力，沖擊載荷值等），很難準確計算，為此，設計時對軋輥的彎曲和扭轉一般不進行疲勞校核，而是將這些因素納入軋輥的安全系數中（為了保護軋機其他重要部件，軋輥的安全系數是軋機各部分中最小的）。為防止四輥板帶軋機軋輥面剝落，對工作輥和支承輥的接觸應力應該做疲勞校驗。四輥軋機，由于有支承輥，給軋輥計算帶來了新的特點。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大的接觸應力。四輥軋機的支承輥與工作輥

37、直徑之比一般在1.5到2.9范圍內。顯然，支承輥的抗彎斷面系數較工作輥大得多，即支承輥有很大的剛性。因此軋制時的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔。在計算支承輥時，通常接受全部軋制力的情況考慮。由于四輥軋機一般是工作輥傳動。因此對于支承輥只需計算輥身中部和輥頸斷面的彎曲應力。 圖3.1 四輥軋機支承輥計算簡圖支承輥的彎曲力矩和彎曲應力分布見圖3.1，在輥頸的11斷面和22斷面上的彎曲應力均應滿足強度條件，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； 許用彎曲應力。由于在計算軋輥強度時未考慮疲勞因素，故軋輥的安全系數n=5，軋

38、輥的許用應力可參考以下數據：對于合金鍛剛軋輥，當強度極限750 時，許用應力rb=1415對于鑄鐵軋輥，當=350400時，許用應力rb=78輥身中部3-3斷面的彎曲應力 （3-3） 式中 個壓下螺絲的中心距(6410)； 以重車后的最小直徑代入。將mm、mm，5.53104，mm，2100mm，mm代入得在計算時，認為支承輥兩個軸承支反力間的距離 等于兩個壓下螺絲的中心距，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力矩，即只計算扭轉端的扭轉應力。扭轉應力 (3-4) 式中 作用在一個工作輥上的最大傳動力矩； 工作輥傳動端的扭轉斷面系數()。四輥軋機在

39、工作時，支承輥與工作輥兩圓柱面之間有很大的接觸應力，在計算軋輥時，應對此交變局部應力進行疲勞強度校驗。見圖3.4。圖3.2 軋輥接觸應力與深度的關系半徑方向產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荷； 、相互接觸的兩軋輥的半徑；、 與軋輥材料有關的系數。,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)得此應力雖然很大，但對軋輥不致產生很大的危險，因此在接觸區，材料的變形近似于三項壓縮狀態，能承受較高的應力。在接觸區還存在切應力，為保證軋

40、輥表面不產生疲勞破壞，應小于許用值。 (3-7) 將代入(2-17)得支承輥輥面硬度為4550hs，所以許用應力=61綜上所述軋輥強度足夠。3.2 小結為了保證軋輥和軋機設計的可靠性和軋輥的安全性，在設計過程中必須進行軋輥的校核，其中包括軋輥彎曲用力和接觸應力。本章主要校核了軋輥的彎曲應力和接觸應力。4 軋輥軸承4.1 軸承的選擇 軋輥軸承分滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動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?；瑒虞S承包括液體摩擦軸承和開式滑動軸承。其中液體摩擦軸承又分為動壓軸承、靜壓軸承和靜動壓軸承。開式滑動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：工作負荷大。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。運轉速度差別大。高速線材軋機的速度可達140m/s以上，而有的軋制速度僅有0.2m/s。工作環境惡劣。熱軋時有冷卻水和氧化鐵皮飛濺，而且溫度高；冷扎時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中的重要部件。由于各類軋機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 軸承壽命計算計算軸承壽命要求符合軸承的實際壽命，必須準確地確定負荷。當量動負荷與軸承壽命之間的關系可用下式表示： (4-1)其中： c軸承額定動載荷n，p當量動負荷n,n軸承的轉速，壽命指數（球軸承 =3，滾子軸承 =）。根據軋制速度，可推算軸承轉速： （4-2） 其中： 工作輥直徑 支承輥直徑 工作輥轉速 支承輥轉速 代入數據得： 20 工作輥:在實際計算中，軸承的當量動載荷應為： （4-3）在軋鋼機中，軋輥承受強大沖擊，軋機工作輥 而根據四列圓錐滾子軸承： （4-4) 滿足安全條件，設計可用。支承輥： 滿足安全條

43、件，設計可用。4.3 小結 本章主要介紹了軋機工作輥與軋機支承輥軋輥的選擇。以及他們的壽命計算。5 軋輥彎輥裝置當軋輥間沒有軋件時，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生間隙。這樣，當軋件咬入軋輥時，會產生沖擊。為防止出現這種情況，幾乎所有的軋機（疊扎薄板軋機除外）都設置上軋輥彎輥系統，使上軸承座緊貼壓下螺絲端部并消除螺紋之間的間隙。大多數軋機的彎輥系統兼有抬升上輥的作用。軋機的型式不同，對彎輥系統的要求也不一樣。初軋機、板坯粗軋機的彎輥系統需適應上軋輥的快速、大行程、頻繁移動的特點，并且要求工作可靠、換輥和維修方便。在這種軋機上，廣泛使用重

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

45、期性地補充液體的漏損。液壓彎輥系統結構緊湊，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。所有這些都有利于 換輥操作。采用液壓平衡時，油缸的工作壓力可按下式計算： （5-1）式中 g被平衡零件的總重量（重力），n； n平衡缸的數量； d液壓柱塞直徑； k過平衡系數，k=1.21.4（考慮到液壓缸的摩擦阻力，以取較大值為宜）。在計算四輥軋機工作輥平衡油缸時，被平衡零件應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，平衡缸數量n=4。計算得p1=38mpa。計算支撐輥平衡油缸時，被平衡零件應包括上支

46、撐輥輥系、壓下螺絲、球面墊及平衡機件等。g2=2136kn；取上支撐輥平衡液壓柱塞直徑d=220mm，平衡缸數量n=4。計算得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1大連理工大學工程圖學教研室 編 機械制圖 m（第六版） 高等教育出版社2鄒家祥 主編 軋鋼機械 m（第3版） 冶金工業出版社3張小平 秦建平 主編 軋制理論m 冶金工業出版社4張超 于民治 編 新編鋼材速查速算手冊m化學工業出版社5常紅 趙子龍 編 材料力學m 科學出版社6牛學仁 戴保東 王靈卉 編 理論力學m 國防工業出版社7陸鳳儀 鐘守炎 編 機械設計 m（第

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